JP6386068B2 - 加工機械のベース構造及び加工機械ラインを構築するベース設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の加工モジュールによって構成され、加工モジュールとの間でワークの受渡しを行うオートローダを備えた加工機械ラインに関し、特に、加工モジュールやローダを搭載するためのベース構造及びベースの設置方法に関する。

複数の工作機械などを並べて一連の加工を行わせる加工機械ラインは、ワークを各々の工作機械へと搬送するためのオートローダが搭載されている。そのオートローダは、工作機械との間でワークの受渡しができるように、各々の受渡し位置への移動が可能である。つまり、加工機械ラインには複数ある工作機械に対応して走行レールが設置されており、その走行レールに沿ってオートローダが移動可能な構成となっている。

特開２０１１−１１０６２２号公報

ところで加工機械ラインは、加工内容の変更に伴い使用する加工機械やその台数についてレイアウト変更が行われる。加工機械ラインのレイアウト変更はオートローダの走行距離にも変更が生じ、その変更に対応して走行レールの長さの調整が必要になる。この場合、加工機械ラインの長さに対応させるためには、長さの異なる複数のレール部材を用意しておくことが考えられる。しかし、様々な移動距離に応じて長さの異なるレール部材を用意するのは、レール部材の数が増えてしまい費用が嵩んでしまうほか、長尺なレール部材に関しては広い保管スペースも必要になるなどの問題が生じる。

従ってオートローダの走行レールに関しては、連結や分離が可能な所定長さのレール部材を必要なだけ用意し、加工機械ラインのレイアウトに合わせてレール部材同士を連結することにより、所定長さの走行レールを形成することが好ましい。そうしたレール部材の連結構造は加工機械ラインによって異なるが、本出願人が提案するベースと一組で構成されるレール部材は、レール部材同士の連結作業の作業性を向上させることが課題となっている。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、作業性の良い加工機械のベース構造及び加工機械ラインを構築するベース設置方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様における加工機械のベース構造は、ワークに対して所定の加工を行う加工モジュールと、前記加工モジュールとの間でワークの受け渡しを行うオートローダとがベースに搭載された加工機械のベース構造であって、前記ベースは、前面部に当該ベース幅に長さを合わせた前記オートローダのレール部材が組み付けられて構成されたものであり、前記加工モジュールの増設時に、前記ベースに対して設置する増設ベースの前面部に対し、当該増設ベース幅に長さを合わせた前記オートローダの増設レール部材が着脱可能なものであって、前記増設レール部材は、前記増設ベースに対してベース固定用ボルトによって締結するブラケットを備え、前記ブラケットは、前記ベース固定用ボルトの位置を高さ方向、奥行き方向及び左右方向に位置調整が可能な位置調整機構を有する。

本発明の他の態様における加工機械ラインを構築するベース設置方法は、ワークに対して所定の加工を行う加工モジュールと、前記加工モジュールとの間でワークの受け渡しを行うオートローダとがベースに搭載され、複数の前記ベースを幅方向に近接して並べて設置することで加工機械ラインを構築するベース設置方法であり、基準となる第１ベースは、その前面部に当該ベース幅に合わせて形成された前記オートローダの第１レール部材が取り付けられており、前記第１ベースの第１レール部材に対し第２ベースのベース幅に合わせて形成された前記オートローダの第２レール部材が連結され、その後に前記第２ベースが前記第１ベースの幅方向に近接して配置され、前記第２レール部材が前記第２ベースに取り付けられるようにした。

本発明によれば、レール部材をベースと分離させ、レール部材同士の連結作業と、ベースの設置作業とを別々に行うことができるようにしたため、加工機械ラインを構築する際にベースの設置作業が容易に行える。

加工機械ラインの一実施形態を示した斜視図である。 工作機械の内部構造である加工モジュールを示した斜視図である。 ベースに搭載されたオートローダを示した斜視図である。 加工機械ラインのベース構造についてベース２台分を示した斜視図である。 加工機械ラインのベースの設置状況を示した斜視図である。 増設レール部材と連結用治具を正面側から示した斜視図である。 増設レール部材と連結用治具を背面側から示した斜視図である。 ブラケットの微調整手段を示した斜視図である。

