JP7274278B2 - ワーク加工システム及びワーク加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属製のワークの加工を行う加工工具を着脱交換自在な加工機械と、各種の加工工具及び各種の加工工具に対応したノズル並びに複数のワークを格納したストッカーと、前記加工機械とストッカーとの間において、加工工具及びノズル並びにワークの着脱交換を行う交換装置を備えたワーク加工システムに関する。

さらに詳細には、加工工具とノズルとの着脱交換を同時に行って、交換動作の能率向上を図ることができ、また、交換装置において、加工工具を保持する工具保持部と、ワークを保持するワーク保持部とを共通化して、構成の簡素化を図ることができるワーク加工システムに関する。

従来、加工機械の一例としての、例えば研削装置においては、加工工具としての砥石の交換と、クーラント用のノズルとを、自動工具交換装置によって同時に交換することが行われている（例えば、特許文献１参照）。また、加工機械においては、ワーク交換装置によってワークの交換も行われている（例えば、特許文献２参照）。

特開平３－１９７４１号公報 特開昭６２－２５５０１２号公報

前記特許文献１には、自動工具交換装置における交換アームに、工具ホルダを把持する第１把持部を備え、この第１把持部よりも先端側の位置に、ノズルのフランジ部を把持する第２把持部を直列的に備えて、交換アームによって工具とノズルとを自動的に同時に交換する構成が記載されている。

前記特許文献２には、ワンハンドマニプレータに対して、ワーク用ハンド、工具ハンド、治具用ハンド等の各種のハンドを交換して、ワーク、工具、治具等の交換を自動的に行うことが記載されている。

したがって、特許文献１に記載の発明に、特許文献２に記載の発明を適用することにより、工具、ノズル及びワークを自動的に交換することも考えられる。しかし、特許文献１に記載の発明は、研削装置において、工具としての砥石車とクーラント用のノズルとを、自動工具交換アームに直列的に備えた第１把持部と第２把持部によって把持し交換する構成である。そして、特許文献２に記載の発明は、歯車の加工を行うホブ盤を対象として、ワンハンドマニプレータに対して各種ハンドを交換してワーク、工具、治具等の交換を行う構成である。

すなわち、特許文献１に記載の発明と、特許文献２に記載の発明は、対象とするワーク及び加工機械、加工装置の形態が異なる。そして、特許文献２に記載の発明は、交換しようとする対象に対応して各種のハンドを交換する構成である。したがって、特許文献１に記載の発明に、特許文献２に記載の発明を適用することは難しいものである。そして、仮に適用することができたとしても、各種のハンドを交換する構成であるから、能率向上を図る上において問題がある。

本発明の一態様は、金属製のワークの加工を行う加工工具を着脱交換自在な加工機械と、各種の加工工具及び各種の加工工具に対応して備えられたノズル並びに複数のワークを格納したストッカーと、加工機械とストッカーとの間において、加工工具及びノズル並びにワークの着脱交換を行う交換装置とを備えたワーク加工システムである。交換装置は、交換アームの先端側に、加工工具を保持する工具保持部と、ノズルを保持するノズル保持部とを並列に備える。工具保持部は、ワークを保持するワーク保持部を兼用する構成である。ストッカーに対をなして格納されている加工工具とノズルとの位置的関係は、工具保持部と前記ノズル保持部の位置的関係と一致する。

本発明の他の一態様は、前記ワーク加工システムによるワーク加工方法であって、
（ａ）旋回テーブルに支持されて上側に割出し位置決めされたワークの上面を、加工機械に備えた平形砥石車によって研削加工する工程、
（ｂ）旋回テーブルに支持されたワークの垂直な平面をカップ形砥石車によって研削する工程、
（ｃ）平形砥石車をカップ形砥石車に、又はカップ形砥石車を平形砥石車に交換する工程、
の各工程を備えている。

本発明によれば、加工工具と、この加工工具に対応したクーラント用のノズルとを同時に交換することができる。また、工具を保持する工具保持部によってワークの交換を行うことができる。したがって、加工工具、ノズル及びワークの交換を迅速に行うことができる。また、工具交換、ワーク交換を行う交換装置の簡素化を図ることができる。

