JPS632270Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はロボツトハンドを有するロボツト装置
が機械本体に一体的に組み込まれた構成を有する
ロボツト装置付きマシニングセンタに関する。

自動工具交換装置を備え、その工具格納マガジ
ンと機械本体の主軸との間で自動工具交換をおこ
なうことによつて被加工物に多種類の機械加工を
施すことのできるマシニングセンタは汎く用いら
れており、一方マシニングセンタその他の自動工
作機械において、被加工物（以下ワークと記載す
る）をワーク供給テーブルから自動工作機械上に
取付け、また機械加工の完了したワークを該自動
工作機械からワーク供給テーブルに戻すワークセ
ツテイング作業を省力化により自動的に遂行する
ロボツトも工業ロボツト装置として既に提供され
ている。然しながら従来は独立構造のロボツト装
置をマシニングセンタに隣接して配置し、同じく
マシニングセンタの近傍に配置したワーク供給テ
ーブルからワークをマシニングセンタに供給する
方式の構成が採られ、しかも工具の自動交換はマ
シニングセンタに具備された自動工具交換装置に
よつて遂行され、ロボツト装置が自動工具交換に
関与することは全くなかつた。このような従来の
マシニングセンタでは必然的に機械作業現場にマ
シニングセンタの据付面積と共にワーク供給テー
ブルとロボツト装置の据付面積並びにロボツト装
置によつてワーク供給テーブルからマシニングセ
ンタに向け或いはその逆向きにワークを運搬する
ための作業空間等の多大の占有面積を要し、この
ために設備費の増大に伴つてワークの加工コスト
も高くなる傾向があつた。また独立構造のロボツ
ト装置の場合にはロボツトハンドやロボツトアー
ムを案内する移動ガイドがロボツト装置の基台上
に立設される構造が採られるために一般的に機械
的剛性に限界があり、このために運搬し得るワー
クの大きさや重量にも自ずから限界が生ずる結果
となつていた。

他方、複数台の工作機械に対して主、分岐コン
ベアを特定配置することにより、またワークパレ
ツト交換装置、工具交換装置を工作機械各台に近
づけて設けることにより、工場全体を無人操作化
できる加工システムも提案され、ワークパレツト
と工具とが共に共通のクレーン装置で扱われる構
成が採られているが、この場合にもクレーン装置
は工作機械と別体に形成されて工場内に敷設され
た軌条沿いに所望の位置に位置決めされる大がか
りなシステムが採られており、一台の工作機械に
関して機械現場における設備占有面積の節減、作
業者の作業安全性の確保、ロボツト装置の機械的
剛性の確保を達成することには寄与していない。

依つて本考案の目的はロボツトハンドを有する
ロボツト装置が機械本体に一体的に組み込まれた
構成を有するロボツト装置付きマシニングセンタ
を提供することによつて機械作業現場における設
備占有面積の節減を計り得ると共にロボツト装置
の作業空間を機械本体近傍の一定最少空間に限定
して作業者の作業安全性を確保し、かつロボツト
装置自体の機械的剛性の向上も得られるようにす
ることである。すなわち、本考案によれば、機械
本体の上部からその側方に延設した工具格納マガ
ジンと、前記工具格納マガジンの下方の床面上に
配設したワークの供給テーブルと、前記機械本体
の縦形コラムの側面に密接延設した上・下直線ガ
イド杆とを設けると共に、前記上・下直線ガイド
杆に沿つて上・下移動可能に、かつ、該上・下直
線ガイド杆間近の支点まわりの一定軌道沿いに旋
回可能に設けられたロボツトハンド、前記上・下
直線ガイド杆に沿う前記ロボツトハンドの上下移
動を起動するモータ駆動のボールねじ・ナツト機
構、前記支点回りに前記ロボツトハンドを旋回動
作させる旋回モータを備えて前記機械本体に取付
けられたロボツト装置を具備してなり、前記ロボ
ツトハンドを上下動作させて前記工具マガジンと
前記ワーク供給テーブルとに接近させ、また、旋
回移動させて前記工具マガジン内の一つの工具ア
ーバおよび前記ワーク供給テーブル上のワークに
係合させ、かつ、前記ロボツトハンドは前記旋回
移動の移動端で前記機械本体の機械主軸に接近可
能な腕長を備えることにより、前記工具マガジン
と前記機械主軸との間で工具アーバの交換を自在
に行うと共に前記ワーク供給テーブルから機械の
ワークテーブル上にワークを供給設置できるよう
に構成されたロボツト装置付きマシニングセンタ
が提供されるのである。以下、本考案を添付図面
に基き更に詳細に説明する。

