(57)【要約】【課題】比較的重いワークであっても、ローダアームの撓みを防止してワーク搬入が行え、サイクルタイムを長くすることなく、ワークを正しい姿勢で搬入することができるワーク搬入装置を提供する。【解決手段】工作機械１の略水平方向を向くワーク支持手段３にワークＷを搬入するワーク搬入装置である。上下方向に延びる棒状のローダアーム２１と、その下端に設けられワークＷを保持してワーク支持手段に対面可能なワーク保持部２２と、ローダアーム支持機構２３とを有する。ローダアーム支持機構２３は、ローダアーム２１を上部で支持してワーク保持部２２をワーク支持手段３に対面する位置と他の位置との間に移動させる。ワーク保持部２２がワーク支持手段３に対面してワークＷを搬入するときに、ワーク保持部２２の背面を押すアーム背面押付け手段５を設ける。アーム背面押付け手段５にはタレット等からなる工具支持体４を兼用させる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の略水平方向を向くワーク支持手段にワークを搬入するワーク搬入装置であって、上下方向に延びる棒状のローダアームと、このローダアームの下端に設けられワークを保持して上記ワーク支持手段に対面可能なワーク保持部と、上記ローダアームを上部で支持して上記ワーク保持部を上記ワーク支持手段に対面する位置と他の位置との間に移動させるローダアーム支持機構と、上記ワーク保持部が上記ワーク支持手段に対面してワークを搬入するときに上記ワーク保持部の背面を押すアーム背面押付け手段とを備えた工作機械のワーク搬入装置。
【請求項２】
上記ローダアーム支持機構は、水平方向に延びるガイド部材に沿って移動自在とした請求項１記載の工作機械のワーク搬入装置。
【請求項３】
上記アーム背面押付け手段は、上記工作機械における工具支持体と、上記ワーク支持手段に対してワーク保持部がワークを搬入するときに上記工具支持体が上記ワーク保持部の背面を押すように、上記工具支持体の移動を制御する押付け制御手段とよりなる請求項１または請求項２記載の工作機械のワーク搬入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、旋盤等の工作機械においてワークの搬入を行う工作機械のワーク搬入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来、図７に示すように、旋盤における主軸チャック７１に対して、ガントリ式のローダ装置７２によりワークＷを供給することが行われている。
【０００３】
このようなローダ装置７２では、ワークＷの重量が重い場合、同図に誇張して示すように、下端のローダチャック７４でワークＷを保持したローダアーム７３が、ワーク重量で撓むことがある。このような撓みが生じると、ワーク姿勢を正しく保つことができず、傾きを生じる。このような傾き姿勢で主軸チャック７１にワークＷを渡すと、主軸チャック７１において、ワークＷを正しく支持することができず、主軸チャック７１の着座面から浮き上がった着座不良や傾き姿勢でワークＷが保持されることがある。そのため、加工誤差の要因となる。ローダアーム７３を剛性の高いにものにすれば、撓みが防止できるが、剛性を高めるためには構成部材を太いものにすることが必要で、重量増となり、材料増によるコスト増大だけでなく、高速化や停止位置決め精度の妨げとなる。
【０００４】
着座不良の解消を図る従来技術としては、主軸チャックにローダ装置からワークを渡し、ローダ装置を退避させた後に、タレットの動作でワークを主軸チャックに押し込むようにしたものが提案されている。この場合、タレットにプッシャーを工具に代えて装着しておき、主軸チャックに緩み状態で保持されているワークの端部を上記プッシャーで押し付ける。
しかし、この方法は、主軸チャックへのワーク渡し動作の完了後に、タレットによるワーク押し込み動作を行うため、この押し込み動作の時間だけ、ワーク加工のサイクルタイムが長くなるという課題がある。
【０００５】
