JP2005118930A

JP2005118930A - 加工セル

Info

Publication number: JP2005118930A
Application number: JP2003355515A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Fukada; 哲郎深田
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2005-05-12
Also published as: EP1524069A2; EP1524069A3; US20050095091A1

Abstract

【課題】安価な加工セルを得る。
【解決手段】走行軸６に沿って走行する走行軸スライダー７を有するロボット４を備える。走行軸スライダー７には連結アーム８を介して治具搬送手段９が取り付けられている。治具ストッカ３には複数の治具（１０個）５が保管されている。ロボットアーム１４の先端には係合手段１５が取り付けられている。治具ストッカ３の所望する治具５の係合用ピン穴に係合手段１５のピンを係合し、押し滑らせて治具搬送手段９上に載せる。この係合状態で走行軸６を駆動しロボット４を移動させる。治具取り付ける加工機械１又は２の位置に位置決めする。ロボット４を駆動し治具搬送手段９上の治具５を押し、滑らせて機械のテーブル１１又は１２に押し出す。治具５を持ち上げずに滑らせて搬送することから、小さな力でよく、通常備えているワークハンドリングロボットでこのロボットを構成でき、安価となる。
【選択図】図１

Description

被加工物に対して機械加工を行う加工セルに関する。

加工セルに設けられた加工機械により被加工物のワークを加工する場合、該ワークに対応した治具を加工機械に取り付け、その後ワークを該治具により加工機械に取り付けるようにしている。治具は治具ストッカに保管されており、該治具ストッカから加工しようとしたワークに適した治具を取り出し加工機械に装着するために、治具を搬送する治具搬送装置を備えている。

従来のこの治具搬送装置は、治具ストッカと加工機械間を移動する走行軸と、治具を持ち上げる昇降軸と、治具の下にホークを挿入するホーク軸等を備えており、治具ストッカに保管された治具の下にホークを挿入し、昇降軸を駆動して治具を持ち上げ、この状態で走行軸を駆動して加工機械位置まで治具を搬送するように構成されている。

上述した従来の治具搬送装置は、治具を持ち上げて搬送するものであり、治具全重量を支える機構を必要とし、大きなトルクを発生できるモータ等の駆動源を備える必要がある。その分治具搬送装置を高価なものにし、加工セル全体のコストを高くしている。
そこで、本発明の目的は、廉価な加工セルを得ることにある。

本願請求項１に係わる発明は、加工機械と、加工対象ワークの種類に対応して用意された複数の治具を保管する治具ストッカとを備えた加工セルにおいて、前記加工機械と前記治具ストッカとの間に、ロボットの走行軸によりロボットと共に移動する治具搬送手段が設けられ、前記ロボットにより前記治具搬送手段の上に治具を載せて搬送することを特徴とする加工セルである。又、請求項２に係わる発明は、前記ロボットは、治具と係合可能な係合手段を備え、該係合手段を治具と係合させて、前記治具ストッカと前記治具搬送手段間及び前記加工機械と前記治具搬送手段間を、治具を滑らせて移動させることを特徴とするものである。そして、請求項３に係わる発明は、前記ロボット走行軸による治具搬送中、前記係合手段を前記治具と係合させておき、搬送中における治具の落下を防ぎ、治具と係合手段の係合／解除動作回数を減らすようにしたものである。

又、請求項４に係わる発明は、加工機械と、加工対象ワークの種類に対応して用意された複数の治具を保管する治具ストッカとを備えた加工セルにおいて、前記加工機械と前記治具ストッカとの間に設けられた治具搬送路と、該治具搬送路の上に載せられた治具を滑らせて搬送するロボットとを備えることを特徴とする加工セルである。また、請求項５に係わる発明は、前記ロボットは、治具と係合可能な係合手段を備え、該係合手段を治具と係合させて該治具の搬送を行うようにしたものである。請求項６に係わる発明は、前記ロボットは把持手段を備え、該把持手段を使用して前記加工機械に取付けられた治具に対するワークの取付け／取外しを行うようにして、ワークのハンドリングと治具の搬送とを１台のロボットで兼用させるようにしたものである。請求項７に係わる発明は、ワークを治具にクランプする機能を備えたワーククランプ装置を有し、前記ロボットに把持手段を備え、前記ロボットは治具を治具ストッカ若しくは前記加工機械から一旦前記ワーククランプ装置に搬送し、治具に対するワークの取付け／取外しを行うようにしたものである。請求項８に係わる発明は、自動ハンド交換機を備え、ワークの種類に応じて前記把持手段を交換するようにした請求項６又は請求項７に記載の加工セル。

