JP2001255922A - 機械加工方法およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】設備費が安価で無人加工が可能な機械加工シス
テムを得る。 【解決手段】複数台のマシニングセンタ１により加工ラ
インを構成する。マシニングセンタ１の並ぶ一直線に平
行な方向に移動可能な移動型ロボット２を配設する。移
動型ロボット２は、複数台のマシニングセンタ１の上方
を通るガイド３に沿って移動し、所定の作動を行う。加
工ラインの最も上流には、加工すべき被加工物４を１個
ずつ所定の位置に位置決めする被加工物搬入装置５を、
また、最も下流側には、加工された被加工物を搬出する
被加工物搬出装置６を設ける。被加工物搬入装置５と最
上流のマシニングセンタ１との間には、被加工物５を保
持治具７に取り付ける取付装置８を設け、被加工物搬出
装置６と最下流のマシニングセンタ１との間には、被加
工物５を保持治具７から取り外す取外し装置９を設け
る。保持治具７は移動型ロボット２により取付装置８へ
戻し、繰り返し使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物を工作機
械によって切削，研削等機械加工する方法およびシステ
ムに関するものであり、特に、多数の被加工物を無人で
機械加工するのに適した方法およびシステムに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】多数の被加工物を工作機械により無人で
加工する方法およびシステムは既に知られている。その
一例は、マシニングセンタを複数台並べて加工ラインを
構成する一方、複数の被加工物を１個のブロックに予め
取り付けたものを複数セット準備し、各ブロックを無人
で各マシニングセンタに搬入，着脱，搬出させる方法で
ある。各ブロックに対する被加工物の着脱もロボットに
行わせることも可能であるが、一般には、作業者が複数
のブロックの各々に複数の被加工物を取り付ける作業を
予め行っておき、それらブロックの被加工物の加工が無
人で行われた後、作業者が各ブロックから被加工物を取
り外すことが行われている。このようにすれば、例え
ば、ブロックに対する被加工物の着脱は昼間行い、無人
加工は夜間に行うことが可能となる。また、搬送装置と
ロボットとの組合わせ、あるいは移動型のロボットによ
り、個々の被加工物を各マシニングセンタに搬入、着
脱，搬出することも行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果】しかしながら、ブロックに複数の被加工物を予め取
り付けておく方法は、ブロックの構造が複雑となるとと
もに、大形のブロックを搬入，着脱，搬出するための設
備が大がかりとなり、設備費が高くなることを避け得な
い。また、個々の被加工物をロボットにより搬入，着
脱，搬出することは常に可能であるとは限らず、可能で
ある場合でも、複雑な形状の被加工物をロボットに保持
させれば不安定となり、搬送中に落下等の事故が発生し
易い。これらの問題は、加工ラインが被加工物に対して
種々の加工を施す複数台のマシニングセンタにより構成
されている場合に特に発生し易いが、被加工物が１台の
マシニングセンタのみで行われる場合や、工作機械がマ
シニングセンタ以外のものである場合にも同様に発生す
る。

【０００４】本発明は、以上の事情を背景とし、設備費
の上昇を回避しつつ複数の被加工物を無人で加工し得る
ようにすることを課題としてなされたものであり、本発
明によって、下記各態様の機械加工方法および機械加工
システムが得られる。各態様は請求項と同様に、項に区
分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を
引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の
理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的
特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のもの
に限定されると解釈されるべきではない。また、一つの
項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事
項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。
一部の事項のみを選択して採用することも可能なのであ
る。

