JP2001277064A - 加工システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロングツールを使用するのに好適な加工シス
テムを提供する。 【解決手段】 加工システム１０は、加工対象ワークＷ
inが搬入される搬入部１１と、加工済みワークWoutを搬
出する搬出部１２と、マシニングセンタ１３と、マシニ
ングセンタとは別個独立に配置されると共にロングツー
ル１７を略鉛直方向に垂下した状態で保持するツール台
１４と、ロボット１５と、制御手段１６と、を有する。
マシニングセンタは、ロングツールが着脱自在に取り付
けられるスピンドル３１と、ワークＷを保持する治具３
２とを有する。そして、ロボットにより、搬入部から治
具への加工対象ワークの搬入、治具から搬出部への加工
済みワークの搬出、ツール台に対するロングツールの搬
入／搬出、および、スピンドルに対するロングツールの
着脱を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長尺な工具を用い
てワークを加工する加工システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】種々の自動車部品は、マシニングセンタ
を備える加工システムにおいて、穴あけ、切削などの所
定の機械加工が施される。マシニングセンタは、チャッ
クを介してツールが着脱自在に取り付けられるスピンド
ルを有している。一般的に、マシニングセンタを使用し
た加工においては、Ｚ軸方向（加工軸の軸心方向）のス
トローク範囲内で加工を行ない得るように、ツールが決
定ないし選択される。

【０００３】また、一般的なマシニングセンタは、ワー
クに対して多種類の加工を行うために、ツールを自動的
に交換する自動工具交換装置（以下、「ＡＴＣ装置」と
いう）が組み込まれている。ＡＴＣ装置は、複数のツー
ルを保持するＡＴＣマガジンと、スピンドルに対してツ
ールを着脱するＡＴＣアームとを有している。ＡＴＣア
ームは、指定された加工に応じたツールをマガジンから
選択的に取出し、このツールをスピンドルに取り付け
る。また、ＡＴＣアームは、スピンドルに取り付けられ
ているツールを取り外し、このツールをＡＴＣマガジン
の所定の位置に収納する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車部品
の中には、シリンダヘッドとこれに取り付けられたカム
ブラケットとにより形成されるカム穴を仕上げ加工する
場合のように、ロングツールとも指称される長尺工具を
用いた加工が必要な部品がある。この場合の加工長は約
５００ｍｍを超え、この長さに応じたロングツールが用
いられる。

【０００５】このような特殊なロングツールをマシニン
グセンタに使用する場合には、マシニングセンタ自体を
大型化するか、汎用マシニングセンタにおけるＡＴＣ装
置を特殊な構造にするか、のいずれかの手段を講じる必
要がある。

【０００６】さらに、ロングツールによる加工長がマシ
ニングセンタのＺ軸ストロークを超える場合は、Ｚ軸ス
トロークが長い大型のマシニングセンタを使用するか、
汎用マシニングセンタにおけるＺ軸ストロークを特殊な
ものにするか、のいずれかの手段を講じる必要もある。

【０００７】しかしながら、上記のように大型のマシニ
ングセンタを設けたり、汎用マシニングセンタを特殊な
構造にしたりする場合には、設計費や部品代などの設備
費の増加を招くという問題がある。

【０００８】また、限られたスペースに敷設されている
既設コンベア内に、マシニングセンタを設置する場合、
ワークの搬入や搬出のための種々のアクチュエータ（プ
ッシャ、搬送コンベア、インデックス装置など）を必要
とするが、前記アクチュエータの増加に伴い、部品点数
や設備費の増加を招くという問題もある。したがって、
マシニングセンタを備える加工システムにあっては、前
記アクチュエータの増設を抑えて、部品点数や設備費の
増加を可及的に低減しなければならないという要請もあ
る。

【０００９】そこで、本発明は、長尺工具を使用するの
に好適で、設備費の増加を可及的に低減し得る加工シス
テムを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に記載の発明は、工具が着脱自在に取り付け
られる加工軸を含む加工手段と、前記加工手段とは別個
独立に配置されると共に工具を略鉛直方向に垂下した状
態で保持する工具保持台と、前記工具保持台に対する工
具の搬入／搬出、および、前記加工軸に対する工具の着
脱を行うロボットと、を有してなる加工システムであ
る。

【００１１】請求項２に記載の発明は、加工対象のワー
クが搬入される搬入部と、加工済みのワークを搬出する
搬出部と、工具が着脱自在に取り付けられる加工軸、前
記ワークを保持する治具、および、前記治具を回転する
ことにより前記加工軸に対する前記ワークの向きを変え
るインデックス手段を含む加工手段と、前記加工手段と
は別個独立に配置されると共に工具を略鉛直方向に垂下
した状態で保持する工具保持台と、前記搬入部から前記
治具への前記加工対象ワークの搬入、前記治具から前記
搬出部への前記加工済みワークの搬出、前記工具保持台
に対する工具の搬入／搬出、および、前記加工軸に対す
る工具の着脱を行うロボットと、前記ロボットおよび前
記加工手段の動作を制御する制御手段と、を有してなる
加工システムである。

