JP3023438B2 - トランスファー加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、加工経路に沿って被加工物を各種の態様で
搬送しながら、加工経路中の複数の加工機によって各種
の機械加工を柔軟に対応させる装置に関する。

〔発明の背景〕

フレキシブルトランスファーラインは、多品種少量生
産の観点から、複数の加工機と、これらの加工機に共通
のトランスファー手段とを組み合わせて構成される。

通常、被加工物は、トランスファー手段によって、加
工機を順次移動し、各ステーションで必要な加工を施さ
れた状態で、次の加工位置に搬送されていく。このた
め、システムの総合的な加工能力は、最長工程によって
決定される。各加工ステーションの工程配分は、加工方
法や加工精度の条件などから、時間的に不揃いとなる。
特に、不特定多数の被加工物を変則的に加工する場合
に、各工程での時間的な配分が異なってきて、システム
全体の効率が悪くなる。

また、従来の一般的なシステムで、ある加工ステーシ
ョンの加工機を通常のマシニングセンターとしてマニュ
アル的に使用すると、加工ラインが中断されるため、加
工ライン全体が停止してしまい、連続的な加工が不可能
となる。

〔従来技術〕

特公昭56−18346号の発明は、同一工程の加工を行う
ｎ台の加工機を並べ、各加工機間にアイドラステーショ
ンを設置するとともに、１台の加工機毎に天井走行ロボ
ットを設け、複数の加工機間で被加工物を搬送しながら
加工し、作業者の設計性と加工能率の向上とを図ってい
る。

また、特公昭61−58268号の発明は、多機能の加工機
を複数台配置し、トランスファー手段によって、全ての
被加工物を加工経路に沿って搬送する過程で、故障機の
発生時に、トランスファー手段の送りピッチ変更によっ
て、故障機の保守点検中にも加工ラインを稼働させるこ
とを示している。

しかし、上記２つの従来技術で、被加工物の送りにつ
いての工夫はされているが、複数台のマシニングセンタ
ーなどの加工機をフレキシブルな状態で活用するという
考えは存在しない。また、これらの従来技術には、特定
のマシニングセンターを他の用途に使用するという思想
も存在しない。

〔発明の目的〕

したがって、本発明の目的は、不特定の被加工物に対
し、最適な加工経路の設定を可能とし、また加工経路中
の加工機をマニュアル操作によって単独で使用したとき
にも、他の加工機を連続的な加工システムの一部として
有効に利用できるようにすることである。

〔発明の解決手段〕

上記目的のもとに、本発明は、自動工具交換可能な複
数の加工機を被加工物の加工経路に沿って設置し、これ
らの併設状態の加工機の両端位置および中間の加工機間
に被加工物の載置部を配置し、これらの加工機および載
置部に沿って、天井走行型のロボットを移動可能とし、
このロボットを移動パターンの自由設定可能なコントロ
ーラに接続している。

〔発明の作用〕

被加工物は、載置部に搬入され、天井走行型のロボッ
トによって、加工位置まで搬送され、各加工機に供給さ
れる。ここで、それぞれの加工機は、被加工物の加工内
容に応じて、自動工具交換装置によって、適切な工具を
選択し、必要な加工を施していく。このあと、ロボット
は、加工後の被加工物を加工機から取り出し、次の加工
に備え特定の加工機に送り込む。加工終了後の被加工物
は、ロボットによって、載置部に搬送され、そこから搬
出される。

このような加工過程で、被加工物の加工内容に応じ、
複数の加工機は、例えば２つのグループに分割可能であ
り、これに対応し、複数のロボットは、それぞれのグル
ープ毎に動作できるようコントローラによって制御され
る。このため、各グループの加工機およびロボットは、
異なる加工種類の被加工物毎に動作するが、ある被加工
物は、一方のグループから他方のグループに移動すると
き、中間の加工機間の載置部に一旦おかれ、この位置で
２つのロボットによって受け渡しされ、一方のグループ
から他のグループに移行していく。

