JP2004160599A - 立形マシニングセンタ - Google Patents
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Abstract
【課題】棒状工作物を押し出すような複雑な構成の供給装置を設けなくても、省スペースで棒状工作物の収納，供給，加工を行うことができる立形マシニングセンタを提供する。
【解決手段】立形マシニングセンタ１は、主軸頭５が棒状工作物２に対して相対的に直交３軸方向に移動可能で下方にテーブル６が配置されたマシニングセンタであり、縦方向に棒状工作物を収納可能な立形のストッカ７を加工領域の近傍に配置し、棒状工作物を把持，把持解除可能なハンド部１０を主軸頭に設け、主軸頭をストッカとテーブルとの間で移動させることにより、ハンド部は、棒状工作物を搬送しストッカとテーブルのチャック１１に対してそれぞれ受け渡す。
【選択図】 図１
【解決手段】立形マシニングセンタ１は、主軸頭５が棒状工作物２に対して相対的に直交３軸方向に移動可能で下方にテーブル６が配置されたマシニングセンタであり、縦方向に棒状工作物を収納可能な立形のストッカ７を加工領域の近傍に配置し、棒状工作物を把持，把持解除可能なハンド部１０を主軸頭に設け、主軸頭をストッカとテーブルとの間で移動させることにより、ハンド部は、棒状工作物を搬送しストッカとテーブルのチャック１１に対してそれぞれ受け渡す。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、棒状工作物を加工可能な立形マシニングセンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
主軸の軸線が垂直方向を向いている立形マシニングセンタにおいて、径方向寸法より軸線方向寸法の方が長い棒状工作物（バー材，バーワーク）をバーフィード装置（棒状工作物供給装置）から供給して、棒状工作物に対して旋削用工具による旋削加工や回転工具による切削加工を行う技術は既に知られている。
【０００３】
また、米国特許第６１３１２５９号明細書（特許文献１）には、棒材供給手段（バーフィード装置）が設けられた立形のマシニングセンタに関する技術が開示されている。
この立形マシニングセンタでは、棒状工作物を水平に配置する横形の棒材供給手段により、棒材（棒状工作物）を立形マシニングセンタに供給するようになっている。棒材供給手段は、棒材をクランプ装置で押出す構成であり、また、棒材の揺動動作を妨害しない位置に移動可能になっている。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第６１３１２５９号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に記載の立形マシニングセンタでは、移動動作可能で且つ棒材を押出す構成の棒材供給手段を設ける必要があり、全体の構成が複雑化していた。
また、棒材供給手段は、立形マシニングセンタとは別個に設けられ且つ横置きなので、立形マシニングセンタの本体から平面視で外方に大きくはみ出している。そのため、棒材供給手段を含む立形マシニングセンタ全体を設置するのに必要な平面視のスペースが大きくなっていた。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、棒状工作物を押し出すような複雑な構成の供給装置を設けなくても、省スペースで棒状工作物の収納，供給，加工などを行うことができる立形マシニングセンタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明にかかる立形マシニングセンタは、主軸頭が工作物に対して相対的に直交３軸方向に移動可能で下方にテーブルが配置された立形マシニングセンタであって、縦方向に棒状工作物を収納可能な立形のストッカを加工領域の近傍に配置し、前記棒状工作物を把持，把持解除可能なハンド部を前記主軸頭に設け、前記主軸頭を前記ストッカと前記テーブルとの間で移動させることにより、前記ハンド部は、前記棒状工作物を搬送するとともに前記ストッカと前記テーブルのチャックとに対してそれぞれ受け渡すようにしている。一つの好ましい実施形態にかかる立形マシニングセンタは、主軸頭に回転可能に支持されている主軸の軸線が床面に対してほぼ垂直方向を向き、チャックを有して上向きに位置決め可能なテーブルが前記主軸頭の高さ位置より下方に配置され、前記チャックに把持された工作物に対して前記主軸頭が直交３軸方向に相対的に移動可能で、且つ、前記テーブルがテーブル用駆動装置に駆動されて揺動可能で少なくとも回転動作も可能な５軸制御の立形マシニングセンタであって、縦方向に棒状工作物を収納可能な立形のストッカを前記テーブルの近傍に配置し、前記棒状工作物を把持，把持解除可能なハンド部を前記主軸頭に設け、この主軸頭を前記ストッカの棒状工作物受け渡し位置と前記テーブルとの間で移動させることにより、前記ハンド部は、前記棒状工作物を搬送するとともに前記ストッカと前記テーブルの前記チャックとに対してそれぞれ受け渡すようにしている。
前記ストッカは、複数の前記棒状部材を収納可能であり、前記立形マシニングセンタの基体の上部スペースまたは前記テーブル用駆動装置の上部スペースを利用して配置され、前記棒状工作物受け渡し位置に前記棒状工作物を割出し可能であるのが好ましい。
前記立形マシニングセンタは、前記棒状工作物とこの棒状工作物以外のチャックワークとに対して、旋削加工と切削加工が可能であるのが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる実施の形態の一例を、図１ないし図４を参照して説明する。
図１および図２は、それぞれ立形マシニングセンタの斜視図および平面図、図３および図４は、前記立形マシニングセンタの動作を示す説明図である。
図１，図２に示すように、本実施形態における立形マシニングセンタ（以下、ＭＣと記載）１は、工作物としての棒状工作物２を５軸制御で少なくとも旋削加工可能な工作機械である。
ＭＣ１は、ＮＣ（数値制御）装置とプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）とからなる制御装置２０により制御されている。なお、制御装置２０は、ＮＣ装置にＰＬＣ部を内蔵したものであってもよい。
【０００９】
ＭＣ１の主軸３の軸線ＣＬは、床面４に対して垂直方向を向いているが、この垂直方向に対して所定角度傾斜した方向（この場合も、「床面に対してほぼ垂直方向」とする）を向いている場合でもよい。
主軸３を回転可能に支持する主軸頭５が、工作物（たとえば、棒状工作物２）に対して相対的に直交３軸方向（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向）に移動可能で、下方にはテーブル６が配置されている。
ＭＣ１において、主軸３の軸線ＣＬと平行な方向をＺ軸（図１の上下方向の軸）とし、これに直交して直交座標系をなす各軸線方向をＸ軸（図２の左右方向の軸），Ｙ軸（図２の上下方向の軸）とする。なお、説明の便宜上、−Ｙ軸方向および＋Ｙ軸方向，＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向を、それぞれＭＣ１の前方および後方，右方および左方とする。
【００１０】
ＭＣ１には、縦方向に棒状工作物２を収納可能な立形のストッカ７が、加工領域８の近傍に配置されている。ストッカ７も、制御装置２０により制御されている。
