JP2008080409A - 工作機械の加工ライン - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスが容易であり、さらに機械設置に必要なスペースを最小限にした工作機械および複数の工作機械により構成された加工ラインを提供する。
【解決手段】加工ラインＬは上記実施形態における工作機械Ｍが横一列上に配列されており、加工ラインＬ全体を覆うようにカバー５６が設けられている。このカバー５６にはワークＷを搬入出する為の開閉窓５７および前方から加工状態の確認、図示された搬送形態とは別形態の搬送を行うための各工作機械Ｍに対応した複数の前方開閉窓５８が設けられている。クーラント装置５１は各工作機械Ｍの前方を横断するように設けられており、各工作機械Ｍの前方に対応する位置には回収口５９が設けられている。また、開閉窓５７外部と各工作機械Ｍ、Ｍの間にはワークＷを搬送する為のワーク搬送手段５５が設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、工作機械および工作機械を並べて構成された加工ラインに関するものである。

機械加工システムとして、床面に設置される設置ベース体とこの設置ベース上に横方向に間隔をおいて取付けられた複数の加工機本体から構成された加工システムが特許文献１に掲載されている。
特開２００５−２１９１６７

前述の特許文献１に記載の機械加工システムにおいては、加工ラインの前方からはメンテナンス等による機械本体へのアプローチが容易であるが、後方から機械本体へアプローチする為には電気制御ユニットや流体圧ユニットが邪魔になり、メンテナンスが難しいという問題がある。また、機械の稼動中に工具を手動で交換できるような構成にはなっていない。

本発明は、メンテナンスが容易であり、さらに機械設置に必要なスペースを最小限にした工作機械および複数の工作機械により構成された加工ラインの提供を目的とするものである。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、左右一対のサイドフレームと、前記両サイドフレームを連結する連結フレームにより構成され前記左右一対のサイドフレームと前記連結フレームとにより囲まれた加工空間を有し上下方向を開放した機台フレームと、前記加工空間に設けられたワークテーブルと、該機台フレームの上部に設けられ主軸ユニットを有して前記主軸ユニットを直交三軸方向に移動可能に設けた加工機ユニットと、前記機台ユニットの前方あるいは下方に設けられた排出物回収装置と、前記加工空間で排出された排出物を該排出物回収装置へ導く排出物案内手段とからなる工作機械を提供すること要旨とする。

請求項２に記載の発明は請求項1に記載の工作機械において、前記機台フレーム下部には切り欠き部が設けられ、該切り欠き部に前記排出物回収装置を配置した工作機械を提供することを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項1に記載の工作機械を横に複数台並設した加工ラインであって、該加工ラインを構成する少なくとも2台の工作機械に対して、加工ラインの前方あるいは下方に共通の排出物回収装置が設けられ、前記各工作機械より排出された排出物を前記排出物回収装置により回収することを特徴とした工作機械の加工ラインを提供することを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項3に記載の工作機械の加工ラインにおいて、該加工ライン中の各工作機械には前記機台フレーム下部に切り欠き部が設けられ、該切り欠き部に前記排出物回収装置を配置した工作機械の加工ラインを提供することを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項3または４に記載の工作機械の加工ラインにおいて、前記排出物回収装置には、前記加工ラインにおける各工作機械に対応した回収口がそれぞれ設けられた工作機械の加工ラインを提供することを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項3〜5のいずれか一項に記載の工作機械の加工ラインにおいて、該加工ライン全体を覆うようなカバーが設けられたことを特徴とする工作機械の加工ラインを提供することを要旨とする。

請求項７に記載の発明は請求項６に記載の工作機械の加工ラインにおける前記カバーのライン両端側面にはワークを加工ラインの側方から搬入および搬出可能な開口部を設けたことを特徴とする工作機械の加工ラインを提供することを要旨とする。

本発明の請求項1に記載の工作機械によれば、加工空間で排出された切屑やクーラント等の排出物を前方あるいは下方から排出可能であり、排出物回収装置が機械後方に張り出すこともないため、機械後方からのメンテナンスが容易となり機械の設置スペースの削減も可能である。また、上下方向を開放した機台フレームを持つため、下方に大きな開放空間があり、排出物の排出性も良く、排出物案内手段の形状設計の自由度が高い。これにより機能性の高い形状や目的・用途に最適化された排出物案内手段の設計が可能となる。また、下方に排出物回収装置を設置した場合は前方の障害物も無くなる為、さらに前方からのメンテナンス性も向上する。また、機械本体をフレーム形状としたことで機械本体の重量を大幅に削減でき、機械本体の下方に位置する排出物回収装置に対する負担を軽減できる。

