JPH07106787B2 - ミクロジョイントワークの切断・パレタイジング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ミクロジョイント部を有したワークの外形抜
きを行うとともに、外形抜きが施されたワークをパレタ
イジングする装置に関する。

〔従来の技術〕 一般にワークの外形抜き加工を行う場合には、得ようと
する加工品を一回のプレス加工で打抜く方法以外に、プ
レス加工による切断の際、加工品のコーナ部分を切り離
さず約0.1〜0.15mm程度ミクロジョイント部として残し
ておき、その後、ミクロジョイント部を切断して、加工
品の外形抜きを行う加工方法がある。

従来、ミクロジョイント部を切断する技術としては、た
とえば実開昭61−159121号公報に見られるごとく、ミク
ロジョイント部を有したワークの対向辺を把持する把持
装置と、このワークの上方に、軸周にリンクを介して打
撃子が所要数設けられた回転軸とを具え、この回転軸が
ワーク全面上を走査するように該回転軸を回転させて、
上記打撃子によるハンマリングによってミクロジョイン
ト部を切断するものがある。そして、得られた加工品は
把持装置のベルトコンベアに落下されて、各パレットに
搬送、仕分けされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記技術は、ミクロジョイント部切断を打撃子
によってワークに面圧力を加えることにより行うことか
ら、切断を確実に行うことができないという欠点を有し
ている。

また、上記技術は、ワーク全面にわたり回転軸を走査す
る必要があるが、この走査に要する時間が多大なもので
あり、作業効率が大幅に損なわれることとなっていた。

さらにまた、上記技術は、打撃子によってワークに力を
加えるようにしているが、このワークに加えられる力に
よって、ワーク面が歪んでしまうことがある。この歪み
は、ワークが薄板の場合に特に著しく、加工品の品質の
低下を招来することとなっていた。

〔課題を解決するための手段および作用〕

そこでこの発明では、ミクロジョイント部を残した切断
加工が行われたワークの前記ミクロジョイント部を切断
して外形抜き加工を行うとともに、該外形抜きされたワ
ークを各パレットに仕分けるミクロジョイントワークの
切断・パレタイジング装置において、アーム先端のハン
ド交換が可能な多関節ロボットと、前記ミクロジョイン
ト部を切断するハサミを有したハサミ付ハンドと、前記
外形抜きされたワークを吸着する吸着パッドを有した吸
着パッド付ハンドと、前記多関節ロボットのアーム先端
に前記ハサミ付ハンドを装着して、前記外形抜き加工を
行うとともに、前記多関節ロボットのアーム先端に前記
吸着パッド付ハンドを装着して、外形抜きされたワーク
をパレットに仕分けるように前記多関節ロボットの各
軸、前記ハサミおよび前記吸着パッドを駆動制御するコ
ントローラとを具えるようにしている。

すなわち、かかる構成によれば、前記多関節ロボットの
アーム先端に前記ハサミ付ハンドを装着して、ハサミに
よりミクロジョイント部が切断される。そして、前記多
関節ロボットのアーム先端に前記吸着パッド付ハンドを
装着して、吸着パッドによりワークを吸着して、ワーク
が各パレットに搬送、仕分けされる。

また、この発明では、前記コントローラは、前記ミクロ
ジョイント部を残した切断加工が行われる際に使用され
るデータに基づき前記多関節ロボットの各軸を制御す
る。

すなわち、多関節ロボットの各軸の制御は、通常であれ
ば、ティーチングといった前処理が必要であるが、こう
した前処理を行うことなく、前記ミクロジョイント部を
残した切断加工が行われる際に使用されるデータを使用
して、ロボット各軸が自動的に駆動される。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。

