JPH03504470A - 少なくとも１個の加工ユニットを備えるモジュール構造の工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 少なくとも１個の加工ユニットを備えるモジュール構造の工作機械 本発明は、１つのベース、少な（とも１つの加工ユニツト、複数の加工ユニット を支持するためにベース上に配置された少なくとも一つの中央構造部、少なくと も１つの加工部品サポート、及び少なくとも前述の加工ユニットを操作するため の操作手段を有するモジュール構造の工作機械であって、中央構造部が、直交す る３つの基準垂直面を有し、その各面が、加工ユニットの組立のためとなってい る工作機械に関するものである。

同一の機械で数種の加工ユニットの使用を必要とする複雑な加工作業は、一般に 、処理する部品に適合した、従って専門の加工ユニットを装備した特殊な工作機 械を使って行われている。

これは、１種類の大量の部品、また場合によっては、互いに非常に類似した２種 類又は数種類の部品の加工のためだけに使用される複雑な機械である。加工を変 更する際における機械の改造は、しばしば困難で、費用もかかり、長期間の稼動 不能期間を必要とするため、事実上、はとんど不可能とさえ言える。

従って、現在、多種の作業を行うことができ、かつ費用が安く、標準化され互換 性のある加工ユニットを、様々な位置へ取付けうるようにすることによって、多 様な需要に応えられる機械に対する要求が存在している。

このために、フランス国特許公報第２０５５８９６号には、冒頭に記載されてい るようなタイプのモジュール構造の工作機械が提案されいる。

この機械は、おおむね立方形の中央サポートを側面に有し、そこに、標準化され た加工ユニット、特に数値制御の３軸加エユニツトを取付けることができるよう になっている。この構造は、加工ユニットの互換性という意味では有利であるが 、機械の多用途性は、標準の加工ユニットによる垂直の加工のための取付けがで きないために、制限される。従って、このような加工ユニットは、中央サポート とは別の外部のサポートに組み立てる必要がある。

米国特許第２０２８７２７号明細書は、加工ユニットの取付は組立のための基準 側面を持つ平行六面体の中央の台を備える工作機械が示されている。しかし、こ れら加工ユニットの各々は、比較的大きく、重い台に取付ける必要があり、従っ て、この台は、フレームの水平面に設けなければならない。中央の台は、その位 置を保証し、部品保持テーブルを支持する役割を担っている。

側面の番台は、水平のレール又は水平レールブロックを備え、各加工ユニットは 、単一の移動軸しか利用できないようになっている。更に、台には、加工ユニッ トへの給電ケーブルが付いており、その構造及び加工ユニットの取付けは複雑に なっている。

従って、本発明は、垂直または水平に、あるいは傾斜させて、１個または数個の 加工ユニットを取付けて、多様な可能性が得られるように、簡単に切り替えがで き、数値制御が付いているか、または付いておらず、かつ加工部品移動機構が付 いた、各種の標準化された加工ユニットが使えるモジュール構造の、発展性のあ る工作機械を提供しようというものである。

この目的のために、本発明は、各加工ユニットが、中央構造部の基準面の一つの 面に連結された、取り外し可能な少なくとも１対の垂直支柱によって、中央構造 部に取付けであることを特徴とする、前記形式の工作機械を提供するものである 。

利点のある実施態様としては、箱形ベース及び前述の中央構造部とは独立して、 ベースに外側フレームを設け、このフレームに電気ケーブル及び供給管を取り付 けることができるようにした配置のものがある。

外側フレームは、電気ケーブル及び加工ユニットへの供給管が中に入った管状の ものとすることができる。この管状体は、正方形又は長方形の断面を持つ形鋼材 でできていることが望ましい。

