DE102017208318A1

DE102017208318A1 - Werkstückklemmvorrichtung

Info

Publication number: DE102017208318A1
Application number: DE102017208318.2A
Authority: DE
Inventors: Ryouta Nakamura
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2017-11-30
Anticipated expiration: 2037-05-18
Also published as: JP6487373B2; CN107433477B; CN107433477A; JP2017209747A; DE102017208318B4; US20170341196A1; US10780540B2

Abstract

Eine Werkstückklemmvorrichtung umfasst: einen Roboterarm 60 mit, an einem Distalendeabschnitt 65 davon, einem Halteabschnitt 65b zum Halten eines Werkstückes W; einen Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c, der an dem Distalendeabschnitt 65 des Roboterarms 60 bereitgestellt ist; eine Hydraulikfluidzufuhreinrichtung 70 zum Zuführen einer Hydraulikfluid zu dem Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c; eine Klemmeinrichtung 40 mit einer Mehrzahl von Klemmkomponenten 41, 42, welche das Werkstück W zum Bearbeiten mit einem Maschinenwerkzeug greifen; und einen Zylinder 43, welcher einen Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b aufweist, mit welchem der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c verbunden werden kann und der die Klemmkomponente 42 in der Werkstück-Greifrichtung infolgedessen antreibt, dass das Hydraulikfluid über den Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b zugeführt worden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkstückklemmvorrichtung, und insbesondere eine Werkstückklemmvorrichtung zum Klemmen eines mit einem Maschinenwerkzeug zu bearbeitenden Werkstück.
Hintergrund
Als ein Beispiel dieser Art von bekannter Werkstückklemmvorrichtung für ein Maschinenwerkzeug existiert eine bekannte Werkstückklemmvorrichtung mit: einer Mehrzahl von Klemmpaletten, wobei jede eine Mehrzahl von Klemmkomponenten aufweist, welche ein Werkstück greifen; einem Zylinder, der an jeder der geklemmten Paletten bereitgestellt ist und in der Werkstück-Greifrichtung wenigstens eine von der Mehrzahl von Klemmkomponenten antreibt; einer Einrichtvorrichtung, welche außerhalb der Bearbeitungskammer des Maschinenwerkzeuges bereitgestellt ist; und mit einem Hydraulikfluidzufuhrabschnitt, der an der Einrichtvorrichtung bereitgestellt ist, wobei, wenn eine geklemmte Palette mit der Einrichtvorrichtung verbunden wird, der Zylinder der geklemmten Palette mit dem Hydraulikfluidzufuhrabschnitt der Einrichtvorrichtung verbunden wird, wodurch den Klemmkomponenten ermöglicht wird, das Werkstück zu greifen oder freizugeben (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Patentdokument PTL1: japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer H10-328965
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Da die oben beschriebene Werkstückklemmvorrichtung eine geklemmte Palette erfordert, um mit der Einrichtvorrichtung verbunden zu werden, um das Greifen oder Freigeben eines Werkstückes mit der Klemmkomponente auszuführen, erhöht sich die Durchlaufzeit für eine Bearbeitung um die Zeitdauer, die benötigt wird, um die geklemmte Palette mit der Einrichtvorrichtung zu verbinden.
Da es bei der oben beschriebenen Werkstückklemmvorrichtung außerdem notwendig ist, an der Einrichtvorrichtung einen Hydraulikfluidzufuhrabschnitt bereitzustellen, der zum Ausführen des Greifens oder Freigebens eines Werkstückes mit der Klemmkomponente bestimmt ist, nimmt die Anzahl an Baukomponenten in dem Maschinenwerkzeug und seiner peripheren Geräte in diesem Hydraulikfluidzufuhrabschnitt entsprechend zu.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände gemacht, wobei ein Gegenstand davon darin besteht, eine Werkstückklemmvorrichtung bereitzustellen, welche nicht nur in der Lage ist, eine Zunahme in der Anzahl von Baukomponenten in dem Maschinenwerkzeug und seinen peripheren Geräten zu vermeiden, sondern auch die Durchlaufzeit für eine Bearbeitung zu reduzieren.
Lösung des Problems
Zur Lösung der oben beschriebenen Probleme stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen bereit.