【０００５】（１）被加工物を保持治具に保持させ、そ
の保持治具ごと被加工物を工作機械の被加工物保持装置
に取り付け、被加工物を加工した後、保持治具ごと被加
工物保持装置から取り外し、保持治具と被加工物を分離
し、分離後の保持治具に新たな被加工物を装着して再び
工作機械の被加工物保持装置に取り付ける工程を無人で
繰り返させる機械加工方法。このように、被加工物を保
持治具に保持させ、保持治具ごと搬送し、工作機械の被
加工物保持装置に取り付け、取り外せば、被加工物自体
を搬送させ、工作機械の被加工物保持装置に直接取り付
け，取り外す場合に比較して、搬送や着脱が容易とな
り、信頼性が向上する。また、保持治具は複数の被加工
物を保持する前記ブロックに比較して構造が単純で済
み、かつ、繰返し使用できるため少数のものを準備すれ
ばよく、設備費の節減が可能となる。 （２）前記工作機械を複数台ならべてラインを構成し、
そのラインの上流側から下流側へ前記被加工物を保持さ
せた保持治具を自動で流しつつその保持治具に保持され
た被加工物の加工を行う (1)項に記載の機械加工方法。
被加工物が保持治具に保持された後は、そのままの状態
で複数台の工作機械に取り付けられ、加工されるように
することができ、その場合には特に有効に本発明の効果
を享受することができる。ただし、それは不可欠ではな
く、複数台の工作機械の間の少なくとも１個所に保持治
具交換装置を設け、保持治具を交換し得るようにされて
もよい。そのようにすれば、被加工物のさらに種々の個
所を加工することが可能となる。 （３）前記工作機械としてマシニングセンタを使用する
(1)項または (2)項に記載の機械加工方法（請求項
１）。マシニングセンタは１個の被加工物に複数種類の
加工を施すことができるものであるため、複雑な形状の
被加工物の加工に使用されることが多く、その複雑な形
状の被加工物を直接搬送し、工作機械に着脱することは
不可能であったり、信頼性に欠けたりすることが多いの
であるが、本発明に従って被加工物を保持治具に保持さ
せ、その保持治具ごと搬送，着脱すれば、信頼性の低下
を回避しつつ無人加工を行うことが可能となる。 （４）前記ラインに沿って移動可能な移動型ロボット
に、前記被加工物を保持した保持治具を前記複数台の工
作機械の各々に搬入させ、各工作機械の前記被加工物保
持装置に取り付けさせ、被加工物保持装置から取り外さ
せ、各工作機械から搬出させる (2)項または (3)項に記
載の機械加工方法（請求項２）。被加工物を保持した保
持治具の搬送と工作機械に対する着脱との両方を移動型
ロボットに行わせれば、設備費の低減が可能となる。 （５）前記被加工物を取り外した後の保持治具を前記移
動型ロボットに保持させて前記ラインの上流側へ戻させ
る (4)項に記載の機械加工方法（請求項３）。使用後の
保持治具を元に戻すための搬送も同じ移動型ロボットに
行わせれば、設備費を一層低減することが可能となる。 （６）前記被加工物の前記保持治具への取付けと、保持
治具からの取外しとの少なくとも一方を前記移動型ロボ
ットに行わせる (4)項または (5)項に記載の機械加工方
法（請求項４）。被加工物の保持治具に対する取付けと
取外しとの少なくとも一方をも移動型ロボットに行わせ
れば、さらに設備費の低減が可能となる。 （７）被加工物を保持する被加工物保持装置、加工工具
を保持する加工工具保持装置、および被加工物保持装置
に保持された被加工物と加工工具保持装置に保持された
加工工具とに相対移動を生じさせ、加工工具に被加工物
を加工させる相対移動装置を備えた工作機械と、治具本
体およびその治具本体に前記被加工物を固定する固定装
置を備えた保持治具と、その保持治具に前記被加工物を
取り付ける取付装置と、その取付装置により被加工物が
取り付けられた前記保持治具を前記工作機械に搬入して
前記被加工物保持装置に保持させ、加工後保持治具を被
加工物保持装置から受け取って工作機械から搬出する第
一搬送装置と、その第一搬送装置により搬出された保持
治具から被加工物を取り外す取外し装置と、その取外し
装置により被加工物が取り外された保持治具を、前記取
付装置側へ戻す第二搬送装置とを含む機械加工システム
（請求項５）。本項の機械加工システムを使用すれば、
前記 (1)項に記載の機械加工方法を実施することができ
る。 （８）前記工作機械が前記取付装置側から前記取外し装
置側へ並べて複数台配設された (7)項に記載の機械加工
システム。第一搬送装置と第二搬送装置とを複数台の工
作機械のそれぞれに専用に設けることも可能であるが、
共通とすることが望ましい。 （９）少なくとも前記第一搬送装置が、ガイドに沿って
移動する基台と、その基台に支持され、前記取付装置か
ら前記保持治具を受け取り、前記工作機械の被加工物保
持装置に対して着脱し、前記取外し装置に引き渡す動作
を行う動作部とを備えた移動型ロボットを含む (7)項ま
たは (8)項に記載の機械加工システム（請求項６）。 （１０）前記移動型ボットが前記第一搬送装置と前記第
二搬送装置とを兼ねる (9)項に記載の機械加工システ
ム。 （１１）前記移動型ロボットが、前記治具本体を保持す
る治具保持具と、前記被加工物を保持する被加工物保持
具との両方を備え、それら両保持具を選択的に作動させ
得るものである (9)項または(10)項に記載の機械加工シ
ステム。このように１台の移動型ロボットに治具保持具
と被加工物保持具との両方を設ければ、保持治具に対す
る被加工物の取付け，取外しの少なくとも一方と、保持
治具（被加工物を保持したものでも、被加工物が取り外
されたものでもよい）の搬送，着脱とを１台の移動型ロ
ボットに行わせることが可能となる。 （１２）前記工作機械が、複数種類の加工工具を収納
し、それら加工工具を選択的に供給し得る工具収納装置
と、前記加工工具保持装置に保持された加工工具と、前
記工具収納装置に収納されている複数の加工工具のうち
から選択されたものとを自動で交換する自動工具交換装
置とを含むマシニングセンタである (7)項ないし(11)項
のいずれか１つに記載の機械加工システム。 （１３）前記保持治具の前記固定装置が、外部から力の
伝達もエネルギの供給も受けることなく被加工物を固定
し続け得るものである (7)項ないし(12)項のいずれか１
つに記載の機械加工システム。この態様の保持治具によ
れば、外部装置から力を伝達したりエネルギを供給した
りして被加工物を保持させ、その後は外部装置から切り
離して、搬送，工作機械への着脱を行うことができる。 （１４）前記固定装置が、前記被加工物に係合するクラ
ンプ爪と、そのクランプ爪を被加工物に係合して被加工
物を前記治具本体に固定する作用位置と、被加工物から
離間した非作用位置とへ移動させるクランプ爪移動装置
とを含む (7)項ないし(13)項のいずれか１つに記載の機
械加工システム。 （１５）前記取付装置が、前記治具本体を固定的に保持
する治具本体保持装置と、その治具本体保持装置に保持
された保持治具に前記被加工物を引き渡す引渡し装置
と、前記クランプ爪移動装置を、クランプ爪に被加工物
を固定させる向きに作動させる第一作動装置とを含む(1
4)項に記載の機械加工システム（請求項７）。前記 (9)
項に記載の移動型ロボットに上記引渡し装置を兼ねさせ
てもよい。 （１６）前記取外し装置が、前記治具本体を固定的に保
持する治具本体保持装置と、その治具本体保持装置に保
持された保持治具の前記クランプ爪移動装置を、クラン
プ爪に被加工物を解放させる向きに作動させる第二作動
装置と、前記治具本体保持装置に保持された保持治具か
ら前記被加工物を受け取る受取装置とを含む (7)項ない
し(15)項のいずれか１つに記載の機械加工システム（請
求項８）。前記 (9)項に記載の移動型ロボットに上記受
取装置を兼ねさせてもよい。 （１７）前記保持治具が、前記クランプ爪移動装置とし
て液圧アクチュエータを含む(14)項ないし(16)項のいず
れか１つに記載の機械加工システム。液圧アクチュエー
タは正逆いずれの方向にも液圧で作動する複動型でも、
正逆いずれか一方向にのみ液圧で作動し、他方にはばね
部材の弾性力等で作動する単動型でもよい。 （１８）前記保持治具が、その保持治具が前記取付装置
から取り外された状態で、前記液圧アクチュエータに接
続された液通路から作動液が漏れるのを防止する漏れ防
止装置を含む(17)項に記載の機械加工システム。保持治
具が液圧アクチュエータで作動する場合は、前記第一作
動装置や第二作動装置の液圧源装置と液圧アクチュエー
タとを接続したり、切り離したりすることが必要であ
る。そして、切り離された状態で放置すれば、保持治具
の液通路から作動液が漏れる。液通路に液圧が作用して
いる場合は勿論であるが、液圧が作用していない場合で
も重力によって漏れるのである。本項に従えば、この不
都合を回避できる。 （１９）前記第一作動装置と前記第二作動装置との少な
くとも一方が、前記漏れ防止装置より外側に存在する作
動液を吸引する吸引装置と、その漏れ防止装置より外側
の作動液存在空間に空気を供給する空気供給装置とを含
む(18)項に記載の機械加工システム。漏れ防止装置が設
けられれば、その漏れ防止装置より内側の作動液の漏れ
は防止できるが、それより外側の液が漏れることは防止
し得ない。本項に記載の吸引装置と空気供給装置とを設
ければ、漏れ防止装置の外側の作動液を空気と置換して
吸引することができ、保持治具からの作動液の漏れを防
止することができる。 （２０）前記クランプ爪移動装置が、弾性力により前記
クランプ爪を前記作用位置へ付勢するばね部材と、外部
装置から加えられる力により前記クランプ爪を前記ばね
部材の付勢力に抗して前記非作用位置へ移動させるクラ
ンプ解除部材とを含む(14)項ないし(16)項のいずれか１
つに記載の機械加工システム。クランプ爪移動装置の構
成を単純化することができる。 （２１）前記クランプ爪移動装置が、互いに螺合された
雄ねじ部材と雌ねじ部材とを含み、それら雄ねじ部材と
雌ねじ部材との一方が前記クランプ爪に連結され、他方
が軸方向に移動不能かつ回転可能とされた(14)項ないし
(16)項のいずれか１つに記載の機械加工システム。第一
作動装置や第二作動装置を回転駆動装置で構成すること
が可能となる。 （２２）前記クランプ爪移動装置が、前記他方の回転を
防止する状態と許容する状態に切り換え可能な回転防止
装置を含む(21)項に記載の機械加工システム。クランプ
爪を安定してクランプ状態に維持することが可能とな
る。 （２３）治具本体およびその治具本体に被加工物を固定
する固定装置を備えた保持治具であって、前記固定装置
が、外部から力の伝達もエネルギの供給も受けることな
く被加工物を固定し続け得るものである保持治具。前記
(17)項，(18)項，(20)項ないし(22)項のいずれかに記載
の特徴は本項の保持治具にも適用可能である。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施形態である
機械加工システムの概要を示す。本機械加工システム
は、複数台（図示の例では３台）のマシニングセンタ１
により構成される加工ラインを備えている。マシニング
センタ１は一直線に沿って並べられており、その一直線
に平行な方向に移動可能な移動型ロボット２が配設され
ている。移動型ロボット２は、複数台のマシニングセン
タ１の上方を通るガイド３に沿って移動し、所定の作動
を行う。加工ラインの最も上流には、加工すべき被加工
物４を自動で搬送し、１個ずつ所定の位置に位置決めす
る被加工物搬入装置５が設けられ、最も下流側には、加
工された被加工物を所定の位置で受け取り、自動で搬出
する被加工物搬出装置６が設けられている。被加工物搬
入装置５と最も上流のマシニングセンタ１との間には、
被加工物５を保持治具７に取り付ける取付装置８が設け
られ、被加工物搬出装置６と最も下流のマシニングセン
タ１との間には、被加工物４を保持治具７から取り外す
取外し装置９が設けられている。

