特許第6619947号(P6619947)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6619947
(24)【登録日】2019年11月22日
(45)【発行日】2019年12月11日
(54)【発明の名称】ワークローダ装置
(51)【国際特許分類】
   B23Q 7/04 20060101AFI20191202BHJP
   B25J 9/22 20060101ALI20191202BHJP
【FI】
   B23Q7/04 Z
   B25J9/22 A
【請求項の数】4
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2015-72171(P2015-72171)
(22)【出願日】2015年3月31日
(65)【公開番号】特開2016-190306(P2016-190306A)
(43)【公開日】2016年11月10日
【審査請求日】2017年10月18日
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000146847
【氏名又は名称】DMG森精機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087619
【弁理士】
【氏名又は名称】下市 努
(72)【発明者】
【氏名】安田 浩
(72)【発明者】
【氏名】奥山 嘉信
(72)【発明者】
【氏名】樋口 貴之
【審査官】 牧 初
(56)【参考文献】
【文献】 特開平04−040506(JP,A)
【文献】 特開平08−241109(JP,A)
【文献】 特開昭63−120307(JP,A)
【文献】 特開平02−058107(JP,A)
【文献】 特開2011−206886(JP,A)
【文献】 特開2014−128843(JP,A)
【文献】 再公表特許第2006/117840(JP,A1)
【文献】 特開平07−049711(JP,A)
【文献】 特開昭63−162180(JP,A)
【文献】 特開2002−187040(JP,A)
【文献】 米国特許第06022132(US,A)
【文献】 特開平03−218502(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B25J 1/00−21/02
G05B 19/18−19/416
G05B 19/42−19/46
B23Q 7/00− 7/18
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークを把持するローダハンドを、ワーク貯留部と工作機械のワークをクランプして該ワークを加工するためのワークテーブルへのワーク受け渡し位置との間で移動させ、前記ワークをワークテーブルの複数のクランプでクランプさせるためのローダ機構と、該ローダ機構を、前記ローダハンドが予め設定されたワーク受け渡し位置に移動するよう前記ローダ機構を制御するローダ機構制御部とを備えたワークローダ装置において、
前記ローダ機構は、オペレータが、前記ローダハンドを直接手で持って所望位置に移動させることが可能に構成されており、
前記ローダ機構制御部は、前記オペレータが、前記ローダハンドを手で持ってワーク受け渡し位置に移動させ、前記ワークテーブルの複数の位置決めピンに対応した複数のワークの位置決め穴が嵌合したときの位置座標をワーク受け渡し位置座標として記憶し、
かつ前記ローダ機構制御部は、前記記憶したワーク受け渡し位置座標を用いてワークを把持した前記ローダ機構の移動を制御する
ことを特徴とするワークローダ装置。
【請求項2】
請求項1に記載のワークローダ装置において、
前記ローダ機構制御部は、前記オペレータが、ローダハンドを手で持って移動させるに先だって、前記ローダハンドが前記受け渡し位置近傍に移動するように前記ローダ機構を制御する
ことを特徴とするワークローダ装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載のワークローダ装置において、
前記オペレータがローダハンドを手で持って移動させた方向を検知する移動方向検知センサをさらに備え、
前記ローダ機構制御部は、前記ローダ機構を、前記検知された方向の補助力を発生するように制御する
ことを特徴とするワークローダ装置。
【請求項4】
請求項3に記載のワークローダ装置において、
