(57)【要約】【課題】複数の加工機を備えた加工システムにおいて、ワークの投入及び回収を行うロボットの導入を容易且つ低コストにし、省人化や生産性の向上に貢献する。【解決手段】各加工機１Ａ〜１Ｅにおけるワークの投入及び回収がロボット２により行われる。光センサユニット３の各光センサ３Ａ〜３Ｅは、各加工機１Ａ〜１Ｅでの加工が終了したことを検出してその信号をロボット２のコントローラ２３に出力する。各加工機１Ａ〜１Ｅは、各光センサ３Ａ〜３Ｅの発光部３２からの光を反射させて受光部３３に戻す反射板４と、加工が終了した際に反射板４を所定位置に移動させて加工終了を知らせる駆動ユニット５を備えている。各加工機１Ａ〜１Ｅには、ロボット２のアーム２１により操作されることにより加工開始の指令を発する発信ユニット６が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加工機と、各加工機におけるワークの投入及び回収を行うロボットとを備えた加工システムであって、
複数の光センサを備えた光センサユニットが設けられており、
この光センサユニットの各光センサは、発光部と受光部とから成るものであって、各加工機での加工が終了したことをそれぞれ検出してその信号を前記ロボットのコントローラに出力するものであり、
各加工機は、各光センサの発光部からの光を反射させて受光部に戻す反射板と、加工が終了した際に反射板を所定位置に移動させて加工終了を知らせる駆動ユニットとを備えていることを特徴とする加工システム。
【請求項２】
複数の加工機と、各加工機へのワークの投入及び回収を行うロボットとを備えた加工システムであって、
各加工機には、加工開始の指令を発する発信ユニットが設けられており、発信ユニットは、前記ロボットのアームにより操作される被操作部を備え、前記ロボットのアームの操作により加工開始の指令を発するものであり、
さらに、複数の光センサを備えた光センサユニットが設けられており、
この光センサユニットの各光センサは、発光部と受光部とから成るものであって、各加工機での加工が終了したことをそれぞれ検出してその信号を前記ロボットのコントローラに出力するものであり、
各加工機は、各光センサの発光部からの光を反射させて受光部に戻す反射板と、加工が終了した際に反射板を所定位置に移動させて加工終了を知らせる駆動ユニットとを備えていることを特徴とする加工システム。
【請求項３】
前記被操作部は、前記ロボットのアームにより操作されるリミットスイッチであることを特徴とする請求項２記載の加工システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、複数の加工機を備えてワークを加工する加工システムに関するものであり、特に、ロボットを使ってワークの投入及び回収を行う加工システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種製造業において、現状、様々な加工機が使用されている。複数の加工機を並べ、ワークに対して順次処理を行って製品を製造する加工システムも多くなっている。
このような加工システムでは、ロボットの採用も進んできている。ロボットを使用して各加工機にワークを投入したり、加工後のワークをロボットにより回収したりするシステムが、多く稼動している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロボットを使用する場合、ロボットのコントローラに対して、ロボットの動作開始のタイミングを知らせる手段が必要である。即ち、加工機においてあるワークの加工が終了した旨の信号をロボットのコントローラに出力し、加工後のワークの回収と次のワークの投入をロボットに行わせることが必要である。
現状、このような信号出力は、加工機の信号出力部とロボットのコントローラとを配線でつなぐことで行われている。しかしながら、加工機の台数が多くなると、配線が煩雑となる欠点がり、また複雑な配線の引き回しが作業員の作業性を低下させたりする場合がある。
【０００４】
さらに、ロボットのコントローラが受け取れる信号はデジタル信号であり、加工機にそのようなデジタル信号を出力する信号出力部が無い旧式のものである場合、信号出力部を新たに設けるか、ＡＤ変換器を設けたりするコストが必要になる。
ロボットによるワークの投入終了後、加工機に加工を開始させる場合も同様であり、ロボットのコントローラから配線を介して加工機の信号入力部に信号を送ることが必要である。そして、デジタル信号の入力部が加工機に無い場合、そのようなデジタル信号の入力部を新たに設けることが必要になる。
【０００５】
