JP2019000865A - プレス機械のワーク搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ワークに傾斜部が存在する場合であっても、生産コストの増大を抑制しつつ、外観不良や後工程への悪影響を低減させることができ、高速搬送に貢献可能なワーク搬送装置を提供する。【解決手段】 本発明に係るワーク搬送装置１は、基端側が第１関節を介して略水平面内を回転自在に支持される第１アーム１１と、第１アーム１１に第２関節を介して略水平面内を回転自在に支持される第２アーム１２と、第２アームの先端側に第３関節を介して略水平面内を回転自在に支持されるワーク保持装置３と、第１アームを第１関節廻りに回転駆動する第１アーム駆動機構ＤＭ１と、第２アームを第１アームに対して回転駆動する第２アーム駆動機構とＤＭ２、ワーク保持装置を第２アームに対して回転駆動するワーク保持装置回転駆動機構ＤＭ３と、ワーク保持装置を第２アームに対してワーク保持装置の長軸廻りに回転駆動するチルト駆動機構ＴＭを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、プレス機械（プレスマシン）のワーク搬送装置に関する。

例えば、複数のプレス機械がワーク搬送方向に複数配設されたタンデムプレスラインにおける生産効率を向上させるべく、複数のワークＷを同時にプレス加工するために、当該複数のワークＷを並行して高速搬送することがある。

この場合、一台のプレス機械内に一つの金型Ｄが設置され、その一つの金型Ｄに二枚あるいは四枚のワークＷがセットされるケース（図１８（Ａ）参照）や、一台のプレス機械に二つの金型Ｄ（Ｄ１，Ｄ２）が設置され、個々の金型Ｄ（Ｄ１，Ｄ２）に一枚又は二枚のワークＷがセットされるケース（図１８（Ｂ）参照）が想定される。

プレス加工用ワークの高速搬送には水平多関節型のワーク搬送装置が適しており、たとえば、特許文献１に開示されているものが挙げられる。
このものは、垂直軸廻りに揺動可能な（すなわち水平面内を揺動可能な）アームを備えたスカラロボット（水平多関節ロボット）を備え、かかるアームの先端にワークを解放可能に保持することで、アームの水平面内を揺動動作を利用してワークを搬送するといった構成を採用している。

このようなスカラロボットをワーク搬送に利用するのは、プレス加工用ワークは比較的重量があるため、重力方向（上下方向）に対して枢動可能な関節を有する垂直多関節ロボットでは、関節部分が先端側のアームやワークの重量を高い剛性をもって支える必要があるため、容量延いては重量が大きくなるので、また関節自体の剛性不足等により、高速化に伴い振動等が大きくなり、高速搬送には限界がある、といった実情があるためである。

特開２００９−０９５９４０号公報

ここにおいて、前述したような複数のワークＷは、タンデムプレスラインにて段階的にプレス加工されていく中で、ワーク自体に傾斜部（或いは折曲部）（図１９の最上段図を参照）が形成されることが多い。

そして、このような傾斜部にピアス加工（プレスマシンによるパンチとダイスを用いた穴開け加工）により開口部を形成する場合が想定される。

この場合、傾斜部の厚み方向に沿って開口部を形成（ピアス成形）することが（すなわち、開口を板の表面に対して直交させることが）、外観不良を回避するためにも、また製品の組立工程に対する悪影響を抑制するためにも望ましい（図１９の最下段図を参照）。

ここで、特許文献１に記載されているような水平多関節型ワーク搬送装置（スカラロボット）を用いた場合、ワーク垂直軸方向廻りの一定（略水平面内で）の回転（枢動、揺動）に制限されているため、ワークを金型内に安定してセットするためには、ワークの保持姿勢に対応させて金型のワーク載置面も略水平となっていることが望ましい。

しかし、そうなると、傾斜部の厚み方向に沿って開口部を形成するためには、プレス加工に伴ってピアス用パンチがスライドの昇降方向に対して斜めに進行する構造をカム等を利用して金型内に設ける構造が必要となるといった実情がある。

この場合、金型自体の内部構造が複雑となり、生産コストの増大に繋がりかねない。しかも、並行して搬送されてくる複数のワークに適応させようとすると、金型構造はさらに複雑化してしまうといった実情がある。

一方、スライドの昇降方向に沿って（つまり、ワークの傾斜部の厚み方向に対しては斜めから）傾斜部にピアス成形を行うことは、前述したように外観不良や後工程にとって望ましくない（図１９の中段図を参照）。

また、前述したような傾斜部が形成されると、傾斜部の先端側は下方へ向かって存在しているので、ワークの水平な部分を水平にワーク保持装置（吸着カップ等）が保持した状態から、水平な場所へワークを解放して置く場合には、傾斜部の先端側が先に水平な場所と接触し、遅れてワーク保持装置に保持されていた部分が落下するような状態になるため、落下によりワークが暴れて振動騒音が大きくなる、更には一定の位置にワークを正確に置くことができないなど、ワークの高速搬送の実現を阻害する要因となる実情があった。

本発明は、上記の各種実情に鑑みなされたもので、ワークに傾斜部が存在する場合であっても、生産コストの増大を抑制しつつ、外観不良や後工程への悪影響を低減させることができると共に、高速搬送にも貢献可能なワーク搬送装置を提供することを目的とする。

本発明は、プレス機械に用いられるワーク搬送装置であって、
基端側が第１関節を介して略水平面内を回転自在に支持される第１アームと、
該第１アームの先端側にその基端側が第２関節を介して略水平面内を回転自在に支持される第２アームと、
第２アームの先端側に第３関節を介して略水平面内を回転自在に支持されると共に、ワークを解放可能に保持するワーク保持装置と、
第１アームを第１関節廻りに回転駆動する第１アーム駆動機構と、
第２アームを第１アームに対して第２関節回りに回転駆動する第２アーム駆動機構と、
ワーク保持装置を第２アームに対して第３関節回りに回転駆動するワーク保持装置回転駆動機構と、
を備えると共に、
ワーク保持装置を第２アームの先端に対して第４関節を介してワーク保持装置の長軸廻りに回転駆動するチルト駆動機構を備えた
ことを特徴とする。

