JP2017047507A - 工作機械の搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】清掃作業が可能な工作機械の搬送装置を提供すること。【解決手段】先端部にロボットハンド４８を保持した多関節ロボットアーム２１と、多関節ロボットアーム２１を複数の工作機械５に対して移動させる走行手段２２と、走行手段２２の移動領域に近接して配置され、多関節ロボットアーム２１のロボットハンド４８によって把持可能な清掃具５５とを有する工作機械の搬送装置２０。【選択図】図５

Description

本発明は、清掃作業が可能な工作機械の搬送装置に関する。

旋盤等の工作機械ではワークの加工に伴って切屑が発生するため、その切屑を加工部から工作機械の外部へと排出する排出コンベアなどが設けられている。しかし、全ての切屑が外部へと排出されるわけではないため、残った切屑が堆積するなどして工作機械や搬送装置などの駆動に影響を与えてしまうことがある。そこで工作機械には従来から、機内に残る切屑を清掃するための清掃装置が種々提案されている。下記特許文献１にも工作機械に搭載する清掃ロボットが開示されている。その清掃ロボットは、マシニングセンタに設けられたアーム型ロボットであり、アーム先端にノズルが取り付けられている。そして、ロボットの駆動によりノズルが移動し、内部に残る切屑が吸引されて回収容器へと送られて回収される。

特開２００１−３２２０４９号公報

前述した工作機械の清掃ロボット（清掃装置）は、清掃作業を行うための専用機であり、その清掃装置を機内に取り付けるための設置スペースや、清掃作業時の作業スペースが必要になる。従って、例えば複数の工作機械からなる加工機械ラインでは、その工作機械やワークを各工作機械に搬送するための搬送装置を設置し、各装置の可動範囲を確保する必要があるため、更に清掃装置のためのスペースや可動スペースを確保することになると、加工機械ライン全体が大型化してしまうことになる。また、従来例の清掃装置のように専用機となればコストもかかってしまい、加工機械ライン全体のコストを大幅に引き上げてしまうことになる。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、清掃作業が可能な工作機械の搬送装置を提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械の搬送装置は、先端部にロボットハンドを保持した多関節ロボットアームと、前記多関節ロボットアームを複数の工作機械に対して移動させる走行手段と、前記走行手段の移動領域に近接して配置され、前記多関節ロボットアームのロボットハンドによって把持可能な清掃具とを有する。

本発明に係る工作機械の搬送装置によれば、ロボットハンドにより清掃具を把持した多関節ロボットアームが清掃装置として機能し、走行手段により工作機械に対する位置に移動し、その工作機械の内部に残る切屑などを清掃することができる。

複数の工作機械からなる加工機械ラインを示した斜視図である。 工作機械の主要部である加工モジュールを示した斜視図である。 多関節ロボットアームが伸びた状態の搬送装置を示した斜視図である。 多関節ロボットアームが折り畳まれた状態の搬送装置を示した斜視図である。 清掃具を把持した状態の多関節ロボットアームを示した斜視図である。 加工機械ラインにおける多関節ロボットアームの移動範囲を簡略化して示した図である。

次に、本発明に係る工作機械の搬送装置について図面を参照しながらその一実施形態を以下に説明する。先ず、図１は、複数の工作機械からなる加工機械ラインを示した斜視図である。この加工機械ライン１は、ベース２の上に４台の工作機械５が搭載されている。各々の工作機械５はいずれも同じ型のＮＣ旋盤である。こうした複数の工作機械５が並設された加工機械ライン１では、各工作機械５に対してワークを搬送するため、内部に搬送装置が設けられている。従って、各工作機械５に対してワークが搬送装置によって順に送られ、各々で所定の加工が行われる。

加工機械ライン１では、工作機械５が外装カバー３によって覆われ、内部に各々の加工室が構成されている。一方、外装カバー３の前面部４は、４台の工作機械５に対応できる様に横方向に広がった一つの空間が形成され、搬送装置の搬送スペースになっている。前面部４の中の搬送装置は、後述するように工作機械５との間でワークの受け渡しを行う多関節ロボットアームを有するものであるが、その多関節ロボットアームが前面部４の搬送スペース内を移動することとなる。

