JP6571420B2 - 加工設備 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械と、ロボットとを備えている加工設備に関する。

工作機械では、テーブルに工作物を載せ、この工作物を押圧部材で押圧し、この状態で切削作業を実施する。すなわち、工具反力で工作物がずれないように押圧部材で押圧することが必要である。押圧部材は各種の形態が知られている（例えば、特許文献１（図５）参照）。

特許文献１の技術の要部を、図９に基づいて説明する。
図９に示すように、テーブル１０１に、工作物１０２が載せられ、この工作物１０２が押圧部材１０３で下向きに押さえられる。この状態で、工具１０４、１０４により工作物１０２の両側面が切削される。この切削作業の工程を、図１０及び図１１に基づいて、更に詳しく説明する。

図１０（ａ）に示すように、ロボットの把持爪１０５、１０５で工作物１０２を把持し、テーブル１０１上まで移動する。
図１０（ｂ）に示すように、工作物１０２をテーブル１０１に載せる。
図１０（ｃ）に示すように、工作物１０２から把持爪１０５、１０５を外す。このときに、工作物１０２に荒切り時に発生したバリが残っていると、このバリが把持爪１０５に引っかかり、想像線で示すように、工作物１０２が横ずれすることがある。

対策として、図１０（ｄ）に示すように、矯正片１０６、１０６で工作物１０２の位置を矯正する。
図１０（ｅ）に示すように、押圧部材１０３で、工作物１０２をテーブル１０１に押圧する。この状態で、切削液ノズル１０７から切削液１０８を噴射しつつ、工具１０９、１０９で工作物１０２に機械加工を施す。

図１１（ａ）に示すように、切削直後の工作物１０２及び押圧部材１０３には、切削液１０８が多量に付着している。
特に、工作物１０２が小型・軽量である場合に、切削液１０８の一部が工作物１０２と押圧部材１０３とを接着する役割を果たし、図１１（ｂ）に示すように、押圧部材１０３に付いて工作物１０３が上がることがある。

ただし、多くの場合、機械振動を受けて、工作物１０２は上昇の途中で、押圧部材１０３から離れてテーブル１０１上に落下する。
すると、落下の影響で、図１１（ｃ）に示すように、工作物１０２は、横ずれした状態でテーブル１０１に載る。

このままでは、ロボットによる把持に影響するため、図１１（ｄ）に示すように、矯正片１０６、１０６で工作物１０２の位置を矯正する。
その後に、図１１（ｅ）に示すように、工作物１０２を把持爪１０５、１０５で把持し、テーブル１０１から撤去する。

以上に述べたように、従来の加工設備では、矯正片１０６、１０６が必須であるため、加工設備が複雑化し、高価になる。
しかし、設備の簡略化及び低コスト化が求められる中、工作物の位置を矯正する矯正片を省くことができる加工設備が求められる。

特開２０１４−１１１３０４号公報

本発明は、工作物の位置を矯正する矯正片を省くことができる加工設備を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、工作物を載せるテーブルと、前記工作物を前記テーブルに上から押し付ける押圧部材と、この押圧部材で押圧されている前記工作物に機械加工を施す工具と、この工具及び前記工作物に切削液を噴射する切削液ノズルと、前記工作物を前記テーブルに載せると共に前記工作物を前記テーブルからピックアップするロボットと、このロボットを制御する制御部を備えている加工設備において、
前記テーブルに、水平移動する前記工作物を止めるストッパを備え、
前記ロボットに、前記工作物を前記ストッパへ押す押し棒を備え、
前記制御部は、前記工具による機械加工が終了したら前記切削液の噴射を停止し、前記押し棒で前記工作物を前記ストッパへ付勢し、この付勢が実施されている間に、前記押圧部材を上昇する、一連の制御を実施することを特徴とする。

請求項２に係る発明では、制御部は、ロボットで工作物をテーブルに載せている間に、押圧部材を下げ、この押圧部材で工作物をテーブルへ押圧しているときに、ロボットを工作物から分離する、一連の制御を実施することを特徴とする。

請求項１に係る発明では、工作物を載せるテーブルにストッパを備え、ロボットに押し棒を備え、この押し棒で工作物をストッパに押付ける。この状態で押圧部材を上げる。押圧部材に付いて工作物が浮上することはない。
テーブルにストッパを付設し、ロボットに押し棒を付設するだけで、従来の矯正片を省くことができる。
よって、請求項１によれば、工作物の位置を矯正する矯正片を省くことができる加工設備が提供される。

