JPH04159089A - 産業用ロボット - 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 本発明は産業用ロボットに関するものであり、特に、ワ
ークや工具の工作機械への着脱に適したロボットに関す
るものである。

従来の技術 工作機械に対するワークのローディング・アンローディ
ングをロボットにより行うことは、特開昭５９−２４９
４０号公報等により既に知られている。この種のロボッ
トは、（ａ）基台と、（ｂ）その基台に垂直軸線まわり
に旋回可能に支持された旋回台と、（Ｃ）その旋回台に
支持されて旋回台と共に旋回し、かつ、水平軸線まわり
に回動するアームと、（ｄ）２個のチャックを備えてア
ームの先端部に支持され、アームの長手方向に平行な回
転軸線まわりに回転し、かつ、２個のチャックがその回
転軸線に対して軸対称であるチャック装置とを含むよう
に構成される。ワークの自動工作機械へのローディング
・アンローディング時には、旋回台が所定の位置へ旋回
させられた状態でアームが所定角度回動させられ、チャ
ック装置が工作機械のチャックと同軸の位置へ移動させ
られるとともに、チャ７り装置の回転により２個のチャ
ックが択一的に工作機械のチャックと正対させられるの
であり、工作機械からの加工済みのワークの取外しと、
未加工のワークの自動工作機械への取付けとを一度に行
うことができる。このようなワークのローディング・ア
ンローディングは、ロボットに設けられたチャックの軸
線と工作機械のチャックの軸線とが一致する状態で行わ
れる。そのため、従来は、工作機械とロボットとの相対
位置がアームの長さに合わせて調節され、アームが回動
させられるとき、ロボットのチャックと工作機械のチャ
ックとが同軸となるようにされていた。

同様なロボットは、使用済みの工具を工作機械から取り
外し、別の工具を取り付ける作業にも使用することがで
きる。

発明が解決しようとする課題 しかし、工作機械の組付は時に工作機械とロボットとの
相対位置を合わせることは容易ではなく、また、本来は
１台のロボットが複数台の工作機械に共用可能であるの
に、それら複数台の工作機械のチャック同士の位置を一
致させることができないために共用が不可能となること
もあった。

本発明は、ロボットと工作機械との相対位置を精度良く
合わせる必要がなく、あるいはチャックの軸線位置が一
致していない複数台の工作機械に対しても支障なく着脱
を行うことができる産業用ロボットを得ることを課題と
して為されたものである。

課題を解決するための手段 本発明は、上記の課題を解決するために、前記（ａ）基
台、（ｂ）旋回台、（Ｃ）アームおよび（ｄ）チャック
装置を含む産業用ロボットにおいて、アームをチャック
装置の回転軸線に平行な方向に伸縮可能とするとともに
、その伸縮を制御する伸縮制御装置を設けたことを特徴
とする。

作用 このように構成された産業用ロボットにおいては、旋回
台の旋回軸線からアーム先端までの距離は、アームを伸
縮させることにより調節することができ、工作機械のチ
ャックの位置に合わせてアームを伸縮させることにより
ロボットのチャック装置を工作機械のチャックと同軸と
することができる。

発明の効果 アームの伸縮は工作機械とロボットとの相対位置調節に
比較して迅速にかつ容易に行うことができ、工作機械に
対するロボットの設置が容易となる。また、チャックの
軸線位置が互に一致していない複数台の工作機械に対し
てもアームの伸縮により対処することができ、１台の産
業用ロボットを複数台の工作機械に共用することが容易
となる。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第６図は、自動加工ラインを示す図である。このライン
は２台の数値制御旋盤（以下、ＮＣ旋盤と称する）によ
り１個のワークに順次具なる切削加工を施し、製品とし
て完成させるものであり、ワーク供給装置からのワーク
の取出し、各ＮＣ旋盤に対するワークのローディングお
よびアンローディング、２台のＮＣ旋盤間におけるワー
クの搬送およびワーク排出装置へのワークの搬送が１台
のロボットにより行われる。以下、詳細に説明する。

