JP2013052474A - 工作機械ライン - Google Patents

Abstract

【課題】装置の簡素化および小型化を図れる工作機械ラインを提供する。
【解決手段】搬送手段２０は、複数の加工テーブル２１と、ワークＷの仮保持装置２２と、これらを作動させる制御装置とを備えており、複数の加工テーブル２１は、搬送方向に沿って個別に移動可能であるとともに、その移動範囲２３は隣り合う加工テーブル２１の移動範囲２３と重合する共通エリアＥ１２（Ｅ２３）を有し、仮保持装置２２は、共通エリアＥ１２に位置するワークＷを保持可能であり、制御装置は、ワークＷが載置された一方の加工テーブル２１を共通エリアＥ１２へ移動させて、仮保持装置２２によってワークＷを仮保持させ、一方の加工テーブル２１を共通エリアＥ１２から退避させるとともに他方の加工テーブル２１を共通エリアＥ１２へと移動させ、ワークＷを他方の加工テーブル２１上に載置させ、第二のワーク加工位置Ｐへ移動させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械ラインに関する。

複数の工作機械が並設されて、工作機械間をワークが搬送されて順次加工を行う工作機械ラインは、従来、図４に示すように、工作機械１１０の前面に搬送装置１２０が配置されている。ワークＷは、工作機械１１０上のワーク加工位置１１１から搬送装置１２０上に移送（Ｚ方向移動）した後に、隣り合う工作機械１１０に向かって搬送（Ｘ方向移動）するようになっていた（例えば特許文献１参照）。

その他に、図５に示すようなガントリー型の搬送装置１３０を備えた工作機械ラインも知られている。ガントリー型搬送装置１３０は、走行ガイド１３１が複数の工作機械１１０を跨ぐように配置されている。ガントリー型搬送装置１３０では、走行ガイド１３１に沿って移動（Ｘ方向移動）する把持手段１３２が、工作機械１１０の上方から下降してワークＷを把持して、隣り合う工作機械１１０に向かって搬送するようになっていた（例えば特許文献２参照）。

特開平７−１２４８５１号公報 特開２００５−４６９２０号公報

しかしながら、図４に示す工作機械ラインでは、工作機械１１０の前面に搬送装置１２０が設けられているので、ラインの幅寸法が大きくなってしまい、多くの設置面積を必要としていた。また、ワーク加工位置１１１と搬送装置１２０との間でワークを移送させる機構（図示せず）が必要となり、部品点数の増加および装置の複雑化を招いていた。

一方、図５に示す工作機械ラインでは、ガントリー型搬送装置１３０が、搬送方向両端に走行ガイド１３１を支える支柱１３３を必要とするので、搬送方向の寸法が大きくなってしまい、設置面積の増大を招いていた。

本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、装置の簡素化および小型化を図れる工作機械ラインを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、複数の工作機械と、前記各工作機械間でワークを搬送する搬送手段を備えた工作機械ラインにおいて、前記搬送手段は、前記工作機械の各ワーク加工位置に配置される複数の加工テーブルと、前記ワークの仮保持装置と、前記加工テーブルおよび前記仮保持装置を作動させる制御装置とを備えており、複数の前記加工テーブルは、搬送方向に沿って個別に移動可能であるとともに、その移動範囲は隣り合う前記加工テーブルの移動範囲と重合する共通エリアを有し、前記仮保持装置は、前記共通エリアに位置する前記ワークを保持可能であり、前記制御装置は、隣り合う前記加工テーブルのうち、前記ワークが載置された一方の加工テーブルを第一のワーク加工位置から他方の加工テーブルとの前記共通エリアへ移動させて、その共通エリアで前記仮保持装置によって前記ワークを仮保持させ、前記一方の加工テーブルを前記共通エリアから退避させるとともに前記他方の加工テーブルを前記ワークが仮保持された前記共通エリアへと移動させ、前記仮保持装置で仮保持された前記ワークを前記他方の加工テーブル上に載置させ、前記他方の加工テーブルを第二のワーク加工位置へ移動させるようになっていることを特徴とする工作機械ラインである。

このような構成によれば、搬送方向に個別に移動可能な複数の加工テーブルを設けたことによって、加工テーブルが搬送手段を兼ねることができる。これによって、ワーク加工スペースと搬送スペースとが共通化されるので、工作機械ライン全体が小型化され、設置スペースの大幅な縮小が達成できる。また、加工テーブルと搬送手段が共通化されることで部品点数が減少し装置の簡素化が図れる。さらに、加工テーブルの移動範囲に共通エリアがあるので、搬送方向長さを短くできる。ガントリー型搬送装置のような柱を設ける必要がないので、ガントリー型搬送装置を備えた工作機械ラインと比較しても、搬送方向長さを短くできる。

