(57)【要約】【課題】  工具交換後の工作物の品質確認中においても生産加工ラインを止めることなく生産可能な生産加工ラインにおける工具交換方法および工具交換装置を備えた生産加工ラインを提供する。【解決手段】  工作物Ｗの加工を行うため加工ステーションに配置された工作機械Ｍと、前記工作機械Ｍに工作物Ｗを順次搬送するトランスファ装置１０とを備えた生産加工ライン１において、前記工作機械Ｍで予め設定した使用期間に寿命を迎える工具Ｔ０に代わる新交換工具Ｔ１を準備し、前記工作機械Ｍの交換指示工具Ｔ０を新交換工具Ｔ１に交換して前記工作物Ｗの加工を行い初品工作物ＷＡを作成し、次いで、その初品工作物ＷＡを検査工程１１へ払い出して測定すると共に新交換工具Ｔ１を交換指示工具Ｔ０に交換して引き続き工作物Ｗの加工を行い、新交換工具Ｔ１での加工形状の検査が完了するまでは、交換指示工具Ｔ０による加工を継続するようにした。【選択図】    図２
2006212762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物の加工を行うため加工ステーションに配置された工作機械と、前記工作機械に工作物を順次搬送するトランスファ装置とを備えた生産加工ラインにおいて、
前記工作機械で予め設定した使用期間に寿命を迎える交換指示工具に代わる新交換工具を準備し、
前記工作機械の交換指示工具を新交換工具に交換して前記工作物の加工を行い初品工作物を作成し、
次いで、その初品工作物を検査工程へ払い出して測定すると共に新交換工具を交換指示工具に交換して引き続き工作物の加工を行い、新交換工具での加工形状の検査が完了するまでは、交換指示工具による加工を継続するようにしたことを特徴とする生産加工ラインにおける工具交換方法。
【請求項２】
前記生産加工ラインは、前記初品工作物の検査結果が良好であった場合は、交換指示工具を新交換工具へ再度交換して、新交換工具での工作物の加工を開始させ、前記初品工作物の検査結果が良好でない場合には、生産加工ラインを停止させることを特徴とする請求項１に記載の生産加工ラインにおける工具交換方法。
【請求項３】
前記継続される交換指示工具による加工は、交換指示工具が設定された工具寿命に達した時点で停止させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の生産加工ラインにおける工具交換方法。
【請求項４】
工作物の加工を行うため加工ステーションに配置された工作機械と、前記工作機械に工作物を順次搬送するトランスファ装置とを備えた生産加工ラインにおいて、
前記工作機械の主軸に挿着された工具と新交換工具準備位置に準備された新交換工具とを自動交換する工具交換装置と、
前記工作機械で予め設定した使用期間に寿命を迎えることを指示する工具交換指示手段と、
前記工具交換指示手段により指示された工具に代わる新交換工具を前記新交換工具準備位置に準備する新交換工具準備手段と、
前記工作機械に装着されている交換指示工具を新交換工具準備手段で新交換工具準備位置に準備された前記新交換工具と前記自動工具交換装置により交換する第１工具交換制御手段と、
前記第１工具交換制御手段により工作機械に装着されている新交換工具を新交換工具準備手段の新交換工具準備位置に保持した交換指示工具と前記自動工具交換装置により交換する第２工具交換制御手段と、
前記第１工具交換制御手段により交換された新交換工具により最初に加工した初品工作物の加工形状の検査を行う検査手段と、
前記第１工具交換制御手段により交換された新交換工具により工作物を加工して初品工作物を製作し、前記検査手段での初品工作物の検査が完了するまで、前記第２工具交換制御手段により交換された交換指示工具により引き続き工作物を加工する加工制御手段とを備えることを特徴とする工具交換装置を備えた生産加工ライン。
【請求項５】
前記生産加工ラインは、前記検査手段による初品工作物の検査結果が良好であった場合は、交換指示工具を新交換工具へ再度交換する第３工具交換制御手段を備え、
前記加工制御手段は第３工具交換制御手段により交換された新交換工具により工作物の加工を開始させ、前記初品工作物の検査結果が良好でない場合には、生産加工ラインを停止させることを特徴とする請求項４に記載の工具交換装置を備える生産加工ライン。
