JPS6125737A

JPS6125737A - 複合切削加工方式

Info

Publication number: JPS6125737A
Application number: JP14241384A
Authority: JP
Inventors: Hiroya Kimura; 木村　浩哉
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1986-02-04

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】本発明は複合切削加工方式に関し、一層詳細には少なく
とも二つの加工ユニツト、すなわち、加工セルを関連的
に配置し、夫々の加工ユニツトはチャックおよび工具等
を交換可能に保有し、これらの加工ユニツトが互いに共
有する狭小な空間からワークを外部に取り出すことな（
素材を切削加工して完成品が得られるようにした複合切
削加工方式に関する。

多量生産が主流を占める生産設備から生まれる各種商品
は経済性、流行性に優れるために消費者に容易に受は容
れられ、瞬く間に普及する。

然しなから、このように画一的な商品が数多く市場に見
受けられると、一方において個性ある商品の出現を期待
し、これが多品種少量生産システムの確立を促進させる
。現在は正にこの多種少量生産の時代と謂えよう。

ところで、このように数多くの商品を少量に生産する場
合、多量生産に供せられる設備では到底その要求に対応
することが出来ない。工作機械の分野においても多量生
産に使用する各種設備を少量生産に適合させようとする
時、次のような不都合を露呈する。

例えば、工作機械においてはワークの種類に応じて工具
の変更、位置決め等をしなければならず、その都度、マ
シンの停止と人手若しくは自動交換機械による工具の交
換を必要とし、あるいは、位置決めの確認作業等を要求
される。

また、ワーク自体についても従来の工作機械においては
チャックで把持される部分を加工するために人間がワー
クをチャックから一部取り外し、このワークの反対側を
改めてチャッキングして当初チャンキングされることに
よって削り残された部分を切削加工している。さらにま
た、場合によっては、先ず、ワークの一端部をチャッキ
ングし、削れる部分を全て切削してから交切りによって
ワークの残余の部分を切り落として加工を完了している
。

このような方法では、時間的、経済的に多種類の商品を
少量生産しようとする現代の要求には到底答えることが
出来ないし、また、前記のように、例えば、ワークを切
削加工機械から一部取り外し、再度チャッキングをして
再び切削に供しようとする時、ワーク自体の姿勢情報が
失われてしまい、新たな切削に対しては再びワークの各
種情報を集約しなければならず、このためワークを切削
加工する際の完全自動化が到底達成出来ないという欠点
が指摘されてきた。

そこで、本発明者は鋭意考究並びに工夫を重ねた結果、
少なくとも二つ、好ましくは三つの加工ユニ７・１・を
、例えば、Ｔ字型に配設し７、夫々の加エユニ、ノドは
チャック並びに゛ツールを交換可能に構成し、いずれか
一つの加［−ユニー・トがワークを千ヤノキングし、イ
也の力１１．１−ユ、−１・１からウールを延在させて
前記ワークに対とて切削加工を施Ｌ７、その間、残余の
加１ユＪ、、叫は前記切削後の゛′フークのチャ・）４
ンレ′・に待択さゼるためＣ・〕朱ゴ、・りを装着し、
ｎ：斥ピ切削カニ１．−が１１了した力１１二「二Ｌ　
ニー、−ｒかトこの待■するノ１ｒｊ−丁こ７二ノト・
＼ワー／°−舅！・送さ・Ｕ、再びｉｊｉ記仙σ）７−
・：１．。

ニットにおいて別途装着されたツールで切削を行い、こ
のようにして夫々の加工ユニツトが加工空間を共有して
その内部において全ての切削加工が行われるようにすれ
ば、人手を介在させることなく、また、新たにワークの
位置決め、工具の位置決めを行うこともせずに、さらに
また、ワークの姿勢情報もそのまま保持されて効率的に
ワークに対しての切削が施され、しかもこれらの加工ユ
ニツトを中央演算処理装置（ＣＰＵ）等で制御を行えば
多品種少量生産に極めて好適に適応できる複合切削加工
方式が得られ、前記の種々の不都合が一掃されることを
究明した。

