JPWO2018229906A1 - レール式走行構造および加工機械ライン - Google Patents

Abstract

幅方向に並べられた複数の移動台がそれぞれ複数の車輪を備え、前記複数の移動台を設置するベース上に固定された複数のレールを前記車輪が転動することにより、前記各々の移動台を前後方向に移動可能にするレール式走行構造であって、前記レールは、前記車輪が停止する複数の停止用レールと、前記車輪が転動する複数の移動用レールとを備え、幅方向に隣り合う前記移動台の前記車輪および当該車輪に対応する前記停止用レールの位置が前後方向にずれている。

Description

本発明は、敷設されたレール上を車輪が転動することにより移動台が移動するレール式走行構造および、そのレール式走行構造を備えた加工機械ラインに関する。

工作物（ワーク）に対して切削や研削などの異なる加工を重ねて所定の加工物が得られるような場合には、異なる複数の工作機械に対して順番にワークが送られ、複数の加工工程を経てワークに対する所定の加工が行われる。そのため、複数の工作機械が並べられた加工機械ラインが構成され、各々の工作機械に対してワークが順番に搬送されるようになっている。この種の加工機械ラインでは、工作機械のメンテナンスや交換などが必要になるため、下記特許文献１には、機械本体部つまり工作機械が前後に移動可能な構成が開示されている。

そこで、前記従来例では、各工作機械の機械本体部に各工程の加工内容に応じた装置が搭載され、各工作機械がそれぞれ分割ベース上に組み付けられている。そして、各工作機械には、機体幅方向に並んだ機械本体部を分割ベース上で移動させることができるように、Ｖ溝型レールを使用したレール式走行構造が構成されている。このレール式走行構造は、分割ベースに対して機械本体部の前後方向にＶ溝型レールが形成され、そのＶ溝型レールに機械本体部の複数のボールが嵌り込んでいる。よって、前後方向に配列された複数のボールがＶ溝型レール内を回転することにより、作業者が機械本体部を前後方向に軽く移動させることができるようになっている。

特開２０１２−０５６０６５号公報 国際公開ＷＯ２０１６／０６３４１０号公報

ところで、前述したレール式走行構造は、工作機械などの移動を可能にするため、機械本体部を分割ベース上面から浮上させる流体圧装置が組み込まれている。すなわち、流体圧装置の作動解除により機械本体部を分割ベース上面に接地させることで、安定した状態で各種加工処理を実行することができるようになっている。一方で、メンテナンスなどのように機械本体部の移動が必要な場合には、流体圧装置が作動して機械本体部が分割ベースから浮いた状態になる。そのため、分割ベース上面から離れた機械本体部は、ボールを回転させることによりＶ溝型レールに沿った移動が可能になる。

ただし、こうした従来のレール式走行構造は、加工振動を抑えるため機械本体部を上下させる昇降機構が設けられ、全体的な構成が複雑になるほか大型化の問題があった。その一方で、単に昇降機構を無くしただけの構成では、機械本体部がボールによって支持された不安定な加工状態となってしまう。この点、前記特許文献２には、本出願人によりレールに両フランジ付の車輪を組み合わせたレール式走行構造が開示されている。このレール式走行構造は、加工時の振動を抑えるとともに、移動時の直進性が保てるように、レールと車輪の形状が左右で異なるよう構成されている。

しかしながら、このレール式走行構造は、移動台に搭載した加工機械自身の加工振動について考慮されているが、隣り合う加工機械などから伝搬する加工振動を抑えるのに十分ではなかった。特に、複数の加工機械を横並びに配置したいわゆる加工機械ラインは、最近では設置スペースを小さくすることを目的として加工機械同士の距離が極めて狭くなっている。そのため、隣り合う加工機械同士が、お互いに加工振動の影響を受けるようになってしまっている。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、加工振動に対する影響を抑えたレール式走行構造およびそのレール式走行構造を備えた加工機械ラインを提供することを目的とする。

本発明の一態様におけるレール式走行構造は、幅方向に並べられた複数の移動台がそれぞれ複数の車輪を備え、前記複数の移動台を設置するベース上に固定された複数のレールを前記車輪が転動することにより、前記各々の移動台を前後方向に移動可能にするものであって、前記レールは、前記車輪が停止する複数の停止用レールと、前記車輪が転動する複数の移動用レールとを備え、幅方向に隣り合う前記移動台の前記車輪および当該車輪に対応する前記停止用レールの位置が前後方向にずれている。