第１図に本発明に係るミクロジョイントワークの切断・
パレタイジング装置の実施例装置の全体構成を示す。

同図に示すようにこの装置は、図示していないタレット
パンチプレスにおいて、得ようとする複数の加工品のコ
ーナ部に相当するミクロジョイント部を残して切断加工
が施されたワークWKが手動にて搬送されて載置されたワ
ーク架台１と、このワーク架台１上のワークWKのミクロ
ジョイント部を、先端回動部11に装着される後述するハ
サミ付ハンド12のハサミ13（第２図参照）によって切断
するとともに、ミクロジョイント部の切断が終了して得
られた打ち抜き加工品を、先端回動部11に装着される後
述するバキュームパッド付ハンド40のバキュームパッド
（吸盤）49によって吸着して加工品の種類に応じて複数
の仕分けパレット３…のそれぞれに供給する、合計４軸
の水平多関節ロボット７と、ハサミ付ハンド12とバキュ
ームパッド付きハンド40とのハンド交換が行われるハン
ド置台２と、上記タレットパンチプレスの駆動制御に使
用されるNCデータがＸ−Ｙの２次元直交座標系の形式で
入力される自動プログラミング装置４と、自動プログラ
ミング装置４の入力NCデータがオンライン転送されて、
この転送NCデータの内容を直交座標系から後述するロボ
ット座標系に変換し、ロボット７の各軸を駆動制御する
制御プログラムを作成する座標変換装置５と、この座標
変換装置５で作成された制御プログラムに基づきロボッ
ト８の各軸を駆動する駆動信号を各軸のサーボモータに
出力するとともに、後述するエアシリンダおよびエア圧
回路（第５図参照）の各方向制御弁を駆動する駆動信号
をこれらエアシリンダ、各方向制御弁に出力するロボッ
トコントローラ６とから構成されている。ここにロボッ
ト７の各軸は、それぞれ矢印Ａ、Ｂ、ＣおよびＤに示す
ように回動される。すなわち、第４軸について説明する
に、第２アーム９（アーム８を第１とした場合）の先端
に配設された駆動ユニット10内部のサーボモータを駆動
源にして先端回動部11が矢印Ｄ方向に回動される。な
お、上記架台１の長辺側には図示していない２つのスト
ッパが、また架台１の短辺側には１つのストッパが配設
されている。しかして、タレットパンチプレスにおいて
切断加工が行われたワークWKが手動で搬送されて、上記
長辺側の２つのストッパにワークWKの長辺を突き当てる
とともに、上記短辺側のストッパにワークWKの短辺を突
き当てることによってワークWKの位置決めが行われる。
なお、また、上記NCデータはフロッピディスク5aに記
憶、格納した後、座標変換装置５に直接入力するように
してもよい。また、NCデープの形式で入力する実施も可
能である。

第２図に、上記ハサミ付ハンド12がロボット８の先端回
動部11に接続された場合の縦断面図を示す。

すなわち、同図に示すように、先端回動部11には、ロッ
ド14が矢印E1、E2方向に移動自在に篏挿されている。こ
のロッド14の一方端にはピストン部14aが形成されてお
り、該ピストン部14aはシリンダ室33に摺動自在に篏挿
されている。ピストン部14aは、エア管路31、32を介し
てシリンダ室33の伸張側、縮退側の各シリンダ室33a、3
3bに所要のエア圧回路から所定圧のエアを圧送すること
により、上記矢印E1、E2方向に移動することになる。一
方、ロッド14の他端にはコレットチャック15が配設され
ている。このコレットチャック15は周知のごとく、第６
図の斜視図に示すように先端長手方向に複数の切目が形
成されていて、このため切目が形成された先端部15aが
円周方向に伸張、縮退自在となっている。

コレットチャック15が篏挿された状態において、該コレ
ットチャック15にはハサミ付ハンド12のプレスタッド16
が係止されている。先端回動部11にはエア通路17が形成
されていて、該エア通路17は後述するエア圧回路60（第
５図参照）の管路30に連通している。エア通路17はテー
パ面18においてエア通路開口部19を有している。また、
先端回動部11の先端面の所定位置には、ハサミ付ハンド
12のキー20に応じた形状のキー溝21が形成されている。
そして、先端回動部11の外壁には所定の電源に接続され
たケーブル34を結線した所要のコネクタが他のケーブル
と接続自在に配設されている。

