JP7301651B2 - ワーク自動搬送機 - Google Patents

Description

本発明は、ワーク搬送ロボットが衝突した後の修復を簡単に行うことが可能なワーク自動搬送機に関する。

複数の工作機械が並べられた加工機械ラインなどでは、ワーク自動搬送機によって各々の工作機械にワーク搬送が行われる。そのワーク自動搬送機は、例えば、工作機械の間を走行装置に搭載したワーク搬送ロボットが移動し、該当する工作機械の前で停止した後、主軸チャックに対するワークの受渡しが行われる。そうしたワーク自動搬送機は、ワーク搬送ロボットによって正確なワークの受渡しを行うため、相手装置となる主軸チャックとの芯出しのためのティーチングが行われる。

実公昭４６－１４８６号公報

ワーク自動搬送機は、把持したワークの僅かなズレなどによりワーク搬送中に工作機械内で衝突を起こしてしまうことがあるが、そうした場合、芯出し設定が狂ってしまうため再度ティーチングのやり直しが必要になる。その際、ワーク搬送ロボットの関節部分などに生じたズレはサーボモータに対するティーチングによって比較的容易に回復させることができるが、構造的なズレや変形が生じてしまった場合には、該当箇所を先行して探し出し元の状態に戻すための修復をしなければならず、再稼働までに多くの時間を要してしまっていた。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、衝突後の修復を簡単にすることができるワーク自動搬送機を提供することを目的とする。

本発明に係るワーク自動搬送機は、複数のブラケットを介してベースに対し裏面側が固定された走行台プレートと、前記走行台プレートの前面側に設けられたレールに沿って移動するように前記走行台プレートに組み付けられた走行装置と、前記走行装置上に搭載されたワーク搬送ロボットと、を有し、前記複数のブラケットの一つが、ワークの受渡し箇所で起きる前記ワーク搬送ロボットの衝突であって、その受渡し時の衝突による衝撃荷重の方向に長い長孔が形成され、その長孔を通したボルトの締結によって前記走行台プレート側に取り付けられた衝撃吸収ブラケットである。

前記構成によれば、ワーク搬送ロボットの衝突時には、衝撃吸収ブラケットにおける長孔を通したボルトの締結部分に位置ズレが生じるようにしたため、修復箇所の特定が容易であり、走行台プレートを元の状態に戻す修復作業も簡単に行うことができる。

加工機械ラインの一部を示した斜視図である。 ワーク自動搬送機の一実施形態について多関節ロボットが折り畳まれた移動時の状態を示した斜視図である。 ワーク自動搬送機に一実施形態について多関節ロボットが伸びたワーク受渡し時の状態を示した斜視図である。 ベースに固定された走行台プレートを示した斜視図である。 走行台プレートの固定構造を示した斜視図である。 衝撃吸収ブラケット（左下ブラケット）を下側から示した斜視図である。 修復手段を示した斜視図である。

本発明に係るワーク自動搬送機の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態では、加工機械ラインに組み込まれたワーク自動搬送機を例に挙げて説明する。図１は、その加工機械ラインの一部を示した斜視図である。加工機械ライン１は、工作機械などの作業機が複数並べられ、ワークに対する所定の加工などがそれぞれ行われる。そして、本実施形態では工作機械などがモジュール化され、複数の加工モジュール３が、図示するように隣同士接近した状態でベース２の上に搭載されている。

加工機械ライン１は、１台のベース２の上に２機の加工モジュール３が搭載され、加工内容によってベース２及び所定の加工モジュール３を任意に増減させることが可能である。加工機械ライン１は、加工モジュール３が全て同じ形状の外装カバーによって構成され、ライン全体で外観の統一が図られている。図面には外装カバーのうちラインの前面部となる前カバー４が示されているが、加工機械ライン１は、この前カバー４によってライン方向（Ｙ軸方向）に広がった搬送空間５が形成される。なお、本実施形態では、加工モジュール３の機体幅方向をＹ軸方向とし、機体前後方向をＺ軸方向、そして機体上下方向をＸ軸方向として説明する。

加工モジュール３は、ベース２に形成されたレール上に可動ベッドが搭載され、その可動ベッドに旋盤やマシニングセンタなどの加工機本体が組み付けられている。従って、図１には加工時の加工モジュール３が示されているが、メンテナンスや部品交換時には前後方向（Ｚ軸方向）へ移動させることが可能である。図示する加工モジュール３は旋盤であり、主軸チャックに把持されたワークに対して加工を行う加工室６が構成されている。加工室６には機体前側に搬送用窓が形成され、自動開閉扉６０１が開くことにより搬送ロボットが加工室６内に入り込んでワークの受渡しが行われるようになっている。

