JP2015178146A - loader system and machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ローダシステム及び工作機械に関する。 The present invention relates to a loader system and a machine tool.
旋盤などの工作機械において、ワークをローダチャックに保持した状態で搬送するローダシステムが用いられる。このようなローダシステムは、主軸とワーク搬入部との間でワークを搬送するローダ装置を有する構成である。ワークを主軸に搬入する際、主軸とワークとの間で周方向の位置(位相)を合わせた状態で搬入を行う場合がある。従来、ローダシステムにおいてこのような位相合わせを行う際には、例えば特許文献1に記載のように、ローダ装置とは別個に専用の位相検出装置を用いてワークの位相を検出していた。 In a machine tool such as a lathe, a loader system that transports a workpiece while being held by a loader chuck is used. Such a loader system is configured to include a loader device that transports a workpiece between the spindle and the workpiece loading unit. When loading a workpiece into the spindle, loading may be performed with the circumferential position (phase) aligned between the spindle and the workpiece. Conventionally, when performing such phase alignment in a loader system, for example, as described in Patent Document 1, the phase of a workpiece has been detected using a dedicated phase detection device separately from the loader device.
しかしながら、特許文献1に記載のような別個の装置を用いた場合、所望の検出精度で位相が検出できるものの、該装置を配置するスペースが必要になり、装置全体が大掛かりになる。これにより、コストが高くなり、メンテナンス面での負担が大きくなるという問題があった。 However, when a separate apparatus as described in Patent Document 1 is used, although the phase can be detected with a desired detection accuracy, a space for arranging the apparatus is required, and the entire apparatus becomes large. As a result, there is a problem in that the cost increases and the burden on maintenance increases.
以上のような事情に鑑み、本発明は、低コスト化を図ることができ、かつメンテナンス面の負担を低減することが可能なローダシステム及び工作機械を提供することを目的とする。 In view of the circumstances as described above, it is an object of the present invention to provide a loader system and a machine tool capable of reducing the cost and reducing the maintenance burden.
本発明では、ワークをローダチャックに保持した状態でワークを搬送するローダシステムであって、ワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方を検出可能なセンサ部と、ワークの側面または端面を一周にわたってセンサ部に対向させるようにローダチャックを移動させる駆動部を有し、かつ、駆動部を制御するとともにセンサ部及び駆動部からの出力に基づいてワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方の位置を算出する制御部を有するローダ装置と、を備える。 In this invention, it is a loader system which conveys a workpiece | work in the state which hold | maintained the workpiece | work to the loader chuck | zipper, Comprising: The sensor part which can detect at least one among the convex part and recessed part of a workpiece | work, and a sensor over the circumference or side surface of a workpiece | work A drive unit that moves the loader chuck so as to face the part, controls the drive unit, and calculates the position of at least one of the convex part and concave part of the workpiece based on the output from the sensor part and the drive part A loader device having a control unit.
また、駆動部は、互いに交差する2つの方向にローダチャックを直線移動させる移動機構を有し、移動機構によってローダチャックを円運動させることでワークの側面または端面を一周にわたってセンサ部に対向させてもよい。また、駆動部は、水平面に対して略垂直な平面に沿ってローダチャックを円運動させてもよい。また、センサ部は、所定の回転軸を中心として回転可能に形成されるとともに、センサ部を回転させるセンサ駆動部を備え、制御部は、ローダ駆動部によりワークの側面をセンサ部に対向させた状態で回転軸を中心としてローダチャックを周回させるとともに、センサ駆動部によりローダチャックの周回に同期させてセンサ部を回転させてもよい。また、センサ部は、光学式センサが用いられてもよい。 In addition, the drive unit has a moving mechanism that linearly moves the loader chuck in two directions intersecting each other, and causes the loader chuck to move circularly by the moving mechanism so that the side surface or end surface of the workpiece is opposed to the sensor unit over one round. Also good. Further, the drive unit may cause the loader chuck to circularly move along a plane substantially perpendicular to the horizontal plane. The sensor unit is formed to be rotatable about a predetermined rotation axis, and includes a sensor driving unit that rotates the sensor unit. The control unit causes the side surface of the workpiece to face the sensor unit by the loader driving unit. In this state, the loader chuck may be rotated around the rotation axis, and the sensor unit may be rotated by the sensor driving unit in synchronization with the rotation of the loader chuck. The sensor unit may be an optical sensor.
また、本発明では、加工対象のワークを保持する主軸を備える工作機械であって、ワーク搬入部と主軸との間においてワークを搬送するローダシステムを備え、ローダシステムとして、上記のローダシステムが用いられる。 In the present invention, the machine tool includes a spindle that holds a workpiece to be machined, and includes a loader system that conveys the workpiece between the workpiece carry-in portion and the spindle, and the loader system is used as the loader system. It is done.
また、ローダシステムのセンサ部は、ワークの搬送経路に配置されてもよい。また、ローダシステムの制御部は、算出したワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方の位置に基づいて、主軸及びローダチャックの少なくとも一方を凸部及び凹部のうち少なくとも一方の位置に対応させて回転させてもよい。 Further, the sensor unit of the loader system may be arranged in the workpiece conveyance path. In addition, the control unit of the loader system rotates at least one of the spindle and the loader chuck corresponding to the position of at least one of the convex portion and the concave portion based on the calculated position of at least one of the convex portion and the concave portion of the workpiece. You may let them.
本発明によれば、ワークの側面または端面を一周にわたってセンサ部に対向させるように駆動部によってローダチャックとセンサ部とを相対的に移動させることでワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方を検出するため、位相合わせ装置を別途用いることなく、ワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方の位置を算出することができる。これにより、ワークの搬送を効率的に行うことができ、ローダシステムの低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, at least one of the convex part and the concave part of the workpiece is detected by relatively moving the loader chuck and the sensor unit by the driving unit so that the side surface or the end surface of the workpiece is opposed to the sensor unit over the entire circumference. Therefore, the position of at least one of the convex part and the concave part of the workpiece can be calculated without using a phase matching device separately. Thereby, a workpiece | work can be conveyed efficiently and cost reduction of a loader system can be achieved.
