特許 6771807 ワーク搬送装置および工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6771807

(24)【登録日】2020年10月2日

(45)【発行日】2020年10月21日

(54)【発明の名称】ワーク搬送装置および工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 7/04 20060101AFI20201012BHJP

   B23Q 1/01 20060101ALI20201012BHJP

   B23Q 5/42 20060101ALI20201012BHJP

   B23Q 1/60 20060101ALI20201012BHJP

【ＦＩ】

   B23Q7/04 Z

   B23Q1/01 W

   B23Q5/42 Z

   B23Q1/60 A

【請求項の数】9

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2019-111623(P2019-111623)

(22)【出願日】2019年6月15日

【審査請求日】2020年8月7日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000121202

【氏名又は名称】エンシュウ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136674

【弁理士】

【氏名又は名称】居藤 洋之

(72)【発明者】

【氏名】矢野 仁康

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 利夫

(72)【発明者】

【氏名】宇田 佳通

【審査官】 山本 忠博

(56)【参考文献】

【文献】 特許第６６０９３６５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平５−３０１１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０７３１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ １／００−１／７６，５／００−７／１８，

Ｂ２３Ｂ １９／００−１９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物が載置されるワークテーブルと、
前記ワークテーブルを支持するベッドと、
前記被加工物を加工する加工工具を回転駆動可能に保持する主軸を有する加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを支持するコラムと、
前記加工ヘッドの上下方向をＺ軸方向とし、前記Ｚ軸方向に対して直交する一つの方向をＸ軸方向とし、前記Ｚ軸方向および前記Ｘ軸方向の両方に対して直交する方向をＹ軸方向としたとき、前記加工ヘッドを前記Ｘ軸方向へ往復移動させるＸ軸方向移動機構とを備える工作機械に用いられる、ワーク搬送装置であって、
前記ベッドおよび前記コラムの少なくとも一方に固定される基部と、
前記基部に前記Ｘ軸方向へ往復移動可能に設けられた可動部と、
前記可動部に設けられ、前記被加工物を離脱可能に保持するワーク保持部と、
前記可動部と前記加工ヘッドとを切り離し可能に連結する連結部とを備える、ワーク搬送装置。

【請求項2】

前記基部は、前記ベッドおよび前記コラムの両方に固定される、請求項１に記載のワーク搬送装置。

【請求項3】

前記基部は、
前記可動部を前記Ｘ軸方向へ往復移動可能に支持する支持部と、
前記Ｘ軸方向に間隔を隔てて前記Ｚ軸方向に延びて設けられた２つの支柱とを有しており、
２つの前記支柱のそれぞれの下端部が前記ベッドに接続されており、２つの前記支柱のそれぞれの前記下端部よりも上方の部分が前記支持部に接続されている、請求項１または２に記載のワーク搬送装置。

【請求項4】

前記基部は、前記Ｘ軸方向に間隔を隔てて前記Ｙ軸方向に延びて設けられた２つの固定アームを有しており、
２つの前記固定アームのそれぞれの一方端部が前記支柱または前記支持部に接続されており、他方端部が前記コラムに接続されている、請求項３に記載のワーク搬送装置。

【請求項5】

前記可動部は、
前記連結部を介して前記加工ヘッドに連結される第１可動部と、
前記ワーク保持部が設けられた第２可動部と、
前記基部に前記Ｘ軸方向へ延びて設けられた第１ラックと、
前記第２可動部に前記Ｘ軸方向へ延びて設けられた第２ラックと、
前記第１可動部に設けられて前記第１ラックに噛み合わされた第１ピニオンと、
前記第１可動部に設けられて前記第２ラックに噛み合わされ、前記第１ピニオンの回転に伴って回転される第２ピニオンとを有しており、
前記第２ラックおよび前記第２ピニオンは、前記第１可動部が前記Ｘ軸方向へ移動されるときに、前記第２ラックが前記第２ピニオンで押されて前記第１可動部と同じ方向へ移動されるように構成されている、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のワーク搬送装置。

【請求項6】

前記連結部は、
前記加工ヘッドおよび前記可動部の一方に設けられた連結片と、
前記加工ヘッドおよび前記可動部の他方に設けられ、前記連結片を前記Ｘ軸方向の両側から囲むように受け入れる受容部と、
前記連結片および前記受容部の一方を前記Ｙ軸方向に移動させて、前記連結片が前記受容部に受け入れられた連結状態と、前記連結片が前記受容部から引き出された連結解除状態とを切り換える連結操作部とを有する、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のワーク搬送装置。

【請求項7】

前記連結部は、
前記第１可動部に設けられた棒状の連結片と、
前記加工ヘッドに設けられ、前記連結片の一方端部を前記Ｘ軸方向の両側から囲むように受け入れる第１受容部と、
前記基部に設けられ、前記連結片の他方端部を前記Ｘ軸方向の両側から囲むように受け入れる第２受容部と、
前記連結片を前記Ｙ軸方向に移動させて、前記連結片の一方端部が前記第１受容部に受け入れられた連結状態と、前記連結片の一方端部が前記第１受容部から引き出され、かつ、前記連結片の他方端部が前記第２受容部に受け入れられた連結解除状態とを切り換える連結操作部とを有する、請求項５に記載のワーク搬送装置。

