JP3138539U - ロボット内蔵型旋盤装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークのロード・アンロードの速度が速く、メンテナンスが容易で、更に工場における設置空間も節約できるロボット内蔵型旋盤装置を提供する。
【解決手段】ケーシング１０内に旋盤主体２０を有する旋盤Ａとを備えたロボット内蔵型旋盤装置であって、ケーシングの一側に形成される開口１１と、開口に隣接するように配置されるロード・アンロード装置３０と、ケーシング内に設けられるベース４０と、ベース上に固定されるロボット５０と、を有し、ロボットは、ロード・アンロード装置と旋盤主体２０との間に設けられる三関節型ロボットであり、前記ロード・アンロード装置は、開口１１に対応するワークテーブル３１を備えている。
【選択図】図１

Description

本考案は、工作機械に関するものであり、特に工作機械にロボットを内蔵することにより、ワークのロード・アンロードの速度が速く、メンテナンスが容易で、更に工場における設置空間も節約できるロボット内蔵型旋盤装置に関するものである。

従来の工作機械による自動化生産は、工作機械と門型ロボット又は関節型ロボットとを組み合わせることにより、ワークのロード・アンロードを自動的に行い、ワークの加工をし易くするものである。

図８においては、工作機械（６０）と門型ロボット（７０）とを組み合わせた形態が示されており、該門型ロボット（７０）は、吊下げ式のチャック装置（７１）を有すると共に、該工作機械（６０）の上部には、チャック装置（７１）に対応する可動ドア（６１）が設けられる。

また、ワークのロード・アンロードは、一般的に前記工作機械（６０）の可動ドア（６１）を開け、門型ロボット（７０）のチャック装置（７１）を可動ドア（６１）から工作機械（６０）の内部に進入させて行うが、このように可動ドア（６１）を繰り返して開閉する構造と、所定の高さがなければ設置できない門型ロボット（７０）には、以下に示すような問題がある。
１. ワークのロード・アンロードの途中に工作機械（６０）の上部の可動ドア（６１）を開くと、切削液やオイルミストが飛散するので、工場内を汚してしまう。
２. ワークのロード・アンロードの途中に可動ドア（６１）が開くので、エアによる爪のクリーニング時の高騒音が外部に漏れて、仕事環境に悪影響をもたらしてしまう。
３. 自動によるロード・アンロードの時間は約１２．８秒であり、手動によるロード・アンロードの時間の７秒より約６秒も長くなるので、生産性に優れなく、実用性に欠ける。
４. 工作機械（６０）とは別に門型ロボット（７０）を用意して、組み合わせなければならないので、配置面積が大きくなり、それに係る費用も増加する。
５. 門型ロボット（７０）は、一定の高さを有する工場でなければ設置できなく、一般の天井の低い工場には設置することができず、配管との干渉問題もあるので、実用性に優れない

図９には、工作機械（８０）と関節型ロボット（９０）とを組み合わせた形態が示され、該関節型ロボット（９０）は、その前端にチャック（９１）が設けられ、工作機械（８０）は、その前部にチャック（９１）に対応する可動ドア（８１）が設けられる。

また、ワークのロード・アンロードは、工作機械（８０）前部の可動ドア（８１）を開け、関節型ロボット（９０）のチャック（９１）を前方から可動ドア（８１）を介して工作機械（８０）の内部に進入させて行う。しかしながら、このような可動ドア（８１）を繰り返して開閉する構造と、工作機械（８０）の前方に独立して設置しなければならない関節型ロボット（９０）には、以下に示すような問題がある。
１. 工作機械（８０）前部の可動ドア（８１）が開くと、切削液やオイルミストが飛散するので、工場内を汚してしまう。
２. ワークのロード・アンロードの途中に工作機械（８０）前部の可動ドア（８１）が開くので、エアによる爪のクリーニング時の高騒音が外部に漏れて、仕事環境に悪影響をもたらしてしまう。
３. 自動によるロード・アンロードの時間は約１１．８秒であり、手動によるロード・アンロードの時間の約７秒より約５秒も長くなるので、生産性に優れなく、実用性に欠ける。
４. 門型ロボット（９０）は、工作機械（８０）と別個に設置する必要があるので、作業員の作業空間を占有してしまい、作業員の作業の妨げとなる。

従来の工作機械は、門型や関節型ロボットに合わせてワークのロード・アンロードを行う必要があるので、作業の時間がかかり、環境の汚染、騒音等の問題もある。

そこで、案出されたのが本考案であって、工作機械に関するものであり、特に工作機械にロボットを内蔵することにより、ワークのロード・アンロードの速度が速く、メンテナンスが容易で、更に工場における設置空間も節約できるロボット内蔵型旋盤装置を提供することを目的としている。

