(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの加工ラインを有し、この加工ラインが、ワークの搬送方向に伸長されたベースと、このベース上でこのベースの長手方向と一致する水平の第１方向に形成されたガイドウエイと、前記ベース上に前記第１方向に間隔をおいて配置され駆動モータにより回転駆動される各々が先端に工具を取付けた工具主軸を回転自在に支持する複数の主軸ヘッドとで構成され、また各々が加工すべきワークを保持し前記少なくとも１つの加工ラインのガイドウエイ上を同時に走行案内される複数のワーク搬送ユニットと、これらワーク搬送ユニットの各々を独立して前記第１方向に送る第１送り装置とを備え、各ワーク搬送ユニットが、前記加工ラインのガイドウエイにより案内され前記第１送り装置により前記第１方向に移動可能な走行体と、この走行体上に設けられ加工すべきワークを保持するワーク保持装置と、前記走行体上に設けられ前記ワーク保持装置を前記第１方向と異なる他の２方向に案内する案内機構と、前記走行体上に設けられ前記ワーク保持装置を前記案内機構に沿って前記他の２方向にそれぞれ送る第２及び第３送り装置とで構成され、さらに前記複数のワーク搬送ユニットの各々を前記複数の主軸ヘッドのうちの少なくとも幾つかの正面に割出すと共に数値制御プログラムに従って正面に在る主軸ヘッド上の工具に対して前記ワークを前記第１方向と前記他の２方向の内の少なくとも１方向に移動して加工するように前記第１，第２及び第３送り装置の少なくとも１つを制御する制御装置とを備え、前記ワーク搬送ユニットの各々が前記第１方向における前記ベースの始端から前記ベース上に順次投入され前記ベースの終端から送出されるように実質的に前記第１方向の一方向に搬送されるようにしたことを特徴とするフレキシブル生産システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記第１送り装置が前記ベースと各ワーク搬送ユニットの前記走行体との間に設けられたリニアモータにて構成されることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシステムにおいて、前記加工ラインは、前記ワーク搬送ユニットを第１ベースの一端側から他端側に搬送する往行加工ラインと、この往行加工ラインと平行に配置され前記ワーク搬送ユニットを第２ベースの他端側から一端側に搬送する復行加工ラインとからなり、前記システムは、前記往行及び復行加工ラインの一端側に設けられ前記往行加工ラインに前記ワーク搬送ユニットを投入すると共に前記復行加工ラインの一端から送出される前記ワーク搬送ユニットを前記往行加工ラインの一端からこの往行加工ライン上に再投入する第１ライン間移載装置と、前記往行及び復行加工ラインの他端側に設けられ前記往行加工ラインの他端から送出される前記ワーク搬送ユニットを前記復行加工ラインの他端からこの復行加工ライン上に投入する第２ライン間移載装置とをさらに備えることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムにおいて、前記往行及び復行加工ラインの各々の始端側及び終端側にそれぞれ設けられ前記各ワーク搬送ユニットのワーク保持装置が受取り或いは置去るワークを一時的に支持するワーク仮受  台と、前記往行及び復行加工ラインの始端側にそれぞれ設けられた前記ワーク仮受台に未加工ワークを供給する共に前記往行及び復行加工ラインの終端側にそれぞれ設けられた前記ワーク仮受台から加工済ワークを取去るワーク供給装置とを含むことを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムにおいて、前記往行及び復行加工ラインの始端側にそれぞれ設けられた前記ワーク仮受台の何れか又は両方に在る未加工ワークを前記ワーク保持装置に選択的に受取りさせると共に、このワーク保持装置が前記往行及び前記復行加工ラインの終端側にそれぞれ設けられた前記ワーク仮受台の何れかに加工済ワークを置去るように前記ワーク搬送ユニットの各々を制御するワーク搭載・釈放制御手段を前記制御装置が含むことを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項３〜５の何れかに記載のシステムにおいて、前記第１及び第２ライン間移載装置は前記第２水平方向に走行可能な第１及び第２移載台車をそれぞれ含み、これら移載台車の各々には前記第１方向に延び前記ベース上のガイドウエイと実質的に同一構成のガイドウエイを設けると共に前記加工ラインの端部に横付けされる時にこの加工ラインの同一端部に位置決めされたワーク搬送ユニットと係合してこのユニットを自己の前記ガイドウエイ上に引込み或いは既に搭載しているワーク搬送ユニットを前記加工ライン上に送出する移載機構を設け、さらに、前記第１移載台車の走行経路に沿って前記加工ラインと反対側には前記ワーク搬送ユニットを待機させるための駐機ステーションを設け、この駐機ステーションを、前記第１方向に延びる駐機ベースと、この駐機ベース上で前記ワーク搬送ユニットを案内するために設けられ前記加工ラインのガイドウエイと同一構成のガイドウエイとで構成し、前記第１移載台車上の移載機構はこの第１移載台車が前記駐機ステーションに横付けされたとき前記駐機ステーション上の端部に在るワーク搬送ユニットを前記第１移載台車上に引込み或いは既に搭載しているワーク搬送ユニットを前記駐機ステーションに送出できるようにも構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記駐機ステーションと実質的に同一構成のガイドウエイを持つ修理ステーションをそのガイドウエイが前記駐機ステーションのガイドウエイと平行になるように前記第１移載台車の走行経路に沿って配置し、前記第１移載台車が修理ステーションに横付けされるとき前記第１移載台車上の移載機構はこの第１移載台車と前記修理ステーションとの間で前記ワーク搬送ユニットを移載し、また前記修理ステーションは前記駐機ステーションから退避されるワーク搬送ユニットを一時的に受入れる退避ステーションとしても機能することを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のシステムにおいて、前記加工ラインのベース上には前記第１方向に延びる交換機ガイドウエイを配設し、前記第１移載台車にはこの台車の走行方向における割出により前記加工ライン上の交換機ガイドウエイと整列できる交換機ガイドウエイを形成し、また前記第１移載台車の走行経路に沿って工具貯蔵庫を配置し、さらに前記加工ラインの交換機ガイドウエイ及び前記第１移載台車上の交換機ガイドウエイに沿って走行でき前記工具貯蔵庫と前記加工ラインの前記主軸ヘッドとの間で工具を搬送すると共に前記主軸ヘッドに対して工具交換を行う自走形の工具交換機を設けたことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかに記載のシステムにおいて、前記制御装置は前記加工ライン上で同時に使用される前記ワーク搬送ユニットが所定台数を超えないように制御するユニット数制御手段を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかに記載のシステムにおいて、前記制御装置は前記加工ライン上で同時に使用される複数の前記ワーク搬送ユニットの間隔を制御するユニット間隔制御手段を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシステムにおいて、前記ユニット間隔制御手段は、前記加工ライン上で同時に使用される前記所定台数を超えない複数の前記ワーク搬送ユニットの走行位置を監視し、先行する各ユニットに対してこれに続く１台のユニットが１つの主軸ヘッドから次の目的とする別の主軸ヘッドに早送り速度で搬送される時に所定の間隔を超えて接近する場合前記別の主軸ヘッドの接近送りを停止又は実質的に停止に近い速度に減速する停止指令手段を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムにおいて、前記先行する各ユニットに対して後続する１台のユニットが接近送りを停止される前記所定の間隔は、両ユニット間に存在する前記主軸ヘッドの台数として設定されることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１〜１２に記載のシステムにおいて、前記制御装置は前記ワーク搬送ユニットの各々に搭載されて対応するユニットと共にシステム内を移動される数値制御装置からなるユニット制御装置を含み、さらに前記システムはユニット制御装置への電源供給手段を含み、この電源供給手段は、前記加工ラインのベースと平行に架線された電源線と、各ワーク搬送ユニットに設けられこのユニットが加工ライン上を走行する間中は前記電源線に接触する接触子からなるトロリー装置とで構成されることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記ワーク搬送ユニットは主搬送ユニットとこの主搬送ユニットとは別体に構成されるがこの主搬送ユニットと連れ添って前記システム内で移動される副搬送ユニットとからなり、前記加工ラインは前記ベース上で前記ガイドウエイと平行に設けられたサブガイドウエイをさらに含み、前記副搬送ユニットは前記ユニット制御装置を搭載し前記サブガイドウエイに沿って移動できる副走行体からなり、さらにこの副走行体を各主軸ヘッドの正面で主搬送ユニットが加工動作を遂行する間を除いて前記主搬送ユニットと共に前記第１方向に走行させる手段を設け、前記ユニット制御装置と前記主搬送ユニット上の送り装置とを電気的に接続する接続手段を設けたことを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記ワーク搬送ユニットは、前記走行体上で前記第１方向に延びる補助案内機構と、この補助案内機構に沿って前記走行体上で移動可能に案内され前記ユニット制御装置を搭載する副スライドと、この副スライドを前記走行体上で移動する第４送り装置とを備え、また前記走行体上の前記ユニット制御装置と前記第４送り装置とを電気的に接続する接続手段を備え、前記ユニット制御装置は目的とする主軸ヘッドの正面にワーク搬送ユニットが割出されるときは前記第１送り装置を制御し、前記目的とする主軸ヘッドに対して前記ワークを加工送りするときは前記第２，第３及び第４送り装置を制御するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１〜１５の何れかに記載のシステムにおいて、各ワーク搬送ユニットが前記加工ライン上で目的とする主軸ヘッドの正面に早送り速度で割出されるとき、そのワーク搬送ユニットが前記目的とする主軸ヘッドの正面に到達する前にこの目的とする主軸ヘッドの工具主軸の回転が既に起動されているように前記主軸ヘッドの駆動モータを個別に制御する主軸起動制御装置をさらに備えることを特徴とする制御システム。
【請求項１７】
各々がワークを搭載支持する複数のワーク搬送ユニットを水平の第１方向に延びる加工ラインの始端から順次投入し、前記複数のワーク搬送ユニットを第１送り装置により前記加工ラインに沿って第１方向に早送り速度でその始端から終端に向かい順次搬送し、この搬送過程において前記ワーク搬送ユニットの各々を前記加工ラインに沿って配置された多数の主軸ヘッドの内の予め予定された幾つかの主軸ヘッドの正面に選択的に割出し、この各割出し位置において各ワーク搬送装置が自身に搭載支持したワークを前記第１送り装置、及び別の第２、第３送り装置により前記主軸ヘッド上の工具に対して数値制御プログラムに従って３次元空間を移動させて加工し、前記加工ライン上での予定された加工を終了したワークを支持する前記ワーク搬送ユニットを前記加工ラインの終端から順次送出するようにしたフレキシブル生産システムの制御方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の制御方法において、前記加工ライン上に存在する前記ワーク搬送ユニットの台数を監視し、前記加工ライン上で同時に使用される前記複数のワーク搬送ユニットの台数が所定台数を超えないように前記加工ラインへの前記ワーク搬送ユニットの投入を制御することを特徴とする制御方法。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の制御方法において、前記加工ライン上に存在する前記所定台数を超えない前記複数のワーク搬送ユニットの各々の前記加工ライン上の所在地を監視し、前記所定台数を超えない前記複数のワーク搬送ユニットの間隔を制御することを特徴とする制御方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の制御方法において、前記加工ライン上に存在する前記所定台数を超えない前記複数のワーク搬送ユニットの各々の所在地を前記主軸ヘッドの所在地と関連して監視し、前記加工ライン上で前後して走行する各２台のワーク搬送ユニット間に複数台の前記主軸ヘッドが存在するように前記各２台のワーク搬送ユニットの内の後続するワーク搬送ユニットの搬送送りを制御することを特徴とする制御方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の制御方法において、前記各２台のワーク搬送ユニットの内の後続するユニットが先行するユニットに対して早送り速度で接近するときに両ユニット間に前記複数台の前記主軸ヘッドが存在しなくなる場合前記後続するユニットの搬送送りを停止又は実質的に停止に近い速度に減速することを特徴とする制御方法。
【請求項２２】
請求項１７〜２１の何れかに記載の制御方法において、各ワーク搬送ユニットが前記加工ライン上で目的とする主軸ヘッドの正面に早送り速度で割出されるとき、そのワーク搬送ユニットが前記目的とする主軸ヘッドの正面に到達する前にこの目的とする主軸ヘッドの工具主軸が既に起動されているように前記主軸ヘッドの駆動モータを個別に制御することを特徴とする制御方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の制御方法において、前記加工ランイ上に存在する各ワーク搬送ユニットが前記制御プログラムに従って目的とする１つの前記主軸ヘッドを使用する加工動作を終了する時、この１つの主軸ヘッドの工具主軸を回転駆動する駆動モータへの電力の供給を遮断してこの工具主軸の回転が自然停止されるようにし、これと共に前記数値制御プログラムに基づいて次に目的とする他の１つの主軸ヘッドを特定し、この特定された他の１つの主軸ヘッドに向かって前記ワーク搬送ユニットを早送り速度で搬送するのと略同時に前記特定された他の１つの主軸ヘッドの工具主軸を回転駆動する前記駆動モータに通電を開始することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各々が加工すべきワークを保持する複数台のワーク保持ユニットを加工ラインの一端側から順次投入して他端側から送出するまでの間にこの加工ラインの長手方向に一線に配列された複数の加工工具にワークを選択的に当接してこのワークに種々の加工を施すようにしたフレキシブル生産システム並びにこの生産システムの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車部品等のワークを加工する多量生産システムにおいては、単一加工機能工作機械を加工ラインに沿って配置する形式のトランスファマシンが伝統的に採用されてきたが、昨今では同一ラインで加工する部品の多様化の要求に応えるため自動工具交換装置（ＡＴＣ）付工作機械を単一加工機能工作機械に代えて加工ラインに配置する形式のフレキシブル・トランスファ・ライン（ＦＴＬ）が採用されている。