【請求項６】
前記加工制御手段は、前記第２工具交換制御手段により交換された交換指示工具が設定された工具寿命に達した時点で工作物の加工を停止させることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の工具交換装置を備える生産加工ライン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産加工ラインにおける工具交換方法および工具交換装置を備えた生産加工ラインに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から品質チェックによるトランスファラインの停止時間を低減し、トランファラインの可動率を向上させる生産加工ラインにおける工具交換方法は提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、複数の工作機械で予め設定した使用期間に寿命を迎える工具に代わる新交換工具を準備し、前記新交換工具を準備した最上流の工作機械の工具を最初に新交換工具に交換して前記工作物の加工を行い初品工作物を作成し、他の前記新交換工具を準備した工作機械は前記初品工作物が前記トランスファ装置により搬送された時に新交換工具に交換して加工を行うようにしたので、品質チェックを行う初品工作物を１つにでき、品質チェックによってトランスファラインが停止する時間を短縮できるようにしている。
【特許文献１】特開平１０−２６３９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例では、新交換工具で初品工作物を加工した後は、新交換工具で加工した初品工作物の加工形状、要求公差などに問題がないか品質チェックテーブルで測定される。これらの検査時間には設備のサイクル停止、再スタートのほか、初品工作物そのものの測定時間（簡単なものでも数分かかる）が含まれる。即ち、新交換工具で実際に加工された初品工作物の寸法を確認するまでは、リスクを承知で新交換工具で加工を開始するか、あるいは検査結果が出るまで加工ラインを止めておく必要があり、いずれも生産性を下げる原因となっている。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、工具交換後の工作物の品質確認中においても生産加工ラインを止めることなく生産可能な生産加工ラインにおける工具交換方法および工具交換装置を備えた生産加工ラインを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、工作物の加工を行うため加工ステーションに配置された工作機械と、前記工作機械に工作物を順次搬送するトランスファ装置とを備えた生産加工ラインにおいて、前記工作機械で予め設定した使用期間に寿命を迎える工具に代わる新交換工具を準備し、前記工作機械の交換指示工具を新交換工具に交換して前記工作物の加工を行い初品工作物を作成し、次いで、その初品工作物を検査工程へ払い出して測定すると共に新交換工具を交換指示工具に交換して引き続き工作物の加工を行い、新交換工具での加工形状の検査が完了するまでは、交換指示工具による加工を継続するようにした。
【発明の効果】
【０００７】
したがって、本発明では、工作機械で予め設定した使用期間に寿命を迎える工具に代わる新交換工具を準備し、前記工作機械の交換指示工具を新交換工具に交換して前記工作物の加工を行い初品工作物を作成し、次いで、その初品工作物を検査工程へ払い出して測定すると共に新交換工具を交換指示工具に交換して引き続き工作物の加工を行い、新交換工具での加工形状の検査が完了するまでは、交換指示工具による加工を継続するようにしたため、工具交換後の工作物の品質確認中においても生産加工ラインを止めることなく生産可能とでき、生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の生産加工ラインにおける工具交換方法および工具交換装置を備えた生産加工ラインの一各実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施の形態における生産加工ライン１の構成を示す概略図である。