CN107096845A - 压力机的工件输送装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够高自由度地变更工件的输送姿势的压力机的工件输送装置。该压力机的工件输送装置具备：2台水平多关节机器人；升降机构，与所述2台水平多关节机器人相对应，构成为能够使升降框架互相独立地在Z轴方向上移动；将第2臂的顶端之间连结的横臂；以及能够释放地对工件W进行保持的横梁单元，所述水平多关节机器人构成为包括：升降框架，其能够相对于沿着工件输送(X轴)方向的宽度(Y轴)方向设置的固定框架F在上下(Z轴)方向上移动；第1臂，其经由第1关节被支撑于升降框架；第2臂，其经由第2关节被保持；第1臂驱动机构，其驱动第1臂旋转；以及第2臂驱动机构，其驱动第2臂旋转。

Description

压力机的工件输送装置
技术领域
本发明涉及压力机(press machine)的工件输送装置(工件输送机器人)。
背景技术
以往以来，作为向压力机送入·送出工件、在压力机等之间输送工件的工件输送装置，提出了各种方案。
例如，在专利文献1中记载有如图13(A)所示的工件输送装置，该工件输送装置构成为能够互相独立地控制2台水平多关节机器人(Scara robot)的臂单元，并且由滑动臂将各水平多关节机器人的臂单元的顶端连结。
在此，专利文献1为日本特许第5274053号公报。
在此，以往的工件输送装置难以进行进给轴旋转(绕工件输送方向轴的旋转)(摇摆)动作，因此在要求工件W以倾斜的状态向下一工序的金属模供给的情况(在欧洲制造等中较多)下，存在难以采用的实际情况。
由于这样的情况，在专利文献1所述的工件输送装置中，改变左右配置的升降机构的升降轴(高度方向轴)的相位而使支撑框架(装置整体)倾斜，从而能够进行进给轴旋转(摇摆)。
但是，在该方法中，存在旋转能量变大、马达尺寸变大并且装置巨大化的问题。另外，如图13(B)所示，臂单元整体倾斜进入冲压机内，因此存在倾斜的臂与上模的干涉风险变大、并且产生提高冲压行程的需要的实际情况。另外，在专利文献1所述的工件输送装置中，存在使在图13(B)的平面内横向较长地延伸的臂单元倾斜的需要(若倾斜角相同，则长度越长振幅越大)，因此存在容易产生与其他部分的干涉，无法得到较大的倾斜角的实际情况。
发明内容
本发明的压力机的工件输送装置是用在压力机中的工件输送装置，其特征在于，构成为，
关于经过工件输送中心的XZ平面对称地具备2台机器人，
所述机器人构成为包括：
升降框架，其被支撑为能够相对于固定框架在上下方向即Z轴方向上移动，该固定框架沿着工件输送方向即X轴方向的宽度方向即Y轴方向设置；
第1臂，其基端侧经由第1关节在水平面内旋转自如地被支撑于该升降框架；
第2臂，其基端侧经由第2关节在水平面内旋转自如地被支撑于该第1臂的顶端侧；
第1臂驱动机构，其驱动第1臂相对于升降框架绕第1关节旋转；以及
第2臂驱动机构，其驱动第2臂相对于第1臂绕第2关节旋转，
所述压力机的工件输送装置还包括：
升降机构，其是与所述2台机器人相对应地设置的2台升降机构，构成为各自能够使对应的升降框架互相独立地在Z轴方向上移动；
横臂，其经由第3关节在水平面内旋转自如且经由第4关节在垂直面内旋转自如地将夹着XZ平面而位于两侧的第2臂的顶端之间连结；以及
工件保持单元，其连接于横臂，并且能够释放地对工件进行保持。
在本发明中，其特征在于，所述工件保持单元能够相对于所述横臂装卸。
在本发明中，其特征在于，具备倾斜机构，该倾斜机构使所述横臂或工件保持单元绕与其长边方向平行的旋转轴旋转。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式涉及的工件输送装置的整体结构的立体图。
图2(A)是表示该实施方式涉及的工件输送装置的整体结构的主视图(从工件输送方向上游侧观察到的图)，(B)是放大表示(A)的第2臂、横臂以及横梁(crossbar)的主视图。
图3(A)是表示该实施方式涉及的工件输送装置的整体结构的主视图，(B)是(A)的右视图，(C)是(B)的俯视图。
