(57)【要約】【課題】ワークの姿勢変換装置あるいは搬送装置の設置による搬送専用の装置の設置スペースを省き、工場内のスペースをより有効に利用することができる加工機械およびそれを用いた加工ラインを提供する。【解決手段】ワークWを支持するテーブル１８と、このワークWを機械加工するための加工工具１７と、この加工工具１７が着脱可能に把持される主軸１４を備え、この主軸１４が前記ワークWに対し移動を行いながらワークWに対して加工を行う加工機械において、前記主軸１４に対して着脱可能なワーク把持ホルダ１９を備え、このワーク把持ホルダ１９でワークWを把持した状態で前記主軸１４の回転力を利用してワークの姿勢変換を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを支持するテーブルと、該ワークを機械加工するための加工工具と、該加工工具が着脱可能に把持される主軸を備え、該主軸が前記ワークに対し相対移動を行いながらワークに対して加工を行う加工機械において、
前記主軸に対して着脱可能なワーク把持ホルダを備え、該ワーク把持ホルダでワークを把持した状態で前記主軸の回転力を利用してワークの姿勢変換を行うことを特徴とする加工機械。
【請求項２】
請求項１に記載の加工機械で水平主軸を備えた横型マシニングセンタと請求項１に記載の加工機械で垂直主軸を備えた立型マシニングセンタとをベッド上に複数台並べた構成の加工ラインであり、前記立型マシニングセンタと横型マシニングセンタとが交互に並んでいることを特徴とする加工ライン。
【請求項３】
請求項２に記載の加工ラインにおいて、前記ベッド上には共通の案内手段を介して前記複数台のマシニングセンタに対応する複数のコラムが左右の一軸方向にそれぞれ独立して往復動可能に装着されており、各コラムの前方にはそれぞれ前記テーブルが配置されており、前記主軸に把持された前記ワーク把持ホルダは加工対象のワークを旋回可能かつ隣り合うテーブルに対して搬送可能にしたことを特徴とする加工ライン。
【請求項４】
請求項２に記載の加工ラインにおいて、前記ベッド上には共通の案内手段を介して前記複数台のマシニングセンタに対応する複数のコラムが左右の一軸方向にそれぞれ独立して往復動可能に装着されており、隣り合う立型マシニングセンタと横型マシニングセンタのコラム前方には共通の前記テーブルが１台配置されており、前記主軸に把持された前記ワーク把持ホルダは加工対象のワークを旋回可能かつ搬送可能にしたことを特徴とする加工ライン。
【請求項５】
請求項２から４に記載の加工ラインにおいて、前記ベッド上に前記複数台のマシニングセンタに対応する複数のコラムが固定され、各コラムの前方に設けられた前記テーブルが共通の案内手段を介して左右の一軸方向にそれぞれ独立して往復動可能に装着されていることを特徴とする加工ライン。
【請求項６】
請求項２に記載の加工ラインにおいて、前記ベッドは加工機械毎に分割されており、前記左右方向の案内面および駆動源の一部を該分割されたベッドよりオーバーハングさせ、それぞれの案内面のオーバーハング部が隣り合う加工機械に対してオーバーラップできるようにしたことを特徴とする加工ライン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工機械単体及び加工機械を並べた加工ラインに関するものであり、ワークの搬送機能を備えたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の機械加工における搬送形態として特許文献１に記載のように加工機械を並べた加工ラインでワークを把持するワーク把持具が工具保持部に着脱可能に設けられた加工機械を複数台並べて配置すると共に、ラインに対し移動可能に設けられ、各加工機械に対してワークの搬送、ワークの載置およびワークの取り出しを行うロボットが配設されている加工ラインがある。
【特許文献１】特開２００５−４６９１７
【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に記載の発明においてはホルダ型の把持具を用いてワークを把持し、取りだすことは可能であるが、ワークの姿勢変換およびワークの搬送は各加工機械の前部に設けられたロボットによりこれらの作業を行っている。この構成においては搬送装置に割かれるスペースあるいはロボットあるいはワークの姿勢変換装置の設置コストが嵩み、効率の良い加工ラインとは言えなかった。
【０００４】
そこで、本発明はこのような問題点を解決する為に創案されたものであり、姿勢変換装置あるいは搬送装置の設置による搬送専用の装置の設置スペースを省き、工場内のスペースをより有効に利用することができ、ワークの搬送や姿勢変換専用の動力源を省くことができ、しかもロボットやワーク姿勢変換装置の設置コストを削減することができる加工機械および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】
