CN111453323A

CN111453323A - 工件搬运装置

Info

Publication number: CN111453323A
Application number: CN202010044584.8A
Authority: CN
Inventors: 冈本纯一; 泽田知明
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2020-07-28
Also published as: JP2020116668A

Abstract

本发明提供一种能够灵活且容易地应对工件的搬运方式的变更的工件搬运装置。工件搬运装置(1)从在水平面内并排配置成一列的多个工序(S1～S9)中的、配置于一端侧的工序(S1)朝向配置于另一端侧的工序(S9)搬运工件(W)，该工件搬运装置(1)具备：滑动单元(3)，其设置成能够沿着工序排列方向进退移动；以及滑动引导件(2)，其引导滑动单元(3)的进退移动，滑动单元(3)具有：作为滑动单元(3)的驱动源的伺服马达(4)；以及工件保持机构(5)，其基于从进行伺服马达(4)的动作控制的控制装置(6)输出的信号，在保持工件(W)的保持状态与不保持工件(W)的非保持状态之间切换。

Description

工件搬运装置

技术领域

本发明涉及一种工件搬运装置，特别涉及一种通过与半自动设备组合使用而能够使半自动设备升级为自动设备的工件搬运装置。

背景技术

例如像滚动轴承、等速万向联轴器那样，包括多个部件的组件的机械产品通过依次经过将部件彼此组装的组装工序、对部件的组装精度进行检查的检查工序等这样的各种作业工序而完成。当通过人工进行在这些作业工序中应实施的所有作业(处理)时，除了需要大量的成本以外，还有可能因作业者的熟练度等不同而在产品质量上产生偏差。因此，设置于上述机械产品的生产线的各种作业工序尽可能使用作业装置来自动地实施。

在上述机械产品的生产线上，能够适当地使用“半自动设备”或者“自动设备”。半自动设备是如下设备，例如，具备并排设置成一列的多个作业工序，使用作业装置自动地进行在各作业工序中应实施的作业，另一方面，通过人工来进行在工序之间搬运工件的工件搬运作业。另外，自动设备(也称为全自动设备)是如下设备，包括在工序之间的工件搬运作业在内自动地进行所有作业。半自动设备具有即使在伴随设备的布局变更等而变更了工序之间间距(工件的搬运间距)的情况下，也能够灵活地应对该变更的优点，但在谋求机械产品的制造成本降低方面，能够省人工化的自动设备是有利的。

然而，对于逐一新设置与产品的规格等对应的自动设备来说，需要巨大的成本。因此，本发明人等对通过将半自动设备与适当的工件搬运装置组合从而使半自动设备升级为自动设备进行了研究。作为与半自动设备组合的工件搬运装置，例如，除了具有能够三维移动的臂的工业机器人以外，还能够举出日本特开平7-214452号公报(专利文献1)所公开的如下装置，具体而言，该装置具备：滑动构件，其能够在保持工件的状态下沿着引导导轨滑动移动；以及流体压力缸，其对滑动构件施加移动力。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-214452号公报

发明内容

发明要解决的课题

若将工业机器人用作工件搬运装置，则也能够灵活且容易地应对搬运间距的变更等。但是，工业机器人除了需要宽阔的设置空间以外，还需要追加采取成本增加且严格的安全对策，所以不能轻易采用。

另一方面，虽然专利文献1的工件搬运装置具有能够比工业机器人格外廉价地实现的优点，但由于滑动构件的滑动移动量依赖于流体压力缸(设置于流体压力缸的活塞杆)的进退移动量的关系，因此很难说能够灵活地应对搬运间距的变更等、工件的搬运方式的变更。另外，流体压力缸基本上在活塞杆的缩短极限和伸长极限这两个位置之间对操作对象进行操作，所以若没有精度良好地进行工序之间的间距确定，则可能产生搬运不良。

