工作機械および複合型の工作機械
【課題】省スペースかつ省エネルギー型のワークの搬送装置を備えた工作機械。
【解決手段】複数の工具Ｔを収納するマガジンＭと、マガジンＭから任意の工具Ｔを選択し、選択した工具Ｔと主軸１１に装着された工具Ｔとの間で交換可能な工具交換機構と、ワークＷを加工する際にワークＷを保持する保持装置（５，５１）と、主軸１１とワークＷとを相対移動させるための移動機構（２，３，４）と、を有する工作機械（１）であって、工作機械（１）に着脱可能に設けられ、ワークＷを搬送方向に搬送するための搬送装置（６）と、マガジンＭに収納され、工具交換機構により主軸１１に着脱可能に装着されるワーク移送手段８と、を備え、ワーク移送手段８は、主軸１１による回転力および移動機構（２，３，４）による移動力を利用してワークＷを搬送方向へ搬送する。
【解決手段】複数の工具Ｔを収納するマガジンＭと、マガジンＭから任意の工具Ｔを選択し、選択した工具Ｔと主軸１１に装着された工具Ｔとの間で交換可能な工具交換機構と、ワークＷを加工する際にワークＷを保持する保持装置（５，５１）と、主軸１１とワークＷとを相対移動させるための移動機構（２，３，４）と、を有する工作機械（１）であって、工作機械（１）に着脱可能に設けられ、ワークＷを搬送方向に搬送するための搬送装置（６）と、マガジンＭに収納され、工具交換機構により主軸１１に着脱可能に装着されるワーク移送手段８と、を備え、ワーク移送手段８は、主軸１１による回転力および移動機構（２，３，４）による移動力を利用してワークＷを搬送方向へ搬送する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工作機械および複合型の工作機械に関し、特にワークの搬入搬出を行なうための搬送装置を備えたコンパクトな工作機械および加工ラインに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の複雑な加工を要するワークに対して、複数の工作機械でラインを構成し、さらに、ワークの搬送装置を設けて各工程間の搬入搬出を行なうことで、生産性を高める加工ラインが知られている（特許文献１，２）。
例えば、特許文献１に開示された技術では、ワークの搬送を搬送方向の主軸の移動機構（Ｘ軸移動機構）を利用して行なうことで、特別な搬送装置を設ける必要がないため、簡易な構成を実現している。
また、特許文献２に開示された技術では、マシニングセンタのオートツールチェンジャを利用して、加工ツールとワークの把持具とを交換することで、工程間の仮置き場を不要にしてコンパクト化を実現している。
【特許文献１】特開平５−３０１１４０号公報、図５
【特許文献２】特開２００５−４６９１７号公報、明細書の段落００２２〜００２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、主軸ヘッドにワークの搬送具を固定しているため、主軸ヘッドを搬送方向のＸ軸方向に移動しなければならない。このため、ワークを加工するために必要な移動距離以上に、ワークを搬送するための移動距離を確保する必要が生じる。したがって、ワークを保持するテーブルの大きさに比較して、Ｘ軸方向の移動距離が大きくなり、搬送方向に対するスペース効率が悪くなるという問題点があった。
特許文献２に記載の技術においても、特許文献１と同様に主軸にワークの把持具を装着している。このため、各工程間を搬送する搬送ロボットをマシニングセンタの外側に別途配置しているため、マシニングセンタないし加工ラインの大型化を招き、設備費を増大させるおそれがある。
また、加工設備の大型化は、切り粉やクーラントによる汚染、およびその回収処理等の付帯設備の大型化を招くだけではなく、クーラント等の消耗品の使用量が増大し、環境保護および衛生面でも弊害が危惧されていた。
【０００４】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、省スペースかつ省エネルギー型のコンパクトなワークの搬送装置を備えた工作機械および加工ラインを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る工作機械は、複数の工具を収納するマガジンと、このマガジンから任意の工具を選択し、選択した工具と主軸に装着された工具との間で交換可能な工具交換機構と、ワークを加工する際にこのワークを保持する保持装置と、前記主軸と前記ワークとを相対移動させるための移動機構と、を有する工作機械であって、この工作機械に着脱可能に設けられ、前記ワークを搬送方向に搬送するための搬送装置と、前記マガジンに収納され、前記工具交換機構により前記主軸に着脱可能に装着されるワーク移送手段と、を備え、このワーク移送手段は、前記主軸による回転力および前記移動機構による移動力を利用して前記ワークを前記搬送方向へ搬送することを特徴とする。
【０００６】
このように、本発明の請求項１に係る工作機械は、主軸に着脱可能なワーク移送手段を装着して、このワーク移送手段によりワークを搬送することで、ワークの搬送ストロークを拡大している。つまり、例えば、ワークを前後方向または左右方向に搬送する場合において、前後方向の移動機構および左右方向の移動機構の移動ストロークに加えて、主軸に装着した前記ワーク移送手段のストロークを併用することで、搬送ストロークを確保することができる。このため、ワークを搬送するために前後方向の移動機構および左右方向の移動機構の移動ストロークを拡大する必要がないので、搬送方向の省スペース化を実現することができる。
【０００７】
さらに、主軸の回転力を利用して、工作機械の中心部である主軸側からワークを搬出方向に押し出すように搬送することで、省スペースかつ省エネルギー化を実現している。つまり、工作機械の外側にロボット等の搬送装置を設ける必要がないので、加工設備の省スペース化を実現することができる。そして、ワーク移送手段の駆動力は、主軸の回転力を利用しているため、別途駆動装置を設ける必要がないので、工作機械のコンパクト化および省エネルギー化をも実現することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の工作機械であって、前記保持装置は、前記ワークを載置するテーブルと、このテーブルに前記ワークを固定するクランプ装置と、を備え、前記テーブルを前記工作機械の前部に配置するとともに、前記搬送装置を前記テーブルの後方に配置し、前記ワークを前後方向に搬送するように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
ここで、工作機械の前とは、作業者と対面する主軸ないしテーブル側をいい、「左右」とは、作業者が工作機械の前に対面した状態における「左右」をいう。したがって、ワークの搬送方向とは、区別される。
【００１０】
本発明の請求項２に係るによれば、テーブルを前記工作機械の前部に配置し、搬送装置をテーブルの後方に配置して、ワークを前後方向に搬送することで、搬送ストロークを縮小して、装置全体の省スペース化を実現することができる。
【００１１】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の工作機械であって、前記搬送装置の後端部には、前記ワークを搬入搬出する開口部が設けられていることを特徴とする。
かかる構成によれば、搬送装置の後端部にワークを搬入搬出する開口部を設けたことで、ワークの前後方向の搬入搬出を容易に行なうことができる。
【００１２】
ここで、「ワークの搬入搬出」とあるが、ワークの搬入および搬出の少なくとも一方を意味し、ワークの「搬入または搬出」、ないし「搬入および搬出」のように限定的な意味で使用するものではないことを確認的に記載する。
【００１３】
本発明の請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の工作機械であって、前記ワーク移送手段は、前記ワークに係合可能な移送用アームであり、この移送用アームを前記ワークに係合させた状態で、前記主軸を回転または移動させて前記ワークを搬送することを特徴とする。
かかる構成によれば、主軸の回転または移動により、移送用アームを回転させてワークを搬送することで、主軸の外側に別途搬送装置を設ける必要がないので、コンパクトな搬送機構を実現することができる。
また、ワークの搬送のために、搬送方向に沿った移動機構の移動距離を長くする必要がないので工作機械のコンパクト化を実現することができる。
【００１４】