従って、本発明の目的は時間的　経済的に効率良く、し
かも多品種で少量の神々のリークを加工空間し“外部−
・導出すること小“”＝ｊ惚、二素材、′、１・らメー
成１＋１１．ｉこ至るまで切削加工を施ずことが可能な
袂合切ｉ！ｉｌｉ　７ＪＩＩユ方式を提供シ゛るにある
５′ｆｒｌｉ　ｌ、Ｑ　’ｊ）　ｊＪ的を達成するｆ、
＝、　５）Ｑ、：、１、発明は少なく古も移動自在な第
１のカロ■ぜルと第２４７）加圧セルとを加工空間を共
有するように配設し、前記いずれか一方の加工セルは切
削工具を保持し、前記の他方の加工セルはワークを保持
し、前記切削工具とワークとを接近させて当該ワークの
一部に対して第１の切削加工を施し、次いで前記ワーク
を前記一方の加工セルまたは他の加工セルに移送して残
余の部分に第２の切削加工を施すことを特徴とする。

次に、本発明に係る複合切削加工方式についてそれを実
施する装置との関係において好適な実施例を掲げ、添付
の図面に基づき以下詳細に説明する。なお、以下本発明
の説明に際して加工ユニットは加工セルと呼称するもの
とする。

そこで、第１図において参照符号へ１は第１の加工セル
を示し、参照符号Ａ２は第２の加工セルを示し、また、
参照符号Ａ３は第３の加工セルを示すものとする。

そこで、加工セルＡ１はヘースユニノト１０ａとコラム
ユニットｌＯｂとへノドユニット１０Ｃとを有し、ヘッ
ドユニットＩＯＣにはワーク並びにツールの装着が可能
である。７この場合、ペースユニット１０ａはＸ方向へ
変位可能であり、コラムユニ７目ＯｂはＺ方向への変位
が可能であり、また、このコラムユニット１０ｂはへノ
ドユニット１０Ｃと一体的にＢ方向へと回転可能である
。

次に、加工セルＡ２はペースユニット１２ａとコラムユ
ニット１２ｂとヘッドユニット２Ｃとサドルユニソ）１
２ｄ　（図示せず）とを有する。前記加工セルＡ２は第
１図に示ずようにＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向へと夫々
のユニットの変位が可能である。さらに加工セルＡ３は
ヘースユニソト１４ａ、コラムユニット１４ｂおよびヘ
ッドユニ・７ト１４Ｃを含む。この加工セルＡ３におい
ても前記と同様に夫々のユニットがＺ方向、Ｙ方向およ
びＢ方向へと変位が可能である。実際上、このような構
成では前記ヘッドユニットは、その機能によって、例え
ば、■チャックとワークあるいは工具を保持する主軸ユ
ニット、■チャックとワークあるいは工具を保持して高
速度で回転し内研作用を施す高速主軸ユニット、■チャ
ックとワークあるいは工具を保持して割り出しを行うた
めの丸物ワーク用割出ユニット、■チャックとワークを
保持して角゛物ワークの割り出しを行う割出ユニット、
■外面研削ユニット、■振れ止めユニット、■工具刃先
修正ユニット等を含むことが可能である。

次に、本実施例では、前記加工セルＡ１、八２に隣接す
る隅部空間部には工具交換装置１６が配設され、この工
具交換袋Ｗ１６によって交換される工具は工具マガジン
１８に複数個着脱自在に装着されている。工具マガジン
１８はマガジン交換装置付自動搬送車２０によってこの
工具交換装置１６に搬送され、このため、加工セルＡ１
、Ａ２は極めて多くの工具を選択的に装着することが可
能である。すなわち、加工セルＡ２は工具交換装置１６
によって工具マガジン１８に装填された各種工具を取り
出し、交換することが可能であり、従って、この加工セ
ルＡ２は工具のみをそのヘッド部分に装着可能に構成さ
れている。