鉴于上述的情况，本发明的目的在于提供一种能够灵活且容易地应对工件的搬运方式的变更的工件搬运装置。

用于解决课题的方案

为了实现上述的目的而完成的本发明提供一种工件搬运装置，其从在水平面内并排配置成一列的多个工序中的、配置于一端侧的工序朝向配置于另一端侧的工序搬运工件，该工件搬运装置的特征在于，所述工件搬运装置具备：滑动单元，其设置成能够沿着多个工序的排列方向进退移动；以及滑动引导件，其引导滑动单元的进退移动，滑动单元具有：作为滑动单元的驱动源的伺服马达；以及工件保持机构，其基于从与伺服马达电连接的控制装置输出的信号，在保持工件的保持状态与不保持工件的非保持状态之间切换。需要说明的是，本发明提到的“工序”是不仅包括对工件进行规定作业的工序(作业工序)，还包括对工件不进行任何作业而暂时保管工件的工序(暂时保管工序)等的概念。

在具有上述结构的本发明的工件搬运装置中，能够在保持工件的状态下沿着多个工序的排列方向进退移动的滑动单元搭载有伺服马达，所以能够任意且精度良好地控制工件的搬运量(停止位置)。因此，即使在例如由于工序之间间距变更而产生变更工件的搬运间距的需要的情况下，仅通过变更在控制装置中保管的伺服马达的动作控制程序就能够应对搬运间距的变更，不需要工件搬运装置中的硬件方面的变更、高精度的工序之间间距调整。另外，设置于滑动单元的工件保持机构基于从上述控制装置输出的信号，在保持工件的保持状态与不保持工件的非保持状态之间切换。即，伺服马达的控制装置兼具进行工件保持机构的动作控制的部位。因此，成为简单的结构，就能够在工序之间适当地搬运工件。因此，根据本发明，能够实现可灵活且容易地应对工件的搬运方式的变更的工件搬运装置。

也能够是，工件保持机构构成为能够基于从上述控制装置输出的信号进行升降。如此一来，即使在工序之间搬运工件时产生使工件升降的需要的情况下，也能够容易地应对上述那样的要求。

也能够是，在滑动引导件设置齿条，该齿条沿着多个工序的排列方向延伸，并与设置于伺服马达的旋转轴的小齿轮啮合。如此一来，成为简单的结构就能够实现接受伺服马达的旋转运动而进退移动的滑动单元。

也能够是，本发明的工件搬运装置具有多个滑动单元。在该情况下，若设置于各滑动单元的伺服马达与单个控制装置电连接，则能够将具有多个滑动单元的工件搬运装置简单化。

发明效果

如以上所述那样，本发明的工件搬运装置能够灵活且容易地应对工件的搬运方式的变更。因此，若将该工件搬运装置例如与具备在水平面内并排配置成一列的多个工序(作业工序)的半自动设备组合使用，则能够低成本地构筑自动设备。

附图说明

图1是从上侧观察组装有本发明的实施方式的工件搬运装置的生产线的一例时的概念图。

图2是示出投入到图1所示的生产线中的工件的一例的剖视图。

图3是示出图2所示的工件被搬运到第二工序的工件交接位置的状态的图。

图4是图1所示的工件搬运装置的概略立体图。

图5是图1所示的工件搬运装置的俯视图。

图6是图1所示的工件搬运装置的侧视图。

图7是概念性地示出图1所示的工件搬运装置的控制系统的框图。

附图标记说明：

1 工件搬运装置

2 滑动引导件

3 滑动单元

4 伺服马达

4a 旋转轴

4b 小齿轮

5 工件保持机构

6 控制装置

7 马达控制部

8 工件夹紧件控制部

10 工件支承座

13 齿条

16 升降机构

17 工件夹紧件

18 驱动部

30 电源

31 空气源

100 多列球轴承(工件)

P1～P9 工件交接位置

S1～S9 T序

W 工件。

具体实施方式

以下，基于附图来说明本发明的实施的方式。

图1是从上侧观察组装有本发明的实施方式的工件搬运装置1的生产线的一例时的概念图。该生产线是在通常运转时不实施人工作业的所谓的自动生产线，并具备：第一工序S1～第九工序S9，它们在水平面内并排配置成一列；以及工件搬运部，其自动地将搬入到第一工序S1的工件W(参照图2。详细情况在后叙述。)依次经由第二工序S2～第八工序S8向第九工序S9搬运。本实施方式的工件搬运部包括工件搬运装置1以及搬运输送机9，该搬运输送机9与工件搬运装置1分开设置，并且将工件W从第三工序S3向第四工序S4搬运。工件搬运部也能够仅由工件搬运装置1构成。

