JP3357364B2 - 工作機械に使用される自動化された加工用品取扱システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、工作機械に使用される自動化されたパレッ
ト取扱システムに関する。

なお、本明細書の記述は本件出願の優先権の基礎たる
英国特許出願第9113115.1号および第9206813.9号の明細
書の記載に基づくものであって、当該英国特許出願の番
号を参照することによって当該英国特許出願の明細書の
記載内容が本明細書の一部分を構成するものとする。

関連技術の説明 完全に自動化された工作機械設備を提供することは、
例えば、英国特許番号第1,263,912号の明細書より公知
のことである。さらに詳しく言えば、この従来発明の明
細書は、工作機械に自動的に装着されるパレットを備え
た複数の加工用品の間を工作機械のスピンドルが移動す
ることができるよう構成された工作機械設備を記載して
いる。パレットにより担持された加工用品はワークピー
スであってもよく、チャックであってもよく、工具であ
ってもよい。スピンドルは、別のパレットに保持されて
いるワークピースに機械加工作業を行うための工具、ま
たはワークピースに別のタイプの機械加工作業を行うた
めに別のパレットに設けられた静置あるいは移動の工具
類の近傍にスピンドルにより移送されるワークピースを
パレットからピックアップするようプログラミングされ
ている。

このような工作機械設備は自動化された順序に従って
実施することができる機械加工の数とタイプについては
フレキシビリティが大きいとはいえ、パレットはフラッ
トであって、１つのタイプの工具またはワークピースに
あわせて設計されていて、製作には費用がかかる。

WO91/04127号のもとで公開されている本出願人の国際
特許出願の発明によれば、工作機械に回転可能に取り付
けられいるコアの周囲に複数のワークピース供給パレッ
トを取り付けるよう構成された多段固定システムが記載
され特許が請求されている。特殊なタイプのものであっ
て、前記の国際特許出願の発明ではカセットと呼ばれて
いるパレットは、従来のパレットと取って代わってフレ
キシブルで比較的安価なシステムを提供している。

発明の開示 本発明は、上述の国際特許出願の明細書に記載されて
いるシステムを開発したものであって、この開発によれ
ば、工作機械設備はこのようなパレットまたはカセット
を使用して完全に自動化された作業を行うことができる
よう構成されている。

したがって、第１の軸の回りで回転可能な割付スピン
ドルと第２の軸の回りで回転可能な機械加工スピンドル
とを備えた工作機械に使用される自動化されたパレット
取扱システムであって、該パレット取扱システムが： カセットを正確に適所に位置決めする手段を備えたカ
セット受取装置であって、工作機械の割付スピンドルと
いっしょに回転するよう割付スピンドルに取り付けられ
ていて、カセットにより供給された加工用品に機械加工
スピンドルにより実施される作業にあわせて機械加工ス
ピンドルに関してカセットを位置決めするよう構成され
たカセット受取装置と、 カセット受取装置の位置決め兼クランプ手段と協働す
るよう位置決め用造作を備えた複数の加工用品供給カセ
ットと、 前記カセットが貯溜されるカセット・ローディング・
システムであって、工作機械に隣接して位置決めするこ
とができるとともに、カセット受取装置に関して所要の
カセットを位置決めする駆動手段と、カセット・ローデ
ィング・システムとカセット受取装置との間でカセット
を移送するカセット移送機構とを備えているカセット・
ローディング・システムと、 あらかじめプログラミングされた機械加工の順序に従
って工作機械に加工用品を供給するために、前記駆動手
段と、前記ローディング手段と、前記クランプ手段と、
前記工作機械とを自動的に制御する制御手段とより成る
自動化されたパレット取扱システムが本発明に従って提
供されたのである。

カセット受取装置は、２つ以上のカセットを位置決め
してクランプするよう設計されていることが好ましく、
カセット・ローディング・システムは、カセットの貯溜
位置からカセット受取装置へ個々に移送するようプログ
ラミングするようにしてもよい。

本発明の上述の新規な観点に基づけば、工作機械の作
業スペース内に他のカセットを貯溜した状態で１つまた
は複数のカセットを交換することができる能力を工作機
械に与えるとともに、工作機械の作業スペース内に一回
にパレットを１つだけしか位置決めすることができない
標準のパレット交換システムより大幅に改善されたフレ
キシビリティを工作機械に与えることができる。

本発明の別の特徴は、各カセットが従来のフラットな
パレットと比べて相対的に薄く、互いに合い並んだ状態
で従来より多くのカセットをカセット・ローディング・
システムに貯溜することができ、同じ数の工具とワーク
ピースを貯溜するために必要なスペースを小さくするこ
とができる可能性があることである。

カセット・ローディング・システムはチェーン・コン
ベヤの形に構成されていることが好ましい。チェーン・
コンベヤのリンクは安価で軽量な押出加工品から製作す
ることができる。この構成によれば、カセットを装着し
たコンベヤを好適には工作機械の近傍に配置されたホイ
ール上に載置した状態で手動により移動させることがで
きる。したがって、従来の多くのFMSシステムに見られ
るような自動化されたパレット輸送装置を必要とするこ
となく、長い無人の生産ラインにあわせて多くのワーク
ピースを機械加工することができる。

カセット移送機構は、カセット・ローディング・シス
テムとカセット受取装置との間で直線的にカセットを移
動させることができるプッシュプル装置であることが好
ましい。

移送作業の間にカセットが移動しなければならないカ
セット受取装置とカセット・ローディング・システムと
の間の距離に左右されるが、移送ガイドを設けてカセッ
ト・ローディング・システムからカセット受取装置へあ
るいは逆にカセット受取装置からカセット・ローディン
グ・システムへカセットを円滑に移送することができる
ようにすることが必要であるかもしれない。

