JPH04360709A - 穴明けロボット - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、穴明けロボットおよび
穴明けロボットによる穴明け方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ロボットによりワークに穴明け
加工を行なう場合、ロボットのハンド部に電動ドリルま
たはエアドリルを取り付け、ロボットの送り機構により
穴明けを行なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の穴明けロボットにおいてはキリによる切削加
工中の穴から切粉を排出することができず、そのためロ
ボットを何度か前進後退させて切粉を排出しているが、
このような方法ではロボットの繰り返し精度の誤差が大
きく、キリが折損し易いという問題があった。

【０００４】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、穴明け加工中にロボット自体は前進後退運動させ
ることなく切粉を切削穴から確実に排出することができ
、またキリの折損事故を軽減防止し得るようにした穴明
けロボットおよび穴明けロボットによる穴明け方法を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、その第１の発明は、穴明け
ロボットのハンド部にスピンドル推進型ドリルと、この
ドリルを前進後退させる送り機構を設けたものである。 第２の発明は、穴明けロボットのハンド部に取り付けら
れたスピンドル推進型ドリルを送り機構によって繰り返
し前進後退動作させながらワークに穴を明けるようにし
たものである。

【０００６】

【作用】第１の発明において、送り機構は穴明け加工時
にスピンドル推進型ドリルを繰り返し前進後退運動させ
る。スピンドル推進型ドリルは前進後退運動を繰り返し
ながらワークの穴明け加工を行い、後退時に切粉を切削
穴から排出する。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１〜図９は本発明に係る穴明けロボ
ットとそのキリ自動交換機を示すもので、図１は穴明け
ロボットの側面図、図２はスピンドル推進型ドリルの側
面図、図３は同ドリルの正面図、図４はドリルの正面図
、図５は同ドリルの要部の一部破断図、図６は図５のＶ
Ｉ−ＶＩ線断面図、図７は穴明けロボットとキリ自動交
換機の配置構成を示す平面図、図８はインデックステー
ブルとキリ装着ステーションの側断面図、図９はキリ装
着ステーションとキリ離脱ステーションの正面図である
。

【０００８】図１において、１は６軸多関節形穴明けロ
ボットで、床面２上に水平面内にて回転自在に配設され
た基台３を備え、その上部に下アーム４が、下端を水平
軸５に軸支連結されて前後方向に回動自在に配設されて
いる。下アーム４の上端には上アーム６が同じく水平軸
７に軸支連結されて前後方向に回動自在に配設されてお
り、この上アーム６にはモータ８によって回転される回
転軸９が配設されている。１０は回転軸９の先端部に取
り付けられたハンド部を構成するスピンドル推進型ドリ
ル１０で、このドリル１０は、図２および図３に示すよ
うにエアシリンダ１１と、一端部が前記回転軸９の先端
部に設けられた固定部１２に固定され、他端部がエアシ
リンダ１１に固定されたインダクションモータ１３と、
インダクションモータ１３によって回転されるスピンド
ル１４と、エアシリンダ１１内のピストン（図示せず）
の速度を低速から高速まで自由に調整するハイドロスピ
ードレギュレータ１５と、オペレーショナルキット１６
とを備えている。レギュレータ１５の一端はエアシリン
ダ１１内のピストンに連結されている。エアシリンダ１
１を駆動すると、そのピストンは前進しようとするが、
ピストンに固定されたハイドロスピードレギュレータ１
５のロッド１７が一定ストロークＳ移動するとロボット
側に設けられたストッパ１８に当たってそれ以上前進す
ることができなくなる。この状態で前記ロッド１７を引
っ込めていくと、ピストンはそのスピードで移動し、ス
ピンドル１４を前進させる。なお、後退動作も同様にし
て行なわれ、これによってスピンドル１４が回転しなが
ら前進後退運動する。