【請求項8】

請求項１ないし７のいずれか１項に記載のワーク搬送装置を備える、工作機械。

【請求項9】

前記加工ヘッドが移動可能な領域を加工ヘッド移動領域とし、前記ワーク保持部が移動可能な領域をワーク保持部移動領域としたとき、
前記加工ヘッド移動領域の下方に位置する第１位置と前記ワーク保持部移動領域の下方に位置する第２位置との間で前記ワークテーブルを前記Ｙ軸方向へ往復移動させるＹ軸方向移動機構を備える、請求項８に記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工ヘッドから動力を受けて駆動されるワーク搬送装置およびそのワーク搬送装置を備える工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、加工ヘッドから動力を受けて駆動されるワーク搬送装置を備える工作機械がある。例えば、下記特許文献１には、加工ヘッドとしての主軸装置の移動に伴う支持アームの移動によりワークを移動させるように構成された工作機械が開示されている。この工作機械では、支持アームの一方端部にワークを把持するクランプアームが設けられており、支持アームの他方端部に被連結部材が設けられており、支持アームとクランプアームと被連結部材とによってワーク搬送装置が構成されている。ワークを搬送する際には、主軸装置に設けられた連結部材にワーク搬送装置の被連結部材が連結される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−２０７３１５号公報

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に記載された工作機械では、支持アームとクランプアームと被連結部材とを含むワーク搬送装置の全体が連結部材によって片持ち状態で支持されていたので、ワーク搬送装置の重量やワークの重量によって支持アームの撓みや振動が生じ易く、ワーク搬送装置を高速で駆動させることが困難であるという問題があった。また、ワークをワークテーブルの決められた位置に正確に載置することが困難であるという問題があった。

【発明の概要】

【0005】

本発明は上記問題に対処するためになされたものであり、その目的は、高速で駆動させることができるとともに、被加工物をワークテーブルの決められた位置に正確に載置することができるワーク搬送装置およびそのワーク搬送装置を備える工作機械を提供することにある。

【0006】

上記目的を達成するため、本発明に係るワーク搬送装置の特徴は、被加工物が載置されるワークテーブルと、前記ワークテーブルを支持するベッドと、前記被加工物を加工する加工工具を回転駆動可能に保持する主軸を有する加工ヘッドと、前記加工ヘッドを支持するコラムと、前記加工ヘッドの上下方向をＺ軸方向とし、前記Ｚ軸方向に対して直交する一つの方向をＸ軸方向とし、前記Ｚ軸方向および前記Ｘ軸方向の両方に対して直交する方向をＹ軸方向としたとき、前記加工ヘッドを前記Ｘ軸方向へ往復移動させるＸ軸方向移動機構とを備える工作機械に用いられる、ワーク搬送装置であって、前記ベッドおよび前記コラムの少なくとも一方に固定される基部と、前記基部に前記Ｘ軸方向へ往復移動可能に設けられた可動部と、前記可動部に設けられ、前記被加工物を離脱可能に保持するワーク保持部と、前記可動部と前記加工ヘッドとを切り離し可能に連結する連結部とを備えることにある。

【0007】

工作機械のベッドは、ワークテーブルを支持するために高強度で構成されており、工作機械のコラムは、加工ヘッドを支持するために高強度で構成されている。上記の構成によれば、基部が、高強度で構成されたベッドおよびコラムの少なくとも一方に固定されるので、基部を安定して固定することができる。したがって、基部に設けられた可動部の動作を安定させることができ、可動部を高速で駆動させることができる。また、基部および可動部の撓みや振動を抑制でき、被加工物をワークテーブルの決められた位置に正確に載置することができる。

【0008】

本発明に係るワーク搬送装置の他の特徴は、前記基部は、前記ベッドおよび前記コラムの両方に固定されることにある。

【0009】

この構成によれば、基部がベッドおよびコラムの両方に固定されるので、これらのうちの一方にだけ固定される場合と比べて、基部をより安定して固定することができ、可動部の動作をより安定させることができる。

【0010】

本発明に係るワーク搬送装置の他の特徴は、前記基部は、前記可動部を前記Ｘ軸方向へ往復移動可能に支持する支持部と、前記Ｘ軸方向に間隔を隔てて前記Ｚ軸方向に延びて設けられた２つの支柱とを有しており、２つの前記支柱のそれぞれの下端部が前記ベッドに接続されており、２つの前記支柱のそれぞれの前記下端部よりも上方の部分が前記支持部に接続されていることにある。

【0011】

この構成によれば、Ｘ軸方向に間隔を隔ててＺ軸方向に延びて設けられた２つの支柱で、支持部および可動部を安定して支持することができる。また、２つの支柱の間に確保された空間を通して、ワークテーブル等の保守点検を容易に行うことができる。

【0012】

本発明に係るワーク搬送装置の他の特徴は、前記基部は、前記Ｘ軸方向に間隔を隔てて前記Ｙ軸方向に延びて設けられた２つの固定アームを有しており、２つの前記固定アームのそれぞれの一方端部が前記支柱または前記支持部に接続されており、他方端部が前記コラムに接続されていることにある。

【0013】

この構成によれば、Ｘ軸方向に間隔を隔ててＹ軸方向に延びて設けられた２つの固定アームで、支持部および可動部をより安定して支持することができる。また、２つの固定アームの間に確保された空間を通して、加工ヘッドの保守点検を容易に行うことができる。

【0014】

本発明に係るワーク搬送装置の他の特徴は、前記可動部は、前記連結部を介して前記加工ヘッドに連結される第１可動部と、前記ワーク保持部が設けられた第２可動部と、前記基部に前記Ｘ軸方向へ延びて設けられた第１ラックと、前記第２可動部に前記Ｘ軸方向へ延びて設けられた第２ラックと、前記第１可動部に設けられて前記第１ラックに噛み合わされた第１ピニオンと、前記第１可動部に設けられて前記第２ラックに噛み合わされ、前記第１ピニオンの回転に伴って回転される第２ピニオンとを有しており、前記第２ラックおよび前記第２ピニオンは、前記第１可動部が前記Ｘ軸方向へ移動されるときに、前記第２ラックが回転する前記第２ピニオンで押されて前記第１可動部と同じ方向へ移動されるように構成されていることにある。

