JP2007125625A - ワーク搬送装置を備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 未加工ワークを速やかに加工領域に搬入、加工済みワークを前記加工領域から速やかに搬出することができる小型で省スペースのワーク搬送装置を備えた工作機械の提供を目的とする。
【解決手段】 未加工ワーク及び加工済みワークを収容するワーク収容部と、加工領域Ａに対して昇降自在に設けられ、昇降方向と同一の方向にワークｗを把持する二つのチャックと、この二つのチャックを加工領域Ａに対して昇降させる昇降機構とを有する第一の搬送手段１１と、前記ワーク収容部に収容されたワークを第一の搬送手段１１に受け渡す第二の搬送手段１２と、前記ワーク収容部，第一の搬送手段１１，前記昇降機構，第二の搬送手段１２及び前記移動機構を上方に配置する機体１０とを有するワーク搬送装置１を工作機械２に設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、未加工のワークを加工領域に搬入し、加工済みのワークを前記加工領域から搬出するワーク搬送装置を備えた工作機械に関する。

旋盤などの工作機械においては、主軸先端又はテーブルのチャックに把持させるなどして固定したワークを、主軸やテーブルに対して相対的に移動可能な刃物台に装着した工具で加工している。近年、このような工作機械では、長時間の連続無人運転を行うために、前記工具によってワークを加工する加工領域にワークを自動搬入し、加工済みのワークを自動搬出するワーク搬送装置を付随させることが多くなってきている。
そして、このようなワーク搬送装置としては、ワーク搬出入による工作機械の待機時間が可能な限り短時間であることが望ましく、ワーク加工中に次に加工すべきワークを加工領域の近傍で待機させておくのが好ましい。そのため、従来より、この種のワーク搬送装置が種々提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１及び２に記載のワーク搬送装置は、二つのチャックを有するローダを主軸チャックに対面させる位置まで下降させ、二つのチャックの高さ位置を切り替えることで、主軸チャックから加工済みのワークを受け取り、未加工のワークを主軸チャックに受け渡すことができるようにしてある。そして、未加工ワークは、工作機械の近傍に配置されたワーク供給台からローダに供給され、加工済みワークは、工作機械の近傍に配置されたワーク排出台に搬出されるようになっている。
特許第３４７４０６０号 特許第３６８９９９９号

しかし、これら文献に記載されたワーク搬送装置は、加工済みのワークを収容するワーク排出台と、未加工のワークを収容するワーク供給台とが工作機械の機外に設置されているため、ワーク搬送装置が工作機械から大きく張り出し、ワーク搬送装置及び工作機械を設置するのに大きなスペースが必要になるという問題がある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、未加工及び加工済みのワークを載置するワーク収容部並びにこのワーク収容部に対してワークの搬出入を行うワーク搬送装置を工作機械の設置スペース内に収めることができ、加工終了後に速やかに加工領域に次回加工のワークを搬入し、加工済みのワークを速やかに加工領域から搬出することができる小型で省スペースのワーク搬送装置を備えた工作機械の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のワーク搬送装置を備えた工作機械は、ワークを加工領域内の所定位置に位置決めして固定するワーク固定手段を有し、このワーク固定手段に固定した前記ワークに対して工具を相対回転又は相対移動させて所定の加工を行う工作機械において、未加工ワーク及び加工済みワークを前記ワーク固定手段に固定する際の姿勢とは異なる姿勢で載置する少なくとも一つのワーク収容部と、前記加工領域に対して昇降自在に設けられ、昇降方向と同一の方向にワークを把持する二つのチャックと、この二つのチャックを前記加工領域に対して昇降させる昇降機構とを有し、前記チャックの昇降動作によって前記加工領域へのワークの搬出入を行うとともに、前記チャックの昇降動作によって前記ワーク固定手段から一方のチャックに加工済みワークを受け取り、他方のチャックに把持した未加工ワークを前記ワーク固定手段に受け渡す第一の搬送手段と、前記ワーク収容部に収容されたワークの姿勢と同じ第一の姿勢と、前記第一の搬送手段との間で前記ワークの授受を行う第二の姿勢との間で姿勢変更可能なチャックと、前記ワーク収容部と前記第一の搬送手段との間で前記チャックを移動させる移動機構と、前記ワークの搬送の途中で前記チャックの姿勢変更を行う姿勢変更手段とを有する第二の搬送手段と、前記ワーク収容部，前記第一の搬送手段，前記昇降機構，前記第二の搬送手段及び前記移動機構を工作機械の上方に配置する機体とを有するワーク搬送装置を備えた構成としてある。
この構成によれば、工作機械の上方に配置されたワーク収容部から未加工のワークを第二の搬送手段が取り出し、第一の搬送手段まで搬送し、ワーク搬送の途中でワークの姿勢変更を行って第一の搬送手段に受け渡す。第一の搬送手段は、受け取ったワークを、その昇降動作によって加工領域に搬入し、主軸チャックやテーブルのワーク固定治具等のワーク固定手段に受け渡す。
第一の搬送手段は、二つのチャックを有しているので、加工済みのワークを前記ワーク固定手段から受け取り、未加工のワークを前記ワーク固定手段に受け渡すことができる。
第一の搬送手段は、ワーク固定手段から受け取った加工済みのワークを、その昇降動作によって加工領域から搬出し、第二の搬送手段に受け渡す。加工済みのワークを受け取った第二の搬送手段は、加工済みのワークの姿勢変更を行ってワーク収容部まで搬送し、受け渡す。
上記した前記ワーク収容部，前記第一の搬送手段，前記昇降機構，前記第二の搬送手段及び前記移動機構は、工作機械の上方に配置されるので、ワーク搬送装置を含めた工作機械の設置面積を小さくして、省スペースを図ることができる。

