特開 2024-169891 工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024169891

(43)【公開日】2024-12-06

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 7/00 20060101AFI20241129BHJP

   B23Q 7/04 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

B23Q7/00 J

B23Q7/00 F

B23Q7/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023086731

(22)【出願日】2023-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】黒田 豊

【テーマコード（参考）】

3C033

【Ｆターム（参考）】

3C033AA22

3C033AA23

3C033HH00

3C033JJ00

(57)【要約】

【課題】工作機械において、治具の交換を容易にする。
【解決手段】工作機械は、工具主軸装置と、ワークを保持するパレット保持するワークテーブルと、送り装置と、パレットを待機させておく第１待機位置を有し、ワークテーブルに保持されたパレットと、第１待機位置に位置する他のパレットと、を交換するパレットチェンジャと、治具本体部を待機させておく第２待機位置を有し、第１待機位置に位置するパレットが有する治具本体部と、第２待機位置に位置する他の治具本体部と、を交換する治具交換装置と、を備え、治具交換装置は、治具本体部を支持し、入力される外力に応じて、第１待機位置と第２待機位置との間において治具本体部を水平方向に移動させる水平移動装置と、第１待機位置において治具本体部を上下方向に移動させ、パレット本体部に対して治具本体部を着脱する上下移動装置と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械であって、
回転工具を保持し回転させる工具主軸装置と、
ワークを保持するパレットであってパレット本体部と前記パレット本体部に対して上下方向に着脱可能である治具本体部とからなるパレットを、保持するワークテーブルと、
前記工具主軸装置と前記ワークテーブルとを相対的に移動させる送り装置と、
前記ワークテーブルに保持させる前記パレットを待機させておく第１待機位置を有し、前記ワークテーブルに保持された前記パレットと、前記第１待機位置に位置する他の前記パレットと、を交換するパレットチェンジャと、
前記パレット本体部に取り付ける前記治具本体部を待機させておく第２待機位置を有し、前記第１待機位置に位置する前記パレットが有する前記治具本体部と、前記第２待機位置に位置する他の前記治具本体部と、を交換する治具交換装置と、
を備え、
前記治具交換装置は、
前記治具本体部を支持し、入力される外力に応じて、前記第１待機位置と前記第２待機位置との間において前記治具本体部を水平方向に移動させる水平移動装置と、
前記第１待機位置において前記治具本体部を上下方向に移動させ、前記パレット本体部に対して前記治具本体部を着脱する上下移動装置と、
を備える、
工作機械。

【請求項2】

請求項１に記載の工作機械であって、
前記治具本体部を待機させておく第３待機位置をさらに有し、
前記治具本体部を支持し、入力される外力に応じて、前記第２待機位置と前記第３待機位置との間において前記治具本体部を水平方向に移動させるローラコンベアをさらに備える、
工作機械。

【請求項3】

請求項１または２に記載の工作機械であって、
前記外力を発生させるロボットをさらに備え、
前記水平移動装置は、被把持部を備え、
前記ロボットは、前記被把持部に水平方向に係合する把持部を有する
工作機械。

【請求項4】

請求項２に記載の工作機械であって、
前記治具本体部は、幅方向の両側に突出する一対の被支持部を有し、
前記水平移動装置は、水平方向に伸縮する一対の爪部を有し、前記一対の爪部により前記一対の被支持部を下側から支持することにより、前記治具本体部を支持する、
工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、２つの治具を搭載可能に構成されたパレットチェンジャを備える工作機械が知られている（特許文献１）。このような工作機械では、互いに異なる２種類の治具をパレットチェンジャに搭載し、ワークの形状に応じて２種類の治具を使い分けることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－１６１４５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の工作機械では、パレットチェンジャには２つの治具しか搭載できないため、ワークの形状に応じて３種類以上の治具を使い分ける必要がある場合には、パレットチェンジャに搭載された治具を交換する必要がある。また、特許文献１に記載の治具は、油圧供給機構等を有する水平ベース体と、油圧を供給されてワークを保持する垂直ベース体とが一体的に構成されているため、治具の重量および体積が大きくなり、治具の交換が容易でないという問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

