JP2009072840A - ハンドリング装置 - Google Patents

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Koji Irie
康二 入江
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Hirata Corp
平田機工株式会社
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Abstract

【課題】狭い作業領域で効率よくワークを搬送できるハンドリング装置を提供する。
【解決手段】水平方向に伸長するガイドレール11、ガイドレールに沿って移動する可動キャリッジ20、可動キャリッジに設けられてワークを取り扱うハンドリングロボットRを備え、ハンドリングロボットRは、可動キャリッジに対して上下方向に伸縮自在に設けられたテレスコアーム30、テレスコアームに保持されると共に水平面内で旋回して伸縮又は屈曲動作を行うべく互いに連結された複数の旋回アーム40,50、複数の旋回アームの最も先端側に設けられたハンドユニット60を含む。これによれば、複数の旋回アームが水平面内で二次元的に移動するものであるため、上下方向の剛性が高く、質量の大きいワークでも停止時に振動やブレ等の発生を防止でき、狭い作動範囲において、安定したハンドリング操作を行える。
【選択図】図2

Description

本発明は、電機、機械等の種々の部品を含むワークに所定の処理(加工、組付け、検査等)を施す処理機(NCマシニング、その他の加工装置、実装装置、検査装置等)に対して、ワークの搬入及び搬出を行うハンドリング装置に関し、特に、ガントリーに沿って移動すると共に処理機に対して横方向からワークを出し入れするガントリー式のハンドリング装置に関する。
NCマシニング等の設置型の加工機は、図1に示すように、ワークWに対して所定の加工を施す処理領域がカバー1で覆われ、横方向に開口した扉部1aを通してワークWの出し入れが行われている。そして、ワークWを出し入れするハンドリング装置としては、主としてガントリー2上を水平方向に移動する多関節型ロボット3が用いられている。
しかしながら、このハンドリング装置においては、多関節型ロボット3が上下方向Zに(垂直面内において)揺動あるいは屈曲する垂直関節型の複数のアームにより形成されているため、上下方向(縦方向)Zにおける剛性が小さい。したがって、質量の大きいワークWを取り扱う場合、アームがワークを把持した状態で停止する際に振動やブレを生じ、これらの振動やブレが治まるまで次工程に移行することができず、又、関節の寿命が短くなり、メンテナンスに要する時間及び費用の増大を招くことになる。
また、多関節型ロボット3は、図1に示すように、支点となるガントリー2に対して、アームが加工機(カバー1)の反対側にも飛び出すように屈曲して移動するため、広い作業エリアが必要である。また、多関節型ロボット3をガントリー2に設置する場合、アームの付け根部を扉部1aの高さと略同程度の高さにする必要があるため、稼働中であるか否かに拘わらず、多関節ロボット3がガントリー2の下方領域を占有することになり、この下方領域を作業者が利用することができない。さらに、ワークWを加工機1の奥深い位置に搬入する必要がある場合、アームをより長くしなければならず、多関節型ロボットの大型化を招くと共に、加工機(カバー1)とガントリー2間の離隔距離をより大きくしなければならず、広い作業エリアを確保する必要がある。
また、他のハンドリング装置としては、ベース上に設けられた走行ラインに沿って移動すると共に、アームの支持部が昇降駆動される垂直多関節型の複数のアームを備えた多関節ロボットを含むものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、この装置においても、前述同様に、アームの振動やブレを生じ、メンテナンスに要する時間及び費用が増大し、作業者のための作業空間の確保が困難であり、又、広い作業エリアを要する等の種々の問題がある。
また、溶接等の作業を行う多関節型ロボットを含む装置としは、ガントリー、ガントリー上を移動するキャリッジ、キャリッジに対して昇降自在に設けられたコラム、コラムの下端に対して水平方向に摺動可能に設けられたスライダ、スライダの下面に設けられた多関節型の溶接ロボットを備えた溶接ロボット装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、この装置においても、ワークに対して溶接作業を施す溶接ロボットは、垂直多関節型の複数のアームを備えるものであるため、これをワークの搬送等に適用すると、前述同様に、アームの振動やブレを生じ、メンテナンスに要する時間及び費用が増大する等の問題を招くことになる。
特開平7−100777号公報 特開平10−272570号公報
本発明は、上記従来技術の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、装置の簡素化、集約化、設置面積の省スペース化、作業者のための作業空間の確保、ハンドリングに要する時間の短縮化(リードタイムの短縮化)等を図りつつ、生産性を向上させることができるハンドリング装置を提供することにある。