【０００３】
このＦＴＬでは、ＡＴＣ付工作機械をワークの搬送方向に複数台整列配置し、工作物搬送装置によりこれら工作機械へワークを順次搬送して加工を進めるように構成され、工作機械とこれら工作機械間でワークを搬送する工作物搬送装置とが個々に独立した装置として設けられている。また、工作物又はこれを取り付けたパレットを各工作機械から搬送装置へ、また搬送装置から次工程の工作機械へ受け渡しできるように、工作物の固定装置は、各工作機械側に設けられる一方、搬送装置側にも工作機械の台数と略同数設けられる。
【０００４】
一方、前述したＡＴＣ付工作機械は、種々の切削工具または研削工具さらにはこれら両工具を選択的に工具主軸に取り付けてワークテーブル上に保持されたワークに種々の加工を自動的かつ連続的に施すように構成されている。この場合、一つの工具による加工を終了した時点において工具主軸から使用済の工具を取り外し別の工具を工具主軸に取り付けるため、ＡＴＣが使用される。工具主軸には、ＡＴＣにより受渡される工具を工具主軸に固定し、或いは工具を工具主軸から釈放するために、工具クランプ機構が内蔵される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のＦＴＬにおいて、各工作機械の工具主軸への工具交換が頻繁に要求される場合では、この工具主軸の回転停止および再起動を含めた工具交換動作に関わる時間が工作機械延いてはＦＴＬの稼働時間のかなりの部分を占め、実質的な加工時間を低下させ、ＦＴＬの能力、つまり生産性を低下させる要因となっている。
【０００６】
従って、本発明の主たる目的は、加工工具の交換に起因する生産性の低下を排除することである。
また、各工作機械の工具主軸内に自動工具クランプ機構を内蔵するため、工具主軸の外径が必然的に大きくなると共にこの工具主軸を回転可能に支持するベアリングも大形となり、工具クランプ機構のアンバランスも起因して、工具主軸を高速で回転させることや工具主軸の回転精度を長期間保証することが困難となっている。この問題は、アルミニュウム材料の加工のように、高速回転（例えば、毎分２万回転）される工具主軸を工具交換のために急速停止し工具交換後再び急加速することが頻繁に要求される場合では、特に顕著となる。
【０００７】
従って、本発明の別の目的は、各工具主軸が自動工具クランプ機構を装備することに起因する回転精度低下や耐久性の低下等の上述した種々の問題を排除することである。
また、上述した従来のＦＴＬでは、工作機械とこれらを結合する搬送装置とが個別の独立した機構となっているため、またワーク又はパレットの固定装置が各工作機械側に必要のみならず搬送装置側にも工作機械の台数と略同数必要となるため、ＦＴＬの製造コストを削減することが困難である。
【０００８】
従って、本発明の他の目的は、ＦＴＬを構成するのに好適であり、工作機械間での搬送のためにのみ特に設計された従来の搬送装置を不要にでき、同時にこの搬送装置上に装備されていた工作物固定装置をも不要にできるようにすることである。
更に、上述した従来のＦＴＬでは、ワークの加工工程を歩進させる毎に、各工作機械の加工テーブル上の固定装置に対するワーク又はパレットの釈放・固定動作および搬送装置上の固定装置に対するワーク又はパッレットの固定・釈放動作を行わなければならず、これらの非加工時間が加工システムの生産性を向上する上での妨げとなっている。特に、ワークが次工程の工作機械に搬送される毎に「掴み替え」されるため、加工システム内の前工程における加工面を基準として次工程で加工される加工面は「掴み替え」が起因する加工精度低下を被る。
【０００９】
従って、本発明の更なる他の目的は、加工システム内を通過する間、工作物の「掴み替え」が行われず、このため非加工時間を短縮できるのみならず、「掴み替え」が起因する加工精度低下を排除できるようにすることである。
更に、従来のＦＴＬにおいては、それに課せられる負荷（仕事量）の変動に対しては、システムの稼動時間を調整することでしか対処できなかった。
【００１０】
従って、本発明のその他の目的は、一つの加工ラインに課せられる負荷変動に応じてその加工ラインの生産能力を容易に調整できるようにすることにある。
本発明に付随する目的は、各ワークを一旦ワーク保持装置に取付した後は、複数の加工ラインの最初のラインで加工した後に引き続き別の加工ラインに導入して加工できるようにすることにある。
【００１１】
本発明に付随する他の目的は、加工ライン上で使用できる多数の工具が常時多数の主軸ヘッドに装着されて使用のために準備されており、加工ラインに順次投入される各ワーク毎の個別のワーク搬送ユニットが各ワークの種類に応じて異なる主軸ヘッド上の工具の正面に割出されこの正面の工具に対してワークを加工送りするようにして１つのワークに実行される複数の加工ステップ間での主軸への工具交換を不要にすることである。
【００１２】
本発明に付随する別の目的は、１つの加工ラインでの同時使用のためにこの加工ラインに多数の自走形ワーク搬送ユニットを投入する場合に生じる種々の課題、例えば、過多数のユニットの同時使用による加工ライン上での渋滞、前後のユニット同士の干渉などを解消することにある。
本発明に付随するもう１つの目的は、加工ライン上で使用できる多数の工具が常時多数の主軸ヘッドに装着されて使用のために準備されている生産システムにおいて、各主軸ヘッドの工具主軸の回転起動を緩やかに立ち上げまた使用後は自然停止させるようにしても生産性の低下が生ぜず、これにより工具主軸の長期に亘る回転精度の保証と高い生産性の維持とを両立できるようにすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した本発明の課題およびこれに関連する目的は、以下に述べる各請求項に記載のフレキシブル生産システム及びその制御方法を提供することにより解決され達成される。
即ち、請求項１及び１７に記載の発明においては、少なくとも１つの加工ラインの一方端から順次投入される複数のワーク搬送ユニットを他方端に向かって水平の第１方向に案内し、この移動中において前記搬送ユニットに装架したワークに加工を施すように構成する。この加工ラインには、これに沿って配置され駆動手段により回転駆動される各々が先端に工具を取り付けた工具主軸を回転自在に支持する複数の主軸ヘッドを設ける。前記搬送ユニットの各々は、前記第１方向に移動されると共にワーク保持装置を前記第１方向と異なる他の２方向に移動可能とする。前記ワーク搬送ユニットの各々が前記加工ライン上をその一方端から他方端へ実質的に前記第１方向の１方向に搬送されるようにすると共に、この搬送過程において前記ワーク搬送ユニットを目的とする幾つかの主軸ヘッドの正面に順次割出し、この各割出位置において前記ワーク保持装置を予定された主軸ヘッドに対して数値制御プログラムに従い加工送り制御し、ワーク保持装置に取り付けたワークに予定の加工を施すようにする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記ワーク搬送ユニットを前記第１方向に送る装置をリニアモータにて構成する。
請求項３に記載の発明は、前記加工ラインを、前記ワーク搬送ユニットをその一端側から他端側に搬送する往行加工ラインと、この加工ラインと平行に配置され前記ワーク搬送ユニットをその他端側から一端側に搬送する復行加工ラインとで構成する。前記往行及び復行加工ラインの一端側には復行加工ラインから送出された前記ワーク搬送ユニットを往行加工ラインに再投入する第１ライン間移載装置を設けると共に、往行加工ラインから送出された前記ワーク搬送ユニットを復行加工ラインに投入する第２ライン間移載送装置を設ける。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、ワーク仮受台を前記往行及び復行加工ラインの各々の一端側及び他端側に設け、ワーク供給装置が、往行加工ラインの一端側及び復行加工ラインの他端側のワーク仮受台にそれぞれ未加工ワークを供給し、往行加工ラインの他端側及び復行加工ラインの一端側のワーク仮受台から加工済ワークを持ち去るように構成する。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記ワーク保持装置が供給用のワーク仮受台から未加工ワークを受取ると共に排出用のワーク仮受台に加工済ワークを置去るように前記ワーク搬送ユニットを制御するワーク搭載・釈放制御手段を設ける。
請求項６に記載の発明は、前記各ライン間移載装置を、前記第２方向に走行可能な移載台車で構成する。この移載台車上には、前記ライン上に形成されるガイドウエイと実質的に同一構成のガイドウエイを形成すると共に、前記加工ラインの端部に横付けされるときにこの加工ラインの同一端部に位置決めされたワーク搬送ユニットと係合してこのユニットを前記移送台車上に引込み或いは既に搭載しているワーク搬送ユニットを前記加工ライン上に送出する移載機構を設ける。また、前記ライン間移送装置の少なくとも一方の前記加工ラインと反対側には、前記ワーク搬送ユニットを待機させる駐機ステーションを設ける。この駐機ステーションには各ラインのものと同一構成のガイドウエイを設け、この駐機ステーションとこれに横付けされた前記移載台車との間でワーク搬送ユニットを移載できるように構成する。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、前記少なくとも一方の移載台車が走行する経路に沿って修理ステーションを設け、前記一方の移載台車及びこの移載台車上の前記移載機構が前記駐機ステーション上から取出されたワーク搬送ユニットを前記修理ステーションへ一時的に退避できるように構成する。
請求項８に記載の発明は、各加工ラインのラインベース上には前記第１方向に延びる交換機ガイドウエイを前記ガイドウエイと平行に配設し、前記少なくとも一方の移載台車にも加工ライン上の交換機ガイドウエイと整列できる交換機ガイドウエイを形成する。また、前記少なくとも一方の移載台車の走行経路に沿って工具貯蔵庫を設け、自走形の工具交換機が前記加工ライン上のガイドウエイ及び前記一方の移載台車上の交換機ガイドウエイに沿って走行できるようにし、前記工具貯蔵庫と前記主軸ヘッドとの間で工具交換を行うことができるように構成する。
【００１８】
請求項９及び１８に記載の発明は、ユニット数制御手段を設けて各加工ラインに投入されるワーク搬送ユニットの数が所定台数を超えないように制御する。
請求項１０及び１９に記載の発明は、ユニット間隔制御手段を設け、各加工ライン上を同時に走行する隣接する２台のワーク搬送ユニットの間隔を所定の間隔以上接近しないように構成する。
【００１９】
請求項１１及び２０に記載の発明は、先行する一つのワーク搬送ユニットに対してこれに続く１つのユニットが早送りで搬送されるときにこの搬送送りを制御し、所定の間隔を越えて接近する場合この後続するユニットの搬送を停止又は実質的に停止に近い速度に減速するようする。好適には、請求項１２及び２１に記載の発明のように、前記所定の間隔を連続する２つのワーク搬送ユニット間に存在する主軸ヘッドの台数として設定できるように構成する。
【００２０】
請求項１３に記載の発明は、前記ワーク搬送ユニットの各々にそのユニットを制御するためのユニット制御装置を搭載し、このユニット制御装置への電源供給手段を、各加工ラインと平行に敷設する電源線と、この電源線から電力を取出すために各ワーク搬送ユニットに設けたトロリー装置とで構成する。
請求項１４に記載の発明は、前記ワーク搬送ユニットを主搬送ユニットとこれに連れ添って移動される副搬送ユニットとで構成し、主搬送ユニットには前記ワーク保持装置を搭載し、一方、前記ユニット制御装置を前記副搬送ユニットに搭載し、また、主搬送ユニットとその副搬送ユニットとの間には、副搬送ユニット上のユニット制御装置と主搬送ユニット上に搭載した送り装置とを電気的に接続する手段を設ける。さらに、前記主搬送ユニットが各主軸ヘッドの正面で加工動作を遂行する間を除いて、前記副搬送ユニットを主搬送ユニットと共に走行させる手段を設ける。
【００２１】
請求項１５に記載の発明は、前記ワーク搬送ユニットには、加工ライン上で走行する走行体上で前記第１方向に移動可能に副スライドと、この副スライドを前記走行体に対して移動する送り機構とを付加し、前記ワーク搬送ユニットを目的とする主軸ヘッドの前に割出すときは、前記走行体の送り装置を駆動制御し、前記目的とする主軸ヘッドに対し前記ワークを加工送りするときは、前記副スライドの送り装置及びこの副スライドで前記ワーク保持装置を移動させる送り装置を駆動制御するように構成する。
【００２２】
請求項１６及び２２に記載の発明は、前記ワーク搬送ユニットが次の目的とする主軸ヘッドに早送りで割出されるとき、この次に目的とする主軸ヘッドに到達する前にこの主軸ヘッドの工具主軸の回転が既に起動されているようにする。好適には、請求項２３に記載の発明のように、次に目的とする主軸ヘッドに割出す前の目的とする主軸ヘッドでの加工を終了する時に、この主軸ヘッドの工具主軸が自然停止されるようにすると共に、前記次に目的とする主軸ヘッドに向かう搬送送りを開始すると略同時に前記次の目的とする主軸ヘッドの工具主軸の回転立ち上げを開始するようにする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１に概略平面図を示す第１実施形態におけるフレキシブル生産システム（以下、ＦＴＬと称す）は、第１水平方向（Ｘ方向）に延びる往行加工ライン１００とこれと平行に延びかつ隣接する復行加工ライン１０１からなる１組の加工ラインを含む。図示省略されているが、この生産システムは前記往行加工ライン１００及び復行加工ライン１０１と同一又は類似の他の１又はそれ以上の組の加工ラインを含むが、以下の説明では、特に特定しない限り、第１組の加工ライン１００及び１０１についてのみ詳細に記述する。往行ライン１００は、複数の自走形ワーク搬送ユニット１０を図示の右側の始端から順次受け入れ、左側の終端から投入順に送出する。復行加工ライン１０１は、複数の自走形ワーク搬送ユニット１０を図示の左側の始端から順次受け入れ、右側の終端から投入順に送出する。各加工ライン１００，１０１には、その長手方向に沿って多数の主軸ヘッド６０が配置されている。
