JP5480531B2 - ワーク搬送装置及び工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、例えば旋盤などのごとき工作機械に対して素材の供給、加工後の製品の搬出を行うためのワーク搬送装置及び当該ワーク搬送装置を備えた工作機械に係り、さらに詳細には、工作機械の周辺に配置した周辺装置に対する対応が容易で、かつ全体的高さを低く抑制することのできるワーク搬送装置及び工作機械に関する。

例えば旋盤などのごとき工作機械においては、当該工作機械の加工部（例えば主軸のチャック）に対して素材を自動的に供給し、加工後の製品を自動的に搬出するために、直交座標型ロボットや多関節型ロボットなどのごときワーク搬送装置が備えられている（例えば特許文献１、２参照）。

特開２００２−１７８２３８号公報 特開平５−２００６８５号公報

前記特許文献１に記載の構成においては、工作機械における主軸の上方位置に、当該主軸の軸心に対して直交する方向に水平なガイドレールを設け、このガイドレールに移動自在に備えたロボット本体に、下端部にロボットハンドを備えたロボットアームを垂直に上下動自在に備えた構成である。

したがって、上記構成においては、ロボットハンドを垂直に上下動する構成であることにより、ロボット本体などを覆うためのカバーを含めて全体的構成が高くなるという問題がある。

前記特許文献２に記載の構成は、工作機械と多関節ロボットとを個別に配置する構成であり、かつ多関節ロボットは天板フレームに沿って水平に直線的に移動する構成であるから、全体的な専有面積が大きくなると共に工作機械と多関節ロボットとの相対的な位置決め、芯出し等が必要であり、さらに全体的構成が高くなるという問題がある。

本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、直線状で水平方向に長いガイド部材と、当該ガイド部材に沿って水平方向に往復動自在なスライダと、当該スライダに備えられ、当該スライダの往復動方向に対して直交する水平な第１の軸心回りに回動自在な第１アームと、を備え、前記第１アームの先端側は前記第１の軸心と直交する方向にオフセットされており、かつ前記第１アームの先端側に、前記第１の軸心に平行な水平方向へ往復動自在なスライドアームを備え、このスライドアームに、前記第１の軸心と平行な第２の軸心回りに回動自在な第２アームを備え、この第２アームの先端部に、ワーククランプを備えていることを特徴とするものである。

また、前記ワーク搬送装置を備えた工作機械であって、ワークを把持して回動自在な主軸と、前記主軸のチャックにクランプされたワークを切削する切削工具を備えた刃物台と、当該刃物台を間にして前記主軸の反対側に、前記スライドアームの移動方向に並列した素材の搬入手段と製品の搬出手段とを備えた構成のワーク搬出入手段とを備え、前記主軸と前記ワーク搬出入手段との上方に亘って前記主軸と平行な方向に前記ガイド部材が備えられていることを特徴とするものである。

また、前記工作機械において、前記ガイド部材と前記主軸との間に、当該主軸から前記ガイド部材への切削油の飛散を防止するためのスライドドアを移動自在に備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、ガイド部材に沿って往復動自在に備えたスライダに回動自在に支持された第１アームの先端部を前記ガイド部材よりも下方位置に備え、この第１アームの先端部に、先端部に素材クランプと製品クランプとを備えた第２アームを回動自在に備えた構成であるから、前記ガイド部材よりも下方位置において第２アームの先端部を上下方向に大きく移動することができる。すなわち、全体的な高さを低く抑制した状態において第２アームの先端部の上下動を大きくすることができるものである。

また、前記第１アームは、回動アームとスライドアームとを備えた構成であるから、第１アームの先端部を、回動方向に対して直交する方向へ移動できるものである。したがって、第１アームに支持された第２アームの位置決めの自由度が大きくなり、工作機械の周辺に配置される周辺装置の配置位置の自由度が大きくなるものである。

本発明の実施形態に係る工作機械の全体的構成を示す正面説明図である。 本発明の実施形態に係る工作機械の全体的構成を示す右側面説明図である。 本発明の実施形態に係るワーク搬送装置の全体的構成を概略的に示した正面説明図である。 本発明の実施形態に係るワーク搬送装置の全体的構成を概略的に示した右側面説明図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明するに、図１，図２には工作機械の１例として旋盤の場合について例示してある。しかし、工作機械としては旋盤のみに限るものではなく、例えばフライス盤、研削盤など、その他の種々の加工機械にも実施可能なものである。

