JP2009208168A - 生産ライン - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの搬送装置の構造を簡素化して、部品点数を低減し、製造及び組付け作業を容易に行うことができるとともに、小型化を図ることができる生産ラインを提供する。
【解決手段】第１〜第６工作機械１１〜１６を千鳥足状に配設し、第１，第３，第５工作機械１１，１３，１５と、第２，第４，第６工作機械１２，１４，１６との間に、ワーク搬送台１７を配設する。前記各第１〜第６工作機械１１〜１６のベッド２１にワークの搬送方向と平行に敷設されたＸ軸ガイドレール２２に対し、Ｘ軸サドル２３をワークの搬送方向に往復動可能に装着する。このＸ軸サドル２３に装着された主軸装置３４に装着された主軸３５に、搬送具ホルダ３６を介してワーク搬送アーム４５を取り外し可能に装着する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数台の工作機械を備えた生産ラインに関する。

従来の生産ラインとして、例えば特許文献１に開示されたものが提案されている。この生産ラインにおいては、ワークの搬入と搬出を行うコンベアの間に、工作機械を備えた複数の加工ステーションがワークの搬送方向に所定の間隔をおいて直列状に配設されている。各加工ステーションの間及び前記コンベアと加工ステーションの間には、ワークの搬送を行うスライド装置と、ワークの搬入出を行う昇降装置とから構成される搬送装置がそれぞれ装設されている。
特開平１１−１６５２３２号公報

ところが、上記従来の生産ラインは、各工作機械とは別に専用の動力源を必要とするワークの前記スライド装置及び昇降装置からなる搬送装置が装設されているので、ワークの搬送装置の構造が複雑になって、部品点数が増大し、製造及び組付け作業を容易に行うことができず、コストを低減することができないという問題があった。又、ワークの搬送装置の設置スペースが必要となり、工作機械の小型化を図ることができないという問題もあった。

本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、ワークの搬送装置の搬送機構が不要となることで、部品点数を低減し、製造及び組付作業を容易に行うことができ、コスト低減と、小型化を図ることができる生産ラインを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、非動力方式のワーク搬送台に対し、ワークテーブルを所定のピッチで間欠的に配設し、前記ワーク搬送台を両側方から挟むように、かつ前記各ワークテーブルと対応するように工作機械を千鳥足状に配設して複数の加工ステーションを構成し、各工作機械の主軸装置を備えた加工ユニットは、前記ワークの搬送方向と平行に敷設された案内レールによって往復動可能に装着され、各工作機械の加工ユニットに装着されたワーク搬送具を、前記ワークテーブル上のワークに接触させた状態で前記加工ユニットを案内レールに沿って移動させることによりワークの搬送方向の下流側に搬送するように構成したことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記各工作機械は、ベッドの上面に対し、ワークの搬送方向と平行方向に往復移動可能に装着されたＸ軸サドルと、このＸ軸サドルに対し、上下方向の往復移動可能に装着されたＹ軸サドルと、このＹ軸サドルに対し、前後方向の往復動可能に装着されたＺ軸サドルと、該Ｚ軸サドルに装着された主軸装置とによって構成されていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記各工作機械と対応して所定位置に工具マガジンが装着され、該工具マガジンには、前記主軸装置の主軸に取り付けられる複数の工具ホルダとともにワーク搬送具が装着され、ワーク搬送具を前記主軸装置と工具マガジンとの間で自動交換可能としていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２において、前記加工ユニットにはアクチュエータによりワーク搬送具が退避位置と作動位置との間で位置の切り換え可能に装着されていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記ワーク搬送具はワークをクランプする機能を備えていることを要旨とする。

本発明によれば、各工作機械をワーク搬送台を挟んで千鳥足状に配設し、各工作機械の加工ユニットに装着されたワーク搬送具を該加工ユニットとともにワークの搬送方向に移動して、ワーク搬送台の上流側のワークテーブル上のワークを下流側のワークテーブルに移動することができる。このため、ワークを搬送するための専用の動力源を有する搬送装置が不要となる。従って、ワーク搬送装置の搬送機構が不要となることにより、部品点数を低減し、製造及び組付作業を容易に行うことができ、コスト低減及び小型化を図ることができる。

