JP5372513B2

JP5372513B2 - Machine tool with workpiece transfer device

Info

Publication number: JP5372513B2
Application number: JP2008541054A
Authority: JP
Inventors: 尊一中谷
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2027-10-26
Also published as: JPWO2008050912A1; WO2008050912A1

Description

本発明は、主軸に対しワークを受け渡すためのワーク授受装置を備えた工作機械に関する。本発明はまた、工作機械の主軸に対しワークを受け渡すためのワーク授受方法に関する。 The present invention relates to a machine tool provided with a workpiece transfer device for delivering a workpiece to a spindle. The present invention also relates to a workpiece transfer method for transferring a workpiece to a spindle of a machine tool.

従来、工作機械の主軸の先端に設けたチャック機構等のワーク装着部にワーク置場から未加工のワークを搬入して供給したり、ワーク装着部から加工済みのワークを回収してワーク置場に搬出したりすることが可能なワーク授受装置（ａｗｏｒｋｐｉｅｃｅｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇａｐｐａｒａｔｕｓ）を備えた工作機械が知られている。
例えば、特開２００１−２０５５３６号公報（ＪＰ−Ａ−２００１−２０５５３６）は、ワークストッカから未加工ワークを取り出して旋盤の主軸のチャックに供給するローダを備えたワーク供給装置を開示する。ローダは、旋盤及びワークストッカの上方に水平に架設されたガイドレールと、ガイドレールに沿って主軸軸線方向及び垂直方向に移動可能なローダアームと、ローダアームの下端に設置されたローダヘッドとを備える。ローダは、主軸のチャックから加工済みワークを抜き取ってワークストッカに搬出することもできる。ローダヘッドに、未加工ワークと加工済みワークとをそれぞれに把持可能な一対のハンドを設けることも、記載されている。
主軸のチャックに対するワークの受け渡し（ｔｒａｎｓｆｅｒ）に際しては、ワークの加工を終えた刃物台をワーク加工位置から後退させた後、まず、第１のハンドに未加工ワークを把持して主軸上方に待機していたローダアームが下降して、第２の空のハンドをワーク加工位置でチャックに対向配置する。そして、第２ハンドが、主軸軸線方向（Ｚ軸方向）へ往復移動して、加工済みワークを把持するとともにチャックから抜き取る。次いで、ローダアームが僅かに下降して、未加工ワークを把持した第１のハンドをワーク加工位置でチャックに対向配置し、第１ハンドがＺ軸方向へ移動して未加工ワークをチャックに装着する。
同様の構成を有するローダは、特開平１１−１９７９０５号公報（ＪＰ−Ａ−１１−１９７９０５）にも開示されている。
また、特開２００４−３１４２０４号公報（ＪＰ−Ａ−２００４−３１４２０４）は、旋盤等の加工機へワークを供給及び排出するローディング装置において、ローディング装置のアーム先端部に設けたクランプ装置の把持爪に揺動機構を設け、加工機内にローディング装置が前進又は後退する際に、クランプ装置の把持爪がワークに干渉しないようにした構成を開示する。
従来の工作機械は、ワークが装着される主軸の前方に、ワークの受け渡し作業を行うための空間を確保している。一方、工作機械は、刃物台やガイドブッシュ等を支持する構造物が、主軸先端の近傍位置に配置される構成を有する場合がある。主軸先端の近傍位置に構造物が配置されている場合、構造物が障害となって、ワークの受け渡し作業を行うための空間を主軸前方に確保できず、工作機械にワーク授受装置を装備することが困難である。Conventionally, an unmachined workpiece is loaded and supplied from a workpiece mounting area to a workpiece mounting section such as a chuck mechanism provided at the tip of the spindle of a machine tool, or a processed workpiece is collected from the workpiece mounting section and transferred to the workpiece mounting area. 2. Description of the Related Art A machine tool including a workpiece transfer apparatus that can perform a work is known.
For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2001-205536 (JP-A-2001-205536) discloses a work supply device including a loader that takes out a raw work from a work stocker and supplies it to a chuck of a main spindle of a lathe. The loader includes a guide rail horizontally installed above the lathe and the work stocker, a loader arm movable in the main shaft axis direction and the vertical direction along the guide rail, and a loader head installed at a lower end of the loader arm. Prepare. The loader can also extract the processed workpiece from the chuck of the spindle and carry it out to the workpiece stocker. It is also described that the loader head is provided with a pair of hands each capable of gripping an unmachined workpiece and a machined workpiece.
When transferring the workpiece to the spindle chuck, first move the tool post that has finished machining the workpiece from the workpiece machining position, hold the unmachined workpiece in the first hand, and wait above the spindle. The loader arm that has been lowered descends, and the second empty hand is placed opposite the chuck at the workpiece machining position. Then, the second hand reciprocates in the main axis direction (Z-axis direction) to grip the processed workpiece and remove it from the chuck. Next, the loader arm is slightly lowered, the first hand that grips the unmachined workpiece is placed opposite the chuck at the workpiece machining position, and the first hand moves in the Z-axis direction to mount the unmachined workpiece on the chuck. To do.
A loader having a similar configuration is also disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-197905 (JP-A-11-197905).
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-314204 (JP-A-2004-314204) is a loading device for supplying and discharging a work to a processing machine such as a lathe. A configuration is disclosed in which a swing mechanism is provided to prevent the gripping claws of the clamping device from interfering with the workpiece when the loading device moves forward or backward in the processing machine.
A conventional machine tool secures a space for performing workpiece transfer work in front of a spindle on which a workpiece is mounted. On the other hand, a machine tool may have a configuration in which a structure that supports a tool post, a guide bush, or the like is disposed in the vicinity of the spindle tip. If a structure is placed in the vicinity of the spindle tip, the structure becomes an obstacle, and a space for workpiece transfer work cannot be secured in front of the spindle, and the machine tool must be equipped with a workpiece transfer device. Is difficult.