【０００９】図４および図５おいて、前記スピンドル１
４の先端にはワーク反転装置１９（図７参照）上に位置
決め固定されたワーク２０の所定箇所に穴明け加工する
ドリル２２が着脱自在に取付けられている。このドリル
２２は、キリ２３、チャック２４、ジャコブコレット２
５および雌型アダプタ２６等で構成されている。チャッ
ク２４は、市販のテーパ型ドリルチャックで、キリ２３
が着脱自在に取付けられ、背面にはジャコブコレット２
５の先端部に一体に突設されたテーパ部２７が嵌合する
テーパ状の嵌合穴（図示せず）が形成されている。また
、コレット２５の外周面中央部には軸線と平行な面内で
の断面形状が半円形で円周方向に長い２つの係合溝２８
ａ、２８ｂが１８０度の位相差をもって形成されている
。前記雌型アダプタ２６は、前記スピンドル１４の先端
面に設けられたテーパ穴３０に着脱可能に嵌合挿入され
るテーパ部３１と、テーパ部３１の先端に同心に一体に
設けられ前記ジャコブコレット２５が嵌合挿入される円
筒部３２とで構成され、この円筒部３２の外周には内外
を連通させる透孔３３と、透孔３３を覆う摺動自在なス
リーブ３４と、スリーブ３４をキリ２３方向に付勢する
圧縮コイルばね３５と、スリーブ３４の抜けを防止する
止め輪３６が設けられ、また前記透孔３３には前記嵌合
溝２８ａ、２８ｂと共にジャコブコレット２５の抜け防
止機構を構成するボール３７が出没自在に挿入されてい
る。透孔３３は、外側開口径がボール３７の直径より大
きく、内側開口径がボール径より若干小さいテーパ穴と
され、これによってボール３７が円筒部３２内に抜け落
ちるのを防止している。スリーブ３４のキリ２３側内周
面には大径穴部３８が前記ボール３７に対応して形成さ
れている。スリーブ３４は、通常図５に示すように圧縮
コイルばね３５によって止め輪３６に押しつけられるこ
とにより、透孔３３を覆い、ボール３７の一部を円筒部
３２のコレット嵌合穴３９内に突出させている。スリー
ブ３４を圧縮コイルばね３５に抗してスピンドル１４側
に移動させると、大径穴部３８が透孔３３と対応一致す
るため、ボール３７はスリーブ３４から解放され、透孔
３３と大径穴部３８間で移動自在となり、コレット嵌合
穴３９から抜け得る。ジャコブコレット２５と雌型アダ
プタ２６との連結に際しては、スリーブ３４をばね３５
に抗してスピンドル１４側に移動させておき、この状態
でジャコブコレット２５をコレット嵌合穴３９に嵌合挿
入し、しかる後ジャコブコレット２５を適宜角度回転さ
せて嵌合溝２８ａ（または２８ｂ）を透孔３３と対応一
致させ、スリーブ３４を元の位置に戻せばよい。すると
、ボール３７はスリーブ３４によって嵌合溝２８ａに嵌
合され、ジャコブコレット２５のアダプタ２６からの脱
落および軸周りの回転を防止する。

【００１０】次にキリ自動交換機４５の構成等を図１、
図７〜図９に基づいて詳述する。キリ自動交換機４５は
、前記穴明けロボット１に近接して配設された基台４６
を備え、この基台４６の一側にはワーク２０の穴明け加
工に必要な異なる種類のキリ２３をストックする回転式
インデックステーブル４７が設置されている。キリ２３
は、上述のチャック２４およびジャコブコレット２５が
取り付けられた状態で、ジャコブコレット２５を上に向
けてインデックステーブル４７の各キリ収納穴に収納さ
れている。なお、雌型アダプタ２６は予めスピンドル１
４に取付けられている。前記基台４６上にはピックアン
ドプレース４８、キリ装着ステーション４９、キリ離脱
ステーション５０、装着用チャック５１、離脱用チャッ
ク５２およびキリ受け止めプレート５３等が配設されて
いる。