本発明の実施形態に係るワーク加工システムを概念的、概略的に示した斜視説明図である。 上記ワーク加工システムの正面説明図である。 上記ワーク加工システムの平面説明図である。 上記ワーク加工システムにおけるストッカーの背面説明図である。 交換ハンドユニットによって加工工具とノズルとを保持した状態を示す斜視図である。 工具保持部の構成を示す平断面説明図である。 工具ホルダヘッドに備えたスピンドルに対して、加工工具としての砥石車を取付けた状態を示す断面説明図である。 ストッカーに備えた工具ポットに、加工工具を格納（収納）した状態を示す断面説明図である。 ストッカーに備えたノズルポットに、ノズルを格納（収納）した状態を示す断面説明図である。 ストッカーに格納されているワークを、交換ハンドに備えた工具保持部材によって取り出す際の斜視説明図である。 ストッカーに備えたワークポットからワークを取り出す際の斜視説明図である。 ワークポットにワークを格納した状態を示す断面説明図である。 ワークポットにワークを収納した状態を示す断面説明図である。 ワークポットに検出センサを備えていることを示す断面説明図である。 加工機械における工具ホルダヘッドとストッカーとの間において、交換装置によって加工工具、ノズルを交換する動作の説明図である。 加工機械における旋回装置とストッカーとの間において、交換装置によってワークの交換を行う動作の説明図である。 砥石車を交換してワークの５面を研削加工を行う場合の説明図である。 ワークをＺ軸回りに回動して、ワークの５面の研削加工を行う場合の説明図である。

図１を参照するに、本発明の実施形態に係るワーク加工システム１は、金属製のワークＷの加工を行う加工機械３と、加工機械３に近接して備えたストッカー５と、加工機械３とストッカー５との間において、例えば加工工具の着脱交換を行う交換装置７とを備えている。

前記加工機械３は、本実施形態においては、研削盤（研削装置）にて例示してある。加工機械３の一例としての研削盤は、ベッド９を備えている。このベッド９上には、前後方向であるＺ軸方向へ移動自在なサドル１１が備えられている。サドル１１のＺ軸方向への移動、位置決めは、例えばコンピュータ等のごとき制御装置（図示省略）によって制御駆動されるサーボモータＳＭ１によって行われる。なお、サドル１１を、例えばボールネジ機構等を利用して前後方向に移動位置決めする構成は良く知られた構成である。したがって、サドル１１を前後方向に移動する構成についての説明は省略する。

前記サドル１１上には、テーブル１３が左右方向であるＸ軸方向へ移動自在に備えられている。このテーブル１３の左右方向への移動は、サドル１１に備えたサーボモータＳＭ２の駆動によって行われる。

前記テーブル１３上には旋回装置（旋回テーブル）１５が備えられている。この旋回装置１５には、水平に旋回自在な旋回軸１７が備えられている。この旋回軸１７には、加工すべきワークＷが着脱交換自在に備えられている。なお、旋回軸１７に対してワークＷを着脱する構成については後述する。また、前記テーブル１３には、一般的な研削盤と同様に、加工工具としての砥石車２７のドレス加工（ドレッシング）を行うダイヤモンドドレッサなどのごときドレッサ（図示省略）が備えられている。

前記構成から理解されるように、旋回装置１５は装着したワークＷを水平に旋回して、所望の回転位置に割出し位置決めすることができるものである。また、旋回装置１５は、サドル１１と一体的に前後動されると共に、テーブル１３と一体的に左右方向に往復動されるものである。

加工機械３におけるベッド９のＺ軸方向の後側には、コラム１９が立設してある。そして、このコラム１９の前面（前記テーブル１３に対向した側の面）には、上下スライダ２１が上下動自在に備えられている。この上下スライダ２１は、コラム１９に備えた上下動用モータ２３の駆動によって行われるものである。

前記上下スライダ２１には、前方向（前記テーブル１３側方向）へ突出した砥石頭（工具ホルダヘッド）２５が備えられている。そして、この工具ホルダヘッド２５には、スピンドル（図１には図示省略）が水平に、かつ回転自在に備えられている。そして、このスピンドルには、加工工具の一例としての砥石車２７が着脱交換自在に備えられている。また、前記工具ホルダヘッド２５には、前記各加工工具（砥石車）２７に対応して研削液の供給を行うクーラント供給用のノズル２９が着脱交換自在に備えられている。すなわち、工具ホルダヘッド２５には、ノズル２９の基部に備えたノズルカプラ２９Ａを挿脱自在なノズルソケット２９Ｂが備えられている。

上記ノズル２９は、加工工具２７と対をなして備えられている。そして、加工工具２７の着脱交換を行うときに、ノズル２９も同時に着脱交換されるものである。

前記ストッカー５は、前記加工機械３に近接したＸ軸方向の側方に備えられている。より詳細には、前記加工機械３のＸ軸方向に近接した側方位置には、箱状のベースフレーム３１が備えられている。そして、このベースフレーム３１のＺ軸方向の後側上部に、前記ストッカー５が備えられている。このストッカー５は、平面視したときにＬ形状又はＣ形状を呈する構成である。また、前記加工機械３と前記ストッカー５との間には、加工工具２７、ノズル２９等の交換を行う前記交換装置７が備えられている。

