JP5762468B2

JP5762468B2 - 加工装置

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Publication number: JP5762468B2
Application number: JP2013109406A
Authority: JP
Inventors: 雅和久保; 中村　太郎; 太郎中村; 岳大石
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2033-05-23
Also published as: JP2014226757A

Description

本発明は、ワークを複数の加工姿勢で加工機に対峙させながら加工を行う加工装置に関する。

従来、ワークをワーク支持機構により複数の加工姿勢で加工機に対峙させながら、加工機で加工する加工装置が知られている。ワーク支持機構は、ワークが固定される第１固定部及び第２固定部をそれぞれ一方の面及び他方の面に有する固定板と、第１固定部及び第２固定部にワークを着脱自在に固定する固定機構と、固定板を所定の中心軸線の周りに回転させることにより、第１固定部及び第２固定部に固定された各ワークの加工姿勢を変更する回転機構とを備える（特許文献１参照）。

この加工装置によれば、搬送路上を順次搬送されてくるワークＡ、ワークＢ、・・・が、加工機の第１切削工具群及び第２切削工具群により、次のような手順で順次加工される。すなわち、まず、搬送路に面した状態にある第１固定部に対し、搬送路からワークＡが渡されて固定される。

次に、ワークＡの第１加工面が、加工機の第１切削工具群に対峙する加工姿勢となるように、固定板が９０°回転される。そして、ワークＡの第１加工面が第１切削工具群により加工される。次に、固定板が９０°回転され、第２固定部にワークＢが搬送路から渡されて固定される。さらに、固定板が９０°回転される。

これにより、ワークＢの第１加工面が第１切削工具群に対峙し、ワークＡの第２加工面が第２切削工具群に対峙する。この状態で、ワークＢの第１加工面が第１切削工具群により加工され、ワークＡの第２加工面が第２切削工具群により加工される。

さらに、固定板が９０°回転される。これにより、第１固定部が搬送路に面した状態となる。この状態で、ワークＡが第１固定部から搬送路上に払い出され、代わりに次のワークＣが、搬送路から第１固定部に渡される。このようにして、ワークＡ、ワークＢ、・・・は、順次第１切削工具群及び第２切削工具群による第１加工面及び第２加工面の同時加工により加工されてゆく。

なお、ワークＡが第１固定部から搬送路上に払い出されるときの固定板における回転角度の状態で、ワークＢの加工機に対峙している面のみを、単独で加工することも可能である。

特開２０１１−２４０４６６号公報

しかしながら、上記特許文献１の加工装置によれば、２つのワークが、固定板の両側にそれぞれ固定されるので、固定板の板面が加工機に向いている状態、すなわち固定板が搬送路に面した状態では、一方のワークの１つの面しか加工できない。固定板がこの状態から９０°回転した状態のときのみ、上述のように、一方のワークの第１加工面及び他方のワークの第２加工面を同時に加工することができる。

このため、シリンダブロック等のワークの場合、６面のすべてを加工する必要があるが、上述の第１加工面及び第２加工面の同時加工を、ワークの姿勢が固定板に平行な面内で９０°異なる２つの姿勢で行ったとしても、各ワークにつき４面のみしかその同時加工で加工することができない。他の２面については、上述の単独での加工しか行うことができない。したがって、加工効率が低くなる。

また、ワーク支持機構にワークを取り付けるためには、横に寝かせた状態で搬送されてくるワークを縦にしなければならい。このため、ワークを自動でワーク支持機構に取り付けるのは困難であり、これを達成するためには、構成が複雑な取付装置が必要となるため、多額の費用を要する。

本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、ワークの効率的な加工を簡便な構成で実現できる加工装置を提供することにある。

