JPWO2020012797A1

JPWO2020012797A1 - 工具収納方法

Info

Publication number: JPWO2020012797A1
Application number: JP2019534781A
Authority: JP
Inventors: 敏彦加藤; 林　博之; 博之林
Original assignee: Matsuura Machinery Corp
Current assignee: Matsuura Machinery Corp
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2020-07-27
Also published as: WO2020012797A1

Abstract

【課題】工作機械から引渡された工具を、工具収納ラックに収納する工具搬送ロボットの作動に要するスペースを縮小し得るような工具の収納方法を提供する。工作機械（１）から引渡された工具（４）を、工具搬送ロボット（３）によって、工具収納ラック（２）に収納する方法であって、収納に際し、工具搬送ロボット（３）の基台（３１）の後退と共に、又は当該後退の後に、ロボットアーム（３３）によって把持された工具（４）が、工作機械（１）と工具収納ラック（２）との間の前後方向を向き、かつ工具（４）の後端と工具収納ラック（２）との間に所定の隙間を形成するに至るまで、ロボットアーム（３３）と共に鉛直方向の旋回を行うか、又は支柱（３２）及びロボットアーム（３３）と共に水平方向の旋回を行う、工具の収納方法。【選択図】図１

Description

本発明は、上下及び左右方向に複数段の工具を収納する棚を有する工具収納ラックと、工作の対象となる工具を授受し得る工具交換アームを備えた工作機械との間にて作動する工具搬送ロボットが、工具交換アームから引渡された工具を、工具搬送ロボットによって工具を収納する方法を対象としている。

図３（ａ）に示すように、工具搬送ロボット３は、工具収納ラック２と工作機械１との間における前後方向に移動自在の台車、当該台車から上側方向に突設され、前記左右方向に移動自在であってかつ水平方向に旋回自在である支柱３２、及び当該支柱３２から水平方向に突設され、上下方向に移動自在であってかつ把持した工具と共に、鉛直方向に旋回自在である工具交換アーム１２を備えている。

このような工具搬送ロボット３の作動による工具収納方法においては、図３（ａ）に示す工具搬送ロボット３における作動によって、図３（ｂ）に示すように、工具４は、以下のような順序によって、工作機械１から工具収納ラック２に移動し、かつ工具収納ラック２に収納されている（尚、図３（ｂ）においては、工具４の移動に関与している工具搬送ロボット３及びその構成要素である基台３１、支柱３２、ロボットアーム３３の図示を省略している。）。
（１）．工作機械１の主軸１１の側から移動して来た工具交換アーム１２から、ロボットアーム３３への工具４の引渡し
（２）．基台３１の工作機械１側から工具収納ラック２側への前側方向に沿った移動
（３）．支柱３２の左右方向の移動、及び支柱３２におけるロボットアーム３３の上下方向への移動
（４）．ロボットアーム３３によって鉛直方向下方に支持された工具４の水平方向であって前後方向を向いた状態にて把持され、かつ当該把持の反対側である工具４の後端と工具収納ラック２との間に所定の隙間を形成するに至るまでロボットアーム３３との一体状態による鉛直方向における旋回
（５）．基台３１の更なる前方への移動による工具４の工具収納ラック２への収納

工具搬送ロボット３は、通常工具収納ラック２と工作機械１との前後方向の間における定在位置に基台３１を左右方向とした上で配置されている。

従来技術においては、前記（４）の工具４のロボットアーム３３との一体状態による旋回は、前記の定在位置において行われているが、工具搬送ロボット３が前記定在位置に配置されている場合には、前記（４）のように工具４の後端と工具収納ラック２との間に、所定の隙間を形成するようなスペースが設定されている。
尚、図３（ａ）においては、ロボットアーム３３を移動枠３３０が囲んだ状態にて一体となって移動し、ロボットアーム３３の安定した移動に寄与しているが、移動枠３３０は必要不可欠という訳ではない。

他方、工具収納ラック２と工作機械１との間には、工作機械１の作動によって発生した金属粉末の飛散を防止するための遮蔽板（図示せず）が設置されているが、前記定在位置と当該遮蔽板との間においても、工具搬送ロボット３の点検及び検査を行うために、前後方向に沿った所定のスペースが設定されている。

然るに、工具収納ラック２及び工作機械１を配置している作業現場においては、工具搬送ロボット３だけでなく、他の安全制御装置等の配置を必要としており、前記作業現場には決して十分なスペースが確保されている訳ではない。
従って、前記定在位置にて、前記（４）の旋回が行われることは、工作機械１と工具収納ラック２との間にて工具搬送ロボット３の前後の双方にて不動のスペースを必要とすることを意味している。

