(57)【要約】【課題】  エルボ等のパイプ状ワークの一端の外径加工を行う場合に、サイクルタイムが長くなることなく芯出しを行った状態でワークを工作機械に搬入できる工作機械のワークローディングシステムを提供する。【解決手段】  この工作機械のワークローディングシステム１は、外径を加工するパイプ状のワークＷを一端が上向きとなるように支持するワーク支持装置２と、このワーク支持装置２に支持されたワークＷの上部を把持して工作機械３１にワークＷを搬入するローダ３とを備える。前記ローダ３は、前記ワーク支持装置２に支持されたワークＷを把持するときに水平方向の位置が定まった位置で把持する。前記ワーク支持装置２は、支持したワークＷを、前記ローダ３で把持することによりワークＷの水平方向の移動を許容可能なものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径を加工するパイプ状のワークを一端が上向きとなるように支持するワーク支持装置と、このワーク支持装置に支持されたワークの上部を把持して工作機械にワークを搬入するローダとを備え、
前記ワーク支持装置は、前記ワークの上部とは異なる部分を支持するものとし、前記ローダは、前記ワーク支持手段が支持していた部分を工作機械に把持させて搬入するものとした工作機械のワークローディングシステム。
【請求項２】
前記ワークは自立できない下部形状を有するものであり、前記ワーク支持装置が支持する部分は、ワークの上部と下部との間の部分である請求項１記載の工作機械のワークローディングシステム。
【請求項３】
前記ローダとは別の第２のローダと、ワークの仮置き台とを設け、第２のローダは、前記ストッカからワークを搬送して仮置き台上に載せ、この仮置き台上に載せられたワークを再度把持して前記ワーク支持装置へ搬送するものとした請求項１または請求項２記載の工作機械のワークローディングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エルボ等のパイプ状異形ワークを、その外径加工の予定される一端部が芯出し状態となるように工作機械に搬入できる工作機械のワークローディングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
素材の状態で、端部で内径，外径の同芯が保障されたエルボ等のパイプ状異形ワークにつき、内径加工を行わずに、端部に外径のみを加工することがある。例えば、パイプの継手部の加工などの場合に、外径のみの加工が行われる。
このような外径加工を行う場合、内径，外径の同芯を維持した状態でワークを把持しなければ、外径加工した部分が偏肉状態となる。
【０００３】
従来は、このような内径，外径の一部の同芯が保障されたパイプ状異形ワークの一端部の外径を加工する場合、外径加工の予定される一端部が前方に突出するように、工作機械の主軸チャックに異形ワークを低圧状態でチャッキングさせる。この後、前記加工予定端部の内径に基準ピンを押し込むことにより加工予定端部の芯出しを行い、その加工予定端部の外径を旋削加工していた。前記異形ワークの加工予定端部では、その内径と外径の一部の同芯が保障されており、加工予定端部の内径に基準ピンを押し込むことにより、低圧状態で主軸チャックにチャッキングされている異形ワークの位置調整が行われ、加工予定端部の芯出しが可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記した従来例で、工作機械の主軸チャックで異形ワークをチャッキングした後で、その加工予定端部の芯出しを行うので、サイクルタイムが伸びるという問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、エルボ等のパイプ状ワークを、芯出しを行った状態で工作機械に搬入できて、芯出しのためにサイクルタイムが長くなることが回避できる工作機械のワークローディングシステムを提供することである。
