CN108655802A - 机床系统以及移动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机床系统以及移动方法，机床系统(10)具备机床(12)，该机床(12)使用安装于主轴(20)的工具(22)对加工对象物(W)进行加工，机床系统(10)具备多个机器人(14)，它们设置于机床(12)的加工区域(12a)内，把持加工对象物(W)，根据机床(12)的加工，使加工对象物(W)移动。

Description

机床系统以及移动方法
技术领域
本发明涉及在加工中使加工对象物移动的机床系统以及移动方法。
背景技术
在特开2007－152502号公报公开了自动加工系统。如果简单说明，自动加工系统具备多个机械手型多关节机器人，多个机械手型多关节机器人对搬运工件并载置到加工台、对工件进行斜孔加工、曲面切削加工以及曲面研磨加工分担作用，将搬运和各加工配合进行。
发明内容
这里，作为支撑工件的加工台，一般已知使工件沿着平面移动的加工台、使工件旋转的加工台等。从而，根据加工台的种类，工件的移动被限制。因此，在安装了使工件沿着平面移动的加工台的机床中，进一步想使工件旋转来进行加工的情况下，需要将使工件围绕预定的轴旋转的附加轴装置安装到加工台，或者更换加工台自身。从而比较麻烦，并且用于进行加工的准备上花费时间。
因此，本发明的目的在于，提供提高加工对象物的移动的自由度的机床系统以及移动方法。
本发明的第1方式是一种具备机床的机床系统，该机床使用安装于主轴的工具对加工对象物加工，其中，机床系统具备多个机器人，它们设置于上述机床的加工区域内，把持上述加工对象物，根据上述机床的加工，使上述加工对象物移动。
本发明的第2方式是，一种使利用安装于机床的主轴的工具进行加工的加工对象物移动的移动方法，其中，在上述机床的加工区域内设置多个机器人，上述多个机器人把持上述加工对象物，根据上述机床的加工，使上述加工对象物移动。
根据本发明，提高加工对象物的移动的自由度，并且提高加工对象物的保持力。另外，不需要变更支撑加工对象物而移动的加工台，或者在加工台上安装附加轴装置，所以能够缩短用于进行加工的准备作业时间。并且，机器人持续加工对象物的把持，所以不需要进行利用夹紧装置的夹紧、松开，所以能够防止加工周期的长时间化。另外，将机器人设置在加工区域内，所以不需要设置包围机器人的安全围栏，成本低廉。
根据参照附图所说明的以下的实施方式的说明，上述的目的、特征以及优点会容易理解。
附图说明
图1是表示实施方式的机床系统的构成的图。
图2是图1的主要部分放大图。
图3是表示利用两个机器人使加工对象物从图2所示的状态向X方向移动时的例的图。
图4是表示利用两个机器人使加工对象物从图2所示的状态围绕与Y方向平行的轴旋转时的例的图。
图5是表示两个机器人中的一个机器人解除加工对象物的把持，使用另一个机器人对加工对象物加工的例的图。
具体实施方式
对于本发明的机床系统以及移动方法，举出优选的实施方式，以下参照附加的附图来详细地进行说明。
图1是表示实施方式的机床系统10的构成的图，图2是图1的主要部分放大图。机床系统10具备机床12和两个机器人14。控制装置16是机床12的控制装置，控制装置18是机器人14的控制装置。因此，在本实施方式中，机床系统10具备两个机器人14，所以控制装置18也是两个。该控制装置16和两个控制装置18能够相互通信，两个控制装置18彼此也能够相互通信。此外，可以将两个控制装置18以一个控制装置构成，也可以将控制装置16和两个控制装置18以一个控制装置构成。
机床12利用安装于主轴20的工具(切削工具)22对加工对象物(工件、被加工物)W进行加工。机床12具备：主轴20；将主轴20以与Z方向平行的旋转轴为中心旋转驱动的主轴头24；使主轴头24在Z方向(上下方向)上移动的支柱26；配置在主轴20的下方(－Z方向)侧，且支撑两个机器人14的工作台28；以及使工作台28在X方向及Y方向上移动的工作台驱动部30。X方向、Y方向以及Z方向理想状态下相互正交，将－Z方向作为重力作用的方向。两个机器人14以相对于工作台28不能移动的方式进行设置。
工具22保持在工具支架32。工具支架32能够装卸于主轴20，工具22经由工具支架32安装于主轴20。工具支架32被插入设置于主轴20的前端部的安装孔(图示略)，从而工具22安装于主轴20。工具22与主轴20一起旋转。