【0015】

この構成によれば、加工ヘッドのＸ軸方向へ動く力が連結部を介して第１可動部に伝達されたときに、第１可動部および第２可動部が加工ヘッドと同じ方向へ移動される。このとき、第２ラックおよび第２可動部は回転する第２ピニオンで押されて第１可動部と同じ方向へさらに移動されるため、第２ラックおよび第２可動部の移動距離を第１可動部の移動距離よりも長くすることができる。

【0016】

本発明に係るワーク搬送装置の他の特徴は、前記連結部は、前記加工ヘッドおよび前記可動部の一方に設けられた連結片と、前記加工ヘッドおよび前記可動部の他方に設けられ、前記連結片を前記Ｘ軸方向の両側から囲むように受け入れる受容部と、前記連結片および前記受容部の一方を前記Ｙ軸方向に移動させて、前記連結片が前記受容部に受け入れられた連結状態と、前記連結片が前記受容部から引き出された連結解除状態とを切り換える連結操作部とを有することにある。

【0017】

この構成によれば、連結片および受容部の一方を連結操作部でＹ軸方向へ移動させるだけで、連結状態と連結解除状態とを簡単に切り換えることができる。

【0018】

本発明に係るワーク搬送装置の他の特徴は、前記連結部は、前記第１可動部に設けられた棒状の連結片と、前記加工ヘッドに設けられ、前記連結片の一方端部を前記Ｘ軸方向の両側から囲むように受け入れる第１受容部と、前記基部に設けられ、前記連結片の他方端部を前記Ｘ軸方向の両側から囲むように受け入れる第２受容部と、前記連結片を前記Ｙ軸方向に移動させて、前記連結片の一方端部が前記第１受容部に受け入れられた連結状態と、前記連結片の一方端部が前記第１受容部から引き出され、かつ、前記連結片の他方端部が前記第２受容部に受け入れられた連結解除状態とを切り換える連結操作部とを有することにある。

【0019】

この構成によれば、連結片を連結操作部でＹ軸方向へ移動させるだけで、連結状態と連結解除状態とを簡単に切り換えることができる。また、連結解除状態では、連結片の他方端部が基部に設けられた第２受容部に受け入れられるので、被加工物を加工する際には、基部に対する第１可動部および第２可動部のＸ軸方向への移動を抑制できる。

【0020】

上記目的を達成するため、本発明に係る工作機械の特徴は、上記のいずれかのワーク搬送装置を備えることにある。

【0021】

この構成によれば、上記の各ワーク搬送装置の効果をそのまま得ることができる。

【0022】

本発明に係る工作機械の他の特徴は、前記加工ヘッドが移動可能な領域を加工ヘッド移動領域とし、前記ワーク保持部が移動可能な領域をワーク保持部移動領域としたとき、前記加工ヘッド移動領域の下方に位置する第１位置と前記ワーク保持部移動領域の下方に位置する第２位置との間で前記ワークテーブルをＹ軸方向へ往復移動させるＹ軸方向移動機構を備えることにある。

【0023】

この構成によれば、ワークテーブルを第１位置と第２位置との間で往復移動させることができるので、ワーク搬送装置で搬送されてきた被加工物を第２位置でワークテーブルに載置することができる。また、加工後の被加工物を第２位置においてワークテーブルからワーク搬送装置で搬出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態に係る工作機械の構成を示す斜視図である。

【図2】図１に示す工作機械の作動を制御するための制御システムのブロック図である。

【図3】図１に示す工作機械からワーク搬送装置を取り外した状態を示す斜視図である。

【図4】図１に示す工作機械のワーク搬送装置を示す斜視図である。

【図5】図１に示す工作機械（連結状態）の要部の構成を示す断面図である。

【図6】図４に示すワーク搬送装置の要部の構成を示す分解斜視図である。

【図7】図４に示すワーク搬送装置の作動を示す分解斜視図である。

【図8】図５に示す連結部の作動を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明に係るワーク搬送装置および工作機械の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る工作機械１０の構成を示す斜視図である。図２は、工作機械１０の作動を制御するための制御システムのブロック図である。図３は、工作機械１０からワーク搬送装置３０を取り外した状態を示す斜視図である。なお、本明細書において参照する図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。

【0026】

（工作機械１０の構成）
図１に示す工作機械１０は、加工工具１２をコンピュータ制御（ＮＣ制御）によって移動させながら被加工物Ｗに切削加工を施す機械装置であり、工作機械１０の全体の基礎となるベッド１４を備えている。ベッド１４は、高い強度を確保できるように、鉄等の金属からなる鋳物材や鋼板材を組み合わせて台状に形成されている。

【0027】

また、図１に示すように、工作機械１０は、加工ヘッド１６、コラム１８、Ｚ軸方向移動機構２０、Ｘ軸方向移動機構２２、ツールマガジン２４、ワークテーブル２６、Ｙ軸方向移動機構２８、ワーク搬送装置３０および制御装置３２を備えている。これらの各構成要素は、ベッド１４によって支持されている。

【0028】

加工ヘッド１６は、加工工具１２を回転駆動可能に保持する主軸３４と、主軸３４を回転駆動させるための主軸駆動モータ３６と、主軸３４および主軸駆動モータ３６を覆う金属板製の加工ヘッドカバー１６ａとを有している。加工工具１２は、被加工物Ｗを切削加工するための刃物であり、具体的にはドリルやエンドミル等の切削工具である。なお、加工工具１２は、被加工物Ｗに対して機械加工を行うことができればよく、レーザ光を出射して被加工物Ｗを切断、溶接、溶射、肉盛りまたは各種表面処理を行なうレーザ光出射ノズルなどで構成されていてもよい。

