JP2022072193A - 工作機械用ロボットユニット - Google Patents

Abstract

【課題】既存の工作機械のチャックの爪交換の自動化可能、かつ、工作機械の周囲の空間が小さくても設置可能な工作機械用ロボットユニットを提供すること。【解決手段】工作機械用ロボットユニット１は、ロボットアーム３と、工作機械１００のチャック１０３用の交換爪ストック部４とを有し、工作機械１００の加工空間１０１の開口前位置とこの開口前位置から離れた退避位置との間で、工作機械用ロボットユニット１全体が移動可能となっている。【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械用ロボットユニットに関する。

工作機械の加工空間にあるチャックの爪交換の自動化が進んでいる。チャックの爪交換の自動化を実現するために、特許文献１に示すような工作機械内に爪交換用のローダーを設ける方法がある。しかし、爪交換用のローダーは、工作機械の機種ごとに限られたスペースに設置せざるを得ないため機種ごとに設計しなければならない。また、小型の工作機械では、工作機械内に爪交換用のローダーを設置できるスペースが存在しない。

特開昭５９－７３２１０号

そこで、工作機械の加工空間の開口前に設置されたロボットとロボットに交換爪を供給する装置を組み合わせる方法がある。

しかし、工作機械の周辺において、ロボットとロボットに交換爪を供給する装置を設置するための空間を必要とする。

既存の工作機械の周辺に、ロボットとロボットに交換爪を供給する装置を設置するための十分な空間が確保できない場合があるという問題がある。

そこで、上記問題を解決すべく、本発明は、既存の工作機械のチャックの爪交換の自動化可能、かつ、工作機械の周辺の空間が小さくても設置可能な工作機械用ロボットユニットを提供することを目的とする。

請求項１の工作機械用ロボットユニットは、ロボットアームと、工作機械のチャック用の交換爪ストック部とを有し、工作機械の加工空間の開口前位置とこの開口前位置から離れた退避位置との間で、工作機械用ロボットユニット全体が移動可能となっている。

請求項２の工作機械用ロボットユニットは、ロボットアームと、工作機械のチャック用の爪が搭載された交換プレートストック部とを有し、工作機械の加工空間の開口前位置とこの開口前位置から離れた退避位置との間で、工作機械用ロボットユニット全体が移動可能となっている。

請求項１又は２の工作機械用ロボットユニットによれば、工作機械用ロボットユニット全体が移動可能となっていることによって、工作機械の連続運転時には、工作機械用ロボットユニット全体を開口前位置に移動させておくことができる。これにより、工作機械用ロボットユニットのロボットアームの基端を工作機械の加工空間内のチャックに近づけることができる。リーチの短いロボットアームを採用しても工作機械の加工空間内のチャックの爪交換が可能となった。

さらに、リーチの短いロボットアームの採用によって、ロボットアーム自体の小型化が可能となる。これにより、ロボットアーム自体の小型化によって、大きなロボットアームと比較して、ロボットアームの不要なモーションの低減、周辺の安全性の向上、サイクルタイムの短縮、消費電力の抑制が可能となった。

また、ロボットアーム自体の小型化によって、工作機械用ロボットユニット全体の小型化が可能となる。これにより、工作機械用ロボットユニット全体を開口前位置に移動させた状態でも、工作機械の操作盤に重ならず、人間が操作盤の操作が可能となる。

一方、工作機械の段取り時には、工作機械用ロボットユニット全体を退避位置に移動させておくことができる。これにより、工作機械から工作機械用ロボットユニット全体を離すことができるので、人間が工作機械に接近して段取り作業を効率よく行うことができる。

請求項３の工作機械用ロボットユニットは、請求項１又は２の工作機械用ロボットユニットにおいて、工作機械用ロボットユニットは、工作機械用ロボットユニット全体が移動可能な架台をさらに有している。

請求項３の工作機械用ロボットユニットによれば、請求項１又は２の工作機械用ロボットユニットと同様の作用に加えて、工作機械用ロボットユニットの機能を実現する構成が一台の架台上に設けられている。そのため、工作機械の周辺での工作機械用ロボットユニットの据付・立上・調整の作業量を減少させることができる。

