(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して作業を行う装置と、
前記装置に対して前記作業を行う領域に前記ワークを搬送するロボットと、
前記装置および前記ロボットを覆うカバーと、
前記カバーに覆われた空間内において、前記ロボットが設置される第一の空間と前記ワークに対して作業を行う装置が設置される第二の空間とに仕切る仕切カバーと、
前記仕切カバーに設けられたドアを開閉する開閉機構と、
前記第一の空間を一定温度に調整するための第一の空調器と、
前記第一の空間内部の温度が予め設定した範囲内である場合、前記開閉機構を作動させて前記ドアを開く制御装置と、
を有し、
前記第一の空間内に配置された前記ワークを、前記ワークを加工する順序で、前記第一の空調器の通風口に近くなるように前記ロボットでワークの並び替えを行ない、並び替えられた前記ワークに前記通風口から温度調整された空気を当てることにより前記ワークの温度を調整することを特徴とするシステム。
【請求項２】
ワークに対して作業を行う装置と、
前記装置に対して前記作業を行う領域に前記ワークを搬送するロボットと、
前記装置および前記ロボットを覆うカバーと、
前記カバーに覆われた空間内において、前記ロボットが設置される第一の空間と前記ワークに対して作業を行う装置が設置される第二の空間とに仕切る仕切カバーと、
前記仕切カバーに設けられたドアを開閉する開閉機構と、
前記第一の空間を一定温度に調整するための第一の空調器と、
を有し、
前記第一の空間内に配置された前記ワークを、前記ワークを加工する順序で、前記第一の空調器の通風口に近くなるように前記ロボットでワークの並び替えを行ない、並び替えられた前記ワークに前記通風口から温度調整された空気を当てることにより前記ワークの温度を調整し、前記第二の空間の内部の温度に対して前記第一の空間の温度が設定した範囲内である場合、前記開閉機構を駆動して前記ドアを開くことを特徴とするシステム。
【請求項３】
前記第一の空間内部に存在するワークの温度を測定する測定手段を有し、
前記ワークの温度が予め設定した範囲内である場合、前記開閉機構を駆動して前記ドアを開き、前記ロボットによって前記ワークに対して作業を行う装置に前記ワークを搬送することを特徴とする請求項１または２の何れか一つに記載のシステム。
【請求項４】
前記ワークに対して作業を行う装置、前記ロボット、前記カバー、及び前記仕切カバーが設置されるベースを有し、
前記ベースが除振装置上に設定されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対して作業を即時に行うことが可能なシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械や測定装置のようなワークに対して作業を行う装置において、設置場所の周囲温度の変動が加工や測定結果に影響することがある。特に精密な位置制御を必要とする工作機械あるいは測定装置といったワークに対して作業を行う装置では、設置環境の温度変動を抑えるために温度管理をするのが一般的である。さらにワークに対して作業を行う装置をカバーで覆い、空調器を用いてカバー内部を一定温度に空調する方法が用いられることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３２２０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
作業の自動化のためカバーで覆われたワークに対して作業を行う装置をロボットと組み合わせて使用する場合、ロボットによりワーク、工具、測定プローブなどをワークに対して作業を行う装置に供給あるいはワークに対して作業を行う装置から排出するために、ロボットアクセス用の開閉自在のドアが前記カバーに設けられる。工作機械あるいは測定装置といったワークに対して作業を行う装置を稼動させたとき、カバーに設けられたロボットアクセス用のドアを一時的に開放することになる。
【０００５】
上記のようにカバーを用いて周囲温度が規定値になるように空調されたワークに対して作業を行う装置を、ロボットを用いて自動化する場合、ロボットがワークに対して作業を行う装置にアクセスし、工具、測定プローブなどをワークに対して作業を行う装置に供給あるいはワークに対して作業を行う装置から排出するためにカバーに設けられたドアを開閉する必要がある。
【０００６】