第１図は本考案によるロボツト装置付きマシニ
ングセンタの実施例を示す平面図、また第２図は
同正面図である。第１図、第２図において、マシ
ニングセンタは機械本体部１０、ロボツト装置３
０、工具格納マガジン６０を具備して構成され、
また同マシニングセンタの近傍位置にワーク供給
テーブル８０が配置される。機械本体部１０は固
定コラム１２を有し、この固定コラム１２の前方
部に主軸頭に収納された主軸１４が主軸駆動モー
タ１６の駆動によつて回転動作するように設けら
れている。また主軸１４は主軸頭と共に上・下ガ
イド軸１８に沿つて上・下方向に移動することも
可能になつている。固定コラム１２の前方には更
にワークテーブル２０が第１図の左右Ｘ軸方向に
またスライド２２に沿つてＸ軸方向と直交するＹ
軸方向に水平面内で移動可能に設けられている。
２４はＹ軸方向にワークテーブル２０を駆動する
Ｙ軸モータであり、別にＸ軸方向にワークテーブ
ル２０を駆動するモータ（図示なし）も設けられ
ている。一方固定コラム１２の両側面部には数値
制御装置２６と電気制御装置２８が設けられてい
る。本考案によれば、機械本体部１０の固定コラ
ム１２の側面に密接配置した上・下直線ガイド杆
１２ａに沿つて、上・下方向に移動可能なロボツ
ト装置３０が一体に組み込まれている。このロボ
ツト装置３０は水平方向に延長したロボツトアー
ム３２と、このロボツトアーム３２の先端に設け
られたロボツトハンド３４とを有し、これらロボ
ツトアーム３２、ロボツトハンド３４は旋回軸３
６を中心にして半径軌道Ａに沿い旋回可能に設け
られている。３８は前記直線ガイド杆１２ａに係
合するロボツト装置のガイドブロツクである。な
お、ロボツト装置３０の更に詳細な構造および作
用に付いては後述する。さて、工具格納マガジン
６０は機械本体部１０の固定コラム１２の上端部
から腕６４を介してコラム横側方に設けられてい
る。この工具格納マガジン６０には周知の自動工
具交換装置における工具格納マガジンと同様に多
数の加工工具Ｔが工具アーバに装着された状態で
格納されている。そして工具格納マガジン６０内
では上記の多数の工具Ｔが回転駆動モータ６４に
よつて駆動されるチエーン機構６２によつて一定
の軌道沿いに移動し、この間に工具交換用の挿脱
位置Ｐを通過するように構成されている。一方、
機械本体部１０に近い床面位置にはワーク供給用
テーブル８０が配置されている。ワーク供給用テ
ーブル８０は例えば本実施例に示すような楕円形
のワーク置台８２と、このワーク置台８２の周囲
を周回移動する複数のサブテーブル８４とから構
成され、このサブテーブル８４の周囲移動は図に
示されていないが駆動モータによつて周回移動す
る無端チエーン機構に各サブテーブル８４が結合
され、かつ各サブテーブル８４が転動ローラ８６
を具備することによつてワーク置台８２の周辺に
沿い巡回移動するものである。そして各サブテー
ブル８４にはワーク置台８２から移動されたワー
クＷが載設され、該ワークＷを載設した状態で各
サブテーブル８４はワークＷの授受位置Ｑを通過
するように構成されている。なお、前述した工具
格納マガジン６０における工具交換用の挿脱位置
Ｐと上記のワーク授受位置Ｑは共にロボツトハン
ド３４の旋回軌道Ａ上に位置し、かつ両位置Ｐ，
Ｑは軌道Ａ上で相互に若干距離を距てて配置され
ている。

