(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械のワーク保持部に対してワークの搬入および搬出を行うワーク搬送装置であって、
水平に設置されたガイドレールと、このガイドレールに沿って走行する走行体と、この走行体に昇降可能に設けられた昇降体と、この昇降体の下端に設けられたローダヘッドと、このローダヘッドに設けられワークを把持するチャックと、前記ローダヘッドを前記昇降体の昇降方向の軸心回りに回転させる回転位相変更機構と、固定位置に設置され前記チャックに把持されたワークに対して定められた検出または計測を行う検出・計測手段と、この検出・計測手段による検出または計測のために前記ローダヘッドを回転させるように前記回転位相変更機構を制御する制御手段とを備えたワーク搬送装置。
【請求項２】
前記検出・計測手段は、ワークの外周面の特定部位を検出する手段であり、前記制御手段は、前記検出・計測手段が前記特定部位を検出したときの前記ロ―ダヘッドの回転角度からワークの円周方向の位相を判定する位相判定手段を有する請求項１記載のワーク搬送装置。
【請求項３】
前記検出・計測手段は、ワークの径方向寸法を計測する計測器であり、前記制御手段は、ワークの回転方向複数箇所の径方向寸法を前記計測器で計測させるように前記ローダヘッドの回転を制御する回転制御手段を有する請求項１記載のワーク搬送装置。
【請求項４】
前記検出・計測手段は、ワークの外周面に存在する異物を検出する手段であり、前記制御手段は、前記検出・計測手段が異物を検出したときに警報を出力する警報手段を有する請求項１記載のワーク搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、旋盤等の工作機械に対しワークの供給や排出を行うワーク搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワーク供給台に載置されているワークをワーク搬送装置により工作機械に搬入する場合、ワークの種類によっては、ワークを定められた円周方向の位相に合わせてから工作機械に搬入する必要がある。このようなワークの位相合わせのために、従来、ワーク搬送装置とは別に専用の位相合わせ装置が設けられていた（例えば特許文献１）。
【０００３】
また、工作機械によりワークを加工する場合、加工前や加工後のワークの径方向寸法、真円度等を計測することがある。これらの計測のために、従来、各種のワーク計測装置が設けられていた。例えば、ワーク径を検出する複数の検出ヘッドを備えたもの（例えば特許文献２）、検出ヘッドを回転させてワークの円周方向複数個所を計測するもの（例えば特許文献３）、ワークを回転させてワークの円周方向複数個所を計測するもの（例えば特許文献４）等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４３８２６３号公報
【特許文献２】特開平１１−２３７２２７号公報
【特許文献３】特開平７−６３５４６号公報
【特許文献４】特開２００５−２２１２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の位相合わせ装置は、ワークの種類ごとに設計変更しなければならず、非常に複雑で高価な装置となっていた。また、従来のワーク計測装置は、複数の検出ヘッドが必要である（特許文献２）、検出ヘッド以外に検出ヘッドやワークを回転させる回転機構が必要である（特許文献３，４）等の理由から、部品点数が多くなり、コスト高になっていた。
【０００６】
本件出願人は、ローダヘッドにカメラを搭載したワーク搬送装置において、カメラの画像からワークの正しい回転位相を認識できように、ローダヘッドを鉛直軸回りに回転させる回転位相変更機構を設けたワーク搬送装置を提案している。
【０００７】
この発明の目的は、上記回転位相変更機構を利用してワークに対し定められた検出または計測を行うことができるワーク搬送装置を提供することである。
