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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024000814
(43)【公開日】2024-01-09
(54)【発明の名称】加工システム
(51)【国際特許分類】
B23Q 41/02 20060101AFI20231226BHJP
B23Q 41/08 20060101ALI20231226BHJP
【ＦＩ】
B23Q41/02 Z
B23Q41/08 B
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022099737
(22)【出願日】2022-06-21
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-11-13
(71)【出願人】
【識別番号】594190068
【氏名又は名称】マキノジェイ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100160705
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 健太郎
(72)【発明者】
【氏名】延吉 健一朗
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼木 稜平
(72)【発明者】
【氏名】副島 公平
【テーマコード（参考）】
3C042
【Ｆターム（参考）】
3C042RA22
3C042RB32
3C042RK29
(57)【要約】
【課題】短時間で工具交換や被加工物交換が可能で、低コストで比較的限られた空間に設置することができる加工システムを提供すること。
【解決手段】複数の被加工物を連続的に加工する加工システム１００が、軌道１０８と、軌道に沿った設置領域に設置される少なくとも１つの工作機械１０、２０、３０と、工作機械の設置領域よりも軌道の一方の端部側に設置される工具ステーション１０６と、工作機械の設置領域よりも軌道の他方の端部側に設置される被加工物ステーション１０４と、軌道に沿って移動し被加工物を搬送する被加工物搬送装置１１０と、軌道に沿って移動し工具を搬送する工具搬送装置１２０とを具備する。
【選択図】図１
【解決手段】複数の被加工物を連続的に加工する加工システム１００が、軌道１０８と、軌道に沿った設置領域に設置される少なくとも１つの工作機械１０、２０、３０と、工作機械の設置領域よりも軌道の一方の端部側に設置される工具ステーション１０６と、工作機械の設置領域よりも軌道の他方の端部側に設置される被加工物ステーション１０４と、軌道に沿って移動し被加工物を搬送する被加工物搬送装置１１０と、軌道に沿って移動し工具を搬送する工具搬送装置１２０とを具備する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の被加工物を連続的に加工する加工システムにおいて、
水平に延びる軌道と、
前記軌道の一方の端部側に配置される複数の工具を保持可能な工具マガジン、および、前記軌道の前記一方の端部側とは反対の他方の端部側に配置される被加工物を加工する加工室を備え、前記軌道に沿った設置領域に設置される少なくとも１つの工作機械と、
前記工作機械の設置領域よりも前記軌道の一方の端部側に設置される工具ステーションと、
前記工作機械の設置領域よりも前記軌道の他方の端部側に設置される被加工物ステーションと、
前記軌道に沿って移動し、前記被加工物ステーションと前記工作機械の加工室との間で被加工物を搬送する被加工物搬送装置と、
前記被加工物搬送装置よりも前記軌道の一方の端部側で前記軌道に沿って移動し、前記工具ステーションと前記工作機械との間で工具を搬送する工具搬送装置と、
を備えることを特徴とする加工システム。
水平に延びる軌道と、
前記軌道の一方の端部側に配置される複数の工具を保持可能な工具マガジン、および、前記軌道の前記一方の端部側とは反対の他方の端部側に配置される被加工物を加工する加工室を備え、前記軌道に沿った設置領域に設置される少なくとも１つの工作機械と、
前記工作機械の設置領域よりも前記軌道の一方の端部側に設置される工具ステーションと、
前記工作機械の設置領域よりも前記軌道の他方の端部側に設置される被加工物ステーションと、
前記軌道に沿って移動し、前記被加工物ステーションと前記工作機械の加工室との間で被加工物を搬送する被加工物搬送装置と、
前記被加工物搬送装置よりも前記軌道の一方の端部側で前記軌道に沿って移動し、前記工具ステーションと前記工作機械との間で工具を搬送する工具搬送装置と、
を備えることを特徴とする加工システム。
【請求項2】
前記工具マガジンは、カバーにより画成される工具マガジン室内に配設されており、該カバーは、前記工具搬送装置が工具マガジン室内にアクセス可能とする開口部と、該開口部を開閉するシャッタとを具備する請求項１に記載の加工システム。
【請求項3】
前記工具搬送装置は、前記工具マガジンから工具を取り出し、また前記工具マガジンに工具を装着するマニピュレータを具備し、該マニピュレータは、前記工具搬送装置において前記被加工物搬送装置側に配置されている請求項１に記載の加工システム。
【請求項4】
前記マニピュレータは、工具を把持可能なハンドを有したロボットアームを具備する請求項３に記載の加工システム。
【請求項5】
複数の工作機械を具備し、
該複数の工作機械は先端に工具を装着する主軸を備えており、
