JP4962287B2 - ワーク移送装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に搬送距離に比較し、高さに制約がある加工機に対し、ワークの搬送、装填、取り出しを容易に達成できるようにした、ワーク移送装置に関するものである。

従来より、被加工部品（以下、ワーク）を加工機に搬送、装填、取り出しを行う手段としては、例えば移送用ロボットが知られている。
この移送用ロボットはワークを把持するハンドをアームの先端に有しており、このアームをロボット本体から片持ち状態で回動させるものがある。

例えば特許文献１では、簡単な構成で、小型で、安価な移送装置を得るために、アームを回動自在に設け、アーム先端に回転シャフトを介してワーク把持用の吸着ユニットを取着する構成としている。
アーム基端部はローラギアカム機構の出力軸に固定し、回転シャフトと出力軸との間にタイミングベルトを掛け渡し、回転シャフトおよび吸着ユニットの姿勢を初期状態の鉛直状態となるように制御するようにしている。
このような構成によって、ローラギアカム機構は所定のカム曲線に沿って出力し、アーム回動時の慣性力のワークへの影響を排除することができ、アームはスムーズかつ高速で往復動し、ベルトコンベアの２位置の間でこのワークを往復させることができる。

特開平５−２５４６５５号公報

ところで、加工機のうち、図１３に示すようなプレス装置１においては、基台２上のテーブル３に支柱４で支持した、油圧シリンダ５を駆動源とするプレス工具６を備えたものがある。
テーブル３の一側部には、加工前のワークＷを保持する送りワーク受台７があり、テーブル３上中央には、加工時のワークＷを保持する加工受部８、加工によって取り出したワークＷを受ける取出ワーク受台９を備えている。
このようなプレス装置１においては、支柱４で支持したプレス工具６は、図示しているように、テーブル３からの高さは、テーブル３寸法に比較してある程度抑えられたものとなっており、ワークＷの送り出し、搬送、取出しの際に用いられる、装填、搬送、取出しの機能を備えた移送装置（ローダ）のワーク把持手段の動作範囲には十分留意する必要がある。ワークＷの装填、搬送、取出しの際の動作ストロークによって、ローダとプレス装置１が干渉する虞があるからである。
すなわち、このようなプレス装置１に適応するローダとしては、送りワーク受台７（加工受部８）近傍にあっては、送りワーク受台７（加工受部８）との干渉を避けるために、ワーク把持手段の動作軌跡は、急激に立ち上る楕円曲線を描き、搬送途中では、プレス工具６を支える天板と干渉しないように、立上げ距離の小さい楕円曲線（曲率の大きい楕円曲線）を描くように、さらに、加工受部８（取出ワーク受台９）においては、加工受部８（取出ワーク受台９）との干渉を避けるために、急激に落し込む楕円曲線となるように描くことが望ましい。

ところが、特許文献１の移送装置では、アーム基端を中心に回転駆動することにより、軌道が半円になるため、水平移動距離が長くなると、アーム先端の移動時の高さも必要となるため、その移送装置は、上述のプレス装置１には用いることはできない。
本発明は、以上のような課題を克服するために提案されものであって、ワーク搬送用のアームの先端が楕円軌道を描くように機構構成することで、搬送距離に比較して、搬送動作時の高さを低く抑えることができ、しかも、使用する機種に応じて搬送動作時の高さを変えられるようにした、ワーク移送装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明では、加工機（１）に対し、ワーク（Ｗ）を待機位置から加工位置に搬送、装填、取り出しを行うためのワーク移送装置（１０）であって、Ｔ字型案内枠（１２）と、Ｔ字型案内枠（１２）における第１案内枠（１２ａ）と第２案内枠（１２ｂ）に沿って、それぞれ往復動可能に介装した第１、第２のスライダ（１３）、（１４）と、第１スライダ（１３）に一端側を回動可能に連結する一方、第２スライダ（１４）に中間箇所を回動可能に連結する構成としたアーム（１７）と、このアーム（１７）の一端側と他端側とに軸着したタイミングプーリ（１８）、（１８）と、これらタイミングプーリ（１８）、（１８）間に掛け渡したタイミングベルト（無限軌道部材）（１９）と、
アーム（１７）の他端側におけるタイミングプーリ（１８）に設けたワーク把持手段（２０）と、第１、第２スライダ（１３）、（１４）をそれぞれ往復駆動する第１、第２直動駆動手段（１５）、（１６）とを備え、第１、第２スライダ（１３）、（１４）をそれぞれ第１、第２直動駆動手段（１５）、（１６）により、それぞれ第１案内枠（１２ａ）、第２案内枠（１２ｂ）に沿って移動させることで、アーム（１７）を起伏作動させ、アーム（１７）他端側のワーク把持手段（２０）を、移動させて、ワーク（Ｗ）の搬送、装填、取り出しを行うようにしたことを特徴とする。

