JP2012091257A - 工作機械システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 ワークの表裏加工を効率良く行うことができ、設備費を低く抑えられ、省スペースで設置できる工作機械システムを提供する。
【解決手段】 工作機械システムは、工作機械本体1とチャック交換装置3と反転・ローダ装置5とを備える。工作機械本体1は、主軸11を有し、この主軸11の先端にワークを把持するチャック27が着脱自在とされる。チャック交換装置3は、主軸対向位置とワーク脱着位置とに位置切換自在な複数のチャック保持部30A,30Bを複数有し、主軸対向位置にあるチャック保持部30Aと主軸11間でチャック27を相互に移し替える。反転・ローダ装置5は、ワーク脱着位置にあるチャック保持部30Bに保持されたチャック27からワークを取り出して、このワークを表裏反転させ、ワーク脱着位置にあるチャック保持部30Bに保持されたチャック27に戻す動作を行う。
【選択図】 図1
【解決手段】 工作機械システムは、工作機械本体1とチャック交換装置3と反転・ローダ装置5とを備える。工作機械本体1は、主軸11を有し、この主軸11の先端にワークを把持するチャック27が着脱自在とされる。チャック交換装置3は、主軸対向位置とワーク脱着位置とに位置切換自在な複数のチャック保持部30A,30Bを複数有し、主軸対向位置にあるチャック保持部30Aと主軸11間でチャック27を相互に移し替える。反転・ローダ装置5は、ワーク脱着位置にあるチャック保持部30Bに保持されたチャック27からワークを取り出して、このワークを表裏反転させ、ワーク脱着位置にあるチャック保持部30Bに保持されたチャック27に戻す動作を行う。
【選択図】 図1
Description
この発明は、ワークを支持する主軸を有する工作機械において、主軸1つに対してワークの表加工と裏加工の両方を行える工作機械システムに関する。
旋盤等の工作機械によりワークの両端部を旋削加工する場合、ワークの一端部を主軸で把持して加工する表加工と、ワークの他端部を主軸で把持して加工する裏加工とを行う。従来、表加工と裏加工は、複数の工作機械で別々に行うか、あるいは複数(例えば2軸)の主軸を持つ工作機械を使用して行っていた(例えば特許文献1)。
なお、従来、片面加工だけを行う旋盤において、主軸に対してローダ装置からワークを精度良く把持させるには時間がかかるため、主軸のチャックを自動交換するチャック交換装置を設け、主軸での加工中に、待機位置にあるチャックに対してワークを交換し、主軸での加工が終わると、ワークを把持したチャックごと、主軸に対して新たなワークと交換するものが提案されている(例えば特許文献2)。
通常、表加工と裏加工とで加工に要する時間に差があるため、上記従来のように、複数の工作機械あるいは複数の主軸を持つ工作機械で加工すると、一方の工作機械または主軸が長時間を要する方の加工を行っている間、もう一方の工作機械または主軸は加工が早く終了して待ち時間が発生する。また、複数台の工作機械を設置するのは、設備費が高く付くと共に、広い設置スペースを要する。複数の主軸を持つ工作機械も、単軸の工作機械よりも、主軸が多い分だけ構造が複雑であるため高価格であるうえ、表裏片方だけの加工を行う場合に一方の主軸が使用されずに利用効率が低下する懸念がある。
なお、特許文献2のチャック交換装置は、主軸に対するワーク交換の時間を短縮する装置であり、ワークの表裏加工に寄与するものではない。
なお、特許文献2のチャック交換装置は、主軸に対するワーク交換の時間を短縮する装置であり、ワークの表裏加工に寄与するものではない。
この発明の目的は、ワークの表裏加工を効率良く行うことができ、設備費を低く抑えられ、省スペースで設置できる工作機械システムを提供することである。
この発明の他の目的は、ワークの表裏反転を、一般的な装置との組合せで実現可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、反転・ローダ装置の構成を簡略にすることである。
この発明の他の目的は、ワークの表裏反転を、一般的な装置との組合せで実現可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、反転・ローダ装置の構成を簡略にすることである。
この発明の工作機械システムは、主軸を有し、この主軸の先端にワークを把持するチャックを着脱自在とした工作機械本体と、ワークを把持した状態の前記チャックを保持可能なチャック保持部を複数有し、これら複数のチャック保持部を主軸対向位置とワーク脱着位置とに位置切換自在で、前記主軸対向位置にあるチャック保持部と前記主軸間でチャックを相互に移し替えするチャック交換装置と、前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックからワークを取り出して、このワークを表裏反転させ、前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックに戻す動作を行う反転・ローダ装置とを備える。
