JP2005046917A

JP2005046917A - 機械加工機およびこれを備えた機械加工ライン

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Publication number: JP2005046917A
Application number: JP2003203166A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Murai; 村井和孝; Shigeto Noma; 野間重人; Toshiyuki Ando; 安藤敏行
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2023-07-29
Also published as: JP4310626B2; CN1575919A; US7103955B2; DE102004034911A1; US20050059538A1; CN1575919B

Abstract

【課題】ワークの載置および取り出し作業を簡単にできるとともに仮置き場を不要にでき、しかも機械加工作業をより効率よく行う。
【解決手段】アダプタ部２ｉに装着されたドリル２ｈでＭ／Ｃのテーブル２ａ上のワーク５に孔明け加工が行われる。孔明け加工が終了すると、ドリル２ｈがアダプタ部２ｉから取り外され、アダプタ部２ｉにはワーク把持具２ｉが装着される。そして、アダプタ部２ｉが下降し、ワーク把持具２ｉが、孔明け加工済みのワーク５を把持し、その後、アダプタ部２ｉが上昇することで、このワーク５はＭ／Ｃ内に一時的に保持される。この状態で、次のワーク５′がＭ／Ｃのテーブル２ａ上に載置される。孔明け加工済みのワーク５がＭ／Ｃ内に一時的に保持されることで、次のワーク５のＭ／Ｃへの載置が簡単になる。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、素材（以下、ワークともいう）を機械加工する加工機あるいは加工具を交換することで多種類の機械加工を行うマシニングセンタ（以下、Ｍ／Ｃともいう）等の汎用型の加工機等の機械加工機、および複数の機械加工機を備えた機械加工ラインの技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動変速機（以下、Ａ／Ｔともいう）の生産ラインにおいては、このＡ／Ｔの構成部品であるワークに対して種々の機械加工を行うための機械加工ラインが設置されている。この機械加工ラインは、ラインに沿って配設された複数のＭ／Ｃと、これらのＭ／Ｃのテーブルに対してワークの載置およびワークの取り出しを行うロボットとを備えている。また、Ａ／Ｔ以外の機械の生産ラインにも同様の機械加工ラインが設置されている。
このような複数のＭ／Ｃとロボットとを備えた機械加工ラインとして、従来、３台のＭ／Ｃを一直線に並べて配設し、これらのＭ／Ｃのラインに沿って移動可能な１台のロボットにより各Ｍ／Ｃに対してワークの載置およびワークの取り出しを行う機械加工ラインが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に開示されている機械加工ラインでは、ロボットが被加工物搬入装置から未加工のワークを取り出して第１Ｍ／Ｃの被加工物台に載置した後、この第１Ｍ／Ｃがワークに機械加工を行う。次に、ロボットは第１Ｍ／Ｃで加工済みのワークを第１Ｍ／Ｃの被加工物台から取り出して、次の加工を行う第２Ｍ／Ｃに搬送し、第２Ｍ／Ｃの被加工物台にワークを載置した後、この第２Ｍ／Ｃがこのワークに機械加工を行う。更に、ロボットは第２Ｍ／Ｃで加工済みのワークを第２Ｍ／Ｃの被加工物台から取り出して、次の加工を行う第３Ｍ／Ｃに搬送し、第３Ｍ／Ｃの被加工物台にワークを載置した後、この第３Ｍ／Ｃがこのワークに機械加工を行う。最後に、ロボットは第３Ｍ／Ｃで加工済みのワークを第３Ｍ／Ｃの被加工物台から取り出して被加工物搬出装置に搬送するようになっている。このようにして、ワークは第１ないし第３Ｍ／Ｃにより順次機械加工が実施される。
【特許文献１】
特開２００１−２５５９２２号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の特許文献１に開示の機械加工ラインでは、ロボットは最後の第３Ｍ／Ｃで１つのワークの加工が終了するまで、ロボットは被加工物搬入装置へ移動しないため、第１Ｍ／Ｃで加工済みのワークが第２Ｍ／Ｃで加工されている間、第１Ｍ／Ｃに次のワークが載置されない。このため、第１Ｍ／Ｃにおいて次のワークの機械加工が実施されない。また同様に、第２Ｍ／Ｃで加工済みのワークが第３Ｍ／Ｃで加工されている間、第１Ｍ／Ｃおよび第２Ｍ／Ｃに次のワークが載置されない。このため、第１Ｍ／Ｃおよび第２Ｍ／Ｃにおいて次のワークの機械加工が実施されない。このため、機械加工ラインにおける機械加工作業に無駄な時間が多く、機械加工作業が効率よく行われない。したがって、所定量のワークの機械加工をすべて終了するまでに多くの時間を要してしまう。
【０００５】
