機械工作系統的製作方法

2024-01-19 19:11:15 2

本發明涉及一種包含工具機在內的配置有多個作業機的機械工作系統。

背景技術：

在下述專利文獻1中記載有一種工具機，具備：(A)具有供刀具安裝的主軸和使該主軸旋轉的主軸旋轉裝置的主軸頭；(B)使所述主軸頭沿上下方向移動的頭升降裝置；(C)通過使所述主軸頭在相互正交的兩個方向上移動而使該主軸頭沿著水平面移動的頭移動裝置；及(D)保持工件的工件臺，該工具機通過刀具對工件進行加工。

專利文獻1：日本特開2006-255859號公報

技術實現要素：

發明所要解決的技術問題

考慮將上述那樣的工具機、所謂的立式加工中心配置於生產線的情況。這樣的配置於生產線的立式加工中心例如在維護時需要從側面側接近，因此需要在側面側確保一定程度的空間，存在生產線的長度變長這樣的問題。通過處置這樣的問題，能夠提高包含立式加工中心在內的配置有多個作業機的機械工作系統的實用性。本發明是鑑於這樣的實際情況而作出的，其技術問題在於，提供一種實用性高的機械工作系統。

用於解決技術問題的方案

為了解決上述技術問題，本發明的機械工作系統的特徵在於，構成為包括基座及載置在該基座上並沿排列方向排列的多個作業機模塊，上述多個作業機模塊中的至少一個作業機模塊具備：(A)主軸頭，具有供刀具安裝的主軸和使該主軸旋轉的主軸旋轉裝置；(B)頭升降裝置，使所述主軸頭沿上下方向移動；(C)頭移動裝置，通過使所述主軸頭沿彼此正交的兩個方向移動而使所述主軸頭沿著水平面移動；及(D)工件臺，保持工件，該作業機模塊被設為通過刀具對工件進行加工的加工機模塊，該加工機模塊被設為能夠沿著在與所述排列方向交叉的方向即交叉方向上延伸的軌道從所述基座拉出。

發明效果

根據本發明的機械工作系統，將加工機模塊設為能夠拉出，因此能夠拉出加工機模塊而進行維護等，因此不需要在模塊的側面側、即排列方向上確保空間，因此本機械工作系統能夠縮短排列方向上的系統整體的長度。

附圖說明

圖1是在來自右前方的視點下表示與作為本發明的一實施方式的機械工作系統相關聯的系統的立體圖。

圖2是在來自左前方的視點下表示打開外裝板的一部分的狀態下的圖1所示的系統的立體圖。

圖3是在來自左前方的視點下表示拆卸了外裝板的狀態下的圖1所示的系統的立體圖。

圖4是表示在圖1所示的系統中能夠採用的搬運工件的裝置的立體圖。

圖5是表示將圖3所示的作業機模塊從基座向後方拉出的情況的立體圖。

圖6是在來自左前方的視點下表示構成作為本發明的實施方式的機械工作系統的加工機模塊的立體圖。

圖7是在來自右前方的視點下表示構成作為本發明的實施方式的機械工作系統的加工機模塊的立體圖。

圖8是表示圖6所示的加工機模塊具備的刀具庫的立體圖。

圖9是表示將圖6所示的加工機模塊在基座上向前方拉出後的情況的立體圖。

圖10是表示將圖6所示的加工機模塊從基座向後方拉出後的情況的立體圖。

具體實施方式

以下，參照附圖來說明作為本發明的一實施方式的機械工作系統的一個例子。此外，本發明在下述實施方式之外，還能夠以基於本領域技術人員的知識實施各種變更而成的方式來實施。

＜與本發明的機械工作系統相關聯的系統的結構＞

首先，在說明作為本發明的一實施方式的機械工作系統之前，對與該實施方式的機械工作系統相關聯的機械工作系統(以下，有時僅稱作「關聯繫統」)進行說明。如圖1～圖3所示，該關聯繫統構成為包括基座10及載置在基座10上進行排列的四個作業機模塊(以下，有時僅稱作「模塊」)12。在圖1中示出覆蓋有外裝板的狀態，在圖2中示出外裝板的一部分打開的狀態，在圖3中示出拆卸了外裝板的狀態。此外，在以下的說明中，將設有操作面板14的一側稱為正面側，將與該系統相關的「前後」、「左右」、「上下」設為從系統的正面側觀察的情況下的前後、左右、上下而進行處理。即，四個模塊12進行排列的左右方向是排列方向，前後方向是與排列方向交叉(正交)的方向即交叉方向。

