複合加工機によるワーク加工方法
【課題】自動工具交換装置を備え、種々の加工ツールにより複数の加工法でワークの加工を可能とする複合加工機を複数台並べ、生産数量の増減に効果的に対応できる生産方法を提供。
【解決手段】ワークを加工する種々のツールから所定の順序で１つの加工ツールを選択し、複数種類の加工をワークに対して選択的に行う複数の複合加工機を複合加工機の稼動期間、ワーク生産数量、単位数量あたりの加工時間に応じてワークの加工ラインに配置する配置ステップと、複数種類の加工の中から複数の複合加工機がそれぞれ分担する分担加工を複合加工機の稼動期間、及び、ワークの生産数量、単位数量あたりの加工時間に応じて決定する分担加工決定ステップと、ワークを分担加工の加工順序に基づいて複数の複合加工機の間で受け渡すことによって複数の複合加工機に前記分担加工を実行させる分担加工ステップにより、生産数量の増減に効果的に対応できる生産方法を提供。
【解決手段】ワークを加工する種々のツールから所定の順序で１つの加工ツールを選択し、複数種類の加工をワークに対して選択的に行う複数の複合加工機を複合加工機の稼動期間、ワーク生産数量、単位数量あたりの加工時間に応じてワークの加工ラインに配置する配置ステップと、複数種類の加工の中から複数の複合加工機がそれぞれ分担する分担加工を複合加工機の稼動期間、及び、ワークの生産数量、単位数量あたりの加工時間に応じて決定する分担加工決定ステップと、ワークを分担加工の加工順序に基づいて複数の複合加工機の間で受け渡すことによって複数の複合加工機に前記分担加工を実行させる分担加工ステップにより、生産数量の増減に効果的に対応できる生産方法を提供。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動工具交換装置を備え、種々の加工ツールにより複数の加工法でワークの加工を可能とする複合加工機によるワークの加工方法に関し、特に、ワーク加工開始から終了までを、効率的にプロセス一貫して加工可能にする複数の複合加工機によるワーク加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械には、その加工内容に応じて、旋盤、ボール盤、中ぐり盤、フライス盤、平削り盤、ブローチ盤、研削盤等があり、ＮＣ制御により単一の加工だけではなく種々の複合加工ができるものがある。また、例えば、旋削と研削を可能とするいわゆる複合加工機も種々提案されている（例えば、特許文献１）。また、ＦＭＳと称されるフレキシブル生産システムは、複数のＮＣ工作機械と、これら工作機械間で移動でき、これらの工作機械に対しワークを搬入、搬出する、例えば、自動ワーク搬送装置と、各ワークに対応した加工プログラムに従ってシステム内の全ての工作機械或いは必要な工作機械を制御する制御装置とで構成されるもので、このようなＦＭＳ実現のための種々の生産方法が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００３】
特許文献１には、複数個貯蔵されている工具タレットを交換して、主軸頭にセットされた工具タレット内の工具により、旋削、ミーリング、穴あけ、研削加工を、ＸＹＺ軸に移動制御しながら行う複合加工機が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、入力されるオーダ情報に基づいて熱処理設備で熱処理を行う熱処理スケジュールを作成し、この熱処理スケジュールに基づいて前工程設備で加工を行う前工程スケジュールを作成し、作成された前工程スケジュールに従って前工程設備で加工を行い、前工程設備で加工されたワークに対して熱処理スケジュールに従って熱処理設備で熱処理を行う、ＦＭＳによる生産方法が開示されている。
また、マシニングセンタを複数台並べ生産量の増減に対応できるようにした生産方法は、ＦＴＬ（フレキシブル・トランスファ・ライン）と呼ばれ、例えば特許文献３に開示されている。
【特許文献１】特公平７−６１５８５号公報
【特許文献２】特開２０００−２８０１４９号公報
【特許文献３】特開平７−１４８６３６公報
【０００５】
しかし、例えば、特許文献１のような複合加工機や種々の加工が可能なＮＣターニングセンタやマシニングセンタ等を組み合せて、例えば、特許文献２に示されるような種々の生産方法を基に、ワーク加工開始から終了までをプロセス一貫して加工可能にする効果的な生産方法は、十分な提案がなされてない状況である。特に、既存のＦＴＬは切削加工のみが可能なマシニングセンタを複数台並べたものであり、焼入れ加工、及び研削加工をも含んだＦＴＬは開示されてない。また、既存のＦＴＬはいわゆる角物ワーク（エンジンのシリンダブロックなどの固定された状態のワークに対して加工を行うもの）用で、いわゆる軸物（エンジンのクランクシャフトなどのワークが回転された状態で加工が行われるもの）用のＦＴＬは開示されてない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、自動工具交換装置を備え、種々の加工ツールにより複数の加工法でワークの加工を可能とする複合加工機を複数台並べ、生産数量の増減に効果的に対応できる加工方法あるいは生産方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、ワークを加工する形状加工ツール、熱処理加工ツール、及び、仕上げ加工ツールから所定の順序で１つの加工ツールを選択し、複数種類の加工を前記ワークに対して選択的に行う複数の複合加工機を前記ワークの生産数量、前記複合加工機の稼動期間、及び、前記ワークの単位数量あたりの加工時間に応じて前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、
前記複数種類の加工の中から前記複数の複合加工機がそれぞれ分担する分担加工を前記ワークの生産数量、前記複合加工機の稼動期間、及び、前記ワークの単位数量あたりの加工時間に応じて決定する分担加工決定ステップと、
前記ワークを前記分担加工の加工順序に基づいて前記複数の複合加工機の間で受け渡すことによって前記複数の複合加工機に前記分担加工を実行させる分担加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法を提供する。
【０００８】
第２の発明は、ワークに加工を施す加工ツールの交換によって複数種類の加工を前記ワークに対して選択的に行う複数の複合加工機を前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、前記複数種類の加工の中から前記複数の複合加工機がそれぞれ分担する分担加工を前記ワークの単位時間当りの生産数量に応じて決定する分担加工決定ステップと、前記ワークを前記分担加工の加工順序に基づいて前記複数の複合加工機の間で受け渡すことによって前記複数の複合加工機に前記分担加工を実行させる分担加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法を提供する。
【０００９】
上記発明において、前記配置ステップは、前記複数の複合加工機として第１より第３の複合加工機を前記加工ラインに配置し、前記分担加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工を分担させ、前記第３の複合加工機に研削加工を分担させるものであってもよい。
【００１０】
また、上記発明において、前記配置ステップは、前記複数の複合加工機として第１及び第２の複合加工機を前記加工ラインに配置し、前記分担加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工と焼入れ加工を分担させ、前記第２の複合加工機に研削加工を分担させる第１の分担加工モードと、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工と研削加工を分担させる第２の分担加工モードを設定し、前記旋削加工、前記焼入れ加工、及び前記研削加工の各加工時間に基づいて前記第１あるいは第２の分担加工モードを実行するものであってもよい。
【００１１】
第３の発明は、加工ツールの交換によって複数種類の加工をｎ個（ｎは２以上の整数）のワークに行うＮ台（Ｎは２以上の整数）の複合加工機を前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、Ｎ台の前記複合加工機のそれぞれが前記複数種類の加工の全加工を（ｎ／Ｎ）個の前記ワークに行う第１の加工時間と、Ｎ台の前記複合加工機が前記複数種類の加工の中から選択した分担加工をｎ個の前記ワークに行う第２の加工時間を演算する演算ステップと、Ｎ台の前記複合加工機中の前記第２の加工時間の最大値が、前記第１の加工時間より小なるとき、ｎ個の前記ワークをＮ台の前記複合加工機の間で受け渡すことによりＮ台の前記複合加工機がｎ個の前記ワークに施す前記分担加工に基づいてｎ個の前記ワークに前記複数種類の加工を所定の順序で行い、前記第２の加工時間の最大値が、前記第１の加工時間より大なるとき、Ｎ台の前記複合加工機のそれぞれが前記複数種類の加工の全加工をｎ／Ｎ個の前記ワークに所定の順序で同時に行う加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法を提供する。
【００１２】
また、上記発明において、前記加工ステップは、Ｎ台の前記複合加工機に前記複数種類の加工としての旋削加工、焼入れ加工、及び研削加工を所定の順序で分担して実行させるものであってもよい。
【００１３】
また、上記発明において、前記配置ステップは、Ｎ台の前記複合加工機として第１より第３の複合加工機を前記加工ラインに配置し、前記加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工を分担させ、前記第３の複合加工機に研削加工を分担させるものであってもよい。
【００１４】
また、上記発明において、前記配置ステップは、Ｎ台の前記複合加工機として第１及び第２の複合加工機を前記加工ラインに配置し、前記加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工と焼入れ加工を分担させ、前記第２の複合加工機に研削加工を分担させる第１の分担加工モードと、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工と研削加工を分担させる第２の分担加工モードを設定し、前記旋削加工、前記焼入れ加工、及び前記研削加工の各加工時間に基づいて前記第１あるいは第２の分担加工モードを実行するものであってもよい。
【００１５】
第４の発明は、加工ツールの交換によって複数種類の加工をｎ個（ｎは２以上の整数）のワークに行うＮ台（Ｎは２以上の整数）の複合加工機を前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、Ｎ台の前記複合加工機のそれぞれが前記複数種類の加工の全加工を（ｎ／Ｎ）個の前記ワークに所定の順序で同時に行う第１の加工モードと、ｎ個の前記ワークをＮ台の前記複合加工機の間で受け渡すことによりＮ台の前記複合加工機がｎ個の前記ワークに施す前記複数種類の加工の中から選択した分担加工に基づいてｎ個の前記ワークに前記複数種類の加工を所定の順序で行う第２の加工モードを設定する加工モード設定ステップと、
前記ワークの種類及び前記複数種類の加工の内容に応じた前記第１及び第２の加工モードの加工時間を演算する演算ステップと、前記第１及び第２の加工モードの中から前記加工時間の短い加工モードを選択して前記ワークを加工する加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、自動工具交換装置を備え、種々の加工ツールにより複数の加工法でワークの加工を可能とする複合加工機を複数台並べ、生産数量の増減に効果的に対応できる加工方法あるいは生産方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（本発明の実施の形態）
（複合加工機の構成）
以下、本発明の実施の形態を構成する複合加工機について図面を参照して説明する。尚、説明の便宜上、複合加工機の全体構成に係る位置関係を、複合加工機に向かって立つ使用者（図１において紙面下側に立つ）から見た状態として説明する。すなわち、使用者から見て、手前側を「前」、奥側を「後」、右側を「右」、左側を「左」、上側を「上」、下側を「下」として説明する。また、前方向をＸ軸方向、左方向をＺ軸方向、上方向をＹ軸方向とする。また、以下の実施の形態において、図１乃至図５では、不特定の加工ツールである第１の加工ツール５０１ａを不特定の加工ツールである第２の加工ツール５０１ｂに交換してワークを加工する場合を説明し、図６乃至図１０では、旋削工具５０２、切削工具５０３、熱処理工具５０４、研削工具５０５、及び、表面仕上げ工具５０６の順序で各加工ツールを交換してワークを加工する場合を説明する。
【００１８】
図１は、実施の形態に係る複合加工機の平面図であり、図２は、図１に示す複合加工機の主軸台より後側を前から見た正面図である。
【００１９】
この複合加工機１は、図示しないコンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ）により全体の駆動が制御されるものであり、複合加工機本体と図示しない付属装置からなる。主な付属装置は、レーザ発振器、オイル供給装置、冷却装置、エア供給機器、クーラント供給装置、切屑収集装置及びこれらの装置を複合加工機本体と接続するダクト装置等からなっている。
【００２０】
複合加工機１は、ベッド１０上に載置され、軸物あるいは長尺状のワークＷを回転駆動可能に支持するワーク支持駆動ユニット１００と、加工ツールが着脱可能に装着されるホイール回転主軸ユニット２００と、ホイール回転主軸ユニット２００を搭載し、ベッド１０上に装架された多自由度リンク機構３００によりワークＷに対して位置決め可能なリンクヘッド３０１と、加工ツールをホイール回転主軸ユニット２００の所定位置に着脱する自動工具交換ユニット４００とを有する。
【００２１】
ワーク支持駆動ユニット１００は、ベッド１０上に載置された主軸台ベース１０１に、左右の主軸台スライドガイド１０２を介してスライド可能に移動可能な左右の主軸台１０３を有し、各々左右の主軸台１０３には、主軸１０５を所定の回転数で回転駆動する主軸駆動モータ１０４が搭載されている。各々左右の主軸台１０３は、左右独立にＺ方向にスライドして、ワークＷを所定の心間で挟持して、その位置を固定できる構成となっている。
【００２２】
ホイール回転主軸ユニット２００は、第１の加工ツール５０１ａを装着したホイール回転主軸２０１を、リンクヘッド３０１に搭載されたホイール回転主軸駆動モータ３０６の回転駆動力をトラクションドライブユニット２０２により回転力を伝達して第１の加工ツール５０１ａを所定回転数で回転駆動する構成となっている。尚、上記のトラクションドライブユニット２０２は、転動体により振動が小さく回転伝動可能で研削加工にも好適であるが、他の伝達方法、例えば、ギアやベルトによる回転駆動方式、あるいは、ホイール回転主軸駆動モータ３０６との直結方式等により構成してもかまわない。
【００２３】
ホイール回転主軸２０１は、第１の加工ツール５０１ａのテーパ部５１０をクランプして、第１の加工ツール５０１ａとホイール回転主軸２０１を強固に締結するクランプ部２０３を有している。具体的には、クランプ部２０３は、複合加工機用のＨＳＫインターフェース規格等の互換性を有する規格により構成されている。
【００２４】
多自由度リンク機構３００は、閉リンク機構を並列に配置した、いわゆるパラレルメカニズムといわれるものであり、ヘッド１０上に載置された左右一対のリニアガイドベース３０２に設けられた左右合計で４つの送り機構と、ホイール回転主軸ユニット２００を搭載したリンクヘッド３０１と送り機構とを連結する４本のリンク３０３とからなる。送り機構は、左右一対のリニアガイド３０４と、各リニアガイド３０４に対してＸ軸方向に移動可能に案内された２つのスライダ３０７と、このスライダ３０７の各々を独立して移動させるためのボールねじ３０８およびリンク駆動サーボモータ３０５とから構成されている。リンク３０３の一端が送り機構のスライダ３０７に各々旋回自在に結合支持され、他端がリンクヘッド３０１の所定の位置に旋回自在に連結支持される。このように構成されることにより、各リンク駆動モータ３０５を制御して各スライダの位置を独立して制御することにより、リンクヘッド３０１はＸ軸方向への移動、Ｚ軸方向への移動、およびＹ軸回りの回転の３自由度の位置、姿勢制御が可能となっている。なお、この多自由度リンク機構３００を構成する送り機構としては、ボールねじ３０８およびリンク駆動サーボモータ３０５に代えてリニアモータで各スライダを駆動する構成としてもよい。
【００２５】
リンクヘッド３０１のＸ軸方向位置、Ｚ軸方向位置、及びＹ軸回りの回転角は、リニアガイド３０４に取付けられた図示しない位置センサ（光学式リニアスケール又は磁気式リニアスケール等）により４本の各リンク３０３の位置を各々検出し、これに基づいてリンクヘッド３０１の位置及び姿勢を制御するように構成される。尚、上記の位置検出は、リンクヘッド３０１またはホイール回転主軸ユニット２００の特定箇所を、光学的方法、磁気的方法、又は、電気的方法によって検出する構成としてもよい。この場合は、リンクヘッド３０１またはホイール回転主軸ユニット２００の異なる２点の少なくともＸ軸位置及びＺ軸位置を検出することで、リンクヘッド３０１の位置及び姿勢が制御される。また、リンクヘッド３０１に搭載されたホイール回転主軸ユニット２００上の第１の加工ツール５０１ａは、各々所定の形状で構成され、所定の位置関係で結合固定されるので、上記リンクヘッド３０１の位置及び姿勢を制御することで、第１の加工ツール５０１ａの加工点の位置も制御できる構成となっている。従って、加工中の前記ワークＷの外形、加工位置、及び、加工角度等に応じた加工姿勢を第１の加工ツール５０１ａに採らせることができる。
【００２６】
自動工具交換ユニット４００は、ベッド１０上の所定の位置に載置され、種々の第２の加工ツール５０１ｂを保持可能な複数のツールポッド４０２を有したツールタレット４０３と、Ｘ軸回りに割出し制御をするサーボモータ４０４により構成されている。ツールポッド４０２の内部には、第２の加工ツール５０１ｂの先端部に形成された溝部４０７が所定の力以上で着脱可能となるよう、ボールブッシュ４０５による結合部４０６が形成されている。尚、ツールポッド４０２の数は、ツールタレット４０３の径を大きく設定することで、多数の本数をセット可能に構成できる。
【００２７】
