JP2009160694A - トランスファ式加工システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 加工の自由度、汎用性を向上させることができるとともにコンパクトなトランスファ式加工システムを構成する
【解決手段】 ワーク搬送装置に沿って複数設けられた加工ユニットを備え、前記加工ユニットの加工ヘッドが交換可能なトランスファ式加工装置において、前記加工ユニットに着脱する加工ヘッドを搬送する産業用ロボットと、前記加工ヘッドを載置するための加工ヘッドストッカと、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】 ワーク搬送装置に沿って複数設けられた加工ユニットを備え、前記加工ユニットの加工ヘッドが交換可能なトランスファ式加工装置において、前記加工ユニットに着脱する加工ヘッドを搬送する産業用ロボットと、前記加工ヘッドを載置するための加工ヘッドストッカと、を備える。
【選択図】図１
Description
本発明は、加工ヘッドを交換し、多種類のワーク加工を行うトランスファ式加工システムに関する。
従来、自動車のエンジン周りの部品や足回りの部品の加工は、トランスファ式加工システムで行われていたが、その加工ユニットは専用機であるため、自由度や汎用性が低く、生産量が少ない場合には適用することができなかった。汎用性を高める目的で、マシニングセンタを利用した生産ラインを使用することもあるが、汎用性は高いが、生産性が低いという欠点があった。
そのため、従来のトランスファ式加工システムは、図５、６、７に示すように、加工ヘッドの交換をすることで加工の自由度を向上させている（例えば、特許文献１参照）。
図５、６、７は、従来のトランスファ式加工システムを示しており、それぞれ側面図、正面図、平面図である。図において、Ｗはワークであり、左右いずれかの方向から搬送されてくるものである。２は加工ユニットである。６は加工ヘッドであり、キャリア５に保持されワークＷを加工するための工具スピンドル３５が設けられている。また、加工ヘッド６は、昇降モータ１１の駆動により、上下に移動する。４も加工ヘッドであり、同様にキャリア５に保持されている。加工ヘッド４は、加工ヘッド６の工具スピンドル３５とは異なる工具スピンドルが設けられている。３２は押圧手段であり、キャリア５を紙面左方向へ押圧する。
従来のトランスファ式加工システムは、以上のように構成されているので、加工ヘッド６が上昇した状態で押圧手段３２が動作すると、キャリア５が紙面左方向へ押し出され、順次キャリアが水平移動し、加工ヘッドを交換することができる。
このように、従来のトランスファ式加工システムは、加工ユニットの近傍に交換用の加工ヘッドを準備している。
特許第２５３２１５４号公報（第１−５頁、図１、２，３）
そのため、従来のトランスファ式加工システムは、図５、６、７に示すように、加工ヘッドの交換をすることで加工の自由度を向上させている（例えば、特許文献１参照）。
図５、６、７は、従来のトランスファ式加工システムを示しており、それぞれ側面図、正面図、平面図である。図において、Ｗはワークであり、左右いずれかの方向から搬送されてくるものである。２は加工ユニットである。６は加工ヘッドであり、キャリア５に保持されワークＷを加工するための工具スピンドル３５が設けられている。また、加工ヘッド６は、昇降モータ１１の駆動により、上下に移動する。４も加工ヘッドであり、同様にキャリア５に保持されている。加工ヘッド４は、加工ヘッド６の工具スピンドル３５とは異なる工具スピンドルが設けられている。３２は押圧手段であり、キャリア５を紙面左方向へ押圧する。
従来のトランスファ式加工システムは、以上のように構成されているので、加工ヘッド６が上昇した状態で押圧手段３２が動作すると、キャリア５が紙面左方向へ押し出され、順次キャリアが水平移動し、加工ヘッドを交換することができる。
このように、従来のトランスファ式加工システムは、加工ユニットの近傍に交換用の加工ヘッドを準備している。