【００１１】前記ピックアンドプレース４８は前記イン
デックステーブル４７から必要なキリ２３の取出しおよ
び同テーブル４７への返還収納を行なうもので、回動中
心０（図７）を中心として水平面内にて回動自在なガイ
ド支柱５５（図９）と、ガイド支柱５５に上下動自在に
取り付けられ垂直方向駆動用シリンダ５６によって昇降
されるスライダ５７と、スライダ５７に取り付けられ水
平方向駆動用シリンダ５８によって進退移動される本体
５９と、本体５９の先端部に設けられたマニピュレータ
６０とを備えている。マニピュレータ６０は、図８に二
点鎖線で示すように本体５９の前進移動によって前記イ
ンデックステーブル４７の上方に導かれ、スライダ５７
が所定高さまで下降して停止すると、前記テーブル４７
上に保管されているキリ２３のジャコブコレット２５を
把持し、キリ２３をインデックステーブル４７から抜き
取る。

【００１２】前記キリ装着ステーション４９は、前記ピ
ックアンドプレース４８からキリ２３を受け取る受け取
り部兼穴明けロボット１へキリ２３を受け渡す受け渡し
部を構成するもので、図８および図９に示すように基台
４６内に配設されモータ６３によって回転される垂直な
ねじ棒６２を備え、このねじ棒６２には回転を防止され
ねじ棒６２の回転によって上下動する可動筒６４が螺合
され、また可動筒６４には上端部が基台４６の上方に突
出し前記モータ６３とは別のモータ６５によって回転さ
れるキリ保持筒６７が配設されている。キリ保持筒６７
は、可動筒６４と共に上下動し、キリ２３を穴明けロボ
ット１に受け渡す際、前記モータ６５によって回転され
る。このキリ保持筒６７を回転させる理由は、上述した
通り、キリ２３の穴明けロボット１への受け渡し時にジ
ャコブコレット２５を回転させボール３７を嵌合溝２８
ａまたは２８ｂに嵌合させるためである。

【００１３】前記キリ離脱ステーション５０は、キリ装
着ステーション４９と略同様な構造をもち、前記ピック
アンドプレース４８と前記キリ装着ステーション４９と
の間に設けられている。但し、キリ離脱ステーション５
０のキリ保持筒６９（図９）は必ずしも回転されるもの
でなくてもよく、ねじ棒７０に対して上下動自在に設け
られる可動筒７１と一体的に設けられ回転しないもので
あってもよい。

【００１４】前記装着用チャック５１は、上下二段の平
行チャック７５、７６と、これら両チャック７５、７６
が設置されたロッドレスシリンダ７７とを備え、前記キ
リ装着ステーション４９の一側に設けられるもので、通
常は後退位置、すなわちキリ装着ステーション４９とは
反対側に待機している。上段の平行チャック７５は、キ
リ２３の装着動作時にロッドレスシリンダ７７によって
前進して穴明けロボット１のスピンドル１４（図４）を
挟持し、その空転を防止する。下段の平行チャック７６
はキリ装着ステーション４９上に保持されているドリル
先端の雌型アダプタ２６のスリーブ３４（図５）を挟持
する。

【００１５】前記離脱用チャック５１は、平行チャック
７９と、平行チャック７９が設置されたロッドレスシリ
ンダ８０を有して前記キリ離脱ステーション５０の一側
に配設され、通常は後退位置に待機している。平行チャ
ック７９は、キリ２３の離脱動作時に前記ロッドレスシ
リンダ８０の駆動により前進してキリ離脱ステーション
５０上に保持されているドリル先端の雌型アダプタ２６
のスリーブ３４（図５）を挟持する。

【００１６】前記キリ受け止めプレート５３は、Ｙ型に
形成されてスライドシリンダ８１上に立設された支柱８
２の上端部に取り付けられ、前記キリ離脱ステーション
５０を挟んで前記離脱用チャック５２と対向するよう配
設されている。そして、このプレート５３は、キリ２３
の離脱動作時に前記スライドシリンダ８１によって前進
移動され、ジャコブコレット２５と雌型アダプタ２６と
の間に挿入されることでこれら両部材の離脱動作を容易
にする。

