JP4060955B2 - 製品搬送装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は製品搬送装置に係り、特にガラス容器成形機に用いられるガラス容器等の製品搬送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ガラス容器成形機等においてガラス容器を搬送する場合には、吊り下げ式で、例えば仕上げ型からコンベアへ、或いはコンベアからコンベアへガラス容器を搬送する方法をとっている。
【0003】
図11は従来の製品搬送装置(テークアウトメカニズム)を示す。この種のものでは、水平方向にロッドを伸縮させるテークアウトシリンダ51と、このテークアウトシリンダ51のロッド51aの先端に連結され、垂直方向にロッドを伸縮させるグラスピングシリンダ52とを備え、このグラスピングシリンダ52のロッド52aの先端に製品54を吸着するバキュームヘッド53を備えて構成されている。このバキュームヘッド53には製品を掴むトング方式が用いられる場合がある。その搬送動作を説明すると、図11aではグラスピングシリンダ52のロッド52aを伸長させてバキュームヘッド53を降下し、図11bではそのバキュームヘッド53で製品54を吸着し、図11cではグラスピングシリンダ52のロッド52aを収縮させて製品54を上昇させる。そして、図11dではテークアウトシリンダ51のロッド51aを伸長させて仕上げ型55からコンベア56上へ製品を移送し、図11eではバキュームヘッド53から製品54を離し、図11fではテークアウトシリンダ51のロッド51aを収縮させてバキュームヘッド53を図11aに示す位置に戻す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構成では、グラスピングシリンダ52を水平方向に案内する案内ロッド57の先端が支持されておらず、片持ち支持であるために剛性が低く、振動等が発生し易く、テークアウトシリンダ51がエアー駆動式であるために動作に関する微調整が困難であり、従って、高速駆動する場合には、製品搬送が不安定になって、製品変形や製品倒れ等が発生するという問題がある。
【0005】
そこで、本発明の目的は、従来技術が有する課題を解消し、安定的に製品を搬送することができる製品搬送装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、製品を吊り下げ式で搬送する製品搬送装置において、複数のサーボモータを備え、各サーボモータの出力軸にパンタグラフ式リンク機構の一端を連結し、このパンタグラフ式リンク機構の他端を出力部に連結し、この出力部に前記製品を吊り下げて、前記サーボモータの出力軸の回転角に応じて、予め定められた平面内を製品搬送可能に形成したことを特徴とするものである。
【0007】
請求項2に記載の発明は、製品を吊り下げ式で搬送する製品搬送装置において、複数のサーボモータを備え、各サーボモータの出力軸に第一リンクの一端を連結し、この第一リンクの他端を第二リンクの一端にピン連結し、この第二リンクの他端を出力部にピン連結し、この出力部に前記製品を吊り下げて、前記サーボモータの出力軸の回転角に応じて、予め定められた平面内を製品搬送可能に形成したことを特徴とするものである。
【0008】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のものにおいて、サーボモータの固定部と出力部との間に当該出力部の姿勢を一定に保つための姿勢制御リンクを設けたものである。
【0009】
請求項4に記載の発明は、請求項2又は3に記載のものにおいて、前記第二リンクの他端を出力部に対し脱離自在に形成し、前記出力部に外力が作用した場合、当該出力部が第二リンクから外れるものである。
【0010】
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載のものにおいて複数のサーボモータを同期タイミング制御によって制御するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
【0012】
図1は、ガラス容器成形機における製品搬送装置(テークアウトメカニズム)を示す正面図、図2は、その側面図である。
【0013】