請求項２に係る発明では、押圧部材で工作物をテーブルへ押圧しているときに、ロボットを工作物から分離する。押圧部材で工作物を押さえているために、工作物がずれる心配はない。結果、従来の矯正片は不要となる。

本発明に係る加工設備の平面図である。 図１の２矢視図（ストッカの正面図）である。 スライダとワークパレットの分解斜視図である。 スライダの平面図兼作用図である。 パレット移動機構の斜視図である。 パレット移動機構の作用図である。 寸法測定機構の作用図である。 ロボットに付属した押し棒の作用図である。 従来の加工設備の原理図である。 従来の加工設備の作用図である。 従来の加工設備の作用図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、本発明の要部である押し棒とストッパと制御部については、図８で詳しく述べるが、その背景となる技術を図１〜図７にて、先に説明する。

図１に示すように、加工設備１０は、工作物１１に機械加工を施す工作機械２０と、工作物１１を搬送するロボット３０と、このロボット３０の旋回範囲に配置され工作物１１の寸法を測定する寸法測定機構４０と、ロボット３０の旋回範囲に配置され工作物１１を反転する反転機構４５と、工作機械２０、ロボット３０、寸法測定機構４０及び反転機構４５を囲う安全フェンス４８と、この安全フェンス４８の一部をなし工作物１１をストックするストッカ５０と、このストッカ５０の隣に配置され操作盤を兼ねる制御部４９と、工作物１１に添付された伝票１２に付されている識別コード１３を読み取り、この読み取り情報を制御部４９へ送るコードリーダ１４とを備えている。コードリーダ１４は、有線、無線の何れでもよい。

工作物１１は、金属板又はプラスチック板から荒切りされた直方体である。この工作物１１は、本発明により、六面を所定の粗さに仕上げると共にＡＢＣ（縦・横・長さ）寸法を、要求寸法に仕上げる。なお、工作物１１の材質や形状は任意である。

工作機械２０は、例えば、工作物１１を支えるテーブル２１と、テーブル２１上の工作物１１を上からテーブル２１へ押し付ける押圧部材２２と、テーブル２１を移動するテーブル移動シリンダ２３と、テーブル２１の側方に配置される左右のフライス２４Ｌ、２４Ｒ（Ｌは左、Ｒは右を示す添え字である。以下同じ）と、フライス２４Ｌ、２４Ｒを回す回転機構２５Ｌ、２５Ｒと、回転機構２５Ｌ、２５Ｒを左右に移動する工具移動機構２６Ｌ、２６Ｒとを備える両面フライス盤である。工作機械２０は、研削盤、旋盤などであってもよく、種類は問わない。

なお、工作機械２０は、安全フェンス４８内に２基又はそれ以上配置しても良い。また、１基の工作機械２０内に、実施例では１組のフライス２４Ｌ、２４Ｒを配置したが、複数組のフライスを配置することは差し支えない。複数組のフライスの場合は、面取りフライスを含めることが望ましい。通常の平面切削に加えて面取りが行えるからである。

ロボット３０は、工作物１１を把持する一対の把持爪３１Ｌ、３１Ｒを有すると共に、押し棒３２を備えている。押し棒３２は、押し棒シリンダ３３により、使用時は突出し、非使用時は後退する。

ストッカ５０は、ロボット３０側の面に、パレット移動機構７０を備える。
ストッカ５０は、安全フェンス４８の面に沿って、安全フェンス４８の一部として配置されるため、長さや高さは十分に確保することができる。
以下の説明の便利のために、ストッカ５０の面に平行で水平な軸をｘ軸、このｘ軸に直交してストッカ５０を貫通する水平軸をｙ軸、図面表裏方向へ延びる鉛直軸をｚ軸とする。

識別コード１３には、工作物１１の縦、横、長さ（ＡＢＣ寸法）、仕上がり寸法、材質などの情報が含まれており、作業員は、コードリーダ１４を介してこれらの情報を制御部４９へ伝達する。制御部４９は、この情報に基づいて、ストッカ５０の収納箇所を決定し、ロボット３０、反転機構４５、工作機械２０を制御する。

図２に示すように、ストッカ５０の要部は棚５１であり、この棚５１は、水平に延びる多段の棚板５２と、鉛直に延びる支柱部５３とから構成される格子状棚である。
格子であるため、ｙ軸に沿って延びる貫通部５４を多数個備えている。
１つの貫通部５４に、１個の工作物１１が投入される。そのために、貫通部５４毎に、引き出し状のスライダ５５と、このスライダ５５に載せたワークパレット５６とを設けた。