第１の加工ツール５０１ａ及び第２の加工ツール５０１ｂには、旋削加工に使用される旋削用電着ホイール等の旋削工具５０２、穴あけ、溝加工等に使用されるドリル、エンドミル等の切削工具５０３、レーザ焼入れヘッド等の熱処理工具５０４、研削加工に使用される砥石車（例えば、ＣＢＮホイール）等の研削工具５０５、超仕上げ、ＥＬＩＤ研削等に使用される表面仕上げ工具５０６がある。尚、旋削用電着ホイール等の旋削工具５０２、穴あけ、溝加工等に使用されるドリル、エンドミル等の切削工具５０３は、主にワークＷの形状を形成するのに使用されるので、形状加工ツールと総称することができる。また、砥石車等の研削工具５０５、超仕上げ、ＥＬＩＤ研削等に使用される表面仕上げ工具５０６等は、主にワークＷの精度、表面粗さ等を出すのに使用されるので、仕上げ加工ツールと総称することができる。そして、ホイール回転主軸ユニット２００、多自由度リンク機構３００、及び、自動工具交換ユニット４００によって、形状加工ツール、熱処理加工ツール、及び、仕上げ加工ツールから所定の順序で１つの加工ツールが選択される。
【００２８】
旋削工具５０２としては、バイト、へ一ルバイト等の工具を回転させない状態で使用するものの他、旋削用電着ホイール等の回転状態で使用する工具を装着可能である。ここで旋削用電着ホイールとは、ホイール母材の外周にバイトチップやダイヤモンド、ＣＢＮ等の超砥粒を例えばニッケル等のメッキにより埋め込んだもので、ツールコストに優れる。
【００２９】
穴あけ、溝加工等に使用される切削工具５０３としては、ドリル、タップ、エンドミル、フライス工具等が装着可能で、これらの工具は工具の軸線回り、すなわちＸ軸と平行な軸線回りの回転駆動が必要であるので、Ｚ軸と平行な軸回りの回転であるホイール回転主軸２０１の回転動カの方向を変換する必要がある。この回転方向変換機構はべベルギヤで構成することができ、工具内に組み込むことが可能である。また、ホイール回転主軸２０１の回転動カを用いることなく、工具内にモータ等の回転駆動手段を有する構成としてもよい。
【００３０】
レーザ焼入れヘッド等の熱処理工具５０４は、高エネルギ密度のレーザビームをワークＷの表面に集束して照射する構成となっている。レーザビームは、炭酸ガスレーザ、高出力の半導体レーザ、レーザアレイ等により供給され、レーザビーム光源は、熱処理工具５０４に内蔵してもよく、また、熱処理工具５０４外の例えばベッド１０上に載置して、レーザビーム光源から発するコリメートしたレーザビームを熱処理工具５０４上に搭載した集光手段により当該集光手段を位置制御して加工点へレーザビームを集束照射して構成するものであってもよい。尚、熱処理工具５０４を使用する場合には、ホイール回転主軸２０１の回転動力は使用しない。
【００３１】
ホイール回転主軸ユニット２００は、ホイール回転主軸２０１を停止状態に保持するブレーキ等の静止手段、ホイール回転主軸２０１の静止トルクが大きく設定できるホイール回転主軸駆動モータ３０１、又は、ホイール回転主軸２０１を停止状態に保持する回転停止サーボ剛性の大きな制御手段を有して構成することが好ましい。また、熱処理工具５０４等のように、回転状態で加工しないツールを使用する場合のための、第１の加工ツール５０１ａをホイール回転主軸ユニット２００に固定するツール装着部を有する構成とすることもできる。
【００３２】
研削加工に使用される砥石車（例えば、ＣＢＮホイール）である研削工具５０５は、ＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ：立方晶窒化ホウ素）の砥粒を使用したＣＢＮホイールで、高精度の研削加工が可能な構成となっている。
【００３３】
表面仕上げ工具５０６による超仕上げ加工は、滑らかな表面を得るために砥石に振動を与える超音波発生装置等の加振手段を表面仕上げ工具５０６に内蔵していることが好ましい。また、表面仕上げ工具５０６によるＥＬＩＤ研削加工は、ダイヤモンド砥粒を鋳鉄ボンド剤で固定した砥石車で構成し、また、電解液供給手段および電解電源を具備する構成とするのが望ましい。
【００３４】
（自動工具交換）
図３（ａ）、（ｂ）は、自動工具交換ユニット４００において、第１の加工ツール５０１ａ及び第２の加工ツール５０１ｂの着脱動作の状態における、各ユニットの位置関係を示す図である。図４（ａ）、（ｂ）は、第１の加工ツール５０１ａのツールタレット４０３への回収動作を示す図である。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、第２の加工ツール５０１ｂのホイール回転主軸ユニット２００への装着工程を示す図である。
【００３５】
ベッド１０上の所定の位置に載置された自動工具交換ユニット４００に対して、ホイール回転主軸ユニット２００が多自由度リンク機構３００により、所定の位置まで駆動され、第１の加工ツール５０１ａの着脱動作が可能な状態になる。所定の位置は、第１の加工ツール５０１ａの先端部に形成された溝部４０７とツールポッド４０２内部のボールブッシュ４０５による結合部４０６との位置により決定される。第１の加工ツール５０１ａの種類により上記の所定の位置が異なる場合には、第１の加工ツール５０１ａの種類で特定される所定の位置が、加工データとして入力され、ＮＣ制御による自動工具交換工程に反映される。
【００３６】
図４（ａ）、（ｂ）は、第１の加工ツール５０１ａのツールタレット４０３への回収動作を説明する図である。ホイール回転主軸ユニット２００に装着されている第１の加工ツール５０１ａは、次の加工工程に移行するステップとして、第１の加工ツール５０１ａのツールタレット４０３への回収を行う。まず、ホイール回転主軸ユニット２００が多自由度リンク機構３００により、所定の位置まで駆動され（図４（ａ））、次に、第１の加工ツール５０１ａの先端部に形成された溝部４０７が所定の力以上で結合部４０６へ挿入される（図４（ｂ））。溝部４０７は、ボールブッシュ４０５に所定の力で保持される。ホイール回転主軸ユニット２００のクランプ部２０３でホイール回転主軸２０１に締結していた第１の加工ツール５０１ａのテーパ部５１０はクランプ解除される。これらの動作が完了した後、ホイール回転主軸ユニット２００は多自由度リンク機構３００により自動工具交換ユニット４００から離間して、回収動作が終了する。
【００３７】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、第２の加工ツール５０１ｂのホイール回転主軸ユニット２００への装着動作を説明する図である。まず、ホイール回転主軸ユニット２００が自動工具交換ユニット４００から離間した状態において、第２の加工ツール５０１ｂがセットされたツールタレット４０３が割出し動作を行う。サーボモータ４０４により次工程で使用する第２の加工ツール５０１ｂがセットされたツールポッド４０２の部分が所定位置になるよう回転動作し、ツールタレット４０３の割出し動作が完了する（図５（ａ））。
【００３８】
装着可能状態となった第２の加工ツール５０１ｂに対してホイール回転主軸ユニット２００が接近し、ホイール回転主軸ユニット２００のクランプ部２０３にテーパ部５１０が結合し、ホイール回転主軸２０１へ締結される。複合加工機用のＨＳＫインターフェース規格によりクランプ部２０３が構成されている場合、第１の加工ツール５０１ａのテーパ部５１０と端面は２面拘束により、ホイール回転主軸２０１に強固に締結される（図５（ｂ））。
【００３９】
上記の加工ツール装着動作が完了した後、ホイール回転主軸ユニット２００は多自由度リンク機構３００により自動工具交換ユニット４００から離間して、次工程のイニシャライズ位置に第１の加工ツール５０１ａがセットされる（図５（ｃ））。その後、ツールタレット４０３が回転し、イニシャライズ位置に戻り、第１の加工ツール５０１ａのホイール回転主軸ユニット２００への装着動作が終了する（図５（ｄ））。
【００４０】
以下の説明においては、実際に加工を行う加工ツールとして、旋削工具５０２、切削工具５０３、熱処理工具５０４、研削工具５０５、及び、表面仕上げ工具５０６により説明し、ホイール回転主軸ユニット２００、又は、自動工具交換ユニット４００のいずれの側に装着されている場合でも、第１の加工ツール５０１ａ及び第２の加工ツール５０１ｂのようには区別しないものとする。
【００４１】
（旋削加工）
図６（ａ）、（ｂ）は、ホイール回転主軸ユニット２００に、旋削加工に使用される旋削工具５０２として旋削用電着ホイールを装着して、ワークＷを旋削加工している状態を示す図である。旋削用電着ホイールをホイール回転主軸２０１で高速回転しながらワークＷを旋削する場合は、通常のバイトによる旋削加工に比べて、ツール磨耗が１／１０以下になり、また、ツールコストは１／２程度に低減できる。旋削工具５０２は、ワークＷの端面を加工する場合は、多自由度リンク機構３００により旋削工具５０２をＹ軸回りに旋回させる。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ワークＷの左右いずれの端面でも旋削工具５０２を旋回して加工でき、また、多自由度リンク機構３００により、最適な旋削工具５０２の姿勢で切込み及び送り動作が可能である。
【００４２】
（熱処理）
図７は、ホイール回転主軸ユニット２００に、レーザ焼入れヘッド等の熱処理工具５０４を装着して、ワークＷを熱処理加工している状態を示す図である。熱処理工具５０４がレーザ焼入れ用の加工ツールである場合は、高エネルギ密度のレーザビームをワークＷの表面に集束して照射する。ワークＷの加工面に形成されるレーザスポットは小径サイズなので、高エネルギ密度のレーザビームにより加熱される範囲はこの小径サイズ近傍であって、この範囲周辺が焼入れされる。ワークＷの回転によりレーザスポットの位置は移動するので、加熱される範囲は急冷され、焼き戻し工程を設けることなく焼入れ工程が完了する。ワークＷの長手方向に熱処理工具５０４を送り動作させながら焼入れ加工を施すと、ワークＷの広範囲に焼入れ加工が可能となる。また、レーザビームによる加熱条件を変化させることで、焼き戻し加工等の種々の熱処理加工が可能となる。さらに、例えば、ワークＷが樹脂材料の場合、短波長のレーザビームを集束して照射することで、ワークＷの表面の改質等、種々の熱処理加工が可能となる。尚、熱処理工具５０４を使用する場合には、ホイール回転主軸ユニット２００のホイール回転主軸２０１を停止状態に保持して加工を行う。
【００４３】
（穴あけ、溝加工）
図８は、ホイール回転主軸ユニット２００に、穴あけ、溝加工等に使用される切削工具５０３を装着して、ワークＷの穴あけ、溝加工等を行っている状態を示す図である。切削工具５０３としてドリルをホイール回転主軸ユニット２００へ装着し、ホイール回転主軸２０１の回転動力あるいは内蔵された回転手段によりドリルを回転させ、ワークＷは回転させずに穴あけ加工を行う。溝加工の場合は、切削工具５０３として、エンドミルを装着し、ワークＷへ切込んだ後、溝加工方向へ移動させることで所望の溝加工が可能となる。
【００４４】
（研削加工）
図９は、ホイール回転主軸ユニット２００に、研削工具５０５として砥石車（例えば、ＣＢＮホイール）を装着して、ワークＷを研削加工している状態を示す図である。研削加工においては、図に示すように、砥石車をワークＷに直角に当接させて加工するだけでなく、図６で旋削加工の説明をしたのと同様に、砥石車を傾斜させてのアングル研削が容易に可能となる。ワークＷの外周面及び左右いずれの端面でも研削工具５０５を旋回させて加工でき、また、多自由度リンク機構３００により、最適な研削工具５０５の姿勢で切込み及び送り動作が可能である。これにより、従来の砥石はもとより、砥石内の領域ごとに組成が異なっている傾斜組成砥石、あるいは、異なる砥石を組合せて形成した異種組成砥石等による新しい研削理論による研削加工を、最適な加工条件で行うこともできる。
【００４５】
（表面仕上げ加工）
ホイール回転主軸ユニット２００に、種々の表面仕上げ工具５０６を装着して、ワークＷの表面仕上げ加工が可能である。砥石に振動を与えながら表面仕上げ加工を行う超仕上げ加工、電解液の中でドレッシングを行いながら研削加工を行うＥＬＩＤ研削等の表面仕上げ加工が可能である。その他、ラッピング、ポリッシング、バフ仕上げ等の表面仕上げも可能である。
【００４６】
図１０は、自動車の代表的な部品の一つである等速ジョイントの従来の加工ライン構成の一例を示す図である。加工をスタートすると、まず、ワークのセンタ穴加工（ＣＥＮ）を行う。ワークのブランク素材を製造する段階でセンタ穴加工がされる場合は、この工程が省略される。次に、旋削加工（ＬＡ）により、ワークの外形加工を行う。仕上げ代を残してほぼ製品形状に外形加工を施す。加工時間を要するので、加工ラインにおいて旋盤を並列に稼動させる場合もある。旋削加工の一工程として、面取り加工（ＣＨＡ）工程があるが、ワークのブランク素材を製造する段階で面取り部が形成される場合は、この工程が省略される。次に、穴あけ加工（ＤＲ）、スプライン加工（ＳＰＬ）により必要な穴、溝加工が行われる。外形が仕上がった後に、焼入れ（ＨＴ１）焼き戻し（ＨＴ２）等の焼入れ加工（ＨＴ）が行われ、研削加工（ＧＲ）により表面仕上げと寸法精度を出す。研削加工は、加工時間を要するので、加工ラインにおいて研削盤を並列に稼動させる場合もある。最後に、内面加工を旋削によりハードターニング加工し、一連の加工が終了する。
【００４７】
（第１の実施の形態）
図１０に示した等速ジョイントの加工ラインが、ワークのセンタ穴加工であるＬ１工程Ｐ１０１、旋削加工であるＬ２工程Ｐ１０２、面取り加工であるＬ３工程Ｐ１０３、穴あけ加工であるＬ４工程Ｐ１０４、スプライン加工であるＬ５工程Ｐ１０５、焼入れ加工であるＹ１工程Ｐ１０６、焼き戻し加工であるＹ２工程Ｐ１０７、研削加工であるＧ１工程Ｐ１０８、仕上げ加工であるＧ２工程Ｐ１０９の各工程により構成され、数量ｎ個のワークＷを各複合加工機が稼動時間Ｓで生産する場合について説明する。図１１は、複合加工機１台、２台及び３台で加工する場合を示すものである。
【００４８】
形状加工工程であるＬ１工程、Ｌ２工程、Ｌ３工程、Ｌ４工程、及び、Ｌ５工程のそれぞれにおけるワークＷの加工時間を、ＴＬ１、ＴＬ２、ＴＬ３、ＴＬ４、ＴＬ５とする。同様に、熱処理工程であるＹ１工程、Ｙ２工程、研削仕上げ工程であるＧ１工程、Ｇ２工程のそれぞれにおけるワークＷの加工時間を、ＴＹ１、ＴＹ２、ＴＧ１、ＴＧ２とする。ワークＷの１個当たりに要する加工時間すなわち加工ラインのタクトタイムは、Ｓ／ｎであり、Ｓ／ｎ時間毎に加工完成品が生産されることになる。この生産量を実現するために必要な複合加工機の台数Ｎ（Ｎは整数）を、Ｎ≧（ＴＬ１＋ＴＬ２＋ＴＬ３＋ＴＬ４＋ＴＬ５＋ＴＹ１＋ＴＹ２＋ＴＧ１＋ＴＧ２）÷（Ｓ／ｎ）により決定する。
【００４９】
次に、第１の複合加工機Ｍ１が分担加工すべき工程は、Ｌ１工程Ｐ１０１の加工時間ＴＬ１から順次積算して、ＴＬ１＋ＴＬ２＋・・・・がＳ／ｎとなるまでの工程であり、第２の複合加工機Ｍ２が分担加工すべき工程は、第１の複合加工機Ｍ１が分担加工する次の加工工程から同様に各加工工程の時間を積算してＳ／ｎとなるまでの工程である。以下、同様にして、第Ｎの複合加工機ＭＮが分担加工すべき工程は、第（Ｎ−１）の複合加工機Ｍ（Ｎ−１）が分担加工すべき工程の次の加工工程から最後のＧ２工程Ｐ１０９までである。尚、各加工工程の積算時間は、タクトタイムに最も近い値になるように選択すればよい。また、後述する具体的な例では、説明を省略しているが、各加工工程における加工ツールの交換時間あるいはワークＷの複合加工機への着脱時間等を含めて積算計算する必要がある。
【００５０】
具体的な例として、１日の稼動時間を８時間（２８８００秒）とし、ＴＬ１＝１０秒、ＴＬ２＝２０秒、ＴＬ３＝２０秒、ＴＬ４＝１０秒、ＴＬ５＝３０秒、ＴＹ１＝３０秒、ＴＹ２＝１０秒、ＴＧ１＝２０秒、ＴＧ２＝３０秒であるとする。
【００５１】
１日の生産数量が、ｎ＝１５０個の場合
タクトタイムは２８８００÷１５０＝１９２秒となり、必要な複合加工機の台数ＮはＮ≧（１０＋２０＋２０＋１０＋３０＋３０＋１０＋２０＋３０）÷１９２＝０．９４を満たす最小の整数として、Ｎ＝１台となる。この場合は、工程分割は不要であり、１台の複合加工機ですべての加工工程を行う（図１１（ａ））。
【００５２】
１日の生産数量が、ｎ＝３００個の場合
タクトタイムは２８８００÷３００＝９６秒となり、必要な複合加工機の台数ＮはＮ≧（１０＋２０＋２０＋１０＋３０＋３０＋１０＋２０＋３０）÷９６＝１．８７５を満たす最小の整数として、Ｎ＝２台となる。第１の複合加工機Ｍ１は、Ｌ１工程Ｐ１０１からＬ５工程Ｐ１０５までを分担加工し、加工時間は、１０＋２０＋２０＋１０＋３０＝９０秒であり、第２の複合加工機Ｍ２は、Ｙ１工程Ｐ１０６からＧ２工程Ｐ１０９までを分担加工し、加工時間は、３０＋１０＋２０＋３０＝９０秒である（図１１（ｂ））。
【００５３】
１日の生産数量が、ｎ＝４５０個の場合
タクトタイムは２８８００÷４５０＝６４秒となり、必要な複合加工機の台数ＮはＮ≧（１０＋２０＋２０＋１０＋３０＋３０＋１０＋２０＋３０）÷６４＝２．８１を満たす最小の整数として、Ｎ＝３台となる。第１の複合加工機Ｍ１は、Ｌ１工程Ｐ１０１からＬ４工程Ｐ１０４までを分担加工し、加工時間は、１０＋２０＋２０＋１０＝６０秒であり、第２の複合加工機Ｍ２は、Ｌ５工程Ｐ１０５からＹ１工程Ｐ１０６までを分担加工し、加工時間は、３０＋３０＝６０秒であり、第３の複合加工機Ｍ３は、Ｙ２工程Ｐ１０７からＧ２工程Ｐ１０９までを分担加工し、加工時間は、１０＋２０＋３０＝６０秒である（図１１（ｃ））。
【００５４】
上記の実施の形態により、ワークの生産数量、前記複合加工機の稼動期間、及び、前記ワークの単位数量あたりの加工時間に応じて必要な複合加工機の台数が求められ、これを加工ラインに配置して、各複合加工機が複数の加工工程を分担加工することができ、各複合加工機に遊びが生じることなく効率のよいワークＷの加工が可能となる。
【００５５】
（第２の実施の形態）
上記等速ジョイントの加工に代表される主要な加工工程のうち、旋削、焼入れ、及び研削加工を、上記説明した複合加工機により工程集約して加工する場合について説明する。図１２は、本発明の実施の形態に係る加工方法の各ステップのフローを示す図である。また、図１３は、本発明の実施の形態に係る加工ラインにおける工程のフローを示すもので、（ａ）は、加工種別による工程のフローを示す図であり、（ｂ）は、複合加工機が分担加工するワークＷの加工数量と加工種別による工程のフローを示す図である。尚、複合加工機により工程集約して加工する場合において、ワークＷの各複合加工機間での受渡し時間よりも各複合加工機内での加工ツールの交換時間の方が一般的に時間を要するので、以下に示す種々の実施の形態では、ワークＷの受け渡し時間を省略して検討する。
【００５６】
（配置ステップ）