ベースには、潤滑液を受けるための回収タンクを一つ以上と、この液を加工ユニ ットの供給管路に送り出すためのポンブー基を取り付けることができる。また、 切り屑を回収する容器、並びにその容器の底をかき取るようにしたヘラを持つエ ンドレス・チェーンを中央に備える切り屑排出装置、並びに、例えばエアシリン ダのようなものからなるこのチェーンのステップバイステップ駆動機構を設ける ことができる。

中央構造部の基準面は、寸法が同じであることが望ましい。

中央構造部は、おおむね正方形の断面を持つ垂直軸方向の角柱の形をしており、 角柱の４つの側面の各々が基準面となる。

特１ご利点の多い実施形態としては、機械に基準面のいずれかに固定しうるよう にしたスペーサ・エレメントを設け、このスペーサ・エレメントが、前述の基準 面に取付けられる支持面と、この支持面に平行で、前述の垂直支柱が固定される 他の基準面を持つとものである。

このスペーサ・エレメントの支持面と基準面との間の距離は、相対する２つの基 準面間の中央構造部の幅の半分であることが望ましい。

有利な形態として、スペーサ・エレメントに、基準面の反対方向の垂直な２つの 端に沿って、前述の垂直支柱を支えるように配置された基準垂直面を形成する４ ５°の面取り部を設けることがある。

このようにして、２つのスペーサ・エレメントを、中央構造部の直角な２つの面 にそれぞれ取付けることができ、隣接する面隅取り部分によって、共通の垂直面 に位置し、かつ各々が前述の垂直支柱の一つを持つ１対の基準面が形成される。

これらの支柱は、中央構造部の直角な基準面に対して４５°を成す水平方向の加 工ユニットを付けるように配置される。

特殊な適用方法として、加工部品サポートの上の水平面に配置され、前述の垂直 支柱１対によって支持される少なくとも一枚の上部サポート板を機械に付け、そ の上部サポート板に垂直軸方向の加工ユニットを支持するための少なくとも一つ の基準面を持たせるという方法がある。この上部サポート板は、上に記した外側 フレームに固定することができる。

有利な適用形態として、加工部品サポートに、部品支持用の回転テーブル又はヘ ラの直線移動機構を付けることがある。

本発明及びその利点は、加工ユニット、及びモジュール・エレメントの数に応じ て複雑さの異なる形態を呈する、本発明に基づくモジュール構造の工作機械の実 施例を説明することによって、より明らかになると思う。この実施例は、以下の 図に示されている。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に基づく工作機械の概要を示す平面図である。

第２図は、第１図の矢印！■の方向における正面図である。

第３図は、４つの加工ユニットを有する本発明に基づく工作機械を詳細に示す透 視図である。

第４図は、第１図に示す切り屑排出装置の縦断面図である。

第５図は、一つの加工ユニットを備えるレイアウトの例を示す平面図である。

第６図は、第５図に示す工作機械の正面図である。

第７図は、並列する２つの中央構造部に結合した４つの加工ユニットを備えるレ イアウトの平面図である。

第８図は、水平方向の５つの加工ユニットを備えるレイアウトを示す平面図であ る。

第９図は、水平方向の５つの加工ユニット及び垂直方向の３つの加工ユニット、 並びに８つのステーション用の回転テーブルを持つ工作機械の平面図である。

第１０図は、第９図に示す工作機械の正面図である。

第１図及び第３図に示すように、本発明の工作機械は、箱型ベース（１）と、箱 型ベース（１）の上面周囲に立設され、正方形又は長方形をなす管状鋼材からな る外側フレーム（２）を備えている。この管状外側フレーム（２）は、加工ユニ ットの給電及び操作用のケーブル、並びに配管の大部分を備えている。

操作ケーブルは、オペレータ（５）の手の届く範囲において、フレーム（２）に 設けたアーム（４）から吊された、デジタルタイプ又はその他のタイプの操作卓 （３）（第１図）に接続されている。

オペレータの前の部分においてフレーム（２）には保護用の自動扉（６）が設け られている。その反対面の両側には、フレーム（２）には、圧縮空気関係の制御 箱（７）、及び油圧関係の制御箱（８）が設けられている。