第６図において１０は第−ＮＣ旋盤、１２は第二ＮＣ旋
盤である。これら第一、第二ＮＣ旋盤１０．１２はそれ
ぞれ主軸ヘッド１６を備えており、主軸１８（第７図参
照）が第一、第二ＮＣ旋盤１０．１２が並ぶ方向に平行
な水平軸線まわりに回転可能に支持されている。各主軸
１８の先端にはチャック２０が取り付けられており、チ
ャック２０はワークを把持して主軸１８により回転させ
られる。第−ＮＣ旋盤１０と第二ＮＣ旋盤１２とにそれ
ぞれ設けられたチャック２０の位置は、水平面内におい
て主軸１８の軸心と直交する方向において異なっており
、本実施例では第二ＮＣ旋盤ｌＯのチャック２０の方が
第二ＮＣ旋盤１２のチャック２０よりそれらＮＣ旋盤の
前面に近い位置に設けられている。零ＮＣ旋盤１０には
それぞれ、図示は省略するが十角形のタレットテーブル
に１０個の切削工具が取り付けられ、それら切削工具の
うちの一つが加工位置に位置決めされ、主軸１８により
回転させられるワークに対して接近、離間させられて加
工を施す。ＮＣ旋盤１０にはまた、工具ストッカ２４が
設けられており、タレットテーブルに取り付けられた工
具は工具交換装置２６により工具ストッカ２４に収容さ
れた工具と交換される。これらタレットテーブル、工具
ストッカ２４、工具交換装置２６等は、本出願人が平成
２年１０月９日に出願した「自動工具交換機能を有する
タレント旋盤」と同じであり、詳細な説明は省略する。

なお、第６図に示すように、第一、第二ＮＣ旋盤１０．
１２の側方にはそれぞれ、ワーク供給装置２７、ワーク
排出装置２８が設けられている。

２台のＮＣ旋盤１０．１２の前側には走行台３０が設け
られている。走行台３０はワーク供給装置２７から第一
、第二ＮＣ旋盤１０．１２を経てワーク排出装置２８に
至るまで設けられており、第３図に示すように、主軸１
８の軸心に平行なガイド３２．３４が上下方向に距離を
隔てて固定されており、第７図に示すアーム式のロボッ
ト３６を移動可能に支持している。ロボット３６の基台
３８は、第３図に示すガイドブロック４０をガイド３２
，３４に平行な方向に距離を隔てて２個（図には一方の
ガイドブロック４０のみが示されている）（Ｉえている
。各ガイドブロック４０は、ガイド３２に摺動可能に嵌
合されるとともに、垂直軸線まわりに回転可能な一対の
ローラ４２によりガイド３４を両側から挟んでいる。走
行台３０にはまた、ガイド３２，３４と平行にラック４
４が固定されるとともに、基台３８に設けられた基台走
行用モータ４６の出力軸に固定のピニオン４８が噛み合
わされており、基台３８はピニオン４８の回転により、
ガイド３２，３４に沿ってワーク供給装置２７からワー
ク排出装置２８までの間を移動させられる。

上記基台３８上には、第３図に示すように垂直軸線まわ
りに旋回可能な旋回台５４が設けられている。基台３８
内には揺動杉油圧モータである旋回台駆動モータ６０が
設けられるとともに、その出力軸には駆動アーム６２が
固定され、駆動アーム６２の自由端部に回転可能に取り
付けられた角駒６４が従動アーム６６の溝６８に嵌入さ
せられている。そして、従動アーム６６は旋回台５４の
下面から垂下させられた軸７０に固定されており、上記
溝６８はその軸７０の半径方向に延びるように形成され
ているため、旋回台駆動モータ６０が一定の速度で一定
角度回転するとき、旋回台５４は滑らかに旋回を開始し
て増速し、旋回範囲の中央において最も高速となり、そ
の後減速して滑らかに停止することとなる。旋回台５４
には第７図に示すようにアーム７２が水平軸線まわりに
回動可能に取り付けられており、旋回台５４の上記旋回
につれてアーム７２は、前記ガイド３２．３４の長手方
向に平行な鉛直面内に位置する状態と、直角な鉛直面内
に位置する状態とに旋回させられる。なお、旋回台５４
の旋回位置は図示しないドグとリミットスイッチとによ
って検出される。

