JP2010099751A - ワーク仮置き台を備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク仮置き台をワーク載せ位置から比較的遠く離れた退避位置まで退避させることが可能で、かつ機械全体を大きくさせることなくワーク仮置き台の位置切換機構を設置できる工作機械を提供する。
【解決手段】長尺なワークを長手方向が略水平となる姿勢で載せるワーク仮置き台１０と、ワーク仮置き台１０上のワークＷの一端を押して長手方向にずらせる心押し台８と、このワークＷの他端をつかんで支持する主軸１３とを備える。ワーク仮置き台１０を、ワークを載せるワーク載せ位置と、このワーク載せ位置から退避した退避位置とに位置切換する位置切換機構を設ける。位置切換機構は、退避位置Ｐ２からワーク載せ位置Ｐ１に至る行程の途中まではワーク仮置き台１０を直線移動のみさせ、直線移動終了位置からワーク載せ位置Ｐ１まではワーク仮置き台１０を回動させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、手動で素材ワークの供給および加工済みワークの排出を行う旋盤等の工作機械に関する。

手動で素材ワークの供給および加工済みワークの排出を行う旋盤において、作業者が素材ワークを直接主軸に装着するのは、作業性が悪く、ワーク装着の精度が安定しないという問題がある。この問題を解消するために、主軸の近傍にワーク仮置き台を設け、このワーク仮置き台にワークを仮置きした後、主軸および心押し台が予め定められた一連の動作を行うことにより、ワーク仮置き台のワークを主軸に装着するように構成した旋盤がある（例えば特許文献１）。また、ガントリローダにより自動でワークを主軸に装着する旋盤についても、上記同様のワーク仮置き台を主軸の近傍に設けたものが知られている（例えば特許文献２）。
実開平５−９８０１号公報 実開平５−３７４０１号公報

前記ワーク仮置き台は、主軸にワークを渡した後、加工の邪魔にならない位置へ退避させる必要がある。ワークが載せられるときの位置であるワーク載せ位置の近くは、加工時に発生する切粉やクーラントの影響を大きく受けるため、なるべくワーク載せ位置から離れた退避位置まで退避させるのが望ましい。しかし、そのためにはワーク仮置き台の移動距離を長くとらなければならず、ワーク仮置き台をワーク載せ位置と退避位置とに位置切換する位置切換機構が大掛かりなものとなる。位置切換機構が大掛かりであると、工作機械の大型化につながる。近年、コンパクトな工作機械に対する要望が強くなっており、それに応えられる工作機械の開発が待たれている。

この発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、ワーク仮置き台をワーク載せ位置から比較的遠く離れた退避位置まで退避させることが可能で、かつ機械全体を大きくさせることなくワーク仮置き台の位置切換機構を設置できるワーク仮置き台を備えた工作機械を提供することを目的としている。
この発明の他の目的は、ワーク仮置き台の位置切換機構を、各部品の配置が単純で、かつ簡略な構成とすることである。
この発明のさらに他の目的は、位置切換機構の動作部分の防水性等を高めることである。

この発明のワーク仮置き台を備えた工作機械は、長尺なワークを長手方向が略水平となる姿勢で載せるワーク仮置き台と、このワーク仮置き台に載せられたワークの一端を押してこのワークを長手方向にずらせる心押し台と、この心押し台に押されたワークの他端をつかんで支持する主軸とを備える。前記ワーク仮置き台を、ワークを載せるワーク載せ位置と、このワーク載せ位置から退避した退避位置とに位置切換する位置切換機構を設ける。この位置切換機構は、前記退避位置から前記ワーク載せ位置に至る行程の途中まではワーク仮置き台を直線移動のみさせ、直線移動終了位置から前記ワーク載せ位置まではワーク仮置き台を回動させるものとする。