従来技術においては、前記のような不動のスペースを必要とすることにつき、格別の工夫が行われている訳ではない。

因みに、特許文献１においては、工作機械の存在を前提とした上で、工具収納手段に対し作動し、かつロボットとしての機能を有している工具の搬送装着手段に関する構成を開示しているが（特許請求の範囲）、当該搬送装着手段の定在位置における配置及び当該配置に基づくスペースが必要であることにつき、格別の工夫は行われていない。

同様に、特許文献２においても、工作機械と工具を収納する工具マガジンとの間にロボット機能を有している工具交換装置が介在する構成を開示しているが（請求項１）、当該工具交換装置の定在位置における配置及び当該配置に基づくスペースが必要であることにつき、格別の工夫が行われている訳ではない。

特公昭６１−５０７４０号公報特開２０００−８４７７８号公報

本発明は、工作機械から引渡された工具を、工具収納ラックに収納する工具搬送ロボットの作動に要するスペースを縮小し得るような工具収納方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の構成は、
１．上下及び左右方向に複数段の工具４を収納する棚を備えている工具収納ラック２と、工作の対象となる工具４を授受し得る工具交換アーム１２を備えた工作機械１との間にて作動する工具搬送ロボット３が工具交換アーム１２から引渡された工具４を、工具収納ラック２に収納する方法であって、工具搬送ロボット３は、工具収納ラック２と工作機械１との間における前後方向に移動自在の台車、当該台車から上側方向に突設され、前記左右方向に移動自在であってかつ水平方向に旋回自在である支柱３２、及び当該支柱３２から水平方向に突設され、上下方向に移動自在であってかつ把持した工具４と共に、鉛直方向に旋回自在である工具交換アーム１２を備えており、工具搬送ロボット３によって工具４を工具収納ラック２に収納するに際し、基台３１が通常前後方向において配置されている定在位置から順次後退すると共に、ロボットアーム３３によって鉛直方向下方に把持された工具４が、水平方向であって前後方向を向いた状態にて把持され、かつ当該把持の反対側である工具４の後端と工具収納ラック２との間に所定の隙間を形成するに至るまで、ロボットアーム３３と共に鉛直方向に旋回するか、又は基台３１が前記定在位置から後退した後に、ロボットアーム３３によって前記鉛直方向下方に把持された工具４が、前記隙間を形成するに至るまで、ロボットアーム３３と共に鉛直方向に旋回する工具収納方法、
２．上下及び左右方向に複数段の工具４を収納する棚を備えている工具収納ラック２と、工作の対象となる工具４を授受し得る工具交換アーム１２を備えた工作機械１との間にて作動する工具搬送ロボット３が工具交換アーム１２から引渡された工具４を、工具収納ラック２に収納する方法であって、工具搬送ロボット３は、工具収納ラック２と工作機械１との間における前後方向に移動自在の台車、当該台車から上側方向に突設され、前記左右方向に移動自在であってかつ水平方向に旋回自在である支柱３２、及び当該支柱３２から水平方向に突設され、上下方向に移動自在であってかつ把持した工具４と共に、鉛直方向に旋回自在である工具交換アーム１２を備えており、工具搬送ロボット３によって工具４を工具収納ラック２に収納するに際し、基台３１が通常前後方向において配置されている定在位置から順次後退すると共に、ロボットアーム３３によって所定の水平方向の角度にて把持された工具４が、前後方向を向いた状態にて把持され、かつ当該把持の反対側である後端の位置と工具収納ラック２との間に所定の隙間を形成するに至るまで支柱３２及びロボットアーム３３と共に水平方向に旋回するか、又は基台３１が前記定在位置から後退した後に、ロボットアーム３３によって所定の水平方向の角度にて把持された工具４が、前記隙間を形成するに至るまで、支柱３２及びロボットアーム３３と共に水平方向に旋回する工具収納方法、
からなる。

前記基本構成１、２に立脚している本発明においては、基台が所定距離だけ後退した上で、工具の前記（４）の旋回が実現していることから、前記後退した距離だけ、工作機械と工具収納ラックとの間の前後方向のスペースを縮小することができる。

