JP4350820B2 - 搬送装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は工作機械の機上形の搬送装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
工作機械のローディングの装置は、省フロアスペースで小形化が進み、機械との一体化による操作性の向上が図られている。更に作業者の安全性確保や、工程結合の容易化及び一体構成によるコストパフォーマンスの向上等からも機上の直動タイプが多く導入されている。
【0003】
例えばNC旋盤では、切粉処理とフロアスペースの点で有利なスラントタイプが主流であるが、直動形NCローダにおいては、ローダアームの上昇した時のアーム先端位置が移動体を超え突出して高くなる。対策としてY軸を2軸心以上の多関節アームにして移動体より上に突出しないようにした装置が提案されているが制御軸数及び関節部の構造部品が増加しコストが高くなる。Y軸制御を1軸として対応するためにY軸をテレスコピックアームにしてアーム上昇端を抑える装置が特公平6−51256号に提案されている。
【0004】
図4は昇降枠を第1アームと第2アームのテレスコープ式の二段にしてローダ高さHを低くした例である。
又Y軸を多段のパンタグラフ(レージトング)にしてアームを移動体より上には出ないよう工夫した装置を図5に示す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術で述べたローダアームの上下動を1軸NCで制御する場合、上昇端位置が高くなって、天井の低い工場では設置が出来ないケースがあり、Y軸をテレスコピックアームにして上昇端を抑える方法もあるが二段程度ではまだアームの一部が移動体より上に出るので不具合な場合がある。Y軸をパンタグラフにした場合は移動体より上に出ることはないがリンク構造体の剛性上に問題がある。
【0006】
本発明は従来の技術で述べたY軸の1軸NCによるアームの上昇端が移動体より上に突出し工場設置上不都合という問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところはY軸(上下方向)をZ軸(水平方向)に平行な面で動作する回転アーム式にすることによりY軸が1軸NCのローダでありながら、ローダの高さを低く抑えることを目的としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1の発明の搬送装置は、工作機械の主軸チャックと工作機械と並置したワークストッカとの間でワークを搬送する装置であって、工作機械の上位置に主軸Z軸方向に設置したガイド上を移動する移動体と、該移動体上に設けられて移動体を位置決め可能に駆動するZ軸サーボモータと、前記移動体に一端が移動体の移動方向に直交する軸線回りで回転可能に設けられたアームと、前記移動体に設けられ、前記アームを角度位置決め可能に旋回するY軸サーボモータと、前記アームの他端に被搬送物を把持する把持手段とを含み、前記Z軸サーボモータとY軸サーボモータを同期制御する制御装置により前記アームを前記ガイドに平行な待機位置と直角なワーク交換位置に移動するものである。
【0008】
移動体上に回転軸心を有するアームを移動体より下方に旋回させてY軸上の座標位置を定め移動体のZ方向移動との2軸NCにより主軸のチャック軸心を含む平面内でワークの位置決めが可能となる。
従って把持手段が機外のワークストッカに位置決めされてブランクを受け取り、本機内に搬入後主軸チャックの中心高さに位置決めしてチャックに渡すことができる。又加工完了したワークを受け取って同じ搬送路を逆に通ってワークのストッカに収納することが可能である。
【0009】
移動体の移動手段のZ軸サーボモータとアームの回転手段のY軸サーボモータをZ軸Y軸を同期運転することにより前面の安全用スライドドアー,刃物台,チャック等の空間を干渉することなくワークの着脱が可能であり機外のワークストッカとのワークの受け渡し経路を無駄なく往復させることが可能となる。
【0010】
請求項2の発明は、前記アームが、前記Y軸サーボモータにより角度位置決め可能に設けられた第1のリンクと、該第1リンクと同一長さで一端が移動体に回転可能に支持された第2のリンクと、第1のリンク及び第2のリンクの自由端を繋ぎ且つ前記把持手段を有する第3のリンクとからなり、移動体と前記第1から第3のリンクにより四節リンク機構を形成することにより第3のリンク上の把持手段の方向を一定に保つようにしたものである。
【0011】
前記四節リンク機構の固定リンクの回り待遇点は移動方向に対し時計回りに45度の方向に設け前記把持手段は、前記固定リンクに対応する第3リンクの45度の面に直交する旋回軸上に主軸軸心と同心となるよう180度旋回割出し可能で主軸チャックとワークストッカとの間でワークを受け渡しするスイベルタイプで直角二方向のワークを把持するダブルハンドである。
