JPH0373419B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ロボツトを用いてパレツト上の工作
物の交換と工具マガジン内の工具の交換とを行う
ようにしたロボツトによる交換システムに関する
ものである。

〈従来の技術〉 一般にマシニングセンタにおいて、パレツト上
の工作物の交換および工具マガジン内の工具の交
換を自動的に行う場合、工作物を把持するハンド
を備えた工作物交換用ロボツトと、工具を把持す
るハンドを備えた工具交換用ロボツトとの２台が
設置される。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記したものにおいては２台の
ロボツトが必要となり、きわめて不経済となる問
題がある。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は上記した問題点を解決するためになさ
れたもので、第１図に示すように、パレツト１８
上の工作物の交換および工具マガジン２４内の工
具の交換を行うロボツト１３を、ローデイング位
置Ｐ３に対応する位置と工具マガジン２４に対応
する位置との間で走行可能に設け、このロボツト
１３の手首部６９に着脱可能に装着される工作物
把持用および工具把持用の複数の交換ハンド８０
を着脱可能に保管する交換ハンド置台１４を設
け、これら交換ハンド８０をロボツト手首部６９
に選択的に装着し、１台のロボツト１３により前
記各位置においてパレツト１８上の工作物の交換
と工具マガジン２４内の工具の交換とを行うよう
にしたものである。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図は交換システムの全体を示すもので、
１０はマシニングセンタ、１１はパレツトプー
ル、１２はパレツト交換装置、１３はロボツト、
１４は交換ハンド置台、１５は工作物置台、１６
は工具置台を示す。

前記マシニングセンタ１０はベツド２０上に水
平移動可能に装架されたテーブル２１と、このテ
ーブル２１に向かつて直交する方向に水平移動可
能に装架されたコラム２２と、このコラム２２に
上下移動可能に装架された主軸ヘツド２３と、こ
の主軸ヘツド２３に軸承された主軸に装着すべき
多数の工具を割出し可能に貯蔵した工具マガジン
２４と、この工具マガジン２４の工具交換位置と
前記主軸との間で工具を交換する工具交換装置２
５とによつて構成されている。

前記テーブル２１上には作業テーブル２７が回
転割出し可能に装架され、この作業テーブル２７
に円弧状のクランプレール２８が昇降可能に支持
されている。クランプレール２８にはパレツト１
８が滑動可能に係合支持され、このパレツト１８
はクランプレール２８の下降により作業テーブル
２７上に位置決めクランプされ、上昇によつてア
ンクランプされる。テーブル２１上にはまた前記
クランプレール２８の両側に整合する円弧状の案
内レール２９が設置されている。しかしてテーブ
ル２１はパレツト交換時には後述するパレツトプ
ール１１のパレツト交換位置に対応する定位置に
位置決めされる。

前記パレツトプール１１は、マシニングセンタ
１０のテーブル前方に設置され、その機台３０に
は中央部に回転板３１が水平面内で回転可能に支
承されている。機台３０には回転板３１の周囲に
複数のパレツト支持台３２が回転板３１のまわり
に走行可能に支持され、これらパレツト支持台３
２は回転板３１の円周上等角度位置にそれぞれ連
結されている。パレツト支持台３２の上部にはパ
レツト１８を滑動可能に係合支持する円弧状の支
持レール３３が設けられ、これら支持レール３３
は割出し駆動装置３４による回転板３１の回転に
よつて前記テーブル２１側に対応するパレツト交
換位置Ｐ１に順次割出される。しかしてパレツト
交換装置Ｐ１に割出された支持レール３３は、前
記テーブル２１がパレツト交換のために定位置に
位置決めされたとき、そのテーブル２１上のクラ
ンプレール２８および案内レール２９とによつて
パレツト搬送用の円軌道を構成するようになつて
いる。

前記パレツト交換装置１２は、マシニングセン
タ１０のテーブル２１とパレツトプール１１のパ
レツト交換位置Ｐ１との間に設置され、その支持
台には両端部に係合フツクを形成した第１の旋回
アーム４１が水平面内で旋回可能かつ昇降可能に
支持されている。旋回アーム４１はその上昇端位
置においてはパレツト１８と係合しない位置にあ
り、パレツトプール１１におけるパレツト１８の
割出しを許容できるようになつているが、テーブ
ル２１がパレツト交換のために定位置に位置決め
された状態で旋回アーム４１が下降されると、そ
の両端フツクが作業テーブル２７上のパレツト１
８およびパレツト交換位置Ｐ１に割出されている
パレツト１８の各係合ブロツク１９に係合される
ようになつている。

