JP2009297861A

JP2009297861A - 機械加工システム

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Publication number: JP2009297861A
Application number: JP2008157231A
Authority: JP
Inventors: Junichi Maeda; 淳一前田; Takahide Tanibuchi; 孝英谷渕
Original assignee: Makino J Co Ltd
Current assignee: Makino J Co Ltd
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2009-12-24

Abstract

【課題】一つのワークを加工している間に、次に加工するワークの段取りを行い、非加工時間を短くして生産性を高めた機械加工システムを提供する。
【解決手段】主軸側はＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向の直線送り軸を有し、テーブル側は固定位置でＡ軸回転送り軸を有した機械構成である。主軸装置１３はガイド３、７、１１に沿って３軸方向に移動可能になっている。ワーク取付台２１はＸ軸に平行な軸線回りに回転可能に支持され、直方体の側面の４面がワーク取付面２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄになっている。主軸対向面でワーク加工中に、下面でワークの洗浄を行い、前面でワークの取外し及びワーク取付面の洗浄を行い、上面で次に加工するワークを取付ける。ワークの取付け、取外しはワークハンドリングロボット５５で行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、一つのワークを加工している間に、先に加工したワークを取外し、次に加工するワークを取付けて、順次ワークを加工する機械加工システムに関する。

機械加工システムはワークに機械加工を行う設備であって、自動工具交換装置や自動ワーク交換装置が設けられ、複数のワークが連続して加工可能になっている。１台の工作機械による機械加工システムの例として、工作機械のＹ軸と平行なＢ軸回りに回転する旋回テーブルの上に直方体形状のワーク取付台を設け、そのワーク取付台の４面のワーク取付面にワークを取付けてワークの加工を行う機械加工システムが、特許文献１に開示されている。

また、工作機械のＸ軸と平行なＡ軸回りに回転するワーク取付台に２つのワーク取付面を設け、そのワーク取付面にワークを取付けてワークを加工する工作機械が、特許文献２に開示されている。また、主軸が傾斜して設けられた工作機械において、傾斜した軸線回りに回転する回転テーブル上に山形の傾斜した２面のワーク取付面を設け、一つのワーク取付面は主軸の軸線に対して垂直で、他のワーク取付面は水平になるように構成された工作機械が、特許文献３に開示されている。

特公平３−１４５８０号公報国際公開ＷＯ０１／０９４０７０号公報特開２００１−２２５２３５号公報

前述の特許文献１に記載された機械加工システムは、Ｂ軸回りに回転する旋回テーブル上に４面イケールを取付けて、その４面のワーク取付面にワークを取付ける構造であり、ワーク取付面が鉛直なので、ワークの段取り作業がやり難いという問題点がある。また、特許文献２に記載された工作機械は、ワーク取付台に２つのワーク取付面を有し、一方のワーク取付面に取付けたワークを加工しているときに、他方のワーク取付面にワークの段取り作業を行うと、ワーク取付面が鉛直なので作業がやり難い。また、ワーク取付面を水平にしてワークの段取り作業を行うと、段取り作業中にワークの加工ができないという問題点がある。また、特許文献３に記載された工作機械は、主軸が傾斜して設けられた工作機械において、傾斜した面に取付けたワークの加工中に、水平な面に次に加工するワークの段取り作業を行うと、ワーク加工部とワーク取付位置が接近しているので、段取り作業が非常に危険であるという問題点がある。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、一つのワークを加工している間に、次のワークの段取りを行い、非加工時間を短くして生産性を高めた機械加工システムを提供することである。

前述の目的を達成するために、本発明によれば、複数のワークを連続して加工する機械加工システムにおいて、工具を装着する主軸の回転軸線が水平になるように支持された主軸装置と、前記主軸装置をＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に移動させる送り装置と、前記ワークを取付ける部分が立方体又は直方体形状であり、該立方体又は直方体の４つの面にワーク取付面を設けたワーク取付台と、前記主軸装置の前方に設けられ、前記ワーク取付台の両端部を支持して、前記ワーク取付台を前記送り装置のＸ軸と平行な軸線回りに回転可能に支持した支持装置と、前記ワーク取付台を所定の回転角度位置に割出す割出し装置と、を具備した機械加工システムが提供される。