（１）本開示の一形態によれば、工作機械が提供される。この工作機械は、回転工具を保持し回転させる工具主軸装置と、ワークを保持するパレットであってパレット本体部と前記パレット本体部に対して上下方向に着脱可能である治具本体部とからなるパレットを、保持するワークテーブルと、前記工具主軸装置と前記ワークテーブルとを相対的に移動させる送り装置と、前記ワークテーブルに保持させる前記パレットを待機させておく第１待機位置を有し、前記ワークテーブルに保持された前記パレットと、前記第１待機位置に位置する他の前記パレットと、を交換するパレットチェンジャと、前記パレット本体部に取り付ける前記治具本体部を待機させておく第２待機位置を有し、前記第１待機位置に位置する前記パレットが有する前記治具本体部と、前記第２待機位置に位置する他の前記治具本体部と、を交換する治具交換装置と、を備え、前記治具交換装置は、前記治具本体部を支持し、入力される外力に応じて、前記第１待機位置と前記第２待機位置との間において前記治具本体部を水平方向に移動させる水平移動装置と、前記第１待機位置において前記治具本体部を上下方向に移動させ、前記パレット本体部に対して前記治具本体部を着脱する上下移動装置と、を備える。
この形態の工作機械によれば、パレットを構成するパレット本体部と治具本体部とのうち、治具本体部のみを交換するため、交換対象物の重量および体積が増大することを抑制でき、治具の交換を容易にできる。また、入力される外力に応じて水平移動装置が操作されることにより治具本体部を水平方向に移動させることができるので、水平移動装置自体が動力を備える必要がない。そのため、治具交換装置の構成が複雑になることを抑制でき、治具交換装置の製造コストおよび維持管理コストの増大を抑制できる。
（２）上記形態の工作機械において、前記治具本体部を待機させておく第３待機位置をさらに有し、前記治具本体部を支持し、入力される外力に応じて、前記第２待機位置と前記第３待機位置との間において前記治具本体部を水平方向に移動させるローラコンベアをさらに備えてもよい。
この形態の工作機械によれば、治具本体部を待機させておく第３待機位置をさらに有し、また、治具本体部を支持し、入力される外力に応じて第２待機位置と第３待機位置との間において治具本体部を水平方向に移動させるローラコンベアをさらに備えるので、治具本体部の交換に際して、第３待機位置に予め待機させておいた他の治具本体部をローラコンベアにより第２待機位置まで搬送でき、ローラコンベアが動力を備える必要が無いため製造コストを下げることができ、治具本体部の交換に要する時間を短縮できる。
（３）上記形態の工作機械において、前記外力を発生させるロボットをさらに備え、前記水平移動装置は、被把持部を備え、前記ロボットは、前記被把持部に水平方向に係合する把持部を有してもよい。
この形態の工作機械によれば、ロボットが備える把持部により被把持部を把持し、水平移動装置に外力を入力することにより治具本体部を水平方向に移動させる。そのため、作業者によらず、ロボットにより水平移動装置を操作して治具本体部を水平方向に移動させることができる。ロボットは、把持部を交換すれば、パレットのワークを交換する作業を行うことができ、ロボットに様々な作業を行わせることができる。
（４）上記形態の工作機械において、前記治具本体部は、幅方向の両側に突出する一対の被支持部を有し、前記水平移動装置は、水平方向に伸縮する一対の爪部を有し、前記一対の爪部により前記一対の被支持部を下側から支持することにより、前記治具本体部を支持してもよい。
この形態の工作機械によれば、治具本体部は、幅方向の両側に突出する一対の被支持部を有し、水平移動装置は、水平方向に伸縮する一対の爪部を有するので、治具本体部を避けて一対の爪部により一対の被支持部を下側から支持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態の工作機械の概略構成を示す上面図である。

【図2】本実施形態の工作機械の概略構成を示す側面図である。

【図3】本実施形態のパレットの概略構成を示す説明図である。

【図4】本実施形態のフォーク装置の概略構成を示す説明図である。

【図5】本実施形態の爪部の概略構成を示す説明図である。

【図6】伸長状態のフォーク装置を示す説明図である。

【図7】本実施形態の治具交換工程の手順を示すフローチャートである。

【図8】子治具の脱着の様子を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

Ａ．実施形態：
図１は、本実施形態の工作機械１００の概略構成を示す上面図である。図２は、本実施形態の工作機械１００の概略構成を示す側面図である。図１および図２に示すように、工作機械１００は、機械本体１０１と、治具交換装置６０と、ローラコンベア６１と、搬送ロボット６２とを備える。機械本体１０１は、ベッド１０と、コラム２０と、工具主軸ハウジング３０と、回転工具ＴＬと、ワークテーブル４０と、パレットチェンジャ５０とを備える。本実施形態では、機械本体１０１は、横型マシニングセンタとして構成されている。なお、機械本体１０１は、パレットを用いるものであれば、横型マシニングセンタに限定されず、立型マシニングセンタ、フライス盤、複合加工機等でもよい。

【0009】

図１には、互いに直交する３つの座標軸であるＸ，Ｙ，Ｚ軸を表す矢印が示されている。以下の説明において、Ｘ軸に平行である方向を「Ｘ方向」、Ｙ軸に平行である方向を「Ｙ方向」、Ｚ軸に平行である方向を「Ｚ方向」と表記する。Ｘ、Ｙ、Ｚ軸を表す矢印が指し示す方向は、図１以降の各図においても同様である。