【００２４】
図１では、説明の便宜上各加工ライン１００，１０１が１３台の主軸ヘッド６０を備えた実施の形態を示すが、各ライン当たりの主軸ヘッド６０の配設数は、このシステムが対象とする複数種類のワークを加工する工具の必要本数により決定され、増減される。しかしながら、基本的には特別なワークを除く殆どの種類のワークの全ての加工は往行加工ライン１００又は復行加工ライン１０１で完了できるように各ライン当たりの主軸ヘッド６０の配設数が決定され、特別な工具を必要としたり又は工程数の多いワークについては、往行加工ライン１００と復行加工ライン１０１の両ラインを用いて加工するようにしている。また、基本的に各加工ラインは、始端側から面削り工程，穴あけ工程，タップ工程，中ぐり工程のように終端側に仕上げ精度の高い加工工具を配置している。
【００２５】
両加工ライン１００，１０１の右端側及び左端側には第１及び第２ライン間移載装置１１０，１１１が設けられる。第１ライン間移載装置１００は、搬送制御用のプログラマブル・シーケンス制御装置（以下、ＰＬＣ）１２０の制御下で、各組の復行加工ライン１０１から送出されるワーク搬送ユニット１０を通常は駐機ステーション１３０に帰還し、或いは、この移載装置１００に沿って加工ライン１００，１０１と反対側に設けた駐機ステーション１３０と修理ステーション１４０との間でワーク搬送ユニット１０を移送し、さらには、各組の往行及び復行加工ライン１００，１０１と駐機ステーション１３０との間でワーク搬送ユニット１０を移送する。
【００２６】
第２ライン間移載装置１１１は、前記ＰＬＣ１２０の制御下で、各往行加工ライン１００から送出されるワーク搬送ユニット１０を通常は同じ組の復行加工ライン１０１に移送する。特殊加工用の工具を配置する他の１組の往行及び復行加工ライン又は復行加工ラインのみを設ける場合では、第２ライン間移載装置１１１は、各往行加工ライン１００から送出されるワーク搬送ユニット１０を前記特殊加工用の復行加工ラインに移送することもできる。
【００２７】
前記生産システムは、ＰＬＣ１２０の制御下で動作されるワーク貯蔵装置１５０及び２本のワーク供給装置１６０，１６１をさらに含む。ワーク貯蔵装置１５０は、一般にＦＭＳと称される汎用のフレキシブル製造システムで使用される公知のものである。簡単に言えば、この装置１５０は、前記各加工ライン１００，１０１と平行に配置されＸ−Ｙ座標系で指定できる多数の貯蔵区画にワークを図４に示すように装着したパレットＰを貯蔵する立体ワーク貯蔵庫１５１と、この貯蔵庫１５１上でＸ方向（図示左右方向）及びＹ方向（図の紙面と垂直な上下方向）に移動して目的とする貯蔵区画に割出され、この貯蔵区画から前記パレットを取出し或いは収納する取出・収納機構１５２とで構成される。
【００２８】
前記ワーク供給装置１６０，１６１は、例えば図４のように、このシステムを収容する工場建屋の天井から懸架され前記加工ライン１００，１０１の上方でこれらラインの右端部及び左端部をそれぞれ横断する第１及び第２レール１６３，１６４と、これらレールの各々に沿って走行する自走車１６５，１６６とこの自走車に装架された関節形ロボット１６７とで構成される。
【００２９】
第１レール１６３の前記貯蔵庫１５１側の端部直下および各加工ライン１００，１０１の右端部の第１レール１６３の直下には、図４に代表して示す仮受台１６８ａ，１６８ｂ，１６８ｃが固設され、一方、第２レール１６４の直下で前記ワーク仮受台１６８ａ，１６８ｂ，１６８ｃと対応する位置にはこれらと同一構成のワーク仮受台１６９ａ，１６９ｂ，１６９ｃが固設されている。
【００３０】
レール１６３に沿って移動するロボット１６７は、仮受台１６８ａにセットされたワーク装着済のパレットを各往行加工ライン１００上の仮受台１６８ｂに載置し、逆に各復行加工ライン１０１上の仮受台１６８ｃ上に各ワーク搬送ユニット１０によりセットされた加工済ワークのパレットを仮受台１６８ａに搬送し載置する。一方、レール１６４に沿って移動するロボット（図略）は、仮受台１６９ａにセットされたワーク装着済のパレットを各復行加工ライン１０１上の仮受台１６９ｃに載置し、逆に各往行加工ライン１００上の仮受台１６９ｂ上に各ワーク搬送ユニット１０によりセットされた加工済ワークのパレットを仮受台１６９ａに搬送し載置する。
【００３１】
前記取出・収納機構１５２は、貯蔵区画から取出した未加工ワーク付のパレットを仮受台１６８ａ又は１６９ａにセットし、逆に、これらに載置された加工済ワーク付パレットを貯蔵庫１５１に収納する。
図示のシステムは、更に工具貯蔵庫１７０と自走形工具交換機１７１を含む。工具貯蔵庫１７０は、各加工ライン１００，１０１の主軸ヘッド６０に取付けられている工具と代えて使用される種類や寸法が異なる工具及び種類や寸法が実質的に同一の予備工具を貯蔵している。
【００３２】
自走形工具交換機１７１は、自走台車１７２上に工具を数本保持する手段（例えば、工具保持穴）を備えると共に、工具交換用のロボット１７３を搭載している。自走台車１７２は、ロボット１７３が工具貯蔵庫１７０から必要な工具を取出して保持手段にセットした後、工具貯蔵庫１７０から第１ライン間搬送装置１１０上に移載され、目的の主軸ヘッド６０を備える加工ライン１００又は１０１にさらに移載されて目的の主軸ヘッド６０の所在地まで移動される。この位置において、ロボット１７３は目的の主軸ヘッド６０から使用済の工具を取外して自走台車１７２の保持手段に収納し、この保持手段上の別の工具を取り出して目的の主軸ヘッド６０に取り付ける。この後、同一の経路を後退して、工具貯蔵庫１７０に復帰する。
【００３３】
本システムの制御系は、システムを総括制御するコンピュータ１８１を含む主制御装置１８０と、各加工ライン１００，１０１毎に設けた主軸駆動制御装置１９０と、ワーク貯蔵装置１５０，ワーク供給装置１６０，１６１及びライン間移載装置１１０，１１１を制御するＰＬＣ１２０と、自走台車１７２上に搭載された工具交換制御装置８２（図３参照）と、さらには、ワーク搬送ユニット１０の各々に搭載されたユニット制御装置５０とからなる。各ワーク搬送ユニット１０上のユニット制御装置５０及び自走台車１７２上の工具交換制御装置８２と主制御装置１８０とは、それぞれに設けたアンテナＡＴを介して無線交信でき、動作指令や位置情報等を交換する。
【００３４】
次に、各加工ライン１００，１０１を代表して往行加工ライン１００の具体的構成及びワーク搬送ユニット１０の具体的構成について、図２〜図４を参照して詳細に説明する。
図２を参照して良く理解できるように、往行加工ライン１００は、ラインベース１を有し、このベース１は、後部（図２の左側）上面に前記ワーク搬送ユニット１０を積載する水平上面２が形成され、中央上部に切削チップや切削液等を回収する断面Ｖ字状の第１チャンネル３が形成され、前部上面に前記主軸ヘッド６０を固設すると共に自走形工具交換機１７１が通過する断面Ｖ字状の第２チャンネル４が形成されている。
【００３５】
前記ユニット１０を積載する後部水平上面２には、図２の紙面と垂直でラインの長手方向と一致する水平の第１方向に伸びる一対の直線案内レール１１，１１が平行に固定されており、これらレール１１，１１上を移動できる２組（各レールに付き２個１組）の循環ボール保持器１２，１２が走行体（第１可動体）１３の下面に固定されている。前記水平上面２には、前記一対のレール１１，１１間において、サーボ制御形のリニアモータ１４を構成する複数のマグネット板１４ａがラインベース１の長手方向全長に亘って配置固定され、一方これと対面する走行体１３の下面にはリニアモータ１４の可動コイル１４ｂが固定されている。
【００３６】
走行体１３上には、断面がＬ字状の第２可動体１６がＸ方向と直角な水平の第２方向（Ｚ方向）に移動可能に案内されている。このＺ方向案内のために、第１可動体１３上に固定された２組の循環ボール保持器１７，１７とこれらに案内されて移動される第２可動体１６の下面に固定された２本の直線案内レール１８とが使用されている。図２では、Ｘ方向の手前側のレールおよびこれに案内された１組の循環ボール保持器は図示省略されている。
【００３７】
第２可動体１６の駆動機構は、この可動体１６の水平部１６ａの後尾に固定されたボールナット１９と、このナット１９にネジ係合すると共に走行体１３の後端側でスラスト軸受けされたボールネジ２０と、このボルーネジ２０を回転駆動するサーボモータ２１と、このモータ２１の後部に取り付けられたロータリエンコーダ２２とで構成される。
【００３８】
第２可動体１６の直立コラム部の前面には、ＸおよびＺ方向のいずれにも直角な２本の直線案内レール２５が平行に固定され、これらレール２５に案内された２組の循環ボール保持器２６，２６が第３可動体２７の背面に固定され、この第３可動体２７およびその前面に固定したワーク保持装置４０を上下動可能としている。図２では、第３可動体２７の案内装置を構成するＸ方向の手前側のレールおよびこれに案内された１組の循環ボール保持器は図示省略されている。
【００３９】
第３可動体２７の上下駆動機構は、第２可動体１６用のそれと同様に、第３可動体２７に固定されたボールナット２８と、第２可動体１６側に回転のみ許容して支持したボールネジ２９と、このネジ２９を回転するサーボモータ３０およびこのモータの後部に設けたロータリエンコーダ３１とで構成される。
前記ワーク保持装置４０は、ボールネジ２９の軸線つまり第３可動体２７の上下移動方向に対し４５度の角度で交差する軸線の回りに回転割出し可能な第１回転テーブル４１を含む。第１回転テーブル４１上には、このテーブル上の径方向一側から突出する部位においてこのテーブルの回転軸線に対し４５度の角度で交差する軸線の回りに第２回転テーブル４２が回転割出し可能に支持されている。
【００４０】
この第２回転テーブル４２は、図４に示すように、加工すべきワーク（一般的には、角形六面形状であるが、これには限定されない）を取り付けるパレットＰの背面から鉛直に伸びる円錐シャンク部４４を受け入れるテーパ穴がその中心部に形成されると共に、円錐シャンク部４４の後端内穴から挿入されて同シャンク部４４の窓に係合するクランプ機構４２ａを内蔵している。これらワークパレット４３およびそのクランプ機構は、特公平４−２９４９７に開示される装置も利用できる。
【００４１】
従って、パレットＰを介して第２回転テーブル４２上に固定されたワークＷは、第１，第２および第３可動体１３，１６，２７の移動により、ベース１またはこれに固定された主軸ヘッド６０の各工具Ｔに対して３次元空間内の任意な位置へ移動されることができ、また第１および第２回転テーブル４１，４２の割出し動作により、ワークパレット４３の取り付け面を除く他の五面を前記工具Ｔに対し向けることが可能である。なお、図中４７，４８は、第１，第２回転テーブル４１，４２を駆動するサーボモータを示す。
【００４２】
前記第１および第２回転テーブル４１，４２の各テーブル割出し機構は、この機構自体が本発明の特徴を構成するものではないので詳細には言及されないが、好適には、本願出願人が先に提案した「回転割出し装置」と題する発明の名称の特許出願（特願平８−２０２８３２号：  平成８年７月１５日出願）の第１図または第２図に示す機構が利用される。例えば、同出願の第１図に示す機構を、本願におけるワーク保持装置４０の本体４０ａと第１回転テーブル４１との間およびこのテーブル４１と第２回転テーブル４２との間に介在することにより、ワーク保持装置４０が構成される。
【００４３】
前記走行体（第１可動体）１３上には、第２可動体１６の水平部１６ａを跨ってユニット制御装置５０が搭載されている。このユニット制御装置５０は、大別して、アンテナＡＴを介して指令及びデータを他の制御装置と交信する図略の通信制御部と、ＣＮＣ装置５１及びサーボアンプを内臓するＮＣ制御部５２と、シーケンス制御装置を内臓するＰＬＣ部５３と、さらに油圧ポンプユニットおよび電磁制御弁群を内臓する油圧制御部５４からなる。ＣＮＣ装置５１は、複数のワーク毎に予め作成されたＮＣプログラムに従ってリニアモータ１４のコイル１４ｂとサーボモータ２１，３０，４７及び４８を制御する。
【００４４】
ＰＬＣ部５３は、主として、油圧制御部５４をシーケンスプログラムにしたがって制御し、これにより第１および第２回転テーブル４１，４２のクランプ・アンクランプ動作、ワークパレット４３のクランプ・アンクランプ動作等を制御する。
前記走行体１３の後部下面には、電源取出用のトロリー機構５５が固定されている。このトロリー機構５５は、ラインベース１の後面に装架された電源線装置５６から電力を取り出し、ユニット制御装置５０に供給する。図３及び図５から明らかなように、電源線装置５６は、絶縁材料のライン保持部材５６ａをラインベース１の後面に固着し、この保持部材５６ａに三相交流電源線Ｕ，Ｖ，Ｗをラインベース１の全長に亘って水平に支持してなる。電源線Ｕ，Ｖ，Ｗは、ラインベース１の両端部おいてそれらの両端が幾分上方に傾斜されている。
【００４５】
トロリー機構５５は、走行体１３の下面にブラケット５５ａを固着し、これに電源線Ｕ，Ｖ，Ｗと平行な軸５５ｂを介して３本のレバー５５ｗ，５５ｖ，５５ｕを枢支してなる。絶縁材料で形成されるレバー５５ｗ，５５ｖ，５５ｕの各々は、引っ張りバネ５５ｅによりその先端の摺動子を対応する電源線Ｕ，Ｖ，Ｗに押圧接触させることができる。３本の電源取出線５７は、各々が対応するレバー５５ｗ，５５ｖ，５５ｕ内を挿通しており、それらの一端が摺動子と接続され、他端がユニット制御装置５０の図略の電源回路に接続されている。
【００４６】
ストップボルト５５ｆは、各レバー５５ｗ，５５ｖ，５５ｕ毎に設けられ、対応するレバー５５ｗ，５５ｖ，５５ｕの反時計回り旋回位置を規制する。後述するように、各ワーク搬送ユニット１０が加工ライン１００，１０１に投入される際には、レバー５５ｗ，５５ｖ，５５ｕ上の摺動子は、電源線Ｕ，Ｖ，Ｗと即座には当接しないが、ユニット１０が加工ライン１００，１０１の始端に在る仮受台１６８ｂ，１６９ｃの前面に到達するまでに電源線Ｕ，Ｖ，Ｗと当接する。この摺動子と電源線Ｕ，Ｖ，Ｗとの当接関係は、ワーク搬送ユニット１０が加工ライン１００，１０１の終端に在る仮受台１６８ｂ，１６７ｃの前面に在るまで維持される。
【００４７】