アーム７２は、第１図および第２図に示すように、四角
形断面のアーム本体７４と、そのアーム本体７４内に軸
方向に摺動可能かつ回転可能に嵌合された回転伸縮軸７
６とから成っている。アーム７２は、第２図に示すよう
に、旋回台５４の一部を成す一対の支持壁７８により軸
受８０，８２を介して水平軸線まわりに回動可能に支持
されており、減速機８４．タイミングプーリ８６．タイ
ミングベルト８８を介して伝達されるアーム回動用モー
タ９０（第３図参照）により回動させられる。回転伸縮
軸７６の先端部には第４図、第５図に示すチャック装置
９８が取り付けられており、アーム７２は、チャック装
置９８がＮＣ旋盤１０゜１２のチャック２０に正対する
位置から、第７図に示すように垂直に立ち上がった位置
を経て２１０度回動させられる。なお、９９は回転継手
であり、アーム７２の回動位置を問わず、チャック装置
９８への作動油の供給が可能とされている。

チャック装置９８は、第４図および第５図に示すように
２個の三つ爪チャック１００を備えている。これら２個
の三つ爪チャック１００は、チャツク本体１０２を共通
にして互に背中合わせに、かつ、同心的に配設されてい
る。これら三つ爪チャック１００はそれぞれ、チャック
本体１０２に固定のプレー）１０４．１０６に半径方向
に移動可能に保持された３個ずつの爪部材１０８を有し
ている。爪部材１０８は中心軸１１０のまわりに回転可
能に設けられたギヤ１１２の溝１１４に突起１１６にお
いて係合させられており、ラックピストン１１８の移動
によってギヤ１１２が回転させられれば、爪部材１０８
が中心軸１１０の軸線に対する対称性を保ちつつ一斉に
半径方向に移動させられる。三つ爪チャック１００が拡
開２収縮させられ、ワーク１２０が解放、保持させられ
るのである。なお、１２２はプレッシャプレートであり
、三つ爪チャックｌＯＯが拡開させられたときブツシャ
ピストン１２４を介して加えられるスプリンーグ１２６
の付勢力によってワーク１２０を押し出す役割を果たす
。なお、ラックピストン１１８を移動させる作動油は、
回転伸縮軸７６、アーム本体７４内に形成された油通路
、前記回転継手９９を経て供給される。

前記回転伸縮軸７６は、第１図に示すパラレルカム装置
１３０により回転させられる。パラレルカム装置１３０
は、特開昭６３−８９２７６号公報に記載されているよ
うに既に知られた装置であり、簡単に説明する。このパ
ラレルカム装置１３０は、アーム本体７４により回転伸
縮軸７６の軸心と平行な軸線まわりに回転可能に支持さ
れた第一回転体１３２と、回転伸縮軸７６の外側に半径
方向に隙間を隔てて嵌合され、アーム本体７４により回
転可能に支持された第二回転体１３４とを有する。第一
回転体１３２には軸線方向に距離を隔てて第一カム部１
３６および第二カム部１３８が形成されており、チャッ
ク回転用モータ１４０により回転させられる。第二回転
体１３４には、第一、第二カム部１３６，１３８とそれ
ぞれ係合する第一、第二係合ローラ１４２，１４４が回
転可能に取り付けられている。第二回転体１３４にはま
た、その内周面に図示しないボールを保持したスプライ
ン部材１４６が固定され、回転伸縮軸７６に形成された
スプライン１４８と軸方向に相対移動可能かつ相対回転
不能に嵌合されている。