以下、本発明を具体化した生産ラインの一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。
図１に示すように、この生産ラインは、概略的に見て、第１〜第６工作機械１１〜１６を所定の間隔をおいて、ワークの搬送方向に順次千鳥足状に配設するとともに、奇数番目の工作機械１１，１３，１５と、偶数番目の工作機械１２，１４，１６との間に設けられた領域に対し、ワーク搬送台１７をワークの搬送方向に敷設して構成されている。

前記ワーク搬送台１７は、非動力方式のものであって、図２に示すようにワークの搬送方向に指向するように所定位置に平行に敷設された左右一対の側部フレーム１８と、両側部フレーム１８の間に所定の間隔をおいて間欠的に装着された第１〜第６ワークテーブル１９Ａ〜１９Ｆとを備えている。前記一対の側部フレーム１８の間には、ワークをワークテーブル１９Ａ〜１９Ｆに搬入するためのフリーローラ２０が多数箇所に架橋されている。前記第１〜第６ワークテーブル１９Ａ〜１９Ｆの上面には、ワークの加工を行う前に図示しないクランプ機構によって、ワークがクランプされるようになっている。前記第１〜第６工作機械１１〜１６及び第１〜第６ワークテーブル１９Ａ〜１９Ｆによって、第１〜第６加工ステーションＳ１〜Ｓ６が構成されている。

次に、図３を中心に前記第１〜第６工作機械１１〜１６の構成について説明する。各工作機械１１〜１６は、全て同様に構成されているので、第１工作機械１１について説明し、第２〜第６工作機械の説明を省略する。

図３に示すように、第１ステーションＳ１の床面に配置されるベッド２１の上面には、二本のＸ軸ガイドレール２２がワークの搬送（Ｘ軸）方向と平行に敷設され、このＸ軸ガイドレール２２にスライダを介して、Ｘ軸サドル２３がＸ軸方向の往復動可能に装着されている。前記ベッド２１の上面には、サーボモータ２４が取り付けられ、このサーボモータ２４の回転軸に連結したボールねじ２５が前記Ｘ軸サドル２３の下面に取り付けたボールねじナット（図示略）に螺合されている。そして、前記サーボモータ２４が作動されて、ボールねじ２５が回転されると、前記Ｘ軸サドル２３がＸ軸方向に往復動されるようになっている。なお、このＸ軸方向に関して、右方向がワークの搬送方向となる。

前記Ｘ軸サドル２３の垂直面には、二本のＹ軸案内レール２６がＹ軸（上下）方向に、かつ互いに平行に敷設され、このＹ軸案内レール２６にはスライダを介して、Ｙ軸サドル２７が上下方向の往復動可能に装着されている。前記Ｘ軸サドル２３の上端面には、サーボモータ２８が固着され、その回転軸に連結したボールねじ２９が前記Ｙ軸サドル２７の裏面に取り付けられたボールねじナット（図示略）に螺合されている。そして、前記サーボモータ２８が作動され、ボールねじ２９が回転されると、Ｙ軸サドル２７が上下方向に往復移動されるようになっている。前記Ｙ軸サドル２７の外側面には、上下二本のＺ軸案内レール３０がＺ軸（前後）方向に、かつ、互いに平行に敷設され、該Ｚ軸案内レール３０にスライダを介して、Ｚ軸サドル３１が前後方向の往復動可能に装着されている。前記Ｙ軸サドル２７には、サーボモータ３２が固着され、このサーボモータ３２の回転軸に連結したボールねじ３３が前記Ｚ軸サドル３１に取り付けられたボールねじナット（図示略）に螺合されている。そして、前記サーボモータ３２が作動されてボールねじ３３が回転されると、前記Ｚ軸サドル３１が前後方向に往復移動されるようになっている。

