JP2007000943A - 機械加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】 加工屑に起因して生じる被加工物の不具合を抑制しつつ、小型化が可能な構成を備えた機械加工システムを提供すること。
【解決手段】 機械加工システム１は、前面側で被加工物２に対して所定の加工を行う複数の工作機械３と、複数の工作機械３の相互間で被加工物２を搬送する搬送手段４とを備えている。搬送手段４は、複数の工作機械３の後面に取り付けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被加工物に対して所定の加工を行う工作機械が複数配置された機械加工システムに関する。

従来より、被加工物に対して所定の加工を行う工作機械が隣接するように複数配置された機械加工システムが、自動車産業や精密機械産業等の様々な産業分野で用いられている。この機械加工システムでは、各工作機械での所定の加工工程を経て所定の部品が製造されるようになっている。また、この機械加工システムを構成する工作機械は、一般に、機械の前面側で被加工物の加工が行われるように構成されている。

一般に、工作機械が複数配置される機械加工システムでは、被加工物の加工が行われる工作機械の前面側に、被加工物を搬送するための搬送ロボットが設けられている。そして、この搬送ロボットによって、前工程の加工を終えた被加工物が所定の工作機械の前面側に搬送されたり、加工後の被加工物がその工作機械から後工程の加工を行う工作機械へ搬送されるようになっている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された機械加工システムでは、工作機械の前面側での作業性や搬送ロボットの操作性等を考慮して、複数の工作機械の前面から所定距離だけ離れた位置に搬送ロボットを搬送方向へ案内するガイド路が設けられている。そして、被加工物を保持した搬送ロボットがガイド路に沿って移動して、各工作機械相互間で、被加工物を搬送するようになっている。

特開２００５−４６９１７号公報

工作機械では、被加工物の加工時に切り粉等の加工屑が生じる。すなわち、被加工物の加工が行われる工作機械の前面側では、被加工物の加工時に加工屑が発生する。そのため、特許文献１に記載された機械加工システムのように工作機械の前面側に搬送ロボットが配設されると、搬送ロボットの移動や動作に伴って、細かい切り粉等の加工屑が飛散するおそれがある。前工程の加工を終えた被加工物が工作機械の前面側に搬送される際や後工程の加工を行う工作機械へ被加工物が搬送される際に加工屑が飛散すると、被加工物に加工屑が付着する。その結果、被加工物の加工時に加工屑に起因する傷が発生したり、加工屑の影響で所定の寸法精度が確保できないという不具合が生じる。

また、特許文献１に記載された機械加工システムでは、複数の工作機械の前面から所定距離だけ離れた位置に搬送ロボットを搬送方向へ案内するガイド路が設けられている。この構成は、工作機械の前面側での作業性や搬送ロボットの操作性等を確保するために必要である。しかしながら、このような構成を備える特許文献１に記載された機械加工システムでは、システムの小型化に限界がある。

そこで、本発明の課題は、加工屑に起因して生じる被加工物の不具合を抑制しつつ、小型化が可能な構成を備えた機械加工システムを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の機械加工システムは、前面側で被加工物に対して所定の加工を行う複数の工作機械と、複数の工作機械の後面に取り付けられ、各工作機械相互間で被加工物を搬送する搬送手段とを備えることを特徴とする。

本発明の機械加工システムでは、搬送手段が、複数の工作機械の後面に取り付けられている。そのため、工作機械の後面側において、各工作機械間で被加工物を搬送することができる。すなわち、被加工物の加工が行われない工作機械の後面側において、被加工物を搬送することができるため、加工屑に起因して生じる被加工物の不具合を抑制することができる。また、搬送手段が工作機械の後面に取り付けられているため、搬送手段が工作機械の後面から所定距離だけ離れた状態で配置されている場合と比較して、機械加工システムの後面側の省スペース化を図ることができるとともに、機械加工システムの前面側でも省スペース化を図ることができる。その結果、機械加工システムの小型化を図ることが可能となる。

本発明において、搬送手段は、被加工物を保持して移動する搬送体と、搬送体を駆動する駆動手段と、搬送体を搬送方向へ案内する案内手段とを備え、搬送体は、複数の工作機械の相互間で乗り入れ可能に構成されていることが好ましい。このように構成すると、より少ない数の搬送体によって、被加工物の各工作機械間での搬送が可能となり、機械加工システムの構成を簡素化することができる。そのため、機械加工システムをより小型化することができる。

本発明において、駆動手段は、複数の工作機械のそれぞれの後面に取り付けられる固定側駆動部と、搬送体に取り付けられる移動側駆動部とを備え、案内手段は、複数の工作機械のそれぞれの後面に取り付けられる固定側案内部と、搬送体に取り付けられる移動側案内部とを備え、複数の工作機械は互いに連結および切り離しが可能に構成され、固定側駆動部および固定側案内部は、工作機械とともに連結および切り離しが可能に構成されていることが好ましい。このように構成すると、各工作機械の自由な配置が可能となる。そのため、機械加工システムで製造される部品の種類や各加工工程での加工時間等を考慮して、各工作機械を自由に配置することが可能となる。また、複数の工作機械は互いに連結可能であり、かつ、固定側駆動部および固定側案内部も連結できるため、各工作機械同士の密着配置が可能となる。したがって、機械加工システムの省スペース化を図ることができる。