圖1～圖3所示的四個作業機模塊12分別是將車床模塊化而成的車床模塊，利用主軸16使工件W4(參照圖3)旋轉，並且利用被頭18保持的車刀20對位於作業位置的工件W4進行切削加工。順帶一提，在該關聯繫統中，利用工件搬運裝置22遍及各模塊12地搬運工件。在各模塊12中，將由工件搬運裝置22搬運來的工件通過工件移送裝置24裝配於在主軸16的前端安裝的保持件即卡盤。而且，將模塊12的加工結束後的工件通過工件移送裝置24從卡盤向工件搬運裝置22運送，利用工件搬運裝置22向下一個模塊12搬運。

另外，在關聯繫統中，也能夠替代上述的工件搬運裝置22及工件移送裝置24而採用能夠進行上述兩者的作業的工件搬運裝卸裝置26。如圖4所示，該工件搬運裝卸裝置26能夠沿著在基座10的前表面上安裝的一對導軌28在排列方向上移動，能夠遍及多個模塊12地搬運工件。另外，工件搬運裝卸裝置26具有多關節型的臂30及設於該臂30的前端且保持工件的作為保持件的卡盤32。即，工件搬運裝卸裝置26能夠將該臂30伸至模塊12的加工位置而利用卡盤32從加工位置接收工件及向加工位置裝配工件。

順帶一提，在圖2及圖3中，省略了構成要素的一部分、工件，或是進行了示意性表示。圖2中的W1及圖3中的W4示意性地表示位於設定的作業位置的工件，圖2中的W2示意性地表示利用搬運裝置遍及各模塊12地搬運的工件，W3示意性地示出在各模塊12內向作業位置移送時的工件的存在空間區域。

由圖1～3可知，四個模塊12彼此具有幾乎相同的形狀、尺寸、構造，在排列方向上以設定好的排列間距彼此接近地進行排列。各模塊12的間隔設為50mm以下，實際上，幾乎無間隙地排列四個模塊12。各模塊12大體形成為立方體形狀，左右方向的尺寸(以下，有時稱作「模塊寬度」)遠小於前後方向的尺寸(以下，有時稱作「模塊長度」)。而且，基座10具有與載置有四個模塊12的情況下的四個模塊12整體的左右方向的尺寸大致相等的左右方向的尺寸。即，基座10被設為在左右方向上正好載置四個模塊12的大小。

基座10構成為包括並排且彼此固定的兩個基座單元34。如圖5所示，各基座單元34能夠載置兩個模塊12。上述兩個基座單元34分別標準化，設為彼此相同的形狀、尺寸、構造。

如圖5所示，在各基座單元34中，與載置於該基座單元34的模塊的數量相應的數量的導軌對36、具體來說兩個導軌對36沿排列方向並排設置。一個導軌對36由以隔開間隔沿交叉方向(前後方向)延伸的方式鋪設的一對導軌38構成。導軌38劃定在拉出模塊12時的模塊12移動的軌道。另一方面，在各模塊12中，前後各一對車輪40、即兩對車輪40以能夠旋轉的方式保持於床身42。通過使上述兩對車輪40在一對導軌38上轉動，能夠將模塊12容易地從基座單元34向交叉方向中的兩側、詳細來說是前方側或後方側拉出。順帶一提，圖2中的最右側的模塊12及圖3中的從右起第二個模塊12沿交叉方向上的前方被拉出。

進一步來說，模塊12能夠被拉出至從基座單元34脫離。在圖5中示出利用臺車44從後方進行該模塊12的拉出的狀態。該臺車44具有一對導軌46，該一對導軌46與設於基座單元34的一對導軌36具有相同的剖面形狀且設為相同的間隔，以使一對導軌46延長一對導軌38的方式相對於基座10設置該一對導軌46。在該狀態下，能夠使模塊12的一部分或者整體在臺車44上移動。