本発明の加工装置は、ワークを、ワーク支持機構により、加工に必要な複数の加工姿勢で、対応する各加工面を加工機に対峙させながら、該加工機で加工する加工装置であって、前記ワーク支持機構は、水平な回転軸線の周りで板面が該回転軸線に平行な位置関係を有して回転されるワーク固定板であって、前記ワークがそれぞれ固定される複数の固定部を一方の板面上に該回転軸線方向に配列して有するワーク固定板と、前記複数の固定部に対してそれぞれ前記ワークを着脱自在に固定する固定機構と、前記ワーク固定板を前記回転軸線の周りに回転させることにより、前記複数の固定部に固定された各ワークの姿勢を変更する回転機構とを備え、前記ワーク固定板の各固定部には、該固定部に固定された前記ワークの該ワーク固定板側の部分を該ワーク固定板の他方の板面の側から加工するための開口穴が設けられ、前記複数の固定部に固定された各ワークの前記複数の加工姿勢が、前記回転機構による前記ワーク固定板の回転によって同期して変更され、前記複数の固定部、前記開口穴及び前記固定機構は、前記複数の固定部に対する前記ワークの固定姿勢が、隣り合う固定部のワーク同士で、前記板面に平行な平面内の角度において異なることにより、前記回転機構により同期して変更される両ワークの所定の加工姿勢において前記加工機に対峙する双方のワークの加工面が相互に異なるように構成されることを特徴とする。

本発明によれば、複数のワークを固定板の複数の固定部にそれぞれ固定し、固定板を固定機構で回転させることにより、各ワークの姿勢を加工に必要な複数の加工姿勢に順次設定しながら、加工姿勢毎に、各ワークを同時に加工することができる。

例えば、ワークが直方体形状を有し、その６面について加工を要するものであるとすれば、その６面が加工機に対峙する６種の姿勢が、そのワークについての必要な加工姿勢となる。

この場合、各ワークを、その一辺及び一面が固定板の回転軸線及び板面に平行となるように各固定部に固定した場合、固定板を９０°回転する毎に、各ワークの必要な加工姿勢を、回転機構による前記固定板の回転により同期させて変更することができる。したがって、固定板を９０°回転させる毎に各ワークを加工機で同時に加工することがでる。

また、固定部に固定されたワークの固定板側の部分も加工対象となっている場合には、その部分が固定部の開口穴を経て加工機に対峙する加工姿勢となるように、ワークの姿勢を設定することができる。これにより、該ワークについて、固定部に固定したまま、該ワークの固定板側の部分も加工することができる。

したがって、ワークが上記の直方体の場合、固定板の角度を、最初に各ワークがその必要な加工姿勢のうちの１つの姿勢となるように設定してから、固定板を９０°ずつ２７０°回転させることにより、各ワークの姿勢を、必要な加工姿勢のうちの４つの加工姿勢に順次設定することができる。そして、この設定毎に、各ワークを同時に加工することができる。

なお、各ワークの他の２つの必要な加工姿勢については、例えば、他の加工装置の固定板に対して各ワークを、上記４つの加工姿勢で加工した場合の姿勢から、固定板の板面に平行に９０°回転させた姿勢で固定することにより、同様にして、各ワークについて同時に加工することができる。これにより、必要な６つの加工姿勢で、加工姿勢毎に各ワークを同時に加工することができる。

さらに、回転機構は、固定板を、その板面に平行でかつ水平な回転軸線の周りで回転させるので、固定板を水平な状態とすることができる。この状態で、寝かせた姿勢で搬送されてくるワークを、そのままの姿勢で固定板の固定部に配置し、固定することができる。このため、加工装置にワークを供給する機構を簡単なものとすることができる。

このように、本発明によれば、複数のワークをワーク支持装置より支持したまま、各ワークを同時並行的に加工でき、かつ各ワークをより多くの加工姿勢で加工することができる。また、ワークの供給機構も簡便なものとすることができる。したがって、ワークの効率的な加工を簡便な構成で実現できる加工装置を提供することができる。

また、本発明によれば、隣り合う一方のワークの各加工姿勢での加工が完了した後、該一方のワークを、他方のワークが固定されていた固定部に移送し、移送前とは異なる姿勢で固定することができる。

これにより、該一方のワークを、加工が完了した加工姿勢とは異なる加工姿勢で、加工機に対峙させることができる。このため、各ワークを、１つのワーク支持機構上で、より多くの加工姿勢による加工に供することができる。したがって、ワークのより効率的な加工を行うことができる。

