JP2019069456A - プレス機械のワーク搬送装置 - Google Patents

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桂輔 竹田
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Abstract

【課題】 アームユニットを備えたプレス機械のワーク搬送装置において、アームユニットの関節部分(肘関節)における配線等の破損等の発生を抑制する。【解決手段】 本発明に係るプレス機械のワーク搬送装置1は、第1アームa1と、第2アームa2と、ワークを保持するワーク保持部3と、第1アーム駆動機構DM1と、第2アーム駆動機構DM2と、を含んで構成されたアームユニットを備え、第2関節10Yの外側に配設される配管等Cが、その一側が第1アームa1に支持され他側が第2アームa2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a1と第2アームa2を屈伸させる際に、第1アームa1と第2アームa2との間の挟み角αの変化を利用して、当該配管等Cを変形させることで、ワーク搬送の際に第2関節10Y廻りに配管等C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。【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。
従来より、プレスマシンへの搬入・搬出、プレスマシン間などにおけるワークの搬送装置として、種々のものが提案されている。
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。
ここで、特許文献1に記載されているワーク搬送装置においては、通常、電気を供給するための電力線、各駆動モータからの動力を制御して各アームユニットの姿勢を制御するための信号線、その他の電線や、ワーク把持手段として吸着パッドを用いた場合のエアー配管などを、アームユニットの基端側から先端側(ワーク保持側)まで敷設する必要がある。以下、電力線や信号線等の電線やエアー配管等を総称して「配管等」(或いは配線等)と称することもある。なお、特許文献1では、各アームユニット内の動力伝達機構は省略されている。
特開2009-208080号公報
アームユニットの関節部(肩関節、肘関節など)には、上腕、前腕等の駆動機構(減速機含む)や回転軸及びベアリングをその内部に設けている関係上、上述の配管等をアームユニットの関節部の内部に通すことはできない場合がある。
そこで、アームユニット(上腕、前腕)を屈伸させた場合に前記配管等に無理なストレス等が作用して破損等を招くことが無いように、例えば、図14に示すようなアームユニットの関節部における回転軸を基準として揺動可能な“コの字”形状のガイド部材を備えて構成し、このガイド部材に沿って配管等を固定するようにした形態なども考えられている。
しかし、この形態の場合、搬送装置がプレスマシン間で往復動作する際に発生する加速度(加減速)によって、ガイド部材と共に配管等が揺動してしまうといった実情がある。このような配線等の揺動は、配管等自体の破損を招く一方、アームユニットがプレスマシンに接近した際に、上下の金型と接触(干渉)する可能性を高めてしまうといった実情がある。
本発明は、上述した実情に鑑みなされたもので、略水平面内を揺動可能に構成されたアームユニット(第1のアーム(上腕)及び第2のアーム(前腕))を備えたプレス機械のワーク搬送装置において、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、アームユニットの関節部分(肘関節)における配管等の破損等の発生を抑制することができ、以って低コストで信頼性の高いプレス機械のワーク搬送装置を提供することを目的とする。
本発明に係るプレス機械のワーク搬送装置は、
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。
また、本発明に係るプレス機械のワーク搬送装置は、
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。
また、本発明に係るプレス機械のワーク搬送装置は、
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。
また、本発明に係るプレス機械のワーク搬送装置は、
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。
また、本発明において、
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。
また、本発明において、
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。
また、本発明において、
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。
