JPH02106207A - チャック爪と搬送装置フィンガー用ストッカ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ＮＣ旋盤のチャック爪と、搬送装置フィン
ガー用ストッカ装置に関する。更に詳しくは、ターニン
グセルにおいて、ＮＣ旋盤の交換自在なチャック爪と、
工作物とチャック爪の搬送を兼用した搬送装置のハンド
へ着脱自在なフィンガーとを同一のストッカに貯蔵する
ためのチャック爪と搬送装置フィンガー用ストッカ装置
に関する。

［従来技術］ ＨＦａ加工を自動化するために工場全体をシステム化す
るＦＭＳが提唱されている。このＦＭＳは、種々の方式
が提案されているが、ＮＣ工作機械を中心とした小さな
システムを組み合わせて全体システムを構築する方法が
多い。この小さなシステムをセルシステムと呼んでいる
。セルシステムには、種々のものが提案され使用されて
いるが、通常ＮＣ工作機械と、工作物搬出入装置と、工
作物ストッカなどからなるものが多い。

このセルシステムのみで、長時間の連続運転を続けるに
は各種の作業を自動化しなければならない。工作物が異
なるものを連続的に長時間加工するには困難な問題があ
る。旋盤の場合、工作物の直径に応じて工作物チャック
そのものを交換する必要がある。しかし、実際的には困
難なことが多いので、工作物チャックを交換せず爪の開
き代を大きくすることで対処しているが限界がある。ま
た、工作物を搬送するロボットのハンドも工作物の直径
に応じて交換しなければならない。

一方、ＮＣ旋盤のチャック爪を自動交換するものは、知
られている。例えば、特開昭５５−５２７３号公報、特
公昭６３−４１６８２号公報には、複数組のチャック爪
を貯蔵する爪用マガジンと、この貯蔵されたチャック爪
と使用されているチャック爪と交換するための爪交換装
置とを有するものが記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前記したセルシステムは、工作物の種類が限られた場合
には適したものであるが、種類が増加するとチャック爪
の交換、搬送口ボッ１−ハンドの交換などが必要となり
長時間の連続運転は限られる。一方、ＮＣ旋盤のチャッ
ク爪を交換するものは、前記したように知られているが
、単体のＮＣ旋笈川用開発されたものであり、ターニン
グセンタセル用には必ずしもふされしくない。

この発明の目的は、搬送装置のハンドフィンガーと、Ｎ
Ｃ旋盤の工作物チャック爪とを同一ス１ヘツカに収納す
るためのチャック爪と撤退装置フィンガー用ストッカ装
置を提供することにある。

この発明の他の目的は、スペース効率の良いチャック爪
と搬送装置フィンガー用ストッカ装置を提供することに
ある。

［前記課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するための次のような手段を採る。

ＮＣ旋盤と、未加工の工作物を受け取る供給ステーショ
ンと、加工済みの工作物を排出する排出ステーションと
、前記チャック爪または前記工作物をつかみ前記ＮＣ旋
伍と後記爪・フィンガー用ストッカと前記供給ステーシ
ョンと排出ステーションとの間を搬送する搬送装置とを
有するターニングセルにおいて、位置決め割出しされる
本体と、この本体上に配置され前記ＮＣ旋盤のチャック
爪を収納するチャック爪収納ボックスと、前記本体上に
配置され前記搬送装置のフィンガーを収納するフィンガ
ー収納ボックスと、前記本体を駆動する駆動手段とから
なるチャック爪と搬送装置フィンガー用ストッカ装置で
ある。

前記本体は回転割出しで位置決めされるとなお効果的で
ある。

更に、前記本体の下方から前記チャック爪・フィンガー
を前記搬送装置が把持する位置まで上’ｔｌさせる」−
Ｈ駆動手段を設けても良い。

［作　川］ ターニングセルシステムにおいて、搬送装置が工作物ス
テーションから工作物を受け取り、ＮＣ工作機械側に搬
送し、機械加工を行う。機械加工が終了すると、工作物
ステーションに戻すか、他のステーションに送る。工作
物の直径が変わったときは、爪・フィンガー用ストッカ
で搬送装置のハンドのフィンガーのみを交換する。ＮＣ
旋盤のチャック爪の交換も搬送装置が爪−フィンガー用
ストンカから取り出して交換する。