本発明の請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の工作機械であって、前記搬送装置は、動力伝達機構を備えた搬送コンベアであり、この搬送コンベアの駆動手段は、前記マガジンに収納され、このマガジンから前記主軸に装着されたアタッチメントであり、このアタッチメントおよび前記動力伝達機構により、前記主軸の回転を前記搬送コンベアの駆動力に変換することを特徴とする。
かかる構成によれば、前記主軸の回転を前記搬送コンベアの駆動力に変換し、主軸から駆動力を得て搬送コンベアを駆動することで、新たな駆動源を設ける必要がないため、コンパクトな搬送機構を実現することができる。
【００１５】
本発明の請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の工作機械を前記ワークの搬送方向に少なくとも２台隣接して並べて配置していることを特徴とする加工ラインである。
本発明の請求項６に記載の加工ラインによれば、ワークの搬送方向に沿って本発明に係る工作機械を並べて配置することで、工程間の搬送装置を別途設けることなく、複数の工作機械を隣接させて加工ラインを構成することができるため、省スペース化を実現して、設備費用を削減することができる。
【００１６】
本発明の請求項７に係る発明は、請求項６に記載の加工ラインであって、前記ワークの加工に伴って排出される排出物を回収するための回収装置が前記各工作機械の下部に一体として設けられていることを特徴とする。
かかる構成によれば、各工程ごとに排出物を回収するための回収装置を設けるのではなく、全体を一体化することで、全体として省スペース化を図ることができ、切り粉や潤滑油、クーラント等の回収を効率よく行なうことができる。このため、切り粉や潤滑油、クーラント等による汚染、およびその回収処理等の付帯設備の大型化を回避して、クーラント等の消耗品の使用量を削減し、環境保護および衛生面でも優れた効果が期待される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る工作機械および加工ラインによれば、省スペースかつ省エネルギー型のコンパクトなワークの搬送装置を備えた工作機械および加工ラインを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の第１実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
参照する図面において、図１は本発明の実施形態に係るマシニングセンタの全体構成を説明するための側面から見た断面図である。図２は搬送用アームの構成を説明するための模式図であり、（ａ）は側面図を示し、（ｂ）は平面図を示す。
【００１９】
なお、本実施形態においては、本発明に係る工作機械の一例として、立形のマシニングセンタについて説明するが、これに限定されるものではなく、横形のマシニングセンタであっても同様である。また、マシニングセンタでなくても、トランスファマシン、ＮＣ旋盤、その他の汎用または専用加工機に適用することもできる。
また、３軸方向の取り方は種々あるが、本実施形態においては、図１に示すように、左右方向をＸ軸とし、前後方向をＹ軸とし、上下方向をＺ軸とする。ただし、工作機械の種類等により異なるものであることを確認する。
【００２０】
本発明の実施形態に係るマシニングセンタ１は、図１に示すように、工具Ｔを収納するマガジンＭと、マガジンＭから工具Ｔを選択して主軸１１に着脱する工具交換機構である自動工具交換装置ＡＴＣと、ワークＷを加工する際に保持する保持装置であるテーブル５およびクランプ装置５１と、主軸１１をワークＷに対して、左右方向に移動するＸ軸移動機構２と、前後方向に移動するＹ軸移動機構３と、上下方向に移動するＺ軸移動機構４と、ワークＷの搬入搬出を行なう搬送装置であるローラコンベア６および移送用アーム８（図２参照）と、を備えている。
そして、マシニングセンタ１の後部には開口部であるワークＷの搬入口１８が設けられ、マシニングセンタ１の前部は搬出口として開放されている。つまり、ワークＷの搬送方向は、マシニングセンタ１の前後方向であって、ワークＷはマシニングセンタ１の後部側（図１における右側）から前部側（図１における左側）へ向かって搬送される。
【００２１】
なお、本実施形態においては、マシニングセンタ１の後側から前側に搬送するように搬送方向を設定したが、これに限定されるものではなく、マシニングセンタ１の前側から後側へ搬送するものであってもよい。
また、本実施形態においては、マシニングセンタ１の外部を覆う筐体を設けていないが、筐体を設けることもできる。
【００２２】
マガジンＭは、マシニングセンタ１の後部側に設置されたローラコンベア６の上方に配置され、マシニングセンタ１で使用される加工工具および移送用アーム８等の工具Ｔが収納されている。そして、図示しない制御部に格納された制御プログラムによりワークＷの加工工程に対応して、自動工具交換装置ＡＴＣでマガジンＭから必要な工具Ｔを取り出して、主軸１１に装着し、所定の加工が行なわれる。
【００２３】
なお、マガジンＭの収納方式は、チェーンタイプのものや円盤タイプのもの等種々の方式があるが、収納する工具Ｔの形状や数量、搬送コンベア等との位置関係、スペース効率等を考慮して適宜設定される。
【００２４】
テーブル５は、図示しないベース部材に固定され、マシニングセンタ１の前部下方に配置されている。テーブル５には、ワークＷを固定するクランプ装置５１が配設されている。
クランプ装置５１は、ワークＷがテーブル５の所定の位置に載置された状態で固定されるように図示しない制御部で制御されている。クランプ装置５１は、一例として、エア等を駆動源としてテーブル５上で回動および上下動可能に制御できるように構成されている。
【００２５】
なお、本実施形態においては、テーブル５にワークＷを載置して固定するように構成されているが、これに限定されるものではなく、パレットのような形状でもよいし、ローラコンベア６から搬送されたワークＷの位置を検出してストッパを設け、クランプできるように構成されたものであればよい。要するに、ワークＷを基準位置で確実に保持できるような構成であれば、マシニングセンタ等の加工機械の種類、機械の特性、ないしワークＷの形状等により適宜設定することができる。
【００２６】
搬送コンベアは、図１に示すように、一例として、ローラコンベア６を採用し、テーブル５の高さとローラコンベア６の送り高さとを合わせて、テーブル５の後端部にローラコンベア６の前端部（本図上の左側）が接合するように配置されている。そして、ローラコンベア６には、搬送方向に向けてガイドフレーム６１が設けられており、ワークＷの搬送方向を規制している（図２（ｂ）参照）。ガイドフレーム６１は、ワークＷの形状に適合できるようにエアシリンダ等の位置調整機構６２が設けられている。
ローラコンベア６の後端部（本図上の右側）は、マシニングセンタ１の後端部まで達するように延設されている。このようにローラコンベア６を配置することで、ローラコンベア６からテーブル５に円滑にワークＷを移動することができる。そして、マシニングセンタ１の後方に隣接して他のマシニングセンタを連結して配置した場合にも、他のマシニングセンタのテーブルからこのマシニングセンタ１のローラコンベア６への受け渡しを円滑に行なうことができる（図４を併せて参照）。
【００２７】
なお、本実施形態においては、テーブル５の高さとローラコンベア６の送り高さとを合わせて、テーブル５の後端部に接合するように配置したが、これに限定されるものではなく、ワークＷの形状や搬送コンベアの種類、後記する駆動手段である移送用アーム８の保持の仕方等により、適宜設定されるものである。
そして、本実施形態においては、ローラコンベア６を使用しているが、これに限定されるものではなく、ベルトコンベアでもよく、エアシリンダ等の移動手段を使用してもよい。また、モータ等の駆動源を備えていてもよい。
【００２８】
移送用アーム８は、図２（ａ）に示すように、主軸１１に装着されるシャンク８１と、ワークＷと係合される円柱形状のローラタイプの係合爪８３と、この係合爪８３とシャンク８１とを連結する本体部８２と、を備えている。
なお、本実施形態においては、一例として、円柱形状のローラタイプの係合爪８３を使用しているが、これに限定されるものではなく、ワークＷの形状に合わせて適宜選定することができる。
また、ワークＷを掴んで保持できるフィンガタイプのものを使用することもできる。この場合には、ワークＷを掴んで持ち上げることができるので、ローラコンベア６とテーブル５との間に高低差や隙間がある場合にも適用できる。
【００２９】
移送用アーム８は、主軸１１に着脱可能に装着されている。具体的には、図１に示すように、マシニングセンタ１でワークＷを加工しているときには、自動工具交換装置ＡＴＣにより主軸１１から取り外してマガジンＭに収納され、加工が終了しワークＷを搬送する際には、自動工具交換装置ＡＴＣによりマガジンＭから取り出して主軸１１に装着することができる。