また、駆動部が、互いに交差する2つの方向にローダチャックを直線移動させる移動機構を有し、該移動機構によってローダチャックを円運動させることでワークの側面または端面を一周にわたってセンサ部に対向させるものでは、ワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方の位置をより効率的に算出することができる。また、駆動部が、水平面に対して略垂直な平面に沿ってローダチャックを円運動させるものでは、既存のローダチャックを用いてワークの側面または端面を一周にわたってセンサ部に対向させることができるため、新たに駆動系を設ける必要がなく、ローダシステムの低コスト化を図ることができる。また、センサ部が、所定の回転軸を中心として回転可能に形成されるとともに、センサ部を回転させるセンサ駆動部を備え、制御部が、ローダ駆動部によりワークの側面をセンサ部に対向させた状態で回転軸を中心としてローダチャックを周回させるとともに、センサ駆動部によりローダチャックの周回に同期させてセンサ部を回転させるものでは、ワークの側面の凸部及び凹部のうち少なくとも一方を確実に検出することができる。また、センサ部として、光学式センサが用いられるものでは、センサ部のコストが抑えられるため、ローダシステムの低コスト化を図ることができる。 Further, the drive unit has a moving mechanism that linearly moves the loader chuck in two directions intersecting each other, and the loader chuck is moved circularly by the moving mechanism so that the side surface or the end surface of the workpiece is opposed to the sensor unit over one round. According to the present invention, at least one position of the convex portion and the concave portion of the workpiece can be calculated more efficiently. In addition, when the drive unit causes the loader chuck to circularly move along a plane substantially perpendicular to the horizontal plane, the side surface or end surface of the workpiece can be made to face the sensor unit over the entire circumference using the existing loader chuck. Therefore, it is not necessary to provide a new drive system, and the cost of the loader system can be reduced. The sensor unit is formed to be rotatable about a predetermined rotation axis, and includes a sensor driving unit that rotates the sensor unit. The control unit causes the loader driving unit to face the side surface of the workpiece to the sensor unit. When the loader chuck is rotated around the rotation axis in the state and the sensor drive unit is rotated by the sensor drive unit in synchronization with the rotation of the loader chuck, at least one of the convex part and the concave part on the side surface of the workpiece is reliably detected. can do. Further, in the case where an optical sensor is used as the sensor unit, the cost of the sensor unit can be suppressed, so that the cost of the loader system can be reduced.
また、本発明では、ローダシステムとして、ワークの搬送を効率的に行うことができ、低コスト化を図ることができる上記のローダシステムが用いられるため、加工効率の高い工作機械を低コストで得ることができる。 Further, in the present invention, since the loader system described above that can efficiently carry a workpiece and can reduce the cost is used as the loader system, a machine tool with high machining efficiency is obtained at low cost. be able to.
また、ローダシステムのセンサ部が、ワークの搬送経路に配置されるものでは、ワークの搬送中に凸部及び凹部のうち少なくとも一方を検出することができるため、ワークの搬送を効率的に行うことができる。また、ローダシステムの制御部が、算出したワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方の位置に基づいて、主軸及びローダチャックの少なくとも一方を凸部及び凹部のうち少なくとも一方の位置に対応させて回転させるものでは、ワークを不具合なく主軸に装着することができる。 In addition, when the loader system sensor unit is arranged on the workpiece conveyance path, it is possible to detect at least one of the convex portion and the concave portion during conveyance of the workpiece, so that the workpiece is efficiently conveyed. Can do. Further, the control unit of the loader system rotates at least one of the spindle and the loader chuck corresponding to the position of at least one of the convex portion and the concave portion based on the calculated position of the convex portion and the concave portion of the workpiece. In this case, the work can be mounted on the spindle without any trouble.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、XYZ座標系を用いて図中の方向を説明する。このXYZ座標系においては、水平面に平行な平面をXZ平面とする。このXZ平面に平行な任意の方向をZ方向と表記し、Z方向に直交する方向をX方向と表記する。また、XZ平面に垂直な方向はY方向と表記する。X方向、Y方向及びZ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が+方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this. Further, in the drawings, in order to describe the embodiment, the scale is appropriately changed and expressed by partially enlarging or emphasizing the description. In the following drawings, directions in the drawings will be described using an XYZ coordinate system. In this XYZ coordinate system, a plane parallel to the horizontal plane is defined as an XZ plane. An arbitrary direction parallel to the XZ plane is expressed as a Z direction, and a direction orthogonal to the Z direction is expressed as an X direction. The direction perpendicular to the XZ plane is denoted as the Y direction. In each of the X direction, the Y direction, and the Z direction, the direction of the arrow in the figure is the + direction, and the direction opposite to the arrow direction is the − direction.
<第1実施形態>
図1(a)及び(b)は、第1実施形態に係るローダシステムSYSの一例を示す図である。図1(a)は、ローダシステムSYSを+Z側から見たときの例を示している。図1(b)は、ローダシステムSYSを+Y側から見たときの例を示している。
<First Embodiment>
FIGS. 1A and 1B are diagrams illustrating an example of a loader system SYS according to the first embodiment. FIG. 1A shows an example when the loader system SYS is viewed from the + Z side. FIG. 1B shows an example when the loader system SYS is viewed from the + Y side.