さらに、本発明の請求項２に記載の工作機械によれば加工空間で排出された切屑やクーラント等の排出物を機台ユニット下部に設けた切り欠き部に配置された排出物回収装置から排出可能であり、機械前方や後方からのメンテナンスが容易となるとともに機械の設置スペースの更なる削減が可能となる。

さらに、本発明の請求項３に記載の加工ラインによれば、加工ラインを構成する少なくとも2台以上の工作機械に対して排出物回収装置を共用化することができる為、排出物回収装置の台数削減や加工ライン全体の設置スペースの削減が可能となる。また、前方あるいは下方に排出物回収装置を配置したことにより、後方からのメンテナンスが容易となる。また、下方に排出物回収装置を設置した場合はさらに前方からのメンテナンス性も向上する。

さらに、本発明の請求項４に記載の加工ラインによれば、加工ライン中の各工作機械には前記機台フレーム下部に切り欠き部が設けられ、該切り欠き部に対して排出物回収装置を配置可能とした工作機械で構成されるようにしたため、請求項3の効果に加えて更なる加工ライン全体の設置スペースの削減が可能となる。また、前方および後方からのメンテナンスが容易となる。

さらに、本発明の請求項５に記載の加工ラインによれば、排出物回収装置には各工作機械に対応した回収口がそれぞれ設けられたため、複数台工作機械を並べた場合においても効率よく排出物の回収が可能であり、回収物の飛散等が起こりにくいという効果がある。

さらに、本発明の請求項６に記載の加工ラインによれば、加工ライン全体を覆うようなカバーを設けたため、加工ライン中の各工作機械に対し、個別のカバーを設ける必要が無く、加工ラインとして部品点数の削減が可能となる。

さらに、本発明の請求項７に記載の加工ラインによれば、加工ライン全体を覆うカバーのライン両端側面に、ワークを加工ラインの側方から搬入および搬出可能な開口部を設けたため、ワークの搬入および搬入操作も側方を介して行われる為、加工ラインの前方や後方からのアプローチが容易となる。

以下、本発明を具体化した工作機械の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように工作機械の機台フレーム１０は、互いに平行な一対のサイドフレーム１１，１１と、両サイドフレーム１１間に一体的に架橋連結された連結フレーム１３とによって構成されており、上下方向に解放されている。この両サイドフレーム１１間における前記連結フレーム１３の前方には加工空間Ｅが形成されている。前記連結フレーム１３の前面にはワークを装着する為のワークテーブル１４が取付けられている。

前記サイドフレーム１１，１１の上端面には、Ｙ軸ガイドレール１５がそれぞれＹ軸（前後）方向に互いに平行に敷設されている。このＹ軸ガイドレール１５にはＹ軸サドル１６がスライダ１７を介して、Ｙ軸方向の往復動可能に装着されている。前記連結フレーム１３には、Ｙ軸サーボモータ１８が固着され、その回転軸には図示しないカップリングを介してボールねじ１９が直列に連結され、このボールねじ１９は、前記Ｙ軸サドル１６にブラケット２０を介して取付けられたボールねじナット２１に螺合されている。そして、前記Ｙ軸サーボモータ１８によりボールねじ１９が回転されると、ナット２１を介してＹ軸サドル１６がＹ軸（前後）方向に往復動されるようになっている。

前記Ｙ軸サドル１６は、図１に示すように左右一対の可動枠１６a、１６bと、可動枠１６a、１６bの後端部間に連結された可動取付体１６cとによって、平面視コ字状に形成されている。前記可動取付枠１６cの前面には、上下一対のＸ軸ガイドレール２２がＸ軸（左右）方向に互いに平行に敷設されている。このＸ軸ガイドレール２２には、Ｘ軸サドル２３がスライダ２４を介して、Ｘ軸方向の往復動可能に装着されている。前記Ｙ軸サドル１６の可動取付枠１６cの背面側には図３に示すようにＸ軸サーボモータ２５が配置され、その回転軸にはカップリングを介してボールねじ２６が連結され、このボールねじ２６は、前記Ｘ軸サドル２３にブラケット２７を介して取付けられたボールねじナット２８に螺合されている。前記Ｘ軸サーボモータ２５によりボールねじ２６が回転されると、ナット２８を介してＸ軸サドル２３がＸ軸（左右）方向に往復動されるようになっている。