同様にして、加工セルＡ１も工具交換装置１６から工具
を供給される。後述するように、加工セルＡ１はそのヘ
ッド部分に工具およびワークを選択的に装着可能である
。

ところで、加工セルＡ１とＡ３とに近接して、夫々チャ
ック交換装置２２ａ、２２ｂが配置される。

チャック交換装置２２ａ、２２ｂは共にＸ方向、Ｚ方向
へと変位が可能であり、このため、チャック交換装置２
２ａからは加工セルＡ１に対してワークに対応するチャ
ックの供給が可能であり、一方、チャック交換装置２２
ｂからは加工セルＡ３に対してワークの種類に対応した
チャックの供給が可能となる。

すなわち、加工セルＡ３はワークのチャックにのみその
機能を発揮する。一般的にはチャック交換装置２２ａ、
２２ｂはチャック自体を交換するのではなく、むしろチ
ャックと一体的にそれを保持するパレットも交換出来る
ような構成になっている。従って、チャック交換装置２
２ａ、２２ｂに対してはパレット交換装置付自動搬送車
２４ａ、２４ｂが適宜必要なチャック付パレットを搬送
するよう構成されている。なお、加工セルＡ１、Ａ３に
は夫々−のヘノドユニノ目Ｏｃ、１４ｃに近接してチャ
ック爪駆動装置２３．２５を配設しておく。

また、図中、参照符号２６は計測セルを示し、参照符号
２８はレーザ加工セルを示す。計測セル２６は主として
加工前後、若しくは加工中のワークの寸法等を計測し、
切削加工範囲、あるいは切削加工後は十分にその加工精
度が出ているかどうかを確認するために用いられる。一
方、レーザ加工セル２８は必要に応じてワークに対して
レーザによる加工を施すための装置である。

次に第２図に加工セルＡＩ、　Ａ２）Ａ３を夫々制御す
る制御回路を示す。すなわち、加工セルＡＩはコラムユ
ニット制御１Ｊｉｔ３０　ａ　、ペースユニット制御装
置３０ｂ、ヘッドユニット制御装置３０Ｃと接続されて
いる。また、加工セルＡ２はサドルユニット制御装置３
２ａ、ヘッドユニット制御装置３２ｂ、コラムユニット
制御語！３２　Ｃおよびヘッドユニット制御装置３２ｄ
と接続されている。

さらにまた、加工セルＡ３はヘッドユニット制御装置３
４ａ、ペースユニット制御装置３４ｂおよびコラムユニ
ット制御装置３４Ｃと接続され、これらの制御装置の夫
々の入力側は加ニスペース管理装置３６に接続すると共
に、さらに、この加ニスペース管理装置３６は複合切削
管理装置３８に接続している。なお、操作パネル４０は
前記加ニスペース管理装置３６へ必要な入力信号をイン
プットするためのものである。

一方、複合切削管理装置３８の出力側は工具交換装置１
６、チャック交換装置２２ａおよび２２ｂ、チャック爪
駆動装置２３．２５に夫々接続されてなるものである。

そこで、以上のような構成において、ワークに対して夫
々工具を換えながら素材から完成品に至るまでの各工程
を順次説明していく。

先ず、典型的には第３図Ａに示す素材−〇から第３図Ｂ
に示す完成品ｄ１に至る如く、例えば、プラグのような
複数の切削工程を必要とするワークＷの製造工程につい
て説明する。

最初に、複合切削管理装置３８からの信号によってチャ
ック交換装置２２ｂが付勢される。すなわち、チャ、り
交換装置２２ｂには素材間を装着したチャック５０ａ付
バレツトが載置され、これを前記加工セルＡ３に供給し
、ヘットユニット１４ｃに取り込む。この間、前記複合
切削管理装置３８からは加工セルＡＩおよびＡ２に対し
て夫々指令信号が出され、加工セル＾１にはチャック交
換装置２２ａからチャック５０ｂが装着されると共に、
加工セルＡ２に対しては工具交換装置１６からエリ５２
８が供給され、装着されて切削に待機することになる（
第４図Ａ参照）。

以上のよらな状態において、複合切削管理装置３８から
加Ｔスペース管理装置３６を介して送給される切削加工
信号は夫々の加工セルＡ１、Ａ２）Ａ３の制御装置に送
給され、プログラム通りの力１１−［が素材−０に対し
て施される。

