WO2015145575A1 - ワーク自動搬送機 - Google Patents
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- B23Q7/00—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting
- B23Q7/04—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting by means of grippers
Definitions
- the present invention relates to an automatic workpiece transfer machine that transfers a workpiece to a plurality of machining locations.
- Patent Document 1 discloses an automatic workpiece transfer machine that reverses a workpiece during transfer.
- a pair of robot hands, a loading hand and an unloading hand are provided in a hand unit movable between machine tools, and a workpiece held by one loading hand during conveyance is transferred to the other unloading hand. It is something that you can grasp. By this gripping, the direction of the workpiece gripped by each robot hand is reversed.
- the conventional automatic workpiece transfer machine described above is designed to reverse the workpiece during transfer, it is not necessary to go through the reversing device during transfer of the workpiece between the automatic processing machines.
- this automatic workpiece transfer machine must be configured with a pair of robot hands for gripping and changing the workpiece, which increases the size of the robot hand and complicates the structure and limits the combination with the robot arm. Will be done.
- machining of a workpiece that is performed through a plurality of processes may require auxiliary work such as work reversal work as described above, in addition to work work on a work performed by an automatic machine.
- auxiliary work varies depending on the machining content and may be work phasing work instead of reversing work.
- an object of the present invention is to provide an automatic workpiece transfer machine capable of performing a predetermined operation during transfer in order to solve such a problem.
- the automatic workpiece transfer machine is configured to transfer a workpiece to a plurality of processing units that perform predetermined processing, and moves a traveling platform corresponding to each processing position of the plurality of processing units.
- a traveling device that is mounted on the traveling platform and that delivers workpieces to and from the processing unit, and a working device that is mounted on the traveling platform and performs predetermined work on the traveling platform. Is.
- the delivery device and the work device are mounted on the traveling platform and move together. Therefore, a predetermined auxiliary work is performed on the traveling platform by the work device as well as the work conveyance performed by the delivery device. For example, if the working device is a reversing device or a phasing device, the workpiece can be reversed or phased during conveyance, and if the working device is a measurement device, the workpiece can be measured on the traveling platform. it can.
- the processing module is configured on a movable bed and is drawn out rearward. It is an autoloader provided in a processing machine line, and is a perspective view showing a state where an articulated robot arm is extended. It is an autoloader provided in a processing machine line, and is a perspective view showing a state in which an articulated robot arm is folded. It is the perspective view which showed the delivery apparatus from the front side of the machine tool which is the other side of FIG. It is the side view which showed the attachment structure of the inversion apparatus. It is the perspective view which showed the delivery apparatus and the phase determination apparatus. It is the perspective view which showed the delivery apparatus and the inspection apparatus.
- the processing machine line 1 has four machine tools 10 (10 ⁇ / b> A, 10 ⁇ / b> B, 10 ⁇ / b> C, 10 ⁇ / b> D) mounted on a base 2.
- the four machine tools 10 are all NC lathes of the same type, and have the same internal structure and overall shape and dimensions.
- An autoloader (workpiece automatic transfer machine) is provided for delivering the workpiece to each machine tool 10.
- the “machining machine line” refers to a group of machine tools in which a plurality of machine tools having a certain relationship transfer workpieces by an autoloader.
- the machine tool 10 is entirely covered with an exterior cover 5, and a processing module is provided inside.
- the processing spaces of the machine tools 10 are partitioned from each other, but the work is loaded by the autoloader on the front surface portion 501 of the outer cover 5 so that the work can be conveyed to the machine tools 10A, 10B, 10C, and 10D.
- a common transport space is provided so that people can come and go.
- the machine tool 10 is provided with a processing module 20 shown in FIG.
- the processing module 20 is configured integrally with the movable bed 16 and is mounted so as to be movable in the front-rear direction along the rail 161 on the base 2.
- FIG. 2 is a view showing a state in which the processing module 20 is pulled out rearward.
- the carriage 170 is disposed behind the base 2, and the processing module 20 is transferred to the carriage 170.
- the machine tools 10A to 10D of the processing machine line 1 are all assembled on the base 2 to form one, but each processing module 20 that can be pulled out is independent.
- the machine tool 10 is a turret lathe provided with a turret holding a rotary tool such as an end mill or a drill or a cutting tool such as a cutting tool. Therefore, the machining module 20 includes a headstock 12 having a spindle chuck 11 for gripping a workpiece (workpiece), a turret device 13 to which a tool is attached, and a Z axis for moving the turret device 13 along the Z axis or the X axis.
- a driving device, an X-axis driving device, a machining control device 15 for controlling the driving unit, and the like are provided.
- the Z-axis is a horizontal axis parallel to the rotation axis (main axis) of the headstock 12 that rotates the gripped workpiece.
- the X axis is orthogonal to the Z axis, and is a moving axis that moves the tool of the turret device 13 forward and backward with respect to the Z axis, and is a vertical direction in the present embodiment.
- the X-axis direction is the vertical direction for both the machine tool 10 and the processing machine line 1 shown in FIG.
- the processing module 20 is configured such that the headstock 12 is fixed on the movable bed 16, the main spindle chuck 11 and the main spindle pulley are integrated with the main spindle rotatably supported, and the main spindle servo motor is rotated. ing.
- the turret device 13 is mounted on a Z-axis slide 22, and the Z-axis slide 22 is further mounted on an X-axis slide 26.