この構成の工作機械システムは、例えば以下の一連の動作を行う。
工作機械本体の主軸にチャックが装着された状態とし、そのチャックに把持されたワークに対して表加工を行う。表加工終了後、チャック交換装置により、ワークを把持した状態のチャックを主軸対向位置にあるチャック保持部に移し替える。チャック交換装置は、チャックを保持したチャック保持部を、ワーク脱着位置に位置切換する。反転・ローダ装置により、ワーク脱着位置に位置するチャック保持部に保持されたチャックからワークを取り出し、そのワークの表裏を反転させてから、前記ワーク脱着位置に位置するチャック保持部のチャックに戻す。チャック交換装置により、上記チャック保持部をワーク脱着位置から主軸対向位置に位置切換し、このチャック保持部から主軸に移し替える。これにより、主軸に装着されたチャックにより表加工済みのワークを把持した状態となる。工作機械本体により、表加工済みのワークに対して裏加工を行う。このように動作させることにより、ワークの表裏加工を行える。
工作機械本体の主軸にチャックが装着された状態とし、そのチャックに把持されたワークに対して表加工を行う。表加工終了後、チャック交換装置により、ワークを把持した状態のチャックを主軸対向位置にあるチャック保持部に移し替える。チャック交換装置は、チャックを保持したチャック保持部を、ワーク脱着位置に位置切換する。反転・ローダ装置により、ワーク脱着位置に位置するチャック保持部に保持されたチャックからワークを取り出し、そのワークの表裏を反転させてから、前記ワーク脱着位置に位置するチャック保持部のチャックに戻す。チャック交換装置により、上記チャック保持部をワーク脱着位置から主軸対向位置に位置切換し、このチャック保持部から主軸に移し替える。これにより、主軸に装着されたチャックにより表加工済みのワークを把持した状態となる。工作機械本体により、表加工済みのワークに対して裏加工を行う。このように動作させることにより、ワークの表裏加工を行える。
複数のワークを連続加工する場合、工作機械本体でワークの表加工や裏加工を行っている間に、反転・ローダ装置によりワークを表裏反転させたり、工作機機械本体へのワークの搬入・搬出を行わせたりすることにより、工作機械本体の待ち時間の発生を抑えられる。また、主軸に対してワークを保持したチャックごと交換するため、主軸に固定のチャックに対してワークを交換する場合に比べて、短時間でワークの交換を行える。これらのことから、工作機械本体における1つの主軸に対してワークの表裏加工をする場合に、生産性が高く、稼働効率が良い。また、1軸の工作機械本体を1台だけ用いてワークの表裏加工を行えるため、設備費を低く抑えられ、省スペースで設置できる。
前記反転・ローダ装置は、ワークの表裏を反転させるワーク反転装置と、前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックからワークを取り出して前記ワーク反転装置に渡す動作、および前記ワーク反転装置により反転されたワークを受け取って前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックに戻す動作を行うローダ装置とでなる構成であってよい。
反転・ローダ装置をワーク反転装置とローダ装置とに分ければ、ワーク反転装置とローダ装置とに同時にそれぞれ別の動作を行わせることができるため、従来からある通常のワーク反転装置を用いてワークの表裏反転を行え、特殊な装置が不要となる。
反転・ローダ装置をワーク反転装置とローダ装置とに分ければ、ワーク反転装置とローダ装置とに同時にそれぞれ別の動作を行わせることができるため、従来からある通常のワーク反転装置を用いてワークの表裏反転を行え、特殊な装置が不要となる。
あるいは、前記反転・ローダ装置は、レールに沿って走行する走行体と、この走行体に昇降可能に設けられた昇降体と、この昇降体の下端に設けられてワークを把持するローダチャックを有するローダヘッドと、このローダヘッドを180°反転させる反転機構とを有し、このローダヘッド反転機構により前記ワークの表裏反転を行う構成であってもよい。
この構成によると、ワークを搬送するためのローダヘッド自体にワークの反転機能が付加されているため、特殊な装置となるが、別途にワークの反転装置を設ける必要がなく、構成が簡略になる。
この構成によると、ワークを搬送するためのローダヘッド自体にワークの反転機能が付加されているため、特殊な装置となるが、別途にワークの反転装置を設ける必要がなく、構成が簡略になる。
