JP2019069456A - プレス機械のワーク搬送装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、図13に示すような、2台のスカラロボットのアームユニットを相互独立に制御可能に構成し、各スカラロボットのアームユニットの先端をスライドアームで連結したワークの搬送装置が記載されている。
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アームの先端側に備えられワークを保持するワーク保持部と、
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関節廻りに回転駆動する第2アーム駆動機構と、
を含んで構成されたアームユニットを備えたプレス機械のワーク搬送装置であって、
第2関節の外側に配設される配管又は配線が、
その一側が第1アームに支持され他側が第2アームに支持され、
ワーク搬送のために折り畳み状態と伸張状態との間で第1アームと第2アームを屈伸させる際に、第1アームと第2アームとの間の挟み角の変化を利用して、当該配管又は配線を変形させることで、ワーク搬送の際に第2関節廻りに配管又は配線が揺動することを規制するように配設されることを特徴とする。
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アームの先端側に備えられワークを保持するワーク保持部と、
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関節廻りに回転駆動する第2アーム駆動機構と、
を含んで構成されたアームユニットを備えたプレス機械のワーク搬送装置であって、
第2関節の外側に配設される配管又は配線が、
その一側が第1支持部を介して第1アームに支持され他側が第2支持部を介して第2アームに支持され、
第1支持部と第2支持部の第2関節への最短距離が異なると共に、
第1アームと第2アームとの間の挟み角が大きくなるに従い、当該配管又は配線が螺旋形状の一部を構成するように変形されることを特徴とする。
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アームの先端側に備えられワークを保持するワーク保持部と、
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関節廻りに回転駆動する第2アーム駆動機構と、
を含んで構成されたアームユニットを備えたプレス機械のワーク搬送装置であって、
第2関節の外側に配設される配管又は配線を、その一側が第1支持部を介して第1アームに支持され他側が第2支持部を介して第2アームに支持させるが、
配管又は配線を第1支持部及び第2支持部の少なくとも一方から他方へ延在させるにあたって、
配管又は配線が、第1アームと第2アームを折り畳んで重畳させた折り畳み状態にて、第2関節の回転軸を含み当該折り畳み状態での第1アームの長手方向中心線の延在方向に直交する鉛直面と交わるように配設され、
第1アームと第2アームをワーク搬送方向に向けて伸張させたときに、配管又は配線は第2関節の回転軸に沿った方向から見て円弧状に変形するように、配管又は配線が配設されることを特徴とする。
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アームの先端側に備えられワークを保持するワーク保持部と、
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関節廻りに回転駆動する第2アーム駆動機構と、
を含んで構成されたアームユニットを備えたプレス機械のワーク搬送装置であって、
第2関節の外側に配設される配管又は配線を、その一側が第1支持部を介して第1アームに支持され他側が第2支持部を介して第2アームに支持させるが、
配管又は配線を第1支持部及び第2支持部の少なくとも一方から他方へ延在させるにあたって、
第1アームの長手方向中心軸が第2アームの長手方向中心軸と交差するときに、第1支持部における配管又は配線の第1延在開始方向と、第2支持部における配管又は配線の第2延在開始方向とが互いに交差し、
第1アーム及び第2アームがワーク搬送方向に伸張したときに、配管又は配線の第1及び第2延在開始方向が異なることにより、配管又は配線に螺旋状部分が生じるように、配管又は配線が配設されることを特徴とする。
前記第1支持部を通り、かつ第1アームの長手方向に略平行な基準線Rに関して、