【０００７】移動型ロボット２は、取付装置８において
被加工物４が取り付けられた保持治具７の各マシニング
センタ１への搬入、各マシニングセンタ１に対する着
脱、各マシニングセンタ１からの搬出を行うとともに、
使用済みの保持治具７を取外し装置９から取付装置８へ
戻すための搬送も行う。その上、被加工物搬入装置５の
所定位置に位置決めされた被加工物４を受け取り、取付
装置８上の保持治具７に引き渡す役割をも果たす。移動
型ロボット２は取付装置８の一部を構成する引渡し装置
を兼ねているのである。移動型ロボット２はさらに、取
外し装置９上の保持治具７から被加工物４を受け取り、
被加工物搬出装置６に引き渡す引渡し装置をも兼ねてい
る。これは、マシニングセンタ１は被加工物４に対して
複数種類の機械加工を含む複合加工を行うものであり、
１個の被加工物４の加工に相当の時間を要するため、１
台の移動型ロボット２により、すべての搬送および着脱
動作を行うことができるからである。したがって、１台
の移動ロボット２によっては作業が間に合わない場合に
は、複数台の移動ロボット２を配設したり、あるいは、
被加工物搬入装置５から被加工物４を受け取り、保持治
具７に取り付ける作業を専門に行う取付ロボットや、保
持治具７から被加工物４を取り外し、被加工物搬出装置
６に引き渡す作業を専門に行う取外しロボットを設けた
りすることも可能である。

【０００８】マシニングセンタ１は、図２および図３に
示すように、本体フレームとしてのベッド１０と、加工
工具を保持し、回転させる工具台１２と、被加工物を保
持する被加工物台１４とを備えている。被加工物台１４
は、加工ラインの長手方向である水平なＸ軸方向に移動
可能なＸスライド１６と、そのＸスライド１６上におい
て垂直軸線まわりに旋回可能な旋回台１８とを備えてい
る。旋回台１８には被加工物を保持するして回転させる
被加工物主軸２０が、上記Ｘ軸に直角な水平方向である
Ｙ軸方向に平行な回転軸線のまわりに回転可能に設けら
れている。工具台１２は、上記Ｙ軸方向に移動可能なＹ
スライド２２を備えている。Ｙスライド２２は垂直に立
ったコラムを有し、そのコラムにＸ軸方向およびＹ軸方
向に直角なＺ軸方向に移動可能にＺスライド２４が設け
られ、そのＺスライド２４に、加工工具２６を保持して
回転する工具主軸２８が設けられている。上記Ｘスライ
ド１６，旋回台１８，被加工物主軸２０，Ｙスライド２
２，Ｚスライド２４等はいずれもサーボモータを駆動源
とする駆動装置により駆動され、それぞれ任意の位置へ
移動，旋回あるいは回転させられる。これらによって、
被加工物と加工工具とに、加工に必要な相対移動を生じ
させる相対移動装置が構成されているのである。また、
上記被加工物主軸２０および工具主軸２８にはそれぞ
れ、被加工物チャック３０および工具チャック３２と、
それらチャックを作動させるチャック駆動装置とが設け
られている。