ドアが開放された際に熱を発生するロボットにより加温されたカバー外部の空気によって、ワークに対して作業を行う装置が設置されたカバー内部の温度は変動してしまう。ロボットのアクセスが完了し、ドア閉鎖後にワークに対して作業を行う装置が精密な加工や測定の動作をするためにはカバー内部の温度が再び規定値に戻るまで待たなければならない。
【０００７】
特許文献１には、アームの先端に切粉吸引するノズルを設けた清掃ロボットを工作機械のクロスレールや主軸頭等の移動体に設け、工具がワークを加工する際の加工プログラムで定まる時間内に、ノズルが領域移動して切粉を吸引できる移動経路を設計し、加工中の工具と干渉する領域を除いた干渉領域の経路データのみを出力して清掃ロボットを制御し切粉を吸引して排出する装置が開示されている。特許文献１に開示されたロボットと工作機械とを組み合わせた構成が開示されているものの、カバー内に設置されたワークに対して作業を行う装置に対するロボットの発熱の影響を防止するものではない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ワークに対して作業を行う装置を覆うカバー内の温度の変動を少なくし、前記カバーのドアを閉鎖後、前記ワークに対して作業を行う装置の動作が即時に可能なシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の請求項１に係る発明は、ワークに対して作業を行う装置と、前記装置に対して前記作業を行う領域に前記ワークを搬送するロボットと、前記装置および前記ロボットを覆うカバーと、前記カバーに覆われた空間内において、前記ロボットが設置される第一の空間と前記ワークに対して作業を行う装置が設置される第二の空間とに仕切る仕切カバーと、前記仕切カバーに設けられたドアを開閉する開閉機構と、前記第一の空間を一定温度に調整するための第一の空調器と、前記第一の空間内部の温度が予め設定した範囲内である場合、前記開閉機構を作動させて前記ドアを開く制御装置と、を有し、前記第一の空間内に配置された前記ワークを、前記ワークを加工する順序で、前記第一の空調器の通風口に近くなるように前記ロボットでワークの並び替えを行ない、並び替えられた前記ワークに前記通風口から温度調整された空気を当てることにより前記ワークの温度を調整することを特徴とするシステムである。
本発明によれば、より効率よくワークの温度を制御できる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、ワークに対して作業を行う装置と、前記装置に対して前記作業を行う領域に前記ワークを搬送するロボットと、前記装置および前記ロボットを覆うカバーと、前記カバーに覆われた空間内において、前記ロボットが設置される第一の空間と前記ワークに対して作業を行う装置が設置される第二の空間とに仕切る仕切カバーと、前記仕切カバーに設けられたドアを開閉する開閉機構と、前記第一の空間を一定温度に調整するための第一の空調器と、を有し、前記第一の空間内に配置された前記ワークを、前記ワークを加工する順序で、前記第一の空調器の通風口に近くなるように前記ロボットでワークの並び替えを行ない、並び替えられた前記ワークに前記通風口から温度調整された空気を当てることにより前記ワークの温度を調整し、前記第二の空間の内部の温度に対して前記第一の空間の温度が設定した範囲内である場合、前記開閉機構を駆動して前記ドアを開くことを特徴とするシステムである。
従来は、主室（第二の空間）に設けられたドアを開放することにより主室内部の温度が変動してしまった場合、精度の高い加工ないし測定を行うためには主室内部の温度が設定した値に戻るのを待つ必要があった。本発明によれば、ドア開放時の主室内部の温度変動が少ないため、ドア閉鎖後、ワークに対して作業を行う装置は即座に動作可能となる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、前記第一の空間内部に存在するワークの温度を測定する測定手段を有し、前記ワークの温度が予め設定した範囲内である場合、前記開閉機構を駆動して前記ドアを開き、前記ロボットによって前記ワークに対して作業を行う装置に前記ワークを搬送することを特徴とする請求項１または２の何れか一つに記載のシステムである。
本発明によれば、請求項１の構成でワークの温度を他の熱源を使用して制御する場合と比較してコストが低くなる。
【００１５】