前記ストッカー５は、前記交換装置７のＺ軸方向の後側に位置する後方棚フレーム３３Ａと、交換装置７を間にして、前記加工機械３の反対側に位置する側方棚フレーム３３Ｂとを備えたＬ形状に構成してある。前記後方棚フレーム３３Ａ及び側方棚フレーム３３Ｂは複数段の棚フレームに構成してある。そして、ストッカー５の棚フレーム３３Ａ，３３Ｂには、加工機械３に対して着脱する複数の加工工具２７及び各加工工具２７に対応したノズル２９が着脱可能に格納されている。また、ストッカー５の棚フレーム３３Ａ，３３Ｂには、前記旋回装置１５に対して着脱交換する複数のワークＷが格納されている。

前記加工機械３と前記ストッカー５との間において加工工具２７等の着脱交換を行う前記交換装置７は、産業用ロボットから構成してある。この種の産業用ロボットは既知の構成である。したがって、交換装置７の構成については簡略的に説明する。

前記交換装置７は、ベースフレーム３１に固定した台座３５を備えている。この台座３５上には、筒状のカバー部材が垂直に備えられている。そして、このカバー部材内には、垂直な軸心回りに矢印Ａ方向に回動自在な旋回台３７が備えられている。この旋回台３７には、水平な軸心回りに矢印Ｂ方向に回動（揺動）自在な第１アーム３９が備えられている。そして、この第１アーム３９の先端部には、水平な軸心回りの矢印Ｃ方向に回動自在な第２アーム４１が備えられている。

上記第２アーム４１には、第２アーム４１の回動軸と直交する方向の軸心回りに、すなわち矢印Ｄ方向に回動自在な第３アーム４３が備えられている。そして、この第３アーム４３の先端部には、第３アーム４３の長手方向と直交する方向の軸心回りに、すなわち矢印Ｅ方向に回動自在な第４アーム４５が備えられている。上記第４アーム４５は、第４アーム４５の長手方向の軸心回りに、矢印Ｆ方向に回動自在に備えられている。そして、第４アーム４５には、前記加工工具２７等の着脱交換を行うための交換ハンドユニット４７（図４参照）が備えられている。

上記交換ハンドユニット４７には、図５に示すように、交換装置７における第４アーム４５の先端部に着脱可能に取付ける取付ベース４９が備えられている（第４アーム４５に対して取付ベース４９を着脱可能に取付ける構成については図示省略）。前記取付ベース４９には、上下のブラケット５１に上下両端を固定した一対のガイドロッド５３が備えられている。そして、このガイドロッド５３には昇降ブロック５５が上下動自在に案内支持されている。上記昇降ブロック５５は、ガイドロッド５３に弾装したコイルスプリング５７によって常に一方向（図５においては下方向）に付勢されている。

前記昇降ブロック５５には、図５に示すように、加工工具２７に備えた円盤状の工具パレット５９を保持自在な工具保持部材６１が備えられている。この工具保持部材６１は、前記工具パレット５９を係合保持するＵ形状の工具保持部６３を備えている。より詳細には、工具保持部６３は、工具保持部材６１に固定フィンガー６５を備え、この固定フィンガー６５に対向して可動フィンガー６７を備えた構成によって工具保持部６３をＵ形状に形成してある。

前記固定フィンガー６５には、前記工具パレット５９の周面に形成した断面Ｖ形状の周溝５９Ｇに係合自在なＶ形状のガイド部６５Ｇが形成してある。前記可動フィンガー６７は、図６に示すように、ヒンジピン６９を介して、前記工具保持部材６１に回転自在に保持されている。そして、可動フィンガー６７の先端部には、前記工具パレット５９の周溝５９Ｇに係合自在な三角形状の係合ブロック７１が一体的に備えられている。そして、前記係合ブロック７１を前記工具パレット５９側へ付勢するために、前記可動フィンガー６７の基端部側は、工具保持部材６１に備えたコイルスプリング７３によって押圧付勢されている。

上記構成により、コイルスプリング７３の付勢力に抗して、工具保持部６３へ工具パレット５９を先端側から挿入することにより、工具パレット５９は固定フィンガー６５と可動フィンガー６７との間に挟持される。すなわち、加工工具２７は、工具保持部材６１に保持される。そして、コイルスプリング７３の付勢力に抗して、工具保持部６３から工具パレット５９を先端側へ取り外すことにより、加工工具２７は工具保持部材６１から取り外されることになる。すなわち、工具保持部材６１に備えた工具保持部６３に対して加工工具２７の着脱が行われることになる。

図５に示すように、前記昇降ブロック５５には、前記工具保持部材６１に隣接してノズル保持部材７５が並列に備えられている。このノズル保持部材７５は、前記工具保持部材６１が工具パレット５９を保持するときに、前記ノズル２９の基端部に備えたノズルカプラ２９Ａを同時に保持する作用をなすものである。