＜本實施方式的機械工作系統的結構＞

如上述那樣，上述的關聯繫統能夠將各車床模塊12拉出至從基座10脫離，能夠更換為其它的作業機模塊，例如更換為圖6、圖7所示的其它的作業機模塊50。該作業機模塊50通過將加工中心模塊化而成，之後詳細說明，利用鑽頭、立銑刀對固定保持於工件臺的工件W5進行切削加工。在以下的說明中，有時將該作業機模塊50稱作鑽銑模塊50。並且，將圖1～圖3所示的關聯繫統的四個車床模塊12中的至少一個車床模塊12更換為鑽銑模塊50而成的結構形成作為本發明的一實施方式的機械工作系統。

作為加工機模塊的鑽銑模塊50利用與所述的車床模塊12相同的床身42，設為相同的模塊寬度的結構。即，鑽銑模塊50也與車床模塊12同樣地使模塊寬度遠小於前後方向的尺寸。以下，對於實現了該較小的模塊寬度的鑽銑模塊50的結構及本實施方式的機械工作系統的結構進行詳細說明。

如圖6、圖7所示，鑽銑模塊50具備：將多個車輪40保持為能夠旋轉的床身42；設於該床身42上而進行加工作業的加工中心52；及控制該加工中心52的控制面板54。加工中心52是所謂的立式加工中心，具備固定在床身42上的模塊主體60、在下端部保持刀具的主軸頭62、使該主軸頭62沿上下方向移動的頭升降裝置64、通過使主軸頭62沿彼此正交的兩個方向移動來使主軸頭62沿著水平面移動的頭移動裝置66及保持工件W5的工件臺68。

模塊主體60在自身的上部支撐著頭移動裝置66及頭升降裝置64。在模塊主體60的上部，第一滑動件70被設於第一滑動件70的一對導軌72和設於模塊主體60的多個軸承74支撐為能夠沿前後方向滑動。該第一滑動件70藉助構成為包括前後移動用馬達76及滾珠絲槓機構等的前後移動機構而在前後方向上移動。另外，在第一滑動件70上，保持主軸頭62的作為頭保持體的第二滑動件80被支撐為能夠沿著在第一滑動件70的前表面設置的一對導軌82在左右方向上滑動。該第二滑動件80藉助構成為包括左右移動用馬達84及滾珠絲槓機構86等的左右移動機構而在左右方向上移動。即，包括上述第一滑動件70、一對導軌72、軸承74、前後移動機構、第二滑動件80、一對導軌82、左右移動機構等而構成頭移動裝置66。

主軸頭62以能夠利用設於主軸頭62的一對導軌90和設於第二滑動件80的多個軸承92沿上下方向滑動的方式支撐於第二滑動件80。此外，頭升降裝置64以頭升降用馬達94及滾珠絲槓機構等為主要構成要素，利用該頭升降裝置64使主軸頭62沿上下方向移動。

主軸頭62利用上述那樣的頭移動裝置66及頭升降裝置64的結構被支撐在比模塊主體60的前表面靠前方側的位置。該主軸頭62具有：沿鉛垂方向延伸而在下端保持作為刀具的鑽頭、立銑刀等的主軸100；及以使該主軸100繞其軸線旋轉的主軸旋轉馬達102為主體而構成的主軸旋轉裝置。

工件臺68在從模塊主體60的前表面向前方伸出的狀態下被支撐。加工中心52具備使該工件臺68繞沿前後方向延伸的軸線旋轉的臺旋轉裝置106，能夠在使工件W5傾斜的狀態下通過刀具進行加工。此外，臺旋轉裝置不限於前後方向，也能夠採用繞沿左右方向延伸的軸線旋轉的結構、或者繞沿前後方向與左右方向之間、即水平方向延伸的軸線旋轉的結構。進一步來說，臺旋轉裝置也能夠採用繞鉛垂軸線旋轉的結構、或繞水平軸線與繞鉛垂軸線這兩者旋轉的結構。