本発明のハンドリング装置は、水平方向に伸長するガイドレールと、ガイドレールに沿って移動する可動キャリッジと、可動キャリッジに設けられてワークを取り扱うハンドリングロボットを備えたハンドリング装置であって、上記ハンドリングロボットは、可動キャリッジに対して上下方向に伸縮自在に設けられたテレスコアームと、テレスコアームに保持されると共に水平面内で旋回して伸縮又は屈曲動作を行うべく互いに連結された複数の旋回アームと、複数の旋回アームの最も先端側に設けられたハンドユニットとを含む、ことを特徴としている。
この構成によれば、可動キャリッジがガイドレールに沿って水平方向に移動し、テレスコアームが可動キャリッジに対して上下方向に伸縮(昇降)し、複数の旋回アームが水平面内で旋回して伸縮又は屈曲することで、ワークを取り扱うハンドユニットが三次元的に移動させられる。特に、ワークを取り扱うハンドユニットを含む複数の旋回アームが水平面内において二次元的に移動するものであるため、上下方向(鉛直方向)における剛性が高くなり、質量の大きいワークを取り合う場合であっても、その停止時に振動やブレ等の発生を防止することができ、安定したハンドリング操作を行うことができる。
また、ワークに処理を施す処理領域に対して、ワークを横方向に開口した扉部から搬入し又は搬出する場合に、複数の旋回アームを相対的に旋回させることで、狭い作動範囲において、最小の動作(移動距離)でワークのハンドリング操作(搬送動作)を確実に行うことができる。
上記構成において、複数の旋回アームは、テレスコアームの下端に設けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、テレスコアームを伸縮させることで、その下端に設けられた複数の旋回アームの高さ位置を調整することができ、特に、テレスコアームを最も上方に位置するように収縮(上昇)させて複数の旋回アームを高い位置に位置付けると、その下方領域において、作業者用の作業空間を設けることができるため、特にハンドリング操作を行わない場合において、種々の手作業を施すことができる。
上記構成において、ガイドレールは、門型に形成されたガントリーである、構成を採用することができる。
この構成によれば、ガントリーに沿ってハンドリングロボットを移動させることができるため、ガントリーを適用する生産ライン等において、このハンドリング装置を容易に適用することができる。
上記構成において、複数の旋回アームは、テレスコアームの鉛直軸回りに旋回する第1旋回アームと、第1旋回アームの先端領域に位置する鉛直軸回りに旋回する第2旋回アームを含み、ハンドユニットは、第2旋回アームの先端領域に設けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、第1旋回アームがテレスコアーム上の鉛直軸回りに旋回し、第2旋回アームが第1旋回アームの先端領域上の鉛直軸回りに旋回すると、第1旋回アーム及び第2旋回アームが協働して伸縮又は屈曲動作を行うことができ、第2旋回アームの先端領域に設けられたハンドユニット(すなわちワーク)を、水平面内の所望の位置に移動させることができる。特に、複数の旋回アームとして二つの旋回アームを採用することで、簡素化及び小型化、制御シーケンスの簡素化等を達成しつつ、ワークを所望のハンドリング範囲において、円滑に取り扱う(搬送する)ことができる。
上記構成において、ハンドユニットは、第2旋回アームの先端領域において、鉛直軸回りに回動自在に設けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ハンドユニットが第2旋回アームに対して鉛直軸回りに回動自在であるため、例えば保持したワークの水平面内における角度位置を、自在に調整することができる。
上記構成において、第1旋回アーム及び第2旋回アームは、上下方向において重なり合うように、略同一の長さに形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、例えば、ワークに処理を施す処理領域とガイドレール(又はガントリー)の間隔が狭い場合、第1旋回アーム及び第2旋回アームを旋回又は屈曲させる一連の動作において、両者が重なるような動作を含めることで、周辺装置との干渉を防止しつつ、ハンドリング操作を円滑に行うことができる。
上記構成において、ハンドリングロボットは、ガイドレールに対して、複数設けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、複数のハンドリングロボットを、独立して又は同期して移動させることで、同時に複数のハンドリング操作又は協働したハンドリング操作を行うことができる。
上記構成において、ハンドリングロボットは、ガイドレールの一方側に近接して配置された処理領域に対して、ワークの搬入又はワークの搬出を行うように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ハンドリングロボットが、ガイドレールに沿って移動しつつ、ガイドレールの一方側に配置された処理領域にアクセスすることで、ハンドリング操作(ワークの搬入又は搬出)を円滑に行うことができる。