前記第2支持部が、第2アームが第1アームに対して屈曲する側とは反対側に位置されることを特徴とすることができる。
前記第1支持部が、
第1アームと第2アームを連結している第2関節の回転軸に関して、第1アームの基端側の第1関節の回動軸側に位置するように配設されることを特徴とすることができる。
前記第2支持部が、
第1アームと第2アームを連結している第2関節の回転軸に関して、ワーク保持部とは反対側に位置するように配設されることを特徴とすることができる。
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。
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a1(上腕)と第2アームa2(前腕);これらアームを搬送アームとも称する。以下、同様。)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a2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。
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a1(上腕)と、
第1アームa1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a2(前腕)と、
アームユニット10A(10B)の夫々の第2アームa2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a1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、必要に応じて減速機)と、
第2アームa2を第1アームa1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、必要に応じて減速機)と、
ワーク保持装置3を第2アームa2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。
図7(A)に示される状態S0から状態S1に至るまでの搬送アームの動作において、その動作開始直後はjerk(ジャーク;加速度振動等)の発生の抑制を考慮しつつ短時間で第2関節10Yの加速度を設定上限値まで増大させ(図7(B)の期間T1)、その後は下流側プレス機P2の方向に加速度を発生させながらもその大きさを徐々に減少(図7(B)の期間T2)させ、状態S2(中間地点)のときに加速度をゼロとする。
S0〜S2までは、このような加速度制御のもとで搬送アームを加速させながら(第1アームa1、第2アームa2を第1関節10X,第2関節10Y周りに回動させて)ワークW1及びW2を搬送する。
状態S2のときにゼロとなった加速度はその後、期間T1及びT2において発生した加速度とは反対向きに設定下限値まで徐々に大きくなりながら発生する(図7(B)の期間T3)。そして、下流側プレスマシンP2への接近に伴って、再びjerk発生の抑制を考慮しつつ短時間で加速度は小さくなり(図7(B)の期間T4)、状態S4のときにゼロとなる。
S2〜S4では、このような加速度制御のもとで搬送アームを減速させながらワークW1及びW2を搬送する。
一端が第1支持部F1を介して第1アームa1に固定され、他端が第2支持部F2を介して第2アームa2に固定された配管等Cは、第1アームa1及び第2アームa2の伸張動作により螺旋状形態(図4、図5等参照)となる。このとき、配管等Cを側面から見た螺旋状部分は搬送方向軸に対して傾斜した形態となり、このときの配管傾斜角度をθ0とする。この状態S0においては慣性力や加振力等の発生の基となる加速度が発生する前なので、配管等Cは揺動しない。
状態S0から第1アームa1と第2アームa2が折り畳まれながらワーク搬送が開始され、その加速度は短時間でいったん増加し、その後はその大きさが徐々に減少する(図7(B)の期間T1、期間T2の前半)。
加速度が短時間で増加する間に速度は徐々に増加するように搬送アームの動作が制御されるので、その間、配管等Cはその螺旋状部分がゆっくりと消失するように変形する。つまり、第2関節10Yの加速度が増加する間(期間T1)は、配管傾斜角度はθ0からθ1に向かって若干増加するだけに過ぎないので、配管等Cはその螺旋状部分により加速度に基づく慣性力や加振力に対して抗しやすい状態(螺旋変形により配管等Cの剛性が増大された状態)を維持する。