【０００９】マシニングセンタ１は、上記の他に、複数
種類の加工工具を収納し、任意の加工工具を工具交換位
置へ位置決め可能な工具収納装置と、その工具収納装置
と前記工具主軸との間で工具交換を行う自動工具交換装
置とを備えているが、いずれも良く知られたものであ
り、かつ、本発明の理解に不可欠でもないので、図示お
よび説明を省略する。マシニングセンタ１は図示を省略
するマシニングセンタ制御装置により制御される。

【００１０】前記移動型ロボット２は図４および図５に
示すように、ガイド３に沿って移動する基台４０と、そ
の基台４０に支持された作動部４２とを備えている。作
動部４２は、基台４０に支持され、下方へ延びる伸縮ア
ーム４４と、その伸縮アーム４４の下端部に設けられた
搬送チャック４６とを備えている。搬送チャック４６
は、図６に示すように、保持治具７を保持する治具保持
部材としての治具用爪４８と、被加工物４を保持する被
加工物保持部材としての被加工物用爪５０とを備えてい
る。なお、図６には、複雑化を避けるために治具用爪４
８も被加工物用爪５０も１対ずつ示されているが、実際
には、２対ずつ設けられており、合計４対の爪が９０度
ずつ位相を異にして配置されている。これら、基台４
０，伸縮アーム４４，搬送チャック４６は、図示を省略
する各駆動装置を介して駆動され、それら駆動装置は、
同じく図示を省略するロボット制御装置により制御され
る。このロボット制御装置および前記マシニングセンタ
制御装置と、前記被加工物搬入装置５および被加工物搬
出装置６を制御する搬入，搬出装置制御装置とは共にコ
ンピュータを主体とするものであり、主制御装置として
のスーパバイザコンピュータにより関連制御される。

【００１１】前記保持治具７は、図７に示すように、治
具本体５２および固定装置５４を備えている。治具本体
５２は、前述の被加工物チャック３０，取付装置８，取
外し装置９等に対して正確に位置決めするために、それ
ら各装置の位置決め基準部と共同する位置決め孔，基準
面等の位置決め基準部を備えているが、これらは一般的
なものであり、本発明の理解に不可欠でもないので、図
示および説明を省略する。治具本体５２にはさらに、前
記被加工物チャック３０，搬送チャック４６等が係合す
る係合部が設けられているが、これも図示および説明を
省略する。

【００１２】上記固定装置５４は複数（図示の例では２
つ）のクランプ装置５８を備えている。クランプ装置５
８は、クランプ爪６０と、そのクランプ爪６０を図示の
作用位置とその作用位置から退避した非作用位置との間
で移動させるクランプ爪移動装置６２とを備えている。
クランプ爪移動装置６２の詳細を図８および図９に示
す。クランプ爪６０は、一対のリンク６４および一対の
連結ピン６６によりクランプ装置本体６８に連結される
とともに、出力ロッド７０にも連結ピン７２により連結
されている。その結果、クランプ爪６０は、出力ロッド
７０が図９に実線で示す突出位置にある状態では、先端
の作用部７４が被加工物４に係合して被加工物４を治具
本体５２に押し付け、出力ロッド７０がクランプ装置本
体６８内へ引っ込んだ状態では、図９に二点鎖線で示す
ように、作用部７４が被加工物４から離間するととも
に、被加工物４の真上の位置から側方へ退避する。

【００１３】上記出力ロッド７０は液圧シリンダの一種
である単動油圧シリンダ８０により伸縮させられる。上
記クランプ装置本体６８としてのシリンダハウジング内
には、ピストン８２が液密かつ摺動可能に嵌合され、付
勢装置を構成するばね部材の一種である圧縮コイルスプ
リング８４により、出力ロッド７０を突出させるストロ
ークエンドへ付勢されている。圧縮コイルスプリング８
４は予荷重を付与されて配設されており、この予荷重
は、クランプ爪６０により被加工物４を十分強固に固定
し得る（機械加工時における加工力により被加工物４が
移動することを確実に防止し得る）大きさに設定されて
いる。ピストン８２の、圧縮コイルスプリング８４が配
設された側とは反対側の空間である油圧室８６には、接
続ポート８８から加圧された作動油が供給される。それ
により、ピストン７２が圧縮コイルスプリング８４の付
勢力に抗して後退させられ、出力ロッド７０が収縮して
クランプ爪６０を非作用位置へ回動させる。

【００１４】上記単動油圧シリンダ８０は、前記取付装
置８および取外し装置９にそれぞれ設けられた作動装置
９４により作動させられる。作動装置９４は、図１０に
示すように、液圧源としての油圧ポンプ９６を備えてい
る。油圧ポンプ９６はタンク９８から作動油を汲み上げ
るが、リリーフ弁を内蔵しており、最高吐出圧はこのリ
リーフ弁により規定される。油圧ポンプ９６から吐出さ
れた作動油は制御弁装置１００により制御される。制御
弁装置１００は図示の例では２つの電磁方向切換弁１０
２，１０４を備えている。前記治具本体５２には、作動
油を導く油通路１０６が設けられており、この油通路１
０６の一端は図示を省略する配管により前記接続ポート
８８に接続され、他端には接続ポート１０８が設けられ
ている。上記油圧ポンプ９６は上記電磁方向切換弁１０
２，１０４を経てオートカプラ１１０に接続されてい
る。オートカプラ１１０は、保持治具７が、取付装置８
の本体の治具支持面１１２に支持され、図示しない固定
装置により固定された後、図示を省略する移動装置によ
り、図１０に示すように接続ポート１０８と接続された
接続位置と、接続ポート１０８から離脱した離脱位置と
に移動させられる。