ここで、図２は、工作機械５の主要部である加工モジュールを示した斜視図である。外装カバー３を外した工作機械５は、加工モジュール１０が前後方向に移動可能な状態でベース２の上に搭載されている。図２では、そうした加工モジュール１０が後方に引き出され、台車８へと移し換えられた状態が示されている。この工作機械５は、エンドミルやドリルなどの回転工具、或いはバイトなどの切削工具を保持したタレットを備えるタレット旋盤である。そのため、加工モジュール１０は、ワークを把持する主軸チャック１１を備えた主軸台１２、工具が取り付けられたタレット装置１３、そのタレット装置１３を前後方向のＺ軸や上下方向のＸ軸に沿って移動させるＺ軸駆動装置１５やＸ軸駆動装置１６、更に各駆動部を制御するための加工制御装置１７などによって構成されている。

ベース２の上にセットされた加工モジュール１０は、前述したように搬送装置によって搬送されたワークが主軸チャック１１に受け渡され、タレット装置１３の割出しにより工具が選択され、回転するワークに対して工具が当てられることにより切削加工などが行われる。加工後は、再び搬送装置により主軸チャック１１からワークが取り出され、次の加工を行う工作機械５に対してワークが受け渡される。図３及び図４は、そうしたワークの搬送を行う搬送装置を示した斜視図である。特に、図３は、チャック装置との間でワークの受渡しを行うべく、多関節ロボットアームが伸びた状態が示されている。一方、図４は、多関節ロボットアームが各工作機械５（加工モジュール１０）の間を移動するために折り畳まれた状態が示されている。

搬送装置２０は、多関節ロボットアーム２１が走行装置２２に搭載され、横並びに配置された複数の工作機械の前方を横切って移動するように構成されている。搬送装置１の走行装置２２は、ベース２の前面部に取り付けられた支持板３１に、水平方向にラック３２や２本のレール３３が固定されている。そして、走行台３５が、レール３３を掴んだ走行スライダによって摺動可能な状態に組み付けられている。

走行台３５には走行用モータ３６が設けられ、その回転軸にはピニオン３７が固定され、ラック３２に対してピニオン３７が噛合している。従って、走行用モータ３６の駆動によってピニオン３７が回転し、噛合するラック３２に対してピニオン３７が転動することにより、走行台３５がレール３３に沿って移動することになる。こうして移動する走行台３５上には、旋回テーブル３８を介して多関節ロボットアーム２１が搭載されている。

多関節ロボットアーム２１は、狭い幅寸法内において主軸チャック１１とワークの受渡しを可能にするように構成されたものである。一台のベース２には、２台の加工モジュール１０を搭載することができるように各２本ずつ計４本のレール２０１が敷設されている。図１に示す加工機械ライン１は２台のベース２が横並びに配置されている。工作機械５は、２本のレール間隔に応じて設計されたものであるため、その狭い内部空間でワークの受渡しができるように多関節ロボットアーム２１が構成されている。

多関節ロボットアーム２１は、旋回テーブル３８の上に支持台４１が固定されている。支持台４１は、所定の幅間隔で起立した一対の支持プレート４１１が形成され、その支持プレート４１１に上腕部材４２が第１関節機構４３を介して連結されている。上腕部材４２は、一対の支持プレート４１１に対応する一対の上腕プレート４２１をもって形成され、各プレート同士が第１関節機構４３の関節軸によって連結されている。従って、上腕部材４２は、第１関節機構４３を構成するサーボモータの駆動により、その角度調整が行われるようになっている。

その上腕部材４２には、第１関節機構４３とは反対側の端部に第２関節機構４６を介して前腕部材４５が連結されている。上腕部材４２には一対の上腕プレート４２１間に空間が形成されており、前腕部材４５がその中に入り込むよう構成されている。前腕部材４５は、左右に一対の平行な前腕プレート４５１によって形成され、その前腕プレート４５１と上腕プレート４２１が第２関節機構４６の関節軸によって連結されている。従って、前腕部材４５は、第２関節機構４６を構成するサーボモータ４６１の駆動により、上腕部材４２に対する角度調整が行われるようになっている。

そして、前腕部材４５には、第２関節機構４６とは反対側の端部にロボットハンド４８が取り付けられている。ロボットハンド４８は、３本のチャック爪が油圧によって作動するクランプ機構を有し、ワークの把持及び解放が可能なものである。また、ロボットハンド４８は、前腕プレート４５１に対して回転機構を介して組み付けられ、サーボモータの駆動によりチャック爪によって把持可能な角度が調整できるようになっている。