また、工作機械用ロボットユニットの移設も容易に行うことができる。さらに、工作機械用ロボットユニットの機能の一部について、工作機械用ロボットユニットの据付前にティーチングすることが可能となるので、工作機械用ロボットユニットの据付後のティーチング作業量を減少させることができる。

請求項４の工作機械用ロボットユニットは、請求項１から３のいずれかの工作機械用ロボットユニットにおいて、工作機械用ロボットユニットは、ハンドストック部をさらに有し、ロボットアームは、先端のハンドを交換できるようになっている。

請求項４の工作機械用ロボットユニットによれば、請求項１から３のいずれかの工作機械用ロボットユニットと同様の作用に加えて、ロボットアームは、先端のハンドを交換できるようになっているので、ハンドで把持する対象物の選択肢を増やすことができる。

請求項５の工作機械用ロボットユニットは、請求項１から４のいずれかの工作機械用ロボットユニットにおいて、工作機械用ロボットユニットは、工作機械で加工される被加工物ストック部をさらに有する。

請求項５の工作機械用ロボットユニットによれば、請求項１から４のいずれかの工作機械用ロボットユニットと同様の作用に加えて、工作機械用ロボットユニットは、チャックの爪交換の自動化と被加工物の供給取り出しの自動化が可能となる。

請求項１から５のいずれかに記載の工作機械用ロボットユニットは、既存の工作機械のチャックの爪交換の自動化と、工作機械の周辺の空間が小さくても工作機械用ロボットユニット設置できるという効果を有する。

本発明の一実施形態の工作機械用ロボットユニットと工作機械の正面概略図である。 図１の工作機械用ロボットユニットの拡大図である 本発明の一実施形態及び別の実施形態の工作機械用ロボットユニットと工作機械の上面概略図である。

本発明の一実施形態の工作機械用ロボットユニット１は、図１に示すように、工作機械１００の機外に据え付けられる。

工作機械１００は、加工空間１０１を有している。工作機械１００は、ドア１０２が開くと加工空間１０１が開口するようになっている。加工空間１０１内には、工作機械１００に被加工物を固定及び固定解除するチャック１０３と、被加工物を把握するためにチャック１０３に取り付けられるチャック爪１０４とを有する。チャック爪１０４は、チャック１０３に着脱可能となっている。

工作機械用ロボットユニット１は、工作機械１００の加工空間１０１内において、被加工物の供給取り出し、及び、チャック爪１０４の交換を自動で行うことができるようになっている。

図２に示すように、工作機械用ロボットユニット１は、ガイドレール１０と、ブロック１１と、架台２と、ロボットアーム３と、交換爪ストック部４と、ハンドストック部５と、被加工物ストック部６とを有する。

ガイドレール１０は工作機械１００の周辺に敷設されている。

ブロック１１はガイドレール１０に沿ってスライド可能となっている。

ブロック１１は架台２の下面に固定されている。

架台２の上面には、ロボットアーム３と、交換爪ストック部４と、ハンドストック部５と被加工物ストック部６とが設けられている。

図１（ａ）は、工作機械用ロボットユニット１が工作機械１００の加工空間１０１の開口前位置にある場合を示す。図１（ｂ）は、工作機械用ロボットユニットがこの開口前位置から離れた退避位置にある場合を示す。

工作機械用ロボットユニット１全体はガイドレール１０に沿って、開口前位置と退避位置との間で移動可能となっている。

工作機械１００の制御機器と工作機械用ロボットユニット１の制御機器は、双方の制御情報をやり取りしており、互いの作業がスムーズに行えるようになっている。

ロボットアーム３は、先端のハンド３１が交換可能となっている。

工作機械１００の加工空間１０１の開口前位置において、ロボットアーム３が工作機械１００の加工空間１０１内でチャック１０３に対して作業可能となっている。

ロボットアーム３の交換用のハンド３１は、ハンドストック部５にストックされている。

架台２の上面には多段ストッカーが設けられている。

多段ストッカーは、ロボットアーム３に向かって出し入れ可能な複数のトレイを有する。

最上段のトレイが交換爪ストック部４となっている。交換爪ストック部４のトレイには、交換用のチャック爪４１が載置されている。

交換爪ストック部４のトレイの下にある各トレイが、被加工物ストック部６となっている。

被加工物ストック部６のトレイには、被加工物６１が載置されている。

工作機械用ロボットユニット１では、開口前位置及び退避位置の両方において、例えばハンドリフター等を使って、交換爪ストック部４に交換用のチャック爪４１を出し入れ可能となっている。