前記主軸は、前記複数の工作機械ごとに異なるシャンクサイズの工具を装着可能となっており、前記ロボットアームのハンドは、異なるシャンクサイズの工具を把持可能となっている請求項４に記載の加工システム。
該複数の工作機械は先端に工具を装着する主軸を備えており、
前記主軸は、前記複数の工作機械ごとに異なるシャンクサイズの工具を装着可能となっており、前記ロボットアームのハンドは、異なるシャンクサイズの工具を把持可能となっている請求項４に記載の加工システム。
【請求項6】
複数の工作機械を具備し、
該複数の工作機械の各々は、
先端に工具を装着する主軸と、
被加工物を固定するテーブルと、
前記主軸と前記テーブルとの間の相対移動および前記工具マガジンを制御する制御装置を備えており、
前記加工システムは、前記複数の工作機械の制御装置、前記被加工物搬送装置および前記工具搬送装置に接続された加工システム制御装置を更に具備し、
前記加工システム制御装置は、被加工物交換指令と工具交換指令とを同時に実行したとき、前記被加工物搬送装置と前記工具搬送装置とが干渉するか否かを判断し、干渉すると判断した場合に、被加工物交換指令を優先して実行するよう前記被加工物搬送装置および工具搬送装置を制御する請求項１に記載の加工システム。
該複数の工作機械の各々は、
先端に工具を装着する主軸と、
被加工物を固定するテーブルと、
前記主軸と前記テーブルとの間の相対移動および前記工具マガジンを制御する制御装置を備えており、
前記加工システムは、前記複数の工作機械の制御装置、前記被加工物搬送装置および前記工具搬送装置に接続された加工システム制御装置を更に具備し、
前記加工システム制御装置は、被加工物交換指令と工具交換指令とを同時に実行したとき、前記被加工物搬送装置と前記工具搬送装置とが干渉するか否かを判断し、干渉すると判断した場合に、被加工物交換指令を優先して実行するよう前記被加工物搬送装置および工具搬送装置を制御する請求項１に記載の加工システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の工作機械と、工具搬送装置と、被加工物搬送装置とを備えた加工システムに関する。
【背景技術】
【0002】
このような加工システムに関連して、特許文献１には、複数台のマシニングセンタを横列配置し、該複数台のマシニングセンタに接近した位置に工具ストッカとワークストッカとを配置し、マシニングセンタと、工具ストッカおよびワークストッカとの間にツールおよびワークを搬送するスタッカクレーンを配置したフレキシブルマニファクチュアリングシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開昭６０－１２７９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１のフレキシブルマニファクチュアリングシステムでは、マシニングセンタと、工具ストッカおよびワークストッカとの間でツールおよびワークを搬送するためにスタッカクレーンが用いられている。スタッカクレーンは非常に大掛かりな装置であり、設置スペースや設置コストが非常に大きくなる。
【0005】
本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、短時間で工具交換や被加工物交換が可能で、またそのためにシステムを停止する必要がなく、低コストで比較的限られた空間に設置することができる加工システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述の目的を達成するために、本発明によれば、複数の被加工物を連続的に加工する加工システムにおいて、水平に延びる軌道と、前記軌道の一方の端部側に配置される複数の工具を保持可能な工具マガジン、および、前記軌道の前記一方の端部側とは反対の他方の端部側に配置される被加工物を加工する加工室を備え、前記軌道に沿った設置領域に設置される少なくとも１つの工作機械と、前記工作機械の設置領域よりも前記軌道の一方の端部側に設置される工具ステーションと、前記工作機械の設置領域よりも前記軌道の他方の端部側に設置される被加工物段取りステーションと、前記軌道に沿って移動し、前記被加工物段取りステーションと前記工作機械の加工室との間で被加工物を搬送する被加工物搬送装置と、前記被加工物搬送装置よりも前記軌道の一方の端部側で前記軌道に沿って移動し、前記工具ステーションと前記工作機械との間で工具を搬送する工具搬送装置とを具備する加工システムが提供される。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、共通する軌道に沿って独立した被加工物搬送装置と工具搬送装置が移動するので、加工システムは比較的狭いスペースに設置可能となる。また、工具搬送装置は、軌道上において、被加工物搬送装置よりも工具ステーションの近傍に配置されるので、同一の工作機械に対して、被加工物搬送装置による被加工物交換動作と、工具搬送装置による工具交換動作を同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１において、加工システム１００は、好ましくは複数の工作機械、加工システム制御装置１０２、被加工物段取りステーションとしての被加工物ステーション１０４、工具ステーション１０６、軌道１０８、軌道１０８に沿って移動可能な被加工物搬送装置１１０および工具搬送装置１２０を主要な構成要素として含んでいる。加工システム１００は、更に、被加工物棚１３０を含んでいてもよい。