ワークＷを加工して所定数量の生産をする場合において、上記した複合加工機を複数台配置して加工ラインを構成する場合について説明する。製品を生産するのに要する加工の種類を、旋削加工、焼入れ加工、及び、研削加工とし、その生産数量を考慮して、使用する複合加工機の台数を決定し、その複数台の同一機種の複合加工機を加工ラインに配置する（配置ステップＳ１０１）。この配置ステップでは、ワークＷを各加工工程間で加工順序に基づいて受け渡すよう、複合加工機が配置される。ここで、複数台の複合加工機は、複合加工機から次の加工を分担する複合加工機へのワークＷの搬送経路に基づいて配置されるのが望ましい。なお、配置される複数の複合加工機は、２台以上で、上限は、この加工ラインを構成する工場スペースにより制限を受ける。
【００５７】
（分担加工決定ステップ）
配置ステップで決定した複合加工機の台数を基に、以下のように、各複合加工機の分担加工が決定される。この加工ラインで生産する生産数量をｎ個とし、旋削加工、焼入れ加工、及び、研削加工の各々の加工工程における単位時間当たりの生産数量を、各々、ＶＬ、ＶＹ、ＶＧとする（図１３（ａ））。各加工工程におけるｎ個の加工に要する時間は、旋削加工においてｎ／ＶＬ、焼入れ加工においてｎ／ＶＹ、研削加工においてｎ／ＶＧである。これらの加工時間は、加工ラインを構成する各複合加工機に各々分担され、各複合加工機の各々の加工時間が求まる。ここで、各複合加工機の加工時間は、加工ライン上のすべての複合加工機において同じであるのが望ましい。ある複合加工機の加工時間が長いと、その他の複合加工機では加工できない遊びの時間が発生し、いわゆるクリティカルパスがその加工時間が長い複合加工機の工程にでき、これが加工ライン全体のクリティカルパスとなるからである。従って、この加工ラインの生産時間は、その加工時間が長い複合加工機の加工時間に律速され、生産効率が低下する。
【００５８】
上記のことから、各複合加工機の加工時間を同じにするように、各複合加工機が分担加工する加工の種類及び加工数量を決定する。この加工ラインに、同一機種の３台の複合加工機を配置した場合で、ｎ／ＶＬ＜ｎ／ＶＹ＜ｎ／ＶＧの場合について説明する。すなわち、旋削加工における加工時間よりも、焼入れ加工における加工時間の方が長く、さらに、焼入れ加工における加工時間よりも研削加工における加工時間の方が長い場合である。このとき、第１の加工工程に配置される第１の複合加工機Ｍ１は、旋削加工全部と次工程の焼入れ加工の一部を分担加工する。また、第２の加工工程に配置される第２の複合加工機Ｍ２は、焼入れ加工の一部と次工程の研削加工の一部を分担加工する。また、第３の加工工程に配置される第３の複合加工機Ｍ３は、研削加工の一部を分担加工する。
【００５９】
ここで、第１の複合加工機Ｍ１が分担加工する焼入れ加工の加工数量をｎ１とする。すなわち、第１の複合加工機Ｍ１は、ｎ個のワークＷを旋削加工し、ｎ１個のワークＷを焼入れ加工することになる。また、第２の複合加工機Ｍ２が分担加工する研削加工の加工数量をｎ２とする。よって、第２の複合加工機Ｍ２は、（ｎ―ｎ１）個のワークＷを焼入れ加工し、ｎ２個のワークＷを研削加工することになる。また、第３の複合加工機Ｍ３は、（ｎ―ｎ２）個のワークＷを研削加工することになる。
【００６０】
よって、第１の複合加工機Ｍ１の加工時間は、ｎ／ＶＬ＋ｎ１／ＶＹ 、第２の複合加工機Ｍ２の加工時間は、（ｎ―ｎ１）／ＶＹ＋ｎ２／ＶＧ 、第３の複合加工機Ｍ３の加工時間は、（ｎ―ｎ２）／ＶＧである。
これらの加工時間が等しくなるには、次の２式を満たす必要がある。
ｎ／ＶＬ＋ｎ１／ＶＹ＝（ｎ―ｎ１）／ＶＹ＋ｎ２／ＶＧ
ｎ／ＶＬ＋ｎ１／ＶＹ＝（ｎ―ｎ２）／ＶＧ
これより、ｎ１＝ｎ×ＶＹ（１／ＶＧ＋１／ＶＹ−２／ＶＬ）／３
ｎ２＝ｎ×ＶＧ（２／ＶＧ−１／ＶＹ−１／ＶＬ）／３
となる。従って、第１の複合加工機Ｍ１は、上記算出されたｎ１個のワークＷについて第２の複合加工機Ｍ２の焼入れ加工を分担加工するよう決定され、また、第２の複合加工機Ｍ２は、上記算出されたｎ２個のワークＷについて第３の複合加工機Ｍ３の研削加工を分担加工するよう決定される（分担加工決定ステップＳ１０２）。
【００６１】
（分担加工ステップ）
分担加工決定ステップで決定した結果に基づいて、第１の複合加工機Ｍ１では、ｎ個のワークＷの旋削加工及びｎ１個のワークＷの焼入れ加工、また、第２の複合加工機Ｍ２では、（ｎ―ｎ１）個のワークＷの焼入れ加工及びｎ２個のワークＷの研削加工、また、第３の複合加工機Ｍ３では、（ｎ―ｎ２）個のワークＷを研削加工する（図１３（ｂ））。
【００６２】
第１の複合加工機Ｍ１は、旋削加工ツール５０２の装着工程により、旋削加工ツール５０２をホイール回転主軸ユニット２００へ装着し、旋削加工ツール５０２をワークＷの材質に適合した回転数で回転させ、供給されたｎ個のワークＷを連続して旋削加工する。これが終了すると、機上焼入れを行うため、旋削加工ツール５０２をツールタレット４０３へ回収した後、熱処理加工ツール５０４をホイール回転主軸ユニット２００へ装着する。熱処理加工ツール５０４により、ｎ１個のワークＷの焼入れ加工を行う。第１の複合加工機Ｍ１で旋削加工のみ施され焼入れ加工されてない（ｎ―ｎ１）個のワークＷは第２の複合加工機Ｍ２へ搬送され供給される。また、第１の複合加工機Ｍ１で旋削加工及び焼入れ加工されたｎ１個のワークＷは第３の複合加工機Ｍ３へ搬送され供給される。搬送は、第１の複合加工機Ｍ１での個々のワークＷの加工が終わり次第、順次複合加工機Ｍ２及びＭ３へ搬送され、次工程での待ち時間が発生しないように、各複合加工機間でのワークＷの受け渡しが行われる。
【００６３】
次に、第２の複合加工機Ｍ２では、まず、機上焼入れを行うため、熱処理加工ツール５０４をホイール回転主軸ユニット２００へ装着する。熱処理加工ツール５０４により、第１の複合加工機Ｍ１から搬送されて来た（ｎ―ｎ１）個のワークＷの焼入れ加工を行う。機上焼入れ終了後、熱処理加工ツール５０４をツールタレット４０３へ回収し、研削加工ツール５０５をホイール回転主軸ユニット２００へ装着する。ワークＷを研削加工ツール５０５とワークＷの材質に適合した回転数で回転させ、また、研削加工ツール５０５の材質に適合した回転数で回転させて研削加工を行う。研削加工は、機上焼入れした（ｎ―ｎ１）個のワークＷのうち、ｎ２個について研削加工を行う。第２の複合加工機Ｍ２で焼入れ加工のみされた（ｎ―ｎ１―ｎ２）個のワークＷは第３の複合加工機Ｍ３へ搬送され供給される。搬送は、第２の複合加工機Ｍ２での個々のワークＷの加工が終わり次第、順次第３の複合加工機Ｍ３へ搬送され、次工程での待ち時間が発生しないように、複合加工機間での受け渡しが行われる。第２の複合加工機Ｍ２で焼入れ加工及び研削加工されたｎ２個は加工終了となる。
【００６４】
次に、第３の複合加工機Ｍ３では、研削加工ツール５０５の装着工程により、研削加工ツール５０５をホイール回転主軸ユニット２００へ装着する。ワークＷを研削加工ツール５０５とワークＷの材質に適合した回転数で回転させ、また、研削加工ツール５０５の材質に適合した回転数で回転させて研削加工を行う。第１の複合加工機Ｍ１から搬送されたｎ１個のワークＷと第２の複合加工機Ｍ２から搬送された（ｎ―ｎ１―ｎ２）個のワークＷの合計（ｎ―ｎ２）個について順次研削加工を行う。
【００６５】
第２の複合加工機Ｍ２で焼入れ加工及び研削加工されるｎ２個のワークＷと、第３の複合加工機Ｍ３で研削加工される（ｎ―ｎ２）個のワークＷは、ほぼ同時に加工が終了し、すべての加工が終了する（分担加工ステップＳ１０３）。
【００６６】
上記示した本発明の実施の形態は、複合加工機３台で加工ラインを構成する例であったが、それ以外の台数であっても、上記同様の分担加工決定ステップにより、各複合加工機が加工するワークＷの個数と加工種別を決定できるので、各複合加工機に遊びが生じることなく、効率のよい加工が可能である。また、配置する複合加工機の台数が増え、あるいは、各加工の単位時間当たりの生産数量が大きく異なる場合には、各々の複合加工機は、１及び２以上前の複合加工機に加工を分担してもらい、また、１及び２以上後の複合加工機の加工を分担して加工するよう、分担加工決定ステップを構成することもできる。さらに、それぞれの複合加工機へのワークＷの搬入、チャックへの着脱、ワークＷの搬出に要するワーク交換時間を考慮して、分担加工決定ステップを構成することもできる。
【００６７】
このような実施の形態により、最適な複合加工機の配置により、各複合加工機で加工終了したワークＷを順次次の工程へ搬送する受け渡しを行うことができるので、各複合加工機に遊びが生じることなく効率のよいワークＷの加工が可能となる。
【００６８】
（第３の実施の形態）
図１４は、複合加工機３台で各々旋削、焼入れ、研削加工を分担加工する場合を示す図である。第２の実施の形態で説明したように、旋削、焼入れ、研削加工の各々の加工時間が等しい場合には、３台の各複合加工機に各工程を分担させて加工することができる。すなわち、第１の複合加工機Ｍ１に旋削加工を分担させ、第２の複合加工機Ｍ２に焼入れ加工を分担させ、第３の複合加工機Ｍ３に研削加工を分担させる。
【００６９】
（第４の実施の形態）
複合加工機２台で各々旋削、焼入れ、研削加工を分担加工する場合について説明する。図１５は、複合加工機２台で分担加工する場合の第１の分担加工モード（ａ）と第２の分担加工モード（ｂ）を示す図である。第１の分担加工モードは、第１の複合加工機Ｍ１に旋削加工と焼入れ加工を分担させ、第２の複合加工機Ｍ２に研削加工を分担させるモードであり、第２の分担加工モードは、第１の複合加工機Ｍ１に旋削加工を分担させ、第２の複合加工機Ｍ２に焼入れ加工と研削加工を分担させるモードである。
【００７０】
第２の実施の形態と同様に、生産数量をｎ個とし、旋削加工、焼入れ加工、及び、研削加工の各々の加工工程における単位時間当たりの生産数量を、各々、ＶＬ、ＶＹ、ＶＧとする。各加工工程におけるｎ個の加工に要する時間は、旋削加工においてｎ／ＶＬ、焼入れ加工においてｎ／ＶＹ、研削加工においてｎ／ＶＧである。ここで、旋削加工時間ｎ／ＶＬと焼入れ加工時間ｎ／ＶＹの和が、焼入れ加工時間ｎ／ＶＹと研削加工時間ｎ／ＶＧの和よりも小さいとき、すなわち、旋削加工時間ｎ／ＶＬが研削加工時間ｎ／ＶＧよりも小さいときは、第１の複合加工機Ｍ１に旋削加工と焼入れ加工を分担させ、第２の複合加工機Ｍ２に研削加工を分担させて加工を行う第１の分担加工モードを設定する。また、旋削加工時間ｎ／ＶＬと焼入れ加工時間ｎ／ＶＹの和が、焼入れ加工時間ｎ／ＶＹと研削加工時間ｎ／ＶＧの和よりも大きいとき、すなわち、旋削加工時間ｎ／ＶＬが研削加工時間ｎ／ＶＧよりも大きいときは、第１の複合加工機Ｍ１に旋削加工を分担させ、第２の複合加工機Ｍ２に焼入れ加工と研削加工を分担させて加工を行う第２の分担加工モードを設定する。
【００７１】
このような実施の形態により、研削加工、焼入れ加工、及び研削加工の各加工時間に基づいて第１あるいは第２の分担加工モードを実行するので、第１の複合加工機Ｍ１と第２の複合加工機Ｍ２との加工時間の差がより小さい状態でワークを加工することが可能となる。
【００７２】
（第５の実施の形態）
図１６は、Ｎ台（Ｎは２以上の整数）の複合加工機を配置し、各複合加工機が分担加工する加工時間が所定の時間より大なるとき、（ａ）で示すように各複合加工機を並列に配置する加工分担の仕方とし、所定の時間より小なるとき（ｂ）で示すように各複合加工機を直列に配置する加工分担の仕方とすることを示す図である。複数の複合加工機を使用してワークの加工を行う場合において、ワークの加工に要する加工時間は、各々の複合加工機が加工分担した各工程での加工時間と各々の複合加工機において加工ツールの交換に要する時間と、各々の複合加工機間でワークを受け渡すのに要する時間の合計である。但し、複合加工機間でワークを受け渡すのに要する時間は、複合加工機内での加工ツールの交換に要する時間に比べて小さいので、ワークの加工に要する時間は、各々の複合加工機が加工分担した各工程での加工時間と各々の複合加工機において加工ツールの交換に要する時間で主に決定される。
【００７３】
生産数量をｎ個とし、旋削加工、焼入れ加工、及び、研削加工の各々の加工工程における単位時間当たりの生産数量を、各々、ＶＬ、ＶＹ、ＶＧとする。各加工工程におけるｎ個の加工に要する時間は、旋削加工においてｎ／ＶＬ、焼入れ加工においてｎ／ＶＹ、研削加工においてｎ／ＶＧである。第１の複合加工機Ｍ１が分担加工する場合に要する加工ツールの交換時間をｔｋ１とし、第２の複合加工機Ｍ２の加工ツールの交換時間をｔｋ２とし、順次同様に定義して、第ｉ番目の複合加工機Ｍｉの加工ツールの交換時間をｔｋｉとし、第Ｎ番目の複合加工機ＭＮの加工ツールの交換時間をｔｋＮとする。また、１台の複合加工機で全工程を加工する場合の加工ツールの交換時間をｔｋとする。
【００７４】
Ｎ台の複合加工機を並列配置して、各複合加工機が全工程を（ｎ／Ｎ）個ずつ加工する場合、各複合加工機が要する加工時間は次のようになり、これをＴ０とおく。
ｎ／（ＮＶＬ）＋ｎ／（ＮＶＹ）＋ｎ／（ＮＶＧ）＋ｔｋ＝Ｔ０
並列配置されたＮ台の複合加工機は、同時に各々加工するので、ｎ個のワークＷを加工する時間は、上記に示した値である。
【００７５】
次に、Ｎ台の複合加工機を直列配置して、各複合加工機が順次ワークＷの受け渡しを行いながら、ｎ個のワークＷを加工する場合を考える。ここで、第１の複合加工機Ｍ１が旋削加工するワークＷの個数をＮＬ１とし、焼入れ加工するワークＷの個数をＮＹ１とし、研削加工するワークＷの個数をＮＧ１とする。同様にして、第ｉ番目の複合加工機Ｍｉについて、旋削加工、焼入れ加工、研削加工するワークＷの個数を各々、ＮＬｉ、ＮＹｉ、ＮＧｉとする。このとき、第１の複合加工機Ｍ１の加工時間は次のようになり、これをＴ１とおく。
ＮＬ１／ＶＬ＋ＮＹ１／ＶＹ＋ＮＧ１／ＶＧ＋ｔｋ１＝Ｔ１
同様に、第ｉ番目の複合加工機Ｍｉの複合加工機Ｍｉの加工時間も次のようになり、Ｔｉとおく。
ＮＬｉ／ＶＬ＋ＮＹｉ／ＶＹ＋ＮＧｉ／ＶＧ＋ｔｋｉ＝Ｔｉ
【００７６】
ここで、図１７は、Ｎ台の複合加工機を並列配置したときの加工時間Ｔ０と、直列配置したときの各複合加工機の加工時間Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮの関係を線図で表したものである。Ｎ台の複合加工機を直列配置して、各複合加工機が順次ワークＷの受け渡しを行いながら、ｎ個のワークＷを加工する場合には、トータルの加工時間は、各複合加工機の中で最も加工に時間を要する複合加工機に律速されるので、ｎ個のワークＷを加工する加工時間は、次のように表せる。
Ｍａｘ｛Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮ｝
すなわち、ｎ個のワークＷを加工する加工時間は、Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮの中で最も大きい値となる。
【００７７】
以上から、Ｍａｘ｛Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮ｝＞Ｔ０のとき、すなわち、Ｎ台の複合加工機を直列配置して加工する加工時間の方がＮ台の複合加工機を並列配置して加工する加工時間よりも大きいときは、Ｎ台の複合加工機を並列配置して加工する。逆に、Ｍａｘ｛Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮ｝＜Ｔ０のとき、すなわち、Ｎ台の複合加工機を直列配置して加工する加工時間の方がＮ台の複合加工機を並列配置して加工する加工時間よりも小さいときは、Ｎ台の複合加工機を直列配置して加工する。
【００７８】
このような実施の形態により、各複合加工機の直列配置と並列配置でのそれぞれの加工時間を演算し、最適な配置を判断して決定し、それに基づいて最適な複合加工機の配置により加工できるので、加工工程の集約が可能となり、加工時間の短縮が可能となる。
【００７９】
（第６の実施の形態）
上記の第５の実施の形態において、第２の加工時間の最大値が、第１の加工時間より小なるときで、Ｎ＝３の場合のときの演算ステップ、及び、加工ステップについて説明する。すなわち、３台の複合加工機を直列配置して加工する加工時間の方が３台の複合加工機を並列配置して加工する加工時間よりも小さいとき、複合加工機３台で旋削、焼入れ、及び、研削加工を分担加工する場合について説明する。これは、第５の実施の形態において、Ｍａｘ｛Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３｝＜Ｔ０のときである。
【００８０】
第２の実施の形態で説明したのと同様に、同一機種の３台の複合加工機を配置した場合で、ｎ／ＶＬ＜ｎ／ＶＹ＜ｎ／ＶＧの場合について説明する。このとき、第１の加工工程に配置される第１の複合加工機Ｍ１は、旋削加工全部と次工程の焼入れ加工の一部を分担加工する。また、第２の加工工程に配置される第２の複合加工機Ｍ２は、焼入れ加工の一部と次工程の研削加工の一部を分担加工する。また、第３の加工工程に配置される第３の複合加工機Ｍ３は、研削加工の一部を分担加工する。
【００８１】
ここで、第１の複合加工機Ｍ１が分担加工する焼入れ加工の加工数量をｎ１とする。すなわち、第１の複合加工機Ｍ１は、ｎ個のワークＷを旋削加工し、ｎ１個のワークＷを焼入れ加工することになる。また、第２の複合加工機Ｍ２が分担加工する研削加工の加工数量をｎ２とする。よって、第２の複合加工機Ｍ２は、（ｎ―ｎ１）個のワークＷを焼入れ加工し、ｎ２個のワークＷを研削加工することになる。また、第３の複合加工機Ｍ３は、（ｎ―ｎ２）個のワークＷを研削加工することになる。
【００８２】
よって、第１の複合加工機Ｍ１の加工時間は、ｎ／ＶＬ＋ｎ１／ＶＹ＋ｔｋ１、第２の複合加工機Ｍ２の加工時間は、（ｎ―ｎ１）／ＶＹ＋ｎ２／ＶＧ＋ｔｋ２、第３の複合加工機Ｍ３の加工時間は、（ｎ―ｎ２）／ＶＧ＋ｔｋ３である。
これらの加工時間が等しくなるには、次の２式を満たす必要がある。
ｎ／ＶＬ＋ｎ１／ＶＹ＋ｔｋ１＝（ｎ―ｎ１）／ＶＹ＋ｎ２／ＶＧ＋ｔｋ２
ｎ／ＶＬ＋ｎ１／ＶＹ＋ｔｋ１＝（ｎ―ｎ２）／ＶＧ＋ｔｋ３
これより、
ｎ１＝ＶＹ（ｎ／ＶＧ＋ｎ／ＶＹ−２ｎ／ＶＬ＋ｔｋ２―２ｔｋ１―２ｔｋ３）／３
ｎ２＝ＶＧ（２ｎ／ＶＧ−ｎ／ＶＹ−ｎ／ＶＬ＋２ｔｋ３―ｔｋ１―ｔｋ２）／３
となる。
【００８３】
従って、第１の複合加工機Ｍ１は、上記算出されたｎ１個のワークＷについて第２の複合加工機Ｍ２の焼入れ加工を分担加工するよう決定され、また、第２の複合加工機Ｍ２は、上記算出されたｎ２個のワークＷについて第３の複合加工機Ｍ３の研削加工を分担加工するよう決定される。この結果に基づいて、第１の複合加工機Ｍ１では、ｎ個のワークＷの旋削加工及びｎ１個のワークＷの焼入れ加工、また、第２の複合加工機Ｍ２では、（ｎ―ｎ１）個のワークＷの焼入れ加工及びｎ２個のワークＷの研削加工、また、第３の複合加工機Ｍ３では、（ｎ―ｎ２）個のワークＷを研削加工する。
【００８４】
このような実施の形態により、各複合加工機で旋削、焼入れ、及び、研削加工を分担して加工できるので、加工時間の短縮が可能となる。