図３に示すように、工作物１１は、六面を有する直方体の金属片である。ワークパレット５６は、平板５７と、この平板５７の下面から下方へ突出した複数の突起５８、５８と、平板５７の上面に立てた枠部材５９とからなる。加えて、平板５７の左右縁に下へ開いている切り欠き６１、６１を有する。

スライダ５５は、左右２本のレール６２Ｌ、６２Ｒに沿って移動する。スライダ５５は上面に複数の凹部６３、６３を有し、前面に取っ手６４を有する。この取っ手６４を操作することで、スライダ５５をレール６２Ｌ、６２Ｒに沿って前後にｙ軸に沿って移動させることができる。凹部６３、６３に突起５８、５８を嵌めるようにして、スライダ５５に、想像線で示すワークパンレット５６を載せる。

図４（ａ）に示すように、スライダ５５を棚５１から一杯に引き抜いた状態で、作業員はワークパレット５６に工作物１１を載せる。そして、作業員は、取っ手６４を押すことで、図４（ｂ）に示すように、スライダ５５をｙ軸に沿って押し込む。結果、工作物１１は貫通部５４に収納される。この状態では、取っ手６４が棚５１から突出している。

図５に示すように、棚５１に備えられるパレット移動機構７０は、ｘ軸及びｚ軸方向へ移動する移動台７１と、この移動台７１の上に付設されｙ軸に沿って延びるレール７２Ｌ、７２Ｒと、これらのレール７２Ｌ、７２Ｒで案内されるスライダ７３と、このスライダ７３から棚５１へ延びる２本のフック７４Ｌ、７４Ｒと、スライダ５５をｙ軸に沿って移動する駆動部材７５とからなる。

パレット移動機構７０の作用を、図６に基づいて説明する。図６で、符号７６は、スライダ５５の上面線である。
図６（ａ）に示すように、引き出されたワークパレット５６に作業員の手で工作物１１が載せられる。
図６（ｂ）に示すように、ワークパレット５６及び工作物１１が、作業員の手で、棚５１内部へ収納状態とされる。

図６（ｃ）に示すように、フック７４Ｌ、７４Ｒの先端凸部が切り欠き６１に嵌った状態で、フック７４Ｌ、７４Ｒでワークパレット５６がすくい上げられる。
図６（ｄ）に示すように、フック７４Ｌ、７４Ｒがｙ軸に沿って移動し、ワークパレット５６及び工作物を棚５１から工作機械側へ引き出す。この状態で、把持爪３１Ｌ、３１Ｒで工作物１１をピックアップする。

図１にて、ロボット３０は、工作物１１を寸法測定機構４０へ移す。
寸法測定機構４０の構成は任意であるため、測定の原理だけを図７で説明する。

図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、寸法測定機構４０は、Ａ寸法測定子４１Ｌ、４１Ｒと、Ｂ寸法測定子４２Ｌ、４２Ｒと、Ｃ寸法測定子４３を備えている。
図７（ａ）にて、Ａ寸法測定子４１Ｌ、４１Ｒで、工作物１１のＡ寸法を測定する。
図７（ｂ）にて、Ｂ寸法測定子４２Ｌ、４２Ｒで、工作物１１のＢ寸法を測定する。
図７（ｃ）にて、Ｃ寸法測定子４３で、工作物１１のＣ寸法を測定する。
以上により、加工前の工作物１１のＡＢＣ寸法が測定できた。

ところで、作業員の手で、工作物１１を棚５１に収める場合、ヒューマンエラーにより、収納場所を間違えることがあり得る。そこで、寸法測定機構４０で測定したＡＢＣ寸法と、図１のコードリーダ１４で読み取ったＡＢＣ寸法とが合致するか否かを制御部４９で確認する。

合致していれば、制御部４９の指令を受けたロボット３０は、図８（ａ）に示すように、工作物１１をテーブル２１へ移載する。
合致していなければ、制御部４９は警報を発し、作業を中断するなどの処置を講じる。

図８（ａ）に示すように、寸法の確認がなされた工作物１１は、把持爪３１Ｌ、３１Ｒによりテーブル２１に載せられる。

ところで、把持爪３１Ｌ、３１Ｒが工作物１１に付着することがある。金属板又はプラスチック板から直方体を荒切りするときに、ばりが残り、このばりが把持爪３１Ｌ又は３１Ｒに引っ掛かる。
この状態で、把持爪３１Ｌ、３１Ｒを工作物１１から分離すると、工作物１１が横ずれすることがある。