爪・フィンガー用ストッカは、チャック爪またはフィン
ガーの割出し指令が出されると、サーボモータを作動さ
せて本体を割出しし、チャック爪収納ボックスまたはフ
ィンガー収納ボックスを割出し位置決めする。割出され
たチャック爪またはフィンガーは、搬送装置で新しいも
のは取り出され、使用済のものは収納される。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面と共に説明する。第７図
は、この発明のチャック爪と搬送装置フィンガー用スト
ッカ装置を配置したターニングセルの全体を示す正面図
である。第８図は、第７図の平面図、第９図は側面図で
ある。ＮＣ旋盤１は、工具貯蔵マガジン２を備えている
。工具貯蔵マガジン２内の工具は、自動工具交換装置（
図示せず）によりタレット刃物台３の工具との間で自動
的に工具交換される。主軸には、工作物チャック５が取
り付けである。

Ｎ　Ｃ旋盤１のワーク搬送方向に沿う開位置には、爪・
フィンガー用ストッカ６が設置しである。爪・フィンガ
ー用ストッカ６には、工作物チャック５の爪と、後述す
る搬送ロボット１０のフィンガー４０を多種類内蔵して
いる。この詳細な構造については後述する。ＮＣ旋盤１
と爪・フィンガー用ストッカ６と、更にトレーチェンジ
ャー７が同一線上に設置固定しである。このトレーチェ
ンジャー７は、複数の工作物を整列した１〜レ一箱を収
納したものである。

Ｉ−レー箱は、順次必要に応じて他のトレー箱と交換で
きるものである。搬送ロボット１０とトレーチェンジャ
ー７と描出して工作物を整列する。このトレーチェンジ
ャー７は、公知の技術であり本出願人の特許出願も公開
されており公知技術である。１へレーチェンジャ−７に
ついては詳記しない　ＮＣ旋盤１、爪フィンガー用スト
ッカ６、トレーチェンジャー７の上には、直線の搬送レ
ール８が支柱９に支持されて配置しである。搬送レール
８上には、搬送ロボット１０が移動自在に載置しである
。

この搬送ロボット１０の移動の制御はＮＣ制御である。

搬送ロボット１０の先端には、チャック爪３１を把持す
るためのハンド１１を備えている。ハンド１１の先端の
フィンガーは、後述するように把持する対象によって交
換する。

爪・フィンガー用ストッカ６ 第１図は、爪・フィンガー用ストッカ６の縦断面図であ
る。第２図は、第１図の一部平面図である。円板２０は
、間欠位置に割出しできるもので円板２０上には、チャ
ック爪３１、搬送ロボット１０のフィンガー４０が複数
種類ストックされている。円板２０の割出し位置には、
割出し穴２１が割出し角度位置に対応して設けである。

円板２０の中心の下面には、割出し歯車２２が固定しで
ある。割出し歯車２２の中心内孔には、ベアリング２３
を介して中心軸２４に回転自在に収り付けである。

中心軸２４は、円柱状の部材であり、この下端はフラン
ジになっていてフレーム板２５に固定しである。フレー
ム板２５は、爪・フィンガー用スｌ−・Ｖカ６を支える
基本フレームの上板である。フレーム板２５の下面には
、円板２０の割出し用のサーボモータ２８が固定しであ
る。サーボモータ２８の出力軸には、ピニオン歯車２９
がキー止めされている。ピニオン歯車２９には、割出し
歯車２２がかみ合っている。円板２０上には、突起３９
ａが設けである。

この突起３９ａは割出し位置に対応して設けてあり、こ
の位置は近接スイッチ３９により検出され、パルス信号
として取り出される。このパルス信号によりサーボモー
タ２８回転位置を制御され割出し動作を行う。一方、フ
レーム板２５の下面には、位置決め用のシリンダー装置
２６が設けである。シリンダー装置２６のピストン軸に
は、位置決めビン２７が固定しである。位置決めビン２
７は、円板２０の割出し穴２１に挿入して円板２０を所
定角度に位置決めする。

円板２０の外周上面には、本実施例では９か所にすなわ
ちチャック爪３１を３個で１セツト４か所、爪用フィン
ガー４０を２セツト１か所、ワーク用フィンガー４０を
２セツト４か所の収納ケース３０を合計９ケ所それぞれ
備えている。したがって、円板２０の割出し位置は、９
か所となる。収納ケース３０内には、縮方向に３個のチ
ャック爪３１が積んである。チャック爪３１の最下端に
は、リフトシリンダ３３のピストンの先端３２が接して
いる。リフトシリンダ３３は、フレーム板２５の下面に
固定しである。