【００１７】次に、上記構成からなる穴明けロボット１
と、キリ自動交換機４５の動作について説明する。ピッ
クアンドプレース４８に制御部から指令信号が送出され
ると、ピックアンドプレース４８はインデックステーブ
ル４７上に保管されている予備のキリ２３の内から必要
なサイズのキリ２３を抜き取り、キリ装着ステーション
４９へ受け渡す。キリ２３は図５に示したチャック２４
およびジャコブコレット２５を一体的に有し、キリ保持
筒６７の上端開口部に、前記チャック２４およびジャコ
ブコレット２５を上方へ突出させた状態で挿入される。 キリ２３がキリ装着ステーション４９に受け渡されると
、穴明けロボット１を旋回させてスピンドル推進型ドリ
ル１０をキリ装着ステーション４９の上方に垂直にセッ
トし、雌型アダプタ２６をジャコブコレット２５と対向
させる。この状態で待機位置にある装着用チャック５１
をロッドレスシリンダ７７の駆動によって装着位置に前
進移動させ、下段の平行チャック７６を閉じてドリル先
端の雌型アダプタ２６のスリーブ３４を把持し、しかる
後この状態を保持しつつスピンドル推進型ドリル１０を
所要量（５ｍｍ程度）下降させると、雌型アダプタ２６
が下がってばね３５が圧縮され、スリーブ３４の大径穴
部３８と透孔３３が一致する。したがって、ボール３７
は透孔３３および大径穴部３８内で移動自在となる。 ついで、上段の平行チャック７５を閉じてスピンドル１
４を把持し、その空転を防止する。上段の平行チャック
７５がスピンドル１４を把持すると、キリ装着ステーシ
ョン４９を上昇させ、ジャコブコレット２５を雌型アダ
プタ２６のコレット嵌合穴３９に嵌合挿入する。この嵌
合挿入は、モータ６３（図８）の駆動によりねじ棒６２
を回転させ、これによって可動筒６４およびキリ保持筒
６７を上昇させることで行なわれる。完全に嵌合すると
、下段の平行チャック７５が開き、その後キリ保持筒６
７は別のモータ６５によってゆっくり回転され、嵌合溝
２８ａ（または２８ｂ）が透孔３３と一致した所で、ス
プリング３５によりスリーブ３４が下側に押されている
ことにより、ボール３７が嵌合溝２８ａに入り込み、ス
リーブ３４が下側に移動し、これによってジャコブコレ
ット２５と雌型アダプタ２６が結合し、キリ２３が穴明
けロボット１に受け渡される。キリ２３の受け渡し動作
が完了すると、上段の平行チャック７５を開き、キリ装
着ステーション４９をモータ６３の逆回転によって初期
位置へ下降させると共に、装着用チャック５１をロッド
レスシリンダ７７によって後退させる。

【００１８】キリ装着ステーション４９からキリ２３を
受け取った穴明けロボット１は、旋回してワーク反転装
置１９上のワーク２０を穴明け加工する。この穴明け加
工は、インダクションモータ１３（図２、図３）の駆動
によってスピンドル１４を回転させると同時に、エアシ
リンダ１１のピストンを繰り返し往復運動させることで
行なわれる。したがって、キリ２３はピストンの往動作
時に穴明け加工を行い、復動作時に加工中の穴から抜き
出されて切粉を排出する。つまり、本発明による穴明け
ロボット１は、従来のロボット自体が進退移動しながら
穴明け加工を行なうのと異なり、ロボット自体は定位置
に設置されており、ドリル部のみを往復運動させること
により、切粉を排出しながら穴明け加工を行なうもので
ある。