図１において、１０は工作物Ｗの搬送を行うトランスファ装置である。このトランスファ装置１０には工作機械Ｍが設置されたマシニングセンタＭＳが付設され、トランスファ装置１０は前加工工程からマシニングセンタＭＳに工作物Ｗを順次搬送し、マシニングセンタＭＳで工作物Ｗを図示しない治具に固定して加工させ、加工後の工作物Ｗを次加工工程に順次搬出する。また、次加工工程に搬送する工作物Ｗのうち、品質チェックを行う工作物Ｗは品質検査用コンベア１１に払出し、品質検査用コンベア１１に付設されている図示しない測定装置により品質チェックを実施させる。
【００１０】
前記マシニングセンタＭＳの工作機械Ｍは、ベッド１５、コラム１６、主軸頭１７、工具マガジン１８、工具交換装置１９、およびこれらを制御する図示しない数値制御装置を備える。コラム１６はベッド１５に対して三次元方向に移動可能に配置され、コラム１６に付設されている主軸頭１７を三次元方向に移動可能としている。主軸頭１７には主軸１７Ａが回転自在に軸支持され、この主軸１７Ａを回転するための図示しないモータが主軸頭１７の後端に配置され、主軸１７Ａの前面には着脱自在に工具Ｔが装着される。コラム１６の上方には工具マガジン１８が配置され、工具マガジン１８と主軸１７Ａとの間には工具交換装置１９が配置されている。
【００１１】
工具マガジン１８は、複数の工具を保持可能なツールポット２１を着脱自在に保持しており、工具マガジン１８が回転されることで、主軸工具交換準備位置Ｓが割り出される。工具交換装置１９による工具交換は、コラム１６を工具交換位置に移動させ、ＡＴＣアーム１９Ａを旋回させ、アーム１９Ａの一方の先端により主軸１７Ａに装着されている工具Ｔ０を保持させると共に図示しないチャックを開放し、アーム１９Ａの他方の先端により主軸工具交換準備位置Ｓに割り出された新交換工具Ｔ１を保持させる。次いで、ＡＴＣアーム１９Ａを旋回させ、新交換工具Ｔ１を主軸１７Ａに挿入する一方、主軸１７Ａにあった工具Ｔ０を主軸工具交換準備位置Ｓに挿入する。主軸１７Ａに挿入された新交換工具Ｔ１をチャッキングさせ、ＡＴＣアーム１９Ａより各工具Ｔ０、Ｔ１を開放し、初期位置に旋回させることにより完了する。
【００１２】
主軸１７Ａに工具Ｔ１が挿着されると主軸１７Ａが回転され、工具Ｔ１がコラム１６および主軸頭１７のＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動により、加工治具に取り付けられた工作物Ｗを加工する。
【００１３】
それぞれの工具Ｔには適正な工具寿命がツールカウンタで設定されて定期交換、あるいは加工寸法を自動測定しながら下限寸法になった時点で交換、あるいは切削抵抗を電気的に検出して上限に近づいた時点で交換するなどしている。これらの工具Ｔを交換したあとは、新品の工具Ｔあるいは再研削した工具Ｔとしての新交換工具Ｔ１に交換されて再び加工を開始される。また、寿命となった交換指示工具Ｔ０は、工具マガジン１８から取り出されて予め作業者が準備した新交換工具Ｔ１と交換される。また、機械加工ラインの連続運転中に工具交換装置付きの工作機械Ｍが、その機械Ｍ内で加工する工具Ｔの工具寿命、即ち、交換値に近づき予告値となった時点で、工具交換予告ランプ２２が点灯され、工具交換を知らせる。
【００１４】
以上の構成の生産加工ライン１における工具交換方法の動作について、以下に説明する。図２は工具交換のタイムスケジュールを示したものであり、図３は比較のために記載した従来における工具交換のタイムスケジュールである。今、交換指示工具Ｔ０により工作物Ｗを加工しているものとする。また、工具マガジン１８の交換用空きポット２０には、予め用意された新交換工具Ｔ１が装着されているものとする。（工作機械の仕様によっては、新交換工具Ｔ１の交換用空きポット２０への装着時に工作機械Ｍの運転停止が必要な場合もある）
生産加工ライン１の連続運転中に工具交換装置付きの工作機械Ｍが、その機械Ｍ内で加工する工具Ｔ０の工具寿命が交換値に達すると、工具交換予告ランプ２２が点灯される（図２における時点ｔ１）。
【００１５】
