工作机械的制作方法

本发明涉及一种工作机械。

背景技术：

现有公知的工作机械构成为包括:主轴，其前端侧具备开闭自如的卡盘；搬运单元，对工件进行搬运，该搬运单元具有将工件进行保持的保持单元，在所述主轴的前方，使所述卡盘的卡盘中心轴线与所述工件的工件中心轴线位于一直线上，并在所述卡盘(主轴)和所述保持单元之间进行工件的交接(例如，参见专利文献1。)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本再公表专利wo2008/050912号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

在上述工作机械等中，具备能够在设置工件的设置单元与主轴之间进行简单地工件交接并搬运的搬运装置的结构是必要的。

用于解决课题的手段

为了解决上述问题的本发明的工作机械，构成为包括：在前端侧具备开闭自如的卡盘8的主轴4；对工件11进行设置的设置单元41；以及在该设置单元41与所述主轴4之间对工件11进行搬运的搬运单元56，该搬运单元56具有对工件11进行保持的保持单元53，在所述主轴4的前方，使所述卡盘8的卡盘中心轴线c1和所述工件11的工件中心轴线c2位于一直线上，并在所述卡盘8与所述保持单元53之间进行工件11的交接，第一，其特征在于：所述设置单元41设在所述主轴4的后方，配置成使所述卡盘中心轴线c1和所述工件中心轴线c2位于一直线上并对工件11进行支承，将所述工件11在所述设置单元41或所述卡盘8之间进行交接之际与所述保持单元53的姿势设为相同。

第二，其特征在于：设有在所述主轴4的前方侧和后方侧之间进行滑动移动的滑动体43；对所述保持单元53进行支承的臂49；以及将该臂49回旋自如地进行支承的回旋支承单元47，该回旋支承单元47设在所述滑动体43上，所述臂49在进行所述工件11的交接之际的横卧姿势b、与在所述设置单元41侧与所述主轴4侧之间进行工件11搬运之际的起立姿势a之间进行姿势切换。

第三，其特征在于：将所述主轴4设成沿轴线方向可前后移动，所述主轴4的前方设置对工件进行加工用的工具15移动自如地支承的支承体12，该支承体12的前方配置所述工具15，将所述支承体12的前方作为工件11的加工区域a1，在所述支承体12上设置插入有所述主轴4的插入部14，所述主轴4的移动范围设为从在所述插入部14插入有所述主轴4、且将所述工件11配置在所述加工区域a1内的位置开始，直到所述支承体12的后方侧形成用于在所述保持单元53和所述卡盘8之间进行工件11交接的间空16的位置为止。

第四，其特征在于：设有将所述插入部14开闭自如地封闭的闸门17，以隔开所述加工区域a1和所述支承体12的后方侧的区域。

发明的效果

根据如上所述构成的本发明的结构，因为利用所述设置单元，工件在所述主轴的后方，所述卡盘中心轴线和所述工件中心轴线位于一直线上的状态下被支承，因而可以将所述保持单元在所述主轴的前方和后方作为相同的姿势，在所述保持单元和所述主轴或所述设置单元之间进行工件的交接。由此，具有可以在所述保持单元和所述主轴或所述设置单元之间进行工件的交接之际对所述保持单元的姿势进行简单地调节这一効果。

例如，设置在所述主轴的前方侧和后方侧之间滑动移动的滑动体；对所述保持单元进行支承的臂；及将该臂回旋自如地支承的回旋支承单元，将该回旋支承单元设在所述滑动体上，构成为：所述臂在所述工件的交接之际的横卧姿势与在所述设置单元侧与所述主轴侧之间进行工件的搬运之际的起立姿势之间进行姿势切换，对所述保持单元和所述主轴或所述设置单元之间的工件交接可以以同样的横卧姿势来进行。

在这种情况下，可以通过对横卧姿势时的臂的回旋角度进行调节选定，来简单地调节在所述主轴及所述设置单元之间进行工件的交接之际的所述保持单元的姿势，另外，通过用一个调整单元即可进行调整，也可以使搬运单元小型轻量化。

此外，像供给对象的工件从主轴后方相对于中空的主轴依次送入那样的例如瑞士型自动车床的情形，在2.5m、4.0m等长条棒材工件的情况，和利用所述搬运单元向主轴的前方侧搬运工件的情况下，能够将所述设置单元作为可共同使用的结构。另外，通过进行长条棒材时的例如送入引导结构与利用所述搬运单元将工件供给时的所述设置单元的切换，做成工件供给的切换结构，还具有可以将长条棒材工件的供给和粗制材工件的供给做成在同一区域配置供给单元的结构等效果。