上記構成において、ハンドリングロボットは、ガイドレールを挟んだ両側に近接して配置された両側の処理領域に対して、ワークの搬入又はワークの搬出を行うように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ハンドリングロボットが、ガイドレールに沿って移動しつつ、ガイドレールの両側に配置された両側の処理領域にそれぞれアクセスすることで、ハンドリング操作(ワークの搬入又は搬出)を円滑に行うことができると共に、連続的に両側の処理領域にアクセスすることで、無駄な移動(又は操作)を省いて、生産性をさらに向上させることができる。
上記構成をなすハンドリング装置によれば、装置の簡素化、集約化、設置面積の省スペース化、作業者のための作業空間の確保、ハンドリングに要する時間の短縮化(リードタイムの短縮化)等を達成することができ、これにより、全体としての生産性を向上させることができる。
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図2ないし図6は、本発明に係るハンドリング装置の一実施形態を示すものであり、図2は装置の外観を示す斜視図、図3は装置及びその周辺装置を示す平面図、図4及び図5は装置の一部をなすハンドリングロボットを示す斜視図、図6は装置及び周辺装置を示す断面図である。
このハンドリング装置は、図2に示すように、門型のガントリー10、ガントリー10に対して水平方向Yに移動自在に設けられた可動キャリッジ20、可動キャリッジ20に対して上下方向Zに伸縮自在に設けられたテレスコアーム30、テレスコアーム30の下端において旋回自在に連結された第1旋回アーム40、第1旋回アーム40の先端領域において旋回自在に連結された第2旋回アーム50、第2旋回アーム50の先端領域において回動自在に設けられたハンドユニット60等を備えている。
そして、上記テレスコアーム30、第1旋回アーム40、第2旋回アーム50、及びハンドユニット60により、ワークWを取り扱う(保持して搬送する)ハンドリングロボットRが構成されている。
また、このハンドリング装置は、図3に示すように、所定の加工処理を施す処理領域としての加工機M1,M2、未処理のワークWを供給する供給エリアA1、処理済みのワークWを搬出する搬出エリアA2が近接して配置される加工システムに用いられる。
すなわち、ガントリー10の一方側には、加工機M1,M2、供給エリアA1、搬出エリアA2が近接して配置され、ハンドリングロボットRが、供給エリアA1からワークWを受け取り、加工機M1,M2に搬入し、又、加工の済んだワークWを搬出エリアA2に搬出するようになっている。
ガントリー10は、図2に示すように、水平方向(Y方向)に伸長するガイドレール11、ガイドレール11を所定高さに支持する支柱12等により形成されている。
ガイドレール11には、可動キャリッジ20を所定の移動範囲に規制するストッパ13が設けられている。
ガイドレール11は、図4及び図5に示すように、側面において凸状に形成された凸状レール11a、上面において凹状に形成された凹状レール11bを画定するように形成されている。
このように、ガイドレールとして、門型に形成されたガントリー10を適用することにより、ガントリー10に沿ってハンドリングロボットRを移動させることができるため、ガントリー10を適用する生産ライン等において、このハンドリング装置を容易に適用することができる。
可動キャリッジ20は、図4及び図5に示すように、ガイドレール11の凸状レール11aを挟み込むようにして転動するローラ21、凹状レール11bを転動するローラ22、ローラ21,22を回転駆動する駆動機構23、テレスコアーム30を上下方向Zに移動自在に支持する支持部材24、テレスコアーム30を伸縮駆動する駆動機構25等を備えている。
駆動機構23は、駆動モータ、駆動モータの回転駆動力をローラ21,22に伝達する歯車式又はベルト式の伝達機構等により形成されている。
駆動機構25は、駆動モータ、駆動モータの回転駆動力を上下駆動力に変換するラック及びピニオン、あるいは、ボールネジ及びボールナット等の伝達機構により形成されている。
そして、可動キャリッジ20は、ガイドレール11に沿って水平方向Yに往復動自在に支持され、駆動機構23の駆動制御により、水平方向Yの所望の位置に位置決めされるようになっている。
テレスコアーム30は、図4及び図5に示すように、鉛直軸Z1を軸線にもつように上下方向Zに伸長して形成され、可動キャリッジ20の支持部材24に上下動自在に支持された第1昇降アーム31、第1昇降アーム31の内側に入れ子状に配置されて昇降駆動される第2昇降アーム32、第2昇降アーム32を昇降駆動する駆動機構33、第2昇降アーム32の下端に設けられた連結板34等を備えている。
駆動機構33は、駆動モータ、駆動モータの回転駆動力を上下駆動力に変換するラック及びピニオン、あるいは、ボールネジ及びボールナット等の伝達機構により形成されている。
そして、テレスコアーム30は、駆動機構25,33の駆動制御により、第1昇降アーム31及び第2昇降アーム32が相対的に上下動することで上下方向Zに伸縮し、連結板34を所望の高さ位置に位置決めするようになっている。
第1旋回アーム40は、図4に示すように、支軸側の一端部41、先端領域(回転移動側)としての他端部42を有し、その一端部41が第2昇降アーム32の下端の連結板34に対して鉛直軸Z1回りに旋回自在に連結されている。また、一端部41の内部には、第1旋回アーム40を鉛直軸Z1回りに旋回駆動する駆動機構43が内蔵されている。さらに、他端部42の内部には、第2旋回アーム50を鉛直軸Z2回りに旋回駆動する駆動機構44が内蔵されている。
