JP7472686B2

JP7472686B2 - 加工システム

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Publication number: JP7472686B2
Application number: JP2020114386A
Authority: JP
Inventors: 悠生今野; 貴史松井; 寿一酒井; 徹森田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2020-07-01
Filing date: 2020-07-01
Publication date: 2024-04-23
Anticipated expiration: 2040-07-01
Also published as: JP2022012513A

Description

本発明は、工作物を加工位置に搬送して加工する加工システムに関する。

従来、パレットに搭載された工作物を加工する工作機械と、パレット及び工作物を搬入出する複数の搬入出装置とを備えた加工システムがある。特許文献１には、パレットをＺ軸方向に水平移動させるワークテーブルと、ワークテーブル上で工作物を鉛直方向の回転軸線を中心として回転させることが可能な回転テーブルと、Ｚ軸方向に対して水平方向の一方側に傾斜した第１の方向にパレットを移動させる第１のパレット搬入出装置と、Ｚ軸方向に対して水平方向の他方側に傾斜した第２の方向にパレットを移動させる第２のパレット搬入出装置とを備えたマシニングセンタが記載されている。この特許文献１に記載のマシニングセンタは、その図２に示された作業者の大きさとの対比からも認識されるように、コラム高さが人間の背丈ほどの加工機によって加工を行う大型のものである。

特開２００９－１０７０９９号公報

工作物を加工する際には、切粉やクーラントが飛散するので、マシニングセンタには、加工中の工作物を囲うようにカバーが設けられる。また、上記のように第１及び第２のパレット搬入出装置を有して構成されたマシニングセンタでは、工作物の加工と、加工中の工作物の次以降に加工される工作物の段取り作業とを並行して行えるように、工作機械によって工作物の加工が行われる区域と第１及び第２のパレット搬入出装置が配置される区域とを扉によって区画することが考えられる。この場合、例えば平板状の昇降扉を用いて上記両区域を区画することとすれば、昇降扉の横方向の幅が長くなって重量が増大し、昇降扉を上下動させるアクチュエータの負荷が増大すると共に、マシニングセンタの製造工場と当該マシニングセンタが使用される工場との間での昇降扉の運搬も困難となる。

そこで、本発明は、工作機械と、工作物を第１の方向に沿って移動させる第１の移動装置と第２の方向に移動させる第２の移動装置とを備えた加工システムにおいて、工作機械と第１及び第２の移動装置との間に配置される扉を小型化することが可能な加工システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、工作物を加工位置に搬送して加工する加工システムであって、前記工作物を所定位置と第１の搬入出位置との間で第１の方向に沿って移動させる第１の移動装置と、前記工作物を前記所定位置と第２の搬入出位置との間で前記第１の方向とは異なる第２の方向に移動させる第２の移動装置と、前記加工位置に搬送された前記工作物を加工する工作機械と、前記加工位置及び前記所定位置を外部から遮蔽する遮蔽部とを備え、前記遮蔽部は、前記所定位置と前記第１及び第２の搬入出位置との間に設けられた開口部を有する遮蔽体と、前記開口部を開閉する開閉扉と、前記開閉扉を駆動する駆動装置とを有し、前記駆動装置は、前記開閉扉を鉛直方向の回転軸を中心として回動させるものであり、前記開閉扉は、前記回転軸を中心とする扇状の天井部と、前記天井部の外縁から下方に延在する側板部とを有し、前記開閉扉の回転位置により、前記開口部の少なくとも一部が開放されて前記所定位置と前記第１の搬入出位置又は前記第２の搬入出位置との間で前記工作物の移動が可能な開放状態と、前記開口部が閉塞された閉塞状態とが切り替わる、加工システムを提供する。

本発明に係る加工システムによれば、第１及び第２の移動装置によって移動する工作物の所定位置と第１及び第２の搬入出位置との間に配置される扉を小型化することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る加工システムを上方から見た概略構成図である。加工システムの斜視図である。加工システムの斜視図である。加工システムの斜視図である。開閉扉の斜視図である。開閉扉の斜視図である。図５のＡ－Ａ線断面図である。図７の部分拡大図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。また、以下の説明において「上」「下」とは、鉛直方向の上下をいうものとする。

図１は、本発明の実施の形態に係る加工システムを鉛直方向上方から見た概略構成図である。図２乃至図４は、開閉扉の回転方向の角度が異なる三つの状態を示す加工システムの斜視図である。図５及び図６は、開閉扉の斜視図である。図１では、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を示しており、このうちＸ軸及びＺ軸が水平方向であり、Ｙ軸が鉛直方向である。この加工システム１は、特に一辺が例えば１ｍを超えるような大きさの矩形状のパレット１１に搭載された大型の工作物（ワーク）１２を加工するために好適に用いられる。