これにより、アーム（１７）の一端を第１案内枠（１２ａ）に沿って往復動させ、アーム（１７）の中間部を第１案内枠（１２ａ）に沿って移動させることにより、アーム（１７）先端のワーク把持手段（２０）を移動させて、ワーク（Ｗ）の搬送、装填、取り出しを行うことができる。

請求項２にかかる発明では、加工機（１）におけるワーク（Ｗ）の待機位置から加工位置に搬送、装填、取り出しのための移送方向と、第２案内枠（１２ｂ）に平行な軸方向とを合わせるようにし、且つ前記ワーク（Ｗ）の待機保持位置に前記アーム（１７）他端側のワーク把持手段（２０）による把持開始位置を位置決めするように配置したことを特徴とする。

これにより、加工機（１）に対し、ワーク（Ｗ）を、待機位置から加工位置に搬送、装填を行うことができる。

請求項３にかかる発明では、加工機（１）におけるワーク（Ｗ）の待機位置から加工位置に搬送、装填、取り出しのための移送方向と、第２案内枠（１２ｂ）に平行な軸方向とを合わせるようにし、且つ前記ワーク（Ｗ）の加工保持位置にアーム（１７）他端側のワーク把持手段（２０）による把持開始位置を位置決めするように配置したことを特徴とする。

これにより、加工機（１）におけるワーク（Ｗ）を、加工位置から確実に取出すことができる。

請求項４にかかる発明では、アーム（１７）の中間箇所における第２スライダ（１４）を、アーム（１７）に対し、アーム（１７）軸方向に沿って、所定範囲移動調節可能に軸止めすると共に、第２スライダ（１４）に固定位置調節手段（２４）を連結する構成としたことを特徴とする。

これにより、アーム（１７）先端のワーク把持手段（２０）を、第１案内枠（１２ａ）に平行な軸方向の移動量を抑えた軌道で、ワークを搬送移載することができる。
また、アーム（１７）の中間箇所における第２スライダ（１４）を、固定位置調節手段（２４）によって固定位置を調節することで、アーム（１７）先端のワーク把持手段（２０）が用いられる加工機にかかわらず、干渉しないようにすることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明にかかるワーク移送装置について、一つの実施形態を示し、添付した図面に基づいて説明する。
図１にワーク移送装置１０を示す。
このワーク移送装置１０は、図１３に示した、プレス装置１に用いられるもので、プレス装置１の、図中、左右に設けた送りワーク受台７、および取出ワーク受台９と、テーブル３上中央に設けた、加工時のワークＷを保持する加工受部８に対し、このワーク移送装置１０を２台設けることで、プレス加工システムを構成するようにしている（図示省略）。