ＭＣ１では、径方向寸法より軸線方向寸法の方が長い棒状工作物（たとえば、軸線方向寸法が約５００〜９００ｍｍ，外径寸法が約１００ｍｍ以下の「短尺材」と呼ばれている棒状の材料（バー材，バーワーク））をストッカ７から供給し、旋削用工具による旋削加工や回転工具による切削加工などの加工が完了したら、加工済の棒状工作物としてストッカ７に戻す。
また、ＭＣ１では、未加工の材料（たとえば、チャックワーク）がチャック１１に供給され、旋削加工や切削加工が完了したら加工済の工作物としてチャック１１から取り外す場合もある。
このように、ＭＣ１は、棒状工作物２のほかにチャックワークの加工も可能であるが、本発明の立形マシングセンタは、棒状工作物の加工専用であってもよい。
本実施形態では、工作機械として、テーブル６が揺動するいわゆる「ゆりかご式」の５軸制御のＭＣ１の場合を示している。なお、本発明の「立形マシニングセンタ」には、工作物に対して主軸頭が相対的に直交３軸方向に移動可能で、テーブルが下方に配置されている立形の工作機械たとえばターニングセンタなども含まれる。
【００１１】
主軸頭５には、棒状工作物２を把持，把持解除可能なハンド部１０が設けられている。主軸頭５をストッカ７とテーブル６との間で移動させることにより、ハンド部１０は、棒状工作物２を搬送するとともに、ストッカ７とテーブル６のチャック１１とに対してそれぞれ棒状工作物２を受け渡すようにしている。
その結果、ＭＣ１では、棒状工作物２を押し出すような複雑な構成の供給装置を設けなくても、省スペースで棒状工作物２の収納，供給，加工などを行うことができる。
【００１２】
次に、ＭＣ１の構成について説明する。
ＭＣ１は、その基体１２を構成するベッド１３を有している。基体１２には、サドル１４が、Ｘ軸ガイドレール１５に案内されてＸ軸方向（左右方向）に移動可能に設けられている。
サドル１４の上部には、コラム１６が、Ｙ軸ガイドレール１７に案内されてＹ軸方向（前後方向）に移動可能に設けられている。コラム１６の前部には主軸頭５が設けられている。
主軸頭５には、主軸３が回転可能に支持されている。主軸頭５は、コラム１６に対して、主軸３の軸線ＣＬと平行なＺ軸方向（上下方向）に、Ｚ軸ガイドレール１８に案内されて移動可能である。
【００１３】
テーブル６は、ベッド１３に支持され、主軸頭５の高さ位置より下方に配置されている。テーブル６は、テーブル用駆動装置３０に駆動されて、揺動可能で且つ少なくとも回転動作（ここでは、回転動作と割出し動作の両方）も可能になっている。
テーブル６は、チャック１１を有して、上向き（＋Ｚ軸方向）に位置決め可能である。チャック１１は、複数の爪（たとえば、三つ爪）１１ａを有し、棒状工作物２やチャックワークなどの工作物を把持，把持解除可能である。
テーブル６およびチャック１１の中心位置には、棒状工作物２を挿入するための挿入孔１９が形成されている。挿入孔１９に棒状工作物２を挿入した状態で、チャック１１は棒状工作物２を把持，把持解除することができる。
テーブル６には、チャック１１の爪１１ａを駆動するためのチャックシリンダ（図示せず）が設けられている。チャック１１の複数の爪１１ａは、チャックシリンダに駆動されて同時に開閉動作を行い、棒状工作物２やチャックワークなどの把持，把持解除を行う。
【００１４】
テーブル用駆動装置３０は、テーブル６をＢ軸まわりに揺動させるための揺動用駆動装置３１と、テーブル６に対してチャック１１をＡ軸まわりに回転させるとともに割出すための回転用駆動装置３２とを有している。Ｂ軸はＹ軸方向と平行であり、Ａ軸はチャック１１の（すなわち、テーブル６の）回転中心である。
揺動用駆動装置３１は、ＭＣ１の前方に配置されて、テーブル６を揺動可能に両持ち支持している。揺動用駆動装置３１を駆動することにより、テーブル６とテーブル６に設けられた回転用駆動装置３２などが、Ｂ軸まわりに揺動するとともに、テーブル６が所定の位置に割出される。
【００１５】
旋削加工時には、回転用駆動装置３２を回転駆動すると、テーブル６に支持されているチャック１１がＡ軸のまわりに所定の回転速度で回転することができる。また、回転工具による切削加工時には、回転用駆動装置３２を制御することにより、チャック１１をＡ軸まわりの所定位置に割出すこともできる。
したがって、チャック１１に棒状工作物２またはチャックワークなどの工作物が把持されている状態で、チャック１１をＡ軸のまわりに所定の回転速度で回転させれば、この工作物は回転して、主軸３に装着された旋削用工具３３により旋削加工される。
また、回転用駆動装置３２によりチャック１１をＡ軸まわりの所定位置に割出した場合には、チャック１１に把持された工作物を、主軸３に装着された他の回転工具３３で切削加工することができる。
【００１６】
前記構成のＭＣ１において、主軸頭５は、テーブル６のチャック１１に把持された棒状工作物２やチャックワークなどの工作物に対して直交３軸方向に相対的に移動可能である。また、テーブル６が、テーブル用駆動装置３０に駆動されて揺動動作および回転動作可能である。したがって、ＭＣ１は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，Ａ軸，Ｂ軸の５軸制御で工作物を加工することができる。
ＭＣ１は、棒状工作物２とこの棒状工作物以外のチャックワークなどの工作物に対して、旋削用工具による旋削加工と回転工具による切削加工が可能である。これにより、ＭＣ１で加工可能な工作物の種類が多くなり、また、これら工作物に対して各種の加工が可能になり、ＭＣ１は複合機としての機能を発揮することができる。
【００１７】
ストッカ７は、テーブル６の近傍に配置され、棒状工作物２を縦方向に収納可能である。ストッカ７に収納可能な棒状工作物２の本数は、複数（ここでは、三本）の場合を示しているが、一本のみ収納可能な場合でもよい。
ストッカ７には、主軸頭５に設けられたハンド部１０との間で棒状工作物２を受け渡すための棒状工作物受け渡し位置Ｓ１が設定されている。ストッカ７は、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１に、棒状工作物２または空の収納筒４２（後述する）を割出すことができる。棒状工作物受け渡し位置Ｓ１では、棒状工作物２は、ストッカ７とハンド部１０との間で自動的に受け渡される。
主軸頭５を、ストッカ７の棒状工作物受け渡し位置Ｓ１とテーブル６との間で移動させることにより、ハンド部１０は、棒状工作物２を搬送するとともに、ストッカ７とテーブル６のチャック１１とに対してそれぞれ棒状工作物２を受け渡すことになる。
これにより、棒状工作物２を押し出すような複雑な構成の供給装置を設けなくてもよいので、ストッカ７の構成が簡略化する。また、ストッカ７は、棒状工作物２を垂直に収納するので平面視で省スペースにできる。ストッカ７を含んだＭＣ１全体がコンパクトになって、省スペースで棒状工作物２の収納，供給，加工などを行うことができる。
【００１８】
本実施形態のストッカ７は、テーブル用駆動装置３０の上部スペースを利用して配置されている。なお、基体１２の上部スペースが利用可能であれば、この基体１２の上部スペースにストッカ７を直接配置した場合であってもよい。
このように、利用されていないデッドスペースがテーブル用駆動装置３０の上部または基体１２の上部にある場合、本発明では、この上部スペース（デッドスペース）をストッカ７の配置用に有効に利用しているので、ストッカ７の全体（または、ほぼ全体）を、ＭＣ１の平面視での占有エリア内に配置することができる。その結果、ストッカ７を含むＭＣ１全体を、平面視でコンパクトにして省スペース化ができる。