そこで、この特許文献１に開示の機械加工ラインにおいて、第１Ｍ／Ｃで加工済みのワークを第２Ｍ／Ｃに搬送しかつ載置した後、ロボットを被加工物搬入装置へ移動させて、被加工物搬入装置から次の未加工のワークを取り出して第１Ｍ／Ｃの被加工物台に載置し、次に、ロボットにより第２Ｍ／Ｃで加工済みのワークを第３Ｍ／Ｃに搬送して載置することが考えられる。また、このように第３Ｍ／Ｃに搬送した後、ロボットを第１Ｍ／Ｃへ移動させて、第１Ｍ／Ｃへからこの第１Ｍ／Ｃで加工済みのワークを取り出して第２Ｍ／Ｃの被加工物台に搬送して載置し、次に、ロボットを被加工物搬入装置へ移動させて、被加工物搬入装置から更に次の未加工のワークを取り出して第１Ｍ／Ｃの被加工物台に載置することが考えられる。更に、第３Ｍ／Ｃで加工済みのワークを被加工物搬出装置にロボットにより搬送した場合も同様にロボットが作動制御される。
【０００６】
しかしながら、このようにロボットを作動制御すると、各Ｍ／Ｃにワークが搬送されて載置されるまでに、ロボットは、被加工物搬入装置、第１ないし第３Ｍ／Ｃ、および被加工物搬入装置の間で繰り返し往復移動しなければならず、同様に機械加工作業に無駄な時間が多く、機械加工作業が効率よく行われない。したがって、やはり所定量のワークの機械加工をすべて終了するまでに多くの時間を要してしまう。
また、各Ｍ／Ｃにワークが載置されるまで、各Ｍ／Ｃに対するロボットによるワークの載置および取り出しを行わなければならず、ワークの載置および取り出し作業が煩雑となる。そのうえ、各Ｍ／Ｃにワークが載置されるまで、ワークの載置動作、ワークの取り出し動作、およびＭ／Ｃラインに沿う移動動作の各動作をロボットに行わせるため、ロボットの作動制御が複雑かつ面倒になる。
【０００７】
このようなことから、図７に示すように所定数ｎ（ｎ≧２）台のＭ／Ｃをラインに沿って配設し、これらのＭ／Ｃの間にワーク仮置き場を配設することで、前述の問題のいくつかを解消する機械加工ラインが考えれる。図中、１は機械加工ライン、２は第１Ｍ／Ｃ、３は第２Ｍ／Ｃ、４は第３Ｍ／Ｃ、５はワーク、６は未加工ワーク置き場、７は第１Ｍ／Ｃ加工済みワーク仮置き場、８は第２Ｍ／Ｃ未加工ワーク仮置き場、９は第２Ｍ／Ｃ加工済みワーク仮置き場、１０は第３Ｍ／Ｃ未加工ワーク仮置き場、１１は機械加工完成ワーク置き場、１２は機械加工完成ワーク（機械加工完成品）、１３はロボット、１４はガイド路である。
【０００８】
ロボット１３は、例えば公知の多関節ロボットとして構成される。図７に示すように、ロボット１３は本体１３ａに水平に回動可能にかつ上下に起伏運動可能に関節連結された第１アーム１３ｂと、この第１アーム１３ｂに屈伸運動可能に関節連結され、先端にワーク保持部１３ｃを有する第２アーム１３ｄとを備えている。後述する図４（ａ）に示すように、ワーク保持部１３ｃは第２アーム１３ｄに図面に対し垂直方向の軸回りに相対回動可能に関節連結されている。
【０００９】
したがって、ワーク保持部１３ｃは、第１および第２アーム１３ｂ，１３ｄの各移動範囲内で上下左右前後方向に移動可能となっている。また、図４（ａ）に示すようにワーク保持部１３ｃは公知の方法で第１および第２アーム１３ｂ，１３ｄの運動に対して実質的に水平状態が保持されるようにされている。このワーク保持部１３ｃの水平保持機構は公知の機構を用いることができるので、それらの詳細な説明は省略する。もちろん、ロボット１３はこれに限定されるものではなく、機械加工ラインに配設されるロボットであってＭ／Ｃにワーク５を着脱（載置および取り出し）できるものであれば、どのような公知のロボットを用いることもできる。このロボット１３は、各Ｍ／Ｃ２，３，４の配置ラインに沿って延設されているガイド路１４に沿って移動可能となっている。
【００１０】
このように構成された図７に示す機械加工ライン１の作動について説明する。
まず、機械加工前（未加工）のワーク５が適宜の搬送手段で搬送されて第１Ｍ／Ｃ２の近傍のワーク置き場６に載置される。また、ロボット１３の本体１３ａが第１Ｍ／Ｃ２に対する図７に実線で示す位置に設定されるとともに、第１および第２アーム１３ｂ，１３ｄがともに図示しない退避位置に設定される。ロボット１３が駆動すると、第１アーム１３ｂが適宜水平面内で回動するとともに適宜上下に起伏運動し、かつ第２アーム１３ｄが第１アーム１３ｂに対し屈伸運動して、ワーク保持部１３ｃが二点鎖線で示すワーク置き場６に位置する。
【００１１】
ワーク保持部１３ｃがワーク置き場６上のワーク５を保持した後、第１および第２アーム１３ｂ，１３ｄが再び同様の運動をし、ワーク保持部１３ｃが実線で示す位置となる。このとき、ワーク保持部１３ｃに保持されたワーク５が第１Ｍ／Ｃ２のテーブル上の固定位置２ｋとなり、ワーク５はテーブル上のこの位置に載置される。その後、第１および第２アーム１３ｂ，１３ｄがともに元の退避位置に設定される。
【００１２】