チャック爪３１−の上端は、ストッパ３４に接している
。ス１〜ツバ３４とリフトシリンダ３３のビストンの先
端３２との間にチャック爪３１が挾まれている。ただし
、この状態は、チャック爪３１を取り出すときの状態で
あり、通常は重力で円板２０上に位置している。

ストッパ３４は、シリンダ３５のピストン３６の先端に
固定しである。ストッパ３４は、案内筒３７内で摺動自
在に案内されている。ストッパ３４を駆動するシリンダ
３５は、中心軸２４の上端に固定したストッパ台３８上
に固定しである。ストッパ３４は、チャック爪３１と後
述するフィンガー４０を一個単位で収り出すためのもの
である。すなわち、−個取り出すたびにストッパ３４が
出没するものである。チャック爪３１と同様な長方形の
収納ケース３０ａ内には、搬送ロボット１０のフィンガ
ー４０が収納されている。通常、ロボットの先端のハン
ドは、用途に応じて変えられる。

例えば、組立ロボットであれば組立用ハンド、溶接用で
あれば溶接用ハンド、搬送用であれば搬送ハンドなど用
途ごとに最適な構造機能を有したものに取り換えられる
。本実施例の搬送ロボット１０の場合は、ハンド全体を
交換せずに必要最小限のフィンガー４０のみを交換する
ものである。

このフィンガー４０は、工作物の直径、把持対象物が変
わるときに交換するものである。更に、チャック爪３１
を交換するときも専用のフィンガー４０に交換する。

本例では、工作物の直径が変化したときと、チャック爪
３１を把持するときにフィンガー４０を交換する。第３
図に示す空圧回路図は、爪・フィンガー用ストッカ６の
駆動用空圧回路図である。位置決めビン２７、先端３２
、ストッパ３４は、それぞれ切換弁５５．５６．５７を
介して空圧源５８に連通している。この切換弁５５．５
６．５７の動作で位置決めビン２７、先端３２、ストッ
パ３４の出没、下降・上昇、後退−前進を繰り返す。

搬送ロボット 第４図（ａ）、（ｂ）に示すものは、フィンガー４０を
ロボットハンドの本体に着脱自在に収り付ける構造であ
る。フィンガー４０の根元には、ビン４１がビスで固定
しである。ビン４１には、凹溝状の外周７ｓ４２が形成
しである。一方、ロボットハンド１１の本体には、２本
のフィンガー本体４５がビン４６を中心に揺動自在に設
けである。２本のフィンガー本体４５の一端は、ビン４
７に挿入されている。

ビン４７は、油圧、サーボモータ、などで駆動され、フ
ィンガー本体４５の先端を開開する。

フィンガー本体４５の先端には、ビン孔部材４８がボル
トにより固定しである。このピン孔部材４８には、ビン
孔４９が形成しである。ビン孔４９には、ビン４１が挿
入しである。ビン孔４９には、半径方向に２か所からノ
ツチ５０が突き出している。ノツチ５０は、スプリング
によりビン孔４つの中心方向に常時押されているが、半
径の外方に押されるとスプリングを圧縮してビン孔４９
から引っ込む。

ビン４１をピン孔４９内に挿入すると、ノツチ５０がビ
ン４１の円周溝４２内に挿入される。このためフィンガ
ー４０は、ビン孔４７から抜は出ることはない。また、
フィンガー４０には、段部５１が形成しであるので、こ
の段部５１とピン孔部材４８の側面が接しているのでフ
ィンガー４０はビン４１を中心に回転することはない。

１ｉ１１　＠　’Ａユ 第５図は、前記したターニングセルの搬送装置を制御す
るための制御装置の機能ブロック図である。ターニング
セル制御盤７０は、ターニングセルの動作指令を行う制
御装置である。ＮＣ装置６０は、Ｎ　Ｃ旋盤１を数値制
御する周知の制御装置である。ＮＣ装置６０には、爪・
フィンガー用ストッカ６、トレーチェンジャー７、搬送
ロボットＩＯを駆動するためのパワー用のシーケンサ６
１が電気的に接続されている。更に、Ｎ　Ｃ３Ａ置６０
には、搬送ロボット制御Ｃβ６６に接続されている。