Eine Werkstückklemmvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Roboterarm mit einem Werkstückhalteabschnitt zum Halten eines Werkstückes an einem Distalendeabschnitt davon; einen Hydraulikfluidzufuhrkoppler, der an dem Distalendeabschnitt des Roboterarms bereitgestellt ist; ein Hydraulikfluidzufuhrmittel, welches ein Hydraulikfluid zu dem Hydraulikfluidzufuhrkoppler zuführt; eine Klemmvorrichtung mit einer Mehrzahl von Klemmkomponenten, welche das Werkstück für eine Bearbeitung mit einem Maschinenwerkzeug greifen; und einen Zylinder, der auf der Klemmvorrichtung bereitgestellt ist, der einen Hydraulikfluidzufuhranschluss aufweist, mit welchem der Hydraulikfluidzufuhrkoppler verbunden werden kann, und der wenigstens eine von der Mehrzahl von Klemmkomponenten in einer Werkstück-Greifrichtung infolgedessen antreibt, dass das Hydraulikfluid über den Hydraulikfluidzufuhranschluss zugeführt worden ist, wobei der Roboterarm dazu ausgebildet ist, den Hydraulikfluidzufuhrkoppler mit dem Hydraulikfluidzufuhranschluss zu verbinden, und wobei der Hydraulikfluidzufuhranschluss derart ausgebildet ist, so dass das Hydraulikfluid nicht aus dem Zylinder in einem Zustand herausströmt, wo der Hydraulikfluidzufuhrkoppler nicht verbunden ist.
Um das Werkstück durch Betreiben einer Klemmkomponente zu greifen, ist dieser erste Aspekt dazu ausgebildet, den Hydraulikfluidzufuhrkoppler, der an dem Distalendeabschnitt des Roboterarms bereitgestellt ist, mit dem Hydraulikfluidzufuhranschluss des Zylinders zu verbinden, der die Klemmkomponente antreibt, weshalb das Werkstück mit der Klemmkomponente in dem Bewegungsbereich des Distalendeabschnitts des Roboterarms mit der Klemmkomponente gegriffen werden kann. Aus diesem Grund unterliegt dieser Aspekt keiner Einschränkung dahingehend, dass die Klemmvorrichtung zu einer vorbestimmten Position verlagert werden muss, um das Werkstück zu greifen, und dass außerdem keine dedizierte Einrichtung zum Greifen des Werkstückes mit der Klemmvorrichtung bereitgestellt werden muss.
In dem oben beschriebenen Aspekt kann das Maschinenwerkzeug einen Palettenwechselmechanismus umfassen, um eine Mehrzahl von Klemmvorrichtungen nacheinander an einer Bearbeitungsposition des Maschinenwerkzeuges anzuordnen, wobei der Roboterarm vorzugsweise dazu ausgebildet ist, den Hydraulikfluidzufuhrkoppler mit dem Hydraulikfluidzufuhranschluss des Zylinders der Klemmvorrichtungen, die nicht bei der Bearbeitungsposition angeordnet sind, zu verbinden.
Mit dieser Konfiguration kann die Durchlaufzeit für eine Bearbeitung reduziert werden, und zwar im Vergleich zu einem Fall, wo die Klemmvorrichtung das Werkstück bei der Bearbeitungsposition greift.
In dem oben beschriebenen Aspekt wird, wenn das mit dem Werkstückhalteabschnitt gehaltene Werkstück durch den Roboterarm an eine Position verbracht wird, wo das Werkstück mit der Mehrzahl von Klemmkomponenten geklemmt werden kann, bevorzugt, dass der Hydraulikfluidzufuhrkoppler dazu ausgebildet ist, mit dem Hydraulikfluidzufuhranschluss verbunden zu werden.
Mit dieser Konfiguration ist es möglich, dass mit dem Werkstückhalteabschnitt gehaltene Werkstück an eine Position zu verbringen, wo das Werkstück mit den Klemmkomponenten gegriffen werden kann, und das Werkstück gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig mit den Klemmkomponenten zu greifen, wobei die Durchlaufzeit für eine Bearbeitung in vorteilhafter Weise verkürzt wird.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt wird bevorzugt, dass außerdem ein Koppler-Position-Wechselmittel zum Ändern einer Position des Hydraulikfluidzufuhrkopplers relativ zu dem Distalendeabschnitt des Roboterarms mit enthalten ist.
Mit dieser Konfiguration ist es für eine Mehrzahl von Arten von Klemmeinrichtungen mit unterschiedlichen Abständen zwischen der Position, an der das Werkstück mit den Klemmkomponenten gegriffen wird, und dem Hydraulikfluidzufuhranschluss möglich, einen Schritt des Verbringens des Werkstückes, welches mit dem Werkstückhalteabschnitt an einer Position gehalten wird, wo das Werkstück mit jeder Klemmkomponenten gegriffen werden kann, durchzuführen, und einen Schritt des Greifens des Werkstückes mit jeder der Klemmkomponenten zur gleichen Zeit oder im Wesentlichen zur gleichen Zeit durchzuführen.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt wird bevorzugt, dass der Werkstückhalteabschnitt derart ausgebildet ist, um das Werkstück zu halten, und zwar als ein Ergebnis davon, dass er durch von dem Hydraulikfluidzufuhrmittel zugeführten Hydraulikfluid angetrieben worden ist.
Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den Hydraulikfluidzufuhrkoppler und den Werkstückhalteabschnitt mit einer Hydraulikfluid zu versorgen, indem ein einzelnes Hydraulikfluidzufuhrmittel verwendet wird, wobei vorteilhafterweise die Anzahl an Baukomponenten verringert wird.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, nicht nur eine Zunahme in der Anzahl an Baukomponenten in dem Maschinenwerkzeug und seinen peripheren Geräten zu vermeiden, sondern es ist außerdem möglich, die Durchlaufzeit für eine Bearbeitung zu reduzieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer Werkstückklemmvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm der Werkstückklemmvorrichtung der ersten Ausführungsform.
3 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel eines Betriebs einer Robotersteuereinheit der ersten Ausführungsform darstellt.
4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel eines Betriebs der Robotersteuereinheit der ersten Ausführungsform darstellt.
5 ist ein Diagramm, welches einen Betrieb einer Klemmvorrichtung der ersten Ausführungsform darstellt.
6 ist ein Diagramm, welches einen Betrieb der Klemmvorrichtung der ersten Ausführungsform darstellt.
7 ist eine Vorderansicht der Klemmvorrichtung, welche eine Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer Werkstückklemmvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsformen
Eine Werkstückklemmvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, wird diese Werkstückklemmvorrichtung in einem Bearbeitungssystem mit einem Maschinenwerkzeug verwendet, welches eine auf einem Rahmen 10 gelagerte Hauptwelle 20 dreht, um die Bearbeitung eines Werkstückes W mit einem auf der Hauptwelle 20 angebrachten Werkzeug auszuführen. Die Hauptwelle 20 dieses Maschinenwerkzeuges wird auf dem Rahmen 10 über einen Hauptwellen-Lagerabschnitt 21 unterstützt bzw. gelagert, wobei sich diese Hauptwelle 20 nicht nur in der vertikalen Richtung bewegt, sondern sich außerdem mittels einer bekannten Maschinenwerkzeugstruktur dreht.
Zusätzlich können sich eine Klemmvorrichtung 40, an welcher das Werkstück W platziert ist und gehalten wird, und die Hauptwelle 20 relativ zueinander in der horizontalen Richtung mit Hilfe einer bekannten Maschinenwerkzeugstruktur bewegen. Beispielsweise kann die Klemmvorrichtung 40 derart ausgebildet sein, um sich entlang der X-Achse in der horizontalen Richtung mit einem Servomotor und einer linearen Antriebsschraube (Spindel) zu bewegen, und kann sich außerdem entlang der Y-Achse in der horizontalen Richtung mit einem weiteren Servomotor und einer weiteren Linearbewegungsspindel bewegen.
Bei diesem Maschinenwerkzeug ist ein Werkzeug 30, wie zum Beispiel ein Fräser, ein Fräswerkzeug einschließlich eines Planfräsers, oder ein Bohrer, auf der Hauptwelle 20 mit Hilfe eines Werkzeughalters 22 angebracht.
Dieses Bearbeitungssystem umfasst weiterhin einen Roboter 50 mit einem Roboterarm 60 zum Bewegen eines unbearbeiteten Werkstückes W von einem Lagerplatz für unbearbeitete Werkstücke zu der Klemmvorrichtung 40 und zum Bewegen eines bearbeiteten Werkstückes W von der Klemmvorrichtung 40 zu einem Lagerplatz für bearbeitete Werkstücke.
Der Roboter 50 ist mit einer Basis 51 versehen, welche sich in der horizontalen Richtung neigt (Links-/Rechts-Richtung und Tiefenrichtung in 1).
Der Roboterarm 60 umfasst: einen Basisabschnitt 61, der auf der Basis 51 gelagert ist, um so in der Lage zu sein, sich um eine in der vertikalen Richtung erstreckenden Achse zu drehen; einen Arm 62 mit einem Ende an der Basis, wobei der Arm auf dem Basisabschnitt 61 gelagert ist, um in der Lage zu sein, sich um eine Achse in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung zu drehen; einen Mittelabschnitt 63, der auf dem distalen Ende des Arms 62 mit basisseitigem Ende gelagert ist, um so in der Lage zu sein, sich um eine Achse in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung zu drehen; einen Arm 64 mit einer Distalende-Seite, wobei der Arm auf dem Mittelabschnitt 63 gelagert ist; und einen Distalendeabschnitt 65, der auf dem Distalendeabschnitt des Arms 64 mit der Distalende-Seite gelagert ist, um so in der Lage zu sein, sich um eine Achse in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung zu drehen. Die Distalende-Seite des Arms 64 mit der Distalende-Seite ist dazu ausgebildet, sich um seine Mittelachse zu drehen. Der Distalendeabschnitt 65 kann dazu ausgebildet sein, sich relativ zu dem Arm 64 mit der Distalende-Seite um eine Achse zu drehen, welche sich in der vertikalen Richtung erstreckt.
