JP5346694B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを加工する加工機と、ワークを収納するワーク貯蔵装置とを備えた工作機械に関し、特にワーク貯蔵装置のワーク収納スペースの大きさに関する。

この種のワーク貯蔵装置として、例えば、特許文献１には、垂直方向に複数段形成されたパレット格納棚を環状周囲に配置し、その中心部に、垂直方向移動、垂直軸回りの旋回移動及び水平方向移動が可能な搬送アームを配置したものが開示されている。

特許第３０４７８４７号公報

ところで、前記従来のワーク貯蔵装置では、パレット格納棚によって形成されている収納スペースは、その大きさが固定されているから、収納可能なワークのサイズも固定されることとなる。従って、異なるサイズのワークを貯蔵する場合、新たなワーク貯蔵装置が必要になるという問題が生じる。

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、異なるサイズのワークであっても、新たなワーク貯蔵装置を必要とすることなく、同一のワーク貯蔵装置で収納可能な工作機械を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、ワークを収納する複数の収納スペースを有するワーク貯蔵装置と、前記収納スペースから供給されたワークを加工する加工機と、前記収納スペースに収納されたワークを前記加工機に供給するとともに、前記加工機で加工されたワークを前記収納スペースに収納するワーク交換装置とを備えた工作機械において、
前記ワーク貯蔵装置は、垂直方向に延びる複数の支柱と、該支柱に複数段配置された棚板とを有し、該棚板のうち少なくとも一部の棚板は着脱可能となっており、前記ワーク交換装置を用いて、前記着脱可能な棚板を前記支柱に着脱することにより、又は、取り付け位置を上下方向に移動させることにより、前記収納スペースの大きさを変化させるようになっており、
前記ワーク交換装置は、水平方向に進退可能に形成されたワーク交換アームを備え、該ワーク交換アームの先端部には、ワーク交換時に、ワークが搭載されたパレットを支持するフォークが形成され、該フォークの基部には、棚板間隔調整時に前記棚板の被係合部に係合する係合部が形成されている
ことを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載の工作機械において、前記ワーク貯蔵装置に供給されるワークの大きさを検出するワーク検出手段を備え、前記ワーク交換装置は、前記ワーク検出手段によって検出されたワークの大きさに対応した大きさの収納スペースに前記供給されたワークを収納することを特徴としている。

請求項１の発明では、ワーク貯蔵装置の収納スペースを変化可能としたので、収納スペースをワークのサイズに応じた大きさとすることにより、同一のワーク貯蔵装置に異なるサイズのワークを収納することができ、収納可能のワークの種類を増加できる。

また、前記収納スペースに収納された未加工のワークと加工済みワークとを交換するために設けられているワーク交換装置によって収納スペースを変化させるようにしたので、新たな収納スペース可変機構を設けることなく前記収納スペースを変化させることが可能である。
また、ワーク交換アームのフォークの基部に形成された係合部を棚板の被係合部に係合させるようにしたので、棚板を確実に支持できる。

さらにまた、支柱に棚板を複数段配置することにより収納スペースを形成するとともに、少なくとも一部の棚板を着脱可能とし、前記ワーク交換装置を用いて着脱可能な棚板を支柱に着脱することにより、又は、上下方向に移動させることにより収納スペースを変化させるようにしたので、機械全体の構造を複雑にすることなく前記収納スペースを変化させることが可能である。

請求項２の発明では、前記ワーク貯蔵装置に供給されるワークの大きさを検出するワーク検出手段を設け、前記ワーク交換装置により、前記ワーク検出手段によって検出されたワークのサイズに対応した収納スペースに、前記供給されたワークを自動的に収納するようにしたので、オペレータが操作盤を操作することによりワークサイズを指定する必要がなく、ワーク貯蔵装置へのワーク供給作業が容易である。

本発明の実施例１による工作機械の全体斜視図である。 前記工作機械の平面図である。 前記工作機械のワーク交換装置の斜視図である。 ワーク交換アームの前進位置にあるときの平面図である。 前記ワーク交換アームの側面図である。 前記ワーク交換アームの後退位置にあるときの側面図である。 着脱可能な棚板の支持ブラケット上に配置された状態を示す斜視図である。 段取りステーションの側面図である。 前記ワーク交換装置による棚板移動時の前記ワーク交換アームと棚板との状態を示す平面図である。 加工機のワークテーブルから加工済みワークを取り外す時の状態を示す側面図である。 前記ワークテーブルから前記加工済みワークを取り外した状態を示す側面図である。 前記加工済みワークを棚板に収納する動作を説明するための平面図である。 棚板から未加工ワークを取り出す動作を説明するための平面図である。 前記未加工ワークを前記加工機のワークテーブルに供給する動作を節意するための平面図である。 前記着脱可能な棚板を支持ブラケットから取り外す時の状態を示す斜視図である。 前記着脱可能な棚板を支持ブラケットから取り外した状態を示す斜視図である。 前記着脱可能な棚板を上部ブラケットに取り付けた状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図１７は、本発明の実施例１による工作機械を説明するための図である。