また、前記第二の搬送手段が、前記チャックを姿勢変更自在に取り付け前記チャックとともに昇降する昇降部材と、前記チャックを前記第一の姿勢で保持する方向又は第二の姿勢で保持する方向に付勢する付勢手段と、前記チャックに設けられ、前記ワークの搬送経路上に設けられた被係合部と係合するとともに、前記チャックの昇降動作にともなって前記チャックの姿勢を変更する係合部とを有する構成としてもよい。
この構成によれば、前記チャックの昇降動作だけでワークの姿勢変更を行うことができ、姿勢変更手段の構成を簡単なものにすることができる。

さらに、前記機体に、次回加工に使用する未加工ワークの待機位置、今回加工する未加工ワークと今回加工で加工された加工済みワークとを収容し、前記第二の搬送手段との間でワークの授受を行うワーク授受位置及び加工済みワークを機外に払い出すための払い出し位置を隣接して設けるとともに、前記ワーク収容部を、前記待機位置，前記授受位置及び前記払い出し位置の順に搬送する搬送手段と、少なくとも前記待機位置及び前記ワーク授受位置で前記ワーク収容部を位置決めする位置決め手段とを設けてもよい。
この構成によれば、機外から搬入され未加工ワークを収容するワーク収容部は、工作機械上方の待機位置に配置される。今回加工で使用される未加工ワークは、前記待機位置に隣接するワーク授受位置に配置されたワーク収容部から取り出されて加工領域に搬入され、加工領域から搬出された加工済みワークも前記ワーク授受位置のワーク収容部に収容される。
ワーク授受位置のワーク収容部内の未加工ワークを使い切り、今回加工で加工された加工済みワークを全て収容し終わったワーク収容部は、搬送手段によってワーク授受位置から払い出し位置に搬送され、ここから機外に払いだされる。
この後、待機位置のワーク収容部がワーク授受位置に搬送され、位置決め手段によって第二の搬送手段との間でワークの授受が可能な所定位置に位置決めされる。

この場合、前記ワーク収容部に前記第二の搬送手段と係合する係合部を設け、前記第二搬送手段を前記ワーク収容部の係合部に係合させた状態で、前記第二の搬送手段により前記ワーク収容部の搬送を行うようにするとよい。
この構成によれば、ワーク収容部の搬送は第二の搬送手段により行われる。そのため、ワーク収容部を搬送するための専用のコンベアやシリンダ、モータ等が不要になり、ワーク搬送装置の構成を簡素にすることができる。

また、この場合、前記係合部を前記ワーク収容部の搬送方向の前後両側に設け、搬送方向前方の前記係合部を前記第二の搬送手段に係合させて前記待機位置から前記授受位置まで前記ワーク収容部を移動させ、搬送方向後方の前記係合部を前記第二の搬送手段に係合させて前記授受位置から前記払い出し位置まで移動さてもよい。
このようにすることで、ワーク収容部を搬送する際の第二の搬送手段のストロークを小さくすることができる。

本発明の工作機械は、テーブルに治具等で固定したワークを主軸に装着した工具で加工するものであってもよいし、回転自在な主軸のチャックに把持させたワークを、主軸に対向して配置した刃物台の工具で加工するものであってもよい。
また、前記ワーク固定手段が回転自在な主軸に設けられたチャックで、このチャックに把持させたワークを前記主軸に対向して設けた刃物台の工具で加工する場合において、前記ワーク収容部を前記待機位置及び前記払い出し位置に対して前記主軸の軸線と同方向に出し入れできるようにしてもよい。
このようにすることで、工作機械の主軸や刃物台の保守，点検だけでなく、未加工ワークの補給や加工済みワークの取り出しも、主軸に正対した工作機械の正面側から行なえるようになる。そのため、工作機械に対する全ての作業を工作機械の正面から行え、複数台の工作機械を並列に設置して、工作機械の設置スペースの有効活用を図ることができる。

本発明は上記のように構成されているので、ワーク収容部を含むワーク搬送装置を工作機械の床面積内に収めることができる小型かつ省スペースのワーク搬送装置を得ることができる。また、ワークの加工中に加工済みのワークをワーク収容部に受け渡し、ワーク収容部から次に加工するワークを搬送して準備することで、加工終了後に速やかに加工領域に次回加工のワークを搬入することができ、待機時間を短くすることができる。
また、ワーク収容部を、未加工ワークの待機位置、未加工ワークと加工済みワークの授受位置及び加工済みワークを機外に払い出す払い出し位置に分離することで、ワーク授受位置における未加工ワークと加工済みワークの授受に関係なく、未加工ワークの待機位置への補給及び加工済みワークの払い出しが可能となり、効率がよく、かつ、安全な工作機械の提供が可能になる。