本願発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、複数の加工機を備えた加工システムにおいて、ワークの投入及び回収を行うロボットの導入を容易且つ低コストにし、省人化や生産性の向上に貢献する技術的意義を有するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、複数の加工機と、各加工機におけるワークの投入及び回収を行うロボットとを備えた加工システムであって、
複数の光センサを備えた光センサユニットが設けられており、
この光センサユニットの各光センサは、発光部と受光部とから成るものであって、各加工機での加工が終了したことをそれぞれ検出してその信号を前記ロボットのコントローラに出力するものであり、
各加工機は、各光センサの発光部からの光を反射させて受光部に戻す反射板と、加工が終了した際に反射板を所定位置に移動させて加工終了を知らせる駆動ユニットとを備えているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、複数の加工機と、各加工機へのワークの投入及び回収を行うロボットとを備えた加工システムであって、
各加工機には、加工開始の指令を発する発信ユニットが設けられており、発信ユニットは、前記ロボットのアームにより操作される被操作部を備え、前記ロボットのアームの操作により加工開始の指令を発するものであり、
さらに、複数の光センサを備えた光センサユニットが設けられており、
この光センサユニットの各光センサは、発光部と受光部とから成るものであって、各加工機での加工が終了したことをそれぞれ検出してその信号を前記ロボットのコントローラに出力するものであり、
各加工機は、各光センサの発光部からの光を反射させて受光部に戻す反射板と、加工が終了した際に反射板を所定位置に移動させて加工終了を知らせる駆動ユニットとを備えているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項２の構成において、前記被操作部は、前記ロボットのアームにより操作されるリミットスイッチであるという構成を有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態（以下、実施形態）について説明する。
図１は、本願発明の実施形態に係る加工システムの概略構成を示した図である。図１に示す加工システムは、複数の加工機１Ａ〜１Ｅと、各加工機１Ａ〜１Ｅにおけるワークの投入及び回収を行うロボット２とを備えている。
加工機１Ａ〜１Ｅとしては、切削、切断、曲げ、研磨等の機械加工の他、酸化、窒化等の化学的加工など、任意の加工を行うものが採用される。加工機１Ａ〜１Ｅは、一つのロボット２の動作範囲内に配置されている。
【０００８】
ロボット２は、多関節型のアーム２１の先端にハンド２２を備えたタイプのものである。ハンド２２は、加工機１Ａ〜１Ｅで加工される不図示のワークを握持し得るよう構成されている。ロボット２には、コントローラ２３が設けられている。コントローラ２３は、アーム２１に伸縮、回転、上下動のような駆動動作を行わせ、ハンド２２を任意の位置に位置させることができる他、ハンド２２によるワークの握持及び解放を制御できるようになっている。ロボット２には、アーム２１の姿勢やハンド２２の位置に関して予めティーチング（教示）が施されており、ティーチングに従って動作するようになっている。
【０００９】
尚、各加工機１Ａ〜１Ｅは、ロボット２との間でワークの受け渡しを行う不図示の受け渡し機構を備えている。受け渡し機構としては、例えばスライドテーブルを使用したものが採用できる。ワークをロボット２から受け取る際にはスライドテーブルが所定の前進位置に位置し、ワークを受け取った後、後退する。処理終了後、ワークが載ったスライドテーブルが再び前進位置に前進し、ワークをロボット２に渡す。
【００１０】
また、本実施形態の加工システムには、複数の光センサ３Ａ〜３Ｅを備えた光センサユニット３０が設けられている。光センサユニット３０は、工場の天井等から吊されたマウント４に固定されている。図２は、図１に示す光センサユニット３０の斜視概略図である。
【００１１】
図２に示すように、各光センサ３Ａ〜３Ｅは、マウント４に固定された保持フレーム４１により保持されている。各保持フレーム４１は、垂直な軸の周りの回転することが可能な状態でマウント４に固定されている。また、各光センサ３Ａ〜３Ｅは、水平なな軸の周りに回転することが可能な状態で保持フレーム４１に保持されている。保持フレーム４１の回転又は光センサ３Ａ〜３Ｅ自体の回転により、光センサ３Ａ〜３Ｅを任意の向きに向けることができるようになっている。