【0029】

コラム１８は、加工ヘッド１６を支持する柱状の部材であり、高い強度を確保できるように、鉄等の金属からなる鋳物材や鋼板材を組み合わせて形成されている。本実施形態のコラム１８の骨格部分は、ベッド１４の上面から起立した門型形状（図示省略）に形成されている。

【0030】

図１中の矢印で示すように、加工ヘッド１６の上下方向（工作機械１０の上下方向）をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に対して直交する一つの方向（工作機械１０の左右方向）をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向およびＸ軸方向の両方に対して直交する方向（工作機械１０の前後方向）をＹ軸方向としたとき、コラム１８は、加工ヘッド１６をＺ軸方向およびＸ軸方向のそれぞれへ往復移動可能な状態で支持するように構成されている。

【0031】

Ｚ軸方向移動機構２０は、加工ヘッド１６における主軸３４および主軸駆動モータ３６をコラム１８に対してＺ軸方向へ往復移動させる機構であり、駆動力を発生させるＺ軸駆動モータ３８（図２）と、ネジ送り機構（図示省略）と、リニアガイド（図示省略）とを備えている。すなわち、加工ヘッドカバー１６ａは、Ｚ軸方向には不変である。Ｘ軸方向移動機構２２は、加工ヘッド１６をコラム１８に対してＸ軸方向へ往復移動させる機構であり、駆動力を発生させるＸ軸駆動モータ４０（図２）と、ネジ送り機構（図示省略）と、リニアガイド（図示省略）とを備えている。Ｚ軸方向移動機構２０およびＸ軸方向移動機構２２のそれぞれは、コラム１８と加工ヘッド１６との間に配置されている。

【0032】

ツールマガジン２４は、被加工物Ｗに対する加工の種類に応じて準備された複数種類の加工工具１２を保持するとともに、主軸３４に対して加工工具１２を提供する機械装置である。ツールマガジン２４は、ワークテーブル２６の後方におけるコラム１８の内部に配置されている。

【0033】

ワークテーブル２６は、被加工物Ｗが載置される板状の部材であり、鉄等の金属からなる鋳物材で構成されている。ワークテーブル２６には、被加工物Ｗを固定するためのチャック装置（図示省略）が設けられている。ワークテーブル２６は、ベッド１４の上面に設けられたＹ軸方向移動機構２８に取り付けられている。つまり、ワークテーブル２６は、Ｙ軸方向移動機構２８を介してベッド１４の上面で支持されている。

【0034】

Ｙ軸方向移動機構２８は、ワークテーブル２６をベッド１４に対してＹ軸方向へ往復移動させる機構であり、駆動力を発生させるＹ軸駆動モータ４２（図２）と、ネジ送り機構（図示省略）と、リニアガイド（図示省略）とを備えている。

【0035】

図３に示すように、加工ヘッド１６が移動可能な領域を加工ヘッド移動領域Ｓ１とし、後述するワーク搬送装置３０（図４）のワーク保持部４８ａ，４８ｂが移動可能な領域をワーク保持部移動領域Ｓ２としたとき、Ｙ軸方向移動機構２８は、加工ヘッド移動領域Ｓ１の下方に位置する第１位置Ｐ１とワーク保持部移動領域Ｓ２の下方に位置する第２位置Ｐ２との間でワークテーブル２６をＹ軸方向へ往復移動させるように構成されている。

【0036】

図４は、図１に示す工作機械１０のワーク搬送装置３０を示す斜視図である。図５は、工作機械１０（連結状態）の要部の構成を示す断面図である。図６は、ワーク搬送装置３０の要部の構成を示す分解斜視図である。

【0037】

図４に示すように、ワーク搬送装置３０は、基部４４、可動部４６、２つのワーク保持部４８ａ，４８ｂおよび連結部５０を有している。上記の第２位置Ｐ２からＸ軸方向の一方側に離間した位置を第３位置Ｐ３とし、上記の第２位置Ｐ２からＸ軸方向の他方側に離間した位置を第４位置Ｐ４としたとき、ワーク搬送装置３０は、第２位置Ｐ２と第３位置Ｐ３との間で被加工物Ｗを搬送し、かつ、第２位置Ｐ２と第４位置Ｐ４との間で被加工物Ｗを搬送することができるように構成されている。つまり、被加工物Ｗを搬送する搬送経路において、上記の第２位置Ｐ２は、ワーク保持部４８ａ，４８ｂとワークテーブル２６との間で被加工物Ｗの受け渡しを行うための「中継点」となっており、第３位置Ｐ３は「始点（または終点）」となっており、第４位置Ｐ４は「終点（または始点）」となっている。また、第１位置Ｐ１は被加工物Ｗに対して切削加工を行う「加工点」となっている。

【0038】

図１に示すように、基部４４は、ベッド１４およびコラム１８の両方に固定される部材である。図４に示すように、基部４４は、可動部４６をＸ軸方向へ往復移動可能に支持する支持部５２と、Ｘ軸方向に間隔を隔ててＺ軸方向に延びて設けられた２つの支柱５４ａ，５４ｂと、Ｘ軸方向に間隔を隔ててＹ軸方向に延びて設けられた２つの固定アーム５６ａ，５６ｂとを有している。

【0039】

支持部５２は、鉄等の金属からなる棒材および板材によって、アングル状またはイケール状に形成されている。支持部５２の下部を構成する棒材５２ａには、後述する可動部４６の第１ピニオン７４に噛み合う第１ラック７０がＸ軸方向に延びて設けられており、支持部５２の上部を構成する棒材５２ｂには、後述する連結部５０の第２受容部８８が設けられている。