その後は、第1アームa1と第2アームa2が折り畳まれることにより配管傾斜角度が大きくなるものの、第2関節10Yの加速度は徐々に減少するため、配管等Cは引き続き慣性力や加振力に対して抗しやすい状態(螺旋状の一部を構成するような形状)を維持する(期間T2の前半)。
このように、ワーク搬送のための加速度が発生しても、螺旋状に変形されて剛性が高められた状態の配管等Cはその加速度の影響を受けにくく、配管等Cの第2関節10Y廻りの揺動が抑制される。
第1アームa1と第2アームa2が折り畳み状態(S2)となることに伴い、配管等Cの螺旋状部分が消失する(初期状態:螺旋変形によるストレスが配管等Cに発生せず配管等Cの剛性アップがなされていない状態となる)。
つまり、配管傾斜角度がさらに増大して略90度(θ2)になる。このとき搬送アーム(第2関節10Y)の速度は最大値となる一方で、第2関節10Yの加速度は状態S1のときから徐々に減少してゼロとなる(図7(B)の期間T2の後半)。従って、配管等Cは搬送方向軸に沿って発生する加速度の影響を受けやすい形態であるものの、その加速度はゼロになっているので、配管等Cの第2関節10Y廻りの揺動は起こりにくい。
第1アームa1と第2アームa2が下流側プレスマシンP2に向けて伸張することにより、配管等Cに螺旋状部分が再び現れ始める。この状態S3における配管等Cの配管傾斜角度は、ワーク搬送方向に直交する垂直面を挟んで状態S1のときとは逆向きに生じる。
つまり、配管傾斜角度が略90度(θ2)から減少してθ3となる。このとき搬送アーム(第2関節10Y)の速度は最大値から減少する一方で、第2関節10Yには期間T1及びT2において発生した加速度とは逆向きの加速度が発生する。つまり、搬送アームが徐々に減速しながら動作する(図7(B)の期間T3)。しかし、その一方で、配管傾斜角度は減少して螺旋状に変形していくため、配管等Cについてのワーク搬送方向に対する剛性は増大する。その結果、配管等Cは加速度に基づく慣性力や加振力に対して十分に抗する状態となる。したがって、引き続き配管等Cは第2関節10Y廻りの揺動が抑制される。
第1アームa1と第2アームa2がさらに伸張することにより、配管傾斜角度が状態S3のときのθ3からθ4に減少する。その一方で、搬送アーム(第2関節10Y)の加速度は、状態S0から状態S2までの間に発生した加速度とは反対向きに設定下限値まで僅かに増加し、その後は短時間でゼロに向けて変化する(図7(B)の期間T3の後半から期間T4まで)。
つまり、この期間に加速度が発生している一方で、配管等Cの配管傾斜角度は減少傾向にあるため、配管等Cは螺旋変形によりその剛性が増大する。その結果、配管等Cは、慣性力や加振力に対して十分に抗する状態を維持できる。したがって、依然として配管等Cの第2関節10Y廻りの揺動は抑制される。
<第1例(図8参照)>
図8(A)〜図8(C)に示すように、
A.配管等Cを、第1アームa1及び第2アームa2に対してそれぞれ支持(第1支持部F1及び第2支持部F2)するが、
B.配管等Cを、第1支持部F1及び第2支持部F2の少なくとも一方から他方へ延在させるにあたって、
C.配管等Cが、第1アームa1と第2アームa2を折り畳んで重畳させた折り畳み状態(ワーク搬送方向に直交する方向に各アームが延在されている状態:図3、図7(A)の状態S2)にて、アーム連結回転軸RSを含み第1アームa1と第2アームa2を折り畳んで重畳させたときの第1アームa1(第2アームa2)の長手方向中心線(第1関節10Xと第2関節10Yを結ぶ直線)の延在方向に直交する基準面(垂直面。以下、同様。)Sと交わるように構成され(言い換えると、第1支持部F1及び第2支持部F2は基準面Sを間に挟んで配設され)、
D.第1アームa1と第2アームa2をワーク搬送方向に向けて伸張させたときに(図2、図4、図5等の状態)、配管等Cはアーム連結回転軸RSに沿った方向から見て円弧状に変形するように(図5(B)参照)、配管等Cは第1アームa1及び第2アームa2へ固定されることができる。
図9(A)〜図9(C)に示すように、
A.配管等Cを、第1アームa1及び第2アームa2に対してそれぞれ支持(第1支持部F1及び第2支持部F2)するが、
B.配管等Cを、第1支持部F1及び第2支持部F2の少なくとも一方から他方へ延在させるにあたって、
E.第1アームa1の長手方向中心軸が第2アームa2の長手方向中心軸と交差するときに、第1支持部F1における配管等Cの延在開始方向D1と、第2支持部F2における配管等Cの延在開始方向D2と、が、互いに交差し、