本発明において、固定側案内部は直線状に形成されたガイドレールであり、移動側案内部はガイドレールと係合するガイドブロックであり、被加工物の搬送方向におけるガイドレールの両端には、被加工物の搬送方向へ傾斜する面取部が形成されていることが好ましい。このように構成すると、複数の工作機械のそれぞれに取り付けられたガイドレールを連結する連結部分に、加工誤差や組立誤差に起因するガイドレール間のずれが生じても、面取部でこのずれを吸収することができ、ガイドレールの連結部であっても、ガイドブロックの滑らかな移動が可能となる。そのため、案内手段は、被加工物の搬送方向へ搬送体を滑らかに案内することができる。また、ガイドレールの面取部が形成されていない部分と、ガイドブロックとの係合隙間を適切に設定することで、工作機械と搬送体との間で被加工物のやりとりをする際の搬送体のがたつきを防止することができる。そのため、工作機械と搬送体との間では、被加工物の適切なやりとりができる。

以上のように本発明にかかる機械加工システムは、加工屑に起因して生じる被加工物の不具合を抑制しつつ、小型化を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

（機械加工システムの概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる機械加工システム１の概略構成を後面側から示す背面図である。

本形態の機械加工システム１は、被加工物２に対して所定の加工を行って所定の部品を製造するためのシステムであり、図１に示すように、複数の工作機械３が隣接するように配置されて構成されている。より具体的には、図１に示すように、機械加工システム１では、複数の工作機械３がそれぞれの側面同士を密着させた状態で隣接するように配置されている。特に、本形態の機械加工システム１は、卓上に配置可能な小型の機械加工システムであり、たとえば、幅（図１の左右方向の寸法）３００ｍｍ、奥行（図１の紙面垂直方向の寸法）６６０ｍｍ、高さ８２０ｍｍの大きさからなる小型の工作機械３が複数隣接するように配置されて、機械加工システム１が構成されている。なお、機械加工システム１は、複数の工作機械３相互間の連結および切り離しが容易できるように構成されている。

また、この機械加工システム１は、複数の工作機械３の相互間で被加工物２を搬送する搬送手段４を備えている。この搬送手段４は、図１に示すように、複数の工作機械３の後面に取り付けられている。

なお、以下の説明では、工作機械３の左右方向（図１の左右方向）をＸ軸方向、前後方向を（図１の紙面垂直方向）をＹ軸方向、上下方向（図１の上下方向）をＺ軸方向とし、特に、図１の紙面手前側に向かう方向をＹ１方向、図１の紙面奥側に向かう方向をＹ２方向とする。また、工作機械３のＹ１方向側を後面側、Ｙ２方向側を前面側とする。

（工作機械の構成）
図２は、図１に示す工作機械３の構成を一部透視した状態で側面から示す側面説明図である。図３は、図２のＥ−Ｅ方向から工作機械３の構成を一部透視した状態で示す正面説明図である。なお、図２および図３は、工作機械３の構成部材の位置関係を説明するための説明図であり、一定の断面を表した図面ではない。

本形態の工作機械３は、図２に示すように、被加工物２に対して所定の加工を行う加工手段５を備え、前面側（Ｙ２方向側）で被加工物２の加工を行うように構成されている。より具体的には、本形態の工作機械３は、複数の刃物６を有する加工手段５を用いて、被加工物２に対して旋削等を行う旋盤である。この工作機械３は、被加工物２を保持してＸ軸方向およびＺ軸方向へ移動可能な移動ヘッド７と、加工手段５が載置されＹ軸方向へ移動可能なＹ軸移動テーブル８と、移動ヘッド７をＺ軸方向へ移動可能に支持する支持手段としてのコラム９と、Ｙ軸移動テーブル８やコラム９が取り付けられる本体ベース１０とを備えている。そして、被加工物２を回転させた状態で、移動ヘッド７がＸ軸方向やＺ軸方向へ移動することで、刃物６によって、被加工物２に所定の旋盤加工が施されるようになっている。また、後述のように、複数の刃物６はＹ軸方向に配列されており、Ｙ軸移動テーブル８がＹ軸方向へ移動することで、被加工物２の加工に使用する刃物６を選択、設定できるようになっている。

コラム９は、図２および図３に示すように、本体ベース１０から垂直に立ち上がるように、本体ベース１０の上面に固定されている。このコラム９の下端側には、図３等に示すように、Ｙ軸方向へ貫通する通過口９ａが形成されており、Ｙ軸移動テーブル８は、この通過口９ａを通過して、工作機械３の前面側と後面側との間を移動するようになっている。すなわち、通過口９ａのＸ軸方向の幅は、Ｙ軸移動テーブル８のＸ軸方向の幅よりも大きく形成されている。また、通過口９ａのＺ軸方向の高さは、Ｙ軸移動テーブル８の上面に取り付けられた後述の受台３５に被加工物２が搭載された状態で、Ｙ軸移動テーブル８が通過できるような高さとなっている。

図３に示すように、コラム９の前面のＸ軸方向の両端側にはそれぞれ、移動ヘッド７をＺ軸方向へ案内するためのＺ軸送り用ガイドレール１２、１２が固定されている。また、コラム９の前面側で、かつ、２本のＺ軸送り用ガイドレール１２、１２のＸ軸方向の内側にはそれぞれ、移動ヘッド７をＺ軸方向へ送るＺ軸送り用ボールネジ１３、１３が配設されている。より具体的には、コラム９の前面側には、２本のＺ軸送り用ボールネジ１３、１３のそれぞれの両端側を回転可能に支持する軸受（図示省略）が固定され、この軸受に２本のＺ軸送り用ボールネジ１３、１３は、回転可能に支持されている。

コラム９の上端には、２本のＺ軸送り用ボールネジ１３、１３をそれぞれ回転駆動するＺ軸送り用モータ１４、１４が固定されている。より具体的には、コラム９の上端には、２つの取付ブラケット１５、１５が固定され、この取付ブラケット１５、１５のそれぞれにＺ軸送り用モータ１４、１４が固定されている。図２および図３に示すように、Ｚ軸送り用モータ１４、１４の出力軸はそれぞれ、Ｚ軸送り用ボールネジ１３、１３の上端にカップリング１６、１６を介して接続されている。