本発明の目的は、主軸先端の近傍位置に構造物が配置されるとともに、主軸に対しワークを受け渡すためのワーク授受装置を備えた工作機械を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明はその一態様として、ワークが装着される主軸と、前記主軸の前方に配置される構造物と、前記主軸を、前後方向へ移動させる主軸移動機構と、前記主軸に対しワークを受け渡すワーク授受装置とを備え、前記構造物が、前記ワークの加工用の工具を保持する刃物台を備える支持台であり、前記主軸が前記支持台に形成された空洞部を貫通し、ワークの被加工部分を前記支持台の前方の加工エリアに配置し、前記主軸が前記空洞部を貫通した状態で、前記加工エリアで、前記主軸に装着された１つのワークを、ガイドブッシュ無しで１つの製品に加工する工作機械において、前記主軸移動機構は、ワーク加工の際に前記主軸が位置する支持台の後方部分に、前記ワークの授受を行う空間を形成するための退避ストロークを有し、前記ワーク授受装置は、前記空間内でワークを支持できる支持部を備え、前記主軸移動機構によって前記主軸を後退させて前記空間を形成し、該空間内で前記主軸にワークを受け渡すように構成され、前記主軸移動機構は、前記ワーク授受装置による前記主軸へのワークの受け渡し後、前記主軸が前記空間を占有して前記空洞部を貫通するように、ワークの加工を行うことなく前記主軸を前進させるように構成され、前記ワーク授受装置による前記空間内での前記主軸へのワークの受け渡し後、前記主軸が前進して前記空間を占有し、前記空洞部を貫通した後に、前記主軸が前記空洞部を貫通しかつ前記加工エリア内に突出した状態を維持して、前記加工エリアに配置されたワークの加工を行う、工作機械を提供する。
上記構成を有する工作機械では、主軸移動機構は、主軸に装着されたワークを加工するために主軸を主軸の軸線方向へ移動させる加工ストロークを有し、退避ストロークが、加工ストロークの軸線方向への延長線上に定められている構成とすることができる。 An object of the present invention is to provide a machine tool provided with a workpiece transfer device for delivering a workpiece to the spindle while a structure is disposed in the vicinity of the tip of the spindle .
In order to achieve the above object, as one aspect of the present invention, a spindle on which a workpiece is mounted, a structure disposed in front of the spindle, a spindle moving mechanism for moving the spindle in the front-rear direction, A workpiece transfer device that delivers a workpiece to the main shaft, the structure is a support table including a tool post that holds a tool for processing the workpiece, and the main shaft is a cavity formed in the support table A workpiece to be machined is disposed in a machining area in front of the support base, and the workpiece is attached to the spindle in the machining area in a state where the spindle penetrates the cavity. In the machine tool for machining into one product without the guide bush, the spindle moving mechanism is for forming a space for transferring the workpiece in a rear part of a support base on which the spindle is positioned during workpiece machining. Withdrawal The workpiece transfer device includes a support portion that can support a workpiece in the space, and the spindle is moved backward by the spindle moving mechanism to form the space, and the workpiece is placed on the spindle in the space. The spindle moving mechanism is configured to process the workpiece so that the spindle occupies the space and penetrates the cavity after the workpiece is transferred to the spindle by the workpiece transfer device. After the workpiece is transferred to the main shaft in the space by the work transfer device, the main shaft moves forward and occupies the space, and passes through the cavity. A machine tool is provided for machining the workpiece disposed in the machining area while maintaining the state where the main shaft passes through the cavity and protrudes into the machining area .
In the machine tool having the above configuration, the spindle moving mechanism has a machining stroke for moving the spindle in the axial direction of the spindle in order to machine a workpiece mounted on the spindle, and the retracting stroke is in the axial direction of the machining stroke. It can be set as the structure defined on the extension line .