前記ローダ機構制御部は、前記ローダ機構を、前記ローダハンドを自重に抗して任意の昇降方向位置に止まらせる補助力を発生するように制御する
ことを特徴とするワークローダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、旋盤やマシニングセンタ等の工作機械に未加工ワークを供給し、該工作機械から加工済みワークを搬出するワークローダ装置に関し、詳細にはワークの受け渡し位置を教示するためのティーチング構造の改善に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、ガントリータイプのワークローダ装置を備えたNC旋盤あるいはマシニングセンタを新たに設置した場合、このワークローダ装置に、旋盤の主軸チャックとの間で、あるいはマシニングセンタの加工テーブルとの間でワークの受け渡しを行う受け渡し位置を教示するティーチング作業を行う必要がある。
【0003】
このようなティーチングを行う場合、オペレータが操作機器のテパやジョグ送り等を手動操作することによってローダハンドを前記受け渡し位置に移動させて位置決めし、その位置座標をローダ装置に記憶させるようにしている(例えば特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】実開平06−71043号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし前記特許文献1に開示された従来装置では、ローダハンドが主軸チャックとの受け渡し位置に正確に一致したか否かを判断するために、主軸にてこ式ダイヤルゲージを取り付け、ローダハンドに把握されたワークの位置をダイヤルゲージにて確認しながら操作機器を操作しなければならないので、ティーチングにダイヤルゲージが必要であり、また時間と手間がかかるという問題がある。
【0006】
また、マシニングセンタの場合は、ローダハンドが加工テーブルとの受け渡し位置に正確に一致したか否かを判断するために、加工テーブルにワークをクランプし、ローダハンドの把持爪がワークを把握可能な位置までローダハンドを移動させ、その位置で把持爪を閉動作させたとき、ローダハンドが傾かないかどうかを確認し、傾いた場合は把持爪を開動作させ、ローダハンドの位置を微調整して、もう一度把持爪を閉動作させ、ローダハンドが傾かなくなるまで、この操作を繰り返す必要があり、また時間と手間がかかるという問題がある。
【0007】
本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、ダイヤルゲージを不要にできると共に、ティーチングにかかる時間と手間を削減できるワークローダ装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項1の発明は、ワークを把持するローダハンドを、ワーク貯留部と工作機械のワークをクランプして該ワークを加工するためのワークテーブルへのワーク受け渡し位置との間で移動させ、前記ワークをワークテーブルの複数のクランプでクランプさせるためのローダ機構と、該ローダ機構を、前記ローダハンドが予め設定されたワーク受け渡し位置に移動するよう前記ローダ機構を制御するローダ機構制御部とを備えたワークローダ装置において、
前記ローダ機構は、オペレータが、前記ローダハンドを直接手で持って所望位置に移動させることが可能に構成されており、
前記ローダ機構制御部は、前記オペレータが、前記ローダハンドを手で持ってワーク受け渡し位置に移動させ、前記ワークテーブルの複数の位置決めピンに対応した複数のワークの位置決め穴が嵌合したときの位置座標をワーク受け渡し位置座標として記憶し、
かつ前記ローダ機構制御部は、前記記憶したワーク受け渡し位置座標を用いてワークを把持した前記ローダ機構の移動を制御することを特徴としている。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1に記載のワークローダ装置において、
前記ローダ機構制御部は、前記オペレータが、ローダハンドを手で持って移動させるに先だって、前記ローダハンドが前記受け渡し位置近傍に移動するように前記ローダ機構を制御することを特徴としている。
【0010】
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載のワークローダ装置において、