【００１２】請求項３に記載の発明は、前記工具は、長
尺工具であることを特徴とする。

【００１３】請求項４に記載の発明は、前記ロボット
は、前記ワークを保持するワーク用ハンド部と、前記工
具を保持する工具用ハンド部とが一体化されたハンドを
含んでいることを特徴とする。

【００１４】請求項５に記載の発明は、前記制御手段
は、前記加工手段による加工が終了すると、前記ロボッ
トに対するワークの向きが前記治具に搬入されたときの
向きと反対の向きになるまで、前記インデックス手段に
より前記治具を回転させることを特徴とする。

【００１５】請求項６に記載の発明は、前記ワーク用ハ
ンド部は、表裏両面のうち一の面で前記加工対象ワーク
を保持すると共に他の面で前記加工済みワークを保持す
る表裏反転自在なアームと、前記一の面および前記他の
面のそれぞれに設けられ、ワークの保持位置を規制する
規制部材と、前記一の面または前記他の面に保持された
ワークを固定するクランプ手段と、を有していることを
特徴とする。

【００１６】請求項７に記載の発明は、前記加工対象ワ
ークは、一の工具により所定の加工を施す加工部位の間
に空隙が存在する形状を有し、前記加工手段は、前記加
工軸に対して前記治具を進退移動させる移動手段をさら
に含んでなり、前記制御手段は、前記一の工具が前記空
隙に達したとき、前記移動手段により前記治具を前記加
工軸に向けて前進移動させることを特徴とする。

【００１７】

【発明の効果】上記のように構成した本発明は以下の効
果を奏する。

【００１８】請求項１に記載の発明によれば、工具を保
持する工具保持台を加工手段とは別個独立に配置し、工
具交換をロボットにより行うようにしたため、加工手段
のサイズやこれに組み込まれる自動工具交換装置のサイ
ズの制限を受けることがなく、加工手段自体を必要以上
に大型化したり、自動工具交換装置を特殊な構造にした
りする必要がなく、設備費の増加を可及的に低減でき
る。また、工具長や工具径の制限を受けることがなく、
種々の工具を工具保持台に備えておくことができる。さ
らに、工具交換をロボットで行うので、工具保持台は工
具を保管する機能さえ備えていればよく、ロボットの動
作範囲内において工具保持台の設置場所を確保できれ
ば、加工手段で使用し得る工具を簡単かつ安価に追加で
きる。しかも、工具を略鉛直方向に垂下した状態で工具
保持台に保持しているため、工具先端が撓むことがな
く、加工精度が低下せず、また、略水平に保持する場合
に比べて、工具保持台の設置スペースを小さくできる。

【００１９】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の効果に加えて、ワークの搬入／搬出および工具の搬入
／搬出の両者をロボットにより行うことにより、ワーク
の搬送のためだけに用いられるプッシャや、ワークの搬
送のためだけにワークの向きを変えるインデック装置な
どのアクチュエータが不要となり、アクチュエータの増
設を抑えて、部品点数や設備費の増加を低減しなければ
ならないという要請に応えることができる。

【００２０】請求項３に記載の発明のように長尺工具の
場合には、加工精度の低下の防止および工具保持台の小
スペース化の効果が一層顕著になる。

【００２１】請求項４に記載の発明によれば、ワーク用
ハンド部とツール用ハンド部とを一体化したハンドを用
いているため、設備費の低減を図ることができ、しか
も、ハンドを交換するための時間が発生せず、サイクル
タイムの短縮をも達成できる。

【００２２】請求項５に記載の発明によれば、治具から
搬出部にワークを搬出したとき、搬入部におけるワーク
の前後と、搬出部におけるワークの前後とが同じにな
り、ワークの前後方向を変えることなく、ロボットによ
るワークの搬入／搬出が可能となる。しかも、加工手段
で加工を行うために必須のインデックス手段により加工
済みワークの向きを変更しているため、ワークの向きを
変えるためだけのインデックス手段を別途設ける必要が
ない。したがって、アクチュエータの増設を抑えて、部
品点数や設備費の増加を低減しつつ、ワークの前後を一
定にした搬送を行うことができる。

【００２３】請求項６に記載の発明によれば、ワークの
前後方向が異なり規制部材を配置すべき位置が異なる場
合であっても、一つのアームの表面または裏両のいずれ
かにより、当該ワークを保持位置を規制しつつ保持でき
る。このため、ワーク用ハンド部の構成が簡素となり、
また、ワークの前後を一定にした搬送を実現するのに適
した構成となる。さらに、アーム表面またはアーム裏面
に保持されたワークを１つのクランプ手段により固定す
ることができ、ワーク用ハンド部の構成を一層簡素にで
きる。

【００２４】請求項７に記載の発明によれば、加工手段
は加工軸に対して治具を進退移動させる移動手段をさら
に含んでいるため、工具による加工長が加工軸に許容さ
れたストロークを超えるワークであっても、ワークの加
工部位に所定の加工を施すことができる。このため、加
工手段自体を必要以上に大型化する必要がなく、設備費
の増加を可及的に低減できる。また、一の工具が空隙に
達したときにワークが前進移動するため、ワークの加工
精度に悪影響を及ぼすことはない。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。

