JP2010247910A

JP2010247910A - ワーク反転装置

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Publication number: JP2010247910A
Application number: JP2009096272A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Fujii; 靖幸藤井; Yoshio Yamada; 良雄山田; Yuichi Hazaki; 裕一羽崎
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-10
Also published as: JP5233809B2

Abstract

【課題】作業員の人力を介在させ、かつ装置の動作工程を集約することによって、装置の構成を簡素化したワーク反転装置を実現する。
【解決手段】ワーク表面の形状に合わせた把持体を有する一対のクランプアーム６０と、該クランプアームをワークに対して把持位置又は非把持位置に動作させる回動軸５２とからなるワーククランプ装置１８と、該ワーククランプ装置を回動軸５２の軸線を中心に反転可能に支持する昇降台４６と、エアシリンダ２６のピストンロッド３２に設けられ該ピストンロッドの前進時に回動軸５２に係合して回動軸５２をワーク把持位置固定するカム４２と、該ピストンロッドの前進時にカム４２を該昇降台より先行上昇させ、該ピストンロッドの後退時に該昇降台を先行下降させる把持ロック機構９８とを備え、ワークの昇降時にクランプアーム６０を常に把持位置にロックさせるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンベアで搬送されてくる被組立品（以下「ワーク」という。）を反転させるワーク反転装置に関し、詳しくは、作業員の人力を利用し、かつ装置の動作工程を集約することによって、構成を簡素化可能にしたワーク反転装置に関する。

各種組立品の組立ラインにおいては、組立工程中にコンベアで搬送されてくるワークを反転させるワーク反転工程を設ける場合がある。該反転工程では、ワークに対して通常複数の動作を行なうが、自動化されたワーク反転装置では、一動作当り１個のアクチュエータで行なうのが一般的であり、そのため、複数のアクチュエータを要し、これらアクチュエータの制御機構が複雑となる。

また、装置の安全対策として、安全柵、ライトカーテン等の周辺構成部品が必要となり、設置スペースや投資コスト等が高くなる。

特許文献１（特開２００８−６８９８４号公報）には、この種の自動化されたワーク反転装置が開示されている。この装置は、ワークを保持するためのワーク保持機構と、ワークをコンベアに対して離隔及び復帰させるための往復動機構と、ワークを回転させるための回転機構とを備え、該往復動機構と該回転機構とを機械的に連動させるためのリンク機構を設けて、アクチュエータの数を低減し、装置の簡素化を図ったものである。

特開２００８−６８９８４号公報

特許文献１に開示されたワーク反転のための自動化装置は、アクチュエータの数を低減できても、往復動機構と回転機構とを機械的に連動させるリンク機構が複雑かつ高コストとなる問題がある。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、作業員の人力を介在させて半自動化すると共に、装置の動作工程を集約することによって、装置の構成を簡素化したワーク反転装置を実現することを目的とする。
また、人力を介在させても安全性を維持できることを第２の目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明のワーク反転装置は、
コンベアによって供給されるワークを反転させるワーク反転装置において、
前記コンベアに面して立設された架台と、
該架台から該コンベアの上方に突設されワーク把持面を有する一対のクランプアームと、該一対のクランプアームと連結され軸方向の移動により該一対のクランプアームをワークに対して把持位置又は非把持位置に動作させる操作棒と、
ピストンロッドが前記操作棒に向けて前進又は後退するエアシリンダと、前記クランプアームの上面と下面とを反転可能に支持すると共に、前記架台に昇降可能に支持された昇降台と、を備え、
該ピストンロッドは、前進時に該操作棒に係合して該一対のクランプアームがワークを把持する位置に固定させた後該昇降台を上昇させると共に、後退時に該昇降台を先行下降させ該昇降台が下降した後に該操作棒との係合を解除して該一対のクランクアームの固定を解除するように動作させるものである。