本発明において、前記ワーク保持装置回転駆動機構の駆動源である電動モータが、第２関節付近に搭載されていると共に、該電動モータからワーク保持装置までの駆動力の伝達系が、第２アームの内側に収容されていることを特徴とすることができる。

本発明において、前記チルト駆動機構の駆動源である電動モータが、第２関節付近に搭載されていると共に、該電動モータからワーク保持装置までの駆動力の伝達系が、第２アームの内側に収容されていることを特徴とすることができる。

本発明において、前記チルト駆動機構により、ワーク保持装置のワーク保持面を略水平面に対して傾斜させた状態でワークを下流工程に載置することを特徴とすることができる。

本発明によれば、ワークに傾斜部が存在する場合であっても、生産コストの増大を抑制しつつ、外観不良や後工程への悪影響を低減させることができると共に、高速搬送にも貢献可能なワーク搬送装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るプレス機械のワーク搬送装置の全体構成を示す斜視図（旋回角：０度、チルト角：０度）である。 （Ａ）は同上実施の形態に係るワーク搬送装置（旋回角：０度、チルト角：０度）の第２アーム及びワーク保持装置を抜き出して示す正面図（ワーク搬送方向から見た図）であり、（Ｂ）は（Ａ）の上面図（平面図）であり、（Ｃ）は（Ａ）の右側面図であり、（Ｄ）は斜視図である。 同上実施の形態に係るプレス機械のワーク搬送装置の全体構成を示す斜視図（旋回角：９０度、チルト角：０度）である。 （Ａ）は同上実施の形態に係るワーク搬送装置（旋回角：９０度、チルト角：０度）の第２アーム及びワーク保持装置を抜き出して示す正面図（ワーク搬送方向から見た図）であり、（Ｂ）は（Ａ）の上面図（平面図）であり、（Ｃ）は（Ａ）の右側面図であり、（Ｄ）は斜視図である。 同上実施の形態に係るプレス機械のワーク搬送装置の全体構成を示す斜視図（旋回角：９０度、チルト角：１５度）である。 （Ａ）は同上実施の形態に係るワーク搬送装置（旋回角：９０度、チルト角：１５度）の第２アーム及びワーク保持装置を抜き出して示す正面図（ワーク搬送方向から見た図）であり、（Ｂ）は（Ａ）の上面図（平面図）であり、（Ｃ）は（Ａ）の右側面図であり、（Ｄ）は斜視図である。 同上実施の形態に係るプレス機械のワーク搬送装置の全体構成を示す斜視図（旋回角：０度、チルト角：１５度）である。 （Ａ）は同上実施の形態に係るワーク搬送装置（旋回角：０度、チルト角：１５度）の第２アーム及びワーク保持装置を抜き出して示す正面図（ワーク搬送方向から見た図）であり、（Ｂ）は（Ａ）の上面図（平面図）であり、（Ｃ）は（Ａ）の右側面図であり、（Ｄ）は斜視図である。 （Ａ）は同上実施の形態に係るワーク搬送装置によるワーク保持装置をチルトさせることにより奏せられる効果（ワークの傾斜部を水平に保ちながらワークを金型にセット可能）を説明するための図（金型一体の場合の例）であり、（Ｂ）は（Ａ）の金型が左右一体の場合の例である。 同上実施の形態に係るワーク搬送装置の第２アーム駆動機構ＤＭ２、チルト駆動機構ＴＭの構成例の詳細を示す断面図である。 （Ａ）は同上実施の形態に係るワーク搬送装置によるＦＯＬ（Ｓ１〜Ｓ３）での搬送動作を説明するための側面図（ワーク搬送幅方向から見た図）であり、（Ｂ）は（Ａ）の上面図である。 （Ａ）は同上実施の形態に係るワーク搬送装置によるＦＯＬ（Ｓ４〜Ｓ５）での搬送動作を説明するための側面図（ワーク搬送幅方向から見た図）であり、（Ｂ）は（Ａ）の上面図である。 従来のワーク搬送装置におけるＦＯＬでの搬送の様子を説明する図である。 （Ａ）は同上実施の形態に係るワーク搬送装置によるＥＯＬ（Ｓ１１〜Ｓ１３）での搬送動作を説明するための上面図であり、（Ｂ）は同Ｓ１４での搬送動作を説明するための上面図である。 同上実施の形態に係るワーク搬送装置によるＥＯＬ（Ｓ１５）での搬送動作を説明するための上面図である。 従来のワーク搬送装置におけるＥＯＬでの搬送の様子を説明する図である。 同上実施の形態に係るワーク搬送装置によるシングルワーク搬送での搬送動作の一例を説明するための上面図である。 （Ａ）はタンデムプレスラインにおいて複数のワークＷを並行して搬送する場合の一例（一台のプレス機械内に一つの金型Ｄが設置され、その金型Ｄに複数のワークがセットされる場合）を示す上面図であり、（Ｂ）は他の一例（一台のプレス機械に二つの金型Ｄ（Ｄ１，Ｄ２）が設置される場合）を示す上面図である。 ワークの傾斜部にピアス加工（パンチとダイスを用いた穴開け加工）によりピアス穴（開口部）を形成する場合の問題点及び望ましいピアス穴について説明した図である。

以下に、本発明に係るプレス機械のワーク搬送装置の一例を示す実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

ここで、本実施の形態に係るプレス機械のワーク搬送装置の構成例を説明する。
図１は、本実施の形態に係るワーク搬送装置の斜視図、図２は本実施の形態に係るワーク搬送装置の第２アーム及びワーク保持装置を抜き出して示す正面図、上面図（平面図）、右側面図、斜視図を示す大図である。