また、前述の目的を達成するために、本発明によれば、複数のワークを連続して加工する機械加工システムにおいて、工具を装着する主軸の回転軸線が水平になるように支持された主軸装置と、前記主軸装置をＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に移動させる送り装置と、前記主軸装置の前方に設けられ、前記送り装置のＸ軸と平行な軸線回りに回転可能に設けられた回転テーブルと、前記回転テーブルに取付けるための結合部を有し、前記ワークを取付ける部分が立方体又は直方体形状であり、該立方体又は直方体の４つの面にワーク取付面を設けたワーク取付台と、前記回転テーブルを所定の回転角度位置に割出す割出し装置と、を具備した機械加工システムが提供される。

また、前述の目的を達成するために、本発明によれば、前記ワーク取付台の前方に設けられ、前記ワークを把持するグリッパを有し、前記ワーク取付台に前記ワークを取付け取外しするワークハンドリングロボットを更に具備し、前記ワークハンドリングロボットは、加工済みのワークが前記ワーク取付台の前面に割出されたとき、ワークの取外し動作を行い、ワークが取付いていない空のワーク取付面が前記ワーク取付台の上面に割出されたとき、次に加工するワークの取付け動作を行う機械加工システムが提供される。

また、前述の目的を達成するために、本発明によれば、前記ワーク取付台の下方に設けられ、加工済みのワークが前記ワーク取付台の下面に割出されたとき、ワークに流体を噴射してワークを洗浄する第１の洗浄装置と、前記ワーク取付台の前方に設けられ、加工済みのワークが前記ワーク取付台の前面に割出され、ワークを取外した後、ワーク取付面に流体を噴射してワーク取付面を洗浄する第２の洗浄装置と、を更に具備した機械加工システムが提供される。

前述のように本発明は、機械の主軸装置が水平に支持され、その主軸装置がＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に移動可能であり、ワークを取付けるワーク取付台が機械の前面に設置され、機械のＸ軸と平行な軸線回りに回転可能になっている。ワーク取付台は立方体又は直方体で、その４つの面にワーク取付面を有している。ワーク取付台は、いわゆる４面イケールで、水平な軸線回りに回転可能になっている。ワーク取付台は両端部が支持装置に支持されている。ワーク取付台の４つのワーク取付面にはワーク取付具が設けられ、それぞれの面にワークが取付け可能になっている。

また、前述のように本発明は、機械の主軸装置が水平に支持され、その主軸装置がＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に移動可能であり、回転テーブルが機械の前面に設置され、機械のＸ軸と平行な軸線回りに回転可能になっている。回転テーブルには立方体又は直方体の４つの面にワーク取付面を有したワーク取付台が取付けられ、それぞれのワーク取付面にはワークが取付可能になっている。

また、前述のように本発明は、ワーク取付台にワークの取付け及び取外しの段取り作業をワークハンドリングロボットで行う。ワークハンドリングロボットは、ワーク取付台に取付けたワークが前面に割出されたとき、ワークを取外し、空のワーク取付面が上面に水平に割出されたとき、次に加工するワークを取付けるように動作する。また、前述のように本発明は、ワーク取付台の下方に、加工後のワークを洗浄するための第１の洗浄装置が設けられ、ワーク取付台の前方に、ワークを取外した後のワーク取付面及びワーク取付具を洗浄するための第２の洗浄装置が更に設けられている。

機械の主軸装置がＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に移動し、テーブル側は主軸装置の前方の定位置に設置され、Ｘ軸と平行な軸線回りに回転するワーク取付台が設けられ、そのワーク取付台は４つのワーク取付面を有している。そのために、一つのワークを加工している間に、ワークの洗浄、ワークの取外し及び次に加工するワークの取付け作業を行うことができるので、一つのワークの加工が終った後、次のワークの加工開始までの非加工時間が短くなり、生産性が高まった。また、次に加工するワークの取付けは水平な上面で行うので、取付け作業が容易で安全に行える。また、加工済みのワークを下面に割出して洗浄するので、切屑が落下し易く切屑の排出が容易である。また、ワークの段取り作業をワークハンドリングロボットで行うので、ワークの加工中であっても段取り作業が安全に行える。