なお、図５中、符号５５ｇはトロリー機構５５のカバーで、符号５６ｃは電源線装置５６のカバーを示す。このカバー５６ｃの後面部及び両端部は、レバー５５ｗ，５５ｖ，５５ｕが通過できるように開口されている。また、図５は、ラインベース１の後部上面１２に保持板を介して固定された位置検出用の磁気スケール５８と、これに対面するように走行体１３の下面に取付けされた読取器５９を示し、この読取器５９からの検出信号が走行体１３、つまりワーク搬送ユニット１０のＸ方向の位置制御に使用される。
【００４８】
前述した多数の主軸ヘッド６０は、図２〜図４から明らかなように、走行体１３の移動方向に沿って第２Ｖ字状チャンネル４の第１Ｖ字状チャンネル３と隣接する側の垂直立ち上がり壁面５に整列配置して固定されている。各主軸ヘッド６０は、図６に例示されるように、ヘッドハウジング６２内に上下両端部でベアリング６３，６４を介して回転可能に支持されビルトインモータ６５により回転駆動される工具主軸６６と、この主軸６６の上端部に設けたコレット式の工具固定機構６７とにより構成される。
【００４９】
この工具固定機構６７は、工具主軸６６の上端に開口するテーパ穴６８に嵌合するコレット部材６９を含み、工具主軸６６の上端外周部に固定リング７０がネジ係合している。固定リング７０は、コレット部材６９の上端円錐部６９ａとテーパー係合しており、正方向に回転される時はコレット部材６９のストレート内孔を縮径してこの内孔に挿入されたドリル、タップ、エンドミル等の切削工具Ｔのシャンク部を工具主軸６６にクランプし、逆方向に回転される時はコレット部材６９を工具主軸６６のテーパ穴６８による拘束から釈放してコレット部材６９のストレート内孔を拡径し、前記工具Ｔをアンクランプするように動作する。
【００５０】
ラビリンスシールを形成すべく前記工具主軸６６の上端部に設けたフランジ部の外周および固定リング７０の外周には、工具交換の際に後述する工具着脱ヘッドがこの固定リング７０を工具主軸６６に対し正・逆回転できるようにするためのスプライン係合部６６ａおよび７０ａが形成されている。
図７は工具交換機１７１を示し、複数の主軸ヘッド６０に取り付けた切削工具Ｔの内で寿命に到達したものを新工具と交換するために使用される。この工具交換動作は、寿命到達工具が使用されてない時に実行される。本実施の態様の特徴の一つは、寿命到達工具の非使用時に工具交換動作を実行でき、この間においてはワークＷへの加工動作を他の非寿命到達工具を用いて継続できるので、工具交換機１７１は従来の工作機械において使用されていたそれのような高速性を要求されない点にある。
【００５１】
工具交換機１７１は、主軸ヘッド６０に関してワーク搬送ユニット１０と反対側で走行可能に設けられている。より具体的には、第２Ｖ字状チャンネル４の前側で垂直に立ち上がる壁面４ａに固定され前記複数の主軸ヘッド６０の配列方向と平行、つまり走行体１３の移動方向と平行に水平に伸びる交換機ガイドウエイ８１が設けられ、このガイドウエイ８１上にバッテリにて駆動される電動機推進形の自走台車１７２が移動可能に案内される。自走台車１７２は、この台車上に設けた図示省略されたサーボモータにより駆動される摩擦車８２ａをガイドウエイ８１と一体又はこれと平行に固定した転動面部材８２ｂ上で転動させることにより、任意の工具主軸ヘッドの前に割出し可能である。
【００５２】
図３は、始端の主軸ヘッド６０上の寿命到達工具を交換するために、自走台車１７２を位置決めした状態を例示している。自走台車１７２の割出しは、公知の数値制御下で実行されるか、または各主軸ヘッド６０の対応位置に設けた近接スイッチＬＳ（図１５参照）が作動する複数の交換位置に選択的に位置決めするシーケンスによる制御下で実行できる。この自走台車１７２の位置決制御及び交換ロボット１７３の工具交換動作を制御する工具交換制御装置８２が自走台車１７２に搭載されている。この制御装置８２への電力供給は、自走台車１７２を駆動する図略の電動機用のバッテリが利用される。
【００５３】
図３に示すように、自走台車１７２は、工具保持器または工具保管手段として機能する複数の工具保持孔Ｈ１乃至Ｈ３が形成され、工具交換動作に先立って、これらの孔の幾つかには新工具が保持され、残りの孔は寿命到達工具を受入れ可能な空状態とされる。
再び図７において、交換ロボット１７３は、自走台車１７２上に設けた公知の垂直多関節形ロボットに一般的に使用されるようなアクセス機構８３とこのアクセス機構の先端に設けた工具着脱ヘッド８４をさらに含んでいる。アクセス機構８３は、水平旋回台８５と、この水平旋回台８５上で垂直面内で旋回する第１アーム８６およびこのアームの先端で同じく垂直面内で旋回可能な第２アーム８７と、これら旋回台８５と第１アーム８６および第２アーム８７を所定の工具交換動作シーケンスに従って駆動するこれらのための複数のサーボモータ（図示省略）とにより構成される。
【００５４】
工具着脱ヘッド８４は、主として回り止めスリーブ８８、駆動スリーブ８９および複数の工具保持ジョー９０からなる。回り止めスリーブ８８は、軸方向移動のみ許容してスプリング９１により下方に付勢され、工具主軸６６のスプライン部６６ａ（図６）に係合して工具主軸６６の回転を阻止する。駆動スリーブ８９は、円筒体９２内に軸方向移動のみ許容してスプリング９３により下方に付勢され、工具主軸６６上にネジ係合している固定リング７０のスプライン部７０ａに係合し、ヘッド８４上の図略の駆動モータの回転がウォーム−ウォームホイール機構９４を介して前記円筒体９２に伝達される時、前記回り止めスリーブ８８にて回転を阻止された工具主軸６６に対し、固定リング７０を回転する。
【００５５】
前記ジョー９０は、それらの背面がウォームホイール９５の内孔に形成されたスクロール歯車と係合しており、ウォーム・ウォームイール機構９６を介してヘッド８４上の図略のモーターの回転がウォームホイール９５に伝達される時、その有効把持内径を拡張または縮小する。アクセス機構８３は、工具着脱ヘッド８４がどのような上下位置を取る状態においてもこのヘッド８４の姿勢を一定（垂直）に維持する公知の平行リンク機構を内蔵している。
【００５６】
図３及び図４は、往行加工ライン１００の右端に設けたの仮受台１６８ｂを示している。この仮受台１６８ｂは、上部においてワーク搬送ユニット１００側に向けて開口する二股状のパレット支持部１９０を備え、この支持部１９０の相対面する内側には円弧状溝１９１が形成され、この円弧状溝１９１に前記パレット４３の直径方向に対抗する外周縁部が嵌合されるようになっている。
【００５７】
前述した第１及び第２ライン間移載装置１１０，１１１は同一構成のもので、図１，図４及び図８を参照して第１ライン間移載装置１１０について説明する。この装置１１０は、加工ライン１００，１０１の図１における右端に沿って第２水平方向（Ｚ方向）に延びるように床面に敷設された一対のレールからなる軌道１１２と、この軌道１１２上を走行する自走台車ＡＧＶ１とで構成される。
【００５８】
この自走台車ＡＧＶ１は、図略のバッテリと、このバッテリにより駆動される減速機付き電動機１１４と、この電動機１１４の動作を制御する図略のリレー回路装置を搭載しており、この電動機１１４の出力軸に固着したドライブ歯車１１５を軌道１１２と一体に設けたラック竿１１６に噛合わせることにより、電動機１１４の推進力で自走できる。前述したＰＬＣ１２０からの出力線は、入力信号線として前記リレー回路に接続されており、これにより、ＰＬＣ１２０は各加工ライン１００，１０１、工具貯蔵庫１７０、駐機ステーション１３０及び修理ステーション１４０に配置した図略のリミットスイッチからの位置検出信号に基づき、これらの何れかに自走台車ＡＧＶ１を横付けできる。
【００５９】
図８に示すように、自走台車ＡＧＶ１の上面には、各加工ライン１００，１０１のラインベース１上に設けた一対の直線案内レール１１と整列できる一対の直線案内レール１１８が自走台車ＡＧＶ１の全幅員に亘って設けられている。前述した駐機ステーション１３０及び修理ステーション１４０ベースの上面にも直線案内レール１１，１１８と同一構成の一対の直線案内レール１３１，１４１がそれらベースの全長に亘って設けられている。従って、自走台車１１３は、駐機ステーション１３０又は修理ステーション１４０に横付けされるとき、直線案内レール１１８をこれらステーションの直線案内レール１３１，１４１に整列する。
【００６０】
自走台車１１３の上面には、さらに交換機用の自走台車１７２を案内する交換機ガイドレール１１９（図１参照）がその全幅員に亘って設けられている。自走台車１１３は、貯蔵庫１７０に横付けされるとき、ガイドレール１１９を貯蔵庫１７０の案内レール１７４と整合し、また加工ライン１００又は１０１に横付けされるとき、直線案内レール１１８とガイドレール１１９をそれぞれ加工ライン１１０又は１０１の直線案内レール１１と交換機ガイドウエイ８１に同時に整合する。
【００６１】
自走台車１１３上には、一対の直線案内レール１１８間に移載機構２００が搭載されている。この機構２００は、案内枠２０１と、これにＺ方向の両側面が案内されたラック竿２０２と、このラック竿２０２の上面に固着された無端チエン機構２０３を含む。電動機２０４の出力軸上のピニオン２０５は、ラック竿２０２の下面のラック歯と噛合い、ラック竿２０２と無端チエン機構２０３を第１方向（Ｘ方向）に往復動する。
【００６２】
チエン機構２０３は、第１方向に延びる方形の水平のチエン案内板２０６を有し、この板２０６の四隅にスプロケット２０７を回転支持し、これらスプロケット２０７にチエン２０８を巻装して構成される。案内板２０６の中央部には、これと一体のモータハウジング２０６ａが形成され、これにチエン２０８と噛合うドライブスプロケット２０９ａを有する電動機２０９が内臓されている。
【００６３】
チエン２０８は、ピン２０８ａを上方に向けて突出させている。前述した各ワーク搬送ユニット１０の走行体１３は、その幅員方向の両端部の下面にフック２１０（図８は、右端部のフックのみを図示）を固着している。このフック２１０は、第２方向（Ｚ方向）における長さがチエン２０８のスパンと略同一であるが、自走台車１１３が加工ライン１００又は１０１に横付けされた図８の状態において案内板２０６に対して前記チエン２０８のスパンの１／２程度ずらされた位置で走行体１３に取付けられている。フック２１０には第２方向に延びる溝２１１が形成されている。
【００６４】
自走台車１１３の左側にある復行加工ライン１０１の終端に在るワーク搬送ユニット１０を自走台車１１３上に移載する場合、電動機２０４の動作によりチエン案内板２０６の左端が走行体１３の下面に潜入され、この状態で電動機２０９の動作によりチエン２０８が反時計回りに旋回される。ピン２０８ａはこれによりフック２１０の溝２１１に係合する。ピン２０８ａとフック２１０とが係合された後、電動機２０４が逆転されると共に電動機２０９が同方向に更に回転され、ワーク搬送ユニット１０が自走台車１１３上に移載される。
【００６５】
この移載完了状態では、両電動機２０４，２０９は電磁制動の状態に維持され、またピン２０９とフック２１０との係合が維持されるので、自走台車ＡＧＶ１の走行中ワーク搬送ユニット１０は確実に自走台車ＡＧＶ１上に保持される。
自走台車ＡＧＶ１上に移載済のワーク搬送ユニット１０を往行加工ライン１００の始端から投入する場合、上述した動作と逆の動作が行われる。駐機ステーション１３０又は修理ステーション１４０からワーク搬送ユニット１０を自走台車ＡＧＶ１上に移載する場合は、チエン案内板２０６を自走台車ＡＧＶ１の右側に進退すると共にチエン２０８を時計方向に旋回するように電動機２０４，２０９が動作される。この場合、ピン２０８ａは、ワーク搬送ユニット１０の左側に設けた図略のフックと係合される。さらに、自走台車ＡＧＶ１の一方側（右側又は左側）から自走台車ＡＧＶ１上に移載したワーク搬送ユニット１０を他方側（左側又は右側）に移載する場合は、この移載動作に先立ってピン２０８ａを他方側のフック２１０との係合から外して一方側のフックに係合させることが行われる。
【００６６】
上述した両電動機２０４及び２０９の制御は、ＰＬＣ１２０からの出力信号により行われる。また、駐機ステーション１３０及び修理ステーション１４０には、それらの各対の案内レール１３１，１４１間にリニアモータを構成する多数のマグネット板（図略）が各加工ライン１００，１０１上のそれらと同様に設けられる。
次ぎに、上記のように構成された第１の実施の形態の動作を説明する。
（加工ラインへのワーク投入及び回収）
主制御装置１８０のコンピュータ１８１から後述するようにワーク投入命令と共にワーク種別番号Ｗｎ及び投入加工ライン番号Ｌｎが指定されるとき、ＰＬＣ１２０は、ワーク貯蔵装置１５０の取出・収納機構１５２及びワーク供給装置１６０又は１６１を制御する。これにより、取出・収納機構１５２は、ワーク種別番号Ｗｎに対応する１つのワークＷを立体ワーク貯蔵庫１５１から取り出し、仮受台１６８ａ又は１６９ａにセットする。
【００６７】
ワーク供給装置１６０及び１６１は、通常は対応する仮受台１６８ａ又は１６９ａの上方位置で待機し、対応する仮受台１６８ａ又は１６９ａにワークＷがセットされる時動作し、このセットされたパレットＰを対応する仮受台１６８ａ又は１６９ａから取り外して投入加工ライン番号Ｌｎにて指定される加工ライン１００又は１０１の始端に在る仮受台１６８ｂ又は１６９ｃにセットする。
【００６８】
また、ＰＬＣ１２０は、後述するようにコンピュータ１８１からワーク回収命令と共にワーク種別番号Ｗｎ及び加工ライン番号Ｌｎが指定されるとき、この加工ラインの終端側の上方にあるワーク供給装置１６０又は１６１を制御し、指定された加工ラインの終端の仮受台１６９ｂ又は１６８ｃからパレットＰを回収して仮受台１６９ａ又は１６８ａに返還させ、さらに取出・収納機構１５２により指定されたワーク種別番号ＷｎのワークＷが収納されていた貯蔵庫１５１の区画又はそのワーク種別用の区画の内の１つの空き区画に返還させる。
（加工ラインへのユニット投入制御）
主制御装置１８０のコンピュータ１８１は、図９及び９Ｂに示すユニット割当制御プログラムＵＡＣＰを所定の時間間隔で実行し、各加工ライン１００，１０１にワーク搬送ユニット１０を順次投入する。
【００６９】
まず、ステップＳ１〜Ｓ４により、ライン番号カウンタＬｎＣにより加工ラインを指定し、この指定された加工ラインについてステップＳ５以下の処理を実行する。ここで、ステップＳ２においてライン番号カウンタＬｎＣが指定する加工ラインに所定台数Ｎ以上のワーク搬送ユニット１０が既に投入されているときは、ステップＳ３でライン番号カウンタＬｎＣをインクレメントし、次の加工ラインを指定するようにする。
【００７０】