本実施の形態に係るプレス機械のワーク搬送装置１は、図１に示すように、
ワーク搬送方向（Ｘ軸方向）の幅方向（ワーク搬送幅方向：Ｙ軸方向）に沿ってプレスライン（プレスマシン）等に固定的に設置される固定フレームＦに対して上下方向（鉛直方向、Ｚ軸方向）に移動可能に支持されると共に、２つのアーム（第１アーム１１（上腕）と第２アーム１２（前腕）；これらアームを搬送アームとも称する）を有するアームユニット１０Ａ，１０Ｂを備えた２台のスカラロボット（ロボット）１Ａ、１Ｂと、
２台のスカラロボット１Ａ、１Ｂを夫々独立して（相互独立に）固定フレームＦに対して昇降動作させる昇降機構２Ａ、２Ｂと、
２つのアームユニット１０Ａ、１０Ｂのそれぞれの第２アーム１２の先端に支持されるワーク保持装置３と、
を備えて構成されることができる。
ただし、本発明に係るワーク搬送装置においては、スカラロボットが１台の場合も含まれると共に、昇降機構（２Ａ、２Ｂ）を備えない構成を採用することも可能である。

なお、ワーク保持装置３は、クロスバーＣＢに取り付けられた脚部４に支持される吸着装置５（磁気吸着、バキュームカップ等の真空（或いは負圧）吸着などを利用したワーク保持装置）によりワークＷを保持・解放可能に構成されることができる。

スカラロボット１Ａ（１Ｂ）を昇降（Ｚ軸方向へ移動）させる昇降機構２Ａ（２Ｂ）は、電動モータ（サーボモータ等）、ボールネジ、ボールネジナット（スクリュウ）、リニアガイドレール等を含んで構成され、略垂直（Ｚ軸方向）に配設されるボールネジに対して昇降（上下動）されるボールネジナットに昇降フレーム１３を介してスカラロボット１Ａ（１Ｂ）が接続された構成になっている。

そして、電動モータ（サーボモータ等）の駆動力によりボールネジを所定回転（或いは反対方向）に回転することで、スカラロボット１Ａ（１Ｂ）を上方向（或いは下方向）（Ｚ軸方向）に昇降動作させることができるようになっている。

ここで、２台のロボット１Ａ（１Ｂ）は、夫々、対応するアームユニット１０Ａ（１０Ｂ）を備えて構成されるが、アームユニット１０Ａ（１０Ｂ）は、
昇降フレーム１３に第１関節１０Ｘ（略垂直軸、Ｚ軸、肩部分）を介して略水平面内（ＸＹ平面内）を回転自在に支持される第１アーム１１（上腕）と、
第１アーム１１の先端に第２関節１０Ｙ（略垂直軸、Ｚ軸、肘関節）を介して略水平面内（ＸＹ平面内）を回転（或いは回動、枢動。以下、同様）自在に支持される第２アーム１２（前腕）と、
アームユニット１０Ａ（１０Ｂ）の夫々の第２アーム１２の先端に、第３関節１０Ｚを介して略水平面内（ＸＹ平面内）を回転自在に連結されるワーク保持装置３（クロスバーＣＢ）と、
第１アーム１１を昇降フレーム１３に対して第１関節１０Ｘ廻りに回転（旋回）駆動する第１アーム駆動機構ＤＭ１（電動モータ（サーボモータ等）、必要に応じて減速機）と、
第２アーム１２を第１アーム１１に対して第２関節１０Ｙ廻りに回転（旋回）駆動する第２アーム駆動機構ＤＭ２（電動モータ（サーボモータ等）、必要に応じて減速機）と、
ワーク保持装置３を第２アーム１２の先端に対して第３関節１０Ｚ廻りに回転（旋回）駆動するワーク保持装置旋回（回転）駆動機構ＤＭ３と、
を備えて構成されている。

かかる構成を有する２台のロボット１Ａ（１Ｂ）のアームユニット１０Ａ（１０Ｂ）を、互いに独立に駆動制御することで、例えば、各第１アーム駆動機構ＤＭ１、各第２アーム駆動機構ＤＭ２により、各第１アーム１１と各第２アーム１２を各関節廻りに回転させることで、２つのワークＷをそれぞれ独立にワーク搬送方向（Ｘ軸方向）へ移動（ワーク搬送）させることができるようになっている。

なお、ワーク保持装置旋回駆動機構ＤＭ３により、ワーク保持装置３を第２アーム１２に対して第３関節１０Ｚ廻りに回転（旋回）させることで、２つのワークＷの搬送中における水平面内における姿勢をそれぞれ独立に制御することができるようになっている。

更に、本実施の形態においては、第２アーム１２の先端と、ワーク保持装置３（吸着装置５）と、の間に、チルト駆動機構ＴＭが備えられている。

なお、チルト駆動機構ＴＭは、電動モータ（サーボモータ等）や必要に応じて備えられる減速機により、第２アーム１２に対して、第４関節２０Ｘ廻りに、ワーク保持装置３（吸着装置５）延いてはこれに支持されているワークＷを相対回転させることができるように構成されている。

本実施の形態に係るプレス機械のワーク搬送装置１（ロボット１Ａ、１Ｂ）では、図１、図２に示す状態（例えば初期状態）にて、昇降機構２Ａ、２Ｂにより、ロボット１Ａ、１Ｂを夫々独立して（相互独立に）固定フレームＦに対して昇降動作させることで、上流工程側の金型（ベッド）、ワーク置き場、或いはベルトコンベア上のワークＷ（ワーク搬送方向に関して並列配置されたワークＷ）を、吸着装置５により吸着支持することができるようになっている。

＜旋回動作＞
ワーク搬送装置１（スカラロボット１Ａ、１Ｂ）は、図３、図４に示すように、図１、図２の状態から、ワーク保持装置旋回駆動機構ＤＭ３により、ワーク保持装置３を第２アーム１２の先端に対して第３関節１０Ｚ廻りに９０度回転（旋回）させることで、２つのワークＷの長手方向（長軸方向）がワーク搬送方向に略平行となるような姿勢に、それぞれ独立に制御することができるようになっている。ただし、旋回角度は任意に制御可能である。