なお、加工機の工具は、被加工物の水平方向の移動と
対応し、水平方向に設定されている。また、ロボット
は、好ましくは２頭チャック式、例えば１つの上下軸に
２つのチャックまたは２つの上下軸のそれぞれにチャッ
クを備え、一方のチャックで被加工物の供給動作を行
い、また他方のチャックで加工後の被加工物の取り出し
を行う。したがって、被加工物の供給・取り出し動作
は、同一加工位置で同時に行える。

〔実施例〕

第１図は、本発明のトランスファー加工装置１の平面
的な配置を示している。

このトランスファー加工装置１は、被加工物２の各種
の加工に対応するために、自動工具交換可能な複数例え
ば４台の加工機31、32、33、34、複数例えば３台の載置
部41、42、43、２台の天井走行型のロボット51、52、お
よびこれらのロボット51、52に共通なコントローラ６に
よって構成されている。

次に第２図および第３図は、加工機31、32、33、34お
よびロボット51、52の具体例を示す。

加工機31、32、33、34は、それぞれ自動工具交換装置
37を備え、それぞれ単独で使用可能で、例えば特開昭63
−93540号の装置のような構成であり、タレット35の部
分でXYZ方向に割り出し可能な２つのスピンドル36を備
え、一方のスピンドル36を加工位置に水平状態で割り出
したとき、他方のスピンドル36の工具38を待機位置に水
平状態で案内する。加工位置のスピンドル36の工具38
は、被加工物２の加工位置と対向し、スピンドル36の回
転により、必要な加工を被加工物２に施す。また、この
間に、待機側のスピンドル36の工具38は自動工具交換装
置37によって交換できる状態となる。自動工具交換装置
37は、待機位置の側方に配置されており、待機位置のス
ピンドル36について、必要に応じ工具交換動作を自動的
に行い、次の加工に備える。

そして、ロボット51、52は、加工機31、32、33、34の
併設方向すなわち加工経路の方向に沿って案内ビーム53
によって走行可能な状態で設置されており、上下方向に
移動可能なロボットアーム54の先端部分で、供給用のチ
ャック55および取り出し用のチャック56を備えている。
これらのロボット51、52は、コントローラ６によって制
御され、加工内容に応じた適切な移動パターンで被加工
物２を複数の載置部41、42、43の間および載置部41、4
2、43と加工機31、32、33、34の間で往復搬送および供
給・取り出し動作を行う。そして、コントローラ６は、
いずれかの加工機31、32、33、34を単独で使用したと
き、残りの加工機31、32、33、34を制御し、利用する。

なお、載置部41、42、43は、被加工物２の加工経路に
沿って設けられており、そのうち、載置部41、43は併設
状態の加工機31、32、33、34の側方側端部に設置されて
おり、例えば４位置割り出し型のパレタイザーなどによ
って構成されており、また他の載置部42は、中間の加工
機32、33の中間位置で、必要に応じ姿勢変換可能な反転
台などとして構成されている。この中間の載置部42によ
って、加工機31、32と加工機33、34とが２つのグループ
に分割されている。