すなわち、この加工に際しては、好適Ｑごは１Ｊ１４エ
セルＡ２に保持される工具５２ａは）・・イトが用、ら
れ、素材間に対してその外形並びにＯｔｊ而の荒削りが
行われることになる（第４図Ａ参照）。

この間、この外形切削、端面荒削切削のためにバイトは
工具交換装置１６を介して種々必要に応し交換されて加
工セルＡ２のへソドユニノト１２Ｃに装着されることは
容易に諒解されよう。

そこで、このような外形並びに荒削り切削加工が終了す
ると、次に複合切削管理装置３８からは加工セルＡ１と
Ａ３とを接近させる信号が出される（第４図Ｂ破線矢印
参照）。すなわち、加工セルＡｔと加工セルＡ３とを接
近させ加工セルＡ１のチャックがワークＷを把める位置
に位置決めし、ここで加工セルへ１のチャック爪駆動装
置２３がチャック５０ｂを綿め、次に力１１−丁セル八
３へチャック５０ａがそのチャック爪駆動装置２５によ
って緩められる。、二の場合、ナヤ、り爪駆動装置２３
．２５は締付力が数段階にセノドテきるように構成する
と好適であり、このようにすれば、チャック５０ｂを締
め付ける場合においても、先ず、最も小さい４ｉ付力で
ワークＷを仮締付可能ごある。

このような状態に至って後、力ＩＩ　、’、、、、＋’
Ｔ、　ヒルＡ１と加工セルＡ３とは大ν原位置に退勤動
１′１する（第４図Ｂ実線矢印参照）。

次いで、加工セルＡ１を加工セルＡ２に対して９０゜変
位させる。そこで、工具交換装置１６から着座工具５４
を加工セルＡ２に取り付ける（第４図Ｃ参照）。この着
座工具５４は軸方向にコイルスプリングが介装されてい
る。このため、加工セルＡ１と加工セル絨とを接近させ
、加工セルＡｔに若干弱い締付力で保持されているワー
クＷを前記着座工具５４によって押圧する。この場合、
一旦、加工セル＾１のチャック爪駆動装置２３は着座工
具５４によって押圧されている状態で緩められ、さらに
前記着座工具５４が一層その押圧力を増すことによって
ワークＷはチャック５０ｂの着座面に圧接して着座され
ることになる。そこで、再びチャック爪駆動装置２３が
付勢され、加工セルＡ１のチャック５０ｂが締め付けら
れる。次いで、加工セルＡ２の着座工具５４が工具交換
装置１６によって交換され、この加工セルＡ２に対して
新たにバイトからなる切削工具５５が装着される。次に
、加工セル＾２が駆動されて、切削工具（ハイド）５５
が前記ワークＷに対して切削加工を開始して、当初加工
セル＾３によってチャ、りされていた部分、すわなち、
ワークＷにとってまだ切削加工が完了していない部分に
ついてその作業を遂行する。

このようにして加工セルＡ２によって切削工程が完了し
たワークＷはチャック交換装置２２ａ側へと搬送され、
チャック５０ｂごと当８亥ワークＷは加工空間から外部
へと導出されることになる。

本発明によれば、以上のようにワークを加工セル間で互
いに移送させながら当該加工セルが共有する加工空間の
範囲内でワークに対して全ゆる角度からの切削を可能に
したものであり、従って、加工時間の短縮と完全自動化
が容易に行われ、このために多品種、少量のワークに対
して効果的な切削加工を施すことができる。