チャックへのワークの着脱及びワークストッカへのワークの収納・取り出しのため、ワークハンドの旋回中心を主軸中心に対し一定角度にする必要がある。平行リンクの一節にハンドを固定することによりアームが旋回しても常に第3リンクの角度が同一傾斜角を保持させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の機上形ローダを設けた旋盤における機内ワークの着脱状態の説明図、図2は本発明の移動体・回転アーム・ダブルハンドの側面位置説明図である。
【0013】
旋盤本体のベッド1に立設固定された支柱2に走行ビーム3が架設され該走行ビームの上面にはラック4が固定されている。走行ビーム3の上,下面に設けられたガイドレール5A,5Bに嵌着する溝形ガイド6A,6Bで案内され走行ビーム3の軸方向に移動可能にコの字形状の移動体7が載架されており、該移動体の移動手段として該移動体上にはZ軸サーボモータ8の回転トルクを増加する減速機9が設けられ該減速機の出力軸のピニオン10の回転により固定したラック4に対し移動体7がZ軸方向に自走自在に設けられている。なおベルトチエンロープ等を使用して直線送りにすることも可能である。
【0014】
走行ビーム3はワークの搬入搬出用のワークストッカ11の上方まで片持状に延び、本機と該ワークストッカやコンベア間でのワークの搬送が可能に構成されている。移動体7の本機正面側に相対する平面上には、アーム回転手段としてY軸サーボモータ12の回転を増加する減速機13が設けられ該減速機の出力軸がアームの旋回中心18となる。
【0015】
アームの旋回する先端部分には把持手段が設けられている。前記把持手段は直角をなす二方向にワークを把持する2個のチャックを有し前記媒介リンクと直角をなす軸を旋回軸として180°の旋回で前記主軸のチャックの軸心と同心に割り出すことが可能な回転部材を含んでなるものである。
具体例としては、スイベルタイプのダブルハンドを把持手段として使用することが可能で主軸部のチャックからワークの取り出しと新ブランクの供給をハンドを流体圧又はソレノイドで旋回させて取り換え作業を機内の制限された空間内で行う。
【0016】
第1リンク14にワークを把持するハンドを直接固定する場合にはハンドの方向を一定方向に保つことができないのでハンドの方向性を制御できる機能をもつことが必要となる。
ここでは第1リンク14が、入力リンクであり相対するリンクが平行な四節リンク機構の一節でもある。他のリンクは第2リンク15,固定リンク16,第3リンク17からなるリンク機構を形成している。即ち第1リンク14と第2リンク15,固定リンク16と第3リンク17が相対して平行である。
【0017】
固定リンク16は固定節であって第2リンク15と固定リンク16の回り待遇点を移動体7の移動方向に対し時計回りに45°の方向に設けて該移動体上に固定リンク16を固定する。固定リンク16の長さを短くして該移動体上に固定リンク16の回り待遇点を設けることができる場合は、固定リンク16を省略することができる。固定リンク16と平行な第3リンク17は一端が固定リンク16より回り対偶点をこえて延長されており延長したリンク端に把持手段として例えばハンドの旋回中心19を有するスイベルタイプで、直角2方向のワークを把持するダブルハンド20を設けることができる。
【0018】
ダブルハンド20は180°旋回してワーク把持方向を主軸のチャック25の軸心方向又はワークストッカ11のワークガイド22の方向を指向させることが可能である。ハンドはスイベルタイプのダブルハンドの他にハンドがスライドするもの、ハンドが反転するもの等を使用することができる。ダブルハンドの回転手段は油空圧を動力源とするピストンシリンダ部材又は電磁気による回転手段を採用することが可能である。
【0019】
次に図3(図1)にもとづき本搬送装置の作用について説明する。
【0020】
図3は移動体7が走行ビーム3上をZ軸サーボモータ8により駆動されて該ビームのオーバハングした位置まで移動し加工の終了したワーク24をワークストッカ11のワークガイド22への収納とブランク23の受け取りを行う。この場合ダブルハンド20のワークガイドの適度な位置までの降下はZ軸方向とY軸回転の合成動作により行われる。
【0021】
新規にブランク23を把持したダブルハンド20はY軸回転で上昇しアームが走行ビーム3と平行になった後でZ軸で本機側へ移動する。しかし新しいブランク23と本機フレーム1が干渉しない移動軌跡をとる限りY軸動作にZ軸動作を加えて合成した曲線の軌跡を通過する方が合理的な場合もある。新しいブランク23を把持したダブルハンド20は本機内の加工作業が完了するまでワークストッカ上又は走行ビーム上で待機する。
【0022】