【００１９】
ストッカ７は、ストッカ本体４０，旋回部４１および複数（ここでは、三個）の収納筒４２を有している。
ストッカ本体４０内には、棒状工作物２を棒状工作物受け渡し位置Ｓ１に割出すための割出し用駆動装置（図示せず）が設けられている。ストッカ本体４０は、テーブル６を揺動させるための揺動用駆動装置３１の上面に固定され、且つ、平面視でＢ軸の一方側（ここでは、左側）に配置されている。
旋回部４１は、ストッカ本体４０の上部に水平に取付けられている。旋回部４１は、円形の中心を残して直線状に切欠いた半円形板により構成されており、その中心の旋回軸線ＣＬ１まわりに旋回可能である。
ストッカ７が待機状態（図２に示す状態）のとき、旋回部４１の直線状の切欠き面４３は、Ｘ軸と平行な方向を向くようになっている。これにより、ＭＣ１が加工動作しているときに、主軸頭５などの移動部が旋回部４１と干渉することはない。
【００２０】
複数（三個）の収納筒４２は、旋回部４１の上面に固定され、上方を向いて旋回軸線ＣＬ１と平行に配置されている。ストッカ７には、旋回軸線ＣＬ１を中心として旋回部４１と同心の基準円４４が設定されている。
棒状工作物受け渡し位置Ｓ１は基準円４４上に位置している。三個の収納筒４２は、互いに９０度ずつ離れ且つその中心位置が基準円４４と一致するように、旋回部４１上に上方を向いて配置されている。
収納筒４２は、円筒形または有底円筒形をなして上方に開口している。棒状工作物２を旋回軸線ＣＬ１と平行な上下方向に移動させれば、この棒状工作物２を収納筒４２に対して収納，取り出し可能になっている。
【００２１】
ストッカ本体４０に設けられた割出し用駆動装置を駆動し、旋回部４１を旋回軸線ＣＬ１まわりに旋回することにより、所望の棒状工作物２が収納された収納筒４２または空の収納筒４２を、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１に割出して位置決めすることができる。
また、ストッカ７を待機状態にするときには、割出し用駆動装置を駆動し、旋回部４１を旋回軸線ＣＬ１まわりに旋回させて、切欠き面４３をＸ軸と平行な左右方向に向ける。こうすれば、主軸頭５など移動部が、旋回部４１，収納筒４２または収納中の棒状工作物２などと干渉することはなくなる。
ストッカ７に未加工の棒状工作物２を供給する作業や、ストッカ７から加工済の棒状工作物２を搬出する作業は、作業者が人力により行なってもよいが、棒状工作物２を吊り下げる装置を別途設けて、この装置を利用してこれらの段取り替え作業を行えば作業者の負担が軽減するので好ましい。
【００２２】
ハンド部１０は、主軸頭５の前方に取付けられて主軸頭５とともに直交３軸方向に移動する。本実施形態では、ハンド部１０を主軸頭５の所定位置に取付けた場合を示しているが、ハンド部１０を、主軸頭５に対して相対的にＺ軸方向に移動するように制御してもよい。このようにすれば、棒状工作物２の上昇速度，下降速度を速くして、受け渡し時間を短縮することができる。
ハンド部１０は、同時に開動作または閉動作する一対のハンド５０を有している。一対のハンド５０が、Ｘ軸と平行な方向に開閉動作することにより、棒状工作物２を把持，把持解除することができる。
したがって、ハンド部１０は、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１では、この受け渡し位置Ｓ１に割出された収納筒４２に対して、棒状工作物２を収納，取り出しすることができる。
【００２３】
ハンド部１０は、テーブル６の位置では、チャック１１に対して棒状工作物２を受け渡すことができる。すなわち、テーブル６のチャック１１が上方を向き、テーブル６のＡ軸がＺ軸と平行に割出されて位置決めされているとき、ハンド部１０は、テーブル６の上方位置から、挿入孔１９に対して棒状工作物２を挿入，引き抜き動作を行う。
主軸頭５が直交３軸方向に移動するので、ハンド部１０は、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１とテーブル６との間で棒状工作物２を搬送するとともに、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１では、棒状工作物２を収納筒４２に対して受け渡すことができる。また、ハンド部１０は、テーブル６の上方に位置して、棒状工作物２をテーブル６に対して受け渡すことができる。
【００２４】
加工領域８は、切削油剤（クーラント）や切りくずなどが外部に飛散しないように、スプラッシュガード（図示せず）で覆われている。工作物交換時用のシャッターと工具交換時用のシャッターが、スプラッシュガードに設けられて、それぞれ開閉可能になっている。これらシャッターが開閉することにより、工作物の交換や工具の交換を行うことができる。
基体１２には、複数の工具を収納し且つ工具交換可能な自動工具交換装置（以下、ＡＴＣと記載。図示せず）が設けられている。ＡＴＣは、所定の工具（または、空の工具収納部）を工具交換位置に割出して、主軸３との間で工具を自動的に交換する機能を有している。
ＡＴＣには、棒状工作物２やチャックワークなどの工作物を旋削加工するための旋削用工具（内径工具，外径工具など）３３の他に、これら工作物を切削加工するための回転工具が収納されている。なお、複数の工具を収納するための工具マガジンをＡＴＣとは別体で設けてもよい。
制御装置２０は操作盤２１を有している。操作盤２１には、表示手段（ディスプレイ，ＣＲＴなど）および入力手段（キーボード，タッチパネルなど）が設けられており、ＭＣ１およびストッカ７などの操作が可能になっている。
ベッド１３の近傍には、加工位置に供給される切削油剤を貯留するためのクーラントタンク（図示せず）が配置されている。
【００２５】
次に、ＭＣ１およびストッカ７の動作について、図１ないし図４を参照して説明する。
なお、図３，図４は、図中（Ａ）に示す手順から図中（Ｊ）に示す手順に順次移行する場合を示しており、図中（Ａ）〜（Ｊ）における上段の図は概略平面図を示し、下段の図はその概略正面図を示している。
【００２６】
図３（Ａ）に示すように、ＭＣ１の運転開始時に、ストッカ７の三個の収納筒４２のうち、二個の収納筒４２に未加工の棒状工作物２が収納されている場合について説明する。
制御装置２０から棒状工作物２の交換指令が出力されると、ＭＣ１とストッカ７は、この指令に基づいて棒状工作物２の交換動作を開始する。すると、一対のハンド５０は開状態になり、チャック１１の爪１１ａも開状態になる。
また、揺動用駆動装置３１を駆動し、テーブル６を揺動させてチャック１１を上方に向け、Ａ軸をＺ軸と平行にする。ストッカ７の割出し用駆動装置を駆動して旋回部４１を旋回させ、これから加工する未加工の棒状工作物２を棒状工作物受け渡し位置Ｓ１に割出して位置決めする。
【００２７】
次に、図３（Ｂ）に示すように、サドル１４，コラム１６を介して主軸頭５を直交３軸方向に移動させる。これにより、ハンド部１０の中心位置を、テーブル６の上方から棒状工作物受け渡し位置Ｓ１に移動させる。