机床12构成为能够利用自动工具更换装置34来更换安装在主轴20的工具22的加工中心。自动工具更换装置34具有旋转式的工具输送器36。工具输送器36具有沿着周向设置的多个夹具36a。多个夹具36a分别通过工具支架32以能够装卸的方式保持工具22。作为工具22，例如举出弹簧工具、钻头、立铣刀、铣床等。
在主轴头24连接有为了使主轴头24相对于支柱26在与Z方向平行的Z轴方向上移动的未图示的Z轴驱动机构。Z轴驱动机构具有伺服马达和将伺服马达的旋转运动转换为前进运动而传递到主轴头24的动力转换机构(滚珠丝杠以及螺母等)。另外，主轴20通过设置在主轴头24内的未图示的主轴马达的驱动而围绕Z轴旋转。另外，工具输送器36通过未图示的旋转用马达而进行旋转(转动)。
工作台驱动部30被支撑支柱26的台座40或者其周边的部件支撑。工作台驱动部30具有Y轴滑动部42、床鞍44以及X轴滑动部46。床鞍44经由Y轴滑动部42以能够相对于台座40在Y方向上移动的方式被支撑。工作台28经由X轴滑动部46以能够相对于床鞍44在X方向上移动的方式被支撑。
在床鞍44连接有用于使床鞍44相对于台座40在与Y方向平行的Y轴方向上移动的未图示的Y轴驱动机构。在工作台28也相同地连接有用于使工作台28相对于床鞍44在与X方向平行的X轴方向上移动的未图示的X轴驱动机构。该Y轴驱动机构以及X轴驱动机构具有伺服马达和将伺服马达的旋转运动转换为前进运动而传递到床鞍44以及工作台28的动力转换机构(滚珠丝杠以及螺母等)。Z轴驱动机构、Y轴驱动机构以及X轴驱动机构能够使用公知的机构。该Z轴驱动机构、Y轴驱动机构以及X轴驱动机构的伺服马达、主轴马达、旋转用马达被控制装置16控制。控制装置16根据未图示的机床用的程序，控制这些马达。由此，利用机床12进行加工对象物W的加工、工具更换等。
在机床12设置有覆盖机床12的加工区域12a且用于防止因加工而产生的切屑(加工屑)以及切削液向周围飞散的防溅罩(防溅盖)48。此外，在机床12设置有加工时朝向工具22排出切削液的喷嘴(省略图示)。在该防溅罩48形成有未图示的开口部，防溅罩48具有用于覆盖该开口部的能够开闭的门48a。防溅罩48的开口部用于更换加工对象物W，门48a在加工时成为闭状态，在加工对象物W的更换时成为开状态。门48a通过未图示的促动器(马达)的驱动进行开闭，控制装置18根据机床用的程序来驱动该促动器。
两个机器人14把持加工对象物W，并且按照机床12的加工，使加工对象物W移动。两个机器人14相互同步地动作，从而使加工对象物W移动。通过利用两个机器人14把持加工对象物W，提高加工对象物W的保持力。
通过利用机床12的主轴马达的工具22(主轴20)的旋转和利用机器人14的加工对象物W的移动，能够三维地对加工对象物W进行加工。该加工时，机床12可以使工具22(主轴20)在Z方向上移动。此外，在本实施方式中，主轴20能够在Z方向上移动，然而加工对象物W能够利用机器人14在Z方向上移动，所以也可以使主轴20不能在Z方向上移动。
这里，存在加工对象物W比加工对象物W通过两个机器人14所能够移动的范围(行程)大的情况。然而，将两个机器人14设置在工作台28上，所以能够使工作台28移动，从而对加工对象物W适当地加工。此外，通过两个机器人14，能够充分地得到加工对象物W的行程的情况下，两个机器人14可以不设置在工作台28上。此时，可以在设置机床12的设置面或者台座40设置两个机器人14，然而需要以能够包围加工区域12a以及两个机器人14的方式形成防溅罩48。另外，不将两个机器人14设置在工作台28上的情况下，可以不设置工作台28以及工作台驱动部30。
如图2所示，机器人14是具有设置在工作台28的上表面的基部50和设置在基部50的多关节臂52的多关节机器人。在该多关节臂52的前端部，作为末端执行器安装有手部54。手部54用于把持加工对象物W。多关节臂52的多个关节通过未图示的多个伺服马达进行驱动。控制装置18按照机器人用的程序或者从控制装置16发送过来的指令信号，控制多个伺服马达，从而控制机器人14的姿势。两个控制装置18相互同步地控制两个机器人14的姿势。