切削が完了し安全カバーが開きアームが旋回して降下可能となる。移動体7はチャック21からワーク24を着脱する直上の位置より刃物台26の方向へ右行し、Y軸の左回転により降下し始めると移動体7も左方向に戻される。即ちZ軸が左行しながらY軸が下方に回転し2軸同時に直線補間制御させることによりY軸が直線で降りることができる。この合成動作によりダブルハンド20のリンク17はアームが鉛直になるまで刃物台26,チャック25と干渉することなく降下し主軸のチャックと同心の位置に達する。この位置では主軸のチャック軸心とダブルハンド20のチャック軸心は一致しており、移動体7のZ軸方向移動によりワーク24を受け渡しする。
【0023】
ここでダブルハンド20は180°旋回し搬送してきたブランク23をチャック25に渡して該チャックよりZ軸移動で離れる。ワーク24をワークストッカ11へ搬送しワークガイド22に収納するプロセスはブランク23を機内へ搬入したプロセスの逆で良い。チャック25とのワーク又はブランクの受け渡しのためにダブルハンド20のチャックの芯高さは一定で良くアームの先端の降下位置も一定で良い。しかしワークストッカ11とのブランク又はワークの受け渡しの際にはダブルハンド20のチャックの高さ位置はすでに積層して載置してある現状高さに合わせて位置決めする必要がある。ワークストッカの近傍では干渉する機材がなくZ軸・Y軸の合成により任意に設定することができる。
【0024】
四節平行リンク機構を使用することによりリンクの先端に設けたダブルハンドのワーク把持部の位置決めが正確に可能となる。但しアームのリンク機構の先端にダブルハンド部とワークの重量が加わるためリンク構成部材の軽量化とY軸サーボモータの容量及び減速比を考慮して設計する。本発明により機上形ローダにおいてもワーク交換時にワーク保持部材を走行ビーム上に突出させることなく搬送が可能となった。
【0025】
【発明の効果】
ローダアームが走行ビームにより上部へは突出しないため天井の低い工場へも設置できる機上形ローダの提供が可能となる。構造がシンプルなリンク機構を採用しているため保守が容易でありZ軸(直動)とY軸(回転)の2軸NCローダのため直動2軸NCに比しコスト上の差はない。
ハンドの動作軌跡はユーザ側でプログラミングができるので異なったワークへの対応が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の機上形ローダを設けた旋盤における機内ワーク着脱状態の説明図である。
【図2】本発明の移動体,回転アーム,ダブルハンドの側面位置説明図である。
【図3】本発明のローダの機外走行状態とワークストッカとの受け渡し状態説明図である。
【図4】従来の技術で走行ビームより突出する昇降ロッド部が改良された機上ローダ付旋盤の正面図である。
【図5】従来の技術で移動体より下方へパンタグラフでハンドを垂下するようにした構造の説明図である。
【符号の説明】
ベッド 2 支柱
3 走行ビーム 4 ラック
5A,5B ガイドレール
6A,6B 溝形ガイド
7 移動体 8 Z軸サーボモータ
9,13 減速機 10 ピニオン
11 ワークストッカ
12 Y軸サーボモータ
14 第1リンク
15 第2リンク
16 固定リンク
17 第3リンク
18 アーム旋回中心 19 ハンド旋回中心
20 ダブルハンド 21 安全カバー
22 ワークガイド 23 ブランク
24 ワーク 25 チャック
26 刃物台

Claims (3)

  1. 工作機械の主軸チャックと工作機械と並置したワークストッカとの間でワークを搬送する装置であって、工作機械の上位置に主軸Z軸方向に設置したガイド上を移動する移動体と、該移動体上に設けられて移動体を位置決め可能に駆動するZ軸サーボモータと、前記移動体に一端が移動体の移動方向に直交する軸線回りで回転可能に設けられたアームと、前記移動体に設けられ、前記アームを角度位置決め可能に旋回するY軸サーボモータと、前記アームの他端に被搬送物を把持する把持手段とを含み、前記Z軸サーボモータとY軸サーボモータを同期制御する制御装置により前記アームを前記ガイドに平行な待機位置と直角なワーク交換位置に移動することを特徴とする搬送装置。
  2. 前記アームが、前記Y軸サーボモータにより角度位置決め可能に設けられた第1のリンクと、該第1のリンクと同一長さで一端が移動体に回転可能に支持された第2のリンクと、第1のリンク及び第2のリンクの自由端を繋ぎ且つ前記把持手段を有する第3のリンクとからなり、移動体の固定リンクと前記第1から第3のリンクにより四節リンク機構を形成することにより第3のリンク上の把持手段の方向を一定に保つ請求項1記載の搬送装置。
  3. 前記四節リンク機構の固定リンクの回り待遇点は移動方向に対し時計回りに45度の方向に設け、前記把持手段は前記固定リンクに対応する第3リンクの45度の面に直交する旋回軸上に主軸軸心と同心となるよう180度旋回割出し可能で主軸チャックとワークストッカとの間でワークを受け渡しするスイベルタイプで直角二方向のワークを把持するダブルハンドである請求項2に記載の搬送装置。
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