【０００５】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ワークを支持するテーブルと、該ワークを機械加工するための加工工具と、該加工工具が着脱可能に把持される主軸を備え、該主軸が前記ワークに対し相対移動を行いながらワークに対して加工を行う加工機械において、前記主軸に対して着脱可能なワーク把持ホルダを備え、該ワーク把持ホルダでワークを把持した状態で前記主軸の回転力を利用してワークの姿勢変換を行うことを要旨とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の加工機械で水平主軸を備えた横型マシニングセンタと請求項１に記載の加工機械で垂直主軸を備えた立型マシニングセンタとをベッド上に複数台並べた構成の加工ラインであり、前記立型マシニングセンタと横型マシニングセンタとが交互に並んでいることを要旨とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の加工ラインにおいて、前記ベッド上には共通の案内手段を介して前記複数台のマシニングセンタに対応する複数のコラムが左右の一軸方向にそれぞれ独立して往復動可能に装着されており、各コラムの前方にはそれぞれ前記テーブルが配置されており、前記主軸に把持された前記ワーク把持ホルダは加工対象のワークを旋回可能かつ隣り合うテーブルに対して搬送可能にしたことを要旨とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の加工ラインにおいて、前記ベッド上には共通の案内手段を介して前記複数台のマシニングセンタに対応する複数のコラムが左右の一軸方向にそれぞれ独立して往復動可能に装着されており、隣り合う立型マシニングセンタと横型マシニングセンタのコラム前方には共通の前記テーブルが１台配置されており、前記主軸に把持された前記ワーク把持ホルダは加工対象のワークを旋回可能かつ搬送可能にしたことを要旨とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項２から４に記載の加工ラインにおいて、前記ベッド上に前記複数台のマシニングセンタに対応する複数のコラムが固定され、各コラムの前方に設けられた前記テーブルが共通の案内手段を介して左右の一軸方向にそれぞれ独立して往復動可能に装着されていることを要旨とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の加工ラインにおいて、前記ベッドは加工機械毎に分割されており、前記左右方向の案内面および駆動源の一部を該分割されたベッドよりオーバーハングさせ、それぞれの案内面のオーバーハング部が隣り合う加工機械に対してオーバーラップできるようにしたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１によれば、加工機械と次工程の加工を行う加工機械との間やワークを支持するテーブルに加工対象のワークの姿勢変換を行う為の駆動源および駆動機構が不要となる為、機械本体の省スペース化に効果がある。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明によれば、隣り合う立型マシニングセンタと横型マシニングセンタとの間で相互にワークの姿勢変換を行うため、例えば立方体状ワークであれば全ての面が旋回機構無しで加工可能となり、加工ラインの省スペース化及びコストダウンが可能である。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば旋回運動に加えて搬送運動も機械本体でできるようになる為、搬送装置や旋回装置を設ける必要が無くなり、加工ライン全体の小型化、省スペース化が可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、加工ラインに使用するテーブルの数を削減することができるのでテーブルの設置に伴うコストを削減することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、ワークの搬送時にワーク把持アームを使うことなくテーブルで搬送可能となる為、ワーク搬送時の安定感を増す効果がある。
【００１６】
請求項６に記載の発明によればさらに左右方向の距離を短縮できる為、加工ライン全体の小型化、省スペース化に関して顕著な効果が得られる。また、ベッドが分割されていることで隣り合う機械の振動が伝わらなくなる為、機械本体の振動を防止する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すようにベッド１の上面には、案内手段としての前後１対の第１ガイドレール２が互いに平行に、かつ左右（水平）方向に指向するように敷設されている。このガイドレール２上に加工機械としての垂直主軸を持つ立型マシニングセンタの第１加工機３および加工機械としての水平主軸を持つ横型マシニングセンタの第２加工機４がそれぞれ直交する３軸方向に移動可能に設けられている。
【００１８】