【００１９】穴明けロボット１による穴明け加工が終了
すると、キリ離脱ステーション５０を上昇移動させてキ
リ受け取り位置に停止させる。次に、穴明けロボット１
をワーク２０側より旋回させてスピンドル推進型ドリル
１０をキリ離脱ステーション５０の上方で停止させる。 次いで、離脱用チャック５２をロッドレスシリンダ８０
によって前進移動させて平行チャック７９を閉じ、ドリ
ル先端の雌型アダプタ２６のスリーブ３４を把持する。 この状態でスピンドル推進型ドリル１０を一定量下げ、
アダプタ２６の透孔３３とスリーブ３４の大径穴部３８
とを一致させ、ボール３７が嵌合溝２８ａから抜け得る
状態に設定する。そして、ロッドレスシリンダ８１によ
ってキリ受け止めプレート５３を前進移動させてジャコ
ブコレット２５と雌型アダプタ２６の間に差し込む。す
ると、ジャコブコレット２５は自重およびキリ２３、チ
ャック２４の重量によって雌型アダプタ２６から離脱、
落下してキリ離脱ステーション５０に受け渡される。キ
リ離脱ステーション５０は、キリ２３を穴明けロボット
１から受け取ると、初期位置に下降して停止し、この時
不図示のセンサによってキリ２３の有無を検出する。キ
リ２３が在る場合は、離脱完了と判断し、穴明けロボッ
ト１をキリ装着ステーション４９の上方へ次のキリを受
け取るべく旋回させ、その位置に待機させる。その後、
ピックアッププレース４８を駆動してそのマニピュレー
タ６０でキリ離脱ステーション５０上のキリ２３を把持
し、インデックステーブル４７の所定位置へ戻す。ピッ
クアッププレース４８はキリ２３を元の位置に戻すと、
次に穴明け加工に必要なサイズのキリを掴み、旋回して
キリ装着ステーション４９の上方に運ぶ。以下、同様に
してキリの受け渡し、装着、離脱、変換動作が繰り返さ
れ、ワーク２０の所要箇所に所望の穴が順次形成される
。

【００２０】穴明けロボット１による穴明け加工中にキ
リ２３が折損した場合、ドリル部にセットした振動セン
サ（図示せず）が異常振動をキャッチしてその信号によ
り穴明けロボット１の穴明け加工を中止し、初期位置に
戻して待機させる。また、キリ２３が折損するとランプ
点灯し、作業者にキリの折損を知らせると共に、制御盤
内の表示器に自動的に記録する。次にワーク反転装置１
９を旋回させて新しいワークをロボット側に向ける。穴
明けロボット１は折損したキリが新しいものと交換され
た後、穴明け加工を再開する。

【００２１】なお、スピンドル推進型ドリル１０として
電動ドリルの例を説明してきたが、エアードリル等の他
のドリルでもよいことは言うまでもない。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る穴明け
ロボットは、ドリルを回転させスピンドルを往復運動さ
せながら穴明け加工を行なうように構成したので、穴明
けロボット自体を往復移動させることなく加工中の穴か
ら切粉を自動的に排出することができ、そのためロボッ
トの移動の繰り返し精度の誤差によるキリの折損事故も
なく、寸法精度の高い穴明け加工を行なうことができ、
その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る穴明けロボットの側面図である。

【図２】スピンドル推進型ドリルの側面図である。

【図３】同ドリルの正面図である。

【図４】ドリルの正面図である。

【図５】同ドリルの要部の一部破断図である。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【図７】穴明けロボットとキリ自動交換機の配置構成を
示す平面図である。

【図８】インデックステーブルとキリ装着ステーション
の側断面図である。

【図９】キリ装着ステーションとキリ離脱ステーション
の正面図である。

【符号の説明】

１　　穴明けロボット １０　　スピンドル推進型ドリル １１　　エアシリンダ １３　　インダクションモータ １４　　スピンドル ２０　　ワーク ２３　　キリ ２４　　チャック ２５　　ジャコブコレット ２６　　雌型アダプタ ４５　　キリ自動交換機 ４７　　インデックステーブル ４８　　ピックアンドプレース ４９　　キリ装着ステーション ５０　　キリ離脱ステーション ５１　　装着用チャック ５２　　離脱用チャック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　穴明けロボットのハンド部にスピンド
   ル推進型ドリルと、このドリルを前進後退運動させる送
   り機構とを設けたことを特徴とする穴明けロボット。
2. 【請求項２】　　穴明けロボットのハンド部に取り付け
   られたスピンドル推進型ドリルを送り機構によって繰り
   返し前進後退動作させながらワークに穴を明けるように
   したことを特徴とする穴明けロボットによる穴明け方法
   。