【００１２】
図２に示すように、各光センサ３Ａ〜３Ｅは、センサボックス３１と、センサボックス３１の前面に設けられた発光部３２及び受光部３３とを備えている。一方、図１に示すように、各加工機１Ａ〜１Ｅには、反射板４が設けられている。この反射板４は、光センサ３Ａ〜３Ｅの発光部３２からの光を反射させて受光部３３に戻すものである。
【００１３】
センサボックス３１内には、電源回路やセンサ回路が設けられている。各光センサ３Ａ〜３Ｅは、ロボット２のコントローラ２３にケーブルにより接続されている。反射板４からの光を受光部３３が受光すると、光電変換され、センサ回路を介して出力がロボット２のコントローラ２３に入力されるようになっている。光センサ３Ａ〜３ＥがＡＤ変換回路を内蔵していない場合、光センサ３Ａ〜３Ｅからロボット２のコントローラ２３へのケーブルの途中に、ＡＤ変換器が設けられる。
【００１４】
一方、図１に示すように、各加工機１Ａ〜１Ｅは、反射板４を移動させる駆動ユニット５を備えている。駆動ユニット５は、例えばエアシリンダやソレノイドのような直線駆動源を備えており、反射板４を所定のストロークで前後移動させるようになっている。
【００１５】
各加工機１Ａ〜１Ｅは、各部の動作を制御する不図示の制御部を有している。加工が終了した際、制御部は、駆動ユニット５に信号を送り、反射板４を前進させて所定位置に位置させる。この結果、その加工機１Ａ〜１Ｅを担当する光センサ３Ａ〜３Ｅの発光部３２からの光が反射板４で反射する状態となり、反射した光がその光センサ３Ａ〜３Ｅの受光部３３に達する状態となる。この光を反射させる反射板４の所定位置を、以下、送信位置と呼ぶ。その後、駆動ユニット５は、反射板４を送信位置から後退させ、所定の待機位置に戻す。
【００１６】
また、各加工機１Ａ〜１Ｅには、ロボット２により操作されることでワークの投入の確認信号を発する発信ユニット６が設けられている。図３は、図１に示す各加工機１Ａ〜１Ｅに設けられた発信ユニット６の概略図である。本実施形態では、発信ユニット６は、リミットスイッチとなっている。具体的には、発信ユニット６は、ロボット２に操作される被操作部としてのレバー６１と、ロボット２のアーム２１がレバー６１を押した際にレバー６１が接触するスイッチ部６２と、ロボット２のアーム２１がレバー６１を離した際にレバー６１を復帰させる復帰バネ６３等から構成されている。
【００１７】
ロボット２のコントローラ２３は、アーム２１の先端のハンド２２を操作してハンド２２でレバー６１を押すようティーチングされている。この際、レバー６１がスイッチ部６２に接触することで、スイッチ部６２につながる送信回路６４が動作し、制御部１０に加工開始指令信号が発せられるようになっている。尚、ロボット２は、レバー６１がスイッチ部６２に接触する位置までハンド２２を前進させた後にすぐに後退させ、次の動作を行うようティーチングされている。レバー６１は、復帰バネ６３の弾性により当初の姿勢に戻る。スイッチ部６２においてレバー６１を受ける受け板には、緩衝バネ６５が設けられている。
【００１８】
次に、上記構成に係る加工システムの全体の動作について説明する。一例として、図１に示すように五つの加工機１Ａ〜１Ｅが設けられているとする。また、本実施形態のシステムでは、一つのワークが加工機１Ａ〜１Ｅに順に投入され、段階的に加工が行われるものとする。
【００１９】
まず、ロボット２は、最初のワークをハンド２２で握持し、加工機１Ａに投入する。ロボット２は、加工機１Ａの受け渡し機構にワークを渡した後、発信ユニット６のレバー６１を操作する。これにより、ワークの投入が確認され、加工機１Ａの制御部は、加工機１Ａでの加工を開始させる。
加工機１Ａでの最初のワークの加工が終了すると、加工機１Ａの制御部は、駆動ユニット５を動作させ、反射板４を前進させて送信位置に位置させる。この結果、光センサ３Ａの発光部３２からの光が反射して反射板４に達し、前述したようにロボット２のコントローラ２３に出力される。以下、この出力を「加工終了確認信号」と呼ぶ。
【００２０】
加工機１Ａの加工終了確認信号が入力されると、ロボット２は、加工済みのワークを加工機１Ａから回収する。ロボット２は、加工機１Ａの不図示の受け渡し機構からワークを受け取ると、次の加工を行う加工機１Ｂのところまで持っていき、この加工機１Ｂに投入する。加工機１Ｂの受け渡し機構が動作してワークが受け取られ、加工機１Ｂでの加工が行われる。
【００２１】
