JPH06500740A - 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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 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 免駐立亙１ 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９１１３１ １５．１号および第９２０６８１３．９号の明細書の記載に基づ（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Ｌ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。

ＷＯ９１１０４１２７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り−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 転可能な機械加ニ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ニスピンドルにより実 施される作業にあわせて機械加ニ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、 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。１９９１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１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の詳細な 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な示す 。

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ニスピンドル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１０９１１０４１２７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２人と同軸の軸４Ａを備 えている０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（、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 移動可能なりランプ・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 な表面に関しで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ｌＯ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１０９ １１０４１２７号により詳細に説明されている。

カセット１０は移動可能なりランプ・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（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・シスチムニ５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（カイネマチック）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〈実施することができるよう対をなす円筒状の表面２２、 ２３．２４．２５として形成されており、該円筒状の表面２２．２３，２４．２ ５は、第４図を見れば良（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（、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ｌ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３７ Ａ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３ ４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二ニーマチック・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５ ８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、ビック ・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ニジ 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ＷＯ９１１０４１２７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（、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、ソゲットまたはスクリュウドライバがナツト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れ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る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ヤ リプレーシ目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は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（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 ・ナツト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力 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クリ・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。

英国特許出願番号筒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（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（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（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ツ 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、頂面ば切欠かれていて、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／出力ボ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 態は簡単な固定のブツシュ・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ニ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（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（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 （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、ＪＰ、　Ｕ Ｓ （７２）発明者　ソーンダーズ、マーク　トーマス　パークレー 英国　ジーエル５２６イーデイー　グロスターシャ州　チェルテナム、シデナム 　ロード　１７　ブレツケシバロー　フラット（７２）発明者　ジェイムズ、ニ コラス　アントニー英国　ジーエル１２８アールエイ　グロスターシャ州　ワラ トン−アンダー一二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　パツキンガム、マーク 　アントニー英国　ジーエル１２７エイゼツト　グロスターシャ州　ワットンー アンダーーエッジライル　ブレイス　３

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．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 機械加エ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エスピンドルにより実施される作業にあわせて機械加 エ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、カセッ ト受取装置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、前記工作横板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。
2. ２．カセット・ローディング・システムが移動可能であって、取付要素を備えて 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の範囲第１項に記載の自動化されたパレット取扱システ ム。
3. ３．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を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の自 動化されたパレット取扱システム。
4. ４．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により互いに接続された複数のチェーン・リ ンクを備えたコンベヤより成ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の自動 化されたパレット取扱システム。
5. ５．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 れた手段と係合および係合を解除可能な枢動レバーと、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に 間欠移動的に駆動する作動手段とを有することを特徴とする請求の範囲第４項に 記載の自動化されたパレット取扱システム。
6. ６．作動手段がさらに、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よう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を備えていることを特徴とする請求の範囲 第５項に記載の自動化されたパレット取扱システム。
7. ７．移送機構が、カセットをカセット・ローディング装置に装着しかつ該カセッ ト・ローディング装置からカセットを取り外すためにカセット・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な移動を生ぜしめる手段より成るこ とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の自動化されたパレット取扱システム。
8. ８．移送機構が、工作機械の静止構造部に固定されていることを特徴とする請求 の範囲第１項に記載の自動化されたパレット取扱システム。
9. ９．移送機構が、工作機械の作業スペースの外側に配置されている固定のアクチ ュエータと、パレット取扱システムに向かって内向きに延設されているとともに 、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の移 送を可能ならしめるようカセットと係合可能な手段を備えているアクチュエータ により移動可能な手段とを有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の自 動化されたパレット取扱システム。
10. １０．カセット受取装置が第１の軸と同軸の軸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つのカセットを個々にカセット受取装置 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が動作する こととを特徴とする請求の範囲第１項に記載の自動化されたパレット取扱システ ム。
11. １１．カセットが下記のものから選択された加工用品を担持するよう設計されて いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の自動化されたパレット取扱シス 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。
12. １２．請求の範囲第３項に記載の自動化されたパレット取扱システムを動作させ る方法であって、下記の工程、すなわち； カセット・ローディング・システムを動作させて、カセット・ローディング・シ ステムのカセット・ローディング造作をカセット受取装置のカセット位置決め手 段と整列させることと、 カセット移送機構を動作させて、カセット受取装置に向かってカセット・ローデ ィング・システムに取り付けられたカセットを直線的に移動させ、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からカセットを取り外すととも に、カセットをカセット受取装置のカセット位置決め手段と係合させることと より成る方法。
13. １３．前記直線的な移動が連続的であることを特徴とする請求の範囲第１２項に 記載の方法。
14. １４．請求の範囲第１項に記載の自動的なパレット取扱システムを動作させる方 法であって、下記の工程を含むことを特徴とする方法。 カセット・ローディング・システムに少なくとも２つの加工用品供給カセットを 装着すること、制御手段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、 割付スピンドルを回転させて、該割付スピンドルがカセットのうちの第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のカセットをカセット受取装 置と反対側に位置決めすること、 移送機構を作動させて、前記第１のカセットをカセット・ローディング・システ ムからカセット受取装置に移送すること、 割付スピンドルを回転させて、別のカセットを受け取ることができる別の位置に カセット受取装置を割り付けること、 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 受取装置と反対側に位置決めすること、および 移送機構を作動させて、前記別のカセットをカセット・ローディング・システム からカセット受取装置に移送すること。
15. １５．前記２つのカセットの一方に工具が設けられ、他方のカセットにワークピ ースが設けられ、これにより同じ移送機構を使用することにより工具とワークピ ースの両方を工作横板に装着することを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の 方法。
16. １６．請求の範囲第１項に記載の自動化されたパレット取扱システムを備えた工 作機械を作させる方法であって、下記の工程、すなわち： 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 をカセット・ローディング装置に装着することと、 下記の機能を実行するよう制御手段をプログラミングすることとより成る方法。 ａ）カセット・ローディング・システムと割付スピンドルと移送機構を作させて 、カセット受取装置に少なくとも１つのワークピース供給カセットとフライス工 具または切削工具を担持する工具カセットを装着することと、 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・システムと割付スピンドルと移送機構を作動せて 、カセット受取装置に少なくとも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つを担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ヒ旋削作業のうちの１つを行うこと。