F.搬送アームがワーク搬送方向に伸張したときに、配管等Cの延在開始方向D1及びD2が異なることにより、配管等Cに螺旋状部分が生じる、
といった構成とすることができる。
上記延在開始方向D1は本発明に係る第1延在開始方向に相当し、上記延在開始方向D2は本発明に係る第2延在開始方向に相当する。
図10(A)〜図10(C)に示すように、
第1例或いは第2例で示した構成に加えて、
第1アームa1上での配管等Cの第1支持部F1を通り、かつ第1アームa1の長手方向に略平行な基準線R(第1アームの長手方向中心軸相当)に関して、
第2アームa2に対する配管等Cの第2支持部F2が、第2アームa2が第1アームa1に対して屈曲する側とは反対側に位置する、
といった構成とすることができる。
図11に示すように、
第1例或いは第2例で示した構成に加えて、
第1アームa1上での配管等Cの第1支持部F1は、
第1アームa1と第2アームa2の連結部における回転軸RS(第2関節10Y)に関して、第1アームa1の回動軸(第1関節10X)側に位置するように構成することができる。
これにより、配管等Cについては、第1支持部F1と第2支持部F2の間で、搬送アームの外表面付近に沿って引き回されつつ、過剰な曲げストレスを伴わずに螺旋状に変形するような所望の長さを確保することができる。つまり、必要以上に配管等Cの長さを確保することがないので、周辺機械との干渉の可能性を低減しつつ、螺旋状への変形の際に配管等C自体の負担が抑制される。
これに対して、第1支持部F1が回転軸RSに関して第1アームa1の回動軸側とは反対側(たとえば、図11の支持部F3)に位置する場合には、過剰な曲げストレスを伴わずに螺旋状に変形するような所望の長さを確保しようとすると、配管等Cは搬送アームから離間するように引き回す必要が生ずる。このような配管等Cの引き回しは、周辺機械との干渉や配管等Cの撓み発生の可能性を招くことになる。また、支持部F3と第1支持部F1との間で配管等Cを搬送アームの外表面付近に沿って引き回すと、螺旋形態に変形するのに必要な配管等Cの長さを確保できなくなってしまうが故に、螺旋状に変形する際に過剰な曲げストレスが配管等Cに加わることになってしまう。
図12に示すように、
第1例或いは第2例で示した構成に加えて、
第2アームa2に対する配管等Cの第2支持部F2は、
第1アームa1と第2アームa2の連結部における回転軸RS(第2関節10Y)に関して、ワーク保持部とは反対側に位置するように構成することができる。
これにより、配管等Cの揺動を抑制できることに加え、配管等Cの自重による下方への撓みを抑制できるので、結果として配管等Cがプレスマシン内の上下の金型に接触(干渉)する可能性を低減することに貢献することができる。
第1支持部F1と第2支持部F2の回転軸RS(第2関節10Y)への最短距離が異なると共に、
第1アームa1と第2アームa2が伸張したときに(挟み角αが大きくなったときに)、配管等Cが螺旋状に変形するような構成であることを特徴とすることができる。
そして、かかるオフセットによっても、搬送アームの屈伸の際に、第1アームa1と第2アームa2との間の挟み角αの変化によって配管等Cを螺旋状に変形させることが可能であり、上述した各種の作用効果を奏する。
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)
a1 第1アーム(上腕)
a2 第2アーム(前腕)
F 固定フレーム
F1 第1支持部(固定部)
F2 第2支持部(固定部)
C 配管等(配線等)(配線及び配管等)
RS 回転軸(第2関節10Y相当)
DM1 第1アーム駆動機構(サーボモータ、減速機等)
DM2 第2アーム駆動機構(サーボモータ、減速機等)
R 基準線(第1アームの長手方向中心軸相当)
Claims (7)
- 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アームの先端側に備えられワークを保持するワーク保持部と、
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関節廻りに回転駆動する第2アーム駆動機構と、
を含んで構成されたアームユニットを備えたプレス機械のワーク搬送装置であって、
第2関節の外側に配設される配管又は配線が、
その一側が第1アームに支持され他側が第2アームに支持され、
