JP7050172B2 - 工作機械および加工機械ライン - Google Patents

Description

本発明は、工作機械が機体幅方向に複数並べられた加工機械ラインに関し、特に機体幅方向側面から機内作業を行うことを可能にする工作機械に関する。

複数の工作機械からなる加工機械ラインには、例えば下記特許文献１に示すように、モジュール化された複数の工作機械が前後方向に移動可能な状態でベースに搭載されているものがある。同文献の工作機械は、内部カバーの側壁に作業扉が設けられ、この作業扉を開くことによって、メンテナンスや部品交換などの作業を行うことが可能になっている。その作業扉は、上下スライド式手動開閉扉であり、下から上に引き上げることにより加工室内部への作業が可能になっている。また、作業扉が設けられた開口部は主軸チャックなど作業対象近くに形成され、メンテナンス作業などが行い易くなっている。

国際公開ＷＯ２０１６／０６３４２１号公報

前記従来例の工作機械では、作業扉に安全センサが取り付けられ、その作業扉が開けられている間は加工機械ラインが自動停止する。そのため、複数の工作機械からなる加工機械ラインは、１台の工作機械について機内作業が行われるだけでライン全体が停止してしまい、停止回数が多くなることによって生産性が低下してしまう。特に、加工機械ラインを構成する工作機械の数が増えれば、それだけメンテナンスなどの機会が多くなり、更に生産性を低下させてしまうことになる。また、前記従来例の場合、メンテナンスや部品交換などの作業は、工作機械が前方に引き出された状態で行われるため、ワーク自動搬送機も停止してしまい、やはり加工機械ライン全体が停止することになる。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、機体幅方向側面から機内作業を行うことを可能にする工作機械および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工作機械は、主軸チャックによって把持したワークを回転させる主軸装置と、ワークを加工するために工具を加工軸方向に移動させる駆動装置と、前記駆動装置によって移動する工具により前記主軸チャックに把持されたワークに対して加工が行われる閉じられた空間の加工室と、前記加工室を構成する機体の前面に取り付けられた主操作装置と、前記機体の側壁に形成された作業窓に対して取り付けられた作業扉と、前記作業扉に対して設けられた電磁ロック装置と、前記電磁ロック装置の解除操作および前記主軸装置や前記駆動装置の駆動停止操作が可能な、前記機体側壁に取り付けられた副操作装置と、を有する。

本発明の他の態様における加工機械ラインは、機体幅方向に並べられた複数の工作機械と、前記複数の工作機械の前部をワーク搬送ロボットが前記工作機械の機体幅方向に移動し、各々の前記工作機械に対してワークの受渡しを行うワーク搬送装置とを有するものであって、前記工作機械は、主軸チャックによって把持したワークを回転させる主軸装置と、ワークを加工するために工具を加工軸方向に移動させる駆動装置と、前記加工室を構成する機体の前面に取り付けられた主操作装置と、前記機体の側壁に形成された作業窓に対して取り付けられた作業扉と、前記作業扉に対して設けられた電磁ロック装置の解除操作および前記主軸装置や前記駆動装置の駆動停止操作が可能な、前記機体側壁に取り付けられた副操作装置と、を有する。

前記構成によれば、機体側壁に作業窓があるため、加工室内の主軸チャックなどと近い位置で作業を行うことができ、また、作業窓が設けられた機体側壁の操作装置を操作することにより、電磁ロック装置の解除や駆動装置の停止などが可能になり、複数の工作機械が並べられた加工機械ラインであっても、加工室内の作業を行うに際して、そのために必要な操作をその場で行うことができる。

加工機械ラインの一実施形態を示した平面図である。 工作機械の一実施形態を示した側面図である。 作業扉が開いた状態の工作機械の前部を示した斜視図である 作業扉が閉じた状態の工作機械の側壁を示した図である。 加工機械ラインを構成する各装置の関係を示したイメージ図である。

次に、本発明に係る工作機械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。先ず、図１は、本実施形態の加工機械ラインを示した平面図であり、図２は、加工機械ラインを構成する１台の工作機械を示した側面図である。加工機械ライン１は、４台の工作機械５が横並びに配置され、その中央には中間装置６が設置されている。中間装置６は、ワークの仮置きなどを行うために設けられたものであり、例えば加工前半部分（図１の右側）から加工後半部分（図１の左側）へと送られた加工ワークが、前後に設けられたワーク搬送装置の中継地点として一旦ここに置かれることとなる。