图4是分阶段说明该实施方式涉及的工件输送装置的工件W的输送状况的俯视图。
图5是详细地表示该实施方式涉及的工件输送装置的一个构成例的主视图。
图6是说明图5的工件输送装置的一个构成例中的可动部的动作方向、动作种类(驱动、从动)的主视图。
图7是表示在该实施方式涉及的工件输送装置中使横梁(工件)向Y轴方向移动(移位)的状态的俯视图。
图8是表示在该实施方式涉及的工件输送装置中使横梁(工件)绕Z轴旋转(偏转)的状态的俯视图。
图9是表示在该实施方式涉及的工件输送装置中使横梁(工件)绕X轴旋转(摇摆)的状态的主视图
图10(A)是放大表示使用该实施方式涉及的工件输送装置中的万向节连结的第2臂、横臂的主视图，(B)是(A)的俯视图。
图11(A)是表示使图9的使用万向节连结的第2臂和横臂绕X轴旋转(摇摆)的状态的主视图，(B)是表示使图9的使用万向节连结的第2臂和横臂绕Z轴旋转(偏转)的状态的俯视图。
图12(A)是说明与下模配合而保持水平平衡地输送工件的情况下的问题(冲头相对于工件表面的入射角度倾斜的例子)的主视图，(B)是说明将下模倾斜配置并且能够倾斜(摇摆)地输送工件、由此能够使冲头相对于工件表面垂直地进入的主视图。
图13(A)是以往的工件输送装置的立体图，(B)是说明在以往的工件输送装置中产生的问题(倾斜时的干涉问题)的主视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明表示本发明涉及的压力机的工件输送装置的一例的实施方式。此外，本发明并不限定于以下所说明的实施方式。
本发明是鉴于上述的实际情况而完成的，其目的在于，提供一种结构比较简单、成本低且轻量·紧凑并且能够高自由度地变更工件的输送姿势(输送期间的姿势)的压力机的工件输送装置。
本实施方式涉及的压力机的工件输送装置除了对压力机送入·送出工件之外，还能够用于多个压力机从上游工序向下游工序排列的冲压生产线上的压力机间的工件输送。因此，工件除了作为坯料的金属板状构件、冲压成形后的成品之外，还包括由多个压力机进行冲压加工的情况下的加工中途的制品和一块金属板状构件在冲压加工后分割为多块的构件等。
本实施方式的压力机的工件输送装置1如图1～图5所示，具有：
2台机器人(水平多关节机器人)101A、101B，其被支撑为能够相对于固定框架F在上下方向(Z轴方向)上移动，并且具备具有2条臂(第1臂21和第2臂31)的臂单元20A(20B)，该固定框架F沿着工件输送方向的宽度方向(横向：Y轴方向)固定地设置于冲压生产线(压力机)；
升降机构10A、10B，其使2台机器人101A、101B分别独立地(互相独立地)相对于固定框架F进行升降动作；
一个(共同)横臂102，其连接于两个臂单元20A、20B的各自的第2臂31的顶端；以及
横梁单元103，其连接于横臂102。
此外，机器人(水平多关节机器人)101A构成为，关于经过工件输送中心的垂直面(XZ平面)与机器人(水平多关节机器人)101B大致对称(面对称)。
使机器人101A(101B)升降(向Z轴方向移动)的升降机构10A(10B)构成为包括伺服马达2、滚珠丝杠3、滚珠丝杠螺母(螺纹件，screw)4以及直线导轨5，并且构成为，机器人101A(101B)的升降框架11连接于相对于大致垂直(Z轴方向)地配设的滚珠丝杠3升降(上下运动)的滚珠丝杠螺母4。
而且，当滚珠丝杠3通过伺服马达2的驱动力而旋转时，螺合于该滚珠丝杠3的滚珠丝杠螺母4进行升降动作，能够使经由升降框架11而连接于该滚珠丝杠螺母4的机器人101A(101B)在上下方向(Z轴方向)上进行升降动作。
为了各机器人101A(101B)的升降而各设置1台伺服马达2，通常使各伺服马达2同步地(从相同的位置在相同的定时下向相同的方向以相同的速度移动相同的距离的方式)驱动，由此使各机器人101A(101B)在Z轴方向上同步地进行升降动作。
另外，在本实施方式中，能够互相独立地驱动各伺服马达2，由此能够使各机器人101A(101B)在Z轴方向上互相独立地进行升降。