図1(a)及び(b)に示すように、ローダシステムSYSは、ローダ装置100と、センサ部30とを備えている。ローダ装置100は、ワーク保持部10と、ローダ駆動部(駆動部)20と、制御部40とを備えている。ローダ装置100は、例えば後述の工作機械に搭載されて用いられ、この工作機械に設けられる主軸111、112とワーク搬入部120と(いずれも図1(a)及び(b)に一点鎖線で示す)の間でワークWを搬送する。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the loader system SYS includes a
ワーク保持部10は、ローダヘッド11を有している。ローダヘッド11は、ワークWを把持するローダチャック12、13を有している。ローダチャック12、13は、一方が主軸111に対面する姿勢(−Z方向に向いた姿勢)に配置され、他方が床面に対面する姿勢(−Y方向に向いた姿勢)に配置される。
The
ローダヘッド11には、2つのローダチャック12、13の位置を入れ替える回転機構14が設けられている。回転機構14は、Y軸に対して所定角度(例、45°)傾斜した軸AX1(図3(a)参照)の軸周りに回転可能である。回転機構14を回転させることにより、2つのローダチャック12,13は、互いの位置を入れ替え可能となっている。ローダチャック12、13は、把握爪12a、13aを有している。ローダチャック12、13は、把握爪12a、13aによりワークWを把持する。
The
図2(a)及び(a)は、第1実施形態に係るワークWの一例を示す斜視図である。
図2(a)に示すように、ワークW1は、基部Waと、凸部Wbとを有している。基部Waは、例えば円筒状に形成されている。凸部Wbは、基部Waの一方の端面Wcに形成されている。端面Wcは、円環状に形成されている。この端面Wcに凸部Wbが形成されることにより、ワークW1の端面Wcの形状が周方向に凹凸状に変化している。本実施形態では、凸部Wbが、端面Wcの周方向に120°おきに等ピッチで配置されている。なお、凸部Wbの形状やピッチ等については、これに限定するものではなく、他の形状又は他のピッチであってもよい。例えば、凸部Wbが等ピッチではなく、互いに異なるピッチで複数の凸部Wbが設けられてもよい。
2A and 2A are perspective views illustrating an example of the workpiece W according to the first embodiment.
As shown to Fig.2 (a), the workpiece | work W1 has the base part Wa and the convex part Wb. The base Wa is formed in a cylindrical shape, for example. The convex portion Wb is formed on one end face Wc of the base portion Wa. The end face Wc is formed in an annular shape. By forming the convex portion Wb on the end surface Wc, the shape of the end surface Wc of the workpiece W1 is changed to be uneven in the circumferential direction. In the present embodiment, the convex portions Wb are arranged at an equal pitch every 120 ° in the circumferential direction of the end face Wc. In addition, about the shape, pitch, etc. of the convex part Wb, it is not limited to this, Another shape or another pitch may be sufficient. For example, the convex portions Wb may be provided with a plurality of convex portions Wb at a pitch different from each other, instead of at an equal pitch.
また、図2(b)に示すように、ワークW2は、基部Wdと、凹部Weとを有している。基部Wdは、例えば円筒状に形成されている。凹部Weは、基部Wdの一方の端面Wfに形成されている。端面Wfは、円環状に形成されている。端面Wfに凹部Weが形成されることにより、ワークW2の端面Wfの形状が周方向に凹凸状に変化している。本実施形態では、凹部Weが、端面Wfの周方向に120°おきに等ピッチで配置されている。なお、凸部Wbと同様、凹部Weの形状やピッチ等については、これに限定するものではなく、他の形状又は他のピッチであってもよい。例えば、凹部Weが等ピッチではなく、互いに異なるピッチで複数の凹部Weが設けられてもよい。以下、第1実施形態では、ワークWとして、図2(a)に示すワークW1が用いられる場合を例に挙げて説明する。 As shown in FIG. 2B, the workpiece W2 has a base Wd and a recess We. The base Wd is formed in a cylindrical shape, for example. The recess We is formed on one end face Wf of the base Wd. The end face Wf is formed in an annular shape. By forming the concave portion We on the end surface Wf, the shape of the end surface Wf of the workpiece W2 is changed to be uneven in the circumferential direction. In the present embodiment, the recesses We are arranged at an equal pitch every 120 ° in the circumferential direction of the end face Wf. As with the convex portion Wb, the shape, pitch, and the like of the concave portion We are not limited to this, and may be other shapes or other pitches. For example, the recessed portions We may be provided with a plurality of recessed portions We at different pitches instead of the equal pitch. Hereinafter, in the first embodiment, a case where the workpiece W1 illustrated in FIG. 2A is used as the workpiece W will be described as an example.