【００２６】図１は、本発明の実施形態に係る加工シス
テムを示すレイアウト図、図２は、同加工システムのマ
シニングセンタを示す正面図、図３（Ａ）〜（Ｃ）は、
同加工システムの工具保持台を示す正面図、平面図およ
び側面図、図４は、同加工システムのロボットを示す正
面図、図５は、ロボットのハンドを示す平面図、図６
（Ａ）および（Ｂ）は、ロボットのハンドにより加工対
象ワークを保持した状態および加工済みワークを保持し
た状態を示す図、図７は、工具用ハンド部の要部を示す
図、図８（Ａ）（Ｂ）は、ワークの一例としてのシリン
ダブロックを示す平面図および側面図、図９は、シリン
ダブロックの加工状態を示す図である。

【００２７】図１を参照して、実施形態に係る加工シス
テム１０を概説すると、この加工システム１０は、加工
対象のワークＷinが搬入される搬入部１１と、加工済み
のワークＷoutを搬出する搬出部１２と、搬送ラインか
ら若干離れた場所に設置されるマシニングセンタ１３
（加工手段に相当）と、マシニングセンタ１３とは別個
独立に配置されるツール台１４（工具保持台に相当）
と、搬入部１１と搬出部１２との間に配置されるロボッ
ト１５と、ロボット１５およびマシニングセンタ１３の
動作を制御する制御手段１６とを有している。マシニン
グセンタ１３は、ツールが着脱自在に取り付けられるス
ピンドル３１（加工軸に相当）と、ワークＷをクランプ
して保持する治具３２とを含んでいる。ツール台１４に
保持するツールは、いわゆるロングツール１７である。
このロングツール１７は、略鉛直方向に垂下した状態で
ツール台１４に保持される。

【００２８】そして、ロボット１５により、搬入部１１
からマシニングセンタ１３の治具３２への加工対象ワー
クＷinの搬入（図中とを参照）、前記治具３２から
搬出部１２への加工済みワークＷoutの搬出（図中と
を参照）、ツール台１４に対するロングツール１７の
搬入／搬出（図中を参照）、および、マシニングセン
タ１３のスピンドル３１に対するロングツール１７の着
脱（図中を参照）を行っている。以下、詳述する。

【００２９】なお、本明細書において「長尺工具」また
は「ロングツール」という用語は、具体的に長さが何セ
ンチ以上の工具という意味ではなく、汎用品の安価なＡ
ＴＣ装置で交換できない長さを有する工具、汎用品の安
価なＡＴＣマガジンに保管できない長さを有する工具、
または、加工精度を維持する必要から水平状態で保管す
ることができない長さを有する工具であると解釈すべき
である。

【００３０】前記搬入部１１は、加工対象ワークＷinを
搬送するローディングコンベア２０と、ローディングコ
ンベア２０に隣接して配置される搬入用ワーク置き台２
１とを有する。加工対象ワークＷinは、前工程における
加工が完了した後に、ローディングコンベア２０により
搬送され、搬入用ワーク置き台２１に設けたレール２２
上に引き渡される。

【００３１】前記搬出部１２は、加工済みワークＷout
を搬送するアンローディングコンベア２５と、アンロー
ディングコンベア２５に隣接して配置される搬出用ワー
ク置き台２６とを有する。加工済みワークＷoutは、搬
出用ワーク置き台２６に設けたレール２７上に載置さ
れ、アンローディングコンベア２５に引き渡された後
に、次工程に送られる。

【００３２】前記マシニングセンタ１３は、図２に示す
ように、スピンドル３１と、治具３２と、治具３２を回
転することによりスピンドル３１に対するワークＷの向
きを変えるインデックス装置３３（インデックス手段に
相当）とを含んでいる。スピンドル３１に取り付けられ
たツールは、インデックス装置３３により向きが変えら
れたワークＷに向けて、所定の回転速度で回転されつ
つ、所定の送り速度で移動される。スピンドル３１の図
中Ｚ軸方向のストロークは、５００ｍｍである。

【００３３】マシニングセンタ１３には、汎用機で通常
一般的に設置されているＡＴＣ装置３４が組み込まれて
いる。特殊なロングツール１７以外の通常のドリル、タ
ップなどのツールは、ＡＴＣマガジン３５から取り出さ
れてＡＴＣアーム３６によりスピンドル３１に取り付け
られ、また逆に、ＡＴＣアーム３６によりスピンドル３
１から取り外されてＡＴＣマガジン３５に保管される。

【００３４】本実施例のマシニングセンタ１３にあって
はさらに、スピンドル３１に対して治具３２を進退移動
させる移動ユニット３７（移動手段に相当）をさらに含
んでいる。移動ユニット３７は、マシニングセンタ１３
のＺ軸方向に延伸するレール、当該レール上に載置され
Ｚ軸と同軸上に移動自在なスライダ、スライダを駆動す
るステッピングモータなどから構成されている。治具３
２はスライダの上に取り付けられている。