より詳細には、前記ノズル保持部材７５の先端部には、前記ノズルカプラ２９Ａを保持自在な一対のフィンガー７５Ａ，７５Ｂがノズル保持部として備えられている。このフィンガー７５Ａ，７５Ｂは、弾性変形によって僅かに開閉することによって、ノズルカプラ２９Ａを挟持自在（把持自在）である。

ところで、前記工具保持部材６１及びノズル保持部材７５は、工具パレット５９とノズルカプラ２９Ａとを同時に保持するものである。したがって、工具保持部材６１の工具保持部６３とノズル保持部材７５がノズルカプラ２９Ａを保持する部分（ノズル保持部）との位置的関係は、加工機械３における前記工具ホルダヘッド２５に取付けてある加工工具２７とノズル２９との位置的関係に等しい関係にある。

よって、工具ホルダヘッド２５に取付けてある加工工具２７の軸心とノズルカプラ２９Ａの軸心とを結ぶ直線に対して直交する方向に工具保持部材６１、ノズル保持部材７５を移動して着脱動作を行うことにより、前記工具保持部材６１、ノズル保持部材７５に対して加工工具２７、ノズル２９とを、先端側から同時に着脱することができるものである。

既に理解されるように、前記ストッカー５に対をなして格納されている加工工具２７とノズル２９との位置的関係も、工具ホルダヘッド２５に対して着脱交換される加工工具２７とノズル２９との位置的関係に等しい位置的関係を保持しているものである。

ところで、工具ホルダヘッド２５に対して加工工具２７を着脱する構成について説明する。

図７に示すように、工具ホルダヘッド２５におけるヘッドハウジング７７内には筒状の軸受ハウジング７９が備えられている。この軸受ハウジング７９内には、複数の軸受８１を介してスピンドル８３が水平に、かつ回転自在に備えられている。また、軸受ハウジング７９内には、中空回転軸８５を備えたモータ８７が備えられている。そして、前記中空回転軸８５には、前記スピンドル８３の一部を嵌入して一体化してある。したがって、モータ８７を駆動すると、スピンドル８３は、中空回転軸８５と一体的に回転される。

前記軸受ハウジング７９の先端面には、前記軸受８１の部分への研削液等の侵入を防止するためのラビリンスシール機構８９が備えられている。また、前記軸受ハウジング７９の先端部には、軸受ハウジング７９の微調節を行う微調節機構９１が備えられている。すなわち、前記ヘッドハウジング７７の先端面には螺子支持部材９３が一体的に備えられている。そして、この螺子支持部材９３の複数箇所には、前記軸受ハウジング７９における先端外周面を内方向へ押圧自在な微調節ねじ９５が備えられている。

したがって、各微調節ねじ９５を微調節することにより、軸受ハウジング７９の軸心を、例えばマイクロメータ単位でもって僅かに傾斜することが可能である。換言すれば、軸受ハウジング７９の軸心の水平度、傾斜度を微調節することができるものである。

前記スピンドル８３の先端部には、前記加工工具２７に備えた前記工具パレット５９におけるテーパ軸９７を嵌入固定自在なテーパ孔９９が形成してある。

ところで、工具パレット５９には、加工工具２７としての砥石車の中央部を貫通自在な中空状の取付軸５９Ｓが備えられている。そして、この取付軸５９Ｓには、加工工具２７を、工具パレット５９の取付面５９Ｆへ押圧固定自在なナット等のごとき固定具１０１が螺合してある。そして、前記取付軸５９Ｓの反対側（取付面５９Ｆの反対面）に、前記テーパ軸９７が備えられている。

前記テーパ軸９７は中空状の穴９７Ｈを備えた構成であって、穴９７Ｈの内周面には、前記スピンドル８３に備えたチャック１０３によって係止される係止凹部１０５を備えている。前記チャック１０３は、一般的なコレットチャックと逆の動作（開動作）を行ってテーパ軸９７を固定する作用をなすものである。

すなわち、チャック１０３は、放射外方向へ弾性変形可能な複数のチャック爪を備えている。そして、各チャック爪の先端部に備えた外方向突出部１０３Ｐでもって係止凹部１０５を係止する作用をなすものである。前記チャック１０３におけるチャック爪の径を拡大縮小するために、前記チャック１０３内にはテーパ部材１０７が軸方向へ移動可能に備えられている。

前記テーパ部材１０７を軸方向に移動するために、前記スピンドル８３の軸心部には、先端部に前記テーパ部材１０７を備えたドローバー１０９が、図７において左右方向へ移動自在に備えられている。上記ドローバー１０９は、流体圧機構（図示省略）の作動によって、図７において左方向へ作動されるものである。そして、前記スピンドル８３内に弾装したスプリング等のごとき弾性部材１１１によって、ドローバー１０９は、図７において常に右方向へ付勢されているものである。