两个机器人14根据机床12的加工来变更加工对象物W的位置(例如，X方向的位置、Y方向的位置、Z方向的位置)。换句话说，两个机器人14根据机床12的加工而使加工对象物W在X方向、Y方向以及Z方向上移动。图3是表示通过两个机器人14使加工对象物W从图2所示的状态向X方向移动时的例的图。
另外，两个机器人14根据机床12的加工来变更加工对象物W的姿势。两个机器人14使加工对象物W围绕预先决定的规定的轴(例如，围绕与X方向平行的轴、围绕与Y方向平行的轴、围绕与Z方向平行的轴)旋转，从而变更加工对象物W的姿势。图4是表示通过两个机器人14而使加工对象物W从图2所示的状态围绕与Y方向平行的轴旋转时的例的图。
这里，通过两个机器人14的手部54，把持加工对象物W，所以不能对加工对象物W中，工具22和机器人14干扰的部分(例如，手部54把持的部分)进行加工。因此，如图5所示，也可以使两个机器人14中的一个机器人14解除加工对象物W的把持。而且，也可以使把持加工对象物W的另一个机器人14移动加工对象物W(包含位置变更、姿势变更)，以便未被一个机器人14加工的加工对象物W的部分被工具22加工。由此，能够防止因机器人14的把持而产生不能加工的部分的情况。此外，也可以使解除加工对象物W的把持的一个机器人14把持加工对象物W中与所把持过的部分不同的部分。
另外，也可以在两个机器人14中的一个机器人14解除加工对象物W的把持的情况下，解除了加工对象物W的把持的一个机器人14从安装于多关节臂52的前端的手部54更换为其他的末端执行器，从而对加工对象物W实施预定的处理。作为被更换的其他的末端执行器，举出用于去除因机床12的加工而在加工对象物W产生的毛刺的去毛刺工具，或者，用于去除因机床12的加工而附着于加工对象物W的切屑的清洗部等。因此，能够在另一个机器人14为了加工而把持加工对象物W的期间，一个机器人14进行去毛刺处理或者去除处理。此外，作为清洗部，可以具有排出液体的喷嘴。由此，可以通过从清洗部排出的液体来去除附着于加工对象物W的切屑。
并且，两个机器人14也可以使加工对象物W反转。换句话说，两个机器人14也可以使加工对象物W反转为与工具22对置的加工对象物W的上表面成为下表面，加工对象物W的下表面成为与工具22对置的上表面。由此，能够在使加工对象物W反转的状态下，对加工对象物W加工。
例如，在手部54能够围绕多关节臂52的前端部的轴以180度以上旋转的情况下，两个机器人14同步地使手部54旋转，从而能够使加工对象物W反转。另外，在手部54不能围绕多关节臂52的前端部的轴旋转，或者，能够以小于180度旋转的情况下，两个机器人14交换加工对象物W，从而能够使加工对象物W反转。
也可以是如果加工对象物W的加工结束，则两个机器人14中的一个机器人14经由通过门48a的打开动作而露出的防溅罩48的开口部，将加工完毕的加工对象物W搬出到加工区域12a外。此时，不将加工完毕的加工对象物W搬出的机器人14解除加工完毕的加工对象物W的把持。
另外，也可以是两个机器人14中的一个机器人14经由防溅罩48的开口部，将在加工区域12a外的未加工的加工对象物W搬入加工区域12a内。
该加工完毕的加工对象物W的搬出和未加工的加工对象物W的搬入可以是由相同的机器人14进行，也可以是由相互不同的机器人14进行。在两个机器人14中的一个机器人14将加工完毕的加工对象物W搬出，另一个机器人14进行未加工的加工对象物W的搬入的情况下，也可以并行地进行搬出搬入。由此，在相同的时机或者相同的时间进行搬出动作和搬入动作，所以能够缩短加工对象物W的搬入搬出所花费的时间。
以往，机器人14等的搬运装置将加工对象物W载置到加工台上，通过未图示的夹紧装置将载置于加工台上的加工对象物W夹紧(固定)。因此，机床12的控制装置16使用设置于夹紧装置的传感器等来确认加工对象物W是否被适当地夹紧。另外，如果加工结束，则需要将加工完毕的加工对象物W搬出到加工区域12a外，所以夹紧装置解除夹紧(松开)，搬运装置将载置于加工台上的加工对象物W搬出到加工区域12a外。这样，通过利用夹紧装置的夹紧、松开，加工周期的时间变长。
与此相对，在本实施方式中，机器人14持续加工对象物W的把持，所以不需要进行利用夹紧装置的夹紧、松开，能够防止加工周期的长时间化。