コンピュータ１８１は、図略のＲＡＭに図１２に示すユニット所在テーブルＵＬＴを有し、このテーブルＵＬＴ上に駐機ステーション１３０，修理ステーション１４０，第１及び第２移載台車ＡＧＶ１，ＡＧＶ２及び各加工ライン１００，１０１上に搭載されているワーク搬送ユニット１０の識別番号（Ｕに続く２桁の番号），各ライン終端側からの順位（最先、次、最終）及び加工ライン上での所在地（２桁数字で示す主軸ヘッドのアドレス）を逐次更新記憶している。ステップＳ２では、指定した加工ラインに同時にＮ台（本実施の態様では、３台）投入されたビジィー状態かどうか判定し、このビジィー状態を超えてワーク搬送ユニット１０が投入されないようにしている。
【００７１】
また、図１に示す最初の加工ライン１００から次の加工ライン１０１へと順次数えてＭ番目の最終の加工ラインを超えるＭ＋１番目が指定されたことがステップＳ４で判別されるとき、このプログラムが終了する。このようにして、ライン番号カウンタＬｎＣにより指定される各加工ライン１００，１０１がビジィー状態でない限りステップＳ５以下の処理が全加工ラインについて順次実行される。
【００７２】
ステップＳ５では、コンピュータ１８１は、図略のメモリに記憶した図１１に示す加工スケジュールテーブルＭＳＴに従って次に投入すべきワークの種別を決定し、また前記所在テーブルＵＬＴを参照して使用するワーク搬送ユニット１０を決定する。
今、往行加工ラインＬ０１が指定されているときは、所在テーブルＵＬＴから同加工ラインにもう１台のユニット１０の投入が可能であることが判断されるので、駐機ステーション１３０の移載位置側の最先に在る識別番号Ｕ２０のユニット１０が指定され、また加工スケジュールＭＳＴに従いワーク種別Ｗ０１が決定される。
【００７３】
その後、ステップＳ６〜Ｓ１４を実行し、駐機ステーション１３０の移載位置側の最前列にあるユニット１０に無線で指令を与えこれを移載位置へ前進させ（ステップＳ８）、またＰＬＣ１２０に指令を与えて第１移載台車ＡＧＶ１を駐機ステーション１３０に横付けさせて移載台車ＡＧＶ１上の移載機構２００により移載位置にあるユニット１０を移載台車ＡＧＶ１上に搭載させる（ステップＳ９）。移載台車ＡＧＶ１に搭載したユニット１０が指定したＵ２０の番号のものであれば（ステップＳ１０）、番号Ｕ２０のユニット１０に加工ライン番号Ｌｎとワーク種別番号Ｗｎを送信すると共に、ＰＬＣ１２０にこれらの情報と共にワーク投入命令を与える（ステップＳ１１）。
【００７４】
ＰＬＣ１２０は、ワーク投入命令，加工ライン番号Ｌｎ及びワーク種別番号Ｗｎに基づいて取出・収納機構１５２及びワーク供給装置１６０を制御し、これら機構及び装置により、ワーク種別番号Ｗｎに指定される種別のワーク（この動作説明では、Ｗ０１）を貯蔵庫１５０から取り出して仮受台１６８ａを経由して加工ライン番号Ｌｎにて指定される１つの往行加工ライン（この動作説明では、ライン番号Ｌ０１の往行加工ライン１００）の始端に在る仮受台１６８ｂにワークＷをセットさせる。これと並行して、指定した番号Ｕ２０のユニット１０のＣＮＣ装置５１は、自身のメモリ（図略）に加工ライン番号Ｌｎとワーク種別番号Ｗｎを記憶する。
【００７５】
次に、主制御装置１８０のコンピュータ１８１は、ＰＬＣ１２０に指令を与えて第１移載台車ＡＧＶＩを指定の加工ライン（この動作説明では、ライン番号Ｌ０１の往行加工ライン１００）の始端に横付けさせると共にこの移載台車ＡＧＶ１上の移載機構２００によりＵ２０のユニット１０を往行加工ライン１００の始端部に投入させる（ステップＳ１２）。
【００７６】
ステップＳ５で決定されたユニット１０が駐機ステーション１３０の最前列にない場合、ステップＳ１５においてＰＬＣ１２０に指令が与えられ、第１移載台車ＡＧＶ１を修理ステーション１４０に横付けし、このステーションに移載台車ＡＧＶ１上のユニット１０を退避させる。従って、ステップＳ１３においてユニット退避処理済であることが確認されると、退避ユニット戻し指令がＰＬＣ１２０に与えられ、第１移載台車ＡＧＶ１により駐機ステーション１４０に一時退避した全てのユニット１０は駐機ステーション１３１に戻される（ステップ１４）。
【００７７】
また、駐機ステーション１３０上にないユニット１０の使用が決定された場合（ステップＳ７）、指定ユニット１０が第１移載台車ＡＧＶ１上にあり（ステップＳ１６でＹＥＳ）かつパレットＰを取り付けてない（ステップＳ１７でＹＥＳ）ときは、ステップＳ１１以下が実行されて、復行加工ライン１０１から送出されたばかりの第１移載台車ＡＧＶ１上の指定ユニット１０が往行加工ライン１００に再投入される。
【００７８】
指定された加工ラインが偶数のライン番号のもの、つまり復行加工ライン１０１である場合及び往行加工ライン１００が指定されても指定ユニット１０が駐機ステーション１３０及び第１移送台車ＡＧＶ１上に存在しない場合、図１０の処理が実行される。
各復行加工ライン１０１は、それと組をなす前段の往行加工ライン１００の終端から送出されたワーク搬送ユニット１０を使用するように設計されている。ステップＳ３で復行加工ラインの何れか一つが指定され、ステップＳ５においてこのラインに次に投入すべきワーク種別が加工スケジュールテーブルＭＳＴにより例えばワークＷ０２であり、また使用するワーク搬送ユニット１０がユニット所在テーブルＵＬＴにより前段加工ラインＬ０１上の最先ユニットＵ０５であると、スッテプＳ１８〜Ｓ２４が実行される。
【００７９】
この場合、前段の往行加工ラインＬ０１上にある最先ユニットＵ０５が前段ラインＬ０１での全ての加工を完了しパレットＰを仮受台１６９ｂ上に釈放載置し終えているとき、ステップＳ１９〜２１が実行される。これによりステップＳ２２において、ＰＬＣ１２０に指令が与えられ、第２移載台車ＡＧＶ２により、指定ユニットの前段加工ライン「Ｌ０１」の終端に横付けされると共にこの移載台車ＡＧＶ２の移載機構２００により指定ユニット「Ｕ０５」が第２移載台車ＡＧＶ２上に搭載される。次に、ＰＬＣ１２０及び、指定ユニットＵ０５にライン番号Ｌｎ，ワーク種別番号Ｗｎが送信され、これらの情報が指定ユニットＵ０５に搭載したＣＮＣ装置５１のメモリに記憶される。
【００８０】
また、指定ユニット１０が第２移載台車ＡＧＶ２上にあって指定ラインでの加工がある場合（ステップＳ２５，Ｓ２６で共にＹＥＳ）、ステップＳ２３以下の処理が実行される。指定ユニット１０が第２移載台車ＡＧＶ２上に搭載済であるが指定ラインでの加工がない場合（ステップＳ２６でＮＯ）、ステップＳ２４のみが実行される。これに対して、指定ユニットが次に投入すべき指定ラインの前段ライン及び第２移載台車ＡＧＶ２上の何れにも存在しない場合、ステップＳ２７で異常表示処理を行いステップＳ３に復帰する。
（ユニット搬送制御）
ワーク搬送ユニット１０の各々に搭載されたユニット制御装置５０内のコンピュータ数値制御装置（以下、ＣＮＣ装置という）５１は、図１３のユニット制御プログラムＵＣＰ及び図１４のＮＣプログラムＮＣＰを図略のメモリ内に記憶しており、ユニット制御プログラムＵＣＰの制御下でＮＣプログラムＮＣＰを実行する。
【００８１】
今、図９のステップＳ８において主制御装置１８０から送信される搭載位置割出指令を受信する時（ステップＳ３０）、ＣＮＣ装置５１はそのメモリ内のライン記憶カンウタＬＭＣをクリアすると共にこのＣＮＣ装置５１を搭載するワーク搬送ユニット１０をリニアモータ１４ｂの起動によりＡＧＶ搭載位置まで前進させる（ステップＳ３１）。これにより、ユニット１０は、第１移載台車ＡＧＶ１上に移載されるが、もし指定されたものでない場合、図９のステップＳ１５が実行されるので第１移載台車ＡＧＶ１により修理ステーション１４０へ移載される。ステップ３２から分岐するステップＳ４１にて修理ステーション１４０への移載完了が確認されると、ステップＳ４０で駐機ステーション復帰準備完了を主制御装置１８０に送信してこの制御プログラムを終了する。
【００８２】
一方、第１移載台車ＡＧＶ１に搭載したユニット１０が指定のものである場合、このユニット１０のＣＮＣ装置５１は、加工ライン番号Ｌｎ及びワーク種別番号Ｗｎの受領を確認し（ステップＳ３２）、受領したワーク種別番号が「Ｗ＊＊」でないか、つまり加工すべきワークＷが存在するかどうか判定する（ステップＳ３３）。通常、往行加工ライン１００に投入されるワーク搬送ユニット１０には加工すべきワークＷが指定されるので、次に到着した加工ラインの番号ＤＬｎが検出されたか否か判定される（ステップＳ３４）。
【００８３】
各搬送ユニット１０は、図略の識別符号読取り装置を備え、この装置は、搬送ユニット１０が第１移載台車ＡＧＶ１により指定の加工ラインの始端にある仮受台（例えば、１６８ｂ）とＺ方向に整列するワーク受取位置においてラインベース１上に固設した図１５に示す例えばバーコードの如き識別符号要素ＩＤを読み取る。この識別符号要素ＩＤの読み取りにより、到着加工ライン番号ＤＬｎが確認される。
【００８４】
到着したライン番号ＤＬｎが指定ライン番号Ｌｎと一致することが確認されるとき（ステップＳ３５）、ユニット１０のＣＮＣ装置５１は、ライン記憶カウンタＬＭＣをインクレメントしてこれから実行する加工が往行加工ライン１００上での加工であることを記憶し（ステップＳ３６）、続くステップＳ３７においてメモリに記憶されている多数のＮＣプログラムの中から指定されたワーク種別番号Ｗｎにより特定されるＮＣプログラムを選択し、この選択したプログラムを実行する。
【００８５】
図１４は、各搬送ユニット１０のＣＮＣ装置５１に記憶されている複数のＮＣプログラムの一例を示す。このＮＣプログラムＮＣＰの第１ブロックは、パレッパレット搭載サブプログラムを実行する。
この場合、搬送ユニット１０が搬送姿勢状態から、サーボモータ２１が第２可動体１６を前進して第２回転テーブル４２のテーパ穴を仮受台１６８ｂの上方で同心とするように制御され、次にサーボモータ３０がワーク保持装置４０を下降して第２回転テーブル４２のテーパ穴が仮受台１６８ｂ上のパレットＰのシャンク部４４を受け入れるようにする。その後、パレット４３がクランプ機構４２ａの動作により第２回転テーブル４２にクランプされ、サーボモータ３０，２１が動作されて第２可動体１６及び第３可動体２７は搬送姿勢状態に復帰する。
【００８６】
この搬送姿勢状態とは、図２〜４に示すように、第２可動体１６，第３可動体２７がそれぞれ後退端及び上昇端にあり、第１回転テーブル４１及び第２回転テーブル４２がそれぞれ０度の回転位相角度にある原位置状態を意味する。
パレット装着動作が上述のようにして完了すると、搬送ユニット１０は使用すべき主軸ヘッド６０の正面に割り出される。図１４のＮＣプログラムＮＣＰによる場合、搬送ユニット１０は主軸ヘッドアドレス「０２」，「０３」，「０５」々においてプログラムされた加工動作を実行する。
【００８７】
本実施態様においては、図１５に示すように、各ワーク搬送ユニット１０は前述した搬送姿勢状態で各主軸ヘッド６０の正面に到達する時各主軸ヘッド位置に配置したドッグＤｇに感応するセンサＳｎを備えており、そのユニット１０のＣＮＣ装置５１は図略のカウンタ手段により各ドッグＤｇに前記センサＳｎが感応する毎にカンウト値を増加させる。このため、ＣＮＣ装置５１は前記カウンタ手段をモニターすることによりワーク搬送ユニット１０をＮＣプログラムＮＣＰに指定された目的の工具を備える主軸ヘッド６０の正面に順次割り出しできる。
【００８８】
各割出位置においては、各割出位置指令データの下位に定義されるＮＣプログラム部分（以下、加工プログラムと称す）を実行する。図１４のＮＣプログラムＮＣＰにおいて、各「Ｇ＄＄」のＧコードを持つブロックが割出位置指令データに該当し、その下の破線枠で囲んだ複数のデータブロックが加工プログラムに該当する。
【００８９】
この加工プログラムは、実際のプログラム内容を省略して図示されているが、その内容はＸ方向送り用リニアモータ１４と、Ｚ軸送り用サーボモータ２１と、Ｙ軸送り用サーボモータ３０と、第１及び第２回転テーブル４１，４２を駆動するサーボモータ４７及び４８からなる５軸の内の少なくとも１軸以上を制御する複数のデータブロックを含む。
【００９０】
各割出位置において、ＣＮＣ装置５１は、加工プログラムに従って、第１乃至第３可動体１３，１６，２７を移動させ、第２回転テーブル４２上のパレットＰに装着されたワークＷを正面の主軸ヘッド６０上の工具Ｔ当接させ、ワークＷを工具Ｔに対して移動させて、１つの工具による加工を実行する。この加工は、工具Ｔがエンドミルの場合、ワークの１つの面に直線或いは曲線で定義される面を形成する工程となり、工具Ｔがドリルである場合、ワークＷの１つの面に１つ又は複数の穴を明ける工程となる。
【００９１】
ワークＷの１つの面に対する加工が終了すると、次に加工すべき面に応じて第１および第２回転テーブル４１，４２が動作され、このようにして、ヘッドアドレス「０２」番地にある主軸ヘッド６０上の第１の工具Ｔによる加工は、パレットＰへの着座面を除く他の５面においても実行できる。
第１番目の工具Ｔによる加工を終了すると、次の割出位置指令データ「Ｇ＄＄０３」の実行により、第１可動体１３がヘッドアドレス「０３」番地にある主軸ヘッド６０の正面に早送りで搬送され、この主軸ヘッド６０上の第２番目の工具Ｔによる加工が実行される。この加工動作においても、第１乃至第３可動体１３，１６，２７および第１および第２回転テーブル４１，４２がＣＮＣ装置５１の指令に従い適宜駆動される。
【００９２】
図１４に示すＮＣプログラムＮＣＰの例によれば、ヘッドアドレス「０３」の工具主軸６０上の工具Ｔを使用する２番目の工具による加工に続いて、ワーク搬送ユニット１０はヘッドアドレス「０５」の主軸ヘッド６０上の工具Ｔによる加工が実行され、最後にヘッドアドレス「Ｎ−１」にある最終の主軸ヘッド６０上の工具Ｔによる加工が実行される。
【００９３】
本実施形態の特徴の一つは、選択された主軸ヘッド６０上の工具Ｔを用いる加工は、この主軸ヘッド６０の正面にワーク搬送ユニット１０が割り出された割り出し位置を起点、つまり原点として送り制御され、加工プログラムがこの割り出し位置である原点としてプログラムできることにある。このため、主軸ヘッド間の搬送送りの誤差及びヘッド間の熱変形による影響がワークの加工精度に累積せず、また加工プログラムの作成は恰も各主軸ヘッドを単体の工作機械とみなして行うことができるので非常に簡単となる。
【００９４】
各割り出し位置において実行される加工動作の間、ＣＮＣ装置５１は、図２及び図５に示す磁気スケール５８の目盛りを読み取る読取器５９からの検出信号をＸ軸のフィードバック用の検出信号として使用する。各ワーク搬送ユニット１０が目的とする主軸ヘッド６０の正面に割出される時、読取器５９の検出信号はドッグＤｇに感応するセンサＳｎの信号によりゼロイングされる。つまり、読取器５９の検出信号は、ＣＮＣ装置５１により内部処理されて搬送ユニット１０が各主軸ヘッド６０毎に設定された加工原位置に到るとき校正される。このため、磁気スケール５８は各主軸ヘッド６０に対して第１可動体１３が移動する範囲をカバーする比較的短く安価なものが各主軸ヘッド６０毎に設けてある。これにより、フィードバック信号の不正確さによる制御誤差、つまり加工精度の低下が排除される。他の制御軸のフィードバック信号は各モータに取り付けたエンコーダ２２、３１等から検出できる。