＜チルト動作＞
ワーク搬送装置１（スカラロボット１Ａ、１Ｂ）は、図５、図６に示すように、図３、図４の状態から、チルト駆動機構ＴＭにより、第２アーム１２に対して、第４関節２０Ｘ廻りに、ワーク保持装置３（吸着装置５）延いてはこれに支持されているワークＷを所定のチルト角度（図５、図６では１５度）それぞれ独立に相対回転させて、ワークＷの支持姿勢をワーク搬送方向から見たときに「ハ」の字状（図６（Ａ）参照）にすることができるようになっている。ただし、チルト角度は任意に制御可能である。

但し、ワーク搬送装置１（スカラロボット１Ａ、１Ｂ）は、図７、図８に示すように、図１、図２の状態から、チルト駆動機構ＴＭにより、第２アーム１２に対して、第４関節２０Ｘ廻りに、ワーク保持装置３（吸着装置５）延いてはこれに支持されているワークＷを所定角度（図７、図８では１５度）それぞれ独立に相対回転させて、ワークＷの支持姿勢をワーク搬送幅方向から見たときにワーク平面が水平面と交差する状態（図８（Ｃ）参照）にすることも可能である。

このように、本発明に係る一実施の形態のプレス機械のワーク搬送装置１によれば、
互いに独立して略水平面内にて旋回（揺動、枢動）動作制御（駆動制御）される複数の搬送アーム（第１、第２アーム１１、１２）（本実施の形態では搬送アームを２本としているが、２本以上の搬送アームを連結した構成とすることも可能である）を備えたスカラロボット１Ａ、１Ｂ）において、先端アーム（第２アーム１２）がワークを保持するワーク保持装置３を備え、
該先端アーム（第２アーム１２）には、ワーク保持装置３を略水平面内で旋回（回動、揺動、枢動）させるためのワーク保持装置旋回駆動機構ＤＭ３と、ワーク保持装置３を水平方向軸廻りに旋回（回動、揺動、枢動）させてチルトさせるためのチルト駆動機構ＴＭと、を備え、これらの動作を連携させることにより、並行して搬送されてくる複数のワークＷが、それらの断面形状（ワーク搬送方向に略直交する略垂直平面により切断された断面形状）がワーク搬送方向から見て「ハの字」の姿勢（図６（Ａ）参照）になるように保持制御することが可能である。

そして、ワーク載置面が傾斜した金型を準備すれば、上述のように、その傾斜したワーク載置面に合わせて複数のワークの姿勢を制御することができるので、ワークの金型へのセットを安定して行える（ワークの位置ずれ発生を抑制しながらセットできる）だけでなく、ワークの傾斜部を水平に保ちながらワークを金型にセットすることが可能となる（図９（Ａ）、（Ｂ）等参照）。

その結果、並行搬送された複数ワークの各傾斜部に対して、ワークの傾斜部の厚み方向に沿ったピアス用パンチの打込みを、スライドの昇降方向に沿って実行させることができるため、従来のようなカムを金型内に組み込んだ複雑な構造を採用することなく、所望形状のピアス穴を複数ワークの各傾斜部に傾斜部平面に対して略直交させて形成することができる。
つまり、生産コストの増大を抑制しつつ、所望のピアス成形を実行することが可能となる。

また、本実施の形態に係るワーク搬送装置によれば、ワークをチルト（傾斜）させることができるので、ワークに傾斜部が存在するような場合であっても、水平な場所へワークを解放して置く場合には、傾斜部の先端側が先に水平な場所と接触し、遅れてワーク保持装置に保持されていた部分が落下するような状態となることを抑制できるので、落下によりワークが暴れて振動騒音が大きくなるなどおそれを発生させることなく、一定の位置にワークを正確に置くことができると共に、ワークの高速搬送の実現に貢献可能である。

すなわち、本実施の形態によれば、ワークに傾斜部が存在する場合であっても、生産コストの増大を抑制しつつ、外観不良や後工程への悪影響を低減させることができると共に、高速搬送にも貢献可能なワーク搬送装置を提供することができる。

なお、生産モードや非常時等に応じて片側ワーク搬送の状況になったとしても、いずれかの搬送アームのみを動作制御することによって、同様の効果が期待できる。

次に、以上のような動作が可能な本実施の形態に係るプレス機械のワーク搬送装置１（スカラロボット１Ａ、１Ｂ）を利用したワーク搬送の実施態様について説明する。

＜タンデムプレスラインのプレスマシン入口部「Ｆｒｏｎｔ ｏｆ Ｌｉｎｅ（ＦＯＬ）」での一実施態様＞
独立して駆動（動作）制御される複数の水平多関節型搬送アーム（スカラロボット１Ａ、１Ｂ）の第２アーム１２の先端部に取り付けられたクロスバーＣＢについて、ワーク保持装置旋回駆動機構ＤＭ３とチルト駆動機構ＴＭを設けているため、タンデムプレスラインの先端部（ＦＯＬ）において、以下ステップＳ１〜ステップＳ５に記載されているような動作を実行する。

＜ステップ１（Ｓ１）＞
コンベア上の搬送ワークが、コンベア間の移動の際に位置ずれする場合がある。例えば、図１１（Ａ）のように搬送方向に連設されるベルトコンベア間に隙間があると、その影響で、図１１（Ｂ）に示すように、ワークＷが位置ずれするおそれがある。

＜ステップ２（Ｓ２）＞
コンベア端部上に配置されたカメラ等によりワークの姿勢をスキャン（認識）し（図１１（Ａ）参照）、その姿勢情報をワーク搬送装置の制御装置に送信する。かかる機能が、ワーク姿勢情報取得手段の一例に相当する。