以下、本発明による機械加工システムの好ましい実施の形態を説明する。図１は、本発明の機械加工システムの実施の形態を示す側面図であり、図２におけるＡ−Ａ断面図である。図２は、本発明の機械加工システムの実施の形態を示す正面図であり、図１において左側から見た図である。図３は、本発明の機械加工システムの他の実施の形態の一部分を示す正面図である。図１及び図２において、本発明の実施の形態は、主軸がＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に移動するようになっている。基台としてベッド１が設けられ、ベッド１上のガイド３に沿ってサドル５が左右方向、すなわちＺ軸方向（矢印Ｚの方向）に移動する。サドル５上のガイド７に沿ってコラム９が紙面に垂直な方向、すなわちＸ軸方向（矢印Ｘの方向）に移動する。コラム９の前面に設けられたガイド１１に沿って主軸装置１３が上下方向、すなわちＹ軸方向（矢印Ｙの方向）に移動する。主軸１５は主軸装置１３に回転可能に設けられ、図示しないモータにより回転駆動される。主軸１５の先端部には工具１７を装着する工具クランプ装置が設けられている。

ワークを取付けるワーク取付台側は、主軸装置１３の前方の所定の位置に固定されている。ワーク取付台２１は前記Ｘ軸と平行な軸線回りに回転可能になっている。ワーク取付台２１は、軸部２５によって支持台２３（図２に示す）に回転可能に支持されている。ワーク取付台２１と軸部２５とを連結する結合部材２７が設けられ、ワーク取付台２１と軸部２５は一体的に結合されている。ワーク取付台２１は軸部２５によって支持台２３に回転可能に支持されている。ワーク取付台２１は回転割出し装置２９によって、適宜回転割出され固定される。ワーク取付台２１は図２に示すように、支持台２３ａ及び２３ｂで両端部を支持されており、ワークの質量が大きくても耐えられるようになっている。支持台２３ａと２３ｂはベース部２３ｃで連結されている。

ワーク取付台２１は、ワーク取付部の形状が直方体形状であり、図１に示すようにワーク取付台２１がＸ軸と平行な軸線回りに矢印Ｆの方向に回転可能になっている。ワーク取付台２１の直方体形状の４つの面２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄがワーク取付面になっている。それぞれのワーク取付面にはワーク取付具３３が設けられている。ワーク取付具３３は、図示しない流体圧装置でワーク３５のクランプ、アンクランプを行う。本実施の形態においては、ワーク３５をワーク取付面に取付け易くするために、予めワーク３５にプレート３７が取付けられている。そして、ワーク取付具３３はプレート３７をクランプ、アンクランプするようになっている。

ワーク取付台２１の下方には、ワーク３５を洗浄する第１の洗浄装置４１が設けられており、流体を誘導する配管４３とノズル４５が図示されている。加工が終ったワーク３５が下面に割出されたとき、第１の洗浄装置４１が作動して、ノズル４５から流体が噴射されてワーク３５の表面を洗浄する。また、ワーク取付台２１の前方には、ワーク取付面２１及びワーク取付具３３を洗浄する第２の洗浄装置４７が設けられており、流体を誘導する配管４９とノズル５１が図示されている。加工済みのワーク３５が前面に割出され、加工済みのワーク３５が取外された後、第２の洗浄装置４７が作動して、ノズル５１から流体が噴射されてワーク取付面２１及びワーク取付具３３を洗浄する。

ワーク取付台２１の前方にワークハンドリングロボット５５が設けられている。ワークハンドリングロボット５５はワークを把持するグリッパ５７を有した多関節のロボットであり、図示しない駆動装置により所望の動作を行うことができる。ロボットは周知のものであるので、詳細な説明は省略する。ワークハンドリングロボット５５は、加工済みのワーク３５が前面に割出されたとき、そのワーク３５を取外す動作を行う。また、ワーク３５が取付けられていないワーク取付面２１ｄが上面に割出されたとき、図１に示すようにワーク３５をワーク取付面２１ｄに取付ける動作を行う。

