JP2009208168A - 生産ライン - Google Patents

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Shiro Murai
史朗 村井
Muneyoshi Horii
宗芳 堀井
康司 ▲廣▼島
Koji Hiroshima
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コマツNtc株式会社
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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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