本発明において、前記加工機として、前記回転軸線を中心として前記固定板を囲繞し又は挟むように設けられた複数のものを備え、前記固定部に固定された前記ワークに対し、前記複数の加工機により複数の方向から並行して加工が行われてもよい。

これによれば、各ワークを、その加工姿勢毎に、同時に複数の加工機に対峙させ、同時に複数の加工機による加工に供することができる。したがって、ワークをさらに効率的に加工することができる。

本発明の一実施形態に係る加工装置の平面図である。図１の加工装置におけるジグボディ部分の平面図である。（ａ）〜（ｆ）は、図１の加工装置で加工されるワークの加工面の一例を示す図である。（ａ）〜（ｄ）は、図１の加工装置における図３のワークの加工手順を示す図である。本発明の他の実施形態に係る加工装置を示す平面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、実施形態の加工装置１は、ワークＷを、ワーク支持機構２により複数の加工姿勢で加工機３に対峙させながら、加工機３で加工するものである。

ワーク支持機構２は、２つのワークＷが同時に固定される固定板４と、固定板４をその板面に平行でかつ水平な回転軸線ＡＸの周りに回転させる回転機構５と、回転機構５により回転されるジグボディ６とを備える。図１では、回転機構５により固定板４が鉛直方向に並行となる位置に回転されたときの状態が示されている。

固定板４は、ジグボディ６により支持され、ジグボディ６とともに回転する。回転機構５は、固定板４を回転させることにより、固定板４に固定された２つのワークＷが、必要な複数の加工姿勢で順次加工機３に対峙するように、ワークＷの加工姿勢を変更する。

図２は、ワーク支持機構２におけるジグボディ６部分の平面図である。図２に示すように、固定板４は、２つのワークＷがそれぞれ固定される２つの固定部７ａ及び７ｂを一方の板面上に有する。固定部７ａ及び７ｂには、固定部７ａ及び７ｂに固定されたワークＷの固定板４側の部分を、固定板４の他方の板面の側から加工するための開口穴８ａ及び８ｂがそれぞれ設けられる。

ジグボディ６及び固定板４には、固定部７ａ及び７ｂに対してそれぞれ２つのワークＷを着脱自在に固定する固定機構９が設けられる。固定部７ａ及び７ｂ、開口穴８ａ及び８ｂ及び固定機構９は、固定部７ａ及び７ｂに隣り合って固定されるワークＷ同士の固定姿勢が、相互に異なるように構成される。

図１に戻り、加工装置１に対するワークＷの投入及び払出しは、搬送機構１０により行われる。その際に、ワーク支持機構２との間でワークＷの授受を行うための手段として、搬送機構１０は、例えば、ワークＷを着脱可能に把持する３つの搬送ハンド１１と、これらの搬送ハンド１１を支持して搬送レール１２上を走行する移動部１３とを備える。

この場合、ワークＷの授受に際しては、固定部７ａ又は７ｂと、対応する搬送ハンド１１とが対峙するように移動部１３を位置づける。そして、固定機構９のクランプ及びアンクランプ動作と、搬送ハンド１１の把持及び把持解除動作とを同期させて行うことにより、ワークＷの授受を行うことができる。

搬送機構１０は、３つの搬送ハンド１１を有しているので、未加工のワークＷの固定部７ａへの受け渡し、固定部７ａから固定部７ｂへのワークＷの移送、及び固定部７ｂからのワークＷの払出しを効率的に行うことができる。

一方、加工機３は、例えば、６つのアーム１４を備える回転インデックス装置１５を有する。回転インデックス装置１５は、６つのアーム１４を、６０°刻みで回転させることができる。また、回転インデックス装置１５は、ワーク支持機構２に対してＹ方向及びＸ方向に移動できるように構成される。これにより、アーム１４を、選択的に、ワーク支持機構２に対峙させることができる。

アーム１４の先端には、ワークＷを加工するための多軸加工ヘッド１６が設けられる。多軸加工ヘッド１６は、多種類で複数の切削工具で構成された切削工具群１７ａ及び１７ｂを備える。各多軸加工ヘッド１６は、ワーク支持機構２により多軸加工ヘッド１６に対応する加工姿勢で支持された２つのワークＷに対し、それぞれ切削工具群１７ａ及び１７ｂにより複数の穴加工等を同時に行うことができる。