この構成によれば、位置切換機構によって、ワーク仮置き台がワーク載せ位置と退避位置間で位置切換する。直線移動と回動とでワーク仮置き台の位置切換を行わせることにより、直線移動だけで位置変換する場合に比べ、位置切換機構の長手方向長さを短くすることができ、かつ回動だけで位置変換する場合に比べ、位置切換機構の設置スペースが狭くて済む。それにより、ワーク仮置き台をワーク載せ位置から比較的遠く離れた退避位置まで退避させることを可能としながら、機械全体を大きくさせることなく位置切換機構を設置できる。また、直線移動終了位置からワーク載せ位置まではワーク仮置き台を回動させたことで、ワーク仮置き台と主軸等の干渉を避けた構成を実現しやすい。

前記位置切換機構は、前記ワーク仮置き台を回動自在に支持する仮置き台支持体と、この仮置き台支持体と一体動作する直線移動部材と、この直線移動部材を直線移動させる直線移動駆動源と、前記ワーク仮置き台が前記退避位置から前記直線移動終了位置まで位置切換する直線移動部材の移動範囲内では直線移動部材と共に直線移動し、それ以外の直線移動部材の移動範囲内では直線移動部材の移動方向と同方向に直線移動部材に対し相対的に直線移動する回動操作部材と、この回動操作部材の直線移動部材に対する相対直線移動を前記ワーク仮置き台の回動に変換する直線移動・回動変換手段とを有する構成とすることができる。

この構成によれば、直線移動駆動源により直線移動部材を直線移動させることで、ワーク仮置き台が位置変換する。その際、回動操作部材が直線移動部材と共に直線移動するときはワーク仮置き台が直線移動し、回動操作部材が直線移動部材に対し相対直線移動するときはワーク仮置き台が回動する。直線移動部材の直線移動と、回動操作部材の直線移動部材に対する相対直線移動とが同方向であるため、各部品の配置を単純化できるとともに、構成を簡略にできる。

前記直線移動部材は筒状で、その内部に前記回動操作部材が挿通され、かつ直線移動・回動変換手段が前記仮置き台支持体に内蔵されているのがよい。

仮置き台支持体および直線移動部材の仮置き台支持体側部分は、ワークが加工される空間である加工空間に位置する。位置切換機構の動作部分である回動操作部材を直線移動部材の内部に挿通し、かつ同じく動作部分である直線移動・回動変換手段を仮置き台支持体に内蔵することにより、回動操作部材および直線移動・回動変換手段が、加工空間で発生する切粉やクーラントの影響を受けるのを避けることができる。

この発明のワーク仮置き台を備えた工作機械は、長尺なワークを長手方向が略水平となる姿勢で載せるワーク仮置き台と、このワーク仮置き台に載せられたワークの一端を押してこのワークを長手方向にずらせる心押し台と、この心押し台に押されたワークの他端をつかんで支持する主軸とを備え、前記ワーク仮置き台を、ワークを載せるワーク載せ位置と、このワーク載せ位置から退避した退避位置とに位置切換する位置切換機構を設け、この位置切換機構は、前記退避位置から前記ワーク載せ位置に至る行程の途中まではワーク仮置き台を直線移動のみさせ、直線移動終了位置から前記ワーク載せ位置まではワーク仮置き台を回動させるものとしたため、ワーク仮置き台をワーク載せ位置から比較的遠く離れた退避位置まで退避させることが可能で、かつ機械全体を大きくさせることなくワーク仮置き台の位置切換機構を設置できる。

この発明において、前記位置切換機構が、前記ワーク仮置き台を回動自在に支持する仮置き台支持体と、この仮置き台支持体と一体動作する直線移動部材と、この直線移動部材を直線移動させる直線移動駆動源と、前記ワーク仮置き台が前記退避位置から前記直線移動終了位置まで位置切換する直線移動部材の移動範囲内では直線移動部材と共に直線移動し、それ以外の直線移動部材の移動範囲内では直線移動部材の移動方向と同方向に直線移動部材に対し相対的に直線移動する回動操作部材と、この回動操作部材の直線移動部材に対する相対直線移動を前記ワーク仮置き台の回動に変換する直線移動・回動変換手段とを有する場合は、位置切換機構の部品の配置を単純化できるとともに、構成を簡略にできる。