本実施の形態は、加工の際に切屑や加工液が飛散しないように、加工領域及び洗浄部分がスプラッシュガード６１で囲われている。加工領域はカバー６３、６５、６７、６９で囲われ、洗浄部分はカバー７５、７９、８１、８３で囲われている。機械の前面は開閉式カバー７７が設けられており、ワークハンドリングロボット５５がワーク３５の取付け及び取外しの動作を行うときは、開閉式カバー７７が開放される。また、第２の洗浄装置４７の配管４９及びノズル５１は開閉式カバー７７と連動して動く。

本実施の形態は、ワーク３５を順次加工するために、ワーク取付台２１を矢印Ｆの方向に回転して、ワーク３５を所望の位置に割出し位置決めする。ワーク取付台２１がワーク３５を取付けた状態で回転するので、カバー６７に開口７１が、カバー６９に開口７３が、カバー８１に開口８５が、カバー８３に開口８７がそれぞれ設けられている。それらの開口には開口を開閉するシャッタが設けられている。開口７１にはシャッタ９１が、開口７３にはシャッタ９３が、開口８５にはシャッタ９５が、開口８７にはシャッタ９７が設けられている。それらのシャッタはワーク取付台２１が回転するとき、開口を開放する。ワークハンドリングロボット５５がワーク取付面２１ｄにワーク３５を取付けるとき、シャッタ９５が開口８５を開放する。また、ワークハンドリングロボット５５がワーク３５の取付け、取外しの動作を行うときは、スプラッシュガード６１の開閉式カバー７７が開放され、ハンドリングロボット５５がカバー類と接触しないようになっている。

本発明の機械加工システムの他の実施の形態を説明する。図３に示す実施の形態は、ワーク取付台を回転テーブルに取付けたものであり、ワーク取付台は片持支持で回転可能になっている。ベース１０１に支持台１０３が立設され、その支持台１０３に回転テーブル１０５が回転可能に支持されている。図３に示すように回転テーブル１０５が水平な軸線（Ｘ軸と平行な軸線）回りに回転可能になっている。回転テーブル１０５は回転割出し装置１０７によって、適宜回転割出され固定される。ワーク取付台１０９は立方体形状で、該立方体の４つの面１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄがワーク取付面になっている。それぞれのワーク取付面にはワーク１１１を固定するワーク取付具１１３が設けられている。ワーク１１１にはプレート１１５が取付けられており、ワーク取付具１１３はプレート１１５をクランプ、アンクランプして、ワーク１１１をワーク取付面１０９に固定する。図３に示す実施の形態は、回転テーブル１０５にワーク取付台１０９の右側の結合部を取付けて、ワーク取付台１０９を片持支持にした構成を説明したものである。本実施の形態においては、図２で説明した洗浄装置４１、４７やシャッタ９１、９３、９５、９７などの他の要素も有しているが、ここでは説明を省略する。

次に本発明の動作及び作用を図１に基づいて説明する。ワーク取付台２１は機械のＸ軸と平行な水平な軸線回りに回転可能になっている。ワーク取付台２１は直方体の４つの側面がワーク取付面２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄとなっている。ワーク取付台２１は４面イケールであり、適宜９０度ずつ矢印Ｆの方向に回転割出し可能になっている。ここではワーク取付面２１ａを主軸対向面、ワーク取付面２１ｂを下面、ワーク取付面２１ｃを前面、ワーク取付面２１ｄを上面という。

加工及び段取りの手順は以下の通りである。（１）ワーク取付台２１の上面でワーク３５を取付ける。（２）ワーク取付台２１を矢印Ｆの方向に９０度回転させて、ワーク３５を主軸対向面に割出す。（３）その位置で機械がワーク３５を加工する。（４）加工が終了したら、ワーク取付台２１を矢印Ｆの方向に９０度回転させて、加工済みのワーク３５を下面に割出す。（５）下面に割出された加工済みのワーク３５を第１の洗浄装置で洗浄する。（６）ワーク取付台２１を矢印Ｆの方向に９０度回転させて、加工済みのワーク３５を前面に割出す。（７）前面に割出されたワーク３５を取外す。（８）ワーク取付面を第２の洗浄装置で洗浄する。（９）ワーク取付台２１を矢印Ｆの方向に９０度回転させて、洗浄したワーク取付面を上面に割出す。（１０）上面に割出されたワーク取付面２１ｄにワーク３５を取付ける。なお、（５）、（７）、（８）、（１０）は主軸対向面でワーク３５を加工している間に行う。ワーク取付台２１の上面には必ず洗浄されたワーク取付面が割出されるので、ワークを精度よく取付けることができる。