本願の請求項１の考案は、ケーシング（１０）と、該ケーシング（１０）内に旋盤主体（２０）を有する旋盤（Ａ）とを備えたロボット内蔵型旋盤装置であって、
前記ケーシング（１０）の一側に形成される開口（１１）と、
前記開口（１１）に隣接するように配置されるロード・アンロード装置（３０）と、
前記ケーシング（１０）内に設けられるベース（４０）と、
前記ベース（４０）上に固定されるロボット（５０）と、を有し、
前記ロボット（５０）は、ロード・アンロード装置（３０）と旋盤主体（２０）との間に設けられる三関節型ロボットであり、
前記ロード・アンロード装置（３０）は、開口（１１）に対応するワークテーブル（３１）を備えていることを特徴とするロボット内蔵型旋盤装置、を提供する。

又、本願の請求項２の考案は、前記ロボット（５０）は、ベース（４０）に固定される定盤（５１）を有し、該定盤（５１）には、上方へ延出するリアアーム（５３）を左右方向へ揺動自在にする第１関節モータ（５２）が枢設されると共に、該リアアーム（５３）の自由端には、下方へ延出するフロントアーム（５５）を左右方向へ揺動自在にする第２関節モータ（５４）が枢設され、該フロントアーム（５５）の自由端には、ワーク用爪（５７１）と完成品用爪（５７２）を有する爪定盤（５７）を左右方向へ回転自在にする第３関節モータ（５６）が枢設されていることを特徴とする請求項１に記載のロボット内蔵型旋盤装置、を提供する。

本考案は、上記の課題を解決するものであり、操作時に、完成品用爪により旋盤装置に保持されている完成品を、開口からロード・アンロード装置のワークテーブルに載置し、ワーク用爪でワークテーブルに保持されているワークを挟持したまま、旋盤主体まで移動させて当該ワークをロードするものである。また、本考案のロボットは垂直に設置され、左右へ揺動可能であるので、空間の小さい旋盤のケーシング内にも設置することができる。更に、ロボットは、直接にケーシングの開口からロード・アンロード装置まで移動できることから、ワークのロード・アンロードを行う時に、従来のようにドアの開閉動作を必要としないので、ワークの加工時間を大幅に短縮でき、結果的に生産性を向上させることができる。

更に、本考案のロボット内蔵型旋盤装置は、ロボット自体を内蔵する構成であることから、小型化を達成できるので、配置面積をより縮小させることができ、本考案を設置する工場も所定の高さがあればよい。これにより、同様の面積を持つ工場においても、より多くのロボット内蔵型旋盤装置を設置することによって生産性を向上させることができると共に、作業時間の短縮、騒音の防止、オイルミストの飛散などを防止することができるので、仕事環境の改善、向上にも寄与する。

以下、添付図面を参照して本考案の好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、下記実施例は、本考案の好適な実施の形態を示したものにすぎず、本考案の技術的範囲は、下記実施例そのものに何ら限定されるものではない。

図１、図２に示す本考案の好適な実施の形態のように、本考案は、ケーシング（１０）と、該ケーシング（１０）内の左側に旋盤主体（２０）が設けられる旋盤（Ａ）とを備えたロボット内蔵型旋盤装置であって、該ケーシング（１０）の右側に形成されている開口（１１）と、該開口（１１）の右側に隣接するように配置されるロード・アンロード装置（３０）と、該旋盤主体（２０）とロード・アンロード装置（３０）との間に設けられるベース（４０）と、該ベース（４０）上に固定されるロボット（５０）とを有する。

その内、旋盤主体（２０）は、前記ケーシング（１０）内に固定され、ロボット（５０）側の端面にチャック（２１）が設けられると共に、該チャック（２１）の外周縁に沿って複数の爪が設けられる。

前記ロード・アンロード装置（３０）においては、開口（１１）と対応する位置に、完成品及びワークを載置するためのワークテーブル（３１）が設けられる。

前記ベース（４０）は、ケーシング（１０）の内部に固定され、上部に取り付け面（４１）が設けられる。

前記ロボット（５０）は、三関節型ロボットであり、前記ベース（４０）上に固定される定盤（５１）を有し、該定盤（５１）には、上方へ延出するリアアーム（５３）を左右方向へ揺動自在にする第１関節モータ（５２）が枢設されると共に、該リアアーム（５３）の自由端には、下方へ延出するフロントアーム（５５）を左右方向へ揺動自在にする第２関節モータ（５４）が枢設され、該フロントアーム（５５）の自由端には、ワーク用爪（５７１）と完成品用爪（５７２）を有する爪定盤（５７）を左右方向へ回転自在にする第３関節モータ（５６）が枢設される。

