JP4581482B2

JP4581482B2 - ローダ装置

Info

Publication number: JP4581482B2
Application number: JP2004156612A
Authority: JP
Inventors: 章雄中島
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-05-26
Also published as: JP2005335008A

Description

この発明は、旋盤等の工作機械におけるワーク押し込み確認手段等を備えたローダ装置に関する。

旋盤等の工作機械におけるガントリ式のローダでは、主軸にワークを渡す搬入チャックと、主軸から加工済みワークを受け取る搬出チャックとの２個のチャックをローダヘッドに設けている。両ローダチャックは、互いの位置を入れ替え可能なように、ローダヘッドに対して回転可能に設置されている。

このようなローダにおいて、ローダから主軸にワークを渡す場合、および主軸からワークを受ける場合のいずれにおいても、受け取り側でワークの軸方向位置を精度良く把持できるように、受け取り側へ押し込む手段が設けられている。搬入チャックでは、ワークをシリンダ装置等で主軸に押し込むプッシャーが設けられ、搬出チャックではワークを主軸側へばね部材で付勢するプッシャーを設けて、ローダヘッドの移動によりワークが搬出チャックに相対的に押し付けられるようにしている。

このような押し込み手段を有するローダ装置において、確実にその押し込みが行われているか否かを確認する為に、ローダチャックに検出器を取付けることが要望される。この要望に応じるため、搬入チャックおよび搬出チャックのそれぞれに検出器を取付けることを考えた。
搬入チャックおよび搬出チャックは、上記のように互いの位置の入れ替えのためにローダヘッドに回転自在に設けられる。そのため、これらのチャックに検出器を取付ける場合は、検出器の信号配線を回転軸部に通す必要がある。しかし、回転軸部には、各チャックの開閉駆動のためのエアホースが既に通されているため、信号配線用のスペースが無く、確実な押し込み検出の確認を実現することが難しかった。

この発明の目的は、搬入チャックおよび搬出チャックのそれぞれに検出装置を設けることなく、搬入，搬出の両方のワークに関する押し込み等の確認が行えて、検出装置の配線スペースの課題が解消され、かつ検出装置の個数を削減できるローダ装置を提供することである。
この発明の他の目的は、上記検出装置による検出事項を増やす場合に、配線スペースの確保や検出スイッチの個数削減の効果がより効果的に発揮されるものとすることである。この発明のさらに他の目的は、上記検出スイッチとして２つの検出スイッチを設ける場合に、コンパクトに配置可能とすることである。

この発明のローダ装置は、工作機械のワーク支持部に対してワークを搬入出するローダであって、前記ワーク支持部の前方に位置可能なローダヘッドと、このローダヘッドに設けられてそれぞれ前記ワーク支持部に搬入するワークを把持する搬入チャック、および前記ワーク支持部から搬出するワークを把持する搬出チャックと、これら搬入チャックおよび搬出チャックを選択的に前記ワーク支持部に対応したワーク支持部対応位置に割出可能とするチャック割出機構とを備える。このチャック割出機構は、前記ローダヘッドに定まった旋回中心回りに旋回可能に設置されて前記搬入チャックおよび搬出チャックが互いに旋回方向に離れて設置された旋回体と、この旋回体を旋回させる駆動系とでなる。この構成のローダ装置において、前記搬入チャックと搬出チャックのそれぞれに、ワークの搬入出に伴って進退移動する被検出部材を設け、これら搬入チャックの被検出部材と搬出チャックの被検出部材とは、この被検出部材が設けられたチャックが前記ワーク支持部対応位置に割り出されたときの旋回体旋回方向の位置が互いに同じ位置で、かつ互いに進退可能な方向が同じであり、前記搬入チャックがワーク支持部対応位置にあるときは搬入チャックの被検出部材を、前記搬出チャックがワーク支持部対応位置にあるときは搬出チャックの被検出部材を、それぞれ検出する共用の検出装置を前記ローダヘッドに固定して設ける。