搬送ロボット制御盤６６は、ＮＣ装置６０の指令により
搬送ロボ・ソト１０の位置を数値制御する。１〜レー情
報読取装置６５は、トレーチェンジャー７内の各トレー
に設けたＩＣカードから工作物の種類、直径などの情報
を読み取るものである。読み取られた工作物に関する情
報はシーケンサ６１に入力される。シーケンサ６１は、
ＮＣ装置６０との指令情報を突き合、わせて一致すれば
１１０ユニツト６２に出力して必要なチャ・ンク爪３１
、フィンガー４０の交換動作を指令する。

この指令を受け搬送ロボット制御盤６６は、搬送ロボッ
ト１０に指令を行い搬送ロボ・ントを駆動させる。スト
ッカー制御盤６３、トレーチェンジャー制御盤６４は、
この指令を受けて爪・フィンガー用ストッカ６とトレー
チェンジャー７に必要な動作を行わせる。

作　　動 第６図は、この発明のターニングセルの制御装置の作動
の概要を示すフロー図である。制御装置が初期状態か否
か判断する（Ｐｌ）。全システムの運転が終了したか判
断しくＰ２’）、終了していれば終了であり、終了して
いなければ一つのトレー、あるいはある数の素材の加工
が終了したか；イ１か判断する（Ｐ３）。ずなわち、あ
るロッドの加工が終了して、素材が変更するか否かの判
断を行うのである。

素材の切り換えが必要とあれば、トレー情報読取装置６
５からトレーチェンジャー７内のトレーに設けたＩＣカ
ードから必要な情報を読み取る。

（Ｐ４）。このステップＰ４以下のステップは、カスタ
ムマクロプログラム（ユーザーが定義できるようにあら
かじめ備えているＮＣ機能のひとつ）で指令を行う。こ
の読み収った情報からチャック爪３１の交換が必要か否
か判断する（Ｐ５）。交換の必要があれば、次に搬送ロ
ボット１０のフィンガー４０の交換の必要があるか否か
判断する。

このフィンガー４０は、チャック爪３１用とワーク交換
用とは別々なものであり、更にワーク交換用も工作物の
直径により相違する。これらのことから搬送ロボット１
０のチャック爪３１用のフィンガー４０を交換するか否
か判断する（Ｐ６）。この判断は、搬送ロボット１０の
フィンガー４０がチャック爪３１用になってるか否か判
断するものであり、フィンガー４０の交換を行う。この
交換は次のように行う。旧フィンガー４０は、まず割出
しモータ２８を駆動してピニオン歯車２つを駆動させる
（第１図参照）。

この駆動により割出し歯車２２を回転させて円板２０を
回して、旧フィンガー４０の収納ケース３０を交換位置
に割出す。この割出し位置は、近接スイッチ３つの信号
をカウントして位置決めする。更に、位置決めビン２７
を位置決め穴２１内に挿入して正確位置決めロックする
。この状態で搬送ロボ・ソト１０のハンド１１を収納ケ
ース３０ａ上から下降させる。両フィンガー４０を収納
ケース３０内に挿入させる。搬送ロボット１０を収納ケ
ース外方に移動させてビン４２からビン孔４７を抜き出
す（第４図（ｂ））。

フィンガー４０は自重で収納ケース３０内に落下して収
納される。再び搬送ロボット１０のハンド１１を一旦上
昇させて、前記同様の動作で爪・フィンガー用ス１−ツ
カ６を動作させて、必要とするフィンガー４０が収納さ
れている収納ケース３０　ａを割り出す。収納ケース３
０　ａが所定位置に割出すと、ストッパ３４を前進させ
て、シリンダ３３を駆動させてピストンの先端３２を突
き上げスト・ンバ３４にフィンガー４０を当接させた後
、ストッパ３５を後退させる。

搬送ロボット１０のハンド１１を収納ケース３０の外方
に下降後、収納ケース３０の中心側に搬送口ボッＩ・１
０を移動し、させてビン孔４７にビン４２を挿入する。

この挿入が終了すると、ストッパ３・１を引き込めて搬
送ロボット１０のハンド１１を引き」二げる（Ｐ７）。

再び、搬送ロボット１０のハンド】１を上昇させて、再
び収納ケース３０を割出してチャック爪３１を取り出し
位置に割り出す。以下、フィンガー４０と同様の順序′
でストッパー３４、シリンダー３３を駆動しチャック爪
３１をストッパー３４に当接させたフィンガー４０で把
持する。