另外，所述主轴设为沿轴线方向可前后移动，在所述主轴的前方，设有对加工工件用的工具进行移动自如地支承的支承体，在该支承体的前方配置有所述工具，所述支承体的前方设定为工件的加工区域，在所述支承体设有所述主轴所插入的插入部的结构的工作机械的情况下，通过将所述主轴的移动范围设置为从所述插入部被插入、把所述工件配置于所述加工区域内的位置，一直到在所述支承体的后方侧形成用于在所述保持单元和所述卡盘之间进行工件交接的间空的位置为止，可以在所述支承体的后方侧，所述保持单元与所述卡盘之间容易地进行工件的交接。

尤其，通过设置将所述插入部封闭的开闭自如的闸门，以将所述加工区域与所述支承体的后方侧的区域隔开，能够防止加工区域中飞散的切削油或切削屑等闯入所述支承体的后方侧的区域，使在所述保持单元和所述主轴或所述设置单元之间的工件交接能够在比较清洁的环境中进行。

附图说明

图1是涉及本发明的工作机械的俯视图。

图2是主轴卡盘的正视图，(a)表示开状态，(b)表示工件的握持状态。

图3是支承台部分的要部的正面截面图。

图4是工件加工状态的支承台部分的要部的正面截面图。

图5是支承台部分的要部侧视图，(a)表示闸门的开状态，(b)表示闸门的闭状态。

图6是涉及本发明的工作机械的要部侧视图。

图7的(a)是设置单元的正视图、(b)是设置单元的侧视图、(c)是对工件进行支承的状态的设置单元的正视图。

图8的(a)是搬运单元的正视图、(b)是搬运单元的侧视图。

图9是表示在搬运单元与设置单元之间进行工件的交接状态的要部俯视图。

图10是表示在主轴与设置单元之间进行工件的交接状态的要部俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图对工作机械进行说明。但是，应当理解的是，本发明并不限定于附图或以下所说明的实施方式。图1示出了涉及本发明的工作机械的一个例子的自动车床。该自动车床具备机座1，机座1上搭载有三个车床模块m而构成。二个车床模块m并列设置，一个车床模块m通过滑动机构sl滑动自如设置成与并列设置的二个车床模块m相向。

各车床模块m为相同的结构，构成为固定于机座1上的底座2上。各车床模块m的底座2上分别设有主轴台3。主轴台3上旋转自如地支承有主轴4。主轴4由设在主轴台3后方的主轴马达6旋转驱动。

底座2上设有主轴4的轴线方向(z轴方向)上的滑轨7。滑轨7设置成平行的2根。两滑轨7上搭载有主轴台3。主轴台3螺纹连接在两滑轨7之间所设置的滚珠丝杠5上，通过滚珠丝杠5的旋转驱动，沿滑轨7移动。

主轴4的前端面开闭自如地设有主轴卡盘8。主轴卡盘8具备多个卡盘爪9。如图2的(a)、(b)所示，各卡盘爪9围绕主轴卡盘8的卡盘中心轴线c1均等地配置。各卡盘爪9通过向卡盘中心轴线c1移动而关闭。

工件11插入于图2的(a)所示的开状态的卡盘爪9之间，如图2的(b)所示，通过将卡盘爪9关闭工件11被主轴卡盘8握持。主轴卡盘8将工件11握持，使得卡盘中心轴线c1与工件11的中心轴线(工件中心轴线)c2位于一直线上。主轴卡盘8被安装成卡盘中心轴线c1与主轴4的轴线c3位于一直线上(参照图1)。

主轴台3的前方设有支承台12。支承台12被固定底座2上。如图3所示，在支承台12的前方设有在与z轴方向正交的二个方向(x轴方向和y轴方向)上移动自如的刀具台13。x轴方向及y轴方向相互正交。工具15被安装在刀具台13上。

如图3～5所示，支承台12形成为主轴台3能够通过的门状。如图4所示，主轴台3被设定有朝z轴方向前方的移动范围，以使主轴4所握持的工件11通过门的空间14且位于支承台12的前方。

此时，主轴4在被支承于主轴台3的状态下，将空间14作为插入部，被插入空间14中。如图3所示，主轴台3被设定有朝z轴方向后方的移动范围，以使能够移动到在支承台12的后方的、在主轴4的前端与支承台12之间形成规定间空16的避让位置α。

