JPH0663879A - 自動加工ライン - Google Patents

自動加工ライン

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JPH0663879A
JPH0663879A JP17808993A JP17808993A JPH0663879A JP H0663879 A JPH0663879 A JP H0663879A JP 17808993 A JP17808993 A JP 17808993A JP 17808993 A JP17808993 A JP 17808993A JP H0663879 A JPH0663879 A JP H0663879A
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Shintaro Murata
進太郎 村田
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Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ローディング・アンローディング用ロボット
がワーク搬送装置を兼ねる自動加工ラインを得る。 【構成】 NC旋盤10を複数台1列に並べ、各NC旋
盤10に対してロボット36を設置する。各ロボット3
6には、水平なガイド32に沿って移動する基台40,
垂直軸線回りに旋回可能な旋回台42,水平軸線回りに
旋回可能なアーム44,アーム44の先端でアーム軸線
回りに回転可能なチャック装置46を設ける。左端のロ
ボット36はワーク供給装置26からワーク38を受け
取り、左端のNC旋盤10へ搬送し、ローディングす
る。さらに加工後のワークをアンローディングし、搬送
して中央のロボット36に直接引き渡す。中央および右
端のロボット36も同様に作動し、左端のロボット36
は3台のNC旋盤10による加工の終了したワークをワ
ーク搬出装置28へ引き渡す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複数台の自動工作機械
(以下、単に工作機械と略称する)と、それら工作機械
に対して被加工物(以下ワークと称する)のローディン
グ・アンローディングを行う工作機械用ロボット(以下
単にロボットと称する)とを含む自動加工ラインに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】複数台の工作機械を含み、各工作機械に
おいてワークの異なる部分を順次加工する自動加工ライ
ンは既によく知られている。また、これらの加工ライン
において各工作機械に対するワークのローディング・ア
ンローディングをロボットによって行うことも特開昭5
9―24940号公報等によって知られている。しか
し、従来の自動加工ラインにおいては、前工程の工作機
械から後工程の工作機械へのワークの搬送はコンベア,
シュータ等の搬送装置によって行われ、ロボットはそれ
ら搬送装置からワークを受け取って工作機械にローディ
ングし、加工後にそのワークをアンローディングして搬
送装置に引き渡すのみとされていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そのため、工作機械の
周辺にロボットに加えて搬送装置を設置することが必要
であり、余分なスペースが必要となる上、搬送装置が作
業者の工作機械やロボットに対する接近の妨げとなり易
い問題があった。また、搬送装置による搬送の途中にお
いて、ワークが円滑に移動しない事態が発生することが
あり、そのために自動加工ラインの稼働率が低下し、ま
たそのようなトラブルを解消するために作業者が余分な
作業を行わなければならなくなる問題もあった。本発明
は、これらの問題点を解消し得る自動加工ラインを得る
ことを課題として為されたものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る自動加工ラインは、(1)互いに隣接
して並べられた第一工作機械および第二工作機械と、
(2)第一工作機械に対するワークのローディング・ア
ンローディングを行う第一ロボットと、(3)第二工作
機械に対するワークのローディング・アンローディング
を行う第二ロボットとを含み、かつ、前記第一ロボット
および第二ロボットがそれぞれ、水平に配設される直
線状ガイドと、そのガイドに沿って移動する基台と、
その基台に支持され、垂直軸線回りに旋回する旋回台