また、前記直線移動部材は筒状で、その内部に前記回動操作部材が挿通され、かつ直線移動・回動変換手段が前記前記仮置き台支持体に内蔵されている場合は、位置切換機構の動作部分の防水性等に優れる。

この発明の一実施形態を図面と共に説明する。この実施形態の工作機械は、人手でワークの供給および排出を行う形式の旋盤である。図１〜図３において、旋盤である工作機械１は、略直方体をした機体カバー２によって覆われており、この機体カバー２の正面中央部に左右にスライド自在なスライドドア３が設けられている。スライドドア３の内側は、ワークが加工される空間である加工空間Ｓになっている。加工空間Ｓは、ベッド６の前方に位置する。機体カバー２の背面には制御盤４が設置され、正面のスライドドア３が開放時に位置する側と反対側には操作盤５が設置されている。

前記加工空間Ｓには、左右方向の一側部（この実施形態では左側部）に配置された主軸台７と、この主軸台７に左右方向に対向して配置された心押し台８と、これら主軸台７および心押し台８の上方と下方とにそれぞれ配置された上下２組の刃物台９Ａ，９Ｂと、所定のワーク載せ位置Ｐ１（図１）にあるとき前記主軸台７および心押し台８の近傍に位置するワーク仮置き台１０とが設けられている。

主軸台７には、左右方向に延びる水平な主軸１３が回転自在に支持されている。そして、主軸１３の心押し台８に対向する側の端部に、ワークの一端を把持することのできる主軸チャック１４が設けられている。主軸モータ１５の回転がベルト伝動機構１６を介して主軸１３に伝達されて、主軸１３が回転する。

心押し台８は、主軸１３に向かって突出し先端が円すい状に尖った心押し軸１８を有する。心押し台８は、ベッド６に設けた左右案内１９により左右に移動自在に支持され、進退機構（図示せず）により主軸１３に対して進退可能とされている。

刃物台９Ａ，９Ｂは共に、それぞれの刃物台支持体２１に対し主軸軸心Ｏ１と平行な旋回軸心Ｏ２回りに旋回可能なタレット刃物台である。刃物台９Ａ，９Ｂの周面には、ワークに対して切削加工を施すバイトや回転工具等の工具２２が複数取付けられている。刃物台支持体２１に内蔵された刃物台旋回機構（図示せず）により刃物台９Ａ，９Ｂを旋回させて、工具２２の割出しを行う。

刃物台９Ａ，９Ｂおよび刃物台支持体２１は、刃物台移動機構２５により、前記主軸軸心Ｏ１の方向（左右方向）および主軸軸心Ｏ１と直交する方向（上下方向）への直線移動が可能である。刃物台移動機構２５は、ベッド６に設けた左右案内２６に沿って左右送り台２７を左右移動自在に支持し、この左右送り台２７に設けた上下案内２８に沿って刃物台支持体２１を上下移動自在に支持してなり、この刃物台支持体２１に、上記のように刃物台９Ａ，９Ｂが旋回可能に支持されている。

図４に示すように、ワーク仮置き台１０は、棒状の支持板取付基体３１と、この支持板取付基体３１に取付けた左右一対のワーク支持板３２とでなり、各ワーク支持板３２でワークの両端近傍を下から支える。支持板３２の上部は、Ｖ字形状になっている。各ワーク支持板３２は、支持板取付基体３１に沿って移動可能に取付けられ、ワークの長さに応じて互いの間隔を変更するようになっている。ワーク仮置き台１０は、位置切換機構３３により、左右一対のワーク支持板３２が主軸１３と心押し軸１８との間に位置するワーク載せ位置Ｐ１（図１）と、このワーク載せ位置Ｐ１から左下に退避した退避位置Ｐ２（図１）とに位置切換可能である。