在此，基于图2来说明工件W的一例。图2所示的工件W是多列球轴承(双列球轴承)100，该多列球轴承100构成用于将机动车的车轮支承为相对于车身旋转自如的车轮用轴承装置。该多列球轴承100具备：外侧构件101，其在内周具有多列外侧轨道面101a；内侧构件102，其在外周具有多列内侧轨道面102a；滚珠103，其夹设于成对的轨道面之间；保持器104，其在周向上以规定间隔保持滚珠103；以及密封构件105、106，它们对在外侧构件101和内侧构件102之间划分出的环状空间的外盘侧(图2的纸面左侧)以及内盘侧(图2的纸面右侧)的端部开口进行密封。

外侧构件101一体地具有朝向径向外侧延伸的凸缘101b，在该凸缘101b设置有螺栓孔101c，该螺栓孔101c供用于将外侧构件101安装于车身的螺栓构件贯穿。通过将第二内侧构件108铆接固定在具有朝向径向外侧延伸的凸缘107a的第一内侧构件(也称为轮毂)107的内盘侧的外周部而形成内侧构件102，在第一内侧构件107以及第二内侧构件108的外径面分别设置有内侧轨道面102a。在第一内侧构件107的凸缘107a设置有螺栓孔107b，该螺栓孔107b供用于将内侧构件102固定于车轮的螺栓构件贯穿。

有时，在车轮用轴承装置设置有用于控制在机动车上设置的各种系统(例如，防抱死制动系统(ABS))的旋转检测装置。旋转检测装置例如具备：环状的脉冲环109，其在密封构件106的轴向外侧相邻配置；以及未图示的传感器，其沿轴向与脉冲环109对置配置，传感器安装固定于在外侧构件101的内盘侧的端部装配的未图示的传感器盖上。图1所示的生产线构成为自动地制作将传感器盖安装固定于外侧构件101的周向规定位置而得到的组件，如图3所示，多列球轴承100以使其中心轴沿着铅垂方向的纵向姿势(更详细而言，将第一内侧构件107的凸缘107a配置在下侧并且将第二内侧构件108配置在上侧的纵向姿势)的状态在生产线内(工序之间)搬运。

接下来，简单地说明设置于生产线的第一工序S1～第九工序S9。

首先，第一工序S1是暂时保管搬入到生产线的工件W(多列球轴承100)的工序，且对工件W不实施任何作业(处理)。第二工序S2是实施在工件W的规定位置印出型号、制造年月日等的标记作业的工序，且设置有用于自动地实施该标记作业的作业装置(省略图示)。第三工序S3是暂时保管已标记的工件W的工序，且对工件W不实施任何作业。

第四工序S4是接收并暂时保管从第三工序S3搬运来的工件W的工序，对工件W不实施任何作业。第五工序S5是为了在之后工序(第六工序S6)中将传感器盖安装固定于外侧构件101的周向规定位置而实施使外侧构件101绕其轴线旋转的作业(传感器盖的安装位置的位置确定作业)的工序，且设置有用于自动地实施该作业的作业装置(省略图示)。第六工序S6如上所述是实施将传感器盖安装固定于外侧构件101的周向规定位置的作业的工序，且设置有用于自动地实施该作业的作业装置(省略图示)。第七工序S7是检查传感器盖的安装精度的工序，且设置有用于自动地实施该检查作业的作业装置(省略图示)。需要说明的是，虽然省略了图示，但在生产线上设置有临时放置在第七工序S7中判定为不合格品的工件W的临时放置台，利用未图示的另外的搬运装置进行向该临时放置台搬运的工件搬运作业。

第八工序S8是暂时保管在第七工序S7中判定为合格品的带盖的工件W的工序，且对该工件W不实施任何作业。第九工序S9是对带盖的工件W实施防锈处理的工序，且设置有用于自动地实施该防锈处理的作业装置(省略图示)。完成了防锈处理的工件W通过工件搬运装置1以外的搬运装置或人工排出到生产线外。