図１において、加工システム１００は、好ましくは複数の工作機械、加工システム制御装置１０２、被加工物段取りステーションとしての被加工物ステーション１０４、工具ステーション１０６、軌道１０８、軌道１０８に沿って移動可能な被加工物搬送装置１１０および工具搬送装置１２０を主要な構成要素として含んでいる。加工システム１００は、更に、被加工物棚１３０を含んでいてもよい。
【0010】
図１には、一例として３台の工作機械１０、２０、３０が示されているが、加工システム１００は、より多くの或いは２台の工作機械を含んでいてもよいし、１台の工作機械でも加工システム１００を構成することができる。工作機械１０、２０、３０の各々は、被加工物Ｗを載置、固定するテーブル（図示せず）と、被加工物Ｗを加工する工具Ｔを装着する主軸１２、２２、３２と、加工室１８、２８、３８を画成するカバーとを備えている。主軸１２、２２、３２およびテーブルは、加工室１８、２８、３８内に配設されている。工具Ｔは、一例として、エンドミルやドリルのような回転工具とすることができ、この場合、工作機械１０、２０、３０の主軸１２、２２、３２は回転主軸であり、例えば、主軸頭（図示せず）に回転可能に支持することができる。
【0011】
工作機械１０、２０、３０は、被加工物Ｗと工具Ｔとを相対移動する直線送り軸装置（図示せず）を備えている。一例として、工作機械１０、２０、３０は、Ｘ軸（図１において左右方向）、Ｙ軸（図１の紙面に垂直な方向）および工具Ｔの回転軸線に平行に延びるＺ軸（図１では上下方向）の直交３軸方向に被加工物Ｗと工具Ｔとを相対移動可能となっている。工作機械１０、２０、３０は、直交３軸方向の直線送り軸装置に加えて、１つまたは２つの回転送り軸装置（図示せず）を備えていてもよい。
【0012】
軌道１０８は、所定の方向に直線状に延びるレール（図示せず）を具備することができる。図１では、軌道１０８のレールはＸ軸方向に延びるレールを具備している。軌道１０８は、好ましくは、２本のレールを具備する。図１では、３機の工作機械１０、２０、３０は、軌道１０８に沿った設置領域に横並びに配置されている。軌道１０８の周囲、つまり工具搬送装置１２０と被加工物搬送装置１１０が移動する領域を柵で包囲して、オペレータその他の通行者の安全を確保するようにできる。
【0013】
工作機械１０、２０、３０は、更に、工具マガジン室１４、２４、３４内に収容された工具マガジンを備えている。工具マガジン室１４、２４、３４を画成するカバーの天井部分に、後述する工具搬送装置が工具マガジン室１４、２４、３４内にアクセスする開口部１４ａ、２４ａ、３４ａを形成することができる。開口部１４ａ、２４ａ、３４ａにシャッタ（図示せず）を配設して、工具マガジン室１４、２４、３４内の雰囲気が外部に流出することを防止することができる。
【0014】
工具マガジンは、一例として、工具Ｔを把持する複数のグリッパを円環状に配列した回転体（図示せず）と、該回転体を回転駆動する工具マガジン駆動モータ（図示せず）と、前記複数のグリッパの１つに把持された工具Ｔと、工作機械１０、２０、３０の各々の主軸１２、２２、３２に装着された工具Ｔとを交換する工具交換装置（図示せず）とを含むことができる。
【0015】
回転体は、一例として、Ｘ軸に平行に延びる中心軸線（図示せず）周りに回転可能に支持することができる。前記工具マガジン駆動モータは、前記複数のグリッパの１つを工具交換装置との授受位置へ配置するように、回転体を回転駆動可能となっている。工具交換装置との授受位置へ配置されるグリッパは、工具交換装置へ渡すための工具Ｔを把持しているか、或いは、工具交換装置から工具Ｔを受け取るために何も把持していない空の状態とすることができる。
【0016】
工具マガジン駆動モータは、更に、前記複数のグリッパの１つを工具搬送装置１２０との受渡位置へ配置するように、回転体を回転駆動可能となっている。工具搬送装置１２０との受渡位置へ配置されるグリッパは、工具搬送装置１２０へ渡すための工具Ｔを把持しているか、或いは、工具搬送装置１２０から工具Ｔを受け取るために何も把持していない空の状態とすることができる。
【0017】
工具マガジンは、他の形態の工具マガジンとしてもよい。例えば、工具マガジンは、工具を鉛直平面内に配列、保持する複数の工具保持部を有したラック（図示せず）と、該ラックから工具を取り外し、所定位置へ搬送する或いは前記ラックの所定位置に工具Ｔを搬送する工具移送装置（図示せず）を備えていてもよい。この場合、前記工具移送装置に把持された工具Ｔと、工作機械１０、２０、３０の各々の主軸１２、２２、３２に装着された工具Ｔとを交換する工具交換装置（図示せず）を更に含むことができる。前記工具移送装置は、工具交換装置との授受位置、工具搬送装置１２０との受渡位置および前記ラックの工具保持部との間で移動可能となっている。
【0018】
工作機械１０、２０、３０は、制御装置１６、２６、３６を具備している。制御装置１６、２６、３６は、工作機械１０、２０、３０の送り軸装置のサーボモータおよび主軸を回転駆動するサーボモータを制御するＮＣ装置および工具マガジンの前記工具マガジン駆動モータ、工具交換装置および工具移送装置等を制御する機械制御装置を含むことができる。また制御装置１６、２６、３６は、個々の工具Ｔの使用時間を累積し、残っている使用可能時間（工具寿命）を演算するようにできる。
【0019】
