机床系统以及紧固方法与流程

本发明涉及具有紧固加工对象物的紧固功能的机床系统以及紧固方法。

背景技术：

日本特开2015-209658号公报中公开如下内容：在加工机外配置多关节机器人，使用该多关节机器人来将未加工的工件搬入至加工机内，而且将加工完毕的工件搬出至加工机外。

技术实现要素：

然而，在日本特开2015-209658号公报中，在将工件搬入至加工区域内之后，必须利用设置在工作台上的紧固装置来固定(紧固)工件。并且，在使用紧固装置的情况下，需要使用传感器等确认工件已被适当地紧固的情况的动作。另外，在向加工机外搬出加工完毕的工件时，必须解除(松开)紧固装置对工件进行的固定。这样，因紧固装置的紧固、松开，加工循环的时间变长。

因此，本发明的目的在于提供防止加工循环因紧固装置的紧固、松开动作而时间变长的机床系统以及紧固方法。

本发明的第一方式是一种机床系统，具备使用安装于主轴的工具对设置在工作台上的加工对象物进行加工的机床和把持上述加工对象物的机器人，其中，上述机器人设置在上述工作台上，进行将上述加工对象物设置在上述工作台上的设置动作以及紧固上述加工对象物的紧固动作。

本发明的第二方式是一种紧固方法，是在使用安装于主轴的工具对加工对象物进行加工的机床的工作台上紧固上述加工对象物的紧固方法，其中，将把持上述加工对象物的机器人设置在上述工作台上，上述机器人进行将上述加工对象物设置在上述工作台上的设置动作以及紧固上述加工对象物的紧固动作。

根据本发明，不需要设置紧固装置。因此，不需要进行紧固装置的紧固动作以及紧固的确认动作，从而能够缩短加工循环的时间。并且，由于不需要设置紧固装置，所以也不需要进行松开动作。另外，即使在工作台移动了的情况下，加工对象物的紧固精度也不会降低。并且，由于将机器人设置在加工区域内，所以不需要设置包围机器人的安全护栏，从而成本变得低廉。

通过参照附图来说明的以下的实施方式的说明，上述的目的、特征以及优点会变得容易理解。

附图说明

图1是示出实施方式的机床系统的结构的图。

图2是图1的主要部分放大图。

图3是示出从加工对象物向加工区域内的搬入起至开始加工为止的机床以及机器人的动作的流程图。

图4是示出从加工结束后起至加工对象物向加工区域外的搬出为止的机床以及机器人的动作的流程图。

图5是示出使用了配置于加工区域外的现有的机器人的情况下的、从加工对象物向加工区域内的搬入起至开始加工为止的动作的流程图。

图6是示出使用了配置于加工区域外的现有的机器人的情况下的、从加工结束后起至加工对象物向加工区域外的搬出为止的动作的流程图。

具体实施方式

以下，举出适当的实施方式，参照附图对本发明的机床系统以及紧固方法进行详细说明。

图1是示出实施方式的机床系统10的结构的图，图2是图1的主要部分放大图。机床系统10具备机床12、机器人14、控制机床12的控制装置16、以及控制机器人14的控制装置18。该控制装置16与控制装置18能够相互通信。此外，也可以由一个控制装置来构成控制装置16和控制装置18。

机床12利用安装于主轴20的工具(切削工具)22对加工对象物(工件、被加工物)w进行加工。机床12具备：主轴20；以与z方向平行的旋转轴为中心对主轴20进行旋转驱动的主轴头24；使主轴头24沿z方向(上下方向)移动的立柱26；配置于主轴20的下方(－z方向)侧且对加工对象物w进行支撑的工作台28；以及使工作台28沿x方向和y方向移动的工作台驱动部30。x方向、y方向、以及z方向理想上相互正交。利用该主轴20沿z方向的移动和工作台28沿x方向及y方向的移动，机床12能够三维地对加工对象物w进行加工。此外，使－z方向为重力作用的方向。

工具22保持于工具架32。工具架32相对于主轴20能够拆卸，并且工具22经由工具架32安装于主轴20。在设于主轴20的前端部的装配孔(图示省略)插入工具架32，从而将工具22安装于主轴20。工具22同主轴20一起旋转。