本発明の上記並びに他の目的、特徴及び利点は、添付図面に関連した以下の好適な実施形態の説明により一層明らかになろう。同添付図面において、
図１は、本発明の一実施形態による工作機械を概略で示す正面図、
図２は、図１の工作機械の概略平面図、
図３は、図１の工作機械におけるワーク加工中の状態を概略で示す正面図、
図４Ａ〜図４Ｃは、図１の工作機械で遂行される本発明に係るワーク授受方法の未加工ワーク供給手順を例示する概略正面図、
図５は、図１の工作機械で遂行される本発明に係るワーク授受方法の一ステップを例示する概略正面図、
図６Ａ〜図６Ｄは、図１の工作機械で遂行される本発明に係るワーク授受方法のワーク受け渡し手順を例示する概略拡大正面図、
図７は、参考例による工作機械を概略で示す正面図、
図８は、図７の工作機械におけるワーク加工中の状態を概略で示す正面図、及び
図９は、本発明の他の実施形態による工作機械を概略で示す平面図である。 The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. In the attached drawing,
FIG. 1 is a front view schematically showing a machine tool according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic plan view of the machine tool of FIG.
FIG. 3 is a front view schematically showing a state during workpiece machining in the machine tool of FIG.
4A to 4C are schematic front views illustrating the raw workpiece supply procedure of the workpiece transfer method according to the present invention performed by the machine tool of FIG.
FIG. 5 is a schematic front view illustrating one step of the workpiece transfer method according to the present invention performed by the machine tool of FIG.
6A to 6D are schematic enlarged front views illustrating the workpiece transfer procedure of the workpiece transfer method according to the present invention performed by the machine tool of FIG.
FIG. 7 is a front view schematically showing a machine tool according to a reference example .
FIG. 8 is a front view schematically showing a state during workpiece machining in the machine tool of FIG. 7, and FIG. 9 is a plan view schematically showing a machine tool according to another embodiment of the present invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１〜図３は、本発明の一実施形態による工作機械１０を概略で示す。工作機械１０は、自動旋盤の構成を有し、機台であるベッド１２と、主軸１４を収容する主軸台１６とを備えている。主軸台１６は主軸１４を回転自在に支持し、図示しない駆動機構により主軸１４が軸線１４ａを中心に回転駆動される。主軸１４の前端（図で左端）部分には、内部に、ワーク（例えば粗形材）Ｗを装着するためのチャック機構（図示せず）が設けられている。
チャック機構は、主軸１４の前端面１４ｂに軸線１４ａに沿って位置するワーク挿入孔を有し、このチャック機構により、主軸１４の前端にワーク装着部１８が形成されている。ワークＷは、主軸１４の前方（図で左方）からワーク挿入孔に挿入され、少なくとも被加工部分が主軸１４の前端面１４ｂから前方へ突出した状態で、チャック機構により主軸１４に一体回転可能に固定される。
主軸台１６は、スライドユニット２０を介して、ベッド１２に、軸線１４ａに沿った方向（Ｚ軸方向）へ往復移動自在に搭載される。主軸１４は、主軸台１６のＺ軸移動に伴い、主軸台１６と一体的にＺ軸方向へ移動する。主軸１４は、ワーク装着部１８にワークＷを装着して回転するとともに、必要に応じて主軸台１６と一体的にＺ軸方向へ移動する。
ベッド１２上には、主軸台１６の前方に、例えば刃物台２２を備えることができる構造物として、支持台２４が設置される。図示実施形態では、支持台２４の前面（図で左面）２４ａに、ワークＷの加工用の工具２６を保持した刃物台２２が、前面２４ａに沿って移動可能に設けられている。
支持台２４には、空洞部２４ｂが設けられる。空洞部２４ｂに何も取り付けられていないガイドブッシュレスの状態では、図３に示すように、主軸台１６がスライドユニット２０によって前方（図で左方）に移動して、主軸１４が支持台２４の空洞部２４ｂを貫通し、ワークＷの被加工部分が支持台２４の前方（図で左方）の加工エリアに配置される。
工作機械１０では、上記のようにワークＷを配置した状態で、主軸１４のＺ軸移動や刃物台２２による工具２６の移動によって、工具２６が加工エリアで、主軸１４と一体的に回転するワークＷを加工する。ワークＷの加工の際、刃物台２２や支持台２４は主軸１４の前方側に近接する。
スライドユニット２０は、ベッド１２の上で主軸１４を、支持台２４に接近する方向及び支持台２４から離れる方向（図示実施形態ではいずれもＺ軸方向）へ、直線的に移動させることができる主軸移動機構を構成する。スライドユニット２０は、ワークＷを加工するために主軸１４をＺ軸方向へ移動させる主軸移動ストローク（本願で加工ストロークと称する）Ｍ（図３）を有する。
工作機械１０は、ベッド１２の上方に、ワークＷを支持して搬送するとともにワーク装着部１８に対しワークＷを受け渡すためのワーク授受装置２８を備える。ワーク授受装置２８は、主軸台１６の上方で軸線１４ａに平行な方向へ延設されるガイドレール３０と、ガイドレール３０に設置されるアーム３２と、アーム３２の下端に設置されるチャック３４とを備える。ワーク授受装置２８は、ベッド１２の後方（図で右方）に位置するワーク置場３６から未加工のワークＷを搬入してワーク装着部１８に供給したり、ワーク装着部１８から加工済みのワークＷを回収してワーク置場３６に搬出したりすることができる。
ガイドレール３０は、例えばワーク置場３６から立設される支柱３６ａに固定的に支持されて、支持台２４の後方で、主軸台１６よりも上方かつ支持台２４の上端よりも下方の位置に配置される。アーム３２は、ガイドレール３０に沿って軸線１４ａに平行な水平方向（矢印Ｈ）へ往復移動できるとともに、ガイドレール３０上の所定位置で軸線１４ａに直交する鉛直方向（矢印Ｖ）へ往復移動できるように、ガイドレール３０に取り付けられる。チャック３４は、ワークＷを把持する把持姿勢とワークＷの把持を解除する把持解除姿勢との間で、姿勢の切換え（開閉動作）が可能な構造を有する。
ガイドレール３０上で上限位置に置かれたアーム３２が、ガイドレール３０に沿って前後（図で左右）方向Ｈへ移動することにより、チャック３４は、主軸台１６の上方に形成された搬送空間Ａ（図１）を、前後方向Ｈへ自由に移動できる。したがってワーク授受装置２８は、チャック３４がワークＷを支持した状態で、アーム３２が搬送空間Ａを前後に移動することにより、ワークＷを、ワーク置場３６の上方位置とベッド１２上の支持台２４の近傍の待機位置との間で搬送することができる。
ワーク授受装置２８は、後述するように、チャック３４がワークＷを支持した状態で、アーム３２が、主軸１４と支持台２４との間に形成される空間Ｓ（図１）を上下方向Ｖへ移動することにより、ワークＷを、上記待機位置と、ワーク装着部１８に対向する授受位置との間で移送することができる。
このように、図示実施形態によるワーク授受装置２８では、チャック３４が、ワークＷを解放可能に支持する支持部を構成し、ガイドレール３０及びアーム３２が、ワークＷを上記授受位置で支持するようにチャック３４を位置決めする位置決め部を構成する。アーム３２の前後及び上下移動とチャック３４の開閉動作とは、図示しないコントローラによって制御される。
工作機械１０は、スライドユニット２０とワーク授受装置２８との作動により、ワーク装着部１８とチャック３４との間で、ワークＷの受け渡しを行うことができる。スライドユニット２０は、ワークＷを加工するために主軸１４をＺ軸移動させる前述した主軸移動機能に加えて、ワークＷの受け渡しに際して主軸１４をＺ軸移動させる主軸移動機能を有している。
上記した両機能を実現するために、スライドユニット２０は、前述した加工ストロークＭ（図３）と、主軸台１６を後方（図で右方）に移動させて、主軸１４の前端面１４ｂが支持台２４から後方に離隔した退避位置に主軸台１６を配置する、ワーク授受のための主軸移動ストローク（本願で退避ストロークと称する）Ｔ（図１）とを備えている。図示実施形態では、スライドユニット２０の退避ストロークＴは、加工ストロークＭの軸線１４ａに沿った方向への延長線上に定められている。
主軸１４の前端面１４ｂを、支持台２４から後方へ退避ストロークＴに対応する距離だけ離隔した位置に配置することにより、主軸１４の前端面１４ｂと支持台２４との間に、所定寸法の空間Ｓが形成される。空間Ｓは、チャック３４がワークＷを授受位置で支持できる寸法を有する。
以下、図４Ａ〜図４Ｃを参照して、工作機械１０において遂行される本発明の一実施形態によるワーク授受方法を説明する。なお本願において、「授受（受け渡し）」という用語は、主軸１４のワーク装着部１８に対するワークＷの供給及び回収の、少なくとも一方の動作を含むものとする。
まず、図４Ａに示すように、主軸１４にワークＷが装着されていない状態で、スライドユニット２０により主軸台１６を後方の退避位置Ｒに移動させて、主軸１４と支持台２４との間に前述した空間Ｓを形成する。他方、ワーク授受装置２８のアーム３２を、ガイドレール３０の後方所定位置で、ワーク置場３６（図１）に向けて下降させ、チャック３４を開閉動作させて、ワーク置場３６（図１）から未加工のワークＷを取り出して把持させる。
次に、図４Ｂに示すように、アーム３２を上昇させた後、ガイドレール３０に沿って前方へ移動させて、ワークＷを搬送空間Ａ内で搬送する。そして、支持台２４に近接する前方所定位置でアーム３２を停止させ、ワークＷが搬送空間Ａ内の待機位置Ｐ１に配置される位置にチャック３４を位置決めする。待機位置Ｐ１は、空間Ｓの上方に設定されている。
次に、図４Ｃに示すように、アーム３２を下降させ、チャック３４に支持したワークＷが、待機位置Ｐ１から下方へ移送されて前述した授受位置Ｐ２に配置されるように、チャック３４を空間Ｓ内で位置決めする。待機位置Ｐ１と授受位置Ｐ２とは、鉛直方向へ所定の直線距離だけ離れた相対位置関係にある。授受位置Ｐ２に配置されたワークＷは、ワーク装着部１８のワーク挿入孔に対し、軸線１４ａ（図１）に沿った方向で対向した状態に置かれる。
次に、チャック３４が授受位置Ｐ２にワークＷを支持した状態（図４Ｃ）で、スライドユニット２０の駆動により主軸台１６を前方へ所定距離だけ移動させる。これによりワークＷは、少なくとも被加工部分が主軸１４から外方へ突出した状態で、ワーク装着部１８のワーク挿入孔に挿入される。このようにスライドユニット２０は、授受位置Ｐ２でワークＷを支持したチャック３４とワーク装着部１８との間でワークＷを受け渡すために主軸１４を軸線方向へ移動させる主軸移動ストローク（本願で授受ストロークと称する）を有する。ワークＷのワーク挿入孔への挿入は、チャック３４の後方移動により、又は主軸台１６の前方移動とチャック３４の後方移動との組み合わせにより行うこともできる。
ワークＷがワーク装着孔に挿入された状態で、図示しないチャック機構を作動してワークＷを把持することにより、ワークＷをワーク装着部１８に固定して装着する。そしてチャック３４によるワークＷの支持を解除することにより、チャック３４とワーク装着部１８との間でのワークＷの受け渡しが完了し、ワークＷが主軸１４に供給される。その後、空のチャック３４と共にアーム３２を上昇させ、主軸台１６をＺ軸方向へ前進させてワークＷを前述した加工エリアに配置することで、ワークＷを加工することができる。
上記構成により、工作機械１０が刃物台２２等を支持台２４に設置した構成のままで、ワークＷの受け渡し作業を行うための空間Ｓを主軸１４の前方に容易に確保することができる。その結果、主軸１４の前方に近接して配置される刃物台２２や支持台２４が妨げになることなく、空間Ｓ内で、チャック３４と主軸１４との間でワークＷの授受を円滑かつ正確に実行することができる。
また、支持台２４や刃物台２２の構成とは無関係に、ワーク授受のための空間Ｓを必要に応じて形成できるので、比較的大型の工具２６や複数かつ多種類の工具２６を刃物台２２に取り付けて、工作機械１０の加工効率を向上させることができる。
特に、前述したように工作機械１０がガイドブッシュレスタイプの場合、支持台２４を、ガイドブッシュの装着ができないゲート状に構成することもできる。
さらに、図示実施形態では、ワーク授受のための空間Ｓが、支持台２４を挟んで工具２６によるワーク加工エリアの反対側に形成されるから、例えばワーク加工中に次のワークを待機位置Ｐ１で待機させる場合に、オイル飛散防止シャッタ等を設けることなく、待機中のワークが加工用のオイル等によって汚染されることを防止できる。
また、図示実施形態では、ワークＷの加工のために主軸１４を軸線方向へ移動させるスライドユニット２０の主軸移動ストロークを延長することで、スライドユニット２０を、ワーク授受用の空間Ｓを形成するための主軸移動機構として兼用する構成としたから、ワーク授受のための専用の主軸移動機構を追加する必要が無く、工作機械１０の構造の複雑化を防止できる。
上記した工作機械１０及びワーク授受方法は、主軸１４へのワークＷの供給が完了した後、直ちにアーム３２を後方へ移動させて、ワーク置場３６から次に加工を行うワークＷ′をチャック３４に支持させ、アーム３２を前方へ移動させて、ワークＷ′を待機位置Ｐ１で支持するようにチャック３４を位置決めすることができる（図５参照）。このような構成によれば、主軸１４に装着したワークＷの加工中、或いは加工完了後の主軸台１６の退避位置Ｒ（図４Ａ）への移動中に、次に加工するワークＷ′を待機位置Ｐ１に配置して、主軸台１６の退避移動の終了時点では次のワークＷ′が既に待機位置Ｐ１で待機している状態を実現できるので、ワーク加工工程のサイクルタイムの増加を防止できる。
待機位置Ｐ１は、ワーク加工中の主軸台１６の上方に位置するように空間Ｓの上方に設定されているから、待機中のワークＷ並びにアーム３２及びチャック３４と主軸台１６との相互干渉を防止できる。ワークＷの加工が完了すると、主軸１４から加工済みのワークＷを例えば排出トレイ（図示せず）等に排出した後に、前述したように主軸台１６を退避位置Ｒ（図４Ａ）へ移動させて主軸１４の前方に空間Ｓを形成する。空間Ｓを形成した直後に、既に待機位置Ｐ１で待機している未加工のワークＷ′を、前述したアーム３２の下降により授受位置Ｐ２に配置することができるので、短時間で次のワークＷ′の加工を開始でき、加工効率が向上する。
上記した工作機械１０及びワーク授受方法は、ワークＷの加工完了後、ワーク授受装置２８によって、加工済みのワークＷを主軸１４から回収することができる。この場合、加工済みのワークＷを主軸１４のワーク装着部１８に装着したままで、主軸台１６を退避位置Ｒ（図４Ａ）に移動させて主軸１４の前方に空間Ｓを形成する。そしてアーム３２をガイドレール３０上で前方位置に配置するとともに空間Ｓ内に下降させ、空のチャック３４を、授受位置Ｐ２にあるワークＷを支持可能な位置に位置決めする。チャック３４が位置決めされた状態で、主軸台１６を前進させて、主軸１４に装着したワークＷを授受位置Ｐ２に配置するとともに、チャック３４を開閉動作させて、主軸１４に固定的に装着されたままのワークＷをチャック３４に把持させる。
次に、チャック３４がワークＷを支持した状態で、ワーク装着部１８のチャック機構によるワーク固定を解除し、主軸台１６を後方へ移動させる。これにより、加工済みのワークＷが、ワーク装着部１８からチャック３４に持ち替えられて、ワークＷが主軸１４から回収される。なおワークＷの主軸１４からの回収は、チャック３４の前方移動により、又は主軸台１６の後方移動とチャック３４の前方移動との組み合わせにより行うこともできる。その後、チャック３４がワークＷを支持したアーム３２を移動させることにより、加工済みのワークＷをワーク置場３６に搬出することができる。
上記したワーク回収作業においては、主軸台１６の退避によって加工済みワークＷを装着した主軸１４の前方に空間Ｓが形成されるまでの間に、予めガイドレール３０上でアーム３２を前方に移動させて、ワークＷを待機位置Ｐ１で支持する位置にチャック３４を位置決めしておくことが、加工工程のサイクルタイムを削減する観点で有利である。
なお、ワークＷの受け渡し時にワークＷを支持したチャック３４を後方または前方に移動させると、比較的大きなワークＷの振動が発生する場合がある。主軸台１６のみを前述した授受ストロークで移動させることによって、ワークＷの振動を抑制して、チャック３４とワーク装着部１８との間でワークＷを円滑に受け渡すことができる。