在此，2台机器人101A(101B)分别构成为具备对应的臂单元20A(20B)，臂单元20A(20B)构成为具备：
第1臂21，其经由第1关节10X(垂直轴、Z轴)在水平面内(XY平面内)旋转自如地被支撑于升降框架11；
第2臂31，其经由第2关节20X(垂直轴、Z轴)在水平面内(XY平面内)旋转(或转动、回转运动。以下同样)自如地被支撑于第1臂21的顶端；
横臂102，其经由第3关节30X在水平面内(XY平面内)旋转自如地将臂单元20A(20B)的各自的第2臂31的顶端之间连结；
第1臂驱动机构DM1(伺服马达13和减速机14)，其驱动第1臂21相对于升降框架11绕第1关节10X旋转；以及
第2臂驱动机构DM2(伺服马达22和减速机23)，其驱动第2臂31相对于第1臂21绕第2关节20X旋转。
在机器人101A、101B的各第2臂31的顶端通过各轴承32连接(轴支撑)有能够相对于各第3关节30X旋转的横臂102。
互相同步地驱动控制2台机器人101A(101B)的臂单元20A(20B)，使其关于经过工件输送方向中心的垂直面(XZ平面)对称(面对称)地动作，例如通过各伺服马达13、22使各第1臂21和各第2臂31绕各关节旋转，从而使横臂102(进而使工件W)向工件输送方向(X轴方向)移动(输送工件)(参照图4(A)至图4(E))。
另外，使2台机器人101A(101B)的臂单元20A(20B)不同步地控制各自的第1臂21和第2臂31的臂角度(绕各关节的旋转量)，由此能够在进行向移位方向(Y轴方向)的动作(参照图7)的同时也进行绕Z轴的旋转动作(参照图8)。
此外，如上所述，与机器人101A、101B分别相对应地具备的伺服马达2是能够互相独立地驱动控制的，能够使机器人101A、101B分别互相独立地进行升降动作。因此，通常为了升降(Z轴方向移动)而使2台伺服马达2同步地进行升降动作，但是通过使2台伺服马达2的速度不同地运行，则不仅只是升降，还能够变更左右的机器人101A、101B的Z轴方向(高度方向)上的位置，能够使横臂102进而使横梁单元103(由横梁单元103保持(把持、支撑)的工件W)在YZ平面内绕X轴倾斜(参照图9)。
在此，在本实施方式中，仅能够使横臂102进而使横梁单元103(由横梁单元103保持的工件W)在YZ平面内绕X轴倾斜(摇摆)，因此与像专利文献1所述的工件输送装置那样使臂单元整体倾斜的情况相比，能够减小旋转能量，因此能够使驱动马达尺寸小容量化，能够谋求装置的轻量化、紧凑化。
进一步，在本实施方式中，仅使尺寸比较短的横臂102进而使横梁单元103(由横梁单元103保持的工件W)倾斜，因此与像专利文献1所述的工件输送装置那样使长尺寸的臂单元整体倾斜的情况相比，难以产生与其他部分的干涉，因此能够加大倾斜角(摇摆角)。
此外，横臂102包括中央臂51和两个支架45，该支架45配置于该中央臂51的两端并且连接于机器人101A(101B)的各第2臂31的顶端，各支架45和中央臂51经由绕第4关节40X(X轴)旋转自如的轴承54连接为能够在上下方向上(YZ平面内)旋转。
由此，当左右的机器人101A、101B的升降位置(Z轴方向位置：高度位置)改变时，中央臂51倾斜，能够使连接于该中央臂51的横梁单元103进而使工件W倾斜(参照图9)。
另外，在横臂102的一端，将中央臂51和支架45连结的轴承54能够沿着横臂102的长边方向相对于中央臂51(或者支架45)进行微小直进移动。由此，能够缓和因左右的臂单元20A、20B的控制误差对机器造成的应力。
进一步，在本实施方式中，在横臂102的两端的支架45与第2臂31的顶端之间配置有倾斜机构TM。
倾斜机构TM构成为包括伺服马达42、减速机43以及经由第3关节30X而连结于第2臂31的托架41，能够使中央臂51相对于托架41(进而相对于第2臂31)绕Y轴(移位轴)(与中央臂51的长边方向平行的旋转轴)旋转(倾斜)(参照图5)。
但是，也可以设为如下结构：将倾斜机构TM设置于横梁单元103一侧，使横梁71绕与横梁71的长边方向平行的旋转轴旋转(倾斜)。
