(57)【要約】【課題】１台で複数の工程を行うことができ、複数の工程が必要なワークでも素材から完成品を成形でき、据え付けの際に各工程用の装置の位置合わせの必要がなく、移設や工程の変更も容易である工作機械を提供する。【解決手段】工作機械１１は、床面に設置されるベッド１３と、ベッド１３上に設けられる主軸１９と、ベッド１３上に設けられるテーブル２１と、ベッド１３上でワークＷの搬送を行うためのローダ３９とを備える。主軸１９及びテーブル２１が配置されており且つ主軸１９に装着された工具Ｔによってテーブル２１に載置されたワークＷの加工が行われる加工領域２７と、ワークＷの加工に付随する処理が行われる付随処理領域２９とが、互いから区画されてベッド１３上に設けられ、ローダ３９が加工領域２７と付随処理領域２９との間でワークＷを搬送する。【選択図】図１
2008110442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床面に設置されるベッドと、前記ベッド上に設けられ且つ工具が装着される主軸と、前記ベッド上に設けられ且つワークが載置されるテーブルとを備え、前記主軸に装着された前記工具と前記テーブルに戴置された前記ワークとを相対移動させることにより前記ワークの加工を行う工作機械において、
前記工作機械が前記ベッド上でワークの搬送を行うためのローダをさらに備え、前記主軸に装着された工具によって前記ワークの加工が行われる加工領域と、前記ワークの加工に付随する処理が行われる付随処理領域とが、互いから区画されて前記ベッド上に設けられ、前記ローダが前記加工領域と前記付随処理領域との間で前記ワークを搬送することを特徴とした工作機械。
【請求項２】
前記ローダは、複数の関節動作部を有した多関節ローダである請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記付随処理領域には、洗浄装置、バリ取り装置、圧入装置、ワーク組付け装置、ワーク計測装置及びワーク反転装置のうちの少なくとも一つが配置される請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項４】
床面に設置されるベッドと、前記ベッド上に設けられたコラムと、互いに直交するＸ，Ｙ及びＺ軸方向に移動可能に前記コラムに支持された主軸頭と、前記主軸頭に回転可能に支持された主軸と、前記ベッド上にＹ軸周りに回転可能に設けられたテーブルと、前記テーブル上に取り付けられ且つ少なくとも二つのワーク取付面を有したワーク取付具とを備え、前記ベッドの周囲が加工液又は加工屑の飛散を防止するためのスプラッシュガードによって覆われており、主軸とテーブルとを相対移動させることによりワークの加工を行う工作機械において、
前記工作機械が、前記ベッド上でワークの搬送を行うために、複数の関節動作部を有する多関節ローダをさらに備え、前記主軸に装着された工具によって前記ワークの加工が行われる加工領域と、洗浄装置、バリ取り装置、圧入装置、ワーク組付け装置、ワーク計測装置及びワーク反転装置のうちの少なくとも一つが配置され、前記ワークの加工に付随する処理が行われる付随処理領域と、前記加工領域と前記付随処理領域とを仕切るための仕切り板とが、前記ベッド上に設けられ、前記ローダが前記加工領域と前記付随処理領域との間で前記ワークを搬送することを特徴とした工作機械。
【請求項５】
前記ベッド上に、素材を搬入するための搬入領域と、完成品を排出するための搬出領域とがさらに設けられている請求項１ないし４の何れか一項に記載された工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の工程を経て完成品を成形する工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械を使用した加工では、工作機械による加工、加工により生じたバリの除去、加工液や加工屑の洗浄による除去、加工後のワークの計測、ワークの裏側を加工するためのワークの反転等を含む複数の工程を経て、素材から完成品が成形される。このため、一般には、ライン上に、切削や穴あけのような各加工工程を行うための工作機械、バリを除去するためのバリ除去装置、洗浄を行うためのワーク洗浄装置、ワークの計測を行うためのワーク計測装置、ワークを反転させるためのワーク反転装置等を工程順にライン上に配置し、人手を介して、又は、コンベアやローダなどの搬送装置によって、各装置間でワークの搬送、授受を行う必要があり、製造ラインを構築する際には、各装置や搬送装置などを設置するための広いスペースが必要になっていた。また、製造ラインを変更するときには、各装置や搬送装置のレイアウトの変更や各装置間の相対的な位置合わせなど多大な労力を要していた。