【００１５】上記油通路１０６と接続ポート１０８との
間に、漏れ防止装置としての逆止弁１１４が設けられて
いる。逆止弁１１４は、単動油圧シリンダ８０に向かう
向きの作動油の流れは許容するが、逆向きの流れは阻止
するものである。この逆止弁１１４は前記オートカプラ
１１０により無効化される。オートカプラ１１０には開
弁部材１１６が取り付けられており、オートカプラ１１
０が接続ポート１０８に嵌入された状態では、開弁部材
１１６の開弁ピン１１８が逆止弁１１４の弁子１２０に
当接して、これを弁座１２２から離間させるようにされ
ているのである。開弁部材１１６は、基部１２４がオー
トカプラ１１０の油通路１２６に圧入されて固定されて
いるが、基部１２４は放射状の羽根を備え、その羽根が
油通路１２６の内周面に圧入されているため、作動油の
流れを妨げることはない。

【００１６】接続ポート１０８の内周面の下部には軸方
向の切欠１３０が形成されている。この切欠１３０は、
逆止弁１１４が丁度閉じる位置までオートカプラ１１０
が後退するまでは、シール部材としてのＯリング１３２
と対向しないが、その位置から小距離オートカプラ１１
０が後退し、空気流入開始位置に到ったときＯリング１
３２に対向する状態となって、外部からの空気の流入を
許容する長さで形成されている。一方、前記電磁方向切
換弁１０４には、電磁方向切換弁１０２および油圧ポン
プ９６と共に吸引装置１３４が接続されている。吸引装
置１３４は、エア供給通路１３６から供給される加圧空
気により、ベルヌーイの定理に基づいて負圧を発生させ
るものであり、吸引装置１３４がオートカプラ１１０に
連通させられた状態では、油通路１２６内の作動油が吸
引される。吸引装置１２６は空気と作動油とを分離する
油分離器を備えており、分離された作動油は戻し通路１
３８を経てタンク９８へ戻される。

【００１７】したがって、吸引装置１３４が油通路１２
６に連通させられ、エア供給通路１３６に加圧空気が供
給されている状態で、オートカプラ１１０が前記空気流
入開始位置まで後退させられれば、切欠１３０から流入
する空気と共に作動油が吸引され、接続ポート１０８，
油通路１２６および電磁方向切換弁１０４内には作動油
が存在しない状態となる。また、空気流入開始位置にお
いては、前述のように治具本体５２の逆止弁１１４が既
に閉じているため、治具本体５２内の作動油が漏れるこ
とはない。オートカプラ１１０は空気流入開始位置で一
旦停止させられるようになっており、作動油が十分吸引
された後に接続ポート１０８から離脱させられるため、
この離脱時に作動油がこぼれ、周辺が作動油で汚れるこ
とはない。

【００１８】以上のように構成された機械加工システム
を使用して、以下の機械加工方法が実施される。被加工
物４を製造する装置で製造される毎に被加工物搬入装置
５に載せられる被加工物４、あるいは、予め多数製造さ
れて被加工物収納装置に収納されており、自動供給装置
により被加工物搬入装置５に載せられる被加工物４が、
被加工物搬入装置により本加工ラインに搬入される。

【００１９】取付装置８は治具支持面１１２（図１０参
照）を備え、その治具支持面１１２上に、空の保持治具
７が所定の位置に位置決めされ、簡易な固定装置により
治具支持面に固定される。治具支持面１１２を備えた取
付装置本体と、それに設けられた固定装置とにより、治
具本体保持装置が構成されているのである。取付装置８
の作動装置９４が作動させられる。まず、オートカプラ
１１０が接続ポート１０８に嵌入させられ、油通路１０
６，１２６が互いに連通させられるとともに、逆止弁１
１４が開かれる。続いて、油圧ポンプ９６が起動され、
作動油が吐出される。この作動油は図示のノーマル状態
にある電磁方向切換弁１０２，１０４を経て単動油圧シ
リンダ８０の油圧室８６に供給され、圧縮コイルスプリ
ング８４の付勢力に抗してピストン８２を後退させる。
その結果、クランプ爪６０が非作用位置へ退避させら
れ、治具本体５２の上方空間が完全に開放される。

【００２０】移動型ロボット２は、被加工物搬入装置５
により所定の位置まで搬入された被加工物４を保持し、
上記上方空間が開放状態にある保持治具７の所定位置に
載置する。この際、被加工物４は、位置決めピンと位置
決め孔との嵌合等、適宜の位置決め手段により治具本体
５２に対して精度良く位置決めされる。

【００２１】移動型ロボット２の搬送チャック４６が被
加工物４を解放した後、油圧ポンプ９６が停止させられ
るとともに、電磁方向切換弁１０２が切り換えられ、単
動油圧シリンダ８０の油圧室８６がタンク９８に連通さ
せられるため、油圧室８６の作動油の流出が可能とな
り、ピストン８２が前進する。電磁方向切換弁１０２は
絞りを内蔵しているため、作動油の流出速度が制限さ
れ、ピストン８２は緩やかに作動し、クランプ爪６０が
適正な速度で被加工物４に係合する。また、係合力も、
圧縮コイルスプリング８４の予荷重の設定により適正な
大きさにされているため、クランプ爪６０の係合により
被加工物４が損傷することはない。

【００２２】続いて、電磁方向切換弁１０４が切り換え
られ、吸引装置１３４がオートカプラ１１０に連通させ
られる。吸引装置１３４に加圧空気が供給されるととも
に、オートカプラ１１０が空気流入開始位置まで後退さ
せられて停止させられ、接続ポート１０８周辺の作動油
が吸引装置１３４へ吸引される。最後に、オートカプラ
１１０が接続ポート１０８から離脱させられ、吸引装置
１３４への加圧空気の供給が停止されるとともに、電磁
方向切換弁１０２，１０４がノーマル位置へ復帰させら
れ、作動装置９４が初期状態に復帰する。