並行して、次のワークがロボット２により加工機１Ａに投入され、加工が行われる。加工機１Ｂでの加工が終了すると、加工機１Ｂの制御部は、同様に駆動ユニット５を動作させ、反射板４を送信位置に前進させる。これにより、光センサ３Ｂの発光部３２からの光が受光部３３に達し、加工機１Ｂの加工終了確認信号がロボット２のコントローラ２３に出力される。ロボット２は、加工済みのワークを加工機１Ｂから回収し、次の加工を行う加工機１Ｃのところに持っていく。加工機１Ａでの次のワークの加工が終了すると、同様に加工終了確認信号が出力され、ロボット２がワークを回収する。また、加工機１Ｃでの加工が終了すると、加工機１Ｃの反射板４に光センサ３Ｃの発光部３２からの光が反射して受光部３３に達し、同様に加工終了確認信号が出力され、ロボット２がワークを回収する。
【００２２】
このような動作を繰り返し、ワークが一つずつ各加工機１Ａ〜１Ｅに順次投入されて加工が行われ、それぞれの光センサ３Ａ〜３Ｅが加工終了確認信号を出力する。ロボット２は、各加工機１Ａ〜１Ｅにおけるワークの投入及び回収を１台で受け持つことになるが、同じタイミングで二以上の加工機１Ａ〜１Ｅの加工終了確認信号が出力された場合、どの順番でワークの回収や投入の動作を行うのかが予め決められていて、そのシーケンスで制御されるようロボット２のコントローラ２３がプログラミングされている。
【００２３】
上記実施形態によれば、各加工機１Ａ〜１Ｅからロボット２への加工終了確認信号が、光センサ３Ａ〜３Ｅと反射板４により行われるようになっており、配線を介したものではないので、加工機１Ａ〜１Ｅの台数が多くなっても配線が煩雑となる欠点がなく、また複雑な配線の引き回しが作業員の作業性を低下させたりする問題もない。さらに、デジタル信号の出力ポートが無いような旧式のアナログ方式の加工機１Ａ〜１Ｅの場合であっても、反射板４と駆動ユニット５を取り付けるだけで良いので、導入が容易である。
【００２４】
また、ワークの投入完了の確認が、発信ユニット６の被操作部をロボット２が操作することで行われるので、加工開始の指令が安全確実に行える。尚、発信ユニット６が無い場合、ワークが投入されたことを検出するセンサを加工機１Ａ〜１Ｅ内に設け、このセンサからの信号により加工開始の指令が行われるようにする場合がある。
【００２５】
上記実施形態では、光センサ３Ａ〜３Ｅの発光部３２からの光を反射板４が反射させて受光部３３に入射させる状態になることで、加工終了確認信号を出力させたが、この逆でも良い。つまり、処理中は、反射光が受光部３３に入射する状態となっており、処理終了時に反射板４が移動して受光部３３に反射光が入射しない状態とすることで、加工終了確認信号を出力させても良い。
【００２６】
また、ロボット２による発信ユニット６の操作は、処理済みのワークの回収確認の目的でも行われるようにしても良い。即ち、ロボット２が、いずれかの加工機１Ａ〜１Ｅから処理済みワークを握持して回収した際、ハンド２２でレバー６２を押して回収確認の信号を発信ユニット６から制御部に発するようにする。この際、ハンド２２がワークを保持した状態でレバー６１の操作を行うようにする場合もある。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願の請求項１記載の発明によれば、各加工機における加工終了のロボットへの送信が、光センサと反射板によりロボットに行われるようになっており、配線を介したものではないので、加工機の台数が多くなっても配線が煩雑となる欠点がなく、また複雑な配線の引き回しが作業員の作業性を低下させたりする問題もない。さらに、デジタル信号の出力ポートが無いような旧式のアナログ方式の加工機の場合であっても、反射板と駆動ユニットを取り付けるだけで良いので、導入が容易である。
また、請求項２記載の発明によれば、上記効果に加え、ワークの投入完了の確認が、発信ユニットの被操作部をロボットが操作することで行われるので、加工開始の指令が安全確実に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施形態に係る加工システムの概略構成を示した図である。
【図２】図１に示す光センサユニット３０の斜視概略図である。
【図３】図１に示す各加工機１Ａ〜１Ｅに設けられた発信ユニット６の概略図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｅ  加工機
２  ロボット
３Ａ〜３Ｅ  光センサ
３２  発光部
３３  受光部
４  反射板
５  駆動ユニット
６  発信ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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