此外，在本實施方式的機械工作系統中，利用具有圖4所示的多關節型的臂30的工件搬運裝卸裝置26，將工件從相鄰的模塊運送至工件臺68，並且將由鑽銑模塊50完成加工的工件從工件臺68運送至下一個模塊。

鑽銑模塊50在對工件實施切削加工時一邊向工件施加冷卻劑一邊進行切削加工。另外，在切削加工中產生切削屑。本機械工作系統成為考慮到上述冷卻劑及切削屑的結構。具體來說，如圖6、圖7所示，在基座單元34的內部內置有收容冷卻劑的冷卻劑罐110。並且，以位於在模塊主體60的前方側設置的工件臺68的下方的方式在基座單元34的前方側的上表面設有用於向冷卻劑罐110接收冷卻劑及切削屑的接收口112。該冷卻劑罐110的詳細說明省略，在內部設有螺旋式輸送機，冷卻劑與切削屑被分離，僅將切削屑向冷卻劑罐110的後方側輸送。冷卻劑罐110在基座單元34的後方露出，在其露出的後端部配設有螺旋式輸送機的排出管道114。即，將在模塊50的前方側的作業位置產生的切削屑在冷卻劑罐110內通過螺旋式輸送機向後方側輸送，穿過排出管道114向該系統的後方排出。此外，包含上述冷卻劑罐110及螺旋式輸送機等而構成將基座10接收到的切削屑從基座10的後方側排出的切削屑排出裝置。

另外，加工中心52具有收納向主軸100安裝的多個刀具的刀具庫120，設為能夠對在該刀具庫120中收納的多個刀具中的一個刀具與安裝於主軸100的刀具進行自動更換的結構。刀具庫120收容在模塊主體60的內部，在刀具的更換時，如圖7所示，從設於模塊主體60的前表面的開口突出。此外，在鑽銑模塊50的加工作業中，如圖6所示，該開口被蓋124封蓋，從而防止冷卻劑、切削屑等進入到模塊主體60的內部而附著於刀具庫120所收納的刀具等。

如圖8所示，刀具庫120具有多個刀具支架(以下，有時僅稱作「支架」)130，分別將刀具保持為沿上下方向延伸的姿勢。即，刀具庫120將多個刀具收容為使其各自的軸線平行。此外，如圖8(a)所示，通常，一個以上的支架130不保持刀具，而是為了接受安裝於主軸100的刀具而空出。順帶一提，該圖8中的T示意性地表示被各支架130保持的刀具的收納空間區域。

上述的多個刀具支架130沿著在前後方向(交叉方向)上較長的橢圓進行排列。具體來說，刀具庫120具有兩個鏈輪132及在這些鏈輪132上架設的滾子鏈134，通過向該滾子鏈134固定多個刀具支架130，將上述多個刀具支架130沿著在交叉方向上較長的橢圓進行排列。即，由於多個刀具支架130沿著橢圓排列，因此刀具庫120的左右方向(排列方向)的尺寸變小。

刀具庫120具有用於使前方側(圖中的右側)的鏈輪132旋轉驅動的鏈輪驅動用馬達及將該鏈輪驅動用馬達的旋轉向鏈輪132傳遞的減速機138。刀具庫120通過利用鏈輪驅動用馬達使鏈輪132旋轉，能夠使滾子鏈134旋轉而使多個刀具支架130迴轉。即，包含兩個鏈輪132、滾子鏈134、鏈輪驅動用馬達、減速機138而構成刀具支架迴轉機構。

另外，刀具庫120利用在模塊主體60的內部以沿前後方向延伸的姿勢被固定的一對導軌150和固定於刀具庫120自身的作為被引導部的軸承152能夠沿前後方向進行移動。並且，加工中心52具備使上述的刀具庫120沿前後方向移動的庫移動裝置150。該庫移動裝置150構成為包括滾珠絲槓機構和使該滾珠絲槓機構的滾珠絲槓156旋轉的庫移動用馬達158。滾珠絲槓機構的螺母固定於刀具庫120的下表面，通過利用固定於模塊主體60的庫移動用馬達158使滾珠絲槓156旋轉，能夠使刀具庫120整體沿前後方向移動。