【００３５】前記ツール台１４は、図３（Ａ）〜（Ｃ）
に示すように、２列の収納棚４１を有し、各収納棚４１
にはホルダサポート４２が設けられている。ホルダサポ
ート４２は、牽引チェーンなどを介して、図３（Ａ）に
おいて左右方向に移動自在に構成されている。ロングツ
ール１７の基端部は、ツールホルダ４３に保持されてい
る。ロングツール１７は、先端側を下にして略鉛直方向
に垂下した状態で、かつ、ホルダサポート４２に刺さっ
た状態で、当該ホルダサポート４２上に支持されてい
る。

【００３６】図３（Ａ）において右手側はロボット１５
が位置する側であり、左手側は作業者が位置する側であ
る。サイクル運転中においては、ホルダサポート４２は
同図（Ａ）に仮想線で示される右端部の位置に移動され
ている。この位置において、ロボット１５により、ツー
ル台１４に対するロングツール１７の搬入／搬出がなさ
れる。一方、作業者がロングツール１７の点検などをす
る場合には、ハンドル４４を回して、ホルダサポート４
２を左端部の位置に引き寄せる。この位置において、ロ
ングツール１７の点検や取替えなどを行なう。

【００３７】ロングツール１７を略鉛直方向に垂下した
状態で保持する理由は次のとおりである。つまり、ロン
グツール１７を略水平に保持した場合には、自重により
ツール先端が数μｍ程度撓んでしまい、その後の加工精
度が低下してしまうが、略鉛直方向に垂下した状態で保
持した場合には、ツール先端が撓むことがなく、加工精
度の低下を招かないからである。さらに、略水平に保持
する場合に比べて、ツール台１４の設置スペースが小さ
くなるからでもある。

【００３８】前記ロボット１５は、図４に示すように、
一般的な６軸ロボット１５であり、先端にロボットハン
ド５１が取り付けられている。ロボットハンド５１は、
図５にも示すように、ワークＷを保持するワーク用ハン
ド部５２と、ロングツール１７を保持するツール用ハン
ド部５３とが一体化されて構成されている。ワーク用ハ
ンド部５２は、関節部５４を介して回転することにより
表裏反転自在となったアーム５５を備え、当該アーム５
５の基端寄りの側部にツール用ハンド部５３が設けられ
ている。

【００３９】アーム５５は、先端が開放されたコの字形
状をなすプレート部材から構成され、所定の間隔を隔て
て、第１と第２の保持部５６、５７が設けられている。
アーム５５の保持部５６、５７は、搬入用ワーク置き台
２１のレール２２上に搬送された加工対象ワークＷinの
下面を保持できる一方、下面を保持した加工済みワーク
Ｗoutを搬出用ワーク置き台２６のレール２７上に引渡
すことができる形状に設定されている。図６（Ａ）に示
すように、加工対象ワークＷinは、アーム５５の表裏両
面のうち一の面５５ａ（以下、「表面」という）の上に
保持され、図６（Ｂ）に示すように、加工済みワークＷ
outは、他の面５５ｂ（以下、「裏面」という）の上に
保持される。

【００４０】第１保持部５６の表面５５ａには、加工対
象ワークＷinを位置決めして保持するため、搬入用位置
決めピン５８が突出して設けられている。一方、第１保
持部５６の裏面５５ｂには、加工済みワークＷoutを位
置決めして保持するため、搬出用位置決めピン５９が突
出して設けられている。図示例では、搬入用位置決めピ
ン５８および搬出用位置決めピン５９のそれぞれは、先
端寄りと、基端寄りとの２箇所に設けてある。それぞれ
のピン５８、５９は、ワークＷに設けられた姿勢規制部
材、例えば、搬送用ロケート穴８４に挿入ないし嵌合す
る。ワークＷの一例については後述する。

【００４１】ワーク用ハンド部５２には、アーム５５上
に保持したワークＷを固定するワーククランパ６０（ク
ランプ手段に相当）が設けられている。ワーククランパ
６０は、第１保持部５６の側部に設けられた支軸６１を
中心に回動自在なアーム部６２と、当該アーム部６２の
先端に設けられたクランプ部６３と、アーム部６２を回
動する駆動手段たとえば油圧シリンダ６４とを有する。
図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、クランプ部６３は、ア
ーム５５の厚さ寸法よりも大きな高さ寸法を有し、搬入
用位置決めピン５８および搬出用位置決めピン５９のう
ち基端寄りに位置するピン５８、５９に圧接および圧接
解除自在に設けられている。

【００４２】ワークＷinを搬入する際には、図６（Ａ）
に示すように、アーム表面５５ａが上向きとなるように
アーム５５を回転し、搬送用ロケート穴８４に搬入用位
置決めピン５８を挿入してワークＷを位置決めし、アー
ム５５上に保持する。その後、油圧シリンダ６４により
アーム部６２を回動し、クランプ部６３をピン５８に圧
接させることにより、アーム５５上に保持した加工対象
ワークＷinが固定される。

【００４３】一方、ワークＷoutを搬出する際には、図
６（Ｂ）に示すように、アーム裏面５５ｂが上向きとな
るようにアーム５５を回転して裏返し、搬入時と同じ搬
送用ロケート穴８４に搬出用位置決めピン５９を挿入し
てワークＷを位置決めし、アーム５５上に保持する。そ
の後、油圧シリンダ６４によりアーム部６２を回動し、
クランプ部６３をピン５９に圧接させることにより、ア
ーム５５上に保持した加工済みワークＷoutが固定され
る。