この発明の目的は、比較的重いワークであっても、ローダアームの撓みを防止してワーク搬入が行え、サイクルタイムを長くすることなく、ワークを正しい姿勢で搬入することができる工作機械のワーク搬入装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の構成を実施形態に対応する図１と共に説明する。この工作機械のワーク搬入装置は、工作機械（１）の略水平方向を向くワーク支持手段（３）にワーク（Ｗ）を搬入するワーク搬入装置であって、上下方向に延びる棒状のローダアーム（２１）と、このローダアーム（２１）の下端に設けられワーク（Ｗ）を保持して上記ワーク支持手段（３）に対面可能なワーク保持部（２２）と、上記ローダアーム（２１）を上部で支持して上記ワーク保持部（２２）を上記ワーク支持手段（３）に対面する位置と他の位置との間に移動させるローダアーム支持機構（２３）と、上記ワーク保持部（２２）が上記ワーク支持手段（３）に対面してワークを搬入するときに上記ワーク保持部（２２）の背面を押すアーム背面押付け手段（５）とを備える。
この構成によると、アーム背面押付け手段（５）は、ローダアーム（２１）の下端のワーク保持部（２２）が上記ワーク支持手段（３）に対面してワーク（Ｗ）を搬入するときに上記ワーク保持部（２２）の背面を押す。そのため、比較的重いワーク（Ｗ）の場合であっても、ローダアーム（２１）を撓ませることなく、ワーク（Ｗ）を工作機械（１）のワーク支持手段（３）に搬入することができる。例えばローダアーム（２１）がワーク重量で撓みを生じていた場合に、上記背面からの押し付けによって撓みを矯正し、ワーク（Ｗ）を正しい姿勢とすることができる。また、アーム背面押付け手段（５）は、ワーク保持部（２２）がワーク搬入をするときに、その背面を押すものであるため、余分な動作時間が殆ど不要であり、搬入時間が短くて済む。そのため、ワーク加工のサイクルタイムを長くすることなく、ワーク（Ｗ）を正しい姿勢で搬入することができる。
【０００７】
上記ローダアーム支持機構（２３）は、水平方向に延びるガイド部材（１８）に沿って移動自在としても良い。このようにローダアーム支持機構（２３）が水平方向に移動するものである場合、ワーク（Ｗ）を搬送できる範囲が大きく得られるが、ローダアーム（２１）の剛性強化を図った場合の重量増による搬送速度の低下の問題が大きい。そのため、上記アーム背面押付け手段（５）を用いてローダアーム（２１）の撓みを防止することにより、高速搬送を可能にしながら、搬入時は正しいワーク姿勢で搬入できるという利点が効果的となる。
【０００８】
この発明において、上記アーム背面押付け手段（５）は、上記工作機械（１）における工具支持体（４）と、上記ワーク支持手段（２３）に対してワーク保持部（２２）がワーク（Ｗ）を搬入するときに上記工具支持体（４）が上記ワーク保持部（２２）の背面を押すように、上記工具支持体（４）の移動を制御する押付け制御手段（５４）とよりなるものとしても良い。
この構成の場合、工具支持体（４）がアーム背面押付け手段（５）として兼用される。また押付け制御手段（５４）は、工具支持体（４）を制御するプログラム（４８）の一部等で構成することができる。このように部材等の兼用が図れるため、余分な構成を無くし、簡素な構成とできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１ないし図６と共に説明する。この工作機械のワーク搬入装置は、工作機械１の略水平方向を向くワーク支持手段３にワークＷを搬入する装置であって、ローダ装置２と、工作機械１の工具支持体４を利用したアーム背面押付け手段５とを備える。工作機械１は旋盤であり、ワーク支持手段３は主軸３ａおよびその先端に設けられた主軸チャック３ｂからなる。工具支持体４は刃物台であり、タレット式のものとされる。工具支持体４は、送り台６を介して主軸軸心に沿う方向（Ｚ軸方向）と主軸軸心に直交する水平な方向（Ｘ方向）とに移動可能とされる。
【００１０】
工作機械１は、具体的には図２に示すように平行２軸旋盤からなり、ベッド７上の中央に、２本の主軸であるワーク支持手段３が主軸台８を介して設置されている。ベッド７上におけるワーク支持手段３の両側に、タレットからなる工具支持体４をそれぞれ搭載した送り台９が、案内１０を介して主軸軸心と直交する水平方向（Ｘ軸方向）に進退自在に設置されている。送り台９は、送り台ベース９ａとこの送り台ベース９ａ上に前後方向（Ｚ軸方向）に進退自在に設置された上側台９ｂとからなり、上側台９ｂに上記タレットからなる工具支持体４が、タレット軸１５を介して主軸軸心に平行な軸心回りに旋回自在に搭載されている。