そこでワーク移送装置１０について、概略説明する。
ワーク移送装置１０は、基台１１に支持したＴ字型案内枠１２と、Ｔ字型案内枠１２における第１案内枠１２ａと第２案内枠１２ｂに沿って、それぞれ往復動可能に介装した第１、第２スライダ１３、１４と、これら第１、第２スライダ１３、１４とロッド１５ａ、１６ａを介して連結して、第１、第２スライダ１３、１４を往復駆動する第１直動駆動手段を構成する第１シリンダ１５と、第２直動駆動手段を構成する第２シリンダ１６とを備えている（図２参照）。
なお、かかるワーク移送装置１０を２台、プレス装置１に近接配置する際、Ｔ字型案内枠１２を支持する基台１１を、それぞれ、プレス装置１における送りワーク受台７と加工受部８との中間位置と、加工受部８と取出ワーク受台９との中間位置とに配置するようにしている。
また、Ｔ字型案内枠１２における第１、第２スライダ１３、１４のうち、第１シリンダ１５における第１スライダ１３に一端側を連結する一方、第２シリンダ１６における第２スライダ１４に中間部を連結したアーム１７を備えている。
このアーム１７の一端側と他端側とには、それぞれタイミングプーリ１８、１８が回動自在に軸止めされ、これらタイミングプーリ１８、１８間には、無限軌道部材であるタイミングベルト１９が掛け渡されている。
そして、アーム１７の他端側におけるタイミングプーリ１８には、ワーク把持手段２０が取着されている。

Ｔ字型案内枠１２は、断面コ型形状の枠部材で、一面を長手方向に沿って開口して、第１、第２スライダ１３、１４を、枠内を案内路１２ｒとして、ぶれなく案内可能に介装させている。なお、この開口面には、抜止め用案内縁１２ｅを互いに開口面を狭めるように対向形成している。
第１案内枠１２ａは、基台１１により鉛直方向に指向するように支持されている。
一方、第２案内枠１２ｂは、プレス装置１における送りワーク受台７から取出ワーク受台９に至る搬送方向に平行（水平方向）に設定され、且つプレス装置１における送りワーク受台７と加工受部８、並びに加工受部８と取出ワーク受台９との距離に対応して、全長を設定している。

第１、第２スライダ１３、１４は同様の構成としており、上述のように、それぞれ、案内枠１２内の案内路１２ｒ、すなわち抜止め用案内縁１２ｅより内側の枠内空間に隙間なく、且つ案内路１２ｒに沿って移動自在に嵌入する嵌入部１３ｏ、１４ｏと、嵌入部１３ｏ、１４ｏから案内縁１２ｅを越えて突出する突出部１３ｐ、１４ｐとを備えている（図４、図５参照）。
そしてこれら突出部１３ｐ、１４ｐには、受軸２１を介してアーム１７を回動自在に枢支している。

第１シリンダ１５と第２シリンダ１６とは、例えばそれぞれ空圧源からの作動エアを導入して、内蔵されるピストン（図示省略）を作動し、ピストンと連結するロッド１５ａ、１６ａにそれぞれ第１、第２スライダ１３、１４と接続して、第１、第２スライダ１３、１４をそれぞれ、Ｔ字型案内枠１２における第１案内枠１２ａと第２案内枠１２ｂに沿って、それぞれ往復動させる構成としている。

アーム１７の一端側には、第１スライダ１３を連結した受軸２１が挿通されると共に、受軸２１にタイミングプーリ１８を連結している（図５参照）。
一方、アーム１７の他端側には、ベアリング２２を介してタイミングプーリ１８が回動自在に取着されている（図６参照）。
そして、これらタイミングプーリ１８、１８間に掛け渡されたタイミングベルト１９は、タイミングプーリ１８の構造に対応した構成のものを用いることができる。
例えば、タイミングプーリ１８がスプロケットである場合、チェーン部材が適合している。

次に、アーム１７他端側のタイミングプーリ１８に取付けられたワーク把持手段２０は、プレス装置１におけるテーブル３上の、未加工のワークＷを載置する送りワーク受台７から、テーブル３上中央の加工受部８にワークＷに、または加工受部８から加工後のワークＷを把持して、取出ワーク受台９に移載するようにしたもので、タイミングプーリ１８に固定したチャック基部２０ａと、ワークＷを挟み付けるように把持する一対の爪部材２０ｂ、２０ｂとを備えている（図７参照）。動力源としては、油圧、空圧駆動、あるいは電動駆動方式を採用することができる。