続いて、図1(a)及び(b)に示すように、ローダ駆動部20は、ワーク保持部10を移動させる。ローダ駆動部20は、X駆動部21と、Z駆動部22と、Y駆動部23とを有している。
Subsequently, as illustrated in FIGS. 1A and 1B, the
X駆動部21は、X移動体21aと、ガイドレール21bとを有している。ガイドレール21bは、X方向に平行に延びており、不図示の固定部に固定されている。ガイドレール21bは、X移動体21aを案内する。X移動体21aは、不図示の駆動源により、ガイドレール21bに沿ってX方向に移動可能となっている。また、このガイドレール21bに沿うように、筐体24が設けられている。筐体24は、ガイドレール21bを収容すると共に、Y方向についてワーク保持部10を収容可能な寸法に形成されている。
The
Z駆動部22は、Z移動体22aと、不図示のガイド部とを有している。このガイド部は、X移動体21aに設けられ、Z方向に延びている。ガイド部は、Z移動体22aを案内する。Z移動体22aは、不図示の駆動源により、ガイド部に沿ってZ方向に移動可能となっている。
The
Y駆動部23は、Y移動体23aと、不図示のガイド部とを有している。このガイド部は、Z移動体22aに設けられ、Y方向に平行に延びている。ガイド部は、Y移動体23aを案内する。Y移動体23aは、棒状に形成されている。Y移動体23aは、不図示の駆動源により、ガイド部に沿ってY方向に移動可能となっている。Y移動体23aの−Y側端部には、ワーク保持部10が固定されている。また、Y移動体23aの+Y側端部は、筐体24から+Y側に突出可能となっている。
The
ワーク保持部10をX方向に移動させる場合、ローダ駆動部20は、X移動体21aをX方向に移動させる。このとき、Z移動体22a及びY移動体23aは、X移動体21aと一体的にX方向に移動する。この移動では、X移動体21a、Z移動体22a及びY移動体23aの間に相対的な移動は生じない。
When moving the
また、ワーク保持部10をZ方向に移動させる場合、ローダ駆動部20は、Z移動体22aをZ方向に移動させる。このとき、Y移動体23aはZ移動体22aと一体的にZ方向に移動するが、X移動体21aは移動しない。したがって、このZ移動体22aの移動により、Y移動体23aは、X移動体21aに対してZ方向に移動する。
Further, when moving the
また、ワーク保持部10をY方向に移動させる場合、ローダ駆動部20は、Y移動体23aをY方向に移動させる。このとき、X移動体21a及びZ移動体22aは移動しない。したがって、このY移動体23aの移動により、Y移動体23aは、X移動体21a及びZ移動体22aの両方に対してY方向に移動する。
Further, when moving the
ローダ駆動部20は、これらの動作により、ワーク搬入部120から搬送先(例、主軸111)まで所定の搬送経路TRでワークWを搬送する。また、ローダ駆動部20は、上記動作のうちX方向への移動とY方向への移動とを組み合わせることにより、ワーク保持部10をZ方向へ移動させることなく、XY平面に沿って円運動させることが可能となっている。また、ローダ駆動部20は、X方向及びY方向の移動量を調整することにより、円運動の径を変化させることが可能となる。なお、ローダ駆動部20は、X駆動部21、Z駆動部22及びY駆動部23の駆動量を制御部40に出力する。
With these operations, the
センサ部30は、ワークWの端面Wcに配置される凸部Wbを検出する。センサ部30は、ワークWの搬送経路TRに配置されている。センサ部30は、例えば筐体24の−Z側の内面に固定されているが、これに限定するものではなく、他の部位に固定されてもよい。センサ部30としては、例えば反射型の光学式センサが用いられる。センサ部30は、+Z方向に向けて検出光を射出する光射出部と、射出された検出光の反射光を受光する受光部とを有している。受光部によって検出された検出結果は、制御部40に送信される。なお、センサ部30として、CCDカメラなどの撮像装置が用いられてもよい。
The
制御部40は、例えば、ワーク保持部10の動作やローダ駆動部20の動作、センサ部30の動作など、ローダ装置100の各部の動作を統括的に制御する。制御部40は、CPU(Central Processing Unit )などの演算装置と、メモリなどの記憶装置とを有している。制御部40は、記憶装置に記憶されている所定のプログラムに従って演算装置が処理を実行することにより各種の動作を行う。なお、制御部40は、ワーク保持部10、ローダ駆動部20及びセンサ部30の動作を連動して行わせることが可能である。
The
記憶装置には、上記のプログラムのほか、搬送動作に必要な各種情報が記憶されている。例えば、記憶装置には、把握爪12a、13aの開閉動作に関するデータや、ローダ駆動部20の駆動に関する情報、搬送対象であるワークWの形状(円柱状、円筒状、など)や寸法(外径、内径、高さ)などの情報が記憶されている。
In addition to the above program, the storage device stores various information necessary for the transport operation. For example, the storage device includes data relating to the opening / closing operations of the grasping
制御部40は、記憶装置に記憶されたワークWのデータを用いて、ローダチャック12、13の高さ位置や把握爪12a、13aの開閉量などを調整可能である。また、制御部40は、ローダ駆動部20によるX方向、Y方向、Z方向の駆動量をそれぞれ検出可能である。また、制御部40は、センサ部30で検出された反射光の強度の変化を検出することにより、反射面の形状を算出可能である。
The
次に、ローダシステムSYSによってワークWを搬送する動作の一例を説明する。なお、ワークWは、端面Wcが下側(−Y側)に向けられた状態で、ワーク搬入部120に載置されているものとする。また、ワークWの形状や寸法についての情報は、予め制御部40の記憶装置に記憶されているものとする。
Next, an example of the operation of transporting the workpiece W by the loader system SYS will be described. It is assumed that the workpiece W is placed on the
まず、ローダ装置100の制御部40は、ワーク保持部10をワーク搬入部120に近づけ、ローダチャック12の把握爪12aによってワークWの上端部(+Y側端部)を保持させる。ワークWを保持させた後、制御部40は、回転機構14を回転させてローダチャック12の位置とローダチャック13の位置とを切り替えさせる。この動作により、ローダチャック12に保持されたワークWの端面Wcが−Z方向に向けられる。
First, the
その後、制御部40は、ローダ駆動部20によってワーク保持部10を+Y方向に移動させ筐体24内の所定の高さ位置に配置させる。その後、制御部40は、ワーク保持部10を+X方向に移動させることにより、ワークWの端面Wcの一部とセンサ部30とをZ方向に対向させる。なお、このとき、制御部40は、端面Wcのうち+Z側端部がセンサ部30に対向するようにワークWの位置を調整する。
Thereafter, the
次に、制御部40は、図3(a)に示すように、センサ部30から検出光L1を+Z方向に射出させる。検出光L1は、ワークWの端面Wcに入射し、一部が該端面Wcによって反射されてセンサ部30に戻る。センサ部30は、受光部において反射光を受光し、その結果を制御部40に送信する。
Next, as shown in FIG. 3A, the
次に、制御部40は、センサ部30から検出光L1を射出させた状態でローダチャック12をXY平面に沿って円運動させることで、ワークWの端面Wcを一周にわたってセンサ部30に対向させる。制御部40は、図3(b)に示すように、ローダ駆動部20のX駆動部21及びY駆動部23により、Z方向視においてセンサ部30を中心とした円に沿ってワークWを移動させる。制御部40は、このときの円の径として、Z方向視においてワークWの中心から端面Wcまでの距離に等しい値とすることができる。なお、図3(b)では、センサ部30を中心として時計回りにワークW(ローダチャック12)を円運動させる例を示しているが、これには限定されず、反時計回りにワークWを円運動させてもよい。
Next, the
