JP3952832B2 - パレット搬送式機械加工ラインにおけるワーク搬送装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のマシニングセンタ等をもって構成されたパレット搬送式機械加工ラインにおけるワーク搬送装置に関し、特にインデペンデント型の機械加工ラインにおいて各加工ステージ間のワークの搬送と各加工ステージでのワークの搬出入とを単一のパレット移載装置をもってパレットごと行うようにしたワーク搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数種類のワークの混流生産を目的としたインデペンデント型の機械加工ラインにおいては、例えば加工対象となるワークを予めパレットに固定した上で搬送することを前提として、マシニングセンタ等を母体として構成された各加工スージにワーク搬入用のローダ（ローディング装置）と同じくワーク搬出用のアンローダ（アンローディング装置）とをそれぞれ付帯させるとともに、各加工ステージ同士をステージ間搬送装置として機能することになる例えばワーク搬送用の蓄積型コンベヤで結合したものが主流を占めている。なお、ワークが固定されることになるパレットはワークの種別毎に専用化されてはいても、各パレットの外形形状や位置決め基準部は予め共通化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の機械加工ラインでは、各加工ステージにワーク搬出入用のローダやアンローダを個別に付帯させなければならないことから、搬送設備が複雑且つ大型化し、占有スペースの増大や設備費の高騰を招くこととなって好ましくない。
【０００４】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ簡素な構造でありながら所期の目的を達成できるようにしたパレット搬送式機械加工ラインにおけるワーク搬送装置を提供するものである。
【０００５】
請求項１に記載の発明は、予めパレットに固定されたワークを加工対象としてそのワークに機械加工を施す複数の加工ステージを備えたパレット搬送式機械加工ラインに設けられて、各加工ステージ間でのワークの搬送と各加工ステージでのワークの搬出入を走行式のパレット移載装置によりパレットごと行うようにしたワーク搬送装置であることを前提としている。そして、パレット移載装置は、特定の加工ステージに搬入すべきワークとして前加工ステージでの加工済みワークをパレットごと仮置きする搬入ワーク待機エリアと、特定の加工ステージにワークを搬入するのに先立ってその特定の加工ステージから搬出された加工済みワークをパレットごと仮置きする搬出ワーク待機エリアと、上下方向および水平方向の直交２軸の動作自由度を有しているとともにそれぞれの方向において多段階に位置決め停止可能であって、且つワークをパレットごと支えた上で上記各多段階位置に移動させることが可能なローダと、を備えていて、上記ローダは、特定の加工ステージにワークを搬入するのに先立ってその特定の加工ステージでの加工済みワークをパレットごとワーク固定治具から搬出高さ位置をもって取り出して搬出ワーク待機エリアに仮置きする一方、それに続いて搬入ワーク待機エリアに仮置きされているワークをパレットごと支持した上でその特定の加工ステージのワーク固定治具に搬出高さ位置とは異なる搬入高さ位置をもって搬入するようになっていて、さらにその搬入をもって空いた搬入ワーク待機エリアに対して搬出ワーク待機エリアに仮置きしたワークをパレットごと移し替えるようになっていることを特徴とする。
【０００６】
ここでは、例えば内燃機関用のシリンダブロックやシリンダヘッドの混流生産ラインを想定しており、加工ステージ以外にワークの洗浄ステージや寸法計測ステージ等が含まれていてもよい。また、各加工ステージには請求項９に記載のように例えばマシニングセンタを設けてあるものとする。
【０００７】
したがって、この請求項１に記載の発明では、搬入ワーク待機エリアと搬出ワーク待機エリアとが設定されていることを前提として、各加工ステージでのワークの搬出と搬入とが共通且つ単一のローダによって全て行われることになる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１の記載を前提として、ローダは、特定の加工ステージへのワーク搬入作業を終えた後に次の加工ステージでのワーク搬入作業に備えて、搬出ワーク待機エリアに仮置きされている加工済みワークをパレットごと搬入ワーク待機エリアに移載する機能を有していることを特徴とする。
【０００９】
したがって、この請求項２に記載の発明では、ローダにより前側の加工ステージから搬出された加工済みワークは必ず一旦は搬出ワーク待機エリアに仮置きされ、逆にローダによる後側の加工ステージへのワークの搬入は必ず搬入ワーク待機エリアで待機しているワークを対象として行われる。