更に、こうした搬送装置２０には、支持台４１に対して反転装置２３が設けられている。ワークの加工面が裏表切り換えられる場合に、ロボットハンド４８によってワークの掴み替えを行う必要があるからである。反転装置２３は、１対の把持爪５１がシリンダによって開閉する把持機構を備え、その把持機構が回転アクチュエータによって水平面上で１８０°回転するように構成されている。この反転装置２３は、支持台４１に形成された一対の支持プレート４１１の間に配置されている。よって、多関節ロボットアームが図４に示すように起立姿勢になり、ロボットハンド４８が上腕部材４２の一対の上腕プレート４２１の間、言わば多関節ロボットアーム２１の股下を通すようにして、ロボットハンド４８と反転装置２３との間でワークの受け渡しが行われるようになっている。

続いて、加工機械ライン１では、ワーク供給装置９（図６参照）から搬送装置２０によってワークが取り出され、所定の工作機械５に対して順番に搬送される。その搬送装置２０は、走行用モータ３６の駆動によって回転するピニオン３７がラック３２を転動して各々の工作機械５に対応する位置に移動する。その際、走行台３５の走行スライダがレール３３を掴んで摺動することにより、多関節ロボットアーム２１などの姿勢を保ったまま移動する。

供給パレットからのワークの取り出しや工作機械５とのワークの受渡しでは、多関節ロボットアーム２１による伸縮が行われる。すなわち、第１関節機構４３及び第２関節機構４６が各サーボモータの回転制御によって上腕部材４２や前腕部材４５の角度調整が行われ、図３に示すような伸び状態が形成される。また、サーボモータの逆回転により、起立した上腕部材４２内に前腕部材４５が収められるように折り畳まれる。そして、ロボットハンド４８によってワークの把持或いは解放が行われ、工作機械５の主軸チャック１１との間でワークの受渡しが行われる。

工作機械５は、ワークに対する切削加工などが行われるが、その加工によって発生する切屑を回収するため排出コンベアが設けられている。排出コンベアは、図２に示すベース２の前部に貯留タンク２０２が配置され、その中に落ちた切屑をスクリューコンベアによって機体後方へと送り、外部への排出と回収が行われるように構成されている。その貯留タンク２０２は、主軸チャック１１による加工位置の真下に配置され、ワークの切削などによって発生した切屑をクーラントと一緒に受け取るための容器になっている。しかし、切屑の全てが貯留タンク２０２に落ちて排出されるわけではなく、飛び散った切屑が加工室内部に残ってしまう。

更に、搬送装置２０は、ロボットハンド４８と反転装置２３との間でワークの受け渡しが行われるため、ワークに付着している切屑が受渡しの際に支持台４１の上に落ちてしまい、そこにも切屑が溜まってしまう。そこで本実施形態では、搬送装置２０が、工作機械５の内部に残る切屑のほか、搬送装置２０自身に溜まる切屑も排除できるようにした清掃機能を有するものとして構成されている。それには搬送装置２０に対して清掃具５５が用意され、図５に示すように多関節ロボットアーム２１が清掃具５５を把持することにより、搬送装置２０が清掃装置しての役割を果たす。図５は、清掃具５５を把持した状態の多関節ロボットアーム２１を示した斜視図である。

この清掃具５５は、ロボットハンド４８によって把持することができるようにした本体ブロック５５１と、その本体ブロック５５１に植設されたブラシ５５２によって形成されたものである。その清掃具５５は、例えば図６に示すように、加工機械ライン１に設けられたワーク供給装置９にワークとともに収納されている。なお、図６は、加工機械ライン１における多関節ロボットアーム２１の移動範囲を簡略化して示した図である。

ワーク供給装置９は、加工機械ライン１のワーク投入側（図面左側）の工作機械５に隣接して設けられ、複数搭載したワークを受渡し位置へと順番に送り出すようにした送り出し機構が設けられている。従って、ワーク供給装置９では、ワークを搭載可能な複数のパレットが周状に移動し、ワーク供給位置に停止したパレットから多関節ロボットアーム２１によってワークが取り出される。本実施形態では、そうした複数あるパレットの一つが清掃具用パレットとして構成されている。よって、加工機械ライン１では所定のタイミングで自動的に切屑の清掃が行われるが、その際、清掃具用パレットがワーク供給位置へと移動し、多関節ロボットアーム２１によって清掃具５５がワーク供給装置９から取り出される。