駆動機構43,44は、旋回駆動力を及ぼす駆動モータ、減速歯車、あるいは、スプロケット及びチェーン又はその他の伝達機構等により形成されている。
そして、第1旋回アーム40は、駆動機構43の旋回駆動力により、水平面(XY平面)内において、テレスコアーム30の鉛直軸Z1回りに旋回駆動されて、所望の向きに方向付けられるようになっている。
第2旋回アーム50は、図4に示すように、支軸側の一端部51、先端領域(回転移動側)としての他端部52を有し、その一端部51が第1旋回アーム40の他端部42に対して、鉛直軸Z2回りに旋回自在に連結されている。また、他端部52の内部には、ハンドユニット60を鉛直軸Z3回りに回転駆動する駆動機構53が内蔵されている。
駆動機構53は、回転駆動力を及ぼす駆動モータ、減速歯車、あるいは、スプロケット及びチェーン又はその他の伝達機構等により形成されている。
そして、第2旋回アーム50は、駆動機構44の旋回駆動力により、水平面(XY平面)内において、第1旋回アーム40の先端領域に位置する鉛直軸Z2回りに旋回駆動されて、第1旋回アーム40に対して相対的に旋回して、所望の向きに方向付けられる(所望の角度に折れ曲がる)ようになっている。
また、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50は、図5に示すように、上下方向Z(Z方向の平面視)において重なり合うように、それぞれ略同一の長さに形成され、好ましくはそれぞれの幅も略同一に形成されている。
これにより、例えば、ワークWに加工処理を施す加工機M1,M2とガントリー20(ガイドレール11)の間隔が狭い場合、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50を旋回又は屈曲させる一連の動作において、両者が重なるような動作を含めることで、周辺装置(加工機M1,M2等)との干渉を防止しつつ、ハンドリング操作を円滑に行うことができる。
すなわち、第1旋回アーム40がテレスコアーム30の鉛直軸(駆動機構43の回転軸)Z1回りに旋回し、第2旋回アーム50が第1旋回アーム40の他端部(先端領域)の鉛直軸(駆動機構44の回転軸)Z2回りに旋回することで、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50が、協働して伸縮又は屈曲動作を行うことができるようになっている。
このように、複数の旋回アームとして二つの旋回アーム40,50を採用することで、簡素化及び小型化、制御シーケンスの簡素化等を達成しつつ、ワークWを所望のハンドリング範囲において、円滑に取り扱う(搬送する)ことができる。
また、複数の旋回アーム(第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50)は、テレスコアーム30の下端(連結板34)に設けられているため、テレスコアーム30を伸縮させることで、複数の旋回アーム(第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50)の高さ位置を調整することができ、特に、テレスコアーム30を最も上方に位置するように収縮(上昇)させて、複数の旋回アーム(第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50)を高い位置に位置付けると、その下方領域において、作業者用の作業空間を確保することができるため、ハンドリング操作を行わない場合において、種々の手作業を施すことができる。
ハンドユニット60は、図4及び図5に示すように、第2旋回アーム50の他端部52(先端領域)に連結される旋回ホルダ61、旋回ホルダ61の両端部において下方に向けて吊設されると共にそれぞれワークWを把持し得る二つの把持機構62、二つの把持機構62をそれぞれ駆動するべく旋回ホルダ61に内蔵された駆動機構(不図示)等により形成されている。
各々の把持機構62は、対向する一対の把持片62a,62aにより構成され、把持片62a,62aは駆動機構(不図示)により互いに近接及び離隔自在に駆動されるようになっている。また、各々の把持機構62は、片方ずつ又は同時に駆動可能となっている。
また、ハンドユニット60は、各把持機構62,62によりワークWを把持した状態で、旋回ホルダ61を180度回転させることにより、ワークW,Wの位置を替えることができるようになっている。尚、把持機構62は旋回ホルダ61に対して一つ設けられてもよい。
すなわち、ハンドユニット60は、第2旋回アーム50の他端部52(複数の旋回アームの最も先端領域)において、他端部52に位置する鉛直軸(駆動機構53の回転軸)Z3回りに回動自在に連結されている。
そして、ハンドユニット60は、駆動機構53の回転駆動力により、水平面(XY平面)内において鉛直軸Z3回りに回転駆動されて、第2旋回アーム50(及び第1旋回アーム40)に対して相対的に回転して所望の向きに方向付けられ、把持したワークWを水平面(XY平面)内において所望の角度位置に調整することができるようになっている。