ワーク搬送のために折り畳み状態と伸張状態との間で第1アームと第2アームを屈伸させる際に、第1アームと第2アームとの間の挟み角の変化を利用して、当該配管又は配線を変形させることで、ワーク搬送の際に第2関節廻りに配管又は配線が揺動することを規制するように配設されることを特徴とするプレス機械のワーク搬送装置。 - 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アームの先端側に備えられワークを保持するワーク保持部と、
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関節廻りに回転駆動する第2アーム駆動機構と、
を含んで構成されたアームユニットを備えたプレス機械のワーク搬送装置であって、
第2関節の外側に配設される配管又は配線が、
その一側が第1支持部を介して第1アームに支持され他側が第2支持部を介して第2アームに支持され、
第1支持部と第2支持部の第2関節への最短距離が異なると共に、
第1アームと第2アームとの間の挟み角が大きくなるに従い、当該配管又は配線が螺旋形状の一部を構成するように変形されることを特徴とするプレス機械のワーク搬送装置。 - 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アームの先端側に備えられワークを保持するワーク保持部と、
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関節廻りに回転駆動する第2アーム駆動機構と、
を含んで構成されたアームユニットを備えたプレス機械のワーク搬送装置であって、
第2関節の外側に配設される配管又は配線を、その一側が第1支持部を介して第1アームに支持され他側が第2支持部を介して第2アームに支持させ、
配管又は配線を第1支持部及び第2支持部の少なくとも一方から他方へ延在させるにあたって、
配管又は配線が、第1アームと第2アームを折り畳んで重畳させた折り畳み状態にて、第2関節の回転軸を含み当該折り畳み状態での第1アームの長手方向中心線の延在方向に直交する鉛直面と交わるように配設され、
第1アームと第2アームをワーク搬送方向に向けて伸張させたときに、配管又は配線は第2関節の回転軸に沿った方向から見て円弧状に変形するように、配管又は配線が配設されることを特徴とするプレス機械のワーク搬送装置。 - 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アームの先端側に備えられワークを保持するワーク保持部と、
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関節廻りに回転駆動する第2アーム駆動機構と、
を含んで構成されたアームユニットを備えたプレス機械のワーク搬送装置であって、
第2関節の外側に配設される配管又は配線を、その一側が第1支持部を介して第1アームに支持され他側が第2支持部を介して第2アームに支持させ、
配管又は配線を第1支持部及び第2支持部の少なくとも一方から他方へ延在させるにあたって、
第1アームの長手方向中心軸が第2アームの長手方向中心軸と交差するときに、第1支持部における配管又は配線の第1延在開始方向と、第2支持部における配管又は配線の第2延在開始方向とが互いに交差し、
第1アーム及び第2アームがワーク搬送方向に伸張したときに、配管又は配線の第1及び第2延在開始方向が異なることにより、配管又は配線に螺旋状部分が生じるように、配管又は配線が配設されることを特徴とするプレス機械のワーク搬送装置。 - 前記第1支持部を通り、かつ第1アームの長手方向に略平行な基準線Rに関して、
前記第2支持部が、第2アームが第1アームに対して屈曲する側とは反対側に位置されることを特徴とする請求項2〜請求項4の何れか1つに記載のプレス機械のワーク搬送装置。 - 前記第1支持部が、
第1アームと第2アームを連結している第2関節の回転軸に関して、第1アームの基端側の第1関節の回動軸側に位置するように配設されることを特徴とする請求項2〜請求項4の何れか1つに記載のプレス機械のワーク搬送装置。 - 前記第2支持部が、
第1アームと第2アームを連結している第2関節の回転軸に関して、ワーク保持部とは反対側に位置するように配設されることを特徴とする請求項2〜請求項4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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