またパレツトプール１１の機台３０上には、前
記パレツト交換位置Ｐ１に隣接すパレツト搬出位
置Ｐ２に対応してローデイング位置Ｐ３が配設さ
れているる。このローデイング位置Ｐ３にはパレ
ツト１８を滑動可能に係合支持する円弧状の固定
レール５０が設置され、この固定レール５０と搬
出位置Ｐ２の支持レール３３とによつてパレツト
搬送用の半円軌道を構成するようになつている。
機台３０にはその半円軌道の中心部に第２の旋回
アーム５１が旋回可能かつ昇降可能に支持され、
この旋回アーム５１は前記第１の旋回アーム４１
と同様に下降した位置で支持レール３３上のパレ
ツト１８の係合ブロツク１９に係合し、旋回によ
つてパレツトＰを工作物の着脱のためにローデイ
ング位置Ｐ３に移し替えるようになつている。

前記各パレツト１８上には図示してないが、工
作物を油圧力によつてクランプするための治具装
置が設置され、この治具装置に圧油給排用のジヨ
イント５１が設けられている。一方、前記ローデ
イング位置Ｐ３に搬送されたパレツト１８ののジ
ヨイント５１に対向して前記機台３０上にポンプ
ユニツトに接続された給排ブロツク５２がアクチ
ユエータ５３によつてパレツト１８側のジヨイン
ト５１に向かつて進退可能に支持され、治具装置
をクランプあるいはアンクランプするために給排
ブロツク５２がジヨイント５１にドツキングされ
るようになつている。

前記ロボツト１３は、搬送台６０上に設置さ
れ、この搬送台６０はマシニングセンタ１０の工
具マガジン２４とパレツトプール１１のローデイ
ング位置Ｐ３とに沿つて床上に敷設されたレール
６１上に走行可能に装架されている。床上にはま
たラツクバー６２がレール６１と平行に設けら
れ、このラツクバー６２に噛合するる図略のピニ
オンを駆動する駆動モータ６３が搬送台６０に設
置されている。しかして駆動モータ６３の駆動に
より搬送台６０がレール６１に沿つて走行され、
ロボツト１３を前記工具マガジン２４側に対応す
る位置とローデイング位置Ｐ３側に対応する位置
の２位置に位置決めするようになつている。

前記ロボツト１３は、第２図に示すように搬送
台６０に固設されたベース６５と、このベース６
５に水平面内で旋回可能に支持された旋回台６６
と、この旋回台６６に垂直面内で旋回可能に支持
された第１アーム６７と、第１アーム６７の先端
に垂直面内で旋回可能に支持された第２アーム６
８と、この第２アーム６８の先端に支持された２
〜３の自由度を有する手首部６９とによつて構成
されている。

前記手首部６９には把持すべき対象物（工具、
工作物）に応じて交換ハンドが着脱可能に装着さ
れるようになつている。以下その構成を第３図に
基づいて説明する。７１はロボツト手首部６９の
取付フランジを示し、この取付フランジ７１には
ハンド本体７２が固着されている。ハンド本体７
２には爪開閉用のエアシリンダ７３が形成され、
このエアシリンダ７３にピストン７４が摺動可能
に嵌装されている。ハンド本体７２の一端には支
持スリーブ７５が固着され、この支持スリーブ７
５に円周状複数の係合ボール７６が半径方向に遊
動可能に保持されている。支持スリーブ７５の外
周には締付スリーブ７７が摺動可能に嵌装され、
この締付スリーブ７７はハンド本体７２との間に
介挿されたスプリング７８の発力により通常前記
係合ボール７６を支持スリーブ７５の内方に押圧
する位置に保持され、交換ハンド８０をクランプ
するようになつている。しかるに締付スリーブ７
７はハンド本体７２との間に形成されたエアシリ
ンダ８１の作用によりスプリング７８に抗して摺
動され、係合ボール７６の押圧を解除して交換ハ
ンド８０を釈放するようになつている。

前記交換ハンド８０は、外周に前記係合ボール
７６に係合する係合溝８２を形成した交換本体８
３を備え、この交換本体８３には一対の把持爪８
４を開閉可能に支持した支持部材８５が固着され
ている。交換本体８３には作動ロツド８６が摺動
可能に支持され、この作動ロツド８６の一端はリ
ンク機構８７を介して前記一対の把持爪８４に連
結され、作動ロツド８６の摺動によつて把持爪８
４を開閉させるようになつている。作動ロツド８
６は通常交換本体８３との間に介挿されたスプリ
ング８８の発力により把持爪８４を開放する位置
に保持されている。しかして作動ロツド８６は交
換ハンド８０のロボツト手首部６９への装着によ
つて前記ピストン７４に当接され、このピストン
７４により作動ロツド８６がスプリング８８に抗
して摺動されることにより、把持爪８４が閉止さ
れるようになつている。