Der Distalendeabschnitt 65 umfasst eine Distalendeabschnitt-Basis 65a, welche sich in der horizontalen Richtung erstreckt, wobei ein Halteabschnitt 65b zum Halten des Werkstückes W auf der Unterseite an einem Ende in der Längsrichtung der Distalendeabschnitt-Basis 65a angeordnet ist. Weiterhin ist in der Nähe der einen Kante in der Breitenrichtung bei einem anderen Ende in der Längsrichtung der Distalendeabschnitt-Basis 65a ein Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c über eine bekannte Linearführung 65d angebracht, welche als Koppler-Position-Wechselmittel dient. Die Linearführung 65d ist an der Distalendeabschnitt-Basis 65a befestigt und weist beispielsweise auf: eine Schiene, welche sich in der oben beschriebenen Längsrichtung erstreckt und auf welche der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c auf bewegbare Art und Weise befestigt ist; und einen Motor und einen Kugelgewindetrieb zum Antreiben des Hydraulikfluidzufuhrkopplers 65c entlang der Schiene.
Der Halteabschnitt 65b und der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c sind jeweils mit einer Hydraulikfluidzufuhreinrichtung 70, wie zum Beispiel einem Kompressor, verbunden. Insbesondere ist der Halteabschnitt 65b mit der Hydraulikfluidzufuhreinrichtung 70 über ein erstes Ventil 71 verbunden, und der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c ist mit der Hydraulikfluidzufuhreinrichtung 70 über ein zweites Ventil 72 verbunden.
Der Halteabschnitt 65b weist eine Mehrzahl von Halteklauen auf, wobei, wenn das erste Ventil 71 geöffnet ist und ein Hydraulikfluid von der Hydraulikfluidzufuhreinrichtung 70 zu dem Halteabschnitt 65b zugeführt wird, die Mehrzahl an Halteklauen in der Werkstück-Greif-Richtung angetrieben werden. Weiterhin umfasst der Halteabschnitt 65b eine Vorspannkomponente, wie zum Beispiel eine Feder, um die mehreren Halteklauen in die Richtung entgegengesetzt zu der Werkstück-Greifrichtung zu drücken, wobei sich, wenn das erste Ventil 71 geschlossen ist, die mehreren Halteklauen in die Richtung entgegengesetzt zu der Werkstück-Greif-Richtung bewegen.
Der Roboter 50 und der Roboterarm 60 umfassen einen Servomotor 51a zum Neigen der Basis 51, einen Servomotor 61a zum Drehen des Basisabschnitts 61, einen Servomotor 62a zum Drehen des Basisende-seitigen Arms 62, einen Servomotor 63a zum Drehen des Mittelabschnitts 63, einen Servomotor 64a zum Drehen der Distalende-Seite des Distalende-Seite-Arms 64, und einen Servomotor 65e zum Drehen des Distalendeabschnitts 65.
Die Klemmvorrichtung 40 umfasst: einen Klemmvorrichtung-Hauptkörper 40a; eine erste Klemmkomponente 41, welche an dem Klemmvorrichtung-Hauptkörper 40a befestigt ist; eine zweite Klemmkomponente 42, welche derart angeordnet ist, um zu der ersten Klemmkomponente 41 gerichtet zu sein und welche entlang einer Schiene 42a geführt wird; und einen Zylinder 43, der an dem Klemmvorrichtung-Hauptkörper 40a befestigt ist, dessen Antriebsstange 43a an der zweiten Klemmkomponente 42 befestigt ist, welche die zweite Klemmkomponente 42 dazu bringt, sich in der Richtung (Werkstück-Greif-Richtung) hin zu der ersten Klemmkomponente zu bewegen. Der Zylinder 43 ist mit einem Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b versehen, welcher das Koppler-Gegenstück zu dem Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c ist. Die Klemmvorrichtung 40 ist derart ausgebildet, so dass die zweite Klemmkomponente 42 durch den Zylinder 43 in der Werkstück-Greif-Richtung bewegt wird, wenn ein Hydraulikfluid über den Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b in den Zylinder 43 zugeführt wird, und so dass die zweite Klemmkomponente 42 in der Richtung entgegengesetzt zu der Werkstück-Greif-Richtung durch eine Vorspannkomponente (nicht dargestellt in der Zeichnung), wie zum Beispiel eine Feder, bewegt wird, welche auf der Klemmvorrichtung 40 angeordnet ist, wenn das Hydraulikfluid in dem Zylinder 43 über den Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b ausgestoßen wird.
Wie in 2 dargestellt ist, sind jeweils die Servomotoren 51a, 61a, 62a, 63a, 64a und 65e des Roboters 50, jeweils die Ventile 71 und 72 der Hydraulikfluidzufuhreinrichtung 70 und die Linearführung 65d verbunden mit einer Robotersteuereinheit 80, und werden durch die Robotersteuereinheit 80 gesteuert.