＜ステップ３（Ｓ３）＞
ワーク搬送装置の制御装置では、該姿勢情報に基づき、位置ずれしたワークＷの姿勢に応じて搬送アーム（第２アーム１２）の先端に支持されているクロスバーＣＢを、ワーク保持装置旋回駆動機構ＤＭ３により、第３関節１０Ｚ廻りに所定に（ワークＷを吸着保持し易い角度まで）旋回させたうえで、ワークＷを吸着装置５により吸着保持する（図１１（Ｂ）参照）。
このとき、ワークＷの姿勢（吸着保持面（ワーク保持面）の傾斜度合い）をカメラ等により取得し、それに応じて、クロスバーＣＢを、チルト駆動機構ＴＭにより、第４関節２０Ｘ廻りに旋回（チルト）させて、ワークＷを吸着装置５により吸着保持する構成とすることも可能である。

＜ステップ４（Ｓ４）＞
クロスバーＣＢを旋回及びチルト駆動させながら、複数のワークＷを対称的な傾斜関係（ハの字）（図６（Ａ）等参照）になるようにプレスマシン内に搬送（搬入）する（図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）参照）。

＜ステップ５（Ｓ５）＞
ハの字形状に保持された複数のワークＷを、金型の傾斜部にセットする（図９（Ａ）、図９（Ｂ）等参照）。

このように、本発明のワーク搬送装置１によれば、略水平面内での旋回（回動、揺動）によってワーク搬送方向に動作（移動）する第２アーム１２の先端部に対して、ワーク保持装置旋回駆動機構ＤＭ３とチルト駆動機構ＴＭを設けることで、ワーク保持装置３（クロスバーＣＢ）延いてはワークＷを略水平面内にて旋回させること及びチルト（傾斜）させることができるので、本ワーク搬送装置単独で、コンベア上を搬送されてくるワークＷの姿勢を補正しつつ、プレスマシン内の金型の傾斜載置部に応じて複数のワークＷをハの字形状に保持してコンベアからプレスマシン内へ搬送（搬入）することなどが可能となる。

従って、本発明に係るワーク搬送装置１によれば、従来からタンデムプレスラインのワーク搬入側（ＦＯＬ）にてよく使用されていたセンタリングロボット（ワーク姿勢補正用ロボット：図１３参照）を、ワーク搬送装置とは別に設置する必要がなくなるため、省スペースの搬送ラインを、より低コストに実現することができる。

＜タンデムプレスラインのプレスマシン出口部「Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ（ＥＯＬ）」での一実施態様＞
独立して駆動（動作）制御される複数の水平多関節型搬送アーム（スカラロボット１Ａ、１Ｂ）の第２アーム１２の先端部に取り付けられたクロスバーＣＢについて、ワーク保持装置旋回駆動機構ＤＭ３とチルト駆動機構ＴＭを設けているため、タンデムプレスラインの後端部（ＥＯＬ）においても、以下ステップＳ１１〜ステップＳ１５に記載されているような動作を実行する。

＜ステップ１１（Ｓ１１）＞
同時にプレス加工された複数のワークＷ（ワーク搬送幅方向に沿って並列なワークＷ）がプレスマシンの金型上において、ワーク搬送方向から見て「ハの字」形状に載置されている（図１４（Ａ）参照）。

＜ステップ１２（Ｓ１２）＞
クロスバーＣＢの延在方向がワーク搬送方向に沿うようにクロスバーＣＢが姿勢制御されると共に、クロスバーＣＢをチルト駆動することによって、クロスバーＣＢに取り付けられたワーク保持装置３がワーク搬送方向から見て「ハの字」形状に姿勢制御される（図図９参照）。

＜ステップ１３（Ｓ１３）＞
「ハの字」形状に姿勢制御されたワーク保持装置３によって、「ハの字」形状に載置された加工済ワーク（図９参照）を吸着保持する（図１４（Ａ）参照）。

＜ステップ１４（Ｓ１４）＞
ワーク保持装置３に保持された複数の加工済ワークは、クロスバーＣＢをチルト駆動（Ｓ１２におけるチルト駆動とは逆方向のチルト駆動）することによって、ワーク保持装置３延いては加工済ワークを略水平姿勢に制御される（図１４（Ｂ）参照）。

＜ステップ１５（Ｓ１５）＞
略水平姿勢に保持された加工済ワークは、搬送アーム（スカラロボット１Ａ、１Ｂ）によって金型（プレスマシン）側からコンベア側に搬送されると共に、略水平面内において９０度旋回するように姿勢制御される（図１５参照）。
このように、略水平面内において９０度旋回させた状態でコンベア上に加工済ワークを置くのは、コンベアの側方から加工済ワークを観察することによるコンベア上での作業者等による検品作業の際に、加工済ワークの重点箇所等を外部から観察し易くするなどして、検品作業を効率良くかつ信頼性高く行なうことができるようにするためである。

このように、本発明のワーク搬送装置１によれば、略水平面内での旋回（回動、揺動）によってワーク搬送方向に動作（移動）する第２アーム１２の先端部に対して、ワーク保持装置旋回駆動機構ＤＭ３とチルト駆動機構ＴＭを設けることで、ワーク保持装置３（クロスバーＣＢ）延いてはワークＷを略水平面内にて旋回させること及びチルト（傾斜）させることができるので、本ワーク搬送装置単独で、プレスマシンの金型内で互いに対称的に傾斜（たとえば、ワーク搬送方向から見て「ハの字」形状に傾斜）した複数の加工済ワークを直接保持でき、さらにそのまま加工済ワークを略水平状態で所定角度（たとえば90度）旋回させながらコンベア等の下流工程まで搬送（搬出）することなどが可能となる。