こうすることにより、ローダの動作自由度が必要最小限の直交２軸であっても所期の目的を十分に達成できることになる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２の記載を前提として、ローダが搬入ワーク待機エリアに仮置きされているワークをパレットごと支持した上で特定の加工ステージのワーク固定治具に搬入する際には、搬出ワーク待機エリアに仮置きされている加工済みワークの下側空間を通して行われるようになっていることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、この請求項３に記載の発明では、先に述べたように加工済みワークの搬出と加工対象となるワークの搬入とを共通のローダにて行うことを前提としながらも、ワーク同士が干渉することがないように考慮されていることになる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３の記載を前提として、搬入ワーク待機エリアにはワークをパレットごと仮置きする可動式のワーク支持部材が設けられていて、そのワーク支持部材上のワークを加工ステージ側に搬入する際には、ワーク支持部材上のワークをパレットごとローダにてリフトアップさせた上でそのまま搬入ワーク待機エリアの下方に取り出すことが可能となっていることを特徴とする。
【００１３】
したがって、この請求項４に記載の発明では、搬入ワーク待機エリアから加工ステージにワークを搬入するに際し、その搬入ワーク待機エリアのワーク支持部材が可動式であるためにワーク支持部材とワークとの干渉が回避されて、先の場合と同様にローダの動作自由度が必要最小限の直交２軸であっても所期の目的を十分に達成できることになる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４の記載を前提として、ローダはワークが固定されたパレットを載置する移載プレートを備えていて、パレットと移載プレートとの相対位置決めは固定式のロケートピンとロケート穴との相互嵌合によってなされるようになっていることを特徴とする。
【００１５】
したがって、この請求項５に記載の発明では、パレットと移載プレートとの相対位置決めが固定式のロケートピンとロケート穴との相互嵌合により自律的になされることによって、その相対位置決めのためにアクチュエータ等を一切必要としないことになる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５の記載を前提として、搬出ワーク待機エリアにはワークをパレットごと仮置きする固定式のワーク支持部材が設けられていて、このワーク支持部材はパレットの外形状を基準にそのパレットに位置決めするようになっていることを特徴とする。
【００１７】
したがってこの請求項６に記載の発明では、搬出ワーク待機エリアのワーク支持部材とパレットとの相対位置決めがパレットそのものの外形状を基準になされることから、上記と同様にその相対位置決めのためにアクチュエータ等を一切必要としないことになる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項４の記載を前提として、パレット移載装置をはさんでその両側に前加工ステージと後加工ステージが互いに対向するように設定されていて、そのステージ対向間隙内の中央の搬入ワーク待機エリアをはさんでその両側に前加工ステージ側の搬出ワーク待機エリアと後加工ステージ側の搬出ワーク待機エリアがそれぞれ設定されているとともに、ローダは前加工ステージでのワークの搬出入作業と後加工ステージでのワークの搬出入作業とをともに司っていて、前加工ステージ側の搬出ワーク待機エリアにある加工済みワークがパレットごと搬入ワーク待機エリアに移載されることで、そのワークが後加工ステージでの加工対象ワークとなるように設定されていることを特徴とする。
【００１９】
したがって、この請求項７に記載の発明では、互いに対向配置された二つの加工ステージのうちの一方が前加工ステージで他方が後加工ステージの関係にあるとき、その前加工ステージでのワークの搬出入作業と後加工ステージでのワークの搬出入作業とを含むワーク搬送作業の全てが定位置にあるパレット移載装置によって行われることになる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項７の記載を前提として、互いに対向するように設定された前加工ステージと後加工ステージとを一つのステージ群とする複数のステージ群が並設されていて、特定のステージ群における前加工ステージは、その前段の加工ステージ群における後加工ステージを前加工ステージとするように設定されているとともに、各ステージ群における加工ステージ同士の対向間隙内を、搬送台車を母体とするパレット移載装置が走行移動可能となっていることを特徴とする。
【００２１】
したがって、この請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の二つの加工ステージの関係を一つのステージ群として複数のステージ群が並設されている場合に、パレット移載装置が走行移動することで請求項７に記載の発明と同様の動作が隣接する二つのステージ群の間でも全く同様にして行われることになる。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、特定の加工ステージにおける加工済みワークの搬出と加工対象ワークの搬入とが単一のローダをもって行われることから、従来のようにローダとアンローダとを併用する必要がなくなり、設備の簡素化と小型化が可能となって、占有スペースの縮小化と設備費の低減に寄与することができるようになる。
【００２３】