Die Robotersteuereinheit 80 wird mit einem Werkstück-Wechsel-Programm betrieben, das in einer Speichereinrichtung 81 abgespeichert ist, und steuert jeden der Servomotoren 51a, 61a, 62a, 63a, 64a und 65e und jedes der Ventile 71 und 72, um das unbearbeitete Werkstück W von dem Lagerplatz für unbearbeitete Werkstücke zu der Klemmvorrichtung 40 mit dem Roboterarm 60 zu verlagern, und um außerdem das bearbeitete Werkstück W von der Klemmvorrichtung 40 zu dem Lagerplatz für bearbeitete Werkstücke zu verlagern. Ein Beispiel des Betriebs der Robotersteuereinheit 80, wenn das unbearbeitete Werkstück W von dem Lagerplatz für unbearbeitete Werkstücke unter Verwendung des Roboterarms 60 zu der Klemmvorrichtung 40 verlagert wird, wird im Folgenden mit Bezug auf das Flussdiagramm in 3 beschrieben.
Wenn die Robotersteuereinheit 80 ein Befehlssignal über eine Werkstückzufuhr und Typinformation der Klemmvorrichtung 40 beispielsweise von dem Maschinenwerkzeug oder dergleichen empfängt (Schritt S1-1), dann steuert sie die Linearführung 65d, um den Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c an einer Position entsprechend der Typinformation (Schritt S1-2) anzuordnen. Die Typinformation der Klemmvorrichtung 40 kann empfangen werden, wenn ein Nutzer die Typinformation über eine festgelegte Eingabeeinrichtung eingibt, im Gegensatz zu einer Eingabe zusammen mit einem Befehlssignal für eine Werkstückzufuhr.
Wenn die Bearbeitung in Schritt S1-2 durchgeführt wird, dann bezieht sich die Robotersteuereinheit 80 auf die in der Speichereinrichtung 81 abgespeicherte Koppler-Position-Information. Die Koppler-Position-Information umfasst Information im Hinblick auf eine Zuordnung zwischen der Art der Klemmvorrichtung 40 und der Anordnungsposition des Hydraulikfluidzufuhrkopplers 65c, weshalb die Robotersteuereinheit 80 Information über die Position beziehen kann, bei welcher der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c angeordnet werden sollte, indem sie sich auf diese Koppler-Position-Information bezieht.
Danach steuert die Robotersteuereinheit 80 jeden der Servomotoren 51a, 61a, 62a, 63a, 64a und 65e und das erste Ventil 71, um so das unbearbeitete Werkstück W von dem Lagerplatz für unbearbeitete Werkstücke zu der Position zu verlagern, bei welcher das Werkstück mit der ersten Klemmkomponente 41 und der zweiten Klemmkomponente 42 der Klemmvorrichtung 40 gegriffen werden kann (Schritt S1-3). Wie in 5 dargestellt ist, ist in Schritt S1-2, wenn das durch die mehreren Halteklauen des Halteabschnitts 65b gehaltene Werkstück zu der Position verbracht wird, bei welcher das Werkstück W mit der ersten Klemmkomponente 41 und der zweiten Klemmkomponente 42 gegriffen werden kann, der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c derart angeordnet, so dass der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c mit dem Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b der Klemmvorrichtung 40 verbunden wird.
Der Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b weist eine Ventilstruktur auf, welche zu einem offenen Zustand wird, wenn der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c verbunden wird, und welche zu einem geschlossenen Zustand wird, wenn der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c nicht verbunden wird. Diese Ventilstruktur umfasst beispielsweise: ein Ventilelement, wie zum Beispiel eine Metallkugel, welche in einem Fluidströmungskanal des Hydraulikfluidzufuhranschlusses 43b angeordnet ist; eine Lagerfläche, welche in dem Fluidströmungskanal angeordnet ist und welche den Fluidströmungskanal schließt, wenn das Ventilelement dagegen stößt; und eine Vorspannkomponente, wie zum Beispiel eine Feder, um das Ventilelement zu der Lagerfläche hin zu drücken. Dann bewegt sich, als Folge des Drückens durch ein Teil des Hydraulikfluidzufuhrkopplers 65c, wenn der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c mit dem Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b verbunden wird, das Ventilelement in eine Richtung weg von der Lagerfläche gegen die Vorspannkomponente, wodurch erreicht wird, dass die Ventilstruktur in einen offenen Zustand übergeht.
Danach steuert, wie in 6 gezeigt ist, die Robotersteuereinheit 80 das zweite Ventil 72 derart, um in einen offenen Zustand überzugehen, so dass sich die zweite Klemmkomponente 42 hin zu der Seite der ersten Klemmkomponente 41 bewegt, um zuzulassen, dass das Werkstück W mit den Klemmkomponenten 41 und 42 gegriffen wird (Schritt S1-4). Dann wird, wenn das Werkstück W mit den Klemmkomponenten 41 und 42 gegriffen wird, das erste Ventil 71 derart gesteuert, um in einen geschlossenen Zustand überzugehen (Schritt S1-5). Dadurch wird das Halten des Werkstückes W durch die mehreren Halteklauen des Halteabschnitts 65b gelöst.