と、その旋回台に支持され、水平軸線回りに旋回する
アームと、2個のチャックを備えて前記アームの先端
部に支持され、アームの長手方向に平行な回転軸線回り
に回転し、かつ、前記2個のチャックがその回転軸線に
対して軸対称であるチャック装置とを含み、さらに、旋
回台が前記水平軸線が直線状ガイドの長手方向に平行と
なる位置と直角となる位置とへ旋回可能であり、チャッ
ク装置が少なくとも180度回転可能であり、かつ、ア
ームが第一ロボットと第二ロボットとのチャック装置が
互いに同軸に対向する位置まで旋回可能であるように構
成される。
【0005】
【作用】このように構成された自動加工ラインにおいて
は、各ロボットの旋回台が、アームの旋回軸線である水
平軸線が直線状ガイドの長手方向に直角となる位置へ旋
回可能であるため、アームが直線状ガイドの長手方向に
平行な第一垂直面内で旋回可能である。しかも、旋回台
を支持している基台は直線状ガイドに沿って直線移動す
るため、アームの第一垂直面内の回動と基台の直線移動
との組合わせによって、直線状ガイドの長手方向におけ
るA位置においてワークを受け取り、そのA位置から直
線状ガイドの長手方向において離れたB位置へ搬送して
そのワークを引き渡すことができる。
【0006】工作機械およびロボットがそれぞれ2台ず
つであると仮定すれば、第一ロボットがA位置において
加工前ワーク供給装置から加工前のワークを受け取って
第一工作機械へ搬送し、第一工作機械で加工されたワー
クを第二ロボットへ引き渡す。第二ロボットは受け取っ
たワークを第二工作機械へ搬送し、第二工作機械で加工
されたワークをB位置へ搬送してワーク収容装置へ引き
渡す。この場合、チャック装置が少なくとも180度回
転可能であるため、ワークの受渡しをチャック装置の2
個のチャックのいずれにおいても行うことができる。
【0007】しかも、旋回台が、アームの旋回軸線であ
る水平軸線が直線状ガイドの長手方向に平行となる位置
へ旋回可能であるため、アームが直線状ガイドの長手方
向に直角な第二垂直面内で旋回可能である。したがっ
て、第一および第二工作機械のチャックの軸線を直線状
ガイドの長手方向に平行にし、かつ、アームの長さを適
切に定めておくことによって、A位置とB位置との中間
位置であるC位置およびD位置においてアームを第二垂
直平面内で旋回させ、その先端部に支持されているチャ
ック装置をそれぞれ第一工作機械および第二工作機械の
チャックと同軸に対向する位置へ移動させることができ
る。
【0008】そして、第一および第二工作機械の軸線が
直線状ガイドの長手方向と平行である場合には、この状
態で基台を直線状ガイドに沿って往復移動させれば、第
一および第二ロボットの各チャックを第一および第二工
作機械の各チャックの軸線に平行な方向に接近・離間さ
せることができ、ローディング・アンローディングを正
確に行うことができる。
【0009】さらに、チャック装置は、アームの長手方
向に平行な回転軸線回りに回転し、かつ、その回転軸線
に対して軸対象に設けられた2個のチャックを備えてい
るため、これら2個のチャックが回転軸線回りの回転に
よって特定の位置に選択的に位置決めされ得る。したが
って、この特定位置を、例えば第一および第二工作機械
のチャックに同軸に対向する位置とすれば、旋回台やア
ームを旋回させることなく単にチャック装置を180度
回転させるのみで、2個のチャックを選択的に第一およ
び第二工作機械の各チャックに同軸に対向する状態とす
ることができる。各ロボットの一方のチャックを各工作
機械のチャックに同軸に対向させた状態で基台を直線状
ガイドに沿って往復移動させることにより、各ロボット
のチャックを各工作機械のチャックに接近・離間させて
加工後のワークを各工作機械から取り外し、その後、各
ロボットのチャック装置を回転させて加工前のワークを
保持しているチャックを各工作機械のチャックに同軸に
対向させ、再び基台を往復運動させることによって、そ
の加工前のワークを各工作機械に取り付けることができ
るのである。
【0010】
【発明の効果】このように、本発明に従えば、複数台の
ロボット同士が直接ワークの受渡しを行うことによって
複数台の工作機械の列の一方の外れから他方の外れまで
ワークを搬送することができる。
【0011】したがって、加工前ワークの供給装置や加
工後ワークの収容装置を工作機械の前方の空間から側方
へ外れたスペースに配置することができ、また、従来の