- the Z-axis slide 22 is configured to be movable in the horizontal direction parallel to the Z-axis by sliding in the base 21 fixed to the X-axis slide 26.
- the Z-axis drive device employs a ball screw drive system that converts the rotational output of the Z-axis servomotor 23 into a straight-ahead motion in order to move the Z-axis slide 22 in the Z-axis direction. That is, the ball screw is rotated by driving the Z-axis servomotor 23, the rotational motion is converted into the linear motion of the ball nut, and the Z-axis slide 22 is moved in a direction parallel to the Z-axis.
- a column 25 having two guides is fixed upright on the movable bed 16, and an X-axis slide 26 is slidably attached to the guides.
- the X-axis slide 26 can be moved up and down along the column, and this X-axis drive device also employs a ball screw drive system to convert the rotational output of the motor into the up-and-down movement of the X-axis slide 26.
- the X-axis servomotor 28 is driven to rotate the ball screw, and the rotational motion is converted into the linear motion of the ball nut, so that the X-axis slide 26 can be raised and lowered.
- FIGS. 3 and 4 show the range of the two machines.
- the autoloader 3 includes a reversing device 32 for reversing the workpiece, a delivery device 33 for delivering the workpiece between the reversing device 32 and a machine tool, and the reversing device 32 and the delivery device 33.
- a traveling device 31 that moves between the machine tools 10 is provided.
- the travel device 31 has a support plate 41 fixed to the front surface portion of the base 2 on which the machine tool 10 is mounted, and a rack 42 extending on the support plate 41 in the Y-axis direction, which is the direction from the machine tool 10A to 10D.
- Two rails 43 are fixed.
- the traveling platform 45 is provided with a traveling slide that slides while gripping the rail 43, and a pinion 46 that meshes with the rack 42 and a traveling motor 47 that rotates the pinion 46.
- the traveling table 45 is provided with a turning table 48 that is rotated by a turning motor 49, and the delivery device 33 and the reversing device 32 are mounted on the turning table 48.
- the delivery device 33 is provided with a robot hand 36 at the tip of the articulated robot arm 35.
- a pair of support plates 61 arranged on the turning table 48 at predetermined intervals rises in the vertical direction, and an upper arm member 62 is connected to the upper end of the support plate 61 via a first joint mechanism 63.
- a forearm member 65 is connected to the upper arm member 62 via a second joint mechanism 66. Therefore, the posture can be changed between the standing folded state shown in FIG. 4 and the extended state shown in FIG. 3 by driving the first joint mechanism 63 and the second joint mechanism 66. .
- the upper arm member 62 of the articulated robot arm 35 has a three-dimensional shape in which a pair of upper arm plates 621 arranged in parallel are connected to each other by transverse beam plates 622.
- the cross beam plate 622 is formed so as to connect the front side end portions of the upper arm plate 621. Therefore, the upper arm member 62 is opened to the rear side, that is, the base 2 (processing module 20) side, and a storage space into which the forearm member 65 enters is formed as shown in FIG.
- a first joint mechanism 63 is configured to adjust the angle of the upper arm member 62.
- the first joint mechanism 63 has a first joint motor attached to the support plate 61 side, and its output is transmitted to the upper arm member 62 pivotally supported on the upper end side of the support plate 61 via a belt. . Therefore, the first arm motor is driven to rotate the upper arm member 62 through the rotating portion of the support plate 61 and the upper arm member 62, and the inclination of the upper arm member 62 is adjusted.
- the forearm member 65 is connected to the upper arm member 62 at the end opposite to the first joint mechanism 63 via a rotating portion, and is rotated by the second joint mechanism 66 including the rotating portion.
- the forearm member 65 connected to the upper arm member 62 is obtained by connecting a pair of left and right parallel forearm plates 651 by a cross beam plate.
- the forearm member 65 is assembled so that the forearm plate 651 is parallel to the upper arm plate 621 and is sandwiched between the pair of upper arm plates 621.
- the second joint mechanism 66 is configured such that the second joint motor is fixed to the forearm member 65, and the rotation is transmitted to the rotating portions of the upper arm member 62 and the forearm member 65 to rotate the forearm member 65.
- the forearm member 65 holds the robot hand 36 at the opposite end of the second joint mechanism 66, that is, at the end of the articulated robot arm 35 in the extended state.
- the robot hand 36 is rotatably supported by a pair of forearm plates 651 and is rotated by a hand motor fixed to the forearm member 65.
- the robot hand 36 has a clamp mechanism that hydraulically operates three chuck claws, and can grip and release a workpiece.
- the clamping mechanism is configured on both the front and back sides.
- the delivery device 33 configured in this way can deliver workpieces to and from the reversing device 32 mounted on the turning table 48 in addition to delivering workpieces to and from the spindle chuck 11 of the machine tool 10.
- FIG. 5 is a perspective view showing the delivery device 33 and the reversing device 32 from the front side of the machine tool 10, which is the opposite side of FIG.
- FIG. 6 is a side view showing the mounting structure of the reversing device 32.
- the reversing device 32 is provided on the traveling table 45 together with the delivery device 33, and is specifically an articulated robot arm 35 of the delivery device 33, and more specifically, a support that constitutes the articulated robot arm 35. It is attached to the block 60.
- the support plate 61 constituting the articulated robot arm 35 is formed as a part of the support block 60 as shown in FIG.
- the support block 60 is fixed to the turning table 48, and the reversing device 32 is detachably attached to the support block 60 of the articulated robot arm 35.
