JPH0295536A - ターニングセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ターニングセルに関する。更に詳しくは、
チャック爪と搬送ロボット用のフィンガー用のストッカ
を有したターニングセルに関する。

［従来技術］ 機械加工を自動化するために工場全体をシステム化する
ＦＭＳが提唱されている。このＦＭＳは、種々の方式が
提案されているが、ＮＣ工作機械を中心とした小さなシ
ステムを組み合わせて全体システムを構築する方法が多
い。この小さなシステムをセルシステムと呼んでいる。

セルシステムには、種々のものが提案され実行されてい
るが、通常ＮＣ工作機械と、工作物搬出入装置と、工作
物ストッカなどからなるものが多い。

このセルシステムのみで、長時間の連続運転を続けるに
は自動化のための各種の対策を講じなければならない。

工作物が異なるものを連続的に長時間加工するには困難
な問題がある。とくに、旋盤の場合、工作物の直径に応
じてチャックのそのものを交換する必要がある。しかし
、実際的には困難なことが多いので、チャックを交換せ
ず爪の開き代を大きくすることで対処しているが限界が
ある。また、工作物を搬送するロボットのハンドも工作
物の直径に応じて交換しなければならない。

一方、ＮＣ旋盤のチャック爪を自動交換するものは、知
られている。例えば、特開昭５５−５２７３号公報、特
公昭６３−４１６８２号公報には、チャックの爪を貯蔵
する重用マガジンと、この爪をチャックの爪と交換する
ための爪交換用の爪交換装置とを有するものが記載され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ 前記したセルシステムは、工作物の種類が限られた場合
には適したものであるが、種類が増加するとチャック爪
の交換、搬送ロボットハンドの交換が必要となり長時間
の連続運転は限られる。−方、ＮＣ旋盤のチャックの爪
を交換するものは、前記したように知られているが、単
体のＮＣ工作機械用に開発されたものであり、ターニン
グセンタセル用には必ずしもふされしくない。

この発明の目的は、多品種の工作物を連続的に長時間加
工するターニングセルのを提供することにある。

［前記課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するための次のような手段を採る。

第１手段は、ＮＣ旋盤と、該ＮＣ旋盤のチャック爪と後
記搬送装置のフィンガーとを貯蔵する爪・フィンガー用
ストッカと、未加工の工作物を供給する供給ステーショ
ンと、加工済みの工作物を排出する排出ステーションと
、前記チャック爪または前記工作物をつかみ前記ＮＣ旋
盤と前記風・フィガー用ストッカと前記供給ステーショ
ンと排出ステーションとの間を搬送する搬送装置とから
なるターニングセルである。

第２手段は、前記搬送装置のハンドと前記フィンガーと
の連結を着脱自在に行う着脱機構であればなお効果的で
ある。

［作　用］ ターニングセルシステムにおいて、搬送ロボットが工作
物ステーションから工作物を受は取り、ＮＣ工作機Ｉｉ
ｉ！側に搬送し、機械加工を行う。機械加工が終了する
と、工作物ステーションに戻すか、他のステーションに
送る。工作物の直径が変わったときは、爪・フィンガー
用ストッカで搬送ロボットのハンドのフィンガーのみを
交換する。

ＮＣ旋盤のチャック爪の交換も搬送ロボットが爪・フィ
ンガー用ストッカから取り出して交換する。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面と共に説明する。第１図
は、この発明のターニングセルの全体を示す正面図であ
る。第２図は、第１図の平面図、第３図は側面図である
。ＮＣ旋盤１は、工具貯蔵マガジン２を備えている。工
具貯蔵マガジン２内の工具は自動工具交換装置（図示せ
ず）によりタレット刃物台３工具との間で自動的に工具
交換される。主軸には、ワークチャック５が取り付けで
ある。

ＮＣ旋盤１のワーク搬送方向に沿う側位置には、爪・フ
ィンガー用ストッカ６が設置しである。爪・フィンガー
用ストッカ６には、工作物チャック５の爪と、後述する
ね搬送ロボットのフィンガー４０を多種類内蔵している
９この詳細な構造については後述する。ＮＣ旋盤１と爪
・フィンガー用ストッカ６と、更にトレーチェンジャー
７が同一線上に設置固定しである。このトレーチェンジ
ャー７は、複数の工作物を整列したトレー箱を収納した
ものである。トレー箱は、順次必要に応じて他のトレー
箱と交換できるものである。