精密な加工、測定を行う場合、対象となるワークの温度とカバー内の温度に差があると精密な加工、測定が出来ない。ワークは外部から前室（第一の空間）に運び込まれるため、前室内部の温度に馴染むのに時間がかかる可能性がある。本発明よれば、直接ワークの温度を測定し、第二の空間内の温度に近い値になった場合にのみロボットでワークに対して作業を行う装置に供給することにより、精密な加工、測定が可能となる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、前記ワークに対して作業を行う装置、前記ロボット、前記カバー、及び前記仕切カバーが設置されるベースを有し、前記ベースが除振装置上に設定されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のシステムである。
【００１７】
工作機械や測定装置のようなワークに対して作業を行う装置において、設置場所の床振動が加工や測定結果に影響することがある。精密な装置においては除振装置を搭載したベースに設置することにより床振動の影響を低減することがある。自動化のため装置とロボットを組み合わせる場合、本発明によれば、ワークに対して作業を行う装置とロボットを同じ除振装置が搭載されているベースに載せることにより、両者の相対位置がずれることはない。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、ワークに対して作業を行う装置を覆うカバー内の温度の変動を少なくし、前記カバーのドアを閉鎖後、前記ワークに対して作業を行う装置の動作が即時に可能なシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】空調器およびロボットを備えた精密旋盤加工機を説明する図である。
【図２】空調器およびロボットを備えた精密三次元測定装置を説明する図である。
【図３】除振装置を備えたベース上に精密旋盤加工機およびロボットを搭載した例を示す図である。
【図４】前室内において一定温度に空調された空気を直接ワークに当てる例を示す図である。
【図５】前室内において温度センサを用いてワークの温度を直接測定する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。  
本発明は、ワークに対して作業を行う装置をカバーで覆う（主室：第二の空間）のと同様にロボットもカバーで覆い（前室：第一の空間）、主室を空調器で空調するのと同様に前室も空調器を用いて空調する。主室内部の温度と前室内部の温度をモニターし、温度差が設定した値以下であった場合のみ主室のドアを開閉可能とする。前室内部と主室内部の温度は、それぞれの室内に温度センサを取り付けて測定する形態、空調器に備わった温度センサによって測定する形態、前室内部の温度を、前室内においてワークの温度を測定し、ワークの温度を前室内部の温度とみなす形態がある。
【００２１】
本発明によれば、仕切カバーに設けられたドアを開放することにより主室内部の温度が変動してしまった場合、精度の高い加工ないし測定を行うためには主室内部の温度が設定した値に戻るのを待つ必要がある。本発明の解決手段によれば、仕切カバーに設けたドアの開放時の主室内部の温度変動が少ないため、ドア閉鎖後、ワークに対して作業を行う装置は即座に動作可能となる。本明細書では、ワークに対して作業を行う装置として、精密旋盤加工機１０（図１）、精密三次元測定装置４０（図２）を例として説明している。
【００２２】
図１は空調器およびロボットを備えた精密旋盤加工機を説明する図である。図１（ａ）、図１（ｂ）は、請求項１および請求項２の実施形態を示している。図１（ａ）は、第１開閉機構（図示せず）により開閉駆動される第１ドア３が開いてワーク２４が装置の外部から前室５に供給され、第２開閉機構（図示せず）により開閉駆動される第２ドア４が閉じて前室５と主室６が分離している状態を示す。
【００２３】
カバー１によって前室５と主室６が形成される。前室（第一の空間）５と主室（第二の空間）６とは仕切カバー２によって区画されている。カバー１には開口部が設けられ、該開口部には第１開閉機構（図示せず）により開閉自在の第１ドア３が取り付けられている。仕分カバー２には開口部が設けられ、該開口部には第２開閉機構（図示せず）により開閉自在の第２ドア４が取り付けられている。
【００２４】