この発明の他の目的は、ワークが自立できない下部形状を持つものであっても、芯出しを可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、ストッカに置かれた状態のワークの位置や姿勢が多少乱れていても、芯出しを行うためのワーク支持装置にワークを適正に支持させることを可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の工作機械のワークローディングシステムは、外径を加工するパイプ状のワークを一端が上向きとなるように支持するワーク支持装置と、このワーク支持装置に支持されたワークの上部を把持して工作機械にワークを搬入するローダとを備える。前記ワーク支持装置は、前記ワークの上部とは異なる部分を支持するものとする。前記ローダは、前記ワーク支持手段が支持していた部分を工作機械に把持させて搬入するものとする。
【０００７】
この構成によると、ワーク支持装置は、前記ワークの上部とは異なる部分を支持するものとし、前記ローダは、前記ワーク支持手段が支持していた部分を工作機械に把持させて搬入するものとしたため、エルボ等のパイプ状ワークを、芯出しを行った状態で工作機械に搬入できて、芯出しのためにサイクルタイムが長くなることが回避できる。
【０００８】
この発明において、前記ワークは自立できない下部形状を有するものであり、前記ワーク支持装置が支持する部分は、ワークの上部と下部との間の部分であっても良い。すなわち、ワーク支持装置が支持する部分は、ワークの上下方向の中間部分であり、例えばワークの側部を支持する。ワークがエルボ等のパイプ状ワークの場合、中間部分の両側面に平坦面部が設けられている場合があるが、この平坦面部を支持するものとしても良い。
この場合、加工予定部であるワークの一端を上向きとした姿勢で、ワーク支持装置が上部と下部との間の部分を支持するので、ワークが自立できない下部形状を有するものであっても容易にワークを支持でき、ローダへの受け渡し時の芯ずれ矯正が可能となる。
【０００９】
この発明において、前記ローダとは別の第２のローダと、ワークの仮置き台とを設け、第２のローダは、前記ストッカからワークを搬送して仮置き台上に載せ、この仮置き台上に載せられたワークを再度把持して前記ワーク支持装置へ搬送するものとしても良い。
このように、第２のローダによりストッカから仮置き台にワークを移載してからワーク支持装置に搬送するため、ストッカでのワークの位置や姿勢に誤差があっても、仮置き台にワークを移載して再度把持する過程で、ワークの位置や姿勢をある程度矯正してワーク支持装置に搬送することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の工作機械のワークローディングシステムは、外径を加工するパイプ状のワークを一端が上向きとなるように支持するワーク支持装置と、このワーク支持装置に支持されたワークの上部を把持して工作機械にワークを搬入するローダとを備え、前記ワーク支持装置は、前記ワークの上部とは異なる部分を支持するものとし、前記ローダは、前記ワーク支持手段が支持していた部分を工作機械に把持させて搬入するものとしたため、エルボ等のパイプ状ワークを、芯出しを行った状態で工作機械に搬入できて、芯出しのためにサイクルタイムが長くなることが回避できる。
【００１１】
前記ワークが自立できない下部形状を有するものであり、前記ワーク支持装置が支持する部分が、ワークの上部と下部との間の部分である場合は、ワークが自立できない下部形状を持つものであっても、芯出しが可能となる。
前記ローダとは別の第２のローダと、ワークの仮置き台とを設け、第２のローダは、前記ストッカからワークを搬送して仮置き台上に載せ、この仮置き台上に載せられたワークを再度把持して前記ワーク支持装置へ搬送するものとした場合は、ストッカに置かれた状態のワークの位置や姿勢が多少乱れていても、芯出しを行うためのワーク支持装置にワークを適正に支持させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の一実施形態を図１ないし図８と共に説明する。図１は、この実施形態のワークローディングシステム、およびこのワークローディングシステムによってワークが搬入される工作機械を概略的に示す正面図である。工作機械３１は旋盤であり、主軸３２と工具支持体３５とからなる。主軸３２はその先端に主軸チャック３３を有し、ベッド３７の上に設けられた主軸台３４に回転自在に支持されている。工具支持体３５は、送り台３６を介して主軸軸芯に沿う方向（Ｚ軸方向）と主軸軸芯に直交する水平方向（Ｘ軸方向）とに移動可能とされる。前記主軸チャック３３へはワークローディングシステム１によってワークＷの受け渡しが行われる。この場合のワークＷは、図６（Ａ），（Ｂ）に平面図および正面図で示すように、エルボ等のＬ字形のパイプ状のものであり、その一端ａの外径が旋削加工の予定部（鎖線で示す）である。ワークＷは、一端ａにおいて、その内径面に対して外径面の芯の精度が出たものである。
