JP2023090191A - ワーク搬送機付き工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク搬送機のロボットハンドに対する清掃を効率よく実施するワーク搬送機付き工作機械を提供すること。【解決手段】主軸装置に把持されたワークに対して工具による加工が実行される加工室と、前記加工室内に進入したロボットハンドにより前記主軸装置との間でワークの受け渡しを行うワーク自動搬送機と、前記加工室内に取り付けられ、前記ロボットハンドが前記主軸装置とのワークの受け渡しを行うために移動する前記加工室内の搬送経路上で、当該ロボットハンドまたは当該ロボットハンドに把持されたワークに対する清掃を行う清掃手段と、を有するワーク搬送機付き工作機械。【選択図】図２

Description

本発明は、ワーク搬送機のロボットハンドに対する清掃を効率よく実施するワーク搬送機付き工作機械に関する。

工作機械では、密閉された加工室内でワークに対する切削など所定の加工が行われ、そのワークに対する搬入及び搬出はワーク搬送機により行われる。加工によって切粉や切屑の発生する加工室内では、その洗い流しなどにクーラントが使用される。加工後の加工室内にはワーク搬送機のロボットハンドが侵入し、主軸チャックとの間でワークの受け渡しが行われる。ロボットハンドにはチャック機構が設けられているが、チャック爪などに切粉が付着してしまうと、把持した加工済みのワークを傷つけてしまう。また、次に行うワークの受け渡しの際、付着した切粉などによって把持したワークの位置がずれてしまうなどの問題が生じ得る。

下記特許文献１は、加工済ワークをワーク載置台に載置する場合に、切粉が落下することによって切粉分の誤差が生じてしまうことを課題とした発明が開示されている。具体的には、ローダ装置の搬送経路途中であって旋盤前面部の上方に、そして左右対称の位置に切粉除去ブラシと切粉を収容する切粉収容ボックスが設けられている。ローダ装置の搬送経路に切粉除去ブラシがあることにより、ローダ装置の走行中に切粉除去ブラシのブラッシング力が作用し、ローダーヘッドや周辺に付着した切粉が除去される。また、切粉除去部材には、ブラシに限定されることなくエア発生装置による空気洗浄であってもよいとされている。

実開平７－０００６０１号公報

しかし、前記従来例の工作機械は、加工室の外に切粉除去ブラシが設けられているため外観が損なわれてしまう。また、加工室外でブラッシングするため、ローダーヘッドから取り除かれた切粉を回収する切粉回収ボックスも必要になる。ただし、切粉回収ボックスがあったとしても、搬送経路中に設けられた切粉除去ブラシで切粉を除去すれば、切粉は飛び散ってしまい周りを汚すことになる。切粉を飛び散らせないためにはローダーヘッドの移動速度を落とすことも考えられるが、それでは搬送時間が長くなりサイクルタイムが延びてしまう。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、ワーク搬送機のロボットハンドに対する清掃を効率よく実施するワーク搬送機付き工作機械を提供することを目的とする。

本発明に係るワーク搬送機付き工作機械は、主軸装置に把持されたワークに対して工具による加工が実行される加工室と、前記加工室内に進入したロボットハンドにより前記主軸装置との間でワークの受け渡しを行うワーク自動搬送機と、前記加工室内に取り付けられ、前記ロボットハンドが前記主軸装置とのワークの受け渡しを行うために移動する前記加工室内の搬送経路上で、当該ロボットハンドまたは当該ロボットハンドに把持されたワークに対する清掃を行う清掃手段と、を有する。

前記構成によれば、加工室内で主軸装置に把持されたワークに対して工具による加工が実行されるが、そのワークは、ワーク自動搬送機のロボットハンドによって把持された状態で加工室内に運ばれ、主軸装置との間で受け渡しが行われる。その際、ワーク自動搬送機のロボットハンドがワークの受け渡しを行うために移動する加工室内の搬送経路上において、ロボットハンドまたはロボットハンドに把持されたワークが清掃手段によって清掃される。

ワーク自動搬送機を備えた工作機械を示す外観斜視図である。 ワーク自動搬送機およびそのロボットハンドに対する清掃手段を示した図である。 ワーク搬送中に行われるロボットハンドに対する清掃状況を示した第１実施形態の図である。 ワーク搬送中に行われるロボットハンドのワークに対する清掃状況を示した第１実施形態の図である。 ワーク搬送中に行われるロボットハンドに対する清掃状況を示した第２実施形態の図である。 ワーク搬送中に行われるロボットハンドのワークに対する清掃状況を示した第２実施形態の図である。