【００３０】
そして、移送用アーム８を主軸１１に装着した状態で、主軸１１を回転させれば、移送用アーム８を必要な角度だけ回転させることができる。さらに、移送用アーム８の回転動作とともに、主軸１１をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向に移動することで、ワークＷと係合される係合爪８３は、様々な軌跡を描いて移動させることができる。例えば、移送用アーム８を回転しながら主軸１１をＸ軸方向に移動させることで、係合爪８３をＹ軸方向に沿って平行に移動させることもできる（図２（ｂ）の矢印Ｆ参照）。
【００３１】
続いて、主軸１１を３軸方向に移動させるための移動機構であるＸ軸移動機構２、Ｙ軸移動機構３、およびＺ軸移動機構４について、図１を参照しながらマシニングセンタ１の概略構成とともに説明する。
マシニングセンタ１は、工具Ｔを装着する主軸１１と、主軸１１を回転自在に支持しモータ１１ａを内蔵した主軸ヘッド１２と、主軸ヘッド１２を上下方向に移動自在に支持するＺ軸移動機構４を構成するＸ軸サドル１３と、Ｘ軸サドル１３を左右方向に移動自在に支持するＸ軸移動機構２と、Ｘ軸移動機構２およびＺ軸移動機構４を前後方向に移動自在に支持するＹ軸移動機構３と、を備えている。
そして、Ｘ軸移動機構２、Ｙ軸移動機構３、およびＺ軸移動機構４は、一例として、ボールねじによるナットの送り機構と、可動部をガイドする直線移動ガイドとを組み合わせて構成されている。
【００３２】
具体的には、Ｚ軸移動機構４は、Ｘ軸サドル１３に固定されボールねじ４１を回転する駆動装置４４と、ボールねじ４１に螺合されボールねじ４１に沿って移動するナット４２と、ナット４２に固定された主軸ヘッド１２と、主軸ヘッド１２を上下方向に移動自在に支持する直線移動ガイド４３と、を備えて構成されている。
Ｘ軸移動機構２は、Ｙ軸サドル３ａに固定され図示しないボールねじを回転する駆動装置３４と、前記ボールねじに螺合されこのボールねじに沿って移動する図示しないナットと、このナットに固定されたＸ軸サドル１３と、Ｘ軸サドル１３を左右方向に移動自在に支持する直線移動ガイド３３と、を備えて構成されている。
Ｙ軸移動機構３は、フレーム１４に固定されボールねじ２１を回転する駆動装置２４と、ボールねじ２１に螺合されボールねじ２１に沿って移動するナット２２と、ナット２２に固定されたＹ軸サドル３ａと、Ｙ軸サドル３ａを前後方向に移動自在に支持する直線移動ガイド２３と、を備えて構成されている。
【００３３】
なお、本実施形態においては、直交する３軸方向に移動する移動機構として、ボールねじによるナットの送り機構と、可動部をガイドする直線移動ガイドとを組み合わせて構成したが、これに限定されるものではなく、油圧機構やリニアモータによる移動機構を採用することもできる。
また、本実施形態においては、直交する３軸方向に移動する移動機構を備えたマシニングセンタ１について説明したが、３軸に限定する趣旨ではなく、少なくとも３軸を備えたものであればよく、直交する３軸方向に移動する移動機構の他に、テーブルが回転するものや主軸ヘッドの首振り機構を備えたものでもよく、この首振り動作を併用してワークを搬送するようなものも含まれる。
【００３４】
続いて、本発明の実施形態に係るマシニングセンタ１の動作について、主として図２を参照しながら説明する。
前工程で加工が終了したワークＷが搬入口１８（図１）からローラコンベア６上の所定の基準位置に搬入される。この間、自動工具交換装置ＡＴＣにより、マガジンＭに収納された移送用アーム８を取り出して主軸１１に装着し、主軸１１をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向に移動して、移送用アーム８を所定の位置に移動させる。
この位置から、図２（ａ）に示すように、主軸１１をさらに回転させながら移送用アーム８の角度および位置を調整して、係合爪８３をワークＷに係合させる。
そして、主軸１１に装着された移送用アーム８をワークＷに係合させた状態で、図２（ｂ）に示すように、主軸１１をさらに回転させながら移送用アーム８を回転移動させることで、ワークＷを搬送方向Ｆに移動させることができる。この際に、主軸１１をＸ軸方向に沿ってテーブル５から遠ざかる方向に移動させることで、係合爪８３とガイドフレーム６１との干渉を防止することができる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、移送用アーム８を回転させながらワークＷをテーブル５上まで移動し、所定のクランプ位置まで搬送しているが、Ｙ軸方向の移動はＹ軸移動機構３（図１参照）による移動を併用することもできる。
【００３６】
以上のように構成されたマシニングセンタ１の効果について説明する。
マシニングセンタ１においては、主軸１１に着脱可能な移送用アーム８を装着して、この移送用アーム８によりワークＷを搬送することで、ワークＷの搬送ストロークを拡大している。つまり、このようなワークＷをＹ軸方向に搬送する場合において、Ｙ軸移動機構３の移動ストロークに加えて、主軸１１に装着した移送用アーム８の回転による搬送ストロークを併用することで、搬送ストロークを拡大することができる。このため、ワークＷを搬送するためにＹ軸移動機構３の移動ストロークを拡大する必要がないので、搬送方向（Ｙ軸方向）の省スペース化を実現することができる。
【００３７】
また、主軸１１の回転力を利用して、マシニングセンタ１の中心部である主軸１１側からワークＷを搬出方向に押し出すように搬送することで、省スペースかつ省エネルギー化を実現している。つまり、マシニングセンタ１の外側にロボット等の搬送装置を設ける必要がないので、加工設備の省スペース化を実現することができる。
そして、移送用アーム８の駆動力は、主軸１１の回転力を利用しているため、ローラコンベア６には別途駆動装置を設ける必要がないので、マシニングセンタ１のコンパクト化および省エネルギー化をも実現することができる。
【００３８】
本実施形態に係るマシニングセンタ１において、Ｘ軸移動機構２、Ｙ軸移動機構３、およびＺ軸移動機構４は、ワークＷに対して主軸１１を移動できるように構成されている。
このため、ワークＷに対して主軸をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向に移動させることで、ワークＷと係合される係合爪８３を様々な軌跡を描いて自在に移動させることができる。しかも、主軸１１側を移動させて、テーブル５を固定することができるため、テーブル５が移動するスペースを確保する必要がないので、装置全体のコンパクト化を実現することができる。
【００３９】
また、本実施形態に係るマシニングセンタ１において、マガジンＭをローラコンベア６の上方のスペースに配置している。このようなコンパクトなレイアウトを採用することで、全体として省スペース化を実現している。
【００４０】
続いて、本発明に係るマシニングセンタの第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係るマシニングセンタは、前記したマシニングセンタ１に対して、移送用アームと搬送コンベアが相違するものである。したがって、以下の説明において、前記した第１実施形態に係るマシニングセンタ１と同じ構成要素については、同一の符号を使用して、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係るコンベアの動力伝達機構を模式的に示す正面図である。
【００４１】
第２実施形態においては、搬送コンベアは、動力伝達機構を介して駆動源により駆動されるローラコンベアを採用している点で第１実施形態と相違する。第２実施形態に係るローラコンベア６′は、駆動源から回転力が伝達されると搬送ローラ６ａ′が回転してワークＷを搬送することができる形式を採用している。
具体的には、第２実施形態に係るローラコンベア６′は、図３に示すように、搬送ローラ６ａ′がチェーン６ｂ′で連結され、図示しないスプロケットを介して搬送ローラ６ａ′を回転することができるように構成されている。スプロケットには動力伝達機構である駆動ギア６ｃ′が結合されており、この駆動ギア６ｃ′に主軸１１に装着され駆動源となるアタッチメントであるギアアタッチメント８′を噛合して搬送ローラ６ａ′を回転する。
【００４２】
ギアアタッチメント８′は、前記したマシニングセンタ１における移送用アーム８と同様に、主軸１１に着脱可能に装着される。すなわち、ギアアタッチメント８′は、マシニングセンタ１によるワークＷの加工開始時には、自動工具交換装置ＡＴＣにより主軸１１から取り外してマガジンＭに収納され、加工が終了しワークＷを搬送する際には、自動工具交換装置ＡＴＣによりマガジンＭから取り出して主軸１１に装着できるように構成されている。