この動作により、センサ部30から射出される検出光L1がワークWの端面Wcを周方向に走査する。センサ部30は、端面Wcの一周にわたって反射された検出光L1を受光し、制御部40に受光結果を送信する。制御部40は、送信された受光結果に基づいて、受光量の変化を検出する。制御部40は、X駆動部21及びY駆動部23の駆動量と、受光量の変化とを対応付けることにより、端面Wcの周方向における凸部Wbの位置(位相)を検出する。第1実施形態のワークWのように、端面Wcの周方向に凸部Wbが等ピッチで配置される場合には、1つの凸部Wbの位相を検出することにより、端面Wc全体における形状変化位置(他の凸部Wbの位置)を推定可能である。ワークWの凸部Wbの位相を検出した後、制御部40は、ワークWを筐体24内の所定の位置に配置させ、所定の搬送先(例、主軸111)まで+X方向にワークWを移動させる。
By this operation, the detection light L1 emitted from the
以上のように、第1実施形態によれば、ワークWの端面Wcを一周にわたってセンサ部30に対向させるようにローダ駆動部20によってローダチャック12をセンサ部30に対して移動させることでワークWの凸部Wbを検出するため、位相検出装置を別途用いることなく、ワークWの凸部Wbの位置を算出することができる。これにより、ワークWの搬送を効率的に行うことができ、ローダ装置100の低コスト化を図ることができる。なお、ワークWとして、図2(b)に示すワークW2が用いられる場合、センサ部30は、ワークW2の端面Wfに配置される凹部Weを検出する。この場合、制御部40は、位相検出装置を別途用いることなく、凹部Weの位置(位相)を算出できる。
As described above, according to the first embodiment, the
<変形例>
次に、変形例を説明する。上記第1実施形態では、ワークWの端面Wcの形状変化位置を検出する例を挙げて説明したが、本変形例では、ワークWの側面の形状変化位置を検出する場合を例に挙げて説明する。本実施形態では、ワークの構成及びセンサ部の構成が第1実施形態とは異なっており、他の構成については第1実施形態と同様のものが採用される。以下、第1実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。
<Modification>
Next, a modified example will be described. In the first embodiment, the example in which the shape change position of the end surface Wc of the workpiece W is detected has been described. However, in the present modification, a case in which the shape change position of the side surface of the workpiece W is detected will be described as an example. To do. In the present embodiment, the configuration of the workpiece and the configuration of the sensor unit are different from those in the first embodiment, and the other configurations are the same as those in the first embodiment. Hereinafter, the same or equivalent components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
図4(a)は、本変形例に係るワークW3の一例を示す斜視図である。
図4(a)に示すように、ワークW3は、基部Wgと、凸部Whとを有している。基部Wgは、例えば円筒状に形成されている。凸部Whは、基部Wgの側面Wiに形成されている。なお、側面Wiは、円筒面である。本変形例では、凸部Whが、側面Wiに1つ配置されている。このワークW3を例えば主軸に取り付けて回転させる場合、凸部Whが設けられるためアンバランスな回転となる。したがって、ワークW3を取り付ける場合には、回転のバランスを取るため、主軸にバランスウェイトが配置される。バランスウェイトは、主軸の周囲の一部に設けられ、ワークW3の凸部Whに対応する重量に調整されている。主軸にワークW3を取り付ける場合、このバランスウェイトが凸部Whに対応する位置(例えば、凸部Whと位相が180°異なる位置)に配置されるように、主軸の位相を調整する必要がある。そのためには、ワークW3を主軸に取り付ける際に凸部Whの位相を検出する必要がある。なお、凸部Whの形状や配置等については、これに限定するものではなく、他の形状又は配置であってもよい。例えば、凸部Whに代えて又は凸部Whに加えて、側面Wiに凹部が形成されてもよい。
FIG. 4A is a perspective view showing an example of a workpiece W3 according to this modification.
As shown to Fig.4 (a), the workpiece | work W3 has the base Wg and the convex part Wh. The base Wg is formed in a cylindrical shape, for example. The convex portion Wh is formed on the side surface Wi of the base portion Wg. Note that the side surface Wi is a cylindrical surface. In this modification, one protrusion Wh is arranged on the side surface Wi. For example, when the workpiece W3 is attached to the main shaft and rotated, the rotation is unbalanced because the convex portion Wh is provided. Therefore, when attaching the workpiece W3, a balance weight is arranged on the main shaft in order to balance rotation. The balance weight is provided at a part of the periphery of the main shaft, and is adjusted to a weight corresponding to the convex portion Wh of the workpiece W3. When the workpiece W3 is attached to the main shaft, it is necessary to adjust the phase of the main shaft so that the balance weight is disposed at a position corresponding to the convex portion Wh (for example, a position that is 180 degrees out of phase with the convex portion Wh). For this purpose, it is necessary to detect the phase of the convex portion Wh when the workpiece W3 is attached to the spindle. In addition, about the shape, arrangement | positioning, etc. of the convex part Wh, it is not limited to this, Other shapes or arrangement | positioning may be sufficient. For example, a concave portion may be formed on the side surface Wi instead of or in addition to the convex portion Wh.