治具を持ち上げることなく治具を滑らせて搬送するから、大きな力を必要とせず、小型のロボットで治具の搬送ができる。そのため、ワークを加工機械に取付け／取り外しするワークハンドリングロボットを用いて治具を搬送するように兼用させることができ、廉価な加工セルを得ることができる。

図１は本発明の第１の実施形態の加工セルの概要図で、図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は同右側面図である。この実施形態においては、２台の加工機械１，２と、治具ストッカ３、ロボット４で構成されている。治具ストッカ３には複数の治具５が保管されている。図１に示す例では、１０種類の治具５が保管されているものを表している。ロボット４は、走行軸６を有し該走行軸６に沿ってロボット自体を移動させる走行軸スライダー７を備えている。該走行軸スライダー７には連結アーム８を介して治具搬送手段９が取り付けられている。

該治具搬送手段９は治具ストッカ３の側面に設けられた直線ガイド１０によっても支持され該治具搬送手段９の移動がガイドされるように構成されている。また、治具ストッカ３、治具搬送手段９、及び加工機械１，２のテーブル１１，１２の一部には治具５の移動を容易にするために回転自在のローラ１３が配設されている。

又、ロボットアーム１４の先端には該ロボットアーム１４と治具５と連結するための係合手段１５を備えている。図２はこの係合手段１５による治具５とロボットアーム先端との係合の説明図であり、図２（ａ）は上面図で、図２（ｂ）はその右側面図である。各治具５には同一の間隔をあけて配設された２つの係合用ピン穴１６が設けられており、係合手段１５は、先端に治具に設けられた係合用ピン穴１６に係合する上記間隔と同一間隔をあけて配設された２つのピン１７を備えており、この係合手段１５がロボットアーム１４の先端に取り付けられる。そして、この係合手段１５の２つのピン１７を治具５の２つの係合用ピン穴１６にそれぞれ挿入し係合手段１５と治具５を係合させる。そして、ロボット４が治具５を押す又は引く等の力を加えて治具５を滑らせて治具ストッカ３から取り出し、治具搬送手段９の上に載せ、さらに該治具搬送手段９から加工機械１，２のテーブル１１，１２に滑らせて載置するものである。なお、図２（ａ）、（ｂ）において符号１８は、治具５のアクチュエータである。

図３は、本実施形態における動作説明図であり、治具ストッカ３から選択した治具５を加工機械１に引き渡す動作の説明図である。図示しないシステムコントローラより加工機械で加工するワーク情報が加工機械及びロボット４に通知される。図３に示した例では、加工機械１によってあるワークを加工するものとし、該ワーク用の治具５が治具ストッカ３の番号８に保管された治具であるものとし、ワーク情報にはこの加工する加工機械１と番号８の治具５の情報を含み、このワーク情報が機械及びロボットに知らされる。

そうすると、ロボット４は、図３（ａ）に示すように、走行軸６を駆動し走行軸スライダー７を移動させ、治具ストッカ３の通知された番号８の治具位置に治具搬送手段９を位置決めする。そして、ロボットアーム１４を駆動して、係合手段１５の係合用ピン１７を番号８の治具５の係合用ピン穴１６に係合させ、その後、図３（ｂ）に示すようにロボット４は番号８の治具５を滑らせて治具ストッカ３から治具搬送手段９の上に押し出す。さらに、番号８の治具５の係合用ピン穴１６と治具搬送手段９の係合用ピン１７が係合したこの状態で、図３（ｃ）に示すように、ロボット４の走行軸６を駆動して治具搬送手段９を加工機械１の治具導入位置に位置決めする。次に、図３（ｄ）に示すように、ロボットアーム１４を駆動して治具５を滑らせて治具搬送手段９から加工機械１のテーブル１１上に押し入れる。その後、治具５の係合用ピン穴１６と治具搬送手段９の係合用ピン１７の係合を解き治具５の加工機械１への治具取付は完了する。