次に、本発明に係る加工機械のベース構造及び加工機械ラインを構築するベース設置方法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斜視図である。加工機械ライン１は、基礎となるベース２の上に６台の工作機械５が搭載されている。６台の工作機械５はいずれも同じ型のＮＣ旋盤であり、外形形状や寸法が揃えられている。そして、この加工機械ライン１には、各々の工作機械５に対してワークの受渡しを行うオートローダ（自動搬送用ロボット）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オートローダ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（Ｙ軸方向）に近接して配置されている。ただ、加工機械ラインは、同機種の組み合わせだけでなく、異なる機種の工作機械（旋盤、ボール盤、中ぐり盤、フライス盤、歯切り盤、切削盤等）が含まれるようなものであってもよい。そして、加工内容に応じてその機種や台数などのレイアウト変更を様々なパターンで行うことが可能である。

図２は、工作機械５の内部構造である加工モジュール３を示した斜視図であり、加工モジュール３が台車９に載せられてベース２の後方へ引き出された状態が示されている。工作機械５は、ベース２上に加工モジュール３が搭載され、その加工モジュール３による加工部分が図１に示す外装カバー６によって覆われている。図２は１台の加工モジュール３しか示されていないが、ベース２には２台の加工モジュール３が搭載可能である。そのため、ベース２には加工モジュール３の幅に合わせてレール２０１が２本ずつ設けられている。加工モジュール３は車輪３０１を有しており、そのレール２０１上を自走可能な状態でベース２に搭載されている。

従って、加工モジュール３は、ベース２の長手方向つまり加工機械ライン１の前後方向（Ｚ軸方向）に移動可能である。加工モジュール３は、図２に示すようにベース２の後方に配置した台車９へ移し替えることによって交換が可能であり、ベース２の前方へ引き出した場合には工具の交換等を行うことができる。よって、加工機械ライン１は、図１に示すように工作機械５同士が近接していても、隣の工作機械５の影響を受けずにメンテナンスなどの作業が可能である。なお、加工モジュール３は外装カバー６と一体に引き出すことも可能である。

次に、加工機械ライン１は、図１に示すように手前側すなわち外装カバー６の前方側に前カバー７が設けられ、その前カバー７内にオートローダ４（図３参照）が設けられている。外装カバー６は、各工作機械５の加工モジュール３を囲み、工作機械５ごとに閉じた加工空間を構成している。一方で、前カバー７は、工作機械５ごとに設けられてはいるが、複数の前カバー７によって覆われた内部はＹ軸方向に連通する一つの空間が構成されている。つまり、工作機械５の並び方向（Ｙ軸方向）にオートローダ４の移動が可能な一つの搬送用空間が構成されている。

図３は、前カバー７内に設けられたオートローダ４を示した斜視図であり、ベース２に搭載された状態が示されている。そして図４は、ベース２台分のベース構造を示した斜視図である。各ベース２は、前述したように工作機械５が２台搭載される大きさのものである。そのため、図１に示す加工機械ライン１のベース構造は、６台の工作機械５に対して３台のベース２によって構成されている。図３は、加工機械ライン１のオートローダ４のうち、便宜的に一つのベース２の部分だけを取り出して示したものである。また、図４には２台分のベース２しか示されていないが、加工機械ライン１ではもう一台のベース２が設置される。

図３に示すオートローダ４は、多関節ロボットアーム１１が折りたたまれて走行や旋回が可能な状態が示されている。多関節ロボットアーム１１は、上腕部材１１１と前腕部材１１２とが関節機構１１５，１１６を介して構成を有している。多関節ロボットアーム１１は、その関節機構１１５，１１６の駆動により、上腕部材１１１及び前腕部材１１２が、図示するように折り畳まれた状態と、図面右側に存在する不図示の加工モジュール３側へと伸びた状態とに変形可能なものである。前腕部材１１２の先端部分にはロボットハンド１１３が備えられ、ワークの把持及び解放が可能になっている。その多関節ロボットアーム１１は、関節機構１１５を介して旋回テーブル１２に取り付けられ、その旋回テーブル１２が走行台１３の上に旋回機構を介して搭載されている。