このとき、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１の近傍では、主軸頭５は後方から前方に移動すれば、ハンド部１０など移動体が棒状工作物２と干渉することがない。なお、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１で、ハンド部１０を棒状工作物２の上方に位置させた後、主軸頭５をＺ軸方向に真っ直ぐに下降させれば、ハンド部１０と棒状工作物２との干渉の恐れがより少なくなるので好ましい。
こうして、図３（Ｃ）に示すように、ハンド部１０の中心位置が棒状工作物受け渡し位置Ｓ１と一致した状態で、ハンド５０を閉じて棒状工作物２を把持する。
次に、図３（Ｄ）に示すように、主軸頭５をＺ軸方向に上昇させると、棒状工作物２が収納筒４２から引き抜かれる。その後、主軸頭５を、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１からチャック１１の上方まで移動させて、ハンド部１０で棒状工作物２を搬送する。
【００２８】
図３（Ｅ）に示すように、ハンド部１０の中心位置がチャック１１の中心位置に一致した状態で、主軸頭５をＺ軸方向に真っ直ぐに下降させる。一方、旋回部４１は逆方向に旋回して待機する。
図４（Ｆ）に示すように、ハンド部１０に把持された棒状工作物２の下部がチャック１１の挿入孔１９に挿入される。そして、主軸頭５を所定高さ位置で停止させた状態で、チャック１１の爪１１ａを閉じたのち、ハンド５０を開く。
これにより、棒状工作物２は、チャック１１に把持されるとともに、ハンド部１０から把持解除される。棒状工作物２はチャック１１のみで把持されているので、この状態で主軸頭５をＺ軸方向に真っ直ぐに上昇させる。
【００２９】
図４（Ｇ）に示すように、主軸頭５が所定の高さ位置に上昇したら、主軸頭５を停止させ、ハンド５０を閉じて棒状工作物２をハンド５０で把持したのち、チャック１１の爪１１ａを開いて棒状工作物２を把持解除する。これにより、棒状工作物２は、ハンド部１０のみで把持されていることになる。この状態で、主軸頭５を再びＺ軸方向に真っ直ぐに下降させる。
図４（Ｈ）に示すように、主軸頭５は、所定の高さ位置まで下降したら停止する。その後、チャック１１の爪１１ａを閉じて、チャック１１で棒状工作物２を再び把持したのち、ハンド５０を開いて把持解除する。
その後、ハンド５０が棒状工作物２の上端の高さ位置より上方に位置して棒状工作物２から離れるまで、主軸頭５をＺ軸方向に真っ直ぐに上昇させる。なお、棒状工作物２の軸線方向寸法が長い場合には、上述のチャック１１とハンド１０による把持し直しの動作を何回か繰り返せばよい。
【００３０】
こうして、図４（Ｉ）に示すように、棒状工作物２がチャック１１に把持された状態で加工工程に移行する。そのためには、揺動用駆動装置３１を駆動し、テーブル６をＢ軸まわりに揺動させ、棒状工作物２の中心軸線ＣＬ２を上下方向（Ｚ軸と平行な方向）から水平方向（Ｘ軸と平行な方向）に移動させて位置決めする。
そして、図４（Ｊ）に示すように、回転用駆動装置３２によりチャック１１を回転駆動して、棒状工作物２を所定の回転速度で回転させる。主軸頭５を直交２軸方向（または、直交３軸方向）に移動させれば、主軸３に装着された旋削用工具３３で棒状工作物２を旋削加工することができる。
なお、棒状工作物２に対して、他の種類の旋削加工を行う場合や、回転工具で切削加工を行う場合には、ＡＴＣで主軸３に対して工具を交換する。
【００３１】
回転工具で切削加工を行う場合には、回転用駆動装置３２を駆動して、チャック１１を円周方向の所定位置に割出した状態で位置決め固定する。これにより、棒状工作物２は、チャック１１に把持された状態で所定の角度位置に割出される。
そして、主軸３に装着された回転工具を所定の回転速度で回転させ、チャック１１に把持された棒状工作物２に対して、主軸頭５を直交３軸方向に相対的に移動させながら、回転工具で棒状工作物２を切削加工する。
このように、ＭＣ１によれば、棒状工作物２に対して旋削加工，切削加工などを自在に順次連続して且つ自動的に行うことができる。
なお、揺動用駆動装置３１を駆動すれば、棒状工作物２を、水平方向のほかに斜め方向を向いた状態で割出すことができ、多種類の旋削加工，切削加工を自在に行うことができる。
一方、ストッカ７は、次の棒状工作物交換指令が出力されるまで待機することになる。
【００３２】
一つの棒状工作物２の旋削加工や切削加工が完了して、次の棒状工作物交換指令が出力されると、前記手順，動作とは逆の手順，動作により、加工済の棒状工作物２をストッカ７に戻す。その後、前記手順と同じ手順，動作により棒状工作物２の交換を行なって、次の未加工の棒状工作物２を加工することになる。このような手順，動作を繰り返すことにより、順次、棒状工作物２の旋削加工，切削加工などが行われる。
一方、ストッカ７では、作業者は加工済の棒状工作物２を取り外したのち、未加工の棒状工作物２をストッカ７に供給する段取り替え作業を行う。
【００３３】
上述のように、ＭＣ１は、テーブル６を上方に向けて位置決めできる構成なので、棒状工作物２を縦方向に向けたままでテーブル６との間で受け渡しすることができる。その結果、立形のストッカ７を設けて棒状工作物２を縦方向に収納することが可能になる。
ストッカ７が、棒状工作物２を縦方向に収納でき平面視の大きさが小さいので、テーブル用駆動装置３０の上部スペースまたは基体１２の上部スペースに、ストッカ７を設置することができる。これにより、デッドスペースとなっていた前記上部スペースが有効に活用されるので、平面視でのＭＣ１全体をコンパクトにして省スペース化が可能になる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で種々の変形，付加などが可能である。
たとえば、上述の実施形態では、主軸頭５が直交３軸方向に移動する構造の工作機械としたが、これに限らず、主軸頭が直交２軸方向（たとえば、Ｚ軸方向，Ｙ軸方向）に移動し、下方のテーブルが１軸方向（たとえば、Ｘ軸方向）に移動し、ストッカが機械本体に設けられた構成にしてもよい。
この場合、棒状工作物受け渡し位置は、主軸頭の正面に位置することになり、主軸頭とストッカとの間の棒状工作物の受け渡しは、Ｙ軸方向とＺ軸方向の動きで可能となる。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したので、立形マシニングセンタにおいて棒状工作物を押し出すような複雑な構成の供給装置を設けなくても、省スペースで棒状工作物の収納，供給，加工などを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ないし図４は本発明の実施形態の一例を示す図で、図１は立形マシニングセンタの斜視図である。
【図２】前記立形マシニングセンタの平面図である。
【図３】前記立形マシニングセンタの動作を示す説明図である。
【図４】前記立形マシニングセンタの動作を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 立形マシニングセンタ
２ 棒状工作物（工作物）
３ 主軸
４ 床面
５ 主軸頭
６ テーブル
７ ストッカ
８ 加工領域
１０ ハンド部
１１ チャック
１２ 基体
３０ テーブル用駆動装置
ＣＬ 主軸の軸線
Ｓ１ 棒状工作物受け渡し位置
【発明の属する技術分野】
本発明は、棒状工作物を加工可能な立形マシニングセンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