- the reversing device 32 has a pair of left and right gripping claws 51, and a gripping cylinder 52 for opening and closing the gripping claws 51 is provided.
- a gripping cylinder 52 for opening and closing the gripping claws 51 is provided.
- a rotary actuator 53 that generates rotation using compressed air as a working fluid is provided under the gripping cylinder 52, and the work gripped by the gripping claws 51 can be rotated 180 ° on a horizontal plane.
- Such a reversing device 32 is formed integrally with the mounting base 55.
- the mounting base 55 includes a flat plate 551 on which the reversing device 32 is placed and a vertical plate 552 that is applied to the mounting surface of the support block 60.
- the vertical plate 522 has a through hole through which the mounting bolt 56 for fixing to the support block 60 is passed.
- the through-hole is a long hole 553 that is long in the vertical direction, and the mounting bolt 56 moves up and down relatively in the long hole 553. Therefore, the height of the reversing device 32 can be finely adjusted by shifting the position of the long hole with respect to the mounting bolt 56.
- an autoloader which is an automatic workpiece transfer machine is generally used for transferring a workpiece.
- the workpiece 45 can be transferred to and from a predetermined machine tool 10 by moving the traveling platform 45 in the Y-axis direction.
- the autoloader 3 of the present embodiment is equipped with not only the delivery device 33 but also another work device for the traveling platform 45 so that a predetermined work can be performed in addition to the work transfer work.
- a reversing device 32 is shown as an example of the working device.
- the working device includes the phasing device shown in FIG. 7 and the inspection device shown in FIG.
- the phasing device 37 and the inspection device 38 are integrally formed with a mounting base 55 similar to the reversing device 32 and are detachably attached to the support block 60 of the delivery device 33. That is, the autoloader 3 can be attached by selecting necessary ones from various working devices such as the reversing device 32, the phase determining device 37, and the measuring device 38 in accordance with the processing content of the workpiece.
- the phase determining device 37 is arranged with the chuck claws 371 facing between the pair of support plates 61 in order to deliver the workpiece. Between the pair of support plates 61, a workpiece passage opening 68 that is wide open on the lower side of the cross beam plate 622 is formed so that the workpiece W can be delivered between the phase determination device 37 and the robot hand 36. . Therefore, by the folding operation of the articulated robot arm 35, for example, the workpiece W is delivered through the workpiece passage port 68 in the image of passing through the crotch. The same applies to work using other work devices such as the reversing device 32 and the inspection device 38.
- a pair of left and right finger members 381 are slidably provided with respect to the horizontal table 382, and the horizontal table 382 is fixed to the stand 383.
- the inspection device 38 includes a sensor such as an operating transformer, and the outer diameter is measured by contacting the left and right finger members 381 so as to sandwich the workpiece W therebetween. That is, a measurement signal is transmitted from the sensor, and based on the signal, the control unit performs a processing dimension calculation process, and performs feedback control in processing the workpiece.
- the workpiece is taken out from the supply pallet by the autoloader 3 and is sequentially transferred from the machine tool 10 ⁇ / b> A to the machine tool 10 ⁇ / b> D.
- a tool corresponding to the machining content is selected by indexing the turret device 13. For example, in drilling, a rotary tool such as an end mill is selected, and rotation is given to the rotary tool by driving a machining motor mounted on the turret device 13. A cutting tool such as a cutting tool is selected for turning and deburring.
- the turret device 13 is moved in the X-axis and Z-axis directions by the X-axis drive device or the Z-axis drive device, the position of the tool with respect to the workpiece set on the spindle chuck 11 of the headstock 12 is adjusted, and predetermined machining is performed. Done.
- the pinion 46 that rotates by driving of the traveling motor 47 rolls on the rack 42, and the traveling platform 45 moves in the Y-axis direction.
- the traveling slide grips and slides on the rail 43 to move while maintaining the posture of the delivery device 33 and the like.
- the articulated robot arm 35 In the delivery device 33 being transported, the articulated robot arm 35 is in the folded state shown in FIG. And it stops before the machine tool 10 used as object, and a workpiece
- the upper arm member 62 is inclined forward toward the machine tool 10 (base 2) side, and the forearm member 65 coming out of the upper arm member 62 is more than the upper arm member 62. Arranged forward.
- the robot hand 36 is rotated by driving the hand motor, and the angle is adjusted.
- the chuck claws of the clamp mechanism are moved in the radial direction by supplying and discharging the hydraulic oil. Is gripped and released.
- machining of each process is performed on the workpiece in the machine tools 10A to 10D by the workpiece conveyance of the autoloader 3.
- the robot hand 36 must hold the workpiece with its orientation reversed. Therefore, during the transfer between the machine tool 10B and the machine tool 10C, the workpiece is transferred from the transfer device 33 to the reversing device 32, and the direction of the workpiece is reversed.
- the delivery is performed through the workpiece passing port 68 provided on the lower side of the upper arm member 62 with the articulated robot arm 35 in a folded state and the workpiece gripped by the robot hand 36.
- the reversing device 32 opens and closes the pair of left and right gripping claws 51 by driving the gripping cylinder 52 and receives a workpiece from the robot hand 36. Then, the gripping claw 51 is rotated 180 ° by driving the rotary actuator 53, and the direction of the workpiece is reversed. Then, the workpiece is transferred to the robot hand 36 again, and the workpiece is transferred from the transfer device 33 to the machine tool 10C, and the workpiece is processed on the surface opposite to the previous step.