【0010】

ベッド１０は、床面に固定されている。ベッド１０は、ベッド１０の上面に、Ｘ方向に沿って延びる一対のＸ軸ガイドレール１１と、Ｚ方向に沿って延びる一対のＺ軸ガイドレール１２とを備える。一対のＸ軸ガイドレール１１は、互いにＺ方向に所定の距離だけ離れて平行に配置されている。一対のＺ軸ガイドレール１２は、互いにＸ方向に所定の距離だけ離れて平行に配置されている。

【0011】

コラム２０は、Ｘ軸ガイドレール１１を介してベッド１０に設置され、Ｘ軸ガイドレール１１が有する図示しないリニアモータやボールネジ機構により、Ｘ軸ガイドレール１１に沿ってＸ方向に移動可能に構成されている。コラム２０は、Ｙ方向に沿って延びる一対のＹ軸ガイドレール２１を備える。一対のＹ軸ガイドレール２１は、互いにＸ方向に所定の距離だけ離れて平行に配置されている。

【0012】

工具主軸ハウジング３０は、Ｙ軸ガイドレール２１を介してコラム２０に設置され、Ｙ軸ガイドレール２１が有する図示しないリニアモータやボールネジ機構により、Ｙ軸ガイドレール２１に沿ってＹ方向に移動可能に構成されている。

【0013】

工具主軸ハウジング３０は、工具主軸装置３１の少なくとも一部を収容している。工具主軸装置３１は、工具主軸ハウジング３０に対して回転可能に保持されている。工具主軸装置３１は、回転工具ＴＬを着脱可能に保持する。

【0014】

回転工具ＴＬは、例えば、フライスカッタ、エンドミル、ドリル等である。回転工具ＴＬは、工具主軸装置３１に取り付けられ、工具主軸装置３１と一体的に回転する。回転工具ＴＬは、回転しながらワークＷと接触することにより、ワークＷを加工する。

【0015】

ワークテーブル４０は、移動テーブル４１と回転テーブル４２からなる。移動テーブル４１は、Ｚ軸ガイドレール１２を介してベッド１０に設置され、Ｚ軸ガイドレール１２が有する図示しないリニアモータやボールネジ機構により、Ｚ軸ガイドレール１２に沿ってＺ方向に移動可能に構成されている。Ｚ軸ガイドレール１２と、上述したＸ軸ガイドレール１１およびＹ軸ガイドレール２１とは、図示しない制御装置により制御されて、主軸装置とワークテーブル４０とを相対的に移動させる。Ｘ軸ガイドレール１１と、Ｚ軸ガイドレール１２と、Ｙ軸ガイドレール２１とは、本開示における「送り装置」に相当する。

【0016】

回転テーブル４２は、移動テーブル４１と一体的に移動するとともに、移動テーブル４１に対して回転可能に保持されている。また、回転テーブル４２は、回転テーブル４２の上面にパレットＰを着脱可能に構成されている。

【0017】

図３は、本実施形態のパレットＰの概略構成を示す説明図である。図３に示すように、パレットＰは、パレット基部Ｐｂと、親治具Ｊｍと、子治具Ｊｓとからなる。パレット基部Ｐｂは、回転テーブル４２の上面に対して着脱可能に構成されている。

【0018】

親治具Ｊｍは、パレット基部Ｐｂの上面に取り付けられる。パレット基部Ｐｂと親治具Ｊｍとは、本開示における「パレット本体部」に相当する。親治具Ｊｍは、子治具保持機構と、油圧供給プラグＰＬとを有する。本実施形態では、親治具Ｊｍは、子治具保持機構として凸型の連結ピンＰＣを有する。また、親治具Ｊｍは、油圧供給プラグＰＬを介して子治具Ｊｓに圧油を供給する。

【0019】

子治具Ｊｓは、親治具Ｊｍの上面に対して着脱可能に構成されている。子治具Ｊｓは、本開示における「治具本体部」に相当する。本実施形態では、子治具Ｊｓは、連結ピンＰＣと嵌合可能に構成された凹型の被連結部ＢＬを下面に有する。子治具Ｊｓが親治具Ｊｍの上面に載置されると被連結部ＢＬに連結ピンＰＣが挿入され、子治具Ｊｓの自重により連結ピンＰＣと被連結部ＢＬとが嵌合する。連結ピンＰＣと被連結部ＢＬとが嵌合した状態で連結ピンＰＣに油圧が供給されることによりクランプ力が発生し、子治具Ｊｓが親治具Ｊｍに保持される。他方、連結ピンＰＣへの圧油の供給が停止されることによりクランプ力が解除され、子治具Ｊｓの固定が解除される。連結ピンＰＣへの圧油供給の実行および停止は、工作機械１００の図示しない制御装置により制御される。なお、連結ピンＰＣは、油圧に限らず、空気圧によりクランプ力を発生させるものであってもよい。