カセットをすべて同じ基本的な形状に設計するととも
に、カセットに設けられる位置決め部材も同じ形状に設
計するようにしてもよいが、このことは必須のことでは
ない。例えば、カセット・ローディング・システムに設
けられる位置決め部材がカセットに設けられる位置決め
部材と係合することができる限り、どのような都合のよ
い形状のものを使用してもさしつかえない。

カセットにより担持される加工用品は、工作機械のタ
イプと実施される機械加工作業のタイプに応じて異なる
ようにしてもさしつかえない。しかし、フレキシブル製
造システムを完全にフレキシブルなものにするため、カ
セットは、ワークピース、フライス・カッタまたは工作
機械のスピンドルによりピックアップされる他の工具を
保持することができるよう設計してもさしつかえない。
別のカセットは、旋削工具、中ぐり用のバー、ドリル等
をカセットに関して固定した状態に保持し、金属屑を容
易に除去することができるようにするため、工作機械の
スピンドルに保持されているワークピースを工具に関し
て反対の方向に回転させるようにしてもよい。カセット
自身がワークピースとして機能して、機械加工を受ける
ようにしてもよい。

本発明の別の新規な観点に基づけば、正確に既知の寸
法を有する１つまたは複数のキャリブレーション用の加
工用品をカセットにより提供することができる。キャリ
ブレーション用の加工用品は機械加工されるワークピー
スもマスターであるかまたは標準の加工用品である。19
91年９月19日に出願された本出願人の英国特許出願番号
第9120022号に記載されているように、キャリブレーシ
ョン用の加工用品と機械加工されるワークピースとの間
で正確な比較測定を行うための測定システムとして測定
プローブを用いて工作機械を使用し、工具の摩耗または
機械加工作業のさいに生じた他の欠陥の有無を判定する
ことができる。

図面の簡単な説明 以下、本発明の好適な実施例を図解した添付図面を参
照しながら本発明を詳細に説明する。

第１図は、工作機械の一部と本発明に従って構成され
たカセット・ローディング・システムを示す立面図であ
る。

第２図は、多列カセット受取装置上に設けられた工具
保持カセットの立面図であって、前記カセット受取装置
上の適所に工具が固定されている状態を示す。

第３図は、第１図に示されている工作機械とカセット
・ローディング・システムの平面図であって、固定工具
がカセット受取装置上に取り付けられて状態を示す。

第４図は、第１図に示されているカセット・ローディ
ング・システムの拡大立面図であって、コンベヤの駆動
機構を示す。

第５図は、カセット・ローディング・システムに使用
されるリンクの一つを拡大して図解した側面図である。

第６図は、横軸式工作機械に適用された本発明の実施
例を概念的に図解したものである。

第７図は、第１図に示されている工作機械の部分的な
平面図である。

第８図は、複数のカセットを受け取るために使用され
る本発明の他の実施例に従って構成されたカセット受取
装置の平面図である。

第９図は、複数の加工用品をシャンク上に保持してい
るカセットを図解した斜視図である。

第10図は、本発明に従って構成されたパレット取扱シ
ステムを制御するために必要な制御システムを概念的に
図解したダイヤグラムである。

発明の最良の形態を示す実施例 さて、添付図面の第１図と第２図を参照すれば、第１
の軸2Aの回りで回転可能な割付スピンドル２と加工軸3A
の回りで回転可能な加工スピンドル３とを備えた工作機
械１が示されている。図示の実施例では、工作機械１
は、いろいろな作業を制御するコンピュータを備えた従
来の縦軸式CNC工作機械である。このようなコンピュー
タ制御はこの技術分野では公知のものであるので、ここ
では詳細に説明することを省略する。コンピュータは第
３図の参照数字５により概念的に示されている。

カセット受取装置４が該装置４といっしょに回転する
ようにされた割付スピンドル２に接続されており、該装
置４は国際特許公開番号第WO91/04127号に記載されてい
るものであってもよい。カセット受取装置４は細長く設
計されていて、図示の実施例の場合、割付スピンドル２
の回転軸2Aと同軸の軸4Aを備えている。図示されていな
い他の実施例では、カセット受取装置の軸は割付スピン
ドル２の軸と平行であるが、必ずしも同軸ではない。カ
セット受取装置はまた、割付スピンドル２の一方の端部
で工作機械の尾部ストック６上に支持されている。尾部
ストック６は必須のもではなく、カセットが丈夫なもの
である場合、省略してもさしつかえない。

３つのカセット位置決め用造作がカセット受取装置の
周囲に設けられていて、軸4Aの回りに当間隔に配置され
ているとともに、軸4Aと平行な方向に延在している。第
２図を見れば分かるように、カセット位置決め用造作
は、一方の側で固定のクランプ・プレート６により部分
的にかぶされているとともに、他方の側で移動可能なク
ランプ・プレート７によりかぶされているカセット受取
装置の周囲のフラットな表面4Bにより定められている。
この２枚ののプレートは、カセット受取装置の周囲に沿
って延在している鳩尾状のスロットを定めるようフラッ
トな表面に関してある角度をなして延在しているととも
に、鳩尾状の形状に作られた表面11と12の形を呈してい
るカセット10上の対応した形状に設計されている位置決
め用造作を受け取ることができるようになっている。こ
の構成は、参考資料としてこの明細書に取り入れられて
いる上記の国際特許公開番号第WO91/04127号により詳細
に説明されている。カセット10は移動可能なクランプ・
プレート７上でクランプ・ボルト８を締め付けることに
よりクランプされるが、この動作は、後述のように工作
機械により自動的に行うことができる。

割付スピンドルの回転軸上に取り付けられているカセ
ット受取装置の周囲にカセットを配置させた上述の構成
のおかげで、ローディング工程とアンローディング工程
の間だけではなく機械加工工程の間でも複数のカセット
を支持するために１つの尾部ストックを使用することが
可能である。