前記オペレータがローダハンドを手で持って移動させた方向を検知する移動方向検知センサをさらに備え、前記ローダ機構制御部は、前記ローダ機構を、前記検知された方向の補助力を発生するように制御することを特徴としている。
【0011】
請求項4の発明は、請求項3に記載のワークローダ装置において、
前記ローダ機構制御部は、前記ローダ機構を、前記ローダハンドを自重に抗して任意の昇降方向位置に止まらせる補助力を発生するように制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【0013】
請求項1の発明によれば、ローダ機構制御部により、ローダ機構を、ローダハンドが予め設定されたワーク受け渡し位置座標に移動するよう制御する場合において、オペレータが前記ローダハンドを直接手で持って、目視で位置を観察しつつワーク受け渡し位置に移動させ、ワークテーブルの位置決めピンにワークの位置決め穴が嵌合したことで移動完了を確認したときの位置座標を、前記ワーク受け渡し位置座標として記憶するようにしたので、従来の、ローダハンドに把握されたワークの位置をダイヤルゲージにて確認しながら操作機器を操作する場合に比較して、ティーチングにダイヤルゲージが不要であり、また時間と手間を削減できるというメリットがある。
【0014】
請求項2の発明によれば、オペレータがローダハンドを手で持って移動させるに先だって、ローダハンドが前記受け渡し位置近傍に移動するように前記ローダ機構が制御されるので、オペレータは、ローダハンドを少しの距離だけ手で移動させるだけでティーチングを完了でき、ティーチング時間をより一層短縮できる。
【0015】
請求項3の発明によれば、オペレータがローダハンドを手で持って移動させた方向の補助力を発生するようにしたので、ローダハンドを軽く移動させることができ、ティーチング作業を容易に行うことができる。
【0016】
請求項4の発明によれば、前記ローダハンドを自重に抗して任意の昇降方向位置に止まらせる補助力を発生するようにしたので、オペレータがローダハンドを受け渡し位置に向かって昇降させる際に自重分の労力負担を軽減でき、この点からもティーチング作業を容易化できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】本発明の実施例1に係るワークローダ装置の正面図である。
図2】前記ワークローダ装置の側面図である。
図3】前記ワークローダ装置の正面斜視図である。
図4】前記ワークローダ装置の駆動機構部分の正面斜視図である。
図5】前記ワークローダ装置のローダ機構制御部のブロック構成図である。
図6】本発明外の参考例に係る主軸のチャックを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【実施例1】
【0020】
図1ないし図5は本発明の実施例1に係るワークローダ装置を説明するための図である。
【0021】
図において、1は本実施例1に係るワークローダ装置である。該ワークローダ装置1は、ワークWを把持するローダハンド2を、ワーク貯留部WSと工作機械のワークテーブル3のワーク受け渡し位置との間で移動させるローダ機構4と、前記ローダハンド2が予め設定されたワーク受け渡し位置に移動するよう前記ローダ機構4を制御するローダ機構制御部5とを備えている。
【0022】
前記ワークテーブル3には、ワークWを位置決めするための複数の位置決めピン3b,3bが植設されている。また前記ワークテーブル3には、前記位置決めされたワークをクランプするクランプ爪3a,3aが配設されている。
【0023】
ここで、前記ワーク受渡し位置とは、本実施例1の場合、前記ワークテーブル3に設けられた位置決めピン3bがワークWの位置決め孔W′に嵌合し、前記クランプ爪3a,3aにより該ワークWがクランプ可能となる位置を意味しており、X,Y,Z座標値で表される。
【0024】
前記ローダ機構4は、X軸方向(走行方向)に延びるローダビーム7を有し、該ローダビーム7上には、キャリア8が前記X軸方向に走行可能に搭載されており、キャリア8はX軸駆動機構9によりX軸方向に進退駆動される。また、前記キャリア8上にはサドル10がZ軸方向(前後方向)に移動可能に搭載されており、該サドル10はZ軸駆動機構11によりZ軸方向に進退駆動される。さらにまた前記サドル10にはハンドアーム12がY軸方向(昇降方向)に移動可能に搭載されており、該ハンドアーム12はY軸駆動機構13によりY軸方向に昇降駆動される。該ハンドアーム12の下端部に前記ローダハンド2が配設されており、該ローダハンド2はローダハンド開閉駆動機構15により開閉駆動される。
