JPH0141470B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は工作機械のロボツトに関する。

〔従来の技術〕

従来、工作機械において機械本体にあるワーク
の加工位置と、テーブル又は搬入搬出装置にある
ワークの載置位置との間でワークの搬送を行うロ
ボツトは、機械本体の正面に十分な作業スペース
をとることができず、作業性が悪いという欠点が
あつた。これを第１図及び第２図に示す従来の一
例について説明する。ロボツト８１は工作機械の
ベツド８２の正面に取付けられ、サドル８３のＺ
軸移動、ラム８４のＹ軸移動、アーム８５のAO
軸回転及びハンド８６のα軸回転をなし得る。そ
してAO軸は主軸軸線に平行であるから、主軸台
８９に備える主軸チヤツク８７とワークテーブル
８８との間でワークの受け渡しをするアーム８５
の振り込み動作は、主軸軸線に対し直角な方向で
行なわれる。従つて、ワークテーブル８８におい
てアーム８５が素材ワークＷ１を受け取る位置Ｐ
は、主軸チヤツク８７のほぼ正面に位置する。し
かもワークテーブル８８においてアーム８５が完
成ワークＷ２を渡す位置Ｑは、前記位置Ｐより前
方にあることを要する。故にワークテーブル８８
は作業者の作業スペース側に張り出した場所に設
置されることになる。

また、他の従来技術として、アーム及び該アー
ムを旋回し且つその旋回軸線に沿い移動させる諸
機構の全体を、主軸軸線に平行な面内で旋回して
作業スペースを確保するものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし上記従来の技術の内、前者については自
動運転の準備、測定や工具の交換時等における作
業性が悪く、作業の安全と確実性を欠くという問
題点があつた。

また後者については、振り込み動作のために２
段の旋回動作を必要とする。特に上記のように主
軸軸線に平行な面内で行なう旋回動作は、アーム
とその旋回・移動機構とからなる重量物を旋回し
なければならないから、位置決めの精度を高める
必要上旋回を高速化することができない。このよ
うに従来技術にあつては、振り込み動作に時間を
要するため作業能率が劣る欠点がそれぞれあつ
た。

本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、そ
の目的は、ワーク交換時間を短縮して作業能率を
低下させることなく、また作業スペースを十分に
確保して作業性を良くし、多種類のワークに対応
可能で柔軟性に富む工作機械のロボツトを提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、工作機
械の主軸近傍の基体部に案内され主軸軸線と平行
な方向に移動自在な第１の移動体と、該第１の移
動体を移動させるための第１の駆動体と、前記第
１の移動体に設けられ第１の移動体の移動方向と
直交する上下方向に移動自在な第２の移動体と、
該第２の移動体を移動させるための第２の駆動体
と、前記第２の移動体の上部に着脱自在に装着さ
れる支持部材と、該支持部材に設けられ主軸と平
行で且つ同一水平面上の軸線に対して主軸から離
れる水平方向に所定角度をなすアーム旋回軸のま
わりに旋回するアームと、該アームを旋回させる
ため前記第２の移動体又は前記支持部材に固定さ
れる第３の駆動体と、前記アームの先端に着脱自
在に設けられ被加工物を把持する把持機構と、該
把持機構を前記アームの軸線のまわりに旋回させ
るため前記支持部材に固定される第４の駆動体と
からなることを特徴とする工作機械のロボツトと
したものである。

〔作用〕

ワークをワークテーブルと主軸チヤツク側との
間で交換するには、まずアームを第３の駆動体に
よりワークテーブル側に旋回させる。第２の駆動
体によつて第２の移動体を移動させ、アーム先端
の把持機構をワーク位置に合わせてワークを把持
させる。

その後、アームをアーム旋回軸軸線のまわりに
旋回させるとともに、第１の駆動体により第１の
移動体を主軸軸線方向に前進させてワークを主軸
チヤツク側に振り込ませる。主軸チヤツク側に加
工済みのワークが把持されていれば、第４の駆動
体によりアームの把持機構をアームの軸線まわり
に旋回させ、第１の移動体と把持機構の動作によ
つて、ワークを把持していない反対側の空の把持
機構で加工済みワークを受取り、再び反転させて
ワークを主軸チヤツク側に把持させる。