カセットは、カセット・ローディング・システム15に
よりカセット受取装置に載置されるとともに、カセット
受取装置から取り外すことができる。カセット・ローデ
ィング・システム15は移動可能で、工作機械に隣接し繰
り返し可能に調節することができるマウントに組み付け
られている。カセット・ローディング・システム15は、
床面上にある運動学的（マイネマチック）シート14上に
支持されているスタンド16を備えており、該スタンド16
は、各リンクの側部に形成されたピボット19により互い
に合い並んで接続されている複数の押出加工により作ら
れたリンク18から構成されたチェーン・コンベヤ17を支
持している（第４図と第５図を参照のこと）。ピボット
19は枢軸20を備えており、該枢軸20は、コンベヤ17が連
続したチェーンを形成することを可能ならしめるよう押
出加工品の長さ方向の軸に平行（かつコンベヤ17の長さ
方向に直角）に延在している。押出加工品の180゜の角
度にわたる回動を案内することができるよう、ゴム製の
案内ホイール（図示せず）がスタンド16の両側に設けら
れている。枢軸20は、コンベヤ17の補足的な支持と案内
を行うためにホイール21が取り付けられている端部まで
枢軸19Aに沿い押出加工品を通って延設されている。

軽金属、例えば、アルミニウムの押出加工品としてコ
ンベヤ17のリンクを形成することにより、カセット・ロ
ーディング・システム全体を比較的安価に構成すること
ができる。

各押出加工品にカセット保持用造作が形成されている
が、該カセット保持用造作は、押出工程を具合よく実施
することができるよう対をなす円筒状の表面22,23,24,2
5として形成されており、該円筒状の表面22,23,24,25
は、第４図を見れば良く分かるように、カセットの両側
に設けられた鳩尾状の位置決め用造作（11,12）を収容
しかつこれらの造作と係合することができるよう配置さ
れている。カセットが位置決め用造作と適所で係合した
とき、押出加工品から外に向かって延在し、工作機械に
使用される、例えば、工具、チャック、ワークピース等
の所要の加工用品26が取り付けられる露出した端面と側
面がカセットに用意されている。カセット自身がワーク
ピースを形成するようにしてもよく、工作機械がカセッ
トの露出した表面で適当な機械加工動作を行ってもよ
い。

工作機械の間でコンベヤを後向きまたは前向きに移動
させる後述の駆動機構が当接するフォーク状の当接部29
が、各押出加工品から内向きに延在しているとともに、
各ピボット19の所定の位置で押出加工品と一体に形成さ
れている。

駆動機構（第４図を参照のこと）は、一方の端部が第
２のレバー31の一方の端部に枢着されるとともに、他方
の端部にコンベヤのフォーク状当接部29と係合するフォ
ーク32を有するレバー30を備えている。レバー30は、端
部ストッパ34と35との間で後向きまたは前向きにレバー
30を移動させる油圧ピストン・シリンダ装置33に接続さ
れている。第２のレバー31は、レバー30をコンベヤと係
合させたりコンベヤとの係合から解除し、かつレバー30
が係合状態から解除されたときにコンベヤを適所でロッ
クする係合機構の一部を形成している。係合機構はさら
に、レバー30が接続された端部と反対の位置のレバー31
の端部31Aに接続されている油圧ピストン・シリンダ装
置37を備えている。レバー31は両端の間のほぼ中間に位
置している箇所38で枢動可能に保持されている。アーム
40は、枢動箇所38とレバー31の端部31Aとの間で接続さ
れ、さらに押出加工品のフォーク29と係合するフォーク
状端部42を有するロッキング・レバー41に接続されてい
る。

上述のように構成された自動取扱システムの動作につ
いて説明すれば、コンベヤを移動させることが必要とな
ると、制御システム（第10図を参照されたい）から２つ
のピストン・シリンダ装置33と37の油圧アクチュエータ
33Aと37Aに信号が送られて、レバー31が押し下げられ、
レバー41のフォーク状端部42を係合状態から解除すると
ともに、レバー30のフォーク状端部32を押出加工品と係
合させる。フィードバック信号がアクチュエータから要
求されて、参照数字55により概念的に表示されている局
部的な制御回路（全制御システムの一部を形成してい
る）がアクチュエータを制御する。

しかるのち、ピストン・シリンダ装置33はレバー30を
両方の端部ストッパ34と35の間で移動させ、押出加工品
のセンター間距離に相当した距離分コンベヤを移動させ
る。

この移動が終わると、ピストン・シリンダ装置37が作
動しレバー31を回動させて、レバー41のフォーク状端部
42を押出加工品のフォーク29と再係合させるとともに、
該フォーク29とレバー30のフォーク状端部32との係合状
態を解除する。押出加工品との係合状態から解除される
と、レバー30はピストン・シリンダ装置33により反対側
の端部ストッパまで回動し、上述の動作を繰り返す用意
ができる。上述の動作の順序を適宜変更することによ
り、コンベヤを反対の方向に移動させてもよい。

コンベヤを前後方向に移動させるために他の機構を使
用してさしつかえないことと、上述の機構はこのような
機構の一例を示したものにすぎないこととは理解してい
ただけよう。

ローディング・システムから工作機械にカセットを移
送し、再びカセットを工作機械から戻すため、アクチュ
エータを備えた（第１図に示されているような）カセッ
ト移送機構が設けられている。図示例の場合、アクチュ
エータは、工作機械の上で固定ガントリ51に取り付けら
れたロッドレス式ニューマチック・シリンダ50の形態を
呈しており、工作機械の作業スペースの外側に配置され
ている。カセット10を工作機械に向かって軸方向に押し
たり、カセットを工作機械から引き出すため、各カセッ
トに切り込まれたスロットと係合する止め金51を備えた
ブロック52が、ニューマチック・シリンダ50に取り付け
られている。図示のように、止め金51はカセットの頂部
に切り込まれたスロットと係合するが、都合がよい場
合、スロットの他の位置として、例えば、カセットの下
側を使用してもよい。この場合、スロットと係合しまた
スロットとの係合状態を解除するため、止め金を回動さ
せることが必要である。一点鎖線で示されているよう
に、ブロック52の移動の他端では、ブロック52は端部ス
トッパ53に当接する。