なお、この実施例においては加工セルをＴ字上に３台配
置した構成例でその実施態様を説明したが、加工セルは
３台に限定されるものではなく、例えば、一本の直線上
に加工セルを互いに対向するように配置し、一方の加工
セルでワークを把持し、他方の加工セルで切削工具を把
持し、切削加工終了後は一方の加工セルにチャックに換
えて工具を保持させ、他方の加工セルに新たに装着され
たチャックを介してワークを保持させるように制御すれ
ば、切削加工が終了していない残余の部分に対しても同
しように切削工程を行うことができる。すなわち、２台
の加工セル間においてワークと工具との取替を迅速に行
うことによって同様の効果が達成される。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、例え
ば、ワークが丸物である場合に限らず角物であっても同
様の作業を行うことが出来る等、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々の改良並びに設計の変更が許容さ
れることは勿論である。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明に係る複合切削加工方式を実施するため
の複合切削加工ユニツトの斜視図、第２図は第１図に示
す複合切削加工ユニツトの制御系を示すブロック説明図
、第３図Ａは素材と加工セルのチャック部分との結合状
態を示す説明図、第３図Ｂは本発明方式によって生産さ
れるワークの説明図、第４図Ａ乃至りは本発明方式によ
ってワークに切削加工を施す場合の夫々の加工セルの動
作を示す概略説明図である。１０ａ・ペースユニット　１０ｂ・コラムユニット１０
ｃ・ヘットユニット　１２ａ・ベ−ス：Ｌニット１２ｂ
・コラムユニット　１２ｃ・ヘットユニット１２ｄ・サ
トルユニソ）　　１４ａ・ヘースユニソト１４ｂ・コ−
）ムユニソ）　　１４Ｃ・ヘッドユニット１６・・工具
交換装置　　１８・・工具マガジン２０・・マガジン交
換装置付自動搬送車２２ａ、２２ｂ・・チャック交換装
置２３．２５・・・チャック爪駆動装置２４ａ、２４ｂ・・バレット交換装置付自動搬送車２６
・・計測セル　　　　２８・・レーザ加工セル３０ａ・
・コラムユニット制御装置３０ｂ・・ヘースユニノＨｔｌＪ？ｉｌ装置３０ｃ・・
ヘッドユニット制御装置３２ａ・・サドルユニット制御装置３２ｂ・・ヘッドユニット制御装置３２ｃ・・コラムユニット制御装置３２ｄ・・ヘットユニット制御装置３４ａ・・ヘットユニット制御装置３４ｂ・・ヘースユニソト制ｍＷｆｆ３４Ｃ・・コラムユニット制御装置３６・・・加ニスペース管理装置３８・・・複合切削管理装置４０・・・操作パネル５０ａ、５０ｂ・・チャック５２ａ・・工具５４・・・着座工具　　　５５・・・切削工具特許出願
人　　工業技術院長　川田裕部手続補正書（ハ）昭和５９年１１月２つ日特許庁長官　　志　賀　　学　殿１、　羽生のメし賀昭和５９年特許願第１４２４１３号２）発明の名称複そ已刀肖１功１丁Ｌｂ〕（３、補正をする者羽生との関係　　　特許出願人

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも移動自在な第１の加工セルと第２の加
工セルとを加工空間を共有するように配設し、前記いず
れか一方の加工セルは切削工具を保持し、前記の他方の
加工セルはワークを保持し、前記切削工具とワークとを
接近させて当該ワークの一部に対して第１の切削加工を
施し、次いで前記ワークを前記一方の加工セルまたは他
の加工セルに移送して残余の部分に第２の切削加工を施
すことを特徴とする複合切削加工方式。
（２）特許請求の範囲第１項記載の方式において、加工
セルは第１の加工セルと第２の加工セルと第３の加工セ
ルからなり、第１加工セルは切削工具を保持し、第２加
工セルはワークを保持し、第１切削工程終了後にワーク
は第３加工セルに移送され、第３加工セルは前記ワーク
を第１加工セルに対向させて第２の切削加工を当該ワー
クの残余の部分に施すことからなる複合切削加工方式。
（３）特許請求の範囲第１項記載の方式において、加工
セルは第１の加工セルと第２の加工セルとからなり、第
１加工セルは切削工具を保持し、第２加工セルはワーク
を保持し、第１切削工程終了後にワークは切削工具を離
脱させた第１加工セルに移送され、一方、前記第２加工
セルには切削工具が装着され、この切削工具とワークと
を接近させて当該ワークの残余の部分に第２の切削加工
を施すことからなる複合切削加工方式。
（４）特許請求の範囲第２項記載の方式において、第２
切削加工工程の前段に、第３加工セルに保持されたワー
クに対し第１加工セルによるワークの着座工程を付加し
てなる複合切削加工方式。