搬送ロボット１０とトレーチェンジャー７と協働して工
作物を整列する。このトレーチェンジャー７は、公知の
技術であり本出願人の特許出願も公開されており公知技
術である。トレーチェンジャー７については詳記しない
。ＮＣ旋盤１、爪フィンガー用ストッカ６、トレーチェ
ンジャー７の上には、直線の搬送レール８が支柱９に支
持されて配置しである。搬送レール８上には、搬送ロボ
ット１０が移動自在に載置しである。この搬送ロボット
１０の移動の制御はＮＣ制御される。搬送口ボット１０
の先端には、チャック爪３１を把持するためのハンド１
１を備えている。ハンド１１の先端のフィンガーは、後
述するように把持する対象によって交換する。

・フィン　−　ストッカ６ 第４図は、爪・フィンガー用ストッカ６の縦断面図であ
る。第５図は、第４図の一部平面図である。円板２０は
、間欠位置に割出しできるもので円板２０上には、チャ
ック爪３１、搬送ロボット１０のフィンガー４０が複数
種類ストックされている。円板２０の割出し位置には、
割出し穴２１が割出し角度位置に対応して設けである。

円板２０の中心の下面には、割出し歯車２２が固定しで
ある。割出し歯車２２の中心内孔には、ベアリング２３
を介して中心軸２４に回転自在に取り付けである。中心
軸２４は、円柱状の部材であり、この下端はフランジに
なっていてフレーム板２５に固定しである。

フレーム板２５は、爪・フィンガー用ストッカ６を支え
る基本フレームの上板である。フレーム板２５の下面に
は、円板２０の割出し用のサーボモータ２８が固定しで
ある。サーボモータ２８の出力軸には、ビニオン歯車２
９がキー止めされている。ビニオン歯車２９には、割出
し歯車２２がかみ合っている。サーボモータ２８は、円
板２０上に設けた突起を近接スイッチ３９が検出したパ
ルスによりその回転位置を制御され割出し動作を行う。

一方、フレーム板２５の下面には、位置決め用のシリン
ダー装置２６が設けである。

シリンダー装置２６のピストン軸には、位置決めビン２
７が固定しである。位置決めビン２７は、円板２０の割
出し穴２１に挿入して円板２０を所定角度に位置決めす
る。円板２０の外周上面には、本実施例では９か所にチ
ャック爪３１を３個で１セツト４か所、重用フィンガー
４０を２セツト１か所、ワーク用フィンガー４０を２セ
ツト４か所の収納ケース３０を合計９ケ所それぞれ備え
ている。収納ケース３０内には、縦方向に３個のチャッ
ク爪３１が積んである。チャック爪３１の最下端には、
リフトシリンダ３３のピストンの先端３２が接している
。リフトシリンダ３３は、フレーム板２５の下面に固定
しである。

チャック爪３１の上端は、ス１〜ツバ３４に接している
。ストッパ３４とリフトシリンダ３３のピストンの先端
３２との間にチャック爪３１が挾んである。ただし、こ
の状態は、チャック爪３１を取り出すときの状態であり
、通常は重力で下端に位置している。ストッパ３４は、
シリンダ３５のピストン３６の先端に固定しである。ス
トッパ３４は、案内筒３７内で摺動自在に案内されてい
る９ストツパ３４を駆動するシリンダ３５は、中心軸２
４の上端に固定したストッパ台３８上に固定しである。

ストッパ３４は、チャック爪３１と後述するフィンガー
４０を一個単位で取り出すためのものである。すなわち
、−個取り出すたびにストッパ３４が出没するものであ
る。

チャック爪３１と同様な長方形の収納ケース３０ａ内に
は、搬送ロボット１０のフィンガー４０が収納されてい
る０通常、ロボットの先端のハンドは、用途に応じて変
えられる。例えば、組立ロボットであれば組立用ハンド
、溶接用であれば溶接用ハンド、搬送用であれば搬送ハ
ンドなど用途ごとに最適な構造機能を有したものに取り
換えられる。本実施例の搬送ロボット１０の場合は、ハ
ンド全体を交換せずに必要最小限のフィンガー４０のみ
を交換するものである。

このフィンガー４０は、工作物の直径、把持対象物が変
わるときに交換するものである９更に、チャック爪３１
を交換するときも専用のフィンガー４０に交換する。本
例では、工作物の直径が変化したときと、チャック爪３
１を把持するときにフィンガー４０を交換する。第６図
（ａ）、（ｂ）に示すものは、フィンガー４０をロボッ
トハンドの本体に着脱自在に取り付ける構造である。フ
ィンガー４０の根元には、ビン４１がビスで固定しであ
る。ビン４１には、凹溝状の外周溝４２が形成しである
。

一方、ロボットハンドの本体には、２本のフィンガー本
体４５がビン４６を中心に揺動自在に設けである。２本
のフィンガー本体４５の一端は、ビン４７に挿入されて
いる。