以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明のワーク搬送装置を備えた工作機械の側面図、図２は、第一の搬送手段及び刃物台を取り除いた状態におけるワーク搬送装置及び工作機械の正面図である。
この実施形態において工作機械２は、ベッド２０と、このベッド２０上にＺ方向に進退移動自在に設けられた主軸台２１と、この主軸台２１に回転自在に支持された主軸２２と、この主軸２２に対向して配置され、ベッド２０上でＸ方向に進退移動する刃物台２３と、この刃物台２３に装着され、主軸２２の先端のチャック２５に把持されたワークｗを加工する工具２４とを有している。
ワーク固定手段である主軸２２のチャック２５に把持されたワークｗは、主軸台２１と刃物台２３との間の加工領域Ａで、主軸２２とともに回転されつつ、主軸台２１のＺ方向の移動と刃物台２３のＸ方向の移動との組み合わせによって工具２４により加工される。

本発明のワーク搬送装置１は、未加工のワークを貯蔵するワークストッカ１５から未加工ワーク（以下、未加工ワークと加工済みワークを区別する必要があるときは未加工ワークを符号ｗｂで、加工済みワークを符号ｗａで表すものとする）ｗｂを取り出し、加工領域Ａの上方のワーク授受位置Ｂまで搬送する第二の搬送手段１２と、ワーク授受位置Ｂで受け取った未加工ワークｗｂを加工領域Ａまで搬送し、主軸２２に受け渡すとともに、この受け渡しに先立って加工済みワークｗａを主軸２２から受け取る第一の搬送手段１１とを有している。

そして、第一の搬送手段１１が受け取った加工済みワークｗａは、ワーク授受位置Ｂで第二の搬送手段１２に受け渡され、第二の搬送手段１２がワークストッカ１５に加工済みワークｗａを収納するようになっている。
本発明では、上記したワーク搬送装置１を構成する主要な構成要素、すなわち、第一の搬送手段１１，第二の搬送手段１２及びワークストッカ１５を、工作機械２を跨いで立設された機体としての支持フレーム１０の上部に設けている。
すなわち、支持フレーム１０を介して、工作機械２にワーク搬送装置１が一体に設けられているわけである。

［第一の搬送手段］
第一の搬送手段１１は、二種類のワークを把持する二つのチャック、つまり、加工済みワークｗａを把持するチャックと未加工ワークｗｂを把持するチャックとを有するワーク保持部１１０と、このワーク保持部１１０をＹ方向に昇降自在にする昇降機構とを備えている。
この実施形態では、上記した二つのチャックはＹ軸と平行に上下に配置されていて、上方のチャックに未加工ワークｗｂを把持させ、下方のチャックに加工済みワークｗａを把持させるようにしている。なお、チャックによるワークｗａ，ｗｂの把持は、この逆であってもよい。

前記した昇降機構は、ワーク保持部１１０を下端に取り付け、ワーク保持部１１０とともにＹ方向に昇降する昇降部材１１７と、この昇降部材１１７にＹ軸と平行に設けられ、その両端が昇降部材１１７の上下端の軸受１１７ａ，１１７ｂに支持されたねじ軸１１６と、このねじ軸１１６に螺合されたボールねじナット（図に表れず）と、このボールねじナットを回転させてねじ軸１１６とともにワーク保持部１１０及び昇降部材１１７を昇降させるＹ軸モータ１１５と、昇降部材１１７の鉛直上下方向の昇降移動を案内するガイド（図に表れず）とを有している。

［第二の搬送手段］
第二の搬送手段１２は、加工済みワークｗａ又は未加工ワークｗｂを把持するワーク保持部１２０と、このワーク保持部１２０をＹ軸，Ｚ軸，Ｘ軸の三方向に移動自在にするＹ軸移動機構，Ｚ軸移動機構及びＸ軸移動機構とを有している。
ワーク保持部１２０は、加工済みワークｗａ又は未加工ワークｗｂを把持するとともに、把持した加工済みワークｗａ（又は未加工ワークｗｂ）を垂直方向と水平方向との間で姿勢変更する首振りチャック１２１を備えている。

前記したＹ軸移動機構は、ワーク保持部１２０を下端に取り付け、ワーク保持部１２０とともにＹ方向に昇降する昇降部材１４０と、この昇降部材１４０にＹ軸と平行に設けられ、その両端が昇降部材１４０の上下端の軸受１４１ａ，１４１ｂに支持されたねじ軸１４２と、このねじ軸１４２に螺合されたボールねじナット１４６と、このボールねじナット１４６を回転させてねじ軸１４２とともにワーク保持部１２０及び昇降部材１４０を昇降させる駆動体としてのＹ軸モータ１３１と、昇降部材１４０の鉛直上下方向の昇降移動を案内するガイド１４３とを有している。

前記したＸ軸移動機構は、前記したＹ軸移動機構が取り付けられたサドル１４４と、このサドル１４４のＸ方向の移動を案内するＸ方向ガイド１４５と、サドル１４４をＸ方向に移動させる駆動体としてのＸ軸モータ１３３とを有している。サドル１４４の移動は、例えば公知のボールねじ・ナット機構等によって行われる。

前記したＺ軸移動機構は、前記したＹ軸移動機構及びＸ軸移動機構が取り付けられたサドル１４８と、このサドル１４８のＺ方向の移動を案内するＺ方向ガイド１４７と、サドル１４８をＺ方向に移動させる駆動体としてのＺ軸モータ１３２とを有している。サドル１４８の移動は、例えば公知のボールねじ・ナット機構等によって行われる。

なお、上記したＸ軸移動機構のＸ方向ガイド１４５のストローク及びＺ軸移動機構のＺ方向ガイド１４７のストロークは、サドル１４４やサドル１４８がストロークエンドに達したときに、第二の搬送手段１２の一部が工作機械２の平面投影領域内から張り出さないようなものであるのが好ましい。
また、第一の搬送手段１０の昇降機構のＹ軸モータ１１５，第二の搬送手段の搬送機構のＸ軸モータ１３３，Ｙ軸モータ１３１及びＺ軸モータ１３２の駆動は、工作機械２の制御装置又はワーク搬送装置１に設けられた制御装置の駆動制御指令によって行われる。