【0020】

また、本実施形態では、子治具Ｊｓは、凸型の油圧供給プラグＰＬから圧油の供給を受ける凹型の油圧供給ソケットＳＣを有する。子治具Ｊｓが親治具Ｊｍの上面に載置されると油圧供給ソケットＳＣに油圧供給プラグＰＬが挿入され、子治具Ｊｓの自重により油圧供給ソケットＳＣと油圧供給プラグＰＬとが嵌合し、圧油を供給可能となる。子治具Ｊｓへの圧油供給の実行および停止は、工作機械１００の図示しない制御装置により制御される。子治具Ｊｓは、油圧供給プラグＰＬから圧油を供給されて、油圧により動作するワーク保持機構によりワークＷを保持する。子治具Ｊｓは、保持対象のワークＷの形状に応じて異なるワーク保持機構を有する。パレットＰは、親治具Ｊｍに取り付ける子治具Ｊｓを交換することにより、異なる形状のワークＷを適切に保持することができる。図３に示すように、本実施形態のワークＷはツバ部ＦＬを有し、子治具Ｊｓは、ワーク保持機構として、ツバ部ＦＬを子治具Ｊｓの上面に押し付けるクランプ機構ＣＬを有する。クランプ機構ＣＬは、旋回してツバ部ＦＬに当接するクランプレバーＣＬ１と、クランプレバーＣＬ１を旋回させるクランプシリンダＣＬ２を有する。なお、ワーク保持機構は、油圧に限らず、空気圧により動作する機構や磁力によりワークＷを保持するものであってもよい。

【0021】

また、子治具Ｊｓは、幅方向、すなわちＸ方向の両側に突出する一対の被支持部ＳＰを有する。子治具Ｊｓは、後述するフォーク装置６３により被支持部ＳＰにおいて支持される。

【0022】

図１および図２に示すように、本実施形態では、パレットチェンジャ５０は、ベッド１０の前面に設置されている。パレットチェンジャ５０は、一対のパレット保持部５１Ａ、５１Ｂと、一対のパレット保持部５１Ａ、５１Ｂを連結した旋回軸部５２とを有する。パレットチェンジャ５０の下方には下部カバー１０ａが設置され、下部カバー１０ａはベッド１０の前面に固定されている。パレット保持部５１Ａ、５１Ｂは、それぞれパレットＰを保持する。旋回軸部５２は、パレット保持部５１Ａ、５１Ｂを上昇させ、Ｙ軸に平行な旋回軸回りにパレット保持部５１Ａ、５１Ｂを１８０度旋回させ、パレット保持部５１Ａ、５１Ｂを下降させ、パレット保持部５１Ａ、５１Ｂにそれぞれ保持された２つのパレットＰの位置を互いに入れ替える。以下の説明において、ワークテーブル４０のパレットＰを交換するときのパレットＰの位置を交換位置Ｐ１と呼び、交換位置Ｐ１に対して旋回軸部５２の旋回軸回りに１８０度ずれた位置であって、ワークテーブル４０に保持させるパレットＰを待機させておく位置を第１待機位置Ｐ２と呼ぶ。このように、パレットチェンジャ５０は、パレット保持部５１Ａ、５１Ｂにおいてそれぞれ保持した２つのパレットＰを旋回軸部５２により上昇、旋回、下降させて入れ替えることにより、ワークテーブル４０に設置されたパレットＰと、第１待機位置Ｐ２に載置されたパレットＰとを交換する。

【0023】

治具交換装置６０は、フォーク装置６３と、上下移動装置６４とを有する。治具交換装置６０は、第１待機位置Ｐ２に載置されたパレットＰに取り付けられた子治具Ｊｓを取り外し、予め用意された他の子治具Ｊｓと交換する。

【0024】

より具体的には、治具交換装置６０は、第１待機位置Ｐ２に載置されたパレットＰに取り付けられた子治具Ｊｓを取り外してローラコンベア６１上の第２待機位置Ｐ３に載置した後、搬送ロボット６２または作業者によるＸ方向の外力を子治具Ｊｓに加えられることにより、ローラコンベア６１に支持された子治具Ｊｓを第２待機位置Ｐ３から、退避位置Ｐ５に搬送する。退避位置Ｐ５に搬送された子治具Ｊｓは、把持部６２２を交換した搬送ロボット６２または作業者によりローラコンベア６１に隣接した図示しない治具ストッカへ搬送される。その後、把持部６２２を交換した搬送ロボット６２または作業者によるＸ方向の外力を子治具Ｊｓに加えられることにより、ローラコンベア６１に支持された子治具Ｊｓを準備位置Ｐ４から第２待機位置Ｐ３まで搬送する。準備位置Ｐ４は、本開示における「第３待機位置」に相当する。第２待機位置Ｐ３に載置された子治具Ｊｓを治具交換装置６０で持ち上げ、搬送ロボット６２または作業者によるＺ方向の外力を子治具Ｊｓに加えられることにより、爪部６３１に支持された子治具Ｊｓを第２待機位置Ｐ３から第１待機位置Ｐ２に搬送し、子治具Ｊｓを治具交換装置６０で降ろすことにより、パレットＰに載置される。