一方、ハサミ付ハンド12は、大きくは上記プルスタッド
16が先端に配設され、上記テーパ面18と同一テーパ形状
を有するテーパ部材22と、ボディ25と、ハサミ13とから
構成されている。テーパ部材22には、キー溝21にキー20
が接合した状態において、エア通路17の開口部19と連通
するエア通路23が形成されている。このエア通路23は、
ボディ25のエア通路24に連通しており、このエア通路24
は、さらにエア通路開口部24aにおいてボディ25のシリ
ンダ室27の縮退側のシリンダ室27aに連通している。シ
リンダ室27にはピストン26が矢印F1、F2方向に褶動自在
に篏挿されている。このピストン26は伸張側のシリンダ
室27bに配設されたバネ28に支承されており、バネ28は
さらにシリンダカバ29の壁面に当接されている。一方、
ピストン26の他方の端部にはハサミ13の両ハサミ部材13
a、13bが作動軸26aを回動中心にして矢印G1、G2方向に
回動自在に軸着されている。

そこでいま、前記エア圧回路60の管路30からエア通路1
7、23および24を介してシリンダ室27aにエアが圧送され
ると、エア圧がピストン26の受圧面26bに作用する。す
ると、この受圧面26bに作用するエア圧がバネ28の付勢
力に打ち勝って、ピストン26が縮退側の矢印F1方向に移
動するに至る。しかして、ボディ25の外壁25aに各ハサ
ミ部材13a、13bが点接触されて当接されているから、作
動軸26aのF1方向の移動に伴い、上記ハサミ部材13a、13
bは外壁25aに規制されてハサミ部材13a、13bが作動軸26
aを回動中心にして矢印G1方向（切断方向）に回動する
に至る。

さて、つぎに第３図にバキュームパッド付ハンド40がロ
ボット７の先端回動部11に接続された場合の縦断面図を
示す。

このバキュームパッド付ハンド40は第２図の場合と同様
なテーパ部材41、エア通路42、プルスタッド43およびキ
ー44を具えている。さらに、テーパ部材41にはＬ字形状
のブラケット46が延設されており、このブラケット46の
先端にはバネ48を介してバキュームパッド49を矢印H1、
H2方向に移動させるガイドロッド47が配設されている。
エア通路42とバキュームパッド49の吸着面49aとはホー
ス45によって連通されている。

そこでいま、上記エア圧回路60によって管路30、エア通
路17、エア通路42およびホース45内のエアが排気され
て、真空状態になるとバキュームパッド49の吸着面49a
にワークWKを吸着することができることになる。

また、バキュームパッド付ハンド40は真空発生によって
ワークWKを吸着するようにしているが、第４図に示すよ
うに磁力によってワークWKを吸着するマグネット付ハン
ド50を使用する実施も可能である。すなわち、同図に示
すようにこのマグネット付ハンド50は、第２図の場合と
同様なテーパ部材51、プルスタッド52およびキー53を具
えている。さらに、テーパ部材51にはＬ字形状のブラケ
ット54が延設されており、このブラケット54の先端には
バネ56を介して電磁マグネット57を矢印I1、I2方向に移
動させるガイドロッド55は配設されている。電磁マグネ
ット57にはケーブル58が接続されていて、さらにこのケ
ーブル58がケーブル34にブラシ34aを介して電気的に接
続される態様でテーパ部材51に支承されている。

そこでいま、所要の電圧がケーブル34、ケーブル58を介
して電磁マグネット57に供給されると、電磁マグネット
57の吸着面57aから磁力線が発生して、ワークWKを吸着
することができることになる。

