JP6022035B2

JP6022035B2 - 放電加工システム

Info

Publication number: JP6022035B2
Application number: JP2015505173A
Authority: JP
Inventors: 浩和鈴木
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: JPWO2014141442A1; WO2014141442A1

Description

本発明は、搬送ロボットを用いて、自動電極交換装置を備えた放電加工機と、電極マガジンストッカと、電極段取りステーションとの間で電極マガジンを搬送、移載する放電加工システムに関する。

従来から、複数の放電加工機と複数のパレットストッカとの間で搬送車を用いてパレット交換を行うようにした放電加工システムがある。例えば、特許文献１には、複数の電極を予め放電加工機の自動電極交換装置のマガジンポットに収納し、一方、複数の電極を載せた電極パレットを放電加工機のテーブル上に載置、固定し、マガジンポットの電極と電極パレットの電極とを１本ずつ放電加工機の主軸を仲介させて交換するようにした放電加工システムが開示されている。

更に、特許文献２には、自動電極交換装置を有した放電加工機において、複数の電極を格納するマガジンそれ自体を交換するようにした放電加工機の電極交換装置が開示されている。

特開平６−１３１０３１号公報実開平４−５７３２１号公報

特許文献１に記載の発明では、電極を取り付けた電極パレットと、ワークを取り付けたワークパレットとを１つのパレットストッカ内に格納し、１つの搬送車によって複数の放電加工機に電極パレットとワークパレットとを搬送するようになっている。この発明では、パレットストッカ内には電極パレットと、ワークパレットとが混在することとなり、電極の消耗量とワークの加工速度（生産量）とをバランスさせることが難しくなっている。これは、特に、放電加工システムで加工すべき製品が変更されたときに大きな問題となる。更には、例えば、チタン合金製のワークの表面に細長い電極を用いて多数の細穴を形成する場合のように、電極の消耗速度が非常に高い場合に、特許文献１の放電加工システムは適しておらず、生産性が著しく低下する。

また、特許文献２の発明では、マガジンストッカから放電加工機へ直接電極マガジンを受け渡しするようになっているが、こうした系は複数の放電加工機を含む放電加工システムに応用することができない。

本発明は、こうした従来技術の問題点を解決することを目的としており、放電加工システムで加工すべきワークが変更されても、大きなシステム変更をすることなく、柔軟に対応可能な生産性の高い放電加工システムを提供することを目的としている。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、放電加工用の複数の電極を装着する電極マガジンを備え、自動的に電極交換を行なってワークを放電加工する複数の放電加工機を含む放電加工システムにおいて、前記複数の放電加工機にそれぞれ設けられ、電極マガジンと係合可能な電極マガジン割出し装置と、前記複数の放電加工機の電極マガジン割出し装置と係合可能な複数の電極マガジンを格納する電極マガジンストッカと、前記電極マガジンの篏合部と篏合する篏合部を有し、電極マガジン内の消耗した使用済電極を取り外し、新規の電極を電極マガジンに装着するための電極段取りステーションと、前記複数の放電加工機の電極マガジン割出装置、前記電極マガジンストッカ、及び前記電極段取りステーションの間で、相互に電極マガジンを搬送、移載する搬送ロボットとを具備する放電加工システムが提供される。
更に、本願発明によれば、複数の電極を備え、自動的に電極交換を行ってワークを放電加工する複数の放電加工機を含む放電加工システムにおいて、円盤部、該円盤部の中心部において上方に突出する嵌合部、前記円盤部の外縁部に沿って等間隔に配設され半径方向外方に突出する前記電極を把持するための複数の電極保持フィンガ、及び前記円盤部の下面に突出部を有する電極マガジンと、前記複数の放電加工機にそれぞれ設けられ、電極マガジンと係合可能な電極マガジン割出し装置と、床面に立設された支柱、該支柱から水平方向に張り出し前記電極マガジンを吊り下げ支持するフック、及び前記フックの先端部に形成され前記電極マガジンの嵌合部に嵌合する嵌合部を有し、前記複数の放電加工機の電極マガジン割出し装置と係合可能な複数の電極マガジンを格納する電極マガジンストッカと、前記電極マガジンの篏合部と篏合する篏合部を有し、電極マガジン内の消耗した使用済電極を取り外し、新規の電極を電極マガジンに装着するための電極段取りステーションと、前記電極マガジンの嵌合部の外側面に係合可能な電極マガジン用グリッパを有し、前記複数の放電加工機の電極マガジン割出装置、前記電極マガジンストッカ、及び前記電極段取りステーションの間で、相互に電極マガジンを搬送、移載する搬送ロボットとを具備する放電加工システムが提供される。

本発明によれば、放電加工用の複数の電極を装着する電極マガジンを備えた放電加工システムにおいて、前記放電加工機の近傍に複数の電極マガジンを格納する電極マガジンストッカと、電極マガジン内の消耗した使用済電極を取り外し、新規の電極を電極マガジンに装着するための電極段取りステーションと、電極マガジンを搬送、移載する搬送ロボットとを設けたために、生産性が高く、また、加工すべきワークが変更されたときでも、システムに大きな変更を加えることなく、生産性を落とさずに柔軟に対応可能となる。