被加工物ステーション１０４は、軌道１０８の他方の端部Ａまたは該端部Ａに隣接させて配置されている。被加工物ステーション１０４は、軌道１０８に関して、工作機械１０、２０、３０と同じ側に配置されている。オペレータは、被加工物ステーション１０４を通じて加工済被加工物Ｗを外部へ取り出し、未加工被加工物Ｗを加工システム１００内へ搬入する。被加工物ステーション１０４は、加工済被加工物Ｗおよび／または未加工被加工物Ｗを載置する被加工物載置台（図示せず）と、該被加工物載置台を包囲するカバー（図示せず）と、オペレータが被加工物載置台にアクセスするために、前記カバーに形成された開口部（オペレータ側開口部）を開閉するドア等を含むことができる。なお、前記カバーは、軌道１０８に面した側面は常に開放しておくようにできる。
【0020】
被加工物ステーション１０４は、また、加工システム制御装置１０２に接続されている。加工システム制御装置１０２は、一例として、被加工物ステーション１０４の制御盤（図示せず）に接続することができる。例えば、加工システム制御装置１０２によってドアの開閉を監視するために、被加工物ステーション１０４の前記ドアにスイッチ（図示せず）を取り付けることができる。或いは、オペレータが、被加工物ステーション１０４における被加工物Ｗの段取り作業が終了したときに、被加工物ステーション１０４の前記制御盤から、手動操作で段取り作業終了を加工システム制御装置１０２に通知するようにできる。
【0021】
工具ステーション１０６は、軌道１０８において、被加工物ステーション１０４の反対の端部Ｂまたは該端部Ｂに隣接させて配置されている。工具ステーション１０６は、軌道１０８に関して、工作機械１０、２０、３０および被加工物ステーション１０４と同じ側に配置されている。こうして、軌道１０８に沿って、被加工物ステーション１０４と、工具ステーション１０６との間に複数の工作機械１０、２０、３０が配置されることとなる。或いは、レイアウトスペースを考慮して、被加工物ステーション１０４および工具ステーション１０６は、工作機械１０、２０、３０とは反対側に配置するようにしてもよい。
【0022】
工具ステーション１０６は、工具段取り部１０６ａと、工具ストッカ１０６ｂと、工具段取り部１０６ａおよび工具ストッカ１０６ｂを包囲するカバー（図示せず）とを含むことができる。工具ステーション１０６は、また、前記カバーに取り付けられた制御盤（図示せず）を含むことができる。工具段取り部１０６ａと工具ストッカ１０６ｂとの間に仕切壁（図示せず）を設け、カバー内の空間を分割するようにしてもよい。
【0023】
オペレータは、工具段取り部１０６ａにおいて工具の段取りを行い、或いは、工具段取り部１０６ａを通じて使用済工具を加工システム１００の外部へ取り出し、新たな工具Ｔを加工システム１００内へ搬入することができる。工具ストッカ１０６ｂは、一例として、工具を鉛直平面内に配列、保持する複数の工具保持部を有したラック（図示せず）を備えることができる。
【0024】
工具ステーション１０６は、オペレータが工具段取り部１０６ａにアクセスするために、前記カバーに形成された開口部（オペレータ側開口部）を開閉するドア等を含むことができる。なお、前記カバーは、軌道１０８に面した側面は、工具段取り部１０６ａおよび工具ストッカ１０６ｂの双方の部分で、常に開放しておくようにできる。
【0025】
工具ステーション１０６もまた、加工システム制御装置１０２に接続されている。加工システム制御装置１０２は、一例として、工具ステーション１０６の制御盤（図示せず）に接続することができる。例えば、工具ステーション１０６の前記ドアにスイッチ（図示せず）を取り付け、これを加工システム制御装置１０２に接続することによって、加工システム制御装置１０２により該ドアの開閉を監視することができる。或いは、オペレータが、工具ステーション１０６における工具Ｔの段取り作業が終了したときに、工具ステーション１０６の前記制御盤から、手動操作で段取り作業終了を加工システム制御装置１０２に通知するようにできる。その際、オペレータは、段取り作業を終了した工具Ｔの工具番号を前記制御盤から加工システム制御装置１０２に通知することができる。
【0026】
被加工物搬送装置１１０は、軌道１０８に沿って往復移動可能な台車１１２と、該台車１１２に配置された被加工物交換装置とを含む被加工物搬送台車を具備している。図１の実施形態では、被加工物搬送台車１１０は、２つの被加工物交換装置１１４、１１６を備えている。被加工物交換装置１１４、１１６は、軌道１０８に沿った台車１１２の移動方向に垂直な水平方向、本実施形態では、Ｚ軸方向に移動可能で被加工物を載置するスライダ（図示せず）と、Ｚ軸方向に伸縮可能なガイドレールとを含むことができる。被加工物交換装置は、一例として、被加工物Ｗを把持可能なハンドを有した垂直多関節型ロボットアームのようなマニピュレータとしてもよい。
【0027】
被加工物搬送台車１１０は、加工システム制御装置１０２に接続されており、加工システム制御装置１０２によって、軌道１０８に沿った被加工物搬送台車１１０の移動および被加工物交換装置１１４、１１６の動作が制御される。
【0028】
被加工物搬送台車１１０は、複数の工作機械１０、２０、３０と、被加工物ステーション１０４との間で被加工物Ｗを交換する。より詳細には、未加工被加工物Ｗを被加工物ステーション１０４から複数の工作機械１０、２０、３０の１つへ搬送する。その際、被加工物搬送台車１１０は、１つの未加工被加工物Ｗを一方の被加工物交換装置１１４または１１６のスライダ上に載置し、他方の被加工物交換装置１１６または１１４のスライダ上には被加工物が載置されていない空の状態となっている。
【0029】