前記Ｚ軸サドル３１の外側面には、例えばビルトインモータを内蔵する主軸装置３４が前後方向に指向するように取り付けられ、この主軸装置３４の先端部に装着された主軸３５の先端部に形成されたテーパ状の取付穴３５ａには、工具Ｔを保持した工具ホルダ３６が取り外し可能に装着されている。この工具ホルダ３６はフランジ部３６ａとテーパシャンク部３６ｂとを備え、テーパシャンク部３６ｂが前記取付穴３５ａに嵌入され、主軸３５に設けられた図示しないクランプ機構によりクランプされるようになっている。

この実施形態では、前記Ｘ軸サドル２３、Ｙ軸サドル２７、Ｚ軸サドル３１、主軸装置３４及び主軸３５等により加工ユニット３７が構成されている。
次に、図４及び図５を中心に前記主軸３５に装着される複数の工具ホルダ３６をストックする工具マガジン４１について説明する。

図４に示す符号４０は、前記各工作機械の前側付近において、ワーク搬送台１７と平行に敷設された帯板材よりなる取付バーであって、図３に示すように、前記Ｘ軸サドル２３の上端部の高さとほぼ同じ位置に配設されている。前記取付バー４０には、各工作機械１１〜１６と対応して、工具マガジン４１が装着されている。これらの工具マガジン４１は、前記取付バー４０に取り付けられたモータ４２と、このモータ４２の回転軸４３に連結された取付ディスク４４とによって構成されている。前記取付ディスク４４の外周部に形成された工具把持部としての複数の把持凹部４４ａに前記工具ホルダ３６のフランジ部３６ａが係合されて、該工具ホルダ３６が取付ディスク４４に把持されるようになっている。

図４に示すように、前記工具ホルダ３６と同じ構成の搬送具ホルダ３６´には、工具Ｔとは別のワーク搬送具としての棒状の搬送アーム４５が支持されている。前記取付ディスク４４に形成された複数の把持凹部４４ａのうち一つの把持凹部４４ａは、空の状態となっている。

前記主軸３５に装着された工具ホルダ３６を工具マガジン４１側の別の工具ホルダ３６と交換する場合には、図５に示すように、前記モータ４２を作動させて取付ディスク４４を割り出し回動し、空の把持凹部４４ａを最下端位置へ移動する。この状態で第１工作機械１１側の主軸装置３４をＸ，Ｙ，Ｚ軸の３軸方向に移動制御して、主軸３５に装着された工具ホルダ３６のフランジ部３６ａを前記把持凹部４４ａに係合して工具ホルダ３６を取付ディスク４４に受け渡す。

次に、前記主軸３５を図５においてＺ軸方向に、紙面の裏側に退避させた後、取付ディスク４４を再び割り出し回転して、搬送アーム４５を装着した搬送具ホルダ３６´を最下端位置へ移動する。この状態で第１工作機械１１側の主軸装置３４をＺ軸方向に前進して、搬送具ホルダ３６´のテーパシャンク部３６ｂを前記主軸３５の取付穴３５ａに嵌入して主軸３５に搬送具ホルダ３６´を装着した後、主軸３５を下方に移動して、搬送具ホルダ３６´を把持凹部４４ａから引き離す。

以上のようにして、主軸装置３４の主軸３５に対する工具ホルダ３６又は搬送具ホルダ３６´の脱着動作が行われる。
前記各第１〜第６工作機械１１〜１６は、図示しない制御装置からの制御信号によって、各種の動作がそれぞれ制御されるようになっている。

次に、前記のように構成された生産ラインの動作について説明する。
最初に、図１及び図６（ａ）に示すように、作業者によって前記第１ステーションＳ１側のワーク搬送台１７の第１ワークテーブル１９Ａに第１ワークＷ１が搬入され、図示しないクランプ機構により第１ワークＷ１が第１ワークテーブル１９Ａに固定される。この状態で、第１工作機械１１の主軸装置３４が３軸方向に数値制御により移動されて、主軸３５に装着した工具Ｔによって第１ワークＷ１が加工される。