この発明の工作機械システムは、主軸を有し、この主軸の先端にワークを把持するチャックを着脱自在とした工作機械と、ワークを把持した状態の前記チャックを保持可能なチャック保持部を複数有し、これら複数のチャック保持部を主軸対応位置とワーク脱着位置とに位置切換自在で、前記主軸対応位置にあるチャック保持部と前記主軸間でチャックを相互に移し替えするチャック交換装置と、ワークの表裏を反転させるワーク反転装置と、前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックからワークを取り外して前記ワーク反転装置に渡す動作、および前記ワーク反転装置により反転されたワークを受け取って前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックに戻す動作を行うローダ装置とを備えるため、ワークの表裏加工を効率良く行うことができ、設備費を低く抑えられ、省スペースで設置できる。
前記反転・ローダ装置は、ワークの表裏を反転させるワーク反転装置と、前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックからワークを取り出して前記ワーク反転装置に渡す動作、および前記ワーク反転装置により反転されたワークを受け取って前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックに戻す動作を行うローダ装置とでなる構成である場合は、ワークの表裏反転を、一般的な装置との組合せで実現できる。
前記反転・ローダ装置は、レールに沿って走行する走行体と、この走行体に昇降可能に設けられた昇降体と、この昇降体の下端に設けられてワークを把持するローダチャックを有するローダヘッドと、このローダヘッドを180°反転させる反転機構とを有し、このローダヘッド反転機構により前記ワークの表裏反転を行う構成である場合は、反転・ローダ装置の構成を簡略にできる。
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図1〜図3に示すように、この工作機械システムは、工作機械本体1、チャック交換装置3、反転・ローダ装置5、およびシステム制御装置8(図1)を備える。
工作機械本体1は主軸移動型の1軸旋盤であり、ベッド10上に、軸心を前後方向(Z軸方向)に向けて設けた主軸11を支持する主軸台12と、工具13を支持する刃物台14とが設置されている。主軸11は、回転駆動源15により回転駆動される。
主軸台12は、左右(X軸方向)および前後(Z軸方向)に移動自在である。詳しくは、ベッド10に設置した左右方向ガイド16に沿って移動自在に左右移動台17を設け、この左右移動台17に設置した前後移動ガイド18に沿って移動自在に主軸台12が設けられている。左右移動台17は、左右移動機構20によって左右に移動させられる。左右移動機構20は、ベッド10上に設置されたサーボモータ等の左右移動駆動源20aと、その回転出力を直線動作に変換する送りねじ機構(図示せず)とでなる。また、主軸台12は、前後移動機構21によって前後に移動させられる。前後移動機構21は、左右移動台17上に設置されたサーボモータ等の前後移動駆動源21aと、その回転出力を直線動作に変換する送りねじ機構(図示せず)とでなる。
刃物台14はタレット型のものであり、ベッド10上に固定された刃物台支持台23に、左右方向に延びる回転中心軸回りに回転自在に設置されている。この刃物台14の主軸台12側を向く面に複数の工具ホルダ14aが円周上に配置され、各工具ホルダ14aに工具13がそれぞれ装着される。刃物台支持台23に設けた割出モータ24により刃物台14を回動させることで、任意の工具13を加工位置に割り出す。なお、図1には、加工位置にある工具ホルダ14aおよび工具13のみを図示してある。刃物台支持台23には、割出モータ24の他、ドリル等の回転工具を回転させる回転工具用モータ25が設けられている。
図4に示すように、前記主軸11の先端には、チャック27を着脱自在なチャック結合部28が設けられている。チャック27は複数のチャック爪27aを有し、これら各チャック爪27aを径方向に変位させて開閉し、ワークWを把持および解放するものである。チャック爪27aは、チャック27内に設けられたばね部材を用いた閉じ動作機構27bにより閉じ側に付勢されており、主軸11内に設けられた進退軸等のチャック開き機構29によって、主軸11への装着状態でチャック開き動作が行われる。そのため、チャック27が主軸11から外れた状態では、チャック27は、ワークを把持した状態を維持する。なお、チャック27は、開閉駆動源(図示せず)を内蔵していても良い。
チャック結合部28は、円周方向に等配で設けた複数の固定爪28aと、これら固定爪28aを動作させるソレノイド等からなる固定爪開閉駆動源28bと、チャック27を主軸11と同心位置に位置決めする位置決め凹部28cとを有する。チャック27には、前記固定爪28aが嵌り込む切欠き部27cと、前記位置決め凹部28cと整合する位置決め凸部27dとが形成されている。