上記構成により、ドローバー１０９を、図７において左方向へ移動すると、テーパ部材１０７がチャック１０３から突出するように移動される。したがって、チャック１０３が縮径され、加工工具２７に備えた工具パレット５９のテーパ軸９７は、スピンドル８３のテーパ孔９９から取り外し可能になるものである。

以上のごとき説明から理解されるように、加工機械３における工具ホルダヘッド２５に備えたスピンドル８３に対して、加工工具２７を着脱交換することができる。この際、交換装置７における工具保持部材６１によって加工工具２７を保持して着脱交換を行うことができる。ところで、加工工具２７と対をなすノズル２９は、ノズル保持部材７５によって同時に着脱交換されるものである。

前記加工工具２７とノズル２９の着脱交換を同時に行うために、前記ストッカー５における棚フレーム３３Ａの棚部材１１３には、図４に示すように、対をなす加工工具２７とノズル２９は隣接して配置してある。前記棚部材１１３において加工工具２７を支持する部分には、図８に示すように、工具ポット１１５が備えられている。

上記工具ポット１１５の上面には、加工工具２７に固定した工具パレット５９を支持する環状の支持面１１５Ｆを備えている。そして、工具ポット１１５の中央部には、加工工具２７における前記テーパ軸９７を嵌入自在なテーパ孔状の収納凹部１１５Ｔが備えられている。そして、収納凹部１１５Ｔの底面中央には、前記テーパ軸９７の穴９７Ｈに係合して位置決めするピン状の位置決め突起部材１１５Ｐが備えられている。そして、工具ポット１１５には、加工工具２７が有るか否かを検出するための近接センサなどのごとき工具検出センサ１１７が備えられている。

したがって、工具ポット１１５に保持された加工工具２７は、軸心が工具ポット１１５の軸心と一致するように位置決めされているものである。そして、工具ポット１１５に加工工具２７が有るか否かは工具検出センサ１１７によって検出されるものである。

前記加工工具２７と一体的に交換されるノズル２９を着脱可能に支持する棚部材１１３の部分は、図９に示すように、ノズルポット１１９が備えられている。このノズルポット１１９には、ノズル２９の基部に備えたノズルカプラ２９Ａを支持する支持面１１９Ｆが備えられている。そして、ノズルポット１１９には、ノズルカプラ２９Ａに備えた位置決めパイプ１２１の位置決めを行う位置決め孔１１９Ｈが備えられている。

ノズルポット１１９には、ノズルカプラ２９Ａに形成した切欠部２９Ｃに係合して、ノズルカプラ２９Ａの回動を防止する回動防止ピン１２３が備えられている。さらに、ノズルポット１１９には、前記位置決めパイプ１２１を検出してノズル２９の有無を検出する近接センサなどのごときノズル検出センサ１２５が備えられている。

上記構成により、ノズルポット１１９に格納されたノズル２９の方向性は、常に一定に保持されるものである。そして、ノズル検出センサ１２５によって、ノズル２９の有無が検出されるものである。

既に理解されるように、交換装置７における工具保持部材６１によって工具パレット５９を先端側から相対的に挿入し保持すると同時に、ノズル保持部材７５によってノズルカプラ２９Ａを先端側から相対的に挿入し保持する。そして、工具ポット１１５から工具パレット５９を引き抜くように取り外すと同時に、ノズルポット１１９からノズルカプラ２９Ａを引き抜くように取り外すことにより、ストッカー５から加工工具２７、ノズル２９を同時に取り外すことができる。逆に、加工工具２７、ノズル２９をストッカー５に同時に格納することができる。

ところで、上述のように、加工工具２７、ノズル２９をストッカー５の工具ポット１１５、ノズルポット１１９に格納するようなときに、又は後述するように、加工機械３に加工工具２７、ノズル２９を装着するようなときに、例えば加工工具２７、又はノズル２９が円滑に装着されずに負荷が生じた場合には、前記交換ハンドユニット４７に備えたコイルスプリング５７が圧縮されることになる。したがって、大きな負荷の発生による交換ハンドユニット４７等の損傷を防止できる。

既に理解されるように、交換装置７によっての、ストッカー５からの加工工具２７、ノズル２９の取り外し、及びストッカー５に対する格納を同時に行い得るものである。

次に、前記ストッカー５と前記旋回装置１５との間においてワークＷの着脱を行う構成について説明する。前記ストッカー５には、ワークＷを収納する複数のワークポット１２７（図１０参照）が備えられている。上記各ワークポット１２７の間隔は、前記交換ハンドユニット４７に備えた工具保持部材６１とノズル保持部材７５との間隔寸法よりも大きな間隔に設定してある。したがって、交換ハンドユニット４７に備えた工具保持部材６１によってワークＷの取り外しを行うとき、ノズル保持部材７５が他のワークポット１２７と干渉することはないものである。