主軸の軸線が垂直方向を向いている立形マシニングセンタにおいて、径方向寸法より軸線方向寸法の方が長い棒状工作物（バー材，バーワーク）をバーフィード装置（棒状工作物供給装置）から供給して、棒状工作物に対して旋削用工具による旋削加工や回転工具による切削加工を行う技術は既に知られている。
【０００３】
また、米国特許第６１３１２５９号明細書（特許文献１）には、棒材供給手段（バーフィード装置）が設けられた立形のマシニングセンタに関する技術が開示されている。
この立形マシニングセンタでは、棒状工作物を水平に配置する横形の棒材供給手段により、棒材（棒状工作物）を立形マシニングセンタに供給するようになっている。棒材供給手段は、棒材をクランプ装置で押出す構成であり、また、棒材の揺動動作を妨害しない位置に移動可能になっている。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第６１３１２５９号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に記載の立形マシニングセンタでは、移動動作可能で且つ棒材を押出す構成の棒材供給手段を設ける必要があり、全体の構成が複雑化していた。
また、棒材供給手段は、立形マシニングセンタとは別個に設けられ且つ横置きなので、立形マシニングセンタの本体から平面視で外方に大きくはみ出している。そのため、棒材供給手段を含む立形マシニングセンタ全体を設置するのに必要な平面視のスペースが大きくなっていた。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、棒状工作物を押し出すような複雑な構成の供給装置を設けなくても、省スペースで棒状工作物の収納，供給，加工などを行うことができる立形マシニングセンタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明にかかる立形マシニングセンタは、主軸頭が工作物に対して相対的に直交３軸方向に移動可能で下方にテーブルが配置された立形マシニングセンタであって、縦方向に棒状工作物を収納可能な立形のストッカを加工領域の近傍に配置し、前記棒状工作物を把持，把持解除可能なハンド部を前記主軸頭に設け、前記主軸頭を前記ストッカと前記テーブルとの間で移動させることにより、前記ハンド部は、前記棒状工作物を搬送するとともに前記ストッカと前記テーブルのチャックとに対してそれぞれ受け渡すようにしている。一つの好ましい実施形態にかかる立形マシニングセンタは、主軸頭に回転可能に支持されている主軸の軸線が床面に対してほぼ垂直方向を向き、チャックを有して上向きに位置決め可能なテーブルが前記主軸頭の高さ位置より下方に配置され、前記チャックに把持された工作物に対して前記主軸頭が直交３軸方向に相対的に移動可能で、且つ、前記テーブルがテーブル用駆動装置に駆動されて揺動可能で少なくとも回転動作も可能な５軸制御の立形マシニングセンタであって、縦方向に棒状工作物を収納可能な立形のストッカを前記テーブルの近傍に配置し、前記棒状工作物を把持，把持解除可能なハンド部を前記主軸頭に設け、この主軸頭を前記ストッカの棒状工作物受け渡し位置と前記テーブルとの間で移動させることにより、前記ハンド部は、前記棒状工作物を搬送するとともに前記ストッカと前記テーブルの前記チャックとに対してそれぞれ受け渡すようにしている。
前記ストッカは、複数の前記棒状部材を収納可能であり、前記立形マシニングセンタの基体の上部スペースまたは前記テーブル用駆動装置の上部スペースを利用して配置され、前記棒状工作物受け渡し位置に前記棒状工作物を割出し可能であるのが好ましい。
前記立形マシニングセンタは、前記棒状工作物とこの棒状工作物以外のチャックワークとに対して、旋削加工と切削加工が可能であるのが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる実施の形態の一例を、図１ないし図４を参照して説明する。
図１および図２は、それぞれ立形マシニングセンタの斜視図および平面図、図３および図４は、前記立形マシニングセンタの動作を示す説明図である。
図１，図２に示すように、本実施形態における立形マシニングセンタ（以下、ＭＣと記載）１は、工作物としての棒状工作物２を５軸制御で少なくとも旋削加工可能な工作機械である。
ＭＣ１は、ＮＣ（数値制御）装置とプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）とからなる制御装置２０により制御されている。なお、制御装置２０は、ＮＣ装置にＰＬＣ部を内蔵したものであってもよい。
【０００９】
ＭＣ１の主軸３の軸線ＣＬは、床面４に対して垂直方向を向いているが、この垂直方向に対して所定角度傾斜した方向（この場合も、「床面に対してほぼ垂直方向」とする）を向いている場合でもよい。
主軸３を回転可能に支持する主軸頭５が、工作物（たとえば、棒状工作物２）に対して相対的に直交３軸方向（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向）に移動可能で、下方にはテーブル６が配置されている。
ＭＣ１において、主軸３の軸線ＣＬと平行な方向をＺ軸（図１の上下方向の軸）とし、これに直交して直交座標系をなす各軸線方向をＸ軸（図２の左右方向の軸），Ｙ軸（図２の上下方向の軸）とする。なお、説明の便宜上、−Ｙ軸方向および＋Ｙ軸方向，＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向を、それぞれＭＣ１の前方および後方，右方および左方とする。
【００１０】
ＭＣ１には、縦方向に棒状工作物２を収納可能な立形のストッカ７が、加工領域８の近傍に配置されている。ストッカ７も、制御装置２０により制御されている。
ＭＣ１では、径方向寸法より軸線方向寸法の方が長い棒状工作物（たとえば、軸線方向寸法が約５００〜９００ｍｍ，外径寸法が約１００ｍｍ以下の「短尺材」と呼ばれている棒状の材料（バー材，バーワーク））をストッカ７から供給し、旋削用工具による旋削加工や回転工具による切削加工などの加工が完了したら、加工済の棒状工作物としてストッカ７に戻す。
また、ＭＣ１では、未加工の材料（たとえば、チャックワーク）がチャック１１に供給され、旋削加工や切削加工が完了したら加工済の工作物としてチャック１１から取り外す場合もある。
このように、ＭＣ１は、棒状工作物２のほかにチャックワークの加工も可能であるが、本発明の立形マシングセンタは、棒状工作物の加工専用であってもよい。
本実施形態では、工作機械として、テーブル６が揺動するいわゆる「ゆりかご式」の５軸制御のＭＣ１の場合を示している。なお、本発明の「立形マシニングセンタ」には、工作物に対して主軸頭が相対的に直交３軸方向に移動可能で、テーブルが下方に配置されている立形の工作機械たとえばターニングセンタなども含まれる。
【００１１】
主軸頭５には、棒状工作物２を把持，把持解除可能なハンド部１０が設けられている。主軸頭５をストッカ７とテーブル６との間で移動させることにより、ハンド部１０は、棒状工作物２を搬送するとともに、ストッカ７とテーブル６のチャック１１とに対してそれぞれ棒状工作物２を受け渡すようにしている。
その結果、ＭＣ１では、棒状工作物２を押し出すような複雑な構成の供給装置を設けなくても、省スペースで棒状工作物２の収納，供給，加工などを行うことができる。
【００１２】
次に、ＭＣ１の構成について説明する。