被加工物Ｗの交換に際して、オペレータは、被加工物ステーション１０４のドアを開いて、未加工被加工物Ｗを被加工物ステーション１０４の被加工物載置台の上の所定位置に載置する。そのとき、加工システム制御装置１０２は、被加工物搬送台車１１０が、ドア開放中の被加工物ステーション１０４に接近することを禁止するようにできる。被加工物ステーション１０４のドアが閉じられると、被加工物搬送台車１１０は、軌道１０８に沿って、被加工物ステーション１０４の前に移動する。このとき、一方の被加工物交換装置１１４または１１６が、被加工物載置台の上の未加工被加工物Ｗの前、つまり被加工物載置台の前記所定位置の前に位置決めされる。
【0030】
次いで、前記一方の被加工物交換装置１１４または１１６のスライダおよびガイドレールが、被加工物載置台上の未加工被加工物Ｗへ向けてＺ軸方向に前進し、該スライダ上に未加工被加工物Ｗが載置される。次いで、該一方の被加工物交換装置１１４または１１６のスライダおよびガイドレールは初期位置（収縮位置）へ後退する。
【0031】
次いで、被加工物搬送台車１１０は軌道１０８に沿って、前記１つの工作機械１０、２０または３０の前に移動する。このとき、被加工物搬送台車１１０は、空の状態の前記他方の被加工物交換装置１１６または１１４が、前記１つの工作機械１０、２０または３０のテーブルの正面に配置されるように位置決めされる。次いで、前記他方の被加工物交換装置１１６または１１４のスライダおよびガイドレールが、前記１つの工作機械１０、２０または３０のテーブルへ向けてＺ軸方向に前進し加工済被加工物Ｗを受け取る。受け取った後、該他方の被加工物交換装置１１６または１１４のスライダおよびガイドレールが初期位置（収縮位置）へ後退する。
【0032】
次いで、被加工物搬送台車１１０は、前記一方の被加工物交換装置１１４または１１６が、前記１つの工作機械１０、２０または３０のテーブルの前に配置されるように、軌道１０８に沿って移動する。次いで、前記一方の被加工物交換装置１１４または１１６のスライダおよびガイドレールが未加工被加工物Ｗと共に前進し、未加工被加工物Ｗが前記１つの工作機械１０、２０または３０のテーブルの上に載置される。次いで、該一方の被加工物交換装置１１４または１１６のスライダおよびガイドレールは初期位置（収縮位置）へ後退する。
【0033】
次いで、被加工物搬送台車１１０は、軌道１０８に沿って被加工物ステーション１０４の前に移動し、加工済被加工物Ｗを保持する前記他方の被加工物交換装置１１６または１１４のスライダおよびガイドレールが、被加工物ステーション１０４へ向けて前進し、加工済被加工物Ｗが被加工物ステーション１０４の被加工物載置台の上に載置される。
【0034】
被加工物棚１３０が設けられている場合、被加工物棚１３０は、未加工被加工物Ｗまたは加工済被加工物Ｗを一時的に格納する１または複数の載置面（図示せず）を有することができる。この場合、被加工物搬送台車１１０の被加工物交換装置１１４、１１６のスライダおよびガイドレールは、工作機械１０、２０、３０へ向けてＺ軸方向に前進可能に、かつ、被加工物棚１３０へ向けてＺ軸方向に後退可能に設けられている。こうして、被加工物搬送台車１１０は、複数の工作機械１０、２０、３０と、被加工物ステーション１０４と、被加工物棚１３０との間で、被加工物（未加工被加工物Ｗおよび加工済被加工物Ｗ）を搬送、交換する。
【0035】
例えば、被加工物搬送台車１１０は、オペレータが被加工物ステーション１０４に搬入した未加工被加工物Ｗを被加工物棚１３０へ順次搬送し、多数の未加工被加工物Ｗを被加工物棚１３０に格納するようにできる。こうすることによって、加工システム１００は、多数の被加工物の加工を、例えば、夜間に無人で行うことが可能となる。
【0036】
工具搬送装置１２０は、軌道１０８に沿って往復可能な台車と、該台車に設けられたマニピュレータとを具備する。マニピュレータは、一例として、工具Ｔを把持可能なハンドを有した垂直多関節ロボットアーム１２２とすることができる。工具搬送装置１２０は、また、少なくとも１つの工具Ｔを保持する工具バッファ（図示せず）を備えることができる。工具搬送装置１２０は、軌道１０８上の被加工物搬送台車１１０よりも、工具ステーション１０６側に配置することができる。
【0037】
工具搬送装置１２０は、加工システム制御装置１０２に接続されており、加工システム制御装置１０２によって、軌道１０８に沿った工具搬送装置１２０の移動およびロボットアーム１２２の動作が制御される。
【0038】
工具搬送装置１２０は、軌道１０８に沿って、工具を交換すべき工作機械１０、２０または３０の前に移動する。工具搬送装置１２０は、特に、開口部１４ａ、２４ａ、３４ａを通じて工具マガジン室１４、２４、３４内にロボットアーム１２２がアクセス可能な所定位置に位置決めされる。
【0039】
このとき、工具マガジン室１４、２４、３４内では、工具マガジンの回転体を回転して、空のグリッパを工具搬送装置１２０との工具Ｔの受渡位置に配置しておくことができる。工具搬送装置１２０のロボットアーム１２２は、工具バッファから１つの工具Ｔを把持し、開口部１４ａ、２４ａまたは３４ａを通じて、工具Ｔを受渡位置の空のグリッパに装着する。更に、工具Ｔを装着する必要がある場合には、同様に、回転体を回転して、次の空のグリッパが受渡位置に配置され、ロボットアーム１２２によって、次の工具Ｔが該グリッパに装着される。
【0040】
