JP6619947B2 - ワークローダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、旋盤やマシニングセンタ等の工作機械に未加工ワークを供給し、該工作機械から加工済みワークを搬出するワークローダ装置に関し、詳細にはワークの受け渡し位置を教示するためのティーチング構造の改善に関する。

例えば、ガントリータイプのワークローダ装置を備えたNC旋盤あるいはマシニングセンタを新たに設置した場合、このワークローダ装置に、旋盤の主軸チャックとの間で、あるいはマシニングセンタの加工テーブルとの間でワークの受け渡しを行う受け渡し位置を教示するティーチング作業を行う必要がある。

このようなティーチングを行う場合、オペレータが操作機器のテパやジョグ送り等を手動操作することによってローダハンドを前記受け渡し位置に移動させて位置決めし、その位置座標をローダ装置に記憶させるようにしている（例えば特許文献１参照）。

実開平０６−７１０４３号公報

しかし前記特許文献１に開示された従来装置では、ローダハンドが主軸チャックとの受け渡し位置に正確に一致したか否かを判断するために、主軸にてこ式ダイヤルゲージを取り付け、ローダハンドに把握されたワークの位置をダイヤルゲージにて確認しながら操作機器を操作しなければならないので、ティーチングにダイヤルゲージが必要であり、また時間と手間がかかるという問題がある。

また、マシニングセンタの場合は、ローダハンドが加工テーブルとの受け渡し位置に正確に一致したか否かを判断するために、加工テーブルにワークをクランプし、ローダハンドの把持爪がワークを把握可能な位置までローダハンドを移動させ、その位置で把持爪を閉動作させたとき、ローダハンドが傾かないかどうかを確認し、傾いた場合は把持爪を開動作させ、ローダハンドの位置を微調整して、もう一度把持爪を閉動作させ、ローダハンドが傾かなくなるまで、この操作を繰り返す必要があり、また時間と手間がかかるという問題がある。

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、ダイヤルゲージを不要にできると共に、ティーチングにかかる時間と手間を削減できるワークローダ装置を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、ワークを把持するローダハンドを、ワーク貯留部と工作機械のワークをクランプして該ワークを加工するためのワークテーブルへのワーク受け渡し位置との間で移動させ、前記ワークをワークテーブルの複数のクランプでクランプさせるためのローダ機構と、該ローダ機構を、前記ローダハンドが予め設定されたワーク受け渡し位置に移動するよう前記ローダ機構を制御するローダ機構制御部と、を備えたワークローダ装置において、
前記ローダ機構は、オペレータが、前記ローダハンドを直接手で持って所望位置に移動させることが可能に構成されており、
前記ローダ機構制御部は、前記オペレータが、前記ローダハンドを手で持ってワーク受け渡し位置に移動させ、前記ワークテーブルの複数の位置決めピンに対応した複数のワークの位置決め穴が嵌合したときの位置座標をワーク受け渡し位置座標として記憶し、
かつ前記ローダ機構制御部は、前記記憶したワーク受け渡し位置座標を用いてワークを把持した前記ローダ機構の移動を制御することを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載のワークローダ装置において、
前記ローダ機構制御部は、前記オペレータが、ローダハンドを手で持って移動させるに先だって、前記ローダハンドが前記受け渡し位置近傍に移動するように前記ローダ機構を制御することを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のワークローダ装置において、
前記オペレータがローダハンドを手で持って移動させた方向を検知する移動方向検知センサをさらに備え、前記ローダ機構制御部は、前記ローダ機構を、前記検知された方向の補助力を発生するように制御することを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項３に記載のワークローダ装置において、
前記ローダ機構制御部は、前記ローダ機構を、前記ローダハンドを自重に抗して任意の昇降方向位置に止まらせる補助力を発生するように制御することを特徴としている。

請求項１の発明によれば、ローダ機構制御部により、ローダ機構を、ローダハンドが予め設定されたワーク受け渡し位置座標に移動するよう制御する場合において、オペレータが前記ローダハンドを直接手で持って、目視で位置を観察しつつワーク受け渡し位置に移動させ、ワークテーブルの位置決めピンにワークの位置決め穴が嵌合したことで移動完了を確認したときの位置座標を、前記ワーク受け渡し位置座標として記憶するようにしたので、従来の、ローダハンドに把握されたワークの位置をダイヤルゲージにて確認しながら操作機器を操作する場合に比較して、ティーチングにダイヤルゲージが不要であり、また時間と手間を削減できるというメリットがある。