【００２３】取付装置８の固定装置による保持治具７の
固定が解除され、移動型ロボット２が、被加工物４が取
り付けられた保持治具７を保持して、最も上流の側のマ
シニングセンタ１の近傍に待機する。そして、そのマシ
ニングセンタ１における加工が終了すれば、加工後の被
加工物４を保持した保持治具７と、次に加工されるべき
被加工物４を保持した保持治具７とが交換される。この
交換は、図２に二点鎖線で示されているように、マシニ
ングセンタ１の被加工物主軸２０の軸線がＸ軸と平行に
なる位置へ旋回台１８が回転させられた状態で行われ
る。この状態の被加工物チャック３０の前方位置へ、搬
送チャック４６が下降させられ、まず、搬送チャック４
６の、保持治具７を保持していない治具用爪４８が被加
工物チャック３０に対向させられるとともに開状態にさ
れ、被加工物チャック３０と搬送チャック４６とが接近
させられる。この接近は、Ｘスライド１６の移動によっ
ても、基台４０の移動によってもよいが、ここでは基台
４０の移動により行われるものとする。

【００２４】上記接近により、搬送チャック４６の治具
用爪４８が、被加工物チャック３０に保持されている保
持治具７の両側に位置する状態となる。この際、被加工
物チャック３０の保持爪と治具用爪４８とが互いに干渉
することはない。保持爪と治具用爪４８とがそのような
相対位置に設けられているのである。保持爪が開状態に
されるとともに治具用爪４８が閉状態とされた後、搬送
チャック４６が被加工物チャック３０から離間させられ
れば、保持治具７が被加工物チャック３０から取り外さ
れる。次に搬送チャック４６が９０度回転させられ、次
に加工されるべき被加工物４を保持している保持治具７
が被加工物チャック３０に対向させられる。その状態で
搬送チャック４６が被加工物チャック３０に接近させら
れ、保持治具７が被加工物チャック３０に取り付けられ
る。移動型ロボット２は、最も上流側のマシニングセン
タ１から取り外した保持治具７を２番目のマシニングセ
ンタ１へ搬送し、その２番目のマシニングセンタ１との
間で保持治具７の交換を行う。

【００２５】同様のことが繰り返され、最も下流のマシ
ニングセンタ１から取り外された保持治具７が取外し装
置９に引き渡される。取外し装置９は前記取付装置８に
おけると同様の治具支持面および固定装置を備えた治具
本体保持装置と、作動装置９４を備えており、固定装置
により固定された保持治具に作動装置９４が接続され、
クランプ装置５８が解除状態とされる。その解除状態に
された保持治具７から、移動型ロボット２が被加工物４
を取り外し、被加工物搬出装置６へ引き渡した後、固定
装置が解除された保持治具７を受け取り、上流側へ搬送
して取付装置８に引き渡す。以上で一通りの加工サイク
ルが終了するが、この加工サイクルは前記マシニングセ
ンタ制御装置，搬入，搬出装置制御装置および主制御装
置の共同により全く自動で実行され、本機械加工システ
ムは無人で被加工物４の加工を次々と行うことができ
る。したがって、昼間に加工前の被加工物４を所定量被
加工物収納装置に収納しておけば、それら被加工物４が
夜間等に無人で加工され、加工後の被加工物が別の被加
工物収納装置に収納される。

【００２６】なお、前述のように、吸引装置１３４によ
る作動油の吸引の結果、電磁方向制御弁１０４とオート
カプラ１１０との間の油通路には空気が存在し、その状
態でオートカプラ１１０が保持治具７に接続され、油圧
ポンプ９６から作動油が供給されれば、上記油通路内の
空気は作動油と共に単動油圧シリンダ８０に供給される
が、単動油圧シリンダ８０の接続ポート８８が油圧室８
６の最上部に形成されているため、次に油圧室８６から
作動油が排出される際に、空気が最初に排出され、油圧
室８６内に蓄積されることはない。

【００２７】以上の説明から明らかなように、移動型ロ
ボット２が、取付装置８により被加工物４が取り付けら
れた保持治具７をマシニングセンタ１に搬入してそれの
被加工物保持装置としての被加工物チャック３０に保持
させ、加工後保持治具７を被加工物チャック３０から受
け取ってマシニングセンタ１から搬出する第一搬送装置
と、取外し装置９により被加工物４が取り外された保持
治具７を、取付装置８側へ戻す第二搬送装置とを構成し
ている。

【００２８】上記実施形態においては、１個の被加工物
４が加工ラインを構成する複数台のマシニングセンタ１
の全てによって加工されるものとしたが、それは不可欠
ではない。例えば、１個の被加工物４の加工が一部のマ
シニングセンタ１のみによって行われるようにすること
も可能なのである。その最も極端な例は、１個の被加工
物４の加工が１台のマシニングセンタ１のみによって行
われる場合である。複数のマシニングセンタ１は全て同
じ加工を行うようにし、加工サイクルに一定ずつの時間
差を与えるのである。そのようにすれば、各マシニング
センタ１において、被加工物４を保持した保持治具７の
交換が必要となる時期が互いにずれるため、１台の移動
型ロボット２により複数台のマシニングセンタ１との保
持治具７の交換を支障なく行うことができる。

【００２９】また、上記実施形態においては、保持治具
７の治具本体５２が四角形であるとして説明したが、円
形とすることも可能であり、その場合には、搬送チャッ
クや被加工物チャックを通常の三つ爪チャックとするこ
とが可能となる。また、搬送チャックと被加工物チャッ
クとを同じ構造，寸法のものとすることも可能となる。
同じ構造の三つ爪チャックを移動型ロボット２と被加工
物主軸２０とに取り付け、それらが互いに６０度の位相
差を持って対向し、保持治具７の受渡しを行うようにす
るのである。さらに、上記三つ爪チャックを取付装置８
や取外し装置９の固定装置として使用することも可能で
あり、被加工物４が、断面形状が円形の部分を備え、そ
の部分を被加工物チャックにより保持し得るものである
場合には、被加工物チャックをも三つ爪チャックとする
ことが可能である。