机床12构成为能够利用自动工具更换装置34来更换安装于主轴20的工具22的加工中心。自动工具更换装置34具有回转式的工具库36。工具库36具有沿周向设置的多个夹持部36a。多个夹持部36a分别经由工具架32能够拆装地保持工具22。作为工具22，例如举出弹性工具、钻头、立铣刀、铣刀等。

在主轴头24连接有未图示的z轴驱动机构，该z轴驱动机构用于使主轴头24相对于立柱26沿与z方向平行的z轴方向移动。z轴驱动机构具有伺服马达和将伺服马达的旋转运动转换为直线运动并传递至主轴头24的动力转换机构(滚珠丝杠以及螺母等)。并且，主轴20利用设于主轴头24内的未图示的主轴马达的驱动而绕z轴旋转。并且，工具库36利用未图示的回转用马达而旋转(回转)。

工作台驱动部30支撑于台座40或者其周边的部件。工作台驱动部30具有y轴滑动部42、床鞍44、以及x轴滑动部46。床鞍44经由y轴滑动部42并相对于台座40沿y方向能够移动地被支撑。工作台28经由x轴滑动部46并相对于床鞍44沿x方向能够移动地被支撑。

在床鞍44连接有未图示的y轴驱动机构，该y轴驱动机构用于使床鞍44相对于台座40沿与y方向平行的y轴方向移动。同样，在工作台28也连接有未图示的x轴驱动机构，该x轴驱动机构用于使工作台28相对于床鞍44沿与x方向平行的x轴方向移动。该y轴驱动机构以及x轴驱动机构具有伺服马达和将伺服马达的旋转运动转换为直线运动并传递至床鞍44以及工作台28的动力转换机构(滚珠丝杠以及螺母等)。z轴驱动机构、y轴驱动机构、以及x轴驱动机构能够使用公知的机构。该z轴驱动机构、y轴驱动机构、以及x轴驱动机构的伺服马达、主轴马达、回转用马达由控制装置16来控制。控制装置16根据未图示的机床用的程序来控制上述马达。

在机床12设有防护板(防溅罩)48，该防护板48覆盖机床12的加工区域12a，用于防止因加工产生的切屑(加工屑)以及切削液向周围飞散。此外，在机床12设有在加工时朝向工具22排出切削液的喷嘴(图示省略)。在该防护板48形成有未图示的开口部，防护板48具有用于覆盖该开口部的能够开闭的门48a。防护板48的开口部用于更换支撑于工作台28的加工对象物w，门48a在加工时成为关闭状态，在加工对象物w的更换时成为打开状态。门48a利用未图示的促动器(马达)的驱动而开闭，并且控制装置18根据机床用的程序来驱动该促动器。

机器人14设置在工作台28上。如图2所示，机器人14是具有设置于工作台28的上表面的基体部50和设于基体部50的多关节臂部52的多关节机器人。在该多关节臂部52的前端部安装有把持加工对象物w的手部54。多关节臂部52的多个关节由未图示的多个伺服马达进行驱动。控制装置18根据机器人用的程序来控制设于机器人14的多个伺服马达，从而控制机器人14的姿势。利用该机器人14进行加工对象物w向工作台28上的设置以及加工对象物w的紧固动作。此外，机器人14设置为相对于工作台28不能移动。

＜机床12以及机器人14的动作＞

接下来，根据图3所示的流程图对从加工对象物w向加工区域12a内的搬入起至开始加工为止的机床12以及机器人14的动作进行说明。此外，在以下的说明中，虽未特别说明，但机床12以及机器人14的动作利用控制装置16、18的控制来进行。

首先，在步骤s1中，为了能够向加工区域12a内搬入加工对象物w，打开机床12的门48a。由此，形成于防护板48的开口部露出。接下来，在步骤s2中，设置在工作台28上的机器人14经由露出的开口部使手部54向加工区域12a外移动。

接下来，在步骤s3中，机器人14利用手部54把持在设于加工区域12a外的加工对象物支撑工作台(图示省略)上载置的未加工的加工对象物w。接下来，在步骤s4中，机器人14经由形成于防护板48的开口部将所把持的加工对象物w搬入至加工区域12a内。

