JP2763354B2

JP2763354B2 - 歯切機用ワーク着脱装置

Info

Publication number: JP2763354B2
Application number: JP31162989A
Authority: JP
Inventors: 由雄清水; 幸輝英保; 逸生近藤
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1998-06-11
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JPH03170281A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、リング状のワークの内周面に歯切を行なう
リングギヤ加工装置において、ワークを歯切機に対して
搬出入するワーク着脱装置に関する。

（従来の技術）リングギヤの歯切を行なう場合、従来は各リングギヤ
の歯切機に作業員がワークの搬入、搬出を行ない、搬出
された歯切後のワークはパレットに載せてホークリフト
等により次工程の焼入れ用炉等に運搬していた。

また、ワークの自動搬入、搬出を行なう装置として、
空間の有効利用のために多用されている天井吊り下げ式
搬送車を使用し、該吊り下げ式搬送車に垂下状に取付け
たアームにワーク保持用のハンドを取付け、該ハンドに
よりワークを保持して歯切機へのワークのセットと、歯
切完了後のワークの取り出しを行なうことが考えられ
る。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、従来のように、人手により歯切機へのワーク
のセットと取り出しを行なう場合には、多くの人手と労
力を要するという問題点があった。

また、天井吊り下げ式搬送車を用いる場合は、ワーク
の落下の危険があり、また、搬送車のハンドと作業員と
の干渉の危険があるという問題点があり、歯切機まわり
に作業員のスペースを確保することが困難であり作業性
が悪いという問題点があった。また、ある歯切機のカッ
タの交換等の保守作業を行なっている間は、保守作業員
と搬送車との干渉のおそれがあるため、作業を中断しな
ければならず、歯切加工装置の稼動率が悪いという問題
点があった。

そこで、本発明者等は、地上レール走行式の搬送車を
使用したリングギヤ加工装置を開発し、これにより、省
力化、能率の向上および作業安全性の向上を図っている
が、本発明はこのような加工装置において、ワークの歯
切機に対する着脱の能率向上が達成される歯切機用ワー
ク着脱装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明による歯切機用ワー
ク着脱装置は、地上に敷設されたレール上に、リングギ
ヤ用ワークの搬送車を走行自在に載置し、前記レールに
沿って複数台のリングギヤ歯切機と、各歯切機にそれぞ
れ対応した各１対のワーク搬入用コンベヤおよび搬出用
コンベヤとを配設し、前記レールと各歯切機との間に、
加工前のワーク搬入用移動装置と、加工後のワーク搬出
用移動装置とを設置したリングギヤ加工装置に用いられ
る歯切機用ワーク着脱装置であって、前記歯切機上の加
工部位とレール側退避部位との間でワーク保持用治具が
位置決めされるように、前記治具を設置した加工台を歯
切機上に進退自在に設置し、該加工台に、同じ旋回半径
を有する搬入用ハンドと、搬出用ハンドとを、旋回、昇
降装置を介し、かつ所定の開き角を有して取り付けると
共に、前記ワーク搬入用、搬出用移動装置のワークセッ
ト位置と、退避位置にある治具との前記旋回装置の旋回
中心を中心とする開き角を前記両ハンド間の開き角に等
しくしたことを特徴とする。

（作用）本発明は、上記の構成を有するので、ワーク搬入用移
動装置上の歯切加工前のワークを、ワーク搬入用ハンド
により把持する動作と、治具にセットされている加工済
のワーク（完品）をワーク搬出用ハンドによって把持す
る動作を同時に行ない、両ハンドを上げた後、ハンドの
開き角度旋回し、下降させてワーク搬入用ハンドにより
把持されていたワークを解放して治具に置く動作と、ワ
ーク搬出用ハンドにより把持されていた完品を解放して
搬出用移動装置上に置く動作を同時に行なう。すなわ
ち、１台のワーク着脱装置に２つのハンドを備えて加工
前のワークの歯切機への搬入と完品の搬出とを行なう。