上記説明より理解されるように、前記工具保持部材６１は、ワークＷを保持するワーク保持部材６１を兼用するものである。

前記交換装置７における工具保持部材６１によってワークＷを保持するために、ワークＷの下面には、前述した工具パレット５９に相当するワークパレット１２９（図１１参照）が、例えば接着剤や複数の固定ねじ等の適宜の固定手段（図示省略）を介して着脱可能に取付けてある。そして、ワークパレット１２９の下面中央部には、ワークポット１２７に備えた位置決め穴１３３（図１２参照）に嵌合自在な位置決め軸１３５が備えられている。

前記ワークパレット１２９の下面には、前記ワークポット１２７に備えた位置決めピン１２７Ｐと係合自在な位置決め孔１２９Ｈが備えられている。さらに、前記ワークパレット１２９の外周面には断面Ｖ形状の周溝１２９Ｇが形成してあると共に、外周面の一部には、前記工具保持部材６１における工具保持部６３の最奥部に水平に備えたピン穴１３７に挿入自在な位置決めピン１３９（図１３参照）が水平に突出して備えられている。

したがって、ワークポット１２７とワークパレット１２９の方向性は常に一定に保持されている。そして、交換装置７における工具保持部材６１によってワークパレット１２９を保持するとき、前記ピン穴１３７に位置決めピン１３９が挿入される。よって、ワークＷの方向性と工具保持部材６１との方向性は、常に同一方向に保持されるものである。

前記ワークポット１２７には、位置決め軸１３５を検出する検出センサ１４１（図１４参照）が備えられている。したがって、検出センサ１４１によってワークＷの有無が検出される。

前記旋回装置１５には、前記旋回軸１７が垂直に、かつ適宜の角度に割出し自在に備えられている。この旋回軸１７は、旋回装置に備えた適宜の伝達機構（図示省略）をサーボモータによって回転することにより、所望の回転角に割出し位置決めできるものである。前記旋回軸１７は、前記ワークパレット１２９に備えた位置決め軸１３５を着脱可能な中空軸に構成してある。そして、前記位置決め軸１３５を一体的に固定するために、例えばコレットチャックやスクロールチャックなどのごとき適宜のチャック（図示省略）が備えられている。

したがって、旋回装置１５に備えた旋回軸１７に対してワークＷを着脱することができる。

以上のごとき構成において、加工機械３における工具ホルダヘッド２５に、加工工具２７及びノズル２９を装着するには、図１５（Ａ），（Ｂ）に示すように、交換装置７によって、ストッカー５に収納されている加工工具２７及びノズル２９を同時に取り外す。この際、テーブル１３をＺ軸方向の前側へ移動すると共に、旋回装置１５をＸ軸方向の一側方へ移動する。すなわち、交換する加工工具２７、ノズル２９とワークＷとが干渉しないように位置決めする。

次に、図１５（Ｃ）に示すように、取り出した加工工具２７、ノズル２９を工具ホルダヘッド２５に装着すべく、工具ホルダヘッド２５に対応した位置へ移動する。そして、図１５（Ｄ）に示すように、工具ホルダヘッド２５に対して加工工具２７、ノズル２９を装着する。

次に、旋回装置１５に対してワークＷを装着する場合に付いて説明する。

旋回装置１５に対してワークＷを装着する場合には、図１６（Ａ）に示すように、テーブル１３をＸ軸方向へ移動して、旋回装置１５を、交換装置７に対応する位置に位置決めする。前記交換装置７においては、ストッカー５からワークＷを取り出す。そして、図１６（Ｂ）に示すように、ワークＷを旋回装置１５側へ移動する。そして、図１６（Ｃ）に示すように、ワークＷを装着した後、図１６（Ｄ）に示すように、旋回装置１５に装着したワークＷから交換装置７を離反する。

以上のごとき説明から理解されるように、加工機械３に備えた工具ホルダヘッド２５に対して、ストッカー５に格納されている加工工具２７及びノズル２９を、交換装置７によって、制御装置の制御の下に自動的に着脱交換することができる。また、加工機械３に備えた旋回装置１５に対して、ストッカー５に格納されているワークＷを自動的に着脱することができる。

既に理解されるように、加工機械３の一例としての研削盤に対して、加工工具２７としての砥石車を着脱交換することができる。したがって、図１７（Ａ）に概略的に示すように、加工工具２７として平形の砥石車２７Ａを使用して、ワークＷの上面ＵＦ１，ＵＦ２，ＵＦ３の研削加工を行うことができる。