【００８５】
（第７の実施の形態）
上記の第６の実施の形態において、第２の加工時間の最大値が、第１の加工時間より小なるとき、すなわち、３台の複合加工機を直列配置して加工する加工時間の方が３台の複合加工機を並列配置して加工する加工時間よりも小さいとき、複合加工機３台で旋削、焼入れ、及び、研削加工を分担加工する場合について説明する。第６の実施の形態において、旋削、焼入れ、研削加工の各々の加工時間が等しい場合には、３台の各複合加工機に各工程を分担させて加工することができる。この場合、加工ツールの交換は不要であり、加工ツールの交換時間を考慮する必要はない。すなわち、第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、第２の複合加工機に焼入れ加工を分担させ、第３の複合加工機に研削加工を分担させることができる。
【００８６】
このような実施の形態により、各複合加工機で各々、旋削、焼入れ、及び、研削加工を分担して加工できるので、加工時間の短縮が可能となる。
【００８７】
（第８の実施の形態）
上記の第６の実施の形態において、２台の複合加工機を直列配置して加工する加工時間の方が２台の複合加工機を並列配置して加工する加工時間よりも小さいとき、複合加工機２台で旋削、焼入れ、及び、研削加工を分担加工する場合について説明する。
【００８８】
第５の実施の形態と同様に、生産数量をｎ個とし、旋削加工、焼入れ加工、及び、研削加工の各々の加工工程における単位時間当たりの生産数量を、各々、ＶＬ、ＶＹ、ＶＧとする。また、第１の複合加工機Ｍ１が分担加工する場合に要する加工ツールの交換時間をｔｋ１とし、第２の複合加工機Ｍ２が分担加工する場合に要する加工ツールの交換時間をｔｋ２とする。各加工工程におけるｎ個の加工に要する時間は、旋削加工においてｎ／ＶＬ、焼入れ加工においてｎ／ＶＹ、研削加工においてｎ／ＶＧである。従って、旋削加工時間ｎ／ＶＬと焼入れ加工時間ｎ／ＶＹ及び加工ツールの交換時間ｔｋ１の和が、焼入れ加工時間ｎ／ＶＹと研削加工時間ｎ／ＶＧ及び加工ツールの交換時間ｔｋ２の和よりも小さいときは、第１の複合加工機Ｍ１に旋削加工と焼入れ加工を分担させ、第２の複合加工機Ｍ２に研削加工を分担させて加工を行う第１の分担加工モードを設定する。また、旋削加工時間ｎ／ＶＬと焼入れ加工時間ｎ／ＶＹ及び加工ツールの交換時間ｔｋ１の和が、焼入れ加工時間ｎ／ＶＹと研削加工時間ｎ／ＶＧ及び加工ツールの交換時間ｔｋ２の和よりも大きいときは、第１の複合加工機Ｍ１に旋削加工を分担させ、第２の複合加工機Ｍ２に焼入れ加工と研削加工を分担させて加工を行う第２の分担加工モードを設定する。
【００８９】
このように、研削加工、焼入れ加工、及び研削加工の各加工時間に基づいて第１あるいは第２の分担加工モードを実行することで、第１の複合加工機Ｍ１と第２の複合加工機Ｍ２との加工時間の差がより小さい状態でワークＷを加工することが可能となり、生産効率が向上する。
【００９０】
（第９の実施の形態）
生産数量をｎ個とし、旋削加工、焼入れ加工、及び、研削加工の各々の加工工程における単位時間当たりの生産数量を、各々、ＶＬ、ＶＹ、ＶＧとする。各加工工程におけるｎ個の加工に要する時間は、旋削加工においてｎ／ＶＬ、焼入れ加工においてｎ／ＶＹ、研削加工においてｎ／ＶＧである。第１の複合加工機Ｍ１が分担加工する場合に要する加工ツールの交換時間をｔｋ１とし、第２の複合加工機Ｍ２の加工ツールの交換時間をｔｋ２とし、順次同様に定義して、第ｉ番目の複合加工機Ｍｉの加工ツールの交換時間をｔｋｉとし、第Ｎ番目の複合加工機ＭＮの加工ツールの交換時間をｔｋＮとする。また、第１の複合加工機Ｍ１へのワークＷの搬入、チャックへの着脱、ワークＷの搬出に要するワーク交換時間をｔｗ１とし、第２の複合加工機Ｍ２のワーク交換時間をｔｗ２とし、順次同様に定義して、第ｉ番目の複合加工機Ｍｉのワーク交換時間をｔｗｉとし、第Ｎ番目の複合加工機ＭＮのワーク交換時間をｔｗＮとする。また、１台の複合加工機で全工程を加工する場合の加工ツールの交換時間をｔｋとする。
【００９１】
Ｎ台の複合加工機を並列配置して、各複合加工機が全工程を（ｎ／Ｎ）個ずつ加工する場合、各複合加工機が要する加工時間は次のようになり、これをＴ０とおく。
ｎ／（ＮＶＬ）＋ｎ／（ＮＶＹ）＋ｎ／（ＮＶＧ）＋ｔｋ＝Ｔ０
並列配置されたＮ台の複合加工機は、同時に各々加工するので、ｎ個のワークＷを加工する時間は、上記に示した値となる。
【００９２】
一方、Ｎ台の複合加工機を直列配置して、各複合加工機が順次ワークＷの受け渡しを行いながら、ｎ個のワークＷを加工する場合を考える。ここで、第１の複合加工機Ｍ１が旋削加工するワークＷの個数をｎＬ１とし、焼入れ加工するワークＷの個数をｎＹ１とし、研削加工するワークＷの個数をｎＧ１とする。同様にして、第ｉ番目の複合加工機Ｍｉについて、旋削加工、焼入れ加工、研削加工するワークＷの個数を各々、ｎＬｉ、ｎＹｉ、ｎＧｉとする。このとき、第１の複合加工機Ｍ１の加工時間は次のようになり、これをＴ１とおく。
ｎＬ１／ＶＬ＋ｎＹ１／ＶＹ＋ｎＧ１／ＶＧ＋ｔｋ１＋ｔｗ１＝Ｔ１
同様に、第ｉ番目の複合加工機Ｍｉの複合加工機Ｍｉの加工時間も次のようになり、Ｔｉとおく。
ｎＬｉ／ＶＬ＋ｎＹｉ／ＶＹ＋ｎＧｉ／ＶＧ＋ｔｋｉ＋ｔｗｉ＝Ｔｉ
Ｎ台の複合加工機を直列配置して、各複合加工機が順次ワークＷの受け渡しを行いながら、ｎ個のワークＷを加工する場合には、トータルの加工時間は、各複合加工機の中で最も加工及びワークＷの受け渡しに時間を要する複合加工機に律速されるので、ｎ個のワークＷを加工する加工時間は、次のように表せる。
Ｍａｘ｛Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮ｝
すなわち、ｎ個のワークＷを加工する加工時間は、Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮの中で最も大きい値となる。
【００９３】
第１の加工モードをＮ台の前記複合加工機のそれぞれが複数種類の加工の全加工を（ｎ／Ｎ）個のワークＷに所定の順序で同時に加工を行うモードとし、第２の加工モードをｎ個の前記ワークをＮ台の複合加工機の間で受け渡すことによりＮ台の複合加工機がｎ個のワークＷに施す複数種類の加工の中から選択した分担加工に基づいてｎ個のワークＷに複数種類の加工を所定の順序で加工を行うモードとし、これらのモードを設定する加工モード設定ステップとする。
【００９４】
第１及び第２の加工モードの加工時間を演算する演算ステップでは、第１の加工モードの加工時間Ｔ０を演算し、また、第２の加工モードの加工時間、すなわち、Ｍａｘ｛Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮ｝を演算する。そして、上記のＴ０とＭａｘ｛Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮ｝を比較して、その中から加工時間の短い加工モードを選択してワークＷを加工する。すなわち、第１の加工モードの加工時間Ｔ０の方が加工時間が短い場合は、配置ステップにより、Ｎ台の複合加工機を並列に配置して、Ｎ台の複合加工機のそれぞれが複数種類の加工の全加工を（ｎ／Ｎ）個のワークＷに行う。一方、第２の加工モードの加工時間Ｍａｘ｛Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮ｝の方が短い場合は、配置ステップにより、Ｎ台の複合加工機をワークＷの受け渡しを考慮して直列に配置され、Ｎ台の複合加工機がｎ個のワークＷに施す分担加工に基づいてｎ個のワークＷに複数種類の加工を所定の順序で行う加工ステップにより加工する。
【００９５】
このように、複数種類の加工時間、加工ツールの交換時間、及びワーク交換時間を考慮して、第１及び第２の加工モードの中から加工時間の短い加工モードで加工することが可能になり、生産効率が向上する。
【００９６】
（本発明の実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、以下の効果を有する。
（１）生産数量に応じて複合加工機を増減して配置し、この配置された台数に応じた最適な加工方法が本発明の実施の形態の方法により可能となるので、少量生産から大量生産まで対応可能な、ワーク加工開始から終了までプロセス一貫した効率のよい加工方法を実現することができる。
（２）複数の複合加工機を並置してワークを並行して加工する方法では、生産に必要な加工ツールをすべての複合加工機に備えることが必要であるが、本発明の実施の形態の加工方法によれば、各複合加工機が分担加工するのに必要な加工ツールのみを備えればよいので、加工ツールのコスト、維持メンテナンス等の点で大きな効果がある。
（３）工場スペースに制約があり、かつ、最適な生産システムを構築する場合に、本発明の実施の形態の加工方法を適用することで、工場スペースに適合した台数の複合加工機を配置し、この配置に適した加工方法を実施できるので、最も効率のよい生産システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施の形態を構成する複合加工機の平面図である。
【図２】図１に示す複合加工機の主軸台より後側を前から見た正面図である。
【図３】自動工具交換ユニット４００において、第１の加工ツール５０１ａ及び第２の加工ツール５０１ｂの着脱動作の状態における、各ユニットの位置関係を示す図である。
【図４】第１の加工ツール５０１ａのツールタレット４０３への回収動作を示す図である。
【図５】第２の加工ツール５０１ｂのホイール回転主軸ユニット２００への装着工程を示す図である。
【図６】ホイール回転主軸ユニット２００に、旋削加工に使用される旋削工具５０２として旋削用電着ホイールを装着して、ワークＷを旋削加工している状態を示す図である。
【図７】ホイール回転主軸ユニット２００に、レーザ焼入れヘッド等の熱処理工具５０４を装着して、ワークＷを熱処理加工している状態を示す図である。
【図８】ホイール回転主軸ユニット２００に、穴あけ、溝加工等に使用される切削工具５０３を装着して、ワークＷの穴あけ、溝加工等を行っている状態を示す図である。
【図９】ホイール回転主軸ユニット２００に、研削工具５０５として砥石車（例えば、ＣＢＮホイール）を装着して、ワークＷを研削加工している状態を示す図である。
【図１０】自動車の代表的な部品の一つである等速ジョイントの従来の加工ライン構成の一例を示す図である。
【図１１】複合加工機１台、２台及び３台で加工する場合を示すものである。
【図１２】本発明の実施の形態に係る加工方法の各ステップのフローを示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る加工ラインにおける工程のフローを示すもので、（ａ）は、加工種別による工程のフローを示す図であり、（ｂ）は、複合加工機が分担加工するワークＷの加工数量と加工種別による工程のフローを示す図である。
【図１４】複合加工機３台で各々旋削、焼入れ、研削加工を分担加工する場合を示す図である。
【図１５】複合加工機２台で分担加工する場合の第１の分担加工モード（ａ）と第２の分担加工モード（ｂ）を示す図である。
【図１６】３台の複合加工機を配置し、各複合加工機が分担加工する加工時間が所定の時間より大なるとき、（ａ）で示す各複合加工機を並列に配置する加工分担の仕方とし、所定の時間より小なるとき（ｂ）で示す各複合加工機を直列に配置する加工分担の仕方とすることを示す図である。
【図１７】Ｎ台の複合加工機を並列配置したときの加工時間Ｔ０と、直列配置したときの各複合加工機の加工時間Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮの関係を線図で表したものである。
【符号の説明】
【００９８】
１ 複合加工機 １０ ベッド
１００ ワーク支持駆動ユニット １０１ 主軸台ベース
１０２ 主軸台スライドガイド １０３ 主軸台
１０４ 主軸駆動モータ １０５ 主軸
２００ ホイール回転主軸ユニット ２０１ ホイール回転主軸
２０２ トラクションドライブユニット ２０３ クランプ部
３００ 多自由度リンク機構 ３０１ リンクヘッド
３０２ リニアガイドベース ３０３ リンク
３０４ リニアガイド ３０５ リンク駆動サーボモータ
３０６ ホイール回転主軸駆動モータ ３０７ スライダ
３０８ ボールねじ
４００ 自動工具交換ユニット ４０２ ツールポッド
４０３ ツールタレット ４０４ サーボモータ
４０５ ボールブッシュ ４０６ 結合部
４０７ 溝部
５０１ａ 第１の加工ツール ５０１ｂ 第２の加工ツール
５０２ 旋削工具 ５０３ 切削工具
５０４ 熱処理工具 ５０５ 研削工具
５０６ 表面仕上げ工具 ５１０ テーパ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動工具交換装置を備え、種々の加工ツールにより複数の加工法でワークの加工を可能とする複合加工機によるワークの加工方法に関し、特に、ワーク加工開始から終了までを、効率的にプロセス一貫して加工可能にする複数の複合加工機によるワーク加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械には、その加工内容に応じて、旋盤、ボール盤、中ぐり盤、フライス盤、平削り盤、ブローチ盤、研削盤等があり、ＮＣ制御により単一の加工だけではなく種々の複合加工ができるものがある。また、例えば、旋削と研削を可能とするいわゆる複合加工機も種々提案されている（例えば、特許文献１）。また、ＦＭＳと称されるフレキシブル生産システムは、複数のＮＣ工作機械と、これら工作機械間で移動でき、これらの工作機械に対しワークを搬入、搬出する、例えば、自動ワーク搬送装置と、各ワークに対応した加工プログラムに従ってシステム内の全ての工作機械或いは必要な工作機械を制御する制御装置とで構成されるもので、このようなＦＭＳ実現のための種々の生産方法が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００３】
特許文献１には、複数個貯蔵されている工具タレットを交換して、主軸頭にセットされた工具タレット内の工具により、旋削、ミーリング、穴あけ、研削加工を、ＸＹＺ軸に移動制御しながら行う複合加工機が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、入力されるオーダ情報に基づいて熱処理設備で熱処理を行う熱処理スケジュールを作成し、この熱処理スケジュールに基づいて前工程設備で加工を行う前工程スケジュールを作成し、作成された前工程スケジュールに従って前工程設備で加工を行い、前工程設備で加工されたワークに対して熱処理スケジュールに従って熱処理設備で熱処理を行う、ＦＭＳによる生産方法が開示されている。
また、マシニングセンタを複数台並べ生産量の増減に対応できるようにした生産方法は、ＦＴＬ（フレキシブル・トランスファ・ライン）と呼ばれ、例えば特許文献３に開示されている。
【特許文献１】特公平７−６１５８５号公報
【特許文献２】特開２０００−２８０１４９号公報
【特許文献３】特開平７−１４８６３６公報
【０００５】
しかし、例えば、特許文献１のような複合加工機や種々の加工が可能なＮＣターニングセンタやマシニングセンタ等を組み合せて、例えば、特許文献２に示されるような種々の生産方法を基に、ワーク加工開始から終了までをプロセス一貫して加工可能にする効果的な生産方法は、十分な提案がなされてない状況である。特に、既存のＦＴＬは切削加工のみが可能なマシニングセンタを複数台並べたものであり、焼入れ加工、及び研削加工をも含んだＦＴＬは開示されてない。また、既存のＦＴＬはいわゆる角物ワーク（エンジンのシリンダブロックなどの固定された状態のワークに対して加工を行うもの）用で、いわゆる軸物（エンジンのクランクシャフトなどのワークが回転された状態で加工が行われるもの）用のＦＴＬは開示されてない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、自動工具交換装置を備え、種々の加工ツールにより複数の加工法でワークの加工を可能とする複合加工機を複数台並べ、生産数量の増減に効果的に対応できる加工方法あるいは生産方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、ワークを加工する形状加工ツール、熱処理加工ツール、及び、仕上げ加工ツールから所定の順序で１つの加工ツールを選択し、複数種類の加工を前記ワークに対して選択的に行う複数の複合加工機を前記ワークの生産数量、前記複合加工機の稼動期間、及び、前記ワークの単位数量あたりの加工時間に応じて前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、
前記複数種類の加工の中から前記複数の複合加工機がそれぞれ分担する分担加工を前記ワークの生産数量、前記複合加工機の稼動期間、及び、前記ワークの単位数量あたりの加工時間に応じて決定する分担加工決定ステップと、
前記ワークを前記分担加工の加工順序に基づいて前記複数の複合加工機の間で受け渡すことによって前記複数の複合加工機に前記分担加工を実行させる分担加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法を提供する。
【０００８】
第２の発明は、ワークに加工を施す加工ツールの交換によって複数種類の加工を前記ワークに対して選択的に行う複数の複合加工機を前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、前記複数種類の加工の中から前記複数の複合加工機がそれぞれ分担する分担加工を前記ワークの単位時間当りの生産数量に応じて決定する分担加工決定ステップと、前記ワークを前記分担加工の加工順序に基づいて前記複数の複合加工機の間で受け渡すことによって前記複数の複合加工機に前記分担加工を実行させる分担加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法を提供する。
【０００９】
上記発明において、前記配置ステップは、前記複数の複合加工機として第１より第３の複合加工機を前記加工ラインに配置し、前記分担加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工を分担させ、前記第３の複合加工機に研削加工を分担させるものであってもよい。
【００１０】
また、上記発明において、前記配置ステップは、前記複数の複合加工機として第１及び第２の複合加工機を前記加工ラインに配置し、前記分担加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工と焼入れ加工を分担させ、前記第２の複合加工機に研削加工を分担させる第１の分担加工モードと、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工と研削加工を分担させる第２の分担加工モードを設定し、前記旋削加工、前記焼入れ加工、及び前記研削加工の各加工時間に基づいて前記第１あるいは第２の分担加工モードを実行するものであってもよい。
