(57)【要約】【課題】この種の加工設備における省エネルギー化および省スペース化を通じて、生産システムの効率化を図る。【解決手段】コンベア１１の駆動軸１７にスピンドル４との連結部１９を設け、ワークＷの非加工時、連結部１９を介してスピンドル４を駆動軸１７に連結し、スピンドル４の回転駆動力をコンベアベルト１５、およびコンベアベルト１５に固定した摺動体１３にレール８長手方向に沿った向きのスライド力として伝達するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して複数種の加工を順に実施するために配設された複数のマシニングセンタと、隣合う該マシニングセンタにそれぞれ設けられた加工スペース間で前記ワークの搬送を行う搬送機構とを備えたワーク加工設備において、
前記搬送機構に、前記マシニングセンタのワーク加工用スピンドルと連結可能な連結部を設け、前記ワークの非加工時、前記連結部を介して前記スピンドルを前記搬送機構に連結し、前記スピンドルの駆動力を前記搬送機構に伝達可能としたことを特徴とするワーク加工設備。
【請求項２】
前記連結部が、前記スピンドルに装着可能なシャンク部を一体に有する請求項１記載のワーク加工設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対して複数種の加工を連続的かつ自動的に実施可能なワーク加工設備に関し、特に、各加工工程間のワークの搬送機構を具備したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークに対し複数の加工を可能とする加工装置としては、マシニングセンタと呼ばれるものが一般的であり、量産工程においては、複数のマシニングセンタを並列配置すると共に、当該配置領域内に配設された搬送機構により順次ワークを次工程に係るマシニングセンタへと搬送することにより、複合加工に係るワークの量産化を可能としている。
【０００３】
例えば、特開平６−２７７９７５号公報（特許文献１）には、ベルトコンベアでワークの搬送機構を構成したものが開示されている。この搬送機構を構成するベルトコンベアは、モータとプーリとの組合せに係る駆動機構によって適宜の速度に駆動されるようになっている。
【０００４】
また、特開平６-７１５３７号公報（特許文献２）には、ワークを狭着でき、かつ、加工具に代えてスピンドルヘッドに着脱可能なハンドユニットを用いたワークの搬送方法が提案されている。このハンドユニットを用いた搬送方法によれば、ワークの加工後、スピンドルヘッドに装着されている加工具をハンドユニットに交換し、このハンドユニットで加工済のワークを保持し加工ゾーンの外に搬出すると共に、加工前のワークを他の箇所から加工ゾーンに搬入するようになっている。
【特許文献１】特開平６−２７７９７５号公報
【特許文献２】特開平６−７１５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、最近では、生産効率の向上や低コスト化に加え、環境負荷の軽減が重要な達成目標の１つになっている。よって、これらの目標を達成するためには、省エネルギー化を前提とする生産システムの効率化が肝要となる。特許文献１に記載の搬送機構においては、当該搬送機構に専用の駆動力発生機構（モータ）を設けているため、その駆動には多くのエネルギーを要する。また、新たに駆動力発生機構を設けることで、当該機構およびこれに動力を送る配線等が多くのスペースを占めることになるため、省スペース化の観点、ひいては生産システムの効率化の観点から不適である。
【０００６】
また、特許文献２に記載の如く、スピンドルヘッドに装着したハンドユニットの三次元移動によりワークの搬送を行う場合、当該ワークの保持は、エアシリンダへの吸排気によりハンドユニット先端に設けたチャックを開閉させることにより行われる。そのため、コンプレッサ等のエア駆動源が別途必要となり、上記と同様、駆動に要するエネルギーの増加を招く。また、かかる構成では、ワークの搬送可能距離がスピンドルヘッドの可動範囲に限られる。そのため、複数のマシニングセンタを並列配置してなる加工設備に当該搬送手段を適用する場合、マシニングセンタ間にワークの受け渡し場所が必要となり、設備スペースの増大化を招くおそれがある。
【０００７】
以上の事情に鑑み、本発明では、この種の加工設備における省エネルギー化および省スペース化を通じて、生産システムの効率化を図ることを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、ワークに対して複数種の加工を順に実施するために配設された複数のマシニングセンタと、隣合うマシニングセンタにそれぞれ設けられた加工スペース間でワークの搬送を行う搬送機構とを備えたワーク加工設備において、搬送機構に、マシニングセンタのワーク加工用スピンドルと連結可能な連結部を設け、ワークの非加工時、連結部を介してスピンドルを搬送機構に連結し、スピンドルの駆動力を搬送機構に伝達可能としたことを特徴とするワーク加工設備を提供する。