図4(b)は、本変形例に係るセンサ部30Aの一例を示す図である。
図4(b)に示すように、センサ部30Aは、ワークW3の側面Wiの凸部Whを検出する。Z方向視において、センサ部30Aは、第1実施形態のセンサ部30とほぼ同一の位置に配置されている。センサ部30Aは、回転部材31Aに固定されている。回転部材31Aは、例えば円柱状に形成され、センサ駆動部32AによってZ軸に平行な回転軸AX2の軸周りに回転可能である。センサ部30Aとしては、例えば反射型の光学式センサが用いられる。センサ部30Aは、回転部材31Aの周面に固定され、回転部材31Aの径方向の外側に向けて検出光L2を射出する光射出部と、射出された検出光の反射光を受光する受光部とを有している。受光部によって検出された検出結果は、制御部40に送信される。なお、センサ部30Aとして、CCDカメラなどの撮像装置が用いられてもよい。
FIG. 4B is a diagram illustrating an example of the
As shown in FIG. 4B, the
次に、センサ部30Aを用いた検出動作の一例を説明する。まず、制御部40は、第1実施形態と同様の手順により、ワークW3をワーク保持部10によって保持させる。その後、図4(b)に示すように、ワークWの側面Wiの一部とセンサ部30Aとを対向させる。なお、このとき、制御部40は、センサ部30Aを−Y方向に向けると共に、側面Wiのうち+Y側端部がセンサ部30Aに対向するようにワークWの位置を調整する。
Next, an example of a detection operation using the
次に、制御部40は、センサ部30Aから検出光L2を−Y方向に射出させる。検出光L2は、ワークWの側面Wiに入射し、一部が該側面Wiによって反射されてセンサ部30Aに戻る。センサ部30Aは、受光部において反射光を受光し、その結果を制御部40に送信する。
Next, the
次に、制御部40は、図5に示すように、センサ部30Aから検出光L2を射出させた状態でワークW3(ローダチャック12)をXY平面に沿って円運動させるとともに、センサ駆動部32AによりワークW3(ローダチャック12)の周回に同期させて回転部材31A及びセンサ部30Aを回転させる。なお、図5では、ローダチャック12の図示を省略している。また、図5では、ワークW3及びセンサ部30を時計回りに円運動又は回転させる例を示しているが、これには限定されず、それぞれ反時計回りに円運動又は回転させてもよい。
Next, as shown in FIG. 5, the
この動作により、センサ部30Aから射出される検出光L2がワークWの側面Wiを周方向に走査する。センサ部30Aは、側面Wiの一周にわたって反射された検出光L2を受光し、制御部40に受光結果を送信する。制御部40は、送信された受光結果に基づいて、受光量の変化を検出する。制御部40は、X駆動部21及びY駆動部23の駆動量と、受光量の変化とを対応付けることにより、ワークWの凸部Whの位置(位相)を算出する。なお、制御部40は、センサ駆動部32Aの駆動量と受光量の変化とを対応付けることで凸部Whの位置を算出してもよい。凸部Whの位置を算出した後、制御部40は、例えばワークW3を主軸に取り付ける場合に、凸部Whの位置に対応する位置にバランスウェイトが配置されるように主軸の回転位相を調整する。
With this operation, the detection light L2 emitted from the
以上のように、本変形例では、センサ部30Aが、所定の回転軸AX2を中心として回転可能に形成されるとともに、センサ部30Aを回転させるセンサ駆動部32Aを備え、制御部40が、ローダ駆動部20によりワークWの側面Wiをセンサ部30Aに対向させた状態で回転軸AX2を中心としてローダチャック12を周回させるとともに、センサ駆動部32Aによりローダチャック12の周回に同期させてセンサ部30Aを回転させることにより、ワークWの側面Wiの凸部Whを確実に検出することができる。
As described above, in the present modification, the
なお、本変形例では、第1実施形態のセンサ部30に代えてセンサ部30Aを設ける構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、例えばセンサ部30とともにセンサ部30Aが設けられる構成であってもよい。この場合、ワークWの形状に応じてセンサ部30又はセンサ部30Aで位相を検出させることができる。これにより、ワークWの形状に応じた位相検出が可能となる。
In the present modification, the configuration in which the
<第2実施形態>
次に、第2実施形態を説明する。第2実施形態では、第1実施形態に記載のローダシステムSYSを備える工作機械を例に挙げて説明する。第2実施形態では、第1実施形態と共通のXYZ直交座標系を用いて説明する。ただし、第2実施形態では、主軸111、112の回転軸方向をZ方向とし、ワークWに対する切削量を規定する方向をX方向とする。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, a machine tool including the loader system SYS described in the first embodiment will be described as an example. The second embodiment will be described using an XYZ orthogonal coordinate system common to the first embodiment. However, in 2nd Embodiment, let the rotating shaft direction of the
図6(a)及び(b)は、第2実施形態に係る工作機械200の一例を示す図である。図6(a)及び(b)に示す工作機械200は、例えば平行2軸旋盤である。図6(a)及び(b)において、工作機械200の+Z側が正面であり、−Z側が背面である。また、工作機械200の±X側は側面であり、X方向は工作機械200の左右方向である。
6A and 6B are diagrams illustrating an example of the
工作機械200は、本体部110と、ワーク搬入部120と、ローダシステム130と、制御部140とを有している。
本体部110は、主軸111、112と、タレット113、114とを有している。主軸111、112は、X方向に並んで配置されている。主軸111、112は、不図示の軸受け等によって回転可能に支持されている。主軸111、112の+Z側の端部には、それぞれ把握爪111a、112aが設けられている。把握爪111a、112aは、主軸111、112の回転軸周りに所定の間隔で複数配置されている。把握爪111a、112aは、主軸111、112の径方向に移動させることでワークWを保持可能である。
The
The
主軸111、112には、不図示の着座検出部が設けられる。着座検出部は、主軸111、112に対してワークWが適正に着座したか否かを確認するために設けられる。着座確認部は、主軸111、112のうち中心軸AX3、AX4と垂直な面に設けられた気体噴出部と、この気体噴出部に接続された気体供給部とを有している。着座確認部は、気体供給部の背圧を検出することで、気体噴出部にワークWが配置されているか否かを判定する。このような着座検出部によって着座検出を行う場合、ワークWの端面又は側面に凸部又は凹部が形成されていると不具合が生じることがある。そこで、本実施形態では、後述のローダシステム130に設けられるセンサ部30においてワークWの位相を検出し、該検出結果を用いて、主軸111、112の着座検出部(気体噴出部)の位相を調整することにより位相合わせを行う構成となっている。