本発明に係るワーク搬送機付き工作機械の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、ワーク自動搬送機を備えた工作機械を示す外観斜視図である。この工作機械１は、左右に一対の旋盤を有する正面２軸旋盤であり、機体カバー３によって覆われた機内には左右の旋盤ごとに加工室が分けられている。機体カバー３の前面には左右の加工室に対応して扉が設けられ、左扉３１１の奥には第１加工室があり、右扉３１２の奥に第２加工室が設けられている。

工作機械１は、正面から見て左がワーク搬入側であり、右がワーク排出側である。機体カバー３は、左右の機体幅方向にそれぞれ突き出すようにして、ワーク搬入部３０１とワーク排出部３０２が形成されている。そして、搬入側停止位置１０１には複数の加工前ワークを搭載したワークストッカが配置され、排出側停止位置１０３には加工済みワークを受け取る回収ストッカが配置される。なお、本実施形態ではワークが送られる機体幅方向をＺ軸、機体前後方向をＹ軸、機体上下方向をＸ軸として説明する。

工作機械１は、こうした不図示のストッカと加工室との間でワークを自動搬送するためのワーク自動搬送機５が設けられている。ワーク自動搬送機５は、ガントリ式のワーク搬送機であり、工作機械１の機体上部に設けられている。機体カバー３内には骨組みとなるフレーム構体がベースに立設され、その機体前側上部にレール台１１が固定されている。レール台１１は、機体幅方向のＺ軸に沿って延び、その上面には機体幅方向に２本の走行レール１２と１本の走行用ラック１３とが固定されている。

ワーク自動搬送機５の駆動機構は、走行レール１２に沿ってＺ軸方向に移動する走行テーブル１４を基台として、把持したワークをＹ軸方向およびＸ軸方向へ移動させるための構成が設けられている。まず、走行テーブル１４には走行用モータ１５が固定され、その回転軸に固定されたピニオンギヤが走行テーブル１４の下で走行用ラック１３と噛合している。Ｚ軸方向に移動可能な走行テーブル１４には、Ｙ軸方向に移動可能なスライド台１６が組付けられている。走行テーブル１４の上面にスライド部材が固定され、スライド台１６は、そのスライド部材を摺動するスライドレールと一体になって構成されている。

スライド台１６の側面には前後移動用ラックが固定され、また走行テーブル１４には前後用モータ１８が備えられており、前後用モータ１８の回転軸に固定されたピニオンギヤが前後移動用ラックに噛合している。Ｙ軸方向に移動可能なスライド台１６は、レール台１１から前方へと突き出しており、その先端部分にガイドが形成され、そこに鉛直な姿勢の昇降アーム２１がＸ軸方向に摺動可能な状態で組付けられている。昇降アーム２１の後部にはＸ軸方向に延びたラックを内側に設けたラックケース２２が一体に形成され、スライド台１６にはそのラックと噛合するピニオンを備えた昇降用モータ２３が組付けられている。

昇降アーム２１は、昇降用モータ２３の駆動によってＸ軸に沿った昇降が可能であり、その下端部には図２に示すように、２つのチャック機構３１，３２を備えたロボットハンド２５が設けられている。図２は、ワーク自動搬送機５およびそのロボットハンド２５に対する清掃手段を示した図である。簡潔に示した工作機械１の加工室６内部には主軸装置７と不図示のタレット装置とが設けられている。なお、加工室６は、工作機械１の左右に設けられた同じ構成の第１加工室と第２加工室を示すものである。

主軸装置７に対してワークＷの受け渡しを行うロボットハンド２５は、２つのチャック機構３１，３２が直交する方向に配置され、Ｘ軸に対して４５度傾いた回転軸Ｏを中心にした旋回によって各々の位置が入れ替わるよう構成されている。チャック機構３１，３２は、３つのチャック爪が開閉作動することによりワークＷの把持および解放を行うものである。

ワーク自動搬送機５は、例えば、ロボットハンド２５のチャック機構３１によって加工前のワークＷが把持され、チャック機構３２によって加工済みのワークＷが把持され、主軸装置７に対して交互にワークＷの受け渡しが行われる。工作機械１には、そのロボットハンド２５に対する清掃手段として、加工室６内のエア管４１からエアを噴出するようにしたエアブローが設けられている。エア管４１の先端部には移動するロボットハンド２５に対しエアを効果的に吹き付けられるようにしたエアノズル４７が取り付けられている。すなわち、エアノズル４７は、加工室６内を移動するロボットハンド２５に対して配置されている。