第１ワークＷ１の加工が終了すると、第１工作機械１１の主軸３５に装着された工具ホルダ３６が図５において説明した動作により図６（ｂ）に示すように搬送具ホルダ３６´に交換されて、ワーク搬送アーム４５が第１ワークＷ１の左側面に当接され、主軸３５及び搬送アーム４５が図６（ｂ）において、ワークの搬送方向に移動される。これにより、図６（ｃ）に示すように第１ワークＷ１が次の第２ステーションＳ２の第２ワークテーブル１９Ｂの上面に移動される。この移動された第１ワークＷ１は、第２工作機械１２の主軸３５に装着された工具Ｔによって異種の加工が行われる。

図６（ｃ）に示す第１工作機械１１側の主軸３５は、図１に示すサーボモータ２４の作動によりＸ軸サドル２３がワークの搬送方向と逆方向に移動されることにより、第１ワークテーブル１９Ａ側に移動されるとともに、図６（ｄ）に示すように主軸３５から搬送具ホルダ３６´及び搬送アーム４５が図５において説明した動作により取り外されて工具ホルダ３６及び工具Ｔが装着される。そして、前記第１ワークテーブル１９Ａに新たに搬入された第２ワークＷ２が工作機械１１の工具Ｔによって加工される。

一方、図６（ｃ）において、第２ワークテーブル１９Ｂで加工された第１ワークＷ１は、図６（ｄ）に示すように第２工作機械１２の主軸３５に装着された工具ホルダ３６が図５において説明した動作により搬送具ホルダ３６´に交換されて、ワーク搬送アーム４５が第１ワークＷ１の左側面に当接され、主軸３５及び搬送アーム４５が図６（ｄ）において、図１に示す工作機械１２側のサーボモータ２４の作動によりＸ軸サドル２３がワークの搬送方向に移動されることにより、ワークの搬送方向に移動され、第３ワークテーブル１９Ｃに搬入される。ここで、第３工作機械１３の主軸３５に装着された工具Ｔによって、第１ワークＷ１に対し異種の加工が行われる。

以下、同様にして、加工されたワークＷ１，Ｗ２は、順次下流側のステーションに順次移動されて、加工が施されるとともに、第３〜第ｎワークが順次第１ワークテーブル１９Ａに搬入されて、加工が行われるとともに各ワークの搬送が行われる。又、各ステーションにおいてワークの加工が終了した時点で、一斉に搬送動作を行うことで複数ワークの同時加工がスムーズに行える。

上記実施形態の生産ラインによれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、前記ワーク搬送台１７を挟んで、第１〜第６工作機械１１〜１６を千鳥足状に配設し、前記工具マガジン４１の把持凹部４４ａに装着されたワーク搬送アーム４５を第１〜第６工作機械１１〜１６の主軸３５に装着して、前記サーボモータ２４を作動することによって、Ｘ軸サドル２３をワークの搬送方向に移動して、前記主軸装置３４、主軸３５及びワーク搬送アーム４５を同方向に移動し、ワークを搬送するようにした。このため、ワークを各ステーションＳ１〜Ｓ６に設けられたワークテーブルからワークテーブルへ搬送するための動力源を有する専用の搬送装置を設けなくてもよいので、部品点数を低減し、構造を簡素化して、製造及び組付作業を容易に行い、コストの低減を図ることができる。又、ワークの搬送装置の設置スペースを低減して、工作機械の小型化を図ることができる。

（２）上記実施形態では、前記工具マガジン４１に複数の工具ホルダ３６とともに、ワーク搬送アーム４５を把持させ、主軸装置３４との間で自動交換可能とした。このため、ワーク搬送アーム４５を把持する特別のマガジンを設ける必要がなく、この点からも部品点数を低減し、構造を簡素化して、コストを低減することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・工具マガジン４１として、図４，５に示すような円板マガジンに限らず、直線上に工具を並設できるリニアマガジンを用いてもよい。