ように工作機械列の前方にローディング・アンローディ
ング装置の他にワーク搬送装置を設ける必要がないた
め、工作機械列の前方に作業者による保守,点検用のス
ペースを確保することが容易である。
【0012】また、第一および第二工作機械に対してロ
ーディング・アンローディングを行うロボット同士が、
直接ワークの受渡しを行ってワークを搬送するものであ
るため、搬送装置による搬送の途中において、ワークが
円滑に移動しない事態の発生を回避することができ、自
動加工ラインの稼働率を従来より高めることができる。
【0013】その上、上記直線状ガイドに平行な搬送経
路の途中において、各ロボットのアームの第二垂直平面
内での旋回とチャック装置の回転との組合わせ(工作機
械のチャックの軸線が直線状ガイドに平行である場合は
基台の直線移動も組み合わせることが望ましい)により
各工作機械に対するワークのローディング・アンローデ
ィングを迅速かつ正確に行うことができる。
【0014】本発明に係る自動加工ラインの各ロボット
は基台の直線移動,旋回台の旋回,アームの旋回および
チャック装置の回転という4つの運動の組合わせによっ
て、各工作機械に対してワークを供給し排出するために
必要な全ての運動を行うことができるのであり、ロボッ
ト自体の構造が簡単である上、ワーク搬送装置を兼ねる
ため、設備費を従来に比較して大幅に低減させることが
できる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図1は、本発明に係る自動加工ラインを
示す図である。このラインは複数台の数値制御旋盤(以
下NC旋盤と称する)により1個のワークに順次異なる
切削加工を施し、製品として完成させるものであり、各
NC旋盤に対するワークのローディングおよびアンロー
ディングのみならず、NC旋盤間におけるワークの搬送
もロボットによって行われる。
【0016】図1において符号10はNC旋盤を示す。
NC旋盤10の主軸ヘッド12には、主軸14が水平な
軸線回りに回転可能に支持されている。主軸14の先端
にはチャック16が取り付けられており、チャック16
はワークを把持して主軸14により回転させられる。
【0017】また、18は第一スライドであり、ガイド
20に案内され、図示しない駆動モータと送りねじとに
よって水平方向に移動させられるようになっている。第
一スライド18上には第二スライド22が設けられ、上
下方向に延びるとともに後傾したガイド23に案内され
て、モータ24と図示しない送りねじとによって昇降さ
せられるようになっている。この第二スライド22には
図示しない刃物台を介してバイト等の切削工具が取り付
けられ、主軸14により回転させられるワークを切削加
工することとなる。この自動加工ラインの左端にはワー
ク供給装置26が、また右端にはワーク収容装置として
のワーク搬出装置28がそれぞれ設けられ、さらに中央
のNC旋盤10と右側のNC旋盤10との間にはワーク
仮置台29が設けられている。
【0018】各NC旋盤10のベース30には、主軸1
4の軸線に平行なガイド32,34が設けられており、
これらガイド32,34に沿って移動可能に旋回アーム
式のロボット36が設けられている。図1においては、
左側のNC旋盤10に設けられたロボット36と、中央
のNC旋盤10に設けられたロボット36とがワーク3
8の受渡しを行う状態にあり、右側のNC旋盤10に設
けられたロボット36は、ワーク38のローディングを
行う状態にある。
【0019】ロボット36は、図2に更に明瞭に示され
ているように、水平なガイド32,34に沿って移動可
能な基台40を備えており、この基台40上に垂直軸線
回りに旋回可能な旋回台42が設けられている。この旋
回台42には更に水平軸線回りに旋回可能にアーム44
が取り付けられており、そのアーム44の先端部にチャ
ック装置46が設けられている。チャック装置46は、
互に背中合わせとされた2個の三つ爪チャック48を備
えている。旋回台42は、図3に矢印で示すように、ア
ーム44がガイド32の長手方向に平行な鉛直面内に位
置する状態と直角な鉛直面内に位置する状態とに旋回す
るようにされており、アーム44は、図2に実線で示す
ように、チャック装置46がNC旋盤10のチャック1
6に正対する位置から二点鎖線で示す垂直に立ち上がっ
た位置を経て210°旋回し得るようにされている。ま
た、チャック装置46は、アーム44の長手方向に平行
な軸線の回りに正逆両方向へ回転可能とされており、そ