この発明の他の目的は、ワークの位相合わせを行えるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、ワークの径方向寸法を計測できるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、ワークの外周面に存在する異物を検出できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明における第１の発明のワーク搬送装置は、工作機械のワーク保持部に対してワークの搬入および搬出を行う装置であって、水平に設置されたガイドレールと、このガイドレールに沿って走行する走行体と、この走行体に昇降可能に設けられた昇降体と、この昇降体の下端に設けられたローダヘッドと、このローダヘッドに設けられワークを把持するチャックと、前記ローダヘッドを前記昇降体の昇降方向の軸心回りに回転させる回転位相変更機構と、固定位置に設置され前記チャックに把持されたワークに対して定められた検出または計測を行う検出・計測手段と、この検出・計測手段による検出または計測のために前記ローダヘッドを回転させるように前記回転位相変更機構を制御する制御手段とを備える。
【０００９】
この構成によると、検出・計測手段により、チャックに把持されたワークに対して定められた検出または計測を行う。検出または計測のために、制御手段の制御で、回転位相変更機構によりローダヘッドを回転させる。それにより、ワークの位相合わせや円周方向複数個所での径方向寸法の計測ができる。
【００１０】
この発明において、前記検出・計測手段が、ワークの外周面の特定部位を検出する手段である場合、前記制御手段は、前記検出・計測手段が前記特定部位を検出したときの前記ロ―ダヘッドの回転角度からワークの円周方向の位相を判定する位相判定手段を有していてもよい。
位相判定手段でワーク円周方向の位相を判定することで、ワークの位相合わせができる。
【００１１】
この発明において、前記検出・計測手段が、ワークの外周面に存在する異物を検出する手段である場合、前記制御手段は、前記検出・計測手段が異物を検出したときに警報を出力する警報手段を有していてもよい。
制御手段が警報手段を有していると、ワークの外周面に異常が存在する場合に、それを警報で知らせることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明における第１の発明にかかるワーク搬送装置は、作機械のワーク保持部に対してワークの搬入および搬出を行う装置であって、水平に設置されたガイドレールと、このガイドレールに沿って走行する走行体と、この走行体に昇降可能に設けられた昇降体と、この昇降体の下端に設けられたローダヘッドと、このローダヘッドに設けられワークを把持するチャックと、前記ローダヘッドを前記昇降体の昇降方向の軸心回りに回転させる回転位相変更機構と、固定位置に設置され前記チャックに把持されたワークに対して定められた検出または計測を行う検出・計測手段と、この検出・計測手段による検出または計測のために前記ローダヘッドを回転させるように前記回転位相変更機構を制御する制御手段とを備えるため、ワークに対し定められた検出または計測を行うことができる。
【００１７】
前記検出・計測手段は、ワークの外周面の特定部位を検出する特定部位検出センサであり、前記制御手段は、前記特定部位検出センサが前記特定部位を検出したときの前記ロ―ダヘッドの回転角度からワークの円周方向の位相を判定する位相判定手段を有する場合は、ワークの位相合わせを行える。
【００１８】
前記検出・計測手段は、ワークの径方向寸法を計測する計測器であり、前記制御手段は、ワークの回転方向複数箇所の径方向寸法を前記計測器で計測させるように前記ローダヘッドの回転を制御する回転制御手段を有する場合は、ワークの径方向寸法を計測できる。
【００１９】
前記検出・計測手段は、ワークの径方向寸法を計測する計測器であり、前記制御手段は、ワークの回転方向複数箇所の径方向寸法を前記計測器で計測させるように前記ローダヘッドの回転を制御する回転制御手段を有する場合は、ワークの外周面に存在する異物を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の一実施形態にかかるワーク搬送装置、ならびにこのワーク搬送装置によるワークの搬送対象である工作機械、ワーク供給台、およびワーク搬出台の正面図である。