［首振りチャック］
第二の搬送手段１２に設けられた首振りチャック１２１の詳細を、図３を参照しながら説明する。なお、図３において（ａ）はワークｗを垂直に把持した状態を、（ｂ）は、首振りによりワークｗの姿勢を水平方向に変更した状態を示している。
首振りチャック１２１は、ワークｗを把持する一対のチャック爪１２２を有していて、昇降部材１４０の下端に取り付けられたワーク保持部１２０の本体１２０ａに、軸１２０ｂにより垂直方向と水平方向との間で９０°回転できるように取り付けられている。

なお、首振りチャック１２１は、略Ｕ状の溝を有する支持部材１２３の前記溝内に嵌め込まれた状態で支持されていて、前記溝に沿って若干スライドできるようになっている。そして、この支持部材１２３を軸１２０ｂを介して本体１２０ａに取り付けることで、首振りチャック１２１が本体１２０ａに対して回転できるようになっている。また、前記溝に沿ったスライドを案内するためのガイドピン１２４が首振りチャック１２１に立設され、このガイドピン１２４が挿通するガイド孔１２３ａが、支持部材１２３に貫通形成されている。そして、ガイドピン１２３に嵌装されたばね１２５によって、首振りチャック１２１は常に支持部材１２３の溝の底部に押し付けられている。
このように、首振りチャック１２１を支持部材１２３に対して若干スライド可能に設けているのは、加工済みワークｗａをワークストッカ１５に収納する際の緩衝のためである。

さらに、本体１２０ａと支持部材１２３との間にはばね１２６が張設されている。このばね１２６の一端１２６ａは、支持部材１２３に連結され、他端１２６ｂは、一端１２６ａと軸１２０ｂとを通る軸線から若干偏心した位置で、本体１２０ａに連結されている。
ばね１２６をこのように張設することで、首振りチャック１２１が垂直状態あるいは水平状態から一定の角度まで回転したときに、ばね１２６が軸１２０ｂを越えて一側から他側に移動し、首振りチャック１２１を水平状態又は垂直状態で固定する方向に付勢する。

首振りチャック１２１の側部には、逆Ｌ字状の案内面１２８ａを有する係合部材１２８が取り付けられている。
首振りチャック１２１の移動経路上には、係合部材１２８と係合できるＬ字状の被係合部材１２９が設けられ、この被係合部材１２９の先端には回転自在なローラ１２９ａが設けられている。

ワークｗの姿勢変更を行うときは、首振りチャック１２１の下降又は上昇によって係合部材１２８が被係合部材１２９に係合し、逆Ｌ字状の案内面１２８ａに沿ってローラ１２９ａが転動することで、首振りチャック１２１が軸１２０ｂを中心としてなめらかに回転する。
被係合部材１２９は、首振りチャック１２１の移動経路上の途中部位に設けてもよいが、この実施形態では、第一の搬送手段１１と第二の搬送手段１２との間でワークｗの授受を行うワーク授受位置Ｂに設けられている。

図４は、首振りチャック１２１によるワークｗの姿勢変更の手順を説明する図である。なお、図４では、ワークを垂直姿勢から水平姿勢に姿勢変更する場合を例に挙げて説明するが、水平姿勢から垂直姿勢に姿勢変更する場合は図４の手順と逆になるので、ここでは詳しい説明は省略する。
図４（ａ）に示すように、第二の搬送手段１２の首振りチャック１２１をＸ方向，Ｙ方向及びＺ方向に移動させて、係合部材１２８の先端（案内面１２８ａの先端）を被係合部材１２９のローラ１２９ａの真上に位置させる。

図４（ｂ）に示すように、第二の搬送手段１２のＹ軸モータ１３１（図１参照）を駆動させて首振りチャック１２１を下降させると、係合部材１２８の先端（案内面１２８ａの先端）が被係合部材１２９のローラ１２９ａに当接する。
この状態でさらにＹ軸モータ１３１を駆動させて首振りチャック１２１を押し下げると、図４（ｃ）に示すように、係合部材１２８が被係合部材１２９によって相対的に押し上げられ、首振りチャック１２１が軸１２０ｂを中心として図４中時計回り方向に回転する。

所定の回転角度位置（図示の例では鉛直軸に対して約４５°の位置）の手前では、首振りチャック１２１のばね１２６は軸１２０ｂよりも図４において右側に位置しているので、首振りチャック１２１には、ばね１２６により常時垂直状態に復帰させる方向に付勢力が作用している。
しかし、図４（ｄ）に示すように、前記の回転角度位置を越えて首振りチャック１２１が回転すると、ばね１２６が軸１２０ｂを乗り越えて図４中軸１２０ｂよりも左側に位置するようになるため、以後、首振りチャック１２１には、水平状態にしようとする付勢力が作用することになる。

そのため、Ｙ軸モータ１３１の駆動による首振りチャック１２１の押し下げ動作とばね１２６の付勢力とによって、ローラ１２９ａが案内面１２８ａに押し付けられた状態で首振りチャック１２１が徐々に時計回り方向に回転する。
首振りチャック１２１が水平方向を差し向く位置まで回転すると、首振りチャック１２１の回転は、図示しないストッパによって規制される。図４（ｅ）に示すように、首振りチャック１２１の水平姿勢は、前記のストッパと前記とばね１２６の付勢力とによって維持される。

