JP2017064870A - ワーク搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成で、ワークの位相調整を行うことが可能なワーク搬送装置を提供する。【解決手段】第１のハンド部４１には、ワーク１１の両側で互いに対向するように配設された一対の把持爪４５が開閉可能に設けられている。一対の把持爪４５の先端部には、ワーク１１に向かって分岐して延びる一対の爪部４６が設けられている。爪部４６は、把持爪４５が閉位置にあるときに、ワーク１１の外周面に線接触するように形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、ワーク搬送装置に関するものである。

従来より、加工前のワークを工作機械の主軸のチャックまで運び、加工後のワークを主軸のチャックから受け取るためのワーク搬送装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、ワークを把持するためのハンドが取り付けられたローダヘッドを備え、ローダヘッドをワーク搬出入位置とワーク加工位置との間で往復移動させることで、ワークを工作機械に受け渡しするようにした構成が記載されている。

特開２００３−２２０５３５号公報

ところで、ワークが、例えばカムピースのような非真円形状の部材であって、工作機械でカムピースのカム面を研削する場合には、ワークを工作機械の主軸のチャックに受け渡しする前に、ワークの位相割り出しを行う必要がある。

具体的には、接触式プローブ等の検出器を用いて、ハンドで把持されたワークの位相を割り出し、ハンドを回転させることで位相調整を行った後で、ワークをチャックに受け渡しすることが考えられる。

しかしながら、接触式プローブ等の検出器を装置に別途搭載すると、装置構成が複雑になるとともにコストがかかってしまうという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡単な構成で、ワークの位相調整を行うことが可能なワーク搬送装置を提供することにある。

本発明は、ワーク保持位置に保持された非真円形状のワークを把持して工作機械のワーク加工位置まで搬送するワーク搬送装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記ワークの両側で互いに対向するように配設された一対の把持爪と、
前記把持爪を、前記ワークの外周面を把持する閉位置と、該ワークを把持しない開位置とに開閉可能なハンド部と、
前記ワーク保持位置と前記ワーク加工位置との間で、前記ハンド部を搬送する搬送部とを備え、
前記把持爪の先端部には、前記ワークに向かって分岐して延び且つ前記閉位置において該ワークの外周面に線接触する一対の爪部が設けられていることを特徴とするものである。

第１の発明では、ワークを把持する把持爪の先端部に一対の爪部が設けられる。爪部は、把持爪を閉じてワークを把持するときに、ワークの外周面に線接触している。

このような構成とすれば、把持爪の爪部の形状を工夫するだけという比較的簡単な構成で、ワークを工作機械に受け渡す前に、ワークの位相調整を行うことが可能となる。具体的に、ワーク保持位置に保持されたワークの外周面を把持爪の爪部で把持すると、ワークが爪部に対して摺動しながら回転する。その結果、ワークの位相ずれが自動的に調整され、ワークを一意の位相で把持することができる。

これにより、ワークを工作機械に受け渡す際に、接触式プローブ等の検出器を用いてワークの位相調整を別途行う必要が無く、装置構成の簡素化及びコスト削減を図ることができる。また、ワークを把持するだけで自動的に位相調整が行われるので、ワークの位相割り出し時間も短縮することができ、装置全体として高速化を図ることができる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記搬送部には、前記ワーク保持位置に保持された加工前の前記ワークを把持する第１のハンド部と、前記工作機械で加工後の該ワークを把持する第２のハンド部とが設けられていることを特徴とするものである。

第２の発明では、搬送部には、第１及び第２のハンド部が設けられる。第１のハンド部では、加工前のワークが把持され、第２のハンド部では、加工後のワークが把持される。

このような構成とすれば、搬送部の搬送時間を短縮して、装置全体として高速化を図ることができる。具体的には、工作機械で加工された加工後のワークを受け取りに行く際に、次に加工すべき加工前のワークを第１のハンド部で把持しておき、第２のハンド部で加工後のワークを受け取った後、搬送部をワーク保持位置に戻す前に、第１のハンド部で把持している加工前のワークを工作機械に受け渡すようにすればよい。

本発明によれば、ワークの外周面を把持爪の爪部で把持すると、ワークが爪部に対して摺動しながら回転するので、ワークの位相ずれが自動的に調整され、ワークを一意の位相で把持することができる。

本実施形態に係る工作機械の構成を示す斜視図である。 ワーク搬送装置の構成を示す正面図である。 把持爪が開位置にあるときの平面図である。 把持爪が閉位置にあるときの平面図である。 加工前のワークをワーク加工位置に搬送したときの正面図である。 加工装置でワークを加工しているときの正面図である。 加工後のワークを受け取るときの正面図である。 加工後のワークを受け取った後で加工前のワークをワーク加工位置に搬送したときの正面図である。 ローダ部をワーク保持位置に戻したときの正面図である。 加工後のワークを搬出側コンベヤに載置するとともに次に加工すべき加工前のワークを受け取ったときの正面図である。 その他の実施形態に係るワーク搬送装置の構成を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１に示すように、工作機械１０は、いわゆるＮＣ工作機械であり、数値制御によって自動的に研削加工を行うことが可能となっている。この工作機械１０では、非真円形状の金属製のワーク１１を加工対象としている。