特に請求項２に記載の発明によれば、ローダが、各加工ステージでのワーク搬出入機能に加えて、搬出ワーク待機エリアのワークを搬入ワーク待機エリアに移載する機能を有しているため、請求項１に記載の発明と同様の効果に加えて、ローダが必要最小限の直交２軸の動作自由度を有しているだけでありながらも所期の目的を達成することができ、ローダのより一層の簡素化とローダ制御の簡素化を達成できる利点がある。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、ローダが搬入ワーク待機エリアのワークを加工ステージに搬入する際には、搬出ワーク待機エリアにある加工済みワークの下側空間を通して行われるようにしたため、請求項２に記載の発明と同様の効果に加えて、ワーク同士の干渉を回避しつつローダの必要最小限の動きで所期の目的を達成することができ、設備の簡素化と小型化に一層貢献できるようになる。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、搬入ワーク待機エリアのワーク支持部材を可動式としたことにより、そのワーク支持部材上のワークを一旦リフトアップさせれば、ワーク支持部材の退避動作を待ってそのままワークを下方に取り出すことが可能であるから、上記と同様にローダの必要最小限の動きで所期の目的を達成することができるとともに、設備の簡素化と小型化に一層貢献できるようになる。
【００２６】
請求項５に記載の発明によれば、ローダのうちワークが固定されたパレットを直接支持することになる移載プレートとそのパレットとの相対位置決めを固定式のロケートピンとロケート穴との相互嵌合をもって行うようにしたので、請求項４に記載の発明と同様の効果に加えて、例えばアクチュエータ駆動のクランパー等は一切不要となり、設備の簡素化と小型化に貢献できるようになる。
【００２７】
請求項６に記載の発明によれば、搬出ワーク待機エリアの固定式のワーク支持部材に対してワークが固定されたパレットの外形形状を基準にそのパレットを位置決めするようにしたため、上記と同様にアクチュエータ駆動のクランパーやガイド機構が一切不要となって、設備の簡素化と小型化に貢献できるようになる。
【００２８】
請求項７に記載の発明によれば、パレット移載装置をはさんで対向配置された二つの加工ステージのうち一方を前加工ステージとするとともに他方を後加工ステージとし、各加工ステージでのワークの搬出入と両ステージ間のワークの搬送とをすべて単一のローダにて行うようにしたため、設備の簡素化と小型化が可能となって、占有スペースの縮小化と設備費の低減に一層寄与することができる。
【００２９】
請求項８に記載の発明によれば、請求項７に記載の二つの加工ステージの関係を一つのステージ群として複数のステージ群が並設されている場合に、パレット移載装置が走行移動することで請求項７に記載の発明と同様の動作が隣接する二つのステージ群の間でも全く同様にして行われることから、加工ステージ数が増加したとしても設備のより一層の簡素化と小型化を図れる効果がある。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１，２は本発明のワーク搬送装置が適用されるパレット搬送式機械加工ラインの概略構成を示す平面説明図および側面説明図であって、仕様が相違する複数種類の内燃機関用シリンダヘッド（以下、これをワークという）をそれぞれに予めパレットに固定した上でそのパレットごと順次搬送しながらワークに機械加工を施す場合の例を示している。
【００３１】
図１に示すように、付帯作業セルＳ１００と洗浄ステージＳ９のほか、それぞれにマシニングセンタ４を母体もしくは基幹設備として構成された加工ステージＳ１，Ｓ２‥‥Ｓ８を互いに二つづつ対向配置して一つのステージ群Ｎ１，Ｎ２‥‥とし、これらのステージ群Ｎ１，Ｎ２‥‥を直列４列にわたり配置して、全体として４ステージ群Ｎ１〜Ｎ４で合計８ステージの加工ステージＳ１〜Ｓ８を設定してある。そして、付帯作業セルＳ１００から最終のステージ群Ｎ４にわたり左右一対の走行用レール１，１を敷設して、その走行用レール１，１上を自走可能な搬送台車２を配置するとともに、搬送台車２には後述するようにパレット移載装置３を搭載して、各ステージ群Ｎ１〜Ｎ４での加工ステージＳ１，Ｓ２‥‥Ｓ８同士の対向間隙内をその搬送台車２が走行するように設定してある。
【００３２】
ここでは、最初の加工ステージＳ１での加工を終えた加工済みワークＷを次の加工ステージＳ２での加工対象ワークとして別のさらなる加工を施すとともに、その次の加工ステージＳ３では前加工ステージＳ２の加工済みワークＷを加工対象ワークとして同様にさらなる別の加工を施すように予め設定されていて、これらの関係は基本的に全ての加工ステージＳ１〜Ｓ８について同様に設定されている。したがって、最初の加工ステージＳ１から最終の加工ステージＳ８に向かうにしたがって順次必要な機械加工が施されて、ワークＷとしての加工完成度が高められることになる。
【００３３】
各加工ステージＳ１〜Ｓ８の母体となるマシニングセンタ４は、図２に示すように主軸５付きのコラム６や公知のツールマガジン７および自動工具交換機構等のほか、図３，４に示すように鉛直軸心を回転中心とする割り出し機構（インデックス機構）と水平軸心を回転中心とするチルト機構とが内蔵されたワーク固定治具８を備えており、そのワーク固定治具８のワークテーブル９上に予めワークＷが固定されたパレット１０が位置決めクランプされることになる。
【００３４】
