JP2018118351A - 加工後の物品を搬出するロボットを備えた加工システム及び物品搬出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サイクルタイムの増加を防止しつつ加工後のワークから加工液や加工屑を除去できる加工システム及び物品搬出方法を提供する。【解決手段】ロボット１２は、ワークＷを把持する把持部１４と、把持部１４を回転させる回転駆動部１５とを有する。加工機１１の外に、ワークＷの搬出経路を画定する凹状壁部１７が設けられている。制御装置１３は、加工後のワークＷを把持した把持部１４を凹状壁部１７の内側で回転駆動部１５により回転させながら前記の搬出経路に沿って移動させるようになされている。【選択図】図１

Description

本発明は、加工後の物品を搬出するロボットを備えた加工システム及び物品搬出方法に関する。

ＮＣ工作機械などの加工機においては、加工対象のワークに加工液をかけながら、ワークに対する切削や穴あけなどが行われるため、加工後のワークには加工液が付着している。ワークの加工中に発生した加工屑も、加工後のワークに付着している。加工後のワークを加工機から次の加工用の機器に搬送するまでに、加工液や加工屑を加工後のワークから除去しておくことが望ましい。
従来、加工機内において、切削加工が行われた後のワークにエアーを吹付けることにより、加工液や加工屑をワークの表面から除去していた。
例えば、エアーブロー式の切粉除去装置であって、ワークの搬入出用の開口部と開閉扉とを備えた装置本体内に、ワークを搬送するコンベアとエアーブロー用のノズル装置とが設けられた切粉除去装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

また、旋盤の主軸に装着されたワークを回転させたときの遠心力により、ワークに付着されている切粉、すなわち加工屑を吹飛ばすという技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
また、ワークにクーラントを供給しながら切削加工を行う加工装置と、該加工装置により切削加工が施されたワークを洗浄する洗浄装置とを備える製造ラインが知られている（例えば特許文献３）。

実用新案登録第３０８８１４１号公報 特公平６−２０７１２号公報 特開２０１６−６７９９７号公報

しかし、特許文献１や特許文献２に記載された技術においては、加工後のワークに付着している切粉などの加工屑を加工機の本体内で除去していると解される。この場合には、加工機内に多くの加工屑や切削液が堆積してしまう。その結果、加工機の稼働を止めて加工機内を清掃する工程にかかる時間が長くなり、ワークの加工完了から次の工程に移るまでの時間（以下、サイクルタイムと呼ぶ。）が延びるという課題が生じる。
また、特許文献３に記載された技術のように、加工後のワークを加工機から目的の搬送先まで移動させる途中で、加工後のワークを洗浄装置内に停留させる場合にも、サイクルタイムが延びるという課題が発生する。

生産現場においては、省力化及び生産性向上の為に、ロボットを用いて、ワークストッカに在る未加工のワークをＮＣ工作機械などの加工機に搬入したり、加工後のワークを加工機からワークストッカに搬出したりすることがある。
このようなロボットを用いて、加工後のワークを加工機からワークストッカへ搬出する加工システムにおいて、サイクルタイムの増加を防止しつつ加工後のワークから加工液や加工屑を除去できることが望まれている。

本開示の一態様は、加工液を物品に供給しながら前記物品を加工する加工機と、前記加工機から加工後の前記物品を搬出するロボットと、前記ロボットを制御する制御装置と、前記加工機の外に設けられ、前記物品の搬出経路を画定する凹状壁部とを備えた、加工システムであって、
前記ロボットは、前記物品を把持する把持部と、前記把持部を回転させる回転駆動部と、を有し、
前記制御装置は、前記加工後の物品を把持した前記把持部を前記凹状壁部の内側で前記回転駆動部により回転させながら前記搬出経路に沿って移動させるようになされた、加工システムである。

本開示の一態様によれば、加工機から加工後の物品を搬出するロボットを備えた加工システムにおいて、サイクルタイムを増加させることなく、加工後のワークから切削液や加工屑を除去することができる。

添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれらの目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明確になるであろう。

一実施形態の加工システムの全体を示す斜視図である。 図１に示された把持部及び回転駆動部の拡大図である。 図１に示された凹状壁部の横断面を模式的に示した図である。 一実施形態の加工システムにより加工後のワークＷから切削液や加工屑を除去する処理の一例を説明するためのフローチャートである。

次に、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。参照する図面において、同様の構成部分または機能部分には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は本発明を実施するための一つの例であり、本発明は図示された形態に限定されるものではない。