移動ヘッド７は、被加工物２を回転可能に保持する回転保持部１８と、回転保持部１８が固定されＸ軸方向へ移動可能なＸ軸移動ベース１９と、Ｘ軸移動ベース１９がＸ軸方向へ移動可能に支持されるとともにＺ軸方向へ移動可能なＺ軸移動ベース２０とを備えている。

Ｚ軸移動ベース２０は、図２および図３に示すように、略矩形の板状部材である。このＺ軸移動ベース２０の後面（Ｙ１方向側の面）には、２本のＺ軸送り用ボールネジ１３、１３にそれぞれ螺合するＺ軸送り用ナット２１、２１を保持するナット保持部２０ａ、２０ａが形成されている。なお、図２では、１つのＺ軸送り用ナット２１および１つのナット保持部２０ａが図示されている。

また、Ｚ軸移動ベース２０の後面の四隅にはそれぞれ、Ｚ軸送り用ガイドレール１２、１２と係合するＺ軸送り用ガイドブロック２２が固定されている。より具体的には、１本のＺ軸送り用ガイドレール１２に対して２個のＺ軸送り用ガイドブロック２２が係合するようになっており、Ｚ軸移動ベース２０の後面には、合計で４個のＺ軸送り用ガイドブロック２２が固定されている。

一方、Ｚ軸移動ベース２０の前面（Ｙ２方向側の面）には、回転保持部１８およびＸ軸移動ベース１９をＸ軸方向へ案内するための２本のＸ軸送り用ガイドレール２３、２３が固定されている。また、Ｚ軸移動ベース２０の前面には、回転保持部１８およびＸ軸移動ベース１９をＸ軸方向へ送るＸ軸送り用ボールネジ２４が、２本のＸ軸送り用ガイドレール２３、２３に挟まれるように配設されている。より具体的には、Ｚ軸移動ベース２０の前面側には、Ｘ軸送り用ボールネジ２４の両端側を回転可能に支持する軸受（図示省略）が固定され、この軸受にＸ軸送り用ボールネジ２４は、回転可能に支持されている。

さらに、Ｚ軸移動ベース２０の前面には、図２に示すように、Ｘ軸送り用ボールネジ２４を回転駆動するＸ軸送り用モータ２５が固定されるモータ固定部２０ｂが形成され、このモータ固定部２０ｂに、Ｘ軸送り用モータ２５が固定されている。Ｘ軸送り用モータ２５の出力軸は、Ｘ軸送り用ボールネジ２４のＹ１方向端に図示を省略するカップリングを介して接続されている。

Ｘ軸移動ベース１９は、図２および図３に示すように、略矩形の板状部材であり、その後面（Ｙ１方向側の面）には、Ｘ軸送り用ボールネジ２４に螺合するＸ軸送り用ナット（図示省略）を保持するナット保持部（図示省略）が形成されている。また、Ｘ軸移動ベース１９の後面の四隅には、Ｘ軸送り用ガイドレール２３、２３と係合するＸ軸送り用ガイドブロック２６が固定されている。より具体的には、１本のＸ軸送り用ガイドレール２３に対して２個のＸ軸送り用ガイドブロック２６が係合するようになっており、Ｘ軸移動ベース１９の後面には、合計で４個のＸ軸送り用ガイドブロック２６が固定されている。

回転保持部１８は、被加工物２を保持した状態で回転するスピンドル２８と、スピンドル２８を回転駆動するスピンドル駆動モータ２９とを備えている。

スピンドル２８は、その先端側（下端側）で被加工物２を保持するように構成されている。このスピンドル２８には、被加工物２を保持、解放するためのチャッキング機構３０が内蔵されている。このチャッキング機構３０は、回転保持部１８の上端に固定されたチャック開閉用シリンダ３１によって、被加工物２を保持する保持状態、および、被加工物２を解放する解放状態の両状態に駆動されるようになっている。

スピンドル駆動モータ２９は、ロータ３２とステータ３３とを備え、図２等に示すように、回転保持部１８の上端側に配設されている。より具体的には、ステータ３３がＸ軸送り用ボールネジ２４やＸ軸送り用モータ２５よりも上側に配置されるように、スピンドル駆動モータ２９が配設されている。このように、比較的大きな径で形成されるステータ３３をＸ軸送り用ボールネジ２４やＸ軸送り用モータ２５よりも上側に配置することで、Ｙ軸方向で回転保持部１８の薄型化が図れるようになっている。

本形態のスピンドル駆動モータ２９は、ロータ３２の内周側にスピンドル２８が固定されたいわゆるビルドインモータである。このスピンドル駆動モータ２９には、所定の冷却媒体が循環する冷却用のジャケット３４がステータ３３の回りを囲むように形成されている。ジャケット３４を循環する冷却媒体は、図示を省略する冷却媒体用のタンクとジャケット３４とを往復してスピンドル駆動モータ２９の内部で発生した熱を放散するようになっている。