【０００９】
本発明では、ワークの搬送時、すなわち、ワークの非加工時、マシニングセンタに具備されるワーク加工用のスピンドルが待機中であることに着目し、この待機中のスピンドルの駆動力を搬送機構の駆動力に利用した点を特徴とするものである。具体的には、搬送機構にスピンドルとの連結部を設け、ワークの非加工時、連結部を介してスピンドルを搬送機構に連結すると共に、スピンドルに付与した駆動力を搬送機構へと伝達するようにした。このような構成とすることで、搬送機構に専用の駆動力発生機構を設けることなく、搬送機構を駆動させることが可能となる。また、マシニングセンタであれば、スピンドルの駆動制御部を標準的に備えているから、これを使用して上述のスピンドル動作を制御することができ、搬送機構に専用の制御部を追加して配備する必要もない。
【００１０】
また、ワークの搬送は搬送機構により行われるので、スピンドルに取り付けたハンドユニットでワークを保持、搬送する場合のように、マシニングセンタ間でワークの受け渡しを行う必要もなく、設備スペースの面でも好適である。以上より、ワーク加工設備の省エネルギー化、および省スペース化を図ることができ、かつ、これらを通じて生産システムの効率化が可能となる。
【００１１】
ここで、スピンドルと搬送機構との具体的な連結態様として、例えば、一端にスピンドルに装着可能なシャンク部を有し、かつ、他端を連結部と連結可能とする連結工具をさらに備えたものが考えられる。この場合、ツールストッカーと呼ばれる加工工具の保持部に連結工具を保持しておき、ワークの非加工時、スピンドルに装着された加工工具との自動交換によりスピンドルに連結工具を装着し、かつその他端を連結部に連結することで、スピンドルと搬送機構との連結がなされ、スピンドルの駆動力を搬送機構へと伝達することができる。
【００１２】
あるいは、連結部が、ワーク加工用スピンドルに装着可能なシャンク部を一体に有するものであっても構わない。シャンク部を一体に有する連結部を搬送機構に設け、加工工具を取り外した状態のスピンドルを直接連結部に移動させシャンク部を装着することで、搬送機構との連結状態を得ることができる。また、シャンク部は規格化された部分であることからスピンドルとの装着を確実に行うことができ、搬送機構とスピンドルとの間で安定した連結状態を得ることができる。
【００１３】
なお、搬送機構としては、連結部を介して連結されたスピンドルからの駆動力を自らの搬送動力として使用し得る限りにおいて、種々の搬送機構を採用することができる。具体的には、各加工スペース間に軌道を有し、適当な案内部材（レールなど）により軌道上を案内されるものを挙げることができる。また、軌道は、台上レール等の接地軌道であってもよいし、懸吊レール式等の空中軌道であってもよい。また、ワークを保持して所定の軌道上を搬送する機構とは別に、スピンドルの駆動力を受けてワーク搬送用の駆動力をワークもしくはワークの搬送体に直接的に付与（例えば押圧力を付与）するための駆動機構をさらに備えた搬送機構を用いることも可能である。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明に係るワーク加工設備によれば、この種の加工設備における省エネルギー化および省スペース化を通じて、生産システムの効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るワーク加工設備の一実施形態を図１および図２に基づき説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るワーク加工設備の正面図を示している。同図に示すように、このワーク加工設備は、ワークＷに対して複数種の機械加工を順に施すためのもので、並列に配設された複数のマシニングセンタ１と、各マシニングセンタ１上に設けられたワークＷの加工スペース２、２間でのワークＷの搬送を行う搬送機構３とを主に備える。各マシニングセンタ１は、加工スペース２上に移載されたワークＷに対して、所定の機械加工を施すためのスピンドル４を具備しており、このスピンドルヘッド５に設けた装着孔６（後述する図２を参照）に、各機械加工に適当な加工工具７を装着できるようになっている。
【００１７】
搬送機構３は、この実施形態では、ワークＷを保持して所定の軌道上を搬送するための機構と、スピンドル４との連結部１９を有し、かつ、スピンドル４から伝達された駆動力をワークＷへの押圧力として付与し押動するための機構とに大別される。
【００１８】
このうち、ワークＷの軌道上搬送機構は、並列配置される複数のマシニングセンタ１にわたって配設され、各マシニングセンタ１の加工スペース２、２間をつなぐ案内部としてのレール８と、ワークＷを載置および保持可能で、かつ、レール８に対して摺動自在に取り付けられた搬送体９とからなる。
【００１９】
