JP4815778B2 - 主軸ピックアップ旋盤 - Google Patents

Description

この発明は、主軸が移動してワーク搬送を行う主軸ピックアップ旋盤に関し、特にその素材と完成品の搬入，搬出の構造に関する。

従来、主軸チャックが下を向いてワーク搬送を行う立型の主軸移動型旋盤、つまり主軸ピックアップ旋盤において、ワーク置き台を一つ設けたものが提案されている（特許文献１）。この種の旋盤は、主軸位置までワークを搬入するローダが不要となり、構成が簡略化できるという利点がある。
特開平１１−３２０３１４号公報

上記提案例では、主軸が、加工に必要な移動領域を超えてワーク置き台の上方まで移動する構成であるため、主軸の移動領域を拡げる必要があり、旋盤の幅寸法が大きくなる。また、ワーク置き台の位置が加工位置から遠くなるため、ワークを把持した主軸がワーク置き台の上方から加工位置まで戻る距離も長く、その移動時間によってワーク加工のサイクルタイムが長くなる。
ワーク置き台は一つであるため、主軸がワーク置き台に完成品を排出した後、ワーク置き台への素材の搬入を行い、この素材を主軸が把持するという一連の動作が必要であり、ワーク置き台に対する素材と完成品との入替え時間がサイクルタイムに加算されることになる。これによっても、ワーク加工のサイクルタイムが長くなる。

この発明の目的は、幅寸法を狭くでき、かつワークの供給，排出時間を短縮できる主軸ピックアップ旋盤を提供することである。
この発明の他の目的は、ワークの流れが一方向になる加工ラインの構築に適した構造とすることである。
この発明のさらに他の目的は、ワーク搬入装置およびワーク搬出装置を機体カバー内に収めることができて、全体をすっきりとした外観でコンパクトな構成のものとすることである。

この発明の主軸ピックアップ旋盤は、ワークを下向きに支持する主軸チャックと、ワークの加工を行う空間である加工領域に設けられて主軸チャックに支持されたワークに対して切削加工を施す工具支持手段と、主軸チャックを上下および左右に移動させる主軸移動手段と、前記主軸チャックの左右方向の移動領域の互いに異なる箇所にそれぞれ設けられたワーク搬入装置およびワーク搬出装置とを備える。前記ワーク搬入装置およびワーク搬出装置は、それぞれワーク載置台と、このワーク載置台を加工領域の内外に切り換える載置台位置切換機構よりなる。前記主軸チャックは、前記上下左右の移動によりワーク搬入装置からワークをピックアップし、前記工具支持手段による切削加工を受け、ワーク搬出装置にワークを渡すものとする。以上の構成を基本構成とする。

この構成によると、ワーク搬入装置およびワーク搬出装置が設けられており、それぞれ載置台位置切換機構により、ワーク載置台を加工領域の内外に出入り可能とされている。このため、主軸台の移動範囲が、加工領域内で済み、旋盤全体を幅狭にすることができる。また、ワークの搬入，搬出は、ワーク載置台の加工領域への出入りと、主軸の移動とで行われるため、ワークの搬入搬出に際する主軸の移動距離が短くて済み、またワーク載置台の移動と主軸の移動が並行して行えるため、ワークの搬入，搬出に要する時間が短縮される。ワーク搬入装置およびワーク搬出装置は異なる箇所に設けられているため、ワーク搬入装置のワーク載置台への素材の搬入に、完成品の搬出を待つ必要がなく、加工領域外にあるときに、何時でもワーク載置台に対するワークの搬入，搬出が行える。これらのため、ワークの供給，排出時間が短縮できる。

前記ワーク搬入装置およびワーク搬出装置は、前記加工領域を挟んで左右に振り分けて配置しても良い。
左右に振り分け配置されていると、ワークの流れが一方向になる加工ラインの構築に適した構造となる。