また、図１７（Ｂ）に示すように、加工工具２７としてカップ形の砥石車２７Ｂに着脱交換してワークＷの側面ＳＦ１，ＳＦ２の研削を行うことができる。さらに、ワークＷを１８０°旋回させて側面ＳＦ３，ＳＦ４の研削加工を行うことができる。この際、微調節ねじ９５によって、軸受ハウジング７９を、Ｙ軸方向（上下方向）及びＸ軸方向（左右方向）に極く僅かに傾斜すると、砥石車２７Ｂにおける研削面がワークＷに対して面当たりすることを抑制できる。

すなわち、ワークＷの研削面に綾目模様が発生することを防止でき、綾目模様のない綺麗な面性状に仕上げ加工することができる。換言すれば、砥石車２７ＢがワークＷの側面の研削加工をより高精度に加工することができる。次に、ワークＷを９０°回動して、ワークＷの端面ＥＦ１，ＥＦ２を研削位置に割出し位置決めし、前記砥石車２７Ｂによって端面ＥＦ１，ＥＦ２の研削加工を行う。

ところで、加工工具としてカップ形の砥石車２７Ｂを使用することにより、ワークＷと砥石車２７Ｂとの間へクーラントの進入を効果的に行うことができる。よって、研削焼けを防止することができる。さらに、側面の研削加工時においても加工剛性を保つことができ、研削加工の向上を図ることができる。

上記説明から理解されるように、ワークＷの加工面に対応して加工工具２７としての砥石車２７Ａ，２７Ｂを交換して研削加工を行い得るものであるから、ワークＷの５面の研削加工を行い得るものである。この際、砥石車２７Ｂを僅かに傾斜して、研削面の面当たりを抑制して研削加工を行うことができる。

ところで、平形の砥石車２７Ａとカップ形の砥石車２７Ｂは、着脱交換するものである。したがって、平形の砥石車２７Ａを使用しての研削加工と、カップ形の砥石車２７Ｂを使用しての研削加工とのどちらを先行して行うかは任意である。

既に理解されるように、加工機械３における工具ホルダヘッド２５におけるスピンドル８３に対して、カップ形の砥石車２７Ｂと平形の砥石車２７Ａとを着脱交換して研削加工を行うことができる。そして、前述したように、カップ形の砥石車２７Ｂを使用するときには、スピンドル８３を、例えばマイクロメータ単位でもって僅かに傾斜することにより、砥石車２７Ｂの面当たりを防止した状態でもって研削加工を行うことができる。

この際、スピンドル８３を予め僅かに傾斜した構成とすることも可能である。この場合、カップ形の砥石車２７Ｂに代えて平形の砥石車２７Ａを使用する場合には、砥石車２７Ａをドレス加工する必要がある。すなわち、平形の砥石車２７Ａにおける周面を、僅かに傾斜したテーパ状に形成する。換言すれば、上記砥石車２７Ａの外周面の最下縁部が水平な面に接触するように、砥石車２７Ａの外周面を、スピンドル８３の僅かな傾斜に対応したテーパ面に形成する。

既に理解されるように、砥石車を、カップ形の砥石車２７Ｂに、又は平形の砥石車２７Ａに着脱交換した場合であっても、容易に高精度の研削加工を行い得るものである。

以上のごとき説明から理解されるように、本実施形態においては、交換装置７に備えた交換ハンドユニット４７によって、加工機械３における工具ホルダヘッド２５に対する加工工具２７、ノズル２９の着脱交換と、旋回装置１５に対するワークＷの着脱交換とを行うことができる。すなわち、加工工具２７の交換を行う工具保持部材６１を、ワークＷの交換を行うワーク保持部と兼用することができる。したがって、交換装置７の簡素化を図ることができる。

ところで、前記説明においては、加工機械３として研削盤を例示し、加工工具２７として砥石車を交換する場合について説明した。しかし、加工機械３としては、例えばフライス盤とし、加工工具としてのフライスを交換する構成とすることも可能である。

なお、本発明は、前述したごとき実施形態に限ることなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態でもって実施可能である。

すなわち、前記実施形態においては、旋回装置１５の旋回軸１７を、垂直なＹ軸の軸心回りに回動する場合について説明した。しかし、旋回軸１７を水平にして、例えばＸ軸の軸心回りに、又はＺ軸の軸心回りに回動する構成とすることも可能である。

前述のように、例えばＺ軸の軸心回りにワークＷを回動して研削加工を行うには、旋回テーブル１５（図１８には図示省略）に支持されて上側に割出し位置決めされた上面ＵＦを平形砥石車２７Ａによって研削する。そして、旋回テーブル１５に支持されたワークＷの垂直な平面ＶＦをカップ形砥石車Ｓ２７Ｂによって研削する。

この場合、平形砥石車２７ＡによってワークＷの割出し位置決めされた上面ＵＦの研削を先に行うか、カップ形砥石車２７Ｂによって垂直な平面ＶＦの研削を先に行うかは任意である。すなわち、平形砥石車２７Ａとカップ形砥石車２７Ｂとの交換を行えばよいものである。