請求項２の発明によれば、オペレータがローダハンドを手で持って移動させるに先だって、ローダハンドが前記受け渡し位置近傍に移動するように前記ローダ機構が制御されるので、オペレータは、ローダハンドを少しの距離だけ手で移動させるだけでティーチングを完了でき、ティーチング時間をより一層短縮できる。

請求項３の発明によれば、オペレータがローダハンドを手で持って移動させた方向の補助力を発生するようにしたので、ローダハンドを軽く移動させることができ、ティーチング作業を容易に行うことができる。

請求項４の発明によれば、前記ローダハンドを自重に抗して任意の昇降方向位置に止まらせる補助力を発生するようにしたので、オペレータがローダハンドを受け渡し位置に向かって昇降させる際に自重分の労力負担を軽減でき、この点からもティーチング作業を容易化できる。

本発明の実施例１に係るワークローダ装置の正面図である。 前記ワークローダ装置の側面図である。 前記ワークローダ装置の正面斜視図である。 前記ワークローダ装置の駆動機構部分の正面斜視図である。 前記ワークローダ装置のローダ機構制御部のブロック構成図である。 本発明外の参考例に係る主軸のチャックを示す正面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図５は本発明の実施例１に係るワークローダ装置を説明するための図である。

図において、１は本実施例１に係るワークローダ装置である。該ワークローダ装置１は、ワークWを把持するローダハンド２を、ワーク貯留部WSと工作機械のワークテーブル３のワーク受け渡し位置との間で移動させるローダ機構４と、前記ローダハンド2が予め設定されたワーク受け渡し位置に移動するよう前記ローダ機構４を制御するローダ機構制御部５とを備えている。

前記ワークテーブル３には、ワークＷを位置決めするための複数の位置決めピン３b，３bが植設されている。また前記ワークテーブル３には、前記位置決めされたワークをクランプするクランプ爪３a，３aが配設されている。

ここで、前記ワーク受渡し位置とは、本実施例１の場合、前記ワークテーブル３に設けられた位置決めピン３ｂがワークＷの位置決め孔Ｗ′に嵌合し、前記クランプ爪3ａ，３ａにより該ワークＷがクランプ可能となる位置を意味しており、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標値で表される。

前記ローダ機構４は、Ｘ軸方向（走行方向）に延びるローダビーム７を有し、該ローダビーム７上には、キャリア８が前記X軸方向に走行可能に搭載されており、キャリア８はＸ軸駆動機構９によりX軸方向に進退駆動される。また、前記キャリア８上にはサドル１０がＺ軸方向（前後方向）に移動可能に搭載されており、該サドル１０はＺ軸駆動機構１１によりＺ軸方向に進退駆動される。さらにまた前記サドル１０にはハンドアーム１２がY軸方向（昇降方向）に移動可能に搭載されており、該ハンドアーム１２はＹ軸駆動機構１３によりＹ軸方向に昇降駆動される。該ハンドアーム１２の下端部に前記ローダハンド２が配設されており、該ローダハンド２はローダハンド開閉駆動機構１５により開閉駆動される。

前記ローダビーム７は、縦辺部１４ａと横辺部１４ｂを有するＬ字形状の脚１４，１４により機械設置面上に固定支持されている。前記横辺部１４ｂに、前記ローダ機構４を手動により操作する操作パネル６が配設されている。

なお、図４においては、各駆動機構９，１１，１３の構成を判りやすく表すために、キャリア８，サドル１０及びハンドアーム１２は、その表示が省略されている。

前記X軸駆動機構９では、前記ローダビーム７に固定されたＸ軸ガイドレール９a，９aにより４個のスライダ９eを介して前記キャリア８がX軸方向に移動可能に支持されている。そして前記キャリア８に搭載されたX軸駆動モータ９bの出力軸に固定されたピニオンギヤ９cは前記ローダビーム７に固定されたラック９dに噛合している。前記キャリア８は、前記X軸駆動モータ９bの正逆回転によりX軸方向に進退移動する。

前記Ｚ軸駆動機構１１では、前記キャリア８に固定されたZ軸ガイドレール１１a，１１aにより４個のスライダ１１eを介してサドル１０がZ軸方向に移動可能に支持されている。そして前記サドル１０に搭載されたＺ軸駆動モータ１１ｂの出力軸に固定されたピニオンギヤ１１cは前記キャリア８に固定されたラック１１dに噛合している。前記サドル１０は、前記Ｚ軸駆動モータ１１ｂの正逆回転によりＺ軸方向に進退移動する。

