JPH11333672A - ワーク搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークの移動とセンサによるワークの計測動
作とを共に行わせうるワーク搬送装置の提供。 【解決手段】 ワーク搬送装置の移動を制御する専用の
制御装置５１を設ける。そしてワーク搬送装置のワーク
把持用グリッパ爪１６の近傍にワーク計測用センサ３６
を取り付ける。ワーク搬送装置のＸ・Ｙ・Ｚ３軸方向移
動位置検出用として通常の位置検出器と併設して高分解
能位置検出器を設ける。そしてセンサ３６によるワーク
Ｗの計測時には高分解能位置検出器を切り換え使用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は数値制御工作機械に
対し数値制御装置によって移動位置を制御されワークを
搬出入するワーク搬送装置に関するものであり、更に詳
しくはワーク搬送装置のワーク把持部近傍に接触センサ
を設け数値制御装置の制御機能を用いてワークの各種計
測検知を行わせるワーク搬送装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、工作機械の加工システムは工作機
械本体，計測装置，ワーク搬送装置，各種監視装置及び
これらの制御装置が適宜組み合わされて構成される。ワ
ークに対する計測検知に関しては先ず搬送すべきワーク
が存在するか否かを確認し、存在する場合には搬送可能
か否かを識別するためにワークの形状及び大きさを計測
することが必要となる。更にワーク把持のためにワーク
位相のチエックも必要な場合がある。昨今の工作機械に
よる加工生産の傾向として、異種類の工作物を小ロット
多品種生産することが多く、より一層の厳密な計測検知
が重要度を増してきている。

【０００３】従来のワーク計測検知及び搬送の手順を示
す。 １．素材ワーク用ストッカ内に移動可能に検出器を配設
して素材ワークが存在するか否かを検知する。 ２．素材ワーク用ストッカ内に別の計測器を移動可能に
配設して素材ワークの形状・大きさを計測する。 ３．必要ならば素材ワークの位相を検出する。 ４．必要ならば素材ワークを位相決め装置によって所定
角度位置に位相位置決めする。 ５．搬送装置に設けたグリッパの開き量を決めてストッ
カ内の素材ワークを把持し工作機械に搬入する。 ６．必要ならばワークの位相に合わせて工作機械のチャ
ックを所定角度位置に停止させる。 ７．搬送装置のグリッパから工作機械チャックに素材ワ
ークの受渡しを行う。 ８．切削加工後、刃物台等に設けた計測器にて完成品ワ
ークの寸法計測を行い搬送装置のグリッパにて完成品を
把持し完成品ワークの搬出を行う。

【０００４】従来は上述のように計測器，検出器を各部
に設け、それぞれの計測器からの信号により各部装置を
作動させる。この制御を工作機械本体用の中央制御装置
にて統括制御していた。

【０００５】従来のこれらの各種計測器を用いた制御の
状態を旋盤に適用した場合について図９に示す制御関係
図により説明する。

【０００６】旋盤本体の各部動きを制御する中央制御装
置１００は旋盤主軸の回転及び定位置停止制御、刃物台
のＸ・Ｙ・Ｚ移動及び工具選択制御、心押台のＺ移動及
びスリーブクランプ制御、ドア開閉制御、クーラント放
水制御、チャックの爪開閉制御、完成品ワークの計測制
御等旋盤本体部分の制御以外に次に述べる制御をも行っ
ていた。即ちワーク搬送装置１０１のＸ・Ｙ・Ｚ移動制
御、ワーク把持用グリッパ１０２の開閉制御、素材ワー
クストッカ１０３内に設けられたワーク有無検出器１０
４とワーク寸法計測器１０５の作動制御及び計測制御、
素材ストッカ１０３内における素材装置パレット１０６
の回動制御を合わせて行っていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来技術で述べた計測
検知の方法では各部に計測器を設けているので、これら
各計測器をそれぞれ駆動させ、またこの駆動を制御する
必要がある。更にこれらの制御は工作機械の本体の制御
を行う中央制御装置と連絡して中央制御装置にて統合し
た制御を行わねばならず、機構・制御ともに複雑になる
という問題を有していた。また経済的にも負担が大き
く、更に作業準備段階での負担も大きくなるという問題
を有していた。

【０００８】本発明は従来技術の有するこのような問題
に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、
ワーク搬送装置用に専用の制御装置を設け、またワーク
搬送装置のワーク把持部近傍に計測センサを取り付け、
この専用制御装置にてワーク搬送を制御するばかりでな
く、ワークの計測検知動作用のセンサ移動をも制御さ
せ、制御機構の削減、制御系の軽減、直接検知による信
頼性の増大を図ることの出来る接触センサ付のワーク搬
送装置を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の本発明の装置は、ワーク搬送用に数
値制御装置を設け、この数値制御装置によりワーク把持
部近傍に取り付けたセンサにてワーク計測を行わせるも
のである。