ＭＣ１は、その基体１２を構成するベッド１３を有している。基体１２には、サドル１４が、Ｘ軸ガイドレール１５に案内されてＸ軸方向（左右方向）に移動可能に設けられている。
サドル１４の上部には、コラム１６が、Ｙ軸ガイドレール１７に案内されてＹ軸方向（前後方向）に移動可能に設けられている。コラム１６の前部には主軸頭５が設けられている。
主軸頭５には、主軸３が回転可能に支持されている。主軸頭５は、コラム１６に対して、主軸３の軸線ＣＬと平行なＺ軸方向（上下方向）に、Ｚ軸ガイドレール１８に案内されて移動可能である。
【００１３】
テーブル６は、ベッド１３に支持され、主軸頭５の高さ位置より下方に配置されている。テーブル６は、テーブル用駆動装置３０に駆動されて、揺動可能で且つ少なくとも回転動作（ここでは、回転動作と割出し動作の両方）も可能になっている。
テーブル６は、チャック１１を有して、上向き（＋Ｚ軸方向）に位置決め可能である。チャック１１は、複数の爪（たとえば、三つ爪）１１ａを有し、棒状工作物２やチャックワークなどの工作物を把持，把持解除可能である。
テーブル６およびチャック１１の中心位置には、棒状工作物２を挿入するための挿入孔１９が形成されている。挿入孔１９に棒状工作物２を挿入した状態で、チャック１１は棒状工作物２を把持，把持解除することができる。
テーブル６には、チャック１１の爪１１ａを駆動するためのチャックシリンダ（図示せず）が設けられている。チャック１１の複数の爪１１ａは、チャックシリンダに駆動されて同時に開閉動作を行い、棒状工作物２やチャックワークなどの把持，把持解除を行う。
【００１４】
テーブル用駆動装置３０は、テーブル６をＢ軸まわりに揺動させるための揺動用駆動装置３１と、テーブル６に対してチャック１１をＡ軸まわりに回転させるとともに割出すための回転用駆動装置３２とを有している。Ｂ軸はＹ軸方向と平行であり、Ａ軸はチャック１１の（すなわち、テーブル６の）回転中心である。
揺動用駆動装置３１は、ＭＣ１の前方に配置されて、テーブル６を揺動可能に両持ち支持している。揺動用駆動装置３１を駆動することにより、テーブル６とテーブル６に設けられた回転用駆動装置３２などが、Ｂ軸まわりに揺動するとともに、テーブル６が所定の位置に割出される。
【００１５】
旋削加工時には、回転用駆動装置３２を回転駆動すると、テーブル６に支持されているチャック１１がＡ軸のまわりに所定の回転速度で回転することができる。また、回転工具による切削加工時には、回転用駆動装置３２を制御することにより、チャック１１をＡ軸まわりの所定位置に割出すこともできる。
したがって、チャック１１に棒状工作物２またはチャックワークなどの工作物が把持されている状態で、チャック１１をＡ軸のまわりに所定の回転速度で回転させれば、この工作物は回転して、主軸３に装着された旋削用工具３３により旋削加工される。
また、回転用駆動装置３２によりチャック１１をＡ軸まわりの所定位置に割出した場合には、チャック１１に把持された工作物を、主軸３に装着された他の回転工具３３で切削加工することができる。
【００１６】
前記構成のＭＣ１において、主軸頭５は、テーブル６のチャック１１に把持された棒状工作物２やチャックワークなどの工作物に対して直交３軸方向に相対的に移動可能である。また、テーブル６が、テーブル用駆動装置３０に駆動されて揺動動作および回転動作可能である。したがって、ＭＣ１は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，Ａ軸，Ｂ軸の５軸制御で工作物を加工することができる。
ＭＣ１は、棒状工作物２とこの棒状工作物以外のチャックワークなどの工作物に対して、旋削用工具による旋削加工と回転工具による切削加工が可能である。これにより、ＭＣ１で加工可能な工作物の種類が多くなり、また、これら工作物に対して各種の加工が可能になり、ＭＣ１は複合機としての機能を発揮することができる。
【００１７】
ストッカ７は、テーブル６の近傍に配置され、棒状工作物２を縦方向に収納可能である。ストッカ７に収納可能な棒状工作物２の本数は、複数（ここでは、三本）の場合を示しているが、一本のみ収納可能な場合でもよい。
ストッカ７には、主軸頭５に設けられたハンド部１０との間で棒状工作物２を受け渡すための棒状工作物受け渡し位置Ｓ１が設定されている。ストッカ７は、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１に、棒状工作物２または空の収納筒４２（後述する）を割出すことができる。棒状工作物受け渡し位置Ｓ１では、棒状工作物２は、ストッカ７とハンド部１０との間で自動的に受け渡される。
主軸頭５を、ストッカ７の棒状工作物受け渡し位置Ｓ１とテーブル６との間で移動させることにより、ハンド部１０は、棒状工作物２を搬送するとともに、ストッカ７とテーブル６のチャック１１とに対してそれぞれ棒状工作物２を受け渡すことになる。
これにより、棒状工作物２を押し出すような複雑な構成の供給装置を設けなくてもよいので、ストッカ７の構成が簡略化する。また、ストッカ７は、棒状工作物２を垂直に収納するので平面視で省スペースにできる。ストッカ７を含んだＭＣ１全体がコンパクトになって、省スペースで棒状工作物２の収納，供給，加工などを行うことができる。
【００１８】
本実施形態のストッカ７は、テーブル用駆動装置３０の上部スペースを利用して配置されている。なお、基体１２の上部スペースが利用可能であれば、この基体１２の上部スペースにストッカ７を直接配置した場合であってもよい。
このように、利用されていないデッドスペースがテーブル用駆動装置３０の上部または基体１２の上部にある場合、本発明では、この上部スペース（デッドスペース）をストッカ７の配置用に有効に利用しているので、ストッカ７の全体（または、ほぼ全体）を、ＭＣ１の平面視での占有エリア内に配置することができる。その結果、ストッカ７を含むＭＣ１全体を、平面視でコンパクトにして省スペース化ができる。
【００１９】
ストッカ７は、ストッカ本体４０，旋回部４１および複数（ここでは、三個）の収納筒４２を有している。
ストッカ本体４０内には、棒状工作物２を棒状工作物受け渡し位置Ｓ１に割出すための割出し用駆動装置（図示せず）が設けられている。ストッカ本体４０は、テーブル６を揺動させるための揺動用駆動装置３１の上面に固定され、且つ、平面視でＢ軸の一方側（ここでは、左側）に配置されている。
旋回部４１は、ストッカ本体４０の上部に水平に取付けられている。旋回部４１は、円形の中心を残して直線状に切欠いた半円形板により構成されており、その中心の旋回軸線ＣＬ１まわりに旋回可能である。
ストッカ７が待機状態（図２に示す状態）のとき、旋回部４１の直線状の切欠き面４３は、Ｘ軸と平行な方向を向くようになっている。これにより、ＭＣ１が加工動作しているときに、主軸頭５などの移動部が旋回部４１と干渉することはない。
【００２０】
複数（三個）の収納筒４２は、旋回部４１の上面に固定され、上方を向いて旋回軸線ＣＬ１と平行に配置されている。ストッカ７には、旋回軸線ＣＬ１を中心として旋回部４１と同心の基準円４４が設定されている。
棒状工作物受け渡し位置Ｓ１は基準円４４上に位置している。三個の収納筒４２は、互いに９０度ずつ離れ且つその中心位置が基準円４４と一致するように、旋回部４１上に上方を向いて配置されている。
収納筒４２は、円筒形または有底円筒形をなして上方に開口している。棒状工作物２を旋回軸線ＣＬ１と平行な上下方向に移動させれば、この棒状工作物２を収納筒４２に対して収納，取り出し可能になっている。