図1及び図2において、1は取付プレートを示している。この取付プレート1には略7の字形のベース2が固定され、このベース2には二台のサーボモータ3,4が固定されている。各サーボモータ3,4には図1で左右対称にパンタグラフ式リンク機構が連結されている。すなわち、各サーボモータ3,4の出力軸にはキー(図示せず)を介して第一リンク5,6の一端5a,6aが連結され、この第一リンク5,6の他端5b,6bにはピン7,8を介して360°回転可能に第二リンク10,11の一端10a,11aがピン連結されている。
【0014】
この第二リンク10,11の他端10b,11bにはピン12,13を介して360°回転可能に出力部14が連結され、この出力部14にはガラス容器(製品)を掴むためのトング15が取り付けられている。
【0015】
このトング15で掴まれるガラス容器はかなりの高温である。そのため、この実施形態では、サーボモータ3,4の下部に断熱材16が設けられると共に、ダクト18を介してサーボモータ3,4に冷却空気が供給されている。
【0016】
また、第一リンク5,6の一端5a,6aにはエアージョイント接続口が設けられ、このエアージョイント接続口にはピン7,8のエアー通路17、第二のリンク10,11のエアー通路17、更にはピン12,13のエアー通路17が接続され、このピン12,13のエアー通路17を通じてトング15を開閉させる駆動用エアーが出力部14に供給されている。
【0017】
つぎに、図3を参照して製品搬送動作を説明する。
【0018】
図3aは定位置である。図3bでは各サーボモータ3,4が駆動されてトング15が仕上げ型21上に下げられる。図3cでは各サーボモータ3,4がそのまゝでトング15が閉じられガラス容器が把持される。このトング15の代わりにバキュームヘッドの使用が可能である。図3dでは各サーボモータ3,4が駆動されてトング15に把持されたガラス容器が搬送され、図3eでは当該ガラス容器がコンベア22上に移送される。
【0019】
図3fでは各サーボモータ3,4はそのまゝでトング15が開かれガラス容器がコンベア22上に離される。図3gでは各サーボモータ3,4が駆動されてトング15がコンベア22上で上昇される。図3hでは各サーボモータ3,4が駆動されて図3aの定位置に戻される。
【0020】
以上説明した搬送の動作においてトング15の開閉以外の動作は全てサーボモータ3,4の駆動によって制御される。
【0021】
製品搬送の高速化や高精度化を考慮して、その条件にあったカム曲線を選定する。その方法は、まず平面動作を時間と水平方向の距離、及び時間と垂直方向の距離に分解し、カム曲線を適用することによって、出力部14の移動位置を求める。つぎに各時間毎の水平方向の距離と垂直方向の距離とから実際の出力部14の位置を求める。この出力部14の位置が決定されたら、その位置に対応するピン7,8の位置を求め、最後に原点に対するサーボモータ3,4の出力角を逆運動学によって求め、2m秒毎の角度データ表を作成し、これに基づいて各サーボモータ3,4の出力軸の回転角を制御する。従って、この実施形態では、ガラス容器(製品)を吊り下げた状態で、サーボモータ3,4の出力軸の回転角に応じて、予め定められた平面内を製品が搬送される。
【0022】
この実施形態では、サーボモータ3,4を採用することによって、作動遅れ時間を減少させることができる。また、パンタグラフ式リンク機構による2点支持を採用することによって、機構全体の剛性が高められ、部品同志の嵌合も小さくすることができ、稼働中の当該装置の振動を大幅に抑制することができる。更にまた、サーボモータ3,4にかかる負荷の軽減が図れるので、位置決めの精度を格段に向上させることができる。
【0023】
図4は姿勢制御リンクを示している。この姿勢制御リンク25は、出力部14の姿勢を略一定に保つためのリンク機構である。この制御リンク25は第三リンク26を備え、この第三リンク26の一端26aはピン27を介して360°回転可能にベース2に連結されている。この第三リンク26の他端26bはピン28を介して360°回転可能に第四リンク29の一端29aに連結され、この第四リンク29の他端29aはピン30を介して360°回転可能に出力部14の固定部14aに連結されている。この中央のピン28は連結リンク31の一端31aに360°回転可能に連結され、この連結リンク31の他端31bは前述のピン7に360°回転可能に連結されている。