加工済みワークは前述と逆の動作によりワーク
テーブルの所定の受渡し位置に振り込まれる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面中第３図以
下の図に基づき説明する。第３図は本発明に係る
ロボツト１の斜視図、第４図は展開断面図、第５
図は平面図、第６図は側面図である。ロボツト１
は工作機械の正面に取付けられるベース２を有す
る。該ベース２は、第１の移動体であるサドル３
をＺ軸方向即ち主軸軸線に平行な方向に移動する
よう案内する案内レール２ａを具備する。前記ベ
ース２は、また第１の駆動体であるモータ４によ
り回転駆動される螺杆５をＺ軸方向に向けて且つ
回転可能に軸支する。一方、前記サドル３には該
螺杆５に螺合するナツト６が固着されている。故
に前記モータ４を回転駆動すると、サドル３が案
内レール２ａに沿つてＺ軸方向に移動する。

また、サドル３には第２の移動体であるラム７
がＹ軸方向即ち上下方向に移動可能に装着され
る。前記サドル３はまた第２の駆動体であるモー
タ８によりプーリ９、ベルト１０及びプーリ１１
を介して回転駆動される螺杆１２を、Ｙ軸方向に
向け且つ回転駆動可能に軸支する。一方、前記ラ
ム７には該螺杆１２に螺合するナツト１３が固着
されている。故に前記モータ８を回転駆動する
と、ラム７がサドル３の案内レール３ａに沿つて
Ｙ軸方向に移動する。

ラム７には、支持部材である頭部１４がボルト
等の手段により着脱自在に取付けられる。前記ラ
ム７にはまた第３の駆動体であるモータ１５が装
架され、該モータ１５の出力軸即ちアーム駆動軸
１５ａにかさ歯車１６が設けられる。一方、前記
頭部１４にはアーム旋回軸１７が軸線Ａのまわり
に回転可能に軸支され、該アーム旋回軸１７に前
記かさ歯車１６と噛合するかさ歯車１８が固着さ
れている。更に、前記アーム旋回軸１７の先端に
アーム１９が該アーム旋回軸１７に対し所定の角
度をなすように一体的に形成される。故に前記モ
ータ１５を駆動すると、アーム１９がアーム旋回
軸１７の軸線Ａのまわりに旋回して、第５図に想
像線で示すように主軸チヤツク８７側への振り込
み動作と、同図に実線で示すワークテーブル８８
側への振り込み動作とをなし得る。アーム１９は
いずれの側に振り込まれた時も第６図に示すよう
に水平状態をとる。従つて、アーム１９は各振り
込み動作において180度旋回する。

そうしてアーム旋回軸１７の軸線Ａは、水平面
内にあつて第５図に示すように主軸軸線よりも前
方に傾斜する角度に設定されている。アーム旋回
軸１７の軸線Ａに対するアーム１９のなす角度
は、アーム１９を主軸チヤツク８７側に振り込ん
だ時主軸軸線に直交する方向Ｂをとる。また、ア
ーム１９がワークテーブル８８側に振り込まれた
時、主軸軸線に対し傾斜する方向をとる。

前記頭部１４には第４の駆動体であるモータ２
０が装架されている。該モータ２０の出力軸即ち
ハンド駆動軸２１は、前記アーム旋回軸１７の軸
線Ａに沿い、且つ該アーム旋回軸１７内に貫通
し、独立して回転自在に軸支されている。ハンド
駆動軸２１の先端にはかさ歯車２２が設けられて
いる。一方、前記アーム１９はこれを縦に貫通す
るハンド旋回軸２３を回転自在に軸支する。ハン
ド旋回軸２３にはその後端に前記かさ歯車２２に
噛合するかさ歯車２４が固着されている。更に前
記ハンド旋回軸２３の先端には、シリンダ２６
ａ，２６ｂとともに把持機構を構成している互に
背向する一対のハンド２５ａ，２５ｂが取付けら
れている。各ハンド２５ａ，２５ｂはシリンダ２
６ａ，２６ｂの作動により連動して開閉し、ワー
クを把持及び開放することができる。アーム旋回
軸１７及びアーム１９と、歯車２２、歯車２４と
は一種の遊星歯車機構を構成するので、モータ１
５，２０のいずれか一方又は双方を駆動すること
により、ハンド２５ａ，２５ｂがα軸即ちハンド
旋回軸２３の軸線のまわりに旋回する。アーム１
９が停止している状態でハンド２５ａ，２５ｂを
旋回させる場合、例えばアーム１９が第５図の想
像線に示すように主軸チヤツク８７側に振り込ま
れた状態でハンド２５ａとハンド２５ｂとを反転
させるには、モータ２０を駆動させて歯車２４が
180度回転するようにすればよい。