各多軸加工ヘッド１６の先端両側には、ガイドロッド１８が設けられる。また、ワーク支持機構２には、ガイドロッド１８に対応するガイド孔を有する２つのガイド部材１９が設けられる。ワーク支持機構２に対する多軸加工ヘッド１６の位置決めは、これを保持するアーム１４をワーク支持機構２に対峙させ、その多軸加工ヘッド１６のガイドロッド１８を対応するガイド部材１９のガイド孔に挿入することにより行われる。

図３は、ワークＷの加工姿勢に応じて加工機に対峙する加工面の一例を示す。この例は、ワークＷがシリンダブロックのワークである場合のものである。この場合、ワークＷは、ほぼ直方体（６面体）の形状を有する。そして、ワークＷは、図３（ａ）〜（ｆ）で示される６つの加工面Ａ〜Ｆが加工対象となる。加工面Ａ〜Ｆの加工は、これらに対応する６種の加工姿勢でワークＷを加工機３に順次対峙させながら行われる。

加工装置１では、未加工のワークＷに対し、まず、ワーク支持機構２の固定部７ａに固定された状態で多軸加工ヘッド１６の切削工具群１７ａによる第１加工が施される。次に、ワークＷは、移動部１３及び搬送ハンド１１により固定部７ｂに移送され、固定部７ｂに固定された状態で、多軸加工ヘッド１６の切削工具群１７ｂによる第２加工が施される。

第２加工が施されたワークＷは、その後、搬送機構１０により加工装置１外へ払い出される。このようにして、加工装置１に順次投入されるワークＷが、順次加工されてゆく。

ただし、この間、未加工のワークＷが固定部７ａに固定され、かつ第１加工のみが完了したワークＷが固定部７ｂに固定された状態で、第１加工及び第２加工が同時に進行する。そして、この第１及び第２加工と次の第１及び第２加工との合間に、第１及び第２加工が完了したワークＷの固定部７ｂからの払出し、第１加工のみが完了したワークＷの固定部７ｂへ移送、及び未加工のワークＷの固定部７ａへの固定が行われる。

図４（ａ）〜（ｄ）は、固定部７ａ及び７ｂに図３のワークＷを固定して第１及び第２加工を施す手順を示す。図４（ａ）〜（ｄ）のそれぞれでは、ジグボディ６部分の平面図が上段に示され、正面図が下段に示されている。また、平面図では、加工に使用される多軸加工ヘッド１６が併せて示されている。

図４の手順では、固定板４の固定部７ａ及び７ｂに相互に異なる姿勢で、それぞれ固定された２つのワークＷとしてのワークＷａ及びＷｂに対し、多軸加工ヘッド１６の切削工具群１７ａ及び１７ｂによる第１加工及び第２加工がそれぞれ施される。この加工は、固定板４の回転角度を０°から９０°ずつ変更し、加工姿勢を変えながら行われる。その際、加工姿勢に応じて、加工に使用する多軸加工ヘッド１６が、上述の回転インデックス装置１５等により交換される。

すなわち、まず、固定板４の回転角度を、固定板４が上方を向いた角度である０°とした状態で、図４（ａ）のように、固定部７ａ及び７ｂに、それぞれワークＷａ及びＷｂが固定される。

このとき、固定板４が水平状態にあるので、ワークＷａは、搬送機構１０（図１参照）から寝かせた状態のままで固定部７ａに受け渡される。また、ワークＷｂは、固定部７ａから固定部７ｂに、搬送機構１０により移送される。ただし、ワークＷａは、未加工であるが、ワークＷｂは、図３で示される加工面Ｃ、Ｆ、Ｂ及びＡの加工が完了した状態にある。

また、このとき、ワークＷａの固定は、図３で示される加工面Ａが上方を向き、加工面Ｃが多軸加工ヘッド１６に対峙するように行われる。また、ワークＷｂの固定は、加工面Ａが上方を向き、加工面Ｅが多軸加工ヘッド１６に対峙するように行われる。この状態で、加工面Ｃ及びＥが、それぞれ多軸加工ヘッド１６の切削工具群１７ａ及び１７ｂにより同時に加工される。