本発明によれば、略水平面内を揺動可能に構成されたアームユニット(第1のアーム(上腕)及び第2のアーム(前腕))を備えたプレス機械のワーク搬送装置において、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、アームユニットの関節部分(肘関節)における配管等の破損等の発生を抑制することができ、以って低コストで信頼性の高いプレス機械の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ワーク搬送装置の全体構成を示す斜視図である。 (A)は同上実施の形態に係るワーク搬送装置の搬送アームの伸張状態における平面図(上面図)であり、(B)はその正面図(ワーク搬送方向上流側から見た図)であり、(C)はその下面図(底面図)である。 (A)は同上実施の形態に係るワーク搬送装置の搬送アームの折り畳み状態における平面図(上面図)であり、(B)はその正面図(ワーク搬送方向上流側から見た図)であり、(C)はその下面図(底面図)である。 (A)は同上実施の形態に係るワーク搬送装置の第1アーム(上腕)と第2アーム(前腕)の関節部(第2関節、肘関節)の詳細を拡大して示す斜視図であり、(B)は別の角度から見た斜視図であり、(C)は更に別の角度から見た斜視図であり、(D)は(B)のA矢視図(VIEW A)である。 (A)は同上実施の形態に係るワーク搬送装置の伸張状態における第1アーム(上腕)と第2アーム(前腕)の関節部(第2関節、肘関節)の詳細を示す平面図であり、(B)はその拡大図である。 同上実施の形態に係るワーク搬送装置の搬送アームの伸張状態における配管等(配線等)Cの傾斜角θを説明する側面図(ワーク搬送方向幅方向から見た図)である。 (A)は同上実施の形態に係るワーク搬送装置におけるワーク搬送動作の経時的な状態を示す図であり、(B)は(A)の経時的な状態変化に応じて発生する加速度(第2関節部分)を示すタイムチャートである。 (A)は本発明に係るワーク搬送装置の搬送アームに対する配管等(配線等)の配設(敷設)方法を特定するための上面図であり、(B)は側面図であり、(C)は下面図であり、(D)は他の配設(敷設)例の一例を示す側面図である。 (A)は本発明に係るワーク搬送装置の搬送アームに対する配管等(配線等)の配設(敷設)方法を別の角度から特定するための斜視図であり、(B)は上面図であり、(C)は下面図である。 (A)は本発明に係るワーク搬送装置の搬送アームに対する配管等(配線等)の配設(敷設)方法を別の角度から特定するための斜視図であり、(B)は上面図であり、(C)は下面図である。 本発明に係るワーク搬送装置の搬送アームに対する配管等(配線等)の配設(敷設)方法を別の角度から特定するための側面図である。 本発明に係るワーク搬送装置の搬送アームに対する配管等(配線等)の配設(敷設)方法を別の角度から特定するための側面図である。 従来のアームユニットを備えたワーク搬送装置の一例を示した斜視図である。 従来のアームユニットの関節部に揺動可能なコの字形状のガイド部材を備えて構成したワーク搬送装置の一例を示した斜視図である。
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〜図3等に示すように、
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。
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。以下、同様。)、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。
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。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a1と各第2アームa2を各関節廻りに回転させる。この制御により、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)へ移動させることができるようになっている。また、アームユニット10A及び10Bは、固定フレームFの一方の側と他方の側との間で固定フレームFを基準として往復動作することにより、ワークの搬送を繰り返し実行する。
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a2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a2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、電動モータや必要に応じて備えられる減速機により、第2アームa2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:アームユニットの伸張状態)にて、昇降機構2A、2Bにより、ロボット1A、1Bを夫々独立して固定フレームFに対して昇降動作させる。これにより、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。
ここで、図4、図5の拡大図を用いて、本実施の形態に係る第1アーム(上腕)a1と第2アーム(前腕)a2の第2関節部分の構成例を、以下に詳細に説明する。