この構成によると、搬入チャックおよび搬出チャックが、チャック割出機構により選択的にワーク支持部対応位置に割出される。この割出状態で、ローダヘッドに設けられた検出装置によるワークの押し込み確認を行う。この検出装置は、搬入チャックがワーク支持部対応位置にあるときは、搬入チャックに設けられたワークの搬入出に伴って移動する被検出部材を検出する。搬出チャックがワーク支持部対応位置にあるときは、搬出チャックに設けられたワークの搬入出に伴って移動する被検出部材を検出する。このように、各チャックには被検出部材を設けるだけで良く、チャック割出動作では移動しないローダヘッドに検出装置が設けられるため、検出装置の配線のスペースが容易に確保できる。また、一つの検出装置で搬入，搬出の両チャックに対する検出が行え、検出装置の個数が削減できる。

この発明において、前記検出装置が、被検出部材の移動方向の２位置をそれぞれ検出する２つの検出スイッチで構成されるものであっても良い。
前記検出装置を被検出部材の移動方向の２位置をそれぞれ検出する２つの検出スイッチで構成すれば、次のような不良種類の判定やより厳密な検出が行える。例えば、ワーク支持部へのワーク搬入時の押し込み確認では、ホーム位置検出用の検出スイッチから搬入チャックの被検出部材が離れ、かつ後の所定時間内に他方の検出スイッチがオンしなければ正常と判定し、またホーム位置検出用の検出スイッチがオフしなければ押し込み動作の不良、他方のスイッチがオンすればワーク無異常等と判定することができる。このような２つの検出スイッチを設ける場合、個々のチャックに２個の検出スイッチを設けるのでは、より配線スペースが得難くなるため、この発明におけるローダヘッドに検出装置を設けたことによる配線容易化の効果が、より効果的なものとなる。また、検出スイッチも、個々のチャックに設けるのでは、合計４個が必要となるが、上記の構成では合計２個で済み、検出スイッチの削減効果も大きい。

上記２つの検出スイッチは、ローダヘッドの外周部に、互いに検出方向が直交するように設けられたものであっても良い。
２つの検出スイッチの検出方向が同じであると、搬入，搬出用の２つのチャックを持つローダヘッドに各検出スイッチを設置するについて、検出スイッチの設置スペースが得難い場合がある。これに対して２つの検出スイッチを、ローダヘッドの外周部に互いに検出方向が直交するように配置すると、ローダヘッドの周囲の空間を有効に利用して２つの検出スイッチの配置をコンパクトに行うことができる。

この発明のローダ装置は、ワーク支持部の前方に位置可能なローダヘッドと、このローダヘッドに設けられてそれぞれ前記ワーク支持部に搬入するワークを把持する搬入チャックおよび前記ワーク支持部から搬出するワークを把持する搬出チャックと、これら搬入チャックおよび搬出チャックを選択的に前記ワーク支持部に対応したワーク支持部対応位置に割出可能とするチャック割出機構とを備え、このチャック割出機構は、前記ローダヘッドに定まった旋回中心回りに旋回可能に設置されて前記搬入チャックおよび搬出チャックが互いに旋回方向に離れて設置された旋回体と、この旋回体を旋回させる駆動系とでなり、前記搬入チャックと搬出チャックのそれぞれに、ワークの搬入出に伴って進退移動する被検出部材を設け、これら搬入チャックの被検出部材と搬出チャックの被検出部材とは、この被検出部材が設けられたチャックが前記ワーク支持部対応位置に割り出されたときの旋回体旋回方向の位置が互いに同じ位置で、かつ互いに進退可能な方向が同じであり、前記搬入チャックがワーク支持部対応位置にあるときは搬入チャックの被検出部材を、前記搬出チャックがワーク支持部対応位置にあるときは搬出チャックの被検出部材を、それぞれ検出する共用の検出装置を前記ローダヘッドに固定して設けたため、搬入チャックおよび搬出チャックのそれぞれに検出装置を設けることなく、搬入，搬出の両方のワークに関する押し込み等の確認が行えて、検出装置の配線スペースの課題が解消され、かつ検出装置の個数を削減できるという効果が得られる。
前記検出装置は、被検出部材の移動方向の２位置をそれぞれ検出する２つの検出スイッチで構成される場合は、検出事項を増やしてより多彩な検出や厳密な検出を可能としながら、配線スペースの確保、および検出スイッチの個数削減の利点がより効果的に発揮される。
前記２つの検出スイッチを、ローダヘッドの外周部に、互いに検出方向が直交するように設けた場合は、これら２つの検出スイッチをコンパクトに配置することができる。