上記した工作機械１０及びワーク授受方法は、ワークＷの加工完了後、ワーク授受装置２８が主軸１４に対し、加工済みのワークＷの回収及び未加工のワークＷ′の供給を、短時間で連続して行うことができる。図６Ａに示すように、ワーク授受装置２８は、主軸１４のワーク装着部１８から回収される加工済みのワークＷとワーク装着部１８に供給される未加工のワークＷ′とを、それぞれ把持可能な一対のチャック３４によって、ワークを解放可能に支持する支持部を構成することができる。図示の例では、一対のチャック３４が鉛直方向へ並んで配置されている。
この構成では、まず図６Ａに示すように、加工済みのワークＷを主軸１４に装着したままで主軸台１６を退避位置Ｒに移動させて、主軸１４と支持台２４との間に前述した空間Ｓを形成する。他方、上側の第１のチャック３４に、ワーク置場３６（図１）から取り出した未加工のワークＷ′を支持させた状態で、アーム３２をガイドレール３０の前方に移動させ、未加工のワークＷ′が待機位置Ｐ１に配置される位置に一対のチャック３４を位置決めする。
次に、図６Ｂに示すように、アーム３２を空間Ｓ内に下降させて、下側の第２の空のチャック３４を、授受位置Ｐ２にある加工済みワークＷを支持可能な位置に位置決めする。空の第２チャック３４が位置決めされた状態で、主軸台１６を前進させて、主軸１４に装着したワークＷを授受位置Ｐ２に配置するとともに、第２チャック３４を開閉動作させて、主軸１４に固定的に装着されたままの加工済みワークＷを第２チャック３４に把持させる。
次に、第２チャック３４が加工済みワークＷを支持した状態で、ワーク装着部１８のチャック機構によるワーク固定を解除し、主軸台１６を後方へ移動させる。これにより、加工済みワークＷが、主軸１４のワーク装着部１８からワーク授受装置２８の第２チャック３４に持ち替えられて、ワークＷが主軸１４から回収される。ワークＷの回収後、第１チャック３４に支持された未加工ワークＷ′は、授受位置Ｐ２の直上に配置されている。
次に、図６Ｃに示すように、アーム３２を下降させて、第１チャック３４に支持した未加工ワークＷ′が授受位置Ｐ２に配置されるように、一対のチャック３４を位置決めする。第１チャック３４が位置決めされた状態で、主軸台１６を前進させて、未加工ワークＷ′を主軸１４のワーク装着部１８に固定して装着する。そして、第１チャック３４による未加工ワークＷ′の支持を解除することにより、第１チャック３４からワーク装着部１８に未加工ワークＷ′が受け渡され、未加工ワークＷ′が主軸１４に供給される。
その後、図６Ｄに示すように、主軸台１６を退避位置Ｒに移動させて、主軸１４と支持台２４との間に空間Ｓを形成するとともに、アーム３２を上昇させて、第２チャック３４に支持された加工済みワークＷを待機位置Ｐ１に配置する。加工済みワークＷが待機位置Ｐ１に配置された状態で、主軸台１６をＺ軸方向へ前進させて未加工ワークＷ′を前述した加工エリアに配置することで、ワークＷ′を加工することができる。
図７及び図８は、参考例による工作機械１０′を概略で示す。工作機械１０′は、支持台２４にガイドブッシュ３８が装着されている点を除いて、前述した工作機械１０と同一の構成を有する。したがって、対応する構成要素には共通する参照符号を付して、その説明を省略する。
工作機械１０′では、比較的長尺の粗形材としてのワークＷを高精度に旋削加工する目的で、支持台２４の空洞部２４ｂに、主軸１４のワーク装着部１８に装着したワークＷを心出し支持できるガイドブッシュ３８が、脱離可能に装着される。ガイドブッシュ３８は、旋削加工中にワークＷを被加工部位に振れが生じないように支持する公知の補助支持装置である。ガイドブッシュ３８によって製品の高精度成形を実現することができる。
上記構成を有する工作機械１０′も、前述した工作機械１０と同様に、スライドユニット２０とワーク授受装置２８とが作動することにより、ワーク装着部１８とチャック３４との間で、ワークＷの受け渡しを行うことができる。図７に示すように、退避ストロークＴを有するスライドユニット２０により、主軸台１６を後方の退避位置Ｒに移動させ、ワーク装着部１８と支持台２４との間に、チャック３４がワークＷを授受位置Ｐ２で支持できる空間Ｓを形成する。空間Ｓが形成された状態で、前述のようにアーム３２の移動によりチャック３４を空間Ｓ内で適所に位置決めして、ワーク装着部１８とチャック３４との間でワークＷを円滑かつ正確に受け渡すことができる。
工作機械１０′でワークＷを旋削加工する際は、図８に示すように、スライドユニット２０により主軸台１６を前進させて、主軸１４に固定的に装着したワークＷをガイドブッシュ３８に挿入し、ワークＷの被加工部分を加工エリアに配置して、ガイドブッシュ３８の心出し支持作用の下で工具２６によりワークＷを旋削加工する。前述した加工ストロークＭでスライドユニット２０を作動させることにより、ワークＷをＺ軸方向へ送りながら加工することができる。
なお工作機械１０′は、ガイドブッシュ３８を支持台２４から脱離した状態で、工作機械１０と同様に、ワークＷの加工を行うことができる（図３）。
工作機械１０′は、主軸１４と支持台２４との間に空間Ｓを形成するために、スライドユニット２０により主軸１４を移動させる代わりに、ガイドブッシュ３８を装備した支持台２４を、主軸１４に対して移動させるように構成できる。支持台２４を移動させる場合、工作機械１０′は、支持台２４を主軸１４に対し、破線矢印Ｚ′で示す相互接近方向及び相互離反方向へ移動させることが可能な移動機構（図示せず）を備える。移動機構は、ワーク装着部１８と支持台２４との間に、チャック３４がワークＷを授受位置Ｐ２で支持できる空間Ｓを形成するための相対移動ストロークを有する。このような移動機構を設けることにより、主軸移動機構であるスライドユニット２０に、退避ストロークＴを追加設計する必要が無くなる。或いは、スライドユニット２０と支持台２４の移動機構との双方を作動させることにより、主軸１４と支持台２４とを相対的に移動させて、主軸１４と支持台２４との間に空間Ｓを形成する構成とすることもできる。
図９は、本発明の他の実施形態による工作機械１０″を概略で示す。工作機械１０″は、ワーク授受装置２８のガイドレール３０及びワーク置場３６の配置が異なる点を除いて、前述した工作機械１０と同一の構成を有する。したがって、対応する構成要素には共通する参照符号を付して、その説明を省略する。
前述したように工作機械１０のガイドレール３０は、アーム３２を、軸線１４ａに平行な方向へ案内するように構成される。ガイドレール３０を軸線１４ａに平行な方向に延設することにより、主軸台１６の上方の空間を利用してガイドレール３０を設置できる。ガイドレール３０は、支持台２４の後方にのみ設置すればよいから、ガイドレール３０を支持台２４の上端よりも下方に配置できる。ガイドレール３０を支持台２４の上端よりも下方に配置することにより、ワーク授受装置２８の全高が削減され、比較的天井が低い工場等でも工作機械１０を採用することが可能になる。また、ワークＷの待機位置Ｐ１と授受位置Ｐ２との距離が短縮されるので、アーム３２の鉛直方向移動を安定して行うことができる。
これに対し、図９に示す工作機械１０″のガイドレール３０は、アーム３２を、軸線１４ａに交差（図では直交）する矢印Ｈ′方向へ案内するように構成される。ガイドレール３０を軸線１４ａに直交する方向に延設することにより、ガイドレール３０の全長及び搬送空間Ａのワーク搬送距離を短縮できるので、ワークＷの水平方向の搬送を安定化することができる。なお図示のように、工作機械１０、１０″においては、ガイドレール３０を支持台２４の上端から上方に突出するように設置することもできる。
本発明は図示構成に限定されない。例えば、主軸１４と支持台２４との間に空間Ｓを形成するための主軸移動機構として、スライドユニット２０から独立した別の移動機構を設置することもできる。別の移動機構を設ける場合、主軸１４を、Ｚ軸方向ではなく軸線１４ａに交差する他の方向へ移動させるようにしてもよい。例えば図９に破線矢印Ｙで示すように、主軸１４を、軸線１４ａに直交するＹ軸方向へ移動させるように構成できる。支持台２４を移動させる構成の場合も、支持台２４を軸線１４ａに交差する方向へ移動させることができる。本発明は、図示の支持台２４や刃物台２２に限らず、加工動作中の主軸１４に近接して配置される構造物がベッド１２上に設置されている工作機械に適用できる。
以上、本発明をその好適な実施形態に関連して説明したが、後述する請求の範囲の開示から逸脱することなく様々な修正及び変更を為し得ることは、当業者に理解されよう。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same or similar components are denoted by common reference numerals.
Referring to the drawings, FIGS. 1-3 schematically illustrate a machine tool 10 according to one embodiment of the present invention. The machine tool 10 has a configuration of an automatic lathe, and includes a bed 12 that is a machine base and a spindle stock 16 that accommodates a spindle 14. The headstock 16 rotatably supports the main shaft 14, and the main shaft 14 is driven to rotate about the axis 14a by a driving mechanism (not shown). A chuck mechanism (not shown) for mounting a workpiece (for example, a rough shape member) W is provided inside a front end (left end in the drawing) of the main shaft 14.
The chuck mechanism has a workpiece insertion hole located along the axis 14 a on the front end surface 14 b of the main shaft 14, and a work mounting portion 18 is formed at the front end of the main shaft 14 by this chuck mechanism. The workpiece W is inserted into the workpiece insertion hole from the front of the main shaft 14 (left side in the figure), and can be rotated integrally with the main shaft 14 by the chuck mechanism in a state where at least a portion to be processed protrudes forward from the front end surface 14b of the main shaft 14. Fixed to.
The headstock 16 is mounted on the bed 12 via the slide unit 20 so as to be reciprocally movable in the direction along the axis 14a (Z-axis direction). The spindle 14 moves in the Z-axis direction integrally with the spindle stock 16 as the spindle stock 16 moves along the Z-axis. The spindle 14 rotates with the workpiece W mounted on the workpiece mounting portion 18 and moves in the Z-axis direction integrally with the spindle stock 16 as necessary.
On the bed 12, a support base 24 is installed in front of the headstock 16 as a structure that can include a tool post 22 , for example. In the illustrated embodiment, a tool post 22 holding a tool 26 for processing a workpiece W is provided on the front surface (left surface in the drawing) 24a of the support base 24 so as to be movable along the front surface 24a.
The support 24 is provided with a cavity 24b . In a guide bushless state in which nothing is attached to the cavity 24b, the headstock 16 is moved forward (leftward in the figure) by the slide unit 20 as shown in FIG. The portion to be processed of the workpiece W is disposed in a processing area in front of the support base 24 (left side in the drawing).
In the machine tool 10, with the workpiece W arranged as described above, the tool 26 rotates integrally with the spindle 14 in the machining area by the Z-axis movement of the spindle 14 or the movement of the tool 26 by the tool post 22. W is processed. When processing the workpiece W, the tool post 22 and the support base 24 are close to the front side of the spindle 14.
The slide unit 20 can linearly move the spindle 14 on the bed 12 in a direction approaching the support base 24 and a direction away from the support base 24 (both in the illustrated embodiment, the Z-axis direction). Configure the moving mechanism. The slide unit 20 has a spindle movement stroke (referred to as a machining stroke in the present application) M (FIG. 3) for moving the spindle 14 in the Z-axis direction in order to machine the workpiece W.
The machine tool 10 includes a workpiece transfer device 28 for supporting and transporting the workpiece W and delivering the workpiece W to the workpiece mounting unit 18 above the bed 12. The workpiece transfer device 28 includes a guide rail 30 that extends in a direction parallel to the axis 14 a above the headstock 16, an arm 32 that is installed on the guide rail 30, and a chuck 34 that is installed on the lower end of the arm 32. Is provided. The workpiece transfer device 28 carries the unprocessed workpiece W from the workpiece storage place 36 located behind the bed 12 (right side in the figure) and supplies it to the workpiece mounting portion 18 or from the workpiece mounting portion 18. W can be collected and carried out to the work place 36.