そして、ギアアタッチメント８′を主軸１１に装着した状態で主軸１１を回転させれば、ギアアタッチメント８′を回転駆動させることができるため、このギアアタッチメント８′をローラコンベア６′のスプロケットに結合された駆動ギア６ｃ′に噛合させることで、搬送ローラ６ａ′を回転させてワークＷを搬送することができる。
【００４３】
かかる構成によれば、主軸１１に着脱可能に装着されるギアアタッチメント８′を設けて、主軸１１から駆動力を得てローラコンベア６′を駆動することで、新たな駆動源を設ける必要がないため、コンパクトな搬送機構を実現することができる。
【００４４】
なお、第２実施形態においては、搬送ローラ６ａ′がチェーン６ｂ′で連結され、スプロケットを介して搬送ローラ６ａ′を回転するように構成したが、これに限定されるものではなく、ラック＆ピニオンで搬送ローラ６ａ′を回転することもできる。すなわち、図示は省略するが、例えば搬送ローラ６ａ′をラックに連結して、このラックに主軸１１に装着されたギアアタッチメントのピニオンを噛合させて搬送ローラ６ａ′を回転させることもできる。
【００４５】
続いて、本発明に係る第３実施形態であるマシニングセンタ１を前後方向に３台隣接して並べて構成された加工ライン１′について、図４を参照しながら説明する。以下の説明において、前記した実施形態１，２に係るマシニングセンタ１と同じ構成要素については、同一の符号を使用して説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係る前後方向における加工ラインを示す側面から見た断面図である。
【００４６】
加工ライン１′は、図４に示すように、前記した第１または第２実施形態に係るマシニングセンタ１（図１参照）を前後方向に３台並べて構成されている。そして、マシニングセンタ１に敷設されていた回収装置としてのオイルパン１５を取り外して、３台のマシニングセンタ１，１，１の下部を一体としてカバーするオイルパン１５′を加工ライン１′の下部に敷設するとともに、切り粉の飛散を防止する保護カバー１６を設けて、自動工具交換装置ＡＴＣおよびマガジンＭに切り粉が付着することを防止している。
また、保護カバー１６は、３台のマシニングセンタ１，１，１分を一体として連結されており、巻取りができるように配設されている。
加工ライン１′を構成する３台のマシニングセンタ１，１，１は、図１において前記したように主軸１１に装着できる移送用アーム８でワークＷを搬送することができるため、マシニングセンタ１の外側に搬送装置を設ける必要がないので、３台のマシニングセンタ１，１，１を隣接して配置することができる。
このため、加工ラインをコンパクトに構成することで、省スペース化を実現して、設備費用を削減することができる。
【００４７】
なお、本実施形態においては、３台のマシニングセンタ１，１，１を密接ないし近接させた状態で隣接させているが、これに限定されるものではなく、人が通ることができるメンテナンス用のスペースを確保したり、搬送装置等を設けるスペースを設けたりして隣接させることもできるし、３台のマシニングセンタ１，１，１を密着させることもできる。
【００４８】
なお、本発明の第３実施形態においては、マシニングセンタ１を前後方向に３台並べて構成したが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、左右方向に隣接して並べることもできる。左右方向における加工ライン１ａ′においては、テーブル５の左右方向にローラコンベア６を配置し、マシニングセンタの左右方向にワークを搬送するように構成することもできる。図５は、本発明の第３実施形態の変形例に係る左右方向における加工ラインを示す側面から見た断面図である。
【００４９】
また、本発明の第３実施形態においては、３台のマシニングセンタ１を隣接して並べる構成としたが、これに限定されるものではなく、２台あるいはそれ以上のマシニングセンタ１を前後左右の４方向に適宜配置してＬ字型やＵ字型等の加工ラインを構成することもできる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した各実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、マシニングセンタ１のテーブル５を固定して主軸１１をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向に移動するそれぞれの移動機構２，３，４を設けているが、これに限定されるものではなく、例えば、Ｘ軸方向に搬送する場合であれば、Ｙ軸方向の移動はテーブル５を移動させてもよい。同様に、Ｙ軸方向に搬送する場合であれば、Ｘ軸方向の移動はテーブル５を移動させてもよい。このように、搬送方向および搬送装置と各移動機構との関係は様々なバリエーションが設定される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態に係るマシニングセンタの全体構成を説明するための側面から見た断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る移送用アームの構成を説明するための模式図であり、（ａ）は側面図を示し、（ｂ）は平面図を示す。
【図３】本発明の第２実施形態に係るコンベアの動力伝達機構を模式的に示す正面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る前後方向における加工ラインを示す側面から見た断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態の変形例に係る左右方向における加工ラインを示す側面から見た断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ マシニングセンタ（工作機械）
１′ 前後方向における加工ライン
１ａ′ 左右方向における加工ライン
２ Ｘ軸移動機構（移動機構）
３ Ｙ軸移動機構（移動機構）
４ Ｚ軸移動機構（移動機構）
５ テーブル（保持装置）
６ ローラコンベア（搬送装置、搬送コンベア）
８ 移送用アーム（ワーク移送手段）
１１ 主軸
１２ 主軸ヘッド
１３ Ｘ軸サドル
１４ フレーム
１５，１５′ オイルパン（回収装置）
１８ 搬入口（開口部）
５１ クランプ装置（保持装置）
６１ ガイドフレーム
ＡＴＣ 自動工具交換装置（工具交換機構）
Ｍ マガジン
Ｔ 工具
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は工作機械および複合型の工作機械に関し、特にワークの搬入搬出を行なうための搬送装置を備えたコンパクトな工作機械および加工ラインに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の複雑な加工を要するワークに対して、複数の工作機械でラインを構成し、さらに、ワークの搬送装置を設けて各工程間の搬入搬出を行なうことで、生産性を高める加工ラインが知られている（特許文献１，２）。
例えば、特許文献１に開示された技術では、ワークの搬送を搬送方向の主軸の移動機構（Ｘ軸移動機構）を利用して行なうことで、特別な搬送装置を設ける必要がないため、簡易な構成を実現している。
また、特許文献２に開示された技術では、マシニングセンタのオートツールチェンジャを利用して、加工ツールとワークの把持具とを交換することで、工程間の仮置き場を不要にしてコンパクト化を実現している。
【特許文献１】特開平５−３０１１４０号公報、図５
【特許文献２】特開２００５−４６９１７号公報、明細書の段落００２２〜００２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、主軸ヘッドにワークの搬送具を固定しているため、主軸ヘッドを搬送方向のＸ軸方向に移動しなければならない。このため、ワークを加工するために必要な移動距離以上に、ワークを搬送するための移動距離を確保する必要が生じる。したがって、ワークを保持するテーブルの大きさに比較して、Ｘ軸方向の移動距離が大きくなり、搬送方向に対するスペース効率が悪くなるという問題点があった。
特許文献２に記載の技術においても、特許文献１と同様に主軸にワークの把持具を装着している。このため、各工程間を搬送する搬送ロボットをマシニングセンタの外側に別途配置しているため、マシニングセンタないし加工ラインの大型化を招き、設備費を増大させるおそれがある。
また、加工設備の大型化は、切り粉やクーラントによる汚染、およびその回収処理等の付帯設備の大型化を招くだけではなく、クーラント等の消耗品の使用量が増大し、環境保護および衛生面でも弊害が危惧されていた。