Als Nächstes wird das zweite offene/geschlossene Ventil 72 derart gesteuert, um in einen geschlossenen Zustand überzugehen (Schritt S1-6), wobei jeder der Servomotoren 51a, 61a, 62a, 63a, 64a und 65e derart gesteuert wird, so dass der Halteabschnitt 65b und der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c bei vorbestimmten Standby-Positionen außerhalb des Maschinenwerkzeugs angeordnet sind (Schritt S1-7). Somit kann das Werkstück W, das mit der Klemmvorrichtung 40 gegriffen wird, mit dem Maschinenwerkzeug bearbeitet werden.
Andererseits wird ein Beispiel des Betriebs der Robotersteuereinheit 80, wenn das bearbeitete Werkstück W von der Klemmvorrichtung 40 zu dem Lagerplatz für bearbeitete Werkstücke mit dem Roboterarm 60 verlagert wird, weiter unten mit Bezug auf das Flussdiagramm in 4 beschrieben.
Wenn die Robotersteuereinheit 80 ein Befehlssignal für das Einsammeln eines Werkstückes von beispielsweise dem Maschinenwerkzeug oder dergleichen empfängt (Schritt S2-1), dann wird das Werkstück W mit den mehreren Halteklauen des Halteabschnitts 65b gehalten, wie es in 6 dargestellt ist, wobei die Servomotoren 51a, 61a, 62a, 63a, 64a und 65e und das erste Ventil 71 jeweils derart gesteuert werden, so dass der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c mit dem Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b der Klemmvorrichtung 40 verbunden wird (Schritt S2-2).
Wenn der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c mit dem Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b verbunden wird, dann geht die Ventilstruktur des Hydraulikfluidzufuhranschlusses 43b in Schritt S2-2 in einen offenen Zustand über. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Hydraulikfluid in den Zylinder 43 zugeführt, wenn das Hydraulikfluid über den Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c zugeführt wird. Wenn jedoch kein Hydraulikfluid über den Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c zugeführt wird, dann wird das Hydraulikfluid in dem Zylinder 43 ausgestoßen. Dadurch bewegt sich die zweite Klemmkomponente 42 in die Richtung entgegengesetzt zu der Werkstück-Greif-Richtung durch die in der Klemmvorrichtung 40 angeordnete Vorspannkomponente.
Danach steuert die Robotersteuereinheit 80 jeden der Servomotoren 51a, 61a, 62a, 63a, 64a und 65e, so dass das bearbeitete Werkstück W von der Klemmvorrichtung 40 zu der Position über dem Lagerplatz für bearbeitete Werkstücke verlagert wird (Schritt S2-3), und danach steuert die Robotersteuereinheit das erste Ventil 71 derart, so dass das Halten des Werkstückes W durch den Halteabschnitt 65b freigegeben wird (Schritt S2-4). Folglich wird das bearbeitete Werkstück W von dem Maschinenwerkzeug entnommen.
Gemäß dieser Ausführungsform wird, um das Werkstück W durch Betätigen der zweiten Klemmkomponente 42 zu greifen, der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c, der an dem Distalendeabschnitt 65 des Roboterarms 60 angeordnet ist, mit dem Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b des Zylinders 43 verbunden, der die zweite Klemmkomponente 42 betätigt, wodurch das Werkstück W mit der zweiten Klemmkomponente 42 im Betriebsbereich des Distalendeabschnitts des Roboterarms 60 gegriffen werden kann. Aus diesem Grund unterliegt diese Ausführungsform keiner Beschränkung dahingehend, dass die Klemmvorrichtung 40 zu einer vorbestimmten Position verlagert werden muss, um das Werkstück W zu greifen, und es muss außerdem keine dedizierte Vorrichtung zum Greifen des Werkstücks W mit der Klemmvorrichtung 40 bereitgestellt werden.
Weiterhin ist in dieser Ausführungsform, wenn das Werkstück W, das mit dem Halteabschnitt 65b gehalten wird, durch den Roboterarm 60 zu einer Position verbracht wird, wo das Werkstück W mit den Klemmkomponenten 41 und 42 gegriffen werden kann, der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c mit dem Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b verbunden. Deshalb können ein Schritt des Verbringens des Werkstückes W, das mit dem Halteabschnitt 65b an einer Position gehalten wird, wo das Werkstück W mit den Klemmkomponenten 41 und 42 gegriffen werden kann, und ein Schritt des Greifens des Werkstückes W mit den Klemmkomponenten 41 und 42 gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, wodurch in vorteilhafter Weise die Durchlaufzeit für eine Bearbeitung verkürzt wird.