【００４４】ツール用ハンド部５３には、図５に示すよ
うに、ツールホルダ４３を位置決めして保持するツール
ガイド７１と、当該ツールガイド７１に保持したツール
ホルダ４３を固定するツールクランパ７２とが設けられ
ている。ツールガイド７１は、開口部が形成された半円
弧形状を有する。ツールクランパ７２は、ツールガイド
７１に向けて進退移動自在なアーム部７３と、当該アー
ム部７３の先端に設けられたクランプ部７４と、アーム
部７３を進退移動する駆動手段たとえば油圧シリンダ７
５とを有する。クランプ部７４には、図７に示すよう
に、ツールホルダ４３に形成された凹部４３ａに嵌り込
むローラ７６が回転自在に設けられている。

【００４５】ロングツール１７をツール台１４から搬出
したり、スピンドル３１から取り外したりする際には、
図６（Ａ）および図７に示すように、ツールホルダ４３
の凹部４３ａにツールガイド７１を挿入し、ツールホル
ダ４３を位置決めする。その後、油圧シリンダ７５によ
りアーム部７３を前進し、クランプ部７４のローラ７６
をツールホルダ４３の凹部４３ａに嵌り込ませる。これ
により、ロングツール１７が固定される。

【００４６】一方、ロングツール１７をツール台１４に
搬入したり、スピンドル３１に取り付けたりする際に
は、ツール用ハンド部５３を所定位置まで移動した後、
アーム部７３を後退し、ローラ７６を凹部４３ａから離
間させる。これにより、ロングツール１７がツール台１
４やスピンドル３１に引き渡される。

【００４７】前記加工対象ワークＷinの一例として、図
８（Ａ）（Ｂ）に示されるシリンダヘッド８１を挙げる
ことができる。シリンダヘッド８１上面にはカムブラケ
ット８２が取り付けられている。図示するシリンダヘッ
ド８１には搬送ボス８３が両側（図８（Ａ）においては
上下）に設けられているが、搬送時にワークＷを位置決
めするために使用するロケート穴８４は、一方の搬送ボ
ス８３（図８（Ａ）においては上側の搬送ボス８３）に
のみ加工されている。シリンダヘッド８１とカムブラケ
ット８２との間に形成される複数個のカム穴８５（加工
部位に相当する）を順次仕上げ加工するために、ロング
ツール１７が使用される。

【００４８】図９にも示すように、上面にカムブラケッ
ト８２が取り付けられたシリンダヘッド８１は、一のロ
ングツール１７により所定の仕上げ加工を施す加工部位
つまりカム穴８５の間に空隙８６が存在する形状を有す
るワークＷでもある。換言すれば、本実施形態のワーク
Ｗは非加工部を有する長尺の断続加工物でもある。

【００４９】制御手段１６は、ロングツール１７先端に
設けたチップ９１が空隙８６に達したとき、移動ユニッ
ト３７により治具３２をスピンドル３１に向けて前進移
動する。

【００５０】また、制御手段１６は、マシニングセンタ
１３による加工が終了すると、ロボット１５に対するワ
ークＷの向きが治具３２に搬入されたときの向きと反対
の向きになるまで、インデックス装置３３により治具３
２を回転させている。したがって、インデックス装置３
３は、ワークＷの加工姿勢を変更するという本来の機能
の他に、治具３２からのワークＷの搬出方向を切り換え
るという機能をも有する。

【００５１】次に、本実施形態の作用を説明する。

【００５２】前工程が完了した加工対象ワークＷinは、
搬入部１１のローディングコンベア２０を通り、搬入用
ワーク置き台２１のレール２２上の所定位置まで搬送さ
れる。ロボット１５は、ロボットハンド５１が他の機器
と干渉しない所定の待機位置で、待機している。加工対
象ワークＷinは、待機位置から移動してきたロボットハ
ンド５１により保持される（図１の）。このとき、ロ
ボットハンド５１のワーク用ハンド部５２は、図６
（Ａ）に示すように、アーム表面５５ａを上向きにし、
搬送用ロケート穴８４に搬入用位置決めピン５８を挿入
してワークＷinを位置決めする。その後、ワーククラン
パ６０を作動して、加工対象ワークＷinをアーム５５上
に固定する。

【００５３】次いで、ロボット１５は、加工対象ワーク
Ｗinを、搬入部１１からマシニングセンタ１３の治具３
２に搬入する（図１の）。ロボット１５は待機位置に
復帰する。

【００５４】マシニングセンタ１３では、インデックス
装置３３により治具３２を回転させてスピンドル３１に
対するワークＷの向きを変えながら、所定の加工を行
う。通常のドリルやタップなどのツールを用いて加工す
る場合には、ＡＴＣ装置３４によりツールを順次交換す
る。