次に、第１Ｍ／Ｃ２のテーブル上のワーク５がクランプ装置（不図示）で固定されるとともに第１Ｍ／Ｃ２が作動し、ワーク５に対し第１Ｍ／Ｃ２による第１の機械加工が実施される。ワーク５に対する第１の機械加工が終了すると、クランプ装置によるワーク５の固定が解除された後、ロボット１３の各アーム１３ｂ，１３ｄの作動により、第１の機械加工済みのワーク５がワーク保持部１３ｃに保持されて第１Ｍ／Ｃ２のテーブルから取り出され、二点鎖線で示すように第１Ｍ／Ｃ加工済みワーク仮置き場７に仮り置きされる。次いで、ロボット１３の各アーム１３ｂ，１３ｄは、再びワーク置き場６の方へ移動して、ワーク保持部１３ｃがワーク置き場６上の次のワーク５を保持した後、前述と同様にして次のワーク５を第１Ｍ／Ｃ２のテーブル上に載置される。そして、次のワーク５は第１Ｍ／Ｃ２のテーブル上に固定されて、第１の機械加工が実施される。
【００１３】
その後、ロボット１３は、第１Ｍ／Ｃ加工済みワーク仮置き場７に仮り置きされた第１の機械加工済みのワーク５を保持した後、本体１３ａがガイド路１４に案内されて第２Ｍ／Ｃ３の方へ移動し、第１の機械加工済みのワーク５が二点鎖線で示すように第２Ｍ／Ｃ未加工ワーク仮置き場８に仮り置きされる。そして、ロボット１３が第２Ｍ／Ｃ３に対する所定位置（図７に実線で示す位置）に停止する。次いで、ロボット１３は第２Ｍ／Ｃ未加工ワーク仮置き場８上の第１の機械加工済みのワーク５を前述と同様にして保持し第２Ｍ／Ｃ３のテーブルに載置する。
【００１４】
同様にして、第１の機械加工済みのワーク５は第２Ｍ／Ｃ２のテーブル上に固定されて、第２の機械加工が実施される。第２Ｍ／Ｃ３で第２の機械加工が終了すると、ロボットは第２の機械加工済みのワーク５を取り出して第２Ｍ／Ｃ加工済みワーク仮置き場９に仮り置きする。その後、ロボット１３は再び第１Ｍ／Ｃ２の所定位置（図７に実線で示す位置）に移動する。前述と同様にして第１の機械加工済みの次のワーク５を取り出して第１Ｍ／Ｃ加工済みワーク仮置き場７に仮り置きするとともに、ワーク置き場６上の更に次のワーク５を第１Ｍ／Ｃ２のテーブルに載置する。更に、ロボット１３は第２Ｍ／Ｃ加工済みワーク仮置き場９上の第２の機械加工済みのワーク５を次の第３Ｍ／Ｃ未加工ワーク仮置き場に仮置きする。
【００１５】
以後、同様にしてロボット１３によるワークの搬送作業および各Ｍ／Ｃに対する載置および取り出し作業と各Ｍ／Ｃによる機械加工が行われる。最後の第ｎＭ／Ｃ４による第ｎの機械加工が終了すると、ロボット１３は第ｎの機械加工済みのワーク５を第ｎＭ／Ｃ４から取り出して機械加工完成品１２として機械加工完成ワーク置き場１１に載置される。この機械加工完成品１２は適宜の搬送手段で次の作業場に搬送される。なお、互いに隣接するＭ／Ｃ加工済みワーク仮置き場とＭ／Ｃ未加工ワーク仮置き場（例えば符号７と８）は共通の１つのワーク仮置き場にすることもできる。
この機械加工ライン１によれば、各Ｍ／Ｃにおけるワーク５の載置および取り出し作業時には、ロボット１３は各アーム１３ｂ，１３ｄの作動を制御するだけでよく、本体１３ａの移動を制御する必要はない。したがって、その分ロボットの作動制御が簡単になる。
【００１６】
しかしながら、この図７に示す機械加工ライン１においても各Ｍ／Ｃに対するロボット１３によるワーク５の載置および取り出しを行わなければならず、ワーク５の載置および取り出し作業が煩雑となる。
【００１７】
また、１つのＭ／Ｃによるワーク５の機械加工が終了すると、ロボット１３はこのワーク５を取り出して仮置き場に仮り置きした後、このＭ／Ｃのライン上流側に隣接するＭ／Ｃに移動してこのＭ／Ｃによる機械加工が終了したワーク５をその仮置き場に仮り置きし、以後順次上流側に移動しつつ、同様の作業を行うようになる。そして、第１Ｍ／Ｃに新たなワーク５を載置した後、最先端のワーク５が位置する下流側のＭ／Ｃに移動しなければならない。その場合、最先端のワーク５が第ｎＭ／Ｃ４による機械加工が終了していると、この第ｎＭ／Ｃ４まで移動しなければならなくなる。このため、ロボット１３は往復移動しなければならず、依然として機械加工作業に無駄な時間が多く、機械加工作業が効率よく行われない。
しかも、Ｍ／Ｃ間にワーク５の仮置き場を設置する必要があるので、その設置スペースを考慮する必要があり、必然的に機械加工ライン１が大型になってしまう。
【００１８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ワークの載置および取り出し作業を簡単にできるとともに仮置き場を不要にでき、しかも機械加工作業をより効率よく行うことのできる機械加工機を提供することである。
また、本発明の他の目的は、機械加工作業に無駄な時間を可能な限りなくして各種機械加工作業をより効率よく行い、作業時間を短縮することができるとともによりコンパクトに構成することのできる機械加工ラインを提供することである
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、請求項１の発明の機械加工機は、ワークを載置固定するテーブルと、前記ワークを機械加工する加工具と、前記加工具が着脱可能に装着されるとともにこの加工具を作動する工具保持部とを少なくとも備えて、前記加工具を保持しかつこの加工具を作動しながら前記工具保持部が移動することで、前記ワークに対して機械加工を行う機械加工機において、前記ワークを把持するワーク把持具が前記工具保持部に着脱可能に保持されるようになっていることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項２の発明の機械加工機は、前記加工具が複数種備えており、前記ワークに対して複数種の機械加工を実施可能となっていることを特徴としている。