図4(A)の状態から主軸11を前進させ、位置決め凹部28cにチャック27の位置決め凸部27dを嵌合させ、その状態で、固定爪開閉駆動源28bにより各固定爪28aを閉じ作動させる。すると、図4(B)のように、各固定爪28aがチャック27の切欠き部27cに嵌り込み、チャック結合部28にチャック27が供回り不能に結合される。また、チャック結合部28にチャック27が結合された状態で、チャック開き機構29を操作して閉じ動作機構27bによる閉じ側への付勢を解除することにより、チャック爪27aが開いてワークWが解放される。
図5に示すように、チャック交換装置3は、チャック27を保持可能な2つのチャック保持部30A,30Bを有する。これら2つのチャック保持部30A,30Bは、工作機械本体1の主軸11と平行な旋回軸31回りに旋回可能な旋回部材32の両端にそれぞれ設けられ、後述する旋回駆動源43の駆動で旋回部材32を180度旋回させることにより、主軸対向位置P1とワーク脱着位置P2とに相互に位置切換自在である。主軸対向位置P1は主軸11に対向する位置であり、ワーク脱着位置P2は主軸11から側方(この実施形態では左側)に外れた位置である。
上記チャック保持部30A,30Bは、図6に示す構造である。両チャック保持部30A,30Bは同じ構造であるので、代表してチャック保持部30Aについて説明する。チャック保持部30Aは、チャック27を把持可能な把持具34を有する。把持具34は一対の把持用部材35からなり、旋回部材32の先端から突出した各把持用部材35の円弧状部35aによりチャック27を把持する。各把持用部材35は、前記円弧状部35aの一端から旋回部材32の内部へ向けて基部35bが形成されており、円弧状部35aと基部35bとの境界付近で、ピン37により旋回部材32に回動自在に取付けられている。把持具開閉機構38により各把持用部材35の基部35bを互いに接近および離間するそれぞれ方向に動作させることで、把持具34が開閉する。把持具開閉機構38は公知のものであり、把持具開放駆動源40により駆動される。
図5に示すように、前記旋回部材32は、軸心が旋回軸31と一致する旋回支持部材42に旋回自在に支持され、旋回部材32に設けた電動モータ等の旋回駆動源43により旋回駆動される。また、旋回支持部材42は、支持用部材44,45等を介してスライド台46に支持されている。スライド台46は、左右方向に延びるスライドレール47に沿ってスライド自在に設けられ、流体圧シリンダ等からなるスライド駆動源48の駆動により左右にスライド可能である。つまり、スライド台46から旋回部材32までの部分は、左右にスライド可能なスライド部3aとなっている。なお、スライドレール47およびスライド駆動源48は、工作機械本体1のベッド10から左側方に張り出すフレーム10a(図1、図3)に設置したスライド案内枠49に設けられている。
旋回駆動源43は、図示のように旋回部材32に設けるのではなく、旋回部材32から離して設けても良い。例えば、スライド案内枠49に旋回駆動源(図示せず)を設けることができる。その場合、旋回部材32へ回転を伝達する回転伝達軸(図示せず)を旋回軸31上に設け、旋回駆動源の出力軸から回転伝達軸へ、一対のスプロケットとタイミングベルトとでなるベルト伝動機構(図示せず)で回転を伝達するのが良い。
チャック交換装置3のスライド部3aが左右にスライドすることにより、2つのチャック保持部30A,30Bの位置が左右に変位する。スライド部3aがスライド可能範囲の右端にあるときの主軸対向位置、ワーク脱着位置がP1,P2であり、左端にあるときの主軸対向位置、ワーク脱着位置がP1´,P2´である。したがって、チャック保持部30A(または30B)が実際に主軸11と対向するのは、チャック保持部30A(30B)が主軸対向位置P1に位置するときである。また、後で説明するように、チャック保持部30B(または30A)からワークを脱着するのは、チャック保持部30B(30A)がワーク脱着位置P2´に位置するときである。
図1〜図3において、反転・ローダ装置5は、この実施形態の場合、ワーク反転装置50とローダ装置60とでなる。
ワーク反転装置50は、ワークの表裏を反転させる装置であり、図示しないフレームによりハウジング50aが支持されて主軸21の上方に配置されている。ワーク反転装置50は、左右横並びの2つの反転用チャック51A,51Bを有する。これら反転用チャック51A,51Bは、複数のチャック爪51aを有し、これら各チャック爪51aを径方向に変位させて開閉することで、ワークを把持および解放する。
ワーク反転装置50は、ワークの表裏を反転させる装置であり、図示しないフレームによりハウジング50aが支持されて主軸21の上方に配置されている。ワーク反転装置50は、左右横並びの2つの反転用チャック51A,51Bを有する。これら反転用チャック51A,51Bは、複数のチャック爪51aを有し、これら各チャック爪51aを径方向に変位させて開閉することで、ワークを把持および解放する。