このような縮小したスペースにおいて、工具を工具収納ラックから取り出す際においても、前記（５）の収納方向と、逆方向である基台の後方への移動を伴う工具の工具収納ラックからの取り出しの後に、基台を後退させた上で、工具のロボットハンドとの一体による前記（４）と逆方向の鉛直方向における旋回（基本構成１の場合）又は工具の支柱及びロボットハンドとの一体による収納段階と逆方向の水平方向における旋回（基本構成２の場合）によって、工具収納ラックから工具を取り出し、かつ工具交換アームへの移動に移行することができる。

基本構成１のうち、基台の後退及び工具のロボットアームとの一体による旋回を示す側面図であって、（ａ）は、基台の後退と共に旋回する場合を示しており、（ｂ）は、基台の後退の後に、旋回する場合を示す。尚、下側図面におけるａは、工具の後端と工具収納ラックの工作機械側に面した位置、即ち後端位置との間にて形成された隙間の幅を示す。基本構成２のうち、基台の後退及び工具の支柱及びロボットアームとの一体による旋回を示す上面図であって、（ａ）は、基台の後退と共に旋回する場合を示しており、（ｂ）は、基台の後退の後に、旋回する場合を示す。尚、下側図面におけるａは、工具の後端と工具収納ラックの工作機械側に面した位置、即ち後端位置との間にて形成された隙間の幅を示す。従来技術に立脚した上で、本発明の基本的前提を説明しており、（ａ）は、工具搬送ロボットの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、工作機械及び工具収納ラックの配置関係並びに工具が順次移動する工程を示す側面図である。尚、図３（ａ）において、ストレートの斑点によって示される帯状領域のうち、水平方向の領域は、支柱の基台における左右方向移動領域を示しており、垂直方向の領域は、ロボットアームの支柱における上下方向の移動領域を示す。

基本構成１は、図３（ａ）に示すロボットの作動によって、図３（ｂ）に示すような前記（１）〜（５）記載の移動が行われることを前提としている。

従来技術においては、前記（４）の移動が、ロボットの定在位置にて行われている。

これに対し、基本構成１においては、図１（ａ）、（ｂ）のように、基台３１が後退した上で、前記（４）の旋回が行われている。

基本構成２もまた、図３（ｂ）に示すような前記（１）〜（５）記載の移動が行われることを前提としているが、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基台３１が後退した上で、前記（４）の旋回に代えて、ロボットアーム３３によって水平方向の所定角度の下に把持された工具４が前後方向を向いた状態にて把持され、かつ当該把持の反対側である後端の位置と工具収納ラック２との間に所定の隙間を形成するに至るまで支柱３２によって水平方向に旋回している。

このように、基本構成１及び同２においては、定在位置にて工具４の後端と工具収納ラック２とが所定の隙間を形成するような旋回を行うのではなく、図１（ａ）、（ｂ）及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基台３１の後退及び前記隙間の形成を実現することによって、工具搬送ロボット３が工具４を工具収納ラック２に収納するために作動するスペースを後退する距離だけ縮小することができる。

基本構成１の図１（ａ）に示す作動状態、及び基本構成２の図２（ａ）に示す作動状態の場合には、前記後退と前記隙間の形成とが同時に行われており、効率的な作動を実現することができる。

これに対し、基本構成１の図１（ｂ）に示す作動状態、及び基本構成２の図２（ｂ）に示す作動状態は、前記後退の後に前記隙間の形成を実現しており、シンプルな制御を可能としている。

基本構成１及び同２においては、以下のような実施形態を採用することができる。
（ｉ）．工具４の後端と工具収納ラック２との間にて所定の隙間を形成するような状態に至るまで基台３１の後退及び工具４の旋回が行われる前に、支柱３２の領域３１０に沿った左右方向の移動及びロボットアーム３３の領域３２０に沿った上下方向の移動が既に終了しており、前記旋回の後に基台３１の更なる前進によって、工具４を工具収納ラック２に収納することを特徴とする実施形態。
上記実施形態の場合には、工具４の移動については、前記（３）の移動が前記後退及び旋回よりも前段階に実現することに帰する。
（ii）．工具４の後端と工具収納ラック２との間にて所定の隙間を形成するような状態に至るまで基台３１の後退及び工具４の旋回が行われる前に、支柱３２の領域３１０に沿った左右方向移動及びロボットアーム３３の領域３２０に沿った上下方向移動の何れか一方が終了しており、前記後退及び前記旋回が行われた後に、支柱３２の左右方向移動及びロボットアーム３３の上下方向移動の他方が行われ、その後、基台３１の更なる前進によって工具４の工具収納ラック２に対する収納が行われることを特徴とする実施形態。
上記実施形態の場合には、前記後退及び前記旋回の前に、（３）の移動のうちの上下方向移動及び左右方向移動の何れか一方が実現され、前記後退及び前記旋回の後に、（３）の上下方向移動及び左右方向移動の他方が実現されることに帰する。
（iii）．工具４の後端と工具収納ラック２との間にて所定の隙間を形成するような状態に至るまで基台３１の後退及び工具４の旋回が行われた後に、支柱３２の領域３１０に沿った左右方向の移動及びロボットアーム３３の領域３２０に沿った上下方向の移動が行われ、その後、基台３１の更なる前進によって、工具４を工具収納ラック２に収納することを特徴とする実施形態。
上記実施形態の場合には、前記後退及び前記旋回の後に、（３）の移動が実現されることに帰する。