更に、請求項３の発明の機械加工機は、複数種の前記加工具のうち、所定の加工具を取り出して前記工具保持部に装着するとともに、前記工具保持部に装着された加工具を取り外すツールチェンジャーを備えているマシニングセンタとして構成されていることを特徴としている。
【００２１】
更に、請求項４の発明の機械加工ラインは、請求項１ないし３のいずれか１記載の機械加工機が複数台ラインに沿って配置されているとともに、前記ラインに対し移動可能に設けられ、前記機械加工機のうち、少なくとも一部の機械加工機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ことを特徴としている。
更に、請求項５の発明の機械加工ラインは、前記ロボットは前記機械加工機に対して前記ワークを回転させる回転機構を備えていることを特徴としている。
【００２２】
【発明の作用および効果】
このように構成された請求項１ないし３の発明の機械加工機においては、工具保持部に装着された加工具によりワークを機械加工した後、工具保持部にワーク把持具を交換して装着し、このワーク把持具で機械加工済みのワークを把持することができる。そして、工具保持部を移動させることで、機械加工済みのワークを機械加工機内に一時的に保持することが可能となる。したがって、次のワークの機械加工機への載置を簡単にできるとともに、一時的に保持された機械加工済みのワークを、機械加工機へのワークの載置、ワークの機械加工および機械加工機からのワークの取り出しの一連の作業で行う必要がないので、機械加工機からのワークの取り出しも簡単にできる。
【００２３】
特に、請求項２の発明のように機械加工機を汎用機として構成すると、ワーク把持具を工具の１つとして含めることができ、機械加工機に対するワークの載置および取り出しをより簡単に効率よく行うことができる。更に、請求項３の機械加工機をツールチェンジャを備えるＭ／Ｃとして構成することにより、ワーク把持具の交換が簡単になり、機械加工機に対するワークの載置および取り出しをより一層簡単により一層効率よく行うことができる。
【００２４】
また、請求項４および５の発明の機械加工ラインによれば、前述のようにＭ／Ｃ等の機械加工機のワーク把持具で機械加工済みのワークを把持しかつ機械加工機内で一時的に保持することができるので、機械加工機の近傍にワークを仮置きするワーク仮置き場を設けなくても済ませることができるとともに、ロボットによるワークの仮置き作業を不要にすることができる。
そして、複数台の機械加工機をラインに沿って配設して機械加工ラインを構成することにより、ワーク仮置き場を設けるスペースを不要にできることから、機械加工ラインをコンパクトに構成することができる。
【００２５】
また、ロボットを機械加工機から次の機械加工機の方へラインに沿って一方向に移動するだけで、各機械加工機に対してロボットによるワークの載置および取り出し作業を簡単に行うことができるようになる。これにより、ロボットの作動制御が容易になる。しかも、前述のようにロボットによるワークの仮置き作業がなくなるので、無駄な時間を削減できる。
このようにして、機械加工作業が効率よく行うことができるようになり、機械加工ラインにおいて所定量のワークの各種の機械加工をすべて終了するまでの作業時間を短縮することができる。
【００２６】
特に、請求項５によれば、ロボットがワークの回転機構を備えているので、前の機械加工機によるワークの機械加工に対して今回の機械加工機によるワークの機械加工の際ワークを反転させる必要がある場合、回転機構によりワークを回転させて今回の機械加工機に簡単に載置させることができる。ワークの回転を伴う機械加工が存在しても機械加工の作業時間をより短縮することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明にかかる機械加工機の実施の形態の一例を備えた機械加工ラインの一例を模式的に示す図である。なお、前述の図７に示す機械加工ラインと同じ構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。
図１に示すように、この例の機械加工ライン１では、図７に示す機械加工ライン１におけるワーク５の仮置き場７，８，９，１０は設けられていない。
【００２８】
図２に示すように、この例の第１Ｍ／Ｃ２は、ワーク５を支持固定するテーブル２ａと、このテーブル２ａにワーク５を固定するクランプ手段２ｂと、種々の工具（ツール）２ｃが装着されるアダプタ部（本発明の工具保持部に相当）２ｄと、このアダプタ部２ｄに装着された工具２ｃにより作業を実施するスピンドル２ｅと、各種工具２ｃの保管する工具保管手段２ｆと、アダプタ部２ｄに装着された工具２ｃを自動的に取り外して工具保管手段２ｆに保管するとともに工具保管手段２ｆの保管されている工具２ｃの中からこれから実施しようとする作業に必要な工具２ｃを取り出してアダプタ部２ｄに自動的に装着するオートツールチェンジャ２ｇとを備えている。
