JP2007111822A - 平行リンク機構、ワーク搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一対の長尺アームの一方に発生する横振動を効果的に抑制することができる平行リンク機構、及びそれを用いたワーク搬送装置を提供する。
【解決手段】 基端部材９と、基端部材９に対して回転可能に支持される長尺アーム７ｂと、長尺アーム７ｂの先端に回転可能に支持されと共に基端部材９に対して平行に配置される出力部材１９と、出力部材１９及び基端部材９にそれぞれ回転可能に支持されると共に長尺アーム７ｂから所定間隔をおいて平行に延設される第二長尺アーム７ａと、を有する平行リンク機構２５において、長尺アーム７ｂ及び第二長尺アーム７ａにそれぞれ回転可能に支持されると共に第二長尺アーム７ａの横振動を抑制する制振部材２５を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プレス等で成形されたワークを搬送するワーク搬送装置に関する。

自動車各部のワーク（ボディ、ボンネット、ドア等のパネル）等を成形する装置として、複数のプレス装置のそれぞれに金型をセットし、板材を順次送りながらプレスを行い、数種類の工程を経て最終的な製品を形成させるプレスラインが知られている。
このプレスラインにおけるワーク搬送装置は、複数のプレス装置の配列間隔に合わせて配置した複数の把持装置を、プレス成形動作と同期して、プレスライン方向へ往復及び上下移動させることにより、ワークを次のプレス装置へ順次搬送するようになっている。

例えば、把持装置に回転可能に接続された一対のリンク（アーム）と、該一対のリンクの他端にそれぞれ回転可能に接続される一対のスライドとを備え、この一対のスライドを駆動することにより、把持装置をプレスライン方向に移動させるワーク搬送装置がある。このような搬送装置では、ワーク把持部を常に略水平に保つために、ワーク把持部に連結する一対のリンクの一方に平行リンク機構を用いている。
特開２００４−３４４８９９号公報

上述した技術では、平行リンク機構を構成する一対のアームの一方を他方に比べて細く形成する場合がある。
ところが、ワーク把持部の移動距離を伸ばすために、平行リンク機構のアームの長さを伸ばすと、平行リンクの揺動運動及び並進運動に伴い、細く形成されたアームに横振動が発生してしまうという問題がある。これにより、ワーク把持部に振動が伝達して、ワークの送り精度が低下したり、装置周辺各部の寿命低下を招いたりしてしまうという不都合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、一対の長尺アームの一方に発生する横振動を効果的に抑制することができる平行リンク機構、及びそれを用いたワーク搬送装置を提供することを目的とする。

本発明に係るワーク搬送装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
なお、以下の説明において、「一対」は、搬送方向に対向配置された２つの対象物を指し、「一組」は、搬送直交方向に対向配置された２つの対象物を指す。
第一の発明は、基端部材と、前記基端部材に対して回転可能に支持される長尺アームと、前記長尺アームの先端に回転可能に支持されると共に前記基端部材に対して平行に配置される出力部材と、前記出力部材及び前記基端部材にそれぞれ回転可能に支持されると共に前記長尺アームから所定間隔をおいて平行に延設される第二長尺アームと、を有する平行リンク機構において、前記長尺アーム及び前記第二長尺アームにそれぞれ回転可能に支持されると共に前記第二長尺アームの横振動を抑制する制振部材を備えるようにした。
この発明によれば、制振部材により長尺アームと第二長尺アームの回転支持部中心間の相対距離が常に略一定距離に保たれるので、第二長尺アームに横振動が発生することを効果的に抑えることができる。

また、前記制振部材が、前記長尺アーム及び前記第二長尺アームのそれぞれの長手方向略中央部に配置されるものでは、第二長尺アームの一次モードの横振動を効果的に抑えることができる。
また、前記制振部材を複数備えるものでは、一次モードの横振動のみならず、二次モードやそれ以上の高次モードの横振動も効果的に抑えることができる。

第二の発明は、所定のワークを把持するワーク把持部と、前記ワーク把持部にそれぞれ回転可能に接続された一対のリンクと、前記各アームのそれぞれの他端に回転可能に接続されると共に往復直線移動する一対のスライドと、を備えるワーク搬送装置において、前記リンクのいずれか一方に、第一の発明の平行リンク機構を用いるようにした。
この発明によれば、ワーク把持部に接続されたリンクが平行リンク機構を有する場合であっても、この平行リンクを構成するアームの横振動が抑えられるので、ワーク把持部を正確に所定位置に移動させることができる。