本発明の好ましい実施の形態による放電加工システムの平面図である。搬送ロボットの平面図である。搬送ロボットの側面図である。搬送ロボットのフックに電極マガジンを装着するロボットのハンドを示す斜視図である。電極マガジンを吊り下げ支持するフックの斜視図である。放電加工機の正面図である。電極マガジンストッカの平面図である。電極マガジンストッカの側面図である。ワークストッカの平面図である。ワークストッカの側面図である。電極段取りステーションの平面図である。電極段取りステーションの側面図である。ワーク段取りステーションの平面図である。ワーク段取りステーションの側面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
先ず、図１を参照すると、本発明の放電加工システムの好ましい実施の形態が図示されている。図１において、放電加工システム１００は、軸線ＯBに沿って延設された搬送経路１１０、該搬送経路１１０に沿って往復動可能に設けられた搬送ロボット２００、搬送経路１１０の周囲に配置された放電加工機３００を具備している。放電加工システムは、更に、搬送経路１１０に沿って放電加工機３００の近傍に電極マガジンストッカ４００、ワークストッカ６００、電極段取りステーション７００およびワーク段取りステーション７５０を具備している。

図１の実施形態では、５つの放電加工機３００、７つの電極マガジンストッカ４００、２つのワークストッカ６００、１つの電極段取りステーション７００および１つのワーク段取りステーション７５０が配設されているが、本発明は、こうした具体的な個数に限定されず、各々少なくとも１つずつ設けられていればよい。また、搬送経路１１０は、軸線ＯBに沿って直線状に延設されているが、本発明はこれに限定されず、軸線ＯBおよび搬送経路１１０は湾曲していてもよい。

本実施の形態において、搬送経路１１０は、軸線ＯBに沿って互いに平行に延設された一対のレール１１２、１１４と、一対のレールの一方、図２、３ではレール１１４の側面に沿って延設されたギアラック１１８、レール１１２、１１４およびギアラック１１８を覆うカバー１１６とを具備している。

搬送ロボット２００は、搬送経路１１０沿いに往復動可能にレール１１２、１１４上に取付けられた搬送台車２１０および該搬送台車２１０上に搭載されたロボット２３０を具備している。搬送台車２１０は、レール１１２、１１４上を転動する複数の転動体２１２、ギアラック１１８に係合するピニオン２１４および該ピニオン２１４を回転駆動する駆動モータ２１６を具備している。また、電極マガジンの仮置き台として、搬送台車２１０の上面に立設されたスタンド２２０、および、該スタンド２２０の上端には電極マガジン５００を吊り下げ支持するフック２６０が取付けられている。

搬送台車２１０においてフック２６０とは反対側の端部分には、ラック２１８が設けられている。ラック２１８は、上段にワークＷを保持する２つのワークチャック２１９が設けられている。ラック２１８は、更に、保持するワークＷの下段に、後述するロボット２３０のアタッチメントとしての電極マガジン用グリッパ２５０およびワーク用グリッパ２５２を保持するアタッチメント保持部（図示せず）が設けられている。なお、本実施の形態では、個々のワークＷは、個々のワークホルダに装着されており、ワーク用グリッパ２５２はワークホルダと係合し、ワークチャック２１９はワークホルダと係合するようになっている。

ロボット２３０は、搬送台車２１０に鉛直軸線ＯRを中心として回転可能に取り付けられたロボット本体２３２、該ロボット本体２３２に水平な第１旋回軸Ｏ1を中心として回転可能に取付けられたアーム２３４、２３６、および、該アーム２３４、２３６の先端部に水平な第３旋回軸Ｏ3を中心として回転可能に取付けられたハンド２３８を具備している。本実施の形態では、ロボット２３０のアームは、ロボット本体２３２に水平な第１旋回軸Ｏ1を中心として回転可能に取付けられた第１アーム２３４、該第１アーム２３４の先端部に水平な第２旋回軸Ｏ2を中心として回転可能に取付けられた第２アーム２３６を具備しており、ロボット２３０は、水平多関節型ロボットを構成している。ハンド２３８の先端部には、アタッチメントとして工具マガジン用グリッパ２５０またはワーク用グリッパ２５２が選択的に着脱可能に取付けられる。

図４を参照すると、電極マガジン５００は、円盤部５１２と、円盤部５１２の外縁部に沿って等間隔に配設され半径方向外方に突出する複数の電極保持フィンガ５１４とを具備しており、電極保持フィンガ５１４の各々に１つの電極Ｅが保持される。より詳細には、個々の電極Ｅは個々の電極ホルダに装着されており、電極保持フィンガ５１４は個々の電極ホルダと係合して、電極Ｅを鉛直下方に向けた状態で保持するようになっている。電極Ｅは電極ホルダ、電極ガイドホルダ及び細長い電極より成り、特許第４７２１８９６号公報（対応米国特許第７３２９８２５号公報）に詳述されている。