【0025】

ローラコンベア６１は、複数のローラ部材６１ｒと、フレーム部材６１ｆとからなる。複数のローラ部材６１ｒは、互いに所定の間隔を空けてＸ方向に並べて配置されている。フレーム部材６１ｆは、複数のローラ部材６１ｒを自由回転可能にそれぞれ保持している。ローラ部材６１ｒは、ローラコンベア６１上に載置された子治具Ｊｓが後述する搬送ロボット６２により係合されて引かれる、または、押されることにより子治具Ｊｓの下面とローラ部材６１ｒとの間に発生する摩擦力を受けて自由回転し、子治具Ｊｓはローラコンベア６１上を搬送されていく。また、本実施形態では、ローラコンベア６１は、後述するように上下方向に移動するフォーク装置６３と干渉しないように、３つに分割されて、フォーク装置６３が通過可能な空間を空けるように配置されている。なお、ローラコンベア６１は、分割されていなくてもよく、一体的に構成されて、下降したフォーク装置６３が収納される凹部を備えてもよい。

【0026】

図４は、本実施形態のフォーク装置６３の概略構成を示す説明図である。図４に示すように、フォーク装置６３は、一対の爪部６３１と被把持部６３２とを有する。爪部６３１は、互いに入れ子状に挿入される基部６３１Ａと、ガイド部６３１Ｂと、載置部６３１Ｃとからなる。なお、基部６３１Ａは、基部６３１Ａに対してガイド部６３１Ｂが抜け落ちないように図略のストッパを有し、ガイド部６３１Ｂは、ガイド部６３１Ｂに対して載置部６３１Ｃが抜け落ちないように、図略のストッパを有している。基部６３１Ａは、根本部分、搬送ロボット６２側において他方の爪部６３１の基部６３１Ａと第１連結部６３１Ａ１を介して連結されている。ガイド部６３１Ｂは、根本部分、搬送ロボット６２側において他方の爪部６３１のガイド部６３１Ｂと第２連結部６３１Ｂ１を介して連結されている。載置部６３１Ｃは、根本部分、搬送ロボット６２側において他方の爪部６３１の載置部６３１Ｃと第３連結部６３１Ｃ１を介して連結されている。丸棒状の被把持部６３２は、２つの載置部６３１Ｃの第３連結部６３１Ｃ１において形成されている。

【0027】

図５は、本実施形態の爪部６３１の概略構成を示す説明図である。なお、２つの爪部６３１の構成は互いに同じであるので、図５においては、一方の爪部６３１のみが図示され、他方の爪部６３１の図示は省略されている。図５に示すように、ガイド部６３１Ｂは、外側溝部Ｇｒ１と内側溝部Ｇｒ２とを有する。ガイド部６３１Ｂは、基部６３１Ａに対して、基部６３１Ａが有する複数のガイドローラＴ１と外側溝部Ｇｒ１とが互いに摺動するように組み合わされる。また、載置部６３１Ｃは、ガイド部６３１Ｂに対して、ガイド部６３１Ｂの内側溝部Ｇｒ２と、載置部６３１Ｃが有する複数のガイドローラＴ２と、が互いに摺動するように組み合わされる。このように、基部６３１Ａと、ガイド部６３１Ｂと、載置部６３１Ｃとは、互いに摺動可能となるように組み合わされている。これにより、基部６３１Ａが固定された状態で、載置部６３１Ｃが外力を入力されてＺ方向に移動することにより、基部６３１Ａに対してガイド部６３１Ｂおよび載置部６３１ＣがＺ方向にスライドし、爪部６３１は伸縮する。図６は、伸長状態のフォーク装置６３を示す説明図である。本実施形態では、載置部６３１Ｃは、搬送ロボット６２により被把持部６３２を係合されてＺ方向に移動する。フォーク装置６３は、本開示における「水平移動装置」に相当する。

【0028】

図１および図２に示す上下移動装置６４は、フォーク装置６３の下面においてフォーク装置６３を保持し、フォーク装置６３を上下方向に移動させる。上下移動装置６４による上下移動の移動量は、工作機械１００の図示しない制御装置により制御される。本実施形態では、上下移動装置６４は、油圧シリンダとして構成され、シリンダを伸縮することによりフォーク装置６３を上下方向に移動させる。上下移動装置６４が下降した状態においては、フォーク装置６３の爪部６３１の上面はローラコンベア６１の上面よりも低い位置に位置し、ローラコンベア６１上を搬送される子治具Ｊｓと干渉しない。他方、子治具Ｊｓが第２待機位置Ｐ３に位置している状態で上下移動装置６４が上昇することにより、フォーク装置６３の爪部６３１の上面はローラコンベア６１の上面よりも高い位置に位置することとなり、爪部６３１の上面において被支持部ＳＰが支持された状態となる。