箱型ベース（１）には、必要なろ過及び給油機構が付いた潤滑液の回収容器（１ ０）、並びにフレーム（２）の内部に設けられた管路にこの潤滑液を圧力をかけ て送りだして、加工ユニ・シトに到達させる役割を持つ送りだしポンプ（１１） 、その他の様々な付属設備が設けられている。

箱型ベース（１）には、四角形の断面と垂直軸を持つ多角形の中央構造部（１２ ）が固定されている。この中央構造部（１２）は、１個又は数個の加工ユニット 並びに加工対象部品の支持のための台となっている。中央構造部という名称は持 っているものの、「中央」という言葉は、必ずしもこの構造部が機械の真ん中に 位置していることを示すものではなく、様々なユニットを含む生産アセンブリー の中心部を構成することを意味するものである。

ここに挙げた例では、中央構造部（１２）の４つの垂直面は、例えば研磨により 、高い精度で製作されており、中央構造部（１２）の周りに、各加工ユニットの ための３つの位置（１５ａ）（１５ｂ）（１５ｃ）を限定するようにして、第１ 図に示すように配置された垂直の支柱（１４ａ）　（１４ｂ）　（１４ｃ）を、 正確にかつしっかりと固定するための基準面の役割を果たしている。

例えば第３図では、２つの加工ユニット（１６ａ）（１６ｂ）が、それぞれ（１ ５ａ）（１５ｂ）の位置で、支柱（１４）に取付けられている。（１５ｂ）の位 置は空いており、例えば部品の直線移動装置のサポート（１７）を配置すること ができる。

第３図では、加工ユニット（１６ａ）　（１６ｃ）を支持する対をなす支柱（１ ４ａ）　（１４ｃ）は、中央構造部（１２）の基準面には直接固定されておらず 、中央構造部（１２）の基準面に固定されている支持面（２０’）を持つスペー サ・エレメント（２０）によって中央構造部（１２）と連結されている。

スペーサ・エレメント（２０）自体は、中央構造部（１２）の反対側に、１対の 支柱（１４）を受けるための垂直基準面（２１）を持っている。できるだけモジ ュール度の高い構造となるように、スペーサ・エレメント（２０）の全幅は、中 央構造部（１２）の幅の半分となっている。第３図の例では、中央構造部（１２ ）の２倍の幅を持つ台を中央につくることができ、面積が大幅に広がる。

実際には、中央構造部（１２）とスペーサ・エレメント（２０）の構造は、剛性 が確保されれば、どのようなものでもよい。特に、鋳造品又は溶接物とするのが よい。

中央構造部（２０）には、例えば直線移動チェーンの戻りなどのために使われる 縦方向の中央管路（図には表わされていない）を設けることができ、それによる 利点も大きい。

加工部品の支持機構は、中央構造部（１２）の上部水平面（２２）に設置するこ とができる。第３図の例では、垂直軸（２５）の周りを回転する部品支持用回転 テーブル（２４）を備える円運動装置（２３）が設けられている。これは、加工 ユニットに対する加工部品位置を正確に決めるための割り出しシステムを備えた 、公知の機構である。

第３図には、２つの上部加工ユニット（１６ｄ）　（１６ｅ）が、加工ユニット （１６ａ）（１６ｃ）と同時に部品を加工するために、加エユニツ）　（１６ａ ）　（１６ｃ）の上にどのように組み立てられるかが示されている。加エユニッ ）　（１６ｄ）（１６ｅ）は、それぞれ上部水平プレート（２６）に固定されて おり、この水平プレート（２６）自体は、加工ユニット（１６ａ）（１６ｃ）を 支持する支柱（１４ａ（１４ｃ））の頂部及び台枠（２）に、高い精度で調節が できるようにして固定されている。