The
タレット113は、主軸111の−X側に配置されている。タレット114は、主軸112の+X側に配置されている。タレット113、114のそれぞれには、モータ等の回転駆動装置が設けられている。タレット113、114は、回転駆動装置により、Z方向に平行な軸周りに回転可能となっている。タレット113、114の周面には、切削工具を保持するための複数の保持部が設けられている(不図示)。これら保持部の全部または一部には切削工具が保持される。したがって、タレット113、114を回転させることにより、所望の切削工具が選択される。タレット113、114の保持部に保持される切削工具は、各保持台に対して交換可能である。切削工具としては、ワークWに対して切削加工を施すバイト等の他、ドリルやエンドミル等の回転工具が用いられてもよい。また、タレット113、114は、不図示の駆動装置により、X方向、Y方向、及びZ方向に移動可能となっている。これにより、切削工具は、ワークWに対してX方向、Y方向、及びZ方向に移動可能となっている。
The
ワーク搬入部120には、工作機械200における加工対象であるワークWが載置される。ワーク搬入部120としては、例えば固定台が用いられるが、これに限定されるものではなく、コンベアやロータリー式の台などが用いられてもよい。
ローダシステム130としては、例えば第1実施形態に記載のローダシステムSYSが用いられる。ローダシステム130のローダ装置100は、ワーク搬入部120と主軸111(又は主軸112)との間の搬送経路TRにおいてワークWを搬送する。なお、第1実施形態と同様、センサ部30は、この搬送経路TRに配置されている。ローダ装置100は、ワーク保持部10が主軸111、112とワーク搬入部120との間で移動可能となるように、X駆動部21のガイドレール21bが本体部110とワーク搬入部120との間をX方向に跨ぐように配置されている。これにより、ローダ装置100は、主軸111、112とワーク搬入部120との間でワークWを搬送可能となっている。
A workpiece W that is a processing target in the
As the
制御部140は、本体部110の動作、ワーク搬入部120の動作、ローダシステム130の動作など、工作機械200の各部の動作を統括的に制御する。制御部140は、CPU(Central Processing Unit )などの演算装置と、メモリなどの記憶装置とを有している。制御部40は、記憶装置に記憶されている所定のプログラムに従って演算装置が処理を実行することにより各種の動作を行う。なお、制御部140は、第1実施形態に記載の制御部40の機能を含んでいる。また、記憶装置には、加工レシピなど、ワークWの加工に必要な各種データが記憶されている。
The
次に、上記のように構成された工作機械200の動作を説明する。図7〜図9は、工作機械200の動作の一例を示す図である。
まず、制御部140は、ローダ装置100のワーク保持部10をワーク搬入部120の上方(+Y側)に配置させる。その後、図7(a)に示すように、制御部140は、ローダヘッド11のローダチャック12を下側(−Y方向)に向けた状態でY移動体23aを−Y方向に移動させ、把握爪12aによってワークWを把持させる。
Next, the operation of the
First, the
その後、制御部140は、回転機構14によってローダチャック12とローダチャック13とを入れ替えさせる。これにより、ローダチャック12及びワークWが−Z方向に向けられ、ローダチャック13が−Y方向に向けられる。ローダチャック12を−Z方向に向けた後、図7(b)に示すように、制御部140は、ローダ駆動部20によってワーク保持部10を+Y方向に移動させ筐体24内の所定の高さ位置に配置させる。
Thereafter, the
その後、制御部140は、ワーク保持部10を+X方向に移動させることにより、図8(a)に示すように、ワークWの端面Wcの一部とセンサ部30とをZ方向に対向させる。なお、このとき、制御部40は、端面Wcのうち+Z側端部がセンサ部30に対向するようにワークWの位置を調整する。そして、制御部140は、第1実施形態で説明した手順と同様に、センサ部30から検出光を射出させると共に、この状態でローダチャック12をXY平面に沿って円運動させることで、ワークWの端面Wcを一周にわたってセンサ部30に対向させる。この動作により、センサ部30から射出される検出光がワークWの端面Wcを周方向に走査する。センサ部30は、端面Wcの一周にわたって反射された検出光を受光し、制御部140に受光結果を送信する。制御部140は、送信された受光結果に基づいて、受光量の変化を検出する。制御部140は、X駆動部21及びY駆動部23の駆動量と、受光量の変化とを対応付けることにより、ワークWの端面Wcの周方向における凸部Wbの位置(位相)を検出する。制御部140は、図8(b)に示すように、検出した凸部Wbの位相に基づいて、ワークWの搬送先である主軸111を、凸部Wbの位相に対応させて回転させる。
Thereafter, the
次に、図8(b)に示すように、X移動体21aを+X方向に移動させ、ワーク保持部10及びワークWを例えば主軸111の上方(+Y側)に配置させる。以下、ワークWを主軸111に配置する場合を例に挙げて説明する。なお、ワークWを主軸112に配置する場合には、主軸112の上方にワーク保持部10及びワークWを配置させる。
Next, as illustrated in FIG. 8B, the
次に、図9に示すように、制御部140は、Y移動体23aを−Y方向に移動させ、ワークWを主軸111に対向させる。そして、制御部140は、図9に示す状態から、Z移動体22aを−Z方向に移動させ、ワークWを主軸111の把握爪111aに保持させる。このとき、主軸111は、着座検出部の気体噴出部の位相と、ワークWの端面Wcの各凸部Wbの位相とが対応するように配置されているため、ワークWの着座検出を不具合なく行うことができる。その後、制御部140は、所定の加工レシピに基づいてワークWの加工を行わせる。
Next, as illustrated in FIG. 9, the
以上のように、第2実施形態によれば、ワークWの端面Wcを一周にわたってセンサ部30に対向させるようにローダ駆動部20によってローダチャック12をセンサ部30に対して移動させることでワークWの凸部Wbを検出するため、位相検出装置を別途用いることなく、ワークWの凸部Wbの位置を算出することができる。これにより、ワークWの搬送を効率的に行うことができ、ローダシステム130の低コスト化を図ることができる。
As described above, according to the second embodiment, the work piece W is moved by moving the
また、ワークWの搬送を効率的に行うことができ、低コスト化を図ることができるローダシステム130が用いられるため、加工効率の高い工作機械200を低コストで得ることができる。また、ローダシステム130のセンサ部30が、ワークWの搬送経路TRに配置されるため、ワークWの搬送中に凸部Wbを検出することができる。これにより、ワークWの搬送を効率的に行うことができる。また、制御部140が、算出したワークWの凸部Wbの位置に基づいて、主軸111を該凸部Wbの位置に対応させて回転させるため、ワークWを不具合なく主軸111に装着することができる。
Further, since the