本実施形態では、ワーク１１は、外周面がカム面１１ａに形成されたカムピースで構成されている。ワーク１１の中央部には、カムシャフト（図示省略）を挿通させる挿通孔１１ｂ（図３参照）が形成されており、焼き嵌めによってカムシャフトに取り付けられる。

ここで、ワーク１１は、カム面１１ａの硬度を高めるために、高周波焼き入れがなされている。そのため、ワーク１１のカム面１１ａには、黒皮（スケール）が付着している。工作機械１０では、この黒皮を除去するために、カム面１１ａの研削加工を行うようにしている。

工作機械１０は、左右方向に延びるベッド１２と、ベッド１２の奥側で上下方向に延びるコラム１３とを備えている。

ベッド１２の上面には、ワーク１１を左右方向（切り込み方向ともいう）に沿って移動させるワーク移動部１５が設置されている。ワーク移動部１５は、切り込み方向に平行なＸ軸に沿って延びるＸ軸ボールネジ１６と、Ｘ軸ボールネジ１６の右端部に設けられたＸ軸サーボモータ１７と、Ｘ軸ボールネジ１６の回転に伴って高精度に位置決めされながら横軸Ｘに沿って移動可能なＸ軸テーブル１８とを有する。

Ｘ軸テーブル１８には、ワーク回転部２０が設置されている。ワーク回転部２０は、チャック２１と、Ｃ軸サーボモータ２２とを有する。チャック２１には、電磁石（図示省略）が内蔵されており、電磁石に電流を供給することで、チャック２１の上面に載置されたワーク１１が固定されるようになっている。なお、電磁石の代わりに、ワーク１１の挿通孔１１ｂ内において径方向に拡がるクランパを用いて、挿通孔１１ｂの内周面を押圧しながらワーク１１を固定する構成としてもよい。

チャック２１は、ベアリング（図示省略）を介してＸ軸テーブル１８に回転可能に支持されており、上下方向に延びる回転軸としてのＣ軸を中心に回転する。チャック２１は、Ｃ軸サーボモータ２２と連結されており、Ｃ軸サーボモータ２２によって回転駆動される。

コラム１３の前面には、砥石３２を鉛直方向に沿って移動させる鉛直方向移動部２５が設置されている。鉛直方向移動部２５は、鉛直方向に平行なＺ軸に沿って延びるＺ軸ボールネジ２６と、Ｚ軸ボールネジ２６の上端部に設けられたＺ軸サーボモータ２７と、Ｚ軸ボールネジ２６の回転に伴って高精度に位置決めされながらＺ軸に沿って移動可能なＺ軸テーブル２８とを有する。

Ｚ軸テーブル２８の前面には、加工装置３０が設置されている。加工装置３０は、ワーク回転部２０のチャック２１に固定されたワーク１１のカム面１１ａに対して研削加工を行うものである。加工装置３０は、上下方向に延びる工具軸３１と、工具軸３１の先端部に取り付けられた砥石３２と、工具軸３１の基端部に設けられて工具軸３１及び砥石３２をＪ軸（軸心）回りに回転駆動させるモータ３３とを有する。

コラム１３には、上述した駆動制御に関連するＮＣ加工制御部１９が設置されている。ＮＣ加工制御部１９は、コンピュータやこれに実装されたプログラム等のソフトウエアで構成されている。ワーク移動部１５、ワーク回転部２０、鉛直方向移動部２５、及び加工装置３０の各モータは、ＮＣ加工制御部１９と電気的に接続されており、研削加工時には、これらの速度や位置、作動タイミング等がＮＣ加工制御部１９によって数値制御される。

図２に示すように、工作機械１０の左側外方には、ワーク搬送装置４０が配設されている。ワーク搬送装置４０は、ワーク保持位置に保持された加工前のワーク１１を把持して工作機械１０のワーク加工位置まで搬送するためのものである。ワーク保持位置には、搬入側コンベヤ５１が配設されている。なお、ワーク加工位置とは、工作機械１０のチャック２１の位置である。

搬入側コンベヤ５１は、奥行方向に延びて加工前のワーク１１が複数載置されており、例えば、装置奥側から装置手前側に向かってワーク１１が順次搬入されるようになっている。

搬入側コンベヤ５１の右側には、搬出側コンベヤ５２が並設されている。搬出側コンベヤ５２は、奥行方向に延びており、工作機械１０で加工された後のワーク１１が載置されたときに、例えば、装置手前側から装置奥側に向かってワーク１１が順次搬出されるようになっている。