円盤部５１２の上面の中心部には、フック２６０に嵌合する嵌合部５１６が設けられている。円盤部５１２の下面の中心部には、後述する放電加工機３００の電極マガジン割出し装置３３０のチャック３３６が係合する突出部（図示せず）が設けられている。嵌合部５１６は、円盤部５１２の中心部において円盤部５１２の上面から上方に突出する中空のボス様の部材であり、上方に開口する鍵穴形の係止穴５１８と、半径方向に開口しフック２６０の先端部を受容する受容穴５２０とを有している。嵌合部５１６の側面は、電極マガジン用グリッパ２５０が係合するようになっている。より詳細には、嵌合部５１６の側面には、電極マガジン用グリッパ２５０に係合する係合溝（図示せず）が形成されており、電極マガジン用グリッパ２５０は該係合溝に係合することによって、電極マガジン５００を吊り下げ支持するようになっている。

図５を参照すると、フック２６０は略平板部材より成り、先端部に電極マガジン５００の嵌合部５１６（図４）に嵌合する嵌合部２６２が形成されている。嵌合部２６２には、上方に突出し電極マガジン５００の係止穴５１８に嵌合する略鍵穴形の嵌合ボス部２６４が形成されている。本実施の形態では、フック２６０は、その嵌合部２６２がロボット２３０に対面するように配向され、かつ、同フック２６０において、嵌合部２６２とは反対側の基端部２６６がスタンド２２０の上端部に固定される。

図６を参照すると、本実施の形態において、放電加工機３００は、床面に固定される基台３１０、基台３１０上で水平なＸ軸（図６では左右方向）およびＹ軸（図６の紙面に対して垂直な方向）の双方に往復動可能に取付けられた主軸台３１４、鉛直なＺ軸方向に主軸台３１４に取付けられ主軸３１８を保持する主軸頭３１６、主軸台３１４にＺ軸と平行なＷ軸方向に移動可能に取付けられ主軸３１８に装着された電極Ｅを鉛直方向に案内するガイドアーム３２０、基台３１０と一体的に形成されたテーブル３２２、テーブル３２２の上面に設けられたワーク割出しヘッド３２４、テーブル３２２の四方を包囲しテーブル３２２に対して鉛直方向に上下動可能に基台３１０に取り付けられた加工槽３２８を具備している。テーブル３２２には、Ｙ軸周りの回転送り軸であるＢ軸およびＸ軸周りの回転送り軸であるＡ軸を有したワーク割出しヘッド３２４が配設されており、該ワーク割出しヘッド３２４は、ワークＷを保持するワークチャック３２６が取り付けられている。ワークチャック３２６は搬送台車２１０のワークチャック２１９と同様のもので、ワークホルダを介してワークＷを保持する。

放電加工機３００は、更に、基台３１０に隣接させて設けられた電極マガジン５００を格納する電極マガジン割出し装置３３０を具備している。電極マガジン割出し装置３３０は、放電加工機３００の基台３１０上に立設された円筒中空部材より成る電極マガジンスタンド３３２、および、該電極マガジンスタンド３３２内に配設され鉛直方向の割出し軸Ｏiを中心として回転可能な割出しヘッド３３４を具備している。電極マガジンスタンド３３２は、図６に示す電極収容位置と、該電極収容位置から加工槽３２８に接近した電極交換位置との間で、Ｘ軸と平行なＸm軸方向に往復動可能に設けられている。また、割出しヘッド３３４の上端部には、電極マガジン５００の円盤部５１２の下面をクランプするチャック３３６が配設されている。また、放電加工機３００において、電極マガジン割出し装置３３０の反対側には、操作盤３１２が配設されている。

図７Ａ、７Ｂを参照すると、電極マガジンストッカ４００は、ベース部４０８、該ベース部４０８から立設された４本の柱４１０、該柱４１０の上端部間を連結する梁４１２より成る枠体と、該枠体内に鉛直方向の回転軸線Ｏesを中心として回転可能に設けられた支柱４２０と、ベース部４０８内に配設され支柱４２０を回転させる割出し装置（図示せず）とを主要な構成要素として具備している。支柱４２０は、該支柱４２０に沿って異なる複数の高さ位置に電極マガジン５００を吊り下げ支持する複数のフック４２２が取り付けられている。本実施の形態では、高位置Ｈ、中間位置Ｍ、低位置Ｌの異なる３つの高さの各々で、３つのフック４２２が回転軸線Ｏesを中心として１２０°毎に配置されている。フック４２２は、図５のフック２６０と同様に形成されており、先端部の嵌合部が半径方向外方になるように半径方向に配向され、基端部において支柱４２０に固定されている。

図８Ａ、８Ｂを参照すると、ワークストッカ６００は、ベース部６０８、該ベース部６０８から立設された４本の柱６１０、該柱６１０の上端部間を連結する梁６１２より成る枠体と、該枠体内に鉛直方向の回転軸線Ｏwsを中心として回転可能に設けられた支柱６２０と、ベース部６０８内に配設され支柱６２０を回転させる割出し装置（図示せず）とを具備している。支柱６２０は、該支柱６２０に沿って異なる複数の高さ、本実施の形態では、高さＨ1〜Ｈ6の異なる６つの高さ位置にワークマガジン６５０が取り付けられている。ワークマガジン６５０は、円盤部６５２と、円盤部６５２の外縁部に沿って等間隔に配設され半径方向外方に突出する複数のワーク保持フィンガ６５４とを具備している。ワークホルダに取り付けられたワークＷは、ワーク保持フィンガ６５４の各々において鉛直方向上向きに配向された状態で保持される。