この発明の一実施形態を図１ないし図６と共に説明する。このローダ装置１は、工作機械２の略水平方向を向くワーク支持部３にワークＷを搬入し、かつワーク支持部３に支持されたワークＷを受け取って搬出する装置である。工作機械２は旋盤であり、ワーク支持部３は、主軸３ａおよびその先端に設けられた主軸チャック３ｂからなる。主軸３ａは、ベッド７の上に設けられた主軸台４に回転自在に支持されている。工具支持体５は刃物台であり、タレット式のものとされる。工具支持体５は、送り台６を介して主軸軸心に沿う方向（Ｚ軸方向）と主軸軸心に直交する方向（Ｘ軸方向）とに移動可能とされる。

図２に示すように、ローダ装置１は、上下方向に延びる棒状のローダアーム３１と、このローダアーム３１の下端に設けられたローダヘッド１１と、ローダアーム３１を上部で支持してローダヘッド１１をワーク支持部３に対面する位置と他の位置との間に移動させるローダアーム支持機構３２とを備える。ローダアーム支持機構３２は、水平方向（Ｘ軸方向）に延びるガイド部３３に沿って移動自在とした走行体３４に、前後移動台３５を前後方向（Ｚ軸方向）に移動自在に設置し、前後移動台３５にローダアーム３１を昇降自在に設置したものである。走行体３４の走行、前後移動台３５の前後移動、およびローダアーム３１の昇降は、各軸のサーボモータ３６、３７、３８の駆動により行われる。

ローダヘッド１１には、搬入チャック１２および搬出チャック１３となる２つのローダチャックが設置されている。図２に示すように、これら搬入チャック１２および搬入チャック１３は、ローダヘッド１１に旋回中心Ｏ回りに旋回自在に設置された旋回体１４に、互いに９０°の位相差を持って設置されている。上記旋回中心Ｏは、主軸３ａの軸心に平行とされている。
搬入チャック１２および搬出チャック１３は、ローダヘッド１１の下側位置にあるものが、工作機械２のワーク支持部３に対面可能となり、このとき、他方のチャック１３（１２）はローダヘッド１１の側方位置となる。旋回体１４を９０°旋回させると、他方のチャック１３（１２）がワーク支持部３に対面する。

旋回体１４と、この旋回体１４を回転させる駆動系（図示せず）とで、チャック割出機構１０が構成される。旋回体１４を回転させる駆動系は、ローダヘッド１１内に設けられたものであっても、またローダアーム３１内に挿通された伝達軸（図示せず）等を介してローダアーム支持機構３２に設けられたものであっても良い。

図３はローダヘッド１１の正面図、図４はその破断左側面図、図５は同底面図である。搬入チャック１２は、チャック本体１５と、このチャック本体１５に互いに接近・離反可能に支持された１対の対向するチャック爪１２ａからなる。チャック本体１５は旋回体１４に固定設置されている。旋回体１４の軸回転によりその軸芯Ｏ（前記Ｚ軸に平行）回りに旋回可能とされている。
チャック本体１５の下端には取付ベース１６が設けられ、取付ベース１６の下面に、ワークプッシャー１７が主軸軸心方向（Ｚ軸方向）と平行な方向に沿って進退可能に取付けられている。ワークプッシャー１７は逆Ｕ字形に形成され、ワークＷの段部Ｗａ（図４）に当接する。ワークプッシャー１７は、ワーク搬入時に主軸チャック３ｂに支持されたワークＷを更に所定位置に押し込むように機能する。

ワークプッシャー１７は、プッシャー取付体１７ａに着脱可能に装着され、ワークＷの形状・大きさに応じて別途準備された他のワークプッシャとー適宜選択交換可能とされている。プッシャー取付体１７ａは、取付ベース１６の下面に取付けられた進退駆動源であるエアシリンダ１８のロッド１８ａに結合されている。エアシリンダ１８のロッド１８ａは、主軸３ａの軸心と平行な方向に沿って進退可能とされ、したがって、ロッド１８ａの進退動作に伴い、ワークプッシャー１７は、図４の左右方向に移動可能とされる。また、取付ベース１６の下面には２個の平行なガイドブロック１９が設けられ、各ガイドブロック１９に、ガイドロッド２０がエアシリンダ１８のロッド１８ａと平行にスライド可能に挿通されている。両ガイドロッド２０の先端はプッシャー取付体１７ａに結合され、上記ロッド１８ａの進退動作に伴い、両ガイドロッド２０はガイドブロック１９に対して左右に摺動する。