図２及び図３は、本実施形態のワーク自動搬送機を示した斜視図であり、多関節ロボットが折り畳まれた移動時の状態と、多関節ロボットが伸びたワーク受渡し時の状態がそれぞれ示されている。ワーク自動搬送機８は、主に主軸チャックなどとワークの受渡しを行う多関節ロボット１１と、その多関節ロボット１１を移動させる走行装置１２によって構成されている。多関節ロボット１１は、走行台１５の上に旋回テーブル１６を介して組み付けられている。旋回テーブル１６の上には支持台１７が固定され、そこに第１関節機構２１を介して上腕部材１８が連結され、更に上腕部材１８には第２関節機構２２を介して前腕部材１９が連結されている。そして、多関節ロボット１１の先端部となる前腕部材１９の端部には、ワークの掴み替えを行うロボットハンド２４が組み付けられている。

走行装置１２は、ベース２の前面側に走行台プレート２６が固定され、Ｙ軸方向に水平になるようラック３１や２本のレール３２が取り付けられている。走行台１５は、一体に形成された走行スライド２８がレール３２を掴んで摺動するよう組み付けられている（図４参照）。その走行台１５は、走行用モータ３３が固定され、回転軸に固定されたピニオンがラック３１に噛合している。従って、走行用モータ３３の駆動によってピニオンがラック３１を転動し、走行台１５のレール３２に沿ったＹ軸方向の移動が可能になっている。

ところで、多関節ロボット１１は、上腕部材１８および前腕部材１９、更にロボットハンド２４の角度制御によって図３に示す前傾姿勢になり、加工室６の奥に位置する主軸チャックとの間でワークの受渡しが行われる。その際、例えば把持したワークの僅かなズレによって主軸チャックなどと衝突してしまうことがあり、衝突時の反力が衝撃荷重となってワーク自動搬送機８の各部に位置ズレや変形を引き起こしてしまう。主軸チャックとのワークの受渡しはミクロン単位の精度で行われるため、衝突後には位置ズレなどを修復してティーチングのやり直しが必要となる。

衝突によるワーク自動搬送機８への影響は、多関節ロボット１１の関節機構２１，２２などにおける回転軸の位置ズレや、走行装置１２における部品の変形や連結部分の位置ズレとなって現れる。従って、多関節ロボット１１や走行装置１２に関して改めてティーチングするには、位置ズレや変形などが生じた箇所を特定し、修復して元の状態に戻す必要がある。

本実施形態のワーク自動搬送機８は、ベース２に固定された走行台プレート２６を基礎として多関節ロボット１１などが組み付けられている。そのため、ワーク自動搬送機８が受ける衝撃荷重は、最終的には走行台プレート２６に作用することとなる。その走行台プレート２６は、ベース２との間に複数のケーブルや油圧ホースなどを配線及び配管するスペースを設けるため、複数のブラケットを介して固定され、ベース２の前面から離れた位置に配置されている。従って、特に衝撃荷重の影響は、走行台プレート２６を支える複数のブラケット部分に作用することとなる。

複数のブラケットを使用した固定構造は、衝突時の影響を無くすため衝撃荷重に耐え得る剛性を与えることが考えられるが、そのためにはブラケットが大きくなり、太いボルトを使用した締結が必要になる。しかし、それでは部品コストを上げるだけではなく、コンパクト化に逆行してしまう。また、ブラケットにおける固定部分の剛性が高められても他の個所や部品に影響が及び、修復箇所を特定して元の状態に戻すまでの作業負担がより大きくなってしまうと考えられる。こうした点から本実施形態では、衝突による影響を一箇所に集中させ、作業者による修復までの作業負担が軽減されるよう構成されている。

図４は、ベース２に固定された走行台プレート２６を示した斜視図である。走行台プレート２６は、所定の板厚をもった長方形の板材であり、ベース２の前面２０１と平行になるように長手方向を横向きにして起立した姿勢で取り付けられている。こうした走行台プレート２６は、ベース２の前面２０１から所定距離Ｌだけ離されているが、そのためベース２と走行台プレート２６との間には図５に示すように複数のブラケットが設けられている。図５は、走行台プレート２６の固定構造を示した斜視図である。

走行台プレート２６をベース２に固定するブラケットは、３つの上ブラケット３５，３５，３６、右下ブラケット３７および左下ブラケット３８の５つである。３つの上ブラケット３５，３５，３６は剛性を高くしたものであり、中央の上ブラケット３６に対して上ブラケット３５，３５が左右対称に設けられている。上ブラケット３５，３５，３６には連結ブロック３４が固定されて一体になり、その連結ブロック３４に対して走行台プレート２６が固定される。そして、上ブラケット３５，３５，３６よりも強度を低くした右下ブラケット３７と左下ブラケット３８が設けられている。ただし、右下ブラケット３７は、多関節ロボット１１の衝突時の衝撃荷重に耐え得る剛性を有している。

