JP2012091254A - 工作機械用ローダシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 走行体が直線部から曲線部に進入するときに、直線方向の姿勢を長く保つことができる工作機械用ローダシステムを提供する。また、走行体が直線部から曲線部に進入したときの走行車輪の横滑りを回避する。
【解決手段】 走行ガイド４は、直線部４Ａおよび曲線部４Ｂを有し、外径側ガイド面４ｏおよび内径側ガイド面４ｉと車輪ガイド面４ｕとを有する。ワーク保持手段を有する走行体３は、走行車輪２１ｉ，２１ｏを有し、かつ走行ガイド４の外径側ガイド面４ｏ，内径側ガイド面４ｉにそれぞれ案内される外径側ローラ２３および内径側ローラ２４を有する。外径側ローラ２３は、曲線部４Ｂにおける外径側ガイド面４ｏに沿う円弧状に配列する。外径側の走行車輪２１ｏは方向転換自在とし、曲線部４Ａに入ったときに、走行ガイド４に設けられたカム面２６により方向操作子２５を介して強制的に方向転換させる。
【選択図】 図７

Description

この発明は、旋盤等の切削機械や、パンチプレス，レーザ加工機等の板金加工機を含む広義の工作機械に対して素材等となるワークの搬入，搬出を行うローダシステムに関し、特に走行経路に曲線部を含む工作機械用ローダシステムに関する。

従来、旋盤等の工作機械にワークを搬入，搬出するローダシステムとして、ガイドレールに沿って走行する走行体に昇降体を設け、昇降体下端のローダヘッドにチャックを設けてワークを保持させる形式のものがある。この種のローダシステムでは、直線路を走行させるようにしている。しかし、直線経路だけでは、工作機械の配置が制限され、工場の床面積を効果的に利用することが難しい。そのため、走行経路を、例えば直角方向に並ぶ２つの直線部と、これら２つの直線部の間を円弧状の曲線部で繋いだＬ字状の経路とし、各直線部に工作機械を配置することを考えた。

一般的な台車システムにおいては、直線部と曲線部とを有する経路を走行可能としたものも多くある。台車システムでは、図９に示すように、それぞれが４つの車輪６１を有する車台６２を、台車本体６３の前後の２箇所で回動中心Ｑ回りに方向転換自在に設けたボギー構造が一般的である。
この他に、板金搬送用の台車システムとして、走行経路の両側に、幅方向位置を規制する互いに平行な内向きおよび外向きのガイド面を設け、台車に設けたローラをガイド面に転接されるものが提案されている（特許文献１）。台車片側のローラは、経路曲線部の円弧に沿う円弧状の配置とされている。

特開２０１０−１２９５５号公報

図９に示すようなボギー構造の場合、図８（Ａ）のように、前側の車台６２が曲線部４Ｂに入った時点で台車本体６３が向きを変えることになる。そのため、曲線部４Ｂの出入り口で、直線部４Ａにデッドスペースが大きく生じるという問題がある。すなわち、車台本体６２の一部が直線部４Ａにありながら、車台本体６２が直線方向を保てない範囲が大きく生じる。この直線方向を保てない範囲は、台車に対してワークの搬入，搬出が行えないデッドスペースとなる。台車システムでは、上記デッドスペースがあまり問題とならなくても、工作機械用のローダに適用する場合は、前記デッドスペースに工作機械のワーク支持部や、ローダに対するコンベアやワーク台の受渡し位置を取ることができず、ローダおよび工作機械からなる設備のコンパクト化の妨げとなる。

なお、特許文献１に開示の技術は、曲線部での安定走行を目的とした技術であるが、台車システムであって、工作機械用のローダに適用する場合における、上記デッドスペースの問題については触れられていない。
また、上記従来の技術では、いずれも、走行体である台車が曲線部に入ったときに、走行車輪の滑りが生じ、円滑な走行の妨げや、走行車輪の早期摩耗が生じるという問題がある。

この発明の目的は、走行体が直線部から曲線部に進入するときに、直線方向の姿勢を長く保つことができる工作機械用ローダシステムを提供することである。
この発明の他の目的は、走行体が直線部から曲線部に進入したときの走行車輪の横滑りを回避することである。
この発明のさらに他の目的は、ガイド用のローラの最小個数で、上記の直線方向の姿勢を長く保つ効果が得られるようにすることである。