第一回転体１３２が正逆両方向に回転させられれば、第
一カム部１３６と第二カム部１３８とにそれぞれ一対ず
つ形成された係合突部が第一係合ローラ１４２と第二係
合ローラ１４４とに交互に係合し、第二回転体１３４を
正逆両方向に９０度ずつ回転させる。第二回転体１３４
の回転はスプライン部材１４６およびスプライン１４Ｂ
を介して回転伸縮軸７６に伝達され、回転伸縮軸７６０
回転によりチャック装置９８は、ＮＣ旋盤１ｏ、１２の
チャック２０との間でワーク１２０の受渡しを行うとき
、三つ爪チャック１００の軸線がほぼ上下方向となる中
立位置と、三つ爪チャック１゜Ｏの軸線が水平となって
いずれがの三つ爪チャック１００がＮＣ旋盤１０．１２
１）チャｙ’）２０と正対する正対位置とに回転させら
れる。

回転伸縮軸７６の長手方向の中間部には円形断面ノ保合
フロック１５４が嵌合固定されている。

この保合ブロック１５４にはその外周面に開口する環状
溝１５６が形成されるとともに、軸方向に配設された軸
受１５Ｂ、１６０を介して係合板１６２の一端部が嵌合
されている。この係合板１６２の一端部はヨーク状とさ
れ、環状溝１５６に回転伸縮軸７６の半径方向から嵌合
されており、それの両端面はそれぞれ、軸受１５８，１
６０を介して保合ブロック１５４と係合している。係合
板１６２の他端部はアーム本体７４に形成された長大１
６４から外へ突出させられるとともに、油圧シリンダ１
６６のピストンロンド１６８に固定されている。油圧シ
リンダ１６６はアーム本体７４に回転伸縮軸７６の軸心
と平行に取り付けられており、ピストンロンド１６８の
伸縮により回転伸縮軸７６はその回転軸線（三つ爪チャ
ック１００の回転軸線）に平行な方向に伸縮させられる
。回転伸縮軸７６はスプライン１４Ｂおよびスプライン
部材１４６を介して第二回転体１３４の回転が伝達され
るようになっているため、軸方向に伸縮させられても第
二回転体１３４との保合が保たれ、回転が伝達される。

回転伸縮軸７６の伸長端および収縮端はそれぞれ、ピス
トンロンド１６８の前側（アーム７２の先端側）に設け
られた第一ストッパボルト１７２と、後側に設けられた
第二ストッパボルト１７４とによって規定される。本実
施例においては、前述のように第−ＮＣ旋盤１０のチャ
ック２０の軸線の方が第二ＮＣ旋盤１２のチャック２０
の軸線より両ＮＣ旋盤１０．１２の前面側、すなわちロ
ボット３６に近い位置にあり、第一ストッパボルト１７
２の螺合量は、アーム７２が回動させられるとき、三つ
爪チャック１００の軸線と第二ＮＣ旋盤１２のチャック
２０の軸線とが一致する量に調節され、第二ストッパポ
ルト１７４の螺合量は、三つ爪チャック１００の軸線と
第−ＮＣ旋盤１０のチャック２０の軸線と一致する量に
調節されている。なお、１７８は継手部材であり、回転
伸縮軸７６が回転、伸縮させられても、回転伸縮軸７６
内に形成された油通路と油圧源との連通が保たれるよう
にされている。また、油圧シリンダ１６６へは、アーム
本体７４内に形成された油通路および回転継手９９を経
て作動油が供給される。