【００１０】上述の装置によればワーク搬送用に数値制
御装置を設けているので、工作機械本体用の中央制御装
置の負担の軽減すること出来る。またワーク把持部近傍
にセンサを取り付けてワーク計測を行わせるようになし
たので、ワーク計測用としてセンサの駆動機構及びこの
駆動の制御装置が不要となり、専用計測手段のためのス
ペースを省くことが出来、また価格が安価となる。更に
ワーク把持部近傍に取り付けたセンサによって主軸チャ
ックに把持されている完成品ワークを計測するようにな
したので、旋盤においては刃物台工具取付部に計測器を
取り付ける必要がなくなり、刃物台に一層多くの工具を
取り付けることが可能となる。

【００１１】請求項２に記載の本発明の装置は、ワーク
把持部の旋回動機構を設け、ワーク近傍に取り付けたセ
ンサの接触子をワーク方向に指向させるようになしたも
のである。上述の装置によればワーク把持部の旋回動に
よりセンサを回動させるので、センサ専用の旋回装置が
不要となり一層構造が簡素なものとなる。

【００１２】請求項３に記載の本発明の装置は、ワーク
搬送用の位置検出器とは別にワーク計測用として高分解
能を有す位置検出器を併設したものである。上述の装置
によればワーク搬送時とワーク計測時とで二つの位置検
出器を切り換え使用するのでワーク計測を高精度にて行
うことが出来る。

【００１３】請求項４に記載の本発明の装置は、ワーク
把持部の位置を検出する位置検出器を設け、ワーク把持
の際にワーク直径の計測を行うものである。上述の装置
によればワーク把持とワーク直径の計測とを同時に行う
ことが出来るので構造が簡単になるばかりではなく、非
加工時間を短縮することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
もとづいて説明する。図１はワーク搬送装置としてのロ
ーダを旋盤に用いた場合の概略説明図である。

【００１５】旋盤本体１の主軸台２には水平Ｚ軸方向に
図示しない主軸が回転角度位置決め可能に軸承されてい
て、主軸の前端にはワーク把持用のチャック３が取り付
けられている。ベッド４に設けられた上下２対のＺ軸方
向摺動面５Ａ，５Ｂには主軸軸線を挟んで上下２つの往
復台６Ａ，６ＢがＺ軸方向に移動位置決め可能に載置さ
れている。そして各往復台６Ａ，６Ｂの上面に設けられ
たＸ軸方向の摺動面７Ａ，７Ｂ上にはそれぞれ刃物台８
Ａ，８ＢがＺ軸に直角に移動位置決め可能に取り付けら
れている。

【００１６】上記旋盤全体を取り囲む直方体状に枠体１
１が設けられていて、この枠体１１の上部２本のＺ軸方
向の梁１２に跨がった状態でＸ軸方向に伸びるローダビ
ーム１３がＺ軸方向に移動位置決め可能に取り付けられ
ている。ローダビーム１３はＸ軸方向のレール１３ａを
有していて、このレール１３ａにはローダ本体１４がＸ
軸方向に移動位置決め可能に取り付けられている。ロー
ダ本体１４のＺ軸方向心押台側前端面には垂直Ｙ軸方向
に移動位置決め可能にローダアーム１５が取り付けられ
ていて、先端部にはワーク把持用の一対のグリッパ爪１
６がＺ軸方向に開閉移動して位置決め可能に取り付けら
れている。旋盤本体１の作業者側手前左前部には素材ワ
ークＷを複数のパレット１８にそれぞれ載置して、これ
らパレット１８を水平面内で回動させ、必要なパレット
を所定のワーク取り出し位置に位置決めする素材ワーク
用のストッカ１７が設けられている。

【００１７】図２はローダ本体１４の内部機構を示す説
明図である。ローダ本体１４には上下Ｙ軸方向にボール
ねじ２０が回転可能に軸承されていて、ローダ本体１４
の上面に取り付けられている位置検出器２１ａ付のサー
ボモータ２１にカップリング２２により連結されていて
回転される。このボールねじ２０に噛み合っているボー
ルねじナット２３はローダアーム１５に固着されてい
て、数値制御装置の指令により前記サーボモータ２１が
回転して、ローダアーム１５は上下Ｙ軸方向に制御移動
する。