以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態及び変形例では、ローダチャック12(ワークW)とセンサ部30(センサ部30A)との間において、XY方向に移動するのがローダチャック12(又はワークW)のみである場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、ローダチャック12(又はワークW)の移動に同期してセンサ部30(又はセンサ部30A)がXY方向に移動可能な構成であってもよい。この場合、センサ部30(又はセンサ部30A)を駆動させる駆動部が設けられ、制御部40は該駆動部からの出力を用いてワークWの凸部Wbの位置を算出することができる。
The embodiment has been described above, but the present invention is not limited to the above description, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, in the above embodiment and the modification, only the loader chuck 12 (or the workpiece W) moves in the XY direction between the loader chuck 12 (the workpiece W) and the sensor unit 30 (the
また、例えば第2実施形態では、算出したワークWの凸部Wb位置に基づいて主軸111を該凸部Wbの位置に対応させて回転させる例を挙げて説明したが、これに限定するものではなく、例えばローダチャック12側を該凸部Wbの位置に対応させて回転させる構成であってもよい。また、主軸111及びローダチャック12の両方で回転させる構成であってもよい。
Further, for example, in the second embodiment, the example in which the
また、上記実施形態では、ローダシステムSYSが、ワークWを搬入するワーク搬入部120と主軸111、112との間でワークWを搬送する場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、ワークWを搬出するワーク搬出部が別途設けられる場合、ローダシステムSYSが主軸111、112とワーク搬出部との間でワークWを搬送する構成であってもよい。
In the above-described embodiment, the loader system SYS has been described by taking as an example the case where the workpiece W is transferred between the
W、W1、W2、W3…ワーク Wb、Wh…凸部 Wc、Wi…端面 We…凹部 TR…搬送経路 L1、L2…検出光 AX2…回転軸 SYS、130…ローダシステム 10…ワーク保持部 12、13…ローダチャック 20…ローダ駆動部 21…X駆動部 22…Z駆動部 23…Y駆動部 24…筐体 30、30A…センサ部 31A…回転部材 32A…センサ駆動部 40、140…制御部 100…ローダ装置 111、112…主軸 120…ワーク搬入部 200…工作機械
W, W1, W2, W3 ... Work Wb, Wh ... Convex part Wc, Wi ... End face We ... Concave part TR ... Conveyance path L1, L2 ... Detection light AX2 ... Rotating shaft SYS, 130 ...
Claims (8)
前記ワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方を検出可能なセンサ部と、
前記ワークの側面または端面を一周にわたって前記センサ部に対向させるように前記ローダチャックを移動させる駆動部を有し、かつ、前記駆動部を制御するとともに前記センサ部及び前記駆動部からの出力に基づいて前記ワークの前記凸部及び前記凹部のうち少なくとも一方の位置を算出する制御部を有するローダ装置と、を備えるローダシステム。 A loader system for transporting the workpiece while holding the workpiece on a loader chuck,
A sensor part capable of detecting at least one of the convex part and the concave part of the workpiece;
A drive unit that moves the loader chuck so that a side surface or an end surface of the workpiece is opposed to the sensor unit over a round, and controls the drive unit and is based on outputs from the sensor unit and the drive unit; And a loader device having a controller that calculates a position of at least one of the convex portion and the concave portion of the workpiece.
前記制御部は、前記ローダ駆動部により前記ワークの側面を前記センサ部に対向させた状態で前記回転軸を中心として前記ローダチャックを周回させるとともに、前記センサ駆動部により前記ローダチャックの周回に同期させて前記センサ部を回転させる請求項3記載のローダシステム。 The sensor unit is formed to be rotatable around a predetermined rotation axis, and includes a sensor driving unit that rotates the sensor unit,
The controller rotates the loader chuck around the rotation shaft with the loader driving unit facing the sensor side surface to the sensor unit, and synchronizes with the rotation of the loader chuck by the sensor driving unit. The loader system according to claim 3, wherein the sensor unit is rotated.
ワーク搬入部と前記主軸との間においてワークを搬送するローダシステムを備え、
前記ローダシステムとして、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のローダシステムが用いられる工作機械。 A machine tool having a spindle for holding a workpiece to be machined,
A loader system for transporting a workpiece between a workpiece carry-in section and the spindle;
A machine tool in which the loader system according to any one of claims 1 to 5 is used as the loader system.
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