【００２９】
工具保管手段２ｆは、例えば各種工具２ｃを保持する回動可能な無端ベルトとを備えているとともに、ツールチェンジャ２ｇによって工具２ｃを無端ベルトから取り出しおよび工具２ｃを無端ベルトに保持して収納することができる工具取出し収納位置２ｊが設定されている。そして、無端ベルトを回転することで、必要な工具２ｃが工具取出し収納位置２ｊに設定されるとともに、アダプタ部２ｄから取り外した工具２ｃを保持する無端ベルトの保持部が工具取出し収納位置２ｊに設定されるようになっている。
【００３０】
この工具保管手段２ｆの保管される各種工具２ｃは、ワーク５に孔を穿設するドリルやワーク５を切削する切削工具等の機械加工具、テーブル２ａに対してワーク５を固定あるいは取り外すためにクランプ手段２ｂを作動するクランプ工具、およびワーク５を把持するワーク把持具である。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、ドリル２ｈは一側にワーク５に孔加工を行う穿孔部２ｈ_１を有しているとともに、この穿孔部２ｈ_１と反対側に被保持部２ｈ_２を有している。また図３（ｂ）に示すように、ワーク把持具２ｉは一側にワーク５を把持するワーク把持部２ｉ_１を有しているとともに、このワーク把持部２ｉ_１と反対側に被保持部２ｉ_２を有している。ワーク把持部２ｉ_１は一対の把持具２ｉ_１１を有しており、これらの把持具２ｉ_１１は図３（ｂ）において左右方向に互いに接近および離間するように移動可能となっている。そして、一対の把持具２ｉ_１１は互いに接近するように移動することでワーク５を把持し、逆に互いに離間するように移動することでワーク５を放すようになっている。ワーク把持具２ｉは市販のツール（例えば、（株）キャプテンインダストリーズ製ＡＨＴハンドリングツール）を用いることができる。
【００３２】
ドリル２ｈおよびワーク把持具２ｉの各被保持部２ｈ_２，２ｉ_２は互いに実質的に同じ構造に形成され、従来公知の被保持部で構成することができる。これらの被保持部２ｈ_２，２ｉ_２がアダプタ部２ｄに着脱可能に保持されることで、ドリル２ｈおよびワーク把持具２ｉはアダプタ部２ｄに装着されるようになっている。そして、ドリル２ｈおよびワーク把持具２ｉがそれぞれアダプタ部２ｄに保持された状態で、スピンドル２ｅにより穿孔部２ｈ_１の孔明け作動および一対の把持具２ｉ_１１のワーク把持作動が行われる。
【００３３】
他の工具２ｃも一側に、前述の穿孔部２ｈ_１およびワーク把持部２ｉ_１と同様の、その工具の機能を発揮するための機能部を有しているとともに、この機能部と反対側に、前述の被保持部２ｈ_２，２ｉ_２と同様の被保持部を有し、アダプタ部２ｄに着脱可能に保持されるようになっている。そして、各工具２ｃがアダプタ部２ｄに装着された状態では、この装着された工具２ｃの機能部がスピンドル２ｅによって作動されて、その機能を実施するようになっている。なお、図２において、符号２ｊは第１Ｍ／Ｃ２の操作盤である。
他の第２ないし第ｎＭ／Ｃ（３，４）も、第１Ｍ／Ｃ２と実質的同じ構成を有している。
【００３４】
また図４（ｂ）に示すように、ロボット１３のワーク保持部１３ｃは水平軸１３ｃ_１まわりに回転可能となっており、これにより、保持したワーク５を１８０°反転させることはもちろん任意の角度の回転させることが可能となっている。このワーク保持部１３ｃの回転機構は公知の機構を用いることができるので、それらの詳細な説明は省略する。もちろん、ロボット１３はこれに限定されるものではなく、機械加工ラインに配設されるロボットであって加工機にワーク５を着脱できかつワーク５を反転できるものであれば、どのような公知のロボットを用いることもできる。
【００３５】
このように構成されたこの例の機械加工ライン１の作動について説明する。
まず、図１に示すように機械加工前のワーク５が適宜の搬送手段で搬送されて第１Ｍ／Ｃ２の近傍のワーク置き場６に載置される。また、ロボット１３の本体１３ａが第１Ｍ／Ｃ２に対する図１に実線で示すいちに設定されるとともに、第１および第２アーム１３ｂ，１３ｄがともに図示しない退避位置に設定される。第１および第２アーム１３ｂ，１３ｄの退避位置では、ワーク保持部１３ｃが第１Ｍ／Ｃ２から外れた位置となる。次に、ロボット１３が駆動する。すると、第１アーム１３ｂが適宜水平面内で回動するとともに適宜上下に起伏運動し、かつ第２アーム１３ｄが第１アーム１３ｂに対し屈伸運動して、ワーク保持部１３ｃが二点差線で示すワーク置き場６に位置する。
【００３６】
ワーク保持部１３ｃがワーク置き場６上のワーク５を保持した後、第１および第２アーム１３ｂ，１３ｄが再び同様の運動をし、ワーク保持部１３ｃが実線で示す位置となる。このとき、ワーク保持部１３ｃに保持されたワーク５が第１Ｍ／Ｃ２のテーブル２ａ上の固定位置２ｋとなり、ワーク５はテーブル２ａ上のこの位置に載置される。その後、第１および第２アーム１３ｂ，１３ｄがともに元の退避位置に設定される。