ところで、上記エア通路17に連通するエア圧回路60は、
たとえば第５図に示すような構成になっており、第１図
に示す駆動ユニット10の内部に配設されている。

同図に示すようにこのエア圧回路60は、エア圧源61と、
上記ロボットコントローラ６から出力される電気指令に
応じてエア圧源61で発生したエアを、流量制御弁68、真
空発生器65にそれぞれ供給するノーマルクローズ形の方
向制御弁62、63と、上記ロボットコントローラ６から出
力される電気指令に応じて真空発生器65と消音器66とを
遮断するノーマルオープン形の方向制御弁64と、フィル
タ69と真空発生器65との間に配設され、真空発生器65に
向かう方向のみにエアを供給する逆止弁67とから構成さ
れ、流量制御弁68で流量が制限されたエアがフィルタ69
を介して管路30に供給されるとともに、管路30内のエア
はフィルタ69、逆止弁67、真空発生器65、方向制御弁64
を介して消音器66に排気されて、消音される。70は、管
路30が真空状態に到達した時点で管路30を閉塞するよう
に作動する圧力スイッチである。

以下、上記説明した第１図から第６図に第７図を併せ参
照してロボット７の動作について説明する。

タレットパンチプレスはＸ−Y2次元直交座標系の形式で
記述された上記NCデータに基づき駆動されて、同プレス
は、得ようとする複数の加工品のコーナ部に相当するミ
クロジョイント部を残して切断加工を行う。この切断加
工は、一つの加工品のコーナのＸ、Ｙの２次元座標位置
（X₁、Y₁）、（X₂、Y₂）、…を結ぶ直線を切断するよう
にＸ−Y2軸を駆動することにより行う。切断加工後、ワ
ークWKがワーク架台１に手動にて搬送されて、ワークWK
の長、短辺が上記各ストッパに当接されて位置決めがな
されると、ロボット７によりミクロジョイント部の切断
工程が開始される。

一般にロボットはツール先端位置に応じたロボット各軸
の位置を目標値として各軸が制御される。いま、切断加
工すべきミクロジョイント部はそれぞれ上記するように
２次元座標位置として与えられているから、与えられた
２次元座標位置に応じたロボット７の第２、第３軸（回
動軸）の各目標回転位置を直交座標系から極座標系への
座標変換の手法により容易に得ることができる。そし
て、ミクロジョイント部の切断方向に応じて第４軸（回
動軸）の目標回転位置が決定される。また、各加工品の
中心位置に応じた各軸（第２、第３軸）の目標回転位置
も同様に得られる。以上のようにタレットパンチプレス
のNCデータをロボット各軸の目標回転位置に変換する処
理が座標変換装置５で実行されて、これら各軸の目標回
転位置を示す信号がロボットコントローラ６に出力され
る。

ロボット７は、前回の工程においてパレタイジングを行
ったため、先端回動軸11にバキュームパッド付ハンド40
が装着されているものとする。すると、ロボットコント
ローラ６は、ロボット７の各軸を制御してバキュームパ
ッド付ハンド40先端をハンド置台２に移動させ、同ハン
ド40を所定のハンド収容部に収容する。この収容の際、
ロボットコントローラ６は上記駆動ユニット10内のエア
シリンダに駆動信号を与えてロッド14を第７図の矢印J1
方向にコレットチャック15の先端部15aがテーパ面18に
至るまで移動させる。すると、先端部15aが円周方向に
伸張してコレットチャック15からプルスタッド43が離脱
されるに至る。

その後、ロボットコントローラ６はロボット７の各軸を
制御して先端回動部11の端面をハサミ付ハンド12の収容
部に移動させて同ハンド12のプルスタッド16の頭部がコ
レットチャック15の先端部15a内に収まるようにする。
そして、上記エアシリンダに駆動信号を与えてロッド14
を矢印J2方向に移動させると、第７図（ｂ）に示すよう
に先端部15aが円周方向に縮退してプルスタッド16がコ
レットチャック15によって係止されることになる。