或いは、工具を交換する場合には、回転体を回転して、交換すべき工具を把持したグリッパを受渡位置に配置し、該工具Ｔ（旧工具）が、ロボットアーム１２２によって、把持され該グリッパから取り外され、工具搬送装置１２０の工具バッファへ移送され、次いで、工具バッファから新たな工具Ｔ（新工具）が、ロボットアーム１２２によって、前記受渡位置に配置されているグリッパに移送、装着される。工具バッファに移送された旧工具Ｔは、工具搬送装置１２０によって工具ステーション１０６へ搬送され、ロボットアーム１２２によって、工具段取り部１０６ａに載置される。工具段取り部１０６ａに載置された旧工具Ｔは、オペレータによって、工具段取り部１０６ａから外部へ取り出される。
【0041】
工具搬送装置１２０は、また、工具ステーション１０６において、工具段取り部１０６ａと、工具ストッカ１０６ｂとの間で工具Ｔを移送することができる。より詳細には、工具搬送装置１２０は、ロボットアーム１２２を用いて、工具段取り部１０６ａにおいて、オペレータが段取りした工具Ｔまたはオペレータが工具段取り部１０６ａへ載置した工具Ｔを、工具ストッカ１０６ｂへ移送したり、工具ストッカ１０６ｂに保持されている複数の工具Ｔのうち工具ステーション１０６から外部へ取り出すべき工具Ｔを、工具ストッカ１０６ｂから工具段取り部１０６ａへ移送することができる。その際、工具ステーション１０６の前記ドアが開放している間は、工具搬送装置１２０が工具段取り部１０６ａに接近することを禁止することができる。然しながら、この間（つまり、オペレータが工具段取り部１０６ａで段取り作業をしている間）、工具搬送装置１２０は、工具ステーション１０６の工具ストッカ１０６ｂおよび工作機械１０、２０、３０に対しては作業を行うことができる。
【0042】
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。図１の実施形態では、被加工物は、工作機械１０、２０、３０のテーブルに直接固定されるようになっているが、図２の実施形態では、被加工物Ｗは、パレット（図示せず）に取り付けられ、該パレットＰを工作機械１０、２０、３０のテーブルに固定するようになっている。なお、図２において、図１と同様の構成要素には同じ参照番号が付されており、重複する説明は省略する。
【0043】
図２を参照すると、第２の実施形態による加工システム２００は、被加工物は、パレットＰに取り付けられた状態で搬送される。加工システム２００は、被加工物搬送装置としてパレット搬送台車２１０を、そして、被加工物段取りステーションとしてパレットステーション２０４を具備している。
【0044】
パレットステーション２０４は、軌道１０８の一方の端部または該端部に隣接させて配置されている。パレットステーション２０４は、軌道１０８に関して、工作機械１０、２０、３０と同じ側に配置されている。オペレータは、パレットステーション２０４を通じて加工済被加工物ＷをパレットＰと共に加工システム２００外へ取り出し、未加工被加工物ＷをパレットＰと共に加工システム２００内へ搬入する。オペレータは、パレットステーション２０４において、被加工物WをパレットＰに取り付ける段取り作業を行うようにしてもよい。
【0045】
パレットステーション２０４は、パレットＰに取り付けられた加工済被加工物Ｗおよび／または未加工被加工物Ｗを載置するパレット載置台（図示せず）と、該パレット載置台を包囲するカバー（図示せず）と、オペレータがパレット載置台にアクセスするために、前記カバーに形成された開口部（オペレータ側開口部）を開閉するドア等を含むことができる。パレットステーション２０４は、また、前記カバーに取り付けられた制御盤（図示せず）を含むことができる。なお、前記カバーは、軌道１０８に面した側面は常に開放しておくようにできる。
【0046】
パレットステーション２０４は、また、加工システム制御装置２０２に接続されている。加工システム制御装置２０２は、一例として、パレットステーション２０４の制御盤（図示せず）に接続することができる。例えば、加工システム制御装置２０２によってドアの開閉を監視するために、パレットステーション２０４の前記ドアにスイッチ（図示せず）を取り付けることができる。或いは、オペレータが、パレットステーション２０４における被加工物ＷのパレットＰへの取り付けのような段取り作業が終了したときに、パレットステーション２０４の前記制御盤から、手動操作で段取り作業終了を加工システム制御装置２０２に通知するようにできる。その際、オペレータは、制御盤に入力することによって、段取り作業を終了したパレットＰのパレット番号を加工システム制御装置２０２に通知するようにできる。
【0047】
パレット搬送台車２１０は、軌道１０８に沿って往復移動可能な台車２１２と、該台車２１２に配置されたパレット交換装置とを具備している。図２の実施形態では、パレット搬送台車２１０は、２つのパレット交換装置２１４、２１６を備えている。パレット交換装置２１４、２１６は、軌道１０８に沿った台車２１２の移動方向に垂直な水平方向、本実施形態では、Ｚ軸方向に移動可能で被加工物Ｗを取り付けたパレットＰを載置可能なスライダ（図示せず）と、Ｚ軸方向に伸縮可能なガイドレールとを含むことができる。パレット交換装置は、一例として、被加工物を把持可能なハンドを有した垂直多関節ロボットアームのようなマニピュレータとしてもよい。
【0048】
パレット搬送台車２１０は、複数の工作機械１０、２０、３０と、パレットステーション２０４との間で被加工物Ｗを取り付けたパレットＰを交換する。パレット搬送台車２１０は、加工システム制御装置２０２に接続されており、加工システム制御装置２０２によって、軌道１０８に沿ったパレット搬送台車２１０の移動およびパレット交換装置２１４、２１６の動作が制御される。パレット交換動作は、第１の実施形態において、被加工物搬送装置１１０に関連して説明した被加工物交換動作と同様である。