工作機械５は、ベース２の上に敷設されたレールに沿って前後に移動できるように、可動ベッド１１上に組み付けられている。ベース２は２台分の工作機械５が搭載可能である。図１に示す加工機械ライン１は、ベース２の間に挟まれるようにして中間装置６が配置され、ベース２に搭載された２台の工作機械５によって加工前半部分と加工後半部分とが構成されている。特に、工作機械５は、外観を統一した幅の狭い機体カバー１２によって全体が覆われ、加工機械ライン１は、ベース２上に２台の工作機械５が近接して配置されることにより全体がコンパクトに構成されている。

内部構造を詳しく図示することはしないが、工作機械５は、主軸チャックによって把持したワークに回転が与えられ、タレット装置によって旋回割出しされた工具が駆動装置によって加工軸方向に移動し、ワークに対して切削加工などが行われるものである。そして、その工作機械５には、機体カバー１２の内部にワークを加工する閉じられた加工室１５が構成されている。

工作機械５は、機体カバー１２の前部に開閉可能な前カバー１３が形成され、加工機械ライン１は、工作機械５毎の前カバー１３が連続することによって、ワーク搬送ロボットが移動する搬送空間１０が構成されている。そのため、図面には記載されていないが、加工機械ライン１には各々の工作機械５とワークの受け渡しを行うワーク自動搬送機が搬送空間１０内に組み付けられている。工作機械５は、機体カバー１２の前壁１２１に自動スライド扉が形成され、その自動スライド扉が開いた場合に、ワーク搬送ロボットが加工室１５内にまで進入して主軸チャックとの間でワークの受渡しが行われる。

ところで、全ての工作機械が接近して隣り合うような加工機械ラインでは、工作機械のメンテナンスを行う場合、機体前面側から作業者が手を入れて行うことが多い。しかし、その機体前面側にはワーク自動搬送機が設けられているため、前方側からの作業はタレット装置や主軸チャックまでの距離が長くなってしまい作業性が良くない。その点、前記特許文献１の工作機械は、ベース上で工作機械を前後に移動させ、側壁に設けられた作業扉を開けることにより、対象物の近くから作業を行うことが可能になっている。

ただし、前カバー１３を開けて行われるメンテナンスや、側壁の作業扉を開けた場合のメンテナンスなどであっても、ワーク搬送ロボットが搬送空間１０内を移動することが制限されるため、加工機械ラインの駆動が停止することになってしまう。つまり、従来の加工機械ラインは、１台の工作機械についてメンテナンスなどが必要な場合に全体を停止させる必要があり、生産性を低下させることが問題であった。この点、本実施形態の工作機械５および加工機械ライン１は、ある工作機械５がメンテナンス中であっても加工機械ライン１が駆動を継続することが可能な構成になっている。

工作機械５は、従来例と同様に、機体カバー１２の側壁１２３に作業扉２１が設けられている。図３は、工作機械５の前部であって、その作業扉２１が開いた状態を示した斜視図である。また、図４は、側壁１２３に設けられた作業扉２１の閉じた状態を示した図である。作業扉２１は、側壁１２３の作業窓１２５を塞ぐ開閉扉であって、作業窓１２５の機体前方側端部に蝶番２２によって側壁１２３に軸着され、機体後方側に開くように取り付けられている。側壁１２３は、取り外し可能なパネルがフレームに対してねじ止めされ、その一部に作業窓１２５が形成され、作業扉２１が取り付けられている。

本実施形態の加工機械ライン１は、中間装置６の後方側に作業者が入ることができる作業空間２０がある。そのため、幅方向に並べられた複数の工作機械５のうち、中間に位置するものであっても、前後方向に移動させることなく側面側から工具交換や清掃、メンテナンスなどの作業を行うことが可能になる。作業窓１２５は、そうした作業に使用されるものであり、開閉操作が容易な開き戸タイプの作業扉２１が取り付けられている。そして、作業窓１２５は、加工室１５内部の主軸チャックやタレット装置１６などに対して作業が行い易い位置に形成されている。

作業扉２１は、閉じられた状態でも加工室１５内部の状況、つまり主軸装置やタレット装置１６などの状態が確認できるように覗き窓２３が形成されている。覗き窓２３は、格子状のプレートに対して、破損した場合でも破片が飛び散らないように、合成樹脂の膜を２枚の板ガラスで挟み込んだ合わせガラスによって形成されている。また、作業扉２１は、閉じられたときに側壁１２３にネジ止めにされて壁の一部となり、加工室１５の密閉性を高めるように構成されている。本実施形態では、そのネジ止め作業に工具を必要としないように、作業扉２１を固定するためにつまみネジが使用され、ノブボルト２４が複数取り付けられている。