付帯作業セルＳ１００は、図１のほか図５にも示すように、パレット１０に対する未加工ワークＷおよび加工済みワークＷの脱着を行うクランプ，アンクランプステージＳ１１と、パレット１０に固定されたワークＷをパレット１０ごとパレット移載装置３に搬入するローディングステージＳ１２と、逆にパレット移載装置３から加工済みワークＷをパレット１０ごと搬出するアンローディングステージＳ１３と、搬出されたワークＷの抜き取り検査を行う検査ステージＳ１４とに細分化されているほか、加工対象となるワークＷの種別ごとに複数の種類のパレット１０，１０‥‥がストレージされたパレットストッカー１１が用意されている。
【００３５】
図６〜９はワークＷが固定されるパレット１０の一例を示し、中抜き枠状で且つ長方形のパレット本体１２の上面にはワークＷの着座基準部となる複数のシートパッド１３のほか同じく位置決め基準部となる複数のロケートピン１４が設けられており、シートパッド１３の一部にはワークＷをパレット本体１２に堅固に圧締固定するための固定ボルト１５が予め装着されている。また、パレット本体１２の裏面にはパレット１０を図３，４に示したワーク固定治具８に位置決めする際の基準部となる複数の位置決めブッシュ１６が設けられているほか、同様にパレット１０をパレット移載装置３に位置決めする際の基準部すなわちロケート穴として機能することになる別の搬送用ブッシュ１７が設けられている。
【００３６】
ここで、ワークＷの着座基準部となるシートパッド１３の位置や位置決め基準部となるロケートピン１４の位置等はワークＷの種別に応じて微妙に異なっているために、パレット１０はワークＷの種別ごとに専用化されているものであるが、パレット本体１２の外形形状のほかワーク固定治具８に対する位置決め基準部となる位置決めブッシュ１６の位置やパレット移載装置３に対する位置決め基準部となる搬送用ブッシュ１７の位置は予め共通化されている。
【００３７】
したがって、図１，５の付帯作業セルＳ１００では、最初にクランプ，アンクランプステージＳ１１にワークＷの種別に応じたパレット１０を用意し、フリーローラコンベヤ１８にて搬送されてくるワークＷを作業者Ｍがパレット１０上に位置決め，クランプする。これによって、パレット１０とワークＷは不離一体の関係となり、各加工ステージＳ１〜Ｓ８での加工や洗浄ステージＳ９での洗浄作業等を全て終えるまではパレット１０からワークＷが取り外されることはない。
【００３８】
ワークＷが固定されたパレット１０はコンベヤ１９によってローディングステージＳ１２まで自動搬送されて、所定位置で停止する。この後、パレット１０は後述するパレット移載装置３側のローダ２０にてパレット移載装置３側に引き込まれて位置決めされ、そのパレット移載装置３が搬送台車２とともに走行することにより各加工ステージＳ１〜Ｓ８へと搬送される。
【００３９】
図１０〜１２にはパレット移載装置３の詳細を示す。パレット移載装置３は、搬送台車２を母体としてこの搬送台車２上に直交２軸の動作自由度をもつローダ２０と、その上方のワーク待機エリアとして機能することになる三つのワークレスト２１，２２，２３とを制御盤２４とともに搭載したもので、搬送台車２は走行用レール１，１側に付設されたラック２５に噛み合うドライブピニオン２６と、そのドライブピニオン２６を回転駆動する駆動モータ２７を有している。そして、駆動モータ２７にてドライブピニオン２６を回転駆動させることで搬送台車２が走行用レール１，１に沿って走行することになる。
【００４０】
ローダ２０は、コラム２８に昇降可能に支持された片持ち式のリフタテーブル２９と、このリフタテーブル２９に搭載されるとともに水平方向に伸縮可能に構成された伸縮アーム３０とを主要素として構成されていて、これによりローダ２０は上下，左右の直交２軸の動作自由度を有していることになる。コラム２８には駆動モータ３１を駆動源とするボールねじ３２が鉛直姿勢にて配置されており、ボールねじ３２のスクリューシャフト３３に螺合するナット部材３４がリフタテーブル２９に連結されている。したがって、駆動モータ３１の起動によりスクリューシャフト３３を回転駆動させることでリフタテーブル２９が昇降動作することになる。
【００４１】
一方、伸縮アーム３０はほぼ同じ長さで且つ互いに平行な複数のスライドキャリア３５，３５‥をスライド可能に重ね合わせたもので、最上段のスライドキャリア３５には一対のプーリ３６，３７間に巻き掛けられたドライブワイヤ３８が設けられているとともに移載プレート３９が搭載されていて、移載プレート３９はドライブワイヤ３８に連結されている。ドライブワイヤ３８は図示しないモータにて正逆転方向に周回駆動されるようになっており、ドライブワイヤ３８の周回移動に応じて移載プレート３９が最上段のスライドキャリア３５上をスライドするようになっている。なお、移載プレート３９には先に述べたパレット１０側の搬送用ブッシュ１７と嵌合してその位置決めを司るロケートピン４０が設けられている。
【００４２】
また、リフタテーブル２９には伸縮アーム３０の駆動源である駆動モータ４１が配置されており、この駆動モータ４１の起動により伸縮アーム３０を構成している複数のスライドキャリア３５，３５‥がその下段側のものから順にスライド動作して、伸縮アーム３０全体のスライドストロークとしてスライドキャリア３５単体の長さの数倍のストロークが得られるようになっている。すなわち、伸縮アーム３０そのものの伸縮自由度と移載プレート３９のスライド自由度とにより移載プレート３９を水平方向の任意の位置に位置決め停止させることができ、本実施の形態では図１１に示すように互いに対向配置した左側の加工ステージ（マシニングセンタ）Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ７のワーク固定治具８の中心を治具センターＣ１とし、右側の加工ステージＳ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８のワーク固定治具８の中心を治具センターＣ２としたとき、水平方向では一方の治具センターＣ１から他方の治具センターＣ２までの間で移載プレート３９を移動させることができるようになっている。