【0040】

２つの支柱５４ａ，５４ｂのそれぞれは、鉄等の金属によって四角形の断面を有する棒状に形成されている。一方の支柱５４ａの下端部は、ベッド１４（図１）にボルト６０を用いて接続されており、一方の支柱５４ａの下端部よりも上方の部分は、支持部５２のＸ軸方向における一方端部に溶接により接続されている。他方の支柱５４ｂの下端部は、ベッド１４（図１）にボルト６０を用いて接続されており、他方の支柱５４ｂの下端部よりも上方の部分は、支持部５２のＸ軸方向における他方端部に溶接により接続されている。

【0041】

２つの固定アーム５６ａ，５６ｂのそれぞれは、鉄等の金属によって四角形の断面を有する棒状に形成されている。一方の固定アーム５６ａの一方端部（前端部）は、一方の支柱５４ａにボルト６２を用いて接続されており、一方の固定アーム５６ａの他方端部（後端部）は、コラム１８（図１）にボルト６４を用いて接続されている。他方の固定アーム５６ｂの一方端部（前端部）は、他方の支柱５４ｂにボルト６２を用いて接続されており、他方の固定アーム５６ｂの他方端部（後端部）は、コラム１８（図１）にボルト６４を用いて接続されている。

【0042】

図４に示す可動部４６は、基部４４に対してＸ軸方向へ往復移動可能に設けられた部分である。図５および図６に示すように、可動部４６は、第１可動部６６と、第２可動部６８と、第１ラック７０と、第２ラック７２と、第１ピニオン７４と、第２ピニオン７６とを有している。

【0043】

図６に示すように、第１可動部６６は、鉄等の金属からなる板状の部材であり、第１可動部６６のＸ軸方向における中央部には、Ｙ軸方向に延びる回転軸７８ａを支持する軸受部７８が設けられている。第１可動部６６の軸受部７８より上方の部分には、連結部５０が設けられている。また、第１可動部６６のＹ軸方向における前側および後側には、第１ピニオン７４および第２ピニオン７６のそれぞれが配置されており、図５に示すように、第１ピニオン７４が回転軸７８ａの一方端部（前端部）に取り付けられており、第２ピニオン７６が回転軸７８ａの他方端部（後端部）に取り付けられている。したがって、第１ピニオン７４が回転されると、その回転力が回転軸７８ａを介して第２ピニオン７６に伝達されて第２ピニオン７６が第１ピニオン７４と同じ方向に回転される。

【0044】

図６に示すように、第２可動部６８は、鉄等の金属からなる板状の部材であり、第２可動部６８のＺ軸方向における中央部には、第２ピニオン７６と噛み合う第２ラック７２がＸ軸方向に延びて設けられている。第２可動部６８のＸ軸方向における両端部には、２つのワーク保持部４８ａ，４８ｂのそれぞれが設けられている。また、第２可動部６８の第２ラック７２より上方の部分には、連結部５０をＸ軸方向へ相対的に移動可能に挿通させる第１開口部８０がＸ軸方向に延びて形成されている。さらに、第２可動部６８の第２ラック７２より下方の部分には、第２ピニオン７６をＸ軸方向へ相対的に移動可能に受け入れる第２開口部８２がＸ軸方向に延びて形成されている。

【0045】

図７は、ワーク搬送装置３０の作動を示す分解斜視図である。図６に示すように、本実施形態の可動部４６は、第１ピニオン７４に対して第１ラック７０が下方から噛み合うように構成されており、第２ピニオン７６に対して第２ラック７２が上方から噛み合うように構成されている。また、第１ピニオン７４および第２ピニオン７６は、同じ方向に回転されるように同じ回転軸７８ａに取り付けられている。これにより、第２ラック７２および第２ピニオン７６は、第１可動部６６がＸ軸方向へ移動されるときに、第２ラック７２が第２ピニオンで押されて第１可動部６６と同じ方向へ移動されるように構成されている。

【0046】

図７に示すように、加工ヘッド１６（図１）のＸ軸方向へ動く力が連結部５０を介して第１可動部６６に伝達されると、第１可動部６６および第２可動部６８が加工ヘッド１６（図１）と同じ方向へ移動される。このとき、第１ピニオン７４が第１ラック７０から摩擦力を受けて回転されて、第２ピニオン７６が第１ピニオン７４と同じ方向に回転される。これにより、第２ラック７２および第２可動部６８は、回転する第２ピニオン７６で押されて第１可動部６６と同じ方向へさらに移動される。したがって、第２ラック７２および第２可動部６８の移動距離Ｌ２は、第１可動部６６の移動距離Ｌ１よりも長くなる。本実施形態においては、第２ラック７２および第２可動部６８の移動距離Ｌ２は、第１可動部６６の移動距離Ｌ１の２倍に設定されている。なお、第２ピニオン７６で押される第２ラック７２および第２可動部６８の移動距離は、第１ピニオン７４の直径と第２ピニオン７６の直径との比率を変えることによって調整可能である。

【0047】

図４に示すように、本実施形態では、ワーク搬送装置３０のＸ軸方向における一方側に搬送経路の「始点（または終点）」となる第３位置Ｐ３が定められており、ワーク搬送装置３０のＸ軸方向における他方側に搬送経路の「終点（または始点）」となる第４位置Ｐ４が定められている。また、第３位置Ｐ３と第４位置Ｐ４との中間に「中継点」となる第２位置Ｐ２が定められている。そのため、図７に示す第２可動部６８の移動距離Ｌ２は、一方のワーク保持部４８ａを第２位置Ｐ２と第３位置Ｐ３との間で往復移動させ、かつ、他方のワーク保持部４８ｂを第２位置Ｐ２と第４位置Ｐ４との間で往復移動させることができるように定められている。