両ガイドロッド２０の後端には、Ｌ形に形成されたドッグ板２１の横辺部が固定され、その立上部が被検出部材２１ａとなる。ローダヘッド１１の外周部には、ロッド１８ａの進退方向に沿って所定の間隔を隔てた２個の検出スイッチ２２ａ，２２ｂが設置され、これら２個の検出スイッチ２２ａ，２２ｂにより検出装置２２が構成される。各検出スイッチ２２ａ，２２ｂは近接スイッチからなる。第１の検出スイッチ２２ａは、その検出方向が上記ロッド１８ａの進退方向に直交する方向とされる。第２の検出スイッチ２２ｂの検出方向は、ロッド１８ａの進退方向に沿った方向とされる。したがって、両検出スイッチ２２ａ，２２ｂの検出方向は互いに直交している。第１の検出スイッチ２２ａは、ロッド１８ａが縮退状態でホーム位置Ａに待機する被検出部材２１ａに近接配置される。第２の検出スイッチ２２ｂは、ロッド１８ａが伸張して移動する被検出部材２１ａの移動方向前方位置に配置されている。

図３において搬出チャック１３は、搬入チャック１２に対して９０°の位相差をもってローダヘッド１１の側部に退避している状態を示す。加工済のワークを搬出する場合は、図６のように、旋回体を９０°旋回させ、搬出チャック１３をローダヘッド１１の下方に位置させる。図６において搬入チャック１２は、図示を省略している。図７はこの状態の底面図である。

搬出チャック１３は、チャック本体１５に互いに接近・離反可能に支持された１対のチャック爪１３ａを有する。図６において、チャック本体１５の下端には取付ベース２３が設けられ、この取付ベース２３の下面に、ワークプッシャー２４が主軸軸心と平行方向に沿って進退可能に取付けられている。ワークプッシャー２４は、搬入チャック１２と同様に逆Ｕ字形に形成され、ワークＷの段部Ｗａに当接するようになされている。

ワークプッシャー２４は、プッシャー取付体２４ａに着脱可能に装着され、ワークＷの形状・大きさに応じて他のワークプッシャーと選択交換可能とされている。取付ベース２３の下面には２個の平行なガイドブロック２６が設けられ、この各ガイドブロック２６に、２本のガイドロッド２７が主軸軸心と平行にスライド可能に挿通されている。両ガイドロッド２７の先端は、プッシャー取付体２４ａに結合されている。また、プッシャー取付体２４ａには、取付ベース２３の下面にスライド自在に保持されたばね案内ロッド２５の先端が結合されている。

両ガイドブロック２６の後端にはエンドプレート２８が設けられ、上記ばね案内ロッド２５がこのエンドプレート２８に摺動可能に貫通している。ばね案内ロッド２５の外周には圧縮コイルばねからなるばね部材２５ａが設けられ、このばね部材２５ａは、プッシャー取付体２４ａとエンドプレート２８との間に介在している。したがって、プッシャー取付体２４ａは、ワーク支持部３側（図６の左方向）に付勢された状態となる。上記両ガイドロッド２７の後端には、Ｌ形に形成されたドッグ板２９が両後端部に渡って固定され、その立上部が被検出部材２９ａとされている。ワークプッシャー２４に負荷がかからない状態では、ばね部材２５ａが最大に延び、被検出部材２９ａが第２の検出スイッチ２２ｂの検出範囲内におけるホーム位置Ｂに位置するよう設定される。

上記構成のローダ装置９を用いて、主軸３ａ等からなるワーク支持部３にワークＷを搬入，搬出する動作を説明する。通常は、ワーク支持部３の加工済みワークＷをローダ装置９が受け取ってから、新たなワークＷをワーク支持部３に渡すが、ここでは、まずワークＷをワーク支持部３に渡す動作を先に説明する。