【０００３】
特許文献１は、各装置間でのワークの授受を容易にするために、門型のローダ脚で支えられており且つ吸着方式により供給された素材を搬送する搬送機構の下に、搬送ケースにセットされた素材を供給する供給機構と、吸着機構を有する複数のワーク送給パレットのためのバキューム配管機構と、ワークの反転機構と、ワークの洗浄機構と、ワークの排出機構とが同一作業高さレベルで配置された複合搬送システムをマシニングセンタのような工作機械に結合させ、素材を供給すると完成品が排出されるようにした加工システムを開示している。
【０００４】
また、特許文献２は、製造設備の必要スペースを小さくし且つ製造工程の変更に容易に対応できるようにことを目的として、各装置間でワークを移送させるためのロボットに移動手段を設けて、ロボットが自ら移動しながら各装置間でワークを移送し、各装置のレイアウトを変更することなく、製造ラインを構築できるようにした産業用ロボットを開示している。さらに、ワークに対して加工、検査、組み付けなどの作業を施す作業手段をこのロボットに設けることが特許文献２に提案されている。
【０００５】
また、特許文献３は、異なる加工毎に異なる工作機械を用いる必要性をなくすために、複数の加工要素を設け、一回の段取りで切削加工やレーザ加工など複数の種類の加工を行えるようにした複合工作機械を開示している。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１１４６７１号公報
【特許文献２】特開平８−２９０３５０号公報
【特許文献３】特公平７−６１５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示される加工システムでは、供給機構、反転機構、ワーク洗浄機構などの異なる工程ごとの装置が床面に設置されており、据え付けの際に各装置間の位置合わせが必要となる問題がある。また、特許文献２に開示される産業用ロボットは、各装置間を移動してワークを搬送するものであり、据え付け時にはやはり各装置間の位置合わせが必要となる問題がある。さらに、特許文献３に開示される複合工作機械では、付随処理、例えばバリの除去、洗浄、計測、反転等の処理をその複合工作機械内では行うことができず、それぞれの処理を行うための装置及び搬送装置を別に用意する必要があるという問題がある。
【０００８】
本発明は前述の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、１台で複数の工程を行うことができ、複数の工程が必要なワークでも素材から完成品を成形でき、据え付けの際に各工程用の装置の位置合わせの必要がなく、移設や工程の変更も容易である工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の目的を達成するため、本発明によれば、床面に設置されるベッドと、前記ベッド上に設けられ且つ工具が装着される主軸と、前記ベッド上に設けられ且つワークが載置されるテーブルとを備え、前記主軸に装着された前記工具と前記テーブルに戴置された前記ワークとを相対移動させることにより前記ワークの加工を行う工作機械において、前記工作機械が前記ベッド上でワークの搬送を行うためのローダをさらに備え、前記主軸に装着された工具によって前記ワークの加工が行われる加工領域と、前記ワークの加工に付随する処理が行われる付随処理領域とが、互いから区画されて前記ベッド上に設けられ、前記ローダが前記加工領域と前記付随処理領域との間で前記ワークを搬送するように構成された工作機械が提供される。
【００１０】
本発明の工作機械では、例えばワークの洗浄や計測といったワークの加工に付随する処理をベッド上の付随処理領域で行うことができる。したがって、素材から完成品を成形するまでの全ての工程を一つの工作機械で行うことが可能になる。
【００１１】
上記工作機械では、前記ローダは、複数の関節動作部を有した多関節ローダであることが好ましい。このようにローダが多関節ローダであれば、ワークの姿勢変更などにも対応することが可能になり、ワークのハンドリングも容易になる。