【００１１】
図３に示すように、工具支持体４は、各軸のサーボモータ１１，１２により、ワーク支持手段３に対する直交方向（Ｘ軸方向）の進退駆動と、主軸軸心に沿う方向（Ｚ軸方向）とに進退駆動される。Ｘ軸方向のサーボモータ１１は、上記送り台ベース９ａを、送りねじ機構１３を介して進退駆動する。Ｚ軸方向のサーボモータ１２は、上側台９ｂを送り台ベース９ａ上で、送りねじ機構１４を介して進退駆動する。タレットからなる工具支持体４の旋回は、送り台９に設置されたタレット旋回用モータ１６を介してタレット軸１５と共に行われる。タレットからなる工具支持体４は、正面形状が多角形のドラム状のものであり、各角間の周面部分が、工具１７の取付けられる工具ステーションＳとなる。このうちの一部の工具ステーションＳに、工具１７に代えて、ローダ背面押し付け用のプッシャー１９が取付けられる。
【００１２】
図４に示すように、ローダ装置２は、鉛直方向の上下方向に延びる棒状のローダアーム２１と、このローダアーム２１の下端に設けられワークＷを保持してワーク支持手段３に対面可能なワーク保持部２２と、ローダアーム２１を上部で支持して上記ワーク保持部２２をワーク支持手段３に対面する位置と他の位置との間に移動させるローダアーム支持機構２３とを備える。
ローダアーム支持機構２３は、所定の水平方向（Ｘ軸方向）に延びるガイド部材１８に沿って移動自在とした走行体２４に、前後移動台２５を前後方向（Ｚ軸方向）移動自在に設置し、前後移動台２５にローダアーム２１を昇降自在に設置したものである。走行体２４の走行、前後移動台２５の前後移動、およびローダアーム２１の昇降は、各軸のサーボモータ２６，２７，２８の駆動により行われる。
【００１３】
ワーク保持部２２は、その重心位置がローダアーム２１の断面の中心に対してワーク支持手段３側へ偏るように設けられるか、またはワークＷを把持した状態で上記の偏りが生じるように設けられている。ワーク保持部２２は、ローダアーム２１の下端に設けたローダヘッド２９に、ローダチャック３０を設けたものである。ローダチャック３０は、ワーク支持手段３に対面するものと、下向きのものとの２つが共通の旋回部材３１に取付けられている。旋回部材３１はローダヘッド２９に対して傾斜軸心Ｏ回りに旋回自在に設置され、旋回により上記２つのローダチャック３０の位置が入れ替わる。
【００１４】
図１と共に制御系を説明する。ローダ装置２および工作機械１は、それぞれローダ制御装置４２および機械制御装置４１により制御される。これらローダ制御装置４２および機械制御装置４１は、いずれもコンピュータを用いた数値制御式のものである。
ローダ制御装置４２は、ローダプログラム４３を演算制御部４４で解読して実行するものである。ローダプログラム４３における各軸の移動指令は、演算制御部４４を介して各軸のサーボコントローラ４５〜４７に移動指令として与えられ、各軸のサーボモータ２６〜２８の制御が行われる。また、ローダプログラム４３におけるチャック開閉やその他のシーケンス指令は、演算制御部４４からシーケンス制御部（図示せず）に転送され、実行される。ローダプログラム４３の一部に、ローダ装置２がワーク支持手段３に対してワーク供給を行うときの一連の指令である搬入時動作指令群４３ａが記述されている。
【００１５】
機械制御装置４１は、加工プログラム４８を演算制御部４９で解読して実行するものである。加工プログラム４８における各軸の移動指令は、演算制御部４９を介して、Ｘ軸，Ｚ軸のサーボコントローラ５０，５１に移動指令として与えられ、またタレット軸サーボコントローラ５２および主軸サーボコントローラ５３に回転割出の指令しとて与えられる。
加工プログラム４８の一部に、ローダ装置２がワーク支持手段３に対してワーク供給を行うときに、工具支持体４に所定の動作を行わせる搬入時動作指令群４８ａが記述されている。この搬入時動作指令群４８ａと、これを実行する演算制御部４９とで、押付け制御手段５４が構成される。また、この押付け制御手段５４と工具支持体４とで、アーム背面押付け手段５が構成される。
加工プログラム４８における搬入時動作指令群４８ａと、ローダプログラム４３における搬入動作指令群４３ａとで、搬入動作連係制御指令群５５が構成される。この搬入動作連係制御指令群５５により、図６の流れ図による制御が行われる。