支承台12的前方构成有对工件11进行加工的加工区域a1。如图4所示，通过使主轴4所握持的工件11突出于支承台12的前方，和各车床模块m各自独立地、在主轴台3的z轴方向上移动、在刀具台13的x轴方向及y轴方向上移动，可以在加工区域a1中，用工具15对工件11进行加工。

间空16根据主轴台3的移动而出没。如图4所示，在对工件11进行加工时，间空16被主轴台3占有而未出现。如图3所示，一旦使主轴台3移动至避让位置，间空16就将出现。

在支承台12的后端面侧设有将空间(插入部)14封闭的板状闸门17。闸门17在上下方向升降自如地保持于支承台12所固定的引导盖18上。引导盖18通过气缸安装板19安装有气缸21。气缸21被安装成气缸杆22在上下方向进退。

气缸杆22通过支架23被连结在闸门17上。闸门17由气缸21升降驱动。闸门17利用气缸杆22的收缩动作而上升；且利用气缸杆22的伸展动作而下降。如图5的(b)所示，通过闸门17下降，空间14被封闭。如图5的(a)所示，通过闸门17上升，空间14被打开。

如图4所示，在对工件11进行加工时，因为主轴台3位于空间14内，所以闸门17将维持开状态。如图3所示，构成为主轴台3位于避让位置α之际，一旦主轴台3侧的构成物移动至闸门17的后方，闸门17就将关闭。由于加工区域a1是切削屑及切削油等飞散的环境，因而通过关闭闸门17，支承台12的后方将变成由加工区域a1的环境被分隔开的比较清洁的环境。

从位于避让位置α的主轴台3在后方设有底座板24。如图6所示，底座板24通过支架25被固定在机座1侧。如图7所示，在底座板24的下表面固定有气缸26。气缸26被安装成气缸杆27朝向下方。

气缸杆27上固定有板28。板28上立设有前后压杆29。各压杆29可突出于上方地插入底座板24。各压杆29的前端通过气缸杆27的收缩动作而突出于底座板24的上方。各压杆29的前端通过气缸杆27的伸展动作而隐没于底座板24的下方。

在底座板24的上方，通过固定构件31固定板32被固定在规定高度的位置。在固定板32上，上下方向滑动移动自如地插入有左右及前后的4根杆33。左右的杆33的下端利用连结板34被连结着。在各杆33上，在固定板32的下表面和连结板34的上表面之间外嵌有压缩弹簧36。

各杆33的前端固定有升降板37。如图7的(a)、(b)所示，升降板37利用压缩弹簧36施力而与固定板32抵接。在升降板37的上表面前后方向相对地设有工件支承板38。在工件支承板38上，形成有侧视大致呈v字状的v槽39。如图6、图7的(c)所示，工件11被支承在容纳于两工件支承板38的v槽39的前后位置上。

前后的各压杆29的前端与前后的各连结板34的下表面大致中央抵接。通过使气缸杆27做收缩动作，因抵抗压缩弹簧36的弹力各压杆29将各连结板34向上方按压，升降板37将上升。通过使气缸杆27做伸展动作，因压缩弹簧36的弹力升降板37将下降。

在因升降板37下降而工件支承板38为下降的状态下，可以将工件11供给工件支承板38，利用两工件支承板38对工件11进行支承。通过因升降板37的上升而使工件支承板38上升，可以将由两工件支承板38支承的工件11举起。两工件支承板38被预先设定为如果将工件11举起，工件中心轴线c2就与卡盘中心轴线c1位于一直线上(参见图1、图3)。

由底座板24、气缸26、板28、压杆29、固定板32、杆33、压缩弹簧36、连结板34、升降板37及工件支承板38等构成对工件11进行设置的设置单元41。设置单元41利用两工件支承板38将工件11举起并进行支承，使得卡盘中心轴线c1与工件中心轴线c2位于一直线上。

如图6所示，在机座一侧一体地固定有台40。在台40上固定有与z轴方向平行的导轨42。导轨42并设在主轴台3上。导轨42上搭载有基台43。

台40上设有滚珠丝杠44。滚珠丝杠44相对于导轨42并设。基台43与滚珠丝杠44螺纹连结，利用滚珠丝杠44的旋转驱动，作为滑动体，沿导轨42滑动移动。如图1所示，基台43被设定成能够在与间空16邻接的位置p1和与设置单元41邻接的位置p2之间移动。

如图8所示，在基台43上，通过支架46固定有转动装置47。在转动装置47的旋转驱动轴48上一体地固定有臂49。转动装置47作为回旋支承单元对臂49回旋自如地进行支承。