こうして、先端回動軸11にハサミ付ハンド12が装着され
ると、同ハンド12を再びワーク架台１に移動させ、前述
したミクロジョイント部切断のための各軸（第２、第
３、第４軸）の目標回転位置（ミクロジョイント部に対
応する位置）が得られるように各軸のサーボモータに駆
動信号を出力する。こうして、ハサミ13が切断しようと
するミクロジョイント部の上部に到来したならば、第１
軸（直動軸）を下降駆動するとともに、第５図のエア圧
回路60の方向制御弁62、64の各単動ソレノイドを付勢す
る信号を出力する。すると、エア圧源61からエアが弁6
2、弁68、フィルタ69、管路30、通路17、24を介して縮
退側のシリンダ室27aに圧送、流入されて、ピストン26
が矢印F1方向に移動する。これに伴い、ハサミ部材13
a、13bが切断方向（矢印G1方向）に回動してミクロジョ
イント部が切断される。切断が終了すると、即座に上記
各ソレノイドを消勢する（付勢電気信号出力停止）。す
ると、各弁62、64は、元の状態に復帰して、縮退側のシ
リンダ室27aへの空気圧送、流入が停止され、これに伴
いバネ28の付勢力によってピストン26が矢印F2方向に移
動されて、ハサミ部材13a、、13bが開放方向（矢印G2方
向）に移動される。

こうした一連の動作がワークWK全てのミクロジョイント
部について行われると、つぎにロボットコントローラ６
は、ロボット７の各軸を制御してハサミ付ハンド12先端
をハンド置台２に移動させ、今度は前述したハンド交換
とは逆の態様でハンド12をバキュームパッド付ハンド40
に交換するようロボット７の各軸並びにロッド14駆動用
のエアシリンダを駆動制御する。

こうして、先端回動部11にハンド40が装着されたなら
ば、同ハンド40を再びワーク架台１に移動され、前述し
たミクロジョイント部吸着のための各軸（第２、第３
軸）の目標回転位置（加工品の中心位置に対応する位
置）が得られるように各軸のサーボモータに駆動信号を
出力する。こうして、バキュームパッド49が吸着しよう
とする加工品の中心位置の上部に到来したならば、第１
軸（直動軸）を下降駆動するとともに、第５図のエア圧
回路60の方向制御弁64の単動ソレノイドを付勢する信号
を出力する。すると、エア圧源61からエアが弁63を介し
て真空発生器65に供給されて、吸着面49aのエアがホー
ス45、通路42、17、管路30、フィルタ69および逆止弁67
を介して真空発生器65に吸い込まれる。管路30内のエア
が真空状態に達したことは真空スイッチ70で検出され
て、管路30が閉塞される。

こうして加工品はバキュームパッド49に吸着される。な
お、吸着の際、バネ48はバキュームパッド49をガイドロ
ッド47に対して緩衝的に矢印H1方向に移動させる作用を
なす。これにより第１軸（直動軸）の強力な（油圧）下
降駆動力が加工品およびハンド40に直接加わることによ
る不都合が回避される。

つぎにコントローラ６は吸着された加工品の種類に応じ
て加工品が吸着されたハンド40を所定の仕分けパレット
３に移動させる。そして、方向制御弁62、64の各単動ソ
レノイドを付勢する信号を出力する。すると、エア圧源
61からエアが弁62、弁68、フィルタ69、管路30、通路1
7、ホース45を介して吸着面49aに圧送、流出されて、吸
着面49aから加工品が離脱されるに至り、加工品がパレ
ット３内に投入される。

こうした一連の吸着、仕分けの動作がワークWK全ての加
工品について行われると、ワーク架台１上のワークWKの
スクラップ部材を手動で取り除き、つぎのワークWKが搬
送、位置決めされることになる。以下、上記と同様な処
理が繰り返し実行される。