【００９５】
往行加工ライン１００での全加工が終了すると、ワーク搬送ユニット１０は、図１４のＮＣプログラムの「Ｇ＄＄    Ｎ」を定義するデータブロックの実行により、加工ライン終端に在る仮受台１６９ｂの正面に早送りされて割出される。その後、「／Ｇ＃２    ＵＣＬＰ」を定義するパレット釈放のデータブロックが実行され、前述した仮受台１６８ｂに対するパレット搭載動作と略逆の動作が行われる。
【００９６】
これにより、加工済のワークＷを保持するパレットＰが仮受台１６９ｂに置き去られて、ワーク搬送ユニット１０が仮受台１６８ｂの正面で搬送姿勢に復帰する。この搬送姿勢は、ワーク搬送ユニット１０が往行加工ライン１００の始端に移載された時のそれと同じ姿勢である。
上述したようにワーク搬送ユニット１０が往行加工ライン１００を移動される間、図１５に示すセンサＳｎがドッグＤｇに感応する毎に、ＣＮＣ装置５１は内部カウンタ手段をインクレメントし、このカンウト値を主制御装置１８０のコンピュータ１８１に無線送信する。これにより、主制御装置１８０は、各ワーク搬送ユニット１０の各加工ラインにおける所在を把握し、この情報により図１２のユニット所在テーブルＵＬＴを更新する。
【００９７】
主制御装置１８０は、ワーク搬送ユニット１０が加工ライン１００の終端の仮受台１６９ｂの番地を特定するヘッドアドレス「Ｎ」に到達する時にＣＮＣ装置５１内のユニット所在カンウタ手段のカウント値を無線で受信すると、このカンウト値をライン送出要求指令として認識し、ＰＬＣ１２０に指令して第２移載台車ＡＧＶ２を往行加工ライン１００の終端に横付けさせる。
【００９８】
この場合、ＰＬＣ１２０は、第２移載台車ＡＧＶ２が他の往行加工ラインから引出した別のワーク搬送ユニット１０を既に積載していないことを条件にして、第２移載台車ＡＧＶ２を往行加工ライン１００の終端に横付けさせ、この台車上の移載機構２００により往行加工ライン１００の終端にあるワーク搬送ユニット１０を第２移載台車ＡＧＶ２上に移載させ、通常のルーチンとして第２移載台車ＡＧＶ２を往行加工ライン１００と組をなす復行加工ライン１０１の始端に横付けしてワーク搬送ユニット１０をこのライン１０１に投入する。
【００９９】
ワーク搬送ユニット１０のＣＮＣ装置５１は、第２移載台車ＡＧＶ２にワーク搬送ユニット１０が移載されたことを確認すると（ステップ３８）、ステップＳ３９にてライン記憶カウンタＬＭＣの値が「２」になっているか、つまり復行加工ライン１０１での加工を終えているか否か確認する。この場合、「ＮＯ」であるのでステップＳ３２に戻り、復行加工ラインの番号Ｌｎとワーク種別番号Ｗｎが主制御装置１８０から指定されているか確認し、ステップＳ３３〜Ｓ３６を経て再びステップＳ３７において指定されたワーク種別番号Ｗｎに対応するＮＣプログラムを選択し、このＮＣプログラムを上述した往行加工ラインでの加工と同様に実行する。そして、復行加工ライン１０１の終端でパレットＰを仮受台１６８ｃ上に置き去りにした後、ステップＳ３８，Ｓ３９，Ｓ４０と処理を進め、ステップＳ４０で駐機ステーション１３０への復帰準備完了信号を主制御装置１８０に送信する。
【０１００】
主制御装置１８０は、第１移載台車ＡＧＶ１上に別のワーク搬送ユニット１０が既に移載されてないときは直ちに、移載済であれば第１移載台車ＡＧＶ１が空になり次第、この第１移載台車ＡＧＶ１を復行加工ライン１０１の終端に差し向け、第１移載台車ＡＧＶ１により搬送ユニット１０を復行加工ライン１０１から駐機ステーション１３０へ帰還させる。
【０１０１】
往行加工ライン１００で加工動作を実行したワーク搬送ユニット１０は、通常は上述したように復行加工ライン１０１でも別のワークを加工するように主制御装置１８０はスケジュールされるが、復行加工ライン１０１での加工が指令されない場合、そのワーク搬送ユニット１０のＣＮＣ装置５１はステップＳ３３において指定されたワーク種別番号が「Ｗ＊＊」であること、つまり加工すべきワークがないことを認識すると、ステップＳ３３からステップＳ４３及びＳ４０に進む。ステップＳ４３では、メモリに記憶された帰還プログラムを選択し、この帰還プログラムを実行する。これにより、ワーク搬送ユニット１０は、復行加工ライン１０１の始端に在る仮受台１６９ｃに例えパレットＰがセットされていてもこのパレットＰを搭載せずに復行加工ライン１０１を図１の右進動作のみ実行し、同ライン１０１の終端に到達し、この終端到達時、つまり帰還プログラムの終了時にステップＳ４０で駐機ステーション１３０への復帰準備完了信号を主制御装置１８０に送信する。
【０１０２】
また、往行加工ライン１００の始端で搭載したパレットＰ上のワークＷを復行加工ライン１０１で連続して加工するような場合、例えば図１１の加工スケジュールテーブルＭＳＴに登録されたワーク種別番号「Ｗ０２」や「Ｗ０４」のワークの場合、往行加工ライン１００を搬送中のワーク搬送ユニット１０のＣＮＣ装置５１は、ステップＳ３７でＮＣプログラムＮＣＰを実行するとき、最終ブロックのパレット釈放指令「／Ｇ＃２    ＵＣＬＰ」をブロックデーリト機能で無視し、また復行加工ライン１０１に投入されて同じくステップＳ３７でＮＣプログラムを実行するとき、最初のブロックのパレット搭載指令「／Ｇ＃１    ＣＬＰ」をブロックデリート機能で無視する。
【０１０３】
このため、そのような往復加工ライン１００，１０１での連続加工が指定されたワークＷを搭載した搬送ユニット１０は、往行加工ライン１００の終端でパレットＰを仮受台１６９Ｂ上に釈放せずに第２移載台車ＡＧＶ２により復行加工ライン１０１に投入され、このライン１０１の始端でワーク搭載動作を行わずにＮＣプログラム中に指定された各割り出し位置で加工プログラムを実行する。なお、ステップＳ４２は、搬送ユニット１０が指定された加工ラインと異なる加工ラインに投入されたとき実行され、主制御装置１８０に異常を送信して、帰還プログラム実行ステップＳ４３に進む。
（ユニット間隔制御）
図１６は、主制御装置１８０のコンピュータ１８１が所定のタイムインターバルで実行するユニット間隔制御プログラムＵＩＣＰで、このプログラムの実行により、各加工ライン１００，１０１を同時期に走行する複数のワーク搬送ユニット１０の各々は先行するユニットと干渉或いは追突しないように制御される。本実施態様においては、図９，９Ｂのユニット割当制御プログラムＵＡＣＰを参照して前述したように各加工ライン上で同時に使用されるワーク搬送ユニット１０の台数を１例として３台に制限しているので、間隔制御プログラムＵＩＣＰは、後続する２台の搬送ユニットの各々とこれに先行するユニットとの接近間隔を制御する。
【０１０４】
ステップＳ５０〜Ｓ５３により、まずライン番号Ｌ０１の往行加工ライン１００が指定されると共に、このラインを移動する最先のワーク搬送ユニット１０が特定される。ステップＳ５４で順位カウンタＪｃが指定するユニットが最先のものであること「Ｊｃ＝１」が認識されると、ステップＳ５３に復帰して次に先行するユニットが特定される（ステップＳ５４）。この場合、２番目の搬送ユニット１０が加工ライン上で運用されておらず図１２の所在テーブルＵＬＴのライン番号Ｌ０１の欄に登録されていないとき、または２番目のユニットが或る主軸ヘッド位置で加工動作を実行中で未だ次の目的の主軸ヘッド位置へ向かって早送り速度で走行していないことが認識されると（ステップＳ５５）、再びステップＳ５３に復帰する。
【０１０５】
２番目のユニットがヘッド間搬送中であるとき、ステップＳ５６にて最先ユニットとの間隔が所定数のヘッド間隔を維持しているかどうか判断される。本実施形態では両者の間に主軸ヘッド６０が例えば３台以上存在するように制御される。この判定は、ライン番号カウンタＬｎＣにより指定される加工ライン上の搬送ユニットの所在を図１２に示す所在テーブルＵＬＴを参照し、この所在欄に登録されている最先ユニットのヘッドアドレスデータから２番目のユニットのヘッドアドレスデータを減算することにより判定できる。もしこの減算結果が「≦４」であれば、両搬送ユニット間に存在する主軸ヘッド６０は３台又はそれ以下となるので、この場合２番目のユニットの走行停止フラッグをセットし、このフラッグのセット中は２番目のワーク搬送ユニット１０のＣＮＣ装置５１に走行停止指令を無線送信する（ステップＳ５７）。
【０１０６】
この走行停止指令を受信するＣＮＣ装置５１は、例えば、速度オーバライド機能の設定値を通常の１００％から０％近辺或いは０％まで小さくして２番目の搬送ユニット１０のヘッド間走行早送り速度をゼロ近辺まで減速するか又は早送りを停止する。
一方、両搬送ユニット間に存在する主軸ヘッド６０が４台以上存在する場合は、２番目のユニットの走行停止フラッグをリセットし、２番目の搬送ユニットに搭載されたＣＮＣ装置５１に走行停止解除指令を与える（ステップＳ５８）。このため、このＣＮＣ装置５１は、速度オバーライド設定値を１００％に戻して早送り走行を再開するか、または以前の早送り走行状態を維持するようにリニアモータ１４の電磁コイル１４ａを制御する。
【０１０７】
ステップＳ５４で順位カンウタＪｃが３番目つまり最終の搬送ユニット１０を指定していることが認識されると、ステップＳ５９〜Ｓ６２に進む処理が実行される。この場合、最終ユニット１０の運用が所在テーブルＵＬＴに登録されてない場合、または登録されている最終ユニット１０が目的の主軸ヘッド６０のヘッドアドレスに割出されて加工プログラムを実行しているときは、後述するステップ６３に進むが、早送り速度で走行していることが認識されるときは、ステップＳ６０〜Ｓ６２の処理を実行する。これらの処理により、最終ユニットのＣＮＣ装置５１は、走行停止フラッグを主制御装置１８０からの指令に応じてセット或いはリセットし、このフラッグのセット中は、最終搬送ユニット１０のヘッド間搬送早送りを速度ゼロ又はゼロ近辺まで減速する。この結果、最終ユニット１０とその直前のユニットとの間に３台以上の主軸ヘッド６０が存在するように制御される。
【０１０８】
ステップＳ６３及びＳ６４は、ユニット間隔の制御対象を他の加工ラインに向けるために実行され、これにより、全ての加工ラインＬ０１〜ＬＭまでの各加工ライン上を走行する全ての搬送ユニット１０の間隔が適正（主軸ヘッド６０の３台分以上の間隔）に維持される。
本実施例は、各ライン上で後続する各搬送ユニットと先行するユニットとの間隔を両者間に３台以上の主軸ヘッド６０が存在するような間隔として設定している。このため、各加工ラインを移動される各搬送ユニット１０は、目的の主軸ヘッドでの加工を終えた後、その目的の主軸ヘッド位置から最大３台目までの上流側の主軸ヘッド位置へ逆行することができる。この逆行制御は、図１４に示すＮＣ制御プログラムＮＣＰにより指令される。例えば、このＮＣプログラムＮＣＰの或る割出データブロックで例えば図１５に示すヘッドアドレス「０９」を指定するデータ「Ｇ＄＄    ０９」を与え、これに続く割出データブロックでヘッドアドレス「０６」を指定するデータ「Ｇ＄＄  ０６」を与えることにより達成される。
【０１０９】
このように、全体として各加工ラインの始端から終端に向かって一方向に移動する各搬送ユニット１０がその移動過程において主軸ヘッド６０の数台分だけ後退できるようすると、下流側の主軸ヘッド上の工具でのみ行える加工を先に行った後に上流側の主軸ヘッド上の工具で加工を行うことができ、特殊な加工工程設計が可能となるのみならず、主軸ヘッド６０に配置する工具の配置計画やＮＣプログラムの作成も容易となり、システムのフレキシビリティを一層向上することとなる。
（工具主軸の起動制御）
図１７は、各加工ライン１００，１０１に設けられる主軸駆動制御装置１９０の具体的構成を示す。この装置１９０は、図略の通信制御装置を介して主制御装置１８０に接続されたＣＰＵ１９１を含む起動制御部１９２とこの制御部１９２から指令を受ける主軸駆動部１９３により構成され、ＣＰＵ１９１はメモリ１９４を付属している。このメモリ１９４は、図１８に示す加工工程テーブルＭＫＴを有し、この工程テーブルＭＫＴに各ワークＷの種別毎の加工工程が往行ライン１００及び復行ライン１０１上のヘッドアドレスとして登録されている。このアドレスデータは、図１４に示す各ワークの種別毎のＮＣプログラムＮＣＰに基づいて作成される。
【０１１０】
ＣＰＵ１９１は、主制御装置１８０に照会して回答される自己の加工ラインに投入されているワーク搬送ユニット１０の所在データとメモリ１９４内の加工工程テーブルＭＳＴの情報に基づいて、各搬送ユニット１０が１つの主軸ヘッド６０を用いて加工を終了する毎にその主軸ヘッド６０の駆動モータへの通電を停止すると同時にその搬送ユニット１０が次の加工のために割出されて到達する主軸ヘッド６０の駆動モータ６５を駆動するように主軸駆動部１９３に指令する。
【０１１１】
つまり、各ワーク搬送ユニット１０が次の目的とする主軸ヘッド６０に向かって早送り走行を開始すると略同時に次の目的の主軸ヘッド６０の駆動モータ６５を起動し、搬送ユニット１０がその目的の主軸ヘッド６０の正面に割出される時には、これから使用する主軸ヘッド６０の工具主軸６６が装着した工具Ｔに応じた適切な回転速度に到達しているようする。
【０１１２】
これにより、加工に使用する前後２台の主軸ヘッド６０間をワーク搬送ユニット１０が早送り走行される時間を活用して後の主軸ヘッド６０の回転を徐々に立ち上げすることが可能となり、一方、回転立ち下げも略自然停止に近い状態でゆっくりと行うことが可能となる。この結果、本実施態様における主軸ヘッド６０は、回転の立上げ及び立下げが共に急速に行われる従来のマシニングセンタの主軸ヘッドに比較して、長期に亘る使用と回転精度を保証できる。
【０１１３】
図１９は、上述した主軸ヘッド６０の駆動を制御するためにＣＰＵ１９１が実行する主軸制御プログラムＳＤＣＰを示し、ステップ７０から７２により、自己の加工ラインに投入されているワーク搬送ユニット１０をユニット指定カンウタＪｃにより特定する。今Ｊｃ＝１のとき、ステップ７２及び７３が実行され、加工ライン上の最先の搬送ユニット１０の所在とこのユニットが装着しているワーク番号を主制御装置１８０に照会し、この照会により主制御装置１８０が図１１の加工スケジュールテーブルＭＳＴ及び図１２の所在テーブルＵＬＴを参照して回答するワーク種別番号Ｗｎ及び搬送ユニット１０の所在アドレスを最先のワーク搬送ユニット用に設けたメモリ１９４内の記憶領域に一時記憶する。
【０１１４】
この場合、主制御装置１８０からワーク種別番号が「Ｗｎ＝＊＊」であると回答されるとき（ステップＳ７４）、つまり何れの種類のワークも搬送ユニットが装着していないとき、ステップ７１に復帰し、上記と同様の照会が加工ラインを移動する次ワーク搬送ユニット及び最終ワーク搬送ユニットについて順次実行される（ステップＳ７５〜Ｓ７８）。