【００１３】
ワークローディングシステム１は、前記ワークＷを、その加工予定部となる一端ａが上向きとなるように支持するワーク支持装置２と、このワーク支持装置２に支持されたワークＷの上部を把持して工作機械３１にワークＷを搬入する第１のローダ３と、ワークＷをストックするワークストッカ５と、ワークＷの仮置き台６と、前記ワークストッカ５からワークＷを搬送して仮置き台６上に載せ、仮置き台６上のワークＷを再度把持して前記ワーク支持装置２へ搬送する第２のローダ４とで構成される。前記ワーク支持装置２、仮置き台６およびワークストッカ５は、これらの順で、工作機械３１における主軸３２と工具支持体３５の並び方向（Ｘ軸方向）に工具支持体３５に隣接して配置される。
【００１４】
前記両ローダ３，４は、前記ワークストッカ５の上方から工作機械３１の上方に跨がって設置された架設レール７に沿って走行するガントリ式のものである。第１のローダ３の左右移動区間Ｘ１は工作機械３１の主軸３２とワーク支持装置２の間であり、第２のローダ４の左右移動区間Ｘ２はワーク支持装置２とワークストッカ５の間である。これらローダ３，４は、いずれも架設レール７上を走行する走行体８に前後移動台９を設け、前後移動台９に昇降ロッド１０を昇降自在に設け、昇降ロッド１０の下端にワークＷを把持するローダヘッド１１を設けて構成されている。すなわち、架設レール７に沿った走行体８の左右方向（Ｘ軸方向）への水平走行、前後移動台９の前後（Ｚ軸方向）移動、および昇降ロッド１０の鉛直方向（Ｙ軸方向）への昇降により、ローダヘッド１１は３次元方向に移動できる。
【００１５】
前記各ローダヘッド１１はスイベル式のものであり、図２（Ａ）および図３（Ａ）に示すように、傾斜した回転中心Ｑ回りで回転する回転台１２に２個のローダチャック１３が後ろ向き姿勢（Ｚ軸方向）と下向き姿勢（Ｙ軸方向）とに設けられ、これら両ローダチャック１３の位置は回転台１２の回転により互いに入替え可能とされている。第１のローダ３のローダチャック１３は、図２（Ｂ）のように３つのチャック爪１３ａを有し、第２のローダ４のローダチャック１３は、図３（Ｂ）のように２つのチャック爪１３ｂを有するものである。
【００１６】
ワーク支持装置２は、図４（Ａ），（Ｂ）に正面図および側面図で示すように、基台１４上のレール１５に沿って直動軸受１５ａを介し前後移動自在とされた前後移動台１６と、この前後移動台１６上のレール１７に沿って直動軸受１７ａを介し左右移動自在とされた左右移動台１８と、この左右移動台１８の上の中央に設けられワークＷを把持するチャック１９とを有する。チャック１９は、開閉自在な前後一対のチャック爪１９ａ，１９ａを有する。前後移動台１６は、図４（Ｂ）のように基台１４の前後に立設されたフレーム１４ａにばね２０を介して連結され、左右移動台１８は、図４（Ａ）のように基台１４の左右に立設されたフレーム１４ｂにばね２１を介して連結されている。これにより、チャック１９は前後左右に移動自在で、かつ外力が及ばない状態では前記各ばね２０，２１の復元力で常に中央位置に復帰するように作用する。
【００１７】
図５（Ａ），（Ｂ）には、ワークストッカ５および仮置き台６の平面図および正面図を示す。ワークストッカ５は、基台２２上に水平断面Ｌ字状の２つのワーク規制部材２３Ａ，２３Ｂを立設したものであり、Ｌ字状の複数のワークＷが前記２つのワーク規制部材２３Ａ，２３Ｂで所定の姿勢に規制されて積み重ねられる。
仮置き台６は、基台２４上に複数本（例えば４本）のワーク規制ピン２５Ａ〜２５Ｄを立設したものであり、これらワーク規制ピン２５Ａ〜２５ＤでワークＷの両端ａ，ｂが位置規制されることで、仮置き台６の所定位置にワークＷが所定の姿勢に載置される。
【００１８】