次に本考案に係るロボツト装置３０に付いて第
３図に示す略示機構図に基き説明する。なお、第
１図、第２図と同一の参照番号は同一部分を示し
たものである。第３図において、ロボツト装置３
０は既述の如く、固定コラム１２に一体に形成さ
れた上・下直線ガイド杆１２ａに沿つてガイドブ
ロツク３８によつて上・下方向に摺動可能に設け
られている。すなわち、ロボツト装置３０自体は
機械本体部１０の固定コラム１２によつて荷重を
支持される構造が採られているために機械的剛性
が従来の独立構造のロボツト装置よりも非常に優
れるという利点を有している。上述したロボツト
装置３０の上・下方向の摺動作用は固定コラム１
２に軸受５８を介して回転可能に軸承されたボー
ルねじ軸５４とロボツト装置３０の内部に設けら
れたボールナツト５６とが係合され、かつ上記ボ
ールねじ軸５４が固定コラム１２に取付けられた
例えばサーボモータ等の駆動モータ５０によつて
プーリ機構５２を介して回転駆動されると、ボー
ルナツト５６とのねじ係合によつてロボツト装置
３０は上・下方向に円滑に直進駆動されるのであ
る。一方、ロボツト装置３０のロボツトアーム３
２はブラケツト３２ａによつて堅固に保持されて
おり、このブラケツト３２ａと旋回軸３６はキー
４２によつて相互に固着されている。このために
旋回軸３６が旋回駆動モータ４０によつて旋回駆
動されると、ブラケツト３２ａを介してロボツト
アーム３２およびロボツトハンド３４も一体とな
つて旋回動作するものである。もちろん旋回駆動
モータ４０は可逆回転形のモータが利用されるの
でロボツトアーム３２と、ロボツトハンド３４は
往復旋回動作が可能になつている。なお、ロボツ
トハンド３４には従来のロボツト装置と同様にア
クチユエータによつて起動されるワーク等掴持機
能が具備されている。

上述したロボツト装置３０を具えた本考案のマ
シニングセンタの作用・効果を以下に説明する。

再び、第１図、第２図を参照すると、本考案に
よるロボツト装置付きマシニングセンタにおい
て、ロボツト装置３０はそのロボツトアーム３２
の先端のロボツトハンド３４が軌跡Ａ（第１図）
に沿つて移動することにより、該ロボツトハンド
３４は工具格納マガジン６０と主軸１４との間を
往復することも可能であり、またワーク供給テー
ブル８０とワークテーブル２０との間を往復する
ことも可能である。また第２図から理解できるよ
うにロボツト装置３０が固定コラム１２の上・下
直線ガイド杆１２ａに沿つて上・下に移動する
と、ロボツトアーム３２の先端のロボツトハンド
３４は軌跡Ａ上の位置Ｐにおいては工具格納マガ
ジン６０に接近して所望の工具Ｔをその工具アー
バと共に掴持することが可能であり、かつまた軌
跡Ａ上の位置Ｑにおいてはワーク供給テーブル８
０における１つのサブテーブル８４に接近して該
サブテーブル８４上のワークＷを掴持することが
できる。従つてロボツト装置３０は主軸１４と工
具格納マガジン６０との間で工具交換を行なうこ
とも可能であり、またワークテーブル２０とワー
ク供給テーブル８０との間でワークＷの授受並び
にワークセツテイング作用をおこなうことができ
るのである。例えば工具Ｔの自動交換を行なう場
合には、ロボツト装置３０のロボツトハンド３４
が先ず主軸１４の直下まで軌跡Ａに沿つて旋回
し、次いで上・下移動することによつて主軸１４
に装着された工具Ｔを工具アーバと共に抜き取
り、再び軌跡Ａに沿つて工具格納マガジン６０の
直下の位置Ｐまで戻る。次いでこの位置Ｐで上方
に移動して主軸１４から抜き取つた使用済工具Ｔ
を工具アーバと共に該マガジン６０の所定の工具
保持位置へ戻した後、一旦下方に移動する。次い
で工具格納マガジン６０内で工具が巡回し、所望
の新しい工具Ｔが位置Ｐに達したとき再びロボツ
トハンド３４が上方に移動して該新工具Ｔを掴持
し、更に下方移動によつて工具格納マガジン６０
から抜き取つて、後に再度軌跡Ａに沿つて旋回
し、新工具Ｔを主軸１４の直下に搬送する。次い
で前述の工具抜き取りと逆の態様で新工具Ｔを主
軸１４に装着すれば、自動工具交換を完了するこ
とができるのである。同様にロボツト装置３０は
そのロボツトハンド３４が軌跡Ａに沿う旋回動作
機能と、固定コラム１２の上・下直線ガイド杆１
２ａに沿う上・下移動機能とによつてワーク供給
テーブル８０からワークＷをワークテーブル２０
上に運搬してワークセツテイング作業をおこなう
ことも可能であり、また加工完了後のワークＷを
ワークテーブル２０からワーク供給テーブル８０
に向けて戻すこともできるのである。