また、本発明は、前記搬送手段が、搬送方向に沿ったリニアモータの固定子を備えており、前記加工テーブルには、前記リニアモータの可動子が設けられていることを特徴とする。

このような構成によれば、リニアモータを用いて加工テーブルを移動させたことによって、ガイドレールを搬送方向に長い一体ものとすることができるので、装置の簡素化が図れる。さらに、各加工テーブルを高速で個別移動させることができる。

本発明によれば、工作機械ラインの装置の簡素化および小型化を図ることができるといった優れた効果を発揮する。

本発明の実施形態に係る工作機械ラインの全体構成を示した概略平面図である。 本発明の実施形態に係る工作機械ラインの全体構成を示した概略側面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態に係る工作機械ラインにおけるワークの搬送状態を示した概略平面図である。 従来の工作機械ラインの全体構成を示した平面図である。 従来の他の工作機械ラインの全体構成を示した平面図である。

以下に、本発明の実施形態に係る工作機械ラインを説明する。本実施形態では、横形の工作機械を用いた場合を例に挙げて説明する。なお、採用させる工作機械を、横型の工作機械に限定する趣旨ではない。図１および図２に示すように、本実施形態の工作機械ライン１は、複数（本実施形態では３つ）の工作機械１０，１０…と、各工作機械１０，１０間でワークＷを搬送する搬送手段２０を備えている。なお、本実施形態では、工作機械１０が３つ設けられているが、この個数に限定する趣旨ではなく、複数であればよい。なお、以下の説明において、ワークＷは、図１の左側から右側へと搬送されて順次加工されていくものとする。つまり、図１の左側が上流側となり、右側が下流側となる。

工作機械１０は、主軸ヘッド１１と、主軸ヘッド１１を上下方向であるＹ軸方向に移動可能に支持するコラム１２と、主軸ヘッド１１をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り機構（図示せず）と、ワークＷに近接離反する方向であるＺ軸方向に主軸ヘッド１１を移動させるＺ軸送り機構（図示せず）と、ワークＷを載置するベッド１３とを備えている。Ｙ軸送り機構およびＺ軸送り機構は、例えばボールねじやモータ等にて構成されている。

ベッド１３は、その上部がワークＷを加工する位置（以下、「ワーク加工位置Ｐ」という場合がある）となる。ベッド１３は、３つの工作機械１０，１０，１０のワーク加工位置Ｐ，Ｐ，Ｐに渡って一体的に形成されており、３つの工作機械１０，１０，１０の共通のベッド１３となっている。

搬送手段２０は、工作機械１０の各ワーク加工位置Ｐに配置される複数の加工テーブル２１と、ワークＷの仮保持装置２２と、加工テーブル２１および仮保持装置２２を作動させる制御装置（図示せず）とを備えている。複数の加工テーブル２１，２１，２１は、それぞれベッド１３上に設けられており、搬送方向に沿って個別に移動可能に構成されている。搬送方向（Ｘ軸方向）は、Ｚ軸に直交する方向であって、工作機械１０，１０，１０の並んでいる方向と平行な方向である。各加工テーブル２１の移動範囲２３は、隣り合う加工テーブル２１の移動範囲２３と重合する共通エリアＥを有している。

具体的には、図１に示すように、左端（上流側）の加工テーブル２１（以下「第一加工テーブル２１ａ」という場合がある）の移動範囲２３（以下「第一移動範囲２３ａ」という場合がある）は、基準位置（ワーク加工位置Ｐ）にあるときの中央の加工テーブル２１（以下「第二加工テーブル２１ｂ」という場合がある）の上流側近傍位置まで広がっている。一方、第二加工テーブル２１ｂの移動範囲２３（以下「第二移動範囲２３ｂ」という場合がある）は、基準位置（ワーク加工位置Ｐ）にあるときの第一加工テーブル２１ａの下流側近傍位置まで広がっている。これによって、第一加工テーブル２１ａの第一移動範囲２３ａの下流側の一部と、第二加工テーブル２１ｂの第二移動範囲２３ｂの上流側の一部とが重なることとなり、この重合部分が共通エリアＥ１２となる。なお、「基準位置」とは、例えば加工テーブル２１の中間部と、主軸ヘッド１１の軸芯部が同一面上になる位置であり、各移動範囲２３の略中央にある。

さらに、第二加工テーブル２１ｂの第二移動範囲２３ｂは、基準位置（ワーク加工位置Ｐ）にあるときの右端（下流側）の加工テーブル２１（以下「第三加工テーブル２１ｃ」という場合がある）の上流側近傍位置まで広がっている。一方、第三加工テーブル２１ｃの移動範囲２３（以下「第三移動範囲２３ｃ」という場合がある）は、基準位置（ワーク加工位置Ｐ）にあるときの第二加工テーブル２１ｂの下流側近傍位置まで広がっている。これによって、第二加工テーブル２１ｂの第二移動範囲２３ｂの下流側の一部と、第三加工テーブル２１ｃの第三移動範囲２３ｃの上流側の一部とが重なることとなり、この重合部分が共通エリアＥ２３となる。