（実施例）以下本発明の一実施例を図面により説明する。第１図
はリングギヤ加工装置の全体構成を示す平面図であり、
１はワーク（歯切後の完品をワークと称する場合があ
る）の加工装置を設置する工場内に敷設したレール、２
はレール１上に走行自在に設置した無人搬送車、３はレ
ール１に沿って配設した歯切機３であり、本実施例にお
いては８台の歯切機３を設置した例を示している。４は
歯切機８に並べて設置した洗浄機であり、加工前および
加工後のワークを洗浄するものである。

５はパレットステーションであり、これは歯切加工装
置の領域６の外を走行する搬送車（図示せず）からのワ
ーク、あるいは加工後の完品を一時ストックしておくも
のである。

７、８は歯切機３に対応してそれぞれ１組ずつ対をな
して設けられたワークステーションとしてのワーク搬入
用コンベヤおよびワーク搬出用コンベヤであり、ワーク
搬入用コンベア７は、ワークステーション５から作業員
がコンベア７の端部ａ上に載せたワークを搬送車２のハ
ンド９により把持できるレール側端部ｂにまで運ぶもの
である。ワーク搬出用コンベア８は、搬送車２のハンド
９により把持されてレール側端部ｃに載せられたワーク
（完品）をステーション側端部ｄまで運ぶものである。
ワーク搬入用コンベア７のレール１側端部には、ワーク
を定位置にとめる位置決め装置と、ワークがｂ位置に搬
入されているか否かを判別する例えばワーク重力により
作動する接点を有するワーク判別装置（いずれも図示せ
ず）が設けられる。

10、11はそれぞれ歯切機３へのワークの搬入用移動装
置を構成する搬入用テーブルおよび搬出用移動テーブル
であり、これらは各歯切機３に対応して歯切機３とレー
ル１との間に、一対ずつ設けられる。

12は各歯切機３の加工台上にそれぞれ設置されたワー
ク着脱装置である。13は加工装置全体の動き、状態を監
視して制御するシステムコントローラである。

第２図はシステムコントローラ13と各装置との結線図
であり、システムコントローラ13は、コンピュータ20
と、シーケンサ21と、リモートI/O 14とからなる。リモ
ートI/O 14は、信号線22およびリモートI/O 15〜18を介
して、移動テーブル10、11の制御盤23と、レール１の端
部に設けられた送受信器26と、洗浄機４の制御盤27と、
ワーク着脱装置12の制御盤28に接続されている。前記送
受信器26は、搬送車２に搭載された制御盤24につながる
光信号の送受信器25との間で信号の授受を行なうもので
ある。また、ワーク着脱装置12の制御盤28は、リモート
I/O 29を介して歯切機８に接続される。各制御盤23、2
4、27、28にはそれぞれ個別のCPU（シーケンサ）を設
け、制御の高速化を図っている。また、各制御装置間の
信号の受け渡しには、シリアル通信を行なうリモートI/
O 14〜18、29を用い、各装置の状態をシステムコントロ
ーラ13に常時高速で取り込む。

次に各装置の構成について説明する。第３図は搬送車
２を示す斜視図であり、搬送車２のフレーム30にウォー
ム減速機31と一体化した走行モータ32が取り付けられ、
減速機31の出力軸には走行ピニオン33が固定されてお
り、前記レール１にフレーム30に取り付けたホイル34が
転動自在に載置され、前記走行ピニオン33がレール１に
固定されたラック35に噛合しているので、レール１に沿
って設けられた電源ラインから電力の供給を受ける電動
式走行モータ32の作動により搬送車２がレール１に沿っ
て走行する。また、搬送車２の横方向のずれを防止する
ため、フレーム30の４個所にカムフォロア36を取り付け
てこれらによりレール１を挟んでいる。