【００５５】通常のツールを用いた加工が終了し、特殊
なロングツール１７を用いてカム穴８５を仕上げ加工す
る場合には、まず、スピンドル３１に取り付けられてい
る通常のツールをＡＴＣマガジン３５に戻す。ツール台
１４に収納されたロングツール１７は、待機位置から移
動してきたロボットハンド５１により掴まれ保持される
（図１の）。このとき、ツール用ハンド部５３は、図
６（Ａ）および図７に示すように、ツールホルダ４３に
ツールガイド７１の開口部を挿入してツールホルダ４３
を位置決めする。その後、ツールクランパ７２を作動し
て、ロングツール１７をアーム５５に固定する。

【００５６】ロボット１５は、ツール台１４からロング
ツール１７を搬出した後、アーム５５などを回転させつ
つロングツール１７の姿勢を変え、当該ロングツール１
７を、マシニングセンタ１３のスピンドル３１に取り付
ける（図１の）。マシニングセンタ１３では、ロング
ツール１７により、カム穴８５の仕上げ加工を行う。

【００５７】ロングツール１７を用いた長尺の断続加工
物の加工手順を説明する。本実施形態では、マシニング
センタ１３のＺ軸ストロークが５００ｍｍ、カム穴８５
の加工長が５０８．５ｍｍであり、加工長がＺ軸ストロ
ークを超えるワークＷをロングツール１７により加工し
ている。

【００５８】図９に示すように、ロングツール１７によ
るＺ軸方向の加工は、ロングツール１７を回転しつつ所
定の送り速度でワークＷに向けて切削送りすることによ
り行う。制御手段１６は、ツールの送り量とワークＷの
位置とに基づいて、ロングツール１７先端のチップ９１
が達している位置を常時検出している。そして、制御手
段１６は、１つのカム穴８５の仕上げ加工が終了してチ
ップ９１が空隙８６である非加工部に達したことを検知
すると、移動ユニット３７により治具３２を前進移動さ
せる。このときの移動ユニット３７の移動速度はツール
の送り速度よりも速い速度に設定され、ワークＷがスピ
ンドル３１に向けて早送りされる。ワークＷを所定距離
だけ早送りすると、制御手段１６は、移動ユニット３７
を停止する。前記所定距離は、チップ９１先端が隣のカ
ム穴８５に達する距離である。ワークＷが停止すると、
次のカム穴８５の仕上げ加工が同様にして行われる。す
べてのカム穴８５の仕上げ加工が終了するまで、ワーク
Ｗの断続的な早送りと、切削加工とが繰り返される。

【００５９】なお、図９において、ロングツール１７を
切削送りする領域に符号ａを、ワークＷを早送りする領
域に符号ｂを付してある。また、ワークＷを早送りして
いる際には、ロングツール１７を同じ送り速度で送り続
けたり、送りを一時停止したりのいずれでもよい。

【００６０】カム穴８５の仕上げ加工が終了すると、移
動ユニット３７およびスピンドル３１が初期位置に戻っ
た後、ロボット１５は、スピンドル３１からロングツー
ル１７を取り外し、当該ロングツール１７をツール台１
４に搬入して所定の位置に返却する。他のロングツール
１７を使用して加工する場合は、同様の動作を繰り返
す。

【００６１】この加工ステージにおける全ての加工が終
了すると、制御手段１６は、ロボット１５に対する加工
済みワークＷoutの向きが治具３２に搬入されたときの
向きと反対の向きになるまで、インデックス装置３３に
より加工済みワークＷoutを保持する治具３２を回転さ
せる。つまり、加工済みワークＷoutは、ワーク搬入時
の方向と１８０°となる向き（前後が逆となる向き）に
インデックスされる。

【００６２】インデックスされた加工済みワークＷout
は、待機位置から移動してきたロボットハンド５１によ
り保持される（図１の）。このとき、ワーク用ハンド
部５２は、図６（Ｂ）に示すように、アーム裏面５５ｂ
が上向きになるように回転し、搬送用ロケート穴８４に
搬出用位置決めピン５９を挿入してワークＷoutを位置
決めする。その後、ワーククランパ６０を作動して、加
工済みワークＷoutをアーム５５上に固定する。

【００６３】次いで、ロボット１５は、加工済みワーク
Ｗoutを、治具３２から搬出部１２に搬出し、搬出用ワ
ーク置き台２６のレール２７上の所定位置に載置する
（図１の）。ワーククランパ６０を作動して加工済み
ワークＷoutの固定を解除した後、ロボット１５は待機
位置に復帰する。搬出用ワーク置き台２６に置かれた加
工済みワークＷoutは、アンローディングコンベア２５
を通り、次工程に搬送される。

【００６４】本実施形態の加工システム１０によれば、
ロングツール１７を保持するツール台１４をマシニング
センタ１３とは別個独立に配置し、ロングツール１７の
ツールチェンジをロボット１５により行うようにしたた
め、マシニングセンタ１３のサイズやＡＴＣ装置３４の
サイズの制限を受けることがない。したがって、マシニ
ングセンタ自体を必要以上に大型化したり、汎用マシニ
ングセンタにおけるＡＴＣ装置を特殊な構造にしたりす
る必要がなく、設備費の増加を可及的に低減できる。ま
た、ロングツール１７を保持したツールホルダ４３をロ
ボットハンド５１により保持できればよいので、ツール
長さおよびツール径の制限を受けることがなく、種々の
ロングツール１７をツール台１４に備えておくことがで
きる。さらに、ツールチェンジをロボット１５で行うの
で、ツール台１４はツールを保管する機能さえ備えてい
ればよく、ロボット１５の動作範囲内においてツール台
１４の設置場所を確保できれば、ロングツール１７のみ
ならず通常のツールを簡単かつ安価に追加できる。