同様に、工作機械用ロボットユニット１では、開口前位置及び退避位置の両方において、例えばハンドリフター等を使って被加工物ストック部６に被加工物６１を出し入れ可能となっている。

以下、工作機械用ロボットユニット１の動作について説明する。

工作機械１００の連続運転を行う前に、工作機械用ロボットユニット１は、開口前位置に移動する。工作機械１００の連続運転中は、ドア１０２が開いている工作機械１００の加工空間１０１、交換爪ストック部４、ハンドストック部５及び被加工物ストック部６へとロボットアーム３が動いて、適宜、チャック爪１０４の交換や被加工物の供給取り出しを自動で行う。

連続運転終了後、工作機械用ロボットユニット１は、退避位置に移動する。工作機械用ロボットユニット１は、退避位置にあることによって、人間が工作機械に接近して段取り作業を行うことができる。また、次の連続運転に備えて、ロボットアーム３のハンド３１の交換や加工後の被加工物の搬出、加工前の被加工物の搬入、使用済みのチャック爪１０４の搬出、交換用のチャック爪４１の搬入又は交換用のハンド３１の入替等を、退避位置で予め行っておくこともできる。

上記実施形態では、工作機械１００に対してガイドレール１０の配置が図３（ａ）に示す場合を説明したが、これに限定されることはない。例えば、図３（ｂ）に示すようなガイドレールの配置によって、工作機械の加工空間の開口前位置とこの開口前位置から離れた退避位置との間で、工作機械用ロボットユニット全体が移動可能となっていてもよい。

上記実施形態では、工作機械用ロボットユニット１が交換爪ストック部４を有する場合を説明したが、これに限定されることはない。工作機械のチャックがチャック用の爪が搭載された交換プレートを交換する方式となっており、工作機械用ロボットユニットがその工作機械のチャック用の爪が搭載された交換プレートストック部を有していてもよい。

上記実施形態では、交換爪ストック部４のトレイと被加工物ストック部６のトレイがある場合について説明したが、これに限定されることはない。交換爪ストック部と被加工物ストック部は、ロボットアームの動作を妨げることがなければ、工作機械用ロボットユニットのどこに設けられていてもよい。

１ 工作機械用ロボットユニット
２ 架台
３ ロボットアーム
４ 交換爪ストック部
５ ハンドストック部
６ 被加工物ストック部
１０ ガイドレール
１１ ブロック
３１ ハンド
４１ 交換チャック爪
６１ 被加工物
１００ 工作機械
１０１ 加工空間
１０２ ドア
１０３ チャック
１０４ チャック爪

Claims (5)

1. 工作機械用ロボットユニットであって、
   ロボットアームと、工作機械のチャック用の交換爪ストック部とを有し、
   工作機械の加工空間の開口前位置とこの開口前位置から離れた退避位置との間で、工作機械用ロボットユニット全体が移動可能となっていることを特徴とする工作機械用ロボットユニット。
2. 工作機械用ロボットユニットであって、
   ロボットアームと、工作機械のチャック用の爪が搭載された交換プレートストック部とを有し、
   工作機械の加工空間の開口前位置とこの開口前位置から離れた退避位置との間で、工作機械用ロボットユニット全体が移動可能となっていることを特徴とする工作機械用ロボットユニット。
3. 工作機械用ロボットユニットは、工作機械用ロボットユニット全体が移動可能な架台をさらに有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械用ロボットユニット。
4. 工作機械用ロボットユニットは、ハンドストック部をさらに有し、
   ロボットアームは、先端のハンドを交換できるようになっていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の工作機械用ロボットユニット。
5. 工作機械用ロボットユニットは、工作機械で加工される被加工物ストック部をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の工作機械用ロボットユニット。

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