また、フレーム30上には、電動モータを駆動源とする
油圧ユニット37を搭載し、フレームに搭載したハンド９
の３軸駆動源としている。ハンド９の位置決め機構は次
のように構成されている。すなわち、フレーム30の中央
に油圧式旋回モータ38により円形のインデックスプレー
ト39を旋回させる旋回装置40が設置され、インデックス
プレート39にはその中心にボールスプライン方式の主軸
41が固定され、かつハンド昇降用油圧シリンダ42の一端
が固定されており、該油圧シリンダ42のピストンロッド
42aは、主軸41に摺動自在に嵌合した摺動ブロック43に
ロッド44を介して結合されている。摺動ブロック43には
バランスウェイト45を一端に搭載したアーム46が取り付
けられ、該アーム46の他端にハンド９が取り付けられて
いる。

ハンド９は、円形フレーム47の中心に油圧モータ48に
より回転されるセンターギヤ49を取り付け、その周囲に
センターギヤ49に噛合される３個のグリップ開閉ギヤ50
を取付け、第５図に示すように、各グリップ開閉ギヤ50
の中心軸51に水平アーム52を取付け、各水平アーム52に
第７図に示すようにワーク係止用リング53を取付けた垂
直棒状のグリップ54を取付けてなるもので、第６図に示
すように、下部内周面に全周にわたって段部ｅを設けた
ワークＷの中に３本のグリップ54を入れ、センターギヤ
49を油圧モータ48により回し、これによりグリップ開閉
ギヤ50を回し、３本のグリップ54を開いて第７図に示す
ようにリング53を段部ｅに掛けてワークＷを把持するも
のである。

第４図に示すように、前記インデックスプレート40に
は、外周に５個の切欠きｆ〜ｊを形成し、一方、搬送車
２のフレーム30に固定された油圧シリンダ55のピストン
ロッド55aに切欠きｆ〜ｊへの係合させるロックブロッ
ク56を固設し、油圧シリンダ55を伸長させると、ロック
ブロック56が切欠きｆ〜ｊの１つに嵌合してインデック
スプレート40がロックされ、ハンド９の向きが決められ
るようになっている。

ここで、インデックスプレート39の中心Ｏと切欠きｎ
を結ぶ線に対し、中心Ｏと切欠きｉ、ｇを結ぶ線のなす
角度は共にα（63度）で等しく、中心Ｏと切欠きｎを結
ぶ線の延長線と、中心Ｏと切欠きｆ、ｊを結ぶ線のなす
角度も共にα度となっている。また、第４図の２点鎖線
で示すように、ロックブロック56が切欠きｎに嵌合され
た状態ではアーム46はレール１の向きに一致するように
構成されている。搬送車２の端部には、レール１の端部
に設置した送受信器26（第２図参照）と光信号の送受信
を行なう送受信器25が取付けてある。また、搬送車２の
前後に制御盤24を設けている。

第８図は前記ワーク搬入、搬出用移動テーブル10、11
の構成例を示す平面図、第９図は側面断面図であり、こ
れらの移動テーブル10、11は、レール１とワーク着脱装
置12との間に移動自在に設置される。本例においては、
移動テーブル10、11のアクチュエータとして、設置スペ
ースを小とするため、非磁性材でなるチューブ57の内部
に永久磁石58を収容し、チューブ57の外部に磁性材60を
チューブ57に沿って移動自在に装着し、磁性材60上に移
動テーブル10、11を固定すると共に、移動テーブル10、
11を左右のローラ列87に載置して移動抵抗を小とし、圧
搾空気をチューブ57の両端の管路61、62のいずれかによ
りチューブ57内に供給して永久磁石58を移動させること
により、磁性材60を磁気吸引力により移動させ、チュー
ブ57の両端には、移動テーブル10、11の両端の位置決め
を行なうストッパ88、89を設け、各移動テーブル10、11
の上面にはワークＷを検出するスイッチ59が設けられて
いる。移動テーブル10、11のアクチュエータとしては、
液圧シリンダや電動シリンダ、その他のものを用いるこ
とができる。