【００６５】ワークを搬入／搬出するための専用のロボ
ットと、ロングツールを搬入／搬出するための専用のロ
ボットとを別個に設けることも考えられるが、本実施形
態では、１台のロボット１５により、ワークＷの搬入／
搬出およびロングツール１７の搬入／搬出の両者を行っ
ている。このように、多機能を１台のロボット１５で行
うことにより、ワークＷの搬送のためだけに用いられる
プッシャや、ワークＷの搬送のためだけにワークＷの向
きを変えるインデック装置などのアクチュエータが不要
となる。したがって、アクチュエータの増設を抑えて、
部品点数や設備費の増加を低減しなければならないとい
う要請にも応え得る。

【００６６】また、１台のロボット１５で、ワーク用の
ロボットハンドと、ツール用のロボットハンドとを交換
することも考えられるが、本実施形態では、ワーク用ハ
ンド部５２とツール用ハンド部５３とを一体化したロボ
ットハンド５１を用いているため、設備費の低減を図る
ことができ、しかも、ロボットハンド５１を交換するた
めの時間が発生せず、サイクルタイムも短縮する。

【００６７】マシニングセンタ１３による加工が終了す
ると、加工済みワークＷoutを、まず、ワーク搬入時の
方向と１８０°となる向きにインデックスし、その後、
ロボットハンド５１により保持して搬出部１２に搬出し
ている。このため、搬入部１１における加工対象ワーク
Ｗinの前後と、搬出部１２における加工済みワークＷou
tの前後とが同じになり、ワークＷの前後方向を変える
ことなく、ロボット１５によるワークＷの搬入／搬出が
可能となる。しかも、マシニングセンタ１３で加工を行
うために必須のインデックス装置３３により加工済みワ
ークＷoutの向きを変更しているため、ワークＷの向き
を変えるためだけのインデックス装置を別途設ける必要
はない。したがって、アクチュエータの増設を抑えて、
部品点数や設備費の増加を低減しつつ、ワークＷの前後
を一定にした搬送を行うことができる。

【００６８】なお、マシニングセンタ１３のインデック
ス装置３３によりワークＷの向きを所定の向きにインデ
ックスすることは、ロボットハンド５１により加工済み
ワークＷoutを搬出部１２に搬出したときに、当該搬出
部１２におけるワークＷoutの前後方向を任意に設定で
きることを意味する。したがって、２つの搬送ラインの
間に配置されている既設の加工システムを、これら２つ
の搬送ラインにおけるワークＷの前後方向に変更を加え
ることなく、本実施形態の加工システム１０に置き換え
ることも可能である。

【００６９】また、ワークＷの一方の側部にのみ、姿勢
規制部材である例えば搬送用ロケート穴８４が設けられ
ている場合には、ワークＷの前後方向を逆にすると、搬
送用ロケート穴８４が反対側に位置することになる。前
後の向きを変えると搬送用ロケート穴８４が反対側に位
置するようなワークＷにあっては、搬入部１１における
加工対象ワークＷinの前後と、搬出部１２における加工
済みワークＷoutの前後とを逆にしてもよい場合には、
１台のワーククランパにより、ロボットハンド５１の一
つの面に固定することはできる。しかしながら、ワーク
Ｗの前後を一定にしつつ搬送したい場合には、ロボット
ハンド５１の一つの面に固定しようとすると、少なくと
も２組のワーククランパを設ける必要がある。

【００７０】これに対して、本実施形態のワーク用ハン
ド部５２は、ワークＷの前後を一定にした搬送を実現す
るために、アーム表面５５ａで加工対象ワークＷinを保
持すると共にアーム裏面５５ｂで加工済みワークＷout
を保持し、さらに、１台のワーククランパ６０により、
アーム表面５５ａまたはアーム裏面５５ｂに保持された
ワークＷをクランプするように構成されている。したが
って、ワークＷの前後の向きに拘わらず当該ワークＷを
１台のワーククランパ６０によりワーク用ハンド部５２
に固定することができ、ロボットハンド５１の構成を簡
素にできる。