（Ｙ軸移動テーブルの構成）
図４は、図２に示すＹ軸移動テーブル８を上面から示す平面図である。

Ｙ軸移動テーブル８は、図２および図３に示すように、略直方体のブロック状に形成されている。また、Ｙ軸移動テーブル８には、図４に示すように、被加工物２の加工時に生じる切り粉等の加工屑を落下させるため、Ｚ軸方向に貫通する矩形状の開口部８ｂが形成されている。このＹ軸移動テーブル８の上面には、上述の加工手段５に加え、図２等に示すように、被加工物２が搭載される直方体でブロック状の受台３５が取り付けられている。そして、Ｙ軸移動テーブル８は、図２に示すように、コラム９の下端側に形成された通過口９ａを通過して、被加工物２の加工が行われる工作機械３の前面側と、工作機械３の後面側との間で、受台３５に搭載された被加工物２を移動させるようになっている。すなわち、Ｙ軸移動テーブル８は、被加工物２の加工を行う前面側位置と、被加工物２が工作機械３の後面側に配置されることとなる後面側位置との間で、被加工物２を移動させる移動手段となっている。このＹ軸移動テーブル８は、Ｙ軸方向へ移動可能となるように、本体ベース１０の上面に取り付けられている。

本体ベース１０の上面には、図３に示すように、Ｙ軸移動テーブル８をＹ軸方向へ案内するための２本のＹ軸送り用ガイドレール３６、３６が固定されている。２本のＹ軸送り用ガイドレール３６、３６は、この２本のＹ軸送り用ガイドレール３６、３６にそれぞれ係合する後述のＹ軸送り用ガイドブロック４２、４２が開口部８ｂのＸ軸方向両側に配置されるように、Ｘ軸方向に離間した状態で、本体ベース１０の上面に固定されている。

また、本体ベース１０の上面には、図２に示すように、Ｙ軸移動テーブル８をＹ軸方向へ送る２本のＹ軸送り用ボールネジ３７、３７（図２では、１本のＹ軸送り用ボールネジ３７のみを図示）が配設されている。このＹ軸送り用ボールネジ３７、３７は、Ｘ軸方向では、２本のＹ軸送り用ガイドレール３６、３６のそれぞれの外側に１本ずつ配設されている。より具体的には、本体ベース１０の上面には、２本のＹ軸送り用ボールネジ３７、３７のそれぞれの両端側を回転可能に支持する合計４つの軸受３８（図２では、２つの軸受３８のみを図示）が、所定の取付ブラケット等を介して固定されている。そして、２本のＹ軸送り用ボールネジ３７、３７はそれぞれ、２つの軸受３８に回転可能に支持されている。なお、本形態では、Ｙ軸移動テーブル８に、加工屑を落下させる開口部８ｂを形成したため、２本のＹ軸送り用ボールネジ３７、３７を用いているが、開口部８ｂを形成しない場合には、１本のＹ軸送り用ボールネジ３７を、Ｙ軸移動テーブル８のＸ軸方向の中心位置に配設しても良い。

さらに、本体ベース１０の上端には、図２および図３に示すように、２本のＹ軸送り用ボールネジ３７、３７をそれぞれ回転駆動するＹ軸送り用モータ３９、３９が固定されている。より具体的には、本体ベース１０の上端で、かつ、Ｙ２方向端に、所定の取付ブラケットを介して、Ｙ軸送り用モータ３９、３９が固定されている。Ｙ軸送り用モータ３９、３９の出力軸はそれぞれ、図２に示すように、Ｙ軸送り用ボールネジ３７、３７のＹ２方向端にカップリング４０、４０（図２では、１つのカップリング４０のみを図示）を介して接続されている。

Ｙ軸移動テーブル８の底面には、図２に示すように、２本のＹ軸送り用ボールネジ３７、３７にそれぞれ螺合するＹ軸送り用ナット４１、４１（図２では、１つのＹ軸送り用ナット４１のみを図示）を保持するナット保持部８ａ、８ａ（図２では、１つのナット保持部８ａのみを図示）が形成されている。

また、Ｙ軸移動テーブル８の底面の四隅にはそれぞれ、Ｙ軸送り用ガイドレール３６、３６と係合するＹ軸送り用ガイドブロック４２が固定されている。より具体的には、１本のＹ軸送り用ガイドレー３６に対して２個のＺ軸送り用ガイドブロック４２が係合するようになっており、Ｙ軸移動テーブル８の底面には、合計で４個のＹ軸送り用ガイドブロック４２が固定されている。なお、図３では、Ｙ２方向側の２個のＹ軸送り用ガイドブロック４２のみが図示されている。

一方、Ｙ軸移動テーブル８の上面には、上述のように、加工手段５および受台３５が取り付けられている。より具体的には、図４に示す開口部８ｂの下側に加工手段５が取り付けられ、開口部８ｂの上側に受台３５が取り付けられている。

加工手段５は、複数の刃物６の他に、刃物６を固定する刃物固定台４４と、刃物６を刃物固定台４４に固定する固定ネジ４５とを備えている。本形態では、図２等に示すように、３本の刃物６がＹ軸方向に配列されている。すなわち、本形態の刃物固定台４４では、刃物取付部がＹ軸方向に並んだ状態で３箇所に形成されている。また、各刃物６は、３本の固定ネジ４５によって刃物固定台４４に固定されている。なお、刃物６の数は３本には限定されず、刃物６は２本以下であっても良いし、４本以上であっても良い。刃物６の数が多く、図４の開口部８ｂの下側に全ての刃物６を配置できない場合には、図４の開口部８ｂの上側に、受台３５に隣接する刃物固定台を別途設け、この刃物固定台に刃物６を固定するようにしても良い。

刃物固定台４４に固定された刃物６の先端は、図４に示すように、開口部８ｂの上方に配置されるようになっている。そして、被加工物２の加工時に生じる切り粉等の加工屑は、開口部８ｂを通過して本体ベース１０の下方まで落下するようになっている。より具体的には、図２および図３に示すように、本体ベース１０には、被加工物２の加工時に開口部８ｂが配置される位置に対応するように開口部１０ａが形成されており、加工屑は、被加工物２の旋盤加工時に使用する切削油とともに、この開口部１０ａを通過して本体ベース１０の下方まで落下するようになっている。また、本形態では、被加工物２の加工時に生じる加工屑は、図３の矢印Ｖに示すように、切削油とともにＹ軸移動テーブル８のＸ軸方向の両側方を通過し、さらに、開口部１０ａを通過して本体ベース１０の下方まで落下するようになっている。