例えば、前記付随処理領域には、洗浄装置、バリ取り装置、圧入装置、ワーク組付け装置、ワーク計測装置及びワーク反転装置のうちの少なくとも一つが配置される。
【００１２】
また、本発明によれば、床面に設置されるベッドと、前記ベッド上に設けられたコラムと、互いに直交するＸ，Ｙ及びＺ軸方向に移動可能にコラムに支持された主軸頭と、前記主軸頭に回転可能に支持された主軸と、前記ベッド上にＹ軸周りに回転可能に設けられたテーブルと、前記テーブル上に取り付けられ且つ少なくとも二つのワーク取付面を有したワーク取付具とを備え、前記ベッドの周囲が加工液又は加工屑の飛散を防止するためのスプラッシュガードによって覆われており、主軸とテーブルとを相対移動させることによりワークの加工を行う工作機械において、前記工作機械が、前記ベッド上でワークの搬送を行うために、複数の関節動作部を有する多関節ローダをさらに備え、前記主軸に装着された工具によって前記ワークの加工が行われる加工領域と、洗浄装置、バリ取り装置、圧入装置、ワーク組付け装置、ワーク計測装置及びワーク反転装置のうちの少なくとも一つが配置され、前記ワークの加工に付随する処理が行われる付随処理領域と、前記加工領域と前記付随処理領域とを仕切るための仕切り板とが、前記ベッド上に設けられ、前記ローダが前記加工領域と前記付随処理領域との間で前記ワークを搬送するように構成した工作機械が提供される。上記工作機械では、前記ベッド上に、素材を搬入するための搬入領域と、完成品を排出するための搬出領域とがさらに設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の工作機械によれば、素材から完成品を成形するまでの全ての工程を一つの工作機械で行うことができる。したがって、ワークの洗浄、計測、バリ取り等のワークの加工に付随する処理を行うための専用機が不要になって、据え付け時に各装置間の位置決めも不要になるので、製造ラインの構築や変更が容易になる。また、１台の工作機械に素材を供給すれば、完成品が排出されるので、工作機械の台数を増減させることで生産量の変動に容易に対応することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
図１に示されているように、工作機械１１は、工場等の床面に設置されるベッド１３と、ベッド１３上で背面側に立設されたコラム１５と、互いに直交するＸ、Ｙ及びＺ軸方向に移動可能にコラム１５に支持された主軸頭１７と、主軸頭１７に回転可能に支持された主軸１９と、ベッド１３上にＢ軸周りに回転可能に設けられ且つ主軸１９と対向する位置に配置されたテーブル２１とを備え、主軸１９に装着された工具Ｔとテーブル２１上に載置されたワークＷとを相対移動させながら工具ＴでワークＷを加工する。ここで、Ｘ軸方向とは図１中で左右方向、Ｙ軸方向とは図１の紙面に垂直な方向、Ｚ軸方向とは図１中でＸ軸及びＹ軸と垂直な前後方向、Ｂ軸とはＹ軸周りの回転方向を意味する。図１に示されている実施の形態では、主軸頭１７及び主軸１９がＸ，Ｙ及びＺ方向に移動し、テーブル２１がＢ軸方向に回転するようになっているが、主軸１９に装着された工具Ｔとテーブル２１上に載置されたワークＷとがＸ，Ｙ，Ｚ及びＢ軸方向に相対移動できるようになっていれば、他の構成をとることも可能である。
【００１５】
テーブル２１上には、ワーク取付具２３が取り付けられている。この実施の形態では、ワーク取付具２３として、二つのワーク取付面２３ａを有し、各ワーク取付面２３ａにワークＷを取り付け、固定することができるようになっている両面イケールが使用されている。これにより、加工が終了すると、テーブル２１を回転させて、加工済みのワークＷが取り付けられたワーク取付面２３ａを主軸１９とは反対側に向け且つ次に加工すべきワークＷが取り付けられたワーク取付面２３ａを主軸１９側に向けて次の加工を行い、主軸１９と反対側を向いたワーク取付面２３ａにおいて加工済みのワークＷの除去や次に加工すべきワークＷの取り付けを行うことができるようにしている。なお、ワーク取付面は２面に限定されるものではなく、３面以上であっても良い。また、工作機械１１のベッド１３の周囲は、スプラッシュガード２５によって取り囲まれており、加工の際に周囲に加工液や加工屑が飛散することが防止されている。
【００１６】