このように、基本構成１及び同２においては、従来技術における（１）〜（５）の順序とは別に、様々な移動の順序を選択することができる。

基本構成１及び同２においては、工具４の後端と工具収納ラック２との間に所定の隙間を形成する状態が、工具４の後端と工具収納ラック２とが近接した状態とするような実施形態を採用することができる。

このような実施形態においては、工具搬送ロボット３の作動に必要なスペースを更に縮小することができる。

以下、実施例に即して説明する。

実施例１は、基台３１が後退する距離が、ロボットアーム３３によって把持されている工具４における長手方向の長さの寸法と同一であることを特徴としている。

実施例１の場合には、ロボットアーム３３が把持している工具４における個別の長さ寸法に対応して基台３１の後退距離が設定されることから、当該長さ寸法が小さい工具４の場合には、スピーディーな後退、更には隙間の形成を実現することができる。

実施例２は、基台３１が後退する距離が長手方向において最大の長さ寸法を有する工具４における当該長さ寸法と同一であることを特徴としている。

実施例２の場合には、基台３１の後退距離が長手方向にて最大の長さ寸法に対応して、前記後退につき、シンプルな制御を実現することができる。

本願発明は、工作機械から引渡された工具の工具収納ラックへの収納、更には工具収納ラックから取り出した工具の工作機械への引渡しに作動する工具搬送ロボットが作動するスペースを縮小し得ることから、工具収納ラック、工作機械及び工具搬送ロボットを構成単位とする一連の装置において、広範に利用することができる。

１工作機械
１１主軸
１２工具交換アーム
２工具収納ラック
３工具搬送ロボット
３０基台を支える移動輪
３１基台
３２支柱
３３ロボットアーム
３３０移動枠
３１０支柱の基台における左右方向移動領域
３２０ロボットアームの支柱における上下方向移動領域
４工具

【０００４】
２から引渡された工具４を、工具収納ラック２に収納する方法であって、工具搬送ロボット３は、工具収納ラック２と工作機械１との間における前後方向に移動自在の台車、当該台車から上側方向に突設され、前記左右方向に移動自在であってかつ水平方向に旋回自在である支柱３２、及び当該支柱３２から水平方向に突設され、上下方向に移動自在であってかつ把持した工具４と共に、鉛直方向に旋回自在であるロボットアーム１２を備えており、工具搬送ロボット３によって工具４を工具収納ラック２に収納するに際し、基台３１が通常前後方向において配置されている定在位置から順次後退すると共に、ロボットアーム３３によって鉛直方向下方に把持された工具４が、水平方向であって前後方向を向いた状態にて把持され、かつ当該把持の反対側である工具４の後端と工具収納ラック２との間に所定の隙間を形成するに至るまで、ロボットアーム３３と共に鉛直方向に旋回するか、又は基台３１が前記定在位置から後退した後に、ロボットアーム３３によって前記鉛直方向下方に把持された工具４が、前記隙間を形成するに至るまで、ロボットアーム３３と共に鉛直方向に旋回し、しかも基台３１が後退する距離が、ロボットアーム３３によって把持されている工具４における長手方向の長さの寸法と同一であるか、又は長手方向において最大の長さ寸法を有する工具４における当該長さ寸法と同一である工具収納方法、
２．上下及び左右方向に複数段の工具４を収納する棚を備えている工具収納ラック２と、工作の対象となる工具４を授受し得る工具交換アーム１２を備えた工作機械１との間にて作動する工具搬送ロボット３が工具交換アーム１２から引渡された工具４を、工具収納ラック２に収納する方法であって、工具搬送ロボット３は、工具収納ラック２と工作機械１との間における前後方向に移動自在の台車、当該台車から上側方向に突設され、前記左右方向に移動自在であってかつ水平方向に旋回自在である支柱３２、及び当該支柱３２から水平方向に突設され、上下方向に移動自在であってかつ把持した工具４と共に、鉛直方向に旋回自在であるロボットアーム１２を備えており、工具搬送ロボット３によって工具４を工具収納ラック２に収納するに際し、基台３１が通常前後方向において配置されている定在位置から順次後退すると共に、ロボットアーム３３によって所定の水平方向の角度にて把持された工具４が、前後方向を向いた状態にて把持され、かつ当該把持の反対側である後