図１は一実施形態の加工システム１０の全体を示す斜視図であり、図２は、図１に示された把持部１４及び回転駆動部１５の拡大図である。
図１に示されるように、加工システム１０は、加工液を物品としてのワークＷに供給しながらワークＷを加工する加工機１１と、加工機１１から加工後のワークＷを搬出するロボット１２と、ロボット１２を制御する制御装置１３と、加工機１１の外に設けられていてワークＷの搬出経路を画定する凹状壁部１７とを備える。

加工機１１は例えばＮＣ工作機械、ＮＣ旋盤などである。ロボット１２の周囲に安全柵１９が設置されている。ロボット１２は例えば垂直多関節ロボット、水平多関節ロボット、３軸直交ロボットなどである。ロボット１２は、加工機１１から加工後のワークＷを加工機１１外の所定の場所、例えばワーク収納容器１６に搬出する動作だけでなく、ワークストッカ（不図示）に在る未加工のワークＷを加工機１１に搬入する動作も行うことができる。

ロボット１２は、ワークＷを把持する把持部１４と、把持部１４を回転させる回転駆動部１５とを有する。ロボット１２が図１に示されるような６軸の垂直多関節ロボットである場合、把持部１４は、ロボット１２のアーム部の先端に設けられており、回転駆動部１５は、該アーム部の先端と把持部１４とを連結する手首部の関節軸である第５軸（Ｊ５）や第６軸（Ｊ６）をそれぞれ回転させるモータ（不図示）に相当する。この場合、把持部１４は、図２に矢印Ａ及び矢印Ｂにより示される二つの回転方向に回転自在になっている。但し、本発明においては、把持部１４の回転方向はそれら矢印Ａ及び矢印Ｂの方向に限定されない。回転駆動部１５は、ロボット１２のアーム部の先端のフランジ面に定義される直交３軸のうちの少なくとも一つの軸回りに把持部１４をモータ（不図示）により回転させる構造を有すればよい。したがって、本発明における把持部の回転には、旋回や、回転軸を中心とした往復運動も含まれる。さらに、把持部１４の回転動作に関しては一方向の回転だけでなく、時計方向と反時計方向の回転が交互に行われてもよい。

さらに、加工機１１の外には、前述した凹状壁部１７が設置されている。凹状壁部１７は、ロボット１２によって加工後のワークＷを加工機１１からワーク収納容器１６に移動させるときの搬出経路に沿って、この所定の経路の左右両側及び下側を覆うように設けられている。これは一例であって、凹状壁部１７は、移動中のワークＷを取囲むように形成されていればよい。

上記した加工後のワークＷの搬出経路は、加工後のワークＷを把持した把持部１４が凹状壁部１７の内側に進入して、さらに凹状壁部１７に沿ってワーク収納容器１６に移動するように予め定められている。この搬出経路は、ティーチング作業によってロボット１２の制御装置１３内のメモリに予め記憶されている。

本実施形態の制御装置１３は、加工後のワークＷを把持した把持部１４を凹状壁部１７の内側で回転駆動部１５により回転させながら把持部１４を加工機１１の外のワーク収納容器１６に前述の搬出経路に沿って移動させることにより、凹状壁部１７内で、加工後のワークＷに付着した加工屑及び加工液を飛散させるようになされている。
つまり、ＮＣ工作機械などの加工機１１においてワークＷを加工するとき、切削油やクーラントなどの加工液をワークＷにかけながらワークＷの切削や穴あけ等の加工が行われる。加工中にワークＷから発生した加工屑がワークＷの表面に加工液と共に付着する。
こうした加工屑及び加工液をワークＷの表面から飛ばすために、制御装置１３は、把持部１４の回転により遠心力がワークＷ上の加工屑及び加工液に作用するように、回転駆動部１５を制御することができる。さらに、把持部１４の順回転と逆回転の切替えにより慣性力がワークＷ上の加工屑及び加工液に作用するように、回転駆動部１５を制御することもできる。
さらに、ワークＷの加工部位に付着した加工屑及び加工液を飛散させるために、制御装置１３は、ワークＷの加工部位から出来るだけ遠い部位を把持部１４に把持させたうえで把持部１４を回転させることができる。把持部１４の回転速度については、加工液及び加工屑が付着したワークＷを把持した把持部１４を回転させる速度を実験的に変更しつつ、ワークＷを把持可能な範囲での最高速を決定すればよい。
また、図２に示されるように多関節ロボットの手首部の関節軸及び該関節軸を駆動するモータを回転駆動部１５として使用することにより、加工屑及び加工液をワークＷの表面から飛ばすための回転駆動装置をロボット１２に新規に追加する必要が無い。