さらに、工作機械１１のベッド１３上には、主軸１９に装着された工具Ｔによってテーブル２１上に載置されたワークＷを加工するための加工領域２７と別に区画された付随処理領域２９が設けられており、ここで加工に伴う付随処理が行われるようになっている。ここで、付随処理とは、加工に伴って必要となる処理であって主軸１９に装着された工具Ｔでは行わない処理をいう。例えば、付随処理には、ワーク洗浄、バリ取り、ワーク計測、ワーク反転、ワーク組付け及び圧入等の処理がある。付随処理領域２９には、図１に示されているように、ワーク洗浄装置３１と、バリ取り装置３３と、ワーク計測装置３５と、ワーク反転装置３７と、ローダ３９とが設けられる。
【００１７】
ワーク洗浄装置３１は、ワークＷに付着した加工屑や加工液を洗浄液で洗浄し、また、エア等で洗浄液を吹き飛ばす処理を行う。バリ取り装置３３は、例えば穴加工を行った際に穴の周縁に残ったバリなどをバリ取り工具で除去する。ワーク計測装置３５は、加工後のワークが所望の寸法になっているかを計測する。ワーク計測装置３５としては、例えば空気マイクロメータなどを使用することができる。ワーク反転装置３７は、ワークＷの複数面の加工が必要である場合に両面イケールなどのワーク取付具２３に取り付けた状態では加工できない部分を加工するために、ワーク取付具２３から取り外したワークＷを載置させ、これを回転させて未加工の面を主軸１９に向けた状態でワーク取付具２３に取り付けることができるようにする。ローダ３９は、付随処理領域２９内のワーク洗浄装置３１、バリ取り装置３３、ワーク計測装置３５、ワーク反転装置３７の間でのワークＷの搬送や、付随処理領域２９と加工領域２７との間でのワークＷの搬送を行う。ローダ３９としては、複数の関節動作部を備え且つ複数の動作軸を有する多関節ロボットを使用することが好ましい。このような多関節ロボットを使用することで、ワークＷの姿勢の変更などを容易に行うことが可能になる。また、図示されていないが、必要に応じて、加工済みの穴にブッシュを圧入するための圧入装置などの他の装置を付随処理領域２９に配置してもよい。これらワーク洗浄装置３１、バリ取り装置３３、ワーク計測装置３５、ワーク反転装置３７、ローダ３９、圧入装置などは周知の装置であるので、ここではこれ以上詳しく説明しない。
【００１８】
加工領域２７と付随処理領域２９とは、図１に示されているように、加工領域２７で発生する加工屑や加工に使用する加工液が付随処理領域２９に侵入することを防止するために、仕切板４３で仕切られ独立した部屋を形成していることが好ましい。また。この場合、付随処理領域２９に配置されたローダ３９が加工領域２７にアクセスできるように仕切板４３にはシャッター４５によって開閉可能な開口部が設けられる。
【００１９】
さらに、ベッド１３上には、搬入領域４７と、搬出領域４９とが設けられていることが好ましい。搬入領域４７は、工作機械１１に供給する素材ワークＷを搬入するための領域であり、好ましくは付随処理領域２９に隣接して設けられる。また、搬出領域４９は、素材ワークＷを加工して付随処理を施すことにより成形された完成ワークＷを工作機械１１の外部に完成品として排出するための領域であり、好ましくは付随処理領域２９に隣接して設けられることが好ましい。搬入領域４７及び搬出領域４９が付随処理領域２９に隣接して設けられていれば、付随処理領域２９内のローダ３９によって、付随処理領域２９の各装置と搬入領域４７又は搬出領域４９との間で素材ワーク又は完成ワークといったワークＷの授受を行うことができる。搬入領域４７及び搬出領域４９と付随処理領域２９との間には各領域を仕切る仕切板が設けられてもよく、仕切板を設けず連続した空間となっていてもよい。
【００２０】
次に、図１に示されている工作機械１１による加工手順を説明する。
まず、コンベアなどによって素材ワークＷが搬入領域４７に搬入される。すると、素材ワークＷは、付随処理領域２９のローダ３９によって付随処理領域２９に搬入され、ワーク洗浄装置３１内に搬送される。素材ワークＷがワーク洗浄装置３１によって洗浄されると、仕切板４３のシャッター４５が開き、洗浄済みのワークＷがローダ３９によってワーク洗浄装置３１から仕切板４３の開口部を通って加工領域内に搬送され、ワーク取付具２３のワーク取付面２３ａ（主軸１９から離れた側のワーク取付面２３ａ）に取り付けられ、固定される。次に、ローダ３９が付随処理領域２９に退避すると、シャッター４５が閉まって、加工領域２７が閉鎖される。加工領域２７内では、テーブル２１がＢ軸周りに回転して主軸１９から離れた側のワーク取付面２３ａが主軸１９に対向する位置に向けられ、主軸１９とテーブル２１とをＸ，Ｙ及びＺ軸に相対移動させながら主軸１９に装着された工具ＴによるワークＷの加工が行われる。この間、付随処理領域２９では、搬入領域４７から搬入された次の素材ワークＷの洗浄が行われる。