第1アームa1と第2アームa2とは、回転軸(第2関節10Y、肘関節)を基準として互いに回転する関係にある。言い換えると、第1アームa1と第2アームa2とは、第2関節部の揺動中心である回転軸RS(第2関節10Y。以下、同様。)の廻りを相対回転(揺動)自在に連結されている。
図4、図5に示すように、第1アームa1の上面には、第1アームa1の内部等から引き出された配管等(配線等を含む。以下、同様。)Cを支持(固定等)するための第1支持部(固定部。以下、同様。)F1が取り付けられている。当該第1支持部F1は配管等Cを挿し通した状態で配線等Cの外周を締め付けるなどの方法によってクランプするような一般的な構成を採用することができるが、当該構成に第1支持部F1は限定されるものではない。
また、完全にクランプする場合に限られず、摩擦抵抗等により、配管等Cが長手方向或いは端軸方向に所定程度に移動しないように、更に配管等Cの長手方向中心軸廻りに(回転方向に)回転しないように所定に規制可能な構成であれば、本発明の範囲に含まれるものである。
また、第2アームa2の下面には、第1支持部F1と同様の構成の第2支持部(固定部)F2が取り付けられている。
そして、本実施の形態では、配管等Cは、図3、図4、図5等に示すように、第1アームa1の第1支持部F1にて固定された後、第2関節10Yの外側をループを描きながら下方へ向きを変え、第2支持部F2にて第2アームa2に固定され、それより先端側は第2アームa2の内部或いは下面などを通って第3関節10Z方向へと導かれる。
すなわち、本実施の形態においては、配管等Cは、第1支持部F1と第2支持部F2の間において固定されることなく、図3の搬送アームの折り畳み状態において、第2関節10Yの外側にてワーク搬送方向から見てループを描くように円弧状に配設される。ここで、搬送アームの折り畳み状態とは、第1アームa1と第2アームa2が垂直方向から見たときに重畳する状態のことを意味する。また、配管等Cは、第1支持部F1にて第1アームa1の長手方向に沿って回転軸RSに向けて延在を開始する姿勢を維持し、第2支持部F2にて第2アームa2の長手方向に沿って回転軸RSから離れるように延在を開始する姿勢を維持する。
なお、第1アームa1の長手方向中心軸は、第1関節10Xと第2関節10Yとを結ぶ線に相当し、第2アームa2の長手方向中心軸は、第2関節10Yと第3関節10Zとを結ぶ線に相当する。
また、配管等Cは第1支持部F1と第2支持部F2の間において円管状のパイプ等の内部に挿し通したものなどとすることができるし、配線等が複数本である場合はそのまま結束バンド等で束ねた状態とすることができる。すなわち、配管等Cは、第1支持部F1と第2支持部F2の間において他に固定されることなく、第2関節10Yの外側をループを描くことができるように、所定の剛性を有するものであれば、本数、各種寸法、形状、材質などは特に限定されるものではない。
このような所定の剛性を有する配管等Cを、第1支持部F1と第2支持部F2の間において図3の折り畳み状態では他に固定されることなく、第2関節10Yの外側をループを描くように配設する。次に、図1、図2、図4、図5等に示すように、第1アームa1と第2アームa2が垂直方向(鉛直方向)から見たときに伸張した伸張状態を説明する。この状態は、第1アームa1の長手方向中心軸と第2アームa2の長手方向中心軸とが垂直方向(鉛直方向)から見たときに交差した状態である。この伸張状態では、配管等Cが第1支持部F1と第2支持部F2の間において、図6に示すような配管傾斜角度θをもって螺旋状に変形することになる(図4、図5等参照)。この「螺旋状に」という表現は、「螺旋形状の一部を構成するように」という意味をも含んだものであり、以下同様とする。また、この伸張状態における配管等Cについての第1支持部F1からの延在開始方向は、折り畳み状態における配管等Cについての第1支持部F1からの延在開始方向とほとんど変わることがない。これは、配管等Cと第2支持部F2との関係についても同様である。
すなわち、搬送アームの折り畳み状態において第2関節10Yの外側をループを描くように配設された配管等Cは、上述のような延在開始方向の関係が成り立つように第1支持部F1及び第2支持部F2によって第1アームa1及び第2アームa2に固定される。従って、図3の第1アームa1と第2アームa2の折り畳み状態から、図2、図4、図5などのように第1アームa1と第2アームa2の間の第2関節10Y廻りの挟み角α(図5参照)が大きくなるにつれて、配管等Cは徐々に捻られて螺旋状に変形されることになる。
そして、このように配管等Cが螺旋状に変形されると、この変形により、第1支持部F1と第2支持部F2の間における配管等Cは、ワーク搬送方向に沿って発生する力に対して剛性が上がることになる。そのため、第1アームa1と第2アームa2が屈伸してワーク保持装置3をワーク搬送のために往復動作させる際に加速度(加減速)が生じても、配管等Cはその加速度に基づく慣性力や加振力に抗することができる。その結果、従来のように、配管等Cが第2関節10Yの外側で揺動してしまうといった現象の発生を抑制することができる。
すなわち、本実施の形態に係る配管等Cの敷設(配線)方法によれば、きわめて簡単かつ低コストな構成でありながら、アームユニットの関節部分(肘関節)における配管等の破損等の発生を抑制することができ、以って低コストで信頼性の高いプレス機械のワーク搬送装置を提供することができる。