加工機M1,M2は、図6に示すように、ワークWに対して所定の加工を施す加工テーブルT、加工テーブルTを含めた加工空間を覆うカバーC、ワークWの出し入れをするべくカバーCの側面に形成された扉部C1等を備えている。
扉部C1は、カバーC内の雰囲気を外部の雰囲気から極力遮断するべく、開口面積が小さく形成されている。
供給エリアA1は、加工機M1,M2に未処理のワークWを供給する領域であり、図3に示すように、ハンドリングロボットRの移動範囲内において、ガントリー10の一端側近傍に近接して配置されている。
そして、供給エリアA1は、所定のコンベア(不図示)等により、未処理のワークWを適宜供給するようになっている。
搬出エリアA2は、加工機M1,M2からの処理済みのワークWを搬出する(受け渡す)領域であり、図3に示すように、ハンドリングロボットRの移動範囲内において、ガントリー10の他端側近傍に近接して配置されている。
そして、搬出エリアA2は、ハンドリングロボットRにより移載された処理済みのワークWを、所定のコンベア(不図示)等により、次工程に向けて適宜搬出するようになっている。
次に、上記ハンドリング装置の動作として、ワークWを加工機M1,M2に搬入する動作を、図7ないし図19を参照しつつ説明する。ここで、図7ないし図9においては、図を簡略化するために、ハンドユニット60における把持機構62の個数を1つにして示している。
先ず、待機状態において、ハンドリングロボットRは、図7に示すように、テレスコアーム30が所定量収縮(上昇)した位置にて、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50が重なった状態に屈曲している。これにより、周辺装置との干渉を確実に防止することができる。
そして、図8に示すように、可動キャリッジ20をガイドレール11に沿って供給エリアA1側に移動させ、図9に示すように、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50が鉛直軸Z1,Z2回りに適宜旋回させ、ハンドユニット60を供給エリアA1のワークW上方に位置付ける。
続いて、図10に示すように、テレスコアーム30を伸長(下降)させ、ハンドユニット60をワークWの直上に位置付けることで、ハンドユニット60の把持機構62によりワークWを把持する。
尚、供給エリアA1の上方領域に他の障害物がある場合は、予めテレスコアーム30を所定量だけ伸長(下降)させた後に、可動キャリッジ20を供給エリアA1側に移動させ、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50を適宜旋回させてもよい。
続いて、図11に示すように、ハンドユニット60によりワークWを把持した状態で、テレスコアーム30を所定高さまで収縮(上昇)させた後、図12に示すように、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50を上下方向Zにおいて重なる位置まで適宜旋回させる。尚、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50の旋回動作は、テレスコアーム30の収縮(上昇)動作が完了する前に、すなわち、収縮(上昇)動作と並行して行ってもよい。
続いて、図13に示すように、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50が重なり合った状態で、可動キャリッジ20をガイドレール11に沿って加工機M1,M2側に移動させ、加工機M1(又は加工機M2)の扉部C1と対向する位置近傍において停止させる。
続いて、図14に示すように、テレスコアーム30を所定量だけ伸長(下降)させ、ハンドユニット60(及び第1旋回アーム40,第2旋回アーム50)を、扉部C1に対向する高さに位置付ける。
続いて、図15に示すように、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50を鉛直軸Z1,Z2回りに適宜旋回させ、ハンドユニット60を扉部C1からカバーC内に進入させると共に加工テーブルTの方向に移動させ、図16に示すように、第2旋回アーム50及び第1旋回アーム4が略直線上に並ぶように伸長した状態になり、ハンドユニット60(ワークW)を加工テーブルTの上方に位置付ける。
続いて、図17に示すように、テレスコアーム30を所定量だけ伸長(下降)させ、ハンドユニット60によるワークWの把持を解除し、ワークWを加工テーブルT上に移載する。
その後、テレスコアーム30を所定量だけ収縮(上昇)させ、ハンドユニット60をワークWから離隔させ、図18に示すように、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50を鉛直軸Z1,Z2回りに適宜旋回させ、上下方向に重なり合う状態まで屈曲させる。
そして、図19に示すように、テレスコアーム30を所定量だけ収縮(上昇)させることで、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50(並びにハンドユニット60)を、最初の待機位置に位置付ける。
これにより、未処理のワークWを処理領域(加工機M1又は加工機M2)に搬入するハンドリング操作が完了する。