【0029】

搬送ロボット６２は、鉛直軸線回りに旋回する肩部６２３と、肩部６２３に対して水平軸線回りに旋回する第１アーム部６２４と、第１アーム部６２４に対して水平軸線回りに旋回する第２アーム部６２１と、第２アーム部６２１の先端に取り付けられ、水平軸線回りに旋回する第１手首部６２５と、第１手首部６２５に対して第１手首部６２５の旋回軸線と直交する軸線回りに回転する第２手首部６２６と、第２手首部６２６に取り付けられた把持部６２２とを有する。把持部６２２は、開閉する一対の爪６２７、６２８を有する。

【0030】

一対の爪６２７、６２８のそれぞれは、開閉方向と直交する方向から見ると、Ｖ字形状を有している。搬送ロボット６２は、Ｚ方向に把持部６２２を移動させても、把持部６２２の向きを水平に保ち、把持部６２２の高さを一定に保つ機能を一つの機能として有している。搬送ロボット６２は、把持部６２２の一対の爪６２７、６２８により子治具Ｊｓの被把持部Ｊｓ１を係合する。この際、一対の爪６２７、６２８と被把持部Ｊｓ１とは、被把持部Ｊｓ１回りの把持部６２２の旋回を許容できるよう水平方向に互いに係合する。また、搬送ロボット６２は、把持部６２２の一対の爪６２７、６２８により上述のフォーク装置６３の被把持部６３２を係合する。この際、一対の爪６２７、６２８と被把持部６３２とは、被把持部６３２回りの把持部６２２の旋回を許容できるよう水平方向に互いに係合する。

【0031】

搬送ロボット６２は、把持部６２２の一対の爪６２７、６２８により子治具Ｊｓの被把持部Ｊｓ１を係合し、Ｘ方向に沿ってローラコンベア６１上を移動させることにより、子治具Ｊｓを準備位置Ｐ４から第２待機位置Ｐ３、または、第２待機位置Ｐ３から退避位置Ｐ５へ搬送する。また、搬送ロボット６２は、把持部６２２の一対の爪６２７、６２８によりフォーク装置６３の被把持部６３２を係合しＺ方向に沿って移動させることによりフォーク装置６３の爪部６３１を伸縮させ、爪部６３１に載置された子治具Ｊｓを第１待機位置Ｐ２と第２待機位置Ｐ３との間において水平方向に移動させる。また、本実施形態では、搬送ロボット６２は、把持部６２２を交換して第１待機位置Ｐ２に載置されたパレットＰにワークＷを設置する際にも用いられる。

【0032】

図７は、本実施形態の治具交換工程の手順を示すフローチャートである。治具交換工程は、搬送ロボット６２により加工済みのワークＷが工作機械１００から搬出された後に行われる工程である。治具交換工程が行われることにより、加工済みのワークＷに用いた子治具Ｊｓとは異なる子治具Ｊｓを必要とするワークＷの加工が可能となる。

【0033】

ステップＳ２において、親治具Ｊｍは、第１待機位置Ｐ２にある子治具Ｊｓの子治具保持機構による固定を解除する。これにより、後のステップにおいて子治具Ｊｓを上方へ移動させることにより、子治具Ｊｓを親治具Ｊｍから取り外せる状態となる。

【0034】

ステップＳ４において、上下移動装置６４は、フォーク装置６３を上昇させる。ステップＳ６において、搬送ロボット６２は、把持部６２２の一対の爪６２７、６２８により被把持部６３２を係合して＋Ｚ方向に押し出して移動させることにより爪部６３１を伸長させ、被支持部ＳＰの下側に爪部６３１を進入させる。なお、ステップＳ４における上下移動装置６４による上昇量、および、ステップＳ６における搬送ロボット６２によるＺ方向への移動量は、ステップＳ６において被支持部ＳＰの下側に爪部６３１が挿入されるように予め定められている。

【0035】

ステップＳ８において、上下移動装置６４は、フォーク装置６３を上昇させることにより子治具Ｊｓを上方に移動させ、第１待機位置Ｐ２にある子治具Ｊｓを親治具Ｊｍから取り外す。図８は、子治具Ｊｓの脱着の様子を示す説明図である。

【0036】

図７に示すステップＳ１０において、搬送ロボット６２は、把持部６２２の一対の爪６２７、６２８により被把持部６３２を係合して－Ｚ方向に引張り移動させることにより爪部６３１を収縮させ、上下移動装置６４は、フォーク装置６３を下降させて子治具Ｊｓを第２待機位置Ｐ３へ載置する。