図１，図２を参照するに、本発明の実施形態に係る工作機械１は、ベース３を備えており、このベース３の一側上部には主軸台５が備えられている。この主軸台５には、ワーク（図示省略）をクランプするためのチャック７を備えた主軸９が水平にかつ回転自在に備えられている。そして、上記主軸９と対向した位置には、前記チャック７にクランプされたワークの切削加工を行う各種の切削工具（図示省略）を備えた刃物台１１がＸ，Ｚ軸方向へ移動自在に備えられている。

なお、普通旋盤においては、図１において紙面に垂直な方向がＸ軸方向であり、主軸９の軸心に平行な方向（図１において左右方向）がＺ軸方向である。ところで、前述した工作機械としての旋盤は既によく知られた構成であるから、旋盤についてのより詳細な構成及びその作用についての説明は省略する。

前記刃物台１１を間にして前記主軸９の反対側の前記ベース３の側面には、周辺装置の１例としてのワーク搬出入手段１３のベースフレーム１５が着脱可能に取付けてある。このワーク搬出入手段１３には、素材（図示省略）を搬入するためのベルトコンベアなどのごとき搬入手段１７と切削加工後の製品（図示省略）を搬出するためのベルトコンベアなどのごとき搬出手段１９とがＸ軸方向に並列して備えられている。上記搬入手段１７及び搬出手段１９は、それぞれに備えたサーボモータ２１，２３によって駆動されるものである。

前記搬入手段１７によって搬入された素材を前記主軸９のチャック７へ供給し、加工された後の製品を前記チャック７から前記搬出手段１９へ搬出するためのワーク搬送装置２５が備えられている。より詳細には、前記主軸９と前記ワーク搬出入手段１３との上方に亘って直線状のガイド部材２７が水平に備えられている。このガイド部材２７は、前記主軸台５のＸ軸方向の側部に備えた支持フレーム２９Ａ及び当該支持フレーム２９Ａから離反して前記ワーク搬出入手段１３側においてベース３上に備えた支持フレーム２９Ｂに水平に支持されている。

前記ガイド部材２７におけるＸ軸方向の側面には、図３，図４に示すように、Ｚ軸方向に長いガイドレール３１が設けられており、このガイドレール３１にはスライダ３３が往復動自在に支持されている。このスライダ３３のＺ軸方向への移動位置決めはサーボモータ３５を制御装置３７（図１，２参照）により制御することによって行われるものである。なお、スライダ３３のＺ軸方向への往復動は、前記サーボモータ３５によって回転されるピニオン（図示省略）を、前記ガイド部材２７に備えたＺ軸方向のラック３９に噛合した構成によって行われる。

前記スライダ３３には、第１アーム４１が水平な軸心回りに回動（揺動）自在に備えられている。より詳細には、前記スライダ３３には当該スライダ３３の移動方向に対して直交する方向（Ｘ軸方向）の水平な支持軸（図示省略）が備えられており、前記第１アーム４１は、この支持軸の軸心（第１の軸心）４３の回りに回動自在に備えられている。この第１アーム４１の回動は前記スライダ３３に装着したサーボモータ４５を駆動することによって行われるものである。

前記第１アーム４１の先端部は前記ガイド部材２７よりも下方位置に備えられている。そして、前記第１アーム４１は、前記第１の軸心４３の回りに回動自在な回動アーム４７と、当該回動アーム４７の先端部に支持され、かつ前記第１の軸心４３と平行な方向（Ｘ軸方向）へ移動自在なスライドアーム４９とを備えた構成である。換言すれば、第１アーム４１は、回動アーム４７とスライドアーム４９とに分割してあり、スライドアーム４９に備えたＸ軸方向に長いスライドレール５１を前記回動アーム４７にＸ軸方向へ移動自在に支持した構成である。

前記回動アーム４７に対するスライドアーム４９のＸ軸方向への移動は、回動アーム４７に備えたサーボモータ（図示省略）によって回転されるピニオンを前記スライドレール５１に備えたラックに噛合した構成や、リニアモータを採用した構成とすることができる。すなわち、回動アーム４７に対してスライドアーム４９をＸ軸方向に往復動する構成としては種々の構成を採用することができるものである。

前記スライドアーム４９の先端部には、第１の軸心４３と平行な回転軸５３を備えたサーボモータ５５が装着してあり、このサーボモータ５５の前記回転軸５３には第２アーム５７の基部側が取付けてある。すなわち、第２アーム５７は、前記回転軸５３の軸心（第２の軸心）回りに回動（揺動）自在に設けてある。