なお、たとえば、本体ベース１０の下側に、被加工物２の旋盤加工時に使用する切削油用のタンクを配置して、このタンクに加工屑を回収するように構成することができる。また、このタンクの底面に堆積した加工屑は、コンベア等を使用して所定のバケットまで搬送することでタンクの底面から除去することも可能である。さらに、切削油タンクの下には、工作機械３を駆動、制御するための電装ボックスを配置しても良い。

Ｙ軸移動テーブル８のＹ軸方向両側には、図２等に示すように、Ｙ軸送り用ガイドレール３６やＹ軸送り用ボールネジ３７等のＹ軸移動テーブル８をＹ軸方向へ送るための各種の機構を保護するためのテレスコカバー４６、４７が取り付けられている。より具体的には、Ｙ軸移動テーブル８のＹ２方向に取り付けられるテレスコカバー４６のＹ１方向端は、Ｙ軸移動テーブル８に固定され、テレスコカバー４６のＹ２方向端は、本体ベース１０に固定されている。また、Ｙ軸移動テーブル８のＹ１方向に取り付けられるテレスコカバー４７のＹ２方向端は、Ｙ軸移動テーブル８に固定され、テレスコカバー４７のＹ１方向端は、本体ベース１０に固定されている。そして、Ｙ軸移動テーブル８が工作機械３の前面側にあるときには、図２に示すように、テレスコカバー４６が縮み、テレスコカバー４７が伸びた状態になる。一方、Ｙ軸移動テーブル８が工作機械３の後面側にあるときには、テレスコカバー４７が縮み、テレスコカバー４６が伸びた状態になる。

（搬送手段の構成）
図５は、図２のＦ−Ｆ方向から搬送手段４の構成を一部透視した状態で示す背面説明図である。図６は、図５のＧ−Ｇ方向から搬送手段４の構成を一部透視した状態で示す上面説明図である。図７は、図５に示す搬送体５０が被加工物２を搬送する時の状態を示し、（Ａ）は、工作機械３の側面から搬送手段４の構成を一部透視した状態で示す側面説明図、（Ｂ）は、図２のＦ−Ｆ方向から搬送手段４の構成を一部透視した状態で示す背面説明図である。図８は、図１のＨ部を拡大して示す拡大図である。なお、図５から図７は、搬送手段４の構成部材の位置関係を説明するための説明図であり、一定の断面を表した図面ではない。

搬送手段４は、Ｙ軸移動テーブル８上の受台３５に搭載され工作機械３の後面（背面）側まで移動した被加工物２を受台３５から取り上げて、機械加工システム１を構成する他の工作機械３まで搬送するための手段である。この搬送手段４は、図５や図６等に示すように、被加工物２を保持して移動する搬送体５０を備えている。搬送体５０は、被加工物２を保持するハンド部５１と、ハンド部５１が固定されＺ軸方向へ昇降可能に構成された昇降ベース５２と、昇降ベース５２が昇降可能に支持されるとともにＸ軸方向へ移動可能に構成された搬送ベース５３とを備えている。本形態では、たとえば、１台の搬送体５０が、機械加工システム１を構成する全ての工作機械３へ被加工物２を搬送できるようになっている。

図１に示すように、複数の工作機械３のそれぞれの後面には、被加工物２の搬送方向となるＸ軸方向へ搬送体５０を案内するための２本の搬送用ガイドレール５４、５４が固定されている。より具体的には、図２に示すように、コラム９の後面に２本の搬送用ガイドレール５４、５４が固定されている。直線状に形成された搬送用ガイドレール５４の両端の上面および下面には、図８に示すように、Ｘ軸方向の外側に向かって直線状に傾斜する面取部５４ａが形成されている。この搬送用ガイドレール５４、５４は、搬送手段４の一部を構成するとともに、被加工物２の搬送方向へ搬送体５０を案内するための固定側案内部となっている。なお、面取部５４ａは、搬送用ガイドレール５４の両端の上面にのみ形成されていても良いし、下面にのみ形成されていても良い。

また、複数の工作機械３のそれぞれの後面（背面）には、被加工物２の搬送方向となるＸ軸方向へ搬送体５０を駆動するための搬送用ラック５５が固定されている。より具体的には、図２に示すように、コラム９の後面に搬送用ラック５５が固定されている。搬送用ラック５５の上面には、後述の搬送用ピニオン５６が噛み合う歯が形成されている。また、搬送用ラック５５の両端の上面は、図８に示すように、Ｘ軸方向外側に向かって直線状に傾斜した傾斜部５５ａとなっている。そのため、複数の工作機械３のそれぞれに取り付けられた搬送用ラック５５を連結する連結部分に、加工誤差や組立誤差に起因するＺ軸方向のずれが生じても、搬送用ピニオン５６は、搬送用ラック５５の連結部分を適切に通過できるようになっている。この搬送用ラック５５は、搬送手段４の一部を構成するとともに、搬送体５０を駆動するための固定側駆動部となっている。なお、図６では、便宜上、搬送用ラック５５の図示を省略している。

