JPS62500509A - 棒状原材から一連の部品を機械加工するユニット式機械工具 - 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】 棒状原材から一連の部品を機械加工するユニット式機械工具発明の背景 この発明は棒状原材から一連の部品を機械加工する機械工具に関するものであり 、該機械は少なくとも１個の機械加工ステーショを具えた少なくとも１個のユニ ットと」二記棒状原材を位置決めする装置とをを有しており、上記機械加工ステ ーショは棒状原材に対してユニットを移動させる独立の駆動手段を具えた機械加 工ユニットを有している。

機械加工される原材がコンピューター制御のもとに直線状または円形状に移送さ れるタイプの近代的な機械工具は機械加工される原材Ｊが人為的に位置決めされ かつ引抜かれる従来の機械工具から引出された改良と考えられる。しかしいずれ にしてもその底に流れる一般的な原理においては同じである。すなわちいずれに しても、原材がまずブランクに切出され、これが次に機械加工中これを正しい位 置に保持する位置決め要素中に芒かれ、それから最終的な部品に機械加工される のである０位置決め要素は機械加工されるべき部品に合ったジグから構成されて いる。またこれらのジグは異なる部品のために使用することはない、さらに数値 制御される機械は、機械加工される原材の寸法と形状に合わせた複雑な機構を含 んだ直線状または円形状移送ユニットを必要とする。

このようによく知られている問題の故に効率上の制約があり、部品移送および機 械加工の自動化にも拘らず部品の機械加工コストが比較的高くならざるを得ない のである。

大量生産向きに設計されたこれら機械の複雑さは新たな一連の部品の生産への移 行を遅らせ、その使用上の柔軟性を甚だしく低下させ、この結果プラントは必然 的に大量生産することを余儀なくされてストックが大きくなり、これによるプラ ント経営−１−のリスクは無視できないものとなる。

移送作業とある一連の部品から他の一連の部品への移行を迅速にするために、ユ ニット式機械が開発されており、これは新たな生産作業に先立って交換用意され る数個の機械加工ユニットを具えたものである。

例えばスイス特許ＣＨ−Ａ−５００８０９号にはそのようなタイプのユニット式 機械工具が記載されている。このものにあってはフレーム上に具えたレールに沿 って数個のスライドが配置されており、それぞれが機械加工ユニットと棒状原材 を支持かつ移送する手段を有している。これらの機械加工ユニットはそれぞれ独 立に作動する。これらはそれぞれバネを介してスライドに自由に架設されており 、棒状原材中に形成された位置決め孔に係合する円錐状の位置決めロッドによっ て機械加工ユニットを棒状原材に対して位置決めするようになっている。しかし この機械はいくつかの欠点を有している。軌道上を周行しているスライド」二に 機械加工ユニットを架設するが故にユニットの個数の取外しゃ変更および交換な どが筒中でない、更に棒状原材を支持かつ前進させる特殊なスライドを使用する ため機械が複雑となり、その長さが増加し、棒状原材の端部においての材料ロス が大きくなる。更にその他にも、３本の直角軸に沿って移動する機械加工ユニッ トを使用できる程に充分に棒状原材に対して機械加工ユニットを固定することが 支持装置にはできないのである。またレールにチップが落ちて汚れるという欠点 もある。

発明の要旨 この発明は前記したようなタイプの機械工具によってこれらの欠点を除くことを 目的とするものであって、部品ロフトの切換に要する蒔間と費用とを大幅に低減 し、併せて機械加工精度を向上させようとするものである。

剛性のシャシは好ましくはケースを構成する下側フレームとプリズム形の上側フ レームとを有しており、下側フレームは少なくとも１個の潤滑ユニットおよび／ または少なくとも１個のチップを除くための装置を含むように設計されており、 上側フレームは連結ビームとこのビームを下側フレームに連結する要素を有して いる。上下のフレームは好ましくは細胞状コンクリートを充填した溶接金属管か ら形成されており、下側フレームは空気クッションを有した脚を含んでいる。好 ましき一実施ｍ様によれば、連結ビームは角形の断面を有しており、その面は垂 直方向に対して４５度傾斜している。連結ビームの上面は鍛造されてかつ精密に 研磨された表面を有していてもよい。

各機械加工ステージョンは連結ビームをまたいだ逆Ｕ字形の旋回支持体と、クラ ンプ状で旋回支持体と固定関係にある数個の支持体とを有しており、これらによ り杯状原材を支持するとともに機械加工ステージョンのいずれかの側にこれをし っかりど固定する。これらの支持体は好ましくは、棒状原材の軸が連結ビームの 軸を含む１℃直面内に位置するように、配置されている。