【0048】

図８は、連結部５０の作動を示す断面図である。図５に示すように、連結部５０は、可動部４６と加工ヘッド１６とを切り離し可能に連結する機械装置であり、棒状の連結片８４と、連結片８４の一方端部８４ａをＸ軸方向の両側から囲むように受け入れる第１受容部８６と、連結片８４の他方端部８４ｂをＸ軸方向の両側から囲むように受け入れる第２受容部８８とを有している。第１受容部８６は、Ｙ軸方向に延びる中心軸を有する筒状（または穴状）に形成されており、加工ヘッド１６における加工ヘッドカバー１６ａに設けられている。第２受容部８８は、Ｙ軸方向に延びる中心軸を有する筒状（または穴状）に形成されており、ワーク搬送装置３０の基部４４に設けられている。なお、第１受容部８６は、連結片８４の一方端部８４ａをＸ軸方向の両側から囲む形状であればよく、第２受容部８８は、連結片８４の他方端部８４ｂをＸ軸方向の両側から囲む形状であればよいため、これらには、Ｚ軸方向に向けて開いた開口（図示省略）が設けられていてもよい。

【0049】

また、連結部５０は、連結片８４をＹ軸方向に移動させて、連結片８４の一方端部８４ａが第１受容部８６に受け入れられた「連結状態」（図５に示す状態）と、連結片８４の一方端部８４ａが第１受容部８６から引き出され、かつ、連結片８４の他方端部８４ｂが第２受容部８８に受け入れられた「連結解除状態」（図８に示す状態）とを切り換えるための連結操作部９０を有している。

【0050】

本実施形態の連結操作部９０は、第１可動部６６に設けられた直動式のエアシリンダであり、エアシリンダに組み込まれた連結片８４を空気圧で往復移動させるように構成されている。連結操作部９０は、その内部に構成された空気流路を切り換える切り換え弁（図示省略）を有している。後述する制御装置３２（図２）は、ワーク搬送装置３０で被加工物Ｗを搬送するときに「連結状態」（図５）となるように切り換え弁（図示省略）の作動を制御し、加工工具１２で被加工物Ｗを切削加工するときに「連結解除状態」（図８）となるように切り換え弁（図示省略）の作動を制御する。

【0051】

図６に示すように、２つのワーク保持部４８ａ，４８ｂのそれぞれは、被加工物Ｗ（図１）を離脱可能に保持する機械装置であり、被加工物Ｗ（図１）を把持する把持部９２と、把持部９２をＺ軸方向へ移動させるアクチュエータ９４とを有している。本実施形態では、把持部９２として電動チャックが用いられており、アクチュエータ９４として直動式の電動アクチュエータが用いられている。

【0052】

図２に示すように、制御装置３２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータによって構成されており、制御装置３２には、主軸駆動モータ３６、Ｚ軸駆動モータ３８、Ｘ軸駆動モータ４０、Ｙ軸駆動モータ４２、ツールマガジン２４、２つのワーク保持部４８ａ，４８ｂ、連結操作部９０（切り換え弁）および操作パネル９６が電気的に接続されている。

【0053】

制御装置３２は、工作機械１０の全体の作動を総合的に制御するとともに、被加工物Ｗに対して切削加工等を行うように上記の各機器を制御する。上記のＲＯＭには、加工プログラム等が格納されている。上記の操作パネル９６には、作業者が各種の加工条件等を入力するための操作ボタンが設けられている。

【0054】

（工作機械１０の作動）
図１に示す工作機械１０は、工場等の床面に設置して用いられる。被加工物Ｗ（図１）を段階的に加工する加工ラインでは、複数の工程のそれぞれを分担する複数の工作機械１０が加工ラインに沿って設置される。被加工物Ｗを一工程で加工する場合には、工作機械１０が単独で設置される。

【0055】

図２に示す操作パネル９６の操作ボタンを操作して加工プログラムを実行すると、制御装置３２は、まず、ワークテーブル２６（図１）を第２位置Ｐ２（図３）まで移動させるようにＹ軸駆動モータ４２の作動を制御する。また、制御装置３２は、連結部５０が「連結状態」（図５）となるように連結操作部９０の作動を制御する。これにより、連結片８４が第１受容部８６内に挿し込まれてワーク搬送装置３０が加工ヘッド１６に連結される。

【0056】

次に、制御装置３２は、Ｘ軸駆動モータ４０を作動させて加工ヘッド１６をＸ軸方向における第３位置Ｐ３（図４）側に変位させることでワーク保持部４８ａを第３位置Ｐ３（図４）上に位置させる。これにより、ワーク保持部４８ｂは、第２位置Ｐ２（図４）上に位置することになる。次に、制御装置３２は、ワーク保持部４８ａ，４８ｂの各作動を制御して把持部９２を下降させて第３位置Ｐ３上および第２位置Ｐ２上の各被加工物Ｗを把持した後、把持部９２を上昇させる。

【0057】

次に、制御装置３２は、Ｘ軸駆動モータ４０を作動させて加工ヘッド１６をＸ軸方向における第４位置Ｐ４（図４）側に変位させることでワーク保持部４８ａを第２位置Ｐ２上に位置させる。これにより、ワーク保持部４８ｂは、第４位置Ｐ４上に位置することになる。次に、制御装置３２は、ワーク保持部４８ａ，４８ｂの各作動を制御して把持部９２を下降させてそれぞれ保持している被加工物Ｗを第２位置Ｐ２上および第４位置Ｐ４上にそれぞれ配置して把持を解除した後、把持部９２を上昇させる。