The guide rail 30 is fixedly supported by, for example, a support column 36 a erected from the work place 36, and is disposed at a position behind the support base 24 and above the headstock 16 and below the upper end of the support base 24. Is done. The arm 32 can reciprocate in the horizontal direction (arrow H) parallel to the axis 14a along the guide rail 30, and can reciprocate in the vertical direction (arrow V) perpendicular to the axis 14a at a predetermined position on the guide rail 30. Thus, the guide rail 30 is attached. The chuck 34 has a structure capable of switching the posture (opening / closing operation) between a gripping posture for gripping the workpiece W and a gripping release posture for releasing the gripping of the workpiece W.
As the arm 32 placed at the upper limit position on the guide rail 30 moves along the guide rail 30 in the front-rear (left-right in the figure) direction H, the chuck 34 is formed in a transfer space formed above the headstock 16. A (FIG. 1) can freely move in the front-rear direction H. Therefore, the workpiece transfer device 28 moves the arm 32 back and forth in the transfer space A with the chuck 34 supporting the workpiece W, so that the workpiece W is moved to the upper position of the workpiece place 36 and the support base 24 on the bed 12. Can be transported to and from a standby position in the vicinity of.
As will be described later, in the workpiece transfer device 28, the arm 32 moves in a vertical direction V through a space S (FIG. 1) formed between the main shaft 14 and the support base 24 while the chuck 34 supports the workpiece W. By moving, the workpiece W can be transferred between the standby position and the transfer position facing the workpiece mounting portion 18.
As described above, in the workpiece transfer device 28 according to the illustrated embodiment, the chuck 34 constitutes a support portion that releasably supports the workpiece W, and the guide rail 30 and the arm 32 support the workpiece W at the transfer position. The positioning portion for positioning the chuck 34 is configured. The forward / backward and vertical movements of the arm 32 and the opening / closing operation of the chuck 34 are controlled by a controller (not shown).
The machine tool 10 can deliver the workpiece W between the workpiece mounting portion 18 and the chuck 34 by the operation of the slide unit 20 and the workpiece transfer device 28. The slide unit 20 has a spindle movement function for moving the spindle 14 in the Z-axis when the workpiece W is transferred, in addition to the spindle movement function for moving the spindle 14 in the Z-axis for processing the workpiece W.
In order to realize both functions described above, the slide unit 20 is supported by the front end surface 14b of the spindle 14 by moving the above-described machining stroke M (FIG. 3) and the headstock 16 backward (rightward in the drawing). A spindle moving stroke (referred to as a retracting stroke in the present application) T (FIG. 1) for receiving and receiving a workpiece is provided in which the headstock 16 is disposed at a retracting position separated rearward from the table 24. In the illustrated embodiment, the retracting stroke T of the slide unit 20 is defined on an extension line of the machining stroke M in the direction along the axis 14a.
By disposing the front end surface 14b of the main shaft 14 rearward from the support base 24 by a distance corresponding to the retracting stroke T, a space having a predetermined size is provided between the front end surface 14b of the main shaft 14 and the support base 24. S is formed. The space S has a dimension that allows the chuck 34 to support the workpiece W at the transfer position.
Hereinafter, with reference to FIGS. 4A to 4C, a workpiece transfer method according to an embodiment of the present invention performed in the machine tool 10 will be described. In the present application, the term “transfer (delivery)” includes at least one operation of supplying and collecting the workpiece W with respect to the workpiece mounting portion 18 of the spindle 14.
First, as shown in FIG. 4A, in a state where the workpiece W is not mounted on the spindle 14, the spindle base 16 is moved to the rearward retracted position R by the slide unit 20, so that the spindle 14 and the support base 24 are interposed. The space S described above is formed. On the other hand, the arm 32 of the work transfer device 28 is lowered toward the work place 36 (FIG. 1) at a predetermined position behind the guide rail 30, and the chuck 34 is opened and closed, so that the work place 36 (FIG. 1) is not opened. The workpiece W to be processed is taken out and held.
Next, as shown in FIG. 4B, after raising the arm 32, the arm 32 is moved forward along the guide rail 30 to convey the workpiece W in the conveyance space A. Then, the arm 32 is stopped at a predetermined forward position close to the support base 24, and the chuck 34 is positioned at a position where the workpiece W is disposed at the standby position P1 in the transfer space A. The standby position P1 is set above the space S.
Next, as shown in FIG. 4C, the arm 32 is lowered, and the chuck 34 is placed in the space so that the workpiece W supported by the chuck 34 is moved downward from the standby position P1 and placed at the transfer position P2. Position in S. The standby position P1 and the transfer position P2 are in a relative positional relationship that is separated by a predetermined linear distance in the vertical direction. The workpiece W arranged at the transfer position P2 is placed in a state of facing the workpiece insertion hole of the workpiece mounting portion 18 in the direction along the axis 14a (FIG. 1).
Next, with the chuck 34 supporting the workpiece W at the transfer position P2, the spindle stock 16 is moved forward by a predetermined distance by driving the slide unit 20. Thus, the workpiece W is inserted into the workpiece insertion hole of the workpiece mounting portion 18 with at least a portion to be processed protruding outward from the main shaft 14. In this way, the slide unit 20 is configured to move the spindle 14 in the axial direction in order to deliver the workpiece W between the chuck 34 that supports the workpiece W at the delivery position P2 and the workpiece mounting portion 18 (in this application, the delivery stroke is given). Referred to as a stroke). The workpiece W can be inserted into the workpiece insertion hole by backward movement of the chuck 34 or by a combination of forward movement of the headstock 16 and backward movement of the chuck 34.
In a state where the workpiece W is inserted into the workpiece mounting hole, a chuck mechanism (not shown) is operated to grip the workpiece W, so that the workpiece W is fixedly mounted on the workpiece mounting portion 18. Then, by releasing the support of the workpiece W by the chuck 34, the delivery of the workpiece W between the chuck 34 and the workpiece mounting portion 18 is completed, and the workpiece W is supplied to the spindle 14. Thereafter, the arm 32 is lifted together with the empty chuck 34, the spindle stock 16 is advanced in the Z-axis direction, and the workpiece W is disposed in the above-described machining area, whereby the workpiece W can be machined.
With the above configuration, the space S for performing the work W transfer operation can be easily secured in front of the spindle 14 while the machine tool 10 remains in the configuration in which the tool post 22 and the like are installed on the support base 24. As a result, the workpiece W can be smoothly and accurately exchanged between the chuck 34 and the main shaft 14 in the space S without hindering the tool post 22 and the support base 24 disposed in front of the main shaft 14. Can be executed.
In addition, since the space S for workpiece transfer can be formed as necessary regardless of the configuration of the support base 24 and the tool post 22, a relatively large tool 26 and a plurality of different types of tools 26 can be formed. The machining efficiency of the machine tool 10 can be improved.