【図２】同ワーク搬送装置の搬送装置本体、および同工作機械の一部の側面図である。
【図３】（Ａ）は同搬送装置本体のローダヘッドの拡大側面図、（Ｂ）はその底面図である。
【図４】同ワーク搬送装置のローダ制御装置のブロック図である。
【図５】ワークの一例の斜視図である。
【図６】検出・計測手段の特定部位検出センサにより図５に示すワークの特定部位を検出する状態を示す正面図である。
【図７】同特定部位検出センサにより図５のものとは異なるワークの特定部位を検出する状態を示す斜視図である。
【図８】（Ａ）は孔開け加工時にドリルが折損した状態を示す図、（Ｂ）は折損したドリルの一部を異物検出センサにより検出する状態を示す図である。
【図９】検出・計測手段である計測器によりワークの径方向寸法を計測する状態を示す図である。
【図１０】同計測器により計測するワークの径方向寸法の例を示す図である。
【図１１】参考提案例にかかるワーク搬送装置、ならびにこのワーク搬送装置によるワークの搬送対象である工作機械の正面図である。
【図１２】同ワーク搬送装置のチャックに把持されたワークに対しエアブローする状態を示す側面図である。
【図１３】他の参考提案例にかかるワーク搬送装置、ならびにこのワーク搬送装置によるワークの搬送対象である工作機械の正面図である。
【図１４】同ワーク搬送装置の搬送装置本体および同工作機械の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
この発明の一実施形態を図１〜図１０と共に説明する。図１および図２に示すように、このワーク搬送装置１は、搬送装置本体１Ａと、この搬送装置本体１Ａの動作を制御するローダ制御装置４０と、ワークＷに対して定められた検出または計測を行う検出・計測手段５０（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）とでなる。なお、検出・計測手段５０Ａ，５０Ｂの一部は、ローダ制御装置４０の構成要素とされる。
【００２４】
搬送装置本体１Ａはガントリ形式のものであり、水平に設置された左右方向のガイドレール２と、ローダ３とを備える。ローダ３は、前記ガイドレール２に沿って走行する走行体４と、この走行体４に対し前記ガイドレール２と交差する水平な方向である前後方向に進退自在な進退部材５と、この進退部材５に対し昇降自在な上下に長い昇降体６と、この昇降体６の下端に設けられたローダヘッド７とを有する。ローダヘッド７には、ワークＷを把持する２つのチャック８が設けられている。
【００２５】
上記走行体４、進退部材５、および昇降体６は、それぞれ走行駆動源１０、進退駆動源１１、および昇降駆動源１２により駆動されて動作する。これらの各駆動源１０，１１，１２は、例えばサーボモータである。これにより、ローダヘッド７は、左右方向、前後方向、および上下方向に移動可能である。なお、ローダヘッド７に対する相手機器（主軸、計測器、検出器等）が前後に動く機能を持っていれば、進退部材５を設けずに、ローダヘッド７が左右方向と上下方向とにだけ移動可能な構成であってもよい。
【００２６】
また、ローダヘッド７は、昇降体６に設けられた回転位相変更機構１３により、昇降体６の昇降方向の軸心Ｏ回りに、正逆両方向に旋回して回転位相の変更が可能とされている。軸心Ｏの向きは、鉛直方向である。図示の例では、回転位相変更機構１３は、筒状である昇降体６の内周に回動自在に嵌合し下端にローダヘッド７が固定された回転軸１４と、モータ等の回転駆動源１５と、この回転駆動源１５の回転を前記旋回軸１４へ伝達するギア伝達機構１６とでなる。
【００２７】