移送機構に使用されるアクチュエータが工作機械の作
業スペースの外側に設けられているという特徴は、アク
チュエータが有効な作業スペースを塞がないことと、カ
セット・ローディング・システムの移動可能性との組み
合わせのもと、パレット・ローディング・システムを工
作機械に遡って適合させることが可能であることとの点
で新規でありかつ発明的であると理解されるべきであ
る。

工作機械に取り付けられていて、カセット上の鳩尾状
位置決め用造作の面11,12と係合するよう形状が設定さ
れているとともに、コア上の対応した位置決め用造作と
整列して配置された複数の案内ホイール56を備えたトラ
ンスファ・ガイド54が、コンベヤとカセット受取装置と
の間のギャップに亘り配置されている。カセットがコン
ベヤと工作機械との間で移送されるときに、カセットと
コンベヤとトランスファ・ガイドとの間の整列状態を確
保するため、カセット・ローディング・システムにも案
内ホイール57が設けられている。ローディング機構への
カセットの移送を円滑にするため、押出加工品それぞれ
の少なくとも一端にコンベヤの移動方向に関して横方向
に延在した先細のガイド58が設けられている。

その他の移送機構も本発明の範囲から逸脱するもので
はないが、例えば、ピック・アンド・プレース・ロボッ
ト・システムを本発明を実施するために採用することが
できる。

本発明によれば、ワークピースまたは工具を保持する
ために現在使用されている高価なパレットの代わりに、
例えば、アルミニウムの押出加工品のごとき安価なカセ
ットを使用することができるので、比較的安価でフレキ
シブルな機械加工システムを提供することが可能であ
る。

国際特許出願番号第WO91/04127号に説明されているよ
うに、カセット自身がワークピースであってさしつかえ
なく、ワークピースの固定治具として機能するようにし
てもさしつかえない。このようなカセットが第１図に示
されているように工作機械に載置されると、制御システ
ムのコンピュータが工作機械に命令し、ソケットまたは
スクリュウドライバがナット８を回転させ、カセットを
カセット受取装置にクランプする。

しかしながら、完全に自動化されたシステムでは、工
作機械が必要な機械加工作業を行うための工具段取機構
を備えていることが必要である。本発明に係るカセット
・ローディング装置を使用すれば上記の必要性を容易に
満たすことができ、カセットの一部を使用して切削工具
がマウントされた所要のスピンドルをロードしたりカセ
ットの一部を使用して所要の固定工具段取機構をもたら
すことができる。

一つまたは複数のカセットが工作機械に順次あらわれ
るスピンドルマウント機械加工のための工具を担持して
もよい。これらの工具をカセットからピックアップし、
工作機械の工具ホルダに設置するようスピンドルの取り
扱いがプログラミングされており、多くの異なった工具
を使用していろいろな機械加工作業が行われる。１回ま
たは２回の工具の取り替えを必要とするにすぎないよう
な簡単な作業を行う場合、工具保持カセットをコア上の
適所に載置して、安価な工具ホルダとして機能させる
が、この場合、工作機械自身は工具ホルダを備えていな
くともよい。別のやり方として、１つのカセットに設け
られた工具を使用して機械加工を行うさい、それ以前に
機械加工されたワークピースを保持しているカセットの
邪魔になることなく、カセット・ローディング・システ
ムからの命令に基づいて異なった工具を装着した別のカ
セットを代わりに使用するようにしてもよい。

固定工具、例えば、第２図に示されているような回転
加工工具または穴あけ工具を他のカセットにクランプさ
せるようにしてもよい。これらの工具は、第２図に示さ
れている押込ねじ60を使用して旋盤の工具ホルダに工具
をクランプする場合と同じやり方でカセットにクランプ
することができる。したがって、工作機械のスピンドル
のチャックに保持されているワークピースをカセットに
設けられた固定の工具保持機構に抗しながら回転させる
ことができる。

他のカセットはスピンドルに取り付けるために使用さ
れるチャックにワークピースを保持することができ、ま
たはスピンドルに取り付けられる工具を保持している工
具担持カセットにチャックを設け、必要なときにワーク
ピースをピックアップすることができるよう、工作機械
が１つ以上のチャックを工具ホルダに保持することがで
きるようにしてもよい。工作機械の工具ホルダに移送す
るためにカセットに測定プローブがロードされてもよ
い。

本発明に係るローディング兼割付部材の新規な使用で
は、カセットの一部がキャリブレーション用の加工用品
を担持するようにしてもよい。これらの加工用品をカセ
ット受取装置上のカセットに保持した状態で、カセット
受取装置の別の位置にある別のカセットに保持されてい
るワークピースに機械加工作業を行うことができる。機
械加工が行われた後、測定プローブをピックアップして
機械加工されたばかりのワークピースを測定するよう制
御システムから工作機械のスピンドルがプログラミング
されている。しかるのちカセット受取装置が回転し、加
工用品担持カセットをスピンドルにもたらし、マスター
になる加工用品との差異の有無を判定するために測定が
行われる。マスターになる加工用品はワークピースと同
じ条件のもとにあるので、ワークピースと同じ温度に保
持されており、またワークピースと同じ位置で測定され
るから、温度差と工作機械のスピンドルの測定箇所への
移動に起因するエラーを除去することができるので、よ
り正確にワークピースを加工することができる。カセッ
ト受取装置の割り付けを高速度で行うことができ、測定
工程を迅速に実施することができるから、工作機械の生
産性を高めることができる。