加工室６は、天井には進入口４３が形成され、そこに設けられた開閉シャッタ４４によって自動開閉が行われるよう構成されている。ロボットハンド２５は、進入口４３を通って鉛直方向に昇降するため、進入口４３の真下に清掃エリア４５が設定され、そこへエアを吹き付けるようにエア管４１が加工室６の天井近くに取り付けられている。また、工作機械１には切粉や切屑の排出装置としてチップコンベアが設けられ、加工室６の底部に回収口４６が形成されている。清掃エリア４５は、加工室６内の切粉や切屑そしてクーラントが流れ込む回収口４６の真上に位置している。

清掃エリア４５は、ロボットハンド２５が主軸装置７との間でワークＷの受け渡しを行うための搬送経路４２上にあり、エアノズル４７から噴き出されるエアは、そうした移動途中のロボットハンド２５に対して当てられる。特に、加工室６内ではロボットハンド２５が往復するため、その両方においてエアの吹き付け清掃が行われるようになっている。そして、ロボットハンド２５は、清掃エリア４５を通過する際、エアノズル４７に対してチャック機構３１，３２のどちらが向けられるか、搬送状況に応じた切り換え制御が行われるようになっている。

続いて、ロボットハンド２５に対する清掃作業について説明する。まず、工作機械１では、ワーク自動搬送機５を使用して加工室６内の主軸装置７に対しワークの受け渡しが行われる。第１および第２加工室内には同じように主軸装置７とタレット装置とがあり、主軸装置７に把持されたワークＷに対する切削加工などが行われる。第１および第２加工室での加工が終了すると、各々所定のタイミングで主軸装置７に対するワークＷの交換および搬送がワーク自動搬送機５によって行われる。

図３および図４は、ワーク搬送中に行われるロボットハンド２５に対する清掃状況を示した図である。例えば、図３には第１加工室におけるワーク搬送が示されており、主軸装置７に対する加工前のワークＷ１と加工済みのワークＷ２との交換が行われる状況である。加工室６内へと進入するロボットハンド２５は、チャック機構３１がワークＷ１を把持し、チャック機構３２は空の状態である。そこで、清掃エリア４５を下降する往路では、ロボットハンド２５に対してチャック機構３２に付着する切粉を排除するための清掃が行われる。直後に把持する加工済みのワークＷ２に傷を付けないようにチャック爪になどに付着する切粉を排除するためである。

清掃は、搬送経路４２を移動中のロボットハンド２５に対してエアノズル４７からエアが吹き付けられ、チャック機構３２に付着していた切粉が吹き飛ばされる。取り除かれた切粉などは加工室６の底部に設けられた回収口４６へと落ちていく。その後、ロボットハンド２５は、チャック機構３２によって加工済みのワークＷ２を主軸装置７から受け取り、次いで回転軸Ｏを中心にした旋回によってチャック機構３１が入れ替わり、主軸装置７に対して加工前のワークＷ１が受け渡しされる。

続いて、ワーク自動搬送機５における次の搬送作業が第１加工室で受け取ったワークＷ２を第２加工室へと搬送するものであれば、図４に示すようにチャック機構３２がエアノズル４７へ向くようにロボットハンド２５をそのまま上昇させる。これにより加工室６を出る復路ではワークＷ２にエアが吹き付けられ、切粉などが取り除かれた状態で第２加工室へと搬送される。そして、第２加工室内では、第１加工室と同じように進入口４３下の清掃エリア４５を通過するロボットハンド２５に対し、エアノズル４７から噴出するエアが吹き付けられる。

具体的に、第２加工室の清掃エリア４５を通過する往路での清掃は、ワークＷ２を主軸装置７に対する受け渡しのみの場合と、主軸装置７から加工済みのワークＷ３の受け取りも行う場合とに分け、前者であればチャック機構３２に把持されたワークＷ２について再度エアが吹き付けられ、後者の場合にはロボットハンド２５が旋回し空のチャック機構３１に対してエアが吹き付けられる。そして、復路においてもワーク自動搬送機５における次の搬送作業に従い、チャック機構３１，３２のどちらをエアノズル４７に対面させるかについて制御が行われる。

よって、本実施形態によれば、搬送経路４２上に清掃エリア４５を設けたので、ワーク自動搬送機５における通常の搬送作業を妨げることなく、ロボットハンド２５のチャック機構３１，３２や把持したワークＷを清掃することができる。特に、清掃エリア４５は、ロボットハンド２５が往復する搬送経路４２上にあるため清掃回数が多くなる。清掃回数が多くなれば清掃の効果が高まるほか、清掃エリア４５の往復時にチャック機構３１，３２やワークＷの清掃を選択する機会が増え、その後の搬送作業などに従って必要とする対象を適切に清掃することができる。