一方、左下ブラケット３８は、他のブラケットに比べて剛性が低くなるように構成され、固定部の位置ズレによって衝突時の衝撃荷重を吸収できるようにしたものである。具体的には、走行台プレート２６側とのネジ止め部分に、衝撃荷重による位置ズレが生じるよう構成されている。先ず、上ブラケット３５，３５，３６は、ベース２に対して水平方向（Ｚ軸方向）に通したボルト４１が締結され、同じく走行台プレート２６が連結ブロック３４に対して水平方向（Ｚ軸方向）に通したボルト４２が締結される。

右下ブラケット３７においてもベース２に対して水平方向（Ｚ軸方向）に通したボルト４３が締結され、走行台プレート２６が右下ブラケット３７に対して水平方向（Ｚ軸方向）に通したボルト４４が締結される。ワーク自動搬送機８は、走行台プレート２６の起立した前面に走行台１５が組付けられ、その上に多関節ロボット１１が搭載され、多関節ロボット１１の衝突は、加工モジュール３の加工室６内に進入して行うワーク受渡し時に起きる。その時の衝撃荷重は、多関節ロボット１１で吸収されなかった分が走行台１５を介して走行台プレート２６に作用することとなる。

そうした衝突は、多関節ロボット１１が図３に示すように前傾になって、ワークを加工室６の奥へ移動させる際に起きるため、その衝撃荷重が多関節ロボット１１をベース２の前側（Ｚ軸方向）へ押し返すように作用する。この点、上ブラケット３５，３５，３６や右下ブラケット３７は、前述したようにボルト４１，４２，４３，４４がＺ軸方向に締め付けられている。また、上ブラケット３５，３５，３６と連結ブロック３４は、上下（Ｘ軸方向）に重ねられ同方向のボルト４５によって締結されているが、衝撃荷重を受けても位置ズレないように太いボルト４５を６箇所で強固に締結している。

そして、あえて剛性を低く構成した左下ブラケット３８であるが、図６は、その左下ブラケット３８を下側から示した斜視図である。左下ブラケット３８は、長手方向の一端部がＬ字に曲げられたプレート３８１に補強部材３８２などが接合されている。その左下ブラケット３８は、Ｌ字に曲げられた第１固定部３８５がベース２の前面２０１に対しＺ軸方向に突き当てられ、ボルト４６によって締結され水平な状態で固定される。そして、第１固定部３８５の反対側に設けられた第２固定部３８６にはＺ軸方向に長い長孔３８８が２箇所に形成され、ボルト４７（図面では一方を省略）によって上下方向（Ｘ軸方向）に締結されている。

ボルト４７は、他のボルト４１，４２，４３，４４，４６などに比べて細いものが使用されている。走行台プレート２６にはアダプタ３９が固定され、左下ブラケット３８は、そのアダプタ３９に対してボルト締めされている。多関節ロボット１１に作用する衝突時の反力は走行台プレート２６にも作用するが、前述した上下左右に配置されたブラケットのうち最も剛性が低く構成された左下ブラケット３８に集中するようになっている。

ワーク自動搬送機８は、上ブラケット３５，３５，３６の剛性が高いこともあり、走行台プレート２６の上部を支点に多関節ロボット１１から遠い下側に回転方向の力が作用する。左下ブラケット３８の長孔３８８は、そうした衝突時に作用する衝撃荷重の方向に沿って形成されたものである。つまり、衝撃荷重によって他の個所に変形や位置ズレを生じさせることなく、長孔３８８の中をボルト４７が位置ズレすることによって衝撃荷重が吸収されるようになっている。

ボルト４７の位置ズレは、走行台プレート２６の姿勢を変形させ、走行台１５に搭載した多関節ロボット１１のティーチングに影響を及ぼしてしまう。そこで、走行台プレート２６を元の状態に戻す必要があるが、本実施形態にはそのための修復手段が設けられている。走行台プレート２６の位置ズレはハンマーなどで軽くたたいて戻すことも可能であるが、高い精度の微調整が求められる当該修復作業には適していない。図７は、微調整を可能にした本実施形態の修復手段を示した斜視図である。この修復手段は、左下ブラケット３８の近くに設けられ、ベース２の前面２０１側に作業用ブロック５１が固定されている。

作業用ブロック５１は、先端部分に張り出した保持部５１１が形成され、そこに六角穴付きボルトである引きネジ５２と押しネジ５３とがＺ軸方向に沿って水平に配置されている。引きネジ５２は、保持部５１１の貫通孔を通って走行台プレート２６の裏面側に形成されたネジ穴に螺合し、押しネジ５３は、保持部５１１に形成されたネジ孔に螺合し、突き抜けた先端部が走行台プレート２６の裏面に当てられている。よって、六角レンチを使用し、引きネジ５２を締め付ける方向に回転させることで走行台プレート２６をベース２側へ引き寄せ、押しネジ５３を締め付ける方向に回転させる場合には走行台プレート２６をベース２から離すことができるようになっている。