すなわち、Ｚ軸の軸心回りにワークＷを回動する構成の場合であっても、平形砥石車２７Ａとカップ形砥石車２７Ｂとの交換を行うことにより、ワークの５面の研削加工を容易に行い得るものである。

１ ワーク加工システム
３ 加工機械
５ ストッカー
７ 交換装置
１５ 旋回テーブル（旋回装置）
２５ 砥石頭（工具ホルダヘッド）
２７ 加工工具（砥石車）
２９ ノズル
３３Ａ 後方棚フレーム
３３Ｂ 側方棚フレーム
４７ 交換ハンドユニット
５９ 工具パレット
６１ 工具保持部材
６３ 工具保持部
６５ 固定フィンガー
６７ 可動フィンガー
７５ ノズル保持部材
７９ 軸受ハウジング
８３ スピンドル
８５ 中空回転軸
９１ 微調節機構
９５ 微調節ねじ
１０３ チャック
１０９ ドローバー
１１３ 棚部材
１１５ 工具ポット
１１９ ノズルポット
１２３ 回転防止ピン
１２７ ワークポット
１２９ ワークパレット
１３３ 位置決め穴
１３５ 位置決め軸
１３９ 位置決めピン

Claims (9)

1. 金属製のワークの加工を行う加工工具を着脱交換自在な加工機械と、各種の加工工具及び各種の加工工具に対応して備えられたノズル並びに複数のワークを格納したストッカーと、前記加工機械と前記ストッカーとの間において、加工工具及びノズル並びにワークの着脱交換を行う交換装置とを備えたワーク加工システムであって、
   前記交換装置は、交換アームの先端側に、加工工具を保持する工具保持部と、ノズルを保持するノズル保持部とを並列に備え、前記工具保持部は、ワークを保持するワーク保持部を兼用する構成であり、
   前記ストッカーに対をなして格納されている前記加工工具と前記ノズルとの位置的関係は、前記工具保持部と前記ノズル保持部の位置的関係と一致する
   ことを特徴とするワーク加工システム。
2. 請求項１に記載のワーク加工システムにおいて、
   前記工具保持部は、固定フィンガーと、前記固定フィンガーに対向する可動フィンガーとを有し、
   前記固定フィンガーは、前記加工工具の周面に係合自在な直線状のガイド部を有する
   ことを特徴とするワーク加工システム。
3. 請求項１又は２に記載のワーク加工システムにおいて、前記交換装置は、水平面内の左右方向に配列された前記加工機械とストッカーとの間に配置してあり、前記ストッカーは、前記交換装置の前記水平面内で前記左右方向に垂直な前後方向の後側に位置する後方棚フレームと、前記左右方向において前記交換装置に対して前記加工機械の反対側に位置する側方棚フレームと、を備えることを特徴とするワーク加工システム。
4. 請求項１～３のいずれかに記載のワーク加工システムにおいて、前記加工機械は、加工工具に対して左右方向へ往復動自在なスライドテーブルを備えており、このスライドテーブルに、ワークを支持して旋回自在な旋回テーブルを備えていることを特徴とするワーク加工システム。
5. 請求項４に記載のワーク加工システムにおいて、前記加工工具としての砥石車のドレッシングを行うドレッサを前記スライドテーブルに備え、かつ前記加工機械に備えたスピンドルを、上下方向に僅かに傾斜してあることを特徴とするワーク加工システム。
6. 請求項１～５のいずれかに記載のワーク加工システムにおいて、前記ワークは、前記交換装置における工具保持部によって保持される円板形状のパレットテーブルに予め取付けてあることを特徴とするワーク加工システム。
7. 請求項４、５又は６に記載のワーク加工システムによるワーク加工方法であって、
   （ａ）旋回テーブルに支持されて上側に割出し位置決めされたワークの上面を、加工機械に備えた平形砥石車によって研削加工する工程、
   （ｂ）旋回テーブルに支持された前記ワークの垂直な平面をカップ形砥石車によって研削する工程、
   （ｃ）前記平形砥石車をカップ形砥石車に、又はカップ形砥石車を平形砥石車に交換する工程、
   の各工程を備えていることを特徴とするワーク加工方法。
8. 請求項７に記載のワーク加工方法であって、前記カップ形砥石車による研削加工時には、砥石車の回転軸を、前記ワークの研削面に対して僅かに傾斜して前記ワークの研削を行うことを特徴とするワーク加工方法。
9. 請求項７又は８に記載のワーク加工方法であって、前記カップ形砥石車に代えて前記平形砥石車を使用して前記ワークの研削を行うに当たり、前記平形砥石車の外周面の最下縁部が水平になるように、僅かなテーパ状にドレス加工を行うことを特徴とするワーク加工方法。

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