本発明では、ワークの反転動作を作業員の人力で行って装置構成を半自動化し、ワークの反転動作及び該反転動作の前後に行なう昇降動作とを１台のアクチュエータ（エアシリンダ）で実現可能にしている。
これによって、全自動化装置と比べて、装置構成の簡素化かつ低コスト化を可能にしたものである。
また、ワークの反転動作で、挟まれ防止を配慮して、一対のクランプアームを作業員が両手で行なうようにし、作業員の怪我を防止している。

さらに、エアシリンダのピストンロッドの動きで昇降台の昇降中はクランクアームをワークの把持位置でロックするようにしているので、ワークがワーククランプから外れて落下する虞がない。

本発明において、前記ピストンロッドと一体の長孔形成部材と、該長孔形成部材に形成された第１の長孔に摺動可能に挿入された軸体と、該軸体に一体形成され前記操作棒に係合して前記一対のクランクアームがワークを把持する位置に該操作棒を固定するカムと、前記昇降台に一体形成され第２の長孔を有すると共に該第２の長孔に該軸体が摺動可能に挿入された昇降座と、を更に備え、該ピストンロッドが、前進時に該カムを該昇降座より先行上昇させ、後退時に該昇降台を該カムより先行下降させるように動作されるようにするとよい。

これによって、ピストンロッドの前進時、前記カムが昇降座より先行上昇するので、クランプアームのワーク把持位置での操作棒の固定が先行する。また、ピストンロッドの後退時、今度は昇降座の下降が先行して、ピストンロッドが下降する前にクランプアームによるワークの把持が解除されることはない。
前記構成によって、簡単かつ低コストな構成で昇降中のワークの落下を防止できる。

前記構成に加えて、前記軸体が該第１の長孔の前記操作棒側先端位置に位置するように該軸体にバネ力を付勢するバネ部材と、を更に備えるようにするとよい。
これによって、該バネ部材のバネ力が操作棒側に働くので、エアシリンダのエア圧が低下した時でも、クランクアームをワークの把持位置に固定し続けることができる。

本発明において、エアシリンダに圧縮空気を給排する圧縮空気給排機構を制御して該エアシリンダの作動を制御する操作桿を昇降台に設けるようにするとよい。これによって、作業員が該操作桿を操作してエアシリンダの作動を制御できる。そのため、エアシリンダの作動を自動化するのに要する複雑な制御機構を不要とすると共に、作業員の手元操作によりエアシリンダの微妙な制御を可能とする。

また、本発明において、昇降台の最下降位置を規定するストッパを架台に設けるようにするとよい。これによって、装置に異常が起きた場合でも、ワーククランプ装置がコンベアに衝突することがなくなり、コンベアやワーク又はワーククランプ装置の破損を確実に防止できる。

本発明のワーク反転装置によれば、コンベアによって供給されるワークを反転させるワーク反転装置において、コンベアに面して立設された架台と、該架台から該コンベアの上方に突設されワーク把持面を有する一対のクランプアームと、該一対のクランプアームと連結され軸方向の移動により該一対のクランプアームをワークに対して把持位置又は非把持位置に動作させる操作棒と、ピストンロッドが操作棒に向けて前進又は後退するエアシリンダと、前記クランプアームの上面と下面とを反転可能に支持すると共に、前記架台に昇降可能に支持された昇降台と、を備え、該ピストンロッドは、前進時に該操作棒に係合して該一対のクランプアームがワークを把持する位置に固定させた後該昇降台を上昇させると共に、後退時に該昇降台を先行下降させ該昇降台が下降した後に該操作棒との係合を解除して該一対のクランクアームの固定を解除するように動作されることにより、１個のアクチュエータ（エアシリンダ）でワークの反転動作を行なうことができ、装置構成を簡素化かつ低コストとすることができると共に、エアシリンダのピストンロッドの動作により、コンベアの上方で昇降中のワークが落下するのを確実に防止して、ワークや装置の破損を防止できる。また、ワーククランプ装置の反転を作業員が両手で行なうようにして作業員の安全を確保している。

本発明の第１実施形態に係るワーク反転装置の全体正面図である。前記ワーク反転装置の側面図である。図２中のＡ矢視図である。前記ワーク反転装置の背面図である。図４中のＢ部拡大図である。前記ワーク反転装置の平面図である。図６中のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。前記ワーク反転装置のワーククランプ部を示す正面図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この考案の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