多関節ロボットアーム１１は、走行台１３の移動によって６台ある工作機械５の各々の位置に移動できるよう構成されている。すなわち図４に示すように、ベース２の前面部には走行台１３を案内するためのレール部材１５が設けられている。レール部材１５は、ベース２の前面部に板状のレール台２１が取り付けられ、そのレール台２１にラック２２や２本の走行レール２３が上下に並べて固定されている。

一方、走行台１３は、走行レール２３を掴んだ状態で摺動する走行スライダ１３１（図４参照）が上下２個ずつ固定され、ラック２２に噛合するピニオンに回転を与える走行用モータが搭載されている。従って、走行用モータの駆動によりピニオンがラック２２を転動し、走行スライダ１３１が走行レール２３を摺動することにより、走行台１３および多関節ロボットアーム１１がＹ軸方向に移動することになる。

加工機械ライン１は、隣同士の工作機械５が近接した状態で配置されているため、走行レール２３の長さはほぼ設置されるベース２の幅寸法を合計した長さであればよい。そこで各ベース２には、その幅寸法に合わせた長さのレール部材１５が一体ものとして構成され、取り扱いも一体にして行われている。すなわち、図４に示すように、各ベース２には前面部にレール部材１５が固定され、加工機械ライン１の組み立てに当たっては、ベース２を配置させる作業に伴ってレール部材１５同士の連結も行われている。

しかしながら、レール部材１５同士の連結は、走行レール２３同士の継ぎ目に段差が生じてしまっては走行台１３のスムーズな移動を妨げ、場合によっては走行スライダ１３１が引っ掛かり、移動できないことにもなりかねない。そのため、走行レール２３の微妙な位置調整が要求されるが、レール部材１５がベース２と一体になったベース構造では、レール部材１５の調整作業がベース２の調整作業になってしまっていた。重量の重いベース２の微調整は容易ではなく、これまでのベース構造ではレール部材１５を連結する作業者への負担が大きく、作業時間も長時間を要してしまっていた。

そこで本実施形態では、次のような加工機械ラインのベース構造およびベース設置方法について提案する。図５は、加工機械ライン１に対する本実施形態のベース構造についてその設置状況を示した斜視図であるが、図４に示したものと同じ構成については同じ符号を付している。先ず、本実施形態でもベース２Ａには、その幅に合わせた一つのレール部材１５が設けられている。増設ベース２Ｂには、その幅寸法に合わせた増設レール部材１７が組み付けられるものであるが、増設レール部材１７は増設ベース２Ｂから分離させた取り扱いが可能な構成がとられている。

加工機械ライン１のように複数のベース２が設置される場合、基準となるベース２Ａは、図４に示したものと同様に、ベース２Ａにレール部材１５が一体に固定されたものであり、２台目以降の増設ベース２Ｂは、着脱可能な増設レール部材１７との組み合わせによって構成されている。従って、加工機械ライン１では、レール部材１５を備えたベース２Ａが１台使用され、増設レール部材１７を備えた増設ベース２Ｂが２台使用される。そして、先に設置されたベース２Ａに対する増設ベース２Ｂの設置に当たっては、図５に示すように、先ず増設ベース２Ｂから分離した増設レール部材１７の連結作業が行われる。

ここで、図６および図７は、連結作業時の増設レール部材１７及び連結用治具１８を示した斜視図であって、特に図６は正面の増設レール部材１７側から示した図であり、図７は後方の連結用治具１８側から示した図である。増設レール部材１７は、レール部材１５と同様に、板材であるレール台２１の前面に長手方向に延びたラック２２や２本の走行レール２３が上下に並べて平行に固定されている。そして、ラック２２及び走行レール２３は、レール台２１に対して長手方向にずれた位置に固定されている。すなわち、ラック２２や走行レール２３は、レール台２１の一端から突き出した突出部２２１，２３１が設けられ、レール台２１の反対側にはラック２２や走行レール２３が存在しない取付部２１１が形成されている。なお、取付部２１１は、基準となるレール部材１５にも形成されている（図４参照）。