この発明の工作機械用ローダシステムは、工作機械に対してワークの搬入または搬出をする工作機械用ローダシステムであって、走行ガイドと、ワークを保持するワーク保持手段が搭載され前記走行ガイドに案内されて走行する走行体とを備え、
前記走行ガイドは、直線部および円弧状の曲線部を有し、これら直線部および曲線部に渡って、前記曲線部における外径側および内径側にそれぞれ位置する互いに平行な内向きおよび外向きの外径側ガイド面および内径側ガイド面と、上下方向を向く車輪ガイド面とを有し、
前記走行体は、前記車輪ガイド面上を転動する複数の走行車輪を有し、かつ前記外径側ガイド面に案内される外径側ローラ、および前記内径側ガイド面に案内される内径側ローラを、走行方向の前後に並んでそれぞれ３個以上有し、
前記３個以上の外径側ローラは、前記外径側ガイド面の前記曲線部となる部分に沿う円弧状に配置され、前記３個以上の内径側ローラは、前記内径側ガイド面の前記直線部となる部分に沿う直線状に配置されたことを特徴とする。

この構成によると、走行ガイドの外径側ガイド面および内径側ガイド面にそれぞれ案内される外径側ローラおよび内径側ローラを、走行体にそれぞれ３個以上設け、外径側ローラは外径側ガイド面の曲線部に沿う円弧状に配置し、内径側ローラは直線状に配置している。そのため、走行体が直線部から曲線部に進入したときに、走行体の走行方向の中心が直線部の端に来るまで、走行体は直線方向の姿勢を保つ。
このように、走行体が直線部から曲線部に進入するときに、直線方向の姿勢を長く保つことができるため、走行体から工作機械や他の搬送手段に対して直線姿勢でワークの受渡しを行える範囲が広がり、工作機械や他の搬送手段の設置の制限が緩和される。そのため、この工作機械用ローダシステムおよび工作機械を含めた設備のコンパクト化を図ることができる。

この発明において、前記走行体は、前記曲線部の外径側に位置する側部と内径側に位置する側部とに走行車輪を有し、外径側に位置する走行車輪は、互いに走行方向の前後に位置して２つ設けられ、これら２つの外径側走行車輪は、走行体に対して垂直軸心回りに方向転換自在に支持された可動車輪支持体に回転自在に設置し、これら各可動車輪支持体に前記外径側へ突出した方向操作子を設け、これら方向操作子の先端を案内するカム面を、前記走行ガイドに走行方向に沿って設け、このカム面は、前記走行体の走行車輪が前記直線部から曲線部に進入する箇所で、この進入する走行車輪の方向を、この走行車輪の位置における前記曲線部の接線方向に対して進行方向前方を外径側へ向かせ、前記の進入する箇所を過ぎると前記曲線部の接線方向に向くように案内するカム形状としても良い。
このようにカム面および方向操作子を設けることで、走行体の走行車輪が前記直線部から曲線部に進入する箇所で、この進入する走行車輪の方向を、この走行車輪の位置における前記曲線部の接線方向に対して進行方向前方を外径側へ向かせるようにしたため、前記外径側ガイド面および内径側ガイド面で案内されて方向が規制される走行体の進行方向と、走行車輪の方向とを合致させることができ、走行車輪の横滑りが回避できる。したがって、走行車輪の横滑りによる走行の不安定や早期摩耗が回避され、長期間に渡って摩耗の問題を生じることなく、この工作機械用ローダシステムを稼働させることができる。

この発明において、前記走行体における内径側の走行車輪は、走行体の走行方向の中央の１箇所に設け、前記外径側ローラは、走行体の走行方向の中央と前後端との合計３箇所に設け、前記内径側ローラは、走行体の前後端の２箇所と中央における前記走行車輪の前後両側となる２箇所かまたは１箇所に設けても良い。
これにより、上記の直線方向の姿勢を長く保つ効果を得るにつき、ガイド用のローラの個数を最小とすることができる。