次に、ワークストッカ５にストックされた図６のワークＷを、上記ワークローディング１により工作機械３１の主軸チャック３３に搬入する動作を説明する。図５のように、ワークストッカ５において、概形がＬ字状でパイプ状のワークＷは、その加工予定部である一端ａが前方を向き他端ｂが右向きとなる姿勢で積載されている。このような姿勢でワークストッカ５にストックされたワークＷの一つを、第２のローダ４が把持して仮置き台６に移載する。このとき、第２のローダ４は、図７（Ａ）に平面図で示すように、下向きのローダチャック１３のチャック爪１３ｂ，１３ｂでワークストッカ５のワークＷの他端ｂを把持して、ワークストッカ５からワークＷを持ち上げ、そのままの姿勢で図７（Ｂ）のように仮置き台６に移載する。仮置き台６に移載され第２のローダ４から解放されたワークＷは、ワーク規制ピン２５Ａ〜２５Ｄで姿勢を規制されることにより、所定の基準位置に位置決めされる。
【００１９】
仮置き台６上で基準位置に位置決めされたワークＷは、図８（Ａ）〜図８（Ｄ）の動作で第２のローダ４によりワーク支持装置２に搬送される。このように、ワークストッカ５から仮置き台６にワークＷを移載してからワーク支持装置２に搬送することにより、ワークストッカ５でのワークＷの位置や姿勢に誤差があっても、ある程度正確な姿勢に矯正してワーク支持装置２にワークＷを搬送できる。
【００２０】
仮置き台６からワークＷを搬出するとき、図８（Ａ）のように、第２のローダ４は搬入時と同じワーク端ｂをチャック爪１３ｂ，１３ｂで把持する。図８（Ｂ）は、第２のローダ４でワークＷを仮置き台６から持ち上げた状態を右側面図で示す。この状態から、図８（Ｃ）のようにローダヘッド１２の回転台１２を回転させて、下向きのローダチャック１３と後ろ向きのローダチャック１３を入れ替える。これにより、後ろ向きとなったローダチャック１３で把持されているワークＷは、正面側から見て加工予定部である一端ａが上向きで他端ｂが左向きの姿勢となり、ローダチャック１３のチャック爪１３ｂは左向きの他端ｂを把持している。この姿勢のまま、第２のローダ４は図８（Ｄ）のようにワークＷをワーク支持装置２のチャック１９に受け渡す。これにより、ワーク支持装置２は、ワークＷをその加工予定部である一端ａが上向きとなるように支持する。
【００２１】
ワークＷの中間胴部におけるワーク支持装置２の一対のチャック爪１９ａ，１９ａで把持される両側部には、図６（Ａ）に示すような平坦面部ｃが予め加工されていて、この平坦面部ｃをチャック爪１９ａで把持することにより、ワーク支持装置２で支持されるワークＷの姿勢がぐらつかないようにされている。平坦面部ｃは、例えば、加工予定部であるワークＷの一端ａと同芯関係にあり、後に、主軸チャック３３がこの平坦面部ｃを把持することにより、ワークＷの一端ａを主軸チャック３３に対して芯合わせを行うことができる。
加工予定部である一端ａを上向きとした姿勢で、ワークＷの下部は自立できない形状であるが、このようにワーク支持装置２でワークＷの両側部を支持することにより、一端ａを上向きとした姿勢でワークＷを容易に支持できる。このとき、第１のローダ３は、前後左右の位置が定まった位置でワークＷの一端ａを把持するものとされる。
【００２２】
次に、図８（Ｅ）のように、ワーク支持装置２で支持されるワークＷの上向きとなった一端ａの上方の所定位置に第１のローダ３が移動してきて、そのローダヘッド１１が図８（Ｆ）のように下降することでワークＷの一端ａを把持する。
ここで、ローダ３は、ワーク支持装置２に支持されたワークＷを把持するときに水平方向の位置が定まった位置で把持するものする。ワーク支持装置２は、支持したワークＷのローダ３による把持動作に対して、ワークＷを水平方向に移動自在に支持するものとしている。そのため、ワークＷの上向き端ａの軸芯と、ローダヘッド１１の下向きのローダチャック１３の軸芯に多少のずれがあっても、ワーク支持装置２のチャック１９は前後左右に自由に水平移動することで、前記軸芯のずれが矯正され、ワークＷの一端ａがローダチャック１３で確実に把持される。この芯ずれ矯正は、後述する第１のローダ３から工作機械３１の主軸チャック３３へのワークＷの受け渡しにおいて、加工予定部であるワーク一端ａと主軸チャック３３の芯ずれ矯正を行ったことになる。
【００２３】