【００１１】
第３の発明は、加工ツールの交換によって複数種類の加工をｎ個（ｎは２以上の整数）のワークに行うＮ台（Ｎは２以上の整数）の複合加工機を前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、Ｎ台の前記複合加工機のそれぞれが前記複数種類の加工の全加工を（ｎ／Ｎ）個の前記ワークに行う第１の加工時間と、Ｎ台の前記複合加工機が前記複数種類の加工の中から選択した分担加工をｎ個の前記ワークに行う第２の加工時間を演算する演算ステップと、Ｎ台の前記複合加工機中の前記第２の加工時間の最大値が、前記第１の加工時間より小なるとき、ｎ個の前記ワークをＮ台の前記複合加工機の間で受け渡すことによりＮ台の前記複合加工機がｎ個の前記ワークに施す前記分担加工に基づいてｎ個の前記ワークに前記複数種類の加工を所定の順序で行い、前記第２の加工時間の最大値が、前記第１の加工時間より大なるとき、Ｎ台の前記複合加工機のそれぞれが前記複数種類の加工の全加工をｎ／Ｎ個の前記ワークに所定の順序で同時に行う加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法を提供する。
【００１２】
また、上記発明において、前記加工ステップは、Ｎ台の前記複合加工機に前記複数種類の加工としての旋削加工、焼入れ加工、及び研削加工を所定の順序で分担して実行させるものであってもよい。
【００１３】
また、上記発明において、前記配置ステップは、Ｎ台の前記複合加工機として第１より第３の複合加工機を前記加工ラインに配置し、前記加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工を分担させ、前記第３の複合加工機に研削加工を分担させるものであってもよい。
【００１４】
また、上記発明において、前記配置ステップは、Ｎ台の前記複合加工機として第１及び第２の複合加工機を前記加工ラインに配置し、前記加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工と焼入れ加工を分担させ、前記第２の複合加工機に研削加工を分担させる第１の分担加工モードと、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工と研削加工を分担させる第２の分担加工モードを設定し、前記旋削加工、前記焼入れ加工、及び前記研削加工の各加工時間に基づいて前記第１あるいは第２の分担加工モードを実行するものであってもよい。
【００１５】
第４の発明は、加工ツールの交換によって複数種類の加工をｎ個（ｎは２以上の整数）のワークに行うＮ台（Ｎは２以上の整数）の複合加工機を前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、Ｎ台の前記複合加工機のそれぞれが前記複数種類の加工の全加工を（ｎ／Ｎ）個の前記ワークに所定の順序で同時に行う第１の加工モードと、ｎ個の前記ワークをＮ台の前記複合加工機の間で受け渡すことによりＮ台の前記複合加工機がｎ個の前記ワークに施す前記複数種類の加工の中から選択した分担加工に基づいてｎ個の前記ワークに前記複数種類の加工を所定の順序で行う第２の加工モードを設定する加工モード設定ステップと、
前記ワークの種類及び前記複数種類の加工の内容に応じた前記第１及び第２の加工モードの加工時間を演算する演算ステップと、前記第１及び第２の加工モードの中から前記加工時間の短い加工モードを選択して前記ワークを加工する加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、自動工具交換装置を備え、種々の加工ツールにより複数の加工法でワークの加工を可能とする複合加工機を複数台並べ、生産数量の増減に効果的に対応できる加工方法あるいは生産方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（本発明の実施の形態）
（複合加工機の構成）
以下、本発明の実施の形態を構成する複合加工機について図面を参照して説明する。尚、説明の便宜上、複合加工機の全体構成に係る位置関係を、複合加工機に向かって立つ使用者（図１において紙面下側に立つ）から見た状態として説明する。すなわち、使用者から見て、手前側を「前」、奥側を「後」、右側を「右」、左側を「左」、上側を「上」、下側を「下」として説明する。また、前方向をＸ軸方向、左方向をＺ軸方向、上方向をＹ軸方向とする。また、以下の実施の形態において、図１乃至図５では、不特定の加工ツールである第１の加工ツール５０１ａを不特定の加工ツールである第２の加工ツール５０１ｂに交換してワークを加工する場合を説明し、図６乃至図１０では、旋削工具５０２、切削工具５０３、熱処理工具５０４、研削工具５０５、及び、表面仕上げ工具５０６の順序で各加工ツールを交換してワークを加工する場合を説明する。
【００１８】
図１は、実施の形態に係る複合加工機の平面図であり、図２は、図１に示す複合加工機の主軸台より後側を前から見た正面図である。
【００１９】
この複合加工機１は、図示しないコンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ）により全体の駆動が制御されるものであり、複合加工機本体と図示しない付属装置からなる。主な付属装置は、レーザ発振器、オイル供給装置、冷却装置、エア供給機器、クーラント供給装置、切屑収集装置及びこれらの装置を複合加工機本体と接続するダクト装置等からなっている。
【００２０】
複合加工機１は、ベッド１０上に載置され、軸物あるいは長尺状のワークＷを回転駆動可能に支持するワーク支持駆動ユニット１００と、加工ツールが着脱可能に装着されるホイール回転主軸ユニット２００と、ホイール回転主軸ユニット２００を搭載し、ベッド１０上に装架された多自由度リンク機構３００によりワークＷに対して位置決め可能なリンクヘッド３０１と、加工ツールをホイール回転主軸ユニット２００の所定位置に着脱する自動工具交換ユニット４００とを有する。
【００２１】
ワーク支持駆動ユニット１００は、ベッド１０上に載置された主軸台ベース１０１に、左右の主軸台スライドガイド１０２を介してスライド可能に移動可能な左右の主軸台１０３を有し、各々左右の主軸台１０３には、主軸１０５を所定の回転数で回転駆動する主軸駆動モータ１０４が搭載されている。各々左右の主軸台１０３は、左右独立にＺ方向にスライドして、ワークＷを所定の心間で挟持して、その位置を固定できる構成となっている。
【００２２】
ホイール回転主軸ユニット２００は、第１の加工ツール５０１ａを装着したホイール回転主軸２０１を、リンクヘッド３０１に搭載されたホイール回転主軸駆動モータ３０６の回転駆動力をトラクションドライブユニット２０２により回転力を伝達して第１の加工ツール５０１ａを所定回転数で回転駆動する構成となっている。尚、上記のトラクションドライブユニット２０２は、転動体により振動が小さく回転伝動可能で研削加工にも好適であるが、他の伝達方法、例えば、ギアやベルトによる回転駆動方式、あるいは、ホイール回転主軸駆動モータ３０６との直結方式等により構成してもかまわない。
【００２３】
ホイール回転主軸２０１は、第１の加工ツール５０１ａのテーパ部５１０をクランプして、第１の加工ツール５０１ａとホイール回転主軸２０１を強固に締結するクランプ部２０３を有している。具体的には、クランプ部２０３は、複合加工機用のＨＳＫインターフェース規格等の互換性を有する規格により構成されている。
【００２４】
多自由度リンク機構３００は、閉リンク機構を並列に配置した、いわゆるパラレルメカニズムといわれるものであり、ヘッド１０上に載置された左右一対のリニアガイドベース３０２に設けられた左右合計で４つの送り機構と、ホイール回転主軸ユニット２００を搭載したリンクヘッド３０１と送り機構とを連結する４本のリンク３０３とからなる。送り機構は、左右一対のリニアガイド３０４と、各リニアガイド３０４に対してＸ軸方向に移動可能に案内された２つのスライダ３０７と、このスライダ３０７の各々を独立して移動させるためのボールねじ３０８およびリンク駆動サーボモータ３０５とから構成されている。リンク３０３の一端が送り機構のスライダ３０７に各々旋回自在に結合支持され、他端がリンクヘッド３０１の所定の位置に旋回自在に連結支持される。このように構成されることにより、各リンク駆動モータ３０５を制御して各スライダの位置を独立して制御することにより、リンクヘッド３０１はＸ軸方向への移動、Ｚ軸方向への移動、およびＹ軸回りの回転の３自由度の位置、姿勢制御が可能となっている。なお、この多自由度リンク機構３００を構成する送り機構としては、ボールねじ３０８およびリンク駆動サーボモータ３０５に代えてリニアモータで各スライダを駆動する構成としてもよい。
【００２５】
リンクヘッド３０１のＸ軸方向位置、Ｚ軸方向位置、及びＹ軸回りの回転角は、リニアガイド３０４に取付けられた図示しない位置センサ（光学式リニアスケール又は磁気式リニアスケール等）により４本の各リンク３０３の位置を各々検出し、これに基づいてリンクヘッド３０１の位置及び姿勢を制御するように構成される。尚、上記の位置検出は、リンクヘッド３０１またはホイール回転主軸ユニット２００の特定箇所を、光学的方法、磁気的方法、又は、電気的方法によって検出する構成としてもよい。この場合は、リンクヘッド３０１またはホイール回転主軸ユニット２００の異なる２点の少なくともＸ軸位置及びＺ軸位置を検出することで、リンクヘッド３０１の位置及び姿勢が制御される。また、リンクヘッド３０１に搭載されたホイール回転主軸ユニット２００上の第１の加工ツール５０１ａは、各々所定の形状で構成され、所定の位置関係で結合固定されるので、上記リンクヘッド３０１の位置及び姿勢を制御することで、第１の加工ツール５０１ａの加工点の位置も制御できる構成となっている。従って、加工中の前記ワークＷの外形、加工位置、及び、加工角度等に応じた加工姿勢を第１の加工ツール５０１ａに採らせることができる。
【００２６】
自動工具交換ユニット４００は、ベッド１０上の所定の位置に載置され、種々の第２の加工ツール５０１ｂを保持可能な複数のツールポッド４０２を有したツールタレット４０３と、Ｘ軸回りに割出し制御をするサーボモータ４０４により構成されている。ツールポッド４０２の内部には、第２の加工ツール５０１ｂの先端部に形成された溝部４０７が所定の力以上で着脱可能となるよう、ボールブッシュ４０５による結合部４０６が形成されている。尚、ツールポッド４０２の数は、ツールタレット４０３の径を大きく設定することで、多数の本数をセット可能に構成できる。
【００２７】
第１の加工ツール５０１ａ及び第２の加工ツール５０１ｂには、旋削加工に使用される旋削用電着ホイール等の旋削工具５０２、穴あけ、溝加工等に使用されるドリル、エンドミル等の切削工具５０３、レーザ焼入れヘッド等の熱処理工具５０４、研削加工に使用される砥石車（例えば、ＣＢＮホイール）等の研削工具５０５、超仕上げ、ＥＬＩＤ研削等に使用される表面仕上げ工具５０６がある。尚、旋削用電着ホイール等の旋削工具５０２、穴あけ、溝加工等に使用されるドリル、エンドミル等の切削工具５０３は、主にワークＷの形状を形成するのに使用されるので、形状加工ツールと総称することができる。また、砥石車等の研削工具５０５、超仕上げ、ＥＬＩＤ研削等に使用される表面仕上げ工具５０６等は、主にワークＷの精度、表面粗さ等を出すのに使用されるので、仕上げ加工ツールと総称することができる。そして、ホイール回転主軸ユニット２００、多自由度リンク機構３００、及び、自動工具交換ユニット４００によって、形状加工ツール、熱処理加工ツール、及び、仕上げ加工ツールから所定の順序で１つの加工ツールが選択される。
【００２８】
旋削工具５０２としては、バイト、へ一ルバイト等の工具を回転させない状態で使用するものの他、旋削用電着ホイール等の回転状態で使用する工具を装着可能である。ここで旋削用電着ホイールとは、ホイール母材の外周にバイトチップやダイヤモンド、ＣＢＮ等の超砥粒を例えばニッケル等のメッキにより埋め込んだもので、ツールコストに優れる。
【００２９】
穴あけ、溝加工等に使用される切削工具５０３としては、ドリル、タップ、エンドミル、フライス工具等が装着可能で、これらの工具は工具の軸線回り、すなわちＸ軸と平行な軸線回りの回転駆動が必要であるので、Ｚ軸と平行な軸回りの回転であるホイール回転主軸２０１の回転動カの方向を変換する必要がある。この回転方向変換機構はべベルギヤで構成することができ、工具内に組み込むことが可能である。また、ホイール回転主軸２０１の回転動カを用いることなく、工具内にモータ等の回転駆動手段を有する構成としてもよい。
【００３０】
レーザ焼入れヘッド等の熱処理工具５０４は、高エネルギ密度のレーザビームをワークＷの表面に集束して照射する構成となっている。レーザビームは、炭酸ガスレーザ、高出力の半導体レーザ、レーザアレイ等により供給され、レーザビーム光源は、熱処理工具５０４に内蔵してもよく、また、熱処理工具５０４外の例えばベッド１０上に載置して、レーザビーム光源から発するコリメートしたレーザビームを熱処理工具５０４上に搭載した集光手段により当該集光手段を位置制御して加工点へレーザビームを集束照射して構成するものであってもよい。尚、熱処理工具５０４を使用する場合には、ホイール回転主軸２０１の回転動力は使用しない。
【００３１】
ホイール回転主軸ユニット２００は、ホイール回転主軸２０１を停止状態に保持するブレーキ等の静止手段、ホイール回転主軸２０１の静止トルクが大きく設定できるホイール回転主軸駆動モータ３０１、又は、ホイール回転主軸２０１を停止状態に保持する回転停止サーボ剛性の大きな制御手段を有して構成することが好ましい。また、熱処理工具５０４等のように、回転状態で加工しないツールを使用する場合のための、第１の加工ツール５０１ａをホイール回転主軸ユニット２００に固定するツール装着部を有する構成とすることもできる。
【００３２】
研削加工に使用される砥石車（例えば、ＣＢＮホイール）である研削工具５０５は、ＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ：立方晶窒化ホウ素）の砥粒を使用したＣＢＮホイールで、高精度の研削加工が可能な構成となっている。
【００３３】
表面仕上げ工具５０６による超仕上げ加工は、滑らかな表面を得るために砥石に振動を与える超音波発生装置等の加振手段を表面仕上げ工具５０６に内蔵していることが好ましい。また、表面仕上げ工具５０６によるＥＬＩＤ研削加工は、ダイヤモンド砥粒を鋳鉄ボンド剤で固定した砥石車で構成し、また、電解液供給手段および電解電源を具備する構成とするのが望ましい。
【００３４】
（自動工具交換）
図３（ａ）、（ｂ）は、自動工具交換ユニット４００において、第１の加工ツール５０１ａ及び第２の加工ツール５０１ｂの着脱動作の状態における、各ユニットの位置関係を示す図である。図４（ａ）、（ｂ）は、第１の加工ツール５０１ａのツールタレット４０３への回収動作を示す図である。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、第２の加工ツール５０１ｂのホイール回転主軸ユニット２００への装着工程を示す図である。
【００３５】
ベッド１０上の所定の位置に載置された自動工具交換ユニット４００に対して、ホイール回転主軸ユニット２００が多自由度リンク機構３００により、所定の位置まで駆動され、第１の加工ツール５０１ａの着脱動作が可能な状態になる。所定の位置は、第１の加工ツール５０１ａの先端部に形成された溝部４０７とツールポッド４０２内部のボールブッシュ４０５による結合部４０６との位置により決定される。第１の加工ツール５０１ａの種類により上記の所定の位置が異なる場合には、第１の加工ツール５０１ａの種類で特定される所定の位置が、加工データとして入力され、ＮＣ制御による自動工具交換工程に反映される。
【００３６】
図４（ａ）、（ｂ）は、第１の加工ツール５０１ａのツールタレット４０３への回収動作を説明する図である。ホイール回転主軸ユニット２００に装着されている第１の加工ツール５０１ａは、次の加工工程に移行するステップとして、第１の加工ツール５０１ａのツールタレット４０３への回収を行う。まず、ホイール回転主軸ユニット２００が多自由度リンク機構３００により、所定の位置まで駆動され（図４（ａ））、次に、第１の加工ツール５０１ａの先端部に形成された溝部４０７が所定の力以上で結合部４０６へ挿入される（図４（ｂ））。溝部４０７は、ボールブッシュ４０５に所定の力で保持される。ホイール回転主軸ユニット２００のクランプ部２０３でホイール回転主軸２０１に締結していた第１の加工ツール５０１ａのテーパ部５１０はクランプ解除される。これらの動作が完了した後、ホイール回転主軸ユニット２００は多自由度リンク機構３００により自動工具交換ユニット４００から離間して、回収動作が終了する。
【００３７】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、第２の加工ツール５０１ｂのホイール回転主軸ユニット２００への装着動作を説明する図である。まず、ホイール回転主軸ユニット２００が自動工具交換ユニット４００から離間した状態において、第２の加工ツール５０１ｂがセットされたツールタレット４０３が割出し動作を行う。サーボモータ４０４により次工程で使用する第２の加工ツール５０１ｂがセットされたツールポッド４０２の部分が所定位置になるよう回転動作し、ツールタレット４０３の割出し動作が完了する（図５（ａ））。
【００３８】
装着可能状態となった第２の加工ツール５０１ｂに対してホイール回転主軸ユニット２００が接近し、ホイール回転主軸ユニット２００のクランプ部２０３にテーパ部５１０が結合し、ホイール回転主軸２０１へ締結される。複合加工機用のＨＳＫインターフェース規格によりクランプ部２０３が構成されている場合、第１の加工ツール５０１ａのテーパ部５１０と端面は２面拘束により、ホイール回転主軸２０１に強固に締結される（図５（ｂ））。
【００３９】
上記の加工ツール装着動作が完了した後、ホイール回転主軸ユニット２００は多自由度リンク機構３００により自動工具交換ユニット４００から離間して、次工程のイニシャライズ位置に第１の加工ツール５０１ａがセットされる（図５（ｃ））。その後、ツールタレット４０３が回転し、イニシャライズ位置に戻り、第１の加工ツール５０１ａのホイール回転主軸ユニット２００への装着動作が終了する（図５（ｄ））。
【００４０】