従って、レール部材１５に増設レール部材１７を連結する場合には、図５に示すようにレール台２１の端面同士が突き当てられ、増設レール部材１７の突出部２２１，２３１がレール部材１５の取付部２１１に重ねられる。また、増設レール部材１７には連結板２５が設けられており、レール部材１５の取付部２１１に当てた連結板２５が固定ボルトによって締結される。こうした連結部分の構成は増設レール部材１７同士の連結でも同様である。そして本実施形態では、増設レール部材１７の連結作業に際して図５に示すように連結用治具１８が使用される。

増設レール部材１７を連結するには、増設レール部材１７をベース２Ａのレール部材１５と同じ高さにして水平な姿勢に保つ必要がある。連結用治具１８は、そのために使用される。その連結用治具１８は、Ｌ字形に折れた板材であり、水平部１８１には３本の脚部材３７がネジによって取り付けられ、高さ調整が可能になっている。また、連結用治具１８の垂直部１８２には、増設レール部材１７のブラケット３１，３２が固定ボルトによって締結される。連結用治具１８は軽量化のため、必要な剛性が得られる範囲で複数の孔があけられている。

増設レール部材１７は、レール台２１の背面側の４か所に、増設ベース２Ｂに固定するためのブラケット３１，３２が取り付けられている。各ブラケット３１，３２は、いずれも起立板４１に水平板４２が突き当てられるようにして接合され、水平板４２と起立板４１とに補強ブロック４３が接合されている。そして、このブラケット３１，３２が起立板４１を貫通した固定ボルト４５によって増設ベース２Ｂに締結され、増設ベース２Ｂに対して増設レール部材１７が取り付けられる。しかし、増設レール部材１７が先に位置決めされるため、固定ボルト４５と増設ベース２Ｂ側のネジ孔との位置合わせを増設ベース２Ｂの配置作業で行ったのでは、作業者の負担は依然として大きいままである。そこで、本実施形態では、増設レール部材１７との連結のため増設ベース２Ｂを微調整しながら配置しなくても済むように、増設ベース２Ｂのネジ孔に対して固定ボルト４５の位置合わせが可能な構成がとられている。

先ず、上段に配置された左右一対のブラケット３１は、支持ブロック４７に対して固定ボルト４８によって締結されるが、ブラケット３１の水平板４２にはＺ軸方向に長い長孔が形成され、固定ボルト４８はその長孔を通っている。そして、その支持ブロック４７は、レール台２１に不図示の固定ボルトによって締結されているが、レール台２１にはＸ軸方向に長い長孔が形成されており、その長孔を固定ボルトが通っている。また、起立板４１にはＹ軸方向に長い長孔が形成されており、その長孔を固定ボルト４５が通っている。従って、各長孔によって、支持ブロック４７がレール台２１に対してＸ軸方向に調整可能であり、ブラケット３１が支持ブロック４７に対してＺ軸方向に調整可能であり、固定ボルト４５がブラケット３１に対してＹ軸方向に調整可能である。

一方、下段に配置された左右一対のブラケット３２は、それぞれ受台５１を介してレール台２１に固定されている。受台５１は、レール台２１を表側から貫通した固定ボルト５３に、裏側でナット５４が螺合して締結されている。その受台５１には、固定ボルト５３を通す貫通孔がＸ軸方向に長い長孔として形成されている。そして、ブラケット３２は、水平板４２にＺ軸方向に長い長孔が形成され、その長孔を通した固定ボルト５５により受台５１に締結されている。また、ブラケット３２の起立板４１にもＹ軸方向に長い長孔が形成され、その長孔を固定ボルト４５が通っている。従って、各長孔によって、受台５１がレール台２１に対してＸ軸方向に調整可能であり、ブラケット３２が受台５１に対してＺ軸方向に調整可能であり、固定ボルト４５がブラケット３２に対してＹ軸方向に調整可能である。