加工テーブル２１は、リニアモータにてベッド１３上を移動する。具体的には、ベッド１３上に搬送手段２０は、搬送方向に沿ったリニアモータの固定子からなるガイドレール２４を備えており、加工テーブル２１には、リニアモータの可動子（図示せず）が設けられている。固定子は、例えば電磁石からなる。ガイドレール２４は、固定子である固定電磁石を直線状に並べて構成されている。ガイドレール２４は、一対設けられ、互いに平行に配置されている。可動子は、ガイドレール２４上に配置される可動電磁石からなる。静止状態では、固定電磁石と、その上部に位置する可動電磁石とは、逆の極（Ｎ極とＳ極、またはＳ極とＮ極）になるようになっている。移動状態では、移動させる方向前方の固定電磁石を、可動電磁石の前方の磁極と逆の極として、前方に引き付ける。移動させる方向後方の固定電磁石を、可動電磁石の後方の磁極と同じ極とすれば、より強い力で可動電磁石が移動される。

制御装置は、可動電磁石の磁力を制御することで、加工テーブル２１を個別に所定の位置に移動させる。なお、制御装置の磁力の制御によって、各加工テーブル２１の移動範囲２３を変更可能である。また、本実施形態では、加工テーブル２１をリニアモータにて移動させているが、移動手段をリニアモータに限定する趣旨ではない。

図１および図２に示すように、仮保持装置２２は、各共通エリアＥ１２，Ｅ２３に対向してそれぞれ配置されており、各共通エリアＥ１２，Ｅ２３に位置するワークＷを保持可能に構成されている。仮保持装置２２は、ベッド１３上に立設されたコラム２５と、コラム２５に上下方向に移動可能に設けられたアーム２６と、アーム２６の先端に設けられた把持装置２７とを備えて構成されている。把持装置２７は、Ｚ軸方向に移動可能にアーム２６に支持されている。把持装置２７は、把持するワークＷの形状に応じて、ワークＷを挟持するものや、係止するもの等、公知の機構のものが採用されている。

制御装置は、仮保持装置２２で共通エリアＥ１２，Ｅ２３に搬送されたワークＷを、上流側の加工テーブル２１上から一旦仮保持して持ち上げさせてその位置で待機し、搬送すべき次工程のワーク加工位置Ｐから移動してきた下流側の加工テーブル２１上に載置させるようになっている。

次に、図３を参照しながら、搬送手段２０による搬送手順を説明する。

まず、図中左端の工作機械１０での加工終了後に、ワーク加工位置Ｐにある第一加工テーブル２１ａ（図３の（ａ）参照）を、図３の（ｂ）に示すように、共通エリアＥ１２に移動させる。このとき、第一加工テーブル２１ａは、リニアモータによって、ガイドレール２４に沿って迅速に移動できるとともに、他の加工テーブル２１の動作とは別に単独で移動することができる。その後、仮保持装置２２を作動させて、把持装置２７でワークＷを保持して一旦持ち上げる（仮保持）。

その後、図３の（ｃ）に示すように、ワークＷを仮保持した状態で、第一加工テーブル２１ａを基準位置（左端の工作機械１０のワーク加工位置Ｐ）に戻す。そして、図３の（ｄ）に示すように、第二加工テーブル２１ｂを、共通エリアＥ１２に移動させる。なお、第一加工テーブル２１ａと第二加工テーブル２１ｂは同時に移動させてもよい。その後、仮保持装置２２を作動させて、把持装置２７によるワークＷの保持を終了させて、ワークＷを第二加工テーブル２１ｂ上に載置する。ワークＷを第二加工テーブル２１ｂに固定した後に、図３の（ｅ）に示すように、ワークＷとともに第二加工テーブル２１ｂを基準位置（中央の工作機械１０のワーク加工位置Ｐ）に戻す。

以上の手順によって、ワークＷの搬送作業が完了する。中央の工作機械１０と右端の工作機械１０との間のワークＷの搬送においても、前記と同様の手順を行う。なお、前記手順の反対の手順を行えば、下流側の工作機械１０から上流側の工作機械１０へ、ワークＷを戻すことができる。