図7に示すように、各反転用チャック51A,51Bは、上下方向に沿う回動中心軸52回りに回動自在で、流体圧シリンダ等の姿勢切換駆動源53の駆動により、前向きの姿勢(図7(A))と互いに向き合う姿勢(図7(B))とに姿勢を切り換えられる。また、右側の反転用チャック51Aは、左右方向ガイド54に沿って移動自在に設けられ、流体圧シリンダ等の左右移動駆動源55の駆動により左右移動させられる。
図1〜図3において、ローダ装置60は、工作機械本体1の左右両側に設置された素材供給部および製品搬出部(図示せず)と、工作機械本体1の主軸11と、ワーク反転装置50との間でワークWの受け渡しをする装置である。この実施形態のローダ装置60は、ガントリ式のものであり、架設レール61上を走行する走行体62と、この走行体62に対し前後に進退自在な前後進退台63と、この前後進退台63に固定の上下に長い昇降ガイド64と、この昇降ガイド64に沿って対し昇降自在な昇降体65と、この昇降体65の下端に前後方向に進退自在に設けられた前記ローダヘッド66とを備える。上記走行体62、前後進退台63、および昇降体65は、それぞれ走行駆動源67、進退駆動源68、および昇降駆動源69により駆動されて動作する。これらの各駆動源67,68,69は、例えばサーボモータである。
ローダヘッド66は、下端に下向き姿勢および横向き姿勢の2つのローダチャック70A,70Bを有する。これら2つのローダチャックチャック70A,70Bは、ローダヘッド66の固定部66aに対して傾斜軸心71回りに回動自在な回転部66bに設置されており、回転部66bを180°回転させることで、互いの姿勢が切換えられる。回転部66bは、電動モータ等の姿勢切換駆動源72により回転させられる。各ローダチャック70A,70Bは、複数のチャック爪70aを有し、これら各チャック爪70aを径方向に変位させて開閉することで、ワークを把持および解放する。
この工作機械システムは、システム制御装置8により制御される。システム制御装置8はコンピュータ式の制御装置であって、工作機械本体1を制御する工作機械本体制御手段81と、チャック交換装置3を制御するチャック交換装置制御手段82と、反転・ローダ装置5を制御する反転・ローダ装置制御手段83とを備える。反転・ローダ装置制御手段83は、ワーク反転制御部84とローダ制御部85とに分かれる。
工作機械本体制御手段81は、数値制御装置およびプログラマブルコントローラ等からなり、加工プログラム81aを演算制御部81bで実行して、工作機械本体1を制御する。チャック交換装置制御手段82は、チャック交換プログラム82aを演算制御部82bで実行して、チャック交換装置3を制御する。反転・ローダ装置制御手段83のワーク反転制御部84は、ワーク反転プログラム84aを演算制御部84bで実行して、ワーク反転装置50を制御する。反転・ローダ装置制御手段83のローダ制御部85は、ローダプログラム85aを演算制御部85bで実行して、ローダ装置60を制御する。
なお、図示の例では、工作機械本体制御手段81とチャック交換装置制御手段82と反転・ローダ装置制御手段83のワーク反転制御部84とを別々に示したが、これら工作機械本体制御手段81、チャック交換装置制御手段82、および反転・ローダ装置制御手段83のワーク反転制御部84は、一つの工作機械制御装置で構成されていても良い。また加工プログラム81a、チャック交換プログラム82a、およびワーク反転プログラム84aは、一つの加工プログラムとされていても良い。
上記構成の工作機械システムの動作の一例について説明する。
(1)ローダ装置60のローダヘッド66が素材供給部まで移動し、下向き姿勢にあるローダチャック(仮に70Aとする)により素材供給部の素材ワークを把持する。ローダヘッド66は、工作機械本体1の主軸11に対向する位置まで移動する。この間に、素材ワークを把持したローダチャック70Aが横向き姿勢となるように、各ローダチャック70A,70Bを姿勢変換する。
(1)ローダ装置60のローダヘッド66が素材供給部まで移動し、下向き姿勢にあるローダチャック(仮に70Aとする)により素材供給部の素材ワークを把持する。ローダヘッド66は、工作機械本体1の主軸11に対向する位置まで移動する。この間に、素材ワークを把持したローダチャック70Aが横向き姿勢となるように、各ローダチャック70A,70Bを姿勢変換する。
(2)主軸11のチャック結合部28には、ワークを把持していない空のチャック27が装着されている。また、ワーク交換装置3のスライド部3aはスライド可能範囲の左端に退避している。その状態で、ローダチャック70Aを主軸11に向けて前進させ、素材ワークの先端がチャック27の各チャック爪27aの内側に挿入されたら、チャック27のチャック爪27aが閉じ、かつローダチャック70Aのチャック爪70aが開くことで、チャック27が素材ワークを受け取る。チャック27が素材ワークを受け取ると、工作機械本体1は、主軸11を回転させながら主軸台12を前後左右に移動させて、素材ワークの一端側を表加工する。この表加工により、素材ワークは表加工済みワークとなる。