【００２１】
ストッカ本体４０に設けられた割出し用駆動装置を駆動し、旋回部４１を旋回軸線ＣＬ１まわりに旋回することにより、所望の棒状工作物２が収納された収納筒４２または空の収納筒４２を、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１に割出して位置決めすることができる。
また、ストッカ７を待機状態にするときには、割出し用駆動装置を駆動し、旋回部４１を旋回軸線ＣＬ１まわりに旋回させて、切欠き面４３をＸ軸と平行な左右方向に向ける。こうすれば、主軸頭５など移動部が、旋回部４１，収納筒４２または収納中の棒状工作物２などと干渉することはなくなる。
ストッカ７に未加工の棒状工作物２を供給する作業や、ストッカ７から加工済の棒状工作物２を搬出する作業は、作業者が人力により行なってもよいが、棒状工作物２を吊り下げる装置を別途設けて、この装置を利用してこれらの段取り替え作業を行えば作業者の負担が軽減するので好ましい。
【００２２】
ハンド部１０は、主軸頭５の前方に取付けられて主軸頭５とともに直交３軸方向に移動する。本実施形態では、ハンド部１０を主軸頭５の所定位置に取付けた場合を示しているが、ハンド部１０を、主軸頭５に対して相対的にＺ軸方向に移動するように制御してもよい。このようにすれば、棒状工作物２の上昇速度，下降速度を速くして、受け渡し時間を短縮することができる。
ハンド部１０は、同時に開動作または閉動作する一対のハンド５０を有している。一対のハンド５０が、Ｘ軸と平行な方向に開閉動作することにより、棒状工作物２を把持，把持解除することができる。
したがって、ハンド部１０は、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１では、この受け渡し位置Ｓ１に割出された収納筒４２に対して、棒状工作物２を収納，取り出しすることができる。
【００２３】
ハンド部１０は、テーブル６の位置では、チャック１１に対して棒状工作物２を受け渡すことができる。すなわち、テーブル６のチャック１１が上方を向き、テーブル６のＡ軸がＺ軸と平行に割出されて位置決めされているとき、ハンド部１０は、テーブル６の上方位置から、挿入孔１９に対して棒状工作物２を挿入，引き抜き動作を行う。
主軸頭５が直交３軸方向に移動するので、ハンド部１０は、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１とテーブル６との間で棒状工作物２を搬送するとともに、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１では、棒状工作物２を収納筒４２に対して受け渡すことができる。また、ハンド部１０は、テーブル６の上方に位置して、棒状工作物２をテーブル６に対して受け渡すことができる。
【００２４】
加工領域８は、切削油剤（クーラント）や切りくずなどが外部に飛散しないように、スプラッシュガード（図示せず）で覆われている。工作物交換時用のシャッターと工具交換時用のシャッターが、スプラッシュガードに設けられて、それぞれ開閉可能になっている。これらシャッターが開閉することにより、工作物の交換や工具の交換を行うことができる。
基体１２には、複数の工具を収納し且つ工具交換可能な自動工具交換装置（以下、ＡＴＣと記載。図示せず）が設けられている。ＡＴＣは、所定の工具（または、空の工具収納部）を工具交換位置に割出して、主軸３との間で工具を自動的に交換する機能を有している。
ＡＴＣには、棒状工作物２やチャックワークなどの工作物を旋削加工するための旋削用工具（内径工具，外径工具など）３３の他に、これら工作物を切削加工するための回転工具が収納されている。なお、複数の工具を収納するための工具マガジンをＡＴＣとは別体で設けてもよい。
制御装置２０は操作盤２１を有している。操作盤２１には、表示手段（ディスプレイ，ＣＲＴなど）および入力手段（キーボード，タッチパネルなど）が設けられており、ＭＣ１およびストッカ７などの操作が可能になっている。
ベッド１３の近傍には、加工位置に供給される切削油剤を貯留するためのクーラントタンク（図示せず）が配置されている。
【００２５】
次に、ＭＣ１およびストッカ７の動作について、図１ないし図４を参照して説明する。
なお、図３，図４は、図中（Ａ）に示す手順から図中（Ｊ）に示す手順に順次移行する場合を示しており、図中（Ａ）〜（Ｊ）における上段の図は概略平面図を示し、下段の図はその概略正面図を示している。
【００２６】
図３（Ａ）に示すように、ＭＣ１の運転開始時に、ストッカ７の三個の収納筒４２のうち、二個の収納筒４２に未加工の棒状工作物２が収納されている場合について説明する。
制御装置２０から棒状工作物２の交換指令が出力されると、ＭＣ１とストッカ７は、この指令に基づいて棒状工作物２の交換動作を開始する。すると、一対のハンド５０は開状態になり、チャック１１の爪１１ａも開状態になる。
また、揺動用駆動装置３１を駆動し、テーブル６を揺動させてチャック１１を上方に向け、Ａ軸をＺ軸と平行にする。ストッカ７の割出し用駆動装置を駆動して旋回部４１を旋回させ、これから加工する未加工の棒状工作物２を棒状工作物受け渡し位置Ｓ１に割出して位置決めする。
【００２７】
次に、図３（Ｂ）に示すように、サドル１４，コラム１６を介して主軸頭５を直交３軸方向に移動させる。これにより、ハンド部１０の中心位置を、テーブル６の上方から棒状工作物受け渡し位置Ｓ１に移動させる。
このとき、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１の近傍では、主軸頭５は後方から前方に移動すれば、ハンド部１０など移動体が棒状工作物２と干渉することがない。なお、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１で、ハンド部１０を棒状工作物２の上方に位置させた後、主軸頭５をＺ軸方向に真っ直ぐに下降させれば、ハンド部１０と棒状工作物２との干渉の恐れがより少なくなるので好ましい。
こうして、図３（Ｃ）に示すように、ハンド部１０の中心位置が棒状工作物受け渡し位置Ｓ１と一致した状態で、ハンド５０を閉じて棒状工作物２を把持する。
次に、図３（Ｄ）に示すように、主軸頭５をＺ軸方向に上昇させると、棒状工作物２が収納筒４２から引き抜かれる。その後、主軸頭５を、棒状工作物受け渡し位置Ｓ１からチャック１１の上方まで移動させて、ハンド部１０で棒状工作物２を搬送する。
【００２８】
図３（Ｅ）に示すように、ハンド部１０の中心位置がチャック１１の中心位置に一致した状態で、主軸頭５をＺ軸方向に真っ直ぐに下降させる。一方、旋回部４１は逆方向に旋回して待機する。
図４（Ｆ）に示すように、ハンド部１０に把持された棒状工作物２の下部がチャック１１の挿入孔１９に挿入される。そして、主軸頭５を所定高さ位置で停止させた状態で、チャック１１の爪１１ａを閉じたのち、ハンド５０を開く。
これにより、棒状工作物２は、チャック１１に把持されるとともに、ハンド部１０から把持解除される。棒状工作物２はチャック１１のみで把持されているので、この状態で主軸頭５をＺ軸方向に真っ直ぐに上昇させる。
【００２９】
図４（Ｇ）に示すように、主軸頭５が所定の高さ位置に上昇したら、主軸頭５を停止させ、ハンド５０を閉じて棒状工作物２をハンド５０で把持したのち、チャック１１の爪１１ａを開いて棒状工作物２を把持解除する。これにより、棒状工作物２は、ハンド部１０のみで把持されていることになる。この状態で、主軸頭５を再びＺ軸方向に真っ直ぐに下降させる。