【0058】

次に、制御装置３２は、Ｘ軸駆動モータ４０を作動させて加工ヘッド１６をＸ軸方向における第３位置Ｐ３側に変位させることで可動部４６をＸ軸方向における可動範囲の中央位置である原点位置に復帰させる。そして、制御装置３２は、連結部５０が「非連結状態」（図８）となるように連結操作部９０の作動を制御する。これにより、連結片８４が第１受容部８６内から離脱してワーク搬送装置３０が加工ヘッド１６に対して非連結状態となる。また、制御装置３２は、被加工物Ｗが載置されたワークテーブル２６を第２位置Ｐ２（図４）から第１位置Ｐ１（図４）まで移動させるようにＹ軸駆動モータ４２の作動を制御する。

【0059】

次に、制御装置３２は、被加工物Ｗに対して加工工具１２で切削加工を行うように、主軸駆動モータ３６、Ｚ軸駆動モータ３８、Ｘ軸駆動モータ４０およびＹ軸駆動モータ４２の作動を制御する。加工の種類が変わる場面では、制御装置３２は、主軸３４で保持された加工工具１２を交換するようにツールマガジン２４の作動を制御する。

【0060】

切削加工が終了すると、制御装置３２は、被加工物Ｗが載置されたワークテーブル２６を第１位置Ｐ１（図４）から第２位置Ｐ２（図４）まで移動させるようにＹ軸駆動モータ４２の作動を制御する。また、連結部５０が「連結状態」（図５）となるように連結操作部９０の作動を制御するとともに、第２位置Ｐ２（図４）のワークテーブル２６に載置された被加工物Ｗを第４位置Ｐ４（図４）に搬送するようにＸ軸駆動モータ４０およびワーク保持部４８ｂの作動を制御する。

【0061】

（ワーク搬送装置３０の効果）
本実施形態によれば、上記構成により以下の各効果を奏することができる。すなわち、図１に示すワーク搬送装置３０の基部４４が、高強度で構成されたベッド１４およびコラム１８の両方に固定されるので、基部４４を安定して固定することができる。したがって、基部４４に設けられた可動部４６の動作を安定させることができ、可動部４６を高速で駆動させることができる。また、基部４４および可動部４６の撓みや振動を抑制でき、被加工物Ｗをワークテーブル２６の決められた位置に正確に載置することができる。

【0062】

図１に示すように、基部４４は、２つの支柱５４ａ，５４ｂを有しており、２つの支柱５４ａ，５４ｂのそれぞれの下端部がベッド１４に接続されているので、支持部５２および可動部４６を安定して支持することができる。また、２つの支柱５４ａ，５４ｂの間に確保された空間を通して、ワークテーブル２６等の保守点検を容易に行うことができる。

【0063】

図１に示すように、基部４４は、２つの固定アーム５６ａ，５６ｂを有しており、２つの固定アーム５６ａ，５６ｂのそれぞれの一方端部が支柱５４ａ，５４ｂに接続されており、他方端部がコラム１８に接続されているので、支持部５２および可動部４６を安定して支持することができる。また、２つの固定アーム５６ａ，５６ｂの間に確保された空間を通して、加工ヘッド１６の保守点検を容易に行うことができる。

【0064】

図７に示すように、ワーク搬送装置３０では、加工ヘッド１６（図１）のＸ軸方向へ動く力が連結部５０を介して第１可動部６６に伝達されたときに、第１可動部６６および第２可動部６８が加工ヘッド１６と同じ方向へ移動される。このとき、第２ラック７２および第２可動部６８は回転する第２ピニオン７６で押されて第１可動部６６と同じ方向へさらに移動されるため、第２ラック７２および第２可動部６８の移動距離Ｌ２を第１可動部６６の移動距離Ｌ１よりも長くすることができる。

【0065】

図５および図８に示すように、連結部５０では、連結片８４が第１受容部８６に受け入れられた「連結状態」と、連結片８４が第１受容部８６から引き出された「連結解除状態」とを切り換えるようにしているので、連結片８４を連結操作部９０でＹ軸方向へ移動させるだけで、「連結状態」と「連結解除状態」とを簡単に切り換えることができる。

【0066】

図８に示すように、連結部５０の「連結解除状態」では、連結片８４の他方端部８４ｂが基部４４に設けられた第２受容部８８に受け入れられるので、被加工物Ｗを切削加工する際には、基部４４に対する第１可動部６６および第２可動部６８のＸ軸方向への移動を抑制できる。

【0067】

図３に示すように、Ｙ軸方向移動機構２８でワークテーブル２６を第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間で往復移動させることができるので、ワーク搬送装置３０で搬送されてきた被加工物Ｗを第２位置Ｐ２でワークテーブル２６に載置することができる。また、加工後の被加工物Ｗを第２位置Ｐ２においてワークテーブル２６からワーク搬送装置３０で搬出することができる。

【0068】

（変形例）
なお、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。すなわち、上記実施形態では、ワーク搬送装置３０の基部４４が、ベッド１４およびコラム１８の両方に固定されているが、基部４４は、ベッド１４およびコラム１８のいずれか一方にだけ固定されてもよい。この場合でも、ベッド１４およびコラム１８は高い強度で構成されているので、基部４４を安定して固定することができる。

【0069】

基部４４をベッド１４だけに固定する場合には、２つの固定アーム５６ａ，５６ｂは省略されてもよい。基部４４をコラム１８だけに固定する場合には、２つの支柱５４ａ，５４ｂは工場等の床面に単に置かれてもよいし、工場等の床面にボルト等で固定されてもよい。

【0070】

ベッド１４および支持部５２に対する支柱５４ａ，５４ｂの接続方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、ボルト、溶接およびリベットなどによる接続方法が適宜選択して用いられてもよい。