次に、回転機構５によりジグボディ６が９０°回転され、図４（ｂ）のように、固定板４の回転角度が９０°に設定される。回転方向は、図の右方から回転軸線ＡＸに沿ってジグボディ６を見たときの時計回り方向である。

これにより、図４（ａ）で多軸加工ヘッド１６に対峙していたワークＷａ及びＷｂの加工面Ｃ及びＥが上方を向く。また、ワークＷａ及びＷｂの図４（ａ）で上方を向いていた加工面Ａの反対側の加工面Ｆが、開口穴８ａ及び８ｂを介して、多軸加工ヘッド１６に対峙する。この状態で、各ワークＷの加工面Ｆが、それぞれ多軸加工ヘッド１６の切削工具群１７ａ及び１７ｂにより、開口穴８ａ及び８ｂを通して同時に加工される。

次に、回転機構５によりジグボディ６が、上記と同じ方向に９０°回転され、図４（ｃ）のように、固定板４の回転角度が１８０°に設定される。これにより、図４（ｂ）で多軸加工ヘッド１６に対峙していたワークＷａ及びＷｂの加工面Ｆが上方を向く。

また、ワークＷａ及びＷｂの図４（ｂ）で上方を向いていた加工面Ｃ及びＥの反対側の加工面Ｂ及びＤが多軸加工ヘッド１６に対峙する。この状態で、ワークＷａ及びＷｂの加工面Ｂ及びＤが、多軸加工ヘッド１６の切削工具群１７ａ及び１７ｂにより同時に加工される。

次に、回転機構５によりジグボディ６が、上記と同じ方向に９０°回転され、図４（ｄ）のように、固定板４の回転角度が２７０°に設定される。これにより、図４（ｃ）で多軸加工ヘッド１６に対峙していたワークＷａ及びＷｂの加工面Ｂ及びＤが上方を向く。また、ワークＷａ及びＷｂの図４（ｃ）で上方を向いていた２つの加工面Ｆの反対側の２つの加工面Ａが、多軸加工ヘッド１６に対峙する。この状態で、ワークＷａ及びＷｂの加工面Ａが、それぞれ多軸加工ヘッド１６の切削工具群１７ａ及び１７ｂにより同時に加工される。

これにより、ワークＷａについては、加工面Ｃ、Ｆ、Ｂ及びＡについての加工が完了する。一方、ワークＷｂについては、ワークＷａのように加工面Ｃ、Ｆ、Ｂ及びＡの加工が完了した状態で回転機構５によりジグボディ６が、上記と同じ方向に９０°回転され、固定板４の回転角度が再び０°に設定される。そして、搬送機構１０と、ワーク支持機構２の固定機構９との協働により、ワークＷｂを払い出し、ワークＷａを固定部７ｂに移し、未加工のワークＷｃを固定部７ａに固定する。

この後、上述の図４（ａ）〜（ｄ）の手順を繰り返すことにより、ワークＷｂ及びＷｃのそれぞれについて、４つの加工面についての加工を行うことができる。また、上述のように、未加工のワークＷの固定部７ａへの固定、切削工具群１７ａによる加工を完了したワークＷの固定部７ｂへの移送、及び切削工具群１７ｂによる加工を完了したワークＷの払い出しを繰り返し行うことにより、ワークＷ（Ｗａ、Ｗｂ、・・・）を順次加工してゆくことができる。

本実施形態によれば、２つのワークＷを固定板４の固定部７ａ及び７ｂにそれぞれ固定し、固定機構９で各ワークＷの加工姿勢を変更しながら、加工姿勢毎に、各ワークＷを並行して加工することができる。また、固定部７ａ及び７ｂに固定された各ワークＷの固定板４側の部分についても、各ワークＷの姿勢を固定部７ａ及び７ｂの各開口穴８ａ及び８ｂを経て加工機に対峙させる加工姿勢に設定することにより、加工を行うことができる。