尚、本実施例の形態においては、前記各関節モータ（５２）、（５４）、（５６）にステップモータを使用しているが、同様の作用を持つものであれば、制限することなく、他のもの、例えばサーボモータなどを使用してもよい。

以下、図２〜図６を参照しながら、本考案のロボット内蔵型旋盤装置をワークの自動化加工工程に適用した場合における、各ステップの説明を順に行う。
ａ、ワーク／完成品のロード・アンロード工程：ステップ１〜ステップ２
ｂ、完成品の回収工程：ステップ３〜ステップ５
ｃ、旋盤の爪に対するクリーニング工程：ステップ６〜ステップ７
ｄ、ワークの旋盤へのロード工程：ステップ８〜ステップ１２

ステップ１においては、図２に示すように、ロボット（５０）により爪定盤（５７）に設けられているワーク用爪（５７１）を、ケーシング（１０）の開口（１１）からロード・アンロード装置（３０）まで移動させて、ロード・アンロード装置（３０）上に保持されているワークを挟持し、この時、完成品用爪（５７２）に保持されている完成品を、完成品用爪（５７２）を開放させて収集する。

次のステップ２においては、図３に示すように、ロボット（５０）をロード・アンロード装置（３０）から元の位置に復位させ、ワークを加工している最中の旋盤主体（２０）に干渉しないように待機位置にて待機させる。

続いてステップ３においては、図４に示すように、ワークが旋盤主体（２０）の加工により完成品とされた後、ロボット（５０）によりその爪定盤（５７）を旋盤主体（２０）のチャック（２１）の位置まで移動させる。

続いてステップ４においては、ロボット（５０）の完成品用爪（５７２）によりチャック（２１）に保持されている完成品を挟持する。

続いてステップ５においては、旋盤主体（２０）の爪（２１１）を開放することにより、完成品をリリースする。

続いてステップ６においては、ロボット（５０）を旋盤（Ａ）内の待機位置まで移動させる。

続いてステップ７においては、図５に示すように、爪定盤（５７）のワーク用爪（５７１）をチャック（２１）側へ回転させると同時に、旋盤主体（２０）の爪（２１１）に対してエアを吹き付けてクリーニングを行う。

続いてステップ８においては、図６に示すように、ロボット（５０）の爪定盤（５７）を旋盤主体（２０）のチャック（２１）の位置まで移動させ、ワーク用爪（５７１）に挟持されているワークを複数の爪（２１１）の間に入される。

続いてステップ９においては、ワーク用爪（５７１）を開放することにより、ワークをリリースする。

続いてステップ１０においては、旋盤主体（２０）の爪（２１１）によりワークを挟持する。

続いてステップ１１においては、図７に示すように、旋盤主体（２０）によるワークの加工に干渉しないように、ロボット（５０）を元の位置に復位させる。

最後にステップ１２においては、旋盤主体（２０）を起動させ、ワークを完成品に加工する。

上述したように、本考案は、自動化加工の工程において、前記ステップ１〜ステップ１２を繰り返すことにより、大量のワークを完成品に加工する。

このように、本考案のロボット（５０）は、旋盤（Ａ）におけるケーシング（１０）の内部における、旋盤（Ａ）に隣接するように配置されるロード・アンロード装置（３０）と、旋盤（Ａ）内部における旋盤主体（２０）との間においてワーク／完成品のロード・アンロードを行うので、従来のように、所定の高さを持つ工場でなければ設置できない門型ロボットや、広い配置場所が必要な関節型ロボットを、旋盤（Ａ）と別個に設置しなければならないといった問題を解消でき、更に、本考案の３関節型ロボットは、その構造が非常に単純であるので、以下のような使用上のメリットを有する。
１. 本考案のロボット（５０）は、旋盤（Ａ）の内部に設けられるので、従来のように可動ドアを開けてからワーク／完成品のロード・アンロードを行う必要がなく、ロード・アンロードの自動作業時間を、旋盤主体（２０）のみを用いた、手動によるロード・アンロードの時間と同様、更にはそれ以下に大幅に短縮できるので、生産性を向上させることができる。
２. 本考案のロボット（５０）の伝動システムは、関節型の設計を使用していることから、ギアやボルトなど、常時潤滑の状態を必要とする部材が組み込まれていないので、メンテナンスコストの大幅な削減を達成できる。
３. 本考案のロボット（５０）は、内蔵型であることから、配置面積を狭くすることができるので、同様な広さの工場では、従来より多くのロボット内蔵型旋盤装置を配置することができる。
４. 本考案は、所定の高さがなければ設置できない従来の門型ロボットと異なり、天井の低い工場でも配置することができる。
５. 本考案は、ワーク／完成品のロード・アンロードを、旋盤（Ａ）の可動ドアが閉じた状態で行うので、装置の騒音を抑制できる。
６. 本考案は、ワーク／完成品のロード・アンロードを行う時、従来のようなドアの開閉を必要としないことから、ケーシングからの切削液、オイルミストの飛散を防止できるので、仕事環境の改善、向上に寄与する。
７. 本考案においては、全ての可動機構がケーシング（１０）の内部に設けられるので、作業員は常時安全な状態で作業に取り組むことができる。
８. 本考案においては、構造が簡単な３関節型のロボット（５０）を用いるので、操作が極めて簡単である。