図３に拡大して示すように、ローダヘッド７には、スイベル式のチャック位置入替機構１８が設けられている。ローダヘッド７には、スイベル用の旋回体１８ａが、前記鉛直方向の軸心Ｏに対して４５°傾斜した傾斜軸心Ｑの回りに旋回自在に設置され、旋回駆動装置１８ｂにより旋回駆動される。上記旋回体１８ａの下面と正面に、前記２つのチャック８がそれぞれ設けられている。これら２つのチャック８は、旋回体１８ａの旋回によって、互いの位置が入れ替え可能とされる。上記旋回体１８ａと旋回駆動装置１８ｂとで、チャック位置入替機構１８が構成される。
【００２８】
各チャック８は、チャック中心Ｐに対して放射方向（すなわち、チャック中心回りの円の半径方向）に進退自在な複数のチャック爪２０と、プッシャ２１とを有している。図示の例では、チャック爪２０は３個とされている。チャック爪２０は２個であっても、また４個以上であってもよい。各チャック爪１９のチャック爪２０は、各チャック１９に設けられたチャック開閉駆動源２２により互いに同期して前記放射方向に進退駆動される。プッシャ２１は、ワークＷの端面を押すプッシャプレート２１ａを、弾性的に進退自在とした機構である。プッシャプレート２１ａは、チャック爪２０が移動しても干渉しない配置され、例えば図３（Ｂ）のように三又のアーム状とされる。
【００２９】
図１に示すように、前記ガイドレール２は、工作機械３０と、素材となるワークＷを載置するワーク供給台３１と、加工されたワークを載置するワーク搬出台３２とを結ぶラインの上方に設置されており、前記ローダ３は、上記工作機械３０、ワーク供給台３１、およびワーク搬出台３２間でワークＷを搬送するものとされている。
工作機械３０は例えば旋盤であり、ワーク保持部である主軸３３と刃物台３４とを備える。主軸３３は、その先端にワークＷを把持するチャック３５を有し、ベッド３６上に設けられた主軸台３７に回転自在に支持されている。刃物台３４は、タレット式の刃物台であり、外周に取付けた複数の工具３８のうち任意に一つが切削位置に割り出される。図１では、切削位置に割り出された工具３８のみを図示してある。工具３８としては、バイト等の切削工具やドリル等の回転工具が使用される。
【００３０】
ローダ制御装置４０はコンピュータとこれに実行されるプログラム等からなり、図４に示すように、ローダヘッド７の移動やチャック８の開閉等のローダ３に基本的な動作を行わせるためにローダ３の前記各駆動源１０，１１，１２，２２を制御する基本動作制御部４１と、各検出・計測手段５０（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）による検出または計測のために前記回転位相変更機構１３の回転駆動源１５を制御する回転制御手段４２とを有する。回転制御手段４２は、位相検出用回転制御部４２ａ、異物検出用回転制御部４２ｂ、および径方向寸法計測用回転制御部４２ｃとでなる。
【００３１】
検出・計測手段５０Ａは、ワークＷの外周面の特定部位を検出する手段である。図５に示すように、ワークＷが円環部Ｗａの一端に１つ以上の脚部Ｗｂを有する形状である場合、例えば脚部Ｗｂが特定部位とされる。検出・計測手段５０Ａは、ワーク供給台３１（図１）に設置された特定部位検出用のセンサ５１と、ローダ制御装置４０の前記位相検出用回転制御部４２ａおよび特定部位検出手段４３とで構成される。特定部位検出手段４３は、位相判定手段４４に接続されている。
【００３２】
特定部材検出用のセンサ５１は、近接センサ等のような、センサの前面からある一定の距離にある対象物の存在を非接触で検出するセンサであって、例えば図６に示すように、ローダヘッド７を定められた高さに停止させたとき、そのローダヘッド７の下向き姿勢のチャック８に把持されたワークＷの脚部Ｗｂの高さ位置に設けられる。図６の状態で、位相検出用回転制御部４２ａの制御により回転駆動源１５を駆動して、ローダヘッド７を前記軸心Ｏ回りに回転させる。ワークＷの脚部Ｗｂがセンサ５１の前方に来てセンサ５１がＯＮになると、特定部材検出手段４３が、そのときの位相検出用回転制御部４２ａの出力値、すなわちローダヘッド７の回転位相を読み取って、位相判定手段４４に送信する。位相判定手段４４は、特定部材検出手段４３からの回転位相と、予め記憶しているワークＷの脚部Ｗｂに関する円周方向の位置情報とから、ワークＷの回転位相を判定する。ワークＷが複数の脚部Ｗｂを有していて複数の脚部Ｗｂを検出しないとワークＷの回転位相を判定できない場合、回転位相を判定できるまでローダヘッド７を回転させる。