(3)表加工が終了すると、チャック交換装置3のスライド部3aがスライド可能範囲の右端まで移動して、主軸対向位置P1に位置する一方のチャック保持部(仮に30Aとする)を主軸11に対向させる。次いで、主軸台12が前進して、主軸11からチャック保持部30Aへ、表加工済みワークを把持したままのチャック27を移し替える。このチャック27の移し替えは、チャック保持部30Aの把持具34がチャック27を把持し、主軸11のチャック結合部28の固定爪28aがチャック27を解放することにより行われる。
(4)チャック27がチャック保持部30Aに移し替えられると、チャック交換装置3のスライド部3aがスライド可能範囲の左端まで移動し、さらに旋回部材32を180°旋回させて、チャック保持部30A,30Bを互いに位置変換する。これにより、チャック保持部30Aは、ワーク脱着位置P2´に位置する。次いで、ローダヘッド66がチャック保持部30Aに対向する位置まで移動してきて、ローダヘッド66のローダチャック70Aが、チャック保持部30Aに保持されたチャック27から表加工済みワークを取り出す。この表加工済みワークの取出しは、ローダチャック70Aの各チャック爪70aが表加工済みワークを把持し、チャック27の各チャック爪27aが表加工済みワークを解放することにより行われる。
(5)ローダチャック70Aが表加工済みワークを取り出すと、ローダヘッド66はワーク反転装置5の固定側の反転用チャック51Bに対向する位置まで移動して、反転用チャック51Bに表加工済みワークを渡す。この表加工済みワークの受け渡しは、反転用チャック51Bの各チャック爪51aが表加工済みワークを把持し、ローダチャック70Aの各チャック爪70aが表加工済みワークを解放することにより行われる。
(6)反転用チャック51Bが表加工済みワークを受け取ると、各反転用チャック51A,51Bが互いに向き合う姿勢に切り換わる。これにより、未加工端を固定側の反転用チャック51Bに把持された加工済みワークの加工済み端が、可動側の反転用チャック51Aの方を向く状態となる。可動側の反転用チャック51Aが固定側の反転用チャック51Bの方へ移動して、表加工済みワークの加工済み端を把持する。次いで、固定側の反転用チャック51Bが表加工済みワークの未加工端を解放する。その後、各反転用チャック51A,51Bが共に前向きの姿勢に切り換わる。上記一連の動作により、表加工済みワークが表裏反転されたことになる。
(7)表加工済みワークが表裏反転されると、ローダヘッド66がワーク反転装置5の移動側の反転用チャック51Aに対向する位置まで移動して、反転用チャック51Aから表加工済みワークを取り出す。この表加工済みワークの取出しは、ローダチャック70Aの各チャック爪70aが表加工済みワークを把持し、反転用チャック51Aの各チャック爪51aが表加工済みワークを解放することにより行われる。そして、ローダヘッド66がチャック交換装置3のチャック保持部30Aに対向する位置まで移動して、前記反転用チャック51Aから取出した表加工済みワークをチャック保持部30Aに保持された空のチャック27に渡す。この表加工済みワークの受け渡しは、ローダチャック70Aの各チャック爪70aが表加工済みワークを把持し、反転用チャック51Aの各チャック爪51aが表加工済みワークを解放することにより行われる。
(8)その後、チャック交換装置3は、旋回部材32を180°旋回させて、チャック保持部30A,30Bを互いに位置変換し、スライド部3aをスライド可能範囲の右端まで移動させる。これにより、チャック27を保持したチャック保持部30Aが、主軸対向位置P1に位置するようになる。次いで、主軸台12が前進し、チャック保持部30Aから主軸11へ、チャック27を移し替える。このチャック27の移し替えは、主軸11のチャック結合部28の固定爪28aがチャック27を把持し、チャック保持部30Aの把持具34がチャック27を解放することにより行われる。チャック27の移し替え後、チャック交換装置3のスライド部3aは、スライド可能範囲の右端まで移動する。
(9)表加工済みワークを把持したチャック27が主軸11に装着されると、工作機械本体1は、主軸11を回転させながら主軸台12を前後左右に移動させて、加工済みワークの未加工端を裏加工する。これにより、ワークの表裏加工が完了する。表裏加工が完了した製品ワークは、ローダ装置60により製品搬出部へ搬出される。