本発明によれば以下の効果を得ることができる。
平行リンク機構における一対の長尺アームの一方に発生する横振動が効果的に抑えられるので、平行リンク機構を正確に揺動運動及び並進運動させることができる。
したがって、この平行リンク機構を用いたワーク搬送装置では、ワーク把持部の送り精度の向上を図ることができる。また、振動による装置周辺各部の寿命低下を防止し、装置の長寿命化を図ることができる。そして、リンク（アーム）の長さを伸ばすことが可能となるので、ワーク把持部の可動範囲を広げることができる。

以下、本発明のワーク搬送装置の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るワーク搬送装置の構成を示す図である。
なお、図１では、説明の便宜上、２つのプレスステーション１４と、その間に設けられたワーク搬送装置１０１をプレスラインの内側から見た状態で示している。実機では、通常、プレスステーション１４は２〜５つ程度の複数台設けられている。
なお、以下の説明において、「上流側」、「下流側」とは、それぞれ搬送ラインの上流側、下流側を意味するものとする。

ワーク搬送装置１０１は、上流側のプレスステーション１４から成形されたパネル（ワーク）１を受け取り、下流側のプレスステーション１４へ搬送するために、上流側のプレスステーション１４と下流側のプレスステーション１４の間に設置されている。
ワーク搬送装置１０１は、プレス成形するパネル１を搬送する送り方向（Ｘ方向）の両側に、互いにＹ方向に直交する面に関し対称に設けられた一対の送り装置１０を備える。
なお、本実施形態では、一対の送り装置１０によりワーク搬送装置１０１を構成する場合について説明するが、一つの送り装置１０のみでパネル１を搬送する構成であってもよい。

各送り装置１０は、Ｙ方向に直交する面に関しに作動し、ワーク把持具２を取り付けたクロスバー３を送り方向及び上下方向に移動させ、パネル１を次のプレスステーション１４に順に搬送するようになっている。
この送り装置１０は、その両端部を上流及び下流のプレスステーション１４や図示しないプレススタンドに設けられた腕に取り付けたり、あるいは天井から吊すことによって、プレスステーション１４、１４間に設置される。

送り装置１０は、ワーク把持部１５、該ワーク把持部１５に回転可能に接続されるリンク機構６、該リンク機構６に接続されるスライド４，５、第一スライド４を直線移動させる第一スライド駆動手段１１、第二スライド５を直線移動させる第二スライド駆動手段１２、第一スライド駆動手段１１を駆動する直動モータ１７、第二スライド駆動手段１２を駆動する直動モータ１８を備える。

ワーク把持部１５は、パネル１を吸着するバキュームカップ等のワーク把持具２と、該ワーク把持具２が取り付けられ搬送ラインと直角方向に延びるクロスバー３と、出力部材１９とを備えており、このクロスバー３の両端に出力部材１９を介してリンク機構６が接続されている（図１では、一方のリンク機構６のみを図示する）。

リンク機構６は、ワーク把持部１５（クロスバー３）の両側に接続される出力部材１９とこの出力部材１９に枢着されたリンク７，８とを備えている。
第一リンク７は、互いに長さの等しい２本のアーム（第二長尺アーム）７ａ，アーム（長尺アーム）７ｂを備えている。そして、このアーム７ａ、７ｂは、それぞれ一端が出力部材１９に水平軸を中心に回転可能に枢着され（この枢着点を左からそれぞれａ１，ａ２とする）、他端が固定リンク部材（基端部材）９に水平軸を中心に回転可能に枢着されている（この枢着点を左からそれぞれａ３，ａ４とする）。更に、固定リンク部材９は、略水平な状態で第一スライド４に固着されている。
一方、第二リンク８は、１本のアーム８ａを備えている。そして、第二リンク８を構成するアーム８ａは、第一リンク７の２本のアーム７ａ，７ｂと長さの等しいアームからなり、一端が出力部材１９に水平軸を中心に回転可能に枢着され（この枢着点をｂ１とする）、他端が第二スライド５に水平軸を中心に回転可能に枢着されている（この枢着点をｂ２とする）。なお、アーム８ａとアーム７ｂは、必ずしも長さが等しくなくてもよい。
また、枢着点ａ２と枢着点ｂ１とは同軸上に配置されている。更に、クロスバー３の回転中心は枢着点ａ１，ａ２と同軸でもよい。

