JPS6195860A - 自動加工ライン - 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】 技術分野 本発明は、複数台の自動工作機械とそれらにワークをロ
ーディング・アンローディングするロボットとを含む自
動加工ラインに関するものである。

従来技術 複数台の自動工作機械を含み、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５９−２４９
４０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は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。

発明が解決しようとする問題点 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
なるうえ、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［般送の途中において、ワークが
円滑に移動しない事態が発生することがあリ、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。

問題点を解決するための手段 本発明は、このような問題点を解消することを目的とし
て為されたものであり、その要旨は、複数台の自動工作
機械を一列に並べ、それら工作機械の各々に対して旋回
アーム式のロボットを設け、かつ、それらロボットをそ
れらが設けられている各工作機械に対するワークのロー
ディング・アンローディングとともにその工作機械に隣
接する工作機械のロボットとの間で直接ワークの受渡し
を行なうようにしたことにある。

作用 上記のように構成された自動加工ラインにおいては、各
自動工作機械に対して設けられたロボットが各工作機械
にワークをローディングし、加工後のワークをアンロー
ディングするとともに、隣接工作機械のロボットとの間
で直接ワークの受渡しを行う。また、前工程のロボット
からワークを受は取った後工程のロボットは、そのワー
クをそのロボットが設けられている工作機械にローディ
ングする。

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。

第１図は、本発明を複数台の数値制御旋盤（以下ＮＣ旋
盤と言う）を含む自動加工ラインに適用した場合の一実
施例を示す図であり、図中１０はＮＣ旋盤である。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。

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１
８上には第ニスライド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２
４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。この第ニスライド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２
６が、また右端にはワーク搬出装置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。

各ＮＣ旋盤ＩＯのベース３０には、主軸１４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。第１図においては、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３８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。

ロボット３６は、第２図に更に明瞭に示されているよう
に、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ｆｉＩ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、第３図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、第２図に実線で示すよう
に、チャック装置４６がＮＣ旋盤１０のチャック１６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°旋回しく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、第３図に示すように、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。

第４図に基台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ｆｆ１ｌＯ
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
の絶対位置が第５図に示す２個のレゾルバ５６．５８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。

基台４０内には更に揺動膨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６
６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７
０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７
６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’ｔ？ｔ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
速して滑らか辷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トングとリミットスインチとによ
って検出される。

上記旋回台４２には、第４図に示すように、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、第６図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４６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
は第７図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１
００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１０６
および１０８を介してゼネバ機構１１０の原動車１１２
に伝達される。このゼネバ機構１１０は原動車１１２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１０
０に固定されているため、回転軸１００は正確に９０°
ずつ回転して停止し得ることとなる。回転軸１０ｏ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。

上記回転軸１００のアーム４４から突出した端部には第
８図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は第９図に示すようにチャック本体１２２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の端面には第８図に明瞭に示され
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１３
０，１３２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ンクピストン１４０
が液密かつ摺動可能に嵌合され、上記ギヤ１２６と噛み
合わされている。したがって、ランクピストン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、ランクピストン１４０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、１
４２はブツ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ブツシャピストン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。

次に作動を説明する。

第１図におい°ζ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を受は取る。この際にはチャック装置４６が
２個の三つ爪チャック４８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４日がちょうどワーク
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。

ワーク供給装置２６からワーク３８を受は取った後、ロ
ボット３６は右方へ移動させられるとともに、アーム４
４が第２図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４８のうちワ
ーク３８を把持していないものがＮＣ旋盤１０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。

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３Ｂ
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。

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を受は取って来た三つ爪チャック４８がＮ
Ｃ旋盤１０のチャック１６に正対した状態となる。

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
で回動さ一已られれば、ＮＣ旋盤１０に対するワーク３
８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。

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４０が第１図に
示す位置まで右方へ移動させられ、アーム４４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、第１図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が左側の旋盤にコーディングされたときとは１８
０°反転してローディングされることとなる。

以上とほぼ同様なことが中央のＮＣ旋盤１０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
ＮＣｉ盤ＩＯ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ＮＣｊＱｉｌｏにおいてはワーク３８
の中央のＮｃＭｆｆｉｌＯ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。し
たがって、厳密に本発明の実施例と言えるのは左側のＮ
Ｃ旋盤１０と中央のＮＣ旋盤１０とを含む部分であるこ
ととなる。なお、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。

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工作機械がＮＣ旋盤とさ
れていたが、研削盤等地の工作機械を含む自動加工ライ
ンに本発明を適用することも可能である。

また、上記実施例においてはＮＣ旋盤１ｏ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、主軸の軸線に直角な方向
に一列に並べることも可能であり、また、主軸が垂直も
しくは一定角度傾斜した工作機械であっても差支えない
。

また、ワークが主軸によって回転させられるチャックに
供給されることは必ずしも不可欠ではなく、工作機械の
ワーク取付台上に設置されたワーク保持冶具等に供給さ
れても差支えない。

そして、工作機械の形状３寸法によってはロボットを水
平方向に移動させなくても隣接の工作機械に設けられた
ロボットとの間でワークの受渡しを直接行い得る場合も
ある。

また、ロボットもアームを備えてそのアームの旋回運動
によりワークのローディング・アンローディング、なら
びに他のロボットに対する受渡しを行い得る旋回アーム
式ロボットであれば採用することが可能であり、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。

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。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は自動工作機械
に対するワークのローディング・アンローディングを行
うロボットを隣接工作機械のロボットとの間で直接ワー
クの受渡しも行うようにしたものであるため、従来自動
加工ラインにおいて不可欠であった搬送装置が不要とな
り、その分だけ設備コストならびに所要スペースを低減
し得る。

また、作業者の工作機械およびロボットに対する接近が
容易となり、それらの点検、保守か容易となる効果が得
られる。

そのうえ、工作機械からワークを取り外したロボットは
、そのワークを後工程のロボットに直接引き渡すため、
従来のように）絞込装置におけるワークの移動不良に基
づいて自動加工ラインが停止する事懸が発生することを
回避することができ、自動加工ラインの稼働率を向上さ
せ、作業者の負担を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は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。第２図および第３図は上記ラインに設け
られたロボットの側面図および平面図である。第４図は
上記ロボットの基台内部を示す側面断面図である。第５
図は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。第６図は第１図におけるＶｌ−ＶＩ断
面図である。 第７図は第６図における■−■断面図である。第８図お
よび第９図はそれぞれ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お
よび側面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数台の自動工作機械を一列に並べ、それら工作機械の
   各々に対して旋回アーム式のロボットを設け、かつ、そ
   れらロボットをそれらが設けられている各工作機械に対
   するワークのローディング・アンローディングとともに
   その工作機械に隣接する工作機械のロボットとの間で直
   接ワークの受渡しを行なうものとしたことを特徴とする
   自動加工ライン。