図面に示されているカセット受取装置はマルチ・ファ
セットの状態に設計されている。すなわち、カセット受
取装置は、半径方向に延在した２つ以上のカセットを取
り付けるために周囲に多くのファセットを備えている。
このことは、カセット受取装置が機械加工に利用される
大きな専用スペースを占有することと、スピンドルがカ
セットの末端まで移動するためにかなりの距離分移動し
なければならないことと、カセットのサイズが制約され
ることとを意味している。

別の実施例によれば、カセット受取装置はシングル・
ファセットの状態に設計されていて、カセットを一つだ
け包含し、カセットはカセット受取装置の回転軸を含め
たスペースを占有している。この構成によれば、より大
きなカセットを使用することができるので、上述の自動
ローディング・システムとの協働により得られる特長は
少なくない。カセットをカセット受け取り装置上に軸方
向に載置するためには、尾部ストック・ベヤリングをカ
セットが通過しなければならず、このために外設ベヤリ
ング上に尾部ストックを支持することが必要である。

さらに別の実施例によれば、第６図と第７図と第８図
に示されているような横軸式CNC工作機械に本発明を適
用することができる。

さて、第６図と第７図を参照すれば、工作機械は公知
のタイプのものであり、その基本的な要素は、垂直の割
付軸103の回りで回転することができる回転割付テーブ
ル102が支持されているベッド100と、水平のスピンドル
軸106の回りで回転可能なスピンドル105を支持している
スピンドル・ヘッド104とである。テーブル102とスピン
ドル105を駆動するために使用されるモータは従来公知
のものであって、図示されておらず、またモータを駆動
するCNC制御システムも図示されていない。

カセット受取装置を形成しているテーブル102は少な
くとも１つの鳩尾状溝を備えている。このような溝110
が一つだけ第７図に示されており、テーブル102の直径
の全長にわたって延在している。溝110は、カセット・
ローディング・システムに貯溜されているカセット114
に設けられ対応した形状の鳩尾状表面112を収容するよ
う形成されている。溝110は、工作機械に供給される加
工用品の数に適合して１つの大きなカセットまたは複数
の小さいカセットを収容する。別のやり方として、異な
った数と配置の溝、例えば、第８図に示されているよう
な３つの半径方向溝を使用してもさしつかえない。

上述のように、１つ以上のワークピースまたは工具を
保持するか、またはそれ自身がワークピースであるカセ
ットは、カセット・ローディング・システム15からテー
ブル102まで移送機構50により移送可能である。これを
達成するため、溝110がスピンドル軸106に平行な軸と鳩
尾状表面112の軸と整列するまでテーブル102が回転され
る。しかるのち、移送機構50が作動し、クランプ122の
作用のもとカセットをテーブル102の溝に摺動させる。
クランプ・ナット124を回してワークピースを固定的に
クランプする働きをするスパナがスピンドルに装着され
ている。所要数のカセットが載置されると、適当な工具
機構がカセットまたは工作機械上にあらかじめ装着され
た従来公知の工具保持カローゼルからスピンドルに供給
され、ワークピースのいろいろな面をスピンドルに取り
付けられた工具に向き決めするためにロータリ・テーブ
ルを使用しながらワークピースに機械加工が行われる。

垂直の軸の回りでテーブルが回転するので、カセッ
ト、すなわち、テーブルが担持しているワークピースの
３つの面をスピンドルに取り付けられた工具に到達せし
めることが可能である。

英国特許出願番号第9113115.1号に記載されているよ
うに、複数のワークピースがカセットにより担持されて
いて、水平方向に長く、ワークピースが水平に載置され
ている場合、担持されているワークピースの１つまたは
２つの面しか機械加工することができるにすぎない。

しかしながら、第１図に示されているように、高さが
より高くなるようにカセットの縦横比を変更するととも
に、ワークピースを垂直方向に積み重ねることにより、
より多くの面を機械加工することができる。

かくして、複数のワークピースを有する複数のカセッ
トを使用することにより、より多くのワークピースのい
ろいろな面をスピンドルに到達せしめ、加工生産量を最
適化することができる。

背が高くて薄い複数のカセットが使用される場合、カ
セット受取装置からその回転軸方向に立上る大きな中央
体を設けてもよい。この中央体にはカセットのエッジに
形成された凹部または止め金と協働すべく対応した止め
金または凹部が設けられていて、機械加工作業のための
剛性を補足的に高める。

さて、第９図を参照すれば、フライス・カッタやドリ
ルのごとき回転切削工具またはワークピースをチャック
に貯溜するようにされたカセットが図示されている。こ
のような回転切削工具またはワークピースはすべてシャ
ンクを備えいて、従来公知の工具把持装置を使用して工
作機械のスピンドル内でピックアップすることができる
ようになっている。

鳩尾状の溝150がカセットのベース152に形成されてい
て、カセット受取装置に形成された対応した形状を呈し
ている溝にカセットを位置決めすることができるように
なっている。カセットの本体はベースから上に向かって
延在したチャンネル状の断面形状を呈しており、頂面は
切欠かれていて、工具またはチャック158のカラー156を
保持するための複数の凹部154が形成されている。

環状の突起160が各凹部154の内周に形成されていて、
工具またはチャックのカラーに形成されたＶ字状の溝に
嵌入されて、カラー156を凹部154内に保持するよう構成
されている。ばね164により離れる向きに付勢された１
対の枢動プレート162より成るクランプ装置が弾発力を
工具のカラーに作用させて、カセットを位置決めしてい
るためにクランプ装置が移動するさいに工具がカセット
・ローディング装置から落下することを防止している。

第10図は、本発明に係る自動パレット・ローディング
・システムの制御部が工作機械のコントローラといかに
一体化することができるかを概念的に図解したものであ
る。

CNC工作機械用コントローラ200は、一体化された制御
システム202に指令を発信するとともに、入力／出力ポ
ートをへて制御システム202から回答データを受信する
ようプログラミングされている。コントローラ200から
発信される指令は、例えば、カセットまたは工具を交換
することを指令する高レベルの指令信号である。