另外，利用两个机器人14来把持加工对象物W，并且根据机床12的加工而使加工对象物W移动，所以提高加工对象物W的移动的自由度，并且提高加工对象物W的保持力。另外，不需要变更支撑加工对象物W而移动的加工台，或者在加工台上安装使加工对象物W围绕预定的轴旋转的附加轴装置，因此能够缩短用于进行加工的准备作业时间。并且，将机器人14设置在加工区域12a内，所以不需要设置包围机器人14的安全围栏，成本低廉。
此外，在上述实施方式中，为了简化说明，举例说明了在机床系统10设置两个机器人14的例，但是设置的机器人14的数量是多个(2以上)即可。机器人14的数量越多，加工对象物W的保持力越高。
另外，如图2所示，机器人14具有施加于多关节臂52的力传感器52a，机床12在表示力传感器52a检测出的力的值(力数据)在预定的允许范围外的情况下，可以变更加工条件来进行加工，也可以停止加工。具体而言，力传感器52a检测出的力数据经由控制装置18输出到控制装置16，控制装置16基于获取的力数据，进行加工条件的自动变更控制或者加工的停止控制。由此，能够防止工具22破损，或者加工精度降低。
[从实施方式得到的技术的思想]
从上述实施方式能够掌握的技术的思想如下记载。
＜第1技术思想＞
机床系统10具备机床12，该机床12使用安装于主轴20的工具22对加工对象物W进行加工，并且，机床系统10具备多个机器人14，它们设置于机床12的加工区域12a内，把持加工对象物W，根据机床12的加工，使加工对象物W移动。
由此，提高加工对象物W的移动的自由度，并且提高加工对象物W的保持力。另外，不需要变更支撑加工对象物W而移动的加工台，或者在加工台上安装附加轴装置，所以能够缩短用于进行加工的准备作业时间。并且，机器人14持续加工对象物W的把持，所以不需要进行利用夹紧装置的夹紧、松开，所以能够防止加工周期的长时间化。另外，将机器人14设置在加工区域12a内，所以不需要设置包围机器人14的安全围栏，成本低廉。
多个机器人14也可以根据机床12的加工来变更加工对象物W的位置。由此，提高加工对象物W的移动的自由度。
多个机器人14也可以根据机床12的加工来变更加工对象物W的姿势。由此，提高加工对象物W的移动的自由度。
机床12也可以具备沿着与主轴20的轴向正交的平面移动的工作台28。多个机器人14也可以设置在工作台28上。由此，在加工对象物W比加工对象物W通过两个机器人14所能够移动的范围(行程)大的情况下，也能够适当地对加工对象物W进行加工。
＜第2技术思想＞
一种移动方法，使利用安装于机床12的主轴20的工具22进行加工的加工对象物W移动，并且，在机床12的加工区域12a内设置多个机器人14，多个机器人14把持加工对象物W，根据机床12的加工，使加工对象物W移动。
由此，提高加工对象物W的移动的自由度，并且提高加工对象物W的保持力。另外，不需要变更支撑加工对象物W而移动的加工台，或者在加工台上安装附加轴装置，所以能够缩短用于进行加工的准备作业时间。并且，机器人14持续加工对象物W的把持，所以不需要进行利用夹紧装置的夹紧、松开，所以能够防止加工周期的长时间化。另外，将机器人14设置在加工区域12a内，所以不需要设置包围机器人14的安全围栏，成本低廉。
多个机器人14也可以根据机床12的加工来变更加工对象物W的位置。由此，提高加工对象物W的移动的自由度。
多个机器人14也可以根据机床12的加工来变更加工对象物W的姿势。由此，提高加工对象物W的移动的自由度。
多个机器人14也可以根据机床12的加工，使加工对象物W围绕预先决定的规定的轴进行旋转，由此变更加工对象物W的姿势。
也可以是多个机器人14中的至少一个机器人14解除加工对象物W的把持。也可以是把持加工对象物W的剩余的一个或者多个机器人14使加工对象物W移动，以便利用工具对未能被解除了加工对象物W的把持的机器人14加工的加工对象物W的部分进行加工。由此，能够防止因机器人14的把持而产生不能加工的区域的情况。
也可以是多个机器人14中的至少一个机器人14解除加工对象物W的把持的情况下，解除把持之后，更换末端执行器，从而对加工对象物W实施预定的处理。由此，能够有效利用解除了加工对象物W的把持的机器人14，能够缩短加工周期的时间。
规定的处理可以是用于去除因机床12的加工而产生于加工对象物W的毛刺的去毛刺处理，或者为用于去除因机床12的加工而附着于加工对象物W的屑的清洗处理。由此，能够一边进行加工，一边进行去毛刺处理或者清洗处理。