図において、１は工作機械を示している。該工作機械１は、多数のワーク４を貯蔵するワーク貯蔵装置２と、該ワーク貯蔵装置２から供給された前記ワーク４に機械加工を施す加工機３とを備えている。

前記加工機３は、前記ワーク４が搭載されるワークテーブル３ｂと、該ワークテーブル３ｂに搭載された前記ワーク４に各種の加工を施す加工機本体３ａとを備えている。なお、３ｃは前記加工機本体３ａ，ワークテーブル３ｂの周囲を囲むように形成された構造体である。

前記ワーク貯蔵装置2は、大略円筒状に形成された貯蔵装置本体２ａと、該貯蔵装置本体２ａの中心部に配置されたワーク交換装置５とを備えている。前記貯蔵装置本体２ａは、環状周囲に配置され、垂直方向に伸びる複数本の支柱７と、隣接する支柱７，７間に支持された複数段の棚板６−１〜６−１０と、機械正面Fに位置するよう設けられた段取りステーション８とを備えている。

前記棚板６−１〜６−１０のうち奇数段の棚板６−１，６−３，…，６−９は前記支柱７，７間にブラケット７ａを介して固定されており、偶数段の棚板６−２，６−４，…，６−１０は前記支柱７，７間に着脱可能に支持されている。

詳細には、前記支柱７には、前，後支持ブラケット７ｂ，７ｃが固定されている。後支持ブラケット７ｃ，７ｃは前記棚板６−２，６−４，…，６−１０の左，右の後部６′，６′を支え、前支持ブラケット７ｂ，７ｂは前記棚板６−２，６−４，…，６−１０の左，右の前部６′′，６′′を支持する。また、後支持ブラケット７ｃには、前記棚板６−２，６−４，…，６−１０に植設された落下防止ピン６ａが挿入されるピン孔７ｄが形成されており、さらに前記棚板６−２，６−４，…，６−１０に形成された位置決め孔６ｃに嵌合する位置決め凸部７ｅが突設されている。

前記段取りステーション８は、回転テーブル２６を支持する固定台８ａを有し、該固定台８ａの前記回転テーブル２６下方には、ロータリーアクチュエータ２４が配設されている。該ロータリーアクチュエータ２４の出力ギア２４ａは、回転テーブル２６の入力ギア２６ａに噛合している。前記回転テーブル２６上に搭載されたパレット２３上にワーク４を搭載し、該パレット２３及びワーク４を回転テーブル２６によって回転させながらパレット２３とワーク４とをボルト締め等で固定する。なお、ワークの形状等によっては、回転テーブル２６を回転させることなくパレット２３とワーク４とを固定しても良い。

また、前記固定台８ａの上方には、前記回転テーブル２６を１回転させてワークサイズを検出するワーク検出センサ２５が配設されている。このワーク検出センサ２５はCCDカメラで構成されており、該カメラの画像を処理することにより、ワークのサイズが検出される。

前記ワーク交換装置５は、水平方向に進退可能に構成されたワーク交換アーム１７と、該ワーク交換アーム１７を垂直軸回りに旋回させると共に、垂直方向に昇降させる旋回昇降機構９とを備えている。

前記旋回昇降機構９は、旋回駆動モータ（不図示）により垂直軸回りに旋回駆動されるベース９ａと、該ベース９ａの上面に、垂直方向に延びるように固定された一対の昇降ガイド支柱１０，１０と、該一対の昇降ガイド支柱１０，１０により昇降可能に支持された昇降フレーム１４と、該昇降フレーム１４に固定されたナット部材１５に螺挿されたボールねじ軸１２と、前記ベース9ａ上に配設され前記ボールねじ軸１２を駆動する、昇降駆動モータ１３とを備えている。なお、前記昇降駆動モータ１３の回転は伝達ケース１１内に配設された伝達機構を介して前記ボールねじ軸１２に伝達される。