前記Ｘ軸サドル２３の前面には、左右一対の案内部材２９がＺ軸（上下）方向に指向するように取付けられ、各案内部材２９には、Ｚ軸サドル３０の左右両側後部にＺ軸方向に互いに平行に敷設した左右一対のＺ軸ガイドレール３１がＺ軸方向の往復動可能に装着されている。前記Ｘ軸サドル２３の上端部にはＺ軸サーボモータ３２が取付けられ、この回転軸には図示しないカップリングを介してボールねじ３３が連結され、このボールねじ３３は、前記Ｚ軸サドル３０にブラケット３４を介して取付けられたボールねじナット３５に螺合されている。前記Ｚ軸サーボモータ３２によりボールねじ３３が回転されると、ナット３５を介して、Ｚ軸サドル３０がＺ軸方向に往復動されるようになっている。

前記Ｚ軸サドル３０には、主軸ユニットとしての主軸装置３６が下向きに装着され、その主軸３７の先端部には、ワークを加工するための工具３８が取付けられている。前記Ｚ軸サドル３０には前記主軸３７を回転するための主軸モータ３９が装着されている。この実施形態では、前記Ｙ軸サドル１６、Ｙ軸サーボモータ１８、Ｘ軸サドル２３、Ｘ軸サーボモータ２５、Ｚ軸サドル３０、Ｚ軸サーボモータ３２、主軸装置３６及び主軸モータ３９等によって加工機ユニットが構成されている。

図２に示すように、前記連結フレーム１３の背面側には、前記主軸３７に装着された工具３８を交換するための工具交換装置４１が装着されている。

この工具交換装置４１の構成について図２に基づいて説明する。前記連結フレーム１３の背面側にはブラケット４２を介して、マガジン旋回用モータ４３が上向きに取付けられ、その回転軸にはマガジン４４が垂直軸線の周りで回動可能に支持されている。前記マガジン４４の外周部には工具３８を工具ホルダと共に把持する把持部４５が複数箇所に装着されている。また、前記連結フレーム１３には加工空間Ｅとマガジン収納部とを開閉可能に離隔する為の開閉口４６が図示しない駆動手段により開閉可能に設けられている。そして、前記マガジン旋回用モータ４３によって、マガジン４４の所定の把持部４５を工具交換位置に割り出し回転すると共に、前記Ｙ軸サーボモータ１８、Ｘ軸サーボモータ２５及びＺ軸サーボモータ３２を作動することにより、主軸装置３６をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向にそれぞれ移動して、マガジン４４との間で直接使用済み工具３８と新工具３８の交換を行うことができるようになっている。

サイドフレーム１１の前側には図３に示すような加工ラインＬに用いられるようなワーク搬送装置５５によりワークＷをワークテーブル１４に搬入出する為の開口を形成する凹部１１aがそれぞれ形成されている。

図１に示すように、前記機台フレーム１０の前方には、排出物回収装置としてのクーラント装置５１が設けられており、前記両サイドフレーム１１間の加工空間Eの下方開放位置には排出物案内手段としてのシュータ５２が設けられている。そして、ワークの加工により加工空間Ｅで発生した切屑やクーラント等の排出物は前記シュータ５２を介して前記クーラント装置５１に回収される。

次に前記のように構成された工作機械の動作について説明する。前記ワークテーブル１４の上面にワークを載置し、図示しないワーククランプ機構によって、所定位置にワークをクランプする。前記主軸モータ３９を作動させて主軸３７を回転させると共に、Ｙ軸サーボモータ１８、Ｘ軸サーボモータ２５及びＺ軸サーボモータ３２を作動して、工具３８によりワークを加工する。ワークを加工中に発生する切屑やクーラント等の排出物はシュータ５２を介してクーラント装置５１に回収される。

ワークの加工時間が所定時間行われた後、工具３８の交換が必要になると、図示しない駆動手段により開閉口４６が開いた後、前記工具交換装置４１のマガジン旋回用モータ４３が作動されてマガジン４４の把持部４５が工具交換位置に割り出し回転され、主軸装置３６の前記３軸方向への移動により使用済み工具３８と新工具３８とが交換される。

上記実施形態における工作機械によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、機台フレーム１０の前方にクーラント装置５１を設け、このクーラント装置５１により排出物を回収するようにしたので、クーラント装置５１が後方に張り出すようなことは無く、機械後部からの機械本体へのアプローチが容易になる。
（２）上記実施形態では、工具交換装置４１のマガジン４４を連結フレーム１３の背面側に設けたため、加工中においても手動での工具交換が後方より容易にできる。
（３）上下方向を開放した機台フレーム１０を持つため、下方に大きな開放空間があり、排出物の排出性も良く、シュータ５２の形状設計の自由度が高い。これにより機能性の高い形状や目的・用途に最適化されたシュータ５２の設計が可能となる。