複数の工作機械３のそれぞれに固定された搬送用ガイドレール５４、５４および搬送用ラック５５は、工作機械３とともにＸ軸方向で容易に連結できるように構成されている。より具体的には、搬送用ガイドレール５４、５４および搬送用ラック５５が工作機械３に固定されると、搬送用ガイドレール５４、５４および搬送用ラック５５のＸ軸方向の両端は、図８に示すように、工作機械３のＸ軸方向の両端よりもわずかに内側に入った位置に配置される。また、複数の工作機械３を連結すると、図８に示すように、隣接する工作機械３に固定された搬送用ガイドレール５４、５４および搬送用ラック５５のＸ軸方向の端部（すなわち、連結部分）は互いに、Ｚ軸方向でほぼ一致するようになっている。そのため、搬送体５０は、連結された複数の工作機械３の相互間で自由に乗り入れできるようになっている。また、工作機械３を切り離すことで、搬送用ガイドレール５４、５４および搬送用ラック５５も容易に切り離すことができるようになっている。

搬送ベース５３は、図５や図６等に示すように横辺部５３ａと縦辺部５３ｂとを備えるＬ形状の板状部材である。図５等に示すように、上端側に配置される横辺部５３ａのＹ１方向側に面には、搬送用ラック５５と噛み合う搬送用ピニオン５６が出力軸に取り付けられた搬送用モータ５７が固定されている。すなわち、搬送用モータ５７の本体部分が搬送ベース５３のＹ１方向側に配置され、搬送用ピニオン５６が搬送ベース５３のＹ２方向側に配置されるように、搬送用モータ５７が固定されている。本形態では、搬送用ピニオン５６および搬送用モータ５７は、搬送体５０を駆動するための移動側駆動部となっている。また、搬送用ラック５５と搬送用ピニオン５６と搬送用モータ５７とによって、搬送体５０を駆動する駆動手段が構成されている。

縦辺部５３ｂのＹ２方向側の面には、２本の搬送用ガイドレール５４、５４にそれぞれ係合する搬送用ガイドブロック５８、５８が固定されている。搬送用ガイドブロック５８は、搬送用ガイドレール５４の面取部５４ａが形成されていない部分と適切な係合隙間を保った状態で、搬送用ガイドレール５４に係合するように構成されている。すなわち、本形態の搬送手段４は、搬送体５０が、受台３５に被加工物２を載置する位置、あるいは、受台３５から被加工物２を取り上げる位置に配置されたときには、搬送用ガイドレール５４と搬送用ガイドブロック５８との係合部の係合隙間は適切なものとなり、搬送体５０が、隣接する搬送用ガイドレール５４の端部（連結部分）に配置されたときには、搬送用ガイドレール５４と搬送用ガイドブロック５８との係合部の係合隙間が大きくなるように構成されている。この搬送用ガイドブロック５８、５８は、被加工物２の搬送方向へ搬送体５０を案内するための移動側案内部となっている。本形態では、搬送用ガイドレール５４、５４と搬送用ガイドブロック５８、５８とによって、搬送体５０を搬送方向へ案内するための案内手段が構成されている。

また、縦辺部５３ｂのＹ１方向側の面には、昇降ベース５２をＺ軸方向へ案内するための昇降用ガイドレール５９が取り付けられている。

図５における搬送ベース５３の左側面には、昇降ベース５２をＺ軸方向へ駆動するための昇降用ラック６０が固定されている。昇降用ラック６０の図５における左側面には、後述の昇降用ピニオン６２が噛み合う歯が形成されている。

昇降ベース５２は、図５や図６等に示すように横辺部５２ａと縦辺部５２ｂとを備えるＬ形状の板状部材である。図５等に示すように、上端側に配置される横辺部５２ａのＹ１方向側に面には、昇降用ラック６０と噛み合う昇降用ピニオン６２が出力軸に取り付けられた昇降用モータ６３が固定されている。すなわち、搬送用モータ５７と同様に、昇降用モータ６３の本体部分が昇降ベース５２のＹ１方向側に配置され、昇降用ピニオン６２が昇降ベース５２のＹ２方向側に配置されるように、昇降用モータ６３が固定されている。また、縦辺部５２ｂのＹ２方向側の面には、昇降用ガイドレール５９に係合する２つの昇降用ガイドブロック６４、６４が固定されている。

ハンド部５１は、図２や図５等に示すように、昇降ベース５２に固定されるブロック状の固定部６５と、被加工物２を保持、解放するチャック部６６とを備えている。固定部６５は、昇降ベース５２の下端側に固定されている。チャック部６６は、固定部６５の下面に取り付けられており、図示を省略する駆動手段によって、被加工物２の上端側を保持し、また、保持した被加工物２の上端側を解放するように構成されている。

図２および図５に示す状態は、昇降ベース５２が下降して、Ｙ軸移動テーブル８上の受台３５から被加工物２を取り上げるときの状態である。また、図７に示す状態は、チャック部６６に被加工物２を保持しながら昇降ベース５２が上昇して、機械加工システム１を構成する他の工作機械３へ被加工物２を搬送するときの状態である。

（機械加工システムの概略動作）
以上のように構成された機械加工システム１の概略動作を以下に説明する。なお、以下では、図１の左側に配置された工作機械３、中央に配置された工作機械３、右側に配置された工作機械３の順番で、順次、被加工物２の加工が行われるものとして、機械加工システム１の概略動作を説明する。

図１の左側に配置された工作機械３で被加工物２の加工が終了すると、被加工物２は、Ｙ軸移動テーブル８の受台３５に搭載される。より具体的には、被加工物２の下面が受台３５の上面に当接するように、Ｙ軸移動テーブル８がＹ軸方向へ移動するとともに、移動ヘッド７がＸ軸方向およびＺ軸方向に移動する。その状態で、スピンドル２８のチャッキング機構３０が解放状態となって、被加工物２が受台３５に搭載される。