以下の説明においては、実際に加工を行う加工ツールとして、旋削工具５０２、切削工具５０３、熱処理工具５０４、研削工具５０５、及び、表面仕上げ工具５０６により説明し、ホイール回転主軸ユニット２００、又は、自動工具交換ユニット４００のいずれの側に装着されている場合でも、第１の加工ツール５０１ａ及び第２の加工ツール５０１ｂのようには区別しないものとする。
【００４１】
（旋削加工）
図６（ａ）、（ｂ）は、ホイール回転主軸ユニット２００に、旋削加工に使用される旋削工具５０２として旋削用電着ホイールを装着して、ワークＷを旋削加工している状態を示す図である。旋削用電着ホイールをホイール回転主軸２０１で高速回転しながらワークＷを旋削する場合は、通常のバイトによる旋削加工に比べて、ツール磨耗が１／１０以下になり、また、ツールコストは１／２程度に低減できる。旋削工具５０２は、ワークＷの端面を加工する場合は、多自由度リンク機構３００により旋削工具５０２をＹ軸回りに旋回させる。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ワークＷの左右いずれの端面でも旋削工具５０２を旋回して加工でき、また、多自由度リンク機構３００により、最適な旋削工具５０２の姿勢で切込み及び送り動作が可能である。
【００４２】
（熱処理）
図７は、ホイール回転主軸ユニット２００に、レーザ焼入れヘッド等の熱処理工具５０４を装着して、ワークＷを熱処理加工している状態を示す図である。熱処理工具５０４がレーザ焼入れ用の加工ツールである場合は、高エネルギ密度のレーザビームをワークＷの表面に集束して照射する。ワークＷの加工面に形成されるレーザスポットは小径サイズなので、高エネルギ密度のレーザビームにより加熱される範囲はこの小径サイズ近傍であって、この範囲周辺が焼入れされる。ワークＷの回転によりレーザスポットの位置は移動するので、加熱される範囲は急冷され、焼き戻し工程を設けることなく焼入れ工程が完了する。ワークＷの長手方向に熱処理工具５０４を送り動作させながら焼入れ加工を施すと、ワークＷの広範囲に焼入れ加工が可能となる。また、レーザビームによる加熱条件を変化させることで、焼き戻し加工等の種々の熱処理加工が可能となる。さらに、例えば、ワークＷが樹脂材料の場合、短波長のレーザビームを集束して照射することで、ワークＷの表面の改質等、種々の熱処理加工が可能となる。尚、熱処理工具５０４を使用する場合には、ホイール回転主軸ユニット２００のホイール回転主軸２０１を停止状態に保持して加工を行う。
【００４３】
（穴あけ、溝加工）
図８は、ホイール回転主軸ユニット２００に、穴あけ、溝加工等に使用される切削工具５０３を装着して、ワークＷの穴あけ、溝加工等を行っている状態を示す図である。切削工具５０３としてドリルをホイール回転主軸ユニット２００へ装着し、ホイール回転主軸２０１の回転動力あるいは内蔵された回転手段によりドリルを回転させ、ワークＷは回転させずに穴あけ加工を行う。溝加工の場合は、切削工具５０３として、エンドミルを装着し、ワークＷへ切込んだ後、溝加工方向へ移動させることで所望の溝加工が可能となる。
【００４４】
（研削加工）
図９は、ホイール回転主軸ユニット２００に、研削工具５０５として砥石車（例えば、ＣＢＮホイール）を装着して、ワークＷを研削加工している状態を示す図である。研削加工においては、図に示すように、砥石車をワークＷに直角に当接させて加工するだけでなく、図６で旋削加工の説明をしたのと同様に、砥石車を傾斜させてのアングル研削が容易に可能となる。ワークＷの外周面及び左右いずれの端面でも研削工具５０５を旋回させて加工でき、また、多自由度リンク機構３００により、最適な研削工具５０５の姿勢で切込み及び送り動作が可能である。これにより、従来の砥石はもとより、砥石内の領域ごとに組成が異なっている傾斜組成砥石、あるいは、異なる砥石を組合せて形成した異種組成砥石等による新しい研削理論による研削加工を、最適な加工条件で行うこともできる。
【００４５】
（表面仕上げ加工）
ホイール回転主軸ユニット２００に、種々の表面仕上げ工具５０６を装着して、ワークＷの表面仕上げ加工が可能である。砥石に振動を与えながら表面仕上げ加工を行う超仕上げ加工、電解液の中でドレッシングを行いながら研削加工を行うＥＬＩＤ研削等の表面仕上げ加工が可能である。その他、ラッピング、ポリッシング、バフ仕上げ等の表面仕上げも可能である。
【００４６】
図１０は、自動車の代表的な部品の一つである等速ジョイントの従来の加工ライン構成の一例を示す図である。加工をスタートすると、まず、ワークのセンタ穴加工（ＣＥＮ）を行う。ワークのブランク素材を製造する段階でセンタ穴加工がされる場合は、この工程が省略される。次に、旋削加工（ＬＡ）により、ワークの外形加工を行う。仕上げ代を残してほぼ製品形状に外形加工を施す。加工時間を要するので、加工ラインにおいて旋盤を並列に稼動させる場合もある。旋削加工の一工程として、面取り加工（ＣＨＡ）工程があるが、ワークのブランク素材を製造する段階で面取り部が形成される場合は、この工程が省略される。次に、穴あけ加工（ＤＲ）、スプライン加工（ＳＰＬ）により必要な穴、溝加工が行われる。外形が仕上がった後に、焼入れ（ＨＴ１）焼き戻し（ＨＴ２）等の焼入れ加工（ＨＴ）が行われ、研削加工（ＧＲ）により表面仕上げと寸法精度を出す。研削加工は、加工時間を要するので、加工ラインにおいて研削盤を並列に稼動させる場合もある。最後に、内面加工を旋削によりハードターニング加工し、一連の加工が終了する。
【００４７】
（第１の実施の形態）
図１０に示した等速ジョイントの加工ラインが、ワークのセンタ穴加工であるＬ１工程Ｐ１０１、旋削加工であるＬ２工程Ｐ１０２、面取り加工であるＬ３工程Ｐ１０３、穴あけ加工であるＬ４工程Ｐ１０４、スプライン加工であるＬ５工程Ｐ１０５、焼入れ加工であるＹ１工程Ｐ１０６、焼き戻し加工であるＹ２工程Ｐ１０７、研削加工であるＧ１工程Ｐ１０８、仕上げ加工であるＧ２工程Ｐ１０９の各工程により構成され、数量ｎ個のワークＷを各複合加工機が稼動時間Ｓで生産する場合について説明する。図１１は、複合加工機１台、２台及び３台で加工する場合を示すものである。
【００４８】
形状加工工程であるＬ１工程、Ｌ２工程、Ｌ３工程、Ｌ４工程、及び、Ｌ５工程のそれぞれにおけるワークＷの加工時間を、ＴＬ１、ＴＬ２、ＴＬ３、ＴＬ４、ＴＬ５とする。同様に、熱処理工程であるＹ１工程、Ｙ２工程、研削仕上げ工程であるＧ１工程、Ｇ２工程のそれぞれにおけるワークＷの加工時間を、ＴＹ１、ＴＹ２、ＴＧ１、ＴＧ２とする。ワークＷの１個当たりに要する加工時間すなわち加工ラインのタクトタイムは、Ｓ／ｎであり、Ｓ／ｎ時間毎に加工完成品が生産されることになる。この生産量を実現するために必要な複合加工機の台数Ｎ（Ｎは整数）を、Ｎ≧（ＴＬ１＋ＴＬ２＋ＴＬ３＋ＴＬ４＋ＴＬ５＋ＴＹ１＋ＴＹ２＋ＴＧ１＋ＴＧ２）÷（Ｓ／ｎ）により決定する。
【００４９】
次に、第１の複合加工機Ｍ１が分担加工すべき工程は、Ｌ１工程Ｐ１０１の加工時間ＴＬ１から順次積算して、ＴＬ１＋ＴＬ２＋・・・・がＳ／ｎとなるまでの工程であり、第２の複合加工機Ｍ２が分担加工すべき工程は、第１の複合加工機Ｍ１が分担加工する次の加工工程から同様に各加工工程の時間を積算してＳ／ｎとなるまでの工程である。以下、同様にして、第Ｎの複合加工機ＭＮが分担加工すべき工程は、第（Ｎ−１）の複合加工機Ｍ（Ｎ−１）が分担加工すべき工程の次の加工工程から最後のＧ２工程Ｐ１０９までである。尚、各加工工程の積算時間は、タクトタイムに最も近い値になるように選択すればよい。また、後述する具体的な例では、説明を省略しているが、各加工工程における加工ツールの交換時間あるいはワークＷの複合加工機への着脱時間等を含めて積算計算する必要がある。
【００５０】
具体的な例として、１日の稼動時間を８時間（２８８００秒）とし、ＴＬ１＝１０秒、ＴＬ２＝２０秒、ＴＬ３＝２０秒、ＴＬ４＝１０秒、ＴＬ５＝３０秒、ＴＹ１＝３０秒、ＴＹ２＝１０秒、ＴＧ１＝２０秒、ＴＧ２＝３０秒であるとする。
【００５１】
１日の生産数量が、ｎ＝１５０個の場合
タクトタイムは２８８００÷１５０＝１９２秒となり、必要な複合加工機の台数ＮはＮ≧（１０＋２０＋２０＋１０＋３０＋３０＋１０＋２０＋３０）÷１９２＝０．９４を満たす最小の整数として、Ｎ＝１台となる。この場合は、工程分割は不要であり、１台の複合加工機ですべての加工工程を行う（図１１（ａ））。
【００５２】
１日の生産数量が、ｎ＝３００個の場合
タクトタイムは２８８００÷３００＝９６秒となり、必要な複合加工機の台数ＮはＮ≧（１０＋２０＋２０＋１０＋３０＋３０＋１０＋２０＋３０）÷９６＝１．８７５を満たす最小の整数として、Ｎ＝２台となる。第１の複合加工機Ｍ１は、Ｌ１工程Ｐ１０１からＬ５工程Ｐ１０５までを分担加工し、加工時間は、１０＋２０＋２０＋１０＋３０＝９０秒であり、第２の複合加工機Ｍ２は、Ｙ１工程Ｐ１０６からＧ２工程Ｐ１０９までを分担加工し、加工時間は、３０＋１０＋２０＋３０＝９０秒である（図１１（ｂ））。
【００５３】
１日の生産数量が、ｎ＝４５０個の場合
タクトタイムは２８８００÷４５０＝６４秒となり、必要な複合加工機の台数ＮはＮ≧（１０＋２０＋２０＋１０＋３０＋３０＋１０＋２０＋３０）÷６４＝２．８１を満たす最小の整数として、Ｎ＝３台となる。第１の複合加工機Ｍ１は、Ｌ１工程Ｐ１０１からＬ４工程Ｐ１０４までを分担加工し、加工時間は、１０＋２０＋２０＋１０＝６０秒であり、第２の複合加工機Ｍ２は、Ｌ５工程Ｐ１０５からＹ１工程Ｐ１０６までを分担加工し、加工時間は、３０＋３０＝６０秒であり、第３の複合加工機Ｍ３は、Ｙ２工程Ｐ１０７からＧ２工程Ｐ１０９までを分担加工し、加工時間は、１０＋２０＋３０＝６０秒である（図１１（ｃ））。
【００５４】
上記の実施の形態により、ワークの生産数量、前記複合加工機の稼動期間、及び、前記ワークの単位数量あたりの加工時間に応じて必要な複合加工機の台数が求められ、これを加工ラインに配置して、各複合加工機が複数の加工工程を分担加工することができ、各複合加工機に遊びが生じることなく効率のよいワークＷの加工が可能となる。
【００５５】
（第２の実施の形態）
上記等速ジョイントの加工に代表される主要な加工工程のうち、旋削、焼入れ、及び研削加工を、上記説明した複合加工機により工程集約して加工する場合について説明する。図１２は、本発明の実施の形態に係る加工方法の各ステップのフローを示す図である。また、図１３は、本発明の実施の形態に係る加工ラインにおける工程のフローを示すもので、（ａ）は、加工種別による工程のフローを示す図であり、（ｂ）は、複合加工機が分担加工するワークＷの加工数量と加工種別による工程のフローを示す図である。尚、複合加工機により工程集約して加工する場合において、ワークＷの各複合加工機間での受渡し時間よりも各複合加工機内での加工ツールの交換時間の方が一般的に時間を要するので、以下に示す種々の実施の形態では、ワークＷの受け渡し時間を省略して検討する。
【００５６】
（配置ステップ）
ワークＷを加工して所定数量の生産をする場合において、上記した複合加工機を複数台配置して加工ラインを構成する場合について説明する。製品を生産するのに要する加工の種類を、旋削加工、焼入れ加工、及び、研削加工とし、その生産数量を考慮して、使用する複合加工機の台数を決定し、その複数台の同一機種の複合加工機を加工ラインに配置する（配置ステップＳ１０１）。この配置ステップでは、ワークＷを各加工工程間で加工順序に基づいて受け渡すよう、複合加工機が配置される。ここで、複数台の複合加工機は、複合加工機から次の加工を分担する複合加工機へのワークＷの搬送経路に基づいて配置されるのが望ましい。なお、配置される複数の複合加工機は、２台以上で、上限は、この加工ラインを構成する工場スペースにより制限を受ける。
【００５７】
（分担加工決定ステップ）
配置ステップで決定した複合加工機の台数を基に、以下のように、各複合加工機の分担加工が決定される。この加工ラインで生産する生産数量をｎ個とし、旋削加工、焼入れ加工、及び、研削加工の各々の加工工程における単位時間当たりの生産数量を、各々、ＶＬ、ＶＹ、ＶＧとする（図１３（ａ））。各加工工程におけるｎ個の加工に要する時間は、旋削加工においてｎ／ＶＬ、焼入れ加工においてｎ／ＶＹ、研削加工においてｎ／ＶＧである。これらの加工時間は、加工ラインを構成する各複合加工機に各々分担され、各複合加工機の各々の加工時間が求まる。ここで、各複合加工機の加工時間は、加工ライン上のすべての複合加工機において同じであるのが望ましい。ある複合加工機の加工時間が長いと、その他の複合加工機では加工できない遊びの時間が発生し、いわゆるクリティカルパスがその加工時間が長い複合加工機の工程にでき、これが加工ライン全体のクリティカルパスとなるからである。従って、この加工ラインの生産時間は、その加工時間が長い複合加工機の加工時間に律速され、生産効率が低下する。
【００５８】
上記のことから、各複合加工機の加工時間を同じにするように、各複合加工機が分担加工する加工の種類及び加工数量を決定する。この加工ラインに、同一機種の３台の複合加工機を配置した場合で、ｎ／ＶＬ＜ｎ／ＶＹ＜ｎ／ＶＧの場合について説明する。すなわち、旋削加工における加工時間よりも、焼入れ加工における加工時間の方が長く、さらに、焼入れ加工における加工時間よりも研削加工における加工時間の方が長い場合である。このとき、第１の加工工程に配置される第１の複合加工機Ｍ１は、旋削加工全部と次工程の焼入れ加工の一部を分担加工する。また、第２の加工工程に配置される第２の複合加工機Ｍ２は、焼入れ加工の一部と次工程の研削加工の一部を分担加工する。また、第３の加工工程に配置される第３の複合加工機Ｍ３は、研削加工の一部を分担加工する。
【００５９】
ここで、第１の複合加工機Ｍ１が分担加工する焼入れ加工の加工数量をｎ１とする。すなわち、第１の複合加工機Ｍ１は、ｎ個のワークＷを旋削加工し、ｎ１個のワークＷを焼入れ加工することになる。また、第２の複合加工機Ｍ２が分担加工する研削加工の加工数量をｎ２とする。よって、第２の複合加工機Ｍ２は、（ｎ―ｎ１）個のワークＷを焼入れ加工し、ｎ２個のワークＷを研削加工することになる。また、第３の複合加工機Ｍ３は、（ｎ―ｎ２）個のワークＷを研削加工することになる。
【００６０】
よって、第１の複合加工機Ｍ１の加工時間は、ｎ／ＶＬ＋ｎ１／ＶＹ 、第２の複合加工機Ｍ２の加工時間は、（ｎ―ｎ１）／ＶＹ＋ｎ２／ＶＧ 、第３の複合加工機Ｍ３の加工時間は、（ｎ―ｎ２）／ＶＧである。
これらの加工時間が等しくなるには、次の２式を満たす必要がある。
ｎ／ＶＬ＋ｎ１／ＶＹ＝（ｎ―ｎ１）／ＶＹ＋ｎ２／ＶＧ
ｎ／ＶＬ＋ｎ１／ＶＹ＝（ｎ―ｎ２）／ＶＧ
これより、ｎ１＝ｎ×ＶＹ（１／ＶＧ＋１／ＶＹ−２／ＶＬ）／３
ｎ２＝ｎ×ＶＧ（２／ＶＧ−１／ＶＹ−１／ＶＬ）／３
となる。従って、第１の複合加工機Ｍ１は、上記算出されたｎ１個のワークＷについて第２の複合加工機Ｍ２の焼入れ加工を分担加工するよう決定され、また、第２の複合加工機Ｍ２は、上記算出されたｎ２個のワークＷについて第３の複合加工機Ｍ３の研削加工を分担加工するよう決定される（分担加工決定ステップＳ１０２）。
【００６１】
（分担加工ステップ）
分担加工決定ステップで決定した結果に基づいて、第１の複合加工機Ｍ１では、ｎ個のワークＷの旋削加工及びｎ１個のワークＷの焼入れ加工、また、第２の複合加工機Ｍ２では、（ｎ―ｎ１）個のワークＷの焼入れ加工及びｎ２個のワークＷの研削加工、また、第３の複合加工機Ｍ３では、（ｎ―ｎ２）個のワークＷを研削加工する（図１３（ｂ））。
【００６２】
第１の複合加工機Ｍ１は、旋削加工ツール５０２の装着工程により、旋削加工ツール５０２をホイール回転主軸ユニット２００へ装着し、旋削加工ツール５０２をワークＷの材質に適合した回転数で回転させ、供給されたｎ個のワークＷを連続して旋削加工する。これが終了すると、機上焼入れを行うため、旋削加工ツール５０２をツールタレット４０３へ回収した後、熱処理加工ツール５０４をホイール回転主軸ユニット２００へ装着する。熱処理加工ツール５０４により、ｎ１個のワークＷの焼入れ加工を行う。第１の複合加工機Ｍ１で旋削加工のみ施され焼入れ加工されてない（ｎ―ｎ１）個のワークＷは第２の複合加工機Ｍ２へ搬送され供給される。また、第１の複合加工機Ｍ１で旋削加工及び焼入れ加工されたｎ１個のワークＷは第３の複合加工機Ｍ３へ搬送され供給される。搬送は、第１の複合加工機Ｍ１での個々のワークＷの加工が終わり次第、順次複合加工機Ｍ２及びＭ３へ搬送され、次工程での待ち時間が発生しないように、各複合加工機間でのワークＷの受け渡しが行われる。
【００６３】
次に、第２の複合加工機Ｍ２では、まず、機上焼入れを行うため、熱処理加工ツール５０４をホイール回転主軸ユニット２００へ装着する。熱処理加工ツール５０４により、第１の複合加工機Ｍ１から搬送されて来た（ｎ―ｎ１）個のワークＷの焼入れ加工を行う。機上焼入れ終了後、熱処理加工ツール５０４をツールタレット４０３へ回収し、研削加工ツール５０５をホイール回転主軸ユニット２００へ装着する。ワークＷを研削加工ツール５０５とワークＷの材質に適合した回転数で回転させ、また、研削加工ツール５０５の材質に適合した回転数で回転させて研削加工を行う。研削加工は、機上焼入れした（ｎ―ｎ１）個のワークＷのうち、ｎ２個について研削加工を行う。第２の複合加工機Ｍ２で焼入れ加工のみされた（ｎ―ｎ１―ｎ２）個のワークＷは第３の複合加工機Ｍ３へ搬送され供給される。搬送は、第２の複合加工機Ｍ２での個々のワークＷの加工が終わり次第、順次第３の複合加工機Ｍ３へ搬送され、次工程での待ち時間が発生しないように、複合加工機間での受け渡しが行われる。第２の複合加工機Ｍ２で焼入れ加工及び研削加工されたｎ２個は加工終了となる。
【００６４】
次に、第３の複合加工機Ｍ３では、研削加工ツール５０５の装着工程により、研削加工ツール５０５をホイール回転主軸ユニット２００へ装着する。ワークＷを研削加工ツール５０５とワークＷの材質に適合した回転数で回転させ、また、研削加工ツール５０５の材質に適合した回転数で回転させて研削加工を行う。第１の複合加工機Ｍ１から搬送されたｎ１個のワークＷと第２の複合加工機Ｍ２から搬送された（ｎ―ｎ１―ｎ２）個のワークＷの合計（ｎ―ｎ２）個について順次研削加工を行う。
【００６５】
第２の複合加工機Ｍ２で焼入れ加工及び研削加工されるｎ２個のワークＷと、第３の複合加工機Ｍ３で研削加工される（ｎ―ｎ２）個のワークＷは、ほぼ同時に加工が終了し、すべての加工が終了する（分担加工ステップＳ１０３）。
【００６６】
上記示した本発明の実施の形態は、複合加工機３台で加工ラインを構成する例であったが、それ以外の台数であっても、上記同様の分担加工決定ステップにより、各複合加工機が加工するワークＷの個数と加工種別を決定できるので、各複合加工機に遊びが生じることなく、効率のよい加工が可能である。また、配置する複合加工機の台数が増え、あるいは、各加工の単位時間当たりの生産数量が大きく異なる場合には、各々の複合加工機は、１及び２以上前の複合加工機に加工を分担してもらい、また、１及び２以上後の複合加工機の加工を分担して加工するよう、分担加工決定ステップを構成することもできる。さらに、それぞれの複合加工機へのワークＷの搬入、チャックへの着脱、ワークＷの搬出に要するワーク交換時間を考慮して、分担加工決定ステップを構成することもできる。