ストッパー３４を後退させチャック爪３１を取り出す。

この後、搬送ロボット１０は、搬送レール８上を移動し
てＮＣ旋磐１上のチャック５上に位置する。このチャッ
ク爪３１の交換機構は、前記したように周知の技術であ
り、ここでは詳記しない。搬送ロボット１０のハンド１
１で直接にチャック５の爪を交換しても良いし、チャッ
ク爪３１の貯蔵マガジンとの間で交換しても良い。本実
施例では、その構造は詳記しないが直接チャック５のチ
ャック爪３１と交換している（Ｐ９）。

チャック爪３１の交換が終了すると、工作物用のフィン
ガー４０に交換する必要があるか否が判断する（Ｐ９）
。必要があれば、前記同様の作動で工作物用のフィンガ
ー４０に交換する（ｐｔθ）。次に、搬送ロボット１０
へ工作物の種類、大きさに応じた可変移動量をＮＣ装置
１から搬送ロボット制御盤６６へのデータを転送する（
Ｐｌ。

）。これは、搬送ロボット１０の基本的な移動パターン
はあらかじめ決められているので、ここでは工作物の形
状に応じた可変量のみである。

この転送が完了すると、通常の加ニブログラムを実行し
、ＮＣ旋盤１は加工を開始する。搬送ロボット１０は、
ｌ−レーチェンジャ−７とＮＣ旋盤１との間を往復し未
加工工作物の搬送と加工された工作物の搬送を行う。

［他の実施例］ 前記した爪・フィンガー用ストッカ６の円板２０は回転
割出しされるものであるが、直線上に収納ケース３０を
並べて配置しても良い。この場合、前記円板２０をサー
ボモータで駆動されるねじで直線位置決めする。更に、
ねじに換えて多段シリンダー、多段ストッパでも良い。

［発明の効果］ 以上、詳記したように、この発明は、ＮＣ旋盤のチャッ
ク爪と、工作物とチャック爪搬送用の搬送装置のフィン
ガー用のストッカ装置を同一ストツカに設けたので、簡
易な構造でチャック爪の交換、搬送ロボットのフィンガ
ーを交換できる。

また、チャック爪、フィンガーを同一ストッカに収納し
たので、搬送ロボットの運行距離が短くてすむので結果
として効率の良い運転が可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は爪・フィンガー用ストッカの縦断面図、第２図
は第１図の部分平面図、第３図は爪・フィンガー用スト
ッカの駆動用空圧回路図、第、４図（ａ）、（ｂ）はフ
ィンガー本体とフィンガーの結合機構を示した断面図、
第５図はターニングセルの制御装置の機能ブロック図、
第６図はターニングセルの動作の概要を示す動作フロー
図、第７図はターニングセルの正面図、第８は第１図の
平面図、第９図は第１図の側面図である。 １・・・ＮＣ旋盤、２・・・工具貯蔵マガジン、３山タ
レット刃物台、５・・・工作物チャック、６・・・爪・
フィンガー用ストッカ、７・・・トレーチェンジャ、８
・・・搬送レール、１０・・・搬送ロボット、３１・・
・チャック爪、６０・・・ＮＣ装置、６４・・・トレー
チエジャー制御盤、６６・・・ロボット制りｊ盤、７０
・・・ターニングセル制御盤

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＮＣ旋盤と、未加工の工作物を受け取る供給ステー
   ションと、加工済みの工作物を排出する排出ステーショ
   ンと、前記チャック爪または前記工作物をつかみ前記Ｎ
   Ｃ旋盤と後記爪・フィンガー用ストッカと前記供給ステ
   ーションと排出ステーションとの間を搬送する搬送装置
   とを有するターニングセルにおいて、位置決め割出しさ
   れる本体と、この本体上に配置され前記ＮＣ旋盤のチャ
   ック爪を収納するチャック爪収納ボックスと、前記本体
   上に配置され前記搬送装置のフィンガーを収納するフィ
   ンガー収納ボックスと、前記本体を駆動する駆動手段と
   からなるチャック爪と搬送装置フィンガー用ストッカ装
   置。 ２、請求項１において、前記本体は回転割出しで位置決
   めされることを特徴とするチャック爪と搬送装置フィン
   ガー用ストッカ装置。 ３、請求項１において、前記本体の下方から前記チャッ
   ク爪・フィンガーを前記搬送装置が把持する位置まで上
   昇させる上昇駆動手段を設けたことを特徴とするチャッ
   ク爪と搬送装置フィンガー用ストッカ装置。