この発明の上記基本構成において、前記加工領域を覆う略直方体の機体カバーを設け、この機体カバーの左右端から中央側に向かう凹部を設け、前記ワーク搬入装置およびワーク搬出装置は機体カバーの幅内に収められ、そのワーク載置台が前記凹部に出入り可能なものとする。
この構成の場合、ワーク搬入装置およびワーク搬出装置が機体カバーの幅内に収められるため、全体をすっきりとした外観でコンパクトな構成とすることができる。また、ワーク搬入装置およびワーク搬出装置のワーク載置台が前記凹部に出入り可能であるため、旋盤へのワークの供給および排出を機体カバーの凹部に対して行えば良く、供給，排出が行い易い。

この発明の主軸ピックアップ旋盤は、ワークを下向きに支持する主軸チャックと、ワークの加工を行う空間である加工領域に設けられて主軸チャックに支持されたワークに対して切削加工を施す工具支持手段と、主軸チャックを上下および左右に移動させる主軸移動手段と、前記主軸チャックの左右方向の移動領域の互いに異なる箇所にそれぞれ設けられたワーク搬入装置およびワーク搬出装置とを備え、前記ワーク搬入装置およびワーク搬出装置は、それぞれワーク載置台と、このワーク載置台を加工領域の内外に切り換える載置台位置切換機構よりなり、前記主軸チャックは、前記上下左右の移動によりワーク搬入装置からワークをピックアップし、前記工具支持手段による切削加工を受け、ワーク搬出装置にワークを渡すものとしたため、幅寸法を狭くでき、かつワークの供給，排出時間を短縮することができる。
前記ワーク搬入装置およびワーク搬出装置を、前記加工領域を挟んで左右に振り分けて配置した場合は、ワークの流れが一方向になる加工ラインの構築に適した構造の旋盤となる。
前記加工領域を覆う略直方体の機体カバーを設け、この機体カバーの左右端から中央側に向かう凹部を設け、前記ワーク搬入装置およびワーク搬出装置が機体カバーの幅内に収められ、そのワーク載置台が前記凹部に出入り可能であるため、全体をすっきりとした外観でコンパクトな構成とすることができ、また旋盤へのワークの供給および排出を機体カバーの凹部に対して行えば良く、供給，排出が行い易い。

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、制御盤および操作盤付きの工作機械であって、主軸ピックアップ旋盤となる立型の主軸移動型旋盤である。図１において、この工作機械である旋盤１は、正面部の形状が縦長の長方形である概ね直方体の機体カバー３を備えた工作機械本体２と、この工作機械本体２の背面に設置された制御盤４と、正面部に設置された操作盤５とを備える。

工作機械本体２は、図５に示すようにワークＷを下向きに支持する主軸チャック６と、加工領域Ｒに設けられて主軸チャック６に支持されたワークＷに対して切削加工を施す工具支持手段７と、主軸チャック６を上下および左右に移動させる主軸移動手段８と、主軸チャック６の左右方向の移動可能な領域における互いに異なる箇所にそれぞれ設けられたワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２とを備える。
この工作機械本体２は、固定の工具支持手段７の工具に対して、主軸チャック６が上下左右に移動することで、旋削等の切削加工を行うものである。このため、主軸移動手段８およびその配線，配管系等が、加工領域Ｒに対して仕切られる加工機器設置領域Ｓに配置される加工機器４０を構成する。

主軸移動手段８は、ベッド９上の左右方向に延びる案内１３上を左右移動自在な左右送り台１４と、この左右移動台１４に上下方向に延びる案内１５を介して昇降自在に設置された主軸台１６とを備える。主軸台１６に支持された主軸１７の先端に上記主軸チャック６が設けられている。主軸チャック６は、複数のチャック爪６ａでワークＷを把持するものとされている。