また、走行台プレート２６の表面には、左下ブラケット３８の近くに、水準器５８を置くための測定台５５が設けられている。測定台５５は、Ｌ字形をした部材であり、走行台プレート２６に対して水準器５８を載せる搭載面が上向きに直交するようにして固定される。走行台プレート２６は、起立した姿勢が鉛直であることを求められるわけではないが、多関節ロボット１１のティーチング時の状態を一定にするため、水準器５８を使用した基準となる姿勢が設定される。そして、走行台プレート２６が基準姿勢となった後、搬送プログラムに従い高い位置精度によってワーク搬送が行えるようにティーチングが行われる。

こうしたワーク自動搬送機８は、ワーク搬送プログラムに従い走行用モータ３３が駆動し、図２に示す起立姿勢で搬送空間５内を移動し、対象となる加工モジュール３の正面に停止し、多関節ロボット１１によるワークの受渡しが行われる。多関節ロボット１１は、図３に示すように上腕部材１８と前腕部材１９とが前傾姿勢になりながら開き、先端部のロボットハンド２４に把持したワークを、加工室８の奥へと概ねＺ軸方向に移動させる。そこで、主軸チャックとの衝突が生じてしまうと、更にワークを奥へと移動させようとする多関節ロボット１１に反対向きの衝撃荷重が作用し、走行装置１２へと伝わる。

走行装置１２では、衝撃荷重によって左下ブラケット３８の長孔３８８の中をボルト４７が移動して走行台プレート２６の当該個所が位置ズレする。例えば走行台プレート２６の当該個所がベース２側に位置ズレした場合には、作業用ブロック５１の押しネジ５３を六角レンチによって締め付ける方向に回転させて走行台プレート２６を押し、微調整のため引き戻しが必要な場合には引きネジ５２を締め付ける方向に回転させる。そして、測定台５５に載せた水準器５８に基づく水平出しが行われ、改めて多関節ロボット１１のティーチングが行われる。

よって、本実施形態のワーク自動搬送機８によれば、走行台プレート２６を支持する複数のブラケットのうち、剛性の低い左下ブラケット３８に衝突時の位置ズレが生じるようにしたため、修復箇所の特定が容易である。その左下ブラケット３８に対応する位置に測定台５５を設けて水準器５８を置くようにしたため、衝突後の修復にあたり元の状態に戻ったときの確認が容易となる。更に、作業用ブロック５１に引きネジ５２と押しネジ５３とを設けた修復手段を有するので、走行台プレート２６に対する微調整の修復作業を簡単に行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、走行台プレート２６の左下ブラケット３８を衝撃吸収ブラケットにしたが他の位置のものであってもよい。

１…加工機械ライン ３…加工モジュール ８…ワーク自動搬送機 １１…多関節ロボット １２…走行装置 ２６…走行台プレート ３５，３６…上ブラケット ３７…右下ブラケット ３８…左下ブラケット ４７…ボルト ５１…作業用ブロック ５２…引きネジ ５３…押しネジ ５５…測定台 ５８…水準器 ３８８…長孔

Claims (4)

1. 複数のブラケットを介してベースに対し裏面側が固定された走行台プレートと、
   前記走行台プレートの前面側に設けられたレールに沿って移動するように前記走行台プレートに組み付けられた走行装置と、
   前記走行装置上に搭載されたワーク搬送ロボットと、を有し、
   前記複数のブラケットの一つが、ワークの受渡し箇所で起きる前記ワーク搬送ロボットの衝突であって、その受渡し時の衝突による衝撃荷重の方向に長い長孔が形成され、その長孔を通したボルトの締結によって前記走行台プレート側に取り付けられた衝撃吸収ブラケットであるワーク自動搬送機。
2. 前記複数のブラケットは、縦置きに配置された起立姿勢の前記走行台プレートの上側と下側とに設けられ、前記衝撃吸収ブラケットは、前記走行台プレートの下側にあって、前記長孔が前記衝撃荷重を受ける方向に沿って形成された板部材である請求項１に記載のワーク自動搬送機。
3. 前記走行台プレートの前面側の前記衝撃吸収ブラケットの近傍に水準器を置くための測定台を有する請求項１又は請求項２に記載のワーク自動搬送機。
4. 前記衝撃吸収ブラケットの位置に対応して前記ベース側に固定された作業用ブロックに、前記走行台プレートの裏面側に螺合した引きネジが貫通し、前記走行台プレートに先端を当てる押しネジが螺合した修復手段を有する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のワーク自動搬送機。

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