制御システム202は好適にはパーソナル・コンピュー
タ（PC）であるコンピュータを備えており、該コンピュ
ータは割付スピンドル204とカセット・ローディング・
システム206とトランスファ機構208の駆動装置やアクチ
ュエータに接続されている。PCが高レベルの指令信号を
受信すると、PCはいろいろなアクチュエータに命令を発
信し、カセット・ローディング・コンベヤと割付スピン
ドルとトランスファ機構を駆動して、カセットをスピン
ドルに関して適切に位置決めするか、またはカセットを
カセット・ローディング・システムに戻す。カセットが
適切な位置に位置決めされると、PCはCNC工作機械の制
御部に確認信号を送信し、制御プログラムを継続する。

標準のモニターとキーボード210を追加して、必要な
場合、別の指令信号を制御システム202に手動で入力す
ることができるようにしてもよい。

本発明の上述の実施例すべての新規な特徴は、カセッ
トをカセット受取装置上に位置決めしてクランプするこ
とを可能ならしめるカセットの同じ位置決め用造作を使
用して、カセットをカセット・ローディング・システム
上に位置決めすることができることにある。この結果、
トランスファ機構を大幅に簡素化することができ、必要
なことといえば、カセット・ローディング・システムの
カセット位置決め用造作をカセット受取装置のカセット
位置決め用造作と整列させることであり、前向きの摺動
または逆向きの摺動によりカセットを装着するかまたは
カセットを取り外すことである。コアにカセット位置決
め用造作とクランプ部材が設けられているので、各カセ
ットをコア上の同じ箇所に正確に位置決めすることがで
きる。したがって、本発明は工作機械にワークピース、
固定の工具、切削工具またはワーク・ホルダを取り付け
るための簡単なローディング装置とアンローディング装
置を提供するものである。トランスファ機構に関してカ
セットを位置決めするために割付スピンドルが使用され
ているので、トランスファ機構の好適な形態は簡単な固
定のプッシュ・プル装置である。

上述のように、本発明によれば、ワークピースを加工
するさいに使用することができる機械加工法を大幅にフ
レキシブルなものにすることができる。したがって、例
えば、製品の製作に必要な工具をすべて、遠隔のローデ
ィング・ステーションにある１つまたは複数の工具保持
カセットに装着し、ワークピース保持カセットといっし
ょに保持し、カセット・ローディング・システムの所定
のバッチにあわせて所要数のワークピースを提供するこ
とができる。この軽量なカセット・ローディング・シス
テムは容易に工作機械に適用することができる。カセッ
ト受取装置に順々に各カセットを装着するよう工作機械
をプログラミングすることができる。安全上の理由か
ら、作業が順調に進まないとき、例えば、工作機械を停
止させるために工作機械に取り付けたプローブにより検
出することができる識別手段を各カセットが担持するよ
うにしてもよい。また、下記の作業方法を行うよう工作
機械とローディング・システムの移動をプログラミング
するようにしてもよい。

上述の加工用品取扱システムと関連した工作機械が専
用の工具保持システムと制御装置を備えている場合、無
人生産を実施するために必要な工具段取機構を備えて１
つまたは複数のカセットを装着することができる。工具
をカセットから取り外して、工具を工具ホルダに装着す
るよう工作機械スピンドルはプログラミングされてお
り、必要な場合、コントローラはローディング・システ
ムを作動させ、空のカセットを取り外して、空のカセッ
トを工具を保持したカセットと取り替えるようコントロ
ーラはローディング・システムを作動させる。ワークピ
ースを保持したカセットまたはワークピースとして使用
されるカセットはコントローラからカセット・ローディ
ング・システムから伝達された命令に応じて装着される
かまたは取り外される。このとき、カセット・ローディ
ング・システムは、機械加工作業についてあらかじめプ
ログラミングされたシーケンスを実行するため、ワーク
ピースの該当した面をスピンドルに向き決めするととも
に、工具ホルダから工具を取り出す。

工作機械が工具ホルダを備えていない場合、工具を含
んでいるカセットをカセット受取装置に貯留するとも
に、ワークピースを含んでいるカセットをカセット受取
装置に装着したり取り外したりするようにしてもよい。
上述の状態を勘案して、工作機械のコントローラは、カ
セット受取装置の割り付けを行って、工具を保持してい
るカセットを機械加工スピンドルに移動させて、ワーク
ピースを保持しているカセットの割り付けを行っている
間に工具を保持しているカセットから工具を取り出して
交換を行い、スピンドルに保持されている工具にワーク
ピースを移動させるようプログラミングされている。ワ
ークピースを保持しているカセットをカセット受取装置
に移動させ、スピンドルに工具を保持した状態でカセッ
ト・ローディング装置に貯溜されているワークピースす
べてに機械加工作業を行うようコントローラをプログラ
ミングするかどうか、あるいはワークピースを保持した
カセットを交換して新しい機械加工すべきワークピース
を供給する前に工具を交換し、カセット受取装置のカセ
ットに保持されているワークピースすべての機械加工作
業を行うようにするかどうかはそのおりおりの便宜上の
問題である。

カセット受取装置に貯溜されているカセットとはかか
わりなくカセット受取装置のカセットを交換することが
できるので、工作機械にユニークなフレキシビリティを
与えることができることは理解していただけよう。従来
のロータリ・パレット・システムを備えた工作機械と比
較すれば、上述の本発明の新規な特徴のおかげで、パレ
ットを交換する必要なくパレットのワークピースを交換
することが可能である。

ワークピースの機械加工に関する本発明に係る多様性
の別の実例について標準の縦軸フライス盤に旋削能力を
与え、この能力をフライス盤の旋削動作に変換する方法
が下記のように例示されている。