図２のように、搬入チャック１２のワークＷがワーク支持部３に対面する位置で、ローダヘッド１１がワーク支持部３に向かって所定位置まで進み、把持しているワークＷをワーク支持部３に渡す。図４のように、ワークＷは段付の中空ワークであり、搬入チャック１２のチャック爪１２ａで把持されている。ワーク支持部３の主軸チャック３ｂは内掴みタイプのチャック爪を有し、主軸チャック３ｂのチャック爪は、ワークＷの前進によってワークＷの内部に進入する。ローダヘッド１１が所定の位置（例えば、ワークＷが主軸チャック３ｂの位置決め面に略当接する位置）まで前進すると、搬入チャック１２はチャック爪１２ａによるワークＷの把持を解除する。

この状態は、ワークＷが主軸チャック３ｂに仮支持された状態であり、搬入チャック１２の被検出部材２１ａはホーム位置Ａにあって、第１の検出スイッチ２２ａがオン信号を送出している状態である。この後、エアシリンダ１８が作動してロッド１８ａが伸張すると、ワークプッシャー１７がワークＷの段差部Ｗａに作用してワークＷを前方に押出す。このとき、被検出部材２１ａも前方に移動して第１の検出スイッチ２２ａの検出範囲から離れ、第１の検出スイッチ２２ａはオフ信号を送出する。何らかの異常でワークプッシャー１７が前進しない場合は、第１の検出スイッチ２２ａはオフとならず、オン状態を維持する。ワークプッシャー１７の前進によりワークＷが主軸チャック３ｂの位置決め面に押し付けられると、ワークＷが停止する。この位置ＡａがワークＷの正規の位置であり、位置Ａａで主軸チャック３ｂがワークＷを保持する。

上記ワークＷの押込み動作において、ロッド１８ａの伸張が止まらず、被検出部材２１ａが第２の検出スイッチ２２ｂに接近すると、第２の検出スイッチ２２ｂはこれを検出する。このようにロッド１８ａの伸張が進む現象は、ワークＷが搬入チャック１２に把持されていない状態などで生じる。したがって、第２の検出スイッチ２２ｂのオン信号は、ワーク保持不良等の異常信号として認識される。
このように、ワークＷの搬入過程では、第１の検出スイッチ２２ａがオフに代わり、第２の検出スイッチ２２ｂがオフ状態を維持する場合に、正しく押し込みが完了したと認識され、第１の検出スイッチ２２ａがオフしない場合や、第２の検出スイッチ２２ｂがオンした場合は、何らかの異常が発生したと認識される。

次に、搬出チャック１３による搬出動作を説明する。図６に示すように、搬出時はローダヘッド１１の下面に搬出チャック１３を旋回割出する。主軸チャック３ｂに支持されたワークＷにローダヘッド１１を対面させ、図２のローダアーム支持機構３２のＺ軸モータ３８の駆動により、前後移動台３５と共にローダヘッド１１を主軸チャック３ｂ側へ前進させる。この前進により、主軸チャック３ｂに支持されたワークＷの段差部Ｗａにワークプッシャー２４が当接する。引続き前後移動台３５が前方へ移動すると、ワークプッシャー２４はワークＷの段差部Ｗａに規制されその移動が阻止されるから、前進を続ける搬出チャック１３に対して、ワークプッシャー２４は、ばね部材２５ａに抗しながら、相対的に後退する。この相対的な後退により、被検出部材２９ａが第２の検出スイッチ２２ｂの検出範囲から外れる。

これにより、第２の検出スイッチ２２ｂがオフとなると、前後移動台３５を停止させ、搬出チャック１３のチャック爪１３ａによりワークＷを把持する。この後、主軸チャック３ｂによる支持を解除し、前後移動台３５と共にローダヘッド１１が後退してワークＷをワーク支持部３より搬出する。

上記の搬出過程で、ローダヘッド１１の前進によってワークプッシャー２４をワークＷに当接させる動作において、ワーク支持部３にワークＷがない場合は、ローダヘッド１１の前進に拘わらず第２の検出スイッチ２２ｂがオンしたままとなる。この場合は、異常と判定し、ローダ装置は停止させる。また、被検出部材２９ａが第２の検出スイッチ２２ｂの検出範囲から外れても、ローダヘッド１１の前進が止まらず、被検出部材２９ａが第１の検出スイッチ２２ａの検出範囲の位置Ｂｂに達すると、第１の検出スイッチ２２ａがこれを検出し、異常信号を送出する。これにより、プログラムミス等の何らかの異常があったと判断し、ローダ装置を停止させる。