新交換工具Ｔ１は工具マガジン１８が回転されることにより主軸工具交換準備位置Ｓに割り出される。コラム１６を工具交換位置に移動させ、工具交換装置１９のＡＴＣアーム１９Ａを旋回させ、アーム１９Ａの一方の先端により主軸１７Ａに装着されている交換指示工具Ｔ０を保持させると共に図示しないチャックを開放し、アーム１９Ａの他方の先端により主軸工具交換準備位置Ｓに割り出された新交換工具Ｔ１を保持させる。次いで、ＡＴＣアーム１９Ａを旋回させ、新交換工具Ｔ１を主軸１７Ａに挿入する一方、主軸１７Ａにあった交換指示工具Ｔ０を主軸工具交換準備位置Ｓに挿入する。主軸１７Ａに挿入された新交換工具Ｔ１をチャッキングさせ、ＡＴＣアーム１９Ａより各工具を開放し、初期位置に旋回させる。
【００１６】
主軸１７Ａに新交換工具Ｔ１が挿着されると主軸１７Ａが回転され、新交換工具Ｔ１がコラム１６、主軸頭１７のＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動により、次に流れてきた加工治具に取り付けられた工作物Ｗを新交換工具Ｔ１により加工する（図２における時点ｔ１〜ｔ２）。
【００１７】
新交換工具Ｔ１による工作物Ｗの加工が完了する（時点ｔ２）と、工具交換装置１９のＡＴＣアーム１９Ａを旋回させ、アーム１９Ａの一方の先端により主軸１７Ａに装着されている新交換工具Ｔ１を保持させると共に図示しないチャックを開放させ、アーム１９Ａの他方の先端により主軸工具交換準備位置Ｓに保持されている今まで使用していた交換指示工具Ｔ０を保持させる。次いで、ＡＴＣアーム１９Ａを旋回させ、交換指示工具Ｔ０を主軸１７Ａに挿入する一方、主軸１７Ａにあった新交換工具Ｔ１を主軸工具交換準備位置Ｓに挿入する。主軸１７Ａに挿入された交換指示工具Ｔ０をチャッキングさせ、ＡＴＣアーム１９Ａより各工具を開放し、初期位置に旋回させる。
【００１８】
主軸１７Ａに支持交換工具Ｔ０が挿着されると主軸１７Ａが回転され、交換指示工具Ｔ０がコラム１６、主軸頭１７のＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動により、次に流れてきた加工治具に取り付けられた工作物Ｗに対する交換指示工具Ｔ０による加工を開始する（図２における時点ｔ２〜）。
【００１９】
新交換工具Ｔ１で加工された初品工作物ＷＡは、品質検査用コンベア１１に払い出される。初品工作物ＷＡは品質検査用コンベア１１に付設されている図示しない測定装置により所定の検査が行われ、新交換工具Ｔ１による加工寸法の判断等の品質チェックが実施される。
【００２０】
このように、本実施の形態における生産加工ライン１における工具交換方法では、新交換工具Ｔ１により加工した初品工作物ＷＡの検査過程においても、交換指示工具Ｔ０による工作物Ｗの加工が継続して行われるようにしており、この間において、図３に示すように、生産加工ラインを停止させる比較例に対して、設備停止時間を大幅に短縮させることができる。
【００２１】
初品工作物ＷＡの品質に問題が無く良品質品であれば、図示しないＯＫボタンを押すことにより、再び工具交換装置１９により主軸１７Ａに装着している交換指示工具Ｔ０と工具マガジン１８の主軸工具交換準備位置Ｓに保持されている新交換工具Ｔ１とが交換されて、主軸１７Ａに新交換工具Ｔ１が装着され、新交換工具Ｔ１による連続運転を開始する（図２の時点ｔ３〜）。工具マガジン１８の主軸工具交換準備位置Ｓに保持された交換指示工具Ｔ０は工具マガジン１８により割出し回転により交換用空きポット２０に戻され、再研磨等のために回収される。検査用コンベア１１の新交換工具Ｔ１により加工された初品工作物ＷＡは搬送装置１０に戻され、次加工工程へ搬送される。
【００２２】
また、初品工作物ＷＡの品質に問題があり品質不良と判定された場合には、品質不良の原因を究明すると共に図示しないＮＧボタンを押して、交換指示工具Ｔ０が設定された工具寿命に達したときに運転を停止させ新交換工具Ｔ１による初品工作物を回収する。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態の生産加工ライン１における工具交換方法においては、工具交換の予告がついた交換指示工具Ｔ０と新交換工具Ｔ１とを交換して、次に搬送されてきた工作物Ｗは新交換工具Ｔ１で一旦検査に必要な加工を実行し、その初品工作物ＷＡを検査工程１１へ払い出して測定するものにおいて、次の工作物Ｗからはもう一度交換前の交換指示工具Ｔ０に戻して、新交換工具Ｔ１での加工形状の検査が完了するまでは、交換指示工具Ｔ０による加工を継続させるようにし、検査結果が良好であった場合は、新交換工具Ｔ１へ再度交換するものであるため、新交換工具Ｔ１による加工の品質確認による設備停止時間を工具交換装置１９による新旧交換工具Ｔ０、Ｔ１の入替えのために必要な時間へと大幅に低減することができ、生産性の向上を図ることができる。