れによって二個の三つ爪チャック48の軸線が水平とな
っていずれかの三つ爪チャック48がNC旋盤10のチ
ャック16と正対し得るとともに、その位置から90°
回転して、図3に示すように、三つ爪チャック48の軸
線がほぼ上下方向となる姿勢をも取り得るようにされて
いる。以下、各部の詳細を順を追って説明する。
【0020】図4に基台40の内部を示す。基台40内
には交流サーボモータである走行用モータ50が設けら
れており、その出力軸に固定されたピニオン52がラッ
ク54と噛み合わされている。このラック54はNC旋
盤10のベース30に水平に固定されているため、走行
用モータ50の回転に伴って基台40が主軸14の軸線
に平行な方向に移動させられることとなる。そして、基
台40の絶対位置が図5に示す2個のレゾルバ56,5
8によって検出されるようになっている。レゾルバ56
は走行用モータ50の出力軸と一体的に回転するように
連結されており、一方、レゾルバ58はハーモニックド
ライブの商品名で市販されている減速比の大きい減速機
60とギヤ62,64とを介して走行用モータ50の出
力軸に連結されている。したがって、レゾルバ56が多
数回転してもレゾルバ58は一回転以上することがな
く、これら2個のレゾルバ56および58の出力信号か
ら基台40の絶対位置を知ることができる。この点に関
しては既に特願昭59―19231号の明細書に詳細に
記載されており、かつ本発明の理解に直接必要がないた
め詳細な説明は省略する。
【0021】基台40内には更に揺動形油圧モータであ
る旋回台駆動モータ66が設けられている。この旋回台
駆動モータ66の出力軸には駆動アーム68が固定さ
れ、この駆動アーム68の自由端部に回転可能に取り付
けられた角駒70が従動アーム72の溝74に嵌入させ
られている。そして、従動アーム72は旋回台42の下
面から垂下させられた軸76に固定されており、上記溝
74はその軸76の半径方向に延びるように形成されて
いるため、旋回台駆動モータ66が一定の速度で一定角
度回軸するとき、旋回台42は滑らかに旋回を開始して
増速し、旋回範囲の中央においてもっとも高速となり、
その後減速して滑らかに停止することとなる。そのた
め、旋回台42に取り付けられているアーム44は、短
時間で90°旋回するにもかかわらず、旋回範囲の両端
において衝撃少なくしかも正確に停止し得る。なお、旋
回台42の旋回位置は図示しないドッグとリミットスイ
ッチとによって検出される。
【0022】上記旋回台42には、図4に示すように、
交流サーボモータであるアーム旋回用モータ80が取り
付けられている。このモータ80の回転は、タイミング
ベルトを介して、図6に示すタイミングプーリ82に伝
達される。このタイミングプーリ82は、旋回台42に
水平な軸線回りに回転可能に支持された回転軸84に固
定されており、この回転軸84は減速機(商品名:ハー
モニックドライブ)86を介してアーム44に連結され
ている。アーム44は軸受88および90を介して旋回
台42に水平軸線回りに旋回可能に支持されており、ア
ーム旋回用モータ80を制御することによって任意の角
度旋回させることができる。なお、92は回転継手であ
り、アーム44の先端に設けられているチャック装置4
6を作動させるための作動油をアーム44がいかなる旋
回位置にあっても供給し得るようにするために設けられ
ている。また、94はレゾルバであり、アーム44の旋
回角度を検出するために設けられているものである。ア
ーム44は図7に示すように中空とされており、その中
心部を貫通して回転軸100が配設されている。この回
転軸100は前記チャック装置46を回転させるための
ものであり、そのために交流の電動モータであるチャッ
ク回転用モータ102がアーム44に取り付けられてい
る。このモータ102の回転はピニオン104,ギヤ1
06および108を介してゼネバ機構110の原動車1
12に伝達される。このゼネバ機構110は原動車11
2が2分の1回転するとき従動車114を4分の1回転
させるものである。そして、従動車114は前記回転軸
100に固定されているため、回転軸100は正確に9
0°ずつ回転して停止し得ることとなる。回転軸100
の回転位置はドッグ116とリミットスイッチ118と
によって検出される。
【0023】上記回転軸100のアーム44から突出し
た端部には図8に示すようにフランジ120が設けられ
ており、このフランジ120にチャック装置46が取り