従来のトランスファ式加工システムは、交換用加工ヘッドが加工ユニットに隣接したキャリアに保持されているため、交換可能な加工ユニットの種類に限度があった。また、ワークの搬送方向に交換用加工ヘッドが配置されているため、ワークの搬送方向に加工システムが長くなってしまうという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、産業用ロボットに複数の交換用加工ヘッドを搬送させることで、加工の自由度、汎用性を向上させることができるとともにコンパクトなトランスファ式加工システムを提供することを目的とする。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、産業用ロボットに複数の交換用加工ヘッドを搬送させることで、加工の自由度、汎用性を向上させることができるとともにコンパクトなトランスファ式加工システムを提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、ワーク搬送装置に沿って複数設けられた加工ユニットを備え、前記加工ユニットの加工ヘッドが交換可能なトランスファ式加工装置において、前記加工ユニットに着脱可能な加工ヘッドを搬送する産業用ロボットと、前記加工ヘッドを載置するための加工ヘッドストッカと、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、第１のワークを加工する第１の複数の加工ユニットと、前記第１の複数の加工ユニットに順次ワークを搬送する第１のワーク搬送装置と、第２のワークを加工する第２の複数の加工ユニットと、前記第１のワーク搬送装置に平行に設けられ、前記第２の複数の加工ユニットに順次ワークを搬送する第２のワーク搬送装置と、を備え、前記第１および第２の加工ユニットの加工ヘッドが交換可能なトランスファ式加工装置において、前記第１および第２のワーク搬送装置の間に設けられた産業用ロボットと、前記第１および第２のワーク搬送装置の間に設けられ、前記加工ヘッドを載置する加工ヘッドストッカと、を備え、前記産業用ロボットによって、前記第１または第２の複数の加工ユニットに装着する加工ヘッドが交換されることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、第１のワークを加工する第１の複数の加工ユニットと、前記第１の複数の加工ユニットに順次ワークを搬送する第１のワーク搬送装置と、第２のワークを加工する第２の複数の加工ユニットと、前記第１のワーク搬送装置に平行に設けられ、前記第２の複数の加工ユニットに順次ワークを搬送する第２のワーク搬送装置と、を備え、前記第１および第２の加工ユニットの加工ヘッドが交換可能なトランスファ式加工装置において、前記第１および第２のワーク搬送装置に平行に設けられた走行装置と、前記走行装置に載置された産業用ロボットと、前記走行装置の端部に設けられ、前記加工ヘッドを載置するための加工ヘッドストッカと、を備え、前記産業用ロボットによって、前記第１または第２の複数の加工ユニットに装着する加工ヘッドが交換されることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、互いに平行な第１の直線部と第２の直線部とを備えるループ状に構成されたワーク搬送装置と、前記ワーク搬送装置に沿って複数設けられた加工ユニットと、を備え、前記加工ユニットの加工ヘッドが交換可能なトランスファ式加工装置において、前記第１および第２のワーク搬送装置に平行に設けられた走行装置と、前記走行装置に載置された産業用ロボットと、前記走行装置の端部に設けられ、前記加工ヘッドを載置するための加工ヘッドストッカと、を備え、前記産業用ロボットによって、前記第１または第２の複数の加工ユニットに装着する加工ヘッドが交換されることを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記産業用ロボットは、７軸ロボットであることを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、前記産業用ロボットは、天吊りまたは棚置きされていることを特徴とするものである。
請求項１に記載の発明は、ワーク搬送装置に沿って複数設けられた加工ユニットを備え、前記加工ユニットの加工ヘッドが交換可能なトランスファ式加工装置において、前記加工ユニットに着脱可能な加工ヘッドを搬送する産業用ロボットと、前記加工ヘッドを載置するための加工ヘッドストッカと、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、第１のワークを加工する第１の複数の加工ユニットと、前記第１の複数の加工ユニットに順次ワークを搬送する第１のワーク搬送装置と、第２のワークを加工する第２の複数の加工ユニットと、前記第１のワーク搬送装置に平行に設けられ、前記第２の複数の加工ユニットに順次ワークを搬送する第２のワーク搬送装置と、を備え、前記第