【００４３】
ローダ２０の上方には、ワーク待機エリアとして機能することになる合計三つのワークレスト２１〜２３が架台４２を介して並設されている。中央部のセンターワークレスト２１は、後述するように加工ステージＳ１〜Ｓ８のいずれかに対しローダ２０にてワークＷを搬入しようとする場合にその搬入直前のワークＷを仮置きする搬入ワーク待機エリアとして機能する一方、その両隣りのサイドワークレスト２２，２３は、加工ステージＳ１〜Ｓ８のいずれかへのローダ２０によるワークＷの搬入に先立ってその加工ステージＳ１〜Ｓ８での加工を終えた加工済みワークＷを仮置きする搬出ワーク待機エリアとして機能するものである。
【００４４】
センターワークレスト２１は、図１３〜１５に示すようにワーク支持部材としてのスライド可能な左右一対のサポートプレート４３を架台４２上で所定距離隔てて対向配置したもので、各サポートプレート４３の先端部には、ワークＷが固定されたパレット１０を案内しながらそのパレット１０を直接位置決め支持することになる受け板４４が固定されている。また、各サポートプレート４３はベースプレート４５に案内支持されているとともに、それぞれにアクチュエータであるエアシリンダ４６のピストンロッドに連結されていることから、各サポートプレート４３はエアシリンダ４６の伸縮作動に応じて互いに接近離間する方向に図１５のストロークＳだけスライド動作するようになっている。すなわち、図１３，１５に実線で示すサポートプレート４３の位置を仮置きされたパレット１０を位置決め支持すべき位置とすると、各サポートプレート４３はその位置からストロークＳだけ後退動作することが可能となっていて、後述するようにパレット移載装置３の移載プレート３９にてそのセンターワークレスト２１上のパレット１０を一旦押し上げた上で各サポートプレート４３を後退させることにより、そのサポートプレート４３，４３同士の対向間隙を通してパレット１０を下方に移動させることが可能となっている。
【００４５】
一方、センターワークレスト２１の両側のサイドワークレスト２２，２３は共に同構造のものであって、図１３，１４および図１６に示すようにワーク支持部材としての固定式の左右一対のサポートプレート４７を架台４２上で対向配置したもので、各サポートプレート４７の先端部には同様にしてワークＷが固定されたパレット１０を案内しながらそのパレット１０を直接位置決め支持することになる受け板４８が固定されている。
【００４６】
ここで、図１および図１１に示すように、ローダ２０の停止位置すなわち移載プレート３９の位置決め停止位置は、水平方向では搬送原点位置Ｃ０とその両側のサイドワークレスト２２，２３に一致したワークレスト位置Ｃ１１，Ｃ１２、および左右の加工ステージＳ１，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ７とＳ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８におけるワーク固定治具８の治具センター位置Ｃ１，Ｃ２の合計５位置に予め設定されている。同様にして、上下方向については、各加工ステージＳ１〜Ｓ８のワーク固定治具８まで加工済みワークＷが固定されたパレット１０を取りにゆく時の搬送原点位置Ｐ１と、そのパレット１０を取り出してサイドワークレスト２２または２３に移載する時に搬出高さ位置Ｐ３、および逆にワークＷをパレット１０ごと加工ステージＳ１〜Ｓ８側へ搬入する時の搬入高さ位置Ｐ２の３位置に予め設定されている。
【００４７】
次に、このように構成されたワーク搬送装置の一連の動きを説明する。ここでは、パレット１０に固定されたワークＷの流れに着目した概略を最初に説明し、パレット移載装置３の動き等の詳細を後から説明するものとする。
【００４８】
図１および図５に示したように、ローディングステージＳ１２にワークＷが固定されたパレット１０が搬送されてくると、図１０，１１に示したパレット移載装置３のローダ２０が作動して、ローディングステージＳ１２で待機しているワークＷをパレット１０ごと移載プレート３９にてすくい上げるようにしてこれを支持した上で、パレット移載装置３内の搬送センター位置Ｃ０まで引き込むことになる。この時、移載プレート３９とパレット１０との相対位置決めは図７，８に示すパレット１０側の搬送用ブッシュ１７と移載プレート３９側のロケートピン４０との相互嵌合によってなされることになる（図３参照）。さらに、ローディングステージＳ１２にて搬入したワークＷをローダ２０の上下方向の自由度を使ってセンターワークレスト２１に移載して仮置きする。
【００４９】