この構成のローダ装置によると、このように、検出装置２２がワークＷの搬入および搬出の両方に共用されるから、部品点数を少なくして低コスト化に寄与する。また、検出装置２２は固定のローダヘッド１１の外周部に取付けられるから、割出のために旋回する搬入チャック１２や搬出チャック１３に検出装置を取付ける場合と異なり、旋回軸に検出装置２２の信号配線を施す必要がなく、スペース的な制約が少なくて、その配線の引き回しが簡易になされる。

なお、上記実施形態では、搬入チャック１２と搬出チャック１３とが水平な軸心Ｏ回りで旋回割出されるものとしたが、この発明は、例えば図８に示すように、搬入チャック１２と搬出チャック１３とが傾斜した旋回中心Ｏ１回りに旋回割出される形式のローダ装置についても適用することができる。
また、ワークＷの形状も、例示のような段付き中空のものに限らず、円柱状等やその他の形状のものでも良く、従って、主軸チャック３ｂがワークＷの外周を把持するものであってもよい。さらに、この発明は、旋盤以外の工作機械に対するローダ装置にも適用することができる。

この発明のローダ装置が採用された工作機械の正面図である。そのローダ装置の破断側面図である。同ローダ装置の要部の正面図である。同ローダ装置の要部の部分断面側面図であり、その動作状態を説明する図である。同ローダ装置の底面図である。同ローダ装置の別の使用状態を示す破断側面図である。図６の状態における底面図である。この発明の他の実施形態にかかるローダ装置の破断側面図である。

符号の説明

１…ローダ装置
２…工作機械
３…ワーク支持部
３ｂ…主軸チャック
１１…ローダヘッド
１２…搬入チャック
１２ａ…チャック爪
１３…搬出チャック
１４…旋回体
１７…ワークプッシャー
１８…エアシリンダ
２０…ガイドロッド
２１…ドッグ板
２１ａ…被検出部材
２２ａ，２２ｂ…検出スイッチ
２２…検出装置
２４…ワークプッシャー
２５ａ…ばね部材
２７…ガイドロッド
２９…ドッグ板
２９ａ…被検出部材
３１…ローダアーム
Ｏ…旋回中心
Ｗ…ワーク
Ｗａ…段部

Claims

工作機械のワーク支持部に対してワークを搬入出するローダ装置であって、前記ワーク支持部の前方に位置可能なローダヘッドと、このローダヘッドに設けられてそれぞれ前記ワーク支持部に搬入するワークを把持する搬入チャックおよび前記ワーク支持部から搬出するワークを把持する搬出チャックと、これら搬入チャックおよび搬出チャックを選択的に前記ワーク支持部に対応したワーク支持部対応位置に割出可能とするチャック割出機構とを備え、このチャック割出機構は、前記ローダヘッドに定まった旋回中心回りに旋回可能に設置されて前記搬入チャックおよび搬出チャックが互いに旋回方向に離れて設置された旋回体と、この旋回体を旋回させる駆動系とでなり、前記搬入チャックと搬出チャックのそれぞれに、ワークの搬入出に伴って進退移動する被検出部材を設け、これら搬入チャックの被検出部材と搬出チャックの被検出部材とは、この被検出部材が設けられたチャックが前記ワーク支持部対応位置に割り出されたときの旋回体旋回方向の位置が互いに同じ位置で、かつ互いに進退可能な方向が同じであり、前記搬入チャックがワーク支持部対応位置にあるときは搬入チャックの被検出部材を、前記搬出チャックがワーク支持部対応位置にあるときは搬出チャックの被検出部材を、それぞれ検出する共用の検出装置を前記ローダヘッドに固定して設けたローダ装置。
前記検出装置は、被検出部材の移動方向の２位置をそれぞれ検出する２つの検出スイッチで構成される請求項１記載のローダ装置。
前記２つの検出スイッチは、ローダヘッドの外周部に、互いに検出方向が直交するように設けられる請求項２記載のローダ装置。