図４（Ｈ）に示すように、主軸頭５は、所定の高さ位置まで下降したら停止する。その後、チャック１１の爪１１ａを閉じて、チャック１１で棒状工作物２を再び把持したのち、ハンド５０を開いて把持解除する。
その後、ハンド５０が棒状工作物２の上端の高さ位置より上方に位置して棒状工作物２から離れるまで、主軸頭５をＺ軸方向に真っ直ぐに上昇させる。なお、棒状工作物２の軸線方向寸法が長い場合には、上述のチャック１１とハンド１０による把持し直しの動作を何回か繰り返せばよい。
【００３０】
こうして、図４（Ｉ）に示すように、棒状工作物２がチャック１１に把持された状態で加工工程に移行する。そのためには、揺動用駆動装置３１を駆動し、テーブル６をＢ軸まわりに揺動させ、棒状工作物２の中心軸線ＣＬ２を上下方向（Ｚ軸と平行な方向）から水平方向（Ｘ軸と平行な方向）に移動させて位置決めする。
そして、図４（Ｊ）に示すように、回転用駆動装置３２によりチャック１１を回転駆動して、棒状工作物２を所定の回転速度で回転させる。主軸頭５を直交２軸方向（または、直交３軸方向）に移動させれば、主軸３に装着された旋削用工具３３で棒状工作物２を旋削加工することができる。
なお、棒状工作物２に対して、他の種類の旋削加工を行う場合や、回転工具で切削加工を行う場合には、ＡＴＣで主軸３に対して工具を交換する。
【００３１】
回転工具で切削加工を行う場合には、回転用駆動装置３２を駆動して、チャック１１を円周方向の所定位置に割出した状態で位置決め固定する。これにより、棒状工作物２は、チャック１１に把持された状態で所定の角度位置に割出される。
そして、主軸３に装着された回転工具を所定の回転速度で回転させ、チャック１１に把持された棒状工作物２に対して、主軸頭５を直交３軸方向に相対的に移動させながら、回転工具で棒状工作物２を切削加工する。
このように、ＭＣ１によれば、棒状工作物２に対して旋削加工，切削加工などを自在に順次連続して且つ自動的に行うことができる。
なお、揺動用駆動装置３１を駆動すれば、棒状工作物２を、水平方向のほかに斜め方向を向いた状態で割出すことができ、多種類の旋削加工，切削加工を自在に行うことができる。
一方、ストッカ７は、次の棒状工作物交換指令が出力されるまで待機することになる。
【００３２】
一つの棒状工作物２の旋削加工や切削加工が完了して、次の棒状工作物交換指令が出力されると、前記手順，動作とは逆の手順，動作により、加工済の棒状工作物２をストッカ７に戻す。その後、前記手順と同じ手順，動作により棒状工作物２の交換を行なって、次の未加工の棒状工作物２を加工することになる。このような手順，動作を繰り返すことにより、順次、棒状工作物２の旋削加工，切削加工などが行われる。
一方、ストッカ７では、作業者は加工済の棒状工作物２を取り外したのち、未加工の棒状工作物２をストッカ７に供給する段取り替え作業を行う。
【００３３】
上述のように、ＭＣ１は、テーブル６を上方に向けて位置決めできる構成なので、棒状工作物２を縦方向に向けたままでテーブル６との間で受け渡しすることができる。その結果、立形のストッカ７を設けて棒状工作物２を縦方向に収納することが可能になる。
ストッカ７が、棒状工作物２を縦方向に収納でき平面視の大きさが小さいので、テーブル用駆動装置３０の上部スペースまたは基体１２の上部スペースに、ストッカ７を設置することができる。これにより、デッドスペースとなっていた前記上部スペースが有効に活用されるので、平面視でのＭＣ１全体をコンパクトにして省スペース化が可能になる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で種々の変形，付加などが可能である。
たとえば、上述の実施形態では、主軸頭５が直交３軸方向に移動する構造の工作機械としたが、これに限らず、主軸頭が直交２軸方向（たとえば、Ｚ軸方向，Ｙ軸方向）に移動し、下方のテーブルが１軸方向（たとえば、Ｘ軸方向）に移動し、ストッカが機械本体に設けられた構成にしてもよい。
この場合、棒状工作物受け渡し位置は、主軸頭の正面に位置することになり、主軸頭とストッカとの間の棒状工作物の受け渡しは、Ｙ軸方向とＺ軸方向の動きで可能となる。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したので、立形マシニングセンタにおいて棒状工作物を押し出すような複雑な構成の供給装置を設けなくても、省スペースで棒状工作物の収納，供給，加工などを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ないし図４は本発明の実施形態の一例を示す図で、図１は立形マシニングセンタの斜視図である。
【図２】前記立形マシニングセンタの平面図である。
【図３】前記立形マシニングセンタの動作を示す説明図である。
【図４】前記立形マシニングセンタの動作を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 立形マシニングセンタ
２ 棒状工作物（工作物）
３ 主軸
４ 床面
５ 主軸頭
６ テーブル
７ ストッカ
８ 加工領域
１０ ハンド部
１１ チャック
１２ 基体
３０ テーブル用駆動装置
ＣＬ 主軸の軸線
Ｓ１ 棒状工作物受け渡し位置
Claims (4)
- 主軸頭が工作物に対して相対的に直交３軸方向に移動可能で下方にテーブルが配置された立形マシニングセンタであって、
縦方向に棒状工作物を収納可能な立形のストッカを加工領域の近傍に配置し、
前記棒状工作物を把持，把持解除可能なハンド部を前記主軸頭に設け、
前記主軸頭を前記ストッカと前記テーブルとの間で移動させることにより、前記ハンド部は、前記棒状工作物を搬送するとともに前記ストッカと前記テーブルのチャックとに対してそれぞれ受け渡すようにしたことを特徴とする立形マシニングセンタ。 - 主軸頭に回転可能に支持されている主軸の軸線が床面に対してほぼ垂直方向を向き、
チャックを有して上向きに位置決め可能なテーブルが前記主軸頭の高さ位置より下方に配置され、
前記チャックに把持された工作物に対して前記主軸頭が直交３軸方向に相対的に移動可能で、且つ、前記テーブルがテーブル用駆動装置に駆動されて揺動可能で少なくとも回転動作も可能な５軸制御の立形マシニングセンタであって、
縦方向に棒状工作物を収納可能な立形のストッカを前記テーブルの近傍に配置し、
前記棒状工作物を把持，把持解除可能なハンド部を前記主軸頭に設け、
この主軸頭を前記ストッカの棒状工作物受け渡し位置と前記テーブルとの間で移動させることにより、前記ハンド部は、前記棒状工作物を搬送するとともに前記ストッカと前記テーブルの前記チャックとに対してそれぞれ受け渡すようにしたことを特徴とする立形マシニングセンタ。 - 前記ストッカは、
複数の前記棒状部材を収納可能であり、
前記立形マシニングセンタの基体の上部スペースまたは前記テーブル用駆動装置の上部スペースを利用して配置され、
前記棒状工作物受け渡し位置に前記棒状工作物を割出し可能であることを特徴とする請求項２に記載の立形マシニングセンタ。 - 前記立形マシニングセンタは、前記棒状工作物とこの棒状工作物以外のチャックワークとに対して、旋削加工と切削加工が可能であることを特徴とする請求項１，２または３に記載の立形マシニングセンタ。
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