この発明工作機械用ローダシステムは、工作機械に対してワークの搬入または搬出をする工作機械用ローダシステムであって、 走行ガイドと、ワークを保持するワーク保持手段が搭載され前記走行ガイドに案内されて走行する走行体とを備え、前記走行ガイドは、直線部および円弧状の曲線部を有し、これら直線部および曲線部に渡って、前記曲線部における外径側および内径側にそれぞれ位置する互いに平行な内向きおよび外向きの外径側ガイド面および内径側ガイド面と、上下方向を向く車輪ガイド面とを有し、前記走行体は、前記車輪ガイド面上を転動する複数の走行車輪を有し、かつ前記外径側ガイド面に案内される外径側ローラ、および前記内径側ガイド面に案内される内径側ローラを、走行方向の前後に並んでそれぞれ３個以上有し、前記３個以上の外径側ローラは、前記外径側ガイド面の前記曲線部となる部分に沿う円弧状に配置され、前記３個以上の内径側ローラは、前記内径側ガイド面の前記直線部となる部分に沿う直線状に配置されたため、走行体が直線部から曲線部に進入するときに、直線方向の姿勢を長く保つことができる。

前記走行体が、前記曲線部の外径側に位置する側部と内径側に位置する側部とに前記走行車輪を有し、外径側に位置する走行車輪は、互いに走行方向の前後に位置して２つ設けられ、これら２つの外径側走行車輪は、走行体に対して垂直軸心回りに方向転換自在に支持された可動車輪支持体に回転自在に設置し、これら各可動車輪支持体に前記外径側へ突出した方向操作子を設け、これら方向操作子の先端を案内するカム面を、前記走行ガイドに走行方向に沿って設け、このカム面は、前記走行体の走行車輪が前記直線部から曲線部に進入する箇所で、この進入する走行車輪の方向を、この走行車輪の位置における前記曲線部の接線方向に対して進行方向前方を外径側へ向かせ、前記の進入する箇所を過ぎると前記曲線部の接線方向に向くように案内するカム形状とした場合は、走行体が直線部から曲線部に進入したときの走行車輪の横滑りを回避することができる。

前記走行体における内径側の走行車輪は、走行体の走行方向の中央の１箇所に設け、前記外径側ローラは、走行体の走行方向の中央と前後端との合計３箇所に設け、前記内径側ローラは、走行体の前後端の２箇所と中央における前記走行車輪の前後両側となる２箇所かまたは１箇所に設けた場合は、最小個数のガイド用のローラで、上記の直線方向の姿勢を長く保つ効果を得ることができる。

この発明の一実施形態に係る工作機械用ローダシステムと工作機械とを組み合わせた加工設備の斜視図である。 同加工設備の部分省略正面図である。 同加工設備における工作機械用ローダシステムの破断側面図である。 同工作機械用ローダシステムの走行ガイドの平面図である。 同工作機械用ローダシステムにおける走行体本体の平面図、正面図、下面図、および背面図である。 同ローダシステムの走行ガイドと走行体本体とを示す横面図である。 同走行ガイドの曲線部における走行体の動作の説明図である。 従来例の走行体の動作と実施形態の走行体の動作とを比較して示す説明図である。 従来例の平面図である。

この発明の一実施形態を図１ないし図７と共に説明する。図１は、この工作機械用のローダシステム１と工作機械２とでなる加工設備の正面図である。工作機械２は、ローダシステム１に対して２台設置されている。図２に示すように、工作機械２は、図示の例では旋盤からなり、ベッド５１上に、主軸からなるワーク支持手段５２を支持する主軸台５３と、加工手段であるタレット型の刃物台５４とが設置されている。

搬送システム１は、ワークＷを搬送する走行体３を、走行ガイド４に走行自在に設置したものであり、工作機械２のワーク支持手段５２に対してワークＷの受渡しを行う。走行ガイド４は、支柱１１により架設された水平なフレーム１２に、長手方向に沿って設けられている。走行ガイド４は、図４に平面図で示すように、互いに直角に配置された２つの直線部４Ａ，４Ａと、これら２つの直線部４Ａ間を繋ぐ円弧状の曲線部４Ｂとでなる。