上記過程(1)〜(9)は、1個の素材ワークを製品ワークに加工する動作である。実際には複数のワークを連続して加工することが多く、その場合、2つのチャック27を用いて、チャック交換装置3、および反転・ローダ装置5のローダ装置60を以下のように動作させる。
過程(2)において、主軸11のチャック結合部28に装着されているチャック27が、加工済みの製品ワークを把持している場合、ローダ装置60は、ローダヘッド66の空のローダチャック(仮に70Bとする)により、チャック27から製品ワークを取出してから、ローダチャック70Aが把持している素材ワークをチャック27に渡す。そして、工作機械本体1が素材ワークに対し表加工を行っている間に、ローダ装置60が、製品ワークを製品搬出部へ搬出し、かつ素材供給部から素材ワークを搬入する。
一つのチャック27が主軸11に装着されているとき、もう一つのチャック27は、チャック交換装置3のチャック保持部30A,30Bのいずれかに保持されている。例えば、チャック保持部30Bに保持されているとする。工作機械本体1による素材ワークの表加工が終了すると、表加工済みワークを把持したチャック27が、主軸11から空のチャック保持部30Aを移され、次いでチャック保持部30A,30Bの位置変換を行った後、チャック保持部30Bに保持されているチャック27を主軸11に装着する。このチャック27には、前回搬入分の表加工済みワークが、表裏反転された状態で把持されている。表裏反転動作である過程(5)〜(7)は、工作機械本体1が素材ワークに対して表加工を行っている間、または表加工済みワークに対して裏加工を行っている間に行われる。
このように二つのチャック27を用いて、主軸11とチャック交換装置3のチャック保持部30A,30Bとの間で、表加工済みワークを把持したチャック27を移し替えすることにより、工作機械本体1が素材ワークに対する表加工が終了後、すぐに表加工済みワークに対する裏加工を行うことができる。そのため、工作機械本体1の待ち時間が無く、工作機械システム全体の稼動率が高い。
また、この実施形態の反転・ローダ装置5は、ワーク反転装置50とローダ装置60とに分かれており、ワーク反転装置50とローダ装置60とに同時にそれぞれ別の動作を行わせることができる。そのため、作業能率を高めることができる。
次に、工作機械システムの異なる動作例を、図8と共に説明する。同図において、チャック27を示す円の中に「空」が表示されたものは、ワークを把持していないチャック27を表し、「素」が表示されたものは、素材ワークを把持しているチャック27を表し、「表」が表示されているものは、表加工済みワークを把持しているチャック27を表し、「製」が表示されているものは、表裏の加工が完了した製品ワークを把持しているチャック27を表す。また、ワーク反転装置50を示す円の中に表示した「表」、「空」は、ワーク反転装置50に表加工済みワークがある状態、ワークが無い状態をそれぞれ示す。なお、図8では、チャック交換装置3のスライド部3aにスライド動作については無視している。
図8(A)は、あるワークの表裏の加工が終了した状態を示す。このとき、ワーク脱着位置P2に位置するチャック保持部30Bのチャック27に、素材ワークが供給されている。図8(A)の状態から、主軸11に装着されているチャック27を、製品ワークを把持したまま、主軸対向位置P1に位置するチャック保持部30Aに移し替える(同図(B))。次いで、チャック保持部30A,30Bを位置切換する(同図(C))。そして、主軸対向位置P1にきたチャック保持部30Bのチャック27を、主軸11に移し替える(同図(D))。このチャック27に把持されている素材ワークに対して、表加工を開始する。また、ワーク脱着位置P2にきたチャック保持部30Aのチャック27から製品ワークを取出して、製品搬出部へ搬出する(同図(E))。
空になったチャック保持部30Aのチャック27に対し、ワーク反転装置50から、表裏反転された前回分の表加工済みワークが渡される(同図(F))。主軸11でのワークの表加工が終了し、表加工済みワークを把持したチャック27を、主軸11から主軸対向位置P1に位置するチャック保持部30Bに移し替える(同図(G))。次いで、チャック保持部30A,30Bを位置切換する(同図(H))。主軸対向位置P1にきたチャック保持部30Aのチャック27を、主軸11に移し替える(同図(I))。このチャック27には、表裏反転された表加工済みワークが把持されている。そして、この表加工済みワークに対して、裏加工を開始する。また、ワーク脱着位置P2にきたチャック保持部30Bのチャック27に把持されている表加工済みワークを、ワーク反転装置50に渡す(同図(J))。ワーク反転装置50は、表加工済みワークを表裏反転させる。
空になったチャック保持部30Bのチャック27に、素材供給部から素材ワークを搬入する(同図(K))。主軸11でのワークの裏加工が終了すると、同図(A)の状態に戻り、これまでと同じ動作を繰り返す。