In particular, as described above, when the machine tool 10 is a guide bushless type, the support base 24 can be configured in a gate shape in which the guide bush cannot be mounted.
Furthermore, in the illustrated embodiment, the space S for workpiece transfer is formed on the opposite side of the workpiece machining area by the tool 26 across the support base 24, so that the next workpiece is placed at the standby position P1 during workpiece machining, for example. In the case of waiting, it is possible to prevent the waiting workpiece from being contaminated with processing oil or the like without providing an oil scattering prevention shutter or the like.
In the illustrated embodiment, the slide unit 20 forms a space S for workpiece transfer by extending the spindle movement stroke of the slide unit 20 that moves the spindle 14 in the axial direction for processing the workpiece W. Therefore, it is not necessary to add a dedicated spindle moving mechanism for workpiece transfer, and the structure of the machine tool 10 can be prevented from becoming complicated.
In the machine tool 10 and the workpiece transfer method described above, immediately after the supply of the workpiece W to the spindle 14 is completed, the arm 32 is moved rearward immediately, and the workpiece W ′ to be processed next from the workpiece place 36 is transferred to the chuck 34. The chuck 34 can be positioned so as to support the workpiece W ′ at the standby position P1 by supporting the workpiece 32 and moving the arm 32 forward (see FIG. 5). According to such a configuration, the workpiece W ′ to be processed next is on standby while the workpiece W mounted on the spindle 14 is being machined or while the spindle head 16 is moved to the retracted position R (FIG. 4A) after the machining is completed. Since it is arranged at the position P1 and a state in which the next workpiece W ′ is already waiting at the standby position P1 at the end of the retraction movement of the head stock 16 can be realized, an increase in the cycle time of the workpiece machining process can be prevented.
Since the standby position P1 is set above the space S so as to be positioned above the head stock 16 during workpiece processing, the standby workpiece W, the arm 32 and the chuck 34, and the head stock 16 are prevented from interfering with each other. Can be prevented. When the processing of the workpiece W is completed, the processed workpiece W is discharged from the spindle 14 to, for example, a discharge tray (not shown), and then the spindle base 16 is moved to the retracted position R (FIG. 4A) as described above. A space S is formed in front of the main shaft 14. Immediately after forming the space S, the unprocessed workpiece W ′ that has already been waiting at the standby position P1 can be arranged at the transfer position P2 by the lowering of the arm 32 described above. Processing of ′ can be started and processing efficiency is improved.
In the machine tool 10 and the workpiece transfer method described above, the processed workpiece W can be collected from the spindle 14 by the workpiece transfer device 28 after the processing of the workpiece W is completed. In this case, with the processed workpiece W mounted on the workpiece mounting portion 18 of the spindle 14, the spindle stock 16 is moved to the retracted position R (FIG. 4A) to form a space S in front of the spindle 14. Then, the arm 32 is disposed at the front position on the guide rail 30 and lowered into the space S, and the empty chuck 34 is positioned at a position where the workpiece W at the transfer position P2 can be supported. With the chuck 34 positioned, the headstock 16 is moved forward to place the workpiece W mounted on the spindle 14 at the transfer position P2, and the chuck 34 is opened and closed to be fixedly mounted on the spindle 14. The workpiece W is held by the chuck 34.
Next, with the chuck 34 supporting the work W, the work fixing by the chuck mechanism of the work mounting portion 18 is released, and the headstock 16 is moved rearward. As a result, the processed workpiece W is transferred from the workpiece mounting portion 18 to the chuck 34, and the workpiece W is collected from the spindle 14. The workpiece W can be collected from the spindle 14 by moving the chuck 34 forward or by combining the backward movement of the headstock 16 and the forward movement of the chuck 34. Thereafter, the processed workpiece W can be carried out to the workpiece place 36 by moving the arm 32 that supports the workpiece W by the chuck 34.
In the work collection operation described above, the arm 32 is moved forward on the guide rail 30 in advance until the space S is formed in front of the spindle 14 on which the processed workpiece W is mounted by retracting the spindle stock 16. Thus, positioning the chuck 34 at a position where the workpiece W is supported at the standby position P1 is advantageous from the viewpoint of reducing the cycle time of the machining process.
If the chuck 34 supporting the workpiece W is moved backward or forward during delivery of the workpiece W, a relatively large vibration of the workpiece W may occur. By moving only the headstock 16 with the above-described transfer stroke, vibration of the workpiece W can be suppressed and the workpiece W can be smoothly transferred between the chuck 34 and the workpiece mounting portion 18.
In the above-described machine tool 10 and workpiece transfer method, after the workpiece W has been processed, the workpiece transfer device 28 continuously collects the processed workpiece W and supplies the unprocessed workpiece W ′ to the spindle 14 in a short time. Can be done. As shown in FIG. 6A, the workpiece transfer device 28 can grip the processed workpiece W collected from the workpiece mounting portion 18 of the spindle 14 and the unprocessed workpiece W ′ supplied to the workpiece mounting portion 18. The pair of chucks 34 can constitute a support portion that releasably supports the workpiece. In the illustrated example, a pair of chucks 34 are arranged side by side in the vertical direction.
In this configuration, first, as shown in FIG. 6A, the spindle base 16 is moved to the retracted position R while the processed workpiece W is mounted on the spindle 14, and the space described above between the spindle 14 and the support base 24 is obtained. S is formed. On the other hand, the arm 32 is moved in front of the guide rail 30 in a state where the unprocessed workpiece W ′ taken out from the workpiece place 36 (FIG. 1) is supported by the upper first chuck 34, and the unprocessed workpiece The pair of chucks 34 is positioned at a position where W ′ is disposed at the standby position P1.
Next, as shown in FIG. 6B, the arm 32 is lowered into the space S, and the lower second empty chuck 34 is positioned at a position where the processed workpiece W at the transfer position P2 can be supported. . With the empty second chuck 34 positioned, the headstock 16 is moved forward to place the workpiece W mounted on the spindle 14 at the transfer position P2, and the second chuck 34 is opened and closed to move the spindle 14 to the spindle 14. The processed workpiece W that is fixedly mounted is gripped by the second chuck 34.
Next, with the second chuck 34 supporting the processed workpiece W, the workpiece fixing by the chuck mechanism of the workpiece mounting portion 18 is released, and the headstock 16 is moved rearward. As a result, the processed workpiece W is transferred from the workpiece mounting portion 18 of the spindle 14 to the second chuck 34 of the workpiece transfer device 28, and the workpiece W is collected from the spindle 14. After the workpiece W is collected, the unprocessed workpiece W ′ supported by the first chuck 34 is disposed immediately above the transfer position P2.