なお、一枚のワークWKから取れる加工品の形状が全て同
一であれば、ワークWKごとに仕分けパレット３を特定し
ておけばよく、また一枚のワークWKから取れる加工品の
形状が異なるのであれば、加工品中心位置に応じて仕分
けパレット３を特定しておけばよい。

また、ハンド40の替りに第４図のマグネット付ハンド50
を使用する場合でも同様に加工品の吸着、離脱ができる
ことは明らかである。

なお、実施例では水平多関節ロボットを想定しているが
これに限定されることなく、垂直多関節ロボットを使用
する実施もまた可能である。

このように実施例によれば、ミクロジョイント部の切断
をハサミ13により行うようにしたので、ワークWKにおけ
る歪み発生が防止されて、加工品の品質が向上するとと
もに、切断を確実に行うことができるようになる。

また、実施例によれば、ロボット７によりミクロジョイ
ント部の切断を行うとともに、加工品をパレタイズする
ようにしたので、作業の高速化が図れ、作業時間が大幅
に短縮される。

また、実施例によれば、タレットパンチプレスの加工に
使用されるNCデータに基づき、ロボット７の各軸が駆動
制御される。このため、通常の前処理（ティーチング）
を必要としないので、これに要する時間分だけ作業効率
が向上するとともに、オペレータの負担が軽減される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、切断が確実になさ
れるとともに、加工品に歪みに発生することがなくな
り、これにより装置の信頼性を大幅に向上させることが
できる。

また、作業効率が大幅に向上するとともに、オペレータ
の負担が大幅に軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るミクロジョイントワークの切断
・パレタイジング装置の一構成例を概念的に示す外観
図、第２図は、第１図に示すロボットのアーム先端に装
着されるハサミ付ハンドの一構成例を示す縦断面図、第
３図は、第１図に示すロボットのアーム先端に装着され
るバキュームパッド付ハンドの一構成例を示す縦断面
図、第４図は、第１図に示すロボットのアーム先端に装
着されるマグネット付ハンドの一構成例を示す縦断面
図、第５図は、第２図に示すハサミおよび第３図に示す
バキュームパッドを駆動するエア圧回路の一例を示す回
路図、第６図は、第２図から第４図に示すコレットチャ
ックの外観を示す斜視図、第７図（ａ）、（ｂ）は、第
６図に示すコレットチャックによりハンドの着脱が行わ
れる様子を説明するために用いた説明図である。 １…ワーク架台、２…ハンド置台、３…仕分けパレッ
ト、５…座標変換装置、７…ロボット、12…ハサミ付ハ
ンド、40…バキュームパッド付ハンド、50…マグネット
付ハンド。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ミクロジョイント部を残した切断加工が行
   われたワークの前記ミクロジョイント部を切断して外形
   抜き加工を行うとともに、該外形抜きされたワークを各
   パレットに仕分けするミクロジョイントワークの切断・
   パレタイジング装置において、 アーム先端のハンド交換が可能な多関節ロボットと、 前記ミクロジョイント部を切断するハサミを有したハサ
   ミ付ハンドと、 前記外形抜きされたワークを吸着する吸着パッドを有し
   た吸着パッド付ハンドと、 前記多関節ロボットのアーム先端に前記ハサミ付ハンド
   を装着して、前記外形抜き加工を行うとともに、前記多
   関節ロボットのアーム先端に前記吸着パッド付ハンドを
   装着して、外形抜きされたワークを各パレットに仕分け
   るように前記多関節ロボットの各軸、前記ハサミおよび
   前記吸着パッドを駆動制御するコントローラと を具えたことを特徴とするミクロジョイントワークの切
   断・パレタイジング装置。
2. 【請求項２】前記コントローラは、前記ミクロジョイン
   ト部を残した切断加工が行われる際に使用されるデータ
   に基づき前記多関節ロボットの各軸を制御するものであ
   る請求項（１）記載のミクロジョイントワークの切断・
   パレタイジング装置。