次に、ワーク搬送機付き工作機械の第２実施形態について説明する。図５および図６は、ワーク搬送中に行われるロボットハンド２５に対する清掃状況を示した図である。特に、図５は、チャック機構３１，３２を清掃する場合が示され、図６は、チャック機構３１，３２に把持されたワークＷを清掃する場合が示されている。前記第１実施形態との違いは清掃手段にブラシを用いた点である。清掃ブラシ５１は、加工室６の天井付近に取り付けられたエアシリンダ５２のピストンロッド先端部に固定されている。

エアシリンダ５２は、引き型の単動シリンダであり、通常時は図５に示す伸長状態である。清掃ブラシ５１は、エアシリンダ５２が伸長状態の通常時に清掃エリア４５を通過するチャック機構３１，３２を清掃する位置に配置される。一方、そのチャック機構３１，３２にワークＷが把持されている場合は、作動エアが供給されたエアシリンダ５２が図６に示すように収縮作動し、清掃ブラシ５１が引き戻された位置に配置される。

よって、本実施形態では、ワーク自動搬送機５における次の搬送作業に従ってロボットハンド２５が旋回し、清掃エリア４５を通過する際のチャック機構３１，３２の向きが特定される。また、チャック機構３１，３２におけるワークＷの有無によってエアシリンダ５２の伸縮制御が行われる。そこで、搬送経路４２を移動中のロボットハンド２５に対して清掃ブラシ５１が当てられ、チャック機構３１，３２や加工済みワークＷに対して切粉の除去が行われる。

本実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果を有し、ワーク自動搬送機５における通常の搬送作業を妨げることなくチャック機構３１，３２などを清掃することができる。そして、清掃エリア４５がロボットハンド２５の往復する搬送経路上にあるため、清掃回数が多くなることで清掃の効果を高めることができる。また、清掃エリア４５の往復時にチャック機構３１，３２やワークＷの清掃を選択する機会が増え、次の搬送作業などに従って清掃を必要とする対象を清掃することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、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、工作機械としてガントリ式のワーク自動搬送機を備えた正面２軸旋盤を示して説明したが、１軸旋盤あるいは多関節ロボット搬送機など異なる構成の工作機械であってもよい。

１…工作機械 ５…ワーク自動搬送機 ６…加工室 ７…主軸装置 ２５…ロボットハンド ３１，３２…チャック機構 ４１…エア管 ４２…搬送経路 ４３…進入口 …４４ 開閉シャッタ ４５…清掃エリア ４６…回収口 ４７…エアノズル

Claims (5)

1. 主軸装置に把持されたワークに対して工具による加工が実行される加工室と、
   前記加工室内に進入したロボットハンドにより前記主軸装置との間でワークの受け渡しを行うワーク自動搬送機と、
   前記加工室内に取り付けられ、前記ロボットハンドが前記主軸装置とのワークの受け渡しを行うために移動する前記加工室内の搬送経路上で、当該ロボットハンドまたは当該ロボットハンドに把持されたワークに対する清掃を行う清掃手段と、
   を有するワーク搬送機付き工作機械。
2. 前記加工室は、天井に形成された進入口を開閉する開閉シャッタが設けられ、前記進入口の真下が前記清掃手段によって前記ロボットハンドまたは前記ロボットハンドに把持されたワークに対する清掃を行う清掃エリアであり、前記清掃エリアの真下に位置する前記加工室の底部に切粉を排出する排出装置の回収口が設けられた請求項１に記載のワーク搬送機付き工作機械。
3. 前記清掃手段は、前記ロボットハンドまたは前記ロボットハンドに把持されたワークに対してエアを噴き付けるエアブローである請求項１または請求項２に記載のワーク搬送機付き工作機械。
4. 前記清掃手段は、前記ロボットハンドまたは前記ロボットハンドに把持されたワークの清掃に応じて、アクチュエータによる清掃ブラシの位置の切り換えが可能なものである請求項１または請求項２に記載のワーク搬送機付き工作機械。
5. 前記ワーク自動搬送機は、前記ロボットハンドが複数のチャック機構を備えたものであり、次に行われる搬送作業に従い、複数ある前記チャック機構の一つが前記清掃手段に対面させる位置に切り換えられる請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のワーク搬送機付き工作機械。
   

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