従って、本発明に係るワーク搬送装置１によれば、図１６に示すような、従来からタンデムプレスラインのワーク搬出側（ＥＯＬ）にてよく使用されていたシャトルフィーダ（上流工程側のワーク搬送装置と、下流工程側のコンベアと、の間でのワークの移送を担当するワーク移送装置）や振分ロボット（シャトルフィーダによって移送されてきたワークを姿勢を整えながらコンベア上に移し載せる役割を担う手段）を設置する必要がなくなるため、ライン長の短い省スペースの搬送ラインを、より低コストに実現することができる。

ここで、本実施の形態に係るワーク搬送装置１の具体的な一構成例について詳細に説明しておく。
図１０に示すように、本実施の形態に係るワーク搬送装置１においては、
昇降フレーム１３に対して第１関節１０Ｘ廻りに旋回（回転）に支持されている第１アーム１１の先端に第２関節１０Ｙ（略垂直軸）を介して略水平面内を旋回（回転）自在に第２アーム１２（前腕）が支持されると共に、第２アーム１２の先端には第３関節１０Ｚを介して略水平面内を旋回（回転）自在にワーク保持装置３（クロスバーＣＢ）が連結されている。
なお、第１アーム１１を昇降フレーム１３に対して第１関節１０Ｘ廻りに回転（旋回）駆動する第１アーム駆動機構ＤＭ１（電動モータ（サーボモータ等）、必要に応じて減速機）が備えられている。

そして、図１０に示すように、第２アーム１２を第１アーム１１に対して第２関節１０Ｙ廻りに回転（旋回）駆動する第２アーム駆動機構ＤＭ２（電動モータ（サーボモータ等）、必要に応じて減速機）は、第２アーム回転用駆動モータ２０を含んで構成され、該第２アーム回転用駆動モータ２０は第１アーム１１に取り付けられ、その出力回転軸にギヤ（外周ギヤ）２１が取り付けられている。

このギヤ２１にはギヤ（外周ギヤ）２２が噛合されていて、ギヤ２２は第１アーム１１に対して第２関節１０Ｙ廻りに回転自在に支持され、ギヤ２１により第２関節１０Ｙ廻りに回転（旋回）駆動されるように構成されている。

一方、ギヤ２２には第２アーム１２が取り付けられているため、第２アーム駆動機構ＤＭ２の第２アーム回転用駆動モータ２０を回転駆動することにより、第１アーム１１に対して第２アーム１２が第２関節１０Ｙ廻りに回転（旋回）駆動されるようになっている。

また、ワーク保持装置３（クロスバーＣＢ）を第２アーム１２の先端に対して第３関節１０Ｚ廻りに回転（旋回）駆動するワーク保持装置旋回駆動機構ＤＭ３は、第２関節１０Ｙと同軸的に配設される旋回駆動モータ３０（電動モータ（サーボモータ等））と、その出力回転軸に取り付けられた旋回用駆動プーリ３１と、該旋回用駆動プーリ３１に対してベルト３２を介して回転連結される旋回用被駆動プーリ３３と、を含んで構成されている。

なお、これら旋回用駆動プーリ３１、ベルト３２、旋回用被駆動プーリ３３は、第２アーム１２の内部（内側）に収容されている。

すなわち、ワーク保持装置旋回駆動機構（ワーク保持装置回転駆動機構）ＤＭ３の駆動力の伝達系（経路等）は、第２アーム１２の内部（内側）に収容されている。なお、例示した、旋回用駆動プーリ３１、ベルト３２、旋回用被駆動プーリ３３によるベルト駆動による伝達系に限定されるものではなく、本発明に係るワーク保持装置旋回駆動機構（ワーク保持装置回転駆動機構）ＤＭ３の駆動力の伝達系としては、傘歯車やシャフト等を利用した他の伝達系なども採用することができるものである。

また、旋回駆動モータ３０は、第１アーム１１の第２関節１０Ｙ付近に設けられている凹部２３に収容されていると共に、第２関節１０Ｙの同軸上に第１アーム１１と略一体的に取り付けられている。

旋回用駆動プーリ３１は第２関節１０Ｙと同軸的に配設されるが、旋回用被駆動プーリ３３は第３関節１０Ｚと同軸的に配設されていると共に、第２アーム１２の先端に対して第３関節１０Ｚ廻りに回転自在に支持されているブラケット３４に取り付けられている。なお、ブラケット３４にはワーク保持装置３（クロスバーＣＢ）が取り付けられている。

従って、旋回駆動モータ３０を回転駆動すると、旋回用駆動プーリ３１が回転され、それに応じてベルト３２を介して回転連結されている旋回用被駆動プーリ３３が回転駆動される。

旋回用被駆動プーリ３３は、必要に応じて備えられる旋回（回転）用減速機５２等を介してブラケット３４に連結され、ブラケット３４は、第２アーム１２の先端に対して第３関節１０Ｚ廻りに回転自在に支持されているので、旋回用被駆動プーリ３３の回転はブラケット３４延いてはワーク保持装置３（クロスバーＣＢ）を第２アーム１２の先端に対して第３関節１０Ｚ廻りに相対回転させることになる。

更に、本実施の形態に係るワーク搬送装置１は、第２アーム１２の先端と、ワーク保持装置３（吸着装置５）と、の間に、チルト駆動機構ＴＭが備えられている。

チルト駆動機構ＴＭは、図１０に示すように、第１アーム１１の第２関節１０Ｙ付近に設けられている凹部２３内に収容されて第１アーム１１と略一体的に取り付けられているチルト駆動モータ４０（電動モータ（サーボモータ等））を含んで構成されている。

このチルト駆動モータ４０の出力回転軸は第２関節１０Ｙと略平行に配設されると共にチルト用駆動プーリ４０Ａが取り付けられている。該チルト用駆動プーリ４０Ａにはベルト４０Ｂを介して第２チルト用駆動プーリ４０Ｃが回転連結されている。第２チルト用駆動プーリ４０Ｃは、図１０に示すように、旋回駆動モータ３０の出力回転軸と同軸的にその外周に回転自在に支持されている。すなわち、第２チルト用駆動プーリ４０Ｃは、旋回駆動モータ３０の出力回転軸の回転力からは独立して該出力回転軸の外周に回転自在に支持されている。

