(57)【要約】      （修正有）【課題】ガントリータイプのワーク搬送装置において、ロボットの動作による規制で機械と安全カバーの間の設置スペースが大きくならないようにする。また、多関節ロボットの重量を軽くすることでワーク搬送ロボットの全体の大きさを小さくする。【解決手段】工作機械の上方に設けられたガントリーレール２を移動する台車３と、台車に設けられたロボットによりワーク１４を搬送するワーク搬送装置において、ロボットが、台車に固定されたロボットベース４と第１アーム５はスライド機構により上下に移動し、第１アームと第２アーム７は第１関節６で連結し、第２アームと第３アーム９は第２関節１０で連結し、第３アームにはロボットハンド１１を固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
門型の架台と、架台の上方に設けられたガントリーレールを移動する台車と、台車に設けられたロボットによりワークを搬送するワーク搬送装置において、ロボットが、台車に固定されたロボットベースと、ロボットベースとはスライド機構により上下に移動する第１アームと、第１アームと第１関節で連結した第２アームと、第２アームと第２関節で連結した第３アームと、第３アームにロボットハンドを固定したことを特徴とするワーク搬送装置。
【請求項２】
第３アームは軸方向に対して第３アーム旋回機構を持ち、ロボットハンドは第３アームに複数固定することを特徴とする請求項1のワーク搬送装置。
【請求項３】
第１アーム及び第２アームの軸方向に旋回機構を持つことを特徴とする請求項１または請求項２のワーク搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の上方でワークを搬送し、ワークの脱着を行うワーク搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械へのワークの供給・排出を行う場合、設置場所の省スペース化に有効なガントリータイプのワーク搬送用装置が多く使用されている。特に工作機械の上面カバーが開閉する機械では、ガントリーレールを左右に走行する動作と、上下に動作するだけの最短距離でワークを搬送する事ができるため、上下駆動のワーク搬送装置が使用される場合が多い。
しかし、前面カバーが開閉する機械の場合には、ガントリーレールを左右に走行する動作と、上下に動作するのに加え、前後に移動する必要が有るため、多関節ロボットや直交ロボットが使用されている。
【０００３】
多関節ロボットを使用したガントリータイプのワーク搬送用装置も多く考案されており、特許文献１  特開閉８−１７４４４９号公報のように、壁掛けロボットをガントリーレールを走行する台車に固定する方法が用いられている。壁掛けロボットは床置きの多関節ロボットと同じく、ロボットベースと第１アームが第１関節で連結されており、第１アームと第２アームが第２関節で連結されており、第２アームと第３アームが第３関節で連結されており、第３アームにはロボットハンドが固定されている。ロボットベース及び各アームは関節で連結されているため、各関節が個別に揺動運動を行うことで上下及び前後の運動を行い、ワークの搬入・搬出を行うことを可能にしている。また、ロボットベース及び各アームはそれぞれの軸方向に旋回機構を持つものもあり、より複雑な動作を可能にしているものもある。
【０００４】
しかし、この構成の多関節ロボットは関節を揺動させることで上下及び前後の運動を行っているため、ロボットハンドがロボットベースに近い位置にある時には第１アームと第２アームが折りたたまれた状態になり、第１アームと第２アームの連結部である第２関節はロボットベースよりも通路側に飛び出す位置に出っ張ることになり、安全上設けられる安全カバーの位置を通路側に大きく設定する必要が有り、安全カバーの設置スペースが広くなるという問題がある。
【０００５】
また、ガントリーレールを走行する台車に壁掛けロボットが取り付けられるので、壁掛けロボットの重量が台車に全てかかり、その重量を保持する台車及び走行のガイド部が大きくなる。さらにガントリーレールを走行する台車を駆動させる駆動源である走行モーターの出力が大きくなるため、全体の大きさが大きくなり、価格も高くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７４４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ガントリータイプのワーク搬送装置において、ロボットの動作による規制で機械と安全カバーの間の設置スペースが大きくならないようにすることを課題とする。また、多関節ロボットの重量を軽くすることでワーク搬送ロボットの全体の大きさを小さくする事を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための手段として、工作機械の上方に設けられたガントリーレールを移動する台車と、台車に設けられたロボットによりワークを搬送するワーク搬送装置において、ロボットが、台車に固定されたロボットベースと第１アームはスライド機構により上下に移動し、第１アームと第２アームは第１関節で連結し、第２アームと第３アームは第２関節で連結し、第３アームにはロボットハンドを固定する。