次に上記実施形態における工作機械を複数台配置した加工ラインについて図３および図４に基づき説明する。なお、以下の各実施形態において、前記実施形態と同じ機能を有する部材については同一の符号を付して説明を簡略または省略する。

加工ラインＬは上記実施形態における工作機械Ｍが横一列上に配列されており、加工ラインＬ全体を覆うようにカバー５６が設けられている。このカバー５６にはワークＷを搬入出する為の開閉窓５７および前方から加工状態の確認、図示された搬送形態とは別形態の搬送を行うための各工作機械Ｍに対応した複数の前方開閉窓５８が設けられている。クーラント装置５１は各工作機械Ｍの前方を横断するように設けられており、各工作機械Ｍの前方に対応する位置には回収口５９が設けられている。また、開閉窓５７外部と各工作機械Ｍ、Ｍの間にはワークＷを搬送する為のワーク搬送手段５５が設けられている。

次に上記構成における加工ラインＬの動作について説明する。
未加工のワークＷはワーク搬送手段５５により開閉窓５７より加工機械Ｍのワークテーブル１４上部に搬入される。搬入されたワークＷは図示しないワーククランプ機構によりクランプされ所定の加工が行われる。加工の際に排出される切屑やクーラント等の排出物はシュータ５２、回収口５９を介してクーラント装置５１に回収される。回収された切屑、スラッジ等の固形物はチップコンベア６０により搬送され、搬出口６２よりクーラント装置５１外部の図示しない固形物回収箱に回収される。クーラント等の液状物はドラムフィルター６１により濾過され、図示しないクリーンタンクにストックされ、再度利用される。全ての加工工程を完了したワークＷは反対側の開閉窓５７を介してワーク搬送手段５５により加工ラインＬ外部に搬出される。

上記実施形態における加工ラインによれば以下のような効果を得る事ができる。
（１）クーラント装置５１を複数の工作機械Ｍで共有できるように工作機械Mに対応する回収口５９を設けたためクーラント装置５１の設置台数を削減することができる為、部品点数の削減、設置面積の削減が可能となる。
（２）クーラント装置５１を各工作機械Ｍの前方を横断するように設けたため、各工作機械Ｍの後方からの機械のメンテナンスが容易となる。
（３）加工ラインＬ全体を覆うようなカバー５６を設けたため、個別の工作機械Ｍ毎の外部カバーを設ける必要が無い為、部品点数の削減、各工作機械Ｍ、Ｍ間の距離を縮める事が可能となり、加工ラインＬの長さを短縮することができ、加工ラインＬの設置スペースを削減することができる。
（４）カバー５６のライン両端側面に開閉可能な開閉窓５７を設けたため、加工ラインＬを横方向に一直線とすることが可能となり、加工ラインＬの設置スペースが削減できる。
（５）加工ラインＬを構成する各工作機械Ｍは上下方向を開放した機台フレーム１０を持つため、下方に大きな開放空間があり、排出物の排出性も良く、シュータ５２の形状設計の自由度が高い。これにより機能性の高い形状や目的・用途に最適化されたシュータ５２の設計が可能となる。このことにより切屑やクーラント等の排出物の排出性が良い加工ラインＬを構成することができる。

なお上記実施形態は以下のように変更しても良い。
・図５および図６に示すようにクーラント装置５１の上部に工作機械Ｍを載置しても良い。このことにより上記実施例による効果に加えて、さらに設置スペースの削減が可能となる上に、前方に配置されたクーラント装置５１が無くなることで工作機械Ｍの前方からもアプローチし易くなり、更なるメンテナンス性の向上が期待できる。また、工作機械Ｍをフレーム形状としたことで工作機械Ｍの重量を大幅に削減でき、工作機械Ｍの下方に位置するクーラント装置５１に対する負担を軽減できる。
・さらに図５および図６に示す工作機械Ｍを並べて図７に示すような加工ラインＬを構成しても良い。このことにより上記実施例による効果に加えて、さらに設置スペースの削減が可能となる上に、前方に配置されたクーラント装置５１が無くなることで加工ラインＬの前方からもアプローチし易くなり、更なるメンテナンス性の向上および前方からのワーク搬入出形態により最適な構成となる。また、加工ラインＬを構成する工作機械Ｍをフレーム形状としたことで工作機械Ｍの重量を大幅に削減でき、工作機械Ｍの下方に位置するクーラント装置５１に対する負担を軽減できる。