このように工作機械システムを動作させることによっても、前記同様、工作機械本体1が素材ワークに対する表加工が終了後、すぐに表加工済みワークに対する裏加工を行うことができる。また、この動作例の場合、主軸11から外れた状態にあるチャック27に対して、ワークの着脱を行う。チャック27へのワークの着脱は、ワークを正確に着座させるために、ゆっくりと時間をかけて行う必要がある。このため、主軸11外でチャック27にワークを着脱すれば、工作機械本体1の稼動時間をより一層長くとることができる。なお、主軸11へのチャック27の着脱は、チャック27へのワークの着脱よりも短時間で行える。
この実施形態の場合、工作機械本体1は1軸であり、複数軸の工作機械本体(図示せず)よりも構造が簡単であるため、設備費を低く抑えられる。また、1軸の工作機械本体は複数軸の工作機械本体よりもコンパクトであり、省スペースで設置できる。なお、この発明は複数の主軸を持った工作機械本体1にも適用できる。その場合、少なくとも1つの主軸に対してワークの表加工と裏加工とを行うものとする。
図9は、反転・ローダ装置5の異なる実施形態を示す。この実施形態の反転・ローダ装置5は、前記実施形態のローダ装置60と同様に、架設レール61上を走行する走行体62と、この走行体62に対し前後に進退自在な前後進退台63と、この前後進退台63に固定の上下に長い昇降ガイド64と、この昇降ガイド64に沿って対し昇降自在な昇降体65と、この昇降体65の下端に前後方向に進退自在に設けられた前記ローダヘッド66とを備える。前記実施形態のローダ装置60と異なる点は、反転機構74により、昇降体65に対しローダヘッド66を鉛直軸回りに180°反転自在としたことである。昇降ガイド64に対し昇降体65を反転自在としても良い。また、ローダヘッド66は、下端に横向き姿勢のワークWを把持するローダチャック75を備える。ローダチャック75は、円弧状の一対の把持部材75aでワークWの軸心方向中間部をつかんで把持する構成である。
この構成の反転・ローダ装置5によると、ローダチャック75でワークWを把持した状態で昇降体65を鉛直軸回りに180°反転させることにより、ワークWを表裏反転させることができる。そのため、前記実施形態におけるワーク反転装置50を設ける必要がなく、反転・ローダ装置5の構成を簡略にできる。
1…工作機械本体
3…チャック交換装置
5…反転・ローダ装置
8…システム制御装置
11…主軸
27…チャック
30A,30B…チャック保持部
50…ワーク反転装置
60…ローダ装置
61,75…ローダチャック
62…ローダヘッド
61…架設レール
62…走行体
65…昇降体
P1,P1´…主軸対向位置
P2,P2´…ワーク脱着位置
W…ワーク
3…チャック交換装置
5…反転・ローダ装置
8…システム制御装置
11…主軸
27…チャック
30A,30B…チャック保持部
50…ワーク反転装置
60…ローダ装置
61,75…ローダチャック
62…ローダヘッド
61…架設レール
62…走行体
65…昇降体
P1,P1´…主軸対向位置
P2,P2´…ワーク脱着位置
W…ワーク
Claims (3)
- 主軸を有し、この主軸の先端にワークを把持するチャックを着脱自在とした工作機械本体と、
ワークを把持した状態の前記チャックを保持可能なチャック保持部を複数有し、これら複数のチャック保持部を主軸対向位置とワーク脱着位置とに位置切換自在で、前記主軸対向位置にあるチャック保持部と前記主軸間でチャックを相互に移し替えするチャック交換装置と、
前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックからワークを取り出して、このワークを表裏反転させ、前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックに戻す動作を行う反転・ローダ装置とを備えた工作機械システム。 - 前記反転・ローダ装置は、ワークの表裏を反転させるワーク反転装置と、前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックからワークを取り出して前記ワーク反転装置に渡す動作、および前記ワーク反転装置により反転されたワークを受け取って前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックに戻す動作を行うローダ装置とでなる請求項1記載の工作機械システム。
- 前記反転・ローダ装置は、レールに沿って走行する走行体と、この走行体に昇降可能に設けられた昇降体と、この昇降体の下端に設けられてワークを把持するローダチャックを有するローダヘッドと、このローダヘッドを180°反転させる反転機構とを有し、このローダヘッド反転機構により前記ワークの表裏反転を行う請求項1記載の工作機械システム。
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