この実施形態において、主室６に設置されたワークに対して作業を行う装置は、精密旋盤加工機１０である。精密旋盤加工機１０は、ベース１１上にＸ軸スライド１２に取り付けられたワーク２４を脱着自在に固定する主軸１３と、Ｚ軸スライド１５に取り付けられた工具付工具台１６から構成される。精密旋盤加工機１０は除振台１７上に設置されている。Ｘ軸スライド１２上の主軸１３に真空チャック１４を介してワーク２４を取り付け、Ｚ軸スライド１５上の工具付工具台１６に工具（図示せず）を取り付け、Ｘ、Ｚの２軸と主軸の回転により加工を行なう。
【００２５】
前室５には精密旋盤加工機１０にワーク２４を搬入し、該機械（精密旋盤加工機１０）から搬出するロボット２０が設置されている。ワーク搬送装置２２がレール２３上をカバー１の外部から前室５内に移動することにより、ワーク２４が前室５内に搬入される。ロボット２０はアームの先端に取り付けられたロボットハンド２１により、ワーク搬送装置２２によって運び込まれたワーク２４を把持し、主室６内の精密旋盤加工機１０に供給する。
【００２６】
ロボット２０は図示しないロボット制御装置により制御され、精密旋盤加工機１０は図示しない精密旋盤加工機制御装置により制御される。本発明の実施形態において、ロボット制御装置と精密旋盤加工機制御装置は相互に情報の送受を行う。
【００２７】
モータなどによって構成される第１開閉機構と第２開閉機構はドア開閉動作を制御するドア開閉用制御装置（図示せず）により制御される。ドア開閉用制御装置とロボット制御装置と精密旋盤加工機制御装置は相互に情報の送受を行う。なお、ドア開閉用制御装置の機能を、ロボット制御装置あるいはワークに対して作業を行う装置の制御装置に組み込んで構成してもよい。
【００２８】
ロボット２０が収められている前室５と、ワークに対して作業を行う装置が収められている主室６は、それぞれ空調器（第１空調器３０，第２空調器３１）により温度管理されている。第１空調器３０は管路を介して前室５内の空気を吸い込み、吸い込んだ空気を加温（または冷却）して、前室５内に戻す。吸い込んだ空気の温度を測定することで前室５内の温度を測定することができる。第２空調器３１は管路を介して主室６内の空気を吸い込み、吸い込んだ空気を加温（または冷却）して、主室６内に戻す。吸い込んだ空気の温度を測定することで主室６内の温度を測定することができる。第１空調器３０と第２空調器３１はそれぞれ図示しない空調用の制御装置により制御される。なお、前室５と主室６にそれぞれ温度センサ（図示せず）を設置して、それぞれの室内の温度を測定してもよい。
【００２９】
精密旋盤加工機１０を用いて精密な加工を行なうために、主室６内部の温度は第２空調器３１により一定温度に保たれている。一方、前室５内部の温度も第１空調器３０により主室６内部に近い温度に保たれている。主室６内部の温度に対し、前室５内部の温度が設定した温度範囲以内である場合のみ第２開閉機構により駆動される第２ドア４は開放可能となり、前室５に設置されたロボット２０はその場合のみワーク２４をワークに対して作業を行う装置（精密旋盤加工機１０）へ搬送可能となる。
【００３０】
図１（ｂ）は、第１ドア３は第１開閉機構により閉鎖し、第２ドア４は第２開閉機構により開放し、前室５のロボット２０が主室６内部のワークに対して作業を行う装置（精密旋盤加工機１０）にワーク２４を取り付けている様子を示している。
【００３１】
主室６内部の温度に対し、前室５内部の温度が設定した温度範囲以内であると、図１（ｂ）に示されるように、図示しない第２開閉機構により第２ドア４が開状態に駆動される。ロボット２０は前室５のワーク搬送装置２２からワーク２４を把持し、主室６の精密旋盤加工機１０の主軸１３に真空チャック１４を介してワーク２４を取り付ける。
【００３２】
図２は請求項１および請求項２の実施形態として、ワークに対して作業を行う装置が精密三次元測定装置４０の場合を示している。この場合も、図１の精密旋盤加工機１０と同様に、本発明に係るシステムとして、ロボット２０、カバー１、前室５、主室６、第１空調器３０、第２空調器３１を備える構造を備えている。ベース４１上のＹ軸（上下スライド４３）にＺ軸（前後スライド４２）が搭載され、Ｚ軸スライド（前後スライド４２）の先端に装着された測定プローブ４５をワーク２４に接触させて形状を計測する。また、ベース４１上に回転テーブル４４を搭載し、真空チャック（図示せず）を介してワーク２４を固定する。
【００３３】