付けられている。チャック装置46は前述のように2個
の三つ爪チャック48を備えているが、これら2個の三
つ爪チャック48は図9に示すようにチャック本体12
2を共通にして互に背中合わせに、かつ、同心的に配設
されている。各三つ爪チャック48は中心軸124のま
わりに回転可能で外周面の一部に歯を備えたギヤ126
を備えており、このギヤ126の端面には図8に明瞭に
示されているような渦巻状の溝128が形成されてい
る。一方、チャック本体122に固定された2枚のプレ
ート130,132によって3個の爪部材134が半径
方向に移動可能に保持されており、各爪部材134の突
起136が上記溝128に嵌入させられている。また、
チャック本体122に形成されたシリンダボア138に
ラックとピストンとが一体的に形成されたラックピスト
ン140が液密かつ摺動可能に嵌合され、上記ギヤ12
6と噛み合わされている。したがって、ラックピストン
140の両側の油圧室のいずれか一方が圧力源に接続さ
れ、他方がタンクに接続されれば、ラックピストン14
0が移動してギヤ126を回転させ、それに伴って3個
の爪部材134が中心軸124の軸線に対する対称性を
保ちつつ一斉に半径方向へ移動させられる。すなわち、
三つ爪チャック48が拡開,収縮させられるのである。
なお、142はプッシャプレートであり、三つ爪チャッ
ク48が拡開させられたときプッシャピストン144を
介して加えられるスプリング146の付勢力によってワ
ーク38を押し出す役割を果たす。148は回転継手で
あり、回転軸100がいかなる回転位置にあってもシリ
ンダボア138へ作動油を供給し得るようにするために
設けられているものである。
【0024】次に作動を説明する。図1において左側に
設けられているNC旋盤10のロボット36が左方へ移
動し、ワーク供給装置26からワーク38を受け取る。
この際にはチャック装置46が2個の三つ爪チャック4
8のうちの1個が下向きとなる位置に回転させられると
ともに、基台40とアーム44とはその下向きの三つ爪
チャック48がちょうどワーク38を把持し得る状態と
なる位置に停止させられる。基台40を駆動する走行用
モータ50もアーム44を旋回させるアーム旋回用モー
タ80も共に交流サーボモータであり、また、基台40
とアーム44との位置はそれぞれレゾルバ56,58と
94とによって検出されるようになっているため、基台
40とアーム44とは所望の位置に正確に停止させるこ
とができるのである。
【0025】ワーク供給装置26からワーク38を受け
取った後、ロボット36は右方へ移動させられるととも
に、アーム44が図2に示す位置へ旋回させられる。こ
の場合、チャック装置46は、2個の三つ爪チャック4
8のうちワーク38を把持していないものがNC旋盤1
0のチャック16に正対する位置へ回転させられる。ま
た、チャック16に正対した三つ爪チャック48は拡開
状態とされる。
【0026】その状態においてロボット36が左方へ小
距離移動させられれば、チャック16に把持されている
ワーク38が三つ爪チャック48の3個の爪部材134
の間に嵌入する。その後、チャック16が拡開させられ
てワーク38を解放するとともに、三つ爪チャック48
が収縮させられてワーク38を把持する。
【0027】基台40が小距離右方へ移動させられた
後、チャック装置46が180°回転させられ、ワーク
供給装置26からワーク38を受け取って来た三つ爪チ
ャック48がNC旋盤10のチャック16に正対した状
態となる。
【0028】続いて基台40が再び左方へ小距離移動さ
せられればワーク38がチャック16の爪の間に嵌入す
るため、三つ爪チャック48が拡開されるとともにチャ
ック16が収縮させられることによってワーク38はチ
ャック16に把持された状態となる。したがって、基台
40が右方へ小距離移動させられるとともにアーム44
が垂直姿勢まで回動させられれば、NC旋盤10に対す
るワーク38のローディングおよびアンローディングが
完了することとなる。
【0029】以上のようにしてNC旋盤10からアンロ
ードされたワーク38は、そのワーク38を取り外した
ロボット36自体によって隣接するNC装置10に設け
られたロボット36に引き渡される。すなわち、基台4
0が図1に示す位置まで右方へ移動させられ、アーム4
4が下方へ旋回させられるとともにチャック装置46が
90°回転させられてワーク38を把持した三つ爪チャ
ック48が下向きとされ、図1に示す位置に待機してい