【0024】
図3a〜図3hからも明らかなように、各リンク5,6,10,11は、必ずしも図中で左右対称に変位するものではない。
【0025】
この実施形態では、例えば図5に示すように、サーボモータ3の出力軸の回転角が10°で、例えばサーボモータ4のそれが2°である場合、姿勢制御リンク25を介して出力部14の姿勢が略一定に保たれる。
【0026】
この姿勢制御リンク25がない場合には、図6に示すように、ピン7,8の下方のリンク10,11がピン7,8の回りを自由に回転するので、点線で示すように出力部14の姿勢が傾くことがある。
【0027】
この実施形態では、姿勢制御リンク25によって出力部14の姿勢が一定に保たれるので、安定した製品搬送が行われる。
【0028】
図7は別の実施形態を示している。
【0029】
この実施形態では、ピン7,8及びピン12,13の各先端部が球面体7a,8a及び球面体12a,13aであり、この球面体7a,8a及び球面体12a,13aが第二リンク10,11の一端10a,11a及び他端10b,11bの各凹部に嵌合され、各一対の第二リンク10,11の間がコイルスプリング35,36及び37,38で連結されている。
【0030】
例えば、ガラス容器を搬送する場合にハンドリング不良等が発生すると、搬送されなかった熱いガラス容器がコンベア等に付着してコンベア上に残ることがある。このような場合に、次のガラス容器が搬送されるとコンベア上に残っているガラス容器にぶつかって、出力部14に外力が働き、出力部14及び第二リンク10,11が破損するという問題が発生する。
【0031】
この実施形態では、ガラス容器等の製品搬送の過程において、出力部14に外力が働くと、図示のように、コイルスプリング35,36及び37,38のばね力に抗して第二リンク10,11が球面体7a,8a及び球面体12a,13aから外れて、いわゆるトルクリミッタとして機能するので、出力部14及び第二リンク10,11の破損が防止される。
【0032】
次に、図8乃至図10を参照して、制御方式について説明する。
【0033】
この実施形態では、逆運動学すなわち出力部14の位置及び姿勢を決定してから、ピン7,8の位置を決定し、最後に、サーボモータ3,4の出力軸角度を決定する方式がとられている。この実施形態による制御方式の最大の特徴点は、サーボモータ3,4の出力角度制御のための入力データを簡素化した点、2軸同期タイミング制御によって制御するようにした点にある。
【0034】
まず、入力データを簡素化した利点について説明すると、図8に示すように、まず、▲1▼サーポモータ3,4の中心線を結ぶ線をX軸とし、X軸に垂直な線をY軸とし、▲2▼出力部14の基準点をピン12,13の中心点を結んだ線の中心とし、▲3▼出力部14の基準点を(X1,Y1)とした場合のサーボモータ3の角度をa°(X軸とリンク5とのなす角度)とする。
【0035】
この場合のサーボモータ3の角度∠a°は次の手順に従って求められる。
【0036】
まず次式によって∠c°を求める(X2=X1−50)。
【0037】
【数1】
次に次式によって∠b°を求める。
【0038】
【数2】
最後に次式によって∠a°を求める。
【0039】
∠a°=90°−∠b°−∠c° …(3)
サーボモータ3とピン7,12とを50mmだけX軸の+方向に移動させても(ピン7の位置を基準点まで平行移動させる。)サーボモータ3の角度∠a°は同じであることから前述の(1)(2)式はそれぞれ次の(4)(5)式のように変更することができる。
【0040】
【数3】
【0041】
【数4】
従って、演算式を作成し、(4)(5)式に出力部14の基準点(X1,Y1)の位置を入力して、∠c°、∠b°を求め、これらを(3)式に代入すれば、サーボモータ3の角度∠a°を簡単に求めることができる。尚、以上の手順と同様にしてサーボモータ4の角度∠d°も簡単に求めることができる。
【0042】
この実施形態によれば、サーボモータ3,4の出力角度制御のための入力データをきわめて簡素化することができる。
【0043】
次に、2軸同期タイミング制御について説明する。
【0044】