前記ワーク交換アーム１７は、前記昇降フレーム１４に固定支持されたアーム支持台１９と、該アーム支持台１９により水平方向に進退可能に支持されたアーム本体１７ａとを有する。前記アーム支持台１９には、左右一対のガイドレール１６，１６が配設され、該ガイドレール１６，１６上に前記アーム本体１７ａの底面に設けられたリニアガイド１６ａが摺動自在に載置されている。また、前記アーム支持台１９には、前記アーム本体１７ａを駆動する進退駆動モータ１８が固定されている。該進退駆動モータ１８の出力軸に固定されたピニオンギヤ１８ａは、前記アーム本体１７ａの側面に固定されたラックギヤ１７ｂに噛合している。

前記アーム本体１７ａの先端部には、前記パレット２３を支持する二股状のフォーク１７ｃが形成されている。該フォーク１７ｃの基部には前記着脱可能な棚板６−２，６−４，…，６−１０に形成されたピン孔６ｂに挿入されるフォークピン１７ｄが上方に突出するように配設されている。また、前記フォーク１７ｃの基部には、棚板有無確認用のスイッチ２０が配設されている。

以上の構成により、前記ワーク交換アーム１７は、前記旋回駆動モータ（不図示）が前記ベース９ａを旋回駆動すると、垂直軸回りに旋回し、また、前記昇降駆動モータ１３が前記ボールねじ軸１２を回転させると、昇降し、さらに、前記進退駆動モータ１８がピニオンギヤ１８ａを回転させると、水平方向に進退する。

まず、加工済ワーク４ａと前記ワーク貯蔵装置２の所定の収納スペースに載置された未加工ワーク４ｂとの交換動作を説明する。

ワーク加工が終了すると、前記加工機３と前記ワーク貯蔵装置２との境界に配置されたシャッター２ｂが開き、前記アーム本体１７ａが前記フォーク１７ｃ，１７ｃを前記加工機３のワークテーブル３ｂに搭載されている前記パレット２３の両側に進入させる（図４，５及び図１０参照）。そして前記ワーク交換アーム１７全体が垂直方向に上昇し、前記加工済ワーク４ａを上昇させ（図１１参照）、前記アーム本体１７ａが後退することにより前記加工済ワーク４ａを前記加工機３から前記ワーク貯蔵装置２側へ移動させる。

続いて、前記ワーク交換アーム１７が、前記加工済ワーク４ａを仮置きする棚板６Ａに一致する角度位置となるよう、前記旋回駆動モータ（不図示）が前記ベース９ａを垂直軸回りに旋回させると共に、前記昇降駆動モータ１３が、前記ワーク交換アーム１７が前記仮置き棚板６Ａに対応した高さ位置となるよう前記ボールねじ軸１２を回転させる。前記アーム本体１７ａが仮置きの棚板６Ａに対応する位置まで水平方向に前進した後、前記ワーク交換アーム１７全体が垂直方向に下降することにより前記加工済ワーク４ａが前記棚板６Ａ上に移載される（図１２参照）。その後、前記アーム本体１７ａは水平方向に元の位置まで後退する。

さらに、前記ワーク交換アーム１７は、未加工ワーク４ｂが仮置きされた棚板６Ｂに一致する角度位置となるよう垂直軸回りに旋回駆動され、前記アーム本体１７ａが、前記フォーク１７ｃ，１７ｃを前記未加工ワーク４ｂに固定されているパレット（不図示）の左右側方に進入させ、前記ワーク交換アーム１７全体が垂直方向に上昇することにより、前記未加工ワーク４ｂを上昇させて前記棚板６Ｂから取り外す（図１３参照）。前記アーム本体１７ａは水平方向に元の位置まで後退する。

そして、前記ワーク交換装置５は前記加工機３のワークテーブル3ｂに一致する角度位置となるよう垂直軸回りに旋回駆動され、前記アーム本体１７ａは、前記未加工ワーク４ｂが前記ワークテーブル3ｂ上方に位置するよう水平方向に前進し（図１４参照）、前記ワーク交換装置５全体が垂直方向に下降して前記未加工ワーク４ｂを前記ワークテーブル3ｂに移載する。前記アーム本体１７ａが水平方向に元の位置まで後退し、前記シャッター２ｂが閉じ、再び加工が開始される。

次に、前記ワーク貯蔵装置２において、例えば、前記着脱可能な棚板６−６を下部の前，後支持ブラケット７ｂ，７ｃから上部ブラケット２７に移動させることにより、収納スペースを拡大する場合の動作を説明する。

前記ワーク交換アーム１７が、該当する棚板の列に一致する角度位置となるように前記旋回駆動モータがベース９ａを垂直軸回りに旋回させ、前記収納スペースを変化させる棚板６−６に対応した高さ位置となるように前記昇降駆動モータ１３が前記ボールねじ軸１２を回転させる。そして前記フォーク１７ｃが前記棚板６−６の下方に位置するようにアーム本体１７ａが水平方向に前進し、続いてワーク交換アーム１７全体が上昇し、前記フォークピン１７ｄ，１７ｄ を前記ピン孔６ｂ，６ｂに嵌合させる（図１５参照）。