また、固定機構９は、固定板４を、その板面に平行でかつ水平な回転軸線ＡＸの周りに回転させるので、固定板４を水平な状態とすることができる。この状態で、寝かせた状態で搬送されてくるワークＷを、そのままの状態で固定板４の固定部７ａ、７ｂに配置し、固定することができる。このため、ワークＷを搬送する搬送機構１０を簡便なものとすることができる。

したがって、２つのワークＷを、ワーク支持機構２で支持したまま、同時に、かつ多くの加工姿勢で加工することができる。したがって、ワークＷの効率的な加工を簡便な構成で行うことができる。

また、固定部７ａ及び７ｂ、開口穴８ａ、８ｂ及び固定機構９は、固定部７ａ及び７ｂに対するワークＷの固定姿勢が、相互に異なるように構成されている。このため、ワークＷａの切削工具群１７ａによる各加工姿勢での加工が完了した後、ワークＷａを、固定部７ｂに移送し、移送前とは異なる姿勢で固定することができる。

これにより、ワークＷａを、加工が完了した加工姿勢とは異なる加工姿勢で、加工機に対峙させることができる。このため、ワークＷａの６面すべてを、ワーク支持機構２上で、加工に供することができる。したがって、ワークＷのより効率的な加工を行うことができる。

図５は、本発明の他の実施形態に係る加工装置を示す平面図である。この加工装置２０は、図１中のワーク支持機構２と、図１中の加工機３を２台用いて構成される。２台の加工機３は、ワーク支持機構２に対し、その両側から、対峙するように配置される。すなわち、２台の加工機３は、回転機構５による回転軸線ＡＸを中心として固定板４を挟むように設けられる。この場合、２台の加工機３により、２方向から並行して加工が行われる。

これによれば、ワークＷを、その加工姿勢毎に、同時に２台の加工機３に対峙させ、２台の加工機３による加工に供することができる。したがって、ワークＷを、さらに効率的に加工することができる。

なお、本発明は、上述実施形態に限定されない。例えば、固定板４上の固定部を３以上設け、固定板４上に３以上のワークＷを同時に固定し、かつ同時に加工できるようにしてもよい。

１、２０…加工装置、２…ワーク支持機構、３…加工機、４…固定板、５…回転機構、７ａ、７ｂ…固定部、９…固定機構、８ａ、８ｂ…開口穴、ＡＸ…回転軸線、Ｗ…ワーク。

Claims

ワークを、ワーク支持機構により、加工に必要な複数の加工姿勢で、対応する各加工面を加工機に対峙させながら、該加工機で加工する加工装置であって、
前記ワーク支持機構は、
水平な回転軸線の周りで板面が該回転軸線に平行な位置関係を有して回転されるワーク固定板であって、前記ワークがそれぞれ固定される複数の固定部を一方の板面上に該回転軸線方向に配列して有するワーク固定板と、
前記複数の固定部に対してそれぞれ前記ワークを着脱自在に固定する固定機構と、
前記ワーク固定板を前記回転軸線の周りに回転させることにより、前記複数の固定部に固定された各ワークの姿勢を変更する回転機構とを備え、
前記ワーク固定板の各固定部には、該固定部に固定された前記ワークの該ワーク固定板側の部分を該ワーク固定板の他方の板面の側から加工するための開口穴が設けられ、
前記複数の固定部に固定された各ワークの前記複数の加工姿勢が、前記回転機構による前記ワーク固定板の回転によって同期して変更され、
前記複数の固定部、前記開口穴及び前記固定機構は、前記複数の固定部に対する前記ワークの固定姿勢が、隣り合う固定部のワーク同士で、前記板面に平行な平面内の角度において異なることにより、前記回転機構により同期して変更される両ワークの所定の加工姿勢において前記加工機に対峙する双方のワークの加工面が相互に異なるように構成されることを特徴とする加工装置。
前記加工機として、前記回転軸線を中心として前記ワーク固定板を囲繞し又は挟むように設けられた複数のものを備え、
前記固定部に固定された前記ワークに対し、前記複数の加工機により複数の方向から並行して加工が行われることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。