JPH07106486B2

JPH07106486B2 - チャック爪と搬送装置フィンガー用ストッカ装置

Info

Publication number: JPH07106486B2
Application number: JP63259522A
Authority: JP
Inventors: 明古正; 悦郎島田
Original assignee: 日立精機株式会社
Priority date: 1988-10-17
Filing date: 1988-10-17
Publication date: 1995-11-15
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPH02106207A

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］機械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地頭交換するものは、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、搬送ロボット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旋盤用に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わしくない。

この発明の目的は、搬送装置のハンドフィンガーと、NC
旋盤の工作物チャック爪とを同一ストッカに収納するた
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。

a.NC旋盤と、 b.未加工の工作物を供給する供給ステーションと、 c.加工済みの前記工作物を排出する排出ステーション
と、 d.前記チャック爪または前記工作物をつかみ、前記NC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
ョンと前記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、 e.前記爪・フィンガー用ストッカは、 f.位置決め割出しされる本体と、 g.この本体に配置され前記NC旋盤の前記チャック爪を積
層して収納するチャック爪収納ボックスと、 h.前記本体上に配置され前記搬送装置の前記チャック爪
又は前記工作物を把持するためのフィンガーを積層して
収納するフィンガー収納ボックスと、 i.前記本体内の前記チャック爪又は前記フィンガーを選
択的に角度割出しするために前記本体を回転割出し駆動
する回転駆動手段とからなり、 j.前記角度割出しされた前記チャック爪又は前記フィン
ガーを最下部から押し上げる押上駆動手段と、 k.この押上駆動手段により押し上げられた最上層の前記
チャック爪又は前記フィンガーを止めるストッパと l.からな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である。

［作用］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
ッ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
付けてある。

NC旋盤１のラーク搬送方向に沿う側位置には、爪・フィ
ンガー用ストッカ６が設置してある。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の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てある。このトレーチェンジャー７
は、複数の工作物を整列したトレー箱を収納したもので
ある。

トレー箱は、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
と協働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。トレーチェンジャー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てある。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てある。

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の複数種類ストッ
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てある。円板20の中心の
下面には、割出し歯車22が固定してある。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
自在に取り付けてある。

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255に固定してある。フレーム
板25は、爪・フィンガー用ストッカ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が固定してある。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39aが設けてある。

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
てある。シリンダー装置26のピストン軸には、位置決め
ピン27が固定してある。位置決めピン27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セット４か所、爪用フィンガー
40を２セット１か所、ワーク用フィンガー40を２セット
４か所の収納ケース30を合計９ヶ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、縦方向に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の下面に固定してある。

チャック爪31の上端は、ストッパ34に接している。スト
ッパ34とリフトシリンダ33のピストンの先端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
てある。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上に固定してある。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
個単位で取り出すためのものである。すなわち、一個取
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。位置決めピン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、56、57の動作で位置決め
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取り付ける構造であ
る。フィンガー40の根元には、ピン41がビスで固定して
ある。ピン41には、凹溝状の外周溝42が形成してある。
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がピン46を中心に揺動自在に設けてある。２本の
フィンガー本体45の一端は、ピン47に挿入されている。

ピン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の先端を開閉する。フィンガー本体45の先
端には、ピン孔部材48がボルトにより固定してある。こ
のピン孔部材48には、ピン孔49が形成してある。ピン孔
49には、ピン41が挿入してある。ピン孔49には、半径方
向に２か所からノッチ50が突き出している。ノッチ50
は、スプリングによりピン孔49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
てピン孔49から引っ込む。

ピン41をピン孔49内に挿入すると、ノッチ50がピン41の
円周溝42内に挿入される。このためフィンガー40は、ピ
ン孔47から抜け出ることはない。また、フィンガー40に
は、段部514が形成してあるので、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はピン41を
中心に回転することはない。

制御装置第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、NC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10を駆
動するためのパワー用のシーケンサ61が電気的に接続さ
れている。更に、NC装置60には、搬送ロボット制御盤66
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
ボット10の位置を数値制御する。トレー情報読取装置65
は、トレーチェンジャー７内に各トレーに設けた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1/0ユニット62に出力して必
要なチャック爪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ットを駆動させる。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（P₁）。全システムの運転が終了したか判断
し（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
したか否か判断する（P₃）。すなわち、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65
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。この読み取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10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用になってい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29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39の信号をカウン
トして位置決めする。更に、位置決めピン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
搬送ロボット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ピン
42からピン孔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・フィンガー用ストッカ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30aを割り出す。収納ケース30a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を突き上げストッパ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の中心側に搬送ロボット10を移動し、
させてピン孔47にピン42を挿入する。この挿入が終了す
ると、ストッパ34を引き込めて搬送ロボット10のハンド
11を引き上げる（P₇）。再び、搬送ロボット10のハンド
11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
盤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11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か判断する（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（P₁₀）。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（P₁₁）。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、通常の加工プログラムを実行
し、NC旋盤１は加工を開始する。搬送ロボット10は、ト
レーチェンジャー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ッカに積層して設けたの
で、スペース効率良く貯蔵でき、しかも簡易な構造でチ
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図は第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……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……トレーチェンジャー、８……搬送
レール、10……搬送ロボット、31……チャック爪、60…
…NC装置、64……トレーチェジャー制御盤、66……ロボ
ット制御盤、70……ターニングセル制御盤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】a.NC旋盤と、 b.未加工の工作物を供給する供給ステーションと、 c.加工済みの前記工作物を排出する排出ステーション
と、 d.前記チャック爪または前記工作物をつかみ、前記NC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
ョンと前記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、 e.前記爪・フィンガー用ストッカは、 f.位置決め割出しされる本体と、 g.この本体に配置され前記NC旋盤の前記チャック爪を積
層して収納するチャック爪収納ボックスと、 h.前記本体上に配置され前記搬送装置の前記チャック爪
又は前記工作物を把持するためのフィンガーを積層して
収納するフィンガー収納ボックスと、 i.前記本体内の前記チャック爪又は前記フィンガーを選
択的に角度割出しするために前記本体を回転割出し駆動
する回転駆動手段とからなり、 j.前記角度割出しされた前記チャック爪又は前記フィン
ガーを最下部から押し上げる押上駆動手段と、 k.この押上駆動手段により押し上げられた最上層の前記
チャック爪又は前記フィンガーを止めるストッパと l.からな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。