ここで、本実施の形態に係るワーク搬送装置が行なうワークの搬送動作について以下に具体例を説明する。
(1)伸張状態S0〜折り畳み状態S2(上流側プレスマシンP1からのワーク搬出)
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。
(2)折り畳み状態S2〜伸張状態S4 (下流側プレスマシンP2へのワーク搬入)
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。
<状態S0>(図7(A)参照)
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から状態S1まで>(図7(A)参照)
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。
<状態S2>(図7(A)参照)
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。
<状態S2 → 状態S3>(図7(A)参照)
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。
<状態S3 → 状態S4>(図7(A)参照)
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。
また、このとき、第2アームa2に固定されている配管等Cの部分は、下流側プレスマシンP2のスライドに取り付けられた上金型UD2から遠ざかるように変位する。したがって、プレスマシンP2内へのワーク搬入の際に配管等Cと上金型UD2との間での干渉の発生を抑制することができ、特に高速搬送に有利なものとなる(図7(A)の状態(S4)参照)。
以上のように、配管等Cが第2関節10Yの外側で略垂直に立っている状態(図7(A)の状態S2)は、配管傾斜角度が最大(略90度)となる。この状態は、配管Cにストレスが掛かっていないが故に配管等C自体の剛性が低い状態である。もしこのときにワーク搬送方向に沿って加速度が発生したとすると、配管等Cがその影響を受け易いために、配管等C自体が第2関節10Y廻りを加速度の作用方向に揺動することになる。しかし、本発明では、配管傾斜角度が最大(略90度)のときに加速度がゼロになるため、配管等Cは加速度の影響を受け難くなっている。
一方、第2関節10Yにワーク搬送方向に沿った加速度が発生する区間(状態)では、配管等Cが螺旋状に変形する。これにより、配管傾斜角度が90度よりも小さくなるため、ワーク搬送方向に発生する加速度に基づく慣性力や加振力に対して配管等Cが抗する形態をとることができる。つまり、加速度に対する配管等Cの剛性を増加させることができる。
このように、本実施の形態では、搬送アーム(第1アームa1、第2アームa2、第2関節10Y)に対する配管等Cの固定形態(敷設形態)を工夫するだけで、ワーク搬送方向に沿って発生する加速度の大きさに応じて、配管等Cをその加速度に基づく慣性力や加振力に抗しやすい形態(螺旋状の一部を構成するような形状)に変形させることができる。よって、コスト上昇を特に招くことなく、効果的に配管等Cの第2関節10Y廻りの揺動を抑制することができる。
すなわち、本実施の形態によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、アームユニットの関節部分(肘関節)における配管等の破損等の発生を抑制することができ、以って低コストで信頼性の高いプレス機械のワーク搬送装置を提供することができる。
しかも、本実施の形態では、配管等Cの第2アームa2における固定位置が、アーム回転軸(第2関節10Y)に対してワーク保持部(ワーク保持装置3)とは反対側となっているため、図7(B)の状態S0及び状態S4のときには、配管等Cが上流側プレスマシンP1及び下流側プレスマシンP2からそれぞれ遠ざかる方向に変形する。このことにより、スライドに取り付けられた上金型UD1、UD2に対して配管等Cが干渉(接触)するのを抑制することができ、以ってワークの高速搬送化に貢献可能である。
ここで、配管等Cの第1アームa1及び第2アームa2への敷設(固定)方法について説明する。
<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。
なお、図8(A)〜図8(C)においては、第2支持部F2を第2アームa2の下面に設けた例を示しているが、図8(D)に例示するように、第2アームa2の側面に第2支持部F2’を設けることもできる。また、第1支持部F1と第2支持部F2(F2’)とを上下逆さまに入れ替えて構成することも可能である。
このように、配管等Cを、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(図3、図7(A)の状態S2)にて、基準面Sと交わるように配設すると、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される。このように、ワーク搬送方向に沿って発生する加速度の大きさに応じて、配管等Cが螺旋状の一部を構成するような形状に変形する。これにより、配管等Cは当該加速度に基づく慣性力や加振力に抗しやすい形態となるため、簡単かつ低コストな構成でありながら、効果的に配管等Cの第2関節10Y廻りの揺動を抑制することができる。その結果、搬送アームの関節部分(肘関節)における配線等の破損等の発生を抑制することができる。