図３は、図１に示された凹状壁部１７の横断面を模式的に示した図である。図３に示されるように、前述した凹状壁部１７の内部には、加工屑を通過させずに加工液のみを通過させる内壁部１７ａが設置されており、凹状壁部１７は、内壁部１７ａを通過した加工液を受容するように構成されているのが好ましい。内壁部１７ａは例えば網の目（メッシュ）を有する板部材を凹状に成形したものである。例えば、内壁部１７ａにおける網の目の開口寸法は５ｍｍ以下でありうる。さらに、凹状壁部１７には、凹状壁部１７内に溜まった加工液を加工機１１に備わる加工液タンク（不図示）に回収するための回収ポンプ１８が接続されていてもよい。また、凹状壁部１７には、ロボット１２が移動させている加工後のワークＷに対してエアーを吹付けるエアーブロー装置（不図示）が設けられていてもよい。

図４は、本実施形態の加工システム１０により加工後のワークＷから切削液や加工屑を除去する処理の一例を説明するためのフローチャートである。但し、図４に示される動作フローが実行される前に、未加工のワークＷが加工機１１内に搬入されているものとする。さらに、内壁部１７ａを備えた凹状壁部１７が、把持部１４によってワークＷを加工機１１内からワーク収納容器１６に移動させる所定の搬出経路に沿って事前に設置されているものとする。

先ず、図４のステップＳ１１において、加工機１１は未加工のワークＷを加工する。加工完了後、制御装置１３は、事前に記憶された動作プログラムに従ってロボット１２及び把持部１４を動作させる。これにより、ステップＳ１２において、ロボット１２が加工機１１内の加工後のワークＷを把持部１４により把持して加工機１１の外へ移動させる。
続いて、ステップＳ１３において、加工後のワークＷを把持した把持部１４が、加工機１１外のワーク収納容器１６に前述の所定の搬出経路に沿って移動する。この移動中の把持部１４の左右両側及び下側には凹状壁部１７が存在する。

さらに、次のステップＳ１４において、制御装置１３は、移動中の把持部１４を凹状壁部１７の内側で回転駆動部１５により回転させることにより、凹状壁部１７内で、加工後のワークＷから加工屑及び加工液を飛散させる。なお、把持部１４は凹状壁部１７内に進入してからワーク収納容器１６の近くに移動するまで凹状壁部１７の内側で回転し続けているのが好ましい。

ワークＷから飛散した加工屑及び加工液は凹状壁部１７により受けとめられる。具体的には、加工屑は凹状壁部１７内の内壁部１７ａにより回収され、加工液は内壁部１７ａを通過して凹状壁部１７により回収される（ステップＳ１５）。
以上の動作フローにより、加工後のワークＷから加工屑及び加工液が除去される。

以上に説明したような加工システム１０によれば、次のような効果が得られる。
加工機１１内の加工後のワークＷをロボット１２の把持部１４により把持して加工機１１外の所定の場所へ移動させながら、加工後のワークＷを凹状壁部１７の内側で回転させることにより、ワークＷに付着した加工屑や加工液を凹状壁部１７内で飛散させている。
このように本実施形態の場合、加工機１１の外に取出した加工後のワークＷの搬送を止めることなく、加工後のワークＷを加工機１１外の所定の場所へ搬送する流れの中で、加工後のワークＷから加工屑や加工液を除去している。つまり、本実施形態によれば、加工後のワークＷから加工屑や加工液を除去するための特別の時間やそのためのワーク設置場所を加工機１１の内にも加工機１１の外にも設ける必要が無い。
このことより、加工機１１により加工されたワークＷをロボット１２により加工機１１外に搬出する加工システム１０において、サイクルタイムを増加させることなく、加工後のワークＷから切削液や加工屑を除去することができるようになる。

以上、典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、上述の各実施形態に変更及び種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。