また、枢着点ａ１，ａ２の間隔は、枢着点ａ３，ａ４の間隔と同一の長さになっている。この構成により、２本のアーム７ａ，７ｂが平行に維持されるので、出力部材１９を常に固定リンク部材９に対して平行に維持することができる。すなわち、アーム７ａ，７ｂ、固定リンク部材９、出力部材１９により平行リンク機構２５が構成され、アーム７ａ，７ｂが揺動して出力部材１９の位置が変化した場合でも、出力部材１９を傾斜させることなく並進させることができる。こうして、出力部材１９に取り付けられたワーク把持具２及びクロスバー３を傾斜させることなく水平に保持することができる。

アーム７ｂは、アーム８ａと略同一の断面形状を有する。すなわち、アーム７ｂとアーム８ａとは、略同一の機械的剛性及び強度を有するように形成されている。一方、アーム７ａは、アーム７ｂ及びアーム８ａに比べてその断面形状が小さく形成されている。
アーム７ｂ及びアーム８ａは、出力部材１９を支持しつつ、出力部材１９に運動を伝達するので、出力部材１９から受ける反力（引張圧縮、曲げ）等が作用するようになっている。したがって、この反力等を略均等に分担支持するために、略同一形状に形成されている。例えば、アーム７ｂ及びアーム８ａには、円管部材や角管部材が用いられる。また、同一形状とすることで、部品の共通化による装置コストの低減を図っている。なお、アーム８ａとアーム７ｂは、必ずしも同一形状でなくてもよい。

これに対して、アーム７ａは、固定リンク部材９と互いに作用し合って、出力部材１９の姿勢を略水平に維持するので、引張圧縮力だけが作用するようになっている。したがって、必要最小限に機械的剛性及び強度を有するように形成されている。例えば、アーム７ａには、丸棒部材、小径の円管部材或いは角管部材等が用いられる。

アーム７ａとアーム７ｂのそれぞれの長手方向略中央部には、アーム７ａ及びアーム７ｂにそれぞれ回転可能に連結された制振部材２０が配置されている。
制振部材２０は、アーム７ａの横振動を制振するための部材であって、アーム７ａとアーム７ｂとの距離を常に略一定に維持するものであって、固定リンク部材９及び出力部材１９に対して略平行に配置される。
上述したように、アーム７ａは、作用する引張圧縮力に耐えられるだけの必要最小限の機械的剛性及び強度に形成されている。このため、細長い棒状部材であるアーム７ａには、横振動が発生しやすくなっている。特に、ワーク把持部１５（出力部材１９）の移動距離を伸ばすことが要請されているので、益々、アーム７ａに横振動が発生しやすくなってきている。そして、アーム７ａに横振動が発生することにより、ワーク把持部１５（出力部材１９）の位置決め精度が悪化したり、アーム７ａを回転可能に支持するベアリング等の構成部品に不具合が発生したりしてしまう。
しかし、アーム７ａに発生する横振動（一次振動モード）の腹となる長手方向略中央部分に、アーム７ａとアーム７ｂとの距離を常に略一定に維持する制振部材２０が配置されていることから、一次振動モードの横振動の発生が困難となっている。
このように、制振部材２０は、回転支持間の距離を常に一定に維持するので、アーム７ａに発生する横振動を容易に抑制することができる。

第一スライド駆動手段１１及び第二スライド駆動手段１２は、Ｖ字型のベース部材１６に取り付けられている。そして、この２つのスライド駆動手段１１，１２は、それぞれ同じ長さのボールスクリュー２６，２７を備えている。なお、ボールスクリュー２６，２７は必ずしも同一長さである必要はない。
そして、第一スライド４及び第二スライド５には、不図示のボールナットが形成されており、このボールナットに、ボールスクリュー２６，２７が螺合されている。
そして、ボールスクリュー２６，２７の一端に連結された直動モータ１７及び直動モータ１８によって、ボールスクリュー２６，２７を回動させることによって、第一スライド４及び第二スライド５が、ベース部材１６に沿って直線移動し、かつ、数値制御等で正確に位置決めできるようになっている。

また、図１に示すように、第一スライド駆動手段１１は、その駆動領域のうち搬送ラインの上流側で高位置となり下流側で低位置となるようになっている。
また、第二スライド駆動手段１２は、その駆動領域のうち搬送ラインの上流側で低位置となり下流側で高位置となるようになっている。また、第二スライド駆動手段１２は、第一スライド駆動手段１１よりも搬送ライン下流側に配設され、第一スライド駆動手段１１に対して、送り方向（Ｘ方向）に対して直交する面に対称に設けられている。
そして、２つのスライド駆動手段１１，１２は、それぞれの直動方向の下方延長線上が交差しており、そのなす角θは例えば、６０°に設定されている。