Y軸駆動機構１３では、前記ハンドアーム１２は、これに固定されたY軸ガイドレール１３a及びサドル１０に固定されたスライダ１３eを介して該サドル１０によりＹ軸方向に移動可能に支持されている。そして前記サドル１０に配設されたY軸駆動モータ１３ｂの出力軸に固定されたピニオンギヤ１３cは前記ハンドアーム１２に固定されたラック１３dに噛合している。前記ハンドアーム１２は、前記Y軸駆動モータ１３ｂの正逆回転によりY軸方向に昇降移動する。

前記ローダハンド２は、一対の把持爪２ａ，２ａを有し、該把持爪２ａ，２ａは、前記ローダハンド開閉駆動機構１５により互いの対向間隔が変化可能となっており、これによりワークＷを把持可能となっている。

前記ローダ機構４は、その運転モードが、前記操作パネル６の操作により、後述するワーク受け渡し位置ティーチングモードに切り替えられると、オペレータが前記ローダハンド２を直接手で持って所望位置に移動させることが可能となっている。またＸ軸駆動モータ９ｂ、Ｙ軸駆動モータ１３ｂ及びＺ軸駆動モータ１１ｂは、それぞれ前記オペレータがローダハンド２を手で持って移動させた方向を検知するX軸移動方向検知センサ１６ａ，Ｚ軸移動方向検知センサ１６ｂ及びY軸移動方向検知センサ１６ｃを備えている。

前記ローダ機構制御部５は、ワーク受け渡しモードと、ワーク受け渡し位置ティーチングモードとに切り替え可能となっており、ワーク受け渡しモードにおいては、前記ローダハンド２が予め設定されたワーク受け渡し位置に移動するように前記ローダ機構４を制御する。

そして前記ワーク受け渡し位置ティーチングモードでは、前記ローダ機構制御部５は前記ローダ機構４を以下のように制御する。

前記ティーチングモードは、さらに、操作機器による移動モードと、手で持って移動させるモードとに切り替え可能になっており、前記ローダ機構制御部５は、まず、前記操作機器による移動モードにおいて、前記オペレータがローダハンド２を手で持って移動させるに先だって、前記ローダハンド２が前記受け渡し位置近傍に移動するように前記ローダ機構４を制御する。

そして前記オペレータが、前記手で持って移動させるモードに切り替えて、前記ローダハンド２を手で持ってワーク受け渡し位置に向けて移動させると、その移動方向及びX，Y，Z座標位置が前記X軸，Y軸，Z軸移動方向検知センサ１６ａ〜１６ｃにより検知され、該検知された移動方向及びX，Y，Z座標位置が前記ローダ機構制御部５に入力される。すると前記ローダ機構制御部５は、前記ローダ機構４を、前記検知されたローダハンド移動方向の補助力を発生するように制御する。例えば、ローダハンド２がX軸方向に移動された場合には、Ｘ軸駆動機構９のX軸駆動モータ９ｂに、前記移動方向におけるラック＆ピニオン機構等の摩擦抵抗力と同等の駆動力を発生させるための電流が供給される。またY軸方向の補助力については、常に前記ローダハンド２を自重に抗して任意の昇降方向位置に停止可能とする補助力を発生するための電流が供給される。

前記ローダ機構制御部５は、前記オペレータが、前記ローダハンド２を手で持ってワーク受け渡し位置に向けて移動させるに伴ってそのＸ，Ｙ，Ｚ座標位置を読み込んでおり、前記ワークテーブル３の位置決めピン３ｂにワークＷの位置決め孔Ｗ′が嵌合し、クランプ爪３ａでワークＷをクランプ可能となった時点で、前記移動動作が完了したことを前記操作パネル６によりオペレータが確認したときのワークハンド２の前記X，Y，Z座標位置を、前記ワーク受け渡し位置座標として記憶する。

そして前記ローダ機構制御部５は、通常のワークローダ工程において、ローダハンド２がワークＷを前記記憶したワーク受け渡し位置座標に位置決めするようにローダ機構４を制御する。

以上のように、本実施例では、ローダ機構制御部５により、ローダ機構４を、ローダハンド２が予め設定されたワーク受け渡し位置座標に移動するよう制御する場合において、オペレータが前記ローダハンド２を直接手で持って、目視で位置を観察しつつワーク受け渡し位置に移動させ、移動完了を確認したときの位置座標を、前記ワーク受け渡し位置座標として記憶するようにしたので、従来の操作に比較して、ティーチングにおける時間と手間を削減できるというメリットがある。

また、オペレータがローダハンド２を手で持って移動させるに先だって、ローダハンド２が前記受け渡し位置近傍に移動するように前記ローダ機構４が制御されるので、オペレータは、ローダハンド２を少しの距離だけ手で移動させるだけでティーチングを完了でき、ティーチング時間をより一層短縮できる。