在上述结构的生产线中，相邻的两个工序之间间距并不恒定，而能够根据分别设置于第二工序S2以及第五工序S5～第七工序S8的未图示的作业装置的尺寸、作业周期时间等来进行调整。另外，有时由于根据工件W的规格等进行作业装置的更换、作业装置的追加或者撤除等，变更应设置于生产线的工序数量、工序之间间距。因此，期望工件搬运装置1能够根据工序之间间距的变更而灵活且容易地变更工件W的搬运间距，本实施方式的工件搬运装置1能够容易地满足上述那样的要求。以下，针对工件搬运装置1进行详细地说明。

如图1所示，工件搬运装置1具备：滑动引导件2，其沿着第一工序S1～第九工序S9的排列方向呈直线状延伸；以及多个滑动单元3(在此是第一滑动单元3A～第四滑动单元3D)，它们沿着滑动引导件2进退移动。在本实施方式中，滑动引导件2在第三工序S3与第四工序S4之间断开。这是因为，如上所述，工件W从第三工序S3向第四工序S4的搬运由与工件搬运装置1分开设置的搬运输送机9进行。

在本实施方式中，第一滑动单元3A设置成能够在第一工序S1与第三工序S3之间进退移动，按照第一工序S1→第二工序S2→第三工序S3的顺序搬运工件W。另外，第二滑动单元3B设置成在第四工序S4与第六工序S6之间进退移动，按照第四工序S4→第五工序S5→第六工序S6的顺序搬运工件W。另外，第三滑动单元3C设置成能够在第六工序S6与第八工序S8之间进退移动，按照第六工序S6→第七工序S7→第八工序S8的顺序搬运工件W。另外，第四滑动单元3D设置成能够在第八工序S8与第九工序S9之间进退移动，从第八工序S8向第九工序S9搬运工件W。需要说明的是，第一滑动单元3A～第四滑动单元3D各自能够在其他滑动单元进退移动的同时进退移动。因此，在上述的生产线内，有时由工件搬运装置1同时(并行)搬运多个工件W。

如图1所示，在第一工序S1～第九工序S9中分别设置有工件交接位置P1～P9，在该工件交接位置P1～P9与工件搬运部(工件搬运装置1以及搬运输送机9)之间进行工件W的交接。因此，严格来说，第一滑动单元3A按照设置于第一工序S1的工件交接位置P1→设置于第二工序S2的工件交接位置P2→设置于第三工序S3的工件交接位置P3的顺序搬运工件W。对于第二滑动单元3B～第四滑动单元3D也是同样的。

如图3所示，在第一工序S1～第九工序S9中的、至少是设置有自动地进行规定作业的作业装置的第二工序S2、第五工序S5～第七工序S7以及第九工序S9的工件交接位置设置有用于支承工件W的工件支承座10。该工件支承座10呈具有筒部和底部的有底筒状，由筒部的内径面对在第一内侧构件107的外盘侧端部设置的圆筒部(也称为导向部)的外径面进行引导，并且由筒部的上端从下方侧支承第一内侧构件107的凸缘107a。

如图1以及图4～图6所示，滑动引导件2具备：基座构件11，其由竖立设置于地面上的支柱以水平姿势支承；一对引导导轨12，它们铺设于基座构件11的上表面；以及齿条13，其安装固定于基座构件11，并与小齿轮4b啮合，该小齿轮4b设置成能够与后述的伺服马达4的旋转轴4a一体旋转。

如图4～图6所示，各滑动单元3(第一滑动单元3A～第四滑动单元3D)具备作为滑动单元3的驱动源的伺服马达4、保持工件W的工件保持机构5、将工件保持机构5支承为能够升降的升降机构16、以及支承这些部件的基座构件14。在基座构件14安装固定有与设置于滑动引导件2的引导导轨12嵌合的第一滑块15。该第一滑块15在滑动单元3沿着滑动引导件2沿水平方向进退移动时相对于引导导轨12滑动移动。

在伺服马达4的旋转轴4a设置有能够与该旋转轴4a一体旋转的小齿轮4b，小齿轮4b与设置于滑动引导件2的齿条13啮合。根据该结构，当伺服马达4被旋转驱动时，滑动单元3以与伺服马达4的旋转轴4a的旋转量对应的量沿着滑动引导件2进退移动。虽然省略图示，但在各滑动单元3安装有用于确认伺服马达4的旋转轴4a(小齿轮4b)是否适当地旋转的传感器(旋转确认传感器)。并且，当旋转确认传感器检测出小齿轮4b未适当地旋转时，将在工件搬运装置1发生了异常的情况进行通知。