ところで、上段に配置された左右一対のブラケット３１には微調整が可能な微調整手段が設けられている。図８は、ブラケット３１の微調整手段を示した斜視図である。先ず、レール台２１に水平に突き出すようにしてベースブロック６１が固定され、そのベースブロック６１に位置調整ボルト６２が垂直な姿勢で取り付けられている。位置調整ボルト６２の下方部分は支持ブロック４７に形成された雌ネジ部に螺合している。また、支持ブロック４７にはベースブロック６３が垂直に固定され、そのベースブロック６３に位置調整ボルト６４が水平な姿勢で取り付けられている。位置調整ボルト６４の先端部分は補強ブロック４３に形成された雌ネジ部に螺合している。

位置調整ボルト６２，６４は同じ構造をしたものである。ベースブロック６１，６３には端部中央に受け溝が切り欠かれ、そこに軸方向の移動の制限された位置調整ボルト６２，６４が回転可能に挿入されている。そして、位置調整ボルト６２がベースブロック６１に支持されて回転することにより、支持ブロック４７がＸ軸方向に移動し、位置調整ボルト６４がベースブロック６３に支持されて回転することにより、補強ブロック４３（ブラケット３１）がＺ軸方向に移動することとなる。よって、固定ボルト４５を位置決めするための微調整が可能になる。本実施形態では上段のブラケット３１にしか微調整手段が設けられていないが、下段のブラケット３２に設けるようにしてもよい。また、微調整手段は必須の構成というわけではない。

加工機械ライン１のベース設置方法は、先ず所定位置にレール部材１５を備えたベース２Ａが設置され、そのレール部材１５に増設レール部材１７が連結される。増設レール部材１７は連結用治具１８によって支持され、レール部材１５と同じ高さに位置決めされる。そこで、レール部材１５に増設レール部材１７が連結される。増設レール部材１７の突出部２２１，２３１が、レール部材１５の取付部２１１に重ねられ、連結板２５のネジ止めなどによってレール部材１５と増設レール部材１７とが連結される。このとき、レール部材１５と増設レール部材１７とのラック２２同士および走行レール２３同士に段差が生じないようにした連結が行われる。

増設レール部材１７がレール部材１５に連結された後は、その増設レール部材１７を支える増設ベース２Ｂがベース２Ａの隣に並べて配置され、その増設ベース２Ｂに対して増設レール部材１７がブラケット３１，３２を介して固定される。増設レール部材１７を増設ベース２Ｂに固定する際には、連結用治具１８が取り外される。そして、ブラケット３１，３２の固定ボルト４５が増設ベース２Ｂのネジ孔の位置に合っていればよいが、ずれている場合には前述したようにＸ軸方向（高さ方向）、Ｚ軸方向（奥行き方向）、Ｙ軸方向（左右方向）に固定ボルト４５の位置合わせが行われる。

位置合わせが行われた固定ボルト４５によりブラケット３１，３２が増設ベース２Ｂに締結され、増設ベース２Ｂに対して増設レール部材１７が取り付けられてベース２Ａに対する増設ベース２Ｂの設置が終了する。そして、加工機械ライン１では３台目のベースとして増設ベース２Ｂの設置が行われる。その場合でも先ず２つ目の増設レール部材１７が、連結用治具１８を使用して既に取り付けられている１つ目の増設レール部材１７に連結され、その後に増設ベース２Ｂの配置、及び増設レール部材１７の増設ベース２Ｂへの固定が行われる。なお、３台目以降となる増設ベース２Ｂの設置では、設置する増設ベース２Ｂが請求の範囲に記載する第２ベースに相当し、既に設置されている増設ベース２Ｂが請求の範囲で記載する第１ベースに相当する。