加工中心52構成為，利用庫移動裝置150使刀具庫120前進，使得該刀具庫120的前端部從模塊主體60的開口突出。並且，在刀具庫120位於前進端的狀態下，使多個刀具支架130中的用於更換的刀具支架130、即位於前端的刀具支架130位於利用頭移動裝置66使主軸100移動的區域內，對該位於前端的支架130進行主軸100的刀具更換。

對刀具更換進行詳細說明，首先，利用庫移動裝置150使刀具庫120前進，並且利用頭移動裝置66使主軸100向更換位置移動。此外，在刀具庫120中使未保持刀具的支架130位於前端。支架130是由兩個爪把持的結構，主軸100向後方移動而從支架130的兩個爪的間隙中嵌入在主軸100上安裝的刀具，使支架130把持該刀具。接下來，使主軸100上升而使刀具從主軸100脫離。接著，使刀具支架130迴轉，使要向主軸100安裝的刀具位於刀具庫120的前端。然後，使主軸100下降而向主軸100安裝刀具。接下來，使主軸100向前方移動，並且使刀具庫120後退，由此從支架130抽出刀具，刀具更換結束。

上述的鑽銑模塊50如之前說明的那樣使用與車床模塊12相同的床身42，因此能夠與該車床模塊12同樣地沿著在交叉方向(前後方向)上延伸的軌道從基座10被拉出。在圖9中示出將右側的鑽銑模塊50向前方側拉出的狀態。並且，如該圖9所示，鑽銑模塊50朝向前方的拉出在刀具庫120的維護、與工件變更相伴的刀具庫120的更換等時進行。另一方面，在圖10中示出將鑽銑模塊50向後方拉出至脫離的狀態。通過設為該狀態，能夠容易地進行加工中心52整體的維護。

在該機械工作系統中，即便將包括鑽銑模塊50在內的多個模塊接近配置，也能夠簡單地進行各模塊的維護、換產調整、更換等作業。換言之，不需要確保在以往的加工中心中進行維護等時所需的側面側的空間，能夠在鑽銑模塊50的旁邊接近地排列其它模塊。由此，該機械工作系統能夠縮短排列方向的長度。

該機械工作系統將刀具庫120收容於模塊主體60的內部，因此與將刀具庫120配置於模塊主體60的外部的情況相比較，成為緊湊的結構。但是，由於刀具庫120被收容於模塊主體60的內部，因此變得難以靠近刀具庫120。然而，如上述那樣，該機械工作系統能夠將模塊50從基座10拉出，因此能夠容易地靠近刀具庫120。

另外，該機械工作系統中，如上述那樣，刀具庫120沿著在交叉方向(前後方向)上較長的橢圓來排列刀具支架130。因此，刀具庫120的排列方向的尺寸較小，鑽銑模塊50的排列方向的寬度也減小。另外，該機械工作系統構成為，在更換安裝於主軸100的刀具時，利用庫移動裝置150使刀具庫120移動至該主軸100能移動到的區域。因此，不需要為了更換刀具而擴大主軸100的移動區域，從而實現鑽銑模塊50的緊湊化。

另外，該機械工作系統利用切削屑排出裝置將切削屑向該系統的後方排出。因此，不需要將回收切削屑的箱體配置於排列方向，能夠縮短包含這樣的箱體的系統的長度。

附圖標記說明

10：基座

12：作業機模塊(車床模塊)

26：工件搬運裝卸裝置

34：基座單元

36：導軌對

38：導軌

40：車輪

42：床身

44：臺車

46：導軌

50：鑽銑模塊〔加工機模塊〕

52：加工中心

60：模塊主體

62：主軸頭

64：頭升降裝置

66：頭移動裝置

68：工件臺

70：第一滑動件

76：前後移動用馬達

80：第二滑動件

84：左右移動用馬達

94：頭升降用馬達

100：主軸

102：主軸旋轉馬達

106：臺旋轉裝置

110：冷卻劑罐

112：接收口

114：排出管道

120：刀具庫

124：蓋

130：刀具支架

132：鏈輪

134：滾子鏈

150：導軌

152：軸承〔被引導部〕

156：滾珠絲槓

158：庫移動用馬達