【０１１５】
ステップＳ７４，Ｓ７６，Ｓ７８の何れにおいても「Ｗｎ≠＊＊」と認識されるとき、ステップＳ７９〜Ｓ８３へ処理が進められる。この処理では、搬送ユニット１０の現在アドレスにおいて加工が実行されているか否か加工工程テーブルＭＫＴを参照して判定され、そうであれば最先ワーク搬送ユニットが搭載するＣＮＣ装置５１に無線通信にてその現在アドレスでの加工プログラムの完了或いは未完了を照会する。この照会結果として、未完了が確認されるとステップＳ８４にて現在アドレスの情報と主軸駆動フラッグを「オン」とする指令を主軸駆動部１９３に与える。
【０１１６】
主軸駆動部１９３は、これにより、現在アドレスに対応する主軸駆動フラッグを「オン」の状態に維持し、このフラッグの「オン」状態の間現在アドレスに対応する主軸ヘッド６０の駆動モータ６５を回転し続ける。
これに対し、現在アドレスでの加工が完了の場合、ステップＳ８１にて現在アドレス情報とこのアドレス情報にて指定される主軸駆動フラッグを「オフ」にする指令を主軸駆動部１９３に与え、これにより現在アドレスの主軸ヘッド６０の駆動モータ６５への通電が遮断され、駆動モータ６５及び工具主軸６６は自然停止される。
【０１１７】
一方、ステップＳ７９にて現在アドレスでは加工がないと判定されるかもしれない。典型的には、各搬送ユニット１０が図１５に示す往行加工ライン１００の始端アドレス「０１」及び復行加工ライン１０１の始端アドレス「Ｎ」のワーク受取位置に到達する時又はＮＣプログラムＮＣＰで加工動作が計画されていない主軸ヘッド６０の正面を単に通過する場合がこれに該当する。
【０１１８】
この場合は、ステップＳ８２に進み、搬送ユニット１０が次の加工プログラムを実行するために割出される次割出アドレスをワーク種別番号Ｗｎ情報に基づき図１８の加工工程テーブルＭＫＴから読出し、この次割出アドレスの情報とこの情報により特定される主軸駆動フラッグを「オン」にする指令を主軸駆動部１９３に出力する。これにより、主軸制御回路１９３は、次割出アドレスの情報により特定される主軸駆動フラッグを「オン」にセットし、このフラッグにより特定される駆動モータ６５に通電を開始する。
【０１１９】
従って、次割出アドレスの主軸ヘッド６０は、その駆動モータ６５の回転を直前の割出しアドレスでの加工動作の完了と略同時に開始して徐々に回転速度を上昇し、搬送ユニット１０が自己の正面に割出される時までに所定の回転速度に到達して加工動作に準備する。
このようにして、各搬送ユニットが加工動作のために割出される主軸ヘッド６０は、その搬送ユニット１０が前工程の加工動作を完了すると略同時に起動されるようになる。そして、このような処理が自己の加工ライン上を移動する最終のワーク搬送ユニット１０について行われたか否か判定され（ステップＳ８５）、最終の搬送ユニット１０についての処理が完了したことが確認されるとき、この主軸制御プログラムが終了する。
（他の実施の態様）
図２０は、ワーク搬送ユニット１０の第２の実施の態様を示し、この態様におけるワーク搬送ユニット１０は、走行体（第１可動体）１３上の後部にユニット制御装置５０を搭載し、前部の上面に副可動体３００を第１水平方向（Ｘ方向）に摺動可能に案内し、この副可動体３００上に第２可動体１６を第２水平方向（Ｚ方向）に摺動可能に案内して構成する。
より詳細には、第１可動体１３の前部上面には、Ｚ方向の前後に離間する一対の平行な副直線レール３０１を固設し、副可動体３００の下面４隅に固設したベアリングブロック３０２を副直線レール３０１に沿って移動可能に案内し、この副直線レール３０１の間で走行体１３上に固定した複数のマグネット板３０３と副可動体３００の下面に固設する図略の電磁コイルからなるリニアモータでＸ方向送り用の副送り機構を構成する。副可動体３００上に第２可動体１６をＺ方向に案内する機構及び第２可動体１６の送り機構は、前述した第１の実施の態様と同様に構成される。
【０１２０】
この実施の態様においては、各ユニット制御装置５０に内臓した図略のＣＮＣ装置は、自己のワーク搬送ユニット１０をリニアモータ１４を制御して各主軸ヘッド６０の正面へＸ方向に割出し、この各割出位置での加工動作におけるＸ方向の送りをマグネットプレート３０３を有するリニアモータにて与えるようにしている。
【０１２１】
このように構成することにより、加工動作時にＸ方向に送る機構のリニアモータとして高分解能のものを使用し、主軸ヘッド間搬送用のリニアモータ１４を粗い分解能の安価で高速対応形のものを使用できる。また、各主軸ヘッド６０の正面で実行される加工動作中は、ユニット制御装置５０が移動されないので、加工動作速度を高めることができる。勿論、ユニット制御装置５０と各サーボモータへの接続は通常の電線３０５を用いて行うことができ、ユニット制御装置５０の油圧ポンプユニットと各油圧アクチエータとの接続も慣用のフレキシブルパイプを用いて行うことができる。
【０１２２】
この実施の形態においては、副送り機構をマグネット板３０３からなるリニアモータで構成しているが、これに代えて通常の回転形サーボモータにて駆動されるボールネジ式の送り機構を使用してもよい。
図２１は、ワーク搬送ユニット１０の第３の実施の態様を示し、この態様におけるワーク搬送ユニット１０は主搬送ユニット１０Ａと副搬送ユニット１０Ｂとで構成され、そのユニット制御装置５０を搭載する別体の副搬送ユニット１０Ｂが主搬送ユニット１０Ａの走行体（第１可動体）１３の第１水平方向における搬送送り動作に付随して図２に示す各加工ライン１００，１０１のラインベース１上を走行できるように構成されている。
【０１２３】
より詳細には、各加工ライン１００，１０１のラインベース１の後部上面２のＺ方向の幅を拡大し、この上面２の前側には、第１の実施の形態と同様に、走行体（第１可動体）１３がＸ方向に走行できるようにし、前記上面２の後側には、走行体１３と略同一構成の副走行体３１０を同じくＸ方向に走行できるように構成する。副走行体３１０を案内するためのＸ方向に平行に延びる前後一対の直線レール３１１の間には、走行体１３の駆動用リニアモータ１４と同様のリニアモータ３１２を構成する複数のマグネットプ板３１３が固設され、副走行体３１０の下面に電磁コイル（図示省略）が設けられる。
【０１２４】
この実施の態様においては、副搬送ユニット１０Ｂ上のユニット制御装置５０に内臓された図略のＣＮＣ装置，ＰＬＣ及び油圧ポンプユニットは、主搬送ユニット１０Ａに搭載された制御対象機器に対して通常の電線及びフレキシブルパイプ３１５により接続される。図５に示す電力線保持装置５６及びトロリー機構５５は、この実施の態様においては、各ラインベースの後方に延長された部分の後面及び副搬送体３１０の後部下面にそれぞれ設けられ、副搬送ユニット１０Ｂ上のユニット制御装置５０に電力を供給できるようにしている。
【０１２５】
ユニット制御装置５０内のＣＮＣ装置は、加工プログラムに従って目的とする主軸ヘッド６０の正面にワーク搬送ユニット１０を割出すとき、リニアモータ１４及びリニアモータ３１２の電磁コイル（図略）に同一の指令をパラレルに与え、主搬送ユニット１０Ａと副搬送ユニット１０ＢがＸ方向に同期送りされるようにする。両搬送ユニット１０Ａ，１０Ｂの同期送り誤差を考慮して、両者を図略のコイルスプリングなどのフレキシブル連結要素により連結することが望ましい。
【０１２６】
また、目的とする主軸ヘッド６０の正面で実行される加工動作の間、ＣＮＣ装置は、副搬送ユニット１０Ｂを駆動するリニアモータ３１２にサーボロックを付与して副搬送ユニット１０Ｂを割出位置に保持する一方、主搬送ユニット１０ＡをＸ方向に送るリニアモータ１４及び同ユニット１０Ａに搭載された可動体を送るサーボモータ（第１の実施形態で説明した第２・第３可動体１６，２７及び第１・第２回転テーブル４１，４２を駆動するサーボモータ２１，３０，４７及び４８）を加工プログラムに従って制御する。
【０１２７】
この実施の態様においては、図１に示す駐機ステーション１３０及び修理ステーション１４０の各ベースは、各加工ライン１００，１０１と同様に、Ｚ方向の後部が延長され、この延長部の上面に副搬送ユニット１０Ｂを案内する一対の直線レール（図略）が付加されると共に、この直線レール間にリニアモータを構成する複数のマグネット板が敷設される。
【０１２８】
また、第１及び第２移載台車ＡＧＶ１，ＡＧＶ２は、各々の走行方向の幅が延長され、その延長部上面に副搬送ユニット１０Ｂを案内する一対の直線レールが付加され、またこの付加レール間に図８に示す移載機構２００と同様なもう１つの移載機構（図略）が付加される。
このワーク搬送ユニット１０の第３の実施の形態によれば、目的とする主軸ヘッド６０の正面で実行される加工動作の間、副搬送ユニット１０Ｂは主搬送ユニット１０Ａに追随してＸ方向に移動しないようにしたので、主搬送ユニット１０Ａは全体として軽量化され、加工動作を俊敏に高い位置決め精度で遂行できる特長が奏せられるる。
【０１２９】
図２２は、上述した第３の実施の形態に関係する変形例において使用される主搬送ユニット１０Ａと副搬送ユニット１０Ｂとの機械的連結機構３３０を示す。この機構３３０は、主搬送ユニット１０Ａを構成する走行体（第１可動体）１３の後部における走行方向の中央位置に固設され走行方向の両端が上方に突出するＵ字状のヨーク３３１と、このヨーク３３１の中央溝３３１ａに係脱自在に勘合できる先端を有する連結子３３２を含む。連結子３３２は、連結子サポート３３３により走行方向に延びるヒンジ３３４に旋回自在に支持され、通常は圧縮スプリング３３５によりヨーク３３１の中央溝３３１ａに係合されるがソレノイド３３６によりスプリング３３５に抗して引上げられヨーク３３１の中央溝３３１ａから外されるように構成される。
【０１３０】
この変形例においては、主搬送ユニット１０Ａが目的とする主軸ヘッド６０の正面で加工動作のためにＸ方向に移動される間のみソレノイド３３６が動作されて連結子３３２はヨーク３３１との係合関係から離脱される。言い換えれば、ワーク搬送ユニット１０が、各加工ライン１００，１０１上で高速ヘッド間搬送される間、第１・第２移載台車ＡＧＶ１，ＡＧＶ２上に移載されている間、駐機ステーション１３０及び修理ステーション１４０の何れかに案内される間、主搬送ユニット１０Ａと副搬送ユニット１０ＢとのＸ方向における連結関係が維持される。
【０１３１】
このため、この変形例においては、各加工ライン１００，１０１，駐機ステーション１３０及び修理ステーション１４０上でのユニット１０の搬送は主搬送ユニット１０Ａ駆動用のリニアモータ１４を副搬送ユニット１０Ｂ駆動用にも使用でき、副搬送ユニット１０Ｂ駆動用の上述したリニアモータ３１２は不要となる。これに伴い、第１及び第２移載台車ＡＧＶ１，ＡＧＶ２の各々に搭載する移載機構２００も１台のみが使用され、第３の実施形態では必要となる追加の移載機構が排除される。この利点は、単に製造コストの削減に寄与するだけでなく、制御が簡単となる点にも寄与する。
【０１３２】
図２０に示す第２の実施の形態においては、搬送体１３を各加工ライン１００，１０１，駐機ステーション１３０及び修理ステーション１４０上で走行させる駆動装置としてリニアモータ１４を使用しているが、リニアモータ以外の各種駆動装置、例えば、チエン式送駆動機構，ラック・ピニオン機構、摩擦車式駆動機構などを代用できる。このことは、図２１に示す副搬送ユニット１０Ｂの駆動機構についても同様である。特に、図２２の連結機構３３０を設ける変形例においては、走行動作の間、副搬送ユニット１０Ｂと主搬送ユニット１０Ａを連結機構３３０で連結した状態で副搬送ユニット１０Ｂのみを駆動するようにしてもよい。
【０１３３】
また、上述した各実施の形態におけるワーク搬送ユニット１０のＸ方向の駆動装置は、リニアモータに代えて、例えば特開平７−２４６８１号公報に開示されるように、各搬送ユニット１０が加工ラインに沿って直列的に配置された複数のボールネジ送り機構を順次乗り換えるようにする送り機構を使用できる。この場合、各搬送ユニット１０は、１つのボールネジ送り機構のナットとの結合から隣接する１つのボールネジ送り機構のナットとの結合に乗り換えるようにして加工ライン１００，１０１上をＸ方向に移動される。
【０１３４】
この形態における１つのボールネジ送り機構がカバーする送り領域は、主軸ヘッド６０の１台又は数台分についての加工動作領域とし、また複数のボールネジ送り機構を千鳥状に配置して各ボールネジ駆動用の電動機を配置できるようにする。好ましくは、各ボールネジ送り機構のボールネジの一端を隣接するボールネジ送り機構のボールネジの一部とオーバラップさせ、このオーバラップ部位に両ボールネジのナットが存在する状態で搬送ユニット１０を１つナットとの結合からもう１つのナットとの結合へ移行させるようにし、各搬送ユニットの２つのナット結合部がＸ方向の同位置に存在するようにして熱変形による影響を排除できるようにする。
【０１３５】
第２，第３可動体１６，２７のボールネジ式送り機構に変えて、リニアモータを使用できる。また、ワーク搬送ユニット１０にパレットＰを介して装着するワークＷの加工面が限定される場合では、第１回転テーブル４１とその割出機構、又はこれらと第２回転テーブル４２とその割出機構を不要にできる。この場合では、パレットＰを直接第３可動体２７に着脱可能に取り付けるようにする形態としてもよい。
【０１３６】
各ユニット制御装置５０への電力の供給及びこの制御装置５０と主制御装置１８０との間の制御指令の交信は、上述したトロリー方式及び無線通信方式に代えて種々の形態を採ることができる。例えば、各加工ラインの始端と終端或いは各加工ラインを幾つかに分割した各区間の始端と終端においてユニット制御装置５０に電力線及び信号線を自動的に着脱できる装置を設けることにより、加工ライン１００，１０１上を走行するユニット制御装置５０へ有線方式で電力及び指令信号を供給できる。
【０１３７】
また、別の形態として、各ラインを同時走行する搬送ユニット１０の台数分のユニット制御装置５０を各ラインに沿って床面上に固定設置し、ユニット制御装置５０と主制御装置１８０とを有線で交信できる形態とすると共に、前述した電力線及び信号線の自動着脱装置を設けて、搬送ユニット１０上の端子箱に電力及び指令を有線形態で供給してもよい。
【０１３８】
また、第２，第３可動体１６，２７はＺ−Ｙ平面内でワークＷを移動する直角座標系を構成しているが、Ｚ−Ｙ平面内で工作物Ｗを移動するためには、この直角座標系に代えて、回転座標系を使用することもできる。この場合、第１可動体１３上にＸ方向に伸びる軸線の回りに第１の回転体を回転可能に設け、この第１回転体内に第２回転体を回転可能に支持し、この第２回転体の偏心部にワーク保持装置４０を設け、第１，第２回転体の回転運動を組み合わせて工作物保持装置４０をＺ−Ｙ平面内で移動させることが可能となる。
【０１３９】