【００１８】ローダ本体１４とローダアーム１５との対
面部位のうちローダ本体１４側には前記サーボモータ２
１に取り付けられている位置検出器２１ａよりも高分解
能をもつ位置検出器２４のスケール部２４−１が、また
ローダアーム１５側にはスライダ２４−２が取り付けら
れている。そしてローダアーム１５のＹ軸方向の位置検
出に際し、ワーク搬送時とワーク計測時とにより上記２
つの位置検出器２１ａ，２４を切り換え使用する。そし
ていずれの場合も移動させられたローダアーム１５のＹ
軸方向位置を検知して数値制御装置に伝達する。

【００１９】尚上述においてはＹ軸方向についてのみ説
明したが、Ｘ軸方向・Ｚ軸方向に関してもワーク搬送用
位置検出器に対し、より高分解能をもつ位置検出器を併
設し、ワーク搬送時とワーク計測時とで位置検出器を切
り換え使用するものでる。

【００２０】図３，図４はローダアーム１５の先端に設
けられた一対のグリッパ爪１６及びワーク検知センサ３
６の駆動機構を示す概略説明図である。

【００２１】ローダアーム１５の下端部は二股状に分か
れて支持部１５ａを形成していて、その間に旋回体２５
を挟持している。旋回体２５は水平Ｘ軸方向に枢軸２６
を有し、前記ローダアーム１５の下部二股状の支持部１
５ａによりＹＺ面内にて旋回割出し可能に枢支されてい
る。更に枢軸２６には一体的にウオームホイール２７が
設けられている。ローダアーム１５には軸心をＺ軸方向
とし、出力軸２８を下方に向けてサーボモータ２９が取
り付けられている。そして前記出力軸２８の下端には前
記ウオームホイール２７と噛み合うウオーム３０が設け
られていて、サーボモータ２９の駆動によって旋回体２
５が図４の矢印イ・ロ方向に９０°旋回する。

【００２２】前記旋回体２５はＸ軸方向に案内溝２５ａ
を有していて、この案内溝２５ａに摺動可能に一対のグ
リッパ爪１６が取り付けられている。また旋回体２５に
は前記案内溝２５ａ内でＸ軸方向に中央部にてねじれ方
向が互いに逆となる駆動ねじ軸３１が枢支されていて、
前記一対のグリッパ爪１６とそれぞれ螺合している。そ
して駆動ねじ軸３１は旋回体２５に取り付けたサーボモ
ータ３２の出力軸と連結していて、サーボモータ３２の
駆動によって一対のグリッパ爪１６が同時に同量互いに
離れたり近寄ったり開閉移動を行う。

【００２３】旋回体２５のグリッパ爪１６根本部近傍に
はＸ軸方向に位置検出器３３のスケール３３−１が取り
付けられていて、各グリッパ爪１６の根本部に取り付け
たスライダ３３−２とによりグリッパ爪１６の位置検出
器を行う。一対のグリッパ爪１６には内側に２個ずつ上
下方向に対し４５°の角度で接触子３４が絶縁材を介し
て取り付けられていて、ワークと接触したとき信号を数
値制御装置に送る。

【００２４】このときワーク直径がΔｄ寸法増減するに
対応してグリッパ爪１６の間隔も√２Δｄ寸法増減する
ことになる。また一対のグリッパ１６のワーク把持中心
軸線方向と軸線を一致させてワーク計測用のセンサ３６
が旋回体２５に取り付けられている。そしてローダが旋
盤主軸台２のチャック３前面に位置決めされたときに
は、センサ３６の先端接触子はＺ軸方向チャック３側へ
突出した状態となっている。

【００２５】図５は本発明の制御の状態を示す制御関係
図である。旋盤本体部分の動きを全て制御する中央制御
装置５０と、これとは別にローダ用の専用の制御装置５
１を設ける。ローダ用制御装置５１によりワークの搬送
・計測を全て制御させる。即ちローダのＸ・Ｙ・Ｚの３
軸移動制御，旋回体２５の９０°旋回移動制御、ローダ
先端グリッパ爪１６の開閉制御、旋回体２５に取り付け
たセンサ３６によるワークの計測制御、素材ストッカ１
７のパレット１８を回動させる制御を行わせる。そして
この制御装置５１と中央制御装置５０との間で情報交換
を行い、必要に応じて旋盤本体の各部の動きとローダ各
部の動きとを関係づけて行わせる。

【００２６】次にローダ用の専用の制御装置５１により
制御されるローダ部分の動きについて説明する。

【００２７】先ずサーボモータ２９により旋回体２５を
図４の矢印イ方向に９０°旋回させてグリッパ爪１６を
水平状態とする。この旋回によりセンサ３６に接触子を
垂直下方の位置とする。ワーク搬送用の位置検出器を用
いてローダビーム１３をＺ軸方向左方に移動させ、また
ローダ本体１４をＸ軸方向手前側に移動させてセンサ３
６を素材ストッカ１７の素材ワーク取りだし位置上方に
位置決めする。