【００３０】保持治具７に設けられるクランプ装置の別
の例を図１１に示す。このクランプ装置１５０は、弾性
手段としてのばね部材の一種である皿ばね１５２の付勢
力によりクランプ爪１５４にクランプ力を付与するもの
である。クランプ装置本体１５６内には、一対のスラス
ト軸受１５８に挟まれたばね受け１６０が配設されてお
り、そのばね受け１６０から同軸に延びる出力ロッド１
６２が、クランプ装置本体１５６の端壁１６４を貫通し
て外部へ突出している。その突出端にクランプ爪１５４
がほぼ直角に固定されている。出力ロッド１６２の外周
面にはガイド溝１６６が形成され、そのガイド溝１６６
に、クランプ装置本体１５６に固定のガイドピン１６８
が嵌入させられている。ガイド溝１６６は出力ロッド１
６２の軸線に平行な方向に延びる軸方向部１７０と、軸
線に対して傾斜した傾斜部１７２とを備えている。

【００３１】一方、取付装置８や取外し装置９には、図
１１に二点鎖線で示す解除部材１７４が設けられてい
る。解除部材１７４は、油圧シリンダや、送りねじ，ナ
ットおよび回転モータの組合わせ等、適宜の駆動装置に
より軸方向に作動させられ、治具本体５２に形成された
開口１７６を経てスラスト軸受１５８に当接する。その
結果、スラスト軸受１５８を介してばね受け１６０に力
が加えられ、ばね受け１６０が皿ばね１５２の付勢力に
抗して端壁１６４側へ移動し、出力ロッド１６２がクラ
ンプ装置本体１５６から突出する。当初はガイドピン１
６８がガイド溝１６６の軸方向部１７０と係合している
ため、出力ロッド１６２が回転することなく単純に軸方
向に移動する。しかし、ガイドピン１６８と傾斜部１７
２とが係合するに到れば、出力ロッド１６２は軸方向へ
移動しつつ軸線まわりに回転する。それによって、クラ
ンプ爪１５４は被加工物４の近傍では被加工物４の面に
直角に移動し、離れた位置では移動しつつ回動すること
となり、出力ロッド１６２の比較的小さいストロークに
より、被加工物４の上方空間が完全に開放される。上記
出力ロッド１６２の回転時にはばね受け１６０も共に回
転するが、ばね受け１６０はスラスト軸受１５８を介し
て皿ばね１５２を受け、同じくスラスト軸受１５８を介
して解除部材１７４と当接するため、軽快に回転可能で
あり、出力ロッド１６２の回転を妨げることがない。

【００３２】クランプ装置の別の例を図１２および図１
３に示す。本クランプ装置１８０はねじ機構１８２によ
り出力ロッド１８４を軸方向に移動させるものである。
ねじ機構１８２は、互いに螺合された雌ねじ部材１８６
および雄ねじ部材１８８を備えている。これら雄ねじ部
材１８８および雌ねじ部材１８６がねじ山同士がすべり
接触する通常のねじ部材であってもよく、両ねじ部材の
間に多数のボールが介在させられたボールねじ機構であ
ってもよい。雌ねじ部材１８６は、クランプ装置本体１
９０内に回転可能に配設され、スラスト軸受１９２を介
して支持されている。雄ねじ部材１８８は出力ロッド１
８４と同軸かつ一体に構成されており、雌ねじ部材１８
６は回転軸１９４と同軸かつ一体の構成されている。回
転軸１９４は図示を省略する軸受を介して治具本体５２
に回転可能に支持されており、ウォームホイール１９６
が固定されている。治具本体５２にはさらに、図１３に
示す駆動軸１９８が、図示を省略する軸受を介して回転
可能かつ軸方向に移動不能に支持されている。

【００３３】駆動軸１９８の一端には、ほぼ四角形（六
角形でもよい）の係合部２００が設けられており、この
係合部２００にボックスレンチ等のレンチ部材２０２が
係合させられて、駆動軸１９８が回転させられるように
なっている。また、駆動軸１９８の自由な回転がコレッ
トチャックに類似のブレーキ装置２０６により防止され
るようになっている。ブレーキ装置２０６は、治具本体
５２に固定のテーパ部材２０８、コレット２１０および
皿ばね２１４を備えている。テーパ部材２０８は概して
中空円筒状の部材であり、内周面の一部がテーパ内周面
２１６とされている。コレット２１０は、上記テーパ内
周面２１６に対応したテーパ外周面２１８と、円筒内周
面２２０と、先端から後端近傍部まで形成された複数の
割り溝２２２とを備え、先端部が縮径可能なものであ
る。このコレット２１０のテーパ部材２０８に対する相
対回転は、テーパ部材２０８に固定の係合ピン２２４が
割り溝２２２の一つに嵌入させられることにより防止さ
れている。係合ピン２２４と割り溝２２２とにより相対
回転防止装置が構成されているのである。皿ばね２１４
は、治具本体５２に形成された座ぐり穴２２６の底面
と、コレット２１０の端面との間に予荷重を付与されて
配設されており、コレット２１０を座ぐり穴２２６の開
口側へ付勢している。皿ばね２１４は、コレット２１０
の付勢装置を構成するばね部材の一種なのである。

【００３４】前記レンチ部材２０２は、図示しない回転
駆動装置の出力軸の先端に設けられおり、移動装置によ
り回転駆動装置ごと軸方向に移動させられる。レンチ部
材２０２は、係合部２００に係合させられた状態では、
上記コレット２１０の先端に当接し、これを皿ばね２１
４の付勢力に抗して後退させる。コレット２１０は常に
はテーパ外周面２１８がテーパ内周面２１６に押し付け
られることにより縮径させられ、円筒内周面２１８によ
り駆動軸１９８を強く把持して回転を防止しているが、
上記のように後退させられることによ弾性的に拡径し、
駆動軸１９８を把持しない状態となるため、駆動軸１９
８は軽快に回転する状態となる。したがって、この状態
で回転駆動装置を作動させて駆動軸１９８を回転させれ
ば、駆動軸１９８に固定の図示しないウォームによりウ
ォームホイール１９６が回転させられ、回転軸１９４を
介して雌ねじ部材１８６が回転させられる。ブレーキ装
置２０６が、雌ねじ部材１８６の回転を防止する状態と
許容する状態とに切り換え可能な回転防止装置を構成
し、レンチ部材２０２がブレーキ解除部材を、回転駆動
装置の移動装置が解除部材移動装置を構成しているので
ある。