次に歯切機３およびワーク脱装置12について説明す
る。第10図に示すように、ワーク着脱装置12は、歯切機
３のレール１側に設けられる加工台63上に後述の機構に
より取り付けられる。加工台63は、例えば歯切機３のフ
レームに取り付けられたモータ64により回転されるウォ
ーム65を、加工台63に固定した雌ねじ66に螺合した進退
装置により、レール１に対して直角をなす方向に移動自
在に設置されている。86は歯切機３のカッタであり、カ
ッタ86を上下動させると共に、軸心を中心として微速で
回転させ、かつ治具67と共にワークＷを微速で回転させ
ながら、次第に切込み深さを大としてワークＷの内周面
に歯を形成するものである。

加工台63上には、ワークＷを内部にセットするリング
状の治具67が、旋回装置68（該旋回装置68は、油圧モー
タ69と、その出力ギヤ70と、治具67の外周に結合されて
前記出力ギヤ70に噛合するリングギヤ71とからなる）に
より回転自在に設置されている。

第11図に示すように、加工台63には、ワーク着脱装置
12の円筒ケース72がボルト73により固定され、円筒ケー
ス72に取り付けたモータ74によりウォームギヤ機構を介
して旋回台75を回転させる構成の旋回装置76が設けら
れ、旋回台75上にインデックスプレート77が固定され、
内蔵するセンサ（図示せず）により、回転角度が検出さ
れるようになっている。

次にインデックスプレート77上へのハンドの取付機構
を説明する。第11図、第12図に示すように、インデック
スプレート77にはその中心にボールスプライン方式の主
軸78が固定され、かつハンド昇降用油圧シリンダ79の一
端が固定されており、該油圧シリンダ79のピストンロッ
ド79aは、主軸78に摺動自在に嵌合した摺動ブロック80
にロッド81を介して結合されている。摺動ブロック80に
は、第13図に示すように、120度の開き角を持って２本
のアーム82、83が取り付けられ、各アーム82、83の先端
にそれぞれ搬入ハンド9Aと搬出ハンド9Bとが取り付けら
れている。各ハンド9A、9Bの旋回半径は同じである。各
ハンド9A、9Bの構造は搬送車２上のハンド９と同じであ
るから、各部品に同じ符号を付し、説明を省略する。

前記ブロック80には、アーム82、83の中間、すなわち
それぞれ60度の開き角を持って、油圧ポンプ（図示せ
ず）からの除塵した清浄な油を治具67に噴出して洗浄す
るノズル84が取り付けてある。また、インデックスプレ
ート77上には、ノズル84の向きと反対側に治具67内にセ
ットするワークＷの位置や芯振れを検出するエアーマイ
クロメータのような位置センサ85が取り付けてある。こ
の位置センサ85の他、治具67側には、別のエアーマイク
ロメータのような着座センサ（治具67内にワークＷが存
在するか否かを判別するセンサ）が設けられるが、図示
を省略している。

第14図は移動テーブル10、11が歯切機３側にあり、か
つ加工台63がレール１側に退避している状態における前
記移動テーブル10、11とワーク着脱装置12のハンドと治
具67との位置関係を説明する平面図である。ハンド9A、
9Bの旋回中心O1と治具67のワークセット中心O2とを結ぶ
線をL1、前記旋回中心O1と前記移動テーブル10のワーク
セット中心O3とを結ぶ線L2とし、前記旋回中心O1と移動
テーブル11のワークセット中心O4とを結ぶ線をL3とした
とき、これらの線L1とL2とL3とが相互になす角度は、前
記ハンド9A、9B間の開き角θ（＝120度）に等しくし、
これにより、ワーク搬出用ハンド9Bが前記治具67上にあ
るときにワーク搬入用ハンド9Aはワーク搬入用移動テー
ブル10のワークセット位置上にあり、ワーク搬入用ハン
ド9Aが前記治具67上にあるときにワーク搬出用ハンド9B
はワーク搬出用移動テーブル11上にあるように構成して
いる。なお、本実施例においては、前記角度θを120度
としたが、本発明を実施する上ではこの角度に限定する
必要はない。