また、ワークＷの押動機構は、マシニングセンタ１上に立設される支柱部１０と、支柱部１０の水平方向に延びた部分に垂下して配設されるコンベア１１と、同じく支柱部１０の水平方向延伸部から垂下して配設されるガイド部１２と、ガイド部１２に嵌合し、このガイド部１２に対して摺動可能な摺動体１３とからなる。ここで、コンベア１１は、ワークＷの加工スペース２上方に位置すると共に、その長手方向をワークＷの搬送方向、ここではレール８の長手方向と一致させている。また、ガイド部１２の長手方向は、レール８およびコンベア１１の長手方向に一致している。そのため、摺動体１３はレール８の長手方向に沿って摺動し、その下方に設けた係合部１４をワークＷに係合させ押圧することで、当該ワークＷをレール８の長手方向に沿って移動できるようになっている。
【００２０】
詳述すると、この実施形態では、２個の係合部１４が摺動体１３の下方に設けられており、その離間距離（正確にはワークＷとの係合面間距離）は、隣合う各加工スペース２の中心間距離に等しい。また、摺動体１３が、少なくとも前述の各加工スペース２の中心間距離を移動できるよう、コンベア１１（正確には後述するコンベアベルト１５）の長手方向寸法および往復可能距離が定められている。よって、隣合うマシニングセンタ１の加工スペース２上にある２個のワークＷを同期して加工ライン進行方向に向けて、各々のワークＷにとって次工程に係るマシニングセンタ１の加工スペース２にまでそれぞれのワークＷを搬送できるようになっている。従い、この図示例では、支柱部１０と、コンベア１１と、ガイド部１２、および摺動体１３とからなるワークＷの押動機構が、１つおきにマシニングセンタ１上に配設されている。
【００２１】
コンベア１１は、コンベアベルト１５と、コンベアベルト１５を張設する１組のプーリ１６、１６とからなる。この場合、摺動体１３はコンベアベルト１５に固定され、コンベアベルト１５の進行方向と同方向に移動するようになっている。図２に示すように、コンベアベルト１５の両端に配設されるプーリ１６、１６のうち一方のプーリ１６には駆動軸１７が同軸に設けられる。駆動軸１７は、支柱部１０から垂下して設けられたコンベア支持部１８により、この図示例では、適当な転がり軸受を介して回転支持される。
【００２２】
駆動軸１７のスピンドル４側端部には、駆動軸１７をスピンドルヘッド５に連結するための連結部１９が設けられる。この実施形態では、連結部１９は、スピンドルヘッド５の装着孔６に装着可能なシャンク部２０を一体に有しており、加工工具７を取り外した状態では、スピンドルヘッド５に直接装着できるようになっている。
【００２３】
次に、上記構成のワーク加工設備を用いた場合のワークＷの加工工程および搬送工程について説明する。
【００２４】
まず、マシニングセンタ１の加工スペース２上に保持した状態のワークＷに、各マシニングセンタ１ごとに適当な加工工具７を装着したスピンドルヘッド５を近接させ（図２中実線で示す状態）、各ワークＷに対し所定の加工を施す。かかる加工は、図示しない制御部により、各マシニングセンタ１での加工に適した制御プログラムに基づき、スピンドル４の三次元移動および回転を制御した状態で行われる。
【００２５】
このようにして、各ワークＷの加工が終了した後、スピンドル４を各加工スペース２から退避させると共に、装着中の加工工具７を自動的に取り外して図示しない工具保持部へ載置する（図２中一点鎖線で示す状態）。そして、複数のマシニングセンタ１のうち、搬送機構３を取り付け、かつ、コンベア１１の駆動軸１７に連結部１９を設けたものについては、そのスピンドルヘッド５を新たな加工工具を装着することなく空の状態で連結部１９のシャンク部２０へと移動させ、シャンク部２０をスピンドルヘッド５の装着孔６に装着する（図２中二点鎖線で示す状態）。
【００２６】
そして、この状態でスピンドル４を回転駆動させることにより、連結部１９を介してスピンドル４と連結したコンベア１１の駆動軸１７がスピンドルヘッド５と同期して回転し、コンベアベルト１５へとその駆動力が伝達される。これにより、コンベアベルト１５に固定された摺動体１３およびその下方に設けられた係合部１４が加工ライン進行方向に向けて移動し、移動方向前方に位置するワークＷと係合する。そして、この状態から引き続きスピンドル４を回転駆動させることで、ワークＷを押圧して次工程に係るマシニングセンタ１の加工スペース２へと移動させる（例えば図１中二点鎖線で示す位置まで）。これら一連のスピンドル４の三次元移動および回転動作は、上記と同様、図示しない制御部によりプログラム制御した状態で行われる。
【００２７】
そして、各々のワークＷを次工程に係る加工スペース２に移動させた後、スピンドル４を逆回転させ、加工ライン進行方向とは逆の向きに摺動体１３および係合部１４を移動させ、当該係合部１４を図１中実線で示す位置に復帰させる。この際、係合部１４を復帰方向にのみ曲折可能としておくことで、ワークＷが障害となることなく係合部１４を元の位置に復帰させることができる。そして、新たに加工すべきワークＷを加工スペース２に迎えた状態で、スピンドル４と連結部１９との連結状態を解消し、具体的にはシャンク部２０をスピンドルヘッド５から取り外して、再び工具保持部から各々適当な加工工具７を装着する。以上の様にして、加工および搬送工程の１サイクルが完了する。