如图7概念性地示出那样，设置于各滑动单元3的伺服马达4经由动力线26而与单个控制装置6(设置于控制装置6的马达控制部7)电连接，并且经由信号线25与马达控制部7电连接。马达控制部7经由电源线28与电源30电连接。控制装置6的马达控制部7保存用于对设置于各滑动单元3的伺服马达4的动作(旋转轴4a的旋转/停止、旋转量)进行控制的程序，并基于从各滑动单元3输入的位置信息等，在规定的时机输出用于对各伺服马达4的旋转轴4a的旋转/停止、旋转量进行控制的信号，进行马达4的位置控制。由此，各滑动单元3在规定的时机以规定量进退移动，搬运工件W。

如图4～图6所示，工件保持机构5具备：一对工件夹紧件17、17，它们能够与对象侧协作而保持(夹持)工件W；以及驱动部18，其使各工件夹紧件17在能够保持工件W的保持位置(省略图示)与不保持工件W的非保持位置(参照图5)这两个位置之间进行往复运动。总之，工件保持机构5在能够保持工件W的保持状态与不保持工件W的非保持状态之间切换。以该方式动作的工件保持机构5被支承构件23支承，该支承构件23安装固定于构成升降机构16的气缸20的活塞杆20a。

各工件夹紧件17具有：旋转构件17a，其接受驱动部18的输出而能够绕垂直轴旋转；以及爪构件17b(参照图5)，其与旋转构件17a连结，在工件夹紧件17位于保持位置时，爪构件17b成为能够与第一内侧构件107的凸缘107a在轴向上卡合的状态(能够从下方侧支承凸缘107a的状态)。作为驱动部18，例如使用空气驱动式的致动器。在该情况下，如图7所示，驱动部18经由空气配管27与空气源31连接，该空气源31具有与设置于上述控制装置6的工件夹紧件控制部8电连接的电磁阀。并且，当从工件夹紧件控制部8输出控制信号时，基于该信号，设置于空气源31的电磁阀进行开闭动作，驱动部18被驱动，工件夹紧件17从保持位置和非保持位置中的任一方转移到另一方(保持或者释放工件W)。

升降机构16将如下构件作为主要结构：作为直动致动器的气缸20，其配置于基座构件14上，并具有进行升降移动的操作部(活塞杆20a)；支承构件23，其安装固定于气缸20的活塞杆20a的顶端；以及升降引导部，其对支承构件23(由支承构件23支承的工件保持机构5)的升降移动进行引导。升降引导部包括竖立设置于基座构件14的升降引导件19以及沿着设置于升降引导件19的引导导轨19a进行升降移动的第二滑块22。在第二滑块22安装固定有支承构件23的一部分。在升降引导件19的下方侧区域安装固定有用于将气缸20保持为纵向姿势(使中心轴沿着铅垂方向的姿势)的托架21。通过设置这种结构的升降机构16，工件保持机构5能够精度良好地进行升降移动。

在本实施方式中，如参照图3说明的那样，在设置于第二工序S2的工件交接位置P2等设置有底筒状的工件支承座10，由工件支承座10的筒部内径面对通过工件搬运装置1向工件交接位置P2等搬运来的工件W的外径面进行引导。因此，假设若未设置升降机构16，则无法在工件搬运装置1的滑动单元3与工件交接位置P2等之间交接工件W。然而，若在工件交接位置P2等不设置上述那样的工件支承座10，则不需要升降机构16。因此，升降机构16不一定需要设置，根据情况能够省略。在省略升降机构16的情况下，只要由设置于基座构件14的适当支承构件支承工件保持机构5即可。

虽然省略了详细的图示，但升降机构16(构成升降机构16的气缸20)能够使用用于使工件保持机构5的驱动部18动作的空气源31以及控制装置6来进行升降动作。由此，由于不需要使用用于使升降机构16动作的专用的空气源以及控制装置，因此能够使工件搬运装置1整体为简单的结构。