如图8的(b)所示，臂49通过转动装置47进行大致在铅垂上方延伸出的起立姿势a和在大致水平方向朝向主轴台3侧的横卧姿势b的姿势切换。臂49上设有气缸51。在气缸51的气缸杆52上安装有搬运卡盘53。

搬运卡盘53利用气缸杆52的移动，在臂49的长度方向进退移动。搬运卡盘53在从臂49突出的突出位置x和位于臂49侧的初始位置y之间进行位置切换。在搬运卡盘53的前端相向地设有开闭自如的卡盘爪54。两卡盘爪54相对于搬运卡盘53的卡盘中心轴线c4被均等地配置。

各卡盘爪54通过向搬运卡盘53的卡盘中心轴线c4移动而关闭。搬运卡盘53通过在卡盘爪54打开的状态下，将工件11插入到两卡盘爪54之间，在工件11被插入的状态下卡盘爪54关闭，因而能够将工件11握持。构成搬运卡盘53将工件11握持并进行保持的保持单元。

如图6所示，臂49的回旋位置被设定成在横卧姿势b时，由两工件支承板38举起所支承的工件中心轴线c2与搬运卡盘53的卡盘中心轴线c4的高度位置为一致。由此，主轴卡盘8的卡盘中心轴线c1和工件中心轴线c2及搬运卡盘53的卡盘中心轴线c4的高度位置一致。

如图9所示，通过使基台43移动至位置p2，设臂49为横卧姿势b，使搬运卡盘53突出移动至突出位置x，可以将由两工件支承板38举起并支承的工件11插入到两卡盘爪54之间。

在此状态下，可以通过关闭卡盘爪54，保持工件中心轴线c2与主轴卡盘8的卡盘中心轴线c1位于一直线上的状态，利用搬运卡盘53将工件11握持。通过在将工件11握持的状态下，将臂49设为起立姿势a，使基台43移动，在主轴台3的侧方位置，将工件11沿主轴4的轴线方向c3进行搬运。

气缸51被设定成在设臂49为起立姿势a时，搬运卡盘53返回至初始期位置y。如图10所示，通过使主轴台3移动至避让位置α，使基台43位于位置p1，设臂49为横卧姿势b，使搬运卡盘53移动至突出位置x，可以在间空16内，将工件11在被搬运卡盘53握持的状态下配置到主轴4的前方。

由导轨42、滚珠丝杠44、基台43、转动装置47、臂49、搬运卡盘53及气缸51等构成工件11的搬运装置56。利用搬运卡盘53在设置单元41之间的工件11交接，可以通过设臂49为横卧姿势b，使搬运卡盘53位于突出位置x，保持主轴卡盘8的卡盘中心轴线c1与工件中心轴线c2位于一直线上的状态来进行。

为此，在主轴4的前方位置将臂49作为横卧姿势b，使搬运卡盘53位于突出位置x的话，则工件11便可以在主轴卡盘8的卡盘中心轴线c1与工件中心轴线c2位于一直线上的状态下，被配置在主轴4的前方位置。由此，在主轴卡盘8与搬运卡盘53之间进行工件8的交接成为可能。

在本实施方式中，搬运装置56被用作将工件供给主轴4的装载器。将工件11装载到主轴4上是：首先，让工件支承板38下降，利用工件保持板38将设置单元41所供给的工件11进行保持。其次，让工件支承板38上升并对工件11进行支承，利用搬运卡盘53将工件11握持。

其次，通过将主轴台3移动至避让位置α，在主轴4的前端与支承台12之间形成有间空16的状态下，将工件11搬运到主轴4的前方。其次，在主轴卡盘8打开的状态下，通过使主轴台3或基台43在z轴方向上移动，将工件11插入至主轴卡盘8的卡盘爪9之间。

其次，将主轴卡盘8(卡盘爪9)关闭，通过打开搬运卡盘53，在间空16内，让主轴4握持工件11，将工件11装载到主轴4上的操作便结束。通过将搬运卡盘53返回至初始位置y，将臂49切换至起立姿势a，使基台43移动至主轴台3的后方，就可以开始下一个装载操作。此外，向工件保持板38供给工件11，可以利用现有公知的送料器等来进行，由于是现有公知的，故其详细说明予以省略。

由于主轴卡盘8的卡盘中心轴线c1与被举起并支承在工件支承板38上的工件中心轴线c2位于一直线上，所以可以将工件11在设置单元41或主轴卡盘8之间进行交接时的搬运卡盘53的姿势保持相同。