図９Ａ、９Ｂを参照すると、電極段取りステーション７００は、オペレータが手操作で電極マガジン５００から使用済の電極を取り外し、未使用電極を取り付ける電極の差替えを行うための装置または設備であり、架台７１０、架台７１０上に鉛直方向の回転軸線Ｏemを中心として回転可能に取付けられたマガジンスタンド７１２、回転軸線Ｏemを中心として回転可能に架台７１０上に設けられた安全ガード７１６、架台７１０の上方側面において、回転軸線Ｏemから機械側MS半分を覆う側面カバー７１８を具備している。

マガジンスタンド７１２は、下端部に半径方向に延びる脚部７１２ａを有して、回転軸線Ｏemから半径方向にオフセットされており、脚部７１２ａの先端部が回転軸線Ｏemを中心として回転可能に架台７１０に取り付けられている。また、マガジンスタンド７１２の上端部には、半径方向内方に延びるフック７１４が取り付けられている。フック７１４は、マガジンスタンド７１２に連結された基端部とは反対側の先端部に、図５のフック２６０と同様の電極マガジン５００の嵌合部５１６と嵌合する嵌合部を有している。

安全ガード７１６は、図９Ａにおいて実線で示すように、回転軸線Ｏemを中心とする半円筒状の薄板より成り、図９Ａにおいて実線で示す閉位置と、点線で示す開位置との間で、マガジンスタンド７１２と共に回転軸線Ｏemを中心として１８０°に亘って回転可能となっている。閉位置において、安全ガード７１６が電極段取りステーション７００のオペレータ側OSを覆い、オペレータによる架台７１０の上方空間へのアクセスを防止する。閉位置では、また、電極段取りステーション７００の機械側MSが開いているので、ロボット２３０による架台７１０の上方の空間へのアクセスが可能となる。開位置では、安全ガード７１６は、図９Ａにおいて破線で示すように、側面カバー７１８の間に配置されて、電極段取りステーション７００のオペレータ側OSが開き機械側MSが閉じている。これによって、オペレータによる架台７１０の上方の空間へのアクセスが可能となると共に、ロボット２３０による架台７１０の上方の空間へのアクセスが防止される。

図１０Ａ、１０Ｂを参照すると、ワーク段取りステーション７５０は、加工済ワークと、未加工ワークとをオペレータが手操作でワークホルダから取り外したり取り付けたりするための装置または設備であり、架台７６０、架台７６０に鉛直方向の回転軸線Ｏwm上に配置されたワークチャック７６４、回転軸線Ｏwmを中心として回転可能に架台７６０上に設けられた安全ガード７６２、架台７６０の上方側面において、回転軸線Ｏemから機械側MS半分を覆う側面カバー７６６を具備している。ワークチャック７６４は、図１０Ｂに示すように、ワークＷを鉛直方向上向きに配向した状態で、ワークＷを装着したワークホルダを保持する。ワークチャック７６４は、搬送台車２１０のワークチャック２１９、ワーク割出しヘッド３２４のワークチャック３２６と同様のものである。

安全ガード７６２は、図１０Ａにおいて実線で示すように、回転軸線Ｏwmを中心とする半円筒状の薄板より成り、図１０Ａにおいて実線で示す閉位置と、点線で示す開位置との間で回転軸線Ｏwmを中心として１８０°に亘って回転可能となっている。閉位置において、安全ガード７６２がワーク段取りステーション７５０のオペレータ側OSを覆い、オペレータによる架台７６０の上方空間へのアクセスを防止する。閉位置では、また、ワーク段取りステーション７５０の機械側MSが開いているので、ロボット２３０による架台７６０の上方の空間へのアクセスが可能となる。開位置では、安全ガード７６２は、図１０Ａにおいて破線で示すように、側面カバー７６６の間に配置されて、ワーク段取りステーション７５０のオペレータ側OSが開き機械側MSが閉じている。これによって、オペレータによる架台７６０の上方の空間へのアクセスが可能となると共に、ロボット２３０による架台７６０の上方の空間へのアクセスが防止される。尚、搬送台車２１０のワークチャック２１９及びワーク段取りステーションのワークチャック７６４は、本実施の形態ではワーク割出しヘッド３２４のワークチャック３２６と同様のものとして説明したがワークＷを上向きに搬送台車２１０のラック２１８やワーク段取りステーション７５０の架台７６０に挿入載置し、回り止め可能な穴のあいた置台であってもよい。