上記のように、可動キャリッジ20がガイドレール11に沿って水平方向Yに移動し、テレスコアーム30が可動キャリッジ20に対して上下方向Zに伸縮(昇降)し、複数の旋回アーム(第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50)が水平面(XY平面)内で旋回して伸縮又は屈曲することで、ワークWを取り扱うハンドユニット60が三次元的に移動させられて、円滑なハンドリング操作が行われる。
特に、ワークWを取り扱うハンドユニット60を含む複数の旋回アーム(第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50)が水平面内において二次元的に移動するものであるため、上下方向(鉛直方向)Zにおける剛性が高くなり、質量の大きいワークWを取り合う場合であっても、その停止時に振動やブレ等が発生するのを防止することができ、安定したハンドリング操作を行うことができる。
次に、図20に示すように、加工機M1,M2とガントリー10の間隔Dが狭くて、第1旋回アーム40の先端領域(他端部42)が扉部C1からカバーCの内部に入り込んでしまうような場合の搬入動作について、図21ないし図23を参照しつつ説明する。
先ず、前述の図11に示すようにハンドユニット60により未処理のワークWを把持した後、可動キャリッジ20を下流側(加工機M1又は加工機M2の近傍に)に移動させる前に、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50をそれぞれ鉛直軸Z1,Z2回りに適宜旋回及び屈曲させて、第2旋回アーム50の先端領域(他端部52)すなわちハンドユニット60を、ガイドレール11の下流側(加工機M1又は加工機M2の近傍)に移動させる。
続いて、テレスコアーム30を適宜伸縮(昇降)させ、ハンドユニット60を扉部C1の高さ領域に位置付ける。そして、図21に示すように、可動キャリッジ20をガイドレール11に沿って下流側に移動させ、第2旋回アーム50を鉛直軸Z2回りに適宜旋回させて、その他端部52(ハンドユニット60)を扉部C1の方向に方向付ける。
続いて、図22に示すように、可動キャリッジ20をガイドレール11に沿って下流側にさらに移動させつつ、第2旋回アーム50及び第1旋回アーム40をそれぞれ鉛直軸Z2,Z1回りに適宜旋回させ、第2旋回アーム50を扉部C1からカバーC内部に入り込ませ、ハンドユニット60を加工テーブルTの方向に近づける。
続いて、図23(及び図20)に示すように、第2旋回アーム50及び第1旋回アーム40を略一直線になるように伸長するまで適宜旋回させ、ハンドユニット60を加工テーブルTの上方に位置付ける。
続いて、テレスコアーム30を伸長(下降)させ、ハンドユニット60によるワークWの把持を解除してワークWを離し、加工テーブルT上に移載する。
その後、逆の経路を辿って、可動キャリッジ20がガイドレール11に沿って移動しつつ、第2旋回アーム50及び第1旋回アーム40が、適宜旋回してカバーCの外部に移動してお互いに上下方向に重なり合った状態となる。その後、テレスコアーム30が所定量だけ収縮(上昇)して、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50(並びにハンドユニット60)を最初の待機位置に位置付ける。これにより、未処理のワークWを処理領域(加工機M1又は加工機M2)に搬入するハンドリング操作が完了する。
この場合も前述同様に、可動キャリッジ20がガイドレール11に沿って水平方向Yに移動し、テレスコアーム30が可動キャリッジ20に対して上下方向Zに伸縮(昇降)し、複数の旋回アーム(第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50)が水平面(XY平面)内で旋回して伸縮又は屈曲することで、ワークWを取り扱うハンドユニット60が三次元的に移動させられて、円滑なハンドリング操作が行われる。
また、ワークWを取り扱うハンドユニット60を含む複数の旋回アーム(第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50)が水平面内において二次元的に移動するものであるため、上下方向(鉛直方向)Zにおける剛性が高くなり、質量の大きいワークWを取り合う場合であっても、その停止時に振動やブレ等の発生を防止することができ、安定したハンドリング操作を行うことができる。
特に、加工機M1,M2とガントリー10が接近して配置される場合であっても、複数の旋回アーム(第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50)及び可動キャリッジ20の動作をそれぞれ所定のタイミングで行うことにより、狭い作動範囲において、最小の動作(移動距離)で、ワークWのハンドリング操作(搬送動作)を確実に行うことができる。
以上述べたように、ハンドリングロボットRは、ガイドレール11の一方側に近接して配置された処理領域(加工機M1,M2)に対して、ワークWの搬入又はワークWの搬出を行うように形成されているため、ハンドリングロボットRがガイドレール11に沿って移動しつつ、ガイドレール11の一方側に配置された処理領域(加工機M1,M2)にアクセスすることで、ハンドリング操作(ワークの搬入又は搬出)を円滑に行うことができる。