搬送装置２０は、走行装置２２の駆動により多関節ロボットアーム２１が端部にまで移動し、そこで旋回テーブル３８の回転によりワーク供給装置９側へ多関節ロボットアーム２１の向きが変えられる。そして、多関節ロボットアーム２１のロボットハンド４８により、清掃具用パレットに搭載された清掃具５５が掴み取られる。清掃具５５を掴み取った多関節ロボットアーム２１は清掃ロボットとなって各工作機械５へと移動し、貯留タンク２０２へ落ちずに残っている切屑の掃き落としが行われる。すなわち、多関節ロボットアーム２１は、図５に示す状態から第１関節機構４３及び第２関節機構４６の駆動によって伸縮し、更にロボットハンド４８を回動させることにより、把持した清掃具５５による切屑の掃き落とし動作が行われる。

また、前述したように、支持台４１の受け皿４１２には切屑が落ちて溜まってしまう。そこで、多関節ロボットアーム２１では、ロボットハンド４８と反転装置２３との間でワークの受け渡しを行うように清掃具５５を移動させ、受け皿４１２上でも清掃具５５による切屑の掃き落とし動作が行われる。こうした多関節ロボットアーム２１自身の清掃を行う場合は、例えば図６に示すように、加工機械ライン１右端のワーク排出位置に回収ボックス５８を設置し、そこに切屑を掃き落とすようにする。そして、清掃が終了した後は、走行装置２２の駆動により多関節ロボットアーム２１がワーク供給装置９へと移動し、ワーク供給位置に置かれた清掃具用パレットに清掃具５５が戻される。

よって、本実施形態の搬送装置２０によれば、清掃具５５を用意し、それをロボットハンド４８が掴むことにより、多関節ロボットアーム２１を清掃ロボットとして機能させることができる。これによれば清掃装置を設置するスペースを確保する必要がないため、加工機械ライン１をコンパクトにすることができ、コストも抑えることができる。また、清掃時には清掃装置を各工作機械５に対応する位置に移動させる必要があるが、ワークの搬送を行う多関節ロボットアーム２１が清掃を行うため、清掃装置の移動スペースを特別に確保する必要がない点でも加工機械ライン１全体をコンパクトにすることができる。

更に、多関節ロボットアーム２１は、ロボットハンド４８がそれぞれ一対の支持プレート４１１、上腕プレート４２１及び前腕プレート４５１の間に支持された構成であるため、切屑が溜まる支持台４１の受け皿４１２に対して清掃具５５による清掃を行うことが可能である。従って、多関節ロボットアーム２１が自身の清掃を行うことができることにより、従来であれば作業者が行っていた搬送装置の清掃を自動で行うことが可能になる。

以上、本発明について一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、ブラシ５５２を備えた清掃具５５を例に挙げて説明したが、それ以外の形状や機能などを備えた清掃具であってもよい。

１…加工機械ライン ２…ベース ５…工作機械 ９…ワーク供給装置 １０…加工モジュール １１…主軸チャック ２０…搬送装置 ２１…多関節ロボットアーム ２２…走行装置 ２３…反転装置 ３５…走行台 ４１…支持台 ４２…上腕部材 ４３…第１関節機構 ４５…前腕部材 ４６…第２関節機構 ４８…ロボットハンド ５５…清掃具 ５５１…本体ブロック ５５２…ブラシ ２０２…貯留タンク

Claims (2)

1. 先端部にロボットハンドを保持した多関節ロボットアームと、
   前記多関節ロボットアームを複数の工作機械に対して移動させる走行手段と、
   前記走行手段の移動領域に近接して配置され、前記多関節ロボットアームのロボットハンドによって把持可能な清掃具とを有するものであることを特徴とする工作機械の搬送装置。
2. 前記多関節ロボットアームは、所定の幅の間隔でベース部材に立設された一対の支持部材と、前記一対の支持部材に対して第１関節によって回転支持された第１アーム部材と、前記第１アーム部材に対して第２関節によって回転支持された第２アーム部材とを備え、前記第２アーム部材には、前記第２関節とは反対側にワークを把持する前記ロボットハンドが搭載されたものであることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の搬送装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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