図２に示すように、走行体３には、走行方向（Ｘ方向）と直交する前後方向（Ｚ方向）に進退する前後移動台１６が搭載され、前後移動台１６に昇降自在に設置された棒状の昇降体１７の下端にワーク保持ヘッド１８が設けられている。ワーク保持ヘッド１８に、ワーク保持手段である複数のチャック１９が設けられている。前後移動台１６は、走行体３に設置されたモータ等の駆動源（図示せず）により前後移動させられ、昇降体１７は前後移動台１６に設置されたモータ等の駆動源により昇降駆動される。チャック１９は、シリンダ装置やソレノイド等の駆動源で開閉駆動されて被搬送物Ｗを保持するチャック爪（図示せず）を有している。

走行体３の走行駆動は、同期形のリニアモータ５で行われる。リニアモータ５は、フレーム１２に設置された複数の個別モータ６と、１つの可動子７とでなる離散形リニアモータとされている。各個別モータ６は、それぞれが独立した１台のリニアモータの一次側の電機子として機能可能なものであって、走行体３の走行領域の全域に渡り、レール４に沿って間隔を開けて配列されている。可動子７は永久磁石からなり、走行体３に設置されている。リニアモータ５を駆動するモータ駆動装置は、各個別モータ５をそれぞれ駆動する複数の個別モータ駆動装置８と、これら複数の個別モータ駆動装置８に位置指令等を与える総括制御手段（図示せず）とでなる。各個別モータ駆動装置８は、２台ずつ纏めて一つのモータ駆動回路部９とされ、各モータ駆動回路部９はフレーム１２上に設置されている。

図３に示すように、走行体３は、走行車輪２１（２１ｉ，２１ｏ）を有する走行体本体３Ａと、この走行体本体３Ａの下面に取付けられて前後移動台１６を設置した移動機構搭載台３Ｂとでなる。

図４に平面図で示すように、走行ガイド４は、互いに直角方向となる２つの直線部４Ａ，４Ａと、これら直線部４Ａ，４Ａを繋ぐ円弧状の曲線部４Ｂを有している。これら直線部４Ａおよび円弧状の曲線部４Ｂに渡って連続して、曲線部４Ｂにおける外径側および内径側にそれぞれ位置する互いに平行な内向きおよび外向きの外径側ガイド面４ｏおよび内径側ガイド面４ｉと、上下方向を向く車輪ガイド面４ｕとが設けられている。車輪ガイド面４ｕは、外径側ガイド面４ｏおよび内径側ガイド面４ｉに沿ってそれぞれ設けられている。

図６に断面図で示すように、図示の例では、外径側ガイド面４ｏおよび内径側ガイド面４ｉは、車輪ガイド面４ｕ上を転走する走行車輪２１よりも上方に位置している。
走行体３の走行体本体３Ａには、走行車輪２１の他に、外径側ガイド面４ｏに案内される外径側ローラ２３、および内径側ガイド面４ｉに案内される内径側ローラ２４が、垂直軸心回りに回転自在に設置されている。

図５に走行体本体３Ａを示すように、外径側ローラ２３および内径側ローラ２４は、走行方向の前後に並んでそれぞれ３個以上設けられている。図示の例では、外径側ローラ２３は、走行体本体３Ａの前後端と中央とにそれぞれ配置されて、合計３つ設けられている。これら３個以上の外径側ローラ２３は、外径側ガイド面４ｏにおける前記曲線部４Ｂ（図４）となる部分の円弧形状に沿う円弧状に配置される。内径側ローラ２４は、内径側ガイド面４ｉの直線部４Ａとなる部分に沿う直線状に配置され、合計４個設けられている。内径側ローラ２４は、走行体本体３Ａの前後端の２箇所と、中央における走行車輪２１ｉの前後両側となる２箇所とに設けられている。中央２個の内径側ローラ２４は、いずれか１個を省略し、内径側ローラ２４を合計３個としても良い。台車本体３Ａの平面形状は、図示の例では、外径側の側縁が、外径側ガイド面４ｏの曲線部４Ｂとなる部分に沿う円弧状となる形状としているが、走行ガイド４と干渉を生じない形状であればよく、自由な形状に設計できる。

走行体本体３Ａにおける走行車輪２１は、前記両側２本の４ｕ上をそれぞれ転走するように、幅方向の両側にそれぞれ設けられている。このうち、曲線部４Ｂの 内径側に位置する走行車輪２１ｉは、走行体本体３Ａの走行方向の中央の１箇所に設けてある。外径側に位置する走行車輪２１ｏは、互いに走行方向の前後に位置して２つ設けられている。