［ワークストッカ］
次に、図５及び図６を参照しながら、ワークストッカ１５の構成について説明する。
図５は、ワークストッカ１５の全体構成を説明する平面図、図６は、ワークストッカの概略構成を説明するための分解斜視図である。
ワークストッカ１５には、次回加工に使用する未加工ワークｗｂを収容する次回加工用のトレー１５１ａと、今回加工で使用する未加工ワークｗｂ及び今回加工で加工された加工済みワークｗａを収容する今回加工用のトレー１５１ｂと、前回加工で加工された加工済みワークｗａを収容する前回加工用のトレー１５１ｃとがＸ方向に並べて配置できるようになっている。

次回加工用のトレー１５１ａは、工作機械２の機外からワークストッカ１５に搬入されて、工作機械２に向かって右方（図５の上方）の待機位置１５０ａに配置され、今回加工用のトレー１５１ｂの同中央のワーク授受位置１５０ｂに配置される。また、前回加工用のトレー１５１ｃは、工作機械２の機外に搬出するべく、同左側の払い出し位置１５０ｃに配置される。

前回加工用のトレー１５１ｃをワーク授受位置１５０ｂから払い出し位置１５０ｃに搬送し、待機位置１５０ａからワーク授受位置１５０ｂに今回加工用のトレー１５１ｂを搬送する搬送手段としては、公知の種々のものを用いることができる。
この実施形態では、待機位置１５０ａ，ワーク授受位置１５０ｂ及び払い出し位置１５０ｃのそれぞれに一対のＸ方向ガイドレール１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃを敷設して、トレー１５１ｂ，１５１ｃの移動を案内するようにしている。また、トレー１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃの左右両側にブロック１５３，１５４を取り付け、このブロック１５３，１５４の上面に係合孔１５３ａ，１５４ａをＹ方向に穿設するとともに、この係合孔１５３ａ，１５４ａに係合する係合ピン１５５を、図３に示すように、第二の搬送手段１２の首振りチャック１２１に設けている。

この実施形態では、係合ピン１５５を係合孔１５３ａ（又は係合孔１５４ａ）に差し込んで係合させる際に、ブロック１５３（又はブロック１５４）と首振りチャック１２１とが干渉しないようにするために、首振りチャック１２１を水平方向に差し向けたときに、係合ピン１５５が垂直方向を差し向くようにしている。
そして、係合ピン１５５を係合孔１５３ａ（又は係合孔１５４ａ）に係合させた状態で首振りチャック１２１をＸ方向に移動させることで、Ｘ方向ガイドレール１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃに沿って、トレー１５１ｂ，１５１ｃを待機位置１５０ａからワーク授受位置１５０ｂに又は待機位置１５０ｂから払い出し位置１５０ｃに搬送できるようになっている。

トレー１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃを各位置１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃの所定位置に位置決めする位置決め手段としては、公知のものを用いることができる。
例えば、図５及び図６に示すように、ばねの付勢力により付勢された出没自在なボール１６０ａを有し、このボール１６０ａとトレー１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃの下面に形成された凹部とを係合させることで、トレー１５１の移動を規制する位置決め手段１６０としてもよい。

この実施形態において、ガイドレール１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃは、待機位置１５０ａ，授受位置１５０ｂ及び払い出し位置１５０ｃに配置されたテーブル１５８ａ，１５８ｂ，１５８ｃ上に敷設されている。また、待機位置１５０ａと払い出し位置１５０ｃには、Ｚ方向にＺ方向ガイドレール１５６，１５７が敷設されていて、待機位置１５０ａのテーブル１５８ａ及び払い出し位置１５０ｃのテーブル１５８ｃは、ガイドレール１５６，１５７に案内されながらＺ方向に移動自在である。

特に図示はしないが、Ｚ方向ガイドレール１５６，１５７には、テーブル１５８ａ，１５８ｃの位置決めを行うためのストッパが設けられていて、このストッパに当接するまでテーブル１５８ａ，１５８ｃをＺ方向ガイドレール１５６，１５７に沿って押し込むことで、Ｘ方向ガイドレール１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃが同一線上に配置されるようになっている。
また、待機位置１５０ａのテーブル１５８ａ及び払い出し位置１５０ｃのテーブル１５８ｃの前端には把手１５９が取り付けられていて、待機位置１５０ａ及び払い出し位置１５０ｃからテーブル１５８ａ，１５８ｃをＺ方向に引き出しやすくしている。
この実施形態の工作機械２では、主軸２２の先端に設けたチャック２５の交換、刃物台２３に装着した工具２４の交換、ワークｗの加工中に生じたトラブルの対処その他チャック２５や刃物台２３等の保守，点検等を工作機械２の正面側（図１の紙面右側）から行なえるようにしている。また、未加工ワークｗｂを収容したトレー１５１ａの補給や加工済みワークｗａを収容したトレー１５１ｃの取り出しも工作機械２の正面側から行なえるようにしている。このように、工作機械２に対する全ての作業を工作機械２の正面から行えるように構成しているため、複数台の工作機械２を並列に設置して、設置スペースを有効に活用することが可能である。