主軸台１６は、詳しくは、左右移動台１４に前記案内１５を介して昇降自在に設置された昇降台１８に搭載されており、この昇降台１８に設置された主軸モータ１９により主軸１７の回転駆動が行われる。主軸台１６の昇降は、左右移動台１４に設置されたモータ等の昇降用駆動源２０と、この昇降用駆動源２０の回転を上下動作に変換するボールねじなどの回転・直進変換機構（図示せず）とで行われる。左右移動台１４の左右移動は、ベッド９に設置された左右移動用駆動源２１と、この左右移動用駆動源２１の回転を左右動作に変換するボールねじなどの回転・直進変換機構（図示せず）とで行われる。

工具支持手段７は、切削加工を施すバイトや回転工具等の工具２２を支持する手段であり、タレット刃物台７Ａと、櫛歯式等の固定型刃物台７Ｂとの２種類が設けられている。タレット刃物台７Ａは、ベッド９の前方の加工領域Ｒにおける側壁部に、左右方向に延びる水平軸心回りに旋回可能に設置されている。タレット刃物台７Ａは、周面に取付けられた工具の割出の為の旋回動作は可能であるが、移動機能は有しないものとされている。固定型刃物台７Ｂは、上記加工領域Ｒにおけるベッド９の正面に固定設置されている。

図６，図７に示すように、ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２は、それぞれワーク載置台２３と、このワーク載置台２３を加工領域Ｒの内外に切り換える載置台位置切換機構２４よりなる。ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２は、加工領域Ｒを挟んで左右に振り分けて配置されている。主軸チャック６は、上下左右の移動によりワーク搬入装置１１からワークＷをピックアップし、旋削加工し、ワーク搬出装置１２にワークＷを渡す。主軸チャック６がワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２に対してワークＷを受け渡す動作は、それぞれワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２のワーク載置台２３が加工領域Ｒに入った箇所で行われる。

前記略直方体の機体カバー３の正面の左右両端には、ワーク搬入口となる凹部２５と、ワーク搬出口となる凹部２６とが、それぞれ機体カバー３の左右端から中央側に向かって凹むように設けられている。ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２は、機体カバー３の幅内に収められていて、そのワーク載置台２３が前記凹部２５，２６に入る位置と加工領域Ｒに入る位置とに出入り可能である。

ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２の載置台位置切換機構２４は、機体カバー３のフレームまたはベッド９に支軸２８回りで水平旋回自在に支持された旋回アーム２９と、この旋回アーム２９を正逆に所定角度だけ旋回させる駆動源３０とでなる。旋回アーム２９の先端にワーク載置台２３が設けられている。旋回アーム２９の旋回は、ワーク載置台２３が凹部２５，２６内に収まる待機位置（図６，図７に実線で示す位置）と、この位置より略９０°旋回したワーク渡し位置Ｐ，ワーク受け位置Ｑとの間で行われる。ワーク渡し位置Ｐおよびワーク受け位置Ｑの前後方向位置は、主軸チャック６の軸心Ｏと同じ位置である。上記の旋回により、ワーク載置台２３は、加工領域Ｒの外にあるときは、主軸チャック６の左右移動領域よりも前に出る。

載置台位置切換機構２４の駆動源３０は、モータ３０ａと減速機構３０ｂとでなる。減速機構３０ｂは、モータ出力の減速の他に、旋回アーム２９が旋回範囲の両端で低速となり、中間で高速となるように変化させる速度分布変更機能を有する。

機体カバー３のワーク搬入口および搬出口となる前記各凹部２５，２６は、加工領域Ｒに対してワーク載置台２３および旋回アーム２９の出入りが可能な開口を有していて、この開口は、開閉蓋３１により開閉される。開閉蓋３１は、旋回アーム２９の支軸２８の付近の旋回中心３２回りに水平旋回自在に設置され、かつ連動機構３３により、旋回アーム２９の旋回に連動して開閉する。連動機構３３は、開閉蓋３１のブラケット部に設けられた長孔３３ａと、旋回アーム２９に設けられて前記長孔３３ａに係合する係合ピン３３ｂとで構成される。