上述した実施の態様においては、主制御装置１８０がユニット所在テーブルＵＬＴに各加工ライン１００，１０１に投入されているワーク搬送ユニット１０を常時更新記憶し、このユニットの数を所定の台数を超えないように制御するユニット数制御機能を具備しているが、この機能はライン間移載台車ＡＧＶ１，ＡＧＶ２を制御するＰＬＣ１２０に代行させてもよい。この場合、例えば、ＰＬＣ１２０は、各加工ライン１００，１０１の始端に投入した累積ユニット台数及び終端から送出した累積ユニット台数をそれぞれカウントし、それらカウント値の差が所定台数を超えないように始端に投入するユニットを制限するようにプログラムされる。
【０１４０】
また、上述の実施の態様において主制御装置１８０が遂行するユニット間隔制御機能は、各ワーク搬送ユニット１０のユニット制御装置５０に代行させてもよい。この場合、各ユニット制御装置５０には、各加工ライン１００，１０１を走行する複数のワーク搬送ユニット１０のユニット制御装置５０同士で互いに他のユニット１０の現在位置を知らせ合い各々のユニット制御装置５０が自己のユニット１０と他のユニットとの相互間隔を所定間隔に維持する制御プログラムが与えられる。
【０１４１】
さらに、図１７に示す主軸駆動制御装置１９０は、各加工ライン１００，１０１を走行する各ワーク搬送ユニット１０のＣＮＣ装置５１から或る主軸ヘッド６０の正面での加工動作を終了した時点で次の目的とする主軸ヘッド６０のアドレス情報を受信し、このアドレス情報で指定される主軸ヘッド６０の駆動モータ６５を単に駆動する構成としてもよい。この場合、各ユニット１０のＣＮＣ装置５１は、自己の搬送ユニット１０が１つの目的とする主軸ヘッド６０の正面に到着する毎にＮＣプログラムＮＣＰに定義された次の目標の主軸ヘッドアドレスをサーチし、この次の目標の主軸ヘッド６０に向かう搬送送り制御を開始するのと略同時に次の目標の主軸ヘッドアドレス情報を主軸駆動制御装置１９０に送信するようにプログラムされる。
【０１４２】
【発明の効果】
以上詳述したよう、請求項１及び１７に記載の発明によれば、ワーク保持装置を支持してなるワーク搬送ユニットを加工ラインでこのラインの始端から終端に向かって水平の第１方向に走行可能に案内し、一方、各々が工具を取付けた工具主軸を回転自在に支持する複数の主軸ヘッドを加工ラインに沿って配置し、第１送り装置を制御して前記ワーク搬送ユニットを目的とする複数の工具主軸ヘッドの前に順次割り出すと共に、前記第１送り装置及び他の２つの送り装置を制御して前記ワーク保持装置に装着したワークをＮＣプログラムに従って工具に対し移動させて加工するようにしたので、或る工具を使用する加工から次の工具を使用する加工への移行は、従来の工作機械のように工具交換動作を行うことが不要となり、単にワークを次ぎの主軸ヘッドの前に割出すことにより達成されるので、所謂チップ・ツー・チップ時間を大幅に短縮できる。
また、第１送り装置が、各主軸ヘッド間におけるワーク搬送ユニットの搬送と、ワーク加工時におけるワーク搬送ユニットの３次元の送り制御を兼ねているので、各主軸ヘッド位置へのワークの搬送に別個の搬送装置を設ける必要がなく、しかも、加工ラインの始端から終端までワークの受け渡しが不要であるので、搬送時間を大幅に短縮できるとともに、加工精度を向上できる。
【０１４３】
また、主軸ヘッド上の工具主軸の急速な回転停止・回転立ち上げが不要となるので、工具主軸の回転精度を長期に亘り高精度に維持でき、同時に従来のこの種のＦＴＬで必要であった一つの加工ライン上での頻繁なワークの掴み替えが不要となり、この結果生じる加工精度の低下を排除できる。
請求項２に記載の発明によれば、ワーク搬送ユニットを加工ラインに沿って走行させる送り装置をリニアモータにて構成し、このリニアモータによりワーク搬送ユニットを目的とする主軸ヘッドの正面に順次割出すようにしたので、搬送方向に長い加工ラインにおいてワーク搬送ユニットを高速かつ高精度に搬送・位置決めでき、各ワーク搬送ユニットを短時間内に目的とする主軸ヘッドの正面に割出すことが可能となり、また加工ラインへの投入及びそこからの送出が容易となる。
【０１４４】
請求項３に記載の発明によれば、前記加工ラインを互いに平行に延びる１組の往行加工ランイ及び復行加工ラインで構成すると共に、これら加工ラインの両端にライン間移載装置をそれぞれ設けて各ワーク搬送ユニットが実質的に１つの回転方向に循環するように構成したので、１つのワークを保持したワーク搬送ユニットが往行加工ラインで加工を終了した前記ワークをその保持状態を維持して復行加工ラインにおいても前記ワークに加工を施し、その後は前記ワークを釈放した後直ちに別のワークの加工のために往行加工ラインに投入され得るようにワーク搬送ユニットを効果的に使用できる。
【０１４５】
請求項４に記載の発明によれば、往行加工ライン及び復行加工ラインの各々の始端及び終端に未加工ワーク仮受台及び加工済ワーク仮受台を設けたので、往行加工ライン及び復行加工ラインの各々で１つのワークの加工を完了することができ、往行加工ラインへの戻り工程としての復行加工ラインを実際の加工作業に活用できる。
【０１４６】
請求項５に記載の発明によれば、前記未加工ワーク仮受台からワークを搭載すると共に加工済ワーク仮受台へワークの置去るようにワーク搬送ユニットを制御する手段を設けたので、これら仮受台との間でのワーク搭載・釈放動作のための付加的な搬送機構が不要となる。
請求項６に記載の発明によれば、各ライン間移載装置を水平の第１方向と直交する水平の第２方向に走行可能な移載台車で構成すると共に、これらの内の少なくとも一方の移載台車を間にして加工ラインと反対側に駐機ステーションを配置し、これら移載台車上及び駐機ステーション上にはワーク搬送ユニットを案内するために各加工ラインに設けたガイドウエイと同一のガイドウエイを設け、さらに各移載台車上にはそれが横付けされる各加工ラインとの間でワーク搬送ユニットを移載動作する移載機構を設け、前記少なくとも一方の移載台車に搭載した移載機構はこの一方の移載台車が駐機ステーションンに横付けされるとき、この駐機ステーションとの間でもワーク搬送ユニットを移載できるようにしたので、生産量の増減に応じて駐機ステーションから加工ラインに投入するワーク加工ユニットの台数を調整して、要求生産量に見合う台数のワーク搬送ユニットを最も稼動効率のよい速度で運用できる。
【０１４７】
請求項７に記載の発明によれば、前記少なくとも一方の移載台車を間にして加工ラインと反対側に修理ステーションを配置すると共にこの修理ステーション上には駐機ステーション上のガイドウエイと同一構成のガイドウエイを設けたので、修理ステーションの配置が生産システムの将来の拡張性に悪影響を与えない。また、修理ステーションはワーク搬送ユニットを保守・修理するための本来の機能の他に、駐機ステーションから送出されるワーク搬送ユニットの一時待避ステーションとしても活用できる。
【０１４８】
請求項８に記載の発明によれば、前記少なくとも一方の移載台車の走行経路に沿って工具貯蔵庫を配置し、この一方の移載台車上及び加工ラインに交換機ガイドウエイを設け、自走形の工具交換機がこれら交換機ガイドウエイ上を走行して工具貯蔵庫と加工ライン上の目的の工具主軸ヘッドとの間往復できるようにしたので、１台又は少数台の工具交換機により加工ラインに沿って配置された多数の工具主軸ヘッド上の工具を交換することができる。
【０１４９】
請求項９及び１８に記載の発明によれば、加工ライン上で同時に使用されるワーク搬送ユニットの台数を制御するユニット数御手段を設けたので、加工ラインの負荷バランスを適正に保つことができる。
請求項１０及び１９に記載の発明によれば、加工ライン上を同時に使用される複数のワーク搬送ユニットの間隔を制御するユニット間隔制御手段を設けたので、相前後する２つのワーク搬送ユニットが干渉する問題を排除できる。
【０１５０】
請求項１１及び２１に記載の発明によれば、前記ユニット間隔制御手段は、或るワーク搬送ユニットが目的の主軸ヘッドに向かって早送り速度で搬送される時に直前の先行するユニットに対して所定の間隔を超えて接近する場合、この接近送りを停止又は実質的に停止に近い速度に減速するようにしたので、この停止動作が各目的の主軸ヘッドの正面での早送り動作を含む加工動作に対する妨げとならず、加工能率を高度に維持できる。好適には、請求項１２に記載の発明のように、前記所定間隔を主軸ヘッドの台数として設定したので、前記所定間隔の設定が容易かつ確実にできる。
【０１５１】
特に好ましくは、請求項２０に記載の発明のように、ユニット間隔を例えば２つのワーク搬送ユニット間に数台の工具主軸ヘッドが存在するように制御するので、先行するユニットが在る主軸ヘッド位置での加工動作を完了した後に搬送方向に逆行して数台分後の主軸ヘッド位置で次の加工動作を遂行することができ、加工工程設計における柔軟性が高められる。
【０１５２】
請求項１３に記載の発明によれば、各ワーク搬送ユニットに数値制御装置を含むユニット制御装置を搭載し、このユニット制御装置への電力供給を加工ラインと平行に装架した電源線からトロリー方式にて取出すようにしたので、ワーク搬送ユニットの走行における自由度が向上され、例えば、多数の加工ラインでＦＴＬを構成する場合では、ライン間の負荷バランスを調整する目的で各ワーク搬送ユニットをどの加工ラインにも移送でき、ＦＴＬシステム全体の柔軟性が一層向上される。
【０１５３】
請求項１４に記載の発明によれば、各ワーク搬送ユニットにはこれとは別体の副搬送ユニットを設けてこの副搬送ユニトにユニット制御装置を搭載し、少なくとも前記主軸ヘッドの正面で遂行される搬送ユニットの加工動作を除いて副搬送ユニットを搬送ユニットに付随してシステム内で移動させる手段を設けたので、ワーク搬送ユニットの加工動作中の運動はユニット制御装置の積載負荷から開放され、この結果ワーク搬送装置の加工動作を俊敏にできると共に加工精度も向上できる。
【０１５４】
請求項１５に記載の発明によれば、各ワーク搬送ユニットの前記第１水平方向に移動可能な走行体上に前記ユニット制御装置を搭載すると共に、前記ワーク保持装置を前記第１水平方向に直交する２方向に移動可能に装架する補助スライドを前記走行体上でこの走行体の移動方向と同一方向に移動可能に装架し、目的とする主軸ヘッドの前面にワーク搬送ユニットを割出すときは前記走行体を駆動するようにし、前記目的とする主軸ヘッドに対してワークを加工送りするときは前記走行体上で補助スライドを送るようにしたので、走行体を送る駆動機構は比較的分解能の低い安価な装置を使用でき、また加工動作中の運動がユニット制御装置の積載負荷から開放され、この結果ワーク搬送装置の加工動作を俊敏にできると共に加工精度も向上できる。
【０１５５】
請求項１６及び２２に記載の発明によれば、各ワーク搬送ユニットが加工動作に使用する目的の主軸ヘッドの正面に到達するよりも十分前にこの目的の主軸ヘッドの工具主軸の回転を起動するようにしたので、この工具主軸の回転立上げをワーク搬送ユニットが目的の主軸ヘッドに向かう時間を利用してゆっくりと行うことができ、この結果、各主軸ヘッドの工具主軸の回転精度を長期に亘り高精度に保証できる。
【０１５６】
好ましくは、請求項２３に記載の発明のように、１つの主軸ヘッドを使用する加工動作が終了する時、この主軸ヘッドの工具主軸が自然停止されるようにすると共に、次の他の１つの主軸ヘッドに向かう高速搬送送りを開始するのと略同時にこの１つの主軸ヘッドの工具主軸の回転を起動するようにしたので、この高速搬送時間を活用してこの１つの主軸ヘッドの工具主軸の回転を緩やか立上げることができ、この結果工具主軸の回転精度を長期に亘り高精度に保証できる。また、工具主軸を自然停止させるようにしたので、自然停止される際の工具主軸の慣性エネルギーを回収することも可能となり、電力の有効活用を実現し得る付随的効果も奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフレキシブル生産システムの実施の態様を示す概略平面図。
【図２】図１のシステムの加工ライン及びこのライン上を走行するワーク搬送ユニットの要部を破断して示す縦断面側面図。
【図３】図１のシステムの一部を拡大して示す平面図。
【図４】図３に示すシステムの一部の正面図。
【図５】図２に示すワーク搬送ユニットの電源取出用トロリー機構を拡大して示す縦断面図。
【図６】工具主軸ヘッドの縦断面図。
【図７】図３のＡ矢視方向から見た自走形工具交換装置の一部断面側面図。
【図８】移載台車の要部拡大平面図。
【図９】主制御装置内のコンピュータが実行するユニット割当制御プログラムの一部を示すフローチャート。
【図１０】図９に示すユニット割当制御プログラムの他の一部を示すフローチャート。
【図１１】主制御装置のメモリ内に記憶される加工スケジュールテーブルを示す説明図。
【図１２】主制御装置のメモリ内に記憶されるユニット所在テーブルを示す説明図。
【図１３】ユニット制御装置内のＣＮＣ装置が実行するユニット搬送制御プログラムのフローチャート。
【図１４】前記ＣＮＣ装置が実行するＮＣプログラムの１例を示す説明図。
【図１５】加工ラインに沿って配置された工具主軸ヘッドのアドレスを示す説明図。
【図１６】主制御装置内のコンピュータが実行するユニット間隔制御プログラムのフローチャート。
【図１７】各加工ライン毎に設置される主軸駆動制御装置の詳細を示すブロック図。
【図１８】主軸駆動制御装置内のメモリに記憶される加工工程テーブルを示す説明図。
【図１９】主軸ヘッド制御装置内のＣＰＵが実行する主軸駆動制御プログラムを示すフローチャート。
【図２０】ワーク搬送ユニットの第２の実施の形態を示す要部鳥瞰図。
【図２１】ワーク搬送ユニットの第３の実施の形態を示す要部鳥瞰図。
【図２２】第３の実施の形態におけるワーク搬送ユニットの変形例で使用される機械的連結機構の側面図。
【符号の説明】
１００・・・往行加工ライン
１０１・・・復行加工ライン
１１・・・ガイドウエイ
６０・・・主軸ヘッド
１０・・・ワーク搬送ユニット
１４・・・リニアモータ
４０・・・ワーク保持装置
２１，３０・・・サーボモータ
ＮＣＰ・・・ＮＣプログラム
１８０・・・主制御装置
５０・・・ユニット制御装置
１２０・・・シーケンス制御装置（ＰＬＣ）
ＡＧＶ１，ＡＧＶ２・・・第１及び第２移載台車
１６８ｂ，１６８ｃ，１６９ｂ，１６９ｃ・・・仮受台
２００・・・移載機構
１６０，１６１・・・ワーク供給装置
１３０・・・駐機ステーション
１４０・・・修理ステーション
１７０・・・工具貯蔵庫
１７１・・・自走形工具交換機
５５・・・トロリー機構
１０Ａ・・・主搬送ユニット
１０Ｂ・・・副搬送ユニット
３００・・・副スライド
３３０・・・機械的連結機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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