若加工对象物w搬入至加工区域12a内，则在步骤s5中，机床12关闭门48a。由此，成为开口部被门48a覆盖的状态。

接下来，在步骤s6中，机器人14将所搬入的加工对象物w设置在工作台28上，并进行在工作台28上紧固(固定)加工对象物w的紧固动作。也就是说，机器人14使设置在工作台28上的加工对象物w不移动地继续进行加工对象物w的把持。

在机床12根据机床用的程序对加工对象物w进行了加工的情况下，该紧固用于使对加工对象物w进行加工的加工位置不会偏离由程序决定的加工位置。因此，在加工过程中，加工对象物w相对于工作台28不会移动。并且，由于机器人14被设定在工作台28上，所以即使在工作台28沿x轴方向以及y轴方向移动了的情况下，机器人14与加工对象物w以及工作台28的相对位置也不会变化。因此，机器人14对加工对象物w进行紧固的紧固精度也不会因工作台28的移动而降低。

若加工对象物w被设置于工作台28，则在步骤s7中，机床12开始加工。

接下来，根据图4所示的流程图对从加工结束后起至加工对象物w向加工区域12a外的搬出为止的机床12以及机器人14的动作进行说明。

若加工结束，则在步骤s11中，为了能够向加工区域12a外搬出加工对象物w，打开机床12的门48a。接下来，在步骤s12中，机器人14经由形成于防护板48的开口部将加工完毕的加工对象物w搬出至加工区域12a外。

接下来，在步骤s13中，机器人14将加工对象物w载置于设于加工区域12a外的加工对象物支撑工作台，在步骤s14中，机器人14解除手部54对加工对象物w进行的把持。接下来，在步骤s15，机器人14经由形成于防护板48的开口部使手部54向加工区域12a内移动。

若手部54移动至加工区域12a内，则在步骤s16中，机床12关闭门48a。由此，成为开口部被门48a覆盖的状态。

这样，设置在工作台28上的机器人14将处于加工区域12a外的加工对象物w搬入至加工区域12a内，并将所搬入的加工对象物w设置在工作台28上。此时，机器人14使设置在工作台28上的加工对象物w不移动地继续进行加工对象物w的把持。由此，不需要进行紧固装置对加工对象物w的紧固动作以及紧固动作的确认，从而能够缩短加工循环的时间。并且，若加工结束，则设置在工作台28上的机器人14搬出加工对象物w即可，不需要进行紧固装置的松开动作，能够缩短加工循环的时间。并且，由于机器人14设置在工作台28上，所以即使工作台28移动，机器人14对加工对象物w进行紧固的紧固精度也不会降低。并且，由于将机器人14设置在加工区域12a内，所以不需要设置包围机器人14的安全护栏，从而成本变得低廉。

＜现有的动作＞

此处，为了比较本实施方式和现有方式，说明使用配置在加工区域12a外的现有的机器人(以下称作现有机器人。)进行加工对象物w的搬入、搬出的情况的动作。首先，根据图5所示的流程图对从加工对象物w向加工区域12a内的搬入起至开始加工为止的机床12以及现有机器人的动作进行说明。

在步骤s21中，配置于加工区域12a外的现有机器人利用手部54来把持在设于加工区域12a外的加工对象物支撑工作台上载置的未加工的加工对象物w。

接下来，在步骤s22中，为了能够向加工区域12a内搬入加工对象物w，打开机床12的门48a。由此，形成于防护板48的开口部露出。

接下来，在步骤s23中，现有机器人经由形成于防护板48的开口部将所把持的加工对象物w搬入至加工区域12a内，在步骤s24中，现有机器人在安装于工作台28的紧固装置设置加工对象物w。

接下来，在步骤s25中，紧固装置紧固(保持、固定)加工对象物w，在步骤s26中，现有机器人解除加工对象物w的把持。接下来，在步骤s27中，机床12确认加工对象物w适当地被紧固的情况。该紧固的确认使用设于紧固装置的传感器等来确认。

若紧固的确认结束，则在步骤s28中，现有机器人经由露出的开口部使手部54向加工区域12a外移动，在步骤s29中，机床12关闭门48a，并在步骤s30中，机床12开始加工。