【０００４】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、省スペースかつ省エネルギー型のコンパクトなワークの搬送装置を備えた工作機械および加工ラインを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る工作機械は、複数の工具を収納するマガジンと、このマガジンから任意の工具を選択し、選択した工具と主軸に装着された工具との間で交換可能な工具交換機構と、ワークを加工する際にこのワークを保持する保持装置と、前記主軸と前記ワークとを相対移動させるための移動機構と、を有する工作機械であって、この工作機械に着脱可能に設けられ、前記ワークを搬送方向に搬送するための搬送装置と、前記マガジンに収納され、前記工具交換機構により前記主軸に着脱可能に装着されるワーク移送手段と、を備え、このワーク移送手段は、前記主軸による回転力および前記移動機構による移動力を利用して前記ワークを前記搬送方向へ搬送することを特徴とする。
【０００６】
このように、本発明の請求項１に係る工作機械は、主軸に着脱可能なワーク移送手段を装着して、このワーク移送手段によりワークを搬送することで、ワークの搬送ストロークを拡大している。つまり、例えば、ワークを前後方向または左右方向に搬送する場合において、前後方向の移動機構および左右方向の移動機構の移動ストロークに加えて、主軸に装着した前記ワーク移送手段のストロークを併用することで、搬送ストロークを確保することができる。このため、ワークを搬送するために前後方向の移動機構および左右方向の移動機構の移動ストロークを拡大する必要がないので、搬送方向の省スペース化を実現することができる。
【０００７】
さらに、主軸の回転力を利用して、工作機械の中心部である主軸側からワークを搬出方向に押し出すように搬送することで、省スペースかつ省エネルギー化を実現している。つまり、工作機械の外側にロボット等の搬送装置を設ける必要がないので、加工設備の省スペース化を実現することができる。そして、ワーク移送手段の駆動力は、主軸の回転力を利用しているため、別途駆動装置を設ける必要がないので、工作機械のコンパクト化および省エネルギー化をも実現することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の工作機械であって、前記保持装置は、前記ワークを載置するテーブルと、このテーブルに前記ワークを固定するクランプ装置と、を備え、前記テーブルを前記工作機械の前部に配置するとともに、前記搬送装置を前記テーブルの後方に配置し、前記ワークを前後方向に搬送するように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
ここで、工作機械の前とは、作業者と対面する主軸ないしテーブル側をいい、「左右」とは、作業者が工作機械の前に対面した状態における「左右」をいう。したがって、ワークの搬送方向とは、区別される。
【００１０】
本発明の請求項２に係るによれば、テーブルを前記工作機械の前部に配置し、搬送装置をテーブルの後方に配置して、ワークを前後方向に搬送することで、搬送ストロークを縮小して、装置全体の省スペース化を実現することができる。
【００１１】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の工作機械であって、前記搬送装置の後端部には、前記ワークを搬入搬出する開口部が設けられていることを特徴とする。
かかる構成によれば、搬送装置の後端部にワークを搬入搬出する開口部を設けたことで、ワークの前後方向の搬入搬出を容易に行なうことができる。
【００１２】
ここで、「ワークの搬入搬出」とあるが、ワークの搬入および搬出の少なくとも一方を意味し、ワークの「搬入または搬出」、ないし「搬入および搬出」のように限定的な意味で使用するものではないことを確認的に記載する。
【００１３】
本発明の請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の工作機械であって、前記ワーク移送手段は、前記ワークに係合可能な移送用アームであり、この移送用アームを前記ワークに係合させた状態で、前記主軸を回転または移動させて前記ワークを搬送することを特徴とする。
かかる構成によれば、主軸の回転または移動により、移送用アームを回転させてワークを搬送することで、主軸の外側に別途搬送装置を設ける必要がないので、コンパクトな搬送機構を実現することができる。
また、ワークの搬送のために、搬送方向に沿った移動機構の移動距離を長くする必要がないので工作機械のコンパクト化を実現することができる。
【００１４】
本発明の請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の工作機械であって、前記搬送装置は、動力伝達機構を備えた搬送コンベアであり、この搬送コンベアの駆動手段は、前記マガジンに収納され、このマガジンから前記主軸に装着されたアタッチメントであり、このアタッチメントおよび前記動力伝達機構により、前記主軸の回転を前記搬送コンベアの駆動力に変換することを特徴とする。
かかる構成によれば、前記主軸の回転を前記搬送コンベアの駆動力に変換し、主軸から駆動力を得て搬送コンベアを駆動することで、新たな駆動源を設ける必要がないため、コンパクトな搬送機構を実現することができる。
【００１５】
本発明の請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の工作機械を前記ワークの搬送方向に少なくとも２台隣接して並べて配置していることを特徴とする加工ラインである。
本発明の請求項６に記載の加工ラインによれば、ワークの搬送方向に沿って本発明に係る工作機械を並べて配置することで、工程間の搬送装置を別途設けることなく、複数の工作機械を隣接させて加工ラインを構成することができるため、省スペース化を実現して、設備費用を削減することができる。
【００１６】
本発明の請求項７に係る発明は、請求項６に記載の加工ラインであって、前記ワークの加工に伴って排出される排出物を回収するための回収装置が前記各工作機械の下部に一体として設けられていることを特徴とする。
かかる構成によれば、各工程ごとに排出物を回収するための回収装置を設けるのではなく、全体を一体化することで、全体として省スペース化を図ることができ、切り粉や潤滑油、クーラント等の回収を効率よく行なうことができる。このため、切り粉や潤滑油、クーラント等による汚染、およびその回収処理等の付帯設備の大型化を回避して、クーラント等の消耗品の使用量を削減し、環境保護および衛生面でも優れた効果が期待される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る工作機械および加工ラインによれば、省スペースかつ省エネルギー型のコンパクトなワークの搬送装置を備えた工作機械および加工ラインを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の第１実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
参照する図面において、図１は本発明の実施形態に係るマシニングセンタの全体構成を説明するための側面から見た断面図である。図２は搬送用アームの構成を説明するための模式図であり、（ａ）は側面図を示し、（ｂ）は平面図を示す。
【００１９】
なお、本実施形態においては、本発明に係る工作機械の一例として、立形のマシニングセンタについて説明するが、これに限定されるものではなく、横形のマシニングセンタであっても同様である。また、マシニングセンタでなくても、トランスファマシン、ＮＣ旋盤、その他の汎用または専用加工機に適用することもできる。
また、３軸方向の取り方は種々あるが、本実施形態においては、図１に示すように、左右方向をＸ軸とし、前後方向をＹ軸とし、上下方向をＺ軸とする。ただし、工作機械の種類等により異なるものであることを確認する。
【００２０】
本発明の実施形態に係るマシニングセンタ１は、図１に示すように、工具Ｔを収納するマガジンＭと、マガジンＭから工具Ｔを選択して主軸１１に着脱する工具交換機構である自動工具交換装置ＡＴＣと、ワークＷを加工する際に保持する保持装置であるテーブル５およびクランプ装置５１と、主軸１１をワークＷに対して、左右方向に移動するＸ軸移動機構２と、前後方向に移動するＹ軸移動機構３と、上下方向に移動するＺ軸移動機構４と、ワークＷの搬入搬出を行なう搬送装置であるローラコンベア６および移送用アーム８（図２参照）と、を備えている。