こうしてワークＷがパレット移載装置３に移載されると、パレット移載装置３は搬送台車２ごと図１のステージ群Ｎ１の位置まで走行し、加工ステージＳ１と加工ステージＳ２との対向間隙内で停止する。パレット移載装置３が停止すると、ローダ２０の直交２軸の動作自由度を使って、加工ステージＳ１での加工済みワークＷの搬出と、それに続く新たなワークＷの搬入とを行う。加工ステージＳ１でのワークＷの搬出入が終わってもパレット移載装置３はなおもその位置にとどまり、加工ステージＳ１側での動きと左右対称の動きをもって反対側の加工ステージＳ２での加工済みワークＷの搬出とそれに続く新たなワークＷの搬入とを行う。なお、この各加工ステージＳ２から搬出された加工済みのワークＷは次の加工ステージＳ３での加工対象ワークとなるとともに、加工ステージＳ２に搬入されることになるワークＷはその前の加工ステージＳ１から加工済みワークＷとして搬出されたワークである。
【００５０】
加工ステージＳ２でのワークＷの搬出入が終わると、パレット移載装置３は次のステージ群Ｎ２である加工ステージＳ３と加工ステージＳ４との対向間隙内まで走行して停止する。そして、その前のステージ群Ｎ１での動きと全く同様の動きをもって、加工ステージＳ３でのワークＷの搬出入とそれに対向する加工ステージＳ４でのワークＷの搬出入を行う。
【００５１】
このようなパレット移載装置３の動きを繰り返しながらステージ群Ｎ４の最終加工ステージすなわち加工ステージＳ８でのワークＷの搬出入が終わると、パレット移載装置３は洗浄ステージＳ９まで戻って停止し、加工ステージＳ１〜Ｓ８での動きと同様の動きをもってワークＷの搬出入を行う。これにより、パレット移載装置３には各加工ステージＳ１〜Ｓ８での加工のほか洗浄ステージＳ９での洗浄作業を終えた一つのワークＷが搭載されていることになる。そして、洗浄ステージＳ９での作業を終えると、パレット移載装置３は図１に示すアンローディングステージＳ１３まで走行して停止し、そのワークＷをアンローディングステージＳ１３に排出することになる。
【００５２】
すなわち、図１７に示すようにパレット移載装置３がアンローディングステージＳ１３に停止すると、ローダ２０は加工済みのワークＷをパレット１０ごとコンベヤ５１上に払い出す。払い出されたワークＷはコンベヤ５１によってシフト動作（トラバース動作）された後に別のコンベヤ５２によってクランプ，アンクランプステージＳ１１まで自動搬送されて、さらにクランプ，アンクランプステージＳ１１のコンベヤ５３によって作業者Ｍの直前位置まで送られる。そして、この時点で初めて作業者Ｍによってパレット１０から加工済みのワークＷが取り外されて、ワークＷのみがフリーローラコンベヤ５４によって次工程へと搬送されることになる。
【００５３】
次に、上記のような一連の流れの中でのパレット移載装置３等の詳細な動きについて、図１８〜２１の動作線図を参照しながら例えばステージ群Ｎ２の加工ステージＳ４での作業を例にとって説明する。なお、図１８〜２１の丸印はワークが在席している位置を示している。
【００５４】
図１，２のほか図１１および図１８の（Ａ）に示すように、ステージ群Ｎ２での加工ステージＳ３と加工ステージＳ４との対向間隙内にパレット移載装置３が位置決め停止した状態では、ローダ２０は上下方向の搬送原点位置Ｐ１にあるとともに水平方向の搬送センター位置Ｃ０にあって、その位置で待機している。また、センターワークレスト２１にはその前の加工ステージＳ３での加工を終えたワークＷがパレット１０ごと仮置きされていて、その両側のサイドワークレスト２２，２３は空載状態となっている。
【００５５】
パレット移載装置３に起動指令が与えられると、ローダ２０の伸縮アーム３０が搬送原点位置Ｐ１のままで加工ステージＳ４内のワーク固定治具８の治具センター位置Ｃ２まで伸長動作した上で、その位置から搬出高さ位置Ｐ３まで上昇動作する。これにより、伸縮アーム３０上の移載プレート３９が搬出高さ位置Ｐ３まで上昇動作する過程で、ワーク固定治具８上のワークＷすなわち加工ステージＳ４での加工を終えた加工済みワークＷをすくい上げるようにしてパレット１０ごと移載プレート３９側に移載する（図３参照）。続いて、ローダ２０は加工済みワークＷを支持したままで図１８の（Ｂ）に示すように右側のワークレスト２３の位置Ｃ１２まで移動した上で、搬送原点位置Ｐ１まで下降する。この下降過程でそれまで移載プレート３９上に支持されていた加工済みワークＷはパレット１０ごとワークレスト２３に移載されてそのワークレスト２３に仮置きされる。これをもってローダ２０の移載プレート３９は空載状態となる。
【００５６】
図１９の（Ａ）に示すように、右側のワークレスト２３の位置Ｃ１２にて搬送原点位置Ｐ１まで下降したローダ２０は一旦搬送センター位置Ｃ０まで戻り、さらにその位置から搬出高さ位置Ｐ３まで上昇動作する。これにより、ローダ２０の移載プレート３９はそれまでセンターワークレスト２１にて待機していたワーク（その前の加工ステージＳ３での加工済みワーク）Ｗをパレット１０ごとすくい上げるようにしてこれを支持することになり、センターワークレスト２１は空載状態となる。センターワークレスト２１が空載状態になると、そのセンターワークレスト２１の一対のサポートプレート４３が図１５のストロークＳだけ後退し、これを待って図１９の（Ｂ）に示すようにローダ２０が搬入高さ位置Ｐ２まで下降動作する。
【００５７】
すなわち、センターワークレスト２１の一対のサポートプレート４３を一時的に後退動作させることで、それまでそのサポートプレート４３にて支えられていたワークＷが同じ空間を通ってローダ２０の移載プレート３９とともに下方の搬入高さ位置Ｐ２まで下降する。なお、ワークＷがセンターワークレスト２１の領域を通過してしまえばセンターワークレスト２１の各サポートプレート４３は直ちに元の状態に復帰する。