如以上说明那样，在本实施方式的工件搬运装置1中，能够在保持工件W的状态下沿着多个工序的排列方向进退移动的滑动单元3(第一滑动单元3A～第四滑动单元3D各自)搭载有伺服马达4，滑动单元3能够自行移动，因此能够任意且精度良好地控制工件W的搬运量、停止位置。因此，例如，即使在由于工序之间间距变更而产生变更工件W的搬运间距的需要的情况下，仅通过变更在控制装置6(设置于控制装置6的马达控制部7)中保管的伺服马达4的动作控制程序(旋转轴4a的旋转量控制程序)，就能够应对搬运间距的变更，不需要工件搬运装置1中的硬件方面的变更、高精度的工序之间间距调整。

特别是，本实施方式的工件搬运装置1具有多个滑动单元3(3A～3D)，设置于各滑动单元3的伺服马达4与单个控制装置6电连接，所以与使用分别设置的控制装置进行在各滑动单元3上分别设置的伺服马达4的动作控制的情况相比，能够简化装置整体。

另外，设置于各滑动单元3的工件保持机构5基于从进行伺服马达4的动作控制的控制装置6输出的信号，在保持工件W的保持状态与不保持工件W的非保持状态之间切换。即，为了进行伺服马达4的动作控制而设置的控制装置6兼具进行工件保持机构5的动作控制的部位。因此，成为简单的结构，就能够在工序之间适当地搬运工件W。

与以上说明的作用效果相结合，本发明的工件搬运装置1即使在伴随生产线的布局变更等而产生变更工件W的搬运间距等的需要的情况下，也能够灵活且容易地应对该变更。因此，若将工件搬运装置1与具备在水平面内并排配置成一列的多个工序(作业工序)的半自动设备组合使用，则能够低成本地构筑自动设备(例如，以上说明的生产线)。

以上，虽然对本发明的一实施方式的工件搬运装置1进行了说明，但在不脱离本发明的主旨的范围内，能够对工件搬运装置1实施适当的变更。

例如，在以上说明的实施方式中，虽然采用了具备4台滑动单元3的工件搬运装置1，但当然也能够采用具备1～3台滑动单元3、或者5台以上滑动单元3的工件搬运装置1，滑动单元3的设置数量、各滑动单元3的动作范围能够根据设置于生产线的工序数量、工序之间间距等任意变更。

另外，以上，虽然在构成工件保持机构5的驱动部18使用了空气驱动式的致动器，但驱动部18也能够使用电动致动器、液压致动器。同样地，虽然在构成升降机构16的直动致动器使用了气缸20，但也能够将其替换为电动缸、液压缸。

另外，以上，虽然对在所谓的装配线中使用本发明的工件搬运装置1的情况进行了说明，但本发明的工件搬运装置1也能够用于在其他生产线、例如对工件依次实施机械加工的加工生产线、以及加工生产线与装配线的复合生产线上搬运(自动搬运)工件W。

本发明并不被上述实施方式进行任何限定，在不脱离本发明的主旨的范围内，还能够以各种方式来实施。即，本发明的范围由权利请求的范围示出，并且包括与权利请求的范围的记载等同的含义以及范围内的全部变更。

Claims

1.一种工件搬运装置，其从在水平面内并排配置成一列的多个工序中的、配置于一端侧的工序朝向配置于另一端侧的工序搬运工件，

所述工件搬运装置的特征在于，

所述工件搬运装置具备：滑动单元，其设置成能够沿着所述多个工序的排列方向进退移动；以及滑动引导件，其引导该滑动单元的进退移动，

所述滑动单元具有：作为所述滑动单元的驱动源的伺服马达；以及工件保持机构，其基于从进行该伺服马达的动作控制的控制装置输出的信号，在保持工件的保持状态与不保持工件的非保持状态之间切换。

2.根据权利要求1所述的工件搬运装置，其中，

所述工件保持机构构成为能够基于从所述控制装置输出的信号进行升降。

3.根据权利要求1或2所述的工件搬运装置，其中，

在所述滑动引导件设置有齿条，该齿条沿着所述多个工序的排列方向延伸，并与设置于所述伺服马达的旋转轴的小齿轮啮合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的工件搬运装置，其中，

所述工件搬运装置具有多个所述滑动单元，

设置于各滑动单元的所述伺服马达与单个所述控制装置电连接。