以上のような構成のワーク移送装置１０において、図１３に示したプレス装置１近傍に配置して、プレス加工システムを構築する際、ワーク把持手段２０におけるワークＷの把持位置、すなわち、爪部材２０ｂ、２０ｂの把持位置が、プレス装置１におけるテーブル３上の、送りワーク受台７、加工受部８、取出ワーク受台９におけるワークＷの中心を貫く直線の位置高さに合うように、Ｔ字型案内枠１２を、基台１１に支持する構成としている。

次に、プレス加工システムに用いられたワーク移送装置１０について、その作用を説明する。
ワーク移送装置１０を２台配置したプレス加工システムにおいて、加工前のワークＷを送りワーク受台７に載置する。

次いで、この加工前のワークＷを、一方のワーク移送装置１０におけるアーム１７他端側のワーク把持手段２０の爪部材２０ｂ、２０ｂにより把持して移送し、テーブル３上中央の加工受部８に移載する。
当初、アーム１７は、Ｔ字型案内枠１２における第２案内枠１２ｂに平行に保持されている（図８参照）。このとき、アーム１７一端側の第１スライダ１３は、Ｔ字型案内枠１２における第１案内枠１２ａと第２案内枠１２ｂとの交点位置にあって、第１案内枠１２ａの上端側に位置して、第１案内枠１２ａに沿って下降可能な状態にある。
この状態で、アーム１７他端側のワーク把持手段２０の爪部材２０ｂ、２０ｂの把持位置は、送りワーク受台７に載置されたワークＷの中心を貫く直線の位置に対応しており、ワークＷを確実に把持することができる。

ワーク把持手段２０の爪部材２０ｂ、２０ｂによってワークＷが把持されると、第２シリンダ１６と共に第１シリンダ１５を駆動する。第２シリンダ１６はロッド１６ａを伸長させ、一方、第１シリンダ１５は、ロッド１５ａを退動させるようにする。
これにより、図２、図３に示すように、アーム１７は傾動し、アーム１７他端側のワーク把持手段２０は、ワークＷを把持した状態で上昇していく。

アーム１７が傾動して行くと、アーム１７両端側に取付けられたタイミングプーリ１８、１８が、タイミングプーリ１８、１８間に掛け渡されたタイミングベルト１９により、同期的に連動回転し、これにより、ワーク把持手段２０の爪部材２０ｂ、２０ｂは、タイミングプーリ１８、１８の回転動作によらず、常時一定の姿勢を維持したまま、ワークＷを搬送することができる。

また、アーム１７は、第２シリンダ１６と共に第１シリンダ１５を駆動し、第１、第２スライダ１３、１４は、それぞれ、Ｔ字型案内枠１２における第１案内枠１２ａおよび第２案内枠１２ｂに沿って移動するので、アーム１７他端側のワーク把持手段２０は、楕円軌道を描きながら移動して行き、アーム１７中間の第２スライダ１４が第２案内枠１２ｂの中間点に達したとき、アーム１７一端側の第１スライダ１３は第１案内枠１２ａの最下端に達し、アーム１７は鉛直状に起立した状態になる。この際、アーム１７他端側のワーク把持手段２０は、最高位置に達する（図９参照）。なお、この際の最高位置は、プレス装置１におけるプレス工具６を支える天板の高さに比較して低いため、プレス工具６を支える天板と干渉することはない。

アーム１７他端側のワーク把持手段２０は、最高位置に達した時点で、第１シリンダ１５を逆転駆動し、第２シリンダ１６は、アーム１７中間の第２スライダ１４を、ロッド１６ａを介し、さらに第２案内枠１２ｂの中間点を越えて、図中、左方へ押込んでいく。
アーム１７中間側の第２スライダ１４が、中央を通過すると同時に、第１シリンダ１５の作動方向を転換し、押してアーム１７一端側の第１スライダ１３を、上昇させる。
アーム１７は、反時計回りに傾斜していき、アーム１７一端側の第１スライダ１３が第１案内枠１２ａと第２案内枠１２ｂとの交点位置に達したところで、アーム１７他端側のワーク把持手段２０は、第２案内枠１２ｂの左端側に達し、プレス装置１におけるプレス工具６直下の加工受部８上に、ワークＷを載置することができる。
次いでプレス装置１の油圧シリンダ５を駆動させて、プレス工具６を下降させ、加工受部８上のワークＷに加工を施す。