そして、マシニングセンタ１の後部には開口部であるワークＷの搬入口１８が設けられ、マシニングセンタ１の前部は搬出口として開放されている。つまり、ワークＷの搬送方向は、マシニングセンタ１の前後方向であって、ワークＷはマシニングセンタ１の後部側（図１における右側）から前部側（図１における左側）へ向かって搬送される。
【００２１】
なお、本実施形態においては、マシニングセンタ１の後側から前側に搬送するように搬送方向を設定したが、これに限定されるものではなく、マシニングセンタ１の前側から後側へ搬送するものであってもよい。
また、本実施形態においては、マシニングセンタ１の外部を覆う筐体を設けていないが、筐体を設けることもできる。
【００２２】
マガジンＭは、マシニングセンタ１の後部側に設置されたローラコンベア６の上方に配置され、マシニングセンタ１で使用される加工工具および移送用アーム８等の工具Ｔが収納されている。そして、図示しない制御部に格納された制御プログラムによりワークＷの加工工程に対応して、自動工具交換装置ＡＴＣでマガジンＭから必要な工具Ｔを取り出して、主軸１１に装着し、所定の加工が行なわれる。
【００２３】
なお、マガジンＭの収納方式は、チェーンタイプのものや円盤タイプのもの等種々の方式があるが、収納する工具Ｔの形状や数量、搬送コンベア等との位置関係、スペース効率等を考慮して適宜設定される。
【００２４】
テーブル５は、図示しないベース部材に固定され、マシニングセンタ１の前部下方に配置されている。テーブル５には、ワークＷを固定するクランプ装置５１が配設されている。
クランプ装置５１は、ワークＷがテーブル５の所定の位置に載置された状態で固定されるように図示しない制御部で制御されている。クランプ装置５１は、一例として、エア等を駆動源としてテーブル５上で回動および上下動可能に制御できるように構成されている。
【００２５】
なお、本実施形態においては、テーブル５にワークＷを載置して固定するように構成されているが、これに限定されるものではなく、パレットのような形状でもよいし、ローラコンベア６から搬送されたワークＷの位置を検出してストッパを設け、クランプできるように構成されたものであればよい。要するに、ワークＷを基準位置で確実に保持できるような構成であれば、マシニングセンタ等の加工機械の種類、機械の特性、ないしワークＷの形状等により適宜設定することができる。
【００２６】
搬送コンベアは、図１に示すように、一例として、ローラコンベア６を採用し、テーブル５の高さとローラコンベア６の送り高さとを合わせて、テーブル５の後端部にローラコンベア６の前端部（本図上の左側）が接合するように配置されている。そして、ローラコンベア６には、搬送方向に向けてガイドフレーム６１が設けられており、ワークＷの搬送方向を規制している（図２（ｂ）参照）。ガイドフレーム６１は、ワークＷの形状に適合できるようにエアシリンダ等の位置調整機構６２が設けられている。
ローラコンベア６の後端部（本図上の右側）は、マシニングセンタ１の後端部まで達するように延設されている。このようにローラコンベア６を配置することで、ローラコンベア６からテーブル５に円滑にワークＷを移動することができる。そして、マシニングセンタ１の後方に隣接して他のマシニングセンタを連結して配置した場合にも、他のマシニングセンタのテーブルからこのマシニングセンタ１のローラコンベア６への受け渡しを円滑に行なうことができる（図４を併せて参照）。
【００２７】
なお、本実施形態においては、テーブル５の高さとローラコンベア６の送り高さとを合わせて、テーブル５の後端部に接合するように配置したが、これに限定されるものではなく、ワークＷの形状や搬送コンベアの種類、後記する駆動手段である移送用アーム８の保持の仕方等により、適宜設定されるものである。
そして、本実施形態においては、ローラコンベア６を使用しているが、これに限定されるものではなく、ベルトコンベアでもよく、エアシリンダ等の移動手段を使用してもよい。また、モータ等の駆動源を備えていてもよい。
【００２８】
移送用アーム８は、図２（ａ）に示すように、主軸１１に装着されるシャンク８１と、ワークＷと係合される円柱形状のローラタイプの係合爪８３と、この係合爪８３とシャンク８１とを連結する本体部８２と、を備えている。
なお、本実施形態においては、一例として、円柱形状のローラタイプの係合爪８３を使用しているが、これに限定されるものではなく、ワークＷの形状に合わせて適宜選定することができる。
また、ワークＷを掴んで保持できるフィンガタイプのものを使用することもできる。この場合には、ワークＷを掴んで持ち上げることができるので、ローラコンベア６とテーブル５との間に高低差や隙間がある場合にも適用できる。
【００２９】
移送用アーム８は、主軸１１に着脱可能に装着されている。具体的には、図１に示すように、マシニングセンタ１でワークＷを加工しているときには、自動工具交換装置ＡＴＣにより主軸１１から取り外してマガジンＭに収納され、加工が終了しワークＷを搬送する際には、自動工具交換装置ＡＴＣによりマガジンＭから取り出して主軸１１に装着することができる。
【００３０】
そして、移送用アーム８を主軸１１に装着した状態で、主軸１１を回転させれば、移送用アーム８を必要な角度だけ回転させることができる。さらに、移送用アーム８の回転動作とともに、主軸１１をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向に移動することで、ワークＷと係合される係合爪８３は、様々な軌跡を描いて移動させることができる。例えば、移送用アーム８を回転しながら主軸１１をＸ軸方向に移動させることで、係合爪８３をＹ軸方向に沿って平行に移動させることもできる（図２（ｂ）の矢印Ｆ参照）。
【００３１】
続いて、主軸１１を３軸方向に移動させるための移動機構であるＸ軸移動機構２、Ｙ軸移動機構３、およびＺ軸移動機構４について、図１を参照しながらマシニングセンタ１の概略構成とともに説明する。
マシニングセンタ１は、工具Ｔを装着する主軸１１と、主軸１１を回転自在に支持しモータ１１ａを内蔵した主軸ヘッド１２と、主軸ヘッド１２を上下方向に移動自在に支持するＺ軸移動機構４を構成するＸ軸サドル１３と、Ｘ軸サドル１３を左右方向に移動自在に支持するＸ軸移動機構２と、Ｘ軸移動機構２およびＺ軸移動機構４を前後方向に移動自在に支持するＹ軸移動機構３と、を備えている。
そして、Ｘ軸移動機構２、Ｙ軸移動機構３、およびＺ軸移動機構４は、一例として、ボールねじによるナットの送り機構と、可動部をガイドする直線移動ガイドとを組み合わせて構成されている。
【００３２】
具体的には、Ｚ軸移動機構４は、Ｘ軸サドル１３に固定されボールねじ４１を回転する駆動装置４４と、ボールねじ４１に螺合されボールねじ４１に沿って移動するナット４２と、ナット４２に固定された主軸ヘッド１２と、主軸ヘッド１２を上下方向に移動自在に支持する直線移動ガイド４３と、を備えて構成されている。
Ｘ軸移動機構２は、Ｙ軸サドル３ａに固定され図示しないボールねじを回転する駆動装置３４と、前記ボールねじに螺合されこのボールねじに沿って移動する図示しないナットと、このナットに固定されたＸ軸サドル１３と、Ｘ軸サドル１３を左右方向に移動自在に支持する直線移動ガイド３３と、を備えて構成されている。
Ｙ軸移動機構３は、フレーム１４に固定されボールねじ２１を回転する駆動装置２４と、ボールねじ２１に螺合されボールねじ２１に沿って移動するナット２２と、ナット２２に固定されたＹ軸サドル３ａと、Ｙ軸サドル３ａを前後方向に移動自在に支持する直線移動ガイド２３と、を備えて構成されている。
【００３３】
なお、本実施形態においては、直交する３軸方向に移動する移動機構として、ボールねじによるナットの送り機構と、可動部をガイドする直線移動ガイドとを組み合わせて構成したが、これに限定されるものではなく、油圧機構やリニアモータによる移動機構を採用することもできる。
また、本実施形態においては、直交する３軸方向に移動する移動機構を備えたマシニングセンタ１について説明したが、３軸に限定する趣旨ではなく、少なくとも３軸を備えたものであればよく、直交する３軸方向に移動する移動機構の他に、テーブルが回転するものや主軸ヘッドの首振り機構を備えたものでもよく、この首振り動作を併用してワークを搬送するようなものも含まれる。
【００３４】
続いて、本発明の実施形態に係るマシニングセンタ１の動作について、主として図２を参照しながら説明する。
前工程で加工が終了したワークＷが搬入口１８（図１）からローラコンベア６上の所定の基準位置に搬入される。この間、自動工具交換装置ＡＴＣにより、マガジンＭに収納された移送用アーム８を取り出して主軸１１に装着し、主軸１１をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向に移動して、移送用アーム８を所定の位置に移動させる。