以下、本実施の形態による放電加工システム１００の作用を説明する。
放電加工機３００は、難加工性の材料に微小な孔を形成する、例えばチタン合金製のガスタービンブレードの表面にフィルム冷却用の空気の噴出口を形成するのに適しており、比較的細く長い電極Ｅが用いられる。こうした加工プロセスでは、電極Ｅの消耗速度は非常に高く、頻繁に電極Ｅを交換しなければならない。放電加工機３００において、電極Ｅを使い果たすと電極交換動作が開始される。電極交換動作が開始されると、先ず、加工槽３２８に貯留されている加工液が排水され、次いで、加工槽３２８が下降する。加工槽３２８の下降動作と同時または下降動作の後に、ガイドアーム３２０がＺ軸と平行なＷG軸方向に上動し、電極ガイドホルダを電極ホルダにクランプする位置に移動し、主軸３１８が割り出されて電極ホルダに電極ガイドホルダをクランプする。電極マガジン割出し装置３３０の電極マガジンスタンド３３２が、Ｘm軸方向に電極収容位置から電極交換位置へ移動する。このとき、電極Ｅを保持していない空の電極保持フィンガ５１４が、後述するように、主軸３１８に装着されている使用済電極Ｅの電極ホルダを受容できる位置に割り出されている。

加工槽３２８の下降動作が完了すると、主軸３１８に装着されている使用済電極Ｅの電極ホルダが、該電極ホルダを受容すべく割り出され待機している空の電極保持フィンガ５１４に対してＸ軸方向に一直線上に位置決めするために、主軸頭３１６がＹ軸およびＺ軸方向へ移動する。このときガイドアーム３２０は、ＷG軸方向に最低位置に配置される。次いで、主軸３１８は、電極交換位置へ向けてＸ軸方向に移動（電極マガジン割出し装置３３０へ向けて接近）し、装着されている使用済電極Ｅ（電極ホルダ）を空の電極保持フィンガ５１４内へ押し込み、これに把持させる。次いで、主軸３１８に装着されている使用済電極（電極ホルダ）が主軸３１８からアンクランプされ、主軸頭３１６がＺ軸方向に上動する。これによって、使用済電極Ｅ（電極ホルダ）が主軸３１８から離脱し、電極マガジン５００の電極保持フィンガ５１４に保持される。

次いで、割出しヘッド３３４が回転し、未使用電極Ｅが主軸３１８の直下に位置決めされる。主軸頭３１６がＺ軸方向に下動し、新電極Ｅが主軸３１８の先端部に装着、クランプされ、更に、主軸頭３１６がＸ軸方向に電極マガジン割出し装置３３０から離反動作することによって、主軸３１８に装着されている新電極Ｅが電極マガジン５００の電極保持フィンガ５１４から離脱する。これと同時に、電極マガジンスタンド３３２がＸm軸方向に電極収容位置へ移動する。また、電極Ｅが電極保持フィンガ５１４から離脱すると、ガイドアーム３２０が上動し、電極Ｅがガイドアーム３２０のガイド孔に挿通され、電極Ｅの電極ガイドホルダがガイドアーム３２０にクランプされる。最後に加工槽３２８が上昇し、該加工槽３２８内に加工液が供給され、所定量の加工液が加工槽３２８内に貯留されると、新たな電極Ｅによる放電加工が開始される。

ワークＷの加工が完了すると、加工済ワークＷは未加工ワークＷと交換される。１つの放電加工機３００でワーク交換動作が開始されると、該放電加工機３００へ向けて搬送ロボット２００が搬送経路１１０沿いに移動する。このとき、搬送ロボット２００のラック２１８の２つのワークチャック２１９の一方に未加工ワークＷが装着され、他方のワークチャック２１９は空になっている。更に、ロボット２３０のハンド２３８には、アタッチメントとしてワーク用グリッパ２５２が装着されている。

ワーク交換動作の開始と同時に、加工槽３２８に貯留されている加工液が排水され、次いで、加工槽３２８が下降する。加工槽３２８の下降動作が完了すると、搬送ロボット２００は、ロボット２３０のロボット本体２３２、第１および第２アーム２３４、２３６、ハンド２３８を作動させ、放電加工機３００のワーク割出しヘッド３２４のチャック３２６に装着されている加工済ワークＷをワーク用グリッパ２５２によって把持する。ワーク用グリッパ２５２による加工済ワークＷの把持と同時或いはそれに続いて、放電加工機３００のワークチャック３２６が加工済ワークＷをアンクランプする。

こうして加工済ワークＷが放電加工機３００から取り外されると、ロボット２３０は、該加工済ワークＷをラック２１８の空のワークチャック２１９に装着する。次いで、ロボット２３０は、ラック２１８から未加工ワークＷを把持して、これを放電加工機３００のワークチャック３２６に装着する。すると加工槽３２８が上昇し、該加工槽３２８内に加工液が供給される。所定量の加工液が加工槽３２８内に貯留されると、新たな未加工ワークＷの放電加工が開始される。

次いで、搬送ロボット２００は、放電加工機３００から取り外した加工済ワークＷを１つのワークストッカ６００へ搬送する。ワークストッカ６００では、ロボット２３０は、ワークＷを保持していないワーク保持フィンガ６５４に、ハンド２３８のワーク用グリッパ２５２が把持している加工済ワークＷのワークホルダを係合させる。次いで、ロボット２３０はハンド２３８を水平に移動させて、ワーク用グリッパ２５２をワーク保持フィンガ６５４に装着された加工済ワークＷのワークホルダから離脱させる。その後、支柱６２０が回転して、１つの未加工ワークＷが割り出される。ロボット２３０は、該割り出された未加工ワークＷのワークホルダに、ワーク用グリッパ２５２を係合せ、該未加工ワークＷをワークマガジン６５０から取り外し、ラック２１８のワークチャック２１９の１つに装着する。こうして、加工済ワークＷと未加工ワークＷとの交換が完了する。