【００２８】
このように、コンベア１１の駆動軸１７にスピンドル４との連結部１９を設け、ワークＷの非加工時、連結部１９を介してスピンドル４を駆動軸１７に連結し、スピンドル４の回転駆動力をコンベアベルト１５、ひいてはコンベアベルト１５に固定した摺動体１３および係合部１４にスライド力として伝達するようにした。このような構成とすることで、搬送機構３に何らの駆動力発生機構を設けることなく、搬送機構３をなすコンベア１１を駆動して、ワークＷを搬送することが可能となる。また、マシニングセンタ１に設けられるスピンドル４駆動制御用の制御部を使用してスピンドル４の連結作業およびワークＷ搬送のための駆動力伝達動作を制御することができるので、新たな制御機構は不要となる。従い、ワーク加工設備の省エネルギー化および省スペース化が可能となる。
【００２９】
また、この実施形態では、シャンク部２０を一体に有する連結部１９をワークＷ押動用のコンベア１１の駆動軸１７に設け、加工工具７を取り外した状態のスピンドルヘッド５を直接連結部１９に移動させシャンク部２０を装着することで、コンベア１１との連結を確実に行うことができ、これにより、コンベア１１とスピンドルヘッド５との間で安定した連結状態を得ることができる。
【００３０】
また、この実施形態では、１個の摺動体１３につき２個の係合部１４を、各加工スペース２の中心間距離の分だけ離隔して設け、これらを同期して移動するようにしたので、コンベア１１の駆動軸１７に設けるべき連結部１９は、設置されるマシニングセンタ１の半分の数で済む。もちろん、１個の摺動体１３につき３個以上の係合部１４を設けることもでき、かかる場合には、設けるべき連結部１９の数が、マシニングセンタ１の総数を、１個の摺動体１３あたりの係合部１４の数で除した値で済む。
【００３１】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明に係るワーク加工設備は、上記例示に限られることなく、本発明の範囲内において種々の変更が可能である。
【００３２】
例えば、上記実施形態では、連結部１９として、シャンク部２０を一体に有するものをコンベア１１の駆動軸１７に設けた場合を説明したが、これ以外の形態を採ることも可能である。例えば、図示は省略するが、連結部１９とは別体であって、一端にスピンドルヘッド５に装着可能なシャンク部２０を有し、かつ、他端を連結部１９と連結可能とする連結工具をさらに備えることによってもワークＷの搬送を行うことができる。かかる場合、加工工具７の保持部に図示しない連結工具を保持しておき、ワークＷの加工終了後、スピンドルヘッド５に装着された加工工具７との自動交換によりスピンドルヘッド５に連結工具を装着し、スピンドルヘッド５の三次元移動によりその他端を連結部１９と連結することで、スピンドルヘッド５とコンベア１１との連結状態を得ることができる。
【００３３】
また、上記実施形態では、ワークＷを押動するための駆動機構としてコンベア１１を例示したが、例えばラック・ピニオン機構など、スピンドル４の回転駆動力を搬送方向に沿ったスライド力に変換可能な機構であれば、上記例示の機構に限らず使用することができる。
【００３４】
あるいは、コンベア１１に代えて、スピンドル４のＸＹＺ方向の移動力を、摺動体１３の搬送方向に沿ったスライド力に変換可能な駆動機構を設けることによっても、ワークＷの搬送を行うことができる。
【００３５】
また、上記実施形態の例でいえば、レール８および搬送体９からなるワークＷの軌道上搬送機構の側に連結部１９を設け、連結状態のスピンドル４の回転駆動力を搬送体９のスライド力として伝達可能な構成とすることもでき、かかる場合、懸吊して配設したワークＷの押動機構、具体的には、コンベア１１、ガイド部１２、摺動体１３が不要となる。
【００３６】
もちろん、連結部１９を介して連結されたスピンドル４からの駆動力を自らの搬送用動力として使用し得る限りにおいて、搬送機構３の形態は上記例示に限定されることはない。具体的には、レール方式に限らず、コンベア方式やリフト＆キャリー方式、トランスファ方式など、公知のワーク搬送機構を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係るワーク加工設備の一部正面図である。
【図２】ワーク加工設備の連結部周辺を側面から見た図であって、スピンドルとワーク、および連結部との状態の変遷を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      マシニングセンタ
２      加工スペース
３      搬送機構
４      スピンドル
５      スピンドルヘッド
７      加工工具
８      レール
１１    コンベア
１２    ガイド部
１３    摺動体
１５    コンベアベルト
１７    駆動軸
１９    連結部
２０    シャンク部
Ｗ      ワーク
【図１】
2009034796.tif 000003
【図２】
2009034796.tif 000004