この位置から、図２（ａ）に示すように、主軸１１をさらに回転させながら移送用アーム８の角度および位置を調整して、係合爪８３をワークＷに係合させる。
そして、主軸１１に装着された移送用アーム８をワークＷに係合させた状態で、図２（ｂ）に示すように、主軸１１をさらに回転させながら移送用アーム８を回転移動させることで、ワークＷを搬送方向Ｆに移動させることができる。この際に、主軸１１をＸ軸方向に沿ってテーブル５から遠ざかる方向に移動させることで、係合爪８３とガイドフレーム６１との干渉を防止することができる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、移送用アーム８を回転させながらワークＷをテーブル５上まで移動し、所定のクランプ位置まで搬送しているが、Ｙ軸方向の移動はＹ軸移動機構３（図１参照）による移動を併用することもできる。
【００３６】
以上のように構成されたマシニングセンタ１の効果について説明する。
マシニングセンタ１においては、主軸１１に着脱可能な移送用アーム８を装着して、この移送用アーム８によりワークＷを搬送することで、ワークＷの搬送ストロークを拡大している。つまり、このようなワークＷをＹ軸方向に搬送する場合において、Ｙ軸移動機構３の移動ストロークに加えて、主軸１１に装着した移送用アーム８の回転による搬送ストロークを併用することで、搬送ストロークを拡大することができる。このため、ワークＷを搬送するためにＹ軸移動機構３の移動ストロークを拡大する必要がないので、搬送方向（Ｙ軸方向）の省スペース化を実現することができる。
【００３７】
また、主軸１１の回転力を利用して、マシニングセンタ１の中心部である主軸１１側からワークＷを搬出方向に押し出すように搬送することで、省スペースかつ省エネルギー化を実現している。つまり、マシニングセンタ１の外側にロボット等の搬送装置を設ける必要がないので、加工設備の省スペース化を実現することができる。
そして、移送用アーム８の駆動力は、主軸１１の回転力を利用しているため、ローラコンベア６には別途駆動装置を設ける必要がないので、マシニングセンタ１のコンパクト化および省エネルギー化をも実現することができる。
【００３８】
本実施形態に係るマシニングセンタ１において、Ｘ軸移動機構２、Ｙ軸移動機構３、およびＺ軸移動機構４は、ワークＷに対して主軸１１を移動できるように構成されている。
このため、ワークＷに対して主軸をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向に移動させることで、ワークＷと係合される係合爪８３を様々な軌跡を描いて自在に移動させることができる。しかも、主軸１１側を移動させて、テーブル５を固定することができるため、テーブル５が移動するスペースを確保する必要がないので、装置全体のコンパクト化を実現することができる。
【００３９】
また、本実施形態に係るマシニングセンタ１において、マガジンＭをローラコンベア６の上方のスペースに配置している。このようなコンパクトなレイアウトを採用することで、全体として省スペース化を実現している。
【００４０】
続いて、本発明に係るマシニングセンタの第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係るマシニングセンタは、前記したマシニングセンタ１に対して、移送用アームと搬送コンベアが相違するものである。したがって、以下の説明において、前記した第１実施形態に係るマシニングセンタ１と同じ構成要素については、同一の符号を使用して、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係るコンベアの動力伝達機構を模式的に示す正面図である。
【００４１】
第２実施形態においては、搬送コンベアは、動力伝達機構を介して駆動源により駆動されるローラコンベアを採用している点で第１実施形態と相違する。第２実施形態に係るローラコンベア６′は、駆動源から回転力が伝達されると搬送ローラ６ａ′が回転してワークＷを搬送することができる形式を採用している。
具体的には、第２実施形態に係るローラコンベア６′は、図３に示すように、搬送ローラ６ａ′がチェーン６ｂ′で連結され、図示しないスプロケットを介して搬送ローラ６ａ′を回転することができるように構成されている。スプロケットには動力伝達機構である駆動ギア６ｃ′が結合されており、この駆動ギア６ｃ′に主軸１１に装着され駆動源となるアタッチメントであるギアアタッチメント８′を噛合して搬送ローラ６ａ′を回転する。
【００４２】
ギアアタッチメント８′は、前記したマシニングセンタ１における移送用アーム８と同様に、主軸１１に着脱可能に装着される。すなわち、ギアアタッチメント８′は、マシニングセンタ１によるワークＷの加工開始時には、自動工具交換装置ＡＴＣにより主軸１１から取り外してマガジンＭに収納され、加工が終了しワークＷを搬送する際には、自動工具交換装置ＡＴＣによりマガジンＭから取り出して主軸１１に装着できるように構成されている。
そして、ギアアタッチメント８′を主軸１１に装着した状態で主軸１１を回転させれば、ギアアタッチメント８′を回転駆動させることができるため、このギアアタッチメント８′をローラコンベア６′のスプロケットに結合された駆動ギア６ｃ′に噛合させることで、搬送ローラ６ａ′を回転させてワークＷを搬送することができる。
【００４３】
かかる構成によれば、主軸１１に着脱可能に装着されるギアアタッチメント８′を設けて、主軸１１から駆動力を得てローラコンベア６′を駆動することで、新たな駆動源を設ける必要がないため、コンパクトな搬送機構を実現することができる。
【００４４】
なお、第２実施形態においては、搬送ローラ６ａ′がチェーン６ｂ′で連結され、スプロケットを介して搬送ローラ６ａ′を回転するように構成したが、これに限定されるものではなく、ラック＆ピニオンで搬送ローラ６ａ′を回転することもできる。すなわち、図示は省略するが、例えば搬送ローラ６ａ′をラックに連結して、このラックに主軸１１に装着されたギアアタッチメントのピニオンを噛合させて搬送ローラ６ａ′を回転させることもできる。
【００４５】
続いて、本発明に係る第３実施形態であるマシニングセンタ１を前後方向に３台隣接して並べて構成された加工ライン１′について、図４を参照しながら説明する。以下の説明において、前記した実施形態１，２に係るマシニングセンタ１と同じ構成要素については、同一の符号を使用して説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係る前後方向における加工ラインを示す側面から見た断面図である。
【００４６】
加工ライン１′は、図４に示すように、前記した第１または第２実施形態に係るマシニングセンタ１（図１参照）を前後方向に３台並べて構成されている。そして、マシニングセンタ１に敷設されていた回収装置としてのオイルパン１５を取り外して、３台のマシニングセンタ１，１，１の下部を一体としてカバーするオイルパン１５′を加工ライン１′の下部に敷設するとともに、切り粉の飛散を防止する保護カバー１６を設けて、自動工具交換装置ＡＴＣおよびマガジンＭに切り粉が付着することを防止している。
また、保護カバー１６は、３台のマシニングセンタ１，１，１分を一体として連結されており、巻取りができるように配設されている。
加工ライン１′を構成する３台のマシニングセンタ１，１，１は、図１において前記したように主軸１１に装着できる移送用アーム８でワークＷを搬送することができるため、マシニングセンタ１の外側に搬送装置を設ける必要がないので、３台のマシニングセンタ１，１，１を隣接して配置することができる。
このため、加工ラインをコンパクトに構成することで、省スペース化を実現して、設備費用を削減することができる。
【００４７】
なお、本実施形態においては、３台のマシニングセンタ１，１，１を密接ないし近接させた状態で隣接させているが、これに限定されるものではなく、人が通ることができるメンテナンス用のスペースを確保したり、搬送装置等を設けるスペースを設けたりして隣接させることもできるし、３台のマシニングセンタ１，１，１を密着させることもできる。
【００４８】
なお、本発明の第３実施形態においては、マシニングセンタ１を前後方向に３台並べて構成したが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、左右方向に隣接して並べることもできる。左右方向における加工ライン１ａ′においては、テーブル５の左右方向にローラコンベア６を配置し、マシニングセンタの左右方向にワークを搬送するように構成することもできる。図５は、本発明の第３実施形態の変形例に係る左右方向における加工ラインを示す側面から見た断面図である。