第３図の例では、２つずつまとめられた４つの加工ユニット（１６）が、円運動 装置（２３）と関連させた２つの加工ステージョンに対応している。

加工ユニット（１６）は、例えば孔開け、ねじ立て、フライス削り、表面仕上げ などの作業を行うためのもので、互いに同じ種類の、又は異なった種類の市販の 加工ユニットとすることができる。又、多軸類又はアングルギヤーでも良い。

各加工ユニット（１６）は、直交する３つの軸方向の移送モジュール（２８）を 備えていることが望ましく、その正確な方向付けは、部材（１２）（２０）　（ ２６）の基準面によって確保される。

第３図には、加工ユニット全体を囲み、ケーブル、供給管路及び操作管路などを ユニットの各位置まで容易に、かつ保護した形で導くことに役立っている管状外 側フレーム（２）が示されている。

第４図には、箱形ベース（１）の内部において、潤滑液回収容器（１０）と連結 された切り肩口収容器（３１）の中に設けた切り屑排出機構（３０）が示されて いる。

回収容器（３１）は、切り屑を中央部に集めるために傾斜の付いた側壁と平らな 底を備えている。回収容器（３１）の中央部には、その平らな底及び傾斜部（３ ４）を掻き取るヘラ（３３）を有するエンドレスチェーン（３２）が走っており 、傾斜部は、適切な排出装置に切り屑を排出するために箱型ベース（１）の外ま で延びている。

ヘラ（３３）は、三角形で、チェーン（３２）の両側に交互に配置するのが望ま しく、チェーン（３２）及びヘラ（３３）は、回収容器（３１）の底に接触する ようになっている。

チェーン（３２）は、スプロケット（３７）及びフリーホイール（３５）（３６ ）に支持され導かれている。チェーン（３２）を駆動するために、スプロケット （３７）は、ラチェット歯車（３８）を持つシャフトに連結されている。このラ チェット歯車（３８）は、回収容器（３１）の外側に位置し、エアーシリンダ（ ４０）とそのシリンダによって往復運動させられるラチェット片（４１）とから なるステップバイステップ機構によって駆動される。

中央部に１本のチェーン（３２）が存在することにより、切り屑排出機構（３０ ）の構造は非常に単純なものとなる。また、チェーン（３２）のステップバイス テップ駆動は、非常に単純な装置によって行われ、それによって、傾斜部（３４ ）の底に沿う切り屑の段階的な水切りが可能となる。

本発明に基づくモジュール構造は、使用に際して、改造及び変更が簡単で多様性 のある機械を提供することができる。これは、同一の機械で実現できる多様な可 能性の中の代表的な加工ユニットの例を表わす第５図〜第１０図によって示され ている。

第５図及び第６図に示す極端に単純なケースでは、支柱（１４ａ）によって、中 央構造部（１２）の側面に取付けた一つの加工ユニット（１６ａ）が示されてい る。

この基本的な形態は、例えば小規模の工場等において比較的安い費用で実現する ことができ、また、作業の種類に応じて、加工ユニット（１６ａ）を、他の標準 の加工ユニットに替えたり、第６図に破線で示す加工ユニット（１６ｆ）のよう に追加の加工ユニットを設けることができるという意味で、将来の発展に対して 大きな可能性を与えるものである。

参考までに、この破線で示す加工ユニット（１６ｆ）は、滑動する傾斜したベー スプレート（４３）を持っており、それによって、回転主軸（４４）を希望の角 度に調整することができる。

第７図の場合には、並置した２つのスペーサ・エレメント（２０）からなる第２ の中央構造部（１２’）が、中央構造部（１２）の基準面（１３ｂ）に固定され ている。勿論、この中央構造部（１２）は、箱型ベース（１）に支えられている 。

このようにして１列に並べられた中央構造部（１２）（１２’）は、長方形の柱 を構成し、それと対になった支柱（１４）を介して、水平方向の４つの加工ユニ ット（１６ａ）（１６ｃ）（１６ｇ）（１６ｈ）が組み立てられている。