本自動加エラインにおいて第一、第二ＮＣ旋盤１０．１
２によるワーク１２０の加工ならびにロボット３６によ
るワーク１２０の搬送、受渡し等は、コンピュータを主
体とする図示しない制御装置により制御される。回転伸
縮軸７６の伸縮もワークの受渡しを行うＮＣ旋盤の種類
に合わせて制御装置により制御されるのであり、本実施
例においては、保合ブロック１５４．係合板１６２．油
圧シリンダ１６６、第一、第二ストッパボルト１７２．
１７４が制御装置と共に伸縮制御装置を構成している。

次に作動を説明する。本自動加エラインにおいては、第
一、第二ＮＣ旋盤１０．１２において並行してワーク１
２０の加工が行われ、ロボット３６はワーク供給装置２
７．第一、第二ＮＣ旋盤１０．１２およびワーク排出装
置２８の間を移動してワーク１２０の受渡しを行う。ワ
ーク供給装置２７からワークを受は取る場合には、チャ
ック装置９８の２個の三つ爪チャック１００のうちの１
個が下向きとなる位置に回転させられる。また、ロボッ
ト３６の回転伸縮軸７６は収縮端位置にあり、ロボット
３６の移動は、アーム７２が旋回させられたとき、下向
きの三つ爪チャック１００の軸線がワーク供給装置２７
のワークの軸線と一致する位置において停止させられる
。

ワーク供給装置２７からワーク１２０を受は取った後、
ロボット３６の基台３８が右方へ移動させられるととも
に旋回台５４が９０度旋回させられ、さらに、アーム７
２が第−ＮＣ旋盤１０のチャック２０の位置へ回動させ
られる。それと同時に回転伸縮軸７６が９０度回転させ
られ、チャック装置９８の２個の三つ爪チャック１００
のうちワーク１２０を把持していないものがチャック２
０と正対させられるが、回転伸縮軸７６が収縮端位置に
あるため、アーム７２が回動を停止したとき、三つ爪チ
ャック１００の軸線がちょうどチャック２０の軸線と一
致する。このとき、チャック２０に正対する三つ爪チャ
ック１００は拡開状態とされている。

その状態においてロボット３６の基台３８が左方へ小距
離移動させられ、チャック２０に把持されているワーク
１２０が三つ爪チャック１０００３個の爪部材１０８の
間に嵌入する。その後、チャック２０が拡開させられて
ワーク１２０を解放するとともに、三つ爪チャック１０
０が収縮させられてワーク１２０を把持する。

基台３８が小距離右方へ移動させられた後、回転伸縮軸
７６およびチャック装置９８が１８０８０度回転られ、
ワーク供給装置２７からワーク１２０を受は取って来た
三つ爪チャック１００が第−ＮＣ旋盤１０のチャック２
０に正対した状態となる。

続いて基台３８が再び左方へ小距離移動させられ、ワー
ク１２０がチャック２０の爪の間に嵌入するため、三つ
爪チャック１００が拡開されるとともにチャック２０が
収縮させられることにより、ワーク１２０はチャック２
０に把持された状態となる。基台３８が右方へ小距離移
動させられるとともにアーム７２が垂直姿勢まで回動さ
せられれば、第−ＮＣ旋盤１０に対するワーク１２０の
ローディングおよびアンローディングが完了する。

以上のようにして第二ＮＣ旋盤１０からアンロードされ
たワーク１２０は、第二ＮＣ旋盤１２にローディングさ
れる。また、このローディングに先立って第二ＮＣ旋盤
１２において加工の終了したワーク１２０をアンローデ
ィングするのであるが、これらローディング・アンロー
ディングは第−ＮＣ旋盤１０に対するワーク１２０のそ
れと同。

様に行われる。ただし、第二ＮＣ旋盤１２のチャック２
０は第−ＮＣ旋盤１０のチャック２０よりロボット３６
から離れた位置にあるため、回転伸縮軸７６が伸長端位
置に移動させられる。