前記交換ハンド８０は、第４図および第５図に
示すように、工作物外径把持用ハンド８０Ａ、工
作物内径把持用ハンド８０Ｂおよび工具把持用ハ
ンド８０Ｃの３種類用意されている。前記交換ハ
ンド置台１４には各交換ハンド８０の係合溝部９
０に係合するフオーク状の保持爪９１が間隔を有
して３つ固着され、これら保持爪９１に交換ハン
ド８０が着脱可能に保管されるようになつてい
る。

前記工具置台１６は、前記レール６１を挟んで
マシニングセンタ１０の工具マガジン２４に対向
する位置に設置されている。工具置台１６には工
具９５を着脱可能に装着する複数の工具ソケツト
９６が取付けられ、これら工具ソケツト９６に前
記工具マガジン２４に貯蔵された工具の予備工具
が保管されている。かかる予備工具は工具マガジ
ン２４に貯蔵された工具のうちの特定の工具か寿
命に達したり、折損したりした場合に、その工具
にかわつて工具マガジン２４に送り込まれるよう
になつている。

次に上記した構成における動作について説明す
る。

パレツトプール１１のパレツト交換位置Ｐ１に
は次にマシニングセンタ１０に搬入すべきパレツ
ト１８が割出され、その状態でマシニングセンタ
１０内の工作物の加工が終了すると、パレツト１
８の交換のためにテーブル２１が定位置に位置決
めされる。しかる後クランプレール２８が上昇さ
れ、パレツト１８がアンクランプされる。しかし
てクランプレール２８の上昇によつてこのクラン
プレール２８とパレツト交換位置Ｐ１に割出され
た支持レール３３とで同一高さの円軌道が構成さ
れる。

続いて第１の旋回アーム４１が下降され、その
両端フツクが両パレツト１８の係合ブロツク１９
に係合される。その状態で旋回アーム４１が180゜
旋回され、作業テーブル２７上のパレツト１８が
クランプレール２８および支持レール３３に案内
されてパレツト交換位置Ｐ１に搬出されると同時
に、パレツト交換位置Ｐ１のパレツト１８が支持
レール３３およびクランプレール２８に案内され
て作業テーブル２７上に搬入される。しかる後ク
ランプレール２８が下降されてパレツト１８が作
業テーブル２７上に位置決めクランプされると同
時に、旋回アーム４１が上昇され、その両端フツ
クが両パレツト１８の係合ブロツク１９より離脱
される。しかして作業テーブル２７に搬入された
パレツト１８上の工作物を加工するために、テー
ブル２１が所定位置に移動される。

前記パレツト交換位置Ｐ１に搬出されたパレツ
ト１８より旋回アーム４１が離脱されると、割出
し駆動装置３４により回転板３１が回転され、加
工済の工作物を載置したパレツト１８をパレツト
交換位置Ｐ１に隣接するパレツト搬出位置Ｐ２に
割出す。その状態で第２の旋回アーム５１が下降
され、そのフツクがパレツト１８の係合ブロツク
１９に係合される。続いて旋回アーム５１が180゜
旋回され、搬出位置Ｐ２のパレツト１８が支持レ
ール３３および固定レール９０に案内されてロー
デイング位置Ｐ３に搬出される。このようにして
加工済の工作物を載置したパレツト１８がローデ
イング位置Ｐ３に搬出されると、アクチユエータ
５５によつて給排ブロツク５２が前進されてパレ
ツト１８上の治具装置のジヨイント５１にドツキ
ングされ、治具装置をアンクランプ動作させる。

これと同時に、ローデイング位置Ｐ３側に位置
決めされたロボツト１３が作動され、その手首部
６９に装着された工作物外径把持用交換ハンド８
０Ａによりローデイング位置Ｐ３のパレツト１８
上の加工済工作物を把持し、この工作物を工作物
置台１５の加工済工作物置場に搬送する。しかる
後前記交換ハンド８０Ａにより工作物置台１５の
未加工工作物置場にセツトされた未加工工作物を
把持し、この工作物を前記ローデイング位置Ｐ３
に待機せるパレツト１８上の治具装置に取付け
る。その状態で給排ブロツク５２からの圧油の給
排により治具装置がクランプ動作され、工作物が
クランプされる。続いて給排ブロツク５２が後退
され、その状態で前記第２の旋回アーム５１が
180゜旋回され、未加工工作物を載置したパレツト
１８がローデイング位置Ｐ３より搬出位置Ｐ２に
戻される。しかる前後述したと同様に割出し駆動
装置３４により回転板３１が回転され、次にマシ
ニングセンタ１０に搬入すべき工作物を載置した
パレツト１８をパレツト交換位置Ｐ１に割出す。

前記ローデイング位置Ｐ３に搬送されたパレツ
ト１８上の工作物の種類が異なる場合には、その
工作物に応じた交換ハンド８０に取り替えるべく
コントローラより交換ハンド交換指令が発せられ
る。