一方、１つの放電加工機３００において、電極マガジン割出し装置３３０が有する電極マガジン５００が保持する電極Ｅの全てが使用済電極Ｅとなると、電極マガジン交換動作が開始される。電極マガジン交換動作が開始されると、搬送ロボット２００は、アタッチメントを電極マガジン用グリッパ２５０に交換する。このとき、２つのフック２６０の一方に未使用電極Ｅのみを保持した新規の電極マガジン５００が装着され、他方のフック２６０は空いている。この状態で、搬送ロボット２００は、電極マガジン交換動作を開始した放電加工機３００へ移動する。

放電加工機３００において、ロボット２３０は、ハンド２３８に装着されている電極マガジン用グリッパ２５０を、電極マガジン割出し装置３３０に装着されている電極マガジン５００の嵌合部５１６の係合溝に係合させる。次いで、電極マガジン割出し装置３３０のチャック３３６がアンクランプされる。ロボット２３０は、ハンド２３８を鉛直方向に上動させて、全ての電極Ｅが使用済となった電極マガジン５００を電極マガジンスタンド３３２から上方に離反させる。電極マガジン５００の下面に設けられている突出部（図示せず）がチャック３３６から完全に離反するとともに、電極Ｅの下端位置が電極マガジンスタンド３３２より高くなった位置で、ロボット２３０はハンド２３８を水平方向に移動させ、電極マガジン５００を電極マガジン割出し装置３３０から取り出す。

取り出された電極マガジン５００は、水平方向Ｈにフック２６０の嵌合部２６２を嵌合部５１６の受容穴５２０内に挿入し、次いで、鉛直方向Ｖにフック２６０の鍵穴形の嵌合ボス部２６４を電極マガジン５００の鍵穴形の係止穴５１８に嵌合させる。これによって、電極マガジン５００が搬送台車２１０の空のフック２６０に装着される。

次いで、ロボット２３０はハンド２３８を移動させて、電極マガジン用グリッパ２５０を他方のフック２６０に装着されている新規の電極マガジン５００の嵌合部５１６の係合溝に係合させる。次いで、ロボット２３０はハンド２３８を鉛直方向∨に上動させて、電極マガジン５００の鍵穴形の係止穴５１８をフック２６０の鍵穴形の嵌合ボス部２６４から離脱させる。次いで、ハンド２３８を水平方向Ｈに移動させ、電極マガジン５００の嵌合部５１６の受容穴５２０をフック２６０の嵌合部２６２から離反させる。これによって、全て未使用電極Ｅである新規の電極マガジン５００がフック２６０から取り外される。

ロボット２３０は、こうして他方のフック２６０から取り外された新規の電極マガジン５００を、放電加工機３００の電極マガジン割出し装置３３０の電極マガジンスタンド３３２の上方へ移動し、次いで、電極マガジン５００の下面の嵌合部をチャック３３６に嵌合させるよう、ハンド２３８を鉛直方向に下動させる。チャック３３６が電極マガジンの嵌合部をクランプした後、ロボット２３０は、ハンド２３８を水平に移動させて、電極マガジン用グリッパ２５０を電極マガジン５００の嵌合部５１６の係合溝から離脱させる。

次いで、搬送ロボット２００は、上述したように放電加工機３００の電極マガジン割出し装置３３０から取り外した使用済電極Ｅのみを有した電極マガジン５００を１つの電極マガジンストッカ４００へ搬送する（図７Ａ、７Ｂ）。電極マガジンストッカ４００では、ロボット２３０は、空いているフック４２２、図７Ａ、７Ｂの例では高位置Ｈにある１つのフック４２２の嵌合部に電極マガジン５００の嵌合部５１６を嵌合させる。つまり、フック４２２の嵌合部を嵌合部５１６の受容穴５２０内に水平方向に挿入し、次いで、ハンド２３８を鉛直方向に下動させて、フック４２２の鍵穴形の嵌合ボス部を電極マガジン５００の鍵穴形の係止穴５１８に嵌合させる。これによって、電極マガジン５００が電極マガジンストッカ４００の１つのフック４２２に装着される。次いで、ロボット２３０はハンド２３８を水平に移動させて、電極マガジン用グリッパ２５０を電極マガジン５００の嵌合部の係合溝から離脱させる。

その後、支柱４２０が回転して、未使用電極Ｅを保持する新規の電極マガジン５００の１つが割り出される。ロボット２３０は、該割り出された新規の電極マガジン５００の嵌合部の係合溝に、電極マガジン用グリッパ２５０を係合せ、該電極マガジン５００をフック４２２から取り外し、搬送台車２１０の２つのフック２６０の一方に装着する。こうして、使用済電極Ｅを保持する電極マガジン５００と、未使用電極Ｅを保持する電極マガジン５００との交換が完了する。

このように、加工済ワークＷと未加工ワークＷとを放電加工機３００とワークストッカ６００との間で交換し、使用済電極Ｅを保持する電極マガジン５００と未使用電極Ｅを保持する電極マガジン５００とを放電加工機３００と電極マガジンストッカ４００との間で交換することによって、例えば夜間等のように、オペレータが放電加工システム１００を操作していなくとも、放電加工システム１００は、その加工を予め組み込んだプログラムに従って、加工を継続することができる。