なお、搬入側コンベヤ５１及び搬出側コンベヤ５２の代わりに、例えば、ワーク１１を押し出すプッシャ等によってワーク１１を搬入及び搬出する構成としてもよい。また、ワーク保持位置に載置台を配設して、搬送ロボット等を用いて載置台に対してワーク１１を順次、搬入及び搬出させる構成としてもよい。

ワーク搬送装置４０は、第１のハンド部４１及び第２のハンド部４２と、ワーク保持位置とワーク加工位置との間で第１のハンド部４１及び第２のハンド部４２を往復移動させるローダ部４３（搬送部）と、第１のハンド部４１及び第２のハンド部４２にそれぞれ開閉可能に設けられた一対の把持爪４５とを有する。

第１のハンド部４１は、一対の把持爪４５を、ワーク１１の外周面を把持する閉位置と、ワーク１１を把持しない開位置とに開閉させる。第１のハンド部４１は、ワーク保持位置に保持された加工前のワーク１１を把持するためにローダ部４３に搭載されている。

第２のハンド部４２は、第１のハンド部４１の右側に並設されている。第２のハンド部４２は、一対の把持爪４５を、ワーク１１の外周面を把持する閉位置と、ワーク１１を把持しない開位置とに開閉させる。第２のハンド部４２は、工作機械１０の加工装置３０で研削加工された加工後のワーク１１を把持するためにローダ部４３に搭載されている。

図３に示すように、第１のハンド部４１に設けられた一対の把持爪４５は、ワーク１１の両側で互いに対向するように配設されている。把持爪４５の先端部には、ワーク１１に向かってＶ字状に分岐して延びる一対の爪部４６が設けられている。爪部４６は、把持爪４５が閉位置にあるときに、ワーク１１の外周面に線接触するように形成されている（図４参照）。本実施形態では、一対の爪部４６のなす角度が９０°となるように設定している。

このような構成とすれば、ワーク１１を工作機械１０に受け渡す前に、ワーク１１の位相調整を行うことが可能となる。具体的に、図３に示すように、ワーク保持位置に保持されたワーク１１の位相がずれていた場合であっても、ワーク１１の外周面を把持爪４５の爪部４６で把持すると、ワーク１１が爪部４６に対して摺動しながら回転する。その結果、図４に示すように、ワーク１１の位相ずれが自動的に調整され、ワーク１１を一意の位相で把持することができる。

なお、本実施形態では、一対の爪部４６のなす角度が９０°となるように設定しているが、この形態に限定するものではない。また、本実施形態では、一対の把持爪４５を同じ形状とすることで、把持爪４５の在庫管理を簡略化できるようにしているが、一対の把持爪４５が互いに異なる形状であっても構わない。

なお、第１のハンド部４１の把持爪４５と、第２のハンド部４２の把持爪４５とは、その構成が同じであるため、第２のハンド部４２の把持爪４５については、説明を省略する。

ローダ部４３は、ワーク保持位置とワーク加工位置との間で左右方向に移動可能であるとともに、上下方向にも移動可能に構成されている。これにより、ローダ部４３がワーク保持位置にあるときにローダ部４３を下降させることで、搬入側コンベヤ５１に載置された加工前のワーク１１を第１のハンド部４１の把持爪４５によって把持したり、第２のハンド部４２の把持爪４５に把持された加工後のワーク１１を搬出側コンベヤ５２に載置することができる。

一方、ローダ部４３がワーク加工位置にあるときにローダ部４３を下降させることで、第１のハンド部４１の把持爪４５に把持された加工前のワーク１１をチャック２１に載置したり、チャック２１に載置された加工後のワーク１１を第２のハンド部４２の把持爪４５によって受け取ることができる。

以下、本実施形態に係るワーク搬送装置４０を用いて、工作機械１０にワーク１１を受け渡しする手順について説明する。なお、加工前のワーク１１にはハッチングを付し、加工後のワーク１１にはハッチングを付さないように図示することで、両者を区別できるようにしている。

まず、ワーク搬送装置４０では、ワーク保持位置において、搬入側コンベヤ５１に載置されている加工前のワーク１１を、第１のハンド部４１の把持爪４５で把持する。そして、ワーク保持位置からワーク加工位置までローダ部４３を移動させ、ワーク加工位置において、ローダ部４３を下降させるとともに第１のハンド部４１の把持爪４５を開くことで、ワーク１１をチャック２１に載置する（図５参照）。