このように、テーブル１５８ａ，１５８ｃをワークストッカ１５から引き出し自在とすることで、テーブル１５８ａを待機位置１５０ａから引き出した状態で、次回加工の未加工ワークｗｂを収容したトレー１５１ａをテーブル１５８ａに載置することができ、テーブル１５８ｃを払い出し位置１５０ｃから引き出した状態で、加工済みワークｗａを収容したトレー１５１ｃをテーブル１５８ｃから機外に取り出すことができ、未加工ワークｗｂの搬入及び加工済みワークｗａの搬出を容易にすることができる。
また、ワーク授受位置１５０ｂにおいて第二の搬送手段１２と未加工ワークｗｂ又は加工済みワークｗａとの授受が行われている間に、テーブル１５８ａ，１５８ｃを引き出して、安全に、次回加工の未加工ワークｗｂを収容したトレー１５１ａを待機位置１５０ａに補給したり、加工済みワークｗａを収容したトレー１５１ｃを払い出し位置１５０ｃから取り出したりすることが可能となり、未加工ワークｗｂの補給や加工済みワークｗａの取り出しのために工作機械２やワーク搬送装置１の稼働を停止させる必要がなく、効率的である。

次に、図７を参照しながら、トレー１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃの搬送の手順を説明する。
ワーク授受位置１５０ｂに配置されたトレー１５１ｂのワークの全てについて今回加工での加工が終了したとき、第二の搬送手段１２の首振りチャック１２１を水平方向に差し向けた状態でワーク授受位置１５０ｂまで移動させる。
そして、垂直状態の係合ピン１５５を、待機位置１５０ａ側に位置するブロック１５３の係合孔１５３ａの真上に位置させる。
次いで、第二の搬送手段１２のＹ軸モータ１３１（図１参照）を駆動させて係合ピン１５５を首振りチャック１２１とともに下降させ、係合孔１５３ａに係合ピン１５５の先端を差し込む（図７（ａ）参照）。

この後、第二の搬送手段１２のＸ軸モータ１３３を駆動させて首振りチャック１２１をＸ方向に移動させる。これにより、係合ピン１５５及び係合孔１５３ａを介して、テーブル１５８ｂとともにトレー１５１ｂが払い出し位置１５０ｃに向けて移動を開始する。このとき、トレー１５１ｂが首振りチャック１２１によってＸ方向に一定以上の力で押されると、位置決め部１６０によるトレー１５１ｂの規制が解除されて、トレー１５１ｂの移動が可能になる。

トレー１５１ｂをＸ方向に予め設定された距離だけ移動させると、トレー１５１ｂがワーク授受位置１５０ｂから払い出し位置１５０ｃに乗り移り、かつ、払い出し位置１５０ｃの位置決め部１６０とトレー１５１ｂとが係合して、トレー１５１ｂの移動が規制される。以上で、加工済みワークｗａのトレー１５１ｂの移動を完了する（図７（ｂ）参照）。

払い出し位置１５０ｃに移動させたトレー１５１ｂ（以後、このトレーが前回加工用のトレー１５１ｃとなる）は、把手１５９を使ってテーブル１５８ｃとともに前方に引き出され、機外に搬出される。

次いで、首振りチャック１２１をＹ方向及びＸ方向に移動させて、待機位置１５０ａまで移動させる。そして、係合ピン１５５を、トレー１５１ａの授受位置１５０ｂ側に位置するブロック１５４の係合孔１５４ａの真上に位置させる。
この後、図７（ｃ）に示すように、前記と同様の手順で係合ピン１５５を係合孔１５４ａに差し込み、首振りチャック１２１とともにトレー１５１ａをワーク授受位置１５０ｂに向けて移動させる（図７（ｄ）参照）。トレー１５１ａは、ワーク授受位置１５０ｂの所定位置で、位置決め手段１６０により移動が規制される（以後、このトレーが今回加工用のトレー１５１ｂとなる）。
待機位置１５０ａに次回加工用の新たなトレー１５１ａを搬入する際には、把手１５９を利用してテーブル１５８ａを前方に引き出し、引き出されたテーブル１５８ａ上にトレー１５１ａを載置することで行う。

この実施形態のように、トレー１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃの両側にブロック１５３，１５４を設け、トレー搬送の際にこのブロック１５３，１５４を使い分けて第二の搬送手段１２でトレー１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃを搬送するようにすることで、第二の搬送手段１２に求められるＸ方向の必要ストロークを小さくすることができるという利点がある。
そのため、トレー１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃを搬送する際に、第二の搬送手段１２を構成する首振りチャック１２１等の構成要素が、工作機械２から外部に突出することがなく、ワーク搬送装置１を備えた工作機械２を省スペースにすることができる。

［作用］
上記構成のこの実施形態のワーク搬送装置の作用を、図８〜図１０を参照しながら説明する。
まず、図８を参照しながら、主軸２２と第一の搬送手段１１との間におけるワークｗの授受について説明する。
ワークｗの加工が終了すると、第一の搬送手段１１との間でワークｗの授受が可能な位置まで、主軸台２１が後退する。
第一の搬送手段１０のＹ軸モータ１１５の駆動により、ワーク保持部１１０が加工領域Ａ（図１参照）の上方の待機位置（この実施形態ではワーク授受位置Ｂ）から、主軸２２に対峙する位置まで下降し、加工済みワークｗａを把持させる下方のチャックを、主軸軸線Ｃ上に位置させる（図８（ａ）参照）。