- auxiliary work may be required in addition to machining work performed directly on the workpiece.
- the reversing operation described above is performed between predetermined processes.
- auxiliary work for appropriately performing predetermined processing is required for automatic processing of a workpiece.
- the workpiece inspection work using the inspection device 38 is performed in order to process the workpiece according to the dimensions.
- the phase determination device 37, the inspection device 38, and the like are replaced with the support block 60 in place of the reversing device 32 according to necessary auxiliary work.
- the phasing work is performed, for example, when the machining of the machine tool 10A is finished and the machining of the workpiece machine 10B is required to change the workpiece phase.
- the workpiece is transferred from the transfer device 33 to the phasing device 37, and the phase of the workpiece is adjusted. That is, the phase determining device 37 receives a workpiece from the robot hand 36, and the chuck main body 71 rotates by a predetermined angle by driving the phase servomotor 72. As a result, the phase of the gripped workpiece is adjusted, and then transferred to the robot hand 36 again.
- the workpiece inspection work is used to check the dimensions of the workpiece. For example, when the outer peripheral cutting of the workpiece is performed with the machine tool 10A, it is inspected whether the outer diameter is in accordance with the dimensions. If an error occurs, the machine tool 10A is feedback-controlled based on the value, and accurate machining is performed. In this case, as shown in FIG. 8, a pair of finger members 81 are applied to the workpiece placed on the workpiece passage port 68 from both the left and right sides, and the outer diameter of the workpiece is measured. A measurement signal is transmitted from the sensor. If the inspection value is within the tolerance, the workpiece is conveyed to the next machine tool 10B. If the inspection value is not within the tolerance, machining by feedback control of the machine tool 10A is performed again based on the value.
- the autoloader 3 (workpiece automatic transfer machine) of the present embodiment, not only the work transfer but also the auxiliary work such as the reversing work can be performed on the traveling platform 45. That is, since a work device such as the reversing device 32 is mounted on the traveling platform 45, auxiliary work can be performed during the transfer of the workpiece, and the transfer distance of the workpiece is shortened, and the cycle time is shortened. That is, until now, in order to perform reversing work, phasing work, inspection work, and the like on the work, the work must be moved to the place where each work device is arranged in addition to the movement between the machine tools 10. There wasn't. In this regard, in the present embodiment, it is possible to eliminate the movement of the work for such auxiliary work and to transport the work at a shortest distance through a plurality of machining steps.