Next, as shown in FIG. 6C, the arm 32 is lowered, and the pair of chucks 34 is positioned so that the unprocessed workpiece W ′ supported by the first chuck 34 is disposed at the transfer position P2. With the first chuck 34 positioned, the headstock 16 is advanced, and the unprocessed workpiece W ′ is fixedly mounted on the workpiece mounting portion 18 of the spindle 14. Then, by releasing the support of the unprocessed workpiece W ′ by the first chuck 34, the unprocessed workpiece W ′ is delivered from the first chuck 34 to the workpiece mounting portion 18, and the unprocessed workpiece W ′ is supplied to the spindle 14. Is done.
Thereafter, as shown in FIG. 6D, the head stock 16 is moved to the retracted position R to form a space S between the main shaft 14 and the support base 24, and the arm 32 is lifted so that the second chuck 34 The supported processed workpiece W is placed at the standby position P1. The workpiece W ′ can be machined by moving the headstock 16 in the Z-axis direction and placing the unmachined workpiece W ′ in the machining area described above in a state where the machined workpiece W is arranged at the standby position P1. it can.
7 and 8 schematically show a machine tool 10 'according to a reference example . The machine tool 10 ′ has the same configuration as the machine tool 10 described above except that the guide bush 38 is mounted on the support base 24. Therefore, the corresponding components are denoted by common reference numerals, and the description thereof is omitted.
In the machine tool 10 ′, the workpiece W mounted on the workpiece mounting portion 18 of the spindle 14 is inserted into the cavity portion 24 b of the support base 24 for the purpose of turning the workpiece W as a relatively long rough shape with high accuracy. A guide bush 38 capable of centering support is detachably mounted. The guide bush 38 is a well-known auxiliary support device that supports the workpiece W so that the workpiece W does not shake during the turning process. The guide bush 38 can realize high-precision molding of the product.
Similarly to the machine tool 10 described above, the machine tool 10 ′ having the above configuration also delivers the workpiece W between the workpiece mounting portion 18 and the chuck 34 by the operation of the slide unit 20 and the workpiece transfer device 28. It can be performed. As shown in FIG. 7, the spindle base 16 is moved to the backward retracted position R by the slide unit 20 having the retracting stroke T, and the chuck 34 exchanges the workpiece W between the workpiece mounting portion 18 and the support base 24. A space S that can be supported at the position P2 is formed. In the state where the space S is formed, the chuck 34 is positioned at an appropriate position in the space S by the movement of the arm 32 as described above, and the workpiece W is received smoothly and accurately between the workpiece mounting portion 18 and the chuck 34. Can pass.
When the workpiece W is turned by the machine tool 10 ′, as shown in FIG. 8, the spindle stock 16 is advanced by the slide unit 20, and the workpiece W fixedly attached to the spindle 14 is inserted into the guide bush 38. The workpiece W is disposed in the machining area, and the workpiece W is turned by the tool 26 under the centering support action of the guide bush 38. By operating the slide unit 20 with the machining stroke M described above, the workpiece W can be machined while being fed in the Z-axis direction.
The machine tool 10 ′ can process the workpiece W in the same manner as the machine tool 10 with the guide bush 38 detached from the support 24 (FIG. 3).
Instead of moving the main shaft 14 by the slide unit 20, the machine tool 10 ′ uses the support base 24 equipped with the guide bush 38 as the main shaft 14 in order to form a space S between the main shaft 14 and the support base 24. It can be configured to move relative to. When moving the support base 24, the machine tool 10 ′ is a moving mechanism (not shown) that can move the support base 24 in the mutual approaching direction and the mutual separation direction indicated by the broken arrow Z ′ with respect to the main shaft 14. Is provided. The moving mechanism has a relative moving stroke for forming a space S in which the chuck 34 can support the work W at the transfer position P <b> 2 between the work mounting portion 18 and the support base 24. By providing such a moving mechanism, it is not necessary to additionally design the retracting stroke T in the slide unit 20 that is the spindle moving mechanism. Alternatively, by operating both the slide unit 20 and the moving mechanism of the support base 24, the main shaft 14 and the support base 24 are relatively moved to form a space S between the main shaft 14 and the support base 24. It can also be set as the structure to do.
FIG. 9 schematically shows a machine tool 10 ″ according to another embodiment of the present invention. The machine tool 10 ″ has been described above except that the arrangement of the guide rail 30 and the work place 36 of the work transfer device 28 is different. It has the same configuration as the machine tool 10. Therefore, the corresponding components are denoted by common reference numerals, and the description thereof is omitted.
As described above, the guide rail 30 of the machine tool 10 is configured to guide the arm 32 in a direction parallel to the axis 14a. By extending the guide rail 30 in a direction parallel to the axis 14a, the guide rail 30 can be installed using the space above the headstock 16. Since the guide rail 30 only needs to be installed behind the support base 24, the guide rail 30 can be disposed below the upper end of the support base 24. By arranging the guide rail 30 below the upper end of the support base 24, the overall height of the workpiece transfer device 28 is reduced, and the machine tool 10 can be employed even in a factory or the like having a relatively low ceiling. Further, since the distance between the standby position P1 and the transfer position P2 of the workpiece W is shortened, the arm 32 can be stably moved in the vertical direction.
On the other hand, the guide rail 30 of the machine tool 10 ″ shown in FIG. 9 is configured to guide the arm 32 in the direction of an arrow H ′ that intersects (orthogonally in the drawing) the axis 14a. By extending in the direction orthogonal to 14a, the overall length of the guide rail 30 and the workpiece conveyance distance in the conveyance space A can be shortened, so that the conveyance of the workpiece W in the horizontal direction can be stabilized. In the machine tool 10, 10 ″, the guide rail 30 can be installed so as to protrude upward from the upper end of the support base 24.
The present invention is not limited to the illustrated configuration. For example, another moving mechanism independent of the slide unit 20 can be installed as a main shaft moving mechanism for forming the space S between the main shaft 14 and the support base 24. When another moving mechanism is provided, the main shaft 14 may be moved not in the Z-axis direction but in another direction that intersects the axis 14a. For example, as indicated by a broken line arrow Y in FIG. 9, the main shaft 14 can be configured to move in the Y-axis direction orthogonal to the axis 14a. Also in the case of a configuration in which the support base 24 is moved, the support base 24 can be moved in a direction intersecting the axis 14a. The present invention is not limited to the illustrated support base 24 and tool post 22, and can be applied to a machine tool in which a structure disposed in the vicinity of the spindle 14 during a machining operation is installed on the bed 12.
While the invention has been described in connection with preferred embodiments thereof, those skilled in the art will recognize that various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims that follow.