【００３７】
次に、ツールチェンジャ２ｇが作動して、工具保管手段２ｆに保管されているクランプ工具２ｃを取り出して、アダプタ部２ｄに装着する。すると、スピンドル２ｅが作動してアダプタ部２ｄを下降してクランプ工具２ｃをクランプ手段２ｂにあてがうとともに、スピンドル２ｅの駆動力でこのクランプ工具２ｃによりクランプ手段２ｂを作動する。これにより、クランプ手段２ｂはワーク５をテーブル２ａ上の固定位置に固定（クランプ）する。
【００３８】
次に、スピンドル２ｅはアダプタ部２ｄおよびクランプ工具２ｃを上昇させて図２に示す元の位置に戻す。すると、ツールチェンジャ２ｇが作動し、ツールチェンジャ２ｇはアダプタ部２ｄに装着されているクランプ工具２ｃを外して、工具保管手段２ｆの無端ベルトの、工具取出し収納位置に設定されている所定の保持部に保持させる。次いで、第１Ｍ／Ｃ２による機械加工が孔明け加工であるとすると、無端ベルトが回動して必要なドリル２ｈが工具取出し収納位置に設定される。すると、ツールチェンジャ２ｇが作動して無端ベルトからこのドリル２ｈを取り出し、その被保持部２ｈ_２をアダプタ部２ｄに取り付けることで、図５（ａ）に示すようにドリル２ｈをアダプタ部２ｄに装着する。ドリル２ｈがアダプタ部２ｄに装着されると、スピンドル２ｅが作動して、アダプタ部２ｄおよびドリル２ｈが回転しながら下降する。これにより、ワーク５に対して孔明け加工が実施される。
【００３９】
ワーク５に対する孔明け加工が終了すると、スピンドル２ｅによりアダプタ部２ｄおよびドリル２ｈが上昇し元の位置に戻りかつそれらの回転が停止する。すると、前述と同様にツールチェンジャ２ｇがドリル２ｈをアダプタ部２ｄから取り外して工具保管手段２ｆの無端ベルトの所定の保持部に保持させた後、無端ベルトからクランプ工具２ｃを取り出してアダプタ部２ｄに装着する。次いで、スピンドル２ｅが作動してアダプタ部２ｄおよびワーク把持具２ｉが下降し、スピンドル２ｅの駆動力でクランプ工具２ｃによりクランプ手段２ｂを作動する。これにより、クランプ手段２ｂはワーク５のクランプを解除する。
【００４０】
次に、スピンドル２ｅによりアダプタ部２ｄおよびクランプ工具２ｃが上昇し元の位置に停止する。すると、ツールチェンジャ２ｇがクランプ工具２ｃをアダプタ部２ｄから取り外して工具保管手段２ｆの無端ベルトの所定の保持部に保持させた後、無端ベルトからワーク把持具２ｉを取り出し、その被保持部２ｉ_２をアダプタ部２ｄに取り付ける。これにより、図５（ｂ）に示すようにこのワーク把持具２ｉがアダプタ部２ｄに装着される。
【００４１】
次いで、スピンドル２ｅが作動してアダプタ部２ｄおよびワーク把持具２ｉが下降し、スピンドル２ｅの駆動力でワーク把持具２ｉがワーク５を保持する。その後、スピンドル２ｅによりアダプタ部２ｄおよびワーク把持具２ｉが元の位置に上昇する。このとき、図５（ｃ）に示すようにワーク把持具２ｉは第１の機械加工である孔明け加工が実施されたワーク５を保持しながら上昇するので、ワーク５は図５（ｃ）に示す上昇位置に持ち上げられる。
【００４２】
次に、ロボット１３が再び駆動して、前述と同様にしてワーク保持部１３ｃが再び二点差線で示すワーク置き場６に位置する。ワーク保持部１３ｃがワーク置き場６上の次の機械加工前のワーク５′を保持した後、図５（ｄ）に示すようにこのワーク５′を第１Ｍ／Ｃ２のテーブル２ａ上の固定位置２ｋに載置する。次いで、ロボット１３の第１および第２アーム１３ｂ，１３ｄが再び作動して、ワーク保持部１３ｃが、アダプタ部２ｄに装着されたワーク把持具２ｉに保持されかつ孔明け加工が終了したワーク５の方へ移動してこのワーク５をワーク把持具２ｉから外して保持する。したがって、図５（ｅ）に示すように第１Ｍ／Ｃ２には、孔明け加工が終了したワーク５がなくなり、テーブル２ａ上の機械加工前のワーク５′のみが存在する。
【００４３】
孔明け加工が終了したワーク５を保持したロボット１３は、図１に示すようにガイド路１４に沿って次の第２Ｍ／Ｃ３の方へ移動し、第２Ｍ／Ｃ３に対する実線で示す所定位置に停止する。すると、第１および第２アーム１３ｂ，１３ｄが再び作動して保持したワーク５を第２Ｍ／Ｃ３のテーブル上の固定位置３ｋに載置する。その後、第１および第２アーム１３ｂ，１３ｄは第２Ｍ／Ｃ３に対する退避位置に設定される。
【００４４】
また、ロボット１３の第２Ｍ／Ｃ３方向への移動に併行して、第１Ｍ／Ｃ２においては、テーブル２ａ上に載置された機械加工前のワーク５′に対して、前述のワーク５の場合と同様にワーク５′のクランプ作業、工具２ｃの交換作業、図５（ｆ）に示すようにワーク５′に対する機械加工（図示例では、ワーク５の場合と同様に孔明け加工であるが、切削加工等の他の機械加工でもよいことは言うまでもない）、クランプ解除作業等が実施される。そして、第１Ｍ／Ｃ２による第１の機械加工が終了したワーク５′は、前述の図５（ｃ）に示すワーク５の持ち上げ位置と同様の持ち上げ位置に持ち上げられる。
【００４５】