- the autoloader 3 is configured such that necessary work devices such as the reversing device 32, the phasing device 37, and the measuring device 38 can be attached to and detached from the support block 60, the work device corresponding to the processing content can be easily replaced. Can do. Further, a work device such as the reversing device 32 is mounted on the traveling table 45 together with the delivery device 33, so that the autoloader 3 is configured compactly. As shown in FIG. 1, the processing machine line 1 is constituted by a small machine tool 10, and is entirely compact as a whole. For this reason, the processing machine line 1 does not have a space for separately incorporating a work device such as the reversing device 32. Therefore, the autoloader 3 as in this embodiment is very effective for use in such a compact processing facility. It is.
- the working device such as the reversing device 32 is attached to the support block 60 in the embodiment
- the attachment position is not limited as long as the working device is mounted on the traveling platform 45.
- the work device may be other than the reversing device 32, the phasing device 37, and the inspection device 38 described above.
- the object to which the workpiece automatic transfer machine is used is not limited to the processing machine line 1 like the auto loader 3, and may be an automatic processing facility configured by different automatic processing machines.
- processing machine line 10 machine tool 20: processing module 31: traveling device 32: reversing device 33: delivery device 35: articulated robot arm 36: robot hand 45: traveling platform 62 upper arm member 65: forearm member 37: phasing Device 38: Inspection device
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Abstract
所定の加工を行う複数の加工部に対してワークの搬送を行うワーク自動搬送機(3)であり、走行台(45)を複数ある加工部(20)の各加工位置に対応して移動させる走行装置(31)と、走行台(45)に搭載され加工部(20)との間でワークの受渡しを行う受渡し装置(33)と、走行台(45)に搭載され当該走行台(45)上で所定の作業を行うための作業装置(32)とを有し、ワークの搬送中に所定の作業を行うことを可能にした。
Description
本発明は、複数の加工個所にワークを搬送して受け渡しを行うワーク自動搬送機に関する。
複数の自動加工機を介してワークの加工が行われる場合、各自動加工機との間でワークを受渡しするためにワーク自動搬送機が使用される。ワーク自動搬送機は、ワークを把持して各自動加工機の間を移動し、対象となる自動加工機とワークの受渡しを行う。そしてワークの加工内容が、例えばワークの表裏両面に加工が行われるものである場合には、一の自動加工機から次の自動加工機へ移る際にワークの反転作業が必要になる。この点、下記特許文献1には、搬送途中にワークを反転するワーク自動搬送機が開示されている。具体的には、工作機械の間を移動可能なハンドユニットにローディングハンドとアンローディングハンドとの一対のロボットハンドを設け、搬送中に一方のローディングハンドで把持していたワークを他方のアンローディングハンドに掴みかえるというものである。この掴みかえにより、各ロボットハンドで把持した状態のワークの向きが反転することになる。
前述した従来のワーク自動搬送機は、搬送中にワークの反転を行うようにしたものであるため、自動加工機の間でワークを搬送する途中で反転装置を経由することが必要なくなる。しかし、このワーク自動搬送機は、ワークを掴み変えるための一対のロボットハンドを構成しなければならず、ロボットハンドの構成が大きくなってしまったり、構造が複雑になりロボットアームとの組み合わせが制限されることになってしまう。
また、複数の工程を経て行うワークへの加工は、自動加工機が行うワークへの加工作業の他に、前述したようにワークの反転作業といった補助的な作業が必要になる場合がある。しかし、そうした補助作業は加工内容によって異なり、反転作業ではなくワークの位相決め作業などであったりすることもある。そうした場合、これまでのワーク自動搬送機では、ワークを自動加工機へ搬送する途中で反転装置を経由したり、或いは位相決め装置へとワークを搬送しなければならなかった。そのため、加工完了までのワークの搬送距離が長くなってしまいサイクルタイムも長くなってしまっていた。
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、搬送中に所定の作業を行うことが可能なワーク自動搬送機を提供することを目的とする。
本発明の一態様におけるワーク自動搬送機は、所定の加工を行う複数の加工部に対してワークの搬送を行うものであり、走行台を複数ある前記加工部の各加工位置に対応して移動させる走行装置と、前記走行台に搭載され前記加工部との間でワークの受渡しを行う受渡し装置と、前記走行台に搭載され当該走行台上で所定の作業を行うための作業装置とを有するものである。