【００２４】
この場合、工具マガジン１８の構成によっては、運転中の工具マガジン１８内の工具交換が自動運転を一旦サイクル停止しないと工具マガジン１８内の工具交換ができない設備があるが、このような設備においても、工具マガジン１８ヘの工具差込の間は更に設備停止が必要であるが、設備停止時間を大幅に短縮化できることには変わりはなく、生産性の向上を図ることができる。このように運転中の工具マガジン１８の工具差し替えが出来ない工作機械もの場合には、予め、新交換工具Ｔ１を工具マガジン１８に挿入しておけば、新交換工具Ｔ１を差し込むために運転を止める必要がなくなる。
【００２５】
また、新交換工具Ｔ１により加工した初品工作物ＷＡの品質検査結果、加工形状が不良であった場合は、新交換工具Ｔ１で加工せずに運転を停止するため、品質不良品を次加工工程へ流すことを防ぐことができる。
【００２６】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００２７】
（ア）工作物Ｗの加工を行うため加工ステーションに配置された工作機械Ｍと、前記工作機械Ｍに工作物Ｗを順次搬送するトランスファ装置１０とを備えた生産加工ライン１において、前記工作機械Ｍで予め設定した使用期間に寿命を迎える工具Ｔ０に代わる新交換工具Ｔ１を準備し、前記工作機械Ｍの交換指示工具Ｔ０を新交換工具Ｔ１に交換して前記工作物Ｗの加工を行い初品工作物ＷＡを作成し、次いで、その初品工作物ＷＡを検査工程１１へ払い出して測定すると共に新交換工具Ｔ１を交換指示工具Ｔ０に交換して引き続き工作物Ｗの加工を行い、新交換工具Ｔ１での加工形状の検査が完了するまでは、交換指示工具Ｔ０による加工を継続するようにした。このため、工具交換後の工作物ＷＡの品質確認中においても生産加工ライン１を止めることなく生産可能とでき、生産性を向上させることができる。
【００２８】
（イ）生産加工ライン１は、前記初品工作物ＷＡの検査結果が良好であった場合は、交換指示工具Ｔ０を新交換工具Ｔ１へ再度交換して、新交換工具Ｔ１での工作物Ｗの加工を開始させ、前記初品工作物ＷＡの検査結果が良好でない場合には、生産加工ライン１を停止させるため、加工形状が不良な品質不良品を次加工工程へ流すことを防ぐことができる。
【００２９】
（ウ）継続される交換指示工具Ｔ０による加工は、交換指示工具Ｔ０が設定された工具寿命に達した時点で停止させるため、寿命となった交換指示工具Ｔ０により加工された工作物Ｗを次加工工程へ流すことを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の生産加工ラインにおける工具交換方法および工具交換装置を備えた生産加工ラインの一各実施形態を示す生産加工ラインの概略構成図。
【図２】同じく工具交換方法を示すタイムチャート。
【図３】比較例の工具交換方法を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００３１】
ＭＳ  マシニングセンタ
Ｍ  工作機械
Ｗ  工作物
ＷＡ  初品工作物
Ｔ  工具
Ｔ０  交換指示工具
Ｔ１  新交換工具
１  生産加工ライン
１０  トランスファ装置
１１  検査コンベア、検査手段
１６  コラム
１７  主軸頭
１７Ａ  主軸
１８  工具マガジン
１９  工具交換装置
【図１】
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【図２】
2006212762.tif 000004
【図３】
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