〔移動パターン〕

第４図ないし第11図は、加工内容と対応し、ロボット
51、52の移動パターンを示している。

まず、第４図の移動パターンは、同一の被加工物２に
対し加工機31、32で加工内容Ａを実行し、また他の加工
機33、34で加工内容Ｂを実行する例である。この場合、
被加工物２は、載置部41から搬入され、ロボット51によ
って、加工機31、32に供給される。ここで、被加工物２
は、加工機31、32によって、水平方向の適切な工具38に
よって、加工され、中間の載置部42に送り込まれる。こ
の載置部42で、被加工物２は、必要に応じて反転方向に
姿勢変換され、ロボット52によって、それぞれの加工機
33、34に供給され、そこで必要な加工内容Ｂの加工を受
けた後、再び、ロボット52によって載置部43に供給さ
れ、次の工程に搬出される。このように、一方のロボッ
ト51は、加工機31、32と載置部41、42との間で被加工物
２の搬送および供給・取り出し動作を分担する、また、
他のロボット52は、加工機33、34と載置部42、43との間
で、被加工物２の搬送および供給・取り出し作業を分担
している。したがって、被加工物２は、載置部41に搬入
され、載置部43から排出される過程で、加工内容Ａおよ
び加工内容Ｂの加工を受けることになる。このような被
加工物２の供給・取り出し時に、ロボット51、52は、取
り出し用のチャック56で加工後の被加工物２を取り出
し、そのあと、供給用のチャック55で新たな被加工物２
を供給する。したがって、１回の往復動作で、被加工物
２の供給および取り出しが可能となる。

コントローラ６は、２台のロボット51、52の移動パタ
ーンを予め設定されたプログラムに基づいて制御するほ
か、その運動との関連で、加工機31、32、33、34に必要
な指令を与え、被加工物２の搬入搬出動作との関連で、
それぞれの加工機の加工動作を連動させる。

第５図の移動パターンは、１つの被加工物２について
各加工機31、32、33、34毎に異なる加工内容Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄを順次実行する例である。この場合、被加工物２
は、載置部41に搬入され、ロボット51、52によって、加
工機31、32、33、34へと順次供給され、載置部43から排
出される。このようにして、被加工物２は、搬入から排
出される過程で、加工内容Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの加工を受け
た状態となる。

次に、第６図の移動パターンは、１グループの加工機
31、32と他のグループの加工機33、34毎に異なる２種類
の被加工物２に対応して、独立に利用する例である。す
なわち、一方の被加工物２は、載置部41に搬入され、ロ
ボット51によって、加工機31、32によって、それぞれ独
立に例えば加工内容Ａの加工を受けて、再び載置部41か
ら搬出される。また、他の被加工物２は、載置部43から
搬入され、加工機33、34でそれぞれ独立に例えば加工内
容Ｂで、それぞれ独立に加工された後、載置部43から排
出される。したがって、この場合に、中間の載置部42
は、利用されないことになる。もちろん、これらの加工
機31、32、33、34の加工内容は、それぞれ異なっていて
もよい。

そして、第７図の移動パターンは、同一の被加工物２
について、加工機31、32で比較的時間のかかる加工内容
Ａを実行し、他の加工機33、34で短時間の加工Ｂ、Ｃを
並列的に実行する例である。すなわち、被加工物２は載
置部41から搬入され、ロボット51によって、それぞれの
加工機31、32で加工内容Ａの加工を受け、中間の載置部
42に供給される。ここで、被加工物２は、必要に応じ姿
勢変換した後、ロボット52によって加工機33に供給さ
れ、加工内容Ｂの加工の後に、加工機34に送り込まれ、
加工内容Ｃの加工を終了した時点で、載置部43から排出
される。

また、第８図の移動パターンは、１台例えば加工機31
をマニュアル加工Ｍによって稼働させ、他の加工機32、
33、34を自動制御のもとに利用する例である。この場
合、オペレータは、加工機31をトランスファー加工装置
１の制御系から外し、マニュアル操作によって特異な被
加工物２の加工を独立して行っていく。一方、他の被加
工物２は載置部41から搬入され、ロボット51によって、
加工機32に供給され、例えば加工内容Ａの加工を受けた
後、中間の載置部42に供給され、さらにロボット52によ
って、加工機33、34で同じ加工内容Ｂの加工を受けた
後、または加工機33、34毎に順次異なる加工内容Ｂまた
は加工内容Ｃの加工を受けた後、載置部43から排出され
る。この場合、加工機31は、連続的な加工ラインに対し
一種の割り込み使用となっている。