位置切換機構３３の構成を図５に示す。位置切換機構３３は、主軸台７の下方のベッド６上に設置されたハウジング３４を有する。ハウジング３４の側壁に左右摺動ガイド３５が設けられ、この左右摺動ガイド３５に、左右方向に延びるパイプ状の直線移動部材３６が左右に摺動自在に嵌合している。ハウジング３４から突出した直線移動部材３６の先端には、仮置き台支持体３７が一体に結合されている。仮置き台支持体３７は、前後方向に沿う回動中心軸３８回りにワーク仮置き台１０を回動自在に支持する。一方、ハウジング３４内に位置する直線移動部材３６の基端には、第１の垂直部材３９の上端が結合されている。第１の垂直部材３９の下端部３９ａは、左右方向に沿う左右ガイド軸４０に摺動自在に嵌合している。第１の垂直部材３９の中央部には、エアシリンダ等からなる直線移動駆動源４１のピストンロッド４１ａが連結されている。

また、ハウジング３４内には、前記第１の垂直部材３９と平行な第２の垂直部材４３が設けられている。この第２の垂直部材４３の下端部４３ａも、前記左右ガイド軸４０に摺動自在に嵌合している。一方、第２の垂直部材４３の上端には、前記パイプ状の直線移動部材３６の内部に挿通された回動操作部材４４の基端が結合されている。第２の垂直部材４３の中央部には直線移動駆動源４１の本体部側に突出するストッパ部材４５が設けられ、このストッパ部材４５に対向して、直線移動駆動源４１の本体部にストッパ受け４６が設けられている。第１の垂直部材３９および第２の垂直部材４３には、両者を互いに引き寄せ合う引寄せ手段４７が設けられている。引寄せ手段４７は、磁石等からなる。

前記回動操作部材４４の先端には、直線移動・回動変換手段４９の構成要素の一つであるラック５０が取付けられている。直線移動・回動変換手段４９は、仮置き台支持体３７の内部に設けられ、上記ラック５０と、このラック５０と噛み合うピニオン５１と、このピニオン５１と噛み合うカウンタギア５２とでなる。カウンタギア５２の支持軸は、前記仮置き台支持体３７の回動中心軸３８である。直線移動部材３６と仮置き台支持体３７との結合部にはシール材５３を介在させてあり、両者３６，３７の内部が密封状態に保たれている。

図５は、ワーク仮置き台１０が退避位置Ｐ２にある状態を示す。この状態から直線移動駆動源４１を収縮させると、第１の垂直部材３９および直線移動部材３６が右方向へ移動すると共に、引寄せ手段４７により第１の垂直部材３９に第２の垂直部材４３が引寄せられて、第２の垂直部材４３および回動操作部材４４も右方向へ移動する。直線移動駆動源４１と回動操作部材４４とが一体に移動することにより、ワーク仮置き台１０は一定姿勢のまま右方向へ直線移動する。

図６（Ａ）に示すように、退避位置Ｐ２からワーク載せ位置Ｐ１に至る行程の途中である直線移動終了位置Ｐ３までワーク仮置き台１０が移動すると、ストッパ部材４５がストッパ受け４６に当接し、第２の垂直部材４３および回動操作部材４４の右方向への移動が規制される。そのため、直線移動終了位置Ｐ３から先は、第１の垂直部材３９および直線移動部材３６だけが右方向へ移動する。それにより、回動操作部材４４と一体のラック５０が仮置き台支持体３７に対し相対的に左方向へ移動することとなり、ラック５０と噛み合うピニオン５１が回転し、さらにピニオン５１と噛み合うカウンタギア５２が回転して、ワーク仮置き台１０が回動中心軸３８回りに回動する。よって、図６（Ａ）の直線移動終了位置Ｐ３から図６（Ｂ）のワーク載せ位置Ｐ１までは、ワーク仮置き台１０が直線移動しながら回動する。なお、図６中のＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、ワーク仮置き台１０がワーク載せ位置、退避位置、直線移動終了位置の各位置にあるときのワーク仮置き台１０の先端の位置を示す。

ベッド６の下部には、床面Ｆから浮き上がり状態でクーラントタンク７１が取付けられている。クーラントタンク７１は、ベッド６の前端から後端まで延び、さらにベッド６の後方に突出している。クーラントタンク７１の後端には、内部のクーラントを循環させる循環用モータ７２が設けられている。前記加工空間Ｓに面するクーラントタンク７１の上面部は開放され、その開放部分にドレン７３が設けられている。ドレン７３は、加工空間Ｓで使用されたクーラントおよび切削加工により発生した切粉を集めてクーラントタンク７１内へ導く。