これら２つの外径側の走行車輪２１ｏは、走行体本体３Ａに対して垂直軸心Ｏ回りに方向転換自在に支持された可動車輪支持体２８に回転自在に設置してある。これら各可動車輪支持体２８には、外径側へ突出したレバー状の方向操作子２５が設けてあり、方向操作子２５の先端に、垂直軸心回りに回転自在なローラからなるカムフォロワ２５ａが設けられている。
これら方向操作子２５の先端のカムフォロワ２５ａを案内するカム面２６（図６）を、前記走行ガイド４に、走行方向に沿って全長に渡り設けてある。このカム面２６は、図７に示すように、走行体３の走行車輪２１ｏが直線部４Ａから曲線部４Ｂに進入する箇所で、この進入する走行車輪２１ｏの方向を、この走行車輪２１ｏの位置における曲線部４Ｂの接線方向に対して進行方向前方が外径側へ向くカム形状としている。また、このカム面２６は、前記の進入する箇所を過ぎると、その走行車輪２１ｏの位置における曲線部４Ｂの接線方向に向くように案内するカム形状としている。

上記構成の作用を、図７を参照して説明する。上記構成によると、走行ガイド４の外径側ガイド面４ｏおよび内径側ガイド面４ｉにそれぞれ案内される外径側ローラ２３および内径側ローラ２４を、走行体本体３Ａにそれぞれ３個以上設け、外径側ローラ２３を外径側ガイド面４ｏの曲線部分に沿う円弧状に配置し、内径側ローラ２４を直線状に配置している。そのため、基本的には、走行体３が走行ガイド４の直線部４Ａに沿って走行するときには、中央の外径側ローラ２３が外径側ガイド面４ｏに沿って案内され、かつ各内径側ローラ２４が内径側ガイド面４ｉに沿って案内される。走行体３が走行ガイド４の曲線部４Ｂに沿って走行するときには、少なくとも前後２つの外径側ローラ２３が外径側ガイド面４ｏに沿って案内され、かつ中央の内径側ローラ２４が内径側ガイド面４ｉにそれぞれ案内される。これにより、直線部４Ａおよび曲線部４Ｂのいずれにおいても、内外のローラ２４，２５によって案内される。

上記のように直線部４Ａおよび曲線部４Ｂにおける案内が行われるが、図７（Ａ）のように、走行体本体３Ａが直線部４Ａから曲線部４Ｂに進入したときに、走行体本体３Ａの走行方向の中心Ｐが直線部４Ａの端４Ａａに来るまで、走行体本体３Ａは直線方向の姿勢を保つ。このように、走行体本体３Ａが直線部４Ａから曲線部４Ｂに進入するときに、直線方向の姿勢を長く保つことができる。このため、走行体本体３Ａから工作機械や他の搬送手段に対して直線姿勢でワークＷの受渡しを行える範囲が広がる。すなわち、直線部４Ａにおけるデッドスペースが削減される。これにより、工作機械２や他の搬送手段の設置の制限が緩和され、そのため、この工作機械用ローダシステムおよび工作機械２を含めた設備のコンパクト化を図ることができる。

図８は、従来例とこの実施形態とを比較して示す図である。図８（Ａ）は、図９の従来例の動作を示し、図８（Ｂ）〜（Ｄ）は、この実施形態の動作を示す。図８（Ａ）については前述したが、台車の前側の車台６２が曲線部４Ｂに入った時点で台車本体６３が向きを変えることになり、台車６２の一部が直線部４Ａにありながら、台車６２が直線方向を保てない範囲が大きく生じる。これに対して、この実施形態では、走行体３が曲線部４Ｂに進入しても、直線方向の姿勢を長く保つことができる。

また、この実施形態では、図５のように、外径側の走行車輪２１ｏを方向転換自在とし、カム面２６および方向操作子２５を設けることで、図７（Ｂ）のように、走行体３の走行車輪２１ｏが直線部４Ａから曲線部４Ｂに進入する箇所で、この進入する走行車輪２１ｏの方向を、この走行車輪２１ｏの位置における曲線部４Ｂの接線方向に対して進行方向前方が外径側へ向くように方向転換させている。そのため、外径側ガイド面４ｏおよび内径側ガイド面４ｉで案内されて方向が規制される走行体３の進行方向と、走行車輪２１ｏの方向とを合致させることができ、走行車輪２１ｏの横滑りが回避できる。したがって、走行車輪２１ｏの横滑りによる走行の不安定や早期摩耗が回避され、長期間に渡って摩耗の問題を生じることなく、この工作機械用ローダシステムを稼働させることができる。