る中央のロボット36にワーク38が引き渡されるので
ある。なお、これによって、中央のNC旋盤10に対し
てはワーク38が左側の旋盤にローディングされたとき
とは180°反転してローディングされることとなる。
【0030】以上とほぼ同様なことが中央のNC旋盤1
0においても右側のNC旋盤10においても行われ、ワ
ーク38は各NC旋盤10においてそれぞれ異なる部分
を加工される。ただし、右側のNC旋盤10においては
ワーク38の中央のNC旋盤10において加工される側
と同じ側の部分が加工されるため、ワーク38は中央の
ロボット36によってワーク仮置台29に置かれた後、
右側のロボット36によって把持されるようになってい
る。また、ワーク38は最終的には右側のNC旋盤10
に設けられたロボット36によって右端のワーク搬出装
置28に引き渡され、搬出される。
【0031】以上、本発明の一実施例を詳細に説明した
が、これは文字通り例示であって、本発明はこれ以外の
態様でも実施可能である。例えば、上記実施例において
はロボットはNC旋盤に対するローディング・アンロー
ディングと搬送とを行うものとされていたが、研削盤等
他の装置に対するローディング・アンローディングと搬
送とを行うものとすることも可能である。
【0032】また、上記実施例においてはNC旋盤10
が水平な主軸を備えたものとされ、しかもその主軸の軸
線の方向に沿って一列に並べられていたが、主軸が垂直
な工作機械が主軸に直角な方向に一列に並べられた自動
加工ライン等にも本発明を適用することができる。
【0033】また、ロボットの先端のチャックも把持す
べきワークに合わせて適宜選定すべきものであり、例え
ばワークが軸物であれば回動運動によって開閉する一対
の爪を備えたものが好適である。
【0034】その他、いちいち例示することはしない
が、本発明の主旨を逸脱することなく種々の変形,改良
を施した態様で本発明を実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である自動加工ラインを示す
正面図である。
【図2】上記自動加工ラインに設けられたロボットの側
面図である。
【図3】上記自動加工ラインに設けられたロボットの平
面図である。
【図4】上記ロボットの基台内部を示す側面断面図であ
る。
【図5】同じ基台を異なる切断面において切断した場合
の側面断面図である。
【図6】図1におけるVI−VI断面図である。
【図7】図6におけるVII −VII 断面図である。
【図8】上記ロボットのアーム先端に設けられたチャッ
ク装置を部分的に断面にして示す正面図である。
【図9】上記ロボットのアーム先端に設けられたチャッ
ク装置を部分的に断面にして示す側面図である。
【符号の説明】
10 NC旋盤 12 主軸ヘッド 14 主軸 16 チャック 30 ベース 32,34 ガイド 36 ロボット 38 ワーク 40 基台 42 旋回台 44 アーム 46 チャック装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに隣接して並べられた第一自動工作
    機械および第二自動工作機械と、 前記第一自動工作機械に対するワークのローディング・
    アンローディングを行う第一ロボットと、 前記第二自動工作機械に対するワークのローディング・
    アンローディングを行う第二ロボットとを含み、かつ、
    前記第一ロボットおよび第二ロボットがそれぞれ、 水平に配設される直線状ガイドと、 そのガイドに沿って移動する基台と、 その基台に支持され、垂直軸線回りに旋回する旋回台
    と、 その旋回台に支持され、水平軸線回りに旋回するアーム
    と、 2個のチャックを備えて前記アームの先端部に支持さ
    れ、アームの長手方向に平行な回転軸線回りに回転し、
    かつ、前記2個のチャックがその回転軸線に対して軸対
    称であるチャック装置とを含み、さらに、前記旋回台が
    前記水平軸線が直線状ガイドの長手方向に平行となる位
    置と直角となる位置とへ旋回可能であり、前記チャック
    装置が少なくとも180度回転可能であり、かつ、前記
    アームが前記第一ロボットと第二ロボットとのチャック
    装置が互いに同軸に対向する位置まで旋回可能であるこ
    とを特徴とする自動加工ライン。
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