加工システム１は、パレット１１に搭載された工作物１２を加工位置１０１に搬送して機械加工を行う。図１では、加工位置１０１におけるパレット１１及び工作物１２を仮想線（二点鎖線）で示している。この加工システム１は、工場の床面に設置されたベッド１３と、加工位置１０１に搬入された工作物１２を加工する工作機械２と、ベッド１３上でＺ軸方向にパレット１１及び工作物１２を搬送すると共にパレット１１及び工作物１２を鉛直軸回りに回転させることが可能な回転テーブル１４と、Ｚ軸方向に対してＸ軸方向の一側に傾斜した第１の方向Ｄ１に沿ってパレット１１及び工作物１２を移動させる第１の移動装置３と、Ｚ軸方向に対してＸ軸方向の他側に傾斜した第２の方向Ｄ２に沿ってパレット１１及び工作物１２を移動させる第２の移動装置４とを備えている。

工作機械２は、ベッド１３上に設けられた一対のレール１５に沿ってＸ軸方向に案内されるコラム２１と、コラム２１に対してＹ軸方向に移動可能な主軸台２２と、主軸台２２に回転可能に軸承された主軸２３とを有している。主軸２３には、工作物１２を加工するためのドリルやエンドミル等の工具Ｔが着脱可能に装着される。なお、工具Ｔは、不図示のＡＴＣ（自動工具交換装置）によって交換可能である。コラム２１には、サーボモータ１６によって回転駆動されるボールねじ１６１に螺合するナットが固定されており、ボールねじ１６１の回転によってコラム２１がＸ軸方向に移動する。

回転テーブル１４は、ベッド１３上に設けられた一対のレール１７に沿ってＺ軸方向に案内され、一対のサーボモータ１８によってそれぞれ回転駆動される一対のボールねじ軸１８１の回転によってＺ軸方向に移動する。回転テーブル１４は、Ｚ軸方向への移動により、加工位置１０１と、加工位置１０１からＺ軸方向に離れたパレット移載位置１０２との間でパレット１１及び工作物１２を搬送する。また、工作物１２の加工中には、回転テーブル１４が加工位置１０１において工作機械２と同期してＺ軸方向に進退移動すると共に工作物１２を回転させる。パレット移載位置１０２は、請求項に係る発明の「所定位置」に相当する。

パレット移載位置１０２は、回転テーブル１４と第１の移動装置３又は第２の移動装置４との間でパレット１１及び工作物１２の受け渡しが行われる位置である。回転テーブル１４の移動方向（Ｚ軸方向）と、第１の移動装置３によるパレット１１及び工作物１２の移動方向である第１の方向Ｄ１と、第２の移動装置４によるパレット１１及び工作物１２の移動方向である第２の方向Ｄ２とは、図１に示すように加工システム１を上方から見た場合にＹ字状を呈する。

第１の移動装置３は、パレット移載位置１０２と第１の搬入出位置１０３との間でパレット１１及び工作物１２を移動させる。また、第２の移動装置４は、パレット移載位置１０２と第２の搬入出位置１０４との間でパレット１１及び工作物１２を移動させる。第１の搬入出位置１０３と第２の搬入出位置１０４とは、所定距離でＸ軸方向に離れている。第１の搬入出位置１０３及び第２の搬入出位置１０４では、作業者Ｗによる工作物１２への段取り作業等が行われる。第１及び第２の搬入出位置１０３，１０４には、例えばフォークリフトによって未加工の工作物１２が搬入され、また加工済の工作物１２が第１及び第２の搬入出位置１０３，１０４から搬出される。

第１の移動装置３は、パレット１１の下面を支持する複数の転動ローラ３１１が整列して配置された一対の搬送レール３１と、パレット１１を第１の方向Ｄ１に沿って移動させるリニアモジュール３２と有している。リニアモジュール３２は、一対の搬送レール３１の間に延在する直線状の台座３２１と、台座３２１上でパレット１１と共に移動する不図示の移動部材と、サーボモータ等を有する駆動部３２２とを有している。台座３２１におけるパレット移載位置１０２側の端部には、パレット１１の受け渡しのための治具３３が配置されている。

同様に、第２の移動装置４は、パレット１１の下面を支持する複数の転動ローラ４１１が整列して配置された一対の搬送レール４１と、パレット１１を第２の方向Ｄ２に沿って移動させるリニアモジュール４２と有している。リニアモジュール４２は、一対の搬送レール４１の間に延在する直線状の台座４２１と、台座４２１上でパレット１１と共に移動する不図示の移動部材と、サーボモータ等を有する駆動部４２２とを有している。台座４２１におけるパレット移載位置１０２側の端部には、パレット１１の受け渡しのための治具４３が配置されている。