本発明によれば、走行台に受渡し装置と作業装置とが搭載され一体となって移動する。そのため、受渡し装置によって行われるワークの搬送だけではなく、作業装置によって走行台上で所定の補助作業が行われる。例えば、作業装置が反転装置や位相決め装置であれば搬送中にワークを反転させたり位相決めを行うことができ、作業装置が検測装置であれば走行台上でワークの測定を行うことができる。
次に、本発明についてその一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。先ず図1は、この加工機械ライン1は、ベース2上に4台の工作機械10(10A,10B,10C,10D)が搭載されている。4台の工作機械10は、いずれも同じ型のNC旋盤であり、内部構造および全体の形状や寸法が同じものである。そして、各々の工作機械10に対してワークの受け渡しを行うオートローダー(ワーク自動搬送機)が設けられている。ここで「加工機械ライン」とは、一定の関係をもった複数の工作機械がオートローダーによってワークの受け渡しが行われる工作機械群をいう。
工作機械10は、全体が外装カバー5によって覆われており、内部に加工モジュールが設けられている。各工作機械10の加工スペースは互いに仕切られているが、外装カバー5の前面部501には、工作機械10A,10B,10C,10Dにワークを搬送することができるように、オートローダーによってワークが行き来できるように共通の搬送スペースが設けられている。
工作機械10は、外装カバー5の内部に、図2に示す加工モジュール20が設けられている。特に加工モジュール20は、可動ベッド16と一体に構成され、ベース2上のレール161に沿って前後方向に移動可能な状態で搭載されている。図2は、加工モジュール20が後方に引き出された状態を示した図である。加工モジュール20が後方に引き出される場合には、ベース2の後方に台車170が配置され、加工モジュール20が台車170へと移し換えられる。加工機械ライン1の工作機械10A~10Dは、全てがベース2上に組み付けられて一つになっているが、引き出し可能な各々の加工モジュール20は独立している。
工作機械10は、エンドミルやドリルなどの回転工具、或いはバイトなどの切削工具を保持したタレットを備えるタレット旋盤である。そのため加工モジュール20は、工作物(ワーク)を把持する主軸チャック11を備えた主軸台12、工具が取り付けられたタレット装置13、そのタレット装置13をZ軸やX軸に沿って移動させるZ軸駆動装置やX軸駆動装置、駆動部を制御するための加工制御装置15などを備えている。ここで、Z軸は、把持したワークを回転させる主軸台12の回転軸(主軸)と平行な水平軸である。X軸は、Z軸に対して直交し、タレット装置13の工具をZ軸に対して進退させる移動軸であり、本実施形態では垂直方向である。X軸方向は、図1に示す工作機械10及び加工機械ライン1の両方とも上下方向である。
加工モジュール20は、可動ベッド16上に主軸台12が固定され、回転自在に支持された主軸に主軸チャック11と主軸側プーリとが一体になり、主軸用サーボモータの回転が与えられるよう構成されている。一方、タレット装置13は、Z軸スライド22に搭載され、更にそのZ軸スライド22がX軸スライド26に搭載されている。Z軸スライド22は、X軸スライド26に固定されたベース21内を摺動することにより、Z軸に平行な水平方向に移動自在な構成となっている。
Z軸駆動装置には、Z軸スライド22をZ軸方向に移動させるため、Z軸用サーボモータ23の回転出力を直進運動に変換するボールネジ駆動方式が採用されている。すなわち、Z軸用サーボモータ23の駆動によりボールネジが回転し、その回転運動がボールナットの直線運動に変換され、Z軸スライド22がZ軸と平行な方向に移動するよう構成されている。
可動ベッド16には2本のガイドを備えたコラム25が起立して固定され、そのガイドに対してX軸スライド26が摺動自在に取り付けられている。X軸スライド26は、コラムに沿った昇降が可能であり、このX軸駆動装置にもモータの回転出力をX軸スライド26の昇降運動に変換するため、ボールネジ駆動方式が採用されている。X軸用サーボモータ28の駆動によりボールネジが回転し、その回転運動がボールナットの直線運動に変換され、X軸スライド26の昇降が可能になる。
次に、加工機械ライン1内に設けられたオートローダーについて説明する。図3及び図4はオートローダーを示した斜視図であり、図3は多関節ロボットアームが伸びた状態を示し、図4は多関節ロボットアームが折りたたまれた状態を示している。このオートローダー3は4台ある工作機械10A~10Dの間を移動範囲として構成されたものであるが、図3及び図4にはその2台分の範囲を示している。このオートローダー3は、ワークを反転させる反転装置32と、その反転装置32や工作機械などの間でワークの受渡しを行うための受渡し装置33、そしてその反転装置32や受渡し装置33を搭載して工作機械10の間を行き来する走行装置31を備えている。
その走行装置31は、工作機械10を搭載しているベース2の前面部に支持板41が固定され、その支持板41に工作機械10Aから10Dの方向であるY軸方向に延びたラック42や2本のレール43が固定されている。走行台45にはレール43を掴んだ状態で摺動する走行スライドが設けられ、ラック42に噛合したピニオン46とそのピニオン46に回転を与える走行用モータ47が設けられている。また、走行台45には旋回用モータ49によって回転する旋回テーブル48が設けられ、その旋回テーブル48上に受渡し装置33や反転装置32が搭載されている。
受渡し装置33は、多関節ロボットアーム35の先端部にロボットハンド36を備えたものである。多関節ロボットアーム35は、旋回テーブル48上に所定の間隔で配置された一対の支持プレート61が垂直方向に起立し、その上端部に上腕部材62が第1関節機構63を介して連結されている。更にその上腕部材62には前腕部材65が第2関節機構66を介して連結されている。そのため、第1関節機構63および第2関節機構66の駆動により、図4に示す起立した折りたたみ状態と、図3に示す伸び状態との間で姿勢を変化させることが可能な構成となっている。
多関節ロボットアーム35の上腕部材62は、平行に配置された一対の上腕プレート621同士が直交する横梁プレート622によって連結された立体的な形状をしている。特に、横梁プレート622は、上腕プレート621の前方側端部を繋ぐように形成されている。そのため、上腕部材62は、後方側つまりベース2(加工モジュール20)側に開放され、図4に示すように前腕部材65が入り込む収納空間が形成されている。そして、その上腕部材62の角度調整を行うために第1関節機構63が構成されている。第1関節機構63は、支持プレート61側に第1関節用モータが取り付けられ、その出力がベルトを介して支持プレート61の上端部側に軸支された上腕部材62に伝達されるものである。従って、第1関節用モータの駆動により、支持プレート61と上腕部材62との回転部を介して上腕部材62に回転が与えられ、その上腕部材62の傾き調整が行われる。
その上腕部材62には、第1関節機構63とは反対側の端部に前腕部材65が回転部を介して連結され、その回転部を含む第2関節機構66によって回転が与えられる。上腕部材62に連結された前腕部材65は、左右一対の平行な前腕プレート651が横梁プレートによって連結されたものである。その前腕部材65は、前腕プレート651が上腕プレート621と平行になるようにして、一対の上腕プレート621の間に挟まれるようにして組み付けられている。第2関節機構66は、前腕部材65に第2関節用モータが固定され、その回転が上腕部材62と前腕部材65との回転部に伝達され、前腕部材65を回転させるよう構成されている。