【００７１】また、ロングツール１７を用いた長尺の断
続加工物を加工するに当たり、ロングツール１７のチッ
プ９１が非加工部に達したときに、ワークＷをスピンド
ル３１側に断続的に近づけているため、ロングツール１
７による加工長がマシニングセンタ１３のＺ軸ストロー
クを超えても、ロングツール１７によるカム穴８５の仕
上げ加工が可能となる。さらに、移動ユニット３７は、
切削動作中のときにはワークＷを停止し、切削動作以外
のときにワークＷを移動させているため、ワークＷの加
工精度に悪影響を及ぼすことはない。しかも、比較的小
ストロークのマシニングセンタ１３を使用すると共に移
動ユニット３７を治具３２側に追加するという比較的簡
単な機構を追加するだけで、ロングツール１７による加
工長がマシニングセンタ１３のＺ軸ストロークを超える
ワークＷを加工することが可能となる。したがって、Ｚ
軸ストロークが長い大型のマシニングセンタを使用した
り、汎用マシニングセンタにおけるＺ軸ストロークを特
殊なものにしたりする必要がなく、設備費の増加を可及
的に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る加工システムを示す
レイアウト図である。

【図２】 同加工システムのマシニングセンタを示す正
面図である。

【図３】 図３（Ａ）〜（Ｃ）は、同加工システムの工
具保持台を示す正面図、平面図および側面図である。

【図４】 同加工システムのロボットを示す正面図であ
る。

【図５】 ロボットのハンドを示す平面図である。

【図６】 図６（Ａ）および（Ｂ）は、ロボットのハン
ドにより加工対象ワークを保持した状態および加工済み
ワークを保持した状態を示す図である。

【図７】 工具用ハンド部の要部を示す図である。

【図８】 図８（Ａ）（Ｂ）は、ワークの一例としての
シリンダブロックを示す平面図および側面図である。

【図９】 シリンダブロックの加工状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０…加工システム １１…搬入部 １２…搬出部 １３…マシニングセンタ（加工手段） １４…ツール台（工具保持台） １５…ロボット １６…制御手段 １７…ロングツール（長尺工具） ３１…スピンドル（加工軸） ３２…治具 ３３…インデックス手段 ３４…自動工具交換装置 ３７…移動ユニット（移動手段） ５１…ロボットハンド（ハンド） ５２…ワーク用ハンド部 ５３…ツール用ハンド部（工具用ハンド部） ５５…アーム ５５ａ…アームの表面（一の面） ５５ｂ…アームの裏面（他の面） ５８…搬入用位置決めピン（規制部材） ５９…搬出用位置決めピン（規制部材） ６０…ワーククランパ（クランプ手段） ７１…ツールガイド ７２…ツールクランパ ８１…シリンダヘッド ８２…カムブラケット ８４…ロケート穴 ８５…カム穴（加工部位） ８６…空隙（非加工部位） Ｗ…ワーク（Ｗin…加工対象ワーク、Ｗout…加工済み
ワーク）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具が着脱自在に取り付けられる加工軸
   を含む加工手段と、 前記加工手段とは別個独立に配置されると共に工具を略
   鉛直方向に垂下した状態で保持する工具保持台と、 前記工具保持台に対する工具の搬入／搬出、および、前
   記加工軸に対する工具の着脱を行うロボットと、を有し
   てなる加工システム。
2. 【請求項２】 加工対象のワークが搬入される搬入部
   と、 加工済みのワークを搬出する搬出部と、 工具が着脱自在に取り付けられる加工軸、前記ワークを
   保持する治具、および、前記治具を回転することにより
   前記加工軸に対する前記ワークの向きを変えるインデッ
   クス手段を含む加工手段と、 前記加工手段とは別個独立に配置されると共に工具を略
   鉛直方向に垂下した状態で保持する工具保持台と、 前記搬入部から前記治具への前記加工対象ワークの搬
   入、前記治具から前記搬出部への前記加工済みワークの
   搬出、前記工具保持台に対する工具の搬入／搬出、およ
   び、前記加工軸に対する工具の着脱を行うロボットと、 前記ロボットおよび前記加工手段の動作を制御する制御
   手段と、を有してなる加工システム。
3. 【請求項３】 前記工具は、長尺工具であることを特徴
   とする請求項１または請求項２に記載の加工システム。
4. 【請求項４】 前記ロボットは、前記ワークを保持する
   ワーク用ハンド部と、前記工具を保持する工具用ハンド
   部とが一体化されたハンドを含んでいることを特徴とす
   る請求項２に記載の加工システム。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記加工手段による加
   工が終了すると、前記ロボットに対するワークの向きが
   前記治具に搬入されたときの向きと反対の向きになるま
   で、前記インデックス手段により前記治具を回転させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の加工システム。
6. 【請求項６】 前記ワーク用ハンド部は、表裏両面のう
   ち一の面で前記加工対象ワークを保持すると共に他の面
   で前記加工済みワークを保持する表裏反転自在なアーム
   と、 前記一の面および前記他の面のそれぞれに設けられ、ワ
   ークの保持位置を規制する規制部材と、 前記一の面または前記他の面に保持されたワークを固定
   するクランプ手段と、を有していることを特徴とする請
   求項２に記載の加工システム。
7. 【請求項７】 前記加工対象ワークは、一の工具により
   所定の加工を施す加工部位の間に空隙が存在する形状を
   有し、 前記加工手段は、前記加工軸に対して前記治具を進退移
   動させる移動手段をさらに含んでなり、 前記制御手段は、前記一の工具が前記空隙に達したと
   き、前記移動手段により前記治具を前記加工軸に向けて
   前進移動させることを特徴とする請求項２に記載の加工
   システム。