また、加工システム１は、加工位置１０１及びパレット移載位置１０２を外部から遮蔽し、工作物１２の加工時に発生する切粉の飛散防止ならびに作業者Ｗ等の安全確保のための遮蔽部１０を備えている。遮蔽部１０は、パレット移載位置１０２と第１の搬入出位置１０３及び第２の搬入出位置１０４との間に設けられた開口部５０を有する遮蔽体５と、開口部５０を開閉する開閉扉６と、開閉扉６を駆動する駆動装置７とを有して構成されている。

遮蔽体５は、開口部５０のＸ軸方向両端部に配置された一対の柱部５１と、一対の柱部５１よりも工作機械２側で加工位置１０１を囲う囲い部５２と、一対の柱部５１よりも第１及び第２の移動装置３，４側に設けられた第１及び第２の壁部５３，５４と、開口部５０の上部を覆うように一対の柱部５１の間に掛け渡された屋根部５５とを有して構成されている。一対の柱部５１は、Ｙ軸方向に沿ってベッド１３に立設され、Ｘ軸方向に並んでいる。第１及び第２の移動装置３，４は、第１及び第２の壁部５３，５４の間に配置されている。

開閉扉６は、図５及び図６に示すように、扇状の天井部６１と、天井部６１の外縁から下方に延在する側板部６２と、側板部６２の下端部における内面から内方に向かって延在して設けられた脚部６３とを有している。天井部６１は、一部が屋根部５５の下方に位置するように配置される。天井部６１の下部には、機械的強度を高めるための複数の補強梁６１１が格子状に設けられている。側板部６２は、複数の平板状のパネル６２１を天井部６１の外縁に沿って配置することにより形成されている。一部のパネル６２１には、作業者Ｗが工作物１２の加工状態等を目視により確認するための窓６２２が設けられている。

開閉扉６は、鉛直方向の回転軸線Ｏを中心として駆動装置７によって回転駆動される。駆動装置７は、両端部が一対の柱部５１にそれぞれ取り付けられた支持部材９１に支持されている。支持部材９１は、開閉扉６の天井部６１の上方でＸ軸方向に延在する一対の縦梁９１１と、一対の縦梁９１１をＺ軸方向に接続する複数の横梁９１２とを有している。駆動装置７は、駆動源であるサーボモータ７１と、サーボモータ７１の回転を減速してトルクを増幅する減速機７２とを有している。駆動装置７のより詳細な構成については後述する。

開閉扉６における天井部６１の下側には、側板部６２の内面に掛ける液体を流す配管８が配置されている。この液体としては、工具Ｔによる工作物１２の加工点に供給されるクーラントを好適に用いることができる。配管８は、後述する駆動装置７の駆動軸７５から天井部６１の外縁に向かって延びる複数のパイプ８１を有している。各パイプ８１の先端部には、ノズル８２が設けられている。各ノズル８２から側板部６２の内面に液体（クーラント）を噴射することにより、側板部６２の内面に付着した切粉を流下させることができる。流下した切粉は、例えば図略のコンベアによって回収されて廃棄される。脚部６３の上面は、回転軸線Ｏ側ほど鉛直方向下方となるように傾斜しており、切粉の回収が容易となっている。

工作機械２によって工作物１２を加工する際には、開閉扉６によって開口部５０が閉塞される。また、工作機械２による加工が完了してパレット１１及び工作物１２をパレット移載位置１０２から第１の搬入出位置１０３又は第２の搬入出位置１０４に移動させる際には、開閉扉６が回転して開口部５０の少なくとも一部が開放され、パレット１１及び工作物１２を第１の搬入出位置１０３又は第２の搬入出位置１０４に移動させることが可能な開放状態となる。すなわち、開閉扉６の回転位置により、開口部５０が閉塞された閉塞状態と、開口部５０の少なくとも一部が開放されてパレット移載位置１０２と第１の搬入出位置１０３又は第２の搬入出位置１０４との間で工作物１２の移動が可能な開放状態とが切り替わる。