第１の工程では、所要のフライス・カッタと旋削工具
とフライス作業を必要とするワークピースと旋削作業を
必要とするワークピースを保持するチャックを包含した
カセットがカセット・ローディング・システムに装着さ
れる。フライス作業を必要とするワークピースが旋削作
業をすでに実施したものであってもさしつかえなく、逆
に旋削作業を必要とするワークピースがフライス作業を
すでに実施したものであってもさしつかえない。

カセットがカセット・ローディング・システムに装着
されると、制御システムは下記の動作を行うようプログ
ラミングされている。

ａ） フライス工具を包含するカセットを装着する。カ
セットが一つであって、空のカセットをカセット・ロー
ディング・システムに再装着する場合、工作機械のスピ
ンドルにより工作機械の工具ホルダにフライス工具を移
送する。

ｂ） フライス作業を必要とするワークピースを包含す
る（またはフライス作業を必要とするワークピースであ
る）１つまたは複数のカセットを装着する。

ｃ） ワークピースにフライス作業を実施する。なお、
この段階でローディング・システムにカセットを戻し、
フライス・カッタを適所に取り付けた状態で別のカセッ
トを装着するようにしてもよい。

ｄ） フライス作業を実施したカセットを旋削作業を必
要とするワークピースを保持したチャックを包含するカ
セットと交換する。利用可能なスペースがある場合、工
作機械のスピンドルは該カセットを工具ホルダに貯溜し
てもよい。

ｅ） 旋削工具を備えた１つまたは複数のカセットを装
着する。

ｆ） 静置された旋削工具に対しスピンドルに取り付け
られたワークピースを回転させることにより旋削作業を
実施する。

上述の作業は別の順序に従って実施してもさしつかえ
ないことは理解していただけよう。

現在において、フライス作業と旋削作業の順序で作業
を実施するにさいしては、２つの部分作業、すなわち、
第１の作業が終了した後、工作機械からワークピースを
取り外し、次ぎの作業のために適当なやりかたでワーク
ピースをカセットに再装着することが必要であることが
わかっている。

本発明の別の新規な特徴は、カセットが矩形を呈して
いて、その最大寸法が２つのスピンドルの軸方向に延び
る寸法であることである。したがって、従来の正方形の
フラットなパレット・システムと比べ、相対的に狭いフ
ロア・スペースを占有しながら、互いに合い並んだ状態
で多数のカセットをカセット・ローディング・システム
に貯溜することができる。

本発明に係る設計上の別の新規な特徴は、工作作業ス
ピンドルがカセット受取装置の周囲に取り付けられた複
数のカセットの複数の面にアクセスすることができるよ
う割付スピンドルがカセット受取装置を位置決めするこ
とができることである。この場合、各カセットが複数の
ワークピースを担持するようにしてもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ソーンダーズ，マーク トーマス バー クレー 英国 ジーエル52 ６イーディー グロ スターシャ州 チェルテナム，シデナム ロード 17 ブレッケンバロー フラ ット ８ (72)発明者 ジェイムズ，ニコラス アントニー 英国 ジーエル12 ８アールエイ グロ スターシャ州 ワットン―アンダー―エ ッジ キングズウッド，ダイ ハウス ヤード，アストン コテージ （番地な し) (72)発明者 バッキンガム，マーク アントニー 英国 ジーエル12 ７エイゼット グロ スターシャ州 ワットン―アンダー―エ ッジ ライル プレイス ３ (56)参考文献 特開 昭54−100584（ＪＰ，Ａ) 国際公開91／4127（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 7/00 B23Q 3/155