そして、他方のワーク移送装置１０を同様に作動させて、アーム１７他端側のワーク把持手段２０の爪部材２０ｂ、２０ｂにより加工後のワークＷを把持して移送し、取出ワーク受台９に移載することで、一連のプレス加工工程を完了することができる。

本発明にかかるワーク移送装置は、次のように構成することもできる。なお、この実施例におけるワーク移送装置において、前述のワーク移送装置１０と同様の構成要素に対しては、同符号を付して、その説明は省略する。
すなわち、図１０、図１１に示すワーク移送装置１０では、アーム１７中間箇所配置した第２スライダ１４を、アーム１７に対し、アーム１７軸方向に沿って、所定範囲移動調節可能に軸止めすると共に、アーム１７中間箇所における第２スライダ１４の支軸２３に支軸移動シリンダ２４を連結する構成としている。

アーム１７には、中間箇所に軸方向に延伸する調整溝２５を設けている。この調整溝２５に対し、支軸２３を介して第２スライダ１４を移動可能に装着している。すなわち、第２スライダ１４は、案内縁１２ｅを越えて突出する突出部１４ｐに固設した受軸２１を調整溝２５を移動可能に介装し、この受軸２１に支軸２３を突設している。
支軸２３に連結した支軸移動シリンダ２４は、周知の油圧、空圧駆動シリンダを用いることができる。ロッド２４ａを進退駆動させて、第２スライダ１４のアーム１７における支点位置を調整するようにしている。

以上のようなワーク移送装置１０においては、用いられるプレス装置１によって異なる各構成要素の規格寸法の違い、例えばテーブル３上のプレス工具６を支える天板の高さの違いに対応して、アーム１７中間箇所の第２スライダ１４の支持位置を調整することで、第１シリンダ１５および第２シリンダ１６を駆動してアーム１７を起伏作動させた際、アーム１７他端側のワーク把持手段２０が描く動作軌跡は、図１０で示す範囲で調整することができる。
アーム１７中間箇所の第２スライダ１４の支持位置を調整するには、支軸移動シリンダ２４を駆動して、ロッド２４ａを進退駆動させ、調整溝２５に沿って受軸２１を移動させることで達成される。
アーム１７中間箇所の第２スライダ１４の支持位置を調整することにより、アーム１７一端側の第１スライダ１３と中間箇所の第２スライダ１４との距離が変わり、これによって、第１シリンダ１５および第２シリンダ１６とを、同時に、または適宜なタイミングで逆転駆動させることで傾斜動作が異なるものとなり、上述のように、アーム１７他端側のワーク把持手段２０が描く動作軌跡が変化し、使用されるプレス装置１の規格寸法に対応して、プレス装置１に干渉することなく、ワークＷの移送、取り出しが可能となるのである。

従って、異なる仕様のプレス装置１に対しても、上述のようなワーク移送装置１０を用いることで広範囲に適用することができ、設備コストを抑制することができる。

本発明かかるワーク移送装置の一実施形態を示す正面図である。 図１に示すワーク移送装置において、アームの起伏動作機構を説明するための模式的な機構構成図である。 図１に示すワーク移送装置を動作させてアームを傾斜させたところを示す、動作説明図である。 図３において、Ａ−Ａ線に沿う切断矢視図である。 図３において、Ｂ−Ｂ線に沿う切断矢視図である。 図３において、Ｃ−Ｃ線に沿う切断矢視図である。 図３において、Ｄ−Ｄ線に沿う切断矢視図である。 本発明かかるワーク移送装置の動作開始時を示した、要部説明図である。 本発明かかるワーク移送装置においてアームの起立状態時を示した、要部説明図である。 本発明かかるワーク移送装置の別の実施形態を示す正面図である。 図１０に示すワーク移送装置を動作させてアームを傾斜させたところを示す、動作説明図である。 図１０において、Ｅ−Ｅ線に沿う切断矢視図である。 本発明かかるワーク移送装置を用いるプレス加工装置の一例、並びに、ワーク移送装置の搬送軌道を説明するための図である。