図２は空調器３０，３１およびロボット２０を備えた精密三次元測定装置の実施形態が示されているが、精密三次元測定装置４０としては、ＣＣＤカメラ、静電容量変位計、レーザ計測器、白色干渉測定器といった非接触の測定装置など、様々な精密測定装置に適用可能である。また、ロボット２０はワーク交換だけでなく、プローブ交換やエアブローなど、測定装置の機上で可能な様々な自動化用途に適用できる。
【００３４】
図３は除振装置を備えたベース上に精密旋盤加工機およびロボットを搭載した例を示す図である。図３は、請求項３の実施形態を示している。請求項１（図１参照）とほぼ同じ構成であるが、除振台１９を備えるベース１８上にワークに対して作業を行う装置（精密旋盤加工機１０）およびロボット２０が載っている点が異なる。
【００３５】
ロボット２０をベース１８上に搭載した場合は、ロボット２０を床に設置した場合よりも、ロボット２０がワーク２４を交換するためのリーチが少なくて済む分、ロボット２０のサイズが小さくなるので、コスト的なメリットがある。また、ロボット２０が床面積を占有しない分、システム全体の設置面積を低減できるメリットがある。更に、除振台１９は位置（姿勢）の再現性がない場合が多く、ベース１８上にロボット２０が設置されることで、除振台１９の位置（姿勢）に関係なく、ロボット２０とワーク２４の相対座標は各軸を正確に位置決め制御すれば一意に決まる。真空チャックを用いる場合は、ワーク中心と主軸中心を正確に一致させることが必要なので、位置の再現性の高いワーク着脱は重要である。
【００３６】
図４は前室内において一定温度に空調された空気を直接ワークに当てる例を示す図である。図４は、請求項３、請求項４の実施形態として図１の構成で、前室５の第１空調器３０の通風口３２をワーク２４の近くに配置したものである。通風口３２から排出される一定温度に空調された空気を直接ワーク２４に当てることにより、ワーク２４を低コストかつ効率的に前室５の設定温度に近づけることが可能となる。つまり、ワーク２４の温度を前室５の温度と看做して、第２ドア４の開閉制御を行う。ワーク搬送装置２２上のワーク２４を加工する順序で、通風口３２に近くなるようにロボット２０でワーク２４の並び替えを行なうことで、ワーク２４の温度を効率的に前室５の設定温度に近づけることが可能となる。
【００３７】
図５は前室内において温度センサ２５を用いてワークの温度を直接測定する例を示す図である。図５は請求項５の実施形態として図１の構成で、前室５内のロボット２０を抽出した図である。温度センサ２５を用いて、ワーク搬送装置２２に載置されたワーク２４の温度を直接測定し、ワーク２４の温度が設定した数値の範囲内に入っている場合、第２開閉機構により第２ドア４を開放し、ロボット２０がワークに対して作業を行う装置（精密旋盤加工機１０）にワーク２４を供給する。ワーク２４の寸法は温度の影響を受けて増減するので、精密加工および精密測定においては、主室６内部の温度に近い温度のワーク２４を供給するのが重要である。
【００３８】
本発明によれば、カバーに設けられたドアを開放することによりカバー内部温度が変動してしまった場合、精度の高い加工ないし測定を行うためにはカバー内部の温度が設定した値に戻るのを待つ必要がある。本発明の解決手段によれば、ドア開放時のカバー内部の温度変動が少ないため、ドア閉鎖後、ワークに対して作業を行う装置は即座に動作可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
１  カバー
２  仕切カバー
３  第１ドア
４  第２ドア
５  前室
６  主室
１０  精密旋盤加工機
１１  ベース
１２  Ｘ軸スライド
１３  主軸
１４  真空チャック
１５  Ｚ軸スライド
１６  工具付工具台
１７  除振台
１８  ベース
１９  除振台
２０  ロボット
２１  ロボットハンド
２２  ワーク搬送装置
２３  レール
２４  ワーク
２５  温度センサ
３０  第１空調器
３１  第２空調器
３２  通風口
４０  精密三次元測定装置
４１  ベース
４２  前後スライド
４３  上下スライド
４４  回転テーブル
４５  測定プローブ
４６  除振台
【図１】
0006001701.tif 000002
【図２】
0006001701.tif 000003
【図３】
0006001701.tif 000004
【図４】
0006001701.tif 000005
【図５】
0006001701.tif 000006