車両のトランスミッション装置を組み立てる組立ラインに設けられたワーク反転装置に本発明を適用した一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１は、該ワーク反転装置１０の全体正面図である。図１により、ワーク反転装置１０の作動手順の概略を説明する。図１において、組み立て途中のトランスミッション装置（以下「ワーク」という。）１２を搬送するコンベア１４に面してワーク反転装置１０が立設されている。

ワーク反転装置１０は、架台１６にワーククランプ装置１８やワーククランプ装置１８を昇降させる昇降装置２８が設けられている。ワーク１２は、コンベア１４上に一定間隔で固定されたパレット２２に載置された状態で搬送される（図２及び図６参照）。
ワーク１２がコンベア１４で矢印ａ方向に搬送され、ワーク反転装置１０の前面に到達し、該ワーク反転装置前面の所定位置にパレット２２を位置決めした時点でコンベア１４が一旦停止する。このとき、ワーククランプ装置１８は、ワーク１２がワーク反転装置１０の前面に進入できるように、コンベア１４の上方位置に退避されている。

次に、作業員が操作桿２４を操作し、エアシリンダ２６等からなる昇降装置２８を作動させて、ワーククランプ装置１８を下降させる。ワーククランプ装置１８をワーク１２の横方向で同一高さに下降させた後、ワーククランプ装置１８によりワーク１２の両側を把持する。
次に、操作桿２４を操作してエアシリンダ２６を作動させ、ワーククランプ装置１８を上昇させる。このとき後述する把持ロック機構９８により、ワーククランプ装置１８はワーク１２を把持した状態でロックされている。

次に、ワーククランプ装置１８の上昇を停止させ、作業員がワーククランプ装置１８を手で反転させる。ワーク１２が反転した位置で後述するストッパにより停止する。次に、操作桿２４を操作してワーククランプ装置１８を下降させ、ワーク１２をパレット２２上に戻す。その後、ワーククランプ装置１８がワーク１２の把持を解除する。

次に、図２〜図８により、ワーク反転装置１０の詳細構成を説明する。図２に示すように、架台１６の下部にコンベア１４を支持するコンベア台３０及びエアシリンダ２６が固設されている。エアシリンダ２６のピストンロッド３２には、長孔形成部材３４が連結され、該長孔形成部材３４に第１の長孔３６が穿設されている。第１の長孔３６は、長径が
ピストンロッド３２の伸縮方向に配置されている。第１の長孔３６に円筒状のピン４０が挿入されている。

図5に示すように、ピン４０は、金属ワッシャ３８を介して軸の末端でスナップリング３９により長孔形成部材３４から外れないように固定されている。ピン４０は第１の長孔３６内を摺動可能である。ピン４０には、先端が先細となるように傾斜面４２ａを有する円筒形状のカム４２が一体に形成されている。

図６において、架台１６の一部を構成する支柱４４に案内レール４８が固設され、昇降台４６が該案内レール４８に案内されて昇降可能に支持されている。昇降台４６には、操作桿２４が取り付けられ、作業員が操作桿２４を上下に操作し、エアシリンダ２６に圧縮空気を給排する空気給排機構５０を制御することで、エアシリンダ２６の稼動を制御できる。昇降台４６には回動軸５２が水平方向に配置されている。回動軸５２は内側軸受４８に支持され、回動軸５２及び内側軸受４８は、外側軸受５４によって回動可能に支持されている。内側軸受４８にはブラケット５６が一体に固設されている。

回動軸５２の一端には回動板５８が一体に連結されている。回動板５８には軸６２を介してＬ字形を有する一対のクランプアーム６０ａ及び６０ｂの一端が接続されている。該クランプアーム６０ａ，６０ｂは、ブラケット５６に設けられた軸６４に、該軸６４を中心として回動可能に支持されている。
各クランプアーム６０ａ、６０ｂには、ワーク１２の両側表面形状に合わせた把持面を有する把持体６６ａ及び６６ｂが装着されている。回動軸５２が矢印ｂ方向に往復動すると、軸６２が６２’の位置との間を移動する。そして、クランプアーム６０ａ、６０ｂが矢印ｃ方向に揺動して、ワーク１２の把持位置又は把持解除位置６０’に位置する。