かかる交換ハンド交換指令に基づいてロボツト
１３は、まず現在手首部６９に装着している交換
ハンド８０Ａを交換ハンド置台１４の所定位置に
戻すべく作動される。しかして当該交換ハンド０
Ａの係合溝部９０を交換ハンド置台１４の空の保
持爪９１に係合させた状態でエアシリンダ８１に
加圧エアを供給し、締付スリーブ７７をスプリン
グ７８に抗して作動させることにより、係合ボー
ル７６による交換ハンド８０Ａのクランプが解除
され、しかる状態でロボツト１３の手首部６９を
上方に移動させることにより、手首部６９より交
換ハンド８０Ａが離脱される。続いてロボツト１
３の手首部６９を次に装着すべき交換ハンド８０
Ｂの上方に位置決めし、手首部６９を下降させる
とともに、前記エアシリンダ８１より加工エアを
抜くことにより、締付スリーブ７７がスプリング
７８の発力により摺動され、係合ボール７６を交
換ハンド８０Ｂの係合溝８２に係合されて交換ハ
ンド８０Ｂをクランプする。このような交換ハン
ド８０の交換によつて異なる形状あるいは大きさ
の工作物の着脱が行える。

このようにマシニングセンタ１０とパレツトプ
ール１１と間でパレツト１８が順次交換されてパ
レツト１８上の工作物が加工される。しかしてこ
れに伴つて予備工具をもつ特定の工具が寿命に達
し、コントローラより予備工具との取替え指令が
発せられると、当該寿命に達した工具９５を挿着
した工具ソケツト９８が工具マガジン２４の工具
取替位置Ｐ５（第６図）に割出される。

一方、ロボツト１３は工作物把持用の交換ハン
ド８０Ａもしくは８０Ｂに替えて工具把持用の交
換ハンド８０Ｃを装着すべく前述したと同様な交
換ハンド取替え動作を実行する。しかる後搬送台
６０がレール６１に沿つて所定量移動され、ロボ
ツト１３を工具取替位置Ｐ５側に対応する位置に
位置決めする。その状態でロボツト１３が作動さ
れ、その手首部６９に装着された工具把持用交換
ハンド８０Ｃにより、第６図に示すように前記工
具取替位置Ｐ５に割出されている寿命に達した工
具９５を把持し、この工具９５を工具置台１６の
空の工具ソケツト９６に装着する。しかる前後交
換ハンド８０Ｃをその工具９５と同種の予備工具
が保管された位置に位置決めし、当該予備工具を
把持して工具ソケツト９６より離脱させ、前記工
具取替位置Ｐ５に割出されている空の工具ソケツ
ト９８に挿着する。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明は、交換ハンド置台に
保管された工作物把持用および工具把持用の複数
の交換ハンドを選択的に装着可能なロボツトを設
け、このロボツトを搬送装置によりローデイング
位置側に対応する位置と、工具マガジン側に対応
する位置との間で搬送するようにした構成である
ので、ローデイング位置におけるパレツトに対す
る工作物の着脱と、工具マガジンと工具置台との
間の工具の取替えを１台のロボツトで行えるよう
になり、しかもこれが比較的小形のロボツトで行
い得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
交換システムの全体を示す平面図、第２図はロボ
ツトを示す図、第３図は第２図の−線矢視拡
大断面図、第４図は交換ハンド置台を示す平面
図、第５図は第４図の矢視図、第６図は工具置
台と工具マガジンとの間の工具の取替え状態を示
す図である。 １０…マシニングセンタ、１２…パレツト交換
装置、１３…ロボツト、１４…交換ハンド置台、
１５…工作物置台、１６…工具置台、１８…パレ
ツト、２４…工具マガジン、２７…作業テーブ
ル、６０…搬送台、８０，８０Ａ，８０Ｂ，８０
Ｃ…交換ハンド、Ｐ３…ローデイング位置、Ｐ５
…工具取替位置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 工具マガジンを備えたマシニングセンタと、
   このマシニングセンタの作業テーブルとパレツト
   交換位置との間でパレツトを交換するパレツト交
   換装置と、工作物把持用および工具把持用の複数
   の交換ハンドを着脱可能に保管する交換ハンド置
   台と、前記工具マガジン内の工具と取替えるべき
   工具を保管する工具置台と、前記交換ハンドを選
   択的に装着して前記マシニングセンタより搬出さ
   れたパレツト上の加工済の工作物を取外して未加
   工の工作物を取付けまた前記工具マガジンと工具
   置台との間で工具を取替えるロボツトと、このロ
   ボツトを工作物のローデイング位置に対応する位
   置と前記工具マガジンに対応する位置との間で搬
   送する搬送装置とによつて構成してなるロボツト
   による交換システム。