また、本開示の課題を解決するために、以下のような各種の態様とその効果を提供することができる。なお、以下の態様の説明文における括弧内の番号は本開示の図面の参照符号に対応する。
例えば、本開示の第一態様は、加工液を物品に供給しながら前記物品（Ｗ）を加工する加工機（１１）と、前記加工機（１１）から加工後の前記物品（Ｗ）を搬出するロボット（１２）と、前記ロボット（１２）を制御する制御装置（１３）と、前記加工機（１１）の外に設けられ、前記物品（Ｗ）の搬出経路を画定する凹状壁部（１７）とを備えた、加工システム（１０）であって、
前記ロボット（１２）は、前記物品（Ｗ）を把持する把持部（１４）と、前記把持部（１４）を回転させる回転駆動部（１５）と、を有し、
前記制御装置（１３）は、前記加工後の物品（Ｗ）を把持した前記把持部（１４）を前記凹状壁部（１７）の内側で前記回転駆動部（１５）により回転させながら前記搬出経路に沿って移動させるようになされた、加工システム（１０）でありうる。
上記第一態様によれば、加工機により加工されたワークをロボットにより加工機外に搬出しながら、加工後のワークから切削液や加工屑を除去できるため、サイクルタイムの増加を防止することができる。
また、本開示の第二態様は、上記第一態様の加工システム（１０）であって、前記凹状壁部（１７）の内部には、前記加工液のみを通過させる内壁部（１７ａ）が設置されており、前記凹状壁部（１７）は、前記内壁部（１７ａ）を通過した前記加工液を受容するように構成されている、加工システム（１０）でありうる。
上記第二態様によれば、加工後の物品に付着した加工屑及び加工液を分離して回収することができる。
さらに、本開示の第三態様によれば、上記第一態様又は第二態様の加工システム（１０）であって、前記ロボット（１２）は多関節ロボットであり、前記回転駆動部（１５）には、該多関節ロボットの手首部の関節軸を回転させるモータが使用されている、加工システム（１０）でありうる。
上記第三態様によれば、加工後の物品から加工屑及び加工液を除去するために把持部を回転させる回転駆動部をロボットに新しく設ける必要が無い。つまり、ロボットアーム部の先端の手首部に在る関節軸及び該関節軸を駆動するモータをそのまま利用することができる。
さらに、本開示の第四態様は、加工機（１１）内において加工液を物品（Ｗ）に供給しながら前記物品（Ｗ）を加工した後、ロボット（１２）を用いて、前記加工機（１１）から加工後の前記物品（Ｗ）を搬出する物品搬出方法であって、
前記加工機（１１）の外に、前記物品（Ｗ）の搬出経路を画定する凹状壁部（１７）を設け、
前記ロボット（１２）により、前記加工後の物品（Ｗ）を前記凹状壁部（１７）の内側で回転させながら前記搬出経路に沿って移動させることにより、前記凹状壁部（１７）内で、前記加工後の物品（Ｗ）に付着した前記加工液もしくは前記加工液及び加工屑を飛散させるようにした、物品搬出方法でありうる。
上記第四態様によれば、上記の第一態様と同様の効果が得られる。すなわち、加工機により加工されたワークをロボットにより加工機外に搬出しながら、加工後のワークから切削液や加工屑を除去できるため、サイクルタイムを短縮することができる。
さらに、本開示の第五態様は、上記第四態様の物品搬出方法であって、前記凹状壁部（１７）の内部には、前記加工液のみを通過させる内壁部（１７ａ）が設置されており、前記凹状壁部（１７）は、前記内壁部（１７ａ）を通過した前記加工液を受容するように構成されている、物品搬出方法でありうる。
上記第五態様によれば、上記の第二態様と同様に、加工後の物品に付着した加工屑及び加工液を分離して回収することができる。

１０ 加工システム
１１ 加工機
１２ ロボット
１３ 制御装置
１４ 把持部
１５ 回転駆動部
１６ ワーク収納容器
１７ 凹状壁部
１７ａ 内壁部
１８ 回収ポンプ
１９ 安全柵

Claims (5)

1. 加工液を物品に供給しながら前記物品を加工する加工機と、前記加工機から加工後の前記物品を搬出するロボットと、前記ロボットを制御する制御装置と、前記加工機の外に設けられ、前記物品の搬出経路を画定する凹状壁部とを備えた、加工システムであって、
   前記ロボットは、前記物品を把持する把持部と、前記把持部を回転させる回転駆動部と、を有し、
   前記制御装置は、前記加工後の物品を把持した前記把持部を前記凹状壁部の内側で前記回転駆動部により回転させながら前記搬出経路に沿って移動させるようになされた、加工システム。
2. 前記凹状壁部の内部には、前記加工液のみを通過させる内壁部が設置されており、前記凹状壁部は、前記内壁部を通過した前記加工液を受容するように構成されている、請求項１に記載の加工システム。
3. 前記ロボットは多関節ロボットであり、前記回転駆動部には、該多関節ロボットの手首部の関節軸を回転させるモータが使用されている、請求項１又は２に記載の加工システム。
4. 加工機内において加工液を物品に供給しながら前記物品を加工した後、ロボットを用いて、前記加工機から加工後の前記物品を搬出する物品搬出方法であって、
   前記加工機の外に、前記物品の搬出経路を画定する凹状壁部を設け、
   前記ロボットにより、前記加工後の物品を前記凹状壁部の内側で回転させながら前記搬出経路に沿って移動させることにより、前記凹状壁部内で、前記加工後の物品に付着した前記加工液もしくは前記加工液及び加工屑を飛散させるようにした、物品搬出方法。
5. 前記凹状壁部の内部には、前記加工液のみを通過させる内壁部が設置されており、前記凹状壁部は、前記内壁部を通過した前記加工液を受容するように構成されている、請求項４に記載の物品搬出方法。

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