本発明の他の態様における加工機械ラインは、移動台に設けられた複数の車輪が、ベース上に固定された複数のレールを転動するレール式走行構造を備え、複数の前記移動台が前記ベース上に幅方向に配置され、前記移動台に搭載された加工機械が前記移動走行構造により前後方向に移動可能なものであって、前記レールは、前記車輪が停止する複数の停止用レールと、前記車輪が転動する複数の移動用レールとを備え、幅方向に隣り合う前記移動台の前記車輪および当該車輪に対応する前記停止用レールの位置が前後方向にずれている。

前記構成によれば、例えば加工機械ラインのように、加工時に加工機械を搭載した移動台同士がベース上で幅方向に隣り合って配置されたとしても、隣り合う移動台の車輪およびその車輪が位置する停止用レールが前後方向にずれているため、互いの加工機械同士において加工振動が伝わり難く、加工振動による加工への影響を減少させることが可能になる。

加工機械ラインの一実施形態を示した斜視図である。 工作機械の機械本体部である加工モジュールを示した斜視図である。 一実施形態のレール式走行構造を構成するベース上のレールと車輪を示した斜視図である。 レール上の停止位置に配置された隣に並んだ加工モジュールの近接する車輪を示した斜視図である。

次に、本発明に係るレール式走行構造および加工機械ラインの一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態の加工機械ラインを示した斜視図である。この加工機械ライン１は、基礎となるベース２の上に加工機械として旋盤などの工作機械５が６台搭載されている。６台の工作機械５はいずれも同じ型のＮＣ旋盤であり、外形形状や寸法が統一されている。そして、この加工機械ライン１には各々の工作機械５との間でワークの受渡しを行うワーク自動搬送機が設けられている。

ここで「加工機械ライン」とは、工作機械などの複数の加工機械に対してワーク自動搬送機によってワークの受け渡しが行われ、各加工機械においてワークに対して所定の加工が実行される加工機械群をいう。本実施形態の加工機械ライン１は、図示するように６台の工作機械５が幅方向に並べられ、互いが極めて近接した状態で配置されている。加工機械ライン１の前には工作機械５毎に開閉可能な前カバー７が設けられている。その複数の前カバー７によってＹ軸方向に広がった搬送空間が構成され、その中に各々の工作機械５とワークの受け渡しを行うワーク自動搬送機が組み付けられている。なお、本実施形態では、工作機械５が並んだ機体幅方向をＹ軸方向とし、機体前後方向をＺ軸方向、上下方向をＸ軸方向として説明する。

次に、図２は、工作機械５の機械本体部である加工モジュールを示した斜視図である。特に、ベース２の上に搭載可能な２台分の工作機械５の加工モジュール１が示されている。工作機械５は、モジュール化した加工モジュール１０によって構成され、その加工モジュール１０が、工作機械５毎に図１に示す外装カバー６によって覆われている。本実施形態の加工機械ライン１では、３台のベース２が幅方向に並べて設置され、各々のベース２上に加工モジュール１０が２台ずつ搭載されている。そして、各々の加工モジュール１０は、車輪を備えた可動ベッド１１上に組み付けられ、ベース２に設けられたレール２１，２２の上を移動可能な状態で搭載されている。

工作機械５は、エンドミルやドリルなどの回転工具、或いはバイトなどの切削工具を備えるタレット旋盤である。そこで、加工モジュール１０には、ワークを掴んで保持する主軸チャック１２を備えた主軸装置、工具を備えたタレット装置１３、そのタレット装置１３をＺ軸方向やＸ軸方向に移動させるＺ軸駆動装置やＸ軸駆動装置、各駆動装置を制御するための制御装置などによって構成されている。そして、その工作機械５は、主軸チャック１２やタレット装置１３などが内部カバーで囲まれ、機体前部にワークの加工を行う加工室が構成されている。

工作機械５は、ワークを回転させる主軸装置の回転軸（主軸）が機体前後方向であって、且つ水平になるように組まれている。Ｚ軸は、この主軸装置の主軸と平行な水平軸である。また、工作機械５のＸ軸は、Ｚ軸に対して直交する機体上下方向であり、タレット装置１３の工具をＺ軸に対して進退させる移動軸である。特に、工作機械５は、幅寸法を小さくするためＸ軸方向が鉛直方向に設定されている。よって、工作機械５は、主軸チャック１２に把持されたワークに対し、タレット装置１３の工具をＺ軸方向とＸ軸方向とに移動させる２軸旋盤である。そして、主軸に直交する工作機械５の機体幅方向がＹ軸方向であるが、工作機械５はその幅寸法が小さく設計されている。更に、加工機械ライン１は、図１に示すように隣の工作機械５同士が近接して配置され、全体がコンパクトなものとなっている。