次にこの加工装置の動作を説明する。第15図はワーク
Ｗの流れを示すもので、実線矢印は加工前ワークの流れ
を示し、点線は歯切加工後のワークの流れを示す。ま
ず、パレットステーション５に置かれたワークＷは、人
手によりワークステーションのワーク搬入用コンベア７
に載せられ、レール１側端部ｂに送られる。システムコ
ントローラ13は、端部ｂにワークＷが存在するか否かを
判別する装置の状態を監視し、ワークＷが存在する場合
には、搬送車２によりワークＷを洗浄機４に運び、洗浄
が完了すると、再び搬送車２によって搬入用移動テーブ
ル10にワークＷを運び、加工前ワークＷが搬入用移動テ
ーブル10上に無ければ移動テーブル10の受部59を移動さ
せる。次にワーク着脱装置12の作動により、ノズル84か
ら油を噴出して治具67を洗浄し、洗浄後ワークを治具67
にセットし、ここで位置センサ85により着座、芯振れの
自動確認が行なわれ、異常が無ければ加工準備完了とな
り、加工に入る。加工が完了すると、ワークの流れは前
記の流れの反対となり、パレットステーション５から次
の工程へ搬出される。

次に搬入、搬出用移動テーブル10、11上のワーク着脱
装置12によるワークＷの治具67への搬入搬出動作につい
て、第16図および第17図によってより詳細に説明する。
まず第16図において、前記搬入用移動テーブル10上にワ
ークＷが有るか否かを、スイッチ59の出力を参照するこ
とにより判定し、また、搬出用移動テーブル11側は空で
あるか否かをスイッチ59の出力を参照することにより判
定する（S1）。そしてワークＷが前記移動テーブル10上
に存在し、かつ移動テーブル11が空であれば、次に歯切
機３による加工済のワークが治具67に納まっているか否
かを、第17図（Ａ）の姿勢において、位置センサ85の出
力により判定し（S2）、治具67上に完品が存在し、かつ
システムコントローラ13から動作許可信号がワーク着脱
装置12の制御盤28に与えられると、第17図（Ｂ）の位置
までハンド9A、9Bを120度右旋回させる（S3）。そし
て、移動テーブル10、11を歯切機３側端部に位置させて
おき、ハンド9A、9Bを下げ、移動テーブル10上のワーク
Ｗをハンド9Aにより把持すると同時に、治具67上の完品
をハンド9Bにより把み（S4）、ワーク着脱装置12のハン
ド9A、9Bを上げ、第17図（Ｃ）に示す位置まで、すなわ
ち60度右旋回する（S5）。

次に歯切機３に治具67の回転指令を出し、治具67にノ
ズル84から洗浄液（油）を出し（S6）、さらにワーク着
脱装置12を60度右旋回して第17図（Ｄ）に示す位置と
し、完品を搬出用移動テーブル11の歯切機３側端部に載
置し、加工前ワークＷを治具67に搬入する（S7）。

次に第17図（Ｄ）の旋回位置において、着座センサ
（図示せず）により治具67へのワークＷへの着座を検出
する（S8）。この着座検出動作により、着座が検出でき
ないときは、この着座点検回数が４回未満であるか否か
を判定し（S9）、４回未満であればハンド9Aにより治具
67内のワークを再び把持し、60度左旋回して第17図
（Ｃ）の旋回位置とし、前述の工程S6〜S8を繰り返し、
４回繰り返しても着座が確認できないときは、エラーフ
ラグをセットする（S9、S10）。

着座が確認されたときは、治具67を120度右旋回し、
位置センサ85によりワークＷの上面の高さを計測し、芯
振れを検出する（S13）。そして、ワークＷの上面の最
大値と最小値とを比較し（S14）、その差が設定値以上
であれば、前記S3の工程から繰り返し、４回繰り返して
も最大値と最小値との差が設定値以下にならなければエ
ラーフラグをセットする（S15、S16）。一方、芯振れが
無いときは、移動テーブル10、11を搬送車２側に移動さ
せ（S17）、エラーフラグがオンであるか否かを参照し
（S18）、エラーフラグがオフであれば歯切機３を起動
し、エアーフラグがオンであれば異常ランプを点灯させ
る（S19）。

