(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の主軸チャックと工作機械と並置したワークストッカとの間でワークを搬送する装置であって、工作機械の上位置に主軸Ｚ軸方向に設置したガイド上を移動する移動体と、該移動体上に設けられて移動体を位置決め可能に駆動するＺ軸サーボモータと、前記移動体に一端が移動体の移動方向に直交する軸線回りで回転可能に設けられたアームと、前記移動体に設けられ、前記アームを角度位置決め可能に旋回するＹ軸サーボモータと、前記アームの他端に被搬送物を把持する把持手段とを含み、前記Ｚ軸サーボモータとＹ軸サーボモータを同期制御する制御装置により前記アームを前記ガイドに平行な待機位置と直角なワーク交換位置に移動することを特徴とする搬送装置。
【請求項２】
前記アームが、前記Ｙ軸サーボモータにより角度位置決め可能に設けられた第１のリンクと、該第１のリンクと同一長さで一端が移動体に回転可能に支持された第２のリンクと、第１のリンク及び第２のリンクの自由端を繋ぎ且つ前記把持手段を有する第３のリンクとからなり、移動体の固定リンクと前記第１から第３のリンクにより四節リンク機構を形成することにより第３のリンク上の把持手段の方向を一定に保つ請求項１に記載の搬送装置。
【請求項３】
前記四節リンク機構の固定リンクの回り待遇点は移動方向に対し時計回りに４５度の方向に設け、前記把持手段は前記固定リンクに対応する第３リンクの４５度の面に直交する旋回軸上に主軸軸心と同心となるよう１８０度旋回割出し可能で主軸チャックとワークストッカとの間でワークを受け渡しするスイベルタイプで直角二方向のワークを把持するダブルハンドである請求項２に記載の搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は工作機械の機上形の搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械のローディングの装置は、省フロアスペースで小形化が進み、機械との一体化による操作性の向上が図られている。更に作業者の安全性確保や、工程結合の容易化及び一体構成によるコストパフォーマンスの向上等からも機上の直動タイプが多く導入されている。
【０００３】
例えばＮＣ旋盤では、切粉処理とフロアスペースの点で有利なスラントタイプが主流であるが、直動形ＮＣローダにおいては、ローダアームの上昇した時のアーム先端位置が移動体を超え突出して高くなる。対策としてＹ軸を２軸心以上の多関節アームにして移動体より上に突出しないようにした装置が提案されているが制御軸数及び関節部の構造部品が増加しコストが高くなる。Ｙ軸制御を１軸として対応するためにＹ軸をテレスコピックアームにしてアーム上昇端を抑える装置が特公平６−５１２５６号に提案されている。
【０００４】
図４は昇降枠を第１アームと第２アームのテレスコープ式の二段にしてローダ高さＨを低くした例である。
又Ｙ軸を多段のパンタグラフ（レージトング）にしてアームを移動体より上には出ないよう工夫した装置を図５に示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術で述べたローダアームの上下動を１軸ＮＣで制御する場合、上昇端位置が高くなって、天井の低い工場では設置が出来ないケースがあり、Ｙ軸をテレスコピックアームにして上昇端を抑える方法もあるが二段程度ではまだアームの一部が移動体より上に出るので不具合な場合がある。Ｙ軸をパンタグラフにした場合は移動体より上に出ることはないがリンク構造体の剛性上に問題がある。
【０００６】
本発明は従来の技術で述べたＹ軸の１軸ＮＣによるアームの上昇端が移動体より上に突出し工場設置上不都合という問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところはＹ軸（上下方向）をＺ軸（水平方向）に平行な面で動作する回転アーム式にすることによりＹ軸が１軸ＮＣのローダでありながら、ローダの高さを低く抑えることを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明の搬送装置は、工作機械の主軸チャックと工作機械と並置したワークストッカとの間でワークを搬送する装置であって、工作機械の上位置に主軸Ｚ軸方向に設置したガイド上を移動する移動体と、該移動体上に設けられて移動体を位置決め可能に駆動するＺ軸サーボモータと、前記移動体に一端が移動体の移動方向に直交する軸線回りで回転可能に設けられたアームと、前記移動体に設けられ、前記アームを角度位置決め可能に旋回するＹ軸サーボモータと、前記アームの他端に被搬送物を把持する把持手段とを含み、前記Ｚ軸サーボモータとＹ軸サーボモータを同期制御する制御装置により前記アームを前記ガイドに平行な待機位置と直角なワーク交換位置に移動するものである。
【０００８】
移動体上に回転軸心を有するアームを移動体より下方に旋回させてＹ軸上の座標位置を定め移動体のＺ方向移動との２軸ＮＣにより主軸のチャック軸心を含む平面内でワークの位置決めが可能となる。