次に、各加工機単体の構成について図２に従って詳細に説明する。この加工機械は水平主軸を持つ第２加工機４である。前記第１ガイドレール２には第１サドル６が左右方向に往復動可能に装設されている。前記ベッド１の上面には前記両第１ガイドレール２の間に位置するように第１モータ５および図示しないがこの第１モータ５にカップリングを介して接続されているボールねじが設けられている。この第１モータ５およびボールねじは各加工機にそれぞれ設けられている。この第１モータ５およびこの第１モータ５に接続されたボールねじは、第１サドル６を左右方向に移動させる為の駆動手段となる。この第１サドル６の上面には案内手段としての左右１対の第２ガイドレール７が互いに平行に、かつ前後（水平）方向に指向するように敷設されている。前記第２ガイドレール７には図２に示すように、コラム８が前後方向に往復動可能に装設されている。前記第１サドル６の上面には前記両第２ガイドレール７の間に位置するように第２モータ９および図示しないが該第２モータ９にカップリングを介して接続されているボールねじが設けられている。この第２モータ９およびこの第２モータ９に接続されたボールねじは、コラム８を前後方向に移動させる為の駆動手段となる。前記コラム８の前端面には案内手段としての左右１対の第３ガイドレール１０が互いに平行に、かつ上下（垂直）方向に指向するように敷設されている。前記第３ガイドレール１０には図２に示すように、第２サドル１１が上下方向に往復動可能に装設されている。前記コラム８の前面には前記両第３ガイドレール１０の間に位置するように第３モータ１２および図示しないがこの第３モータ１２にカップリングを介して接続されているボールねじが設けられている。この第３モータ１２およびこの第３モータ１２に接続されたボールねじは、第２サドル１１を上下方向に移動させる為の駆動手段となる。
【００１９】
この第２サドル１１には前後（水平）方向に指向するように主軸頭１３が設けられ、この主軸頭１３の内部には主軸１４が図示しない軸受を介して回転可能に設けられている。スピンドルモータ１５は図示しないカップリングを介して前記主軸１４の後端部に接続されている。この主軸１４は前記スピンドルモータ１５を駆動手段として回転を行う。この主軸１４の前端部にはドリル、タップ、リーマ、ボーリングバー、フライス等の加工工具１７を把持した工具ホルダ１６のシャンク部を挿入する為の挿入孔が設けられており、主軸１４の内部には図示しないが工具ホルダ１６をクランプする為のクランプ機構が備えられている。これにより、主軸１４に把持された工具ホルダ１６と図示しない工具マガジンに備えられた他の工具ホルダ１６との交換を可能にしている。
【００２０】
前記ベッド１における各加工機３，４の前方にはテーブル１８が設けられており、このテーブル１８の上面には加工対象のワークWを載置するようになっている。このワークWはテーブル１８に設けられた図示しないクランプアームにより固定され、加工工具１７による加工が行われる。
【００２１】
また、図１に示すように主軸１４は工具ホルダ１６以外にもワーク把持ホルダ１９が着脱可能に装着される。このワーク把持ホルダ１９は工具ホルダ１６のシャンク部と共通な形状のシャンク部を持ち、先端部には加工工具１７の代わりにワーク把持アーム１９aを持つ。このワーク把持アーム１９aは開閉可能でワークWの把持が可能であり、主軸１４の回転により把持したワークWが旋回可能となっている。
【００２２】
これに対し、第１加工機３は図３に示すように第２サドル１１に対して主軸頭１３が垂直方向に設けられている点が相違している。
【００２３】
次に図１のように構成された加工システムの動作について説明する。図４に示すように未加工のワークWはベッド１左方の第１ワークストッカー２０へ第１加工機３を第１モータ５の駆動により移動させる。その後第１ワークストッカー２０で未加工のワークWを把持した後第１テーブル２１に対応する位置へ移動し、ワークWを第１テーブル２１に載置した後図示しないクランプ機構により第１テーブル２１上でワークWを固定する。次に第１加工機３の主軸１４に把持されたワーク把持ホルダ１９と図示しないマガジンに保持されている工具ホルダ１６とを工具交換機構を介して交換し、工具ホルダ１６の加工工具１７でワークWを加工する。第１加工機３によるワークWの加工が終了すると、再び工具ホルダ１６とワーク把持ホルダ１９とを交換してワークWのクランプ状態を解除し、ワーク把持ホルダ１９にてワークWを把持した上で主軸１４の回転力により図５における（a）の状態から（b）の状態へワークWを90°旋回させて、第１加工機３を第２テーブル２２に対応した位置へ移動させる。その後、ワークWを第２テーブル２２へ載置し、この第２テーブル２２に備えられているクランプ機構によりクランプする。その後第１加工機３は元の位置まで戻り、第２加工機４によりワークWの加工を行う。ワークWの加工終了後、第２加工機４の主軸１４に把持された工具ホルダ１６とワーク把持ホルダ１９とが交換され、このワーク把持ホルダ１９によりワークWを把持し、第２加工機４を第２ワークストッカ２３に対応する位置へ移動し、ワークWの把持を解除することで第２加工機４から第２ワークストッカ２３にワークWが移送される。
【００２４】
上記実施形態における加工システムによれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では複数の加工機が並んだ加工ラインで各加工機における主軸１４に着脱可能なワーク把持ホルダ１９と工具ホルダ１６とを交換可能にした。また、第１ガイドレール２を各加工機において共通化し、次工程（前工程）の範囲まで移動できるようにしたので、搬送専用の装置を用いることなくワークWの搬送が可能となった。このことにより、加工ラインの設置スペースが大幅に削減でき、さらに搬送装置にかかる費用も削減可能となる。