更に、第２チルト用駆動プーリ４０Ｃには、ベルト４０Ｂの下方にて別のベルト４２が巻き掛けられている第３チルト用駆動プーリ４１が連結されていて、該ベルト４２は反対側にてチルト用被駆動プーリ４３に巻き掛けられている。

ここで、これらチルト用駆動プーリ４０Ａ、ベルト４０Ｂ、第２チルト用被駆動プーリ４０Ｃ、第３チルト用駆動プーリ４１、ベルト４２、チルト用被駆動プーリ４３は、第２アーム１２の内部（内側）に収容されている。

すなわち、チルト駆動機構ＴＭの駆動力の伝達系（経路等）は、第２アーム１２の内部（内側）に収容されている。なお、例示した、チルト用駆動プーリ４０Ａ、ベルト４０Ｂ、第２チルト用被駆動プーリ４０Ｃ、第３チルト用駆動プーリ４１、ベルト４２、チルト用被駆動プーリ４３によるベルト駆動による伝達系に限定されるものではなく、本発明に係るチルト駆動機構ＴＭの駆動力の伝達系としては、傘歯車やシャフト等を利用した他の伝達系なども採用することができるものである。

そして、チルト用被駆動プーリ４３は第３関節１０Ｚと同軸的に配設されるが、チルト用被駆動プーリ４３に接続されているシャフト４４は、旋回用被駆動プーリ３３の中空回転軸の内側を通過して、ブラケット４３の内側まで延在されている。従って、チルト用被駆動プーリ４３及びシャフト４４は、旋回用被駆動プーリ３３やブラケット３４から独立して第３関節１０Ｚ廻りに回転可能となっている。

シャフト４４の先端側（プーリ４３の反対側）は、ブラケット４３の内側まで延在され、その先端には傘歯車４５が取り付けられている。この傘歯車４５は、シャフト４４と略直交し、クロスバーＣＢと略平行に配設される水平シャフト４７に固定されている傘歯車４６に噛合されている。

また、水平シャフト４７は第４関節２０Ｘと同軸的にブラケット４３に回転自在に支持されていて、該水平シャフト４７にはギヤ４８が取り付けられている。

ギヤ４８は、ギヤ４９に噛合されていて、該ギヤ４９は歯車機構５０やチルト用減速機５１等を介して、クロスバーＣＢに連結されている。

従って、チルト駆動モータ４０を回転駆動すると、チルト用駆動プーリ４０Ａ、ベルト４０Ｂ、第２チルト用被駆動プーリ４０Ｃを介して、第３チルト用駆動プーリ４１が回転され、それに応じてベルト４２を介して回転連結されているチルト用被駆動プーリ４３が回転駆動される。チルト用被駆動プーリ４３にはシャフト４４が連結されているので、傘歯車４５、４６を介して、水平シャフト４７が回転駆動されることになる。

そして、該水平シャフト４７の回転が、ギヤ４８、４９、歯車機構５０、チルト用減速機５１を介して、クロスバーＣＢに伝達され、クロスバーＣＢが第４関節２０Ｘ廻りに回転させることで、ワーク保持装置３延いてはワークＷを、ブラケット４３や第２アーム１２に対して、第４関節２０Ｘ廻りに、相対回転（チルト）させることができるようになっている。

このように、本実施の形態に係るワーク搬送装置１によれば、図１０に示したような構成の第２アーム駆動機構ＤＭ２、チルト駆動機構ＴＭを備えているので、第２アーム１２に対してワーク保持装置３（クロスバーＣＢ）延いてはワークＷを第３関節１０Ｚ廻りに旋回させることができると共に、第４関節２０Ｘ廻りにチルトさせることができる。

また、本実施の形態に係るワーク搬送装置１によれば、チルト用駆動モータ４０を旋回用駆動モータ３０の近傍の凹部２３内に配置し、プーリ（３１、３３、４０Ａ、４０Ｃ、４１、４３）及びベルト（３２、４０Ｂ、４２）（更にはシャフト４４）等を第２アーム１２の内部に設けることにより、第２アーム１２の外側におけるモータ用配線等の引き回しを減少（径が大きく、低柔軟性のモータ用配線が減少）をさせることができる。

また、モータ用配線等を第２関節１０Ｙの外側に引き回す場合、第１アーム１１と第２アーム１２の第２関節１０Ｙを中心とする屈伸動作により、当該引き回したモータ用配線等に慣性力が作用し、モータ用配線等の暴れ（揺動）が生じて破断等し易くなるが、このようなおそれを、図１０に示すような構成（モータ用配線等を第２アーム１２の内部に配置する構成）のワーク搬送装置１によれば抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、プーリ（３１、３３、４０Ａ、４０Ｃ、４１、４３）及びベルト（３２、４０Ｂ、４２）（更にはシャフト４４）等を第２アーム１２の内部に設けていると共に、第２アーム１２の外側におけるモータ用配線等の引き回しによる制限等がないため、第２アーム１２の先端部に取り付けられたクロスバーＣＢの旋回動作範囲及びチルト可動範囲を拡大することができる。

また、本実施の形態によれば、プーリ（３１、３３、４０Ａ、４０Ｃ、４１、４３）及びベルト（３２、４０Ｂ、４２）（更にはシャフト４４）等を第２アーム１２の内部に設けていると共に、第２アーム１２の外側におけるモータ用配線等の引き回しによる制限等がないため、第１アーム１１、第２アーム１２のワーク搬送方向（フィード方向）に対する略水平面内での９０度旋回動作（ワーク搬送動作）が容易となる。