従って把持手段が機外のワークストッカに位置決めされてブランクを受け取り、本機内に搬入後主軸チャックの中心高さに位置決めしてチャックに渡すことができる。又加工完了したワークを受け取って同じ搬送路を逆に通ってワークのストッカに収納することが可能である。
【０００９】
移動体の移動手段のＺ軸サーボモータとアームの回転手段のＹ軸サーボモータをＺ軸Ｙ軸を同期運転することにより前面の安全用スライドドアー，刃物台，チャック等の空間を干渉することなくワークの着脱が可能であり機外のワークストッカとのワークの受け渡し経路を無駄なく往復させることが可能となる。
【００１０】
請求項２の発明は、前記アームが、前記Ｙ軸サーボモータにより角度位置決め可能に設けられた第１のリンクと、該第１リンクと同一長さで一端が移動体に回転可能に支持された第２のリンクと、第１のリンク及び第２のリンクの自由端を繋ぎ且つ前記把持手段を有する第３のリンクとからなり、移動体と前記第１から第３のリンクにより四節リンク機構を形成することにより第３のリンク上の把持手段の方向を一定に保つようにしたものである。
【００１１】
前記四節リンク機構の固定リンクの回り待遇点は移動方向に対し時計回りに４５度の方向に設け前記把持手段は、前記固定リンクに対応する第３リンクの４５度の面に直交する旋回軸上に主軸軸心と同心となるよう１８０度旋回割出し可能で主軸チャックとワークストッカとの間でワークを受け渡しするスイベルタイプで直角二方向のワークを把持するダブルハンドである。
チャックへのワークの着脱及びワークストッカへのワークの収納・取り出しのため、ワークハンドの旋回中心を主軸中心に対し一定角度にする必要がある。平行リンクの一節にハンドを固定することによりアームが旋回しても常に第３リンクの角度が同一傾斜角を保持させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の機上形ローダを設けた旋盤における機内ワークの着脱状態の説明図、図２は本発明の移動体・回転アーム・ダブルハンドの側面位置説明図である。
【００１３】
旋盤本体のベッド１に立設固定された支柱２に走行ビーム３が架設され該走行ビームの上面にはラック４が固定されている。走行ビーム３の上，下面に設けられたガイドレール５Ａ，５Ｂに嵌着する溝形ガイド６Ａ，６Ｂで案内され走行ビーム３の軸方向に移動可能にコの字形状の移動体７が載架されており、該移動体の移動手段として該移動体上にはＺ軸サーボモータ８の回転トルクを増加する減速機９が設けられ該減速機の出力軸のピニオン１０の回転により固定したラック４に対し移動体７がＺ軸方向に自走自在に設けられている。なおベルトチエンロープ等を使用して直線送りにすることも可能である。
【００１４】
走行ビーム３はワークの搬入搬出用のワークストッカ１１の上方まで片持状に延び、本機と該ワークストッカやコンベア間でのワークの搬送が可能に構成されている。移動体７の本機正面側に相対する平面上には、アーム回転手段としてＹ軸サーボモータ１２の回転を増加する減速機１３が設けられ該減速機の出力軸がアームの旋回中心１８となる。
【００１５】
アームの旋回する先端部分には把持手段が設けられている。前記把持手段は直角をなす二方向にワークを把持する２個のチャックを有し前記媒介リンクと直角をなす軸を旋回軸として１８０°の旋回で前記主軸のチャックの軸心と同心に割り出すことが可能な回転部材を含んでなるものである。
具体例としては、スイベルタイプのダブルハンドを把持手段として使用することが可能で主軸部のチャックからワークの取り出しと新ブランクの供給をハンドを流体圧又はソレノイドで旋回させて取り換え作業を機内の制限された空間内で行う。
【００１６】
第１リンク１４にワークを把持するハンドを直接固定する場合にはハンドの方向を一定方向に保つことができないのでハンドの方向性を制御できる機能をもつことが必要となる。
ここでは第１リンク１４が、入力リンクであり相対するリンクが平行な四節リンク機構の一節でもある。他のリンクは第２リンク１５，固定リンク１６，第３リンク１７からなるリンク機構を形成している。即ち第１リンク１４と第２リンク１５，固定リンク１６と第３リンク１７が相対して平行である。
【００１７】
固定リンク１６は固定節であって第２リンク１５と固定リンク１６の回り待遇点を移動体７の移動方向に対し時計回りに４５°の方向に設けて該移動体上に固定リンク１６を固定する。固定リンク１６の長さを短くして該移動体上に固定リンク１６の回り待遇点を設けることができる場合は、固定リンク１６を省略することができる。固定リンク１６と平行な第３リンク１７は一端が固定リンク１６より回り対偶点をこえて延長されており延長したリンク端に把持手段として例えばハンドの旋回中心１９を有するスイベルタイプで、直角２方向のワークを把持するダブルハンド２０を設けることができる。
【００１８】