上記実施例においては、治具67側にワークの着座を確
認する着座センサを設けた例を示したが、位置センサ85
により治具67への着座を検出するようにしても良い。

（発明の効果）請求項１によれば、ワーク着脱装置に搬入用ハンド
と、搬出用ハンドとを、旋回、昇降装置を介し、かつ所
定の開き角を有して取り付ると共に、搬入用、搬出用移
動装置のワークセット位置と、退避位置にある治具との
開き角を前記両ハンド間の開き角に等しくしたので、両
ハンドにより、加工前のワークの搬入動作と、加工後の
ワークの搬入動作を同時に行なうことができ、１つのハ
ンドを用いる場合に比較し、工程数が1/2ですみ、能率
向上が達成される。

請求項２によれば、前記両ハンドを取り付けた装置の
被旋回側に、前記治具を洗浄する装置と、ワークの前記
治具へのおさまりを検出する位置センサとを設けたの
で、ハンドを旋回させる装置を用いてこれらの位置設定
を行なうことができ、別設の装置を用いる場合に比較
し、装置構成が簡略化される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明によるリングギヤ加工装置の一実施例を示
すもので、第１図は装置全体の配置を示す平面図、第２
図は全体の信号の授受を行なう制御システム構成を示す
ブロック図、第３図は搬送車を示す斜視図、第４図は該
搬送車に搭載したハンドの位置決め機構を示す平面図、
第５図は搬送車上のハンドの構成を示す平面図、第６図
は加工前ワークの一例を示す斜視図、第７図はワークを
ハンドにより把持した状態を示す断面図、第８図は移動
装置と搬送車およびワーク着脱装置との関係を示す平面
図、第９図は移動装置の構成を示す側面断面図、第10図
は歯切機およびワーク着脱装置を示す側面図、第11図、
第12図および第13図はそれぞれワーク着脱装置を示す側
面図、斜視図および平面図、第14図はワーク着脱装置の
ハンドと移動装および治具との位置関係を説明する平面
図、第15図はワークの流れを説明する流れ図、第16図は
歯切機と移動装置との間のワークの授受動作を説明する
流れ図、第17図はワーク着脱装置の各作業体勢を説明す
る平面図である。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−15090（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−25786（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−79979（ＪＰ，Ａ) 実開昭53−116969（ＪＰ，Ｕ) 特表昭62−502183（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B25J 9/04,5/02 B23Q 7/14 B23F 23/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】地上に敷設されたレール上に、リングギヤ
用ワークの搬送車を走行自在に載置し、前記レールに沿
って複数台のリングギヤ歯切機と、各歯切機にそれぞれ
対応した各１対のワーク搬入用コンベヤおよび搬出用コ
ンベヤとを配設し、前記レールと各歯切機との間に、加
工前のワーク搬入用移動装置と、加工後のワーク搬出用
移動装置とを設置したリングギヤ加工装置に用いられる
歯切機用ワーク着脱装置であって、前記歯切機上の加工
部位とレール側退避部位との間でワーク保持用治具が位
置決めされるように、前記治具を設置した加工台を歯切
機上に進退自在に設置し、該加工台上に、同じ旋回半径
を有する搬入用ハンドと、搬出用ハンドとを、旋回、昇
降装置を介し、かつ所定の開き角を有して取り付けると
共に、前記ワーク搬入用、搬出用移動装置のワークセッ
ト位置と、退避位置にある治具との前記旋回装置の旋回
中心を中心とする開き角を前記両ハンド間の開き角に等
しくしたことを特徴とする歯切機用ワーク着脱装置。
【請求項２】前記ハンドを取り付ける装置の被旋回側
に、前記治具を洗浄する装置と、ワークの前記治具への
おさまりを検出する位置センサとを設けたことを特徴と
する請求項１記載の歯切機用ワーク着脱装置。