多个机器人14也可以使加工对象物W反转。由此，能够在使加工对象物W反转的状态下，对加工对象物W加工。
也可以是多个机器人14中的至少一个机器人14将加工完毕的加工对象物W搬出到加工区域12a外。由此，把持加工对象物W的机器人14能够直接将加工对象物W搬出，能够缩短加工周期的时间。
也可以是多个机器人14中的至少一个机器人14将未加工的加工对象物W搬入加工区域12a内。由此，搬入加工对象物W的机器人14持续加工对象物W的把持，从而使加工对象物W移动，所以能够缩短加工周期的时间。
也可以是搬出加工完毕的加工对象物W的机器人14和搬入未加工的加工对象物W的机器人14并行进行搬出动作以及搬入动作。由此，能够缩短加工对象物W的搬出搬入所花费的时间，能够缩短加工周期的时间。
机床12也可以具备沿着与主轴20的轴向正交的平面移动的工作台28。多个机器人14也可以设置在工作台28上。由此，在加工对象物W比加工对象物W通过两个机器人14所能够移动的范围(行程)大的情况下，也能够对加工对象物W适当地加工。

Claims (16)

1.一种机床系统，其具备机床，该机床使用安装于主轴的工具对加工对象物进行加工，
上述机床系统的特征在于，
具备多个机器人，它们设置于上述机床的加工区域内，把持上述加工对象物，根据上述机床的加工，使上述加工对象物移动。
2.根据权利要求1所述的机床系统，其特征在于，
上述多个机器人根据上述机床的加工来变更上述加工对象物的位置。
3.根据权利要求1或2所述的机床系统，其特征在于，
上述多个机器人根据上述机床的加工来变更上述加工对象物的姿势。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的机床系统，其特征在于，
上述机床具备沿着与上述主轴的轴向正交的平面移动的工作台，
上述多个机器人设置在上述工作台上。
5.一种移动方法，使利用安装于机床的主轴的工具进行加工的加工对象物移动，
上述移动方法的特征在于，
在上述机床的加工区域内设置多个机器人，
上述多个机器人把持上述加工对象物，根据上述机床的加工，使上述加工对象物移动。
6.根据权利要求5所述的移动方法，其特征在于，
上述多个机器人根据上述机床的加工来变更上述加工对象物的位置。
7.根据权利要求5或6所述的移动方法，其特征在于，
上述多个机器人根据上述机床的加工来变更上述加工对象物的姿势。
8.根据权利要求7所述的移动方法，其特征在于，
上述多个机器人根据上述机床的加工，使上述加工对象物绕预先决定的规定的轴进行旋转，由此变更上述加工对象物的姿势。
9.根据权利要求5～8中任一项所述的移动方法，其特征在于，
上述多个机器人中的至少一个上述机器人解除上述加工对象物的把持，
把持上述加工对象物的剩余的一个或者多个上述机器人使上述加工对象物移动，以便利用上述工具对未能被解除了上述加工对象物的把持的上述机器人加工的上述加工对象物的部分进行加工。
10.根据权利要求5～9中任一项所述的移动方法，其特征在于，
在上述多个机器人中的至少一个上述机器人解除上述加工对象物的把持的情况下，解除把持之后，更换末端执行器，从而对上述加工对象物实施预定的处理。
11.根据权利要求10所述的移动方法，其特征在于，
上述预定的处理为用于去除因上述机床的加工而产生于上述加工对象物的毛刺的去毛刺处理，或者为用于去除因上述机床的加工而附着于上述加工对象物的切屑的清洗处理。
12.根据权利要求5～11中任一项所述的移动方法，其特征在于，
上述多个机器人使上述加工对象物反转。
13.根据权利要求5～12中任一项所述的移动方法，其特征在于，
上述多个机器人中的至少一个上述机器人将加工完毕的上述加工对象物搬出到上述加工区域外。
14.根据权利要求13所述的移动方法，其特征在于，
上述多个机器人中的至少一个上述机器人将未加工的上述加工对象物搬入上述加工区域内。
15.根据权利要求14所述的移动方法，其特征在于，
搬出加工完毕的上述加工对象物的上述机器人和搬入未加工的上述加工对象物的上述机器人并行进行搬出动作以及搬入动作。
16.根据权利要求5～15中任一项所述的移动方法，其特征在于，
上述机床具备沿着与上述主轴的轴向正交的平面移动的工作台，
上述多个机器人设置在上述工作台上。
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