【0037】

ステップＳ１２において、搬送ロボット６２は、第２待機位置Ｐ３に載置された子治具Ｊｓを、把持部６２２の一対の爪６２７、６２８により子治具Ｊｓの被把持部Ｊｓ１を係合して＋Ｘ方向に引張り移動させ退避位置Ｐ５へ搬送する。退避位置Ｐ５に搬送された子治具Ｊｓは、把持部６２２を交換した搬送ロボット６２または作業者により、図示しない治具ストッカ等へ収納される。

【0038】

ステップＳ１４において、把持部６２２を交換した搬送ロボット６２は、準備位置Ｐ４に載置された他の子治具Ｊｓを、把持部６２２の一対の爪６２７、６２８により子治具Ｊｓの被把持部Ｊｓ１を把持して＋Ｘ方向に引張り移動させ第２待機位置Ｐ３へ搬送する。他の子治具Ｊｓは、搬送ロボット６２または作業者により、図示しない治具ストッカ等から取り出され、予め準備位置Ｐ４に載置されている。

【0039】

ステップＳ１６において、上下移動装置６４は、フォーク装置６３を上昇させて爪部６３１において被支持部ＳＰを支持させ、搬送ロボット６２は、把持部６２２の一対の爪６２７、６２８により被把持部６３２を係合して＋Ｚ方向に押し出して移動させることにより爪部６３１を伸長させて、第２待機位置Ｐ３にある子治具Ｊｓを第１待機位置Ｐ２上部へ進入させる。

【0040】

ステップＳ１８において、上下移動装置６４は、フォーク装置６３を下降させて子治具Ｊｓを下方へ移動させ、子治具Ｊｓを親治具Ｊｍに設置する。設置の際も、図８に示すような様子で子治具Ｊｓは爪部６３１に支持される。上述のように、親治具Ｊｍの上面に子治具Ｊｓが載置されると、被連結部ＢＬに対して連結ピンＰＣが、油圧供給ソケットＳＣに対して油圧供給プラグＰＬが挿入され、子治具Ｊｓの自重により互いに嵌合する。

【0041】

ステップＳ２０において、搬送ロボット６２は、把持部６２２の一対の爪６２７、６２８により被把持部６３２を係合して－Ｚ方向に引張り移動させることにより爪部６３１を収縮させ、上下移動装置６４は、フォーク装置６３を下降させる。

【0042】

ステップＳ２２において、親治具Ｊｍは、第１待機位置Ｐ２にある子治具Ｊｓを子治具保持機構により固定する。以上で、治具交換工程は終了する。

【0043】

治具交換工程の終了後、把持部６２２を交換した搬送ロボット６２によりワークＷが子治具Ｊｓの上面に載置され、ワーク保持機構によりワークＷが保持される。さらに、ワークＷの載せ替えが完了し第１待機位置Ｐ２に位置するパレットＰが、パレットチェンジャ５０により交換位置Ｐ１に位置するパレットＰと交換されてワークテーブル４０に設置され、ワークＷの加工を開始可能な状態となる。

【0044】

以上説明した第１実施形態の工作機械１００によれば、パレットＰを構成するパレット本体部と治具本体部とのうち、治具本体部である子治具Ｊｓのみを交換するため、交換対象物の重量および体積が増大することを抑制でき、子治具Ｊｓの交換を容易にできる。また、フォーク装置６３は、入力される外力に応じて操作されることにより子治具Ｊｓを水平方向に移動させることができるので、フォーク装置６３自体が動力を備える必要がない。そのため、治具交換装置６０の構成が複雑になることを抑制でき、治具交換装置６０の製造コストおよび維持管理コストの増大を抑制できる。

【0045】

また、子治具Ｊｓを待機させておく準備位置Ｐ４をさらに有し、また、子治具Ｊｓを支持し、入力される外力に応じて第２待機位置Ｐ３と準備位置Ｐ４との間において子治具Ｊｓを水平方向に移動させるローラコンベア６１をさらに備えるので、子治具Ｊｓの交換に際して、準備位置Ｐ４に予め待機させておいた他の子治具Ｊｓをローラコンベア６１により第２待機位置Ｐ３まで搬送でき、ローラコンベア６１が動力を備える必要が無いため製造コストを下げることができ、子治具Ｊｓの交換に要する時間を短縮できる。

【0046】

また、ロボットが備える把持部６２２により被把持部６３２を係合し、フォーク装置６３に外力を入力することにより子治具Ｊｓを水平方向に移動させる。そのため、作業者によらず、ロボットによりフォーク装置６３を操作して子治具Ｊｓを水平方向に移動させることができる。ロボットは、把持部６２２を交換すれば、パレットのワークを交換する作業を行うことができ、ロボットに様々な作業を行わせることができる。