次に、図示しないＡＨＣ（自動ハンド交換機）を用いて、ロボットアーム１４の先端から係合手段１５を取り外し、指令されたワークを把持するハンドを該ロボットアーム先端に取り付ける。図４はワーク２０を加工機械に取り付けた治具５に装着する動作の説明図である。ロボットアーム１４の先端に取り付けたハンド２１でワーク２０を把持し、治具５への取付位置に移動し（図４（ａ）は取付途中を示す図である）、該位置にワーク２０を位置決めし、図４（ｂ）に示すように治具５のアクチュエータ１８を駆動してワーク２０を治具５に取付る。その後、加工機械でワーク２０に対して加工を行い、加工完了後、ハンド２１によりワーク２０を把持し、治具５のアクチュエータ１８の作動を解き、治具５から加工後のワーク２０を取り出す。

また、治具をも交換するときには、ＡＨＣでハンド２１に変えてロボットアーム１４の先端に係合手段１５を取り付け、前述した治具ストッカ３から治具を取り出し加工機械１への取付動作とは逆の手順でロボットを動作させて、治具５を治具ストッカ３に収納する。例えば加工機械１に取りつれていた番号８の治具を加工機械１から取り出し、治具ストッカ３の番号８の位置にこの治具を収納する。この場合においても、ロボット４は治具の係合用ピン穴１６と係合手段１５のピン１７とを係合させて、治具５を、押す又は引くの力を加えて治具５をテーブル１１、治具搬送手段９、治具ストッカ３上を滑らせながら治具を移動させるものである。

以上のように、治具５を移動させるとき、治具５を滑らせながら移動させ、又、治具搬送手段９に載置した後は、ロボット４の走行軸の駆動で移動させるものであるから、ロボット４は治具５の全重量を支える必要がなく、大きな力を必要とせず、格別大型のロボットを用いる必要はない。特に、通常、加工セルには、ワークを加工機械に取り付けたり取り外し搬送するためのワークハンドリングロボットを備えている。そこで、このワークハンドリングロボットを上述したロボット４の代わりに用いて、治具搬送、取付け用に利用することができる。これにより、既存のロボットを治具搬送用に利用できるから加工セルの全体のコストを廉価に構成することができる。

又、治具５を搬送する場合、搬送中、治具の係合用ピン穴１６と係合手段１５のピン１７とは常に係合していることから、治具５の治具搬送手段９からの落下を防止することができると共に、このピン１７と係合用ピン穴１６との係合／解除の動作回数が減らされ作業効率がよくなるものである。

図５は、本発明の第２の実施形態の説明図である。図５（ａ）は上面図であり、図５（ｂ）は右側面図である。上述した第１の実施形態と同一の要素に対しては同一の符号を付している。この第２の実施形態と前述した第１の実施形態と相違する点は、治具搬送手段９の代わりに治具搬送路３０を設けた点と、走行軸を備えないロボット３１を用いている点である。第１の実施形態と同様に走行軸を備えたロボットを用いてもよいが、治具ストッカ３に格納された各治具５、及び各加工機械に対してアクセスする位置が、固定されたロボットの動作範囲可能領域内に収まるものであれば、走行軸を備えないロボットでもよいものである。図５に示す例では、加工機械が２台で、治具ストッカ３には７つの治具が収納されており、所定位置に据え付けられたロボット３１は、各加工機械１，２及び７つの各治具５に対するアクセス位置をその動作範囲領域内に収まるものとしている。

この第２の実施形態においては、治具ストッカ３からの治具５の取り出し、又は治具５の収納、及び加工機械への治具５の取付、及び取り出しの動作は前述した第１の実施形態と同一動作である。相違する点は、第１の実施形態では、ロボットの走行軸が動作して治具搬送手段９を移動させて治具５を移動させたが、この第２の実施形態では、ロボット３１により搬送路３０上で治具５を滑らせて移動させ、治具ストッカ３の治具取り出し位置から加工機械への取付位置まで、逆に加工機械の取り出し位置から治具ストッカの収納位置まで移動させる点が相違するのみである。