Weiterhin umfasst diese Ausführungsform die Linearführung 65d zum Wechseln der Position des Hydraulikfluidzufuhrkopplers 65c relativ zu dem Distalendeabschnitt 65 des Roboterarms 60. Deshalb können ein Schritt des Verbringens des Werkstückes W, das mit dem Halteabschnitt 65b an einer Position gehalten wird, wo das Werkstück W mit den Klemmkomponenten 41 und 42 gegriffen werden kann, und ein Schritt des Greifens des Werkstückes W mit den Klemmkomponenten 41 und 42 gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig für eine Mehrzahl von Arten von Klemmvorrichtungen 40 mit unterschiedlichen Abständen zwischen der Position, bei der das Werkstück W mit den Klemmkomponenten 41 und 42 gegriffen wird, und dem Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b ausgeführt werden.
Wie beispielsweise in 7 gezeigt ist, wenn der Abstand zwischen der ersten Klemmkomponente 41 und dem Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b kürzer ist als in dem Fall der beispielsweise in 5 gezeigten Klemmvorrichtung 40, dann wird der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c hin zu der Halteabschnitt 65b-Seite durch Verwenden der Linearführung 65d verlagert.
Zusätzlich ermöglicht diese Ausführungsform, dass ein Hydraulikfluid zu dem Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c und zu dem Halteabschnitt 65b zugeführt wird, indem eine einzelne Hydraulikfluidzufuhreinrichtung 70 verwendet wird, wodurch vorteilhafter Weise eine Zunahme der Anzahl an Baukomponenten vermieden wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass in dieser Ausführungsform der Halteabschnitt 65b derart ausgebildet sein kann, um ein Eisen-Werkstück W mit Magnetkraft zu halten.
Weiterhin ist in dieser Ausführungsform der Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c mit dem Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b zur gleichen Zeit verbunden, wo das Werkstück W durch den Halteabschnitt 65b zwischen die erste und zweite Klemmkomponente 41 und 42 verbracht wird. Alternativ kann der Roboterarm 60 verlagert werden, um den Hydraulikfluidzufuhrkoppler 65c mit dem Hydraulikfluidzufuhranschluss 43b zu verbinden, nachdem das Werkstück W durch den Halteabschnitt 65b zwischen die erste und die zweite Klemmkomponente 41 und 42 verbracht worden ist. Zudem gibt es in diesem Fall keine Beschränkung dahingehend, dass die Klemmvorrichtung 40 zu einer vorbestimmten Position bewegt werden muss, um das Werkstück W zu greifen, noch muss eine dedizierte Vorrichtung zum Greifen des Werkstückes W mit der Klemmvorrichtung 40 bereitgestellt werden.
Eine Werkstück-Klemmvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf 8 beschrieben.
In dieser Ausführungsform ist, im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform, die Klemmvorrichtung 40 nicht an dem Maschinenwerkzeug befestigt. Weiterhin unterscheidet sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform dahingehend: eine Mehrzahl von Klemmvorrichtungen 40 ist bereitgestellt, eine Mehrzahl von Rollen 44 für eine Unterstützung bei der Bewegung des Werkstückes W ist an jeder der Klemmvorrichtungen 40 bereitgestellt; ein Halteabschnitt 65f zum Halten des Eisen-Werkstückes W mit einer Magnetkraft, anstelle des Halteabschnittes 65b, und ein Magnetkraft-Einstellabschnitt zum Einstellen der Magnetkraft des Halteabschnitts 65f sind bereitgestellt, so dass das Halten des Werkstückes W durch den Halteabschnitt 65f als eine Folge davon freigegeben wird, dass die Robotersteuereinheit 80 den Magnetkraft-Einstellabschnitt steuert; und die mehreren Klemmvorrichtungen 40 sind der Reihe nach an der Position angeordnet, wo das Werkstück W mit dem Maschinenwerkzeug unter Verwendung eines bekannten Paletten-Wechsel-Mechanismusses bearbeitet wird. Die Robotersteuereinheit 80 steuert eine Magnetkraftsteuereinheit, anstelle des ersten Ventils 71, auf die gleiche Art und Weise wie in der ersten Ausführungsform. Die gleichen Strukturen wie die in der ersten Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, weshalb Beschreibungen davon ausgelassen werden.
In dieser Ausführungsform sind eine Mehrzahl von Rollen 23 zum Bewegen jeder der Klemmvorrichtungen 40 zu dem Maschinenwerkzeug und ein Motor, in der Figur nicht dargestellt, zum Betreiben jeder der Rollen 23 als der Palettenwechselmechanismus bereitgestellt. Dadurch sind die mehreren Klemmvorrichtungen 40 der Reihe nach an der Position angeordnet, wo das Werkstück W mit dem Maschinenwerkzeug bearbeitet wird. Weiterhin ist das Maschinenwerkzeug dieser Ausführungsform außerdem mit einer Blende 24 versehen, welche das Innere des Rahmens 10 von dem Äußeren trennt und welche in der vertikalen Richtung verlagerbar ist.