クーラントタンク７１の内部には、チップコンベア７４が設けられている。チップコンベア７４は、クーラントを通過して切粉の通過を阻止する網または孔付きベルト等からなる無端のコンベア回動体７５を、ローラなどのガイド７６を介して回動自在に設けたものである。コンベア回動体７５は、チップコンベア７４の後端に設けられたコンベア駆動モータ７７により回動駆動される。チップコンベア７４は、ベッド６から後方に突出した部分が上方に傾斜する傾斜部７４ａとされ、傾斜部７４ａの上端からコンベア回動体７５の切粉を外部に排出する。ドレン７３から落下してきたクーラントは、コンベア回動体７５を通過して、クーラントタンク７１に貯えられる。

この構成の工作機械１は、以下の動作を行う。作業開始時、ワーク仮置き台１０が退避位置Ｐ２からワーク載せ位置Ｐ１へ位置切換する。作業者は、スライドドア３を開いて、図７（Ａ）のようにワーク載せ位置Ｐ１にあるワーク仮置き台１０に素材ワークＷを供給した後、スライドドア３を閉じる。すると、図７（Ｂ）のように、心押し台８が前進して、心押し軸１８により素材ワークＷを主軸１３の主軸チャック１４内に押し込む。次いで、図７（Ｃ）のように、主軸チャック１４が素材ワークＷの一端を把持する。このように主軸１３と心押し台８により素材ワークＷが支持されると、ワーク仮置き台１０が退避位置Ｐ２へ位置切換する。そして、主軸１３が回転し、刃物台９Ａ，９Ｂが所定の移動をすることで、ワークＷが切削加工される。

加工終了後、ワーク仮置き台１０が退避位置Ｐ２からワーク載せ位置Ｐ１へ位置切換し、さらに心押し台８が後退すると共に主軸チャック１４が開いて、加工済みワークＷを開放する。作業者は、スライドドア３を開いて、加工済みワークＷを取り出す。

この工作機械１は、上下２つの刃物台９Ａ，９Ｂを有するため、２つの刃物台９Ａ，９Ｂで同時にワークＷの加工を行うことが可能で、加工能率が良い。また、２つの刃物台９Ａ，９ＢでワークＷを挟み付けながら加工することにより、加工時にワークＷが撓むことを防ぐことができ、精度の良い加工を行うことができる。さらに、２つの刃物台９Ａ，９Ｂに多くの工具２２を装備することができるので、多様な切削加工が可能である。作業者がワーク仮置き台１０に素材ワークＷを供給すれば、後は自動で主軸１３へのワークＷの着脱は行われるので、ワーク給排の作業性を向上させられると共に、ワークＷの取付け精度および着脱時間のばらつきを排除できる。

加工中、ワーク仮置き台１０は退避位置Ｐ２に退避するため、ワーク仮置き台１０が加工の邪魔にならない。ワーク載せ位置Ｐ１と退避位置Ｐ２間のワーク仮置き台１０の位置切換は、直線移動と回動とにより行われる。そのため、直線移動だけで位置変換する場合に比べ、位置切換機構４９の長手方向（左右方向）長さを短くすることができ、かつ回動だけで位置変換する場合に比べ、位置切換機構４９の設置スペースが狭くて済む。それにより、ワーク仮置き台１０をワーク載せ位置Ｐ１から比較的遠く離れた退避位置Ｐ２まで退避させることを可能としながら、機械全体を大きくさせることなく位置切換機構４９を設置できる。また、ワーク載せ位置Ｐ１と直線移動終了位置Ｐ３間のワーク仮置き台１０の位置切換は、ワーク仮置き台１０を直線移動させながら回動させるため、主軸台７との干渉を避けてワーク仮置き台１０が位置切換することが可能である。