電極マガジンストッカ４００に収納されている使用済電極Ｅを保持した電極マガジン５００、および、ワークストッカ６００に収納されている加工済ワークＷは、定期的に搬送ロボット２００によって、電極段取りステーション７００およびワーク段取りステーション７５０へ夫々搬送され、そこでオペレータによって未使用電極Ｅまたは未加工ワークＷと取り替えられる。また、未使用電極Ｅを保持する電極マガジン５００および未加工ワークＷは、電極段取りステーション７００およびワーク段取りステーション７５０から、搬送ロボット２００によって、夫々電極マガジンストッカ４００およびワークストッカ６００へ搬送される。

電極マガジンストッカ４００と電極段取りステーション７００との間の電極マガジンの交換動作は、先ず、搬送ロボット２００が電極マガジンストッカ４００へ移動し、既述したように、電極マガジンストッカ４００から使用済電極Ｅを保持する電極マガジン５００を取り出すことから開始される。電極マガジンストッカ４００からの電極マガジン５００を保持して、搬送ロボット２００が電極段取りステーション７００へ移動すると、図９Ａ、９Ｂに示すように、ロボット２３０は機械側MSから電極段取りステーション７００に接近する。このとき、安全ガード７１６はオペレータ側OSを覆う位置にあり、機械側MSが開放されている。

電極段取りステーション７００において、ロボット２３０は、ハンド２３８を水平に移動させて、その保持する電極マガジン５００の嵌合部５１６を電極段取りステーション７００のフック７１４の嵌合部に既述したように嵌合させる。次いで、ロボット２３０は、ハンド２３８を水平に移動させて、フック７１４から離反させる。これによって、ハンド２３８に装着されている電極マガジン用グリッパ２５０が、電極マガジン５００の嵌合部の係合溝から離脱し、電極マガジン５００がフック７１４に装着される。

ハンド２３８が電極マガジン段取りステーション７００から退出した後、オペレータが手操作により安全ガード７１６を回転軸線Ｏemを中心として１８０°回転させることによって、電極段取りステーション７００のオペレータ側OSが開放され、同時に機械側MSが安全ガード７１６によって覆われる。これによって、オペレータは、安全に使用済電極Ｅを電極マガジン５００の各電極保持フィンガ５１４から取り外し、新たな未使用電極Ｅを電極保持フィンガ５１４に装着することが可能となる。なお、電極段取りステーション７００では、電極マガジン５００は、オペレータが手操作により回転軸線Ｏemを中心として回転させることができる。

ワークストッカ６００とワーク段取りステーション７５０との間のワークＷの交換動作は、先ず、搬送ロボット２００がワークストッカ６００へ移動し、既述したように、ワークストッカ６００から加工済ワークＷを取り出すことから開始される。搬送ロボット２００が、ワークストッカ６００から取り外した加工済ワークＷを、ハンド２３８に装着したワーク用グリッパ２５２によって保持した状態で、ワーク段取りステーション７５０へ移動すると、図１０Ａ、１０Ｂに示すように、ロボット２３０は機械側MSからワーク段取りステーション７５０に接近する。このとき、安全ガード７６２はオペレータ側OSを覆う位置にあり、機械側MSが開放されている。ロボット２３０は、ワーク用グリッパ２５２によって保持する加工済ワークＷをワーク段取りステーション７５０のワークチャック７６４に装着する。

ハンド２３８がワーク段取りステーション７５０から退出した後、オペレータが手操作により安全ガード７６２を回転軸線Ｏwmを中心として１８０°回転させることによって、ワーク段取りステーション７５０のオペレータ側OSが開放され、同時に機械側MSが安全ガード７６２によって覆われる。これによって、オペレータは、安全に加工済ワークＷをワークホルダから取り外し、新たな未加工ワークＷをワークホルダに装着することが可能となる。ワークＷはワークホルダに限らずワークパレットに取り付けられていてもよいし、ワークホルダやワークパレット等の補助具を用いず、搬送ロボット２３０、ワークチャック２１９、３２６、７６４がワークＷを直接把持する形態でもよい。

本実施の形態では、放電加工機によって例えば１つのタービンブレード（ワーク）に冷却用の細穴を数百箇所あけ、そのワークが多数あり、かつ、そのようなワークが多種類ある場合の放電加工システムについて述べた。このような細穴放電加工では、１つのワークを加工する間に電極を新しい電極に数回交換する必要があり、ワークの交換頻度に比べ電極の交換頻度が非常に高い。また、細穴を放電加工するための電極は、細くて長い形状をしており剛性が低いため、電極交換速度を下げて電極の損傷を防がなければならない。このような制約の中で生産性を上げるため、従来は電極ストッカと各放電加工機との間の電極交換を複数の搬送ロボットを用いて１本単位で行っていたのを、本発明の実施の形態では、１台の搬送ロボットを用いて電極マガジンストッカと各放電加工機との間で電極マガジン単位で電極交換を行うようにした。従って、ロボットの構成を複雑化することなく生産性を向上させることができた。また、電極交換速度を上げなくても能率良く電極交換を行うことができるので、電極の損傷も生じない。