【０００９】
また、第３アームは軸方向に対して第３アーム旋回機構を持ち、複数のロボットハンドを固定する事もできる。
【００１０】
さらに、第１アーム及び第２アームも軸方向に旋回機構を持つことでさらに複雑な動作を行うことが出来るようになる。
【発明の効果】
【００１１】
工作機械の上方に設けられたガントリーレールを移動する台車と、台車に設けられたロボットによりワークを搬送するワーク搬送装置において、ロボットが、台車に固定されたロボットベースと第１アームはスライド機構により上下に移動し、第１アームと第２アームは第１関節で連結し、第２アームと第３アームは第２関節で連結し、第３アームにはロボットハンドを固定することにより、他の多関節ロボットの様に第１アームと第２アームの連結部の関節が鋭角になり、機械とは反対側の通路側に出っ張ることが無くなるので、安全柵で囲わなければならない範囲を少なくでき、場所を有効に使用する事ができるようになった。
【００１２】
さらに、ロボットベースと第１アームを関節で連結していた従来の多関節ロボットでは、ロボットベース及び第１アームと第１関節が第２アームより先端側の荷重を受けなければならないため、強度及び大きさが大きくなり、それに伴い重さも重くなっていた。
しかし、本発明によれば、ロボットベースと第１アームは第１関節による揺動運動ではなくスライド機構により上下にスライドするため、揺動運動を可能にするだけの強度をロボットベース及び第１アームが持つ必要が無く、ロボットベース及び第１アームは小さくすることが出来るので、それに伴いロボット自体の重量も大幅に軽量化する事ができる。当社の試算では通常の多関節ロボットを使用した場合の重量が３２０ｋｇであるのに対して第１アームがスライド機構のロボットでは２１０ｋｇになり、約３４％のロボット重量の低減になった。
【００１３】
また、ロボット重量が軽くなったことにより、ガントリーレールを走行する台車にかかる負荷も低減出来るので、台車を駆動させる走行モーターの大きさを下げることが出来、ワーク搬送ロボットの大きさ及び価格も下げることが出来る。
【００１４】
さらに、第３アームの軸方向に対して第３アーム旋回機構を設けることにより、第３アームの先端に複数のロボットハンドを設けて加工ワークの取り出しと未加工ワークの挿入を、一回の上昇・第3アーム旋回・下降の一連の動作で可能になり、短時間に行うことが出来るようになる。
【００１５】
また、第1アームおよび第２アームのどちらか、または両方に旋回機構を取り付けた構成にすることで、さらに複雑な動作が可能になり、工作機械内部や周辺機器などの出っ張りを回避してワークの搬送を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ワーク搬送ロボットの待機状態を示した説明図である。
【図２】ワーク搬送ロボットのワーク脱着状態を示した説明図である。
【図３】ワーク搬送ロボットと機械の状態を示した説明図である。
【図４】従来のワーク搬送ロボットの待機状態を示した説明図である。
【図５】従来のワーク搬送ロボットのワーク脱着状態を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のワーク搬送装置は、図３に示すように工作機械1にワークを搬送し、受け渡しを行う搬送装置である。
【実施例１】
【００１８】
本ワーク搬送装置は、門型の架台上部にガントリーレール２を配設し、台車３がガイドレール２上を左右に移動可能に配設されている。台車３に固定されたロボットによりワーク１４を工作機械1に搬送し、加工済みワークを次工程に搬送する。図３は、搬入装置１５で搬送されてきたワーク１４を工作機械1に搬送し、加工済みのワークを排出装置１６に搬送する例であるが、１台または複数のロボットで、複数の機械を連結して搬送することもできる。
【００１９】
ロボットは台車３にロボットベース４が固定され、ロボットベース４と第１アーム５は上下にスライドするように駆動する。第１アーム５は第２アーム７と第１関節６で連結し、第１関節６を中心に揺動運動を行う。第２アーム７は第３アーム９と第２関節８で連結し、第２関節８を中心に揺動運動を行う。