ところで、ベース２の上には加工モジュール１０の幅に対応した２本のレール２１，２２が２組敷設されている。つまり、ベース２は、２台の加工モジュール１０を近接した状態で搭載することができるように構成されている。ここで、図３は、本実施形態のレール式走行構造を構成するベース２上のレールと車輪を示した斜視図である。加工モジュール１０を搭載する可動ベッド１１は、前後左右に４つの車輪を備えた移動台であり（図２参照）、図３には、可動ベッド１１に取り付けられた位置そのままの車輪２３，２４が示されている。

レール式走行構造は、前記課題でも述べた従来例と同様に、加工時の振動を抑え、移動時の直進性が保てるように、右側のレール２１および車輪２３と左側のレール２２及び車輪２４の形状がそれぞれ異なっている。具体的には、レール２１は断面が山形であり、レール２２は断面が矩形である。そして、車輪２３，２４は、両フランジ付の車輪であり、それぞれ対応するレール２１，２２の断面形状に合わせた円周溝が形成されている。山形断面のレール２１は、車輪２３の左右幅方向の変位を拘束する基準レールとして機能する。一方、矩形断面のレール２２側では、そのレール２２と車輪２４のフランジ部との間に左右幅方向の隙間があり、車輪の同方向の変位が許容され、組み付け誤差や寸法公差などが吸収できるようになっている。

よって、可動ベッド１１上の加工モジュール１０は、レール２１，２２に沿って前後方向に移動することが可能になっている。そのため、加工機械ライン１では、図１に示すように複数の工作機械５が隣同士極めて近接した状態で配置されていたとしても、各々の工作機械５を前後方向に移動させることにより、隣の工作機械５との位置をずらすことができる。そして、隣の工作機械５との干渉を受けずに該当する工作機械５のメンテナンスを行うことが可能になる。また、工作機械５そのものをベース２から取り出して交換を行うことも可能になる。

ところで、工作機械５を搭載するベース２は、その内部に２台の工作機械５に対応した２台のスクリューコンベアが組み込まれている。そして、ベース２の前部には、スクリューコンベアへの投入口１４が上方側に開設されている。その投入口１４は、加工時には図２に示す位置に加工モジュール１０が配置されるため、主軸チャック１２などが位置する加工室の真下にある。そこで、加工によってワークから削られた切屑やその切屑を洗い落とす切削液は、加工部から落下して投入口１４に入り、スクリューコンベアへと送り込まれることとなる。

そうした加工時の加工モジュール１０は、図３に示すように、車輪２３，２４がレール２１，２２上の所定位置で停止することとなる。つまり、レール２１，２２上には車輪２３，２４の停止する位置がそれぞれ決められており、メンテナンスなどの際には、その停止位置から前後方向に車輪２３，２４が転動することになっている。ここで、図４は、レール２１，２２の停止位置に配置された車輪２３，２４を示した斜視図である。特に、本実施形態のレール式走行構造について効果が分かり易いように、隣に並んだ加工モジュール１０の近接した左右一方ずつ（図３に示す中央部分）のレール２１，２２と車輪２３，２４とが示されている。

加工機械ライン１では、図示するように隣り合う加工モジュール１０の右側の車輪２３と左側の車輪２４が極めて近接した位置にある。全ての工作機械５が同じサイズで構成されているため、図１及び図２に示すようにベース２上に並べられた場合に、隣り合った車輪２３，２４の位置が幅方向（Ｙ軸方向）に重なってしまうことになる。そこで、本実施形態の可動ベッド１１では、図３に示すように、前方に位置する車輪２３，２４の位置が前後方向にずれるように構成されている。なお、以下では、図３に示す車輪２３，２４について、図４に示すように符号の末尾に「Ｆ」を加えたものを前輪２３Ｆ，２４Ｆとして説明し、「Ｒ」を加えたものを後輪２３Ｒ，２４Ｒとして説明する。

本実施形態の可動ベッド１１では、後輪２３Ｒ，２４Ｒは、従来通り車軸が同軸状に位置しているため左右対称であるが、前輪２３Ｆ，２４Ｆは、車軸が前後方向にずれているため左右非対称になっている。従って、図２に示すように複数の加工モジュール１０が設置された場合、隣り合う後輪２３Ｒ，２４Ｒは、図４に示すように前後方向（Ｚ軸方向）に見て同じ位置となるが、前輪２３Ｆ，２４Ｆは前後方向に位置がずれている。