【0071】

支柱５４ａ，５４ｂおよびコラム１８に対する固定アーム５６ａ，５６ｂの接続方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、ボルト、溶接およびリベットなどによる接続方法が適宜選択して用いられてもよい。また、固定アーム５６ａ，５６ｂの一方端部（前端部）は、支持部５２に接続されてもよい。

【0072】

上記実施形態では、ワーク搬送装置３０の第２ピニオン７６が第１ピニオン７４と同じ方向に回転されるように構成されているが、他の歯車を介すること等によって、第２ピニオン７６が第１ピニオン７４と逆の方向に回転されるように構成されてもよい。この場合でも、第１ラック７０または第２ラック７２の向きを変えることによって、第２ピニオン７６で第２ラック７２および第２可動部６８を第１可動部６６の移動方向と同じ方向へ押すことができる。

【0073】

上記実施形態では、連結部５０が第２受容部８８を有しているが、可動部４６の動きを抑制するための機構を連結部５０とは別に設ける場合には、第２受容部８８は省略されてもよい。この場合には、連結片８４および連結操作部９０が加工ヘッド１６に設けられるとともに、第１受容部８６が第１可動部６６に設けられてもよい。また、この場合、連結部５０は、連結操作部９０で第１受容部８６を前記Ｙ軸方向に移動させるように構成されてもよい。また、可動部４６の動きを抑制する必要がない場合においても第２受容部８８を省略することができる。

【0074】

上記実施形態では、連結部５０の連結操作部９０としてエアシリンダが用いられているが、これに代えて、電動シリンダ、油圧シリンダおよび電磁石などが用いられてもよい。

【0075】

上記実施形態では、可動部４６が第１可動部６６および第２可動部６８を有しているが、第２可動部６８は省略されてもよい。例えば、図４に示す第２位置Ｐ２から第３位置Ｐ３および第４位置Ｐ４のそれぞれまでの距離が第１可動部６６の移動距離Ｌ１（図７）とほぼ同じか、それよりも短くされた場合には、第１可動部６６にワーク保持部４８ａ，４８ｂを設けることによって、第２可動部６８を省略できる。この場合、連結部５０の連結片８４は、第２可動部６８が省略された可動部４６（上記実施形態の第１可動部６６）に連結操作部９０と共に設けられることになる。なお、第２受容部８８を省略する場合には、連結片８４および連結操作部９０が加工ヘッド１６に設けられるとともに、第１受容部８６が上記の可動部４６に設けられてもよい。

【0076】

上記実施形態では、第２可動部６８に２つのワーク保持部４８ａ，４８ｂが設けられているが、ワーク保持部の数は特に限定されるものではなく、１つだけ設けられてもよい。ワーク保持部の数が１つの場合には、図４に示す第３位置Ｐ３および第４位置Ｐ４のいずれか一方が「始点」となり、かつ、「終点」となる。

【0077】

上記実施形態では、ワーク保持部４８ａ，４８ｂの把持部９２として電動チャックが用いられているが、これに代えて、空気圧や油圧で駆動されるチャックが用いられてもよい。また、ワーク保持部４８ａ，４８ｂのアクチュエータとして電動アクチュエータが用いられているが、これに代えて、空気圧や油圧で駆動されるアクチュエータが用いられてもよい。

【0078】

上記実施形態では、加工ヘッド１６は、主軸３４および主軸駆動モータ３６がコラム１８に対してＺ軸方向へ往復移動するように構成するとともに加工ヘッドカバー１６ａはＺ軸方向に不変に構成した。しかし、加工ヘッド１６は、加工ヘッドカバー１６を含めてコラム１８に対してＺ軸方向へ往復移動するように構成することもできる。

【0079】

上記実施形態においては、工作機械１０は、ツールマガジン２４を備えて構成した。しかし、工作機械１０は、加工工具１２を自動交換する必要がない場合にはツールマガジン２４を省略して構成することができる。

【0080】

上記実施形態においては、工作機械１０は、金属製の被加工物Ｗを切削加工するように構成した。しかし、工作機械１０は、金属製以外の被加工物Ｗ、例えば、木材、セラミック材または樹脂材からなる被加工物Ｗに対して機械加工を行うものであってもよい。また、工作機械１０は、切削加工以外の機械加工、例えば、研削加工、放電加工、溶接加工、溶射加工、肉盛り加工または表面処理加工を行うものであってもよい。

【符号の説明】

【0081】

１０…工作機械、１２…加工工具、１４…ベッド、１６…加工ヘッド、１８…コラム、
２２…Ｘ軸方向移動機構、２６…ワークテーブル、３０…ワーク搬送装置、４４…基部、
４６…可動部、４８ａ，４８ｂ…ワーク保持部、５０…連結部。

【要約】      （修正有）

【課題】高速で駆動させることができるとともに、被加工物を決められた位置に正確に載置することができるワーク搬送装置および工作機械を提供する。
【解決手段】工作機械１０は、被加工物Ｗが載置されるワークテーブル２６と、ワークテーブル２６を支持するベッド１４と、加工ヘッド１６と、加工ヘッド１６を支持するコラム１８と、加工ヘッド１６をコラム１８に対してＸ軸方向へ往復移動させるＸ軸方向移動機構２２と、ワーク搬送装置３０とを備えている。ワーク搬送装置３０は、連結部５０と、連結部５０を介して加工ヘッド１６に切り離し可能に連結される可動部４６と、可動部４６を支持する基部４４と、可動部４６に設けられたワーク保持部とを有しており、基部４４は、ベッド１４およびコラム１８の少なくとも一方に固定されている。連結部５０が連結状態のとき、可動部４６は加工ヘッド１６の移動に伴ってＸ軸方向へ移動される。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】