なお、走行車輪２１ｏを単に方向転換自在に支持しても、最初に直線部４Ａから曲線部４Ｂに進入するときは、走行方向に倣って走行車輪２１ｏの方向が走行体進行方向に向くが、走行体３の進行方向を逆方向に切り換えたときに、走行車輪２１ｏが走行方向に倣うことができず、却って逆方向に方向転換することがある。しかし、この実施形態では、カム面２６と方向操作子２５を設けることで、強制的に走行車輪２１ｏを方向転換させるため、走行体３が正逆いずれの方向に進行しても、また進行方向を途中で切り換えても、直線部４Ａから曲線部４Ｂへの進入箇所で、走行体３の走行方向に向くように走行車輪２１ｏの方向転換が行える。そのため、常に、走行車輪２１ｏの横滑りによる走行の不安定や早期摩耗が回避される。

１…ローダシステム
２…工作機械
３…走行体
３Ａ…走行体本体
３Ｂ…移動機構搭載台
４…走行ガイド
４Ａ…直線部
４Ｂ…曲線部
４ｉ…内径側ガイド面
４ｏ…外径側ガイド面
４ｕ…車輪ガイド面
５…リニアモータ
１９…チャック（ワーク保持手段）
１２…フレーム
２１，２１ｉ，２１ｏ…走行車輪
２３…外径側ローラ
２４…内径側ローラ
２５…方向操作子
２５ａ…カムフォロワ
２６…カム面
２８…可動車輪支持体
Ｗ…ワーク

Claims (3)

1. 工作機械に対してワークの搬入または搬出をする工作機械用ローダシステムであって、 走行ガイドと、ワークを保持するワーク保持手段が搭載され前記走行ガイドに案内されて走行する走行体とを備え、
   前記走行ガイドは、直線部および円弧状の曲線部を有し、これら直線部および曲線部に渡って、前記曲線部における外径側および内径側にそれぞれ位置する互いに平行な内向きおよび外向きの外径側ガイド面および内径側ガイド面と、上下方向を向く車輪ガイド面とを有し、
   前記走行体は、前記車輪ガイド面上を転動する複数の走行車輪を有し、かつ前記外径側ガイド面に案内される外径側ローラ、および前記内径側ガイド面に案内される内径側ローラを、走行方向の前後に並んでそれぞれ３個以上有し、
   前記３個以上の外径側ローラは、前記外径側ガイド面の前記曲線部となる部分に沿う円弧状に配置され、前記３個以上の内径側ローラは、前記内径側ガイド面の前記直線部となる部分に沿う直線状に配置された、
   工作機械用ローダシステム。
2. 前記走行体は、前記曲線部の外径側に位置する側部と内径側に位置する側部とに前記走行車輪を有し、外径側に位置する走行車輪は、互いに走行方向の前後に位置して２つ設けられ、これら２つの外径側走行車輪は、走行体に対して垂直軸心回りに方向転換自在に支持された可動車輪支持体に回転自在に設置し、これら各可動車輪支持体に前記外径側へ突出した方向操作子を設け、これら方向操作子の先端を案内するカム面を、前記走行ガイドに走行方向に沿って設け、このカム面は、前記走行体の走行車輪が前記直線部から曲線部に進入する箇所で、この進入する走行車輪の方向を、この走行車輪の位置における前記曲線部の接線方向に対して進行方向前方を外径側へ向かせ、前記の進入する箇所を過ぎると前記曲線部の接線方向に向くように案内するカム形状とした請求項１記載の工作機械用ローダシステム。
3. 前記走行体における内径側の走行車輪は、走行体の走行方向の中央の１箇所に設け、前記外径側ローラは、走行体の走行方向の中央と前後端との合計３箇所に設け、前記内径側ローラは、走行体の前後端の２箇所と中央における前記走行車輪の前後両側となる２箇所かまたは１箇所に設けた請求項１または請求項２記載の工作機械用ローダシステム。
   

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