そして、上記第２アーム５７の先端部には、当該第２アーム５７が垂直状態にあるときに４５°傾斜した傾斜回転軸５９が回動自在に備えられており、この傾斜回転軸５９の下端部に備えた支持ブロック６１には、前記傾斜回転軸５９の軸心回りに前記支持ブロック６１を回転したときに、垂直下方向に指向する状態と前記主軸９方向に水平に指向する状態とに指向方向を切換え変更自在な一対のワーククランプ６３Ａ，６３Ｂが備えられている。このワーククランプ６３Ａ，６３Ｂは、前記搬入手段１７上の素材をクランプするときには素材クランプとなり、前記主軸９のチャック７に把持されている製品をクランプするときには製品クランプとなるものであって、素材クランプと製品クランプは互いに位置変更自在なものである。なお、前記支持ブロック６１の回動は、サーボモータ，流体圧シリンダなどのごとき適宜のアクチュエータ（図示省略）によって行われるものである。

再び図１を参照するに、前記主軸９と前記ガイド部材２７との間にはＸ軸方向（図１において紙面に垂直な方向）へ往復動自在なスライドドア６５が備えられている。このスライドドア６５は、前記主軸９のチャック７に素材を把持して加工するときの切削油が前記ガイド部材２７方向へ飛散することを防止する機能を奏するものである。前記スライドドア６５を往復動するために、当該スライドドア６５の上方位置において前記支持フレーム２９Ａ，２９Ｂに支持されたブラケット６７には流体圧シリンダなどのごとき往復動用アクチュエータ６９が備えられており、この往復動用アクチュエータ６９に備えたピストンロッド等のごとき作動杆がスライドドア６５に連結してある。

したがって、前記往復動用アクチュエータ６９を作動することにより、前記スライドドア６５はＸ軸方向に移動されて、前記主軸９の上方位置を開閉するものである。

以上のごとき構成において、ワーク搬出入手段１３における搬入手段１７上の素材を前記主軸９のチャック７へ供給し、加工後の製品を前記チャック７からワーク搬出入手段１３における搬出手段１９上へ搬出するには、次のように行うものである。

すなわち、主軸９のチャック７に素材が把持され、かつスライドドア６５によって主軸９の上方が閉じられた状態において素材の加工が行われているときに、ワーク搬送装置２５におけるスライダ３３を、ガイドレール３１に沿ってワーク搬出入手段１３側へ移動する。そして、第１アーム４１を第１の軸心４３の回りに回動すると共に第２アーム５７を回転軸５３の軸心回りに回動して第２アーム５７を垂直な状態に保持する。さらに、第１アーム４１における回動アーム４７に対してスライドアーム４９をＸ軸方向に移動して、適宜一方のワーククランプ６３Ａを、ワーク搬出入手段１３における搬入手段１７によって所定位置に搬入位置決めされている素材に対応した上方位置に位置決めする。そして、ワーククランプ６３Ａが常に垂直下方向を指向するように第１アーム４１及び第２アーム５７を回動しつつ一方のワーククランプ６３Ａを下降して素材をクランプする。

上述のように、一方のワーククランプ６３Ａによって素材をクランプした後、第１，第２のアーム４１，５７を適宜に回動することによってワーククランプ６３Ａを上昇する。そして、素材の加工が終了すると、スライドドア６５がガイド部材２７の下方向へ移動されて、主軸９の上方が開放される。このように主軸９の上方が開放されると、ワーク搬送装置２５におけるスライダ３３が主軸９の上方へ移動される。この際、第１アーム４１における回動アーム４７に対してスライドアーム４９を移動すると共に、前記第１アーム４１の回動に対応して第２アーム５７を回動して、他方のワーククランプ６３Ｂが水平方向を指向し、かつ主軸９のチャック７に把持されている製品に対応するように位置決めする。

そして、他方のワーククランプ６３Ｂによって製品を把持した後、一方のワーククランプ６３Ａに把持されている素材が主軸９のチャック７に対応するように支持ブロック６１を回動する。その後、一方のワーククランプ６３Ａに把持されていた素材を前記チャック７へ供給した後、前記ワーク搬出入手段１３側へスライダ３３を移動復帰する。そして、他方のワーククランプ６３Ｂに把持されている製品を、前記ワーク搬出入手段１３における搬出手段１９の所定位置に載置する。

上述のように、他方のワーククランプ６３Ｂが製品を搬出手段１９上に載置した後、第１アーム４１におけるスライドアーム４９をＸ軸方向に移動し、ワーク搬出入手段１３における搬入手段１７上の所定位置に位置決めしてある素材を、他方のワーククランプ６３Ｂによって把持することにより、初期の状態に復帰するものである。

以上のごとき説明より理解されるように、ワーク搬送装置２５における第１，第２アーム４１，５７を常にガイド部材２７の下方位置において回動（揺動）することによってワーククランプ６３Ａ，６３Ｂを上下動するものであるから、換言すれば、第１、第２アーム４１，５７はガイド部材２７から上方向へ大きく突出するようなことがないので、前記ワーク搬送装置２５を覆うカバーを設けるような場合であってもカバーの高さを低く抑制できるものであって、工作機械１の全体的高さを低く抑えることができるものである。