【００５８】
この後、図２０の（Ａ）に示すようにローダ２０の伸縮アーム３０が再び加工ステージＳ４内のワーク固定治具８の治具センター位置Ｃ２まで伸長動作した上で、その位置から搬送原点位置Ｐ１まで下降動作する。これにより、伸縮アーム３０上の移載プレート３９が搬送原点位置Ｐ１まで下降動作する過程で、移載プレート３９に支持されているワークＷすなわち加工ステージＳ３での加工を終えた加工済みワークＷが加工ステージＳ４での加工対象ワークＷとしてワーク固定治具８上に移載される。なお、ローダ２０の伸縮アーム３０が搬送センター位置Ｃ０から加工ステージＳ４内のワーク固定治具８の治具センター位置Ｃ２まで伸長動作する際には、移載プレート３９上に載置されているワークＷがその上方の右側のサイドワークレスト２３に仮置きされて待機しているワーク（加工ステージＳ４での加工済みワーク）Ｗの下側をスムーズ通過することになり、これによってワークＷ，Ｗ同士の干渉が回避される。
【００５９】
ワークＷがワーク固定治具８に移載されると、図２０の（Ｂ）に示すようにローダ２０は搬送原点位置Ｐ１のまま治具センター位置Ｃ２から右側のワークレスト２３の位置Ｃ１２まで移動した上で、その位置から搬出高さ位置Ｐ３まで上昇動作する。この過程でそれまでワークレスト２３にて仮置き待機していたワーク（加工ステージＳ４での加工済みワーク）Ｗがパレット１０ごとローダ２０の移載プレート３９上に移載される。なお、加工ステージＳ４のワーク固定治具８では、図３に示すようにワークＷがワークテーブル９に移載されるとパレット１０をクランプ部位として図４，６および図９に示すように例えば首振り旋回式のクランパー６０にてクランプした後にマシニングセンタ４による所定の機械加工に移行する。
【００６０】
さらに、ローダ２０は図２１に示すようにその搬出高さ位置Ｐ３のまま搬送センター位置Ｃ０まで移動した上で、搬出高さ位置Ｐ３から搬送原点位置Ｐ１まで下降動作する。この下降過程でローダ２０の移載プレート３９上のワークＷがセンターワークレスト２１に移載され、空載状態となったローダ２０すなわちそのローダ２０の移載プレート３９は搬送センター位置Ｃ０で且つ搬送原点位置Ｐ１まで戻って待機する。
【００６１】
このように、加工ステージＳ４へのワークＷの搬入作業を終えたローダ２０が搬送原点位置Ｐ１に復帰する過程で、それまでワークレスト２３で待機していたワーク（加工ステージＳ４での加工済みワーク）Ｗを搬出ワーク待機位置であるセンターワークレスト２１に移載することで、そのワークＷは次の加工ステージＳ５での加工対象ワークとしての搬出準備ができたことになる。
【００６２】
このようなパレット移載装置３の動きは、加工ステージＳ２，Ｓ６，Ｓ８でのワークＷの搬出入時においても基本的に同様であって、また残りの加工ステージＳ１，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ７および洗浄ステージＳ８でのワークＷの搬出入の際にも左右対称の動きとなるだけで基本的には上記と同様にして行われる。
【００６３】
以上のように本実施の形態によれば、直交２軸の動作自由度をもつローダ２０のほかセンターワークレスト２１および左右のサイドワークレスト２２，２３とを備えたパレット移載装置３を走行移動させることによって、多ステージの機械加工ラインでのワークＷの搬送と各加工ステージＳ１〜Ｓ８でのワークＷの搬出入作業とを効率的に行えるようになり、しかも単一のローダ２０がローダ本来の機能はもちろんアンローダとしての機能をも併せ持つことから、従来の方式と比べてコンパクトで且つ簡素な設備構成とすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワーク搬送装置が適用される機械加工ラインの一例を示す平面説明図。
【図２】図１の側面説明図。
【図３】図２の加工ステージ（マシニングセンタ）におけるワーク固定治具の拡大説明図。
【図４】図３の側面説明図。
【図５】図１の要部作動説明図。
【図６】加工対象ワークが固定されるパレットの平面図。
【図７】図１の断面垂直説明図。
【図８】図７の下面図。
【図９】図６の左側面図。
【図１０】図２のパレット移載装置の構成説明図。
【図１１】図１０の右側面説明図。
【図１２】図１０の平面説明図。
【図１３】図１２におけるセンターワークレストおよびサイドワークレストの拡大説明図。
【図１４】図１３の左側面説明図。
【図１５】図１３のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図１６】図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図１７】図１の要部作動説明図。
【図１８】（Ａ），（Ｂ）ともに図１１に示したパレット移載装置の動きを示す作動線図。
【図１９】（Ａ），（Ｂ）ともに図１１に示したパレット移載装置の動きを示す作動線図。
【図２０】（Ａ），（Ｂ）ともに図１１に示したパレット移載装置の動きを示す作動線図。
【図２１】図１１に示したパレット移載装置の動きを示す作動線図。
【符号の説明】
２…搬送台車
３…パレット移載装置
４…マシニングセンタ
８…ワーク固定治具
１０…パレット
１７…搬送用ブッシュ（ロケート穴）
２０…ローダ
２１…センターワークレスト（搬入ワーク待機エリア）
２２，２３…サイドワークレスト（搬出ワーク待機エリア）
４０…ロケートピン