１および第２の加工ユニットの加工ヘッドが交換可能なトランスファ式加工装置において、前記第１および第２のワーク搬送装置の間に設けられた産業用ロボットと、前記第１および第２のワーク搬送装置の間に設けられ、前記加工ヘッドを載置する加工ヘッドストッカと、を備え、前記産業用ロボットによって、前記第１または第２の複数の加工ユニットに装着する加工ヘッドが交換されることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、第１のワークを加工する第１の複数の加工ユニットと、前記第１の複数の加工ユニットに順次ワークを搬送する第１のワーク搬送装置と、第２のワークを加工する第２の複数の加工ユニットと、前記第１のワーク搬送装置に平行に設けられ、前記第２の複数の加工ユニットに順次ワークを搬送する第２のワーク搬送装置と、を備え、前記第１および第２の加工ユニットの加工ヘッドが交換可能なトランスファ式加工装置において、前記第１および第２のワーク搬送装置に平行に設けられた走行装置と、前記走行装置に載置された産業用ロボットと、前記走行装置の端部に設けられ、前記加工ヘッドを載置するための加工ヘッドストッカと、を備え、前記産業用ロボットによって、前記第１または第２の複数の加工ユニットに装着する加工ヘッドが交換されることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、互いに平行な第１の直線部と第２の直線部とを備えるループ状に構成されたワーク搬送装置と、前記ワーク搬送装置に沿って複数設けられた加工ユニットと、を備え、前記加工ユニットの加工ヘッドが交換可能なトランスファ式加工装置において、前記第１および第２のワーク搬送装置に平行に設けられた走行装置と、前記走行装置に載置された産業用ロボットと、前記走行装置の端部に設けられ、前記加工ヘッドを載置するための加工ヘッドストッカと、を備え、前記産業用ロボットによって、前記第１または第２の複数の加工ユニットに装着する加工ヘッドが交換されることを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記産業用ロボットは、７軸ロボットであることを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、前記産業用ロボットは、天吊りまたは棚置きされていることを特徴とするものである。
本発明によれば、産業用ロボットに複数の交換用加工ヘッドを搬送させることで、加工の自由度、汎用性を向上させることができるとともにコンパクトなトランスファ式加工システムを構成することができる。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明のトランスファ式加工システムの構成図である。図において、１０１は産業用ロボットであるが、狭小な場所であっても干渉無く動作可能な７軸の産業用ロボットが望ましい。１０２は加工対象となるワークであり、例えばエンジン部品や足回り部品等である。１０３はワーク搬送装置であり、ワーク１０３を一方向に搬送するためのものであり、リフトやキャリー等も含む。１０４は、加工ヘッドであり、ロボット１０１によって搬送される。加工ヘッドは穴あけ用の多軸工具を備えているが、タップ、ボーリング、フェーシング加工用等、任意の加工ヘッドでよい。１０５は、加工ユニットであり、加工ヘッド１０４を保持してワーク１０２に所定の加工を施すものである。加工ユニット１０４には、加工ヘッド１０４をワーク１０２に対して前進または後退させるための第１の駆動手段（不図示）と、加工ヘッド１０４の工具を回転させるための第２の駆動手段（不図示）が設けられている。１０６は、棚状の加工ヘッドストッカであり、複数の交換用の加工ヘッドを垂直方向に載置しておくためのものである。
図２は、本発明のトランスファ式加工システムの詳細を示す説明図である。図１と符号が同じものは説明を省略する。２０２は、ロボットの動作を制御するためのコントローラであり、加工システム全体を制御する上位コントローラ（不図示）に接続されている。なお、加工ユニット１０５およびワーク搬送装置１０３も上位コントローラに接続されている。２０１は、加工ユニット１０５に設けられた送りガイドである。
図２は、本発明のトランスファ式加工システムの詳細を示す説明図である。図１と符号が同じものは説明を省略する。２０２は、ロボットの動作を制御するためのコントローラであり、加工システム全体を制御する上位コントローラ（不図示）に接続されている。なお、加工ユニット１０５およびワーク搬送装置１０３も上位コントローラに接続されている。２０１は、加工ユニット１０５に設けられた送りガイドである。