【００２５】
（２）上記実施形態ではワーク把持ホルダ１９に把持されたワークWが主軸１４の回転により旋回可能となるようにしたので、ワーク姿勢変換装置を用いることなくワークWの姿勢変換が可能となった。このことにより、ワークWの姿勢変換装置をライン中に設けなくても良くなる為、加工ライン長や設置スペースの削減が可能となった。さらに、姿勢変換装置を設けることと比較して加工ラインの設置費用が削減可能となる。
【００２６】
（３）上記実施形態では垂直主軸の第１加工機３と、水平主軸の第２加工機４とが並んだ加工ラインで各加工機における主軸１４に着脱可能なワーク把持ホルダ１９と工具ホルダ１６とを交換可能にした。また、第１ガイドレール２を各加工機において共通化し、次工程（前工程）の範囲まで移動できるようにしたので、加工したい加工面を搬送装置、あるいは姿勢変換装置無しで加工を行うことができる。
【００２７】
なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
・第２加工機４によるワークWの加工終了後、ワーク把持ホルダ１９でワークWを把持、旋回した後に再び第２加工機４を第１テーブル２１に対応する位置へ移動させ、ワークWの別の未加工面を加工する。その後、再びワークWを同様の方法で把持、旋回後第２テーブル２２へ移送し、さらにワークWの別の未加工面を加工することも可能である。
【００２８】
上記実施形態における工程を数回繰り返すことによりワークWの全面が搬送装置や姿勢変換装置を用いることなく加工可能となる。
【００２９】
・第２加工機４の次の工程にさらに加工機を立型、横型の順で加工機を増設し、工程を逆戻りすることなく順番に複数のワークWを加工できるようにすることも可能である。
【００３０】
上記実施形態によれば、加工ラインにおいて一度に複数のワークWの加工が可能となりかつ、ワークWの全面を加工可能な加工ラインを構成することができる。
【００３１】
・図６に示すように、２台の加工機に対して１台の共通のテーブルを設けるようにしても良い。この実施形態においては、第１加工機３により加工工具１７でワークWの加工を行った後に工具交換機構でワーク把持ホルダ１９に交換を行い、このワーク把持ホルダ１９によりワークWの旋回を行い、再度ワークWを第１テーブル２１上に載置した後に第１加工機３が退避し、次にワークWを第２加工機４で加工を行い、加工完了後工具交換機構でワーク把持ホルダ１９に交換した後にワークWの旋回を行うとともに第２加工機４によって第２テーブル２２に搬送・載置され、第３加工機２４や第４加工機２５で未加工面の加工を行う。
【００３２】
上記実施形態によれば、加工ラインに使用するテーブルの数を削減することができる。このことにより、テーブルの設置費用の削減が可能である。
【００３３】
・図７に示すように、第１ガイドレール２をテーブル１８の下部に敷設しても良い。この場合テーブル１８が左右の往復動可能に装設されている。また、テーブル１８を駆動する為の第１モータ５およびこの第１モータ５に接続されるボールねじは前記一対の第１ガイドレール２の間に設けられる。この第１モータ５及び第１モータ５に接続されるボールねじは加工ライン全体で１組設けて全てのテーブルを同期させて動かしても良いが、テーブル毎に個別に設け各テーブルを個別に制御しても良い。
【００３４】
上記実施形態によれば、ワークWを搬送する際にワークWをワーク把持アーム１９aで把持している必要が無いため、ワークWの落下の危険性が少なく、安定した搬送が可能である。
【００３５】
・図８に示すように隣り合うの加工機同士の第１ガイドレール２の両端がベッド１からオーバーハングして重なり合った形態であっても良い。これにより加工ラインにおける左右方向の長さが他の実施形態と比較して大幅に短縮される。
【００３６】
上記実施形態によれば加工ラインのライン長が大幅に短縮されると共に加工ラインの設置スペースもさらに削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の加工機械を示す正面図。
【図２】本発明の水平主軸を持つ加工機械における側面図。
【図３】本発明の垂直主軸を持つ加工機械における側面図。
【図４】本発明における実施例における加工ラインを示す上面図。
【図５】図３における主軸頭周辺の拡大図。
【図６】本発明の他の実施形態における加工ラインを示す上面図。
【図７】本発明の他の実施形態における加工ラインを示す上面図。
【図８】本発明の他の実施形態における加工ラインにおけるベッドの上面図。
【符号の説明】
【００３８】
１…ベッド、２…第１ガイドレール、３…第１加工機、４…第２加工機、６…第１サドル、８…コラム、１１…第２サドル、１３…主軸頭、１４…主軸、１６…工具ホルダ、１８…テーブル、１９…ワーク把持ホルダ、１９a…アーム部。
【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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