【００３３】
上記検出・計測手段５０ＡによるワークＷの回転位相の検出は、例えばローダ３がワーク供給台３１からワークＷを取り上げる際に行われる。検出されたワークＷの回転位相の情報は、工作機械３０に送られ、工作機械３０でワークＷの加工を行うときにおける、主軸３３の回転位相の補正に用いられる。または、回転位相を検出した後、一旦ローダヘッド７のチャック８がワークＷを解放してから、ワークＷの回転位相が常に同じになるように持ち直しても良い。この場合、工作機械３０の主軸３３における回転位相の補正が不要である。
【００３４】
検出・計測手段５０Ａは、脚部Ｗｂを有するワークＷの回転位相の検出だけでなく、図７のような単に外周面にマークＭが付いただけのワークＷの回転位相も検出できる。
検出・計測手段５０Ａのセンサ５１の設置箇所は、ワーク供給台３１に限らない。例えば、ワーク供給台３１と工作機械３０との間の適当な箇所としてよい。
【００３５】
検出・計測手段５０Ｂは、ワークＷの外周面に存在する異物を検出する手段である。異物は、図８（Ａ）に一例を示すように、例えば、ワークＷの外周面にドリルで孔Ｈを加工していてドリルが折損し、孔Ｈに残されたドリルの一部５２とされる。検出・計測手段５０Ｂは、工作機械３０（図１）に設置された異物検出用のセンサ５３と、ローダ制御装置４０の前記異物検出用回転制御部４２ｂおよび異物検出手段４５とで構成される。異物検出手段４５は、警報手段４６に接続されている。
【００３６】
異物検出用のセンサ５３も、前記特定部材検出用のセンサ５１と同様に、対象物の存在を非接触で検出する近接センサ等のセンサである。異物検出用のセンサ５３は、例えば図８（Ｂ）に示すように、加工済みのワークＷをローダ３のチャック８が受け取って、ローダヘッド７を定められた位置に停止させたときに、チャック８に把持されたワークＷの孔Ｈに対向する位置に設けられる。図８（Ｂ）の状態で、異物検出用回転制御部４２ｂの制御により回転駆動源１５を駆動して、ローダヘッド７を前記軸心Ｏ回りに回転させる。正常に孔Ｈの加工が行われた場合、ワークＷの孔Ｈがセンサ５３の前方へ来ると、センサ５２がＯＮからＯＦＦになる。しかし、ドリル折れが生じた場合、ワークＷの孔Ｈがセンサ５３の前方へ来ても、孔Ｈは折れたドリルの一部５２で塞がれているため、センサ５３がＯＦＦにならない。異物検出手段４５は、予め記憶している孔Ｈの位置でセンサ５３がＯＦＦにならない場合に、異物が存在することを検出する。異物検出手段４５は、異物を検出すると、警報手段４６に出力する。
【００３７】
上記検出・計測手段５０Ｂによる異物の検出は、例えば工作機械３０による孔加工の後に行われる。警報手段４６が出力されると、工作機械３０の運転が停止され、作業者によりドリルが交換される。異物の検出されたワークＷは、不良品として廃棄される。
検出・計測手段５０Ｂのセンサ５３の設置箇所は、工作機械３０に限らないが、孔加工の終了後すぐに異物の検出が行えるように、工作機械３０の近傍に設置するのが望ましい。
【００３８】
検出・計測手段５０Ｃは、ワークＷの径方向寸法を計測する計測器であり、例えば光走査式等のものが用いられる。計測器である検出・計測手段５０Ｃは、ワーク搬出台３２に設置されており、図９に示すように、ローダ３のチャック８に把持されたワークＷの径方向寸法Ｄを計測する。図９は外径を計測する場合を示すが、内径を計測してもよい。径方向計測用回転制御部４２ｃの制御により回転駆動源１５に出力して、ローダヘッド７を定められた角度ずつ回転させながら計測することにより、１つの計測器しか有していなくても、図１０のように複数の回転位相でワークＷの径方向寸法Ｄ１〜Ｄ４を計測することができる。
検出・計測手段５０Ｃの設置箇所は、ワーク搬出台３２に限らない。例えば、工作機械３０とワーク搬出台３２との間の適当な箇所としてよい。
【００３９】