次に、ワーク１２の反転機構を説明する。図３において、ブラケット５６に割り出し円板５９が一体に固設されている。割り出し円板５９は円板とリングとが一体となって構成され、断面がコ字形を有する。そして、該リング部に周方向2箇所に１８０°間隔でロックピン挿入用孔５９ａが穿設されている。昇降台４６にはロックピン固定用ブロック６１が固設され、ロックピン固定用ブロック６１にはロックピン挿入用孔６１ａが穿設されている。そして、ロックピン挿入用孔５９ａ及び６１ａにロックピン６３が挿入されて、ワーククランプ装置１８の回動がロックされている。

図６及び図７に示すように、ブラケット５６にはストッパブロック６８が固設されている。一方、昇降台４６には、ストッパブロック６８の移動軌跡に面して位置決め調整用ブロック７２が固設され、該位置決め調整用ブロック７２にはストッパボルト７０が螺合している。ストッパボルト７０は、反転後のワーク１２の姿勢を位置決めする位置に設けられている。

コンベア１４の上方でクランプアーム６０ａ、６０ｂでワーク１２を把持した状態で、ワーク１２を反転させる場合には、まず、作業員が手動でロックピン６３をロックピン挿入用孔５９ａ及び６１ａから引き抜く。次に、作業員が手動でクランプアーム６０ａ、６０ｂを反転させると、反転した位置でストッパブロック６８がストッパボルト７０に当って停止する。ストッパブロック６８をストッパボルト７０に当てた状態でロックピン６３をロックピン挿入用孔５９ａ及び６１ａに挿入し、ワーククランプ装置１８の回動をロック状態とする。
なお、ストッパボルト７０の位置は、位置決め調整用ブロック７２に対するストッパボルト７０の位置を調整することにより、調整可能である。

図２に示すように、架台１６に穿設されたネジ穴７６にストッパボルト７４が螺合している。昇降台４６の下端部がストッパボルト７４に当ることにより、昇降台４６の最下端位置を規制できる。ストッパボルト７4の高さは、ネジ穴７６への螺入位置で調整できる。

図２及び図４に示すように、回動軸５２の他端上方には、支持ブロック７７が突設されている。支持ブロック７７の両側には一対のリンクプレート７８，７８が軸８０を中心に矢印ｄ方向に回動可能に軸支されている。この一対のリンクプレート７８の内側面にカムフォロア８２が突設されている。回動軸５２の端部には、２個のフランジ８４，８４が一体形成されており、該フランジ８４間にカムフォロア８２が挿入されている。リンクプレート７８、７８の下端には、このリンクプレート７８間に架設された軸８６にローラフォロア８８が回動可能に装着されている。

リンクプレート７８，７８の上端には、外側に丸棒９０が突設され、該丸棒９０と前述のピン４０との間には、コイルバネ９２が架設され、該コイルバネ９２の弾性力がピン４０を操作棒５２側に付勢している。
また、昇降台４６の端部には、中空円筒部９４が一体形成され、該中空円筒部９４には、ピストンロッド３２の伸縮方向に長径を有する第２の長孔９６が穿設されている。中空円筒部９４は長孔形成部材３４とカム４２との間に配置され、第２の長孔９６にピン４０が遊嵌されている。

かかる構成において、コンベア１４上にパレット２２が所定間隔で固定され、パレット２２上にワーク１２が位置決め固定されて搬送される。ワーク１２が固定されたパレット２２がワーク反転装置１０の前面に到達すると、パレット２２が図示省略の位置決め装置で位置決めされた状態で停止する。このとき、ワーククランプ装置１８はパレット２２の搬入をじゃましないようにコンベア１４の上方に位置している。