本実施の形態では、パレット移載位置１０２と第１の搬入出位置１０３との間でパレット１１及び工作物１２を移動させる際の開閉扉６の角度と、パレット移載位置１０２と第２の搬入出位置１０４との間でパレット１１及び工作物１２を移動させる際の開閉扉６の角度とが異なる。駆動装置７は、第１の移動装置３によってパレット１１及び工作物１２を移動させる際には、パレット移載位置１０２から第１の方向Ｄ１へのパレット１１及び工作物１２の移動が可能な第１の角度に開閉扉６を回転させ、第２の移動装置４によってパレット１１及び工作物１２を移動させる際には、パレット移載位置１０２から第２の方向Ｄ２へのパレット１１及び工作物１２の移動が可能な第２の角度に開閉扉６を回転させる。また、工作物１２を加工する際には、開口部５０を閉塞する第３の角度に開閉扉６を回転させる。

図２は、開閉扉６が第１の角度にあるときの状態を示している。この状態では、開閉扉６の開口端部６０（側板部６２が設けられていない部分）が第１の搬入出位置１０３の方を向き、第１の移動装置３によってパレット１１及び工作物１２を第１の搬入出位置１０３からパレット移載位置１０２に、またパレット移載位置１０２から第１の搬入出位置１０３に、移動させることが可能である。また、この状態では、パレット移載位置１０２と第２の搬入出位置１０４との間でパレット１１及び工作物１２を移動させる場合の通路の一部が開閉扉６の側板部６２によって遮蔽される。

図３は、開閉扉６が第２の角度にあるときの状態を示している。この状態では、開閉扉６の開口端部６０が第２の搬入出位置１０４の方を向き、第２の移動装置４によってパレット１１及び工作物１２を第２の搬入出位置１０４からパレット移載位置１０２に、またパレット移載位置１０２から第２の搬入出位置１０４に、移動させることが可能である。また、この状態では、パレット移載位置１０２と第１の搬入出位置１０３との間でパレット１１及び工作物１２を移動させる場合の通路の一部が開閉扉６の側板部６２によって遮蔽される。

図４は、開閉扉６が第３の角度にあるときの状態を示している。この状態では、開閉扉６の開口端部６０が工作機械２の方を向き、遮蔽体５の開口部５０の全体が開閉扉によって閉塞される。

次に、図７及び図８を参照して駆動装置７の構成について説明する。図７は、図５のＡ－Ａ線断面図であり、図８は、図７の一部を拡大して示す拡大図である。駆動装置７は、サーボモータ７１及び減速機７２と、支持部材９１に固定された円筒状の筒状体７３と、筒状体７３の内側に一対の軸受７４１，７４２によって回転自在に支持された駆動軸７５と、筒状体７３の上端部と減速機７２の台座７２１との間に介在し、複数のボルト７６によって減速機７２の台座７２１に固定された中間部材７７とを有している。

筒状体７３は、支持部材９１に固定された保持部材９２に保持されている。保持部材９２は、筒状体７３を囲む環状部９２１と、環状部９２１におけるＺ軸方向の両端部からＺ軸方向に延在する一対の突出部９２２とを有している。環状部９２１は、複数のボルト９３１によって筒状体７３に固定されている。突出部９２２は、複数のボルト９３２によって支持部材９１の横梁９１２に固定されている。筒状体７３は、環状部９２１に囲われた部分よりも外径が大きいフランジ部７３１を上端部に有している。フランジ部７３１は、その下面７３１ａが環状部９２１の上面９２１ａに当接している。

駆動軸７５は、筒状体７３に挿通された小径筒部７５１と、小径筒部７５１の下方に配置され、小径筒部７５１よりも外径が大きい大径筒部７５２とを一体に有している。一対の軸受７４１，７４２は、アンギュラ玉軸受であり、小径筒部７５１と筒状体７３との間に上下方向に並んで配置されている。一対の軸受７４１，７４２のうち、下方に位置する軸受７４１は、小径筒部７５１と大径筒部７５２との角部に配置されている。上方に位置する軸受７４２は、小径筒部７５１の外周面に螺合したナット７８によって下方に押し付けられている。ナット７８の上方には、駆動軸７５と中間部材７７との間をシールする環状のシール部材７９が配置されている。

駆動軸７５の小径筒部７５１には、減速機７２の台座７２１から下方に突出した減速機７２の出力軸７２２の下端部が固定されており、駆動軸７５が出力軸７２２と一体に回転する。駆動軸７５の下端部には、開閉扉６の天井部６１の中心部に取り付けられた固定部材６４が固定されている。固定部材６４は、図６に示すように、天井部６１の下方から見た形状が矩形状の上板６４１と、上板６４１の外縁から下方に延在する枠体６４２とを有している。固定部材６４の上板６４１は、複数のボルト６５１及びナット６５２によって天井部６１に取り付けられている。また、上板６４１は、複数のボルト６６によって駆動軸７５に固定されている。