2個のサーボモータ3,4を制御する場合に、図9に示す2軸同期比例制御が一般に行われている。この2軸同期比例制御ではサーボモータ3のプログラムからの指令パルスによってサーボモータ3が動作し、このサーボモータ3からの戻りパルスがサーボモータ4のプログラムに入力され、これが入力されるとサーボモータ4のプログラムからの指令パルスによってサーボモータ4が動作する。そのために、サーボモータ4の動作が遅れ、出力部14の動作がギクシャクした不安定な動きになるという問題がある。
【0045】
この実施形態では、図10に示すように、同期タイミング制御が採用される。この同期タイミング制御では、所定の実行クロックによって2個のサーボモータ3,4が同時に動かされるため、サーボモータ4の動作がサーボモータ3の動作に影響されず、安定した動きを得ることができる。
【0046】
また、この実施形態では、指令パルスと戻りパルスとを補正するために、それぞれのサーボモータ3,4のゲイン調整(サーボアンプ及びコントローラのパラメータ調整)が行われている。
【0047】
以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【0048】
例えば、製品搬送装置のコントローラ(図示せず)に図3a〜図3hに至るまでの出力部14の動作軌跡を記憶するための手段を設けることが可能である。これによれば、この手段に、出力部14の動作軌跡を予め手動でティーチングする。この動作軌跡がティーチングされると、コントローラが、動作軌跡に従ってサーボモータ3,4の出力軸の回転角を制御する。従って、この実施形態では、製品を吊り下げた状態で、サーボモータ3,4の出力軸の回転角に応じて、予め定められた平面内を製品が搬送される。
【0049】
【発明の効果】
これらの発明によれば、複数のサーボモータとこれらのサーボモータに連結されるリンク機構とこのリンク機構に連結される出力部とを備えるので、この出力部に製品を吊り下げて安定的に搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】製品搬送装置の一実施形態を示す正面図である。
【図2】同じく側面図である。
【図3】a〜hは製品搬送装置の搬送動作を示す図である。
【図4】姿勢制御リンクを示す平面図である。
【図5】姿勢制御リンクの動作を示す図である。
【図6】姿勢制御リンクがない場合の動作を示す図である。
【図7】別の実施形態を示す図である。
【図8】制御方式を説明する図である。
【図9】2軸同期比例制御の概略構成図である。
【図10】同期タイミング制御の概略構成図である。
【図11】a〜fは従来の製品搬送装置の搬送動作を示す図である。
【符号の説明】
2 ベース
3,4 サーボモータ
5,6 第一リンク
7,8 ピン
10,11 第二リンク
12,13 ピン
14 出力部
15 トング
25 姿勢制御リンク
35,36,37,38 コイルスプリング
Claims (5)
- 製品を吊り下げ式で搬送する製品搬送装置において、
複数のサーボモータを備え、
各サーボモータの出力軸にパンタグラフ式リンク機構の一端を連結し、
このパンタグラフ式リンク機構の他端を出力部に連結し、
この出力部に前記製品を吊り下げて、前記サーボモータの出力軸の回転角に応じて、予め定められた平面内を製品搬送可能に形成したことを特徴とする製品搬送装置。 - 製品を吊り下げ式で搬送する製品搬送装置において、
複数のサーボモータを備え、
各サーボモータの出力軸に第一リンクの一端を連結し、
この第一リンクの他端を第二リンクの一端にピン連結し、
この第二リンクの他端を出力部にピン連結し、
この出力部に前記製品を吊り下げて、前記サーボモータの出力軸の回転角に応じて、予め定められた平面内を製品搬送可能に形成したことを特徴とする製品搬送装置。 - 前記サーボモータの固定部と前記出力部との間に当該出力部の姿勢を一定に保つための姿勢制御リンクを設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の製品搬送装置。
- 前記第二リンクの他端を出力部に対し脱離自在に形成し、前記出力部に外力が作用した場合、当該出力部が第二リンクから外れることを特徴とする請求項2又は3に記載の製品搬送装置。
- 複数のサーボモータを同期タイミング制御によって制御することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の製品搬送装置。
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