図６は、本発明の第３の実施形態の概要図である。この第３の実施形態は、ワーククランプ装置３３を第１の実施形態に追加した点で相違するものである。この第３の実施形態では、ワーククランプ装置３３にて治具５へのワーク取付／取り外しを行うようにしたものである。システムコントローラよりワーク情報が加工機械及びロボットに通知されると、ロボット４は、前述した動作により対応する治具５を治具ストッカ３から取り出し、ワーククランプ装置３３に引き渡す。その後、ロボット４はワークを把持しワーククランプ装置３３上の治具５に取付け、さらにワークが取り付けられた治具を加工機械まで搬送し該治具を加工機械に取り付ける。又、ロボット４は加工機械に取り付けられた治具をワークを取り付けたまま取り外し、ワーククランプ装置３３まで搬送し、該ワーククランプ装置３３で治具５からワークを取り外し、ワークは次の工程へ、治具５は治具ストッカ３に格納する。

以上説明した各実施形態においては、ＡＨＣを用いて、ロボットアーム１４の先端にハンド２１と係合手段１５を交換して取り付けるようにした例を説明した。しかし、係合手段１５は、各治具５に設けられた係合用ピン穴１６に係合手段１５のピン１７を挿入し係合するだけの簡単に構成（この係合により、治具を押す又は引く等力を加え治具を滑らせるものであるから、ピンとピン穴による係合以外にも、溝と溝に係合する板等の押し引きができる係合であればよい）であることから、ロボット４のロボットアーム先端に固定しておいてもよい。また、各ハンドにこの係合手段をも備えるようにして、ハンドと係合手段の交換取付作業をなくしてもよい。

本発明の第１の実施形態の概要図である。同実施形態における係合手段と治具との係合を説明する説明図である。同実施形態における動作説明図である。同実施形態においてワークを治具に装着する動作の説明図である。本発明の第２の実施形態の説明図である。本発明の第３実施形態の概要図である。

符号の説明

１，２加工機械
３治具ストッカ
４ロボット
５治具
６走行軸
７走行軸スライダー
８連結アーム
９治具搬送手段
１０直線ガイド
１１，１２テーブル
１３ローラ
１４ロボットアーム
１５係合手段
１６係合用ピン穴
１７ピン
１８治具アクチュエータ
２０ワーク
２１ハンド
３０搬送路
３１ロボット
３３ワーククランプ装置

Claims

加工機械と、加工対象ワークの種類に対応して用意された複数の治具を保管する治具ストッカとを備えた加工セルにおいて、前記加工機械と前記治具ストッカとの間に、ロボットの走行軸によりロボットと共に移動する治具搬送手段が設けられ、前記ロボットにより前記治具搬送手段の上に治具を載せて搬送することを特徴とする加工セル。
前記ロボットは、治具と係合可能な係合手段を備え、該係合手段を治具と係合させて、前記治具ストッカと前記治具搬送手段間及び前記加工機械と前記治具搬送手段間を、治具を滑らせて移動させることを特徴とする請求項１に記載の加工セル。
前記ロボット走行軸による治具搬送中、前記係合手段を前記治具と係合させておくことを特徴とする請求項２に記載の加工セル。
加工機械と、加工対象ワークの種類に対応して用意された複数の治具を保管する治具ストッカとを備えた加工セルにおいて、前記加工機械と前記治具ストッカとの間に設けられた治具搬送路と、該治具搬送路の上に載せられた治具を滑らせて搬送するロボットとを備えることを特徴とする加工セル。
前記ロボットは、治具と係合可能な係合手段を備え、該係合手段を治具と係合させて該治具の搬送を行う請求項４に記載の加工セル。
前記ロボットは把持手段を備え、該把持手段を使用して前記加工機械に取付けられた治具に対するワークの取付け／取外しを行うことを特徴とする請求項１乃至５の内何れか１項に記載の加工セル。
ワークを治具にクランプする機能を備えたワーククランプ装置を有し、前記ロボットに把持手段を備え、前記ロボットは治具を治具ストッカ若しくは前記加工機械から一旦前記ワーククランプ装置に搬送し、治具に対するワークの取付け／取外しを行うことを特徴とする請求項１乃至５の内何れか１項に記載の加工セル。
自動ハンド交換機を備え、ワークの種類に応じて前記把持手段を交換するようにした請求項６又は請求項７に記載の加工セル。