次に、操作桿２４を操作し、空気給排機構５０を介してエアシリンダ２６に圧縮空気を給排することで、エアシリンダ２６を作動させる。該空気給排機構５０により、操作桿２４を下方へ向けると、ピストンロッド３２も下降し、操作桿２４を上方へ向けると、ピストンロッド３２も上昇するように作動する。操作桿２４を操作し、ワーククランプ装置１８を下降させ、一対のクランプアーム６０をワーク１２の側方に位置させる。このとき、クランプアーム６０は、非把持位置６０’に位置している。

次に、作業員が手でリンクプレート７８を矢印ｄ方向に移動させ、回動軸５２を矢印ｅ方向に移動させた状態（図２に図示する位置）で静止させる。回動軸５２がこの位置に来ることで、一対のクランプアーム６０、６０がワーク１２を把持する位置に移動し、把持体６６がワーク１２の両側面に当接する。このとき、ピン４０はコイルバネ９２の弾性力で第１の長孔３６の上端に押接されている。また、中空円筒部９４の上下方向位置は、昇降台４６がストッパボルト７４に接した位置で決められる。

次に、操作桿２４を操作して、ピストンロッド３２を伸長させる。ピストンロッド３２が伸長すると、まず、ピン４０が、中空円筒部９４に対して図３に示すΔＬだけ先行上昇する。これによって、ピン４０と一体のカム４２が４２’の位置に上昇する。カム４２が４２’の位置に来たことで、ローラフォロア８８を図２に図示の位置に固定する。これで把持体６６がワーク１２を把持した位置に固定される。

次に、ピストンロッド３２をさらに上昇させると、長孔形成部材３４が中空円筒部９４の底部に当り、中空円筒部９４を押し上げるので、その後、中空円筒部９４、昇降台４６及びピン４０は相対移動せず、一体となって上昇し、ワーククランプ装置１８も上昇する。
ワーク１２が所定高さまで上昇したら、操作桿２４を操作して上昇を停止する。この間に作業員が反転装置のロックピン６３を外す。次に、作業員がクランプアーム６０をもってワーク１２を反転させる。ワーク１２を反転させると、ストッパブロック６８がストッパボルト７０に当り、ストッパブロック６８がストッパボルト７０に当たった位置で停止する。ここで作業員がロックピン６３をロックピン挿入用孔５９ａ及び６１ａに挿入してロックする。

次に、操作桿２４を下げてピストンロッド３２を下降させ、ワーククランプ装置１８を下降する。ピストンロッド３２の下降当初は、中空円筒部９４及びカム４２が一体となって下降する。従って、カム４２は図２中４２’の位置にあり、クランプアーム６０はワーク１２を把持した状態にある。
昇降台４６がストッパボルト７４に当ると、中空円筒部９４はそこで停止するので、その後、ピン４０及びカム４２のみが下降する。そのため、カム４２は４２’の位置から下がり、クランクアーム６０の把持位置での固定が解除される。

このように、長孔形成部材３４、コイルバネ９２及び中空円筒部９４等によって、ワーククランプ装置１８の昇降中に常にクランプアーム６０を把持位置にロック可能な把持ロック機構９８を構成している。

本実施形態によれば、ワーク１２を反転させる動作を作業員の人力で行なうようにしたので、１台のアクチュエータ（エアシリンダ２６）しか必要とせず、装置構成を簡素化かつ低コストとすることができる。また、ストッパブロック６８とストッパボルト７０とを設けたことにより、反転後のワーク１２の位置決めを正確に行なうことができる。
また、ワーク１２の反転は、一対のクランプアーム６０、６０を作業員が両手で行なうようにしているので、作業員が指を挟まれる等の事故を防止できる。

さらに、前記把持ロック機構９８を具えたことにより、ワーク１２を昇降している途中でワーク１２をワーククランプ装置１８で確実に把持でき、ワーク１２を落下させる虞がない。また、把持ロック機構９８により、簡単かつ低コストな構成で昇降中のワーク１２の落下を防止できる。