また、オペレータがローダハンド２を手で持って移動させた方向の補助力を発生するようにしたので、ローダハンド２を軽く移動させることができ、ティーチング作業を容易に行うことができる。

さらにまた、Y軸方向（昇降方向）の補助力については、前記ローダハンド２を自重に抗して任意の昇降方向位置に止まらせる補助力を発生するようにしたので、オペレータがローダハンド２を受け渡し位置に向かって昇降させる際に自重分の労力負担を軽減でき、この点からもティーチング作業を容易化できる。
「変形例」

前記実施例１では、ワークＷの位置決め孔Ｗ′にワークテーブル３の位置決めピン３bが嵌合した状態でのX，Y，Z座標をワーク受け渡し位置座標としたが、本発明外の変形例ではワーク受け渡し位置座標を以下のように設定することができる。

図６は、旋盤の主軸に装着されたチャック（クランプ機構）３１にワークを受け渡す場合の本発明外の変形例を示す図である。前記チャック３１は、等角度間隔を開けて配置され、径方向に移動可能に構成された３組のクランプ爪３１a，３１b，３１cを有する。このチャック３１は、前記３組のクランプ爪３１a〜３１cで囲まれた領域内の、主軸の軸心aからずれた位置にワークＷが配置された場合（図６に実線で示す）であっても、ワークＷを、前記クランプ爪３１a〜３１cにより前記主軸の軸心ａに一致するように自動調心する（図６に破線で示す）ように構成されている。

本変形例では、前記オペレータが前記ローダハンド２を手で持って、ワークＷが前記チャック３１のクランプ爪３１a〜３１cで囲まれた領域内に位置するよう移動させ、前記チャック３１をクランプさせると、クランプ爪３１a〜３１cが前記ワークＷをこれの軸心ａ′が主軸の軸心aに自動的に一致するようにクランプする。すると前記ローダ機構制御部５は、前記ワークＷがクランプされた時点でのX，Y，Z座標をワーク受け渡し位置座標として記憶する。

本変形例では、ワークＷをチャック３１のクランプ可能位置に移動させ、該チャック３１のクランプにより位置決めされた時点での前記位置座標をワーク受け渡し位置座標として記憶するようにしたので、従来の、ローダハンドに把握されたワークの位置をダイヤルゲージにて確認しながら操作機器を操作する場合に比較して、ティーチングにダイヤルゲージが不要であり、また時間と手間を削減できるというメリットがある。

１ ワークローダ装置
２ ローダハンド
３ ワークテーブル（クランプ機構）
４ ローダ機構
５ ローダ機構制御部
１６a〜１６c 移動方向検知センサ
３１ チャック（クランプ機構）
W ワーク
WS ワーク貯留部

Claims (4)

1. ワークを把持するローダハンドを、ワーク貯留部と工作機械のワークをクランプして該ワークを加工するためのワークテーブルへのワーク受け渡し位置との間で移動させ、前記ワークをワークテーブルの複数のクランプでクランプさせるためのローダ機構と、該ローダ機構を、前記ローダハンドが予め設定されたワーク受け渡し位置に移動するよう前記ローダ機構を制御するローダ機構制御部と、を備えたワークローダ装置において、
   前記ローダ機構は、オペレータが、前記ローダハンドを直接手で持って所望位置に移動させることが可能に構成されており、
   前記ローダ機構制御部は、前記オペレータが、前記ローダハンドを手で持ってワーク受け渡し位置に移動させ、前記ワークテーブルの複数の位置決めピンに対応した複数のワークの位置決め穴が嵌合したときの位置座標をワーク受け渡し位置座標として記憶し、
   かつ前記ローダ機構制御部は、前記記憶したワーク受け渡し位置座標を用いてワークを把持した前記ローダ機構の移動を制御する
   ことを特徴とするワークローダ装置。
2. 請求項１に記載のワークローダ装置において、
   前記ローダ機構制御部は、前記オペレータが、ローダハンドを手で持って移動させるに先だって、前記ローダハンドが前記受け渡し位置近傍に移動するように前記ローダ機構を制御する
   ことを特徴とするワークローダ装置。
3. 請求項１又は２に記載のワークローダ装置において、
   前記オペレータがローダハンドを手で持って移動させた方向を検知する移動方向検知センサをさらに備え、
   前記ローダ機構制御部は、前記ローダ機構を、前記検知された方向の補助力を発生するように制御する
   ことを特徴とするワークローダ装置。
4. 請求項３に記載のワークローダ装置において、
   前記ローダ機構制御部は、前記ローダ機構を、前記ローダハンドを自重に抗して任意の昇降方向位置に止まらせる補助力を発生するように制御する
   ことを特徴とするワークローダ装置。

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