ここで、可動ベッド１１の車輪２３，２４のうち、前輪２３Ｆ，２４Ｆだけを非対称にしているのは、隣の加工モジュール１０同士で加工振動が影響するのが双方の加工部だからである。つまり、加工機械ライン１の複数の加工モジュール１０においてワークに対する切削加工などが行われると、ワークと工具が当たる一つの加工部から他の加工部へと加工振動が伝搬する。特に、本実施形態の加工モジュール１０は、前部にワークの加工を行う加工部があり、また可動ベッド１１の前側に大きな荷重が偏って作用するため、加工振動が加工部同士伝搬しやすくなってしまっている。そこで、可動ベッド１１の前輪２３Ｆ，２４Ｆを前後方向にずらした非対称構造にすることにより、図４に示すように、隣り合う前輪２３Ｆ，２４Ｆが離れることとなる。

ところで、レール２１は、前輪２３Ｆと後輪２３Ｒが停止する位置の２本の停止用レール２１１と、その前後を挟む３本の移動用レール２１２が１本のレールとして構成されている。同じように、レール２２は、前輪２４Ｆと後輪２４Ｒが停止する位置の２本の停止用レール２２１と、その前後を挟む３本の移動用レール２２２が同一直線上に配置されて１本のレールとして構成されている。なお、加工モジュール１０の重さが作用する停止用レール２１１，２２１は、焼き入れによって移動用レール２１２，２６２に比べて硬度を上げるなどの処理が施されている。

レール２１，２２は、支持プレート３１（３１１，３１２，３１３）の上に敷設され、その支持プレート３１が支持ブロック３３（３３１，３３２，３３３，３３４）を介してベース２の上に固定されている。特に、加工機械ライン１は加工モジュール１０同士の距離が近いため、隣り合う加工モジュール１０の各レール式走行構造のうち、図３に示す中央寄りの部材同士極めて近くなっている。そして、近接した左右片側のレール２１とレール２２が共通の支持部材上に組み付けられている。そのため、隣り合う加工モジュール１０同士が、より加工部に対して他方からの加工振動の影響を受けやすくなっている。

そこで、本実施形態のレール式走行構造には、隣の加工モジュール１０同士で加工振動の伝搬を抑えるようにした構成がとられている。具体的には、前述したように可動ベッド１１の前輪２３Ｆ，２４Ｆが前後方向にずれた左右非対称であるほか、隣り合う加工モジュール１０のレール２１，２２に対する支持プレート３１や支持ブロック３３からなる支持部材の構成に特徴を有する。

先ず、可動ベッド１１の後輪２３Ｒ，２４Ｒは、従来通り左右の位置がほぼ同軸状に配置されている。そのため、図４に示すように、隣同士の後輪２３Ｒ，２４Ｒは同じ支持ブロック３３４の上に配置される。また、その支持ブロック３３４には、レール２１，２２を搭載する支持プレート３１２の片側が載せられている。そして、支持プレート３１２には、支持ブロック３３４の真上に後輪２３Ｒに対する停止用レール２１１と、後輪２４Ｒに対する停止用レール２２１が固定されている。

次に、前後方向にずれた前輪２３Ｆ，２４Ｆは、それぞれ異なる支持ブロック３３３，３３２の上に配置されている。その支持ブロック３３３は、支持ブロック３３４との間に支持プレート３１２が掛け渡され、もう一方の支持ブロック３３２は、支持ブロック３３１との間に異なる支持プレート３１１が掛け渡されている。また、支持プレート３１２には、支持ブロック３３３の真上に前輪２３Ｆに対する停止用レール２１１が固定され、支持プレート３１１には、支持ブロック３３２の真上に前輪２４Ｆに対する停止用レール２２１が固定されている。

更に、前後方向に掛け渡された支持プレート３１１，３３２，３３３上には、停止用レール２１１の前後を挟む３本の移動用レール２１２が固定され、１本のレール２１が構成されている。同じく、支持プレート３１１，３３２，３３３上には、停止用レール２２１の前後を挟む３本の移動用レール２２２が固定され、１本のレール２２が構成されている。そして、停止用レール２１１と移動用レール２１２との間、停止用レール２２１と移動用レール２２２との間には、それぞれ僅かに隙間があり、その隙間の位置に合わせるようにして支持プレート３１１，３１２の間に隙間３５が形成されている。