また、主軸チヤツク８７側とワークテーブル８
８側との間でアーム１９を180度旋回させ且つハ
ンド２５ａ，２５ｂを90度旋回させる場合は、歯
車２４の歯数と歯車２２の歯数を２：１に設定し
ておけば、アーム１９の振り込み動作のみでハン
ド２５ａ，２５ｂの上記の旋回動作をも行なうこ
とができる。

次にロボツト１を使用する手順を説明する。第
５図において工作機械の正面にロボツト１を取り
付け、該ロボツト１のアーム１９が振り込まれる
位置に素材ワークＷ１及び完成ワークＷ２を載置
する位置Ｐ，Ｑが来るようにワークテーブル８８
を設置する。主軸チヤツ８７に把持されたワーク
の加工動作に併せて主軸チヤツク８７とワークテ
ーブル８８との間のワークの搬入及び搬出動作
を、工作機械に具備する制御装置により制御しな
がら連続的に行なう。ワークの加工中アーム１９
は第５図の実線で示すように、ワークテーブル８
８側に振り込まれてハンド２５ａにより素材ワー
クＷ１を把持したまま待機する。ワークの加工が
終了すると、モータ１５の駆動によりアーム１９
が主軸チヤツク８７側に振り込まれる。この振り
込み動作中に、サドル３がＺ軸方向に前進即ち第
５図の右方に移動する。また歯車２４の歯数を歯
車２２の歯数の２倍に設定しておけば、アーム１
９の振り込み動作中に連動してハンド２５ａ，２
５ｂが90度旋回し、ワークを把持していないハン
ド２５ｂが主軸チヤツク８７に対面するようにな
る。次に、サドル３をＺ方向に後退させすなわち
第５図左方に移動させて、完成ワークを主軸チヤ
ツク８７からハンド２５ｂに受け渡す。次に、サ
ドル３がＺ軸方向に前進してハンド２５ａ，２５
ｂと主軸チヤツク８７との干渉を回避しながら、
ハンド２５ａ，２５ｂを180度旋回させると、ハ
ンド２５ａに把持された素材ワークが主軸チヤツ
ク８７に対面する。そこで再びサドル３をＺ軸方
向に後退させて、素材ワークをハンド２５ａから
主軸チヤツク８７に受け渡す。その後サドル３を
Ｚ軸方向に前進させ、アーム１９をワークテーブ
ル８８側に振り込むと同時に、主軸チヤツク８７
に把持されたワークの加工を開始する。振り込ま
れたアーム１９の動作によりハンド２５ａ，２５
ｂは連動して90゜旋回し、位置Ｑに完成ワークＷ
２を載置する。次に、ハンド２５ａ，２５ｂは位
置Ｐに載置された素材ワークＷ１を把持する動作
を行う。以上の手順を繰り返してロボツト１を使
用するものである。

〔発明の効果〕

以上説明したロボツト１のもたらす作用効果を
次に要約して説明する。

本発明のロボツト１は、そのアーム１９が工
作機械の主軸軸線に対し前方に傾斜した軸線Ａ
のまわりに旋回するから、アーム１９がワーク
テーブル８８側に旋回したときのアーム１９は
主軸軸線に対し傾斜した軸線Ｃ上にある。故に
アーム１９がワークテーブル８８から素材ワー
クＷ１を受け取る位置Ｐ及びワークテーブル８
８に完成ワークＷ２が載置する位置Ｑは、主軸
チヤツク８７の正面よりも主軸台８９側の位置
にある。従つて、ワークテーブル８８は主軸チ
ヤツク８７の正面に作業スペースをあけて設置
することができる。また、アーム１９はワーク
テーブル８８側に旋回したとき作業スペースと
干渉しない位置にある。このように工作機械の
自動運転の準備、測定や工具の交換等に必要な
作業スペースを十分に確保し得るから、作業性
に優れ、延いては作業の安全と確実性、迅速性
を高めることができる。

アーム１９の振り込み動作をするには旋回動
作を一度行えばよいから、２段の旋回動作を要
する従来技術に比べて振り込み動作に要する時
間が著しく短縮され、作業態率が向上する。

しかも、振り込み動作は先端にハンド２５
ａ，２５ｂ及びその開閉機構を有したアーム１
９を旋回するのみである。このことは、アーム
の旋回及び移動機構の全体を旋回する場合に比
べて極めて軽量であるのは勿論のこと、該アー
ム１９はハンド２５ａ，２５ｂを旋回するため
のモータ２０を具備することを要しないから、
アーム１９は一層軽量化される。従つて、振り
込み動作において位置決め精度を維持したまま
該動作の高速化に対応し得る。