此外，在横臂102的中央臂51的中央下部通过连接器61、62连接有能够装卸的横梁单元103。作为连接器61、62，例如可以采用容易获得的市面上出售的快速更换型(quickchange)(工具更换型，tool changer)(日本ビ一·ェル·オ一トテック公司制)等。
横梁单元103构成为包括在与工件输送方向正交的方向(Y轴方向：移位方向)上长的棒状的横梁71和安装于该横梁71的把持工具81，把持工具81构成为包括多脚架(spider)(管状要素)81A和真空吸盘81B等，并且构成为能够通过真空吸盘81B吸附保持工件，并能够将吸附保持的工件释放。
在此，上述横梁单元103相当于本发明涉及的工件保持单元的一例。
但是，本发明涉及的工件保持单元只要是“连接于横臂，并且能够可释放地对工件进行保持的单元(装置)”即可，因此，并不限定于所述横梁单元103(构成为包括连接于横臂102的横梁71、安装于该横梁71的多脚架81A以及真空吸盘81B等的情况)，例如，不具备横梁71而将多脚架81A和真空吸盘81B等直接连接于横臂102的结构的情况也包含在本发明涉及的工件保持单元的概念中。
在此，对本实施方式涉及的工件输送装置1的工件输送动作进行说明。
<工件输送动作(向X轴方向(工件输送方向)的移动和向Z轴方向(高度方向、上下方向)的移动)>
<步骤1>
在步骤1中，如图4(A)所示，关于工件W向下一工序的输送(向压力机送入或者从压力机送出等)，驱动水平多关节机器人101A(101B)的各伺服马达(13、22)，使第1臂21、第2臂31旋转工作，使横梁单元103移动到要输送的工件W(输送机上的或者上一工序压力机的金属模上的工件等)的上方。
从该阶段或者从达到该阶段之前起，同步驱动各伺服马达2，使水平多关节机器人101A、101B同步并且下降，使配置于横梁71的把持工具81的吸附部(真空吸盘81B)紧贴工件W的上表面。在该状态下通过把持工具81的吸附部(真空吸盘81B等)的吸附力作用(通过负压的吸附或者通过磁力的吸附等)吸附把持工件W。
被各把持工具81吸附的工件W通过利用伺服马达2实现的机器人101A(101B)整体的上升而被抬起。
<步骤2>
在步骤2中，将在步骤1中通过机器人101A、101B的各第1臂21、各第2臂31、各伺服马达13、22等的作用而被抬起的工件W朝向工件输送方向(X轴方向)下游侧输送(参照图4(B)→图4(C)→图4(D))。
<步骤3>
在步骤3中，如图4(E)所示，将工件W输送到了要输送的位置的上方，因此使各伺服马达13、22等停止而使各第1臂21、各第2臂31的动作停止，另一方面，通过各伺服马达2使机器人101A、101B整体下降。
<步骤4>
在步骤4中，使安装于横梁71的把持工具81的吸附部的吸附力停止，释放工件W，工件的输送结束。
然后，当工件W的输送结束时，使把持工具81上升。该上升通过利用各伺服马达2使机器人101A、101B同步地上升来执行。
此后，通过机器人101A、101B的各第1臂21、各第2臂31和各伺服马达13、22等的作用，使横梁71和把持工具81移动至接下来输送的工件W所处场所的上方(进行从图4(E)的状态向图4(A)的状态的返回动作，若换言之则是执行与图4的箭头反向的动作)。
之后，反复进行该一系列的动作，按顺序将工件向后面的工序输送。
<绕X轴的旋转动作(摇摆)>
另外，在将金属模倾斜地设置的情况(例如，从精加工质量(冲孔的美观等)的观点来看，想要使冲头沿着厚度方向笔直地打进工件的情况等，参照图12)下，需要使把持的工件W在YZ平面内(高度方向上)倾斜(例如绕X轴旋转：摇摆)，本实施方式的工件输送装置1能够满足这样的要求。
即，如图9所示，互相独立地控制左右的机器人101A、101B的各伺服马达2(进行控制使得机器人101A、101B的高度位置不同)，从而能够使横梁71和把持工具81在YZ平面内倾斜，在这样的倾斜状态下使左右的机器人101A、101B下降，从而能够将工件放置于倾斜配置的金属模上。
<绕Y轴的旋转动作(俯仰：倾斜)>
另外，本实施方式涉及的工件输送装置1能够满足想使横梁71和把持的工件W绕Y轴旋转(倾斜：俯仰)的要求。