符号の説明

１０ ワーク移送装置
１１ 基台
１２ Ｔ字型案内枠
１２ａ 第１案内枠
１２ｂ 第２案内枠
１２ｒ 案内路
１２ｅ 案内縁
１３ 第１スライダ
１４ 第２スライダ
１３ｏ、１４ｏ 嵌入部
１３ｐ、１４ｐ 突出部
１５ 第１シリンダ
１６ 第２シリンダ
１５ａ、１６ａ ロッド
１７ アーム
１８ タイミングプーリ
１９ タイミングベルト
２０ ワーク把持手段
２０ａ チャック基部
２０ｂ 爪部材
２１ 受軸
２２ ベアリング
２３ 支軸
２４ 支軸移動シリンダ
２４ａ ロッド
２５ 調整溝
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 加工機（１）に対し、ワーク（Ｗ）を待機位置から加工位置に搬送、装填、取り出しを行うためのワーク移送装置（１０）であって、
   Ｔ字型案内枠（１２）と、
   Ｔ字型案内枠（１２）における第１案内枠（１２ａ）と第２案内枠（１２ｂ）に沿って、それぞれ往復動可能に介装した第１、第２のスライダ（１３）、（１４）と、
   第１スライダ（１３）に一端側を回動可能に連結する一方、前記第２スライダ（１４）に中間箇所を回動可能に連結する構成としたアーム（１７）と、
   このアーム（１７）の一端側と他端側とに軸着したタイミングプーリ（１８）、（１８）と、
   これらタイミングプーリ（１８）、（１８）間に掛け渡した無限軌道部材（１９）と、
   前記アーム（１７）の他端側におけるタイミングプーリ（１８）に設けたワーク把持手段（２０）と、
   前記第１、第２スライダ（１３）、（１４）をそれぞれ往復駆動する第１、第２直動駆動手段（１５）、（１６）と、
   を備え、
   前記第１、第２スライダ（１３）、（１４）をそれぞれ前記第１、第２直動駆動手段（１５）、（１６）により、それぞれ前記第１案内枠（１２ａ）、第２案内枠（１２ｂ）に沿って移動させることで、前記アーム（１７）を起伏作動させ、前記アーム（１７）他端側のワーク把持手段（２０）を、移動させて、ワーク（Ｗ）の搬送、装填、取り出しを行うようにしたことを特徴とするワーク移送装置。
2. 前記加工機（１）におけるワーク（Ｗ）の待機位置から加工位置に搬送、装填、取り出しのための移送方向と、前記第２案内枠（１２ｂ）に平行な軸方向とを合わせるようにし、且つ前記ワーク（Ｗ）の待機保持位置に前記アーム（１７）他端側のワーク把持手段（２０）による把持開始位置を位置決めするように配置したことを特徴とする請求項１に記載のワーク移送装置。
3. 前記加工機（１）におけるワーク（Ｗ）の待機位置から加工位置に搬送、装填、取り出しのための移送方向と、前記第２案内枠（１２ｂ）に平行な軸方向とを合わせるようにし、且つ前記ワーク（Ｗ）の加工保持位置に前記アーム（１７）他端側のワーク把持手段（２０）による把持開始位置を位置決めするように配置したことを特徴とする請求項１に記載のワーク移送装置。
4. 前記アーム（１７）の中間箇所における第２スライダ（１４）を、前記アーム（１７）に対し、アーム（１７）軸方向に沿って、所定範囲移動調節可能に設けると共に、
   前記第２スライダ（１４）に固定位置調節手段（２４）を連結する構成としたことを特徴とする請求項１ないし３記載のうちいずれか１に記載のワーク移送装置。

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