加えて、アーム１９はアーム旋回軸１７に対
して鋭角をなす方向に設けられているから、同
じアーム１９を直角に設ける場合に比較して軸
線Ａまわりの慣性モーメントが小さい。このこ
とは振り込み動作の一層の高速化を可能とす
る。

頭部１４にアーム１９及びハンド２５ａ，２
５ｂを取付けたまま該頭部１４をラム７から分
離し得るので、アーム１９及びハンド２５ａ，
２５ｂを異なる機能のものに即座に交換するこ
とが可能である。従つて加工システムの変更に
容易に対応できる。また多種のワークを加工す
る場合に、同様に頭部１４を交換してワークに
即したハンドを使い分けることができる。

アーム１９の旋回動作とハンド２５ａ，２５
ｂの旋回動作とを連動させることができ、また
ハンド２５ａ，２５ｂをモータ２０により旋回
させることもできる。従つて、ワーク受け渡し
時におけるワークの姿勢をα軸まわりに自由な
角度で設定することができるので、種々のシス
テムラインに柔軟に対応し得るものである。

アーム１９は前記したように傾斜した軸線Ａ
のまわりに旋回する。アーム１９の旋回動作に
おけるハンドの軌跡を側面から観察すれば、第
６図の細線の鎖線Ｒで示す通りである。そこで
主軸軸線に直交する方向に測つた距離で、アー
ム１９の取付位置から、アーム１９がワークテ
ーブル８８より素材Ｗ１を受け取る位置Ｐ、及
びワークテーブル８８に完成ワークＷ２を載置
する位置Ｑに至る距離Ｌ１は、アーム１９から
主軸チヤツク８７に至る距離Ｌ２に比べて短
い。第１図及び第２図に示した従来例のよう
に、アームを主軸軸線に平行な軸線まわりに旋
回すればハンドの軌跡は第６図の太線の１点鎖
線Ｓで示す通りになる。従つて、本発明のロボ
ツト１は従来技術に比較して位置Ｐ，ＱがＬ２
−Ｌ１だけ工作機械の本体に近づく。換言すれ
ばワークテーブル８８を工作機械に接近し得る
から、設置スペースを縮少することができると
いうことである。

また、ラム７を上下動させることができる機
構となつているので、仮にワークの把持位置が
変更になつても即座に対応することができる。
さらに、ワークテーブルの高さが異なるシステ
ムにも即座に対応することができる。このよう
にフレキシビリテイに優れたものとなつた。

以上説明したように、本発明はロボツトを工
作機械に適用して作業スペースを十分に確保
し、併せて加工能率を向上し得るなど実用上の
効果に富む発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を表わす平面図、第２図は側面
図である。第３図以下は本発明の実施例を表わ
し、第３図は斜視図、第４図は展開断面図、第５
図は平面図、第６図は側面図である。 １……ロボツト、２……ベース、３……サドル
（第１の移動体）、４……モータ（第１の駆動体）、
７……ラム（第２の移動体）、８……モータ（第
２の駆動体）、１４……頭部（支持部材）、１５…
…モータ（第３の駆動体）、１９……アーム、２
０……モータ（第４の駆動体）、２５ａ，２５ｂ
……ハンド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 工作機械の主軸近傍の基体部に案内され主軸
   軸線と平行な方向に移動自在な第１の移動体と、
   該第１の移動体を移動させるための第１の駆動体
   と、前記第１の移動体に設けられ第１の移動体の
   移動方向と直交する上下方向に移動自在な第２の
   移動体と、該第２の移動体を移動させるための第
   ２の駆動体と、前記第２の移動体の上部に着脱自
   在に装着される支持部材と、該支持部材に設けら
   れ主軸と平行で且つ同一水平面上の軸線に対して
   主軸から離れる水平方向に所定角度をなすアーム
   旋回軸のまわりに旋回するアームと、該アームを
   旋回させるための前記第２の移動体又は前記支持
   部材に固定される第３の駆動体と、前記アームの
   先端に着脱自在に設けられ被加工物を把持する把
   持機構と、該把持機構を前記アームの軸線のまわ
   りに旋回させるため前記支持部材に固定される第
   ４の駆動体とからなることを特徴とする工作機械
   のロボツト。