前記ワーク交換アーム１７全体が、さらに上昇することにより、前記棚板６-6を前記前，後ブラケット７ｂ，７ｃから取り外し、前記アーム本体１７ａが水平方向に元の位置まで後退する（図１６参照）。

前記昇降駆動モータ１３が、前記ワーク交換アーム１７を前記上部ブラケット２７に対応した高さ位置となるよう上昇させ、前記アーム本体１７ａが前記上部ブラケット２７に対応する位置まで水平方向に前進した後、前記ワーク交換アーム１７全体が下降し、前記落下防止ピン６ａをピン孔７ｄに挿入させ、さらに、前記位置決め凸部７ｅを前記位置決め孔６ｃに嵌合させる。これにより、前記棚板６−６は前記上部ブラケット２７上に載置され、前記アーム本体１７ａは水平方向に元の位置まで後退する（図１７参照）。

本実施例によれば、前記ワーク貯蔵装置２の棚板を固定された棚板６−１，６−３，…，６−９と着脱可能な棚板６−２，６−４，…，６−１０とで構成し、着脱可能な棚板を上下方向に移動させるようにしたので、収納スペースの大きさを変化させることができ、同一のワーク貯蔵装置に異なるサイズのワークを収納することができ、収納可能のワークの種類を増加できる。

また、前記収納スペースに収納された未加工ワーク４ｂと加工済ワーク４ａとを交換するためのワーク交換装置５を用いて前記棚板を移動させて収納スペースを変化させるようにしたので、新たな収納スペース可変機構を設けることなく、従って機械全体の構造を複雑にすることなく、前記収納スペースを変化させることができる。

また、前記取り外した棚板をその上方に配置された上部ブラケット２７上に移動させることにより収納スペースを拡大するように構成したので、取り外した棚板の配置スペースを別個に確保する必要がなく、また短時間で収納スペースを変化させることができる。

前記段取りステーション８に、前記ワーク４の大きさを検出する前記ワーク検出センサ２５を配設し、前記ワーク交換アーム１７により、前記ワーク検出センサ２５によって検出されたワークのサイズに対応した収納スペースに、前記ワーク４を自動的に収納するようにしたので、オペレータが操作盤によりワークサイズを指定する操作を行う必要がなく、ワーク供給作業が容易であり、更に、ワークサイズを間違えるという人的ミスを防止することができる。

なお、前記実施例では、棚板を上方に移動させることにより収納スペースを拡大する場合を説明したが、棚板を追加することにより収納スペースを縮小することも可能であり、このようにした場合は収納個数を増加できる。

１ 工作機械
２ ワーク貯蔵装置
３ 加工機
４ ワーク
５ ワーク交換装置
６−１〜６−１０ 棚板
６−２，６−４・・・６−１０ 着脱可能の棚板
７ 支柱
１７ ワーク交換アーム
２５ ワーク検出センサ

Claims (2)

1. ワークを収納する複数の収納スペースを有するワーク貯蔵装置と、前記収納スペースから供給されたワークを加工する加工機と、前記収納スペースに収納されたワークを前記加工機に供給するとともに、前記加工機で加工されたワークを前記収納スペースに収納するワーク交換装置とを備えた工作機械において、
   前記ワーク貯蔵装置は、垂直方向に延びる複数の支柱と、該支柱に複数段配置された棚板とを有し、該棚板のうち少なくとも一部の棚板は着脱可能となっており、前記ワーク交換装置を用いて、前記着脱可能な棚板を前記支柱に着脱することにより、又は、取り付け位置を上下方向に移動させることにより、前記収納スペースの大きさを変化させるようになっており、
   前記ワーク交換装置は、水平方向に進退可能に形成されたワーク交換アームを備え、該ワーク交換アームの先端部には、ワーク交換時に、ワークが搭載されたパレットを支持するフォークが形成され、該フォークの基部には、棚板間隔調整時に前記棚板の被係合部に係合する係合部が形成されている
   ことを特徴とする工作機械。
2. 請求項１に記載の工作機械において、
   前記ワーク貯蔵装置に供給されるワークの大きさを検出するワーク検出手段を備え、
   前記ワーク交換装置は、前記ワーク検出手段によって検出されたワークの大きさに対応した大きさの収納スペースに前記供給されたワークを収納する
   ことを特徴とする工作機械。

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