以上のような工作機械ライン１によれば、搬送方向に個別に移動可能な複数の加工テーブル２１，２１…を設けたことによって、従来搬送装置とは別途に設けられていた加工テーブル２１が搬送手段２０を兼ねることができる。これによって、ワーク加工スペースと搬送スペースとが共通化されるので、工作機械ライン１の幅が小さくなり、工作機械ライン１全体が小型化され、設置スペースの大幅な縮小が達成できる。また、加工テーブル２１と搬送手段２０が共通化されることで部品点数が減少し装置の簡素化が図れる。さらに、加工テーブル２１の移動範囲２３に共通エリアＥ１２，Ｅ２３があるので、加工テーブル２１の移動距離の割に搬送方向長さを短くできる。ガントリー型搬送装置１３０（図５参照）のような支柱１３３を設ける必要がないので、ガントリー型搬送装置１３０を備えた工作機械ラインと比較しても、搬送方向長さを短くできる。

さらには、加工テーブル２１を移動可能にして共通エリアＥ１２，Ｅ２３を設けたことで、ワークＷが長くても加工ができる。つまり、ワークＷが長くて加工テーブル２１からはみ出す形状であっても、加工テーブル２１を共通エリアＥ１２，Ｅ２３に移動させれば、はみ出した部分を工作機械１０の正面に位置させることができるので、その部分の加工を行うことができる。さらに、加工テーブル２１の移動範囲が互いに重複することで、加工可能な長さの割に、搬送方向長さを短くすることができる。

また、仮保持装置２２は共通エリアＥ１２，Ｅ２３に対向するように設けられており、さらに共通エリアＥ１２，Ｅ２３でワークＷを備えた加工テーブル２１が搬送方向であるＸ軸方向に移動するので、仮保持装置２２は、把持装置２７をＹ軸方向とＺ軸方向のみに移動させればよく、搬送方向に移動させる必要はない。これによって、仮保持装置２２の簡素化が達成される。

さらに、本実施形態では、加工テーブル２３をリニアモータで移動させることで、各加工テーブル２３を高速で個別に移動させることができる。さらに、ガイドレール２４を搬送方向に長い一体ものとすることができるので、ガイドレール２４の設置が容易であるとともに搬送手段２０の簡素化が図れる。また、リニアモータを用いたことで、ボールねじを採用した場合と比較して簡単な構造とすることができる。具体的には、ボールねじを採用して加工テーブルを個別に移動させる場合、移動する加工テーブル２３と同じ数のボールねじとそれを駆動させるモータが必要になるが、リニアモータではガイドレール２４を一対設けて可動子をそれぞれ設けるだけで済む。

また、本実施形態に係る工作機械ライン１よれば、工作機械１０の主軸ヘッド１１は、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動可能であればよいので、Ｘ軸方向の送り機構を省略できる。よって装置のより一層の簡素化を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能であるのは勿論である。例えば、本実施形態では、複数の工作機械１０のベッド１３が共通で一体形成されているが、これに限定されるものではない。工作機械ごとにベッドが設けられており、隣り合うベッド同士を連結して設けるようにしてもよい。この場合、各ベッドに設けられたガイドレール同士も直線状に連結する。このように、一の工作機械とベッドを一体的に形成すれば、所望の個数の工作機械を用いて容易に工作機械ラインを形成することができる。また、ベッドの長さが共通になるので、複数長さのベッドを準備する必要がなく、汎用性に富む。

１ 工作機械ライン
１０ 工作機械
２０ 搬送手段
２１ 加工テーブル
２２ 仮保持装置
２３ 移動範囲
Ｅ１２ 共通エリア
Ｅ２３ 共通エリア
Ｐ ワーク加工位置
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. 複数の工作機械と、前記各工作機械間でワークを搬送する搬送手段を備えた工作機械ラインにおいて、
   前記搬送手段は、前記工作機械の各ワーク加工位置に配置される複数の加工テーブルと、前記ワークの仮保持装置と、前記加工テーブルおよび前記仮保持装置を作動させる制御装置とを備えており、
   複数の前記加工テーブルは、搬送方向に沿って個別に移動可能であるとともに、その移動範囲は隣り合う前記加工テーブルの移動範囲と重合する共通エリアを有し、
   前記仮保持装置は、前記共通エリアに位置する前記ワークを保持可能であり、
   前記制御装置は、隣り合う前記加工テーブルのうち、前記ワークが載置された一方の加工テーブルを第一のワーク加工位置から他方の加工テーブルとの前記共通エリアへ移動させて、その共通エリアで前記仮保持装置によって前記ワークを仮保持させ、前記一方の加工テーブルを前記共通エリアから退避させるとともに前記他方の加工テーブルを前記ワークが仮保持された前記共通エリアへと移動させ、前記仮保持装置で仮保持された前記ワークを前記他方の加工テーブル上に載置させ、前記他方の加工テーブルを第二のワーク加工位置へ移動させるようになっている
   ことを特徴とする工作機械ライン。
2. 前記搬送手段は、搬送方向に沿ったリニアモータの固定子を備えており、
   前記加工テーブルには、前記リニアモータの可動子が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械ライン。

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