接下来，根据图6所示的流程图对从加工结束后起至加工对象物w向加工区域12a外的搬出为止的机床12以及现有机器人的动作进行说明。

若加工结束，则在步骤s31中，为了能够向加工区域12a外搬出加工对象物w，打开机床12的门48a。

接下来，在步骤s32中，现有机器人经由形成于防护板48的开口部使手部54向加工区域12a内移动，在步骤s33中，现有机器人对载置于紧固装置的加工对象物w进行把持。接下来，在步骤s34中，紧固装置解除加工对象物w的紧固。

接下来，在步骤s35中，现有机器人经由形成于防护板48的开口部将所把持的加工对象物w搬出至加工区域12a外，在步骤s36中，机床12关闭门48a。

接下来，在步骤s36中，现有机器人将所把持的加工对象物w载置于加工对象物支撑工作台，在步骤s37中，现有机器人解除加工对象物w的把持。

这样，现今，需要进行紧固装置对加工对象物w的紧固动作、紧固确认、以及松开动作，从而加工循环的时间变长。

[变形例]

上述实施方式也可以如下变形。

(变形例1)

在上述实施方式中，利用机器人14来紧固加工对象物w，但有因加工转矩变得过大或切削速度变得过快而机器人14无法高精度地紧固加工对象物w的情况。作为其对策，在变形例1中，也可以在机器人14设置检测振动的振动检测部56(参照图2)。该振动检测部56检测因工具22对加工对象物w进行的加工而产生的振动。而且，就机床12(具体为控制装置16)而言，也可以根据该振动检测部56所检测到的振动来改变工具22的加工转矩以及切削进给速度的至少一方。例如，在检测到的振动在阈值以上的情况下，为了将加工所产生的振动抑制为小于阈值，机床12缩小加工转矩或使切削进给速度变慢。

(变形例2)

在上述的实施方式中，机器人14进行加工对象物w的搬入、载置、紧固、搬出，但也可以由搬运装置进行加工对象物w的搬入、搬出。也就是说，该搬运装置也可以将未加工的加工对象物w搬入至加工区域12a内，将加工完毕的加工对象物w搬出至加工区域12a外。在该情况下，机器人14把持由搬运装置搬入的未加工的加工对象物w并将其载置在工作台28上，之后将加工完毕的加工对象物w移至搬运装置。

〔从实施方式获得的技术思想〕

以下记载能够从上述实施方式以及变形例1、2把握的技术思想。

机床系统10具备使用安装于主轴20的工具22对设置在工作台28上的加工对象物w进行加工的机床12和把持加工对象物w的机器人14。机器人14设置在工作台28上，进行将加工对象物w设置在工作台28上的设置动作以及紧固加工对象物w的紧固动作。

由此，不需要设置紧固装置。因此，不需要进行紧固装置的紧固动作以及紧固的确认动作，能够缩短加工循环的时间。并且，由于不需要设置紧固装置，所以也不需要进行松开动作。另外，即使在工作台28移动了的情况下，加工对象物w的紧固精度也不会降低。并且，由于将机器人14设置在加工区域内，所以不需要设置包围机器人14的安全护栏，从而成本变得低廉。

机床12根据预先决定的程序对加工对象物w进行加工，机器人14以对加工对象物w进行加工的加工位置不会偏离由程序决定的加工位置的方式紧固加工对象物w。由此，机床12能够适当地进行加工。

机器人14以在加工过程中加工对象物w相对于工作台28不会移动的方式紧固加工对象物w。由此，机床12能够适当地进行加工。

机器人14进行向机床12的加工区域12a内搬入加工对象物w的搬入动作以及向加工区域12a外搬出加工完毕的加工对象物w的搬出动作。由此，机器人14进行加工对象物w的搬入、载置、紧固、以及搬出的一系列动作，从而能够进一步缩短加工循环的时间。

机器人14也紧固可以具备检测振动的振动检测部56。机床12也可以基于振动检测部56所检测到的振动来改变工具22的加工转矩以及切削进给速度的至少一方。由此，机器人14能够高精度地紧固加工对象物w。