更に、第２Ｍ／Ｃ３においては、テーブル上に載置された孔明け加工が実施されたワーク５に対して、前述の第１Ｍ／Ｃ２におけるワーク５の場合と同様にワーク５のクランプ作業、工具の交換作業、図５（ａ）に示す場合と同様のワーク５に対する機械加工、クランプ解除作業等が実施される。そして、第２Ｍ／Ｃ３による第２の機械加工が終了したワーク５は、前述の図５（ｃ）に示す第１Ｍ／Ｃ２におけるワーク５の持ち上げ位置と同様の持ち上げ位置に持ち上げられる。
【００４６】
一方、第１および第２アーム１３ｂ，１３ｄが第２Ｍ／Ｃ３に対する退避位置にあるロボット１３の本体１３ａはガイド路１４に沿って第１Ｍ／Ｃ２の方へ移動し、第１Ｍ／Ｃ２に対する元の所定位置に停止する。次いで、前述と同様にロボット１３はワーク置き場６に載置されている次の機械加工前のワークを取り出して、第１Ｍ／Ｃ２の固定位置２ｋに載置する。次に、前述と同様にロボット１３は、第１の機械加工が終了しかつ第１Ｍ／Ｃ２におけるワーク把持具２ｉに保持されて持ち上げ位置にあるワーク５′をワーク把持具２ｉから取り出し、第２Ｍ／Ｃ３の方へ移動する。そして、ロボット１３は第２Ｍ／Ｃ３の所定位置に停止するとともに、第１の機械加工が終了したワーク５′を第２Ｍ／Ｃ３のテーブル上の固定位置３ｋに載置する。
【００４７】
次いで、ロボット１３は、第２の機械加工が終了しかつ第２Ｍ／Ｃ３におけるワーク把持具に保持されて持ち上げ位置にあるワーク５をワーク把持具から取り出し、次の第３Ｍ／Ｃの方へ移動する。そして、ロボット１３は第３Ｍ／Ｃの所定位置に停止するとともに、第２の機械加工が終了したワーク５を第３Ｍ／Ｃのテーブル上の固定位置に載置する。その後、ロボット１３の第１および第２アーム１３ｂ，１３ｄが退避位置となる。
【００４８】
そして、第１Ｍ／Ｃ２、第２Ｍ／Ｃ３および第３Ｍ／Ｃにおいて、それぞれ、各ワークに対して、前述と同様に各ワークのクランプ作業、工具の交換作業、各ワークに対する第１、第２、第３の機械加工、クランプ解除作業等が実施される。そして、第１ないし２Ｍ／Ｃによる第ないし３の機械加工が終了した各ワークは、前述と同様に持ち上げ位置に持ち上げられる。以後、機械加工ライン１に沿って配置された各Ｍ／Ｃにおいて同様の作業が行われる。
【００４９】
そして、この機械加工ライン１の最後の第ｎＭ／Ｃ４による第ｎの機械加工が終了し、かつ第ｎＭ／Ｃ４の持ち上げ位置に持ち上げられた最初のワーク５は、ロボット１３により第ｎＭ／Ｃ４のワーク把持具から取り出され、この機械加工ライン１における機械加工完成品１２として完成品置き場１１に載置される。その後、完成品置き場１１に載置された機械加工完成品１２は適宜の搬送手段で次の作業場に搬送される。次のワークもそれぞれ同様の機械加工が実施されて、それぞれ、この機械加工ライン１における機械加工完成品１２として完成品置き場１１に載置されたのち、次の作業場に搬送される。
なお、１つのＭ／Ｃによるワーク５の機械加工に対して次のＭ／Ｃによるワーク５の機械加工の際、ワーク５を所望の角度に回転させる必要がある場合、ロボット１３の回転機構によりワーク５を反転させて次のＭ／Ｃに載置させる。
【００５０】
この機械加工ライン１に配設されている各Ｍ／Ｃ２，３，４によれば、スピンドル２ｅにドリル２ｈ等の機械加工具とワーク把持具２ｉとを交換可能に保持させているので、各Ｍ／Ｃ２，３，４によって機械加工が実施されたワーク５はワーク把持具２ｉによって各Ｍ／Ｃ２，３，４内に一時的に保持することが可能となる。これにより、このようにワーク把持具２ｉによってワーク５を一時的に保持している間に、次の機械加工前のワーク５を各Ｍ／Ｃ２，３，４のテーブルの固定位置に載置して固定することができる。したがって、次の機械加工前のワーク５をＭ／Ｃの固定位置にセットするために、機械加工が実施されたワーク５を仮置きする図７に示すようなワーク仮置き場をＭ／Ｃの近傍に設ける必要はなくなる。しかも、ロボット１３によるワーク５の仮置き作業を不要にすることができる。
そして、各Ｍ／Ｃ２，３，４をラインに沿って配設して機械加工ライン１を構成することにより、ワーク仮置き場を設けるスペースを不要にできることから、機械加工ライン１をコンパクトに構成することができる。
【００５１】
また、ロボット１３を１Ｍ／Ｃ２から第ｎＭ／Ｃ４の方へガイド路１４に沿って一方向に移動するだけで、各Ｍ／Ｃに対してワーク５の載置および取り出し作業を簡単に行うことができるようになる。これにより、ロボットの作動制御が容易になる。しかも、前述のようにロボット１３によるワーク５の仮置き作業がなくなるので、無駄な時間を削減できる。
このようにして、機械加工作業が効率よく行うことができるようになり、機械加工ライン１において所定量のワーク５の各種の機械加工をすべて終了するまでの作業時間を短縮することができる。
【００５２】
特に、ロボット１３がワーク５の回転機構を備えているので、前のＭ／Ｃによるワーク５の機械加工に対して今回のＭ／Ｃによるワーク５の機械加工の際、ワーク５を１８０°反転させることを含む所望の回転角度に回転させる必要がある場合、回転機構によりワーク５を回転させて今回のＭ／Ｃに簡単に載置させることができる。これにより、ワーク５の回転を伴う機械加工が存在しても機械加工の作業時間をより一層効果的に短縮することができる。