次に、自動制御が行われる加工機械ライン１では、作業扉２１も他の開閉扉と同様に、例えば電磁ロックスイッチが備え付けられた安全扉として構成されている。作業扉２１における電磁ロックスイッチは、側壁１２３の内側にスイッチ本体が固定され、側面にキー穴が開口している。そして、作業扉２１にはブラケットによってキー部材２５が固定され、その作業扉２１が閉じた場合にキー部材２５がスイッチ本体のキー穴に差し込まれるようになっている。

電磁ロックスイッチは、例えば一般的なソレノイドロック方式の構造であり、キー部材２５がスイッチ本体に挿入されてソレノイドに電力が供給されることにより、電磁力によってシャフトが圧縮ばねの力に抗してカムの凹部にはまり込み、キー部材が抜けないロック状態となる。一方で、ソレノイドへの電力供給を遮断することにより、ばね力によってシャフトが戻されてカムの回転が自由になり、キー部材２５の抜き取り可能なロック解除状態となる。

作業者が作業扉２１を開けて工具交換などを行う場合、電磁ロックスイッチをロック解除して工作機械５の駆動を停止させる必要がある。従来は、工作機械５毎に設けられた機体前面の操作パネル１４の操作によって行われていた。そのため、加工機械ライン１のような場合には、作業者は、機体前面の操作パネル１４を操作した後、図１に二点鎖線で示すように、加工機械ライン１の外側を回って機体後方から作業空間２０に入らなければならなかった。これでは移動距離が長く作業時間のロスになる。そのため、本実施形態では、作業扉２１に近い位置の側壁１２３に副操作装置２６が取り付けられている。

副操作装置２６は、作業扉２１の電磁ロックスイッチに対する解除と工作機械５の駆動停止とを実行するためのものである。ここで、図５は、加工機械ライン１を構成する各装置の関係を示したイメージ図である。加工機械ライン１は、各々のベース２に集線装置（ＨＵＢ）１７が設けられ、ベース２に搭載された工作機械５の制御装置１８が接続されている。本実施形態は、ベース２に搭載された２台の工作機械５毎にワーク搬送装置７が設けられており、各々の制御装置１９も集線装置１７に接続されている。そして、加工機械ライン１には、集線装置１７同士の接続により、４台の工作機械５およびワーク搬送装置７の各制御装置１８，１９が接続されてＬＡＮ（Local Area Network）が構築されている。

工作機械５は、機体前面の操作パネル１４と機体側面の副操作装置２６とが制御装置１８に接続されている。従って、工作機械５では、操作パネル１４からだけではなく副操作装置２６からも制御装置１８への操作信号の送信が可能であり、特に作業扉２１の電磁ロックスイッチの解除と工作機械５の駆動停止とが行えるようになっている。また、加工機械ライン１では、１台の工作機械５について作業扉２１を開けて行う作業は、他の工作機械５やワーク搬送装置７の駆動を停止させることなく行えるようになっている。

そのため、本実施形態の加工機械ライン１は、４台の工作機械５を使用した通常時の搬送プログラムと、一部の工作機械５を除いた作業時の作業用搬送プログラムとが、ワーク搬送装置７の制御装置１９に格納されている。すなわち、通常時には４台の工作機械５に対してワークが所定の順番で搬送されるが、一部の工作機械５についてメンテナンスなどの作業が行われるような場合には、その工作機械５を除いた他の工作機械５に対するワークの搬送に切り換えられるようになっている。

続いて、本実施形態の工作機械および加工機械ラインの作用効果について説明する。加工機械ライン１では、ストッカから送り込まれたワークがワーク搬送装置７によって順番に工作機械５へと送り込まれ、各工作機械５では、主軸チャックによって把持したワークに回転が与えられ、駆動装置によって移動する工具により所定の加工が行われる。そうした加工機械ライン１において、例えば中央部分に位置する工作機械５について、工具交換やエラーによってワークの取り出しなどが必要になった場合には、次のようにして側面の作業扉２１を開いて行う所定の作業が実行される。

作業者は、加工機械ライン１の作業空間２０に入り、副操作装置２６対して電磁ロックスイッチのロック解除操作と、工作機械５の駆動を停止させる操作が行われる。このことにより、作業窓２１の電磁ロックスイッチがロック解除状態となり、ワークの取り出しを可能にするため各駆動部が停止して主軸チャックもアンクランプ状態となる。本実施形態では、作業位置である作業窓２１の前でロック解除操作を行うことができ、作業者の移動距離を大幅に減らすことが可能になる。そして、作業窓２１には覗き窓２３が形成されているため、副操作装置２６を操作した後、作業者が加工室１５内を覗き込むことにより、内部の装置が停止していることを目視によって確認することができる。