よって、本実施形態によれば、増設レール部材１７を増設ベース２Ｂと分離させ、増設レール部材１７の連結作業と、増設ベース２Ｂの設置作業とを別々に行うことができるようにしたため、加工機械ライン１のベースの設置作業が容易に行えるようになった。すなわち、増設ベース２Ｂの設置作業は、ベース２Ａに対応した配置を考慮して行えばよいため、増設ベース２Ｂを設置させるための移動が単純なものとなった。そして、増設レール部材１７と増設ベース２Ｂとの関係では、増設レール部材１７側の固定ボルト４５の位置をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に調節するだけでよいため、増設レール部材１７を増設ベース２Ｂに取り付ける作業が非常に簡単になった。

また、増設レール部材１７に設けられたブラケット３１，３２を介して固定ボルト４５を位置決めする位置調整機構が、そのブラケット３１，３２などに形成されたＸ軸方向、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向に長い長孔による簡易な構成である。従って、取り扱いも容易であり、上記効果がコストをかけずに得られる。更に、増設レール部材１７の連結作業に当たっては、連結用治具１８を使用することで、所定の高さで連結しなければならない増設レール部材１７の連結作業が行いやすくなる。

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、前記実施形態の加工機械ライン１では、ベース２が工作機械５を２台搭載する幅で構成されたものであったが、１台だけであったり、３台或いは４台であっても良い。レール部材１５や増設レール部材１７の長さは、そうしたベース２の幅に合わせて形成される。

１…機械加工ライン ２Ａ…ベース ２Ｂ…増設ベース ３…加工モジュール ４…オートローダ ５…工作機械 １５…レール部材 １７…増設レール部材 １８…連結用治具 ２３…走行レール ３１，３２…ブラケット ４５…固定ボルト

Claims (4)

1. ワークに対して所定の加工を行う加工モジュールと、前記加工モジュールとの間でワークの受け渡しを行うオートローダとがベースに搭載された加工機械のベース構造であって、
   前記ベースは、前面部に当該ベース幅に長さを合わせた前記オートローダのレール部材が組み付けられて構成されたものであり、
   前記加工モジュールの増設時に、前記ベースに対して設置する増設ベースの前面部に対し、当該増設ベース幅に長さを合わせた前記オートローダの増設レール部材が着脱可能なものであって、
   前記増設レール部材は、前記増設ベースに対してベース固定用ボルトによって締結するブラケットを備え、前記ブラケットは、前記ベース固定用ボルトの位置を高さ方向、奥行き方向及び左右方向に位置調整が可能な位置調整機構を有することを特徴とする加工機械のベース構造。
2. 前記増設レール部材は、レール台に前記ブラケットが取り付けられたものであり、位置調整機構は、前記レール台から前記ベース固定用ボルトの間の所定個所に設けられた複数の固定ボルトの貫通孔が高さ方向、奥行き方向又は左右方向に長い長孔の締結部が少なくとも一か所ずつあることを特徴とする請求項１に記載の加工機械のベース構造。
3. ワークに対して所定の加工を行う加工モジュールと、前記加工モジュールとの間でワークの受け渡しを行うオートローダとがベースに搭載され、複数の前記ベースを幅方向に近接して並べて設置することで加工機械ラインを構築するベース設置方法であり、
   基準となる第１ベースは、その前面部に当該ベース幅に合わせて形成された前記オートローダの第１レール部材が取り付けられており、
   前記第１ベースの第１レール部材に対し第２ベースのベース幅に合わせて形成された前記オートローダの第２レール部材が連結され、その後に前記第２ベースが前記第１ベースの幅方向に近接して配置され、前記第２レール部材が前記第２ベースに取り付けられるようにしたことを特徴とする加工機械ラインを構築するベース設置方法。
4. 前記第２レール部材は、前記第１レール部材と同じ高さで水平な姿勢を保つための連結用治具によって支持された状態で前記第１レール部材に連結され、
   連結後の前記第２レール部材は、前記連結用治具が外された後に前記第２ベースに固定されることを特徴とする請求項３に記載する加工機械ラインを構築するベース設置方法。
   

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