Claims

上下及び左右方向に複数段の工具を収納する棚を備えている工具収納ラックと、工作の対象となる工具を授受し得る工具交換アームを備えた工作機械との間にて作動する工具搬送ロボットが工具交換アームから引渡された工具を、工具収納ラックに収納する方法であって、工具搬送ロボットは、工具収納ラックと工作機械との間における前後方向に移動自在の台車、当該台車から上側方向に突設され、前記左右方向に移動自在であってかつ水平方向に旋回自在である支柱、及び当該支柱から水平方向に突設され、上下方向に移動自在であってかつ把持した工具と共に、鉛直方向に旋回自在である工具交換アームを備えており、工具搬送ロボットによって工具を工具収納ラックに収納するに際し、基台が通常前後方向において配置されている定在位置から順次後退すると共に、ロボットアームによって鉛直方向下方に把持された工具が、水平方向であって前後方向を向いた状態にて把持され、かつ当該把持の反対側である工具の後端と工具収納ラックとの間に所定の隙間を形成するに至るまで、ロボットアームと共に鉛直方向に旋回するか、又は基台が前記定在位置から後退した後に、ロボットアームによって前記鉛直方向下方に把持された工具が、前記隙間を形成するに至るまで、ロボットアームと共に鉛直方向に旋回する工具収納方法。
上下及び左右方向に複数段の工具を収納する棚を備えている工具収納ラックと、工作の対象となる工具を授受し得る工具交換アームを備えた工作機械との間にて作動する工具搬送ロボットが工具交換アームから引渡された工具を、工具収納ラックに収納する方法であって、工具搬送ロボットは、工具収納ラックと工作機械との間における前後方向に移動自在の台車、当該台車から上側方向に突設され、前記左右方向に移動自在であってかつ水平方向に旋回自在である支柱、及び当該支柱から水平方向に突設され、上下方向に移動自在であってかつ把持した工具と共に、鉛直方向に旋回自在である工具交換アームを備えており、工具搬送ロボットによって工具を工具収納ラックに収納するに際し、基台が通常前後方向において配置されている定在位置から順次後退すると共に、ロボットアームによって所定の水平方向の角度にて把持された工具が、前後方向を向いた状態にて把持され、かつ当該把持の反対側である後端の位置と工具収納ラックとの間に所定の隙間を形成するに至るまで支柱及びロボットアームと共に水平方向に旋回するか、又は基台が前記定在位置から後退した後に、ロボットアームによって所定の水平方向の角度にて把持された工具が、前記隙間を形成するに至るまで、支柱及びロボットアームと共に水平方向に旋回する工具収納方法。
請求項１及び同２記載の基台の後退及び工具の旋回が行われる前に、支柱の左右方向の移動及びロボットアームの上下方向の移動が既に終了しており、前記後退及び旋回の後に基台の更なる前進によって、工具を工具収納ラックに収納することを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載の工具収納方法。
請求項１及び同２記載の基台の後退及び工具の旋回が行われる前に、支柱の左右方向移動及びロボットアームの上下方向移動の何れか一方が終了しており、前記後退及び旋回が行われた後に、支柱の左右方向移動及びロボットアームの上下方向移動の他方が行われ、その後、基台の更なる前進によって工具の工具収納ラックに対する収納が行われることを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載の工具収納方法。
請求項１及び同２記載の基台の後退及び工具の旋回が行われた後に、支柱の左右方向の移動及びロボットアームの上下方向の移動が行われ、その後、基台の更なる前進によって、工具を工具収納ラックに収納することを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載の工具収納方法。
前記所定の隙間を形成するような状態が工具の後端と工具収納ラックとが近接した状態であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５の何れか一項に記載の工具収納方法。
基台が後退する距離が、ロボットアームによって把持されている工具における長手方向の長さ寸法と同一であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６の何れか一項に記載の工具収納方法。
基台が後退する距離が、長手方向において最大の長さを有する工具における当該長さ寸法と同一であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６の何れか一項に記載の工具収納方法。