<第2例(図9参照)>
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。
なお、図9(A)〜図9(C)においては、第2支持部F2を第2アームa2の下面に設けた例を示しているが、本例においても、図8(D)に例示したように、第2アームa2の側面に第2支持部F2’を設けることができる。また、第1支持部F1と第2支持部F2(F2’)とを上下逆さまに入れ替えて構成することも可能である。
かかる構成によっても、ワーク搬送方向に沿って発生する加速度の大きさに応じて、配管等Cが螺旋状の一部を構成するような形状に変形する。これにより、配管等Cは当該加速度に基づく慣性力や加振力に抗しやすい形態となるため、簡単かつ低コストな構成でありながら、効果的に配管等Cの第2関節10Y廻りの揺動を抑制することができる。その結果、搬送アームの関節部分(肘関節)における配線等の破損等の発生を抑制することができる。
<第3例(図10参照)>
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。
<第4例(図11参照)>
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。
<第5例(図12参照)>
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。
なお、図11、図12においては、第2支持部F2を第2アームa2の下面に設けた例を示しているが、本例においても、図8(D)に例示したように、第2アームa2の側面に第2支持部F2’を設けることができる。また、第1支持部F1と第2支持部F2(F2’)とを上下逆さまに入れ替えて構成することも可能である。
ところで、本発明は、
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。
すなわち、本実施の形態では、第1アームa1と第2アームa2が折り畳み状態のときに、第1支持部F1或いは第2支持部F2に支持されている配管等Cは、第1アームa1或いは第2アームa2の長手方向中心軸に沿った方向に延在される(引き回された)場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、支持部F1或いはF2に支持されている配管等Cは、第1アームa1或いは第2アームa2の長手方向中心軸と交差する方向(第1アームa1或いは第2アームa2の長手方向中心軸に対して斜め方向)に引き回される形態で配設されることも可能である。
なお、上述した実施の形態で各種の構成例を示してきたが、本発明は、ワーク搬送のために折り畳み状態と伸張状態との間で搬送アームを屈伸させる際に、第1アームa1と第2アームa2との間の挟み角αの変化を利用して、一側が第1アームa1に支持され他側が第2アームa2に支持された配管等Cを変形させることで、ワーク搬送の際に加速度に基づく慣性力や加振力に抗することができるようにして、第2関節(肘関節)廻りに配管等Cが揺動することを規制するように構成されていることを特徴とするものであり、かかる特徴を実現するための具体的な構成例が上述した実施の形態で例示したものである。
以上のように、本発明によれば、略水平面内を揺動可能に構成されたアームユニット(第1アーム及び第2アーム等)を備えたプレス機械のワーク搬送装置において、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、アームユニットの関節部分(肘関節)における配管等の破損等の発生を抑制することができ、以って低コストで信頼性の高いプレス機械のワーク搬送装置を提供することができる。
なお、本実施の形態では、第1支持部F1と第2支持部F2を、鉛直方向から見たときに、第1アームa1と第2アームa2の長手方向中心軸上に配置されるような例を例示したが、本発明はこれに限らず、第1支持部F1と第2支持部F2を第1アームa1或いは第2アームa2の長手方向中心軸から鉛直方向から見たときに横方向にオフセットさせた場合にも適用可能である。
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。
また、本実施の形態では、対面配置されたアームユニット10Aとアームユニット10Bを備えて構成した場合について説明したが、アームユニット10Aとアームユニット10Bの一方のみを備えたワーク搬送装置にも、本発明は適用可能である。
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)
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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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