機体カバー３内における加工領域Ｒは、スライドカバー５０（図１）によって、加工機器設置領域Ｓと仕切られている。加工領域Ｒは、主軸チャック６および工具支持手段７が内部にあって、ワークＷの加工を行う空間であり、加工機器設置領域Ｓは、主軸移動手段８等の加工機器４０の設置された空間である。

図１において、機体カバー３は、背面に加工機器４０のメンテナンス等のために作業者が機体カバー３内に進入可能な背面開口部３５を有し、前記制御盤４が背面開口部３５を蓋している。制御盤４は、機体カバー３から後方に伸びる上下の支持部材４１，４２に鉛直軸Ｏ１回りに開閉回動自在に支持されている。制御盤４は、機体カバー３の上部に設けられ、制御盤４の下方にはチップコンベア４３が後方へ退避自在に配置されている。

機体カバー３の正面部の幅方向の中央には、作業者が機械に進入するための開閉カバー部４５が設けられており、操作盤５は、開閉カバー部４５の上方位置と、この上方位置から退避する退避位置との間で位置切換自在とされている。作業者は、開閉カバー部４５を介して上半身を機械内にいれて、機械内のメンテナンス作業等（チャックや工具の段取り）を行う。操作盤５は、左右に２分割された左右の分割操作盤部５Ａ，５Ｂよりなる。左右の分割操作盤部５Ａ，５Ｂは、それぞれ分割操作盤部本体５Ａａ，５Ｂａ（図２）と、一端が分割操作盤部本体５Ａａ，５Ｂａに回動自在に連結されて他端が機体カバー３のブラケット４６に鉛直旋回軸Ｏ２回りに回動自在に支持された連結部材５Ａｂ，５Ｂｂとで構成される。

この構成の旋盤１におけるワークＷの搬入，搬出、および加工動作を説明する。素材ワークＷは、機体カバー３における搬入側の凹部２５内に待機するワーク搬入装置１１のワ ーク載置台２３に、手作業等で置く。
ワーク載置台２３に置かれた素材ワークＷは、ワーク搬入装置１１の旋回アーム２９の旋回によって加工領域Ｒに入り、所定のワーク渡し位置Ｐまで移動する。主軸チャック６は、主軸移動手段８による主軸台１６の左右移動および上下移動により、ワーク渡し位置Ｐまで移動し、ワーク載置台２３上のワークを掴み挙げる。すなわち、主軸チャック６でワークＷをピックアップする。

この後、ワーク搬入装置１１の旋回アーム２９が退避動作してそのワーク載置台２３が前記凹部２５内へ戻ると共に、ワークＷを掴み挙げた主軸チャック６が、工具支持手段７の工具２２の位置へ移動し、主軸チャック６の上下左右の移動によって、ワークＷの加工を行う。ワーク搬入装置１１の旋回アーム２９の退避動作と、主軸チャック６が工具支持手段７の位置へ移動する動作は並行して行える。

加工が完了すると、搬出側の凹部２６内に待機していたワーク搬出装置１２のワーク載 置台２３が、旋回アーム２９の旋回によって加工領域Ｒに入り、所定のワーク受け位置Ｑまで移動する。完成品ワークＷを把持している主軸チャック６は、主軸移動手段８による主軸台１６の左右移動および上下移動により、ワーク受け位置Ｑまで移動し、ワーク載置 台２３上にワークＷを置く。
ワークＷが置かれたワーク載置台２３は、その旋回アーム２９の旋回によって、搬出側の凹部２６まで移動する。そのため、機体カバー３の外部から、搬出側の凹部２６内の完成品ワークＷを手などで搬出することができる。

完成品ワークＷを前記のように置いた主軸チャック６は、次の素材Ｗの受け取りのために、ワーク渡し位置Ｐへ再度移動する。素材ワークＷを搬入側の凹部２５内のワーク置き台２３に置く作業は、加工中の任意時に行えば良く、加工完了により、即座に、加工領域Ｒ内のワーク渡し位置Ｐへのワーク搬入装置１１による移動が行える。