Jede der Rollen 44 von jeder der Klemmvorrichtungen 40 ist eine Metallkugel und ist drehbar auf der Klemmvorrichtung 40 gelagert.
In dieser Ausführungsform wird, im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform, das Werkstück W mit einer Klemmvorrichtung 40 gegriffen, welche außerhalb des Maschinenwerkzeugs mit Bezug auf die Blende 24 angeordnet ist, zum Beispiel mit der Klemmvorrichtung 40, welche für die nächste Bearbeitung zu verlagern ist, zu der Position, wo das Werkstück W mit dem Maschinenwerkzeug bearbeitet wird. Obwohl sich der Ort jeder der Klemmvorrichtungen 40, wenn das Werkstück W gegriffen wird, von dem in der ersten Ausführungsform unterscheidet, sind der Betrieb des Roboterarms 60, der Halteabschnitt 65b, das zweite Ventil 72 usw., so dass die Klemmvorrichtung 40 das Werkstück W greifen kann, die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
Mit dieser Konfiguration kann die Durchlaufzeit zum Bearbeiten verkürzt werden, und zwar im Vergleich zu einem Fall, wo die Klemmvorrichtung 40 ausgebildet ist, um das Werkstück W an der Position zu greifen, wo das Werkstück W mit dem Maschinenwerkzeug bearbeitet wird.
Bezugszeichenliste

10: Rahmen
20: Hauptwelle
30: Werkzeug
40: Klemmvorrichtung
41: erste Klemmkomponente
42: zweite Klemmkomponente
43: Zylinder
43b: Hydraulikfluidzufuhranschluss
50: Roboter
60: Roboterarm
65: Distalendeabschnitt
65b: Halteabschnitt
65c: Hydraulikfluidzufuhrkoppler
70: Hydraulikfluidzufuhreinrichtung
71: erstes Ventil
72: zweites Ventil
80: Robotersteuereinheit
81: Speichereinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 10-328965 [0002]

Claims

Werkstückklemmvorrichtung, umfassend: einen Roboterarm mit einem Werkstückhalteabschnitt zum Halten eines Werkstücks an einem Distalendeabschnitt davon; einen Hydraulikfluidzufuhrkoppler, der an dem Distalendeabschnitt des Roboterarms bereitgestellt ist; ein Hydraulikfluidzufuhrmittel, welches dem Hydraulikfluidzufuhrkoppler ein Hydraulikfluid zuführt; eine Klemmeinrichtung mit einer Mehrzahl von Klemmkomponenten, welche das Werkstück für eine Bearbeitung mit einem Maschinenwerkzeug greifen; und einen Zylinder, der an der Klemmeinrichtung bereitgestellt ist, der einen Hydraulikfluidzufuhranschluss aufweist, mit welchem der Hydraulikfluidzufuhrkoppler verbindbar ist, und der wenigstens eine von der Mehrzahl von Klemmkomponenten in einer Werkstück-Greifrichtung infolgedessen antreibt, dass die Hydraulikfluid dem Hydraulikfluidzufuhranschluss zugeführt worden ist, wobei der Roboterarm dazu ausgebildet ist, den Hydraulikfluidzufuhrkoppler mit dem Hydraulikfluidzufuhranschluss zu verbinden, und wobei der Hydraulikfluidzufuhranschluss dazu ausgebildet ist, dass die Hydraulikfluid nicht aus dem Zylinder in einem Zustand strömt, wo der Hydraulikfluidzufuhrkoppler nicht verbunden ist.
Werkstückklemmvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Maschinenwerkzeug einen Palettenwechselmechanismus umfasst, um eine Mehrzahl der Klemmeinrichtungen nacheinander bei einer Bearbeitungsposition des Maschinenwerkzeuges anzuordnen, und wobei der Roboterarm derart ausgebildet ist, um den Hydraulikfluidzufuhrkoppler mit dem Hydraulikfluidzufuhranschluss des Zylinders der Klemmeinrichtungen zu verbinden, welche nicht bei der Bearbeitungsposition angeordnet sind.
Werkstückklemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei, wenn das Werkstück, welches mit dem Werkstückhalteabschnitt gehalten wird, von dem Roboterarm an eine Position verbracht wird, wo das Werkstück mit der Mehrzahl von Klemmkomponenten geklemmt werden kann, der Hydraulikfluidzufuhrkoppler mit dem Hydraulikfluidzufuhranschluss verbunden ist.
Werkstückklemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend ein Koppler-Position-Wechselmittel zum Wechseln einer Position des Hydraulikfluidzufuhrkopplers relativ zu dem Distalendeabschnitt des Roboterarms.
Werkstückklemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Werkstückhalteabschnitt durch das Hydraulikfluid angetrieben wird, das von dem Hydraulikfluidzufuhrmittel zum Halten des Werkstückes zugeführt wird.