【００６７】
このような実施の形態により、最適な複合加工機の配置により、各複合加工機で加工終了したワークＷを順次次の工程へ搬送する受け渡しを行うことができるので、各複合加工機に遊びが生じることなく効率のよいワークＷの加工が可能となる。
【００６８】
（第３の実施の形態）
図１４は、複合加工機３台で各々旋削、焼入れ、研削加工を分担加工する場合を示す図である。第２の実施の形態で説明したように、旋削、焼入れ、研削加工の各々の加工時間が等しい場合には、３台の各複合加工機に各工程を分担させて加工することができる。すなわち、第１の複合加工機Ｍ１に旋削加工を分担させ、第２の複合加工機Ｍ２に焼入れ加工を分担させ、第３の複合加工機Ｍ３に研削加工を分担させる。
【００６９】
（第４の実施の形態）
複合加工機２台で各々旋削、焼入れ、研削加工を分担加工する場合について説明する。図１５は、複合加工機２台で分担加工する場合の第１の分担加工モード（ａ）と第２の分担加工モード（ｂ）を示す図である。第１の分担加工モードは、第１の複合加工機Ｍ１に旋削加工と焼入れ加工を分担させ、第２の複合加工機Ｍ２に研削加工を分担させるモードであり、第２の分担加工モードは、第１の複合加工機Ｍ１に旋削加工を分担させ、第２の複合加工機Ｍ２に焼入れ加工と研削加工を分担させるモードである。
【００７０】
第２の実施の形態と同様に、生産数量をｎ個とし、旋削加工、焼入れ加工、及び、研削加工の各々の加工工程における単位時間当たりの生産数量を、各々、ＶＬ、ＶＹ、ＶＧとする。各加工工程におけるｎ個の加工に要する時間は、旋削加工においてｎ／ＶＬ、焼入れ加工においてｎ／ＶＹ、研削加工においてｎ／ＶＧである。ここで、旋削加工時間ｎ／ＶＬと焼入れ加工時間ｎ／ＶＹの和が、焼入れ加工時間ｎ／ＶＹと研削加工時間ｎ／ＶＧの和よりも小さいとき、すなわち、旋削加工時間ｎ／ＶＬが研削加工時間ｎ／ＶＧよりも小さいときは、第１の複合加工機Ｍ１に旋削加工と焼入れ加工を分担させ、第２の複合加工機Ｍ２に研削加工を分担させて加工を行う第１の分担加工モードを設定する。また、旋削加工時間ｎ／ＶＬと焼入れ加工時間ｎ／ＶＹの和が、焼入れ加工時間ｎ／ＶＹと研削加工時間ｎ／ＶＧの和よりも大きいとき、すなわち、旋削加工時間ｎ／ＶＬが研削加工時間ｎ／ＶＧよりも大きいときは、第１の複合加工機Ｍ１に旋削加工を分担させ、第２の複合加工機Ｍ２に焼入れ加工と研削加工を分担させて加工を行う第２の分担加工モードを設定する。
【００７１】
このような実施の形態により、研削加工、焼入れ加工、及び研削加工の各加工時間に基づいて第１あるいは第２の分担加工モードを実行するので、第１の複合加工機Ｍ１と第２の複合加工機Ｍ２との加工時間の差がより小さい状態でワークを加工することが可能となる。
【００７２】
（第５の実施の形態）
図１６は、Ｎ台（Ｎは２以上の整数）の複合加工機を配置し、各複合加工機が分担加工する加工時間が所定の時間より大なるとき、（ａ）で示すように各複合加工機を並列に配置する加工分担の仕方とし、所定の時間より小なるとき（ｂ）で示すように各複合加工機を直列に配置する加工分担の仕方とすることを示す図である。複数の複合加工機を使用してワークの加工を行う場合において、ワークの加工に要する加工時間は、各々の複合加工機が加工分担した各工程での加工時間と各々の複合加工機において加工ツールの交換に要する時間と、各々の複合加工機間でワークを受け渡すのに要する時間の合計である。但し、複合加工機間でワークを受け渡すのに要する時間は、複合加工機内での加工ツールの交換に要する時間に比べて小さいので、ワークの加工に要する時間は、各々の複合加工機が加工分担した各工程での加工時間と各々の複合加工機において加工ツールの交換に要する時間で主に決定される。
【００７３】
生産数量をｎ個とし、旋削加工、焼入れ加工、及び、研削加工の各々の加工工程における単位時間当たりの生産数量を、各々、ＶＬ、ＶＹ、ＶＧとする。各加工工程におけるｎ個の加工に要する時間は、旋削加工においてｎ／ＶＬ、焼入れ加工においてｎ／ＶＹ、研削加工においてｎ／ＶＧである。第１の複合加工機Ｍ１が分担加工する場合に要する加工ツールの交換時間をｔｋ１とし、第２の複合加工機Ｍ２の加工ツールの交換時間をｔｋ２とし、順次同様に定義して、第ｉ番目の複合加工機Ｍｉの加工ツールの交換時間をｔｋｉとし、第Ｎ番目の複合加工機ＭＮの加工ツールの交換時間をｔｋＮとする。また、１台の複合加工機で全工程を加工する場合の加工ツールの交換時間をｔｋとする。
【００７４】
Ｎ台の複合加工機を並列配置して、各複合加工機が全工程を（ｎ／Ｎ）個ずつ加工する場合、各複合加工機が要する加工時間は次のようになり、これをＴ０とおく。
ｎ／（ＮＶＬ）＋ｎ／（ＮＶＹ）＋ｎ／（ＮＶＧ）＋ｔｋ＝Ｔ０
並列配置されたＮ台の複合加工機は、同時に各々加工するので、ｎ個のワークＷを加工する時間は、上記に示した値である。
【００７５】
次に、Ｎ台の複合加工機を直列配置して、各複合加工機が順次ワークＷの受け渡しを行いながら、ｎ個のワークＷを加工する場合を考える。ここで、第１の複合加工機Ｍ１が旋削加工するワークＷの個数をＮＬ１とし、焼入れ加工するワークＷの個数をＮＹ１とし、研削加工するワークＷの個数をＮＧ１とする。同様にして、第ｉ番目の複合加工機Ｍｉについて、旋削加工、焼入れ加工、研削加工するワークＷの個数を各々、ＮＬｉ、ＮＹｉ、ＮＧｉとする。このとき、第１の複合加工機Ｍ１の加工時間は次のようになり、これをＴ１とおく。
ＮＬ１／ＶＬ＋ＮＹ１／ＶＹ＋ＮＧ１／ＶＧ＋ｔｋ１＝Ｔ１
同様に、第ｉ番目の複合加工機Ｍｉの複合加工機Ｍｉの加工時間も次のようになり、Ｔｉとおく。
ＮＬｉ／ＶＬ＋ＮＹｉ／ＶＹ＋ＮＧｉ／ＶＧ＋ｔｋｉ＝Ｔｉ
【００７６】
ここで、図１７は、Ｎ台の複合加工機を並列配置したときの加工時間Ｔ０と、直列配置したときの各複合加工機の加工時間Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮの関係を線図で表したものである。Ｎ台の複合加工機を直列配置して、各複合加工機が順次ワークＷの受け渡しを行いながら、ｎ個のワークＷを加工する場合には、トータルの加工時間は、各複合加工機の中で最も加工に時間を要する複合加工機に律速されるので、ｎ個のワークＷを加工する加工時間は、次のように表せる。
Ｍａｘ｛Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮ｝
すなわち、ｎ個のワークＷを加工する加工時間は、Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮの中で最も大きい値となる。
【００７７】
以上から、Ｍａｘ｛Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮ｝＞Ｔ０のとき、すなわち、Ｎ台の複合加工機を直列配置して加工する加工時間の方がＮ台の複合加工機を並列配置して加工する加工時間よりも大きいときは、Ｎ台の複合加工機を並列配置して加工する。逆に、Ｍａｘ｛Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮ｝＜Ｔ０のとき、すなわち、Ｎ台の複合加工機を直列配置して加工する加工時間の方がＮ台の複合加工機を並列配置して加工する加工時間よりも小さいときは、Ｎ台の複合加工機を直列配置して加工する。
【００７８】
このような実施の形態により、各複合加工機の直列配置と並列配置でのそれぞれの加工時間を演算し、最適な配置を判断して決定し、それに基づいて最適な複合加工機の配置により加工できるので、加工工程の集約が可能となり、加工時間の短縮が可能となる。
【００７９】
（第６の実施の形態）
上記の第５の実施の形態において、第２の加工時間の最大値が、第１の加工時間より小なるときで、Ｎ＝３の場合のときの演算ステップ、及び、加工ステップについて説明する。すなわち、３台の複合加工機を直列配置して加工する加工時間の方が３台の複合加工機を並列配置して加工する加工時間よりも小さいとき、複合加工機３台で旋削、焼入れ、及び、研削加工を分担加工する場合について説明する。これは、第５の実施の形態において、Ｍａｘ｛Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３｝＜Ｔ０のときである。
【００８０】
第２の実施の形態で説明したのと同様に、同一機種の３台の複合加工機を配置した場合で、ｎ／ＶＬ＜ｎ／ＶＹ＜ｎ／ＶＧの場合について説明する。このとき、第１の加工工程に配置される第１の複合加工機Ｍ１は、旋削加工全部と次工程の焼入れ加工の一部を分担加工する。また、第２の加工工程に配置される第２の複合加工機Ｍ２は、焼入れ加工の一部と次工程の研削加工の一部を分担加工する。また、第３の加工工程に配置される第３の複合加工機Ｍ３は、研削加工の一部を分担加工する。
【００８１】
ここで、第１の複合加工機Ｍ１が分担加工する焼入れ加工の加工数量をｎ１とする。すなわち、第１の複合加工機Ｍ１は、ｎ個のワークＷを旋削加工し、ｎ１個のワークＷを焼入れ加工することになる。また、第２の複合加工機Ｍ２が分担加工する研削加工の加工数量をｎ２とする。よって、第２の複合加工機Ｍ２は、（ｎ―ｎ１）個のワークＷを焼入れ加工し、ｎ２個のワークＷを研削加工することになる。また、第３の複合加工機Ｍ３は、（ｎ―ｎ２）個のワークＷを研削加工することになる。
【００８２】
よって、第１の複合加工機Ｍ１の加工時間は、ｎ／ＶＬ＋ｎ１／ＶＹ＋ｔｋ１、第２の複合加工機Ｍ２の加工時間は、（ｎ―ｎ１）／ＶＹ＋ｎ２／ＶＧ＋ｔｋ２、第３の複合加工機Ｍ３の加工時間は、（ｎ―ｎ２）／ＶＧ＋ｔｋ３である。
これらの加工時間が等しくなるには、次の２式を満たす必要がある。
ｎ／ＶＬ＋ｎ１／ＶＹ＋ｔｋ１＝（ｎ―ｎ１）／ＶＹ＋ｎ２／ＶＧ＋ｔｋ２
ｎ／ＶＬ＋ｎ１／ＶＹ＋ｔｋ１＝（ｎ―ｎ２）／ＶＧ＋ｔｋ３
これより、
ｎ１＝ＶＹ（ｎ／ＶＧ＋ｎ／ＶＹ−２ｎ／ＶＬ＋ｔｋ２―２ｔｋ１―２ｔｋ３）／３
ｎ２＝ＶＧ（２ｎ／ＶＧ−ｎ／ＶＹ−ｎ／ＶＬ＋２ｔｋ３―ｔｋ１―ｔｋ２）／３
となる。
【００８３】
従って、第１の複合加工機Ｍ１は、上記算出されたｎ１個のワークＷについて第２の複合加工機Ｍ２の焼入れ加工を分担加工するよう決定され、また、第２の複合加工機Ｍ２は、上記算出されたｎ２個のワークＷについて第３の複合加工機Ｍ３の研削加工を分担加工するよう決定される。この結果に基づいて、第１の複合加工機Ｍ１では、ｎ個のワークＷの旋削加工及びｎ１個のワークＷの焼入れ加工、また、第２の複合加工機Ｍ２では、（ｎ―ｎ１）個のワークＷの焼入れ加工及びｎ２個のワークＷの研削加工、また、第３の複合加工機Ｍ３では、（ｎ―ｎ２）個のワークＷを研削加工する。
【００８４】
このような実施の形態により、各複合加工機で旋削、焼入れ、及び、研削加工を分担して加工できるので、加工時間の短縮が可能となる。
【００８５】
（第７の実施の形態）
上記の第６の実施の形態において、第２の加工時間の最大値が、第１の加工時間より小なるとき、すなわち、３台の複合加工機を直列配置して加工する加工時間の方が３台の複合加工機を並列配置して加工する加工時間よりも小さいとき、複合加工機３台で旋削、焼入れ、及び、研削加工を分担加工する場合について説明する。第６の実施の形態において、旋削、焼入れ、研削加工の各々の加工時間が等しい場合には、３台の各複合加工機に各工程を分担させて加工することができる。この場合、加工ツールの交換は不要であり、加工ツールの交換時間を考慮する必要はない。すなわち、第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、第２の複合加工機に焼入れ加工を分担させ、第３の複合加工機に研削加工を分担させることができる。
【００８６】
このような実施の形態により、各複合加工機で各々、旋削、焼入れ、及び、研削加工を分担して加工できるので、加工時間の短縮が可能となる。
【００８７】
（第８の実施の形態）
上記の第６の実施の形態において、２台の複合加工機を直列配置して加工する加工時間の方が２台の複合加工機を並列配置して加工する加工時間よりも小さいとき、複合加工機２台で旋削、焼入れ、及び、研削加工を分担加工する場合について説明する。
【００８８】
第５の実施の形態と同様に、生産数量をｎ個とし、旋削加工、焼入れ加工、及び、研削加工の各々の加工工程における単位時間当たりの生産数量を、各々、ＶＬ、ＶＹ、ＶＧとする。また、第１の複合加工機Ｍ１が分担加工する場合に要する加工ツールの交換時間をｔｋ１とし、第２の複合加工機Ｍ２が分担加工する場合に要する加工ツールの交換時間をｔｋ２とする。各加工工程におけるｎ個の加工に要する時間は、旋削加工においてｎ／ＶＬ、焼入れ加工においてｎ／ＶＹ、研削加工においてｎ／ＶＧである。従って、旋削加工時間ｎ／ＶＬと焼入れ加工時間ｎ／ＶＹ及び加工ツールの交換時間ｔｋ１の和が、焼入れ加工時間ｎ／ＶＹと研削加工時間ｎ／ＶＧ及び加工ツールの交換時間ｔｋ２の和よりも小さいときは、第１の複合加工機Ｍ１に旋削加工と焼入れ加工を分担させ、第２の複合加工機Ｍ２に研削加工を分担させて加工を行う第１の分担加工モードを設定する。また、旋削加工時間ｎ／ＶＬと焼入れ加工時間ｎ／ＶＹ及び加工ツールの交換時間ｔｋ１の和が、焼入れ加工時間ｎ／ＶＹと研削加工時間ｎ／ＶＧ及び加工ツールの交換時間ｔｋ２の和よりも大きいときは、第１の複合加工機Ｍ１に旋削加工を分担させ、第２の複合加工機Ｍ２に焼入れ加工と研削加工を分担させて加工を行う第２の分担加工モードを設定する。
【００８９】
このように、研削加工、焼入れ加工、及び研削加工の各加工時間に基づいて第１あるいは第２の分担加工モードを実行することで、第１の複合加工機Ｍ１と第２の複合加工機Ｍ２との加工時間の差がより小さい状態でワークＷを加工することが可能となり、生産効率が向上する。
【００９０】
（第９の実施の形態）
生産数量をｎ個とし、旋削加工、焼入れ加工、及び、研削加工の各々の加工工程における単位時間当たりの生産数量を、各々、ＶＬ、ＶＹ、ＶＧとする。各加工工程におけるｎ個の加工に要する時間は、旋削加工においてｎ／ＶＬ、焼入れ加工においてｎ／ＶＹ、研削加工においてｎ／ＶＧである。第１の複合加工機Ｍ１が分担加工する場合に要する加工ツールの交換時間をｔｋ１とし、第２の複合加工機Ｍ２の加工ツールの交換時間をｔｋ２とし、順次同様に定義して、第ｉ番目の複合加工機Ｍｉの加工ツールの交換時間をｔｋｉとし、第Ｎ番目の複合加工機ＭＮの加工ツールの交換時間をｔｋＮとする。また、第１の複合加工機Ｍ１へのワークＷの搬入、チャックへの着脱、ワークＷの搬出に要するワーク交換時間をｔｗ１とし、第２の複合加工機Ｍ２のワーク交換時間をｔｗ２とし、順次同様に定義して、第ｉ番目の複合加工機Ｍｉのワーク交換時間をｔｗｉとし、第Ｎ番目の複合加工機ＭＮのワーク交換時間をｔｗＮとする。また、１台の複合加工機で全工程を加工する場合の加工ツールの交換時間をｔｋとする。
【００９１】
Ｎ台の複合加工機を並列配置して、各複合加工機が全工程を（ｎ／Ｎ）個ずつ加工する場合、各複合加工機が要する加工時間は次のようになり、これをＴ０とおく。
ｎ／（ＮＶＬ）＋ｎ／（ＮＶＹ）＋ｎ／（ＮＶＧ）＋ｔｋ＝Ｔ０
並列配置されたＮ台の複合加工機は、同時に各々加工するので、ｎ個のワークＷを加工する時間は、上記に示した値となる。
【００９２】
一方、Ｎ台の複合加工機を直列配置して、各複合加工機が順次ワークＷの受け渡しを行いながら、ｎ個のワークＷを加工する場合を考える。ここで、第１の複合加工機Ｍ１が旋削加工するワークＷの個数をｎＬ１とし、焼入れ加工するワークＷの個数をｎＹ１とし、研削加工するワークＷの個数をｎＧ１とする。同様にして、第ｉ番目の複合加工機Ｍｉについて、旋削加工、焼入れ加工、研削加工するワークＷの個数を各々、ｎＬｉ、ｎＹｉ、ｎＧｉとする。このとき、第１の複合加工機Ｍ１の加工時間は次のようになり、これをＴ１とおく。
ｎＬ１／ＶＬ＋ｎＹ１／ＶＹ＋ｎＧ１／ＶＧ＋ｔｋ１＋ｔｗ１＝Ｔ１
同様に、第ｉ番目の複合加工機Ｍｉの複合加工機Ｍｉの加工時間も次のようになり、Ｔｉとおく。
ｎＬｉ／ＶＬ＋ｎＹｉ／ＶＹ＋ｎＧｉ／ＶＧ＋ｔｋｉ＋ｔｗｉ＝Ｔｉ
Ｎ台の複合加工機を直列配置して、各複合加工機が順次ワークＷの受け渡しを行いながら、ｎ個のワークＷを加工する場合には、トータルの加工時間は、各複合加工機の中で最も加工及びワークＷの受け渡しに時間を要する複合加工機に律速されるので、ｎ個のワークＷを加工する加工時間は、次のように表せる。
Ｍａｘ｛Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮ｝
すなわち、ｎ個のワークＷを加工する加工時間は、Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮの中で最も大きい値となる。
【００９３】
第１の加工モードをＮ台の前記複合加工機のそれぞれが複数種類の加工の全加工を（ｎ／Ｎ）個のワークＷに所定の順序で同時に加工を行うモードとし、第２の加工モードをｎ個の前記ワークをＮ台の複合加工機の間で受け渡すことによりＮ台の複合加工機がｎ個のワークＷに施す複数種類の加工の中から選択した分担加工に基づいてｎ個のワークＷに複数種類の加工を所定の順序で加工を行うモードとし、これらのモードを設定する加工モード設定ステップとする。
【００９４】
第１及び第２の加工モードの加工時間を演算する演算ステップでは、第１の加工モードの加工時間Ｔ０を演算し、また、第２の加工モードの加工時間、すなわち、Ｍａｘ｛Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮ｝を演算する。そして、上記のＴ０とＭａｘ｛Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮ｝を比較して、その中から加工時間の短い加工モードを選択してワークＷを加工する。すなわち、第１の加工モードの加工時間Ｔ０の方が加工時間が短い場合は、配置ステップにより、Ｎ台の複合加工機を並列に配置して、Ｎ台の複合加工機のそれぞれが複数種類の加工の全加工を（ｎ／Ｎ）個のワークＷに行う。一方、第２の加工モードの加工時間Ｍａｘ｛Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮ｝の方が短い場合は、配置ステップにより、Ｎ台の複合加工機をワークＷの受け渡しを考慮して直列に配置され、Ｎ台の複合加工機がｎ個のワークＷに施す分担加工に基づいてｎ個のワークＷに複数種類の加工を所定の順序で行う加工ステップにより加工する。
【００９５】
このように、複数種類の加工時間、加工ツールの交換時間、及びワーク交換時間を考慮して、第１及び第２の加工モードの中から加工時間の短い加工モードで加工することが可能になり、生産効率が向上する。