ダブルハンド２０は１８０°旋回してワーク把持方向を主軸のチャック２５の軸心方向又はワークストッカ１１のワークガイド２２の方向を指向させることが可能である。ハンドはスイベルタイプのダブルハンドの他にハンドがスライドするもの、ハンドが反転するもの等を使用することができる。ダブルハンドの回転手段は油空圧を動力源とするピストンシリンダ部材又は電磁気による回転手段を採用することが可能である。
【００１９】
次に図３（図１）にもとづき本搬送装置の作用について説明する。
【００２０】
図３は移動体７が走行ビーム３上をＺ軸サーボモータ８により駆動されて該ビームのオーバハングした位置まで移動し加工の終了したワーク２４をワークストッカ１１のワークガイド２２への収納とブランク２３の受け取りを行う。この場合ダブルハンド２０のワークガイドの適度な位置までの降下はＺ軸方向とＹ軸回転の合成動作により行われる。
【００２１】
新規にブランク２３を把持したダブルハンド２０はＹ軸回転で上昇しアームが走行ビーム３と平行になった後でＺ軸で本機側へ移動する。しかし新しいブランク２３と本機フレーム１が干渉しない移動軌跡をとる限りＹ軸動作にＺ軸動作を加えて合成した曲線の軌跡を通過する方が合理的な場合もある。新しいブランク２３を把持したダブルハンド２０は本機内の加工作業が完了するまでワークストッカ上又は走行ビーム上で待機する。
【００２２】
切削が完了し安全カバーが開きアームが旋回して降下可能となる。移動体７はチャック２１からワーク２４を着脱する直上の位置より刃物台２６の方向へ右行し、Ｙ軸の左回転により降下し始めると移動体７も左方向に戻される。即ちＺ軸が左行しながらＹ軸が下方に回転し２軸同時に直線補間制御させることによりＹ軸が直線で降りることができる。この合成動作によりダブルハンド２０のリンク１７はアームが鉛直になるまで刃物台２６，チャック２５と干渉することなく降下し主軸のチャックと同心の位置に達する。この位置では主軸のチャック軸心とダブルハンド２０のチャック軸心は一致しており、移動体７のＺ軸方向移動によりワーク２４を受け渡しする。
【００２３】
ここでダブルハンド２０は１８０°旋回し搬送してきたブランク２３をチャック２５に渡して該チャックよりＺ軸移動で離れる。ワーク２４をワークストッカ１１へ搬送しワークガイド２２に収納するプロセスはブランク２３を機内へ搬入したプロセスの逆で良い。チャック２５とのワーク又はブランクの受け渡しのためにダブルハンド２０のチャックの芯高さは一定で良くアームの先端の降下位置も一定で良い。しかしワークストッカ１１とのブランク又はワークの受け渡しの際にはダブルハンド２０のチャックの高さ位置はすでに積層して載置してある現状高さに合わせて位置決めする必要がある。ワークストッカの近傍では干渉する機材がなくＺ軸・Ｙ軸の合成により任意に設定することができる。
【００２４】
四節平行リンク機構を使用することによりリンクの先端に設けたダブルハンドのワーク把持部の位置決めが正確に可能となる。但しアームのリンク機構の先端にダブルハンド部とワークの重量が加わるためリンク構成部材の軽量化とＹ軸サーボモータの容量及び減速比を考慮して設計する。本発明により機上形ローダにおいてもワーク交換時にワーク保持部材を走行ビーム上に突出させることなく搬送が可能となった。
【００２５】
【発明の効果】
ローダアームが走行ビームにより上部へは突出しないため天井の低い工場へも設置できる機上形ローダの提供が可能となる。構造がシンプルなリンク機構を採用しているため保守が容易でありＺ軸（直動）とＹ軸（回転）の２軸ＮＣローダのため直動２軸ＮＣに比しコスト上の差はない。
ハンドの動作軌跡はユーザ側でプログラミングができるので異なったワークへの対応が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の機上形ローダを設けた旋盤における機内ワーク着脱状態の説明図である。
【図２】本発明の移動体，回転アーム，ダブルハンドの側面位置説明図である。
【図３】本発明のローダの機外走行状態とワークストッカとの受け渡し状態説明図である。
【図４】従来の技術で走行ビームより突出する昇降ロッド部が改良された機上ローダ付旋盤の正面図である。
【図５】従来の技術で移動体より下方へパンタグラフでハンドを垂下するようにした構造の説明図である。
【符号の説明】
１ ベッド   ２ 支柱
３ 走行ビーム   ４ ラック
５Ａ，５Ｂ ガイドレール
６Ａ，６Ｂ 溝形ガイド
７ 移動体   ８ Ｚ軸サーボモータ
９，１３ 減速機   １０ ピニオン
１１ ワークストッカ
１２ Ｙ軸サーボモータ
１４ 第１リンク
１５ 第２リンク
１６ 固定リンク
１７ 第３リンク
１８ アーム旋回中心   １９ ハンド旋回中心
２０ ダブルハンド   ２１ 安全カバー
２２ ワークガイド   ２３ ブランク
２４ ワーク   ２５ チャック
２６ 刃物台
【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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