この加工機械には、例えば、中央構造部（１２）及び（１２”）の頂部に設けた 部品直線移動装置に連絡される２つの加工ユニ・ソトを持つ加工ステージョン２ つを設けることができる。

第８図には、本発明に基づく特に利点の多いレイアウトであって、第５図及び第 ６図に示した基本形態を補足するようになっているレイアウトが示されている。

この場合、中央構造部（１２）は、上に述べたような３つのスペーサ・エレメン ト（２０）を備え、各スペーサ・エレメントにおける中央構造部（４２）の反対 側に位置する基準面（２１）に、それぞれ加工ユニット（１６ａ）　（１６ｂ） 　（１６ｃ）が設けられている。この基準面（２１）は、４５°の面取り面を持 っており、それは研磨仕上げされ、垂直支柱（１４）を固定する垂直基準面（５ ０）を構成している。面取り面の高さは、互いに直角を形成する２つのスペーサ ・エレメント（２０）の隣あった面取り面と平行をなす２本の支柱（１４）を固 定した時に、これら支柱間の隔たりが、中央構造部（１）又はスペーサ・エレメ ント（２０）の基準面に固定された支柱の面の隔たりと同じになるように選択さ れる。

このようにして、この支柱に、他の支柱とまったく同じ方法で、加工ユニット（ １６ａ）　（１６ｃ）の水平軸に対して４５°をなす水平方向の加工ユニット（ １６ｉ）　（１６ｊ）を固定することができる。

第８図に示す機械では、同時に５つまでの作業を行える。また、第３図に示すよ うな回転テーブル（２４）を備えていれば、４５゜にずれた５つの加工ステージ ョンを持つことができる。

第９図及び第１０図は、回転テーブル（２４）によって部品の円運動機構が付い た理想的な機械のレイアウトが示されている。

第８図に示すように配置された下部の加工ユニット（１６ａ）（１６ｉ）　（１ ６ｂ）　（１６ｊ）　（１６ｃ）に加えて、この機械には、垂直方向の上部加工 ユニット（１６ｋ）　（１６１）　（１６ｍ）が設けられている。これらの上部 ユニットは、第３図に関して説明したように組み立てられている。

円運動機構には、装填ユニット（５１）と５つの加工ステージョン、洗浄ユニッ ト（５２）及び部品排出ユニット（５３）の８つのステーションが設けられてい る。部品の装填及び排出は、良く知られているロボットアームである自動マニピ ュレータ（５４）によって行われる。これは、加工部品をステーション（５１） に置くために装填路（５５）に移送し、かつ排出路（５６）に置くために、ステ ーション（５３）で加工済み部品をピックアップするものである。

これまでの記述では、本発明により、様々な数及びタイプの加工ユニットを、同 一の台上で組合せ、特に少量の生産に適合しうるように、多様な加工が簡単に行 える工作機械を構成できる旨を示してきた。