【0025】
前記ローダビーム7は、縦辺部14aと横辺部14bを有するL字形状の脚14,14により機械設置面上に固定支持されている。前記横辺部14bに、前記ローダ機構4を手動により操作する操作パネル6が配設されている。
【0026】
なお、図4においては、各駆動機構9,11,13の構成を判りやすく表すために、キャリア8,サドル10及びハンドアーム12は、その表示が省略されている。
【0027】
前記X軸駆動機構9では、前記ローダビーム7に固定されたX軸ガイドレール9a,9aにより4個のスライダ9eを介して前記キャリア8がX軸方向に移動可能に支持されている。そして前記キャリア8に搭載されたX軸駆動モータ9bの出力軸に固定されたピニオンギヤ9cは前記ローダビーム7に固定されたラック9dに噛合している。前記キャリア8は、前記X軸駆動モータ9bの正逆回転によりX軸方向に進退移動する。
【0028】
前記Z軸駆動機構11では、前記キャリア8に固定されたZ軸ガイドレール11a,11aにより4個のスライダ11eを介してサドル10がZ軸方向に移動可能に支持されている。そして前記サドル10に搭載されたZ軸駆動モータ11bの出力軸に固定されたピニオンギヤ11cは前記キャリア8に固定されたラック11dに噛合している。前記サドル10は、前記Z軸駆動モータ11bの正逆回転によりZ軸方向に進退移動する。
【0029】
Y軸駆動機構13では、前記ハンドアーム12は、これに固定されたY軸ガイドレール13a及びサドル10に固定されたスライダ13eを介して該サドル10によりY軸方向に移動可能に支持されている。そして前記サドル10に配設されたY軸駆動モータ13bの出力軸に固定されたピニオンギヤ13cは前記ハンドアーム12に固定されたラック13dに噛合している。前記ハンドアーム12は、前記Y軸駆動モータ13bの正逆回転によりY軸方向に昇降移動する。
【0030】
前記ローダハンド2は、一対の把持爪2a,2aを有し、該把持爪2a,2aは、前記ローダハンド開閉駆動機構15により互いの対向間隔が変化可能となっており、これによりワークWを把持可能となっている。
【0031】
前記ローダ機構4は、その運転モードが、前記操作パネル6の操作により、後述するワーク受け渡し位置ティーチングモードに切り替えられると、オペレータが前記ローダハンド2を直接手で持って所望位置に移動させることが可能となっている。またX軸駆動モータ9b、Y軸駆動モータ13b及びZ軸駆動モータ11bは、それぞれ前記オペレータがローダハンド2を手で持って移動させた方向を検知するX軸移動方向検知センサ16a,Z軸移動方向検知センサ16b及びY軸移動方向検知センサ16cを備えている。
【0032】
前記ローダ機構制御部5は、ワーク受け渡しモードと、ワーク受け渡し位置ティーチングモードとに切り替え可能となっており、ワーク受け渡しモードにおいては、前記ローダハンド2が予め設定されたワーク受け渡し位置に移動するように前記ローダ機構4を制御する。
【0033】
そして前記ワーク受け渡し位置ティーチングモードでは、前記ローダ機構制御部5は前記ローダ機構4を以下のように制御する。
【0034】
前記ティーチングモードは、さらに、操作機器による移動モードと、手で持って移動させるモードとに切り替え可能になっており、前記ローダ機構制御部5は、まず、前記操作機器による移動モードにおいて、前記オペレータがローダハンド2を手で持って移動させるに先だって、前記ローダハンド2が前記受け渡し位置近傍に移動するように前記ローダ機構4を制御する。
【0035】
そして前記オペレータが、前記手で持って移動させるモードに切り替えて、前記ローダハンド2を手で持ってワーク受け渡し位置に向けて移動させると、その移動方向及びX,Y,Z座標位置が前記X軸,Y軸,Z軸移動方向検知センサ16a〜16cにより検知され、該検知された移動方向及びX,Y,Z座標位置が前記ローダ機構制御部5に入力される。すると前記ローダ機構制御部5は、前記ローダ機構4を、前記検知されたローダハンド移動方向の補助力を発生するように制御する。例えば、ローダハンド2がX軸方向に移動された場合には、X軸駆動機構9のX軸駆動モータ9bに、前記移動方向におけるラック&ピニオン機構等の摩擦抵抗力と同等の駆動力を発生させるための電流が供給される。またY軸方向の補助力については、常に前記ローダハンド2を自重に抗して任意の昇降方向位置に停止可能とする補助力を発生するための電流が供給される。