４３…サポートプレート（ワーク支持部材）
４７…サポートプレート（ワーク支持部材）
２９…リフタテーブル
３０…伸縮アーム
３９…移載プレート
Ｎ１〜Ｎ４…ステージ群
Ｓ１〜Ｓ８…加工ステージ
Ｓ１００…付帯作業セル
Ｗ…ワーク

Claims (9)

1. 予めパレットに固定されたワークを加工対象としてそのワークに機械加工を施す複数の加工ステージを備えたパレット搬送式機械加工ラインに設けられて、各加工ステージ間でのワークの搬送と各加工ステージでのワークの搬出入を走行式のパレット移載装置によりパレットごと行うようにしたワーク搬送装置であって、
   パレット移載装置は、
   特定の加工ステージに搬入すべきワークとして前加工ステージでの加工済みワークをパレットごと仮置きする搬入ワーク待機エリアと、
   特定の加工ステージにワークを搬入するのに先立ってその特定の加工ステージから搬出された加工済みワークをパレットごと仮置きする搬出ワーク待機エリアと、
   上下方向および水平方向の直交２軸の動作自由度を有しているとともにそれぞれの方向において多段階に位置決め停止可能であって、且つワークをパレットごと支えた上で上記各多段階位置に移動させることが可能なローダと、
   を備えていて、
   上記ローダは、特定の加工ステージにワークを搬入するのに先立ってその特定の加工ステージでの加工済みワークをパレットごとワーク固定治具から搬出高さ位置をもって取り出して搬出ワーク待機エリアに仮置きする一方、それに続いて搬入ワーク待機エリアに仮置きされているワークをパレットごと支持した上でその特定の加工ステージのワーク固定治具に搬出高さ位置とは異なる搬入高さ位置をもって搬入するようになっていて、さらにその搬入をもって空いた搬入ワーク待機エリアに対して搬出ワーク待機エリアに仮置きしたワークをパレットごと移し替えるようになっていることを特徴とするパレット搬送式機械加工ラインにおけるワーク搬送装置。
2. ローダは、特定の加工ステージへのワーク搬入作業を終えた後に次の加工ステージでのワーク搬入作業に備えて、搬出ワーク待機エリアに仮置きされている加工済みワークをパレットごと搬入ワーク待機エリアに移載する機能を有していることを特徴とする請求項１に記載のパレット搬送式機械加工ラインにおけるワーク搬送装置。
3. ローダが搬入ワーク待機エリアに仮置きされているワークをパレットごと支持した上で特定の加工ステージのワーク固定治具に搬入する際には、搬出ワーク待機エリアに仮置きされている加工済みワークの下側空間を通して行われるようになっていることを特徴とする請求項２に記載のパレット搬送式機械加工ラインにおけるワーク搬送装置。
4. 搬入ワーク待機エリアにはワークをパレットごと仮置きする可動式のワーク支持部材が設けられていて、そのワーク支持部材上のワークを加工ステージ側に搬入する際には、ワーク支持部材上のワークをパレットごとローダにてリフトアップさせた上でそのまま搬入ワーク待機エリアの下方に取り出すことが可能となっていることを特徴とする請求項３に記載のパレット搬送式機械加工ラインにおけるワーク搬送装置。
5. ローダはワークが固定されたパレットを載置する移載プレートを備えていて、パレットと移載プレートとの相対位置決めは固定式のロケートピンとロケート穴との相互嵌合によってなされるようになっていることを特徴とする請求項４に記載のパレット搬送式機械加工ラインにおけるワーク搬送装置。
6. 搬出ワーク待機エリアにはワークをパレットごと仮置きする固定式のワーク支持部材が設けられていて、このワーク支持部材はパレットの外形状を基準にそのパレットに位置決めするようになっていることを特徴とする請求項５に記載のパレット搬送式機械加工ラインにおけるワーク搬送装置。
7. パレット移載装置をはさんでその両側に前加工ステージと後加工ステージが互いに対向するように設定されていて、
   そのステージ対向間隙内の中央の搬入ワーク待機エリアをはさんでその両側に前加工ステージ側の搬出ワーク待機エリアと後加工ステージ側の搬出ワーク待機エリアがそれぞれ設定されているとともに、
   ローダは前加工ステージでのワークの搬出入作業と後加工ステージでのワークの搬出入作業とをともに司っていて、
   前加工ステージ側の搬出ワーク待機エリアにある加工済みワークがパレットごと搬入ワーク待機エリアに移載されることで、そのワークが後加工ステージでの加工対象ワークとなるように設定されていることを特徴とする請求項４に記載のパレット搬送式機械加工ラインにおけるワーク搬送装置。
8. 互いに対向するように設定された前加工ステージと後加工ステージとを一つのステージ群とする複数のステージ群が並設されていて、
   特定のステージ群における前加工ステージは、その前段の加工ステージ群における後加工ステージを前加工ステージとするように設定されているとともに、
   各ステージ群における加工ステージ同士の対向間隙内を、搬送台車を母体とするパレット移載装置が走行移動可能となっていることを特徴とする請求項７に記載のパレット搬送式機械加工ラインにおけるワーク搬送装置。
9. 各加工ステージにはマシニングセンタを設けてあることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のパレット搬送式機械加工ラインにおけるワーク搬送装置。

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