旋回支持体は好ましくは棒状原材の軸について対称に架１没された２個の機械加 工ユニットを支持していいる。各機械加エユニッ［・は駆動モーターを付設した 少なくとも１本のスピンドルと三元軸Ｘ、Ｙ、Ｚおよび傾斜軸Ａに沿ってこのス ピンドルを移動させる装置を含んでいる０機械は連結ビームと旋回支持体との間 に空気クッションを形成する手段を具えており、これにより杯状Ｄ；（材の移動 を可能とする。棒状原材を位首決めする装置は好ましくは揺動支持体と固定関係 にあり、旋回支持体を棒状原材に沿って移動させることにより機械加エユニッＩ ・を棒状原材上のマークに合致させる。

各ユニット式機械二［具は好ましくはプログラムを記憶するコンピューター数値 制御手段を有している。

最片の実施ｙム様 以下図面に示す例によって更に詳細にこの発明について説明する。

第１図はこの発明のユニット式機械工具の＝−例を示す斜視図、第２図はその前 面図、第３図は３個のユニットを含んだ機械の側面図である。

ここに記載された機械工具はいくつかのユニットが並設されたもので、各ユニフ トは原材を少なくとも一部直接に機械加工して部品にするのに適した少なくとも １個の機械加工ステージョンを有するものであり、各部品は機械工具の最後の機 械加工ステージョンから送出されたときに機械加工が終っているのである。第１ ．２［４において、各二二ッ）１０は鋼鉄製の管からなり好ましくは四辺形の両 側に、没けられた下側フレーム１１と下側フレーム」ニに架１没されたプリズム 形に沿って配置された上側フレーム１２とを有している。

作業中の種々の振動を緩衝する特に剛性の構造を簡単にかつ低コストで得るため に、上下フレームを構成する鋼鉄製管には好ましくは細胞状コンクリートが充填 されている。またその形状は数個のユニットを並設するのに都合よいようなもの とする。シャシは空気クッションを具えた４木の脚１３に支持されており、これ により所望の部品ロフトを得るために数個のユニットで機械加工ラインを構成す るときの組立を容易にしている。

構造の基礎を構成する下側フレームは側壁１４を有しており、これが下側フレー ム１１の管状構造と相まって種々の装置を収容することのできるケースを構成し ている。このような装置の一例としては油タンクと吐出ポンプ（図示せず）とを 具えた潤滑システムがあり、これにより機械加工ユニットに架設された機械工具 の潤滑を行っている。また水平方向に対して傾創した内壁１５がチップを中央部 １６に導く、コンベアベルト１７が設けられており、これによりチップを排出シ ステム（図示せず）に送出す、数個のユニー／　）が並設されているときは、ベ ルト１７に対して直交配置されたコンベアベルトにより構成された排出システム に代えてリレーコンベアヘルドを用い、これによりチップを増り］二げてライン の端部に移送して共通のコンテナーに入れてから、一括排出する。１−側フレー ム１２がプリズム形であるために、場所をとらずしかも利用体積が大いにもかか わらず、全体の組立構造の剛性が最大のものとなる。上側フレームの三角形の両 端１８．１９はその上端において水モで断面が正方形の連結ビーム２０によって 連結されており、その面は垂直方向に対して４５度傾斜している。連結ビーム２ ０の上面２１．２２は鍛造されて精密に研磨されており、１対の機械加工ユニッ ト２４．２５を支持した旋回支持体２３の支持面となっている。この旋回支持体 ２３は、無端ネジなど公知の手段により駆動されて、空気クッションに載って連 結ビーム２０の上面２１．２２に沿って移動するようになっている。連結ビーム ２０に対して旋回支持体２３を固定するには錠止要素２６に（図示せず）の軸に ついて対称に架設されている。棒状原材に掛かる力？釣合わせるために、これら ２個の機械加圧ユニットは対称に配置されるのである。これらはそれぞれ駆動モ ーター２９に連結された１個以１−の機械加ニスピンドルを有しており、また自 動下共交換器を旧設してもよい。

駆動モーター２９は支持体３０に架設されており、軸Ｚを画定するスライド３１ に沿って可動である。このスライド自身は先の軸に対して直交する軸Ｙを画定す る第２のスライド上を可動な第２の支持体３２と固定関係にある。この第２のス ライド３３はスライド３１．３３によって画定されてかつ連結ビーム２０に対し て平行な面に対して直交するＸ軸を画定する第３のスライドと固定関係にある。