【0049】
第２の実施形態によれば、パレットＰには被加工物でなく工具Ｔを搭載するようにしてもよい。工作機械１０、２０、３０の加工室に投入されたパレット上の新しい工具Ｔを工作機械１０、２０、３０の送り軸装置を用いて主軸１２、２２、３２に装着した後、工具マガジンの工具交換装置を用いて、工具マガジンの寿命に達した工具Ｔと交換することができる。工作機械１０、２０、３０で工具搬送装置１２０の機能を補うことができ、また、工具ステーション１０６に空きが無いときの収納リソースとして使用できる。
【0050】
既述した第１と第２の実施形態によれば、工具搬送装置１２０と、被加工物搬送台車１１０またはパレット搬送台車２１０は、互いに干渉することなく、同一の工作機械１０、２０または３０に同時にアクセスすることができ、工具Ｔと被加工物Ｗまたは被加工物Ｗを取り付けたパレットＰの搬送が可能となる。
【0051】
また、工具搬送装置１２０は工作機械１０、２０、３０間で工具Ｔを搬送することができる。例えば、工作機械の台数（本実施形態では、３台）分準備することが困難な高価な工具Ｔを工作機械１０、２０、３０間で流用できる。
【0052】
複数の工作機械１０、２０、３０は、異なるシャンクサイズの工具Ｔを装着可能なように構成することができる。例えば、工作機械１０の主軸１２が第１のシャンクサイズの工具Ｔを装着可能で、工作機械２０の主軸２２が第２のシャンクサイズの工具Ｔを装着可能で、工作機械３０の主軸３２が、第３のシャンクサイズの工具Ｔを装着可能なように構成することができる。シャンクサイズの組合せは自由に設定できる。工作機械１０、２０の主軸１２、２２が第１のシャンクサイズの工具Ｔを装着可能で、工作機械３０の主軸３２が第２のシャンクサイズの工具Ｔを装着可能なようにしてもよい。この場合、工具搬送装置１２０のロボットアーム１２２のハンドは第１～第３のシャンクサイズに適合する。或いは、工具搬送装置１２０上にシャンクサイズ別に複数のハンドを準備して交換可能としてもよい。工具ステーション１０６もまた第１～第３のシャンクサイズに適合する。
【0053】
加工システム制御装置１０２、２０２は、工作機械１０、２０、３０の制御装置１６、２６、３６から個々の工具寿命を受取り、工具寿命に近い工具Ｔの交換要求をオペレータに発するようにできる。また、要求された被加工物の加工内容から必要な工具Ｔを抽出し、必要な工具Ｔが加工システム１００、２００内で不足している場合に、オペレータに向けて交換要求を発することができる。オペレータは工具ステーション１０６の操作盤上の表示装置（図示せず）で交換要求を確認し、交換が必要な工具Ｔの準備を予め行い、工具ステーション１０６に格納しておくことができる。交換要求は、加工システム制御装置１０２、２０２と通信可能なパーソナルコンピュータ（図示せず）やハンドヘルドデバイス（図示せず）で受信するようにしてもよい。
【0054】
工具の交換は、工具寿命を考慮して余裕を持って行うことができる。従って、加工システム制御装置１０２、２０２は、工作機械１０、２０、３０の制御装置１６、２６、３６から工具交換指令と被加工物交換指令またはパレット交換指令が同時に発せられたとき、工具搬送装置１２０と被加工物搬送装置１１０またはパレット搬送台車２１０が同時に動作した場合に両者が干渉するか否かを判断し、干渉すると判断した場合に、被加工物ＷまたはパレットＰの交換を優先して実行するようにできる。これにより、生産性を向上させることができる。
【符号の説明】
【0055】
１０ 工作機械
１２ 主軸
１４ 工具マガジン室
１４ａ 開口部
１６ 制御装置
１８ 加工室
２０ 工作機械
２２ 主軸
２４ 工具マガジン室
２４ａ 開口部
２６ 制御装置
２８ 加工室
３０ 工作機械
３２ 主軸
３４ 工具マガジン室
３４ａ 開口部
３６ 制御装置
３８ 加工室
１００ 加工システム
１０２ 加工システム制御装置
１０４ 被加工物ステーション
１０６ 工具ステーション
１０６ａ 工具段取り部
１０６ｂ 工具ストッカ
１０８ 軌道
１１０ 被加工物搬送台車
１１２ 台車
１１４ 被加工物交換装置
１１６ 被加工物交換装置
１２０ 工具搬送装置
１２２ ロボットアーム
１３０ 被加工物棚
２００ 加工システム
２０２ 加工システム制御装置
２０４ パレットステーション
２０８ 軌道
２１０ パレット搬送台車
２１２ 台車
２１４ パレット交換装置
２１６ パレット交換装置
１２ 主軸
１４ 工具マガジン室
１４ａ 開口部
１６ 制御装置
１８ 加工室
２０ 工作機械
２２ 主軸
２４ 工具マガジン室
２４ａ 開口部
２６ 制御装置
２８ 加工室
３０ 工作機械
３２ 主軸
３４ 工具マガジン室
３４ａ 開口部
３６ 制御装置
３８ 加工室
１００ 加工システム
１０２ 加工システム制御装置
１０４ 被加工物ステーション
１０６ 工具ステーション
１０６ａ 工具段取り部
１０６ｂ 工具ストッカ
１０８ 軌道
１１０ 被加工物搬送台車
１１２ 台車
１１４ 被加工物交換装置
１１６ 被加工物交換装置
１２０ 工具搬送装置
１２２ ロボットアーム
１３０ 被加工物棚
２００ 加工システム
２０２ 加工システム制御装置
２０４ パレットステーション
２０８ 軌道
２１０ パレット搬送台車
２１２ 台車
２１４ パレット交換装置
２１６ パレット交換装置
【図1】
【図2】
【手続補正書】
【提出日】2023-06-16
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