図24は、本発明に係るハンドリング装置を用いる加工システムの他の実施形態を示す平面図である。
すなわち、ハンドリング装置は、図24に示すように、所定の処理作業を施す処理領域としての加工機M1,M2,M3,M4、未処理のワークWを供給する供給エリアA1,A1´、処理済みのワークWを搬出する搬出エリアA2,A2´に近接して配置されて用いられる。
すなわち、ガントリー10の一方側には、加工機M1,M2、供給エリアA1、搬出エリアA2が近接して配置され、ガントリー10の他方側には、加工機M3,M4、供給エリアA1´、搬出エリアA2´が近接して配置され、ハンドリングロボットRが、供給エリアA1,A1´からワークWを受け取り、加工機M1,M2,M3,M4に搬入し、又、加工の済んだワークWを搬出エリアA2,A2´に搬出するようになっている。
これによれば、ハンドリングロボットRは、ガイドレール11を挟んだ両側に近接して配置された両側の処理領域(加工機M1,M2,M3,M4)に対して、ワークWの搬入又はワークWの搬出を行うように形成されているため、ハンドリングロボットRがガイドレール11に沿って移動しつつ、ガイドレール11の両側に配置された両側の処理領域(加工機M1,M2,M3,M4)にそれぞれアクセスすることで、ハンドリング操作(ワークWの搬入又は搬出)を円滑に行うことができると共に、連続的に両側の処理領域(加工機M1,M2,M3,M4)にアクセスすることで、無駄な移動(又は操作)を省いて、生産性をさらに向上させることができる。
上記実施形態においては、ガイドレールとして、門型のガントリー10を示したが、これに限定されるものではなく、ハンドリングロボットR及び可動キャリッジ20を移動自在に支持するものであれば、門型に限らず、その他の形態をなすガイドレールを採用してもよい。
上記実施形態においては、複数の旋回アームとして、2つの旋回アーム、すなわち第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50を示したが、これに限定されるものではなく、3つ以上の旋回アームを旋回及び屈曲自在に連結して用いてもよい。
上記実施形態においては、複数の旋回アーム40,50をテレスコアーム30の下端に設けた場合を示したが、これに限定されるものではなく、複数のアーム40,50を上方の高い領域で用いる場合は、テレスコアーム30の上端又は途中の領域に設けてもよい。
上記実施形態においては、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50を重なり合える略同一の長さに形成した場合を示したが、これに限定されるものではなく、一方が他方よりも長く形成されてもよい。
上記実施形態においては、ガイドレール11に対して一つのハンドリングロボットRを設けた場合を示したが、これに限定されるものではなく、複数のハンドリングロボットRを設けてもよい。この場合、複数のハンドリングロボットRを、独立して又は同期して移動させることで、同時に複数のハンドリング操作又は協働したハンドリング操作を行うことができる。
上記実施形態においては、処理領域として加工処理を施す加工機M1,M2,M3,M4を示したが、これに限定されるものではなく、組付け処理を施す実装機、検査処理を施す検査機等、その他の処理機を採用することができる。
上記実施形態においては、ハンドユニット60として、二つの把持機構62,62を備える場合を示したが、これに限定されるものではなく、ワークWを圧入させて保持するような圧入保持機構、あるいは、その他の保持機構を備えていてもよい。
上記実施形態においては、ハンドリングロボットRがワークWを処理領域(加工機M1,M2)に搬入する動作を、図7ないし図19、図21ないし図23を参照して説明したが、これらの動作は一例に過ぎず、可動キャリッジ20の移動動作、第1旋回アーム40及び第2旋回アーム50の旋回動作、テレスコアーム30の伸縮動作を適宜組み合わせた種々の搬入動作及び搬出動作を適用することができる。
以上述べたように、本発明のハンドリング装置は、装置の簡素化、集約化、設置面積の省スペース化、作業者のための作業空間の確保、ハンドリングに要する時間の短縮化(リードタイムの短縮化)等を達成しつつ、生産性を向上させることができるため、電機又は機械の部品等を取り扱う生産ライン等において利用できるのは勿論のこと、その他の分野における生産ラインあるいは管理倉庫等のハンドリング装置としても有用である。
従来のハンドリング装置を示す断面図である。 本発明に係るハンドリング装置の一実施形態を示す外観斜視図である。 図2に示すハンドリング装置を用いる加工システムを示す平面図である。 図2に示すハンドリング装置の一部を示す斜視図である。 図2に示すハンドリング装置の一部を示す斜視図である。 図2に示すハンドリング装置と処理領域(加工機)の相互関係を示す断面図である。 