ワーク取付台２１の割出しは、主軸対向面に割出されたワーク３５の加工が終了したら行う。その加工が行われている間に、下面で加工済みのワーク３５を洗浄し、前面でワーク３５を取外し、ワーク取付面を洗浄し、上面で次に加工するワーク３５を取付ける。すなわち、１つのワーク３５を加工している間に、加工済みのワーク３５の洗浄、取外し及び次に加工するワーク３５の取付けが完了するので、無駄時間が無くなり生産性が高くなる。ワーク３５を取付けたワーク取付台２１を回転させるとき、シャッタ９１、９３、９５、９７が退避してワーク３５と衝突しないようになっている。また、ワークハンドリングロボットが動作するときは、開閉式カバー７７及びシャッタ９５が開放されて段取り作業が安全に行われる。

本発明の機械加工システムの実施の形態を示す側面図であり、図２におけるＡ−Ａ断面図である。本発明の機械加工システムの実施の形態を示す正面図であり、図１において左側から見た図である。本発明の機械加工システムの他の実施の形態を示す部分正面図である。

符号の説明

１３主軸装置
２１ワーク取付台
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄワーク取付面
２９回転割出し装置
３３ワーク取付具
３５ワーク
４１第１の洗浄装置
４７第２の洗浄装置
６１スプラッシュガード
７７開閉式カバー
９１、９３、９５、９７シャッタ
１０５回転テーブル
１０７回転割出し装置
１０９ワーク取付台

Claims

複数のワークを連続して加工する機械加工システムにおいて、
工具を装着する主軸の回転軸線が水平になるように支持された主軸装置と、
前記主軸装置をＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に移動させる送り装置と、
前記ワークを取付ける部分が立方体又は直方体形状であり、該立方体又は直方体の４つの面にワーク取付面を設けたワーク取付台と、
前記主軸装置の前方に設けられ、前記ワーク取付台の両端部を支持して、前記ワーク取付台を前記送り装置のＸ軸と平行な軸線回りに回転可能に支持した支持装置と、
前記ワーク取付台を所定の回転角度位置に割出す割出し装置と、
を具備することを特徴とした機械加工システム。
複数のワークを連続して加工する機械加工システムにおいて、
工具を装着する主軸の回転軸線が水平になるように支持された主軸装置と、
前記主軸装置をＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に移動させる送り装置と、
前記主軸装置の前方に設けられ、前記送り装置のＸ軸と平行な軸線回りに回転可能に設けられた回転テーブルと、
前記回転テーブルに取付けるための結合部を有し、前記ワークを取付ける部分が立方体又は直方体形状であり、該立方体又は直方体の４つの面にワーク取付面を設けたワーク取付台と、
前記回転テーブルを所定の回転角度位置に割出す割出し装置と、
を具備することを特徴とした機械加工システム。
前記ワーク取付台の前方に設けられ、前記ワークを把持するグリッパを有し、前記ワーク取付台に前記ワークを取付け取外しするワークハンドリングロボットを更に具備し、前記ワークハンドリングロボットは、加工済みのワークが前記ワーク取付台の前面に割出されたとき、ワークの取外し動作を行い、ワークが取付いていない空のワーク取付面が前記ワーク取付台の上面に割出されたとき、次に加工するワークの取付け動作を行う請求項１又は２に記載の機械加工システム。
前記ワーク取付台の下方に設けられ、加工済みのワークが前記ワーク取付台の下面に割出されたとき、ワークに流体を噴射してワークを洗浄する第１の洗浄装置と、
前記ワーク取付台の前方に設けられ、加工済みのワークが前記ワーク取付台の前面に割出され、ワークを取外した後、ワーク取付面に流体を噴射してワーク取付面を洗浄する第２の洗浄装置と、
を更に具備した請求項１ないし３のいずれか１項に記載の機械加工システム。