図８（Ｇ）は、第１のローダ３でワークＷをワーク支持装置２から持ち上げた状態を右側面図で示す。この状態から、図８（Ｈ）のようにローダヘッド１２の回転台１２を回転させて、下向きのローダチャック１３と後ろ向きのローダチャック１３を入れ替える。これにより、後ろ向きとなったローダチャック１３で把持されているワークＷは、正面側から見て加工予定部である一端ａが前向きで他端ｂが右向きの姿勢となり、ローダチャック１３のチャック爪１３ａは前向きのワーク端ａを把持している。この姿勢のまま、第１のローダ４は図８（Ｉ）のように工作機械３１の主軸３２の前まで移動して、ワークＷを主軸チャック３３に受け渡す。このとき主軸チャック３３は、ワークＷをその加工予定部である一端ａが前向きとなる姿勢で把持し、ワーク一端ａの軸芯は主軸３２の軸芯と一致する。また、主軸チャック３３は、ワーク支持装置２が支持していた平坦面部ｃを把持する。なお、主軸チャック３３は、ワークＷのエルボ状の形状に応じた専用のものであり、ローダ３から渡すときのワークＷの一端ａの芯が主軸中心と一致していると、その軸芯一致状態で把持可能なものが用いられている。このように主軸チャック３３で把持されたワークＷの一端ａの外径は、主軸３２で回転させながら工具支持体３５の工具で旋削加工が行われる。
【００２４】
このように、この工作機械のワークローディングシステム１では、工作機械３１の主軸チャック３３にワークＷを搬入するまでの間にワークＷの姿勢を調整して、加工予定部であるワークＷの一端ａと主軸チャック３３との芯のずれを矯正するようにようにしているので、芯出しを行った状態でワークＷを工作機械３１に搬入できる。そのため、工作機械３１による外径加工おいて、内径面に対する芯ずれで偏肉が生じることが回避される。また、工作機械３１での加工中にこのワークローディングシステム１による芯出しが行えるため、サイクルタイムを長くすることなく、芯出しが可能となる。
【００２５】
なお、上記実施形態ではワークＷが９０°曲がったエルボ状のものである場合につき説明したが、この発明は、ワークＷが例えば４５°曲がったパイプ状のワークであっても、またその他の形状のパイプ状のワークであっても適用することができる。４５°曲がったパイプ状のワークの場合は、ローダ３，４の回転台１２に設置された２つのローダチャック１３の角度の関係を、ワーク形状に併せて適宜設計する。
また、前記実施形態では、ローダ３が、ワーク支持装置２に支持されたワークＷを把持するときに水平方向の位置が定まった位置で把持するものし、ワーク支持装置２が、支持したワークＷのローダ３による把持動作に対して、ワークＷを水平方向に移動自在に支持するものとしたが、これとは逆に、ワーク支持装置２が水平方向の位置が定まった位置でワークＷを支持し、ローダ３が、ワーク支持装置２のワークＷを把持するときに水平方向に自由に移動可能であって、その移動によりワークＷの軸芯のずれを吸収し、ワークＷの軸芯がローダチャック１３の軸芯と合致するように把持するものとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の一実施形態にかかるワークローディングシステムを用いた工作機械の概略構成を示す正面図である。
【図２】（Ａ）は同ワークローディングシステムにおける第１のローダの側面図、（Ｂ）は同ローダにおけるローダヘッドの裏面図である。
【図３】（Ａ）は同ワークローディングシステムにおける第２のローダの側面図、（Ｂ）は同ローダにおけるローダヘッドの裏面図である。
【図４】（Ａ）は同ワークローディングシステムにおけるワーク支持装置の正面図、（Ｂ）は同ワーク支持装置の側面図である。
【図５】（Ａ）は同ワークローディングシステムにおけるワークストッカおよび仮置き台の平面図、（Ｂ）は同ワークストッカおよび仮置き台の正面図である。
【図６】（Ａ）は同ワークローディングシステムで搬送されるワークの平面図、（Ｂ）は同ワークの正面図である。
【図７】同ワークローディングシステムのワークストッカから仮置き台へのワークの搬送動作の説明図である。
【図８】同ワークローディングシステムの仮置き台から工作機械へのワークの搬入動作の説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…ワークローディングシステム
２…ワーク支持装置
３…第１のローダ
４…第２のローダ
５…ワークストッカ
６…仮置き台
３１…工作機械
Ｗ…ワーク
ａ…ワーク一端
【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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【図８】
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