【００３５】以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細
に説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前記
〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識
に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である機械加工システムを
概略的に示す平面図である。

【図２】上記機械加工システムを構成するマシニングセ
ンタを示す平面図である。

【図３】上記マシニングセンタの正面図である。

【図４】前記機械加工システムを構成する移動型ロボッ
トを示す正面図である。

【図５】上記移動型ロボットの側面図である。

【図６】上記移動型ロボットの搬送チャックの正面図で
ある。

【図７】前記機械加工システムを構成する保持治具を示
す正面図である。

【図８】上記保持治具のクランプ装置の平面図である。

【図９】上記クランプ装置の一部断面正面図である。

【図１０】上記クランプ装置を作動させる作動装置を示
す回路図である。

【図１１】前記本発明の別の実施形態である機械加工シ
ステムを構成する保持治具のクランプ装置を示す正面断
面図である。

【図１２】前記本発明のさらに別の実施形態である機械
加工システムを構成する保持治具のクランプ装置を示す
正面断面図である。

【図１３】上記クランプ装置の駆動装置の要部を示す正
面断面図である。

【符号の説明】

１：マシニングセンタ ２：移動型ロボット ３：
ガイド ４：被加工物５：被加工物搬入装置 ６：
被加工物搬出装置 ７：保持治具 ８：取付装置
９：取外装置 １２：工具台 １４：被加工物台
３０：被加工物チャック ３２：工具チャック
４０：基台 ４２：作動部 ４６：搬送チャック
４８：治具用爪 ５０：被加工物用爪 ５２：
治具本体 ５４：固定装置 ５８：クランプ装置
６０：クランプ爪 ６２：クランプ爪駆動装置
９４：作動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 辰幸 愛知県知立市山町茶碓山19番地 富士機械 製造株式会社内 (72)発明者 米川 勝治 愛知県知立市山町茶碓山19番地 富士機械 製造株式会社内 Ｆターム(参考） 9A001 BB06 HH19 JJ49 KK32 KK54

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マシニングセンタを複数台ならべてライ
   ンを構成し、被加工物を保持治具に保持させ、その保持
   治具ごと被加工物を複数台のマシニングセンタの各々の
   被加工物保持装置に取り付け、被加工物を加工した後、
   保持治具ごと被加工物保持装置から取り外し、保持治具
   と被加工物とを分離し、分離後の保持治具を前記ライン
   の上流側へ戻して新たな被加工物を装着し、再び前記複
   数台のマシニングセンタの被加工物保持装置に取り付け
   る工程を自動で繰り返させる機械加工方法。
2. 【請求項２】 前記ラインに沿って移動可能な移動型ロ
   ボットに、前記被加工物を保持した保持治具を前記複数
   台のマシニングセンタの各々に搬入させ、各マシニング
   センタの前記被加工物保持装置に取り付けさせ、被加工
   物保持装置から取り外させ、各マシニングセンタから搬
   出させる請求項１に記載の機械加工方法。
3. 【請求項３】 前記被加工物を取り外した後の保持治具
   を前記移動型ロボットに保持させて前記ラインの上流側
   へ戻させる請求項２に記載の機械加工方法。
4. 【請求項４】 前記被加工物の前記保持治具への取付け
   と、保持治具からの取外しとの少なくとも一方を前記移
   動型ロボットに行わせる請求項２または３に記載の機械
   加工方法。
5. 【請求項５】 被加工物を保持する被加工物保持装置、
   加工工具を保持する加工工具保持装置、および被加工物
   保持装置に保持された被加工物と加工工具保持装置に保
   持された加工工具とに相対移動を生じさせ、加工工具に
   被加工物を加工させる相対移動装置を備えた工作機械
   と、 治具本体およびその治具本体に前記被加工物を固定する
   固定装置を備えた保持治具と、 その保持治具に前記被加工物を取り付ける取付装置と、 その取付装置により被加工物が取り付けられた前記保持
   治具を前記工作機械に搬入して前記被加工物保持装置に
   保持させ、加工後保持治具を被加工物保持装置から受け
   取って工作機械から搬出する第一搬送装置と、 その第一搬送装置により搬出された保持治具から被加工
   物を取り外す取外し装置と、 その取外し装置により被加工物が取り外された保持治具
   を、前記取付装置側へ戻す第二搬送装置とを含む機械加
   工システム。
6. 【請求項６】 少なくとも前記第一搬送装置が、ガイド
   に沿って移動する基台と、その基台に支持され、前記取
   付装置から前記保持治具を受け取り、前記工作機械の被
   加工物保持装置に対して着脱し、前記取外し装置に引き
   渡す動作を行う動作部とを備えた移動型ロボットを含む
   請求項５に記載の機械加工システム。
7. 【請求項７】 前記固定装置が、 前記被加工物に係合するクランプ爪と、 そのクランプ爪を被加工物に係合して被加工物を前記治
   具本体に固定する作用位置と、被加工物から離間した非
   作用位置とへ移動させるクランプ爪移動装置とを含み、
   かつ、前記取付装置が、 前記治具本体を固定的に保持する治具本体保持装置と、 その治具本体保持装置に保持された保持治具に前記被加
   工物を引き渡す引渡し装置と、 前記クランプ爪移動装置を、クランプ爪に被加工物を固
   定させる向きに作動させる第一作動装置とを含む請求項
   ５または６に記載の機械加工システム。
8. 【請求項８】 前記固定装置が、 前記被加工物に係合するクランプ爪と、 そのクランプ爪を被加工物に係合して被加工物を前記治
   具本体に固定する作用位置と、被加工物から離間した非
   作用位置とへ移動させるクランプ爪移動装置とを含み、
   かつ、前記取外し装置が、 前記治具本体を固定的に保持する治具本体保持装置と、 その治具本体保持装置に保持された保持治具の前記クラ
   ンプ爪移動装置を、クランプ爪に被加工物を解放させる
   向きに作動させる第二作動装置と、 前記治具本体保持装置に保持された保持治具から前記被
   加工物を受け取る受取装置とを含む請求項５ないし７の
   いずれか１つに記載の機械加工システム。