第３アーム９にはロボットハンド１１が複数固定され、第３アーム９には軸方向を中心に回転する第３アーム旋回機構１２が構成されており、ロボットハンド１１の方向を切り替えることができる。本実施例ではロボットハンド１１が複数で、第３アーム９に第３アーム旋回機構１２がついているが、他の実施例としてロボットハンドが１個でもよく、また第3アーム旋回機構12がなくても良い。
【００２０】
次に動作について説明する。
台車３を搬入装置１５の上方まで左右にスライドさせて移動する。
第１アーム５を下降させて搬入装置１５からロボットハンド１１で未加工のワーク１４をクランプし、第１アーム５を上昇させる。次に台車３をスライドさせ、工作機械１の前まで移動し、第１関節６を回転させて第２アームを動かすとともに、第１アーム５を下降させてロボットハンド１１を工作機械1内部の加工済みワークの上方まで動かす。そして、加工済みワークをクランプできる位置までロボットハンド１１を下降させ、加工済みワークをクランプさせる。その後、一旦第１アーム５を上昇させてから第３アーム旋回機構１２を回転させ、搬入装置１５から搬送してきた未加工のワークを工作機械1のチャックの位置まで下降させ、ワークの受け渡しを行う。次に第１アーム5を上昇させ、第１関節６を揺動させて加工済みワークを工作機械1の外部に移動させるとともに、台車３を排出装置16の上方まで移動させてワーク１４の排出を行うことで一連の動作を完了させる。
【００２１】
この時、ワークの向きを一定の角度に保って搬送するために第１関節および第２関節の角度は協調して動く。  また、第１アーム５の上下に移動する距離は、ロボットハンド１１や第２アーム７などが工作機械1などに干渉しない位置までに限定されている。
【００２２】
上記動作を行うことで、図４に示す従来のロボットのような、ロボットベース４と第１アーム５が第１関節６で連結されており、第1アーム５と第２アーム７が第２関節８で連結されているタイプでは、工作機械1の外部にロボットハンド１１を出そうとしたとき、第２関節８がロボットベース４よりも大きく出っ張ることになる。
このような場合、ロボットの動作範囲で通路側の広さが必要になり、安全柵１３などの設置場所を工作機械１から遠い距離まで広くとる必要がある。そのため、工場の設置スペースを大きくとる必要があるが、本発明では出っ張ることがないので、工作機械１から安全柵１３までの距離を短くすることができ、工場の設置スペースも小さくてよい。
【００２３】
また、従来のロボットでは第１アーム５および第２アーム７が第１関節６および第２関節８の揺動で動くため、それぞれの重心位置が変動し、それらの荷重を受けるためにロボットベース４および第１アーム5のガイド部および駆動装置が大きく、また重くならざるを得なかった。しかし、本発明では重心位置の変動が少なく、ガイド部および駆動装置も従来に比べて小さくまた軽くできるようになった。特にロボットベースは第１アーム５のベース部および台車３と共用の部品構成でも出来るので、大幅な軽量化が可能になった。
【００２４】
本実施例では第１アームおよび第２アームでは旋回機構を取り付けた構成の説明はしていないが、上記旋回機構をつけることで、工作機械1にロボットハンド１１が進入する場合に、工作機械1の内部やカバーなどの形状のため、工作機械1に垂直に進入できない場合がある。その場合、第１アーム５および第２アーム７に旋回機構がついていればそれらの干渉しない位置から進入することが出来るようになる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、工作機械へのワーク搬送に関するものであるが、組み立て機や他の機械への搬送装置として使用することが出来る。また、ロボットハンドの代わりに、溶接ガンなどの、いろいろな種類のツールを取り付けることで工作機に転用することも出来る。
【符号の説明】
【００２６】
１    工作機械
２    ガントリーレール
３    台車
４    ロボットベース
５    第１アーム
６    第１関節
７    第２アーム
８    第２関節
９    第３アーム
１０    第３関節
１１    ロボットハンド
１２    第３アーム旋回機構
１３    安全柵
１４    ワーク
１５    搬入装置
１６    搬出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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