【００２８】素材ストッカ１７では所定のパレット１８
を水平面内で回動させ決められている素材ワーク取りだ
し位置に位置決めする。ワーク計測用の高分解能位置検
出器２４を用いてローダアーム１５をＹ軸方向下方に移
動させ素材ワーク取りだし位置に位置決めされているパ
レット１８上に素材ワークＷが存在するか否かを検知す
るためセンサ３６の接触子先端を素材ワークＷに接触さ
せる。ローダアーム１５の下降端近くでセンサ３６の先
端がパレット１８に直接接触した場合にはパレット１８
上に素材ワークＷが存在しないことがわかる。

【００２９】パレット１８上に素材ワークＷが存在して
いる場合にはワーク計測用の高分解能位置検出器を用い
てローダビーム１３のＺ軸方向の移動及びローダ本体１
４のＸ軸方向の移動によりセンサ３６をＸＺ面内で移動
させて図６に示すようにセンサ３６の接触子先端を素材
ワークＷの外周３点位置に接触させて素材ワークＷの径
を求める。

【００３０】またワーク計測用の高分解能位置検出器２
４を用いてローダアーム１５をＹ軸方向に移動させ図７
に示すようにセンサ３６をＹ軸方向に上下動させて素材
ワークＷの高さ及び素材ワークＷの段部寸法を求める。
また素材ワークＷが中心から偏位した個所に突出部を設
けている場合にはセンサ３６をＸＺ方向に移動させて図
８に示すように突出部の基準位置に対する偏位位相を検
知する。

【００３１】このようにして求めた素材ワークの寸法に
もとづきサーボモータ３２に指令してグリッパ爪１６を
所要量開かせる。このときのグリッパ爪１６の位置は位
置検出器３３によって決められる。そして旋盤本体のチ
ャック３に素材ワーク寸法に応じて爪を開かせるため、
また位相検出を行った場合、必要に応じて旋盤本体のチ
ャック３に位相を合わせた角度位置停止を行わせるため
専用の制御装置５１と中央位置制御装置５０との間で情
報交換を行う。

【００３２】パレット１８上の素材ワークＷの計測後ワ
ーク搬送用位置検出器を用いローダビーム１３のＺ軸方
向移動，ローダ本体１４のＸ軸方向移動及びローダアー
ム１５のＹ軸方向移動により一対のグリッパ爪１６間に
素材ワークＷを挿入し、サーボモータ３２を作動させて
グリッパ爪１６により素材ワークＷを把持させる。素材
ワークＷの把持は一対のグリッパ爪１６の内面に取り付
けた計４個の接触子３４の全てから接触信号が送られる
ことにより確認される。このとき旋盤の作業者側正面カ
バーは開放状態にあるものとする。

【００３３】グリッパ爪１６による素材ワークＷ把持後
ワーク搬送用位置検出器を用いローダアーム１５のＹ軸
方向上昇、旋回体２５の図４矢印ロ方向への９０°旋
回、ローダビーム１３のＺ軸方向右への移動、ローダ本
体１４のＸ軸方向向こう側への移動により素材ワークＷ
は旋盤チャック３と同一回転線上に位置決めされる。こ
のとき旋盤チャック３は所定量爪を開いて必要ならばチ
ャック爪が所要角度位置に割り出された状態で停止待機
している。

【００３４】そしてローダビーム１３をＺ軸方向左に移
動させて素材ワークＷの左端部をチャック爪の間に挿入
した状態で停止させる。次いでチャック３の爪を閉じて
素材ワークＷを把持しグリッパ爪１６を開状態として素
材ワークＷのローダから旋盤への受渡しを完了する。素
材ワークＷの受渡し完了後ローダが旋盤本体から離れた
位置に退避したとき、旋盤の正面カバーが閉じられて素
材ワークＷに対する切削加工が開始される。

【００３５】切削加工完了後再び旋盤の正面カバーが開
かれると、ローダが旋盤内に送り込まれワーク計測用の
高分解能位置検出器を用いてローダがＸ・Ｙ・Ｚの３軸
方向に移動させられてセンサ３６により完成品ワークの
寸法計測が行われて、計測結果は専用の制御装置５１か
ら中央制御装置５０に伝送される。その後ワーク搬送用
位置検出器を用いてローダがグリッパ爪１６にて完成品
ワークを把持して図示しない完成品用ストッカまで搬送
する。