由此，可以对搬运卡盘53和所述主轴卡盘8或所述设置单元41之间进行工件交接时的搬运卡盘53的姿势做简单地调节设定。在本实施方式的情况下，由于搬运卡盘53被设在回旋支承的臂49上，所以由设置单元41将工件11握持时的臂49的回旋位置、和将工件11供给至主轴卡盘8时的臂49的回旋位置可以共同。

为此，可以将使臂49横卧时的姿态设为一个横卧姿势b，简单地构成利用转动装置47的回旋角度调节等来进行的臂49的回旋定位机构等，姿态的调节由一个姿态容易进行。例如在将臂49利用与制动器抵接定位成横卧姿势b的情况下，用一个制动器即可，从而使定位机构变得简单。

工件11的装载可以在闸门17关闭的支承台12的后方、比较清洁的环境中进行。为此，可以防止因切削油或切削屑等而引起的装载不良等，能够进行稳定的装载。

本实施方式的设置单元41被构成为将工件11举起并支承而使工件中心轴线c2与主轴卡盘的中心轴线c1位于一直线上。为此，在工件11的直径被变更的情况下，仅调节气缸26(气缸杆27)的行程，简单地使得工件中心轴线c2与主轴卡盘的中心轴线c1位于一直线上，就可以将工件11举起并进行支承。为此，工件11的直径变更可以容易地进行。

此外，在涉及本发明的工作机械为例如瑞士型自动车床的情况下，供给对象工件为从中空主轴的后方依次送入的2.5m、4.0m等长条棒材工件的情形、和本实施方式中说明的利用搬运单元56搬运到主轴4的前方侧为佳的、例如短条或阶梯形状的工件的情形，可以共通使用设置单元41。

或者，也可以构成为所述长条棒材工件时的例如送入引导结构和利用所述搬运单元将工件供给时的设置单元41的切换。在这种情况下，通过使工件中心轴线c2与主轴卡盘8的卡盘中心轴线c1位于一直线上，做成将长条棒材工件的供给和粗制材工件的供给配置在同一区域的结构成为可能。

另外，也可以构成为无需使臂49回旋，在预先横卧的状态下进行固定，利用无杆气缸51等将搬运卡盘53向主轴台3侧做进退移动。在这种情况下，搬运卡盘53的突出位置，在由工件支承板38对工件11进行握持之际和将工件11供给主轴卡盘8之际可以共同。

由此，可以简单地构成搬运卡盘53的突出定位机构，并且还可以容易地进行位置的调节。此外，也可以构成为不设臂49，仅将搬运卡盘53设置成向主轴台3侧可进退移动。

也可以构成搬运装置，以使搬运卡盘53从上方下降并将工件11插入卡盘爪54之间。在这种情况下，搬运卡盘53的下降位置，在由工件支承板38将工件11握持之际、和在将工件11供给主轴卡盘8之际可以共同。由此，可以简单地构成搬运卡盘53的下降定位机构，并且还可以容易地进行位置的调节。

在上述实施方式中，虽然对将搬运装置56作为把设置单元41所设置的工件11供给主轴4的装载器来使用的例子进行了说明，但也可以将主轴卡盘8所握持的加工完了的工件利用搬运卡盘53进行握持，作为搬运至设置单元41的卸载器来使用。在假设为卸载器的情况下，由于只要进行与装载器相反的即可，所以详细的动作说明予以省略。

通过将搬运装置56作为卸载器来使用，可以使主轴卡盘8的卡盘中心轴线c1与工件中心轴线c2位于一直线上，让工件支承板38来支承主轴卡盘53所握持的工件11。除了可以将一个搬运装置56作为装载器和卸载器来使用以外，也可以沿规定的车床模块m的主轴台4配置同一结构的搬运装置56，一个作为装载器来使用；另一个作为卸载器来使用。

闸门17也可以设在支承台12的前端面侧。在这种情况下，可以防止切削油或切削屑进入空间14内。也可以在形成支承台12的空间14的周面，设置与主轴台3或主轴4接触的刮水器。主轴台3后退时，通过利用刮水器对主轴台3或主轴4的周面进行抹擦，可以对附着于主轴台3或主轴4上的切削油或切削屑进行清扫。由此，能够防止切削油及切削屑等残留在主轴台3或主轴4上，可以在搬运卡盘53之间稳定地进行工件11的交接。

符号说明

4主轴

8卡盘

11工件

12支承体

14空间(插入部)

15工具

16间空

17闸门

41设置单元

43基台(滑动体)

47转动装置(回旋支承单元)

49臂

53搬运卡盘(保持单元)

56搬运单元

a起立姿势

b横卧姿势

a1加工区域

c1卡盘中心轴线

c2工件中心轴线。