被加工物２が受台３５に搭載されると、Ｙ軸移動テーブル８は、図２の実線で示す前面側から図２の二点鎖線で示す後面側位置まで移動する。すなわち、受台３５に搭載された被加工物２は、コラム９の通過口９ａを通過して工作機械３の後面側まで移動する。より具体的には、Ｙ軸移動テーブル８は、被加工物２を搭載した受台３５が通過口９ａを完全に通過するまで、工作機械３の後面側に向かって移動する。

その後、工作機械３の後面側まで移動した被加工物２を受台３５から搬送体５０が取り上げる。より具体的には、図２および図５に示すように、昇降ベース５２が下降して、チャック部６６が被加工物２を保持した後、昇降ベース５２が上昇することで、搬送体５０が受台３５から被加工物２を取り上げる。昇降ベース５２が上昇した搬送体５０は、図７に示すような状態となる。なお、搬送体５０が被加工物２を取り上げる際には、搬送体５０は、予め、図１の左側に配置された工作機械３の後面まで移動している。

搬送体５０が被加工物２を取り上げると、搬送用モータ５７が駆動され搬送用ラック５５と搬送用ピニオン５６とによって、搬送体５０はＸ軸方向（図１では右側）へ移動する。搬送体５０は、搬送用ガイドレール５４、５４に案内されてＸ軸方向へ移動して、図１に示すように、中央の工作機械３に乗り入れる。そして、搬送体５０は、中央の工作機械３の受台３５に被加工物２を搭載できる位置で停止する。一方、中央の工作機械３では、Ｙ軸移動テーブル８が予め、図２の二点鎖線で示す後面側まで移動して停止している。その状態で、昇降ベース５２が下降するとともに、チャック部６６が被加工物２を解放して、被加工物２が受台３５上に載置される。

被加工物２が受台３５上に載置されると、Ｙ軸移動テーブル８が工作機械３の前面側に移動して、スピンドル２８が被加工物２を保持できる位置でＹ軸移動テーブル８が停止する。その後、移動ヘッド７がＸ軸方向およびＺ軸方向に移動するとともに、スピンドル２８のチャッキング機構３０が被加工物２を保持して、受台３５から被加工物２を取り上げる。その後、Ｙ軸移動テーブル８が所定距離だけ移動、停止することで、複数の刃物６の中から被加工物２の加工に使われる刃物６が選択、設定される。

刃物６が設定されると、スピンドル２８が回転しながら、移動ヘッド７がＸ軸方向およびＺ軸方向に移動して被加工物２の加工が行われる（図３参照）。ここで、最初に設定された刃物６と違う刃物６を使用してさらに、被加工物２の加工を行う場合には、Ｙ軸移動テーブル８がＹ軸方向へ所定距離だけ移動、停止して別の刃物６が選択、設定され、被加工物２の加工が継続される。そして、被加工物２の加工が終了すると、図１の左側に配置された工作機械３と同様の動作で、被加工物２がＹ軸移動テーブル８の受台３５に搭載される。

被加工物２が受台３５に搭載されると、Ｙ軸移動テーブル８は、図２の実線で示す前面側から図２の二点鎖線で示す後面側位置まで移動する。その後、搬送体５０は、受台３５から被加工物２を取り上げて、図１の右側に配置された工作機械３まで被加工物２を搬送する。図１の右側に配置された工作機械３でも同様の動作で、被加工物２の加工が行われる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の機械加工システム１では、搬送手段４が、複数の工作機械３の後面に取り付けられている。そのため、工作機械３の後面側において、各工作機械３間で被加工物２を搬送することができる。すなわち、被加工物２の加工が行われない工作機械３の後面側において、被加工物２を搬送することができるため、加工屑に起因して生じる被加工物２の不具合を抑制することができる。また、搬送手段４が工作機械３の後面に直接、取り付けられているため、機械加工システム１の後面側の省スペース化を図ることができるとともに、機械加工システム１の前面側でも省スペース化を図ることができる。その結果、機械加工システム１の小型化を図ることが可能となる。

本形態では、搬送体５０は、複数の工作機械３の相互間で乗り入れ可能に構成されている。そのため、少ない数の搬送体５０（たとえば、１台の搬送体５０）によって、被加工物２を各工作機械３へ搬送することができ、機械加工システム１の構成を簡素化することができる。したがって、機械加工システム１をより小型化することができる。

本形態では、複数の工作機械３は互いに連結および切り離しが可能に構成され、搬送用ガイドレール５４、５４および搬送用ラック５５は、工作機械３とともに連結および切り離しが可能に構成されている。そのため、各工作機械３の自由な配置が可能となる。したがって、機械加工システム１で製造される部品の種類や各加工工程での加工時間等を考慮して、各工作機械３を自由に配置することができる。また、各工作機械３の側面を密着させた状態で、各工作機械３を配置することができる。その結果、機械加工システム１の省スペース化を図ることができる。

本形態では、搬送用ガイドレール５４の両端には、Ｘ軸方向へ傾斜する面取部５４ａが形成されている。すなわち、搬送体５０が、隣接する搬送用ガイドレール５４の連結部分に配置されたときには、搬送用ガイドレール５４と搬送用ガイドブロック５８との係合部の係合隙間が大きくなるように構成されている。そのため、複数の工作機械３のそれぞれに取り付けられた搬送用ガイドレール５４を連結する連結部分に、加工誤差や組立誤差に起因するＺ軸方向のずれが生じても、面取部５４ａでこのずれを吸収することができる。たとえば、搬送用ガイドレール５４の連結部分に図８の二点鎖線で示すようなずれが生じても、面取部５４ａにおける搬送用ガイドレール５４と搬送用ガイドブロック５８との係合部の係合隙間が大きいため、搬送用ガイドブロック５８は、一方の搬送用ガイドレール５４から他方の搬送用ガイドレール５４へと乗り継ぐことができる。したがって、搬送用ガイドレール５４の連結部分であっても、搬送用ガイドブロック５８の滑らかな移動が可能となる。その結果、搬送用ガイドレール５４と搬送用ガイドブロック５８とによって構成される案内手段によって、被加工物２の搬送方向へ搬送体５０を滑らかに案内することができる。