【００１６】
上記構成の動作を図５および図６と共に説明する。ローダ装置２のワーク保持部２２は、図５（Ａ）に示すようにワークＷを保持した状態で、ワーク支持手段３の上方で待機する。搬入動作の開始指令により、図５（Ｂ）のように、ワーク保持部２２がワーク支持手段３と一致するＹ軸位置に位置決めされる。その位置決めの確認により（図６のステップＳ１）、タレットからなる工具支持体４のＸ軸およびＺ軸の位置決めが行われる（Ｓ２）。この位置決めは、工具支持体４に装着されたプッシャー１９が、ワーク保持部２２のワーク支持手段３に対する真後ろとなるように行う（図５（Ｃ））。なお、工具支持体４は、プッシャー１９の装着されたステーションＳがワーク支持手段３と対応する旋回位置となるように、上記Ｘ，Ｚ軸の位置決めよりも先に予め割り出しておく。
【００１７】
この工具支持体４の各軸Ｘ，Ｚの位置決めの後、Ｚ軸のトルク制限を行わせる（Ｓ３）。制限値は、機械制御装置４１（図１）の所定の記憶領域（図示せず）に設定されたパラメータによる。トルク制限の後、工具支持体４をワーク支持手段３側へ移動させると共に、ローダ装置２のワーク保持部２２をワーク支持手段３側へ移動させる（Ｓ４）。このとき、工具支持体４の移動速度は、ワーク保持部２２の移動速度よりも速くする。
この速度差により、移動途中で工具支持体４はそのプッシャー１９がローダ装置２のワーク保持部２２の背面に当たる。当たった後は、工具支持体４がプッシャー１９によりワーク保持部２２の背面を押した状態で、ワーク保持部２２および工具支持体４が同じ速度で移動する（図５（Ｄ））。この同速度の移動は、工具支持体４でワーク保持部２２を押しながら行うので、特に速度制御を行うことなく行えるが、機械条件等により同速度とならない場合等は、ワーク保持部２２の移動と工具支持体４との移動の同期制御を行うようにしても良い。このように工具支持体４が押しながらワーク保持部２２が移動するため、ワークＷの重量が重くても、ローダアーム２１が撓むことが防止され、また撓みが生じていた場合は、ローダアーム２１が鉛直姿勢となるように矯正される。
【００１８】
これらワーク保持部２２および工具支持体４の進行により、ワークＷの先端が工作機械１のワーク支持手段３に当たると（図５（Ｅ））、それ以上に進むことができないため、工具支持体４をＺ軸方向に駆動するサーボモータ１２（図３）の外乱トルクが設定値以上に上昇する。これにより、ワークＷがワーク保持部２２に押し込まれたことを検出する（Ｓ５）。外乱トルクの検出の代わりに、Ｚ軸サーボモータ１２の位置偏差量が設定値以上に増大したことを検出し、ワークＷがワーク保持部２２に押し込まれたことを検出しても良い。
この押し込み検出の後、ワークＷの受渡しを行う（Ｓ６）。すなわち、工作機械１側のワーク支持手段３のチャック爪を閉じると共に、ローダ装置２のワーク保持部２２のチャック爪を開く。
【００１９】
この後、工具支持体４のＺ軸のトルク制限を解除し（Ｓ７）、工具支持体４をワーク支持手段３から離れる方向に所定位置まで退避させる（Ｓ８）。ついで、ローダ装置２のワーク保持部２２を機外へ移動させる。
【００２０】
なお、ワーク保持部２２における２つのローダチャック３０は、空にしておいたローダチャック３０でワーク支持手段３の加工済みワークＷを受け取った後、他方のローダチャック３０で保持している未加工ワークＷをワーク支持手段３に渡すように使用するが、その詳細は省略する。
【００２１】
この構成のワーク搬入装置によると、このようにローダアーム２１の下端のワーク保持部２２がワーク支持手段３に対面してワークＷを搬入するときに、工具支持体４のプッシャー１９がワーク保持部２２の背面を押す。そのため、比較的重いワークＷの場合であっても、ローダアーム２１を撓ませることなく、ワークＷを工作機械１のワーク支持手段３に搬入することができる。また、ローダアーム２１がワーク重量で撓みを生じていた場合に、上記背面からの押し付けによって撓みを矯正し、ワークＷを正しい姿勢とすることができる。そのため、ワークＷを正しい姿勢で搬入することができる。なお、タレットからなる工具支持体４はローダアーム２１よりも高剛性であるため、上記撓みの防止や矯正が確実に行える。また、工具支持体４のプッシャー１９による押し付けは、ワーク保持部２２がワーク搬入をするときに行うため、余分な動作時間が不要であり、搬入時間が短くて済む。そのため、ワーク加工のサイクルタイムを長くすることなく、ワークＷを正しい姿勢とすることができる。