次に、第９図の移動パターンは、加工機32をマニュア
ル操作で制御系から独立した状態で使用する例を示して
いる。被加工物２は、載置部41から搬入され、ロボット
51によって加工機31に供給され、ここで例えば加工内容
Ａの加工を受けた後、載置部42に搬送される。このあ
と、ロボット52によって、加工機33、34へと順次搬送さ
れ、加工内容Ｂ、Ｃの加工を受けた後、載置部43から排
出される。この場合にも、加工機32によって、加工ライ
ンと異なる特異な被加工物２について独立のマニアル加
工Ｍができることになる。

次に、第10図の移動パターンは、加工機31、32、33、
34を２つのグループに分割させて独立に稼働させ、その
うちの一方の例えば加工機33をマニアル操作で利用する
例である。一方の被加工物２は、載置部41から搬入さ
れ、ロボット51によって、加工機31、32でそれぞれ加工
内容Ａの加工を受けた後、載置部41に送り込まれ、排出
されていく。他方の被加工物２は、載置部43から搬入さ
れ、加工機34で例えば加工内容Ａの加工を受け、再び載
置部43に戻され、そこから排出されていく。この間に、
オペレータは、加工機33をマニアルで使用し、割り込み
加工のために、特異な被加工物２について必要なマニア
ル加工Ｍを施していく。

さらに、第11図の移動パターンは加工機32、33をそれ
ぞれのオペレータによってマニアル操作で使用し、マニ
アル加工Ｍを行う例である。ある被加工物２は、載置部
41から搬入され、ロボット51によって、加工機31に供給
され、ここで例えば加工内容Ａの加工を受けた後、中間
の載置部42を経て、加工機33を飛び越し、加工機34に供
給され、ここで例えば加工内容Ｂの加工を受け、載置部
43に送り込まれ、そこから排出される。このようにし
て、ロボット51、52は、中間の載置部42を被加工物２の
受け渡し位置として、被加工物２を加工経路に沿って順
次移動させる。

〔移動パターンの変形例〕

以上の各移動パターンは、代表的な例であるから、被
加工物２の種類や加工内容に応じ、他の態様として構成
することもできる。

上記実施例の場合に、中間の載置部42は、被加工物２
についての受け渡しのためにのみ使用されているが、こ
こを被加工物２の搬入位置または搬出位置として設定す
ることもできる。

もちろん、これらの移動パターンは、各加工工程に必
要な時間や使用工具、不使用加工機械や被加工物の搬入
および搬出位置との関係で任意に設定される。これに対
応し、コントローラ６は、標準的な移動パターンのプロ
グラムを内蔵する他、それぞれの標準的なプログラムを
変形しながら、自由に設定できる状態となっている。

また、上記実施例は、加工機31、32、33、34を直線方
向すなわちインラインタイプとして構成しているが、ロ
ータリタイプのものとして構成することもできる。

〔発明の効果〕

本発明では、下記の特有の効果がある。

複数台の工具自動交換可能な加工機および載置部が加
工経路の方向に沿って並び設けられており、その経路に
沿って２台以上のロボットが移動可能な状態で設置され
ている。このため、被加工物の加工内容や種類に応じ、
適切な移動パターンの設定が可能であり、能率的な加工
が柔軟に対応できる。

複数台の加工機のうち一部がマニアル運転として利用
されたときでも、他の残りの加工機が自動ラインとして
継続的に使用でき、しかもその加工内容に応じてコント
ローラがロボットの移動態様を制御し、残りの加工機に
対し必要な指令を出すため、単独のマニアル加工と自動
加工とが平行して行える。このように特殊な割り込み加
工に対しても、加工能率を大幅に下げないまま自由度の
高い状態で能率的な加工ができる。