位置切換機構４９は、直線移動部材３６と、この直線移動部材３６の動きに連動する回動操作部材４４と設けたことで、１つの直線移動駆動源４１により、ワーク仮置き台１０の直線移動と回動とを行わせることができる。そのため、構成の簡略化および低コスト化を実現できる。また、直線移動部材３６の直線移動と、回動操作部材４４の直線移動部材３６に対する相対直線移動とが同方向であるため、各部品の配置を単純化できる。

仮置き台支持体３７および直線移動部材３６の先端部は、加工空間Ｓに位置する。しかし、直線移動部材３６と仮置き台支持体３７の結合部にシール材５３を介在させて、両者３６，３７の内部が密封状態に保たれているため、これらの内部に設けられている回動操作部材４４および直線移動・回動変換手段４９等の動作部分が、加工空間Ｓで発生する切粉やクーラントの影響を受けるのを防げる。

この実施形態は、ワーク載せ位置Ｐ１と直線移動終了位置Ｐ３間では、ワーク仮置き台１０を直線移動させながら回動させて位置変換する構成であるが、直線移動はさせずに回動だけさせて位置変換する構成としてもよい。
また、ワーク仮置き台１０の直線移動と回動とを共通の直線移動駆動源４１で行わせているが、直線移動と回動とをそれぞれ別の駆動源で行なわせてもよい。

上記実施形態は工作機械が旋盤であるが、この発明は、旋盤以外の主軸を備えた工作機械にも適用できる。

この発明の一実施形態にかかる工作機械の正面図である。 同工作機械の平面図である。 同工作機械の一部を破断した側面図である。 同工作機械のワーク仮置き台の斜視図である。 同ワーク仮置き台の位置切換機構の断面図である。 同位置切換機構の動作説明図である。 同工作機械の主軸台、心押し台、およびワーク仮置き台の動作説明図である。

符号の説明

１…工作機械
７…主軸台
８…心押し台
９Ａ，９Ｂ…刃物台
１０…ワーク仮置き台
１３…主軸
３３…位置切換機構
３６…直線移動部材
３７…仮置き台支持体
４１…直線移動駆動源
４４…回動操作部材
４９…直線移動・回動変換機構
５３…シール材
Ｐ１…ワーク載せ位置
Ｐ２…退避位置
Ｐ３…直線移動終了位置
Ｓ…加工空間
Ｗ…ワーク

Claims (3)

1. 長尺なワークを長手方向が略水平となる姿勢で載せるワーク仮置き台と、このワーク仮置き台に載せられたワークの一端を押してこのワークを長手方向にずらせる心押し台と、この心押し台に押されたワークの他端をつかんで支持する主軸とを備え、
   前記ワーク仮置き台を、ワークを載せるワーク載せ位置と、このワーク載せ位置から退避した退避位置とに位置切換する位置切換機構を設け、
   この位置切換機構は、前記退避位置から前記ワーク載せ位置に至る行程の途中まではワーク仮置き台を直線移動のみさせ、直線移動終了位置から前記ワーク載せ位置まではワーク仮置き台を回動させるものとしたワーク仮置き台を備えた工作機械。
2. 前記位置切換機構は、前記ワーク仮置き台を回動自在に支持する仮置き台支持体と、この仮置き台支持体と一体動作する直線移動部材と、この直線移動部材を直線移動させる直線移動駆動源と、前記ワーク仮置き台が前記退避位置から前記直線移動終了位置まで位置切換する直線移動部材の移動範囲内では直線移動部材と共に直線移動し、それ以外の直線移動部材の移動範囲内では直線移動部材の移動方向と同方向に直線移動部材に対し相対的に直線移動する回動操作部材と、この回動操作部材の直線移動部材に対する相対直線移動を前記ワーク仮置き台の回動に変換する直線移動・回動変換手段とを有する請求項１記載のワーク仮置き台を備えた工作機械。
3. 前記直線移動部材は筒状で、その内部に前記回動操作部材が挿通され、かつ直線移動・回動変換手段が前記前記仮置き台支持体に内蔵されている請求項２記載のワーク仮置き台を備えた工作機械。

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