次いで、主軸台２１を予め設定された位置まで前進させて、ワーク保持部１１０の下方のチャックに加工済みワークｗａを受け渡す（図８（ｂ）参照）。
加工済みワークｗａの受け渡し後に、主軸台２１を、ワーク保持部１１０に把持されている未加工ワークｗｂ及び加工済みワークｗａと干渉しない位置まで後退させる（図８（ｃ）参照）。この後、ワーク保持部１１０を下降させて、上方のチャックに把持した未加工ワークｗｂを主軸軸線Ｃ上に位置させる（図８（ｄ）参照）。
そして、先と同様の手順により、主軸台２１を前進させて、ワーク保持部１１０から主軸２２に未加工ワークｗｂを受け渡す（図８（ｅ）参照）。
受け渡し完了後に、ワーク保持部１１０は第二の搬送手段１２との間でワークｗの授受を行うワーク授受位置Ｂ（図１参照）まで上昇するとともに、主軸２２に把持されたワークｗの工具２４による加工が開始される（図８（ｆ）参照）。

次に、図９を参照しながら、第一の搬送手段１１と第二の搬送手段１２の間での加工済みワークｗａ，未加工ワークｗｂの授受の手順について説明する。
第二の搬送手段１２は、ワークｗの加工が行われている間に、ワークストッカ１５から未加工ワークｗｂを取り出し、ワーク授受位置Ｂまで搬送して首振りチャック１２１を水平方向に差しむけ、第一の搬送手段１１と干渉しない位置で待機している。
主軸２２との間での加工済みワークｗａ，未加工ワークｗｂの授受を終えた第一の搬送手段１１は、ワーク保持部１１０をワーク授受位置Ｂまで上昇させる。このとき、未加工ワークｗｂを把持させるワーク保持部１１０の上方のチャックが、第二の搬送手段１２の首振りチャック１２１に把持された未加工ワークｗｂの軸線上に位置している（図９（ａ）参照）。

この後、第二の搬送手段１２がＺ方向に予め設定された位置まで前進して、首振りチャック１２１に把持した未加工ワークｗｂをワーク保持部１１０の上方のチャックに受け渡す（図９（ｂ）参照）。
未加工ワークｗｂを受け渡した後は、首振りチャック１２１をワーク保持部１１０に把持された加工済みワークｗａと干渉しない位置まで後退させる（図９（ｃ）参照）。そして、ワーク保持部１１０を上昇させて、首振りチャック１２１のチャック２２と同一の軸線上に、加工済みワークｗａを位置させる（図９（ｄ）参照）。
この後、首振りチャック１２１がＺ方向に予め設定された位置まで前進して、ワーク保持部１１０の下方のチャックから加工済みワークｗａを受け取り（図９（ｅ））、Ｚ方向に後退する（図９（ｆ）参照）。

次回加工で使用する未加工ワークｗｂを把持したワーク保持部１１０は、第二の搬送手段１２との間でワークの授受を行ったワーク授受位置Ｂで、主軸２２に把持されたワークの加工が終了するまで待機していてもよいし、加工領域Ａ近傍に設けられた待機位置まで下降して待機していてもよい。
一方、加工済みワークｗａを受け取った第二の搬送手段１２は、加工済みｗａの姿勢を水平方向から垂直方向に姿勢変更し、ワークストッカ１５まで移動するとともに、加工済みワークｗａをワーク授受位置１５０ｂのトレー１５１ｂの所定位置に収容する。
また、同じトレー１５１ｂから未加工ワークｗｂを把持して取り出し、ワーク授受位置Ｂまで搬送して、図９（ａ）に示す位置で待機する。
以後、上記の動作を繰り返す。

本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の説明に限られるものではない。
例えば、第二の搬送手段１２の首振りチャック１２１の姿勢変更は、シリンダやモータによって行うようにすることも可能である。また、第一の搬送手段１１の昇降方向は垂直方向であるとして説明したが、上下方向であればこれに限られるものではなく、さらに、第一の搬送手段１１と第二の搬送手段１２との間でワークｗの授受を行う際のワークｗの姿勢も、工作機械２に受け渡す際の姿勢と同じであればよく、必ずしも水平方向に限定されるものではない。

また、トレー１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃの搬送は、ブロック１５３，１５４に形成された係合孔１５３ａ，１５４ａに首振りチャック１２１の係合ピン１５５を係合させて行うものとして説明したが、首振りチャック１２１のチャック１２２で１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃやブロック１５３，１５４を直接押して移動させるように構成することも可能である。また、コンベヤやシリンダ等の駆動体を使ってトレー１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃを搬送することも可能である。
さらに、第一の搬送手段１０及び第二の搬送手段１２の搬送機構として、主としてボールねじ・ナット機構によるものを例に上げて説明したが、精密な位置決めが可能であれば、リニアモータやベルトプーリ機構など、他の搬送機構としてもよい。

本発明は、未加工ワークをトレー等のワーク収容部から順次加工領域に搬送してワークの加工を行い、加工済みワークを前記加工領域から取り出してトレー等の加工済みワーク収容部に収容する必要があるものであれば、上記した工作機械に限らず、プレス機や組立機等の他のワーク加工機にも適用が可能である。

本発明のワーク搬送装置を備えた工作機械の側面図である。 第一の搬送手段及び刃物台を取り除いた状態におけるワーク搬送装置及び工作機械の正面図である。 首振りチャックの構成を説明する図である。 首振りチャックによるワークの姿勢変更の手順を説明する図である。 ワークストッカの全体構成を説明する平面図である。 ワークストッカの概略構成を説明するための一部分解斜視図である。 トレーの搬送の手順を説明する図である。 この実施形態のワーク搬送装置の作用を説明鈴である。 この実施形態のワーク搬送装置の作用を説明鈴である。