また、本実施の形態によれば、前述のＦＯＬやＥＯＬでの実施態様を確実に実施することができる。

また、本実施の形態によれば、プーリ（３１、３３、４０Ａ、４０Ｃ、４１、４３）及びベルト（３２、４０Ｂ、４２）（更にはシャフト４４）等を第２アーム１２の内部に設けていると共に、第２アーム１２の外側におけるモータ用配線等の引き回しによる制限等がないため、クロスバーＣＢの９０度旋回動作及びチルト動作を確実に行うことができ、延いてはワーク搬送方向から見たワークの「ハの字」の姿勢制御も安定して実現することができる。

また、本実施の形態によれば、クロスバーＣＢをチルト駆動させるためのモータを、旋回駆動用モータに隣接して配置した搬送アーム内構造を採用することにより、また、プーリ（３１、３３、４０Ａ、４０Ｃ、４１、４３）及びベルト（３２、４０Ｂ、４２）（更にはシャフト４４）等を第２アーム１２の内部に設けた構成を採用するこおにより、第２アーム１２の略垂直方向（上下方向）厚さを薄くすることができるので、プレスマシンにおいて上下動する金型に第２アーム１２が入り込む際に、金型等と干渉するおそれを抑制することができるため、プレスマシンの加工速度延いてはライン速度を向上させることに貢献可能である。

また、本実施の形態によれば、チルト用駆動モータ４０を旋回用駆動モータ３０の近傍の凹部２３内に配置したので、上記と合わせて、プレスマシンにおいて上下動する金型に入り込む部分の垂直方向（上下方向、鉛直方向）における厚さを薄くすることができるので、金型等と干渉するおそれを抑制することができるため、プレスマシンの加工速度延いてはラインの生産速度を向上させることに貢献可能である。

ところで、上記ではワークＷをワーク搬送横方向に並列させた加工する場合について例示的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、シングルワーク（単一ワーク）を搬送する場合にも適用可能である。

例えば、本発明は、図１７に示すような加工済の大型のシングルワークＷを搬送する場合には、図１７の上段図のように大型シングルワークＷをスカラロボット１Ａ，１Ｂにて保持した状態から、一方の搬送アーム（スカラロボット）１Ａと他方の搬送アーム（スカラロボット）１Ｂの伸張度を変えながらクロスバーＣＢを旋回駆動する制御を行うことにより（図１７の下段図参照）、検品作業効率の向上のためのワーク姿勢に（ワークの向きを検査員が検査し易い向きに）変更しつつ、ワークを金型からコンベア上に搬送（搬出）することが可能となる。

また、上述した実施の形態では、スカラロボット１Ａ（１Ｂ）をワーク搬送幅方向に並設した場合を例示して説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、スカラロボット１Ａ或いは１Ｂの一台のみでワーク搬送を行なう場合にも適用可能である。

以上で説明した実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。

１ ワーク搬送装置
１Ａ、１Ｂ ロボット（スカラロボット）
１０Ａ，１０Ｂ アームユニット
１０Ｘ 第１関節（肩関節）
１０Ｙ 第２関節（肘関節）
１０Ｚ 第３関節(手首)
２０Ｘ 第４関節（チルト軸）
１１ 第１アーム（上腕）
１２ 第２アーム（前腕）
１３ 昇降フレーム
２０ 第２アーム回転用駆動モータ
２１ ギヤ（外周ギヤ）（駆動ギヤ）
２２ ギヤ（外周ギヤ）（被駆動ギヤ）
２３ 凹部
３ ワーク保持装置
５ 吸着装置
ＣＢ クロスバー
３０ 旋回駆動モータ
３１ 旋回用駆動プーリ
３２ ベルト３２
３３ 旋回用被駆動プーリ
３４ ブラケット
４０ チルト駆動モータ
４０Ａ チルト用駆動プーリ
４０Ｂ ベルト
４０Ｃ 第２チルト用駆動プーリ
４１ チルト用駆動プーリ
４２ ベルト４２
４３ チルト用被駆動プーリ
４４ シャフト
４５ 傘歯車
４６ 傘歯車
４７ 水平シャフト
４８ ギヤ
４９ ギヤ
５０ 歯車機構
５１ チルト用減速機
ＤＭ１ 第１アーム駆動機構
ＤＭ２ 第２アーム駆動機構
ＤＭ３ ワーク保持装置旋回駆動機構
ＴＭ チルト駆動機構
Ｆ 固定フレーム

Claims (4)

1. プレス機械に用いられるワーク搬送装置であって、
   基端側が第１関節を介して略水平面内を回転自在に支持される第１アームと、
   該第１アームの先端側にその基端側が第２関節を介して略水平面内を回転自在に支持される第２アームと、
   第２アームの先端側に第３関節を介して略水平面内を回転自在に支持されると共に、ワークを解放可能に保持するワーク保持装置と、
   第１アームを第１関節廻りに回転駆動する第１アーム駆動機構と、
   第２アームを第１アームに対して第２関節回りに回転駆動する第２アーム駆動機構と、
   ワーク保持装置を第２アームに対して第３関節回りに回転駆動するワーク保持装置回転駆動機構と、
   を備えると共に、
   ワーク保持装置を第２アームの先端に対して第４関節を介してワーク保持装置の長軸廻りに回転駆動するチルト駆動機構を備えた
   ことを特徴とするプレス機械のワーク搬送装置。
2. 前記ワーク保持装置回転駆動機構の駆動源である電動モータが、第２関節付近に搭載されていると共に、該電動モータからワーク保持装置までの駆動力の伝達系が、第２アームの内側に収容されていることを特徴とする請求項１に記載のプレス機械のワーク搬送装置。
3. 前記チルト駆動機構の駆動源である電動モータが、第２関節付近に搭載されていると共に、該電動モータからワーク保持装置までの駆動力の伝達系が、第２アームの内側に収容されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプレス機械のワーク搬送装置。
4. 前記チルト駆動機構により、ワーク保持装置のワーク保持面を略水平面に対して傾斜させた状態でワークを下流工程に載置することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載のプレス機械のワーク搬送装置。
   

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