そして、前腕部材65には第2関節機構66の反対側端部、つまり多関節ロボットアーム35が伸びた状態の先端側端部にロボットハンド36が保持されている。ロボットハンド36は、一対の前腕プレート651に対して回転支持され、前腕部材65に固定されたハンド用モータによって回転するよう構成されている。このロボットハンド36は、3本のチャック爪を油圧によって作動させるクランプ機構を有し、ワークの把持及び解放が可能なものである。そのクランプ機構は表裏両面に構成されている。
こうして構成された受渡し装置33は、工作機械10の主軸チャック11との間でワークの受渡しを行う他に、旋回テーブル48に搭載された反転装置32との間でもワークの受渡しが可能である。図5は、そうした受渡し装置33と反転装置32を図4の反対側である工作機械10の前側から示した斜視図である。また、図6は、反転装置32の取り付け構造を示した側面図である。
反転装置32は、受渡し装置33と共に走行台45上に設けられているが、具体的には受渡し装置33の多関節ロボットアーム35であり、より具体的には多関節ロボットアーム35を構成する支持ブロック60に対して装着されている。多関節ロボットアーム35を構成する支持プレート61は、図6に示すように支持ブロック60の一部として形成されたものである。そして、その支持ブロック60が旋回テーブル48に固定されており、反転装置32は、そうした多関節ロボットアーム35の支持ブロック60に対して着脱可能に取り付けられている。
反転装置32は、左右一対の把持爪51を有し、その把持爪51を開閉させる把持用シリンダ52が設けられている。把持用シリンダ52の作動により一対の把持爪51が互いに接近してワークを掴み、離れることによりワークを解放する。また、把持用シリンダ52の下には圧縮エアを作動流体として回転を発生させる回転アクチュエータ53が設けられ、把持爪51によって把持したワークを水平面上で180°回転させることができる。
こうした反転装置32は取付台55と一体になって形成されている。取付台55は、反転装置32を載せた平面板551と、支持ブロック60の取付面に当てられる垂直板552を有している。その垂直板522には、支持ブロック60に固定するための取付ボルト56を通す貫通孔が形成されている。その貫通孔は上下方向に長い長孔553となっており、その長孔553内を取付ボルト56が相対的に上下するようになっている。そのため、取付ボルト56に対して長孔の位置をずらすことにより反転装置32の高さを微調整することができる。
ところで、ワーク自動搬送機であるオートローダーは、一般的にワークの搬送を行うために使用されるものである。本実施形態のオートローダー3でも走行台45がY軸方向に行き来することにより、所定の工作機械10との間でワークの受渡しが可能になる。ただし、本実施形態のオートローダー3は、走行台45に対して受渡し装置33だけではなく別の作業装置が搭載され、ワークの搬送作業の他にも所定の作業が行えるようになっている。その作業装置の一例として示したのが反転装置32である。
作業装置には反転装置32の他にも図7に示す位相決め装置や図8に示す検測装置などがある。この位相決め装置37及び検測装置38は、反転装置32と同様の取付台55が一体に形成され、受渡し装置33の支持ブロック60に対して着脱可能に取り付けられるものである。すなわち、オートローダー3は、ワークに対する加工内容に応じて反転装置32、位相決め装置37及び検測装置38などの各種作業装置から必要なものを選んで取り付けられるようになっている。
図7に示す位相決め装置37は、3本チャック爪371を備えたチャック本体372が位相用サーボモータ373に連結され、把持したワークWの回転調整が行えるように構成されたものである。位相決め装置37は、ワークの受渡しを行うため、チャック爪371を一対の支持プレート61の間に向けて配置されている。そうした一対の支持プレート61の間には、横梁プレート622の下方側に大きく開いたワーク通過口68が形成され、位相決め装置37とロボットハンド36とのワークWの受渡しができるようになっている。従って、多関節ロボットアーム35の折りたたみ作動により、例えば股下を通すようなイメージでこのワーク通過口68を通してワークWの受渡しが行われる。反転装置32や検測装置38など他の作業装置を使用した作業でも同様である。
次に、図8に示す検測装置38は、左右一対のフィンガ部材381が横テーブル382に対してスライド可能に設けられ、その横テーブル382が起立台383に固定されている。この検測装置38では、作動トランスなどのセンサを備えており、左右のフィンガ部材381がワークWを挟み込むようにして接触することで外径寸法が計測される。すなわちセンサから検測信号が発信され、その信号に基づいて制御部では加工寸法の演算処理が行われ、ワーク加工に当たってフィードバック制御が行われる。
続いて、本実施形態の作用について説明する。加工機械ライン1では、ワークが供給パレットからオートローダー3によって取り出され、工作機械10Aから順番に工作機械10Dへと搬送される。工作機械10ではタレット装置13の割出しによって加工内容に対応した工具が選択される。例えば、穴あけ加工ではエンドミルなどの回転工具が選択され、タレット装置13に搭載された加工用モータの駆動により回転工具に回転が与えられる。また、旋削加工やバリ取り加工ではバイトなどの切削工具が選択される。そして、X軸駆動装置やZ軸駆動装置によってX軸及びZ軸方向にタレット装置13が移動し、主軸台12の主軸チャック11にセットされたワークに対する工具の位置が調整されて所定の加工が行われる。
オートローダー3は、走行用モータ47の駆動によって回転するピニオン46がラック42を転動し、走行台45がY軸方向に移動する。その際、走行スライドがレール43を掴んで摺動することにより、受渡し装置33などの姿勢を保って移動する。搬送中の受渡し装置33は、多関節ロボットアーム35が図4に示す折りたたみ状態である。そして、対象となる工作機械10の前に停止してワークの受渡しが行われる。ワークの受渡しの際には、多関節ロボットアーム35が、図4に示す折りたたみ状態から図3に示す伸び状態になる。
すなわち、多関節ロボットアーム35は、上腕部材62が工作機械10(ベース2)側へと傾いて前傾姿勢になるとともに、上腕部材62内から出た前腕部材65が、その上腕部材62よりも前方へと配置される。ワークの受け渡しは、ハンド用モータの駆動によりロボットハンド36が回転して角度調整が行われ、そのロボットハンド36では、作動油の供給及び排出によってクランプ機構のチャック爪が径方向に移動し、ワークの把持及び解放が行われる。
こうしてオートローダー3のワーク搬送により、工作機械10A~10Dではワークに対して各工程の加工が実行される。その際、例えば工作機械10Bと工作機械10Cとの間でワークに対する加工面が切り換わる場合には、ロボットハンド36がワークの向きを反転させて把持しなければならない。そこで、工作機械10Bと工作機械10Cとの間の搬送途中に、ワークが受渡し装置33から反転装置32に受渡しされてワークの向きが反転される。その受渡しは、多関節ロボットアーム35が折りたたみ状態になり、ロボットハンド36に把持されたワークを、上腕部材62の下方側に設けられたワーク通過口68を通して行われる。