符号の説明

１：ワーク搬送装置
１０：支持フレーム
１１：第一の搬送手段
１１０：ワーク保持部
１１４：ガイド
１１５：Ｙ軸モータ（第一の搬送手段）
１１６：ねじ軸
１１７：昇降部材
１１７ａ，１１７ｂ：軸受
１２：第二の搬送手段
１２０：ワーク保持部
１２１：首振りチャック
１３１：Ｙ軸モータ（第二の搬送手段）
１３２：Ｚ軸モータ（第二の搬送手段）
１３３：Ｘ軸モータ（第二の搬送手段）
１５：ワークトレー部
１５：ワークストッカ
１５０ａ：待機位置
１５０ｂ：ワーク授受位置
１５０ｃ：払い出し位置
１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃ：トレー（ワーク収容部）
１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ：Ｘ方向ガイドレール
１５３，１５４：ブロック
１５３ａ，１５４ａ：係合孔
１５５：係合ピン
１５６，１５７：ガイドレール
１５８ａ，１５８ｂ，１５８ｃ：テーブル
１５９：把手
１６０：位置決め手段
２：工作機械
２０：ベッド
２１：主軸台
２２：主軸

Claims (7)

1. ワークを加工領域内の所定位置に位置決めして固定するワーク固定手段と、このワーク固定手段に固定した前記ワークに対して工具を相対回転又は相対移動させて所定の加工を行う工作機械において、
   未加工ワーク及び加工済みワークを前記ワーク固定手段に固定する際の姿勢とは異なる姿勢で載置する少なくとも一つのワーク収容部と、
   前記加工領域に対して昇降自在に設けられ、昇降方向と同一の方向にワークを把持する二つのチャックと、この二つのチャックを前記加工領域に対して昇降させる昇降機構とを有し、前記チャックの昇降動作によって前記加工領域へのワークの搬出入を行うとともに、前記チャックの昇降動作によって前記ワーク固定手段から一方のチャックに加工済みワークを受け取り、他方のチャックに把持した未加工ワークを前記ワーク固定手段に受け渡す第一の搬送手段と、
   前記ワーク収容部に収容されたワークの姿勢と同じ第一の姿勢と、前記第一の搬送手段との間で前記ワークの授受を行う第二の姿勢との間で姿勢変更可能なチャックと、前記ワーク収容部と前記第一の搬送手段との間で前記チャックを移動させる移動機構と、前記ワークの搬送の途中で前記チャックの姿勢変更を行う姿勢変更手段とを有する第二の搬送手段と、
   前記ワーク収容部，前記第一の搬送手段，前記昇降機構，前記第二の搬送手段及び前記移動機構を工作機械の上方に配置する機体と、
   を有するワーク搬送装置を設けたことを特徴とするワーク搬送装置を備えた工作機械。
2. 前記第二の搬送手段が、前記チャックを姿勢変更自在に取り付け前記チャックとともに昇降する昇降部材と、前記チャックを前記第一の姿勢で保持する方向又は第二の姿勢で保持する方向に付勢する付勢手段と、前記チャックに設けられ、前記ワークの搬送経路上に設けられた被係合部と係合するとともに、前記チャックの昇降動作にともなって前記チャックの姿勢を変更する係合部とを有することを特徴とする請求項１に記載のワーク搬送装置を備えた工作機械。
3. 前記機体に、次回加工に使用する未加工ワークの待機位置、今回加工する未加工ワークと今回加工で加工された加工済みワークとを収容し、前記第二の搬送手段との間でワークの授受を行うワーク授受位置及び加工済みワークを機外に払い出すための払い出し位置を隣接して設けるとともに、前記ワーク収容部を、前記待機位置，前記授受位置及び前記払い出し位置の順に搬送する搬送手段と、少なくとも前記待機位置及び前記ワーク授受位置で前記ワーク収容部を位置決めする位置決め手段とを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク搬送装置を備えた工作機械。
4. 前記ワーク収容部に前記第二の搬送手段と係合する係合部を設け、前記第二の搬送手段を前記ワーク収容部の係合部に係合させた状態で、前記第二の搬送手段により前記ワーク収容部の搬送を行うことを特徴とする請求項３に記載のワーク搬送装置を備えた工作機械。
5. 前記係合部を前記ワーク収容部の搬送方向の前後両端に設け、前記ワーク収容部を前記待機位置から前記授受位置まで移動させる場合には搬送方向前方の前記係合部に前記第二の搬送手段を係合させて移動を行い、前記ワーク収容部を前記授受位置から前記払い出し位置まで移動させる場合には搬送方向後方の前記係合部に前記第二の搬送手段を係合させて移動を行うことを特徴とする請求項４に記載のワーク搬送装置を備えた工作機械。
6. 前記ワーク固定手段が回転自在な主軸に設けられたチャックで、このチャックに把持させたワークを前記主軸に対向して設けた刃物台の工具で加工することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のワーク搬送装置を備えた工作機械。
7. 前記ワーク固定手段が回転自在な主軸に設けられたチャックで、このチャックに把持させたワークを前記主軸に対向して設けた刃物台の工具で加工する場合において、前記ワーク収容部を前記待機位置及び前記払い出し位置に対して前記主軸の軸線と同方向に出し入れできるようにしたことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のワーク搬送装置を備えた工作機械。

Images