この構成の主軸ピックアップ旋盤１によると、上記のようにワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２が設けられており、それぞれ載置台位置切換機構２４により、ワーク載置台２３を加工領域Ｒの内外に出入り可能とされている。このため、主軸台１６の移動範囲が、加工領域Ｒ内で済み、旋盤１の全体を幅狭にすることができる。また、ワークＷの搬入，搬出は、ワーク載置台２３の加工領域Ｒへの出入りと、主軸台１６の移動とで行われるため、ワークＷの搬入搬出に際する主軸台１６の移動距離が短くて済み、またワーク載置台２３の移動と主軸台１６の移動が並行して行えるため、ワークＷの搬入，搬出に要する時間が短縮される。

ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２は異なる箇所に設けられているため、ワーク搬入装置１１のワーク載置台２３への素材ワークＷの搬入に、完成品ワークＷの搬出を待つ必要がなく、加工領域Ｒ外にあるときに、何時でもワーク載置台２３に対するワークＷの搬入，搬出が行える。これらのため、ワークの供給，排出時間が短縮できる。

ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２は、加工領域Ｒを挟んで左右に振り分けて配置されているため、ワークＷの流れが一方向になる加工ラインの構築が行い易い。
また、ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２が機体カバー３の幅内に収められるため、全体をすっきりとした外観でコンパクトな構成とすることができる。機体カバー３には搬入，搬出用の凹部２５，２６を設け、ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２のワーク載置台２３が前記各凹部２５，２６にそれぞれ出入り可能であるため、旋盤１へのワークＷの供給および排出を、機体カバー３の外部に開口した凹部２５，２６に対して行えば良く、供給，排出が行い易い。

この発明の一実施形態にかかる主軸ピックアップ旋盤の斜視図である。 同旋盤の正面図である。 同旋盤の側面図である。 同旋盤の平面図である。 （Ａ）は同旋盤の内部構造を示す破断正面図、（Ｂ）は同旋盤の破断側面図である。 同旋盤のワーク搬入装置およびワーク搬出装置と主軸台の関係を示す破断平面図である。 同ワーク搬入装置およびワーク搬出装置の拡大破断平面図である。

符号の説明

１…旋盤
２…工作機械本体
３…機体カバー
４…制御盤
５…操作盤
６…主軸チャック
６ａ…チャック爪
７…工具支持手段
７Ａ…タレット刃物台
７Ｂ…固定型刃物台
８…主軸移動手段
９…ベッド
１１…ワーク搬入装置
１２…ワーク搬出装置
１４…左右移動台
１６…主軸台
１７…主軸
１８…昇降台
２２…工具
２３…ワーク載置台
２４…載置台位置切換機構
２５，２６…凹部
２８…支軸
２９…旋回アーム
３０…駆動源
３１…開閉蓋
３３…連動機構
Ｐ…ワーク渡し位置
Ｑ…ワーク受け位置
Ｓ…加工機器設置領域
Ｒ…加工領域
Ｗ…ワーク

Claims (1)

1. ワークを下向きに支持する主軸チャックと、ワークの加工を行う空間である加工領域に設けられて主軸チャックに支持されたワークに対して切削加工を施す工具支持手段と、主軸チャックを上下および左右に移動させる主軸移動手段と、前記主軸チャックの左右方向の移動領域の互いに異なる箇所にそれぞれ設けられたワーク搬入装置およびワーク搬出装置とを備え、前記ワーク搬入装置およびワーク搬出装置は、それぞれワーク載置台と、このワーク載置台を加工領域の内外に切り換える載置台位置切換機構よりなり、前記主軸チャックは、前記上下左右の移動によりワーク搬入装置からワークをピックアップし、前記工具支持手段による切削加工を受け、ワーク搬出装置にワークを渡すものとし、前記加工領域を覆う略直方体の機体カバーを設け、この機体カバーの左右端から中央側に向かう凹部を設け、前記ワーク搬入装置およびワーク搬出装置は機体カバーの幅内に収められ、そのワーク載置台が前記凹部に出入り可能である主軸ピックアップ旋盤。

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