特に、その隙間３５は、前輪２３Ｆの前側に存在する一方で、前輪２４Ｆに関しては逆の後側に存在している。つまり、本実施形態のレール式走行構造では、可動ベッド１１における右側の前輪２３Ｆが停止する停止用レール２１１は、その後側の移動用レール２１２と同じ支持プレート３１２上に固定され、左側の前輪２４Ｆが停止する停止用レール２２１は、その前側の移動用レール２２２と同じ支持プレート３１１に固定された構成になっている。

このように、可動ベッド１１に関するレール式走行構造について、左右の前輪２３Ｆ，２４Ｆとそれぞれの支持部材の構成を非対称とすることにより、複数の加工モジュール１０を極めて近い位置に配置した加工機械ライン１であっても、一方の加工モジュール１０から隣の加工モジュール１０へ加工振動が従来よりも伝わり難くなっている。すなわち、加工振動の伝搬経路となる前輪２３Ｆ，２４Ｆが図４に示すように前後方向に離れ、共有の構成になっている支持部材に関しても、前輪２３Ｆ，２４Ｆの各々の支持部分が前後方向に隙間３５によって分離されているからである。

よって、本実施形態のレール式走行構造によれば、加工機械ライン１を構成する工作機械５に用いられた場合、同じサイズの加工モジュール１０が極めて近い位置で配置されたとしても、隣り合う前輪２３Ｆ，２４Ｆが揃うことなく、支持部材を含めて前後方向に離れた配置になるため、他の加工モジュール１０から受ける加工振動による加工への影響を減少させることが可能になる。しかも、前輪２３Ｆ，２４Ｆの各々の支持部分が前後方向に隙間３５によって分離されているため、より加工振動が伝わり難く、加工振動による加工への影響を減少させることが可能になる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施形態では、加工モジュール１０の加工部が位置する前輪２３Ｆ，２４Ｆ側のみを非対称としたが、後輪２３Ｒ，２４Ｒ側も同じ構成にしてもよい。
また、ベース２上で隣り合う加工モジュール１０について支持プレート３１を共通の構成にしたが幅方向に分離し、レール２１，２２の各々に別の支持プレートを設けるようにしてもよい。

１…加工機械ライン ２…ベース ５…工作機械 １０…加工モジュール ２１，２２…レール １１…可動ベッド ２３，２４…車輪 ２３Ｆ，２４Ｆ…前輪 ２３Ｒ，２４Ｒ…後輪 ３１（３１１，３１２，３１３）…支持プレート ３３（３３１，３３２，３３３，３３４）…支持ブロック ３５…隙間 ２１１，２２１…停止用レール ２１２，２２２…移動用レール

Claims (4)

1. 幅方向に並べられた複数の移動台がそれぞれ複数の車輪を備え、前記複数の移動台を設置するベース上に固定された複数のレールを前記車輪が転動することにより、前記各々の移動台を前後方向に移動可能にするレール式走行構造において、
   前記レールは、前記車輪が停止する複数の停止用レールと、前記車輪が転動する複数の移動用レールとを備え、
   幅方向に隣り合う前記移動台の前記車輪および当該車輪に対応する前記停止用レールの位置が前後方向にずれているレール式走行構造。
2. 前記移動台は、前部に加工部分が位置するように構成された加工機械が組み付けられたものであり、前記移動台の前部に配置された隣り合う前記車輪および当該車輪に対応する前記停止用レールが前後方向にずれている請求項１に記載のレール式走行構造。
3. 幅方向に隣り合う前記移動台の隣り合う前記移動用レールは、前記ベースに対して共通する複数の支持部材により固定され、
   前後方向にずれている前記停止用レールは前後方向に離れた異なる前記支持部材によって固定された請求項１または請求項２に記載のレール式走行構造。
4. 移動台に設けられた複数の車輪が、ベース上に固定された複数のレールを転動するレール式走行構造を備え、複数の前記移動台が前記ベース上に幅方向に配置され、前記移動台に搭載された加工機械が前記移動走行構造により前後方向に移動可能な加工機械ラインにおいて、
   前記レールは、前記車輪が停止する複数の停止用レールと、前記車輪が転動する複数の移動用レールとを備え、
   幅方向に隣り合う前記移動台の前記車輪および当該車輪に対応する前記停止用レールの位置が前後方向にずれている加工機械ライン。
   
   
   

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