支持機構はモジュール構造であって、標準加工ユニットに合わせられているので 、加工ユニットを、位置及び方向を気にすることなく組み立てることができる。

また、同じ台を、手動ユニットと数値制御ユニットのどちらにも使用することが できる。

さらに、様々なタイプの移送機構を使えるため、機械の多様性は一層高いものと なる。

国際調査報告 一一一一−＾紳−−−ＩＩＩＩＰＣＴ／ＦＲ８９１００２４６国際調査報告 ＦＲ８９００２４６

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．一つのベース、少なくとも一つの加工ユニット、複数の加工ユニットを支持 するためにベース上に配置された少なくとも一つの中央構造部、少なくとも一つ の加工部品サポート、並びに前述の加工ユニットを操作するための操作手段を備 えるモジュール構造の工作機械であって、前記中央構造部が、２面ずつが直交す る少なくとも３面の垂直基準面を有し、それぞれの面に、加工ユニットを取付け うるようになっているものにおいて、 各加工ユニット（１６）が、中央構造部の基準面（１３ａ）〜（１３ｄ）のいず れかに連結された取り外しのできる少なくとも１対の垂直支柱（１４）を介して 、中央構造部（１２）（１２′）に取付けられていることを特徴とするモジュー ル構造の工作機械。
2. ２．ベース（１）並びにこのベース（１）上に、中央構造部とは独立した形で取 付けた外側フレーム（２）を有し、かつこの外側フレーム（２）に、操作及び供 給機構を設けるようなっていることを特徴とする請求項１記載の工作機械。
3. ３．外側フレーム（２）が、管状体からなり、この管状体の中に電気ケーブル及 び加工ユニットヘの供給管が収納されていることを特徴とする請求項２記載の工 作機械。
4. ４．管状体が、正方形又は長方形の断面を持つ鋼材からなることを特徴とする請 求項３記載の工作機械。
5. ５．ベース（１）が、少なくとも一つの潤滑液回収容器（１０）、及びこの液を 加工ユニットヘの供給管路へ送り出すためのポンプ（１１）を備え、前記管路が 、外側フレームの管状体内に収納されていることを特徴とする請求項３記載の工 作機械。
6. ６．ベース（１）が、切り層回収容器（３１）及び切り屑排出機構（３０）を有 し、この切り屑排出機構には、容器の底を掻き取るようになっているへらが付い た中央エンドレスチェーン（３２）、並びにこのチェーンのステップバイスチッ プ駆動機構（３８）（４０）（４１）が設けられていることを特徴とする請求項 １記載の工作機械。
7. ７．駆動機構に、エアシリンダが付いていることを特徴とする請求項６記載の工 作機械。
8. ８．基準面（１３）のいずれかに固定できるようなっている少なくとも一つのス ペーサ・エレメント（２０）を有し、このスペーサ・エレメントに、前記基準面 に固定するための支持面（２０′）、並びにこの支持面に平行で、かつ１対の垂 直支柱（１４）を固定するためのもう一つの基準面（２１）を設けたことを特徴 とする請求項１記載の工作機械。
9. ９．支持面と基準面との間のスペーサ・エレメント（２０）の幅が、２つの相対 する基準面間の中央構造部（１２）の幅の半分であることを特徴とする請求項８ 記載の工作機械。
10. １０．スペーサ・エレメント（２０）に、基準面の反対側の２つの垂直面に沿っ て、前述の垂直支柱を付けるための垂直基準面（５０）を形成する４５°の面取 り面を有することを特徴とする請求項８記載の工作機械。
11. １１．類似の２つのスペーサ・エレメント（２０）が、それぞれ、中央構造部（ １２）の直角な２つの基準面に固定され、また隣接する面取り面によって、共通 の垂直面に位置する１対の基準面を形成し、それぞれが、前記垂直支柱を有し、 それらの支柱は、中央構造部（１２）に直角な前述の基準面に対して、４５°を なす水平方向に加工ユニット（１６ｉ）（１６ｊ）を設けるようになっているこ とを特徴とする請求項１０記載の工作機械。
12. １２．加工部品サポートの上の水平面上に位置するとともに、垂直支柱１対（１ ４）によって支持される上部サポート・プレート（２６）を少なくとも一つ有し 、この上部プレートに、垂直軸方向の加工ユニット（１６ｄ）（１６ｅ）を設け るための基準面が、少なくとも一つ設けられていることを特徴とする請求項１記 載の工作機械。
13. １３．上部プレート（２６）が、外側フレーム（２）に固定されていることを特 徴とする請求項２〜１２のいずれかに記載の工作機械。
14. １４．部品サポートに、部品支持用の回転テーブル（２４）が設けられているこ とを特徴とする請求項１記載の工作機械。
15. １５．部品サポートに、ヘラの直線移動機構が設げられていることを特徴とする 請求項１記載の工作機械。