対策として、図８（ｂ）に示すように、押圧部材２２で工作物１１をテーブル２１に押圧する（矢印（１））。次に、把持爪３１Ｌ、３１Ｒを工作物１１から分離する（矢印（２））。押圧部材２２で工作物１１が拘束されているため、工作物１１が横ずれする心配はない。

図８（ｃ）に示すように、切削液ノズル７７から切削液７８を工作物１１へ噴射しながら、想像線で示すフライス２４Ｌ、２４Ｒで工作物１１の側面を切削加工する。工作物１１と押圧部材２２の間に切削液７８が侵入する。この切削液７８が接着作用を発揮するため、切削加工後に、押圧部材２２を上げると、この押圧部材２２に工作物１１が連れて上がり、工作物１１の位置がずれる。

対策として、図８（ｄ）に示すように、ロボットに付属する押し棒３２で工作物１１をストッパ２１ａへ押圧する（矢印（３））。この状態で、押圧部材２２を上げる（矢印（４））。押し棒３２の抑え作用により、工作物１１が上がる心配はない。
この後、押し棒３２を外し、把持爪３１Ｌ、３１Ｒで、工作物１１をテーブル２１からピックアップする。

以上の説明は、次のようにまとめることができる。
先ず、本発明の加工設備１０は、工作物１１を載せるテーブル２１と、工作物２１をテーブル２１に上から押し付ける押圧部材２２と、この押圧部材２２で押圧されている工作物２１に機械加工を施す工具２４Ｌ、２４Ｒと、工具２４Ｌ、２４Ｒ及び工作物１１に切削液７８を噴射する切削液ノズル７７と、工作物２１をテーブル２１に載せると共に工作物２１をテーブル２１からピックアップするロボット３０と、このロボット３０などを制御する制御部４９を備えている。

その上で、テーブル２１に、水平移動する工作物１１を止めるストッパ２１ａを備え、ロボット３０に、工作物１１をストッパ２１ａへ押す押し棒３２を備えている。
さらに、制御部４９は、工具２４Ｌ、２４Ｒによる機械加工が終了したら切削液７８の噴射を停止し、押し棒３２で工作物１１をストッパ２１ａへ付勢し、この付勢が実施されている間に、押圧部材２２を上昇する、一連の制御を実施する。
この制御により、押圧部材２２の上昇に起因して発生する可能性のある工作物１１の位置ずれを、防止することができる。

さらに加えて、制御部４９は、ロボット３０で工作物１１をテーブル２１に載せている間に、押圧部材２２を下げ、この押圧部材２２で工作物１１をテーブル２１へ押圧しているときに、ロボット４９を工作物１１から分離する。
この制御により、ロボット４９に起因して発生する可能性のある工作物１１の位置ずれを、防止することができる。

図１にて、反転機構４５で、工作物１１の向きを変え、テーブル２１へ移し、別の面の切削を同手順で実施する。六面の切削が完了した工作物１１は、ロボット３０及びパレット移動機構７０で、棚５１の元の位置に戻される。作業員は、図６（ｂ）→図６（ａ）の手順で、加工済みの工作物１１を、回収する。

本発明は、金属又はプラスチックの直方体を、所定の寸法に仕上げる加工設備に好適である。

１０…加工設備、１１…工作物、２１…テーブル、２１ａ…ストッパ、２４Ｌ、２４Ｒ…工具（フライス）、３０…ロボット、３１Ｌ、３１Ｒ…把持爪、３２…押し棒、４９…制御部、７７…切削液ノズル、７８…切削液。

Claims (2)

1. 工作物を載せるテーブルと、前記工作物を前記テーブルに上から押し付ける押圧部材と、この押圧部材で押圧されている前記工作物に機械加工を施す工具と、この工具及び前記工作物に切削液を噴射する切削液ノズルと、前記工作物を前記テーブルに載せると共に前記工作物を前記テーブルからピックアップするロボットと、このロボットを制御する制御部を備えている加工設備において、
   前記テーブルに、水平移動する前記工作物を止めるストッパを備え、
   前記ロボットに、前記工作物を前記ストッパへ押す押し棒を備え、
   前記制御部は、前記工具による機械加工が終了したら前記切削液の噴射を停止し、前記押し棒で前記工作物を前記ストッパへ付勢し、この付勢が実施されている間に、前記押圧部材を上昇する、一連の制御を実施することを特徴とする加工設備。
2. 前記制御部は、前記ロボットで前記工作物を前記テーブルに載せている間に、前記押圧部材を下げ、この押圧部材で前記工作物を前記テーブルへ押圧しているときに、前記ロボットを前記工作物から分離する、一連の制御を実施することを特徴とする請求項１記載の加工設備。

Images