【００３６】素材ワークＷは１種類に限定されるもので
はなく、素材ストッカ１７の複数のパレット１８上にそ
れぞれ異種の素材ワークＷが取り付けられている場合で
あっても、センサ３６により素材ワークＷの種類を判別
して、この判別された情報により各素材ワークに応じた
加工プログラムを呼び出して、それぞれの切削加工を行
わせることも可能である。また上記説明では、センサ３
６をローダアーム１５先端のワーク把持部であるグリッ
パ爪１６の取付部旋回体２５に設けたが、ローダアーム
１５先端にワーク把持部とセンサ３６とを交換して取り
付けることも可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で次に如く効果を奏する。請求項１に記載の本発明の装
置は、ワーク搬送装置用として専用の制御装置を設けた
ので中央制御装置の制御負担を軽減することが出来る。
またワーク把持部近傍にワーク接触用センサを設けてワ
ークを計測検知するようになしたので、ワーク計測用と
してセンサ駆動機構及びこの駆動の制御装置が不要とな
り、専用計測手段のためのスペースを省くことが出来
る。また価格が安価となる。

【００３８】更にワーク把持部近傍に設けたセンサによ
って主軸チャックに把持されている完成品ワークを計測
するようになしたので、旋盤においては刃物台工具取付
部に計測器を取り付ける必要がなくなり、刃物台に一層
多くの工具を取り付けることが可能となる。

【００３９】請求項２に記載の本発明の装置は、ワーク
把持部の旋回動によりセンサを回動させるようになした
ので、専用の旋回装置が不要となり、一層構造が簡素な
ものとなる。

【００４０】請求項３に記載の本発明の装置はワーク計
測時に高分解能の位置検出器を使用するようになしたの
で、ワーク計測を高精度に行うことができる。

【００４１】請求項４に記載の本発明の装置はローダの
グリッパで把持した際に把持したワークの直径等を計測
可能であり、計測動作そのものが把持動作と同時に行わ
れるので、構造が簡素であるほか、非加工時間の短縮に
つながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワーク搬送装置の全体概略説明図であ
る。

【図２】ワーク搬送装置の本体部分構造概略説明図であ
る。

【図３】ワーク把持部概略説明図である。

【図４】図３のＡ−Ａ視図である。

【図５】本発明の制御関係を示す図である。

【図６】ワーク径の計測状態を示す図である。

【図７】ワーク高さ及び段差の計測状態を示す図であ
る。

【図８】ワークの位相検出の状態を示す図である。

【図９】従来技術の制御関係を示す図である。

【符号の説明】

１６ グリッパ ２０ ボールねじ ２１ サーボモータ ２１ａ 位置検出器 ２３ ボールねじナット ２４ 高分解能位置検出器 ３６ ワーク計測用センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動機構及び位置検出器を有し数値制御
   装置によって移動位置が制御される工作機械用のワーク
   搬送装置であって、ワーク搬送装置用数値制御装置と、
   ワーク把持部近傍に取り付けられたワーク接触用のセン
   サとを設け、前記駆動機構を用いて前記センサの接触子
   を移動させて前記数値制御装置による位置検出器の出力
   にてワーク計測を行わせることを特徴とするワーク搬送
   装置。
2. 【請求項２】 前記ワーク把持部をワーク把持用水平位
   置とワーク把持用垂直位置との２位置間で９０°旋回動
   させる旋回動機構と、前記旋回動によりワークに接触可
   能となる方向に接触子を突設させて前記ワーク把持部近
   傍に取り付けられたワーク接触用のセンサとを備えてな
   り、前記数値制御装置により前記ワーク把持部が把持中
   心軸線方向をワークの軸心方向と一致するよう前記旋回
   動機構を用いて回動させることにより前記センサの接触
   子をワーク方向に指向させるようになした請求項１に記
   載のワーク搬送装置。
3. 【請求項３】 前記３軸方向についてワーク搬送用の位
   置検出器とは別にワーク計測用として高分解能を有す位
   置検出器を併設して、ワーク搬送時とワーク計測時とで
   位置検出器を切り換え使用する請求項１又は２に記載の
   ワーク搬送装置。
4. 【請求項４】 駆動機構及び位置検出器を有し数値制御
   装置によって移動位置が制御される工作機械用のワーク
   搬送装置であって、ワーク搬送装置用数値制御装置と、
   該ワーク搬送装置用数値制御装置の制御によりワーク把
   持部材を開閉駆動するワーク把持部材駆動機構と、ワー
   ク把持部材の位置を検出する位置検出器を設け、前記数
   値制御装置による位置検出器の出力にてワーク計測を行
   わせることを特徴とするワーク搬送装置。