図2及び図3に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2及び図3に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2及び図3に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2及び図3に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2及び図3に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2及び図3に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2及び図3に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2及び図3に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2及び図3に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2及び図3に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2及び図3に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2及び図3に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2及び図3に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2に示すハンドリング装置と処理領域(加工機)が近接して配置された場合の相互関係を示す断面図である 図2及び図20に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2及び図20に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2及び図20に示すハンドリング装置の動作を示す平面図である。 図2に示すハンドリング装置を用いる加工システムの他の実施形態を示す平面図である。
符号の説明
Y 水平方向
Z 上下方向
Z1,Z2,Z3 鉛直軸
W ワーク
10 ガントリー
11 ガイドレール
11a 凸状レール
11b 凹状レール
12 支柱
13 ストッパ
R ハンドリングロボット
20 可動キャリッジ
30 テレスコアーム
31 第1昇降アーム
32 第2昇降アーム
34 連結板
40 第1旋回アーム
41 一端部
42 他端部(先端領域)
50 第2旋回アーム
51 一端部
52 他端部(先端領域)
60 ハンドユニット
61 旋回ホルダ
62 把持機構
62a 把持片
M1,M2,M3,M4 加工機(処理領域)
C カバー
C1 扉部
T 加工テーブル
A1,A1´ 供給エリア
A2,A2´ 搬出エリア

Claims (9)

  1. 水平方向に伸長するガイドレールと、前記ガイドレールに沿って移動する可動キャリッジと、前記可動キャリッジに設けられてワークを取り扱うハンドリングロボットを備えたハンドリング装置であって、
    前記ハンドリングロボットは、前記可動キャリッジに固定されると共に上下方向に伸縮自在なテレスコアームと、前記テレスコアームに保持されると共に水平面内で旋回して伸縮又は屈曲動作を行うべく互いに連結された複数の旋回アームと、前記複数の旋回アームの最も先端側に設けられてワークと係合するハンドユニットと、を含む、
    ことを特徴とするハンドリング装置。
  2. 前記複数の旋回アームは、前記テレスコアームの下端に旋回自在に設けられている、
    ことを特徴とする請求項1記載のハンドリング装置。
  3. 前記ガイドレールは、門型に形成されたガントリーである、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のハンドリング装置。
  4. 前記複数の旋回アームは、前記テレスコアームの鉛直軸回りに旋回する第1旋回アームと、前記第1旋回アームの先端領域に位置する鉛直軸回りに旋回する第2旋回アームと、を含み、
    前記ハンドユニットは、前記第2旋回アームの先端領域に設けられている、
    ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか一つに記載のハンドリング装置。
  5. 前記ハンドユニットは、前記第2旋回アームの先端領域において、鉛直軸回りに回動自在に設けられている、
    ことを特徴とする請求項4に記載のハンドリング装置。
  6. 前記第1旋回アーム及び第2旋回アームは、上下方向において重なり合うように、略同一の長さに形成されている、
    ことを特徴とする請求項1ないし5いずれか一つに記載のハンドリング装置。
  7. 前記ハンドリングロボットは、前記ガイドレールに対して、複数設けられている、
    ことを特徴とする請求項1ないし7いずれか一つに記載のハンドリング装置。
  8. 前記ハンドリングロボットは、前記ガイドレールの一方側に近接して配置された処理領域に対して、ワークの搬入又はワークの搬出を行うように形成されている、
    ことを特徴とする請求項1ないし7いずれか一つに記載のハンドリング装置。
  9. 前記ハンドリングロボットは、前記ガイドレールを挟んだ両側に近接して配置された両側の処理領域に対して、ワークの搬入又はワークの搬出を行うように形成されている、
    ことを特徴とする請求項1ないし7いずれか一つに記載のハンドリング装置。
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