この第３のスライドは旋回支持体２３の側方突起３６に固定架設された第３の支 持体３５内を軸方向に移動する。これらのスライドの移動は機械加工により得ら れる部品の最終的な形状に応じたコンピューターによって制御される独立のモー ターによって与えられるものである。このため可動要素は速度制御のためのタコ ジェネレーターを利用したＤＣモーターを具えている。支持体３０の位置を制御 するには各スライドと固定関係にあるリニアースケールまたはロタリーエンコー ダ−（図示せず）が利用される。支持体をスライドに沿って移動させるには公知 のプラネットロールを具えたネジが利用される。加えて、各スピンドル２８は好 ましくは第２図に示す傾斜軸Ａについて揺動可能にその支持体に架設されている 。最大傾斜はスピンドルの直線位置の各個において４５度である。行われるべき 作業に応じて種々のスピンドル２８が支持体３０に架設される。これらの作又と しては、ドリリング、ポーリング、ミリングおよび機械的または′心気的なネジ ９Ｊりなどがある。

ドリリングは好ましくは数イｆ１制御により、種々の標準ルーチーンで状態付け してもよい。ミリングは線形または円形補完法により２または３次元で行う。電 子的なネジ切りは次のような要素で行う。即ち −クランプを只えた１個の機械的スピンドルによりタンプを回転可能に固定する 。

−このスピンドルを数組のバネ−Ｌに架設して前進、後退方向の中点に対して浮 動的にする。

一速度制御部（タップの速度を３１節するポテンシオメータ−）とトルク制御部 （タップの回転力を：Ａｍするポテンシオメータ−）とを具えたＤＣモーターに よりスピンドルを駆動する。

−ＤＣモーターには好ましくはロータリーエンコーターを付設して回転数を制御 する。タップによる回転数は全回転数の数倍か数１−倍にプログラムされる。

電子的なネジ切りに際しては、支持体３０によりスライド３１に沿ってＺ軸方向 にスピンドル２８を、タップがネジ切りされるべき孔に当たりバネに負荷が掛か るまで、前進させる。数値制御により駆動モーター２９はプログラムされた回転 数だけ回転する。モーターはトルク調整に相当する力をもってこの回転を行う。

プログラムされたトルクがネジ切りに必要な機械的な力より低いときには、タッ プはその出発点まで戻る。所定回数の後にプログラムされた回転数が達成されな いときには、タップが出発点に房って警報システムを励起する。この数が達成さ れたときにはプログラム中の次の作業が行われる。

正方形、長方形、円形または適宜断面形状の棒状原材は旋回支持体２３と固定関 係のクランプの形で支持体３７によって締結される。これらの役割は部品が形成 される機械加工されるへき区域の上方これを越えて棒状原材を錠止することにあ る。棒状原材を位置決めするに当たっては、好ましくは全長に亙って形成された 孔または溝などからなる位置決めマークを棒状原材」−に形成する。これは機械 の第１のユニットの機械加−［ユニットによるかまたはこのユニットに架設され た特別な装置による。位置決め装置（図示せず）は旋回支持体２２と固定関係に あり、支持体３７のどれかの後方または前方に位置する。位置決めはマークが孔 の場合にはジャージロッドにより、マークが溝の場合にはコームで行う。′この 位置決め装置は機械加工ユニットと独立にしてもよく、この場合にはユニットに 棒状原材を取付ける前に位を決めをしておく０機械加工ユニット２４．２５はそ れぞれ１個以上のスピンドル２８を有しており、連結ビーム２０と共に旋回支持 体２３の空気クッションに乗って移動するか、または電子的制御と連結ビーム２ ０と平行なＸ軸に沿ってのスピンドルの移動の制御によりスピンドル２８の位置 を自動調整して、その位置決めを行う、第１の場合には棒状原材に設けられたマ ークに対して直接に位置決めを行う。ついで錠止要素２６により旋回支持体２３ を正しい位置に錠止する。第２の場合には、旋回支持体２３が連結ビーム２０上 の正しい位置に留まっている間に、数値制御がそのプログラムオリジンを修正す る。機械加工ユニット、位り決め装置、棒状原材を錠止する支持体および棒状原 材自身などの要素は固定的で独立な組立体を構成し、この際連結ビーム２０が位 鐙付けの標準として利用される。プログラムされた数値制御で作用するために、 各機械加圧ユニットは、好ましくは旋回支持体２３上に、プログラムメモリーを 備えた数値制御ユニット３８を有している。このユニット３８は中央制御盤に接 続してもよい。各旋回支持体２３は連結ビーム２ｏから外されて他のユニット、 例えば機械外に置かれた予調整ユニット上に置かれる。これによい機械工Ｊ↓が 作用中のユニット外で架設され、メモリーに次に機械加工される部品に関連する プログラムを占込み、機械工具の直径と長さを測定するユニットに反応して作用 テストと自動調整が行われる。同様に旋回支持体を１８０度回転して、最初の位 ｔでの而に直交する２個の他の［ｎｉにスピンドル２８を至らせる。２個のスピ ンドル２８の傾剥角Ａが９０度なので、また旋回支持体を回転できるので、棒状 原材の横断面中で３６０度傾斜することができるのである・第２図から明らかな ように棒状原材２７゛は、その軸２７が連結ビーム２０の軸と平行でかつ連結ビ ーム２ｏの軸を含む面ＰＰ’内に位置するように、各ユニットを横切る。