【0047】

また、子治具Ｊｓは、Ｘ方向の両側に突出する一対の被支持部ＳＰを有し、フォーク装置６３は、水平方向に伸縮する一対の爪部６３１を有するので、治具本体部を避けて一対の爪部６３１により一対の被支持部ＳＰを下側から支持することができる。

【0048】

Ｂ．他の実施形態：
（Ｂ１）上記実施形態において、爪部６３１は、把持部６２２により被把持部６３２を係合されて載置部６３１ＣがＺ方向に移動することにより伸縮するが、本開示はこれに限定されない。爪部６３１は、作業者により被把持部６３２を把持されて載置部６３１ＣがＺ方向に移動することにより伸縮してもよい。すなわち、工作機械１００は、搬送ロボット６２を備えていなくてもよい。

【0049】

（Ｂ２）上記実施形態において、子治具Ｊｓは親治具Ｊｍを介してパレット基部Ｐｂに設置されるが、本開示はこれに限定されない。子治具Ｊｓとパレット基部Ｐｂとは、パレット基部Ｐｂに対して子治具Ｊｓを直接設置可能に構成されていてもよい。

【0050】

（Ｂ３）上記実施形態において、爪部６３１は、ノックピンを上面に有し、被支持部ＳＰは、ノックピンを挿入可能な穴を下面に有していてもよい。かかる形態のフォーク装置６３を備える工作機械１００によれば、爪部６３１の上面において被支持部ＳＰを支持する際に、被支持部ＳＰが有する穴にノックピンが挿入され、搬送中における爪部６３１に対するワークＷの位置ずれを抑制できる。

【0051】

（Ｂ４）上記実施形態において、工作機械１００は、ローラコンベア６１を備え、ローラコンベア６１により子治具Ｊｓを支持し、子治具Ｊｓを準備位置Ｐ４から第２待機位置Ｐ３、または、第２待機位置Ｐ３から退避位置Ｐ５へ搬送するが、本開示はこれに限定されない。工作機械１００は、ローラコンベア６１を備えなくてもよく、また、準備位置Ｐ４および退避位置Ｐ５を有さなくてもよい。かかる形態において、治具交換装置６０による子治具Ｊｓの交換の際、親治具Ｊｍから取り外されて第２待機位置に載置された子治具Ｊｓは、第２待機位置Ｐ３から直接搬送ロボット６２または作業者により図示しない治具ストッカへ搬送されてよい。また、親治具Ｊｍに新たに取り付けられる子治具Ｊｓは、図示しない治具ストッカから搬送ロボット６２または作業者により第２待機位置Ｐ３へ直接搬送されてよい。また、工作機械１００は、準備位置Ｐ４と退避位置Ｐ５とのうちのいずれか一方のみを有してもよい。

【0052】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した形態中の技術的特徴に対応する各実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0053】

１０…ベッド、１０ａ…下部カバー、１１…Ｘ軸ガイドレール、１２…Ｚ軸ガイドレール、２０…コラム、２１…Ｙ軸ガイドレール、３０…工具主軸ハウジング、３１…工具主軸装置、４０…ワークテーブル、４１…移動テーブル、４２…回転テーブル、５０…パレットチェンジャ、５１Ａ、５１Ｂ…パレット保持部、５２…旋回軸部、６０…治具交換装置、６１…ローラコンベア、６１ｆ…フレーム部材、６１ｒ…ローラ部材、６２…搬送ロボット、６３…フォーク装置、６４…上下移動装置、１００…工作機械、１０１…機械本体、６２１…第２アーム部、６２２…把持部、６２３…肩部、６２４…第１アーム部、６２５…第１手首部、６２６…第２手首部、６２７、６２８…爪、６３１…爪部、６３１Ａ…基部、６３１Ａ１…第１連結部、６３１Ｂ…ガイド部、６３１Ｂ１…第２連結部、６３１Ｃ…載置部、６３１Ｃ１…第３連結部、６３２…被把持部、ＢＬ…被連結部、ＣＬ…クランプ機構、ＣＬ１…クランプレバー、ＣＬ２…クランプシリンダ、ＦＬ…ツバ部、Ｇｒ１…外側溝部、Ｇｒ２…内側溝部、Ｊｍ…親治具、Ｊｓ…子治具、Ｊｓ１…被把持部、Ｐ…パレット、Ｐ１…交換位置、Ｐ２…第１待機位置、Ｐ３…第２待機位置、Ｐ４…準備位置、Ｐ５…退避位置、ＰＣ…連結ピン、ＰＬ…油圧供給プラグ、Ｐｂ…パレット基部、ＳＣ…油圧供給ソケット、ＳＰ…被支持部、Ｔ１…ガイドローラ、Ｔ２…ガイドローラ、ＴＬ…回転工具、Ｗ…ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】