【００４９】
また、本発明の第３実施形態においては、３台のマシニングセンタ１を隣接して並べる構成としたが、これに限定されるものではなく、２台あるいはそれ以上のマシニングセンタ１を前後左右の４方向に適宜配置してＬ字型やＵ字型等の加工ラインを構成することもできる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した各実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、マシニングセンタ１のテーブル５を固定して主軸１１をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向に移動するそれぞれの移動機構２，３，４を設けているが、これに限定されるものではなく、例えば、Ｘ軸方向に搬送する場合であれば、Ｙ軸方向の移動はテーブル５を移動させてもよい。同様に、Ｙ軸方向に搬送する場合であれば、Ｘ軸方向の移動はテーブル５を移動させてもよい。このように、搬送方向および搬送装置と各移動機構との関係は様々なバリエーションが設定される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態に係るマシニングセンタの全体構成を説明するための側面から見た断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る移送用アームの構成を説明するための模式図であり、（ａ）は側面図を示し、（ｂ）は平面図を示す。
【図３】本発明の第２実施形態に係るコンベアの動力伝達機構を模式的に示す正面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る前後方向における加工ラインを示す側面から見た断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態の変形例に係る左右方向における加工ラインを示す側面から見た断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ マシニングセンタ（工作機械）
１′ 前後方向における加工ライン
１ａ′ 左右方向における加工ライン
２ Ｘ軸移動機構（移動機構）
３ Ｙ軸移動機構（移動機構）
４ Ｚ軸移動機構（移動機構）
５ テーブル（保持装置）
６ ローラコンベア（搬送装置、搬送コンベア）
８ 移送用アーム（ワーク移送手段）
１１ 主軸
１２ 主軸ヘッド
１３ Ｘ軸サドル
１４ フレーム
１５，１５′ オイルパン（回収装置）
１８ 搬入口（開口部）
５１ クランプ装置（保持装置）
６１ ガイドフレーム
ＡＴＣ 自動工具交換装置（工具交換機構）
Ｍ マガジン
Ｔ 工具
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の工具を収納するマガジンと、このマガジンから任意の工具を選択し、選択した工具と主軸に装着された工具との間で交換可能な工具交換機構と、
ワークを加工する際にこのワークを保持する保持装置と、
前記主軸と前記ワークとを相対移動させるための移動機構と、を有する工作機械であって、
この工作機械に着脱可能に設けられ、前記ワークを搬送方向に搬送するための搬送装置と、
前記マガジンに収納され、前記工具交換機構により前記主軸に着脱可能に装着されるワーク移送手段と、を備え、
このワーク移送手段は、前記主軸による回転力および前記移動機構による移動力を利用して前記ワークを前記搬送方向へ搬送することを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記保持装置は、前記ワークを載置するテーブルと、このテーブルに前記ワークを固定するクランプ装置と、を備え、
前記テーブルを前記工作機械の前部に配置するとともに、
前記搬送装置を前記テーブルの後方に配置し、
前記ワークを前後方向に搬送するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記搬送装置の後端部には、前記ワークを搬入搬出する開口部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記ワーク移送手段は、前記ワークに係合可能な移送用アームであり、
この移送用アームを前記ワークに係合させた状態で、前記主軸を回転または移動させて前記ワークを搬送することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項５】
前記搬送装置は、動力伝達機構を備えた搬送コンベアであり、
この搬送コンベアの駆動手段は、前記マガジンに収納され、このマガジンから前記主軸に装着されたアタッチメントであり、
このアタッチメントおよび前記動力伝達機構により、前記主軸の回転を前記搬送コンベアの駆動力に変換することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の工作機械を前記ワークの搬送方向に少なくとも２台隣接して並べて配置していることを特徴とする加工ライン。
【請求項７】
前記ワークの加工に伴って排出される排出物を回収するための回収装置が前記各工作機械の下部に一体として設けられていることを特徴とする請求項６に記載の加工ライン。
【請求項１】
複数の工具を収納するマガジンと、このマガジンから任意の工具を選択し、選択した工具と主軸に装着された工具との間で交換可能な工具交換機構と、
ワークを加工する際にこのワークを保持する保持装置と、
前記主軸と前記ワークとを相対移動させるための移動機構と、を有する工作機械であって、
この工作機械に着脱可能に設けられ、前記ワークを搬送方向に搬送するための搬送装置と、
前記マガジンに収納され、前記工具交換機構により前記主軸に着脱可能に装着されるワーク移送手段と、を備え、
このワーク移送手段は、前記主軸による回転力および前記移動機構による移動力を利用して前記ワークを前記搬送方向へ搬送することを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記保持装置は、前記ワークを載置するテーブルと、このテーブルに前記ワークを固定するクランプ装置と、を備え、
前記テーブルを前記工作機械の前部に配置するとともに、
前記搬送装置を前記テーブルの後方に配置し、
前記ワークを前後方向に搬送するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記搬送装置の後端部には、前記ワークを搬入搬出する開口部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記ワーク移送手段は、前記ワークに係合可能な移送用アームであり、
この移送用アームを前記ワークに係合させた状態で、前記主軸を回転または移動させて前記ワークを搬送することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項５】
前記搬送装置は、動力伝達機構を備えた搬送コンベアであり、
この搬送コンベアの駆動手段は、前記マガジンに収納され、このマガジンから前記主軸に装着されたアタッチメントであり、
このアタッチメントおよび前記動力伝達機構により、前記主軸の回転を前記搬送コンベアの駆動力に変換することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の工作機械を前記ワークの搬送方向に少なくとも２台隣接して並べて配置していることを特徴とする加工ライン。
【請求項７】
前記ワークの加工に伴って排出される排出物を回収するための回収装置が前記各工作機械の下部に一体として設けられていることを特徴とする請求項６に記載の加工ライン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−８６０（Ｐ２００８−８６０Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７４８６５（Ｐ２００６−１７４８６５）
【出願日】平成１８年６月２６日（２００６．６．２６）
【出願人】（０００１５２６７５）株式会社日平トヤマ (218)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２６日（２００６．６．２６）
【出願人】（０００１５２６７５）株式会社日平トヤマ (218)
【Ｆターム（参考）】
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