上記実施形態のワーク搬送装置１は、検出・計測手段５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを備え、ワークＷの回転位相の検出、ワークＷの外周面に存在する異物の検出、およびワークＷの径方向寸法の計測の全てを行う機能を持っているが、検出・計測手段５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃのうちの１つまたは２つだけを設け、上記検出および計測の１つまたは２つだけを行う機能を持つ構成としてもよい。
【００４０】
図１１および図１２は参考提案例を示す。このワーク搬送装置１は、工作機械３０の加工領域Ｒ内におけるローダヘッド７の移動可能な箇所、例えば工作機械３０のベッド３６に、エアブローノズル６０が固定して設置されている。エアブローノズル６０には、エア供給源６１からエアが供給される。図示の例では、エアブローノズル６０の設置姿勢は、エアを斜め上向きに吹き出す姿勢とされている。搬送装置本体１Ａは、前記実施形態のものと同じ構成である。
【００４１】
図１１に示すように、このワーク搬送装置１のローダ制御装置４０は、前記同様の基本動作制御手段（図示せず）と、回転駆動源１５を制御する回転制御手段４２と、エア供給源６１を制御するエアブロー制御手段４７とを有する。工作機械３０によるワークＷの加工が終了後、エアブロー制御手段４７の制御により、チャック８に把持されたワークＷに向けられたエアブローノズル６０よりエアを吐出させて、ワークＷに付着した切屑やクーラントを除去する。回転制御手段４２の制御により、ローダヘッド７を軸心Ｏ回りに回転させることで、色々な角度からエアをワークＷに吹き付けることができるため、切屑やクーラントを確実に除去することができる。
【００４２】
図１３および図１４は、他の参考提案例を示す。このワーク搬送装置１は、ローダ３の移動可能範囲の下方に、加工済みのワークＷを転がして次工程へ搬送するシュート６２が設けられている。このワーク搬送装置１のローダ制御装置４０は、前記同様の基本動作制御手段４１と、回転駆動源１５を制御する回転制御手段４２とを有する。工作機械３０によるワークＷの加工が終了後、基本動作制御手段４１の制御により、ローダ３をシュート６２の上方まで移動させてから、ローダヘッド７の正面側に位置するチャック８を開いてワークＷをシュート６２の上に落とす。その際、回転制御手段４２の制御によりローダヘッド７を向きに調整することで、図１４に示すように、ワークＷの軸心Ｗｏがシュート６２の傾斜方向と直交となるようにワークＷを落とす。落とされたワークＷは、シュート６２を転がって次工程へ搬送される。ローダヘッド７は任意の向きに変えることができるため、シュート６２をどのような向きにも設置することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１…ワーク搬送装置
２…ガイドレール
３…ローダ
４…走行体
６…昇降体
７…ローダヘッド
８…チャック
１３…回転位相変更機構
３０…工作機械
３３…主軸（ワーク保持部）
４０…ローダ制御装置
４２…回転制御手段
４４…位相判定手段
４６…警報手段
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ…検出・計測手段
５２…ドリルの一部（異物）
６０…エアブローノズル
６１…エア供給源
Ｏ…軸心
Ｒ…加工領域
Ｗ…ワーク
Ｗｂ…脚部（特定部位）
【図１】
0005732849.tif 000002
【図２】
0005732849.tif 000003
【図３】
0005732849.tif 000004
【図４】
0005732849.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005732849.tif 000011
【図１１】
0005732849.tif 000012
【図１２】
0005732849.tif 000013
【図１３】
0005732849.tif 000014
【図１４】
0005732849.tif 000015