・ 図７に示すように、前記Ｘ軸サドル２３の背面に対し、アクチュエータとして例えばシリンダ５１を設け、そのピストンロッド５２の先端部にワーク搬送アーム５３を連結し、前記シリンダ５１を作動させて、ワーク搬送アーム５３を退避位置と、作動位置との間で切り換え可能に構成することにより、ワークの搬送時には作動位置に切り換えてワーク搬送動作を行うようにしてもよい。この実施形態においては、工具ホルダ３６と、搬送具ホルダ３６´の交換作業を行う必要がないので、ワークの搬送動作を迅速に行うことができる。

・ 前記実施形態では、第１〜第６工作機械１１〜１６を有する生産ラインに具体化したが、工作機械を３台、４台、５台、あるいは、７台以上有する生産ラインに具体化してもよい。

・前記実施形態では、ワーク搬送アーム４５，５３によって、ワークを搬送するようにしたが、ワークをクランプして搬送するため、ワーク搬送アーム４５，５３の先端部にワークのクランプ機構を設けるようにしてもよい。

・前記実施形態では、Ｘ軸サドル２３にシリンダ５１を装着するようにしたが、前記Ｙ軸サドル２７及びＺ軸サドル３１、主軸装置３４等にシリンダ５１を装着するようにしてもよい。

この発明の生産ラインを具体化した１実施形態を示す平面図。 ワーク搬送コンベアの部分斜視図。 第１工作機械全体を示す斜視図。 工具マガジンを示す斜視図。 工具マガジンに把持されたワーク搬送アームの主軸装置の主軸への装着動作を説明する正面図。 （ａ）〜（ｄ）は、各工作機械によるワークの搬送動作を説明するための略体平面図。 この発明の別の実施形態を示す部分斜視図。

符号の説明

Ｗ１，Ｗ２…ワーク、１１〜１６…第１〜第６工作機械、１７…ワーク搬送台、２１…ベッド、２３…Ｘ軸サドル、２７…Ｙ軸サドル、３１…Ｚ軸サドル、３４…主軸装置、３５…主軸、３６…工具ホルダ、３７…加工ユニット、４１…工具マガジン。

Claims (5)

1. 非動力方式のワーク搬送台に対し、ワークテーブルを所定のピッチで間欠的に配設し、前記ワーク搬送台を両側方から挟むように、かつ前記各ワークテーブルと対応するように工作機械を千鳥足状に配設して複数の加工ステーションを構成し、各工作機械の主軸装置を備えた加工ユニットは、前記ワークの搬送方向と平行に敷設された案内レールによって往復動可能に装着され、各工作機械の加工ユニットに装着されたワーク搬送具を、前記ワークテーブル上のワークに接触させた状態で前記加工ユニットを案内レールに沿って移動させることによりワークの搬送方向の下流側に搬送するように構成したことを特徴とする生産ライン。
2. 請求項１において、前記各工作機械は、ベッドの上面に対し、ワークの搬送方向と平行方向に往復移動可能に装着されたＸ軸サドルと、このＸ軸サドルに対し、上下方向の往復移動可能に装着されたＹ軸サドルと、このＹ軸サドルに対し、前後方向の往復動可能に装着されたＺ軸サドルと、該Ｚ軸サドルに装着された主軸装置とによって構成されていることを特徴とする生産ライン。
3. 請求項１又は２において、前記各工作機械と対応して所定位置に工具マガジンが装着され、該工具マガジンには、前記主軸装置の主軸に取り付けられる複数の工具ホルダとともに前記ワーク搬送具が装着され、ワーク搬送具を前記主軸装置と工具マガジンとの間で自動交換可能としていることを特徴とする生産ライン。
4. 請求項１又は２において、前記加工ユニットにはアクチュエータによりワーク搬送具が退避位置と作動位置との間で位置の切り換え可能に装着されていることを特徴とする生産ライン。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、前記ワーク搬送具はワークをクランプする機能を備えていることを特徴とする生産ライン。

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