ワーク加工位置において、加工前のワーク１１をチャック２１に受け渡した後のローダ部４３を、再び、ワーク保持位置まで戻す。このとき、搬入側コンベヤ５１には、次に加工すべき加工前のワーク１１が搬入されている。そして、加工装置３０を下降させ、砥石３２をワーク１１のカム面１１ａに対向させるとともに、ワーク移動部１５によってワーク１１を砥石３２に向かって移動させることで、ワーク１１のカム面１１ａを研削加工する（図６参照）。

加工装置３０によるワーク１１の加工中に、ワーク保持位置においてローダ部４３を下降させ、搬入側コンベヤ５１に載置されている次の加工前のワーク１１を第１のハンド部４１の把持爪４５で把持する。そして、加工装置３０でワーク１１の研削加工が完了したときに、第１のハンド部４１の把持爪４５で次の加工前のワーク１１を把持したまま、ローダ部４３をワーク加工位置まで移動させ、第２のハンド部４２をチャック２１の上方に位置させる（図７参照）。

ワーク加工位置において、ローダ部４３を下降させ、第２のハンド部４２の把持爪４５によって加工後のワーク１１を把持する。そして、ローダ部４３を上昇させた後、第１のハンド部４１がチャック２１の上方に位置するようにローダ部４３を移動させる。ワーク加工位置において、ローダ部４３を下降させるとともに第１のハンド部４１の把持爪４５を開くことで、次の加工前のワーク１１をチャック２１に載置する（図８参照）。

ワーク加工位置において、次の加工前のワーク１１を受け渡した後のローダ部４３を、再び、ワーク保持位置まで戻す。このとき、搬入側コンベヤ５１には、次に加工すべき加工前のワーク１１が搬入されている（図９参照）。

ワーク保持位置において、ローダ部４３を下降させ、第１のハンド部４１の把持爪４５で次の加工前のワーク１１を把持する一方、第２のハンド部４２の把持爪４５を開くことで、加工後のワーク１１を搬出側コンベヤ５２に載置する。この間に、加工装置３０を下降させ、チャック２１に固定された加工前のワーク１１を砥石３２で研削加工する（図１０参照）。

このように、本実施形態では、工作機械１０の加工装置３０で加工された加工後のワーク１１をローダ部４３で受け取りに行く際に、次に加工すべき加工前のワーク１１を第１のハンド部４１の把持爪４５で把持しておくようにしている。これにより、第２のハンド部４２の把持爪４５で加工後のワーク１１を受け取った後、ローダ部４３をワーク保持位置に戻す前に、第１のハンド部４１の把持爪４５で把持している加工前のワーク１１を工作機械１０に受け渡すことで、ローダ部４３の往復移動時間を短縮して、装置全体として高速化を図ることができる。

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

本実施形態では、第１のハンド部４１及び第２のハンド部４２をローダ部４３に並設させた構成について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、図１１に示すように、第１のハンド部４１と第２のハンド部４２とを直交させた配置とし、旋回割出機構４８によって第１のハンド部４１及び第２のハンド部４２の位置を入れ替え可能な構成としてもよい。

具体的に、旋回割出機構４８は、互いに直交する第１のハンド部４１及び第２のハンド部４２の交点を通る中心線Ｘ周りに第１のハンド部４１及び第２のハンド部４２を回動させることで、第１のハンド部４１及び第２のハンド部４２の位置を入れ替え可能な構成となっている。

また、本実施形態では、ローダ部４３によって、ワーク保持位置とワーク加工位置との間で第１のハンド部４１及び第２のハンド部４２を往復移動させる構成について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、搬送部として、多関節型ロボットを用いてもよい。

また、本実施形態では、工作機械１０として立形機を用いた場合について説明したが、横形機であっても本発明を同様に適用可能である。

以上説明したように、本発明は、比較的簡単な構成で、ワークの位相調整を行うことができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

１０ 工作機械
１１ ワーク
４０ ワーク搬送装置
４１ 第１のハンド部
４２ 第２のハンド部
４３ ローダ部（搬送部）
４５ 把持爪
４６ 爪部

Claims (2)

1. ワーク保持位置に保持された非真円形状のワークを把持して工作機械のワーク加工位置まで搬送するワーク搬送装置であって、
   前記ワークの両側で互いに対向するように配設された一対の把持爪と、
   前記把持爪を、前記ワークの外周面を把持する閉位置と、該ワークを把持しない開位置とに開閉可能なハンド部と、
   前記ワーク保持位置と前記ワーク加工位置との間で、前記ハンド部を搬送する搬送部とを備え、
   前記把持爪の先端部には、前記ワークに向かって分岐して延び且つ前記閉位置において該ワークの外周面に線接触する一対の爪部が設けられていることを特徴とするワーク搬送装置。
2. 請求項１において、
   前記搬送部には、前記ワーク保持位置に保持された加工前の前記ワークを把持する第１のハンド部と、前記工作機械で加工後の該ワークを把持する第２のハンド部とが設けられていることを特徴とするワーク搬送装置。

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