本考案は、ワーク／完成品のロード・アンロードの時間を短縮できることから、旋盤主体（２０）のワークに対する加工時間が従来の門型ロボット及び関節型ロボットと同様であっても、旋盤主体のみを用いた、手動によるロード・アンロードの場合とほぼ同様、更にはそれ以下に作業時間を短縮することができ、全体の作業時間を短縮することができるので、生産量の向上を図ることができる。又、操作性の向上と自動化により、作業員は、同時に六台の本考案を簡単に操作可能となったので、人件費を大幅に削減することができると共に、作業員の仕事に対する意欲の向上にもなる。

本考案に係る好適な実施形態を示す正面図。 本考案のロボット内蔵型旋盤装置をワークの自動化加工工程に適用した場合における、各ステップの説明を順に行うフローチャート。 本考案のロボット内蔵型旋盤装置をワークの自動化加工工程に適用した場合における、各ステップの説明を順に行うフローチャート。 本考案のロボット内蔵型旋盤装置をワークの自動化加工工程に適用した場合における、各ステップの説明を順に行うフローチャート。 本考案のロボット内蔵型旋盤装置をワークの自動化加工工程に適用した場合における、各ステップの説明を順に行うフローチャート。 本考案のロボット内蔵型旋盤装置をワークの自動化加工工程に適用した場合における、各ステップの説明を順に行うフローチャート。 本考案のロボット内蔵型旋盤装置をワークの自動化加工工程に適用した場合における、各ステップの説明を順に行うフローチャート。 従来の工作機械と門型ロボットを組み合わせた形態を示す正面図。 従来の工作機械と関節型ロボットを組み合わせた形態を示す正面図。

符号の説明

（Ａ）旋盤
（１０）ケーシング
（１１）開口
（２０）旋盤主体
（２１）チャック
（２１１）爪
（３０）ロード・アンロード装置
（３１）ワークテーブル
（４０）ベース
（４１）取り付け面
（５０）ロボット
（５１）定盤
（５２）第１関節モータ
（５３）リアアーム
（５４）第２関節モータ
（５５）フロントアーム
（５６）第３関節モータ
（５７）爪定盤
（５７１）ワーク用爪
（５７２）完成品用爪
（６０）工作機械
（６１）可動ドア
（７０）門型ロボット
（７１）チャック装置
（８０）工作機械
（８１）可動ドア
（９０）関節型ロボット
（９１）チャック

Claims (2)

1. ケーシング（１０）と、該ケーシング（１０）内に旋盤主体（２０）を有する旋盤（Ａ）とを備えたロボット内蔵型旋盤装置であって、
   前記ケーシング（１０）の一側に形成されている開口（１１）と、
   前記開口（１１）に隣接するように配置されるロード・アンロード装置（３０）と、
   前記ケーシング（１０）内に設けられるベース（４０）と、
   前記ベース（４０）上に固定されるロボット（５０）と、を有し、
   前記ロボット（５０）は、ロード・アンロード装置（３０）と旋盤主体（２０）との間に設けられる三関節型ロボットであり、
   前記ロード・アンロード装置（３０）は、開口（１１）に対応するワークテーブル（３１）を備えていることを特徴とするロボット内蔵型旋盤装置。
2. 前記ロボット（５０）は、ベース（４０）に固定される定盤（５１）を有し、該定盤（５１）には、上方へ延出するリアアーム（５３）を左右方向へ揺動自在にする第１関節モータ（５２）が枢設されると共に、該リアアーム（５３）の自由端には、下方へ延出するフロントアーム（５５）を左右方向へ揺動自在にする第２関節モータ（５４）が枢設され、該フロントアーム（５５）の自由端には、ワーク用爪（５７１）と完成品用爪（５７２）を有する爪定盤（５７）を左右方向へ回転自在にする第３関節モータ（５６）が枢設されていることを特徴とする請求項１に記載のロボット内蔵型旋盤装置。

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