ビン４７は、油圧、サーボモータ、などで駆動され、フ
ィンガー本体４５の先端を開閉する。

フィンガー本体４５の先端には、ビン孔部材４８がボル
トにより固定しである。このビン孔部材４８には、ビン
孔４９が形成しである。

ビン孔４９には、ビン４１が挿入しである。ビン孔４９
には、半径方向に２か所からノツチ５０が突き出してい
る。ノツチ５０は、スプリングによりビン孔４９の中心
方向に常時押されているが、半径の外方に押されるとス
プリングを圧縮してビン孔４９から引き込む。

ビン４１をビン孔４９内に挿入すると、ノツチ５０がビ
ン４１の円周溝４２内に挿入される。このためフィンガ
ー４０は、ビン孔４７から抜は出ることはない、また、
フィンガー４０には、段部５１が形成しであるので（第
５図）、この段部５１とビン孔部材４８の側面が接して
いるのでフィンガー４０はビン４１を中心に回転するこ
とはない。

糾】」Ｕ］ 第７図は、前記したターニングセルの搬送装置を制御す
るための制御装置の機能ブロック図である。ＮＣ装置６
０は、ＮＣ旋盤１を数値制御する周知の制御装置である
。ＮＣ装置６０には、爪・フィンガー用ストッカ６、ト
レーチェンジャー７、搬送ロボットｌＯを駆動するため
のパワー用のシーケンサ６１が電気的に接続されている
。更に、ＮＣ装置６０には、搬送ロボット制御盤６６に
接続されている。搬送ロボット制御盤６６は、ＮＣ装置
６０の指令により搬送ロボット１０の位置を数値制御す
る １−レー情報読取装置６５は、トレーチェンジャー７内
の各トレーに設けたＩＣカードから工作物の種類、直径
などの情報を読み取るものである。読み取られた工作物
に関する情報はシーケンサ６１に入力される。シーケン
サ６１は、ＮＣ装置６０との指令情報を突き合わせて一
致すれば１１０ユニツト６２に出力して必要なチャック
爪３１、フィンガー４０の交換動作を指令する。この指
令を受は搬送ロボット制御盤６６は、搬送ロボット１０
に指令を行い搬送ロボットを駆動させる。ストッカー制
御！６３、トレーチェンジャー制御盤６４は、この指令
を受けて爪・フィンガー用ストッカ６とトレーチェンジ
ャー７に必要な動作を行わせる。

作−一動一 第８図は、この発明のターニングセルの制御装置の作動
の概要を示すフロー図である。制御装置が初期状態か否
か判断する（Ｐｌ）。全システムの運転が終了したか判
断しくＰ２）、終了していれば終了であり、終了してい
なければ一つのトレー、あるいはある数の素材の加工が
終了したか否か判断する（Ｐ３）。すなわち、あるロッ
ドの加工が終了して、素材が変更するか否かの判断を行
うのである。

素材の切り換えが必要とあれば、トレー情報読取装置６
５からトレーチェンジャー７内のトレーに設けたＩＣカ
ードから必要な情報を読み取る。

（Ｐ４）。このステップＰ４以下のステップは、カスタ
ムマクロプログラム（ユーザーが定義できるようにあら
かじめ備えているＮＣ機能のひとつ）で指令を行う、こ
の読み取った情報からチャック爪３１の交換が必要か否
か判断する（Ｐ５）。交換の必要があれば、次に搬送ロ
ボット１０のフィンガー４０の交換の必要があるか否か
判断する。このフィンガー４０は、チャック爪３１用と
ワーク交換用とは別々なものであり、更にワーク交換用
も工作物の直径により相違する。これらのことから搬送
ロボット１０のチャック爪３１用のフィンガー４０を交
換するか否か判断する（Ｐ６〉。この判断は、搬送ロボ
ット１０のフィンガー４０がチャック爪３１用になって
るか否か判断するものであり、フィンガー４０の交換を
行う。この交換は次のように行う、旧いフィンガー４０
は、まず割出しモータ２８を駆動してビニオン歯車２９
を駆動させる（第４図参照）。この駆動により割出し歯
車２２を回転させて円板２０を回して、フィンガー４０
の収納ケース３０を交換位置に割出す、この割出し位置
は、近接スイッチ３つの信号をカウントして位置決めす
る。更に、位置決めビン２７を位置決め穴２１内に挿入
して正確位置決めロックする。

この状態で搬送ロボット１０のハンドを収納ケース３０
ａ上から下降させる。両フィンガー４０を収納ケース３
０内に挿入させる。シリンダ３５を駆動搬送ロボット１
０を移動させてビン４２からビン孔４７を抜き出すく第
６図（ｂ）〉。

フィンガー４０は自重で収納ケース３０内に落下して収
納される。再び搬送ロボット１０のハンドを一旦上昇さ
せて、前記同様の動作で爪・フィンガー用ストッカ６を
動作させて、必要とするフィンガー４０が収納されてい
る収納ケース３０ａを割り出す。