ここで上述した本考案によるロボツト装置付き
マシニングセンタの構成・作用を従来のマシニン
グセンタ、即ち、第１図にＲで示す独立構造のロ
ボツト装置を機械本体部１０に隣接して配置した
マシニングセンタと比較すると、先ず従来の構成
ではロボツト装置Ｒの据付けに大きな床面積を占
有するためにマシニングセンタ１台当りの設備面
積が多くなるという不都合があり、この点本考案
では機械本体部１０の固定コラム１２にロボツト
装置３０が一体的に組み込まれているので殊更ロ
ボツト装置３０の設備用占有面積を必要とせずマ
シニングセンタ自体のコンパクト化と共に設備面
積の節減を計り得るのである。また従来の構成で
はロボツト装置Ｒのロボツトアーム３２Ｒが旋回
軸３６Ｒを中心に旋回するとロボツトハンド３４
Ｒは機械本体部の前方で軌跡Ｂに沿つて旋回する
ので、この軌跡Ｂの内側領域はロボツト装置Ｒの
作業空間として占有され、マシニングセンタの運
転中には作業者がいたずらにこの作業空間内に入
ることは危険である。然しながら加工作業の進捗
点検やワークセツテイング作業の点検には作業者
が機械本体部の前方で機械に接近することが必要
な場合が多々発生する。依つて作業者の安全性を
確保するためには従来の構成では不備である。こ
の点、本考案によれば、ロボツト装置３０の作業
空間が機械本体部１０の一側面部に確保されてい
るため、作業者は機械本体部１０の前方で機械に
接近することが可能であり、安全性の確保を計る
ことができる。更に本考案によれば、ロボツト装
置３０が自動工具交換とワークセツテイングとの
両作業を適正な順序によつて遂行するので両作業
が干渉を起す危険が回避され、かつ従来はワーク
Ｗを独立のロボツト装置Ｒで運搬する際に誤つて
工具格納マガジンと干渉を起す場合もあつたが、
このような干渉問題は本考案により完全に回避す
るこてができる。またロボツト装置３０の機械的
剛性が優れることも既述のとおりである。

第４図は第１図から第３図に示した本考案によ
るロボツト装置付きマシニングセンタにおいて、
機械本体部１０、ロボツト装置３０、工具格納マ
ガジン６０、ワーク供給用テーブル８０との相互
配置関係を立体的に示した略示斜視図である。

なお、上述の実施例ではロボツト装置３０のロ
ボツトハンド３４は一定軌跡Ａに沿つて旋回する
構成の実施例を示したが、ロボツト装置３０のロ
ボツトアーム３２をその軸線方向に伸縮自在な構
成を採れば、一定軌跡Ａに拘束されないで床面に
据え付けられるワーク供給テーブル８０の据え付
け位置の自由度を拡大することが可能であり、な
おかつ機械本体部の剛性を利用してロボツト装置
を堅固に支持する利点は図示実施例と同様に享受
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるロボツト装置付きマシニ
ングセンタの実施例を示す平面図、第２図は同実
施例の正面図、第３図は同ロボツト装置の構成・
作用を説明するための機構図、第４図は同実施例
の略示的な斜視図である。図中、１０……機械本
体部、１２……固定コラム、１４……主軸、２０
……ワークテーブル、３０……ロボツト装置、３
２……ロボツトアーム、３４……ロボツトハン
ド、６０……工具格納マガジン、８０……ワーク
供給テーブル、Ｔ……工具、Ｗ……ワーク。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機械本体の上部からその側方に延設した工具格
   納マガジンと、前記工具格納マガジンの下方の床
   面上に配設したワークの供給テーブルと、前記機
   械本体の縦形コラムの側面に密接延設した上・下
   直線ガイド杆とを設けると共に、前記上・下直線
   ガイド杆に沿つて上・下移動可能に、かつ、該
   上・下直線ガイド杆間近の支点まわりの一定軌道
   沿いに施回可能に設けられたロボツトハンド、前
   記上・下直線ガイド杆に沿う前記ロボツトハンド
   の上下移動を起動するモータ駆動のボールねじ・
   ナツト機構、前記支点回りに前記ロボツトハンド
   を旋回動作させる旋回モータを備えて前記機械本
   体に取付けられたロボツト装置を具備してなり、
   前記ロボツトハンドを上下動作させて前記工具マ
   ガジンと前記ワーク供給テーブルとに接近させ、
   また、旋回移動させて前記工具マガジン内の一つ
   の工具アーバおよび前記ワーク供給テーブル上の
   ワークに係合させ、かつ、前記ロボツトハンドは
   前記旋回移動の移動端で前記機械本体の機械主軸
   に接近可能な腕長を備えることにより、前記工具
   マガジンと前記機械主軸との間で工具アーバの交
   換を自在に行うと共に前記ワーク供給テーブルか
   ら機械のワークテーブル上にワークを供給設置で
   きるように構成されたことを特徴としたロボツト
   装置付きマシニングセンタ。