次に、その動作について説明する。
加工ヘッド１０４の交換が必要になると、ロボット１０１は加工ユニット１０５から、加工ヘッド１０４を取り出し、加工ヘッドストッカ１０６の空いている棚に退避させる。なお、棚は、上位コントローラによって管理されている。次に、目的とする加工ヘッド１０４を加工ヘッドストッカ１０６から取出し、送りガイド２０１加工ユニットに挿入する。挿入後、加工ヘッド１０４をロボットの手先から切り離す。ここで、切り離しのタイミングは、加工ユニット１０５に設けられた第１の駆動手段と加工ヘッド１０４とが結合したことを確認する確認センサを加工ユニット１０５に設けておき、この確認センサの検出信号を上位コントローラ経由でロボットコントローラ２０２が受け取り、判断する。切り離された加工ヘッド１０４は、加工ユニット１０５の第２の駆動手段にも結合される。そして、加工ユニット１０５は、上位コントローラの指令の下、ワーク搬送装置１０３によって搬送されてきたワーク１０２に対して第２の駆動手段を動作させて、工具を回転させるとともに、第１の駆動手段を動作させて加工ヘッド１０４を送りガイド２０１に沿ってワーク方向に前進させ、所定の加工を行う。
加工ヘッド１０４の交換が必要になると、ロボット１０１は加工ユニット１０５から、加工ヘッド１０４を取り出し、加工ヘッドストッカ１０６の空いている棚に退避させる。なお、棚は、上位コントローラによって管理されている。次に、目的とする加工ヘッド１０４を加工ヘッドストッカ１０６から取出し、送りガイド２０１加工ユニットに挿入する。挿入後、加工ヘッド１０４をロボットの手先から切り離す。ここで、切り離しのタイミングは、加工ユニット１０５に設けられた第１の駆動手段と加工ヘッド１０４とが結合したことを確認する確認センサを加工ユニット１０５に設けておき、この確認センサの検出信号を上位コントローラ経由でロボットコントローラ２０２が受け取り、判断する。切り離された加工ヘッド１０４は、加工ユニット１０５の第２の駆動手段にも結合される。そして、加工ユニット１０５は、上位コントローラの指令の下、ワーク搬送装置１０３によって搬送されてきたワーク１０２に対して第２の駆動手段を動作させて、工具を回転させるとともに、第１の駆動手段を動作させて加工ヘッド１０４を送りガイド２０１に沿ってワーク方向に前進させ、所定の加工を行う。
このように、本実施例によれば、複数の加工ヘッドを柔軟に交換することができるので、加工の自由度、汎用性を向上させることができる。しかも、交換用の加工ヘッドはストッカに垂直方向に棚置きされているので、設置面積の小さいシステムを構成することができる。
図３は第２実施例の構成を示す図であり、ロボットの左右に互いに平行なワーク搬送装置が設けられたシステム構成図である。図において、２台のロボットは左右に配置された加工ユニットの加工ヘッドを自由に交換することができる。
このように、本実施例によれば、左右の加工ユニットに対して共通のロボットとストッカを備えているので、実施例１の効果に加え、工程数に対してさらに設置面積の小さいシステムを構成することができる。
なお、左右のワーク搬送装置をループ状に結合すれば、さらに工程を増やすことができ、複雑な加工を施すことができると共に、ワークや加工内容に変更があっても、柔軟に対応することができる。
なお、左右のワーク搬送装置をループ状に結合すれば、さらに工程を増やすことができ、複雑な加工を施すことができると共に、ワークや加工内容に変更があっても、柔軟に対応することができる。
図４は第３実施例の構成を示す図であり、ロボットの左右に互いに平行なワーク搬送装置が設けられている点では実施例２と共通するが、ワーク１０２の搬送方向に沿って、（１）ロボットの走行軸３０１が設けられている点、（２）および走行軸の末端にストッカ１０６が設けられている点が相違する。
このように、本実施例によれば、ロボットが走行軸３０１上を走行することによって任意の加工ユニットの加工ヘッドを交換することができるので、実施例１、２の効果に加え、シンプルなシステムを構成することができる。
なお、左右のワーク搬送装置をループ状に結合すれば、１つのワークに対してさらに工程を増やすことができ、複雑な加工を施すことができると共に、ワークや加工内容に変更があっても、柔軟に対応することができる。