・図８に示すようにクーラント装置５１を分割構成しても良い。この場合さらに多くの工作機械Ｍからなる加工ラインＬの構成が可能となる。
・図９に示すようにシュータ５２を後方向けに配置し、機台ユニット１０の後方に排出物を回収する為のクーラント装置５１を設けても良い。この場合機械前方からの搬送が容易となり、設置スペースの削減が可能となる。また、図示しないが図９に示すような工作機械Ｍを複数台並べて加工ラインＬを構成することも可能である。
・図１０に示すように機台ユニット１０の下部に切り欠き部７１を設けてこの切り欠き部７１にクーラント装置５１を配置し、加工空間の下方に設けたシュータ５２を介してクーラント装置５１へクーラント等を回収するようにしても良い。このような形態の工作機械Ｍは上記実施例による効果に加えて、さらに設置スペースの削減が可能となる上に、工作機械Ｍの前方からも後方からもアプローチし易くなり、更なるメンテナンス性の向上および搬送形態の多様化が期待できる。図１０に示す実施形態においては切り欠き部７１を機台ユニット１０の後方に設ける形にしたが、前方や中間位置等任意の位置に配置可能である。また、この工作機械Ｍを複数台配列し、加工ラインＬを構成することも可能である。この加工ラインＬによれば、上記実施例による効果に加えて、さらに設置スペースの削減が可能となる上に、工作機械Ｍの前方からも後方からもアプローチし易くなり、更なるメンテナンス性の向上および搬送形態の多様化が期待できる。

本発明の第１実施形態における工作機械を示す斜視図。 本発明の第１実施形態における工作機械を示す断面図。 本発明の第１実施形態における工作機械を複数台並べた加工ラインを示す斜視図。 本発明の第１実施形態における工作機械を複数台並べた加工ラインを示す断面図。 本発明の別の実施形態における工作機械を示す斜視図。 本発明の別の実施形態における工作機械を示す断面図。 本発明の別の実施形態における工作機械を複数台並べた加工ラインを示す断面図。 本発明の別の実施形態における工作機械を複数台並べた加工ラインを示す断面図。 本発明の別の実施形態における工作機械を示す断面図。 本発明の別の実施形態における工作機械を示す断面図。

符号の説明

１０…機台フレーム、１１…サイドフレーム、１３…連結フレーム、１４…ワークテーブル、３６…主軸装置、４１…工具交換装置、５１…クーラント装置、５２…シュータ、５５…ワーク搬送装置、５７…開閉窓、５９…排出口、Ｅ…加工空間、Ｍ…工作機械、Ｌ…加工ライン。

Claims (7)

1. 左右一対のサイドフレームと、前記両サイドフレームを連結する連結フレームにより構成され前記左右一対のサイドフレームと前記連結フレームとにより囲まれた加工空間を有し上下方向を開放した機台フレームと、前記加工空間に設けられたワークテーブルと、該機台フレームの上部に設けられ主軸ユニットを有して前記主軸ユニットを直交三軸方向に移動可能に設けた加工機ユニットと、前記機台ユニットの前方あるいは下方に設けられた排出物回収装置と、前記加工空間で排出された排出物を該排出物回収装置へ導く排出物案内手段とからなる工作機械。
2. 請求項1に記載の工作機械において、前記機台フレーム下部には切り欠き部が設けられ、該切り欠き部に前記排出物回収装置を配置した工作機械。
3. 請求項1に記載の工作機械を横に複数台並設した加工ラインであって、該加工ラインを構成する少なくとも2台の工作機械に対して、加工ラインの前方あるいは下方に共通の排出物回収装置が設けられ、前記各工作機械より排出された排出物を前記排出物回収装置により回収することを特徴とした工作機械の加工ライン。
4. 請求項3に記載の工作機械の加工ラインにおいて、該加工ライン中の各工作機械には前記機台フレーム下部に切り欠き部が設けられ、該切り欠き部に前記排出物回収装置を配置した工作機械の加工ライン。
5. 請求項3または４に記載の工作機械の加工ラインにおいて、前記排出物回収装置には、前記加工ラインにおける各工作機械に対応した回収口がそれぞれ設けられた工作機械の加工ライン。
6. 請求項3〜5のいずれか一項に記載の工作機械の加工ラインにおいて、該加工ライン全体を覆うようなカバーが設けられたことを特徴とする工作機械の加工ライン。
7. 請求項６に記載の工作機械の加工ラインにおける前記カバーのライン両端側面にはワークを加工ラインの側方から搬入および搬出可能な開口部を設けたことを特徴とする工作機械の加工ライン。
   

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