Claims

A spindle to which the workpiece is mounted;
A structure disposed in front of the main shaft;
A main shaft moving mechanism for moving the main shaft in the front-rear direction;
A workpiece transfer device that delivers workpieces to the spindle,
The structure is a support base provided with a tool post for holding a tool for processing the workpiece,
The main shaft passes through the cavity formed in the support base, a work piece portion of the workpiece is disposed in a processing area in front of the support base, and the main shaft passes through the cavity portion in the processing area. , one work mounted on the spindle, in a machine tool for machining a single product without guide bush,
The spindle moving mechanism has a retracting stroke for forming a space for transferring the workpiece in a rear portion of a support base on which the spindle is positioned during workpiece machining,
The workpiece transfer device includes a support unit that can support a workpiece in the space, and is configured to retract the spindle by the spindle moving mechanism to form the space, and deliver the workpiece to the spindle in the space. And
The spindle moving mechanism advances the spindle without processing the workpiece so that the spindle occupies the space and penetrates the cavity after the workpiece is transferred to the spindle by the workpiece transfer device. Configured as
After the workpiece is transferred to the main shaft in the space by the work transfer device, the main shaft moves forward to occupy the space, passes through the cavity, and then the main shaft passes through the cavity and A machine tool for machining a workpiece placed in the machining area while maintaining a state of protruding into the machining area .

The main shaft moving mechanism has a processing stroke for moving the main shaft in the axial direction of the main shaft in order to process a workpiece mounted on the main shaft, and the retraction stroke extends in the axial direction of the processing stroke. The machine tool according to claim 1, wherein the machine tool is defined on a line.

The said spindle movement mechanism has a transfer stroke which moves the said spindle to the axial direction of this spindle in order to deliver a workpiece | work between the said support part and the said spindle which supported the workpiece | work in the said space. Machine tools.

The machine tool according to claim 1, wherein the workpiece transfer device includes a rail that guides the support portion in a direction parallel to an axis of the main shaft.

The machine tool according to claim 1, wherein the workpiece transfer device includes a rail that guides the support portion in a direction intersecting an axis of the main shaft.

The machine tool according to claim 1, wherein the support portion can support the workpiece at a standby position linearly spaced from the space in a direction intersecting the axis of the main shaft.

The machine tool according to claim 1, wherein the support portion includes a plurality of chucks capable of gripping a workpiece supplied to the spindle and a workpiece collected from the spindle.