棒状原材を機械に供給するには例えば傾斜面を用いるか、商品名ＨＹＤＲＯＢＡ ＲＲで知られた装置を用いる。作業中に機械を制御するには、各スピンドルをそ の制御手段により独立にその軸Ｘ、Ｙ、ＺおよびＡに沿って移動させる。中央コ ンピューターまたはプログラム【ＩＴ濠な制御手段により各ユニットの情報シス テムは他の全ての要素に関連して全体のユニット機械に同期するようにされる０ 機械の全ての要素は磁気テープ、穿孔バンドなどの情報記憶手段により制御され る。第３図に示すのはこの発明を採用した機械であって、連続した３組の機械加 工ユニットｌｏａ、１０ｂ、１０ｃを有しており、棒状原材２７°を＝一連の部 品に機械加工するものである。各機械加工ユニットは上記した基本的な要素、と くに連結ビーム２０上に架設した旋回支持体２３を備えている。これら３組の旋 回支持体２３にはそれぞれ異なる機械工具を装填してもよい。３組のユニットを 正しく一線状にするために、下側フレーム１１に芯出し要素４ｏを設け１機械加 工ユニットが空気クッション１３に乗って前進するときのガイドとしてやる。図 示の例の場合、第１の機械加工ユニット１０は棒状原材２７°にマークを記す自 動マーク装置４１を装填されている。このマーク装置は固定ジョーと調節可濠な 可動ジョーまたは位置決め孔を形成するドリルを有している。ａ械の他端側の機 械加工ユニットｌＯｃは旋回支持体２３を伴なったν）出し装置４３を有してお り、これが棒状原材２７°から部品を切出し、この切出された部品がコンベアー ４４によって取り出される。この切出し装置には切出し後に切出し面を切削する 切削ユニットを付設してもよい、各ユニットは完全に独立に作業することができ る。このために各ユニットはそれ自身のａ値制御プログラム、スピンドル駆動モ ーター、制御体、チャックおよび位置決め要素および機械工具の長さと直径とを 制御修正する手段を有している。かかる機械を用いることにより次のような利点 がある。

棒状原材に対して機械加工ユニットを迅速かつ正確に位置決めすることができる 。

対応する旋回支持体を取除くことにより容易に機械加工ユニットを交換でき、機 械外で機械加重ユニットを予調節することができる。

数値制御を用いた汎用型の機械加工ユニットを用いたのでロフトの切換が迅速に できる、 機械−Ｅ其の数を減らし要素の位置を特殊なものとしたので製造コストが低減す る。

ユニット間で棒状原材を自動的に通過させるので労働コストが低減する。

多数の機械上具を同時に保合できるので生産効率が向」−する、ユニット間で棒 状原材を連続的に数回通すことができるので、複雑でかつ異なる形状を形成する ことができる。