なお、左右のワーク搬送装置をループ状に結合すれば、１つのワークに対してさらに工程を増やすことができ、複雑な加工を施すことができると共に、ワークや加工内容に変更があっても、柔軟に対応することができる。
以上、本発明によれば、産業用ロボットに複数の交換用加工ヘッドを搬送させることで、加工の自由度、汎用性を向上させることができるとともにコンパクトなトランスファ式加工システムを構成することができる。
なお、ロボットは、天吊や棚置きとしてもよく、これによりさらに設置面積の小さいシステムを構成することができる。
なお、ロボットは、天吊や棚置きとしてもよく、これによりさらに設置面積の小さいシステムを構成することができる。
１０１ ロボット
１０２ ワーク
１０３ ワーク搬送装置
１０４ 加工ヘッド
１０５ 加工ユニット
１０６ 加工ヘッドストッカ
２０１ 送りガイド
２０２ コントローラ
１０２ ワーク
１０３ ワーク搬送装置
１０４ 加工ヘッド
１０５ 加工ユニット
１０６ 加工ヘッドストッカ
２０１ 送りガイド
２０２ コントローラ
Claims (6)
- ワーク搬送装置に沿って複数設けられた加工ユニットを備え、前記加工ユニットの加工ヘッドが交換可能なトランスファ式加工装置において、
前記加工ユニットに着脱可能な加工ヘッドを搬送する産業用ロボットと、
前記加工ヘッドを載置するための加工ヘッドストッカと、を備えたことを特徴とするトランスファ式加工装置。 - 第１のワークを加工する第１の複数の加工ユニットと、前記第１の複数の加工ユニットに順次ワークを搬送する第１のワーク搬送装置と、第２のワークを加工する第２の複数の加工ユニットと、前記第１のワーク搬送装置に平行に設けられ、前記第２の複数の加工ユニットに順次ワークを搬送する第２のワーク搬送装置と、を備え、前記第１および第２の加工ユニットの加工ヘッドが交換可能なトランスファ式加工装置において、
前記第１および第２のワーク搬送装置の間に設けられた産業用ロボットと、
前記第１および第２のワーク搬送装置の間に設けられ、前記加工ヘッドを載置する加工ヘッドストッカと、を備え、
前記産業用ロボットによって、前記第１または第２の複数の加工ユニットに装着する加工ヘッドが交換されることを特徴とするトランスファ式加工装置。 - 第１のワークを加工する第１の複数の加工ユニットと、前記第１の複数の加工ユニットに順次ワークを搬送する第１のワーク搬送装置と、第２のワークを加工する第２の複数の加工ユニットと、前記第１のワーク搬送装置に平行に設けられ、前記第２の複数の加工ユニットに順次ワークを搬送する第２のワーク搬送装置と、を備え、前記第１および第２の加工ユニットの加工ヘッドが交換可能なトランスファ式加工装置において、
前記第１および第２のワーク搬送装置に平行に設けられた走行装置と、
前記走行装置に載置された産業用ロボットと、
前記走行装置の端部に設けられ、前記加工ヘッドを載置するための加工ヘッドストッカと、を備え、
前記産業用ロボットによって、前記第１または第２の複数の加工ユニットに装着する加工ヘッドが交換されることを特徴とするトランスファ式加工装置。 - 互いに平行な第１の直線部と第２の直線部とを備えるループ状に構成されたワーク搬送装置と、前記ワーク搬送装置に沿って複数設けられた加工ユニットと、を備え、前記加工ユニットの加工ヘッドが交換可能なトランスファ式加工装置において、
前記第１および第２のワーク搬送装置に平行に設けられた走行装置と、
前記走行装置に載置された産業用ロボットと、
前記走行装置の端部に設けられ、前記加工ヘッドを載置するための加工ヘッドストッカと、を備え、
前記産業用ロボットによって、前記第１または第２の複数の加工ユニットに装着する加工ヘッドが交換されることを特徴とするトランスファ式加工装置。 - 前記産業用ロボットは、７軸ロボットであることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のトランスファ式加工装置。
- 前記産業用ロボットは、天吊りまたは棚置きされていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のトランスファ式加工装置。
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-
2008
- 2008-01-08 JP JP2008000943A patent/JP5200545B2/ja not_active Expired - Fee Related
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