収納ケース３０ａが所定位置に割出すと、ストッパ３４
を前進させて、シリンダ３３を駆動させてピストンの先
端３２を突き上げる。搬送ロボット１０を下降させてビ
ン孔４７にビン４２を挿入する。この挿入が終了すると
、スト・ツバ３４を引き込めて搬送ロボット１０のハン
ドを引き上げる（Ｐ７）。再び、搬送ロボットのハンド
を上昇させて、再び収納ケース３０を割出してチャック
爪３１を取り出し位置に割り出す。以下、フィンガー４
０と同様の順序でストッパー３４、シリンダー３３を駆
動しチャック爪３１をフィンガー４１で把持する。この
後、搬送ロボット１０は、搬送レール８上を移動してＮ
Ｃ旋盤１上のチャック５上に位置する。

このチャック爪３１の交換機構は、前記したように周知
の技術であり、ここでは詳記しない。搬送ロボット１０
のハンドで直接にチャック５の爪を交換しても良いし、
チャック爪３１の貯蔵マガジンとの間で交換しても良い
。本実施例では、直接チャック５のチャック爪３１と交
換している（Ｐ９）。

チャック爪３１の交換が終了すると、工作物用のフィン
ガー４０に交換する必要があるか否か判断する（Ｐ９）
。必要があれば、前記同様の作動で工作物用のフィンガ
ー４０に交換する（　Ｐ　ｌ。

）。次に、搬送ロボット１０へ工作物の種類、大きさに
応じた可変移動量をＮＣ装置１から搬送ロボット制御盤
６６へのデータを転送する（Ｐｌｌ）。これは、搬送ロ
ボット１０の基本的な移動パターンはあらかじめ決めら
れているので、ここでは工作物の形状に応じた可変量の
みである。

この転送が完了すると、通常の加ニブログラムを実行し
、ＮＣ旋盤１は加工を開始する。搬送ロボット１０は、
トレーチェンジャー７とＮＣ旋盤１との間を往復し未加
工工作物の搬送と加工された工作物の搬送を行う。

［他の実施例］ 前記したチャック爪３１は、搬送ロボット１０のフィン
ガー４０で直接交換している。しかし、爪・フィンガー
用ストッカ６だけでなく、ＮＣ旋盤１にもチャック爪３
１のマガジンを設け、爪マガジン内に゛−一旦納して、
この爪マガジンとチャック爪３１との間に交換アームを
設けて交換しても良い。また、前記実施例のトレーチェ
ンジャー７は、未加工の工作物と加工済の工作物を同一
スチージョンで処理しているが、ロボットの経路上であ
れば他の場所でも良い。更に、前記実施例の搬送ロボッ
ト１０のハンドは一本であったが２本のハンドを割り出
し可能に設けたいわゆるダブルハンドでも良い。

［発明の効果］ 以上、詳記したように、この発明は、簡易な構造で、チ
ャック爪の交換、搬送口ボッＩ・のフィンガーを交換で
きる。また、チャック爪、フィンガーを同一ストッカに
収納したので、搬送ロボットの運行距離が短くてすむの
で結果として効率の良い運転が可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図はターニングセルの正面図、第２は第１図の平面
図、第３は第１図の側面図、第４図は爪・フィンガー用
ストッカの縦断面図、第５図は第４図の部分平面図、第
６図はフィンガー本体とフィンガーの結合した断面図、
第７図はターニングセルの制御装置の機能ブロック図、
第８図はターニングセルの動作の概要を示す動作フロー
図である。 １・・・ＮＣ旋磐、２・・・工具貯蔵マガジン、３・・
・タレット刃物台、５・・・工作物チャック、６・・・
爪・フィンガー用ストッカ、７・・・トレーチェンジャ
ー、８・・・搬送レール、１０・・・搬送ロボット、３
１・・・チャック爪、６０・・・ＮＣ操作盤、６４・・
・トレーチエジャー繰作盤、６６・・・ロボット制御盤
、７０・・・ターニングセル操作盤

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＮＣ旋盤と、該ＮＣ旋盤のチャック爪と後記搬送装
   置のフィンガーとを貯蔵する爪・フィンガー用ストッカ
   と、未加工の工作物を供給する供給ステーションと、加
   工済みの工作物を排出する排出ステーションと、前記チ
   ャック爪または前記工作物をつかみ前記ＮＣ旋盤と前記
   爪・フィカー用ストッカと前記供給ステーションと排出
   ステーションとの間を搬送する搬送装置とからなるター
   ニングセル。 ２、請求項１において、前記搬送装置のハンドと前記フ
   ィンガーとの連結を着脱自在に行う着脱機構を設けたこ
   とを特徴とするターニングセル。