また、搬送用ガイドレール５４の面取部５４ａが形成されていない部分と、搬送用ガイドブロック５８との係合隙間が適切に設定されているため、搬送体５０が、受台３５に被加工物２を載置する際、あるいは、受台３５から被加工物２を取り上げる際の搬送体５０のがたつきを防止することができる。そのため、受台３５と搬送体５０との間では、被加工物２を適切にやりとりすることができる。

［他の実施の形態］
上述した形態は、本発明の好適な形態の例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形可能である。たとえば、上述した形態では、工作機械３は、被加工物２に対して旋削等を行う旋盤であったが、工作機械３は旋盤には限定されず、マシニングセンタであっても良い。この場合には、図９に示すような複数の工具７１を保持する工具ホルダ７２を備えた自動工具交換装置を工作機械３に配設すれば良い。工作機械３がマシニングセンタである場合には、チャッキング機構３０によってスピンドル２８の先端（下端）に工具７１が保持されるともに、Ｙ軸移動テーブル８上に被加工物２が載置される。また、この場合には、工具７１が被加工部２に対して加工を行う加工手段となる。なお、図９では、２つの工具７１を図示しているが、実際には２つ以上の工具７１が工具ホルダ７２に保持されている。また、マシニングセンタにおいては、通常、工具ホルダ７２は図示を省略する駆動機構によって回転かつ移動可能となっている。

また、上述した形態では、搬送用ラック５５と搬送用ピニオン５６と搬送用モータ５７とから構成される駆動手段によって搬送体５０を駆動していたが、搬送体５０を駆動する駆動手段は、リニアモータであっても良い。また、ボールネジとこのボールネジに螺合するナットとによって搬送体５０を駆動する駆動手段を構成しても良い。

さらに、上述した形態では、１台の搬送体５０が、機械加工システム１を構成する全ての工作機械３へ被加工物２を搬送できるように構成されていたが、搬送体５０の台数は１台には限定されず、機械加工システム１が２台以上の搬送体５０を備えるようにしても良い。

本発明の実施の形態にかかる機械加工システムの概略構成を後面側から示す背面図である。 図１に示す工作機械の構成を一部透視した状態で側面から示す側面説明図である。 図２のＥ−Ｅ方向から工作機械の構成を一部透視した状態で示す正面説明図である。 図２に示すＹ軸移動テーブルを上面から示す平面図である。 図２のＦ−Ｆ方向から搬送手段の構成を一部透視した状態で示す背面説明図である。 図５のＧ−Ｇ方向から搬送手段の構成を一部透視した状態で示す上面説明図である。 図５に示す搬送体が被加工物を搬送する時の状態を示し、（Ａ）は、工作機械の側面から搬送手段の構成を一部透視した状態で示す側面説明図、（Ｂ）は、図２のＦ−Ｆ方向から搬送手段の構成を一部透視した状態で示す背面説明図である。 図１のＨ部を拡大して示す拡大図である。 本発明の他の実施の形態にかかる工作機械に用いられる工具ホルダを示す側面断面図である。

符号の説明

１ 機械加工システム
２ 被加工物
３ 工作機械
４ 搬送手段
５０ 搬送体
５４ 搬送用ガイドレール（ガイドレール、固定側案内部、案内手段の一部）
５４ａ 面取部
５５ 搬送用ラック（固定側駆動部、駆動手段の一部）
５６ 搬送用ピニオン（移動側駆動部の一部、駆動手段の一部）
５７ 搬送用モータ（移動側駆動部の一部、駆動手段の一部）
５８ 搬送用ガイドブロック（ガイドブロック、移動側案内部、案内手段の一部）

Claims (4)

1. 前面側で被加工物に対して所定の加工を行う複数の工作機械と、該複数の工作機械の後面に取り付けられ、各工作機械相互間で上記被加工物を搬送する搬送手段とを備えることを特徴とする機械加工システム。
2. 前記搬送手段は、前記被加工物を保持して移動する搬送体と、該搬送体を駆動する駆動手段と、上記搬送体を搬送方向へ案内する案内手段とを備え、
   上記搬送体は、前記複数の工作機械の相互間で乗り入れ可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の機械加工システム。
3. 前記駆動手段は、前記複数の工作機械のそれぞれの後面に取り付けられる固定側駆動部と、前記搬送体に取り付けられる移動側駆動部とを備え、
   前記案内手段は、前記複数の工作機械のそれぞれの後面に取り付けられる固定側案内部と、前記搬送体に取り付けられる移動側案内部とを備え、
   前記複数の工作機械は互いに連結および切り離しが可能に構成され、
   上記固定側駆動部および上記固定側案内部は、前記工作機械とともに連結および切り離しが可能に構成されていることを特徴とする請求項２記載の機械加工システム。
4. 前記固定側案内部は直線状に形成されたガイドレールであり、前記移動側案内部は上記ガイドレールと係合するガイドブロックであり、
   前記被加工物の搬送方向における上記ガイドレールの両端には、前記被加工物の搬送方向へ傾斜する面取部が形成されていることを特徴とする請求項３記載の機械加工システム。

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