【0036】
前記ローダ機構制御部5は、前記オペレータが、前記ローダハンド2を手で持ってワーク受け渡し位置に向けて移動させるに伴ってそのX,Y,Z座標位置を読み込んでおり、前記ワークテーブル3の位置決めピン3bにワークWの位置決め孔W′が嵌合し、クランプ爪3aでワークWをクランプ可能となった時点で、前記移動動作が完了したことを前記操作パネル6によりオペレータが確認したときのワークハンド2の前記X,Y,Z座標位置を、前記ワーク受け渡し位置座標として記憶する。
【0037】
そして前記ローダ機構制御部5は、通常のワークローダ工程において、ローダハンド2がワークWを前記記憶したワーク受け渡し位置座標に位置決めするようにローダ機構4を制御する。
【0038】
以上のように、本実施例では、ローダ機構制御部5により、ローダ機構4を、ローダハンド2が予め設定されたワーク受け渡し位置座標に移動するよう制御する場合において、オペレータが前記ローダハンド2を直接手で持って、目視で位置を観察しつつワーク受け渡し位置に移動させ、移動完了を確認したときの位置座標を、前記ワーク受け渡し位置座標として記憶するようにしたので、従来の操作に比較して、ティーチングにおける時間と手間を削減できるというメリットがある。
【0039】
また、オペレータがローダハンド2を手で持って移動させるに先だって、ローダハンド2が前記受け渡し位置近傍に移動するように前記ローダ機構4が制御されるので、オペレータは、ローダハンド2を少しの距離だけ手で移動させるだけでティーチングを完了でき、ティーチング時間をより一層短縮できる。
【0040】
また、オペレータがローダハンド2を手で持って移動させた方向の補助力を発生するようにしたので、ローダハンド2を軽く移動させることができ、ティーチング作業を容易に行うことができる。
【0041】
さらにまた、Y軸方向(昇降方向)の補助力については、前記ローダハンド2を自重に抗して任意の昇降方向位置に止まらせる補助力を発生するようにしたので、オペレータがローダハンド2を受け渡し位置に向かって昇降させる際に自重分の労力負担を軽減でき、この点からもティーチング作業を容易化できる。
変形例
【実施例2】
【0042】
前記実施例1では、ワークWの位置決め孔W′にワークテーブル3の位置決めピン3bが嵌合した状態でのX,Y,Z座標をワーク受け渡し位置座標としたが、本発明外の変形例ではワーク受け渡し位置座標を以下のように設定することができる。
【0043】
図6は、旋盤の主軸に装着されたチャック(クランプ機構)31にワークを受け渡す場合の本発明外の変形例を示す図である。前記チャック31は、等角度間隔を開けて配置され、径方向に移動可能に構成された3組のクランプ爪31a,31b,31cを有する。このチャック31は、前記3組のクランプ爪31a〜31cで囲まれた領域内の、主軸の軸心aからずれた位置にワークWが配置された場合(図6に実線で示す)であっても、ワークWを、前記クランプ爪31a〜31cにより前記主軸の軸心aに一致するように自動調心する(図6に破線で示す)ように構成されている。
【0044】
変形例では、前記オペレータが前記ローダハンド2を手で持って、ワークWが前記チャック31のクランプ爪31a〜31cで囲まれた領域内に位置するよう移動させ、前記チャック31をクランプさせると、クランプ爪31a〜31cが前記ワークWをこれの軸心a′が主軸の軸心aに自動的に一致するようにクランプする。すると前記ローダ機構制御部5は、前記ワークWがクランプされた時点でのX,Y,Z座標をワーク受け渡し位置座標として記憶する。
【0045】
変形例では、ワークWをチャック31のクランプ可能位置に移動させ、該チャック31のクランプにより位置決めされた時点での前記位置座標をワーク受け渡し位置座標として記憶するようにしたので、従来の、ローダハンドに把握されたワークの位置をダイヤルゲージにて確認しながら操作機器を操作する場合に比較して、ティーチングにダイヤルゲージが不要であり、また時間と手間を削減できるというメリットがある。
【符号の説明】
【0046】
1 ワークローダ装置
2 ローダハンド
3 ワークテーブル(クランプ機構)
4 ローダ機構
5 ローダ機構制御部
16a〜16c 移動方向検知センサ
31 チャック(クランプ機構)
W ワーク
WS ワーク貯留部
図1
図2
図3
図4
図5
図6