第二ＮＣ旋盤１２におけるワーク１２０のローディング
・アンローディングが完了したならば、ロボット３６は
第二ＮＣ旋盤１２からアンローディングしたワーク１２
０をワーク排出装置２８へ搬送し、排出する。このとき
回転伸縮軸７６は収縮端位置へ移動させられ、ロボット
３６はアーム７２の旋回によりワーク１２０がちょうど
ワーク排出装置２８へ排出される位置において停止させ
られる。排出後、ロボット３６はワーク供給装置２７へ
移動し、新たなワーク１２０を受は取って第−ＮＣ旋盤
１０に供給する。

以上の説明から明らかなように、本実施例のロボット３
６は、第一、第二ＮＣ旋盤１０．１２の位置が異なるチ
ャック２０に対する三つ爪チャック１００の軸合わせが
アーム７２０回転伸縮軸７６の伸縮により行われるよう
になっており、２台のＮＣ旋盤１０．１２に共用するこ
とができる。

また、本実施例においてはチャック装置９８を保持する
回転伸縮軸７６が回転ならびに伸縮させられるようにな
っており、回転と伸縮とが別々に行われる場合に比較し
て装置の構成が簡単となる効果が得られる。例えば、ア
ーム本体７４をスライド上に設け、そのスライドをガイ
ドレール、ボールねしおよびモータ等により構成される
移動装置によって移動させてアームを伸縮させることも
可能であるが、そのようにすればアーム７２とは別にス
ライド等を設けることが必要であって装置が大形となる
のに対し、１本の軸を回転、伸縮させれば、伸縮機構を
アーム７２に組み込むことができ、コンパクトに構成す
ることができるのである。

さらに、三つ爪チャック１００の拡開・収縮用の作動油
の通路ならびに回転伸縮軸７６を伸縮させる油圧シリン
ダ１６６に作動油を供給する通路はいずれもアーム本体
７４内に設けられており、配管を別に設ける場合のよう
にゴムホース等がロボットの作動の妨げとなることがな
く、かつ、アーム７２の外観がシンプルになる効果が得
られる。

なお、上記実施例においてはアーム７２が２段階に伸縮
させられることにより、チャック装置９８の位置が２種
類に変えられるようになっていたが、３段階以上に伸縮
させられるようにすることも、モータおよび送りねじを
使用などしてアーム７２の長さを無段階に変えてチャッ
ク装置９８の位置を調節し得るようにすることも可能で
ある。

その他、特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者の
知識に基づいて種々の変形、改良を施した態様で本発明
を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である産業用ロボットのアー
ムを示す正面断面図であり、第２図は側面断面図である
。第３図は上記産業用ロボットの基台の構成を示す正面
断面図である。第４図および第５図はそれぞれ、上記ア
ームに設けられたチャック装置を部分的に断面にして示
す正面図および側面図である。第６図および第７図はそ
れぞれ、上記産業用ロボットが設けられた自動加工ライ
ンを示す正面図および側面図である。 ３６二ロボツト　　　　５４：旋回台 ７２：アーム　　　　　７４：アーム本体７６：回転伸
縮軸　　　９８：チャック装置１００：三つ爪チャック
　１０８：爪部材１５４：係合ブロック　　１６２：係
合板１６６：油圧シリンダ １７２：第一ストッパボルト １７４：第二ストンバボルト 第３図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基台と、 その基台に垂直軸線まわりに旋回可能に支持された旋回
   台と、 その旋回台に支持されて旋回台と共に旋回し、かつ、水
   平軸線まわりに回動するアームと、２個のチャックを備
   えて前記アームの先端部に支持され、アームの長手方向
   に平行な回転軸線まわりに回転し、かつ、前記２個のチ
   ャックがその回転軸線に対して軸対称であるチャック装
   置とを含む産業用ロボットにおいて、 前記アームを前記チャック装置の前記回転軸線に平行な
   方向に伸縮可能とするとともに、その伸縮を制御する伸
   縮制御装置を設けたことを特徴とする産業用ロボット。