【００５３】
更に、各Ｍ／Ｃ２，３，４によれば、機械加工を終了したワーク５を加工位置から取り出して一時的に保持するので、次のワーク５のＭ／Ｃへの載置を簡単にできるとともに、一時的に保持された機械加工済みのワーク５を、Ｍ／Ｃに対するワーク５の載置および取り出しの一連の作業で行う必要がないので、ワーク５のＭ／Ｃからの取り出しも簡単にできる。
【００５４】
なお、図１に示す例の機械加工ライン１では、１台のロボット１３でワーク５の搬送作業、Ｍ／Ｃに対するワーク５の載置および取り出し作業を行うものとしているが、これに限定されることはなく、所定数のマシニングセンタのうち、隣接するいくつかのマシニングセンタにおけるワーク５の搬送作業、載置および取り出し作業を１つのロボットが担当し、隣接する他のいくつかのマシニングセンタにおけるワーク５の搬送作業、載置および取り出し作業を他の１つのロボットが担当するようにすることもできる。その場合、図６に示すようにガイド路１４に沿って移動するロボット１３がワーク５の各作業を担当する第ｈＭ／Ｃ１５と、他のガイド路１６（ガイド路１４と同じでもよい）に沿って移動する他のロボット１７がワーク５の各作業を担当する第ｉＭ／Ｃ１８との間に、共通のワーク置き場１９を設けるようにすることもできる。
【００５５】
また、前述の例では、機械加工機としてＭ／Ｃを用いるものとしているが、本発明の機械加工機は、Ｍ／Ｃ以外の汎用機や専用機に適用することもできる。その場合、前述の例のようにワーク把持具２ｉを工具の１つとして含めることで、機械加工機に対するワークの載置および取り出しをより簡単に効率よく行うことができるため、機械加工機は汎用機が好ましく、更に、前述の例のようにオートツールチェンジャを備えるＭ／Ｃがより一層好ましい。
更に、前述の例では複数台のＭ／Ｃを直線状のラインに沿って配設しているが、複数台のＭ／Ｃの配設ラインは円形曲線でもよいし、種々の曲率の湾曲線でもよく、更には、直線と曲線との組み合わせのラインでもよい。もちろん、このような場合には、ロボットはラインに沿って移動可能にすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる機械加工機の実施の形態の一例を備えた機械加工ラインの一例を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す例の機械加工ラインに用いられているＭ／Ｃの一例を部分的に切り欠いて示す図である。
【図３】図２に示すＭ／Ｃに用いられる工具を示し、（ａ）はドリルを示す図、（ｂ）はワーク把持具を示す図である。
【図４】図１に示す例の機械加工ラインに用いられているロボットの一例を部分的に示し、（ａ）はワーク保持部が正転状態を示す図、（ｂ）はワーク保持部が反転状態を示す図である。
【図５】（ａ）ないし（ｆ）は図１に示す例のＭ／Ｃの一連の動作を説明する図である。
【図６】本発明の機械加工ラインの変形例を部分的に示す図である。
【図７】従来の機械加工ラインから普通に考えられる機械加工ラインの一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１…機械加工ライン、２…第１Ｍ／Ｃ、２ａ…テーブル、２ｂ…クランプ手段、２ｃ…工具（ツール）、２ｄ…アダプタ部、２ｅ…スピンドル、２ｆ…工具保管手段、２ｈ…ドリル、２ｉ…ワーク把持具、３…第２Ｍ／Ｃ、４…第３Ｍ／Ｃ、５…ワーク、６…未加工ワーク置き場、１１…機械加工完成ワーク置き場、１３…ロボット、１３ａ…本体、１３ｂ…第１アーム、１３ｃ…ワーク保持部、１３ｄ…第２アーム

Claims

ワークを載置固定するテーブルと、前記ワークを機械加工する加工具と、前記加工具が着脱可能に装着されるとともにこの加工具を作動する工具保持部とを少なくとも備えて、前記加工具を保持しかつこの加工具を作動しながら前記工具保持部が移動することで、前記ワークに対して機械加工を行う機械加工機において、
前記ワークを把持するワーク把持具が前記工具保持部に着脱可能に保持されるようになっていることを特徴とする機械加工機。
前記加工具が複数種備えており、前記ワークに対して複数種の機械加工を実施可能となっていることを特徴とする請求項１記載の機械加工機。
複数種の前記加工具のうち、所定の加工具を取り出して前記工具保持部に装着するとともに、前記工具保持部に装着された加工具を取り外すツールチェンジャーを備えているマシニングセンタとして構成されていることを特徴とする請求項２記載の機械加工機。
請求項１ないし３のいずれか１記載の機械加工機が複数台ラインに沿って配置されているとともに、前記ラインに対し移動可能に設けられ、前記機械加工機のうち、少なくとも一部の機械加工機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ことを特徴とする機械加工ライン。
前記ロボットは前記機械加工機に対して前記ワークを回転させる回転機構を備えていることを特徴とする請求項４記載の機械加工ライン。