また、前記構成においては、ワーク搬送装置２５における基部側の第１アーム４１を、回動アーム４７とＸ軸方向へ移動自在なスライドアーム４９とに分割した構成であることにより、先端側の第２アーム５７を回動アームとスライドアームとに分割する場合よりもＸ軸方向へより大きく移動可能な構成とすることができる。したがって、ワーククランプ６３Ａ，６３Ｂの移動の自由度が大きなものとなり、周辺機器の１例としての前記ワーク搬出入手段１３を備える場合、主軸９に対するワーク搬出入手段１３の位置決め範囲の許容値が大きなものとなり、周辺機器の配置を容易に行い得るものである。

さらに、第１アーム４１を回動アーム４７とスライドアーム４９とに分割した構成であることにより、先端側の第２アーム５７を回動アームとスライドアームとに分割する場合よりも、第２アーム５７の軽量化を図ることができ、第１，第２アーム４１，５７を回動する場合の慣性を小さく抑制することができる。したがって、第２アーム５７の先端部に備えたワーククランプ６３Ａ，６３Ｂの移動位置決めをより迅速にかつ精度よく行うことができるものである。

また、ワーク搬送装置２５における前記第１，第２アーム４１，５７の揺動方向は、Ｘ軸方向に平行な軸心回りの揺動方向であってＸ軸方向への位置変化はスライドレール５１をＸ軸方向に移動することのみによって行われる構成であるから、第２アーム５７の先端部がＸ軸方向に大きく変位するようなことがないものである。したがって、ワーク搬送装置２５のＸ方向の幅寸法を小さく抑制することができるものである。

ところで、本発明の実施形態は前述したごとき実施形態に限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態でもって実施可能である。例えば、前記ワーク搬送装置２５を並列して備えた構成とする。そして、適宜一方のワーク搬送装置２５における例えばワーククランプ６３Ｂによって主軸９のチャック７に把持されている製品を把持した後、他方のワーク搬送装置２５における例えばワーククランプ６３Ａへ前記製品を受け渡し自在な構成とする。さらに、前記他方のワーク搬送装置２５におけるワーククランプ６３Ａに保持した製品を、前記チャック７へ再び供給する構成とする。

上記構成とすることにより、主軸９のチャック７に対して、製品の表裏を反転して供給できることとなり、素材の表裏を連続して加工することができるものである。

１ 工作機械
５ 主軸台
７ チャック
９ 主軸
１１ 刃物台
１３ ワーク搬出入手段
１７ 搬入手段
１９ 搬出手段
２５ ワーク搬送装置
２７ ガイド部材
３１ ガイドレール
３３ スライダ
４１ 第１アーム
４３ 第１の軸心
４７ 回動アーム
４９ スライドアーム
５１ スライドレール
５３ 回転軸
５７ 第２アーム
５９ 傾斜回転軸
６１ 支持ブロック
６３Ａ，６３Ｂ ワーククランプ
６５ スライドドア
６９ 往復動用アクチュエータ

Claims (3)

1. 直線状で水平方向に長いガイド部材と、当該ガイド部材に沿って水平方向に往復動自在なスライダと、当該スライダに備えられ、当該スライダの往復動方向に対して直交する水平な第１の軸心回りに回動自在な第１アームと、を備え、
   前記第１アームの先端側は前記第１の軸心と直交する方向にオフセットされており、かつ前記第１アームの先端側に、前記第１の軸心に平行な水平方向へ往復動自在なスライドアームを備え、このスライドアームに、前記第１の軸心と平行な第２の軸心回りに回動自在な第２アームを備え、この第２アームの先端部に、ワーククランプを備えていることを特徴とする搬送装置。
2. 請求項１に記載のワーク搬送装置を備えた工作機械であって、ワークを把持して回動自在な主軸と、前記主軸のチャックにクランプされたワークを切削する切削工具を備えた刃物台と、当該刃物台を間にして前記主軸の反対側に、前記スライドアームの移動方向に並列した素材の搬入手段と製品の搬出手段とを備えた構成のワーク搬出入手段とを備え、前記主軸と前記ワーク搬出入手段との上方に亘って前記主軸と平行な方向に前記ガイド部材が備えられていることを特徴とする工作機械。
3. 請求項２に記載の工作機械において、前記ガイド部材と前記主軸との間に、当該主軸から前記ガイド部材への切削油の飛散を防止するためのスライドドアを移動自在に備えていることを特徴とする工作機械。

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