なお、本実施形態では、第一スライド駆動手段１１と第二スライド駆動手段１２とが、互いの下方延長線上が交差するＶ字型の直動を構成しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、第一スライド駆動手段１１と第二スライド駆動手段１２の互いの上方延長線上が交差するように構成した逆Ｖ字型の直動や、第一スライド駆動手段１１と第二スライド駆動手段１２を搬送ラインの幅方向にずらしてその駆動領域が交差するＸ型の直動とすることもできる。
また、なす角θはプレスステーション１４，１４間の間隔、すなわちパネル１の搬送距離によりプレス装置毎に個別に決定されるものであり、上記角度に限定されるものではない。

以上のような構成により、ワーク搬送装置１０１は、２つの直動モータ１７，１８によりスライド４，５の位置を変化させることにより、ワーク把持部１５をプレスステーション１４，１４の間で往復移動させることができる。これにより、ワーク把持部１５により把持したパネル１をＸ方向に搬送させることができる。

このように、ワーク搬送装置１０１におけるリンク機構６のうちの一方の第一リンク７が平行リンク機構２５を構成する場合に、平行リンク機構２５の一対のアーム７ａ，７ｂを略一定距離に保つ制振部材２０を設けたので、アーム７ａにおける横振動の発生を容易かつ効果的に抑えることができる。これにより、ワーク把持部１５を正確に所定位置に移動させることができる。

なお、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

上述した実施形態では、制振部材２０をアーム７ａ，７ｂの長手方向略中央部に配置する場合について説明したが、必ずしも長手方向略中央部でなくてもよい。
また、アーム７ａ，７ｂの長手方向略中央部に一つの制振部材２０を配置することで、アーム７ａの一次モードの横振動を制振する場合について説明したが、複数の制振部材２０をアーム７ａ，７ｂの長手方向に略均等配置することで、二次モード、三次モード、更に高次モードの振動を制振するようにしてもよい。

また、本実施形態では、第一リンク７が平行リンク機構を構成する場合について説明したが、これに限定されず、第二リンク８を平行リンク機構とすることで、ワーク把持部１５を水平に保持するようにしてもよい。

また、本実施形態では、平行リンク機構２５における固定リンク部材９を略水平に固定することにより、出力部材１９が略水平に維持される場合について説明したが、必ずしも常に水平である必要はない。固定リンク部材９及び出力部材１９を揺動させる場合であってもよい。この場合には、制振部材２０も固定リンク部材９及び出力部材１９と共に揺動するようになる。

本発明の実施形態に係るワーク搬送装置の概略構成図である。

符号の説明

４…第一スライド
５…第二スライド
７…第一リンク
７ａ…アーム（第二長尺アーム）
７ｂ…アーム（長尺アーム）
８…第二リンク
９…固定リンク部材（基端部材）
１０…送り装置
１５…ワーク把持部
１９…出力部材
２０…制振部材
２５…平行リンク機構
１０１…ワーク搬送装置

Claims (4)

1. 基端部材と、
   前記基端部材に対して回転可能に支持される長尺アームと、
   前記長尺アームの先端に回転可能に支持されと共に前記基端部材に対して平行に配置される出力部材と、
   前記出力部材及び前記基端部材にそれぞれ回転可能に支持されると共に前記長尺アームから所定間隔をおいて平行に延設される第二長尺アームと、
   を有する平行リンク機構において、
   前記長尺アーム及び前記第二長尺アームにそれぞれ回転可能に支持されると共に前記第二長尺アームの横振動を抑制する制振部材を備えることを特徴とする平行リンク機構。
2. 前記制振部材は、前記長尺アーム及び前記第二長尺アームのそれぞれの長手方向略中央部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の平行リンク機構。
3. 前記制振部材を複数備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の平行リンク機構。
4. 所定のワークを把持するワーク把持部と、
   前記ワーク把持部にそれぞれ回転可能に接続された一対のリンクと、
   前記各アームのそれぞれの他端に回転可能に接続されると共に往復直線移動する一対のスライドと、
   を備えるワーク搬送装置において、
   前記リンクのいずれか一方に、請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の平行リンク機構を用いることを特徴とするワーク搬送装置。
   
   
   
   

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