出力軸７２２は、図７に示すように、その上端部が減速機７２の筐体７２３から上方に突出しており、出力軸７２２の上端部に回転ジョイント９４を介してクーラントの供給管９５が連結されている。出力軸７２２及び駆動軸７５は、中心部にそれぞれ中空部７２２ａ，７５ａが形成された中空筒状である。駆動軸７５には、中空部７５ａに径方向に連通するパス穴７５ｂが形成されており、このパス穴７５ｂにパイプ８１が接続されている。供給管９５から供給されたクーラントは、中空部７２２ａ，７５ａからパス穴７５ｂを経由して複数のパイプ８１に供給される。駆動軸７５における中空部７５ａの下端部は、栓体７５３によって閉塞されている。複数のパイプ８１は、固定部材６４の枠体６４２に設けられた挿通孔４２０に挿通され、天井部６１の補強梁６１１に支持されている。

なお、クーラントの供給は、工作機械２による工作物１２の加工中に常時行ってもよいが、例えば工作物１２の加工が完了したときに短時間だけ行ってもよい。また、例えば作業者Ｗのボタン操作により、作業者Ｗが必要と判断したときに行ってもよい。

（実施の形態の効果）
以上説明した本発明の実施の形態によれば、開閉扉６を鉛直方向の回転軸線Ｏを中心として回転させることにより遮蔽体５の開口部５０を開放及び閉塞することができるので、開閉扉６を小型化することが可能となり、開閉扉６を駆動する駆動装置７の負荷を軽減できると共に、例えば加工システム１の製造工場から加工システム１を使用する工場への移動も容易となる。

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、この実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、一部の構成を省略し、あるいは構成を追加もしくは置換して、適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記の実施の形態では、工作機械として、工具Ｔが水平方向に取り付けられる横形マシニングセンタを用いた場合について説明したが、これに限らず、例えば立形マシニングセンタや門形マシニングセンタに本発明を適用することも可能である。

１…加工システム１０…遮蔽部
１０１…加工位置１０２…パレット移載位置（所定位置）
１０３…第１の搬入出位置１０４…第２の搬入出位置
１２…工作物２…工作機械
３…第１の移動装置４…第２の移動装置
５…遮蔽体５０…開口部
６…開閉扉６１…天井部
６２…側板部７…駆動装置
８…配管

Claims

工作物を加工位置に搬送して加工する加工システムであって、
前記工作物を所定位置と第１の搬入出位置との間で第１の方向に沿って移動させる第１の移動装置と、
前記工作物を前記所定位置と第２の搬入出位置との間で前記第１の方向とは異なる第２の方向に移動させる第２の移動装置と、
前記加工位置に搬送された前記工作物を加工する工作機械と、
前記加工位置及び前記所定位置を外部から遮蔽する遮蔽部とを備え、
前記遮蔽部は、前記所定位置と前記第１及び第２の搬入出位置との間に設けられた開口部を有する遮蔽体と、前記開口部を開閉する開閉扉と、前記開閉扉を駆動する駆動装置とを有し、
前記駆動装置は、前記開閉扉を鉛直方向の回転軸を中心として回動させるものであり、
前記開閉扉は、前記回転軸を中心とする扇状の天井部と、前記天井部の外縁から下方に延在する側板部とを有し、
前記開閉扉の回転位置により、前記開口部の少なくとも一部が開放されて前記所定位置と前記第１の搬入出位置又は前記第２の搬入出位置との間で前記工作物の移動が可能な開放状態と、前記開口部が閉塞された閉塞状態とが切り替わる、
加工システム。
前記駆動装置は、前記第１の移動装置によって前記工作物を移動させる際には前記第１の方向への前記工作物の移動が可能な第１の角度に前記開閉扉を回転させ、前記第２の移動装置によって前記工作物を移動させる際には前記第２の方向への前記工作物の移動が可能な第２の角度に前記開閉扉を回転させ、前記工作物を加工する際には前記開口部を閉塞する第３の角度に前記開閉扉を回転させる、
請求項１に記載の加工システム。
前記天井部の下側に、前記側板部の内面に掛ける液体を流す配管が配置されており、
前記工作物の加工時に前記側板部に飛散した切粉が前記内面に掛けられた前記液体によって流される、
請求項１又は２に記載の加工システム。
前記駆動装置は、前記開閉扉と一体に回転する駆動軸と、前記駆動軸を回転させる駆動力を発生するモータとを備え、
前記駆動軸は、中心部に中空部が形成された中空筒状であり、前記中空部から前記配管に前記液体が供給される、
請求項３に記載の加工システム。