即，如图5所示，驱动配设于横臂102的两端的支架45与第2臂31的顶端之间的倾斜机构TM(伺服马达42和减速机43等)，由此能够使工件W(中央臂51、横梁71和把持工具81)绕Y轴(移位轴)旋转(倾斜)。
<绕Z轴的旋转动作(偏转)>
另外，本实施方式涉及的工件输送装置1能够满足想使横梁71和把持的工件W在水平面(XY平面)内旋转(绕Z轴的旋转：偏转)的要求。
即，如图8所示，互相独立地控制左右的机器人101A、101B的臂单元20A、20B(各第1臂21、各第2臂31)的动作(控制各第1臂驱动机构DM1、各第2臂驱动机构DM2使各第1关节10X、各第2关节20X的旋转角度位置不同)，从而能够使横梁71和把持工具81绕Z轴旋转。
<向Y轴方向的移动(移位)动作>
而且，本实施方式涉及的工件输送装置1能够满足想使横梁71和把持的工件W相对于工件输送方向(X轴方向)在横向(Y轴方向：宽度方向)上移动(移位)的要求。
即，如图7所示，互相独立地控制左右的机器人101A、101B的臂单元20A、20B(各第1臂21、各第2臂31)的动作(控制各第1臂驱动机构DM1、各第2臂驱动机构DM2使各第1关节10X、各第2关节20X的旋转角度位置不同)，从而能够使横梁71和把持工具81相对于工件输送方向(X轴方向)在横向(Y轴方向)上移动(移位)。
此外，在上述中，经由绕X轴旋转自如的轴承54(第4关节40X)将绕第3关节旋转自如地连接于第2臂31的托架41和中央臂51的两端连接，使得能够经由作为垂直枢轴(绕Z轴的枢轴)的第3关节30X将横臂102连接于第2臂31的顶端，并且能够使横臂102绕X轴进行旋转动作(摇摆)。
但是，并不限定于上述结构，例如，如图10、图11所示，可以设为如下结构：通过万向节90将第2臂31的顶端和横臂102连接。即，可以设为如下结构：万向节90具备作为绕Z轴的枢轴的第3关节30X的功能和作为绕X轴的枢轴的第4关节40X的功能。
如以上所说明的那样，根据本实施方式涉及的工件输送装置1，能够一边进行绕X轴的旋转(摇摆)、绕Y轴的旋转(倾斜)、绕Z轴的旋转(偏转)、向Z轴方向的移动(升降)以及向Y轴方向的移动(移位)，一边在工件输送方向(X轴方向)上输送工件。
即，根据本实施方式，能够提供一种结构比较简单、成本低且轻量·紧凑并且能够高自由度地变更工件的姿势的压力机的工件输送装置。
以上所说明的实施方式只不过是用于说明本发明的例示，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变更。

Claims (3)

1.一种压力机的工件输送装置，是用在压力机中的工件输送装置，其特征在于，构成为，
关于经过工件输送中心的XZ平面对称地具备2台机器人，
所述机器人构成为包括：
升降框架，其被支撑为能够相对于固定框架在上下方向即Z轴方向上移动，该固定框架沿着工件输送方向即X轴方向的宽度方向即Y轴方向设置；
第1臂，其基端侧经由第1关节在水平面内旋转自如地被支撑于该升降框架；
第2臂，其基端侧经由第2关节在水平面内旋转自如地被支撑于该第1臂的顶端侧；
第1臂驱动机构，其驱动第1臂相对于升降框架绕第1关节旋转；以及
第2臂驱动机构，其驱动第2臂相对于第1臂绕第2关节旋转，
所述压力机的工件输送装置还包括：
升降机构，其是与所述2台机器人相对应地设置的2台升降机构，构成为各自能够使对应的升降框架互相独立地在Z轴方向上移动；
横臂，其经由第3关节在水平面内旋转自如而且经由第4关节在垂直面内旋转自如地将夹着XZ平面而位于两侧的第2臂的顶端之间连结；以及
工件保持单元，其连接于横臂，并且能够释放地对工件进行保持。
2.根据权利要求1所述的压力机的工件输送装置，其特征在于，
所述工件保持单元能够相对于所述横臂装卸。
3.根据权利要求1或2所述的压力机的工件输送装置，其特征在于，
具备倾斜机构，该倾斜机构使所述横臂或工件保持单元绕与其长边方向平行的旋转轴旋转。
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