【００２２】
ローダアーム支持機構２３は、水平方向に移動するものであるため、ワークＷを搬送できる範囲が大きく得られるが、ローダアーム２１を撓み防止のために剛性強化を図ろうとすると、重量増による搬送速度の低下の問題が大きい。しかしこの実施形態は、アーム背面押付け手段５を用いてローダアーム２１の撓みを防止するため、高速搬送を可能にしながら、搬入時は正しいワーク姿勢で搬入できるという利点が効果的となる。
また、この実施形態では、工具支持体４がアーム背面押付け手段５として兼用され、かつ押付け制御手段５４は、工具支持体４を制御する加工プログラム４８の一部等で構成される。そのため部材等の兼用が図れ、簡素な構成とできる。
【００２３】
なお、上記実施形態では、工具支持体４がタレットからなるものとしたが、工具支持体４は、例えば櫛歯状に工具が取付けられる刃物台であっても良い。またアーム背面押付け手段５は、工具支持体４を利用するものに限らず、例えば心押し台をアーム背面押付け手段５として、ワーク保持部２２の背面を押す手段に兼用してもよい。その場合、心押し台はサーボモータにより進退駆動が可能なものであることが望ましい。さらに、この発明は、旋盤に限らず、略水平方向を向くワーク支持手段を有する工作機械一般に対するワーク搬入装置に適用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明の工作機械のワーク搬入装置は、工作機械の略水平方向を向くワーク支持手段にワークを搬入するワーク搬入装置であって、上下方向に延びる棒状のローダアームと、このローダアームの下端に設けられワークを保持して上記ワーク支持手段に対面可能なワーク保持部と、上記ローダアームを上部で支持して上記ワーク保持部を上記ワーク支持手段に対面する位置と他の位置との間に移動させるローダアーム支持機構と、上記ワーク保持部が上記ワーク支持手段に対面してワークを搬入するときに上記ワーク保持部の背面を押すアーム背面押付け手段とを備えたものであるため、比較的重いワークであっても、ローダアームの撓みを防止してワーク搬入が行え、サイクルタイムを長くすることなく、ワークを正しい姿勢で搬入することができる。
上記ローダアーム支持機構が、水平方向に延びるガイド部材に沿って移動自在なものである場合は、高速搬送を可能にしながら、搬入時は正しいワーク姿勢で搬入できるという利点が効果的となる。
上記アーム背面押付け手段は、上記工作機械における工具支持体と、上記ワーク支持手段に対してワーク保持部がワークを搬入するときに上記工具支持体が上記ワーク保持部の背面を押すように、上記工具支持体の移動を制御する押付け制御手段とよりなる場合は、部材等の兼用が図れるため、余分な構成を無くし、簡素な構成とできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる工作機械のワーク搬入装置の概念構成を示す説明図である。
【図２】その工作機械およびワーク搬入装置の斜視図である。
【図３】同工作機械の平面図である。
【図４】同ワーク搬入装置の破断側面図である。
【図５】同ワーク搬入装置の動作説明図である。
【図６】同ワーク搬入装置の動作の流れ図である。
【図７】従来例の破断側面図である。
【符号の説明】
１…工作機械
２…ローダ装置
３…ワーク支持手段
３ａ…主軸
４…工具支持体
５…アーム背面押付け手段
６…送り台
９…送り台
１５…タレット軸
１８…ガイド部材
１９…プッシャー
２１…ローダアーム
２２…ワーク保持部
２３…ローダアーム支持機構
２４…走行体
２５…前後移動台
３０…ローダチャック
４１…機械制御装置
４２…ローダ制御装置
４３…ローダプログラム
４３ａ…搬入時動作指令群
４８…加工プログラム
４８ａ…搬入時動作指令群
４９…演算制御部
５４…押付け制御手段
Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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