【００２１】
ワークＷの加工が終了すると、再び仕切板４３のシャッター４５が開かれ、ローダ３９によってワーク洗浄装置３１から洗浄済みのワークＷが加工領域２７に搬入され、ワーク取付具２３における主軸１９から離れた側のワーク取付面２３ａに取り付けられ、固定される。次に、テーブル２１を回転させて、主軸１９側のワーク取付面２３ａに取り付けられた加工済みワークＷを主軸１９から離れた側に移動させ、主軸１９から離れた側のワーク取付面２３ａに取り付けられた未加工ワークＷを主軸１９側に移動させる。次に、ローダ３９は、主軸１９から離れた側のワーク取付面２３ａから加工済みワークＷを取り外して、付随処理領域２９内に搬入し、他の付随処理を行う。一方、加工領域２７では、シャッター４５が閉められて閉鎖された後、テーブル２１を回転させて、未加工ワークＷが取り付けられたワーク取付具２３のワーク取付面２３ａを主軸１９と対向させ、前述したのと同様に加工を行う。
【００２２】
加工済みワークＷに対する付随処理として以下の処理が行われる。例えば、加工したワークＷの面と反対側の面など加工した面と異なる面の加工がさらに必要な場合には、加工済みワークＷは、ローダ３９によってワーク反転装置３７に搬送され、ワークＷを反転させた後に、再度、ローダ３９によって、未加工面が露出するように加工領域２７のワーク取付具２３のワーク取付面２３ａに取り付けられ、ワークＷに対してさらなる加工が行われる。また、必要な加工が終了している場合には、ローダ３９によってワークＷがワーク洗浄装置３１に搬送され、ワークＷの洗浄が行われる。バリが発生し得る加工、例えば穴加工が行われた場合には、ワーク洗浄装置３１による洗浄を行う前に、加工済みワークＷがローダ３９によってバリ取り装置３３に搬送され、バリ取り処理を施され、その後にワーク洗浄装置３１に搬送される。
【００２３】
洗浄が終了すると、ワークＷが所望の寸法に加工されたか否かを確認するために、加工済みワークＷは、ローダ３９によってワーク洗浄装置３１からワーク計測装置３５へ搬送される。ワークＷが所望の寸法になっていなければ、寸法の計測結果から必要な付加的な加工量が演算され、再度加工が行われる。一方、所望の寸法が得られていれば、加工済みワークＷは、ローダ３９によって完成品としてワーク計測装置３５から搬出領域４９に搬送され、搬出領域４９から次工程などに搬出される。
【００２４】
このように、図１の工作機械１１は、素材ワークＷを供給されると、複数の工程を行った後に、完成ワークＷを排出する。したがって、複雑な製造ラインを構築する必要がない。また、工作機械１１のベッド１３上に付随処理のための装置が全て配置された状態で出荷されれば、ユーザ側では、工作機械１１を設置するだけでよく、付随処理のための装置の位置合わせ等が不要となる。また、１台の工作機械１１で完成品を成形できるので、工作機械１１の台数の増減させることで、生産数量の増減に対応でき、生産数量が減少したときに無駄な生産設備を維持する必要がなくなる。
【００２５】
以上、図示されている実施の形態を参照して、本発明の工作機械１１を説明したが、本発明は図示されている実施の形態に限定されるものではない。例えば、図示されている実施の形態では、１台の工作機械１１から完成品が排出されるようになっているが、図示されている工作機械１１をシリアル工程ライン上に配置し、各工程における完成品（すなわち、半製品）を排出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の工作機械の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１１    工作機械
１３    ベッド
１９    主軸
２３    ワーク取付具
２５    スプラッシュガード
２７    加工領域
２９    付随処理領域
３１    ワーク洗浄装置
３３    バリ取り装置
３５    ワーク計測装置
３７    ワーク反転装置
３９    ローダ
４７    搬入領域
４９    搬出領域
【図１】
2008110442.tif 000003