また、作業員が操作桿２４を操作してエアシリンダ２６の作動を制御しているので、エアシリンダ２６の作動を自動化するのに要する複雑な制御機構を不要とすると共に、作業員の手元操作によりエアシリンダ２６の微妙な制御を可能とする。
また、昇降台４６の最下降位置を規定するストッパボルト７４を設けているので、装置に異常が起きた場合でも、ワーククランプ装置１８がコンベア１４に衝突することがなくなり、コンベア１４やワーク１２又はワーククランプ装置１８の破損を確実に防止できる。

また、把持ロック機構９８にコイルバネ９２を設け、コイルバネ９２の弾性力を操作棒５２側に作用させたことにより、エアシリンダ２６のエア圧が低下した場合であっても、カム４２を４２’の位置に保持できる。そのため、クランクアーム６０によるワークの把持状態を固定し続けることができる。

なお、コイルバネ９２を設けなくても、把持ロック機構９８のロック機能を維持できる。コイルバネ９２を設けない場合は、ピン４０が第1の長孔３６の上端に押接されない。そのため、図４で示すように、ピストンロッド３２の伸長開始時に、中空円筒部９４の底部とカム４２の底部との高さの差ΔＬ’だけカム４２が中空円筒部９４より先行上昇することになる。これによって、ワーク１２の昇降時にクランプアーム６０を常に把持位置にロックさせることが可能になる。

本発明によれば、簡単かつ低コストで、作業員の安全を考慮した半自動式のワーク反転装置を実現できる。

１０ワーク反転装置
１２ワーク
１４コンベア
１６架台
１８ワーククランプ装置
２４操作桿
２６エアシリンダ
２８昇降装置
３２ピストンロッド
３４長孔形成部材
３６第１の長孔
４０ピン（軸体）
４２，４２’ カム（固定体）
４６昇降台
５０圧縮空気給排機構
５２回動軸（操作棒）
５９割り出し円板
５９ａ、６１ａロックピン挿入用孔
６０，６０’ クランプアーム
６１ロックピン固定用ブロック
６３ロックピン
６６把持体
７４ストッパボルト
９２コイルバネ
９４昇降座
９６第２の長孔
９８把持ロック機構９８

Claims

コンベアによって供給されるワークを反転させるワーク反転装置において、
前記コンベアに面して立設された架台と、
該架台から該コンベアの上方に突設されワーク把持面を有する一対のクランプアームと、該一対のクランプアームと連結され軸方向の移動により該一対のクランプアームをワークに対して把持位置又は非把持位置に動作させる操作棒と、
ピストンロッドが前記操作棒に向けて前進又は後退するエアシリンダと、前記クランプアームの上面と下面とを反転可能に支持すると共に、前記架台に昇降可能に支持された昇降台と、を備え、
該ピストンロッドは、前進時に該操作棒に係合して該一対のクランプアームがワークを把持する位置に固定させた後該昇降台を上昇させると共に、後退時に該昇降台を先行下降させ該昇降台が下降した後に該操作棒との係合を解除して該一対のクランクアームの固定を解除するように動作されることを特徴とするワーククランプ装置。
前記ピストンロッドと一体の長孔形成部材と、該長孔形成部材に形成された第１の長孔に摺動可能に挿入された軸体と、該軸体に一体形成され前記操作棒に係合して前記一対のクランクアームがワークを把持する位置に該操作棒を固定するカムと、前記昇降台に一体形成され第２の長孔を有すると共に該第２の長孔に該軸体が摺動可能に挿入された昇降座と、を更に備え、該ピストンロッドが、前進時に該カムを該昇降座より先行上昇させ、後退時に該昇降台を該カムより先行下降させるように動作されることを特徴とする請求項１に記載のワーククランプ装置。
該軸体が該第１の長孔の前記操作棒側先端位置に位置するように該軸体にバネ力を付勢するバネ部材と、を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載のワーククランプ装置。
前記エアシリンダに圧縮空気を給排する圧縮空気給排機構を制御して該エアシリンダの作動を制御する操作桿を前記昇降台に設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のワーククランプ装置。
前記架台に前記昇降台の最下降位置を規定するストッパを設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のワーククランプ装置。