反転装置32では、把持用シリンダ52の駆動により左右一対の把持爪51を開閉させ、ロボットハンド36からワークを受け取る。そして、回転アクチュエータ53の駆動により把持爪51が180°回転し、ワークの向きが反転する。そして再びロボットハンド36に受渡しされ、受渡し装置33から工作機械10Cに反転したワークが受渡しされ、ワークには前工程とは反対の面に加工が行われる。
自動加工機を使用した加工では、ワークに対して直接行う加工作業とは別に補助的な作業が必要になる場合がある。例えば、複数の工作機械10による各工程を経てワークの加工が行われる場合に、所定の工程間で行われる前述した反転作業などである。その他にもワークの位相を調整するため、位相決め装置を使用した位相決め作業などがある。また、ワークの自動加工には、所定の加工を適切に行うための補助作業が必要になる場合がある。ワークを寸法通りに加工するために行う、検測装置38を使用した加工ワーク検測作業などである。本実施形態のオートローダー3では、必要な補助作業に応じて支持ブロック60に対し、反転装置32に代えて位相決め装置37や検側装置38などが付け替えられる。
位相決め作業は、例えば工作機械10Aの加工を終え次の工作機械10Bでワークの位相を換えた加工が必要であるような場合に行われる。工作機械10Aと工作機械10Bとの間の搬送途中に、ワークが受渡し装置33から位相決め装置37に受渡しされ、ワークの位相が調整される。すなわち、位相決め装置37は、ロボットハンド36からワークを受け取り、位相用サーボモータ72の駆動によりチャック本体71が所定角度だけ回転する。これにより、把持されたワークの位相が調整され、その後再びロボットハンド36に受け渡される。
また、加工ワーク検測作業は、加工ワークの寸法確認に使用される。例えば、工作機械10Aでワークの外周切削加工が行われる場合、その外径が寸法通りになっているか検測が行われる。そして、誤差が生じていれば、その値に基づいて工作機械10Aがフィードバック制御され、正確な加工が行われる。そこでは、図8に示すようにロボットハンド36に把持され、ワーク通過口68に配置されたワークに左右両側から一対のフィンガ部材81が当てられ、ワークの外径寸法が検測され、その検測信号がセンサから発信される。検測値が公差内であればワークは次の工作機械10Bへ搬送され、公差外であれば再度その値に基づいて工作機械10Aのフィードバック制御による加工が行われる。
以上説明したように、本実施形態のオートローダー3(ワーク自動搬送機)によれば、ワークの搬送だけではなく走行台45上で反転作業などの補助作業を行うことができる。すなわち、走行台45に反転装置32などの作業装置を搭載しているため、ワークの搬送中などに補助作業を行うことができ、ワークの搬送距離を短くし、サイクルタイムの短縮になる。つまり、これまではワークに対する反転作業、位相決め作業および検測作業などを行うには、各工作機械10の間の移動以外に、各作業装置が配置された場所までワークを移動させなければならなかった。この点、本実施形態では、そうした補助作業のためのワークの移動を無くし、複数ある加工工程を最短距離でワークを搬送させるようにすることができる。
また、オートローダー3は、反転装置32、位相決め装置37及び検測装置38などの必要な作業装置を支持ブロック60に着脱可能なものとしたため、加工内容に応じた作業装置を簡単に付け替えることができる。また、反転装置32などの作業装置が受渡し装置33と共に走行台45に搭載され、オートローダー3がコンパクトに構成されている。図1に示すように、加工機械ライン1は、小型の工作機械10によって構成され、全体が非常にコンパクトなものである。そのため、加工機械ライン1には反転装置32などの作業装置を別途組み込むためのスペースがないため、本実施形態のようなオートローダー3は、そうしたコンパクトな加工設備への使用に非常に有効なものである。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では反転装置32などの作業装置を支持ブロック60に取り付けるようにしたが、走行台45に搭載した構成であれば取り付け位置は限定されない。
また、作業装置は、前述した反転装置32、位相決め装置37及び検測装置38以外のものであってもよい。
また、ワーク自動搬送機が使用される対象は、オートローダー3のように加工機械ライン1に限定されるわけではなく、異なる自動加工機によって構成された自動加工設備であってもよい。
例えば、前記実施形態では反転装置32などの作業装置を支持ブロック60に取り付けるようにしたが、走行台45に搭載した構成であれば取り付け位置は限定されない。
また、作業装置は、前述した反転装置32、位相決め装置37及び検測装置38以外のものであってもよい。
また、ワーク自動搬送機が使用される対象は、オートローダー3のように加工機械ライン1に限定されるわけではなく、異なる自動加工機によって構成された自動加工設備であってもよい。
1:加工機械ライン 10;工作機械 20:加工モジュール 31:走行装置 32:反転装置 33:受渡し装置 35:多関節ロボットアーム 36:ロボットハンド 45:走行台 62上腕部材 65:前腕部材 37:位相決め装置 38:検測装置
Claims (5)
- 所定の加工を行う複数の加工部に対してワークの搬送を行うワーク自動搬送機であり、
走行台を複数ある前記加工部の各加工位置に対応して移動させる走行装置と、
前記走行台に搭載され前記加工部との間でワークの受渡しを行う受渡し装置と、
前記走行台に搭載され当該走行台上で所定の作業を行うための作業装置とを有するものであることを特徴とするワーク自動搬送機。 - 前記作業装置は、前記走行台に対して着脱可能なものであることを特徴とする請求項1に記載のワーク自動搬送機。
- 前記作業装置は、異なる作業に対応した複数の機種が用意され、ワークの加工に応じて選択された機種の前記作業装置が前記走行台に搭載されるものであることを特徴とする請求項2に記載のワーク自動搬送機。
- 前記受渡し装置は、前記加工部との間のワークの受渡し及び前記作業装置との間のワークの受渡しを行う受渡し機構を備えたものであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のワーク自動搬送機。
- 前記走行台は、搭載された前記受渡し装置および前記作業装置を旋回させる旋回部を有するものであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のワーク自動搬送機。
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- 2014-03-25 JP JP2016509671A patent/JP6517782B2/ja active Active
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