１００放電加工システム
１１０搬送経路
２００搬送ロボット
２１０搬送台車
２５０電極マガジン用グリッパ
２５２ワーク用グリッパ
２６０フック
３００放電加工機
５００電極マガジン
６００ワークストッカ
６５０ワークマガジン
７００電極段取りステーション
７５０ワーク段取りステーション
７６４ワークチャック

Claims

放電加工用の複数の電極を装着する電極マガジンを備え、自動的に電極交換を行なってワークを放電加工する複数の放電加工機を含む放電加工システムにおいて、
前記複数の放電加工機にそれぞれ設けられ、電極マガジンと係合可能な電極マガジン割出し装置と、
前記複数の放電加工機の電極マガジン割出し装置と係合可能な複数の電極マガジンを格納する電極マガジンストッカと、
前記電極マガジンの篏合部と篏合する篏合部を有し、電極マガジン内の消耗した使用済電極を取り外し、新規の電極を電極マガジンに装着するための電極段取りステーションと、
前記複数の放電加工機の電極マガジン割出装置、前記電極マガジンストッカ、及び前記電極段取りステーションの間で、相互に電極マガジンを搬送、移載する搬送ロボットと、
を具備することを特徴とした放電加工システム。
前記放電加工システムは、前記放電加工機の電極マガジン割出装置、前記電極マガジンストッカおよび前記電極段取りステーションとの間に延設され、前記搬送ロボットを案内する搬送経路を更に具備し、
前記搬送ロボットは、前記搬送経路沿いに移動可能に設けられた搬送台車と、該搬送台車上に設けられたロボットとを具備する請求項１に記載の放電加工システム。
前記搬送台車には、前記電極マガジンを装着する少なくとも２つの電極マガジン仮置き台を含む請求項２に記載の放電加工システム。
前記電極マガジンは、円盤部と、該円盤部の中心部において上方に突出する嵌合部と、前記円盤部の外縁部に沿って等間隔に配設され半径方向外方に突出する前記電極を把持するための複数の電極保持フィンガとを具備しており、
前記搬送ロボットのハンドに取り付けられた電極マガジン用グリッパが、前記嵌合部の外側面に係合するようになっている請求項１〜３の何れか１項に記載の放電加工システム。
前記電極マガジンストッカは、床面に立設された支柱と、該支柱から水平方向に張り出し前記電極マガジンを吊り下げ支持するフックとを含み、
前記フックの先端部に前記電極マガジンの嵌合部に嵌合する嵌合部が形成されている請求項４に記載の放電加工システム。
前記電極マガジンの嵌合部は、前記円盤部の半径方向に開口し、前記フックの嵌合部を受容する受容穴と、該受容穴に連通し該電極マガジンの嵌合部の上面に開口する鍵穴形の係止穴とを含み、
前記フックの嵌合部は、前記電極マガジンの受容穴に挿入可能となっており、かつ、前記鍵穴形の係止穴に嵌合する鍵穴形の嵌合ボス部が形成されている請求項５に記載の放電加工システム。
前記放電加工システムは、前記搬送路の近傍に配設され複数のワークを格納するワークストッカを更に具備し、
前記搬送台車には、前記ワークを装着する少なくとも２つのワーク仮置き台を含み、
前記ロボットは、前記電極マガジンを把持する電極マガジン用グリッパと、前記ワークを把持するワーク用グリッパとの何れか一方を選択的に装着可能なハンドを有する請求項３〜６のいずれか１項に記載の放電加工システム。
前記複数の放電加工機は、ワークに細穴を加工する細穴放電加工機である請求項１〜７のいずれか１項に記載の放電加工システム。
複数の電極を備え、自動的に電極交換を行ってワークを放電加工する複数の放電加工機を含む放電加工システムにおいて、
円盤部、該円盤部の中心部において上方に突出する嵌合部、前記円盤部の外縁部に沿って等間隔に配設され半径方向外方に突出する前記電極を把持するための複数の電極保持フィンガ、及び前記円盤部の下面に突出部を有する電極マガジンと、
前記複数の放電加工機にそれぞれ設けられ、電極マガジンと係合可能な電極マガジン割出し装置と、
床面に立設された支柱、該支柱から水平方向に張り出し前記電極マガジンを吊り下げ支持するフック、及び前記フックの先端部に形成され前記電極マガジンの嵌合部に嵌合する嵌合部を有し、前記複数の放電加工機の電極マガジン割出し装置と係合可能な複数の電極マガジンを格納する電極マガジンストッカと、
前記電極マガジンの篏合部と篏合する篏合部を有し、電極マガジン内の消耗した使用済電極を取り外し、新規の電極を電極マガジンに装着するための電極段取りステーションと、
前記電極マガジンの嵌合部の外側面に係合可能な電極マガジン用グリッパを有し、前記複数の放電加工機の電極マガジン割出装置、前記電極マガジンストッカ、及び前記電極段取りステーションの間で、相互に電極マガジンを搬送、移載する搬送ロボットと、
を具備することを特徴とした放電加工システム。