副操作装置２６からはロック解除信号が制御装置１８，１９へ送信され、その信号をトリガとして、通常時の搬送プログラムから該当する工作機械５を除いた作業用搬送プログラムへの切り換えが実行される。従って、ワーク搬送装置７は、電磁ロックスイッチの信号がＯＦＦであっても、作業者が作業中の工作機械５を除く他の工作機械５へワークが送られる。例えば、図１に示す右側の２台の工作機械５で同じ加工が行われている場合、１台が清掃作業のため駆動停止したとしても、残りの１台によってワーク加工が行われ、図面左側に位置する後半の２台へと中間装置６を介してワークが搬送される。よって、本実施形態によれば、加工機械ライン１全体を停止させることなくワークの加工を継続することができ、生産性の大幅低下を回避することができる。

また、作業扉２１は、電磁ロックスイッチのロック解除により開閉が可能であるが、加工室１５の密閉性を高めるためネジ止めされている。本実施形態では、ノブボルト２４によって作業扉２１を固定しているため、作業扉２１の開閉に際して工具を使う必要がなくなった。そのため、従来のように工具収納部にある工具を取りに行くこと、あるいは戻しに行くことが不要になり、この点においても作業者の移動距離を大幅に減らし、作業効率を向上させることになる。そして、主軸チャックやタレット装置１６などに近い作業窓１２５から、工具交換やワークの取り出しあるいは着座面の清掃などを行うことができ、機体前面側から行うのに比べ作業性が格段に向上する。

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、加工機械ラインや工作機械は一例であって、異なるタイプのものであってもよい。

１…加工機械ライン ２…ベース ５…工作機械 ６…中間装置 １０…搬送空間 １２…機体カバー １３…前カバー １４…操作パネル １５…加工室 １８，１９…制御装置 ２０…作業空間 ２１…作業扉 ２２…蝶番 ２３…覗き窓 ２４…ノブボルト ２５…キー部材 ２６…副操作装置 １２３…側壁 １２５…作業窓

Claims (5)

1. 主軸チャックによって把持したワークを回転させる主軸装置と、
   ワークを加工するために工具を加工軸方向に移動させる駆動装置と、
   前記駆動装置によって移動する工具により前記主軸チャックに把持されたワークに対して加工が行われる閉じられた空間の加工室と、
   前記加工室を構成する機体の前面に取り付けられた主操作装置と、
   前記機体の側壁に形成された作業窓に対して取り付けられた作業扉と、
   前記作業扉に対して設けられた電磁ロック装置と、
   前記電磁ロック装置の解除操作および前記主軸装置や前記駆動装置の駆動停止操作が可能な、前記機体側壁に取り付けられた副操作装置と、
   を有する工作機械。
2. 前記作業扉は、前記加工室内部の状況を確認するための覗き窓が形成されている請求項１に記載の工作機械。
3. 前記作業扉は、機体側壁に形成されたネジ穴に螺合するつまみネジが設けられた請求項１又は請求項２に記載の工作機械。
4. 機体幅方向に並べられた複数の工作機械と、前記複数の工作機械の前部をワーク搬送ロボットが前記工作機械の機体幅方向に移動し、各々の前記工作機械に対してワークの受渡しを行うワーク搬送装置とを有する加工機械ラインであって、
   前記工作機械は、主軸チャックによって把持したワークを回転させる主軸装置と、ワークを加工するために工具を加工軸方向に移動させる駆動装置と、前記加工室を構成する機体の前面に取り付けられた主操作装置と、前記機体の側壁に形成された作業窓に対して取り付けられた作業扉と、前記作業扉に対して設けられた電磁ロック装置の解除操作および前記主軸装置や前記駆動装置の駆動停止操作が可能な、前記機体側壁に取り付けられた副操作装置と、
   を有する加工機械ライン。
5. 前記電磁ロック装置は、前記作業扉の開閉を検知する開閉スイッチを有し、前記開閉スイッチの開信号によってワークの搬送動作が停止する前記ワーク搬送装置は、前記副操作装置による前記電磁ロック装置の解除操作に従い前記作業扉が開いた場合には、前記電磁ロック装置が解除された工作機械を除く他の工作機械に対してワークの搬送動作が継続される請求項４に記載の加工機械ライン。

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