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工作機械の加工用品取扱システムであっ
   て、 前記工作機械は、 第１軸2Aの回りで回転可能な割付スピンドル（２）、お
   よび、第２軸3Aの回りで回転可能な加工スピンドルを備
   えており、 前記加工用品取扱システムは、 位置決め用造作（11,12）を夫々備えた複数の加工用品
   支持カセットであって、少なくとも一つのカセットがワ
   ークピースの形をとる加工用品を保持し、少なくとも一
   つのカセットが工具の形をとる加工用品を保持する複数
   の加工用品支持カセット（10）と、 複数のカセットを同時に正確に適所に位置決めかつクラ
   ンプするよう前記カセットの位置決め用造作と協働する
   位置決め及びクランプ手段（4B,6,7,8）を備え、工作機
   械の割付スピンドルと一緒に回転するよう前記機械の割
   付スピンドルに取り付け可能であり、前記カセットを前
   記加工スピンドルに関して位置決めするカセット受取装
   置（４）と、 前記工具保持カセットおよびワークピース保持カセット
   が貯留され、カセット受取装置に隣接して位置決め可能
   なカセット・ローディング・システムであって、カセッ
   ト受取装置に関して所要のカセットを位置決めする駆動
   手段と、カセット受取装置との間でカセットを移送する
   ために、カセットを第１軸と平行に移動するカセット移
   送機構（50,52）とを備えるカセット・ローディング・
   システム（15）と、 予めプログラミングされた機械加工の順序に従って工作
   機械に正確な工具およびワークピースを供給するため
   に、前記駆動手段と、前記ローディング手段と、前記ク
   ランプ手段と、前記工作機械とを自動的に制御する制御
   手段（202）と、を備えることを特徴とする工作機械の
   加工用品取扱システム。
2. 【請求項２】前記カセット・ローディング・システムは
   移動可能であって、かつ取付要素（14）を備えており、
   該取付要素が工作機械に隣接した取付要素と協働してカ
   セット・ローディング・システムを取り外すとともに、
   繰り返して適所に再位置決めすることができることを特
   徴とする請求項１に記載の加工用品取扱システム。
3. 【請求項３】前記カセット・ローディング・システムが
   カセットの位置決め用造作と協働するカセット保持用造
   作（22,23,24,25）を備えていることを特徴とする請求
   項１に記載の加工用品取扱システム。
4. 【請求項４】前記カセット・ローディング・システム
   が、互いに合い並んで取り付けられているとともに、枢
   動可能なジョイント（19）により互いに接続された複数
   のチェーン・リンク（18）を備えたコンベヤより成るこ
   とを特徴とする請求項１に記載の加工用品取扱システ
   ム。
5. 【請求項５】前記カセット・ローディング・システムの
   駆動手段が、一端が各リンクに設けられた手段（29）と
   係合および係合を解除可能な枢動レバー（30）と、前記
   の係合と係合解除を行わせるとともに、前記レバーを枢
   動させて、リンクを前向きまたは後向きに間欠移動的に
   駆動する作動手段（33）とを有することを特徴とする請
   求項４に記載の加工用品取扱システム。
6. 【請求項６】前記作動手段が、各間欠移動の後、リンク
   を適所にロックするとともに、次の間欠移動を可能なら
   しめるためにリンクをアンロックするようリンクと係合
   可能かつ係合解除可能なロッキング手段（31,37,40,4
   1）をさらに備えていることを特徴とする請求項５に記
   載の加工用品取扱システム。
7. 【請求項７】前記カセット受取装置（４）が第１の軸と
   同軸の軸（4A）の回りで回転するよう割付スピンドルに
   取り付けられており、カセットを適所に位置決めしてク
   ランプする手段がカセット受取装置の複数の周面（4B）
   上に設けられていて、 複数のカセットをカセット受取装置上に同時に保持する
   ことができることと、 カセット受取装置の割り付けを行わせるとともに、移送
   機構（50,52）の次の動作に伴って、カセット受取装置
   上の他のカセットを静止状態に保持した状態で１つのカ
   セット（10）を個々にカセット受取装置（４）に装着す
   るかまたはカセット受取装置から取り外すよう制御シス
   テム（202）が動作することとを特徴とする請求項１に
   記載の加工用品取扱システム。
8. 【請求項８】前記カセットが下記のものから選択された
   加工用品を把持するよう設計されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の加工用品取扱システム。 ａ）回転するワークピースの旋削または穴明け作業を行
   うための固定工具または、 ｂ）回転しないワークピースに機械加工作業を行うため
   に工作機械のスピンドルに取り付けるための回転可能な
   工具類または、 ｃ）ワークピースまたは ｄ）ワークピースの比較測定を行うキャリブレーション
   用加工用品または、 ｅ）測定プローブ。
9. 【請求項９】工作機械の割付スピンドル（２）に取付け
   られるカセット受取装置（４）と、前記カセット受取装
   置（４）に隣接して位置決めすることができるカセット
   ・ローディング・システム（15）とを備える請求項１に
   記載の加工用品取扱システムを動作させる方法であっ
   て、 カセット・ローディング・システム（15）に少なくとも
   ２つの加工用品供給カセット（10）を装着すること、 制御手段（202）を以下の一連の機能を実行するようプ
   ログラミングすること、 割付スピンドル（２）を回転させて、該割付スピンドル
   がカセット（10）のうちの第１のカセットを受け取るこ
   とができる位置にカセット受取装置（４）を割り付ける
   こと、 カセット位置決め装置の駆動手段を作動させて、前記第
   １のカセット（10）をカセット受取装置（４）と反対側
   に位置決めすること、 移送機構（50,52）を作動させて、前記第１のカセット
   （10）をカセット・ローディング・システム（15）から
   カセット受取装置（４）に移送すること、 を含む工程を備え、 割付スピンドル（２）を回転させて、前記第１のカセッ
   トが適所に静止している状態で、別のカセット（10）を
   受け取ることができる別の位置にカセット受取装置
   （４）を割り付けること、 カセット・ローディング装置の駆動手段を作動させて、
   別のカセットをカセット受取装置（４）と反対側に位置
   決めすること、および 移送機構（50,52）を作動させて、前記別のカセット（1
   0）をカセット・ローディング・システム（15）からカ
   セット受取装置（４）に移送することを含む更なる工程
   を実行するよう前記制御手段（202）をプログラミング
   することを特徴とし、 前記２つのカセット（10）の一方は工具が供給され、他
   方のカセットはワークピースが供給され、それによって
   工作機械は同一の移送機構によって工具およびワークピ
   ースの両方が装着されることをさらに特徴とする方法。
10. 【請求項１０】工作機械の割付スピンドル（２）に取付
    けられるカセット受取装置（４）と、前記カセット受取
    装置（４）に隣接して位置決めすることができるカセッ
    ト・ローディング・システム（15）とを備える請求項１
    に記載の加工用品取扱システムを動作させる方法であっ
    て、 ワークピースとフライス工具と静置の旋削工具とを備え
    た加工用品担持カセット（10）をカセット・ローディン
    グ装置に装着する工程と、 下記ａ）〜ｄ）の機能を実行するよう制御手段（202）
    をプログラミングする工程とを含むことを特徴とする方
    法。 ａ） カセット・ローディング・システム（15）と割付
    スピンドル（２）と移送機構（50,52）を動作させて、
    カセット受取装置（４）に少なくとも１つのワークピー
    ス供給カセット（10）とフライス工具または切削工具を
    把持する工具カセット（10）を装着することと、 ｂ） 工具カセットにより供給された工具を使用して、
    ワークピース供給カセットにより供給されたワークピー
    スにフライス作業と旋削作業のうちの１つを行うこと
    と、 ｃ） カセット・ローディング・システム（15）と割付
    スピンドル（２）と移送機構（50,52）を作動させて、
    カセット受取装置（４）に少なくとも１つのワークピー
    ス供給カセットと、フライス工具と切削工具のうちの１
    つを把持する工具カセットを装着することと、 ｄ） 工具カセットにより供給された工具を使用して、
    ワークピース供給カセットにより供給されたワークピー
    スにフライス作業と旋削作業のうちの１つを行うこと。