特に、多数の加工機は、自動工具交換載置を備え、そ
れぞれ単独で使用可能であり、またコントローラは、加
工態様に応じて、ロボットの移動パターンを自由に設定
可能であり、いずれかの加工機を単独で使用したとき
に、残りの加工機について加工態様に応じて、適切なロ
ボットの移動パターンを設定可能とし、設定後の移動パ
ターンにより残りの加工機および残りの加工機に対応す
るロボットを制御する。したがって、本発明のトランス
ファー加工装置によれば、複数の自動工具交換可能な加
工機を用いて、異なる加工内容の加工動作に対し柔軟に
対応でき、しかもその加工を能率的に行える。

さらに、天井走行型のロボットが被加工物を載置部と
加工機との間で往復搬送を行うとともに、加工機の両端
位置および中間位置の加工機の間に被加工物の載置部を
設けてあることにより、上記のロボットを用いて、被加
工物の搬送が加工態様に応じて柔軟に行え、また載置部
を利用することによって、被加工物の一時載置が可能と
なり、また必要に応じて姿勢変換もでき、上記の能率的
な加工が柔軟に対応できる効果が一層高められる。

加工機の工具が水平方向に支持されていると、被加工
物の水平方向の移動と対応して、干渉が防げ、また自動
工具交換が行い易く、ツールポットに加工屑などが入る
こともなく、水平な工具の加工時の剛性が優れる。

ロボットが２頭式として構成されていると、１往復動
作で被加工物の供給および取り出しが可能であるため、
ロボットの搬送に必要な時間が少なくてすみ、被加工物
の搬送が能率的に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトランスファー加工装置の平面配置
図、第２図は加工機およびロボットの正面図、第３図は
加工機およびロボットの側面図、第４図ないし第11図は
ロボットの移動パターンの説明図である。 １……トランスファー加工装置、２……被加工物、31、
32、33、34……加工機、41、42、43……載置部、51、52
……ロボット、６……コントローラ、35……タレット、
36……スピンドル、37……自動工具交換装置、38……工
具、39……割り出し装置、53……案内ビーム、54……ロ
ボットアーム、55……供給用のチャック、56……取り出
し用のチャック。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−15651（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−29965（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−49676（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭56−18346（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 39/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動工具交換可能な加工機を被加工物の加
   工経路に沿って多数並べて設置し、この併設状態の加工
   機の両端位置および中間位置の加工機間に被加工物の載
   置部を複数設け、これらの多数の加工機および複数の載
   置部に沿って走行可能な天井走行型のロボットを設け、
   このロボットをロボットの移動パターンについて自由に
   設定可能なコントローラに接続してなり、 上記の自動工具交換可能な加工機は、それぞれ自動工具
   交換装置を備え、それぞれ単独で使用可能であり、被加
   工物の載置部は、被加工物の加工経路に沿って設けら
   れ、天井走行型のロボットは、被加工物を複数の載置部
   の間および載置部と加工機との間で往復搬送および供給
   ・取り出し動作を行い、コントローラは、上記加工機の
   それぞれが同一の加工内容を実行する場合および異なる
   加工内容を順次実行する場合の加工態様に応じて上記加
   工機のうち全ての加工機を使用するように上記ロボット
   の移動パターンが設定可能とされているとともに、上記
   加工機のうちいずれかの加工機を単独で使用するときに
   は、残りの加工機について上記加工機のそれぞれが同一
   の加工内容を実行する場合および異なる加工内容を順次
   実行する場合の加工態様に応じてロボットの移動パター
   ンを設定可能とされており、設定後の移動パターンによ
   り加工機および加工機に対応するロボットを制御するこ
   とを特徴とするトランスファー加工装置。
2. 【請求項２】各加工機の工具を水平方向に設定してなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトランス
   ファー加工装置。
3. 【請求項３】複数台の加工機および載置部を２以上のグ
   ループに分割し、各グループ毎にロボットを設けてなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトランス
   ファー加工装置。
4. 【請求項４】ロボットのチャックを２頭とし、一方を供
   給用とし、他方を取り出し専用とすることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項、第２項、または第３項記載のト
   ランスファー加工装置。