上述の目的を達成するために、本発明によれば、複数の被加工物を連続的に加工する加工システムにおいて、水平に延びる軌道と、前記軌道の一方の端部側に配置される複数の工具を保持可能な工具マガジン、および、前記軌道の前記一方の端部側とは反対の他方の端部側に配置される被加工物を加工する加工室を備え、前記軌道に沿った設置領域に設置される少なくとも１つの工作機械と、前記工作機械の設置領域よりも前記軌道の一方の端部側に設置される工具ステーションと、前記工作機械の設置領域よりも前記軌道の他方の端部側に設置される被加工物段取りステーションと、前記軌道に沿って移動し、前記被加工物段取りステーションと前記工作機械の加工室との間で被加工物を搬送する被加工物搬送装置と、前記被加工物搬送装置よりも前記軌道の一方の端部側で前記軌道に沿って移動し、前記工具ステーションと前記工作機械の工具マガジンとの間で工具を搬送する工具搬送装置とを具備する加工システムが提供される。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の被加工物を連続的に加工する加工システムにおいて、
水平に延びる軌道と、
前記軌道の一方の端部側に配置される複数の工具を保持可能な工具マガジン、および、前記軌道の前記一方の端部側とは反対の他方の端部側に配置される被加工物を加工する加工室を備え、前記軌道に沿った設置領域に設置される少なくとも１つの工作機械と、
前記工作機械の設置領域よりも前記軌道の一方の端部側に設置される工具ステーションと、
前記工作機械の設置領域よりも前記軌道の他方の端部側に設置される被加工物ステーションと、
前記軌道に沿って移動し、前記被加工物ステーションと前記工作機械の加工室との間で被加工物を搬送する被加工物搬送装置と、
前記被加工物搬送装置よりも前記軌道の一方の端部側で前記軌道に沿って移動し、前記工具ステーションと前記工作機械の工具マガジンとの間で工具を搬送する工具搬送装置と、
を備えることを特徴とする加工システム。
水平に延びる軌道と、
前記軌道の一方の端部側に配置される複数の工具を保持可能な工具マガジン、および、前記軌道の前記一方の端部側とは反対の他方の端部側に配置される被加工物を加工する加工室を備え、前記軌道に沿った設置領域に設置される少なくとも１つの工作機械と、
前記工作機械の設置領域よりも前記軌道の一方の端部側に設置される工具ステーションと、
前記工作機械の設置領域よりも前記軌道の他方の端部側に設置される被加工物ステーションと、
前記軌道に沿って移動し、前記被加工物ステーションと前記工作機械の加工室との間で被加工物を搬送する被加工物搬送装置と、
前記被加工物搬送装置よりも前記軌道の一方の端部側で前記軌道に沿って移動し、前記工具ステーションと前記工作機械の工具マガジンとの間で工具を搬送する工具搬送装置と、
を備えることを特徴とする加工システム。
【請求項2】
前記工具マガジンは、カバーにより画成される工具マガジン室内に配設されており、該カバーは、前記工具搬送装置が工具マガジン室内にアクセス可能とする開口部と、該開口部を開閉するシャッタとを具備する請求項１に記載の加工システム。
【請求項3】
前記工具搬送装置は、前記工具マガジンから工具を取り出し、また前記工具マガジンに工具を装着するマニピュレータを具備し、該マニピュレータは、前記工具搬送装置において前記被加工物搬送装置側に配置されている請求項１に記載の加工システム。
【請求項4】
前記マニピュレータは、工具を把持可能なハンドを有したロボットアームを具備する請求項３に記載の加工システム。
【請求項5】
複数の工作機械を具備し、
該複数の工作機械は先端に工具を装着する主軸を備えており、
前記主軸は、前記複数の工作機械ごとに異なるシャンクサイズの工具を装着可能となっており、前記ロボットアームのハンドは、異なるシャンクサイズの工具を把持可能となっている請求項４に記載の加工システム。
該複数の工作機械は先端に工具を装着する主軸を備えており、
前記主軸は、前記複数の工作機械ごとに異なるシャンクサイズの工具を装着可能となっており、前記ロボットアームのハンドは、異なるシャンクサイズの工具を把持可能となっている請求項４に記載の加工システム。
【請求項6】
複数の工作機械を具備し、
該複数の工作機械の各々は、
先端に工具を装着する主軸と、
被加工物を固定するテーブルと、
前記主軸と前記テーブルとの間の相対移動および前記工具マガジンを制御する制御装置を備えており、
前記加工システムは、前記複数の工作機械の制御装置、前記被加工物搬送装置および前記工具搬送装置に接続された加工システム制御装置を更に具備し、
前記加工システム制御装置は、被加工物交換指令と工具交換指令とを同時に実行したとき、前記被加工物搬送装置と前記工具搬送装置とが干渉するか否かを判断し、干渉すると判断した場合に、被加工物交換指令を優先して実行するよう前記被加工物搬送装置および工具搬送装置を制御する請求項１に記載の加工システム。
該複数の工作機械の各々は、
先端に工具を装着する主軸と、
被加工物を固定するテーブルと、
前記主軸と前記テーブルとの間の相対移動および前記工具マガジンを制御する制御装置を備えており、
前記加工システムは、前記複数の工作機械の制御装置、前記被加工物搬送装置および前記工具搬送装置に接続された加工システム制御装置を更に具備し、
前記加工システム制御装置は、被加工物交換指令と工具交換指令とを同時に実行したとき、前記被加工物搬送装置と前記工具搬送装置とが干渉するか否かを判断し、干渉すると判断した場合に、被加工物交換指令を優先して実行するよう前記被加工物搬送装置および工具搬送装置を制御する請求項１に記載の加工システム。