【００９６】
（本発明の実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、以下の効果を有する。
（１）生産数量に応じて複合加工機を増減して配置し、この配置された台数に応じた最適な加工方法が本発明の実施の形態の方法により可能となるので、少量生産から大量生産まで対応可能な、ワーク加工開始から終了までプロセス一貫した効率のよい加工方法を実現することができる。
（２）複数の複合加工機を並置してワークを並行して加工する方法では、生産に必要な加工ツールをすべての複合加工機に備えることが必要であるが、本発明の実施の形態の加工方法によれば、各複合加工機が分担加工するのに必要な加工ツールのみを備えればよいので、加工ツールのコスト、維持メンテナンス等の点で大きな効果がある。
（３）工場スペースに制約があり、かつ、最適な生産システムを構築する場合に、本発明の実施の形態の加工方法を適用することで、工場スペースに適合した台数の複合加工機を配置し、この配置に適した加工方法を実施できるので、最も効率のよい生産システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施の形態を構成する複合加工機の平面図である。
【図２】図１に示す複合加工機の主軸台より後側を前から見た正面図である。
【図３】自動工具交換ユニット４００において、第１の加工ツール５０１ａ及び第２の加工ツール５０１ｂの着脱動作の状態における、各ユニットの位置関係を示す図である。
【図４】第１の加工ツール５０１ａのツールタレット４０３への回収動作を示す図である。
【図５】第２の加工ツール５０１ｂのホイール回転主軸ユニット２００への装着工程を示す図である。
【図６】ホイール回転主軸ユニット２００に、旋削加工に使用される旋削工具５０２として旋削用電着ホイールを装着して、ワークＷを旋削加工している状態を示す図である。
【図７】ホイール回転主軸ユニット２００に、レーザ焼入れヘッド等の熱処理工具５０４を装着して、ワークＷを熱処理加工している状態を示す図である。
【図８】ホイール回転主軸ユニット２００に、穴あけ、溝加工等に使用される切削工具５０３を装着して、ワークＷの穴あけ、溝加工等を行っている状態を示す図である。
【図９】ホイール回転主軸ユニット２００に、研削工具５０５として砥石車（例えば、ＣＢＮホイール）を装着して、ワークＷを研削加工している状態を示す図である。
【図１０】自動車の代表的な部品の一つである等速ジョイントの従来の加工ライン構成の一例を示す図である。
【図１１】複合加工機１台、２台及び３台で加工する場合を示すものである。
【図１２】本発明の実施の形態に係る加工方法の各ステップのフローを示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る加工ラインにおける工程のフローを示すもので、（ａ）は、加工種別による工程のフローを示す図であり、（ｂ）は、複合加工機が分担加工するワークＷの加工数量と加工種別による工程のフローを示す図である。
【図１４】複合加工機３台で各々旋削、焼入れ、研削加工を分担加工する場合を示す図である。
【図１５】複合加工機２台で分担加工する場合の第１の分担加工モード（ａ）と第２の分担加工モード（ｂ）を示す図である。
【図１６】３台の複合加工機を配置し、各複合加工機が分担加工する加工時間が所定の時間より大なるとき、（ａ）で示す各複合加工機を並列に配置する加工分担の仕方とし、所定の時間より小なるとき（ｂ）で示す各複合加工機を直列に配置する加工分担の仕方とすることを示す図である。
【図１７】Ｎ台の複合加工機を並列配置したときの加工時間Ｔ０と、直列配置したときの各複合加工機の加工時間Ｔ１、・・、Ｔｉ、・・、ＴＮの関係を線図で表したものである。
【符号の説明】
【００９８】
１ 複合加工機 １０ ベッド
１００ ワーク支持駆動ユニット １０１ 主軸台ベース
１０２ 主軸台スライドガイド １０３ 主軸台
１０４ 主軸駆動モータ １０５ 主軸
２００ ホイール回転主軸ユニット ２０１ ホイール回転主軸
２０２ トラクションドライブユニット ２０３ クランプ部
３００ 多自由度リンク機構 ３０１ リンクヘッド
３０２ リニアガイドベース ３０３ リンク
３０４ リニアガイド ３０５ リンク駆動サーボモータ
３０６ ホイール回転主軸駆動モータ ３０７ スライダ
３０８ ボールねじ
４００ 自動工具交換ユニット ４０２ ツールポッド
４０３ ツールタレット ４０４ サーボモータ
４０５ ボールブッシュ ４０６ 結合部
４０７ 溝部
５０１ａ 第１の加工ツール ５０１ｂ 第２の加工ツール
５０２ 旋削工具 ５０３ 切削工具
５０４ 熱処理工具 ５０５ 研削工具
５０６ 表面仕上げ工具 ５１０ テーパ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを加工する形状加工ツール、熱処理加工ツール、及び、仕上げ加工ツールから所定の順序で１つの加工ツールを選択し、複数種類の加工を前記ワークに対して選択的に行う複数の複合加工機を前記ワークの生産数量、前記複合加工機の稼動期間、及び、前記ワークの単位数量あたりの加工時間に応じて前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、
前記複数種類の加工の中から前記複数の複合加工機がそれぞれ分担する分担加工を前記ワークの生産数量、前記複合加工機の稼動期間、及び、前記ワークの単位数量あたりの加工時間に応じて決定する分担加工決定ステップと、
前記ワークを前記分担加工の加工順序に基づいて前記複数の複合加工機の間で受け渡すことによって前記複数の複合加工機に前記分担加工を実行させる分担加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法。
【請求項２】
ワークを加工する形状加工ツール、熱処理加工ツール、及び、仕上げ加工ツールから所定の順序で１つの加工ツールを選択し、複数種類の加工を前記ワークに対して選択的に行う複数の複合加工機を前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、
前記複数種類の加工の中から前記複数の複合加工機がそれぞれ分担する分担加工を前記ワークの単位時間当りの生産数量に応じて決定する分担加工決定ステップと、
前記ワークを前記分担加工の加工順序に基づいて前記複数の複合加工機の間で受け渡すことによって前記複数の複合加工機に前記分担加工を実行させる分担加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法。
【請求項３】
前記配置ステップは、前記複数の複合加工機として第１より第３の複合加工機を前記加工ラインに配置し、
前記分担加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工を分担させ、前記第３の複合加工機に研削加工を分担させることを特徴とする請求項１記載のワーク加工方法。
【請求項４】
前記配置ステップは、前記複数の複合加工機として第１及び第２の複合加工機を前記加工ラインに配置し、
前記分担加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工と焼入れ加工を分担させ、前記第２の複合加工機に研削加工を分担させる第１の分担加工モードと、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工と研削加工を分担させる第２の分担加工モードを設定し、
前記旋削加工、前記焼入れ加工、及び前記研削加工の各加工時間に基づいて前記第１あるいは第２の分担加工モードを実行することを特徴とする請求項１記載のワーク加工方法。
【請求項５】
ワークを加工する形状加工ツール、熱処理加工ツール、及び、仕上げ加工ツールから所定の順序で１つの加工ツールを選択し、複数種類の加工をｎ個（ｎは２以上の整数）のワークに行うＮ台（Ｎは２以上の整数）の複合加工機を前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、
Ｎ台の前記複合加工機のそれぞれが前記複数種類の加工の全加工を（ｎ／Ｎ）個の前記ワークに行う第１の加工時間と、Ｎ台の前記複合加工機が前記複数種類の加工の中から選択した分担加工をｎ個の前記ワークに行う第２の加工時間とを演算する演算ステップと、
Ｎ台の前記複合加工機中の前記第２の加工時間の最大値が、前記第１の加工時間より小なるとき、ｎ個の前記ワークをＮ台の前記複合加工機の間で受け渡すことによりＮ台の前記複合加工機がｎ個の前記ワークに施す前記分担加工に基づいてｎ個の前記ワークに前記複数種類の加工を所定の順序で行い、前記第２の加工時間の最大値が、前記第１の加工時間より大なるとき、Ｎ台の前記複合加工機のそれぞれが前記複数種類の加工の全加工をｎ／Ｎ個の前記ワークに所定の順序で同時に行う加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法。
【請求項６】
前記加工ステップは、Ｎ台の前記複合加工機に前記複数種類の加工としての旋削加工、焼入れ加工、及び研削加工を所定の順序で分担して実行させることを特徴とする請求項５記載のワーク加工方法。
【請求項７】
前記配置ステップは、Ｎ台の前記複合加工機として第１より第３の複合加工機を前記加工ラインに配置し、
前記加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工を分担させ、前記第３の複合加工機に研削加工を分担させることを特徴とする請求項５記載のワーク加工方法。
【請求項８】
前記配置ステップは、Ｎ台の前記複合加工機として第１及び第２の複合加工機を前記加工ラインに配置し、
前記加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工と焼入れ加工を分担させ、前記第２の複合加工機に研削加工を分担させる第１の分担加工モードと、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工と研削加工を分担させる第２の分担加工モードを設定し、
前記旋削加工、前記焼入れ加工、及び前記研削加工の各加工時間に基づいて前記第１あるいは第２の分担加工モードを実行することを特徴とする請求項５記載のワーク加工方法。
【請求項９】
ワークを加工する形状加工ツール、熱処理加工ツール、及び、仕上げ加工ツールから所定の順序で１つの加工ツールを選択し、複数種類の加工をｎ個（ｎは２以上の整数）のワークに行うＮ台（Ｎは２以上の整数）の複合加工機を前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、
Ｎ台の前記複合加工機のそれぞれが前記複数種類の加工の全加工を（ｎ／Ｎ）個の前記ワークに所定の順序で同時に行う第１の加工モードと、ｎ個の前記ワークをＮ台の前記複合加工機の間で受け渡すことによりＮ台の前記複合加工機がｎ個の前記ワークに施す前記複数種類の加工の中から選択した分担加工に基づいてｎ個の前記ワークに前記複数種類の加工を所定の順序で行う第２の加工モードを設定する加工モード設定ステップと、
前記ワークの種類及び前記複数種類の加工の内容に応じた前記第１及び第２の加工モードの加工時間を演算する演算ステップと、
前記第１及び第２の加工モードの中から前記加工時間の短い加工モードを選択して前記ワークを加工する加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法。
【請求項１】
ワークを加工する形状加工ツール、熱処理加工ツール、及び、仕上げ加工ツールから所定の順序で１つの加工ツールを選択し、複数種類の加工を前記ワークに対して選択的に行う複数の複合加工機を前記ワークの生産数量、前記複合加工機の稼動期間、及び、前記ワークの単位数量あたりの加工時間に応じて前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、
前記複数種類の加工の中から前記複数の複合加工機がそれぞれ分担する分担加工を前記ワークの生産数量、前記複合加工機の稼動期間、及び、前記ワークの単位数量あたりの加工時間に応じて決定する分担加工決定ステップと、
前記ワークを前記分担加工の加工順序に基づいて前記複数の複合加工機の間で受け渡すことによって前記複数の複合加工機に前記分担加工を実行させる分担加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法。
【請求項２】
ワークを加工する形状加工ツール、熱処理加工ツール、及び、仕上げ加工ツールから所定の順序で１つの加工ツールを選択し、複数種類の加工を前記ワークに対して選択的に行う複数の複合加工機を前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、
前記複数種類の加工の中から前記複数の複合加工機がそれぞれ分担する分担加工を前記ワークの単位時間当りの生産数量に応じて決定する分担加工決定ステップと、
前記ワークを前記分担加工の加工順序に基づいて前記複数の複合加工機の間で受け渡すことによって前記複数の複合加工機に前記分担加工を実行させる分担加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法。
【請求項３】
前記配置ステップは、前記複数の複合加工機として第１より第３の複合加工機を前記加工ラインに配置し、
前記分担加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工を分担させ、前記第３の複合加工機に研削加工を分担させることを特徴とする請求項１記載のワーク加工方法。
【請求項４】
前記配置ステップは、前記複数の複合加工機として第１及び第２の複合加工機を前記加工ラインに配置し、
前記分担加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工と焼入れ加工を分担させ、前記第２の複合加工機に研削加工を分担させる第１の分担加工モードと、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工と研削加工を分担させる第２の分担加工モードを設定し、
前記旋削加工、前記焼入れ加工、及び前記研削加工の各加工時間に基づいて前記第１あるいは第２の分担加工モードを実行することを特徴とする請求項１記載のワーク加工方法。
【請求項５】
ワークを加工する形状加工ツール、熱処理加工ツール、及び、仕上げ加工ツールから所定の順序で１つの加工ツールを選択し、複数種類の加工をｎ個（ｎは２以上の整数）のワークに行うＮ台（Ｎは２以上の整数）の複合加工機を前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、
Ｎ台の前記複合加工機のそれぞれが前記複数種類の加工の全加工を（ｎ／Ｎ）個の前記ワークに行う第１の加工時間と、Ｎ台の前記複合加工機が前記複数種類の加工の中から選択した分担加工をｎ個の前記ワークに行う第２の加工時間とを演算する演算ステップと、
Ｎ台の前記複合加工機中の前記第２の加工時間の最大値が、前記第１の加工時間より小なるとき、ｎ個の前記ワークをＮ台の前記複合加工機の間で受け渡すことによりＮ台の前記複合加工機がｎ個の前記ワークに施す前記分担加工に基づいてｎ個の前記ワークに前記複数種類の加工を所定の順序で行い、前記第２の加工時間の最大値が、前記第１の加工時間より大なるとき、Ｎ台の前記複合加工機のそれぞれが前記複数種類の加工の全加工をｎ／Ｎ個の前記ワークに所定の順序で同時に行う加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法。
【請求項６】
前記加工ステップは、Ｎ台の前記複合加工機に前記複数種類の加工としての旋削加工、焼入れ加工、及び研削加工を所定の順序で分担して実行させることを特徴とする請求項５記載のワーク加工方法。
【請求項７】
前記配置ステップは、Ｎ台の前記複合加工機として第１より第３の複合加工機を前記加工ラインに配置し、
前記加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工を分担させ、前記第３の複合加工機に研削加工を分担させることを特徴とする請求項５記載のワーク加工方法。
【請求項８】
前記配置ステップは、Ｎ台の前記複合加工機として第１及び第２の複合加工機を前記加工ラインに配置し、
前記加工ステップは、前記第１の複合加工機に旋削加工と焼入れ加工を分担させ、前記第２の複合加工機に研削加工を分担させる第１の分担加工モードと、前記第１の複合加工機に旋削加工を分担させ、前記第２の複合加工機に焼入れ加工と研削加工を分担させる第２の分担加工モードを設定し、
前記旋削加工、前記焼入れ加工、及び前記研削加工の各加工時間に基づいて前記第１あるいは第２の分担加工モードを実行することを特徴とする請求項５記載のワーク加工方法。
【請求項９】
ワークを加工する形状加工ツール、熱処理加工ツール、及び、仕上げ加工ツールから所定の順序で１つの加工ツールを選択し、複数種類の加工をｎ個（ｎは２以上の整数）のワークに行うＮ台（Ｎは２以上の整数）の複合加工機を前記ワークの加工ラインに配置する配置ステップと、
Ｎ台の前記複合加工機のそれぞれが前記複数種類の加工の全加工を（ｎ／Ｎ）個の前記ワークに所定の順序で同時に行う第１の加工モードと、ｎ個の前記ワークをＮ台の前記複合加工機の間で受け渡すことによりＮ台の前記複合加工機がｎ個の前記ワークに施す前記複数種類の加工の中から選択した分担加工に基づいてｎ個の前記ワークに前記複数種類の加工を所定の順序で行う第２の加工モードを設定する加工モード設定ステップと、
前記ワークの種類及び前記複数種類の加工の内容に応じた前記第１及び第２の加工モードの加工時間を演算する演算ステップと、
前記第１及び第２の加工モードの中から前記加工時間の短い加工モードを選択して前記ワークを加工する加工ステップを有することを特徴とするワーク加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−３０５７０９（Ｐ２００６−３０５７０９Ａ）
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１３４２５５（Ｐ２００５−１３４２５５）
【出願日】平成１７年５月２日（２００５．５．２）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２日（２００５．５．２）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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