ロフト切換に融通性と迅速性があるので滞貨が少なくなり、多品種少量生産が可 能となる。

滞貨が減るので資本の回転が良くなるとともに、貯蔵場所もあまり取らない。

この発明は以上開示したものに限らず、当業者に明らかな範囲で種々の変更を加 えることができる。

国際調査報告 Ａｌ−１’ＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　工ＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨ ＲＥＰＯＲＴ　０ＮＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＡＰＦ’ＬＩＣＡＴＩＯＮ　 Ｎｏ、　ＰＣＴ／ＣＥ　８５１００１５３　（ＳＡ　１０Ｅ’６７）ＦＲ−Ａ− １４０６６６５Ｎｏｎｅ ＣＨ−Ａ−５００８０９３１／１２／７０　ＮｏｎｅＣＢ−Ａ−１５８２３３７ ０７１０１／８１　Ｎｏｎ＠ＵＳ−Ａ−３８００３８３０２１０４／７４　Ｎｏ ｎｅＣｌ（−Ａ−３７９８７９Ｎｏｎｅ ＦＲ−Ａ−２１４５０６５１６１０２／７３　ＮｏｎａＤＥ−Ａ−１９０６５６ ６２７１０８／７０　ＮｏｎａＤＥ−Ａ−３２０７０７６０１１１１０９／８３ 　ＪＰ−Ａ−５８１６０１０２２２１０９／８３Ｐ″Ｒ−Ａ−１２３８１３０Ｎ ｏｎｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１個の機械加工ステーシヨソを備えた少なくとも１個のユニッ トと、棒状原材を移送しかつ正しい位置に保持する装置と、この棒状原材を位置 決めする装置とを含んでなり、棒状原材に対してユニットを移動させるに適した 独立の駆動手段を備えた少なくとも１個の機成加工ユニットを上記の機械加工ス テーションが有しており、各ユニットが剛性のシャシ（１１．１２）を有してお り、このシャシが棒状原材（２７′）と平行に設けられた連結ビーム（２０）を 有しており、かつ ユニットの一部をなす機械加工ステーションがこの連結ビームに揺動可能に架設 されている 如き棒状原材から一連の部局を機械加工するユニット式機械工具。 ２．前記のシャシがケースを構成する下側フレーム（１１）とプリズム状の上側 フレーム（１２）とを有しており、下側フレーム（１１）が少なくとも１個の潤 滑ユニットおよび／またはチップ除去ユニットを収容しており、かつ上側フレー ム（１２）が前記の連結ビーム（２０）とこれを下側フレームに連結する端部要 素（１８、１９）を有している如き請求範囲１に記載の機械工兵。 ３．前記の下側フレーム（１２）がコンクリートを充填した溶接金属管からなり 、かつ空気クッション（１３）を備えた足を有している 如き請求範曲２に記載の磯城工具。 ４．連結ビーム（２０）が方形の横断面を有しており、その面が垂直方向に対し て４５度傾斜している如き請求範囲１に記載の機械工兵。 ５．前記の連結ビーム（２０）が精密研磨された面を含んだ頂面（２１、２２） を有している 如き請求範囲４に記載の機械工具。 ６．前記の機械加工ステーションが連結ビーム（２０）にまたがるＵ字形の旋回 支持体２３および旋回支持体（２３）と固定関係にあるクランプ状の支持体（３ ７）とを有しており、 これにより棒状原材を支持しかつ機械加工ステーションの片側に固定する 如き請求範囲１に記載の機械工具。 ７．前記の支持体（３７）が、棒状原材（２７′）が連結ビーム（２０）の軸を 含む面内に位置するように、配置されている 如き請求範囲６に記載の機械工具。 ８．前記の旋回支持体２３が棒状原材（２７′）の軸（２７）に対して対称に架 設された２個の機械加工ユニット（２４．２５）を支持している 如き請求範曲６に記載の機械工具。 ９．前記の機械加工ユニット（２４または２５）が駆動モーター（２９）を備え た少なくとも１個のスピンドル（２８）とｘ、ｙ、ｚ、およびＡ軸に沿って旋回 支持体（２３）に対して二のスピンドルを移動させる装置とを有している如き請 求範囲８に記載の機械工具。 １０．更に連結ビーム（２０）と旋回支持体（２３）との間に空気クッションを 形成して支持体をビームに対して移動させる手段を含んでいる 如き請求範囲６に記載の機械工兵。 １１．棒状原材を位置決めする装置が旋回支持体（２３）と固定関係にあり、こ れにより連結ビーム（２０）に沿っての旋回支持体の移動により機械加工ユニッ ト（２４、２５）を棒状原材（２７）上のシークに合わせる 如き請求範囲１０に記載の機械工具。 １２．各機械加工ユニットがプログラムを記憶したコンピューター数値制御手段 （３８）を有している如きいずれかの請求範囲に記載の機械工具。