JP4248416B2

JP4248416B2 - ワーク受渡し装置

Info

Publication number: JP4248416B2
Application number: JP2004023169A
Authority: JP
Inventors: 延之鎌田; 耕治水野
Original assignee: 株式会社スター精機
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: JP2005212061A

Description

本発明は、ワークを所定の場所に移載するワーク受渡し装置、詳しくは受渡し途中において保持したワークを移載姿勢に一致するように反転させるワーク受渡し装置に関する。

ワークを所定の移載場所に受渡しするワーク受渡し装置として、例えば特許文献１に示すものが知られている。この受渡し装置は、基端部が電動モータ等の旋回駆動部材に連結されると共に先端部に基板を保持する吸引部材等の保持部材が取付けられた複数個から構成されるアームを、旋回駆動部材の駆動に伴って基板取出し位置と基板移載位置との間で旋回移動して基板を受け渡している。

しかし、上記した受渡し装置にあっては、基板の取出し姿勢と移載姿勢とが一致しており、両位置間にて基板を受け渡すことができるが、両位置での基板の姿勢（向き）が異なる場合には、基板を受け渡すことができなかった。

即ち、例えば取出し位置において基板の平面が垂直方向を向くようにセットされた基板を、移載位置においてその平面が水平方向を向くように移載させる受渡し形態にあっては、上記受渡し装置によっては基板を受け渡すことができなかった。

この欠点は、アームに対して保持部材を電動モータやロータリーアクチェータ等の回動部材を介して取付け、アームの旋回途中において保持部材を所定の角度で回転させることにより保持部材を基板取出し位置及び基板移載位置におけるそれぞれの基板姿勢に一致させることにより解決できる。

しかし、アームに回転部材を設けた受渡し装置にあっては、保持部材を含むアーム全体の重量が増大するため、該アームを高速度で旋回移動させるには、高トルクの旋回駆動部材を使用する必要があり、装置自体が大型化及び高コスト化する問題を有している。

また、重量化したアームにあっては、アームの旋回移動停止時における負荷イナーシャが増大して停止時の衝撃が増大する問題を有している。この結果、アームの旋回停止時に発生する衝撃により保持部材から基板が外れて受渡しすることができないおそれがある。

この欠点は、アームを旋回停止させる際に、低速旋回させることにより停止時の衝撃を低減できるが、アームの旋回時間が長くなり、受渡し作業を効率的に行えない問題を生じさせている。

更に、アームに回転部材を設ける構成にあっては、回転部材の駆動時に粉塵等が発生してワークを汚染するおそれがある。特に、ワークがＣＤやＤＶＤ等にあっては、付着した粉塵等によりワークが不良品化する問題を有している。
特開平９−１８１１４２号公報

解決しようとする問題点は、ワークの取出し姿勢と移載姿勢とが異なる場合には、アームの旋回途中でワークを反転させる必要があり、ワークの反転を実現するにはアームに回転部材を設けなければならず、アーム自体が重量化して高トルクの旋回駆動部材を使用しなければならない点にある。また、アームが重量化した場合には、旋回停止時における負荷イナーシャが増大して衝撃が増大することによりワークの保持が不良になるおそれがある点にある。更に、回転部材を設けてワーク姿勢をそれぞれに一致させる構成にあっては、回転部材から粉塵が発生してワークや工場雰囲気を汚染する点にある。

本発明は、本体フレーム１３に固定される旋回駆動部材１５と、回転軸１５ａの軸線と直交する方向へ延出する軸線を有し、回転軸１５ａの軸端部に対して基端部が軸周りへ所定の角度で回転可能に支持されると共に旋回駆動部材１５の駆動に伴ってワーク７の取出し位置及び移載位置の間で旋回移動されるアーム１７と、該アーム１７の先端側に設けられ、ワーク７を保持する保持部材２５と、回転軸１５ａを中心とする本体フレーム１３の同心位置で、アーム１７の取出し位置に対応して設けられる第１磁石２７ａ及びアーム１７の移載位置に対応して設けられ、第１磁石２７ａと異なる磁極の第２磁石２７ｂと、アーム１７における第１及び第２磁石２７ａ・２７ｂの相対箇所に対し、軸周りへ上記所定の角度に応じた間隔をおいて設けられ、アーム１７が取出し位置に旋回移動された際に、第１磁石２７ａに相対し、該第１磁石２７ａと異なる磁極の第３磁石３１ａ及びアーム１７が移載位置に旋回移動された際に、第２磁石２７ｂに相対し、該第２磁石２７ｂと異なる磁極の第４磁石３１ｂとを備え、アーム１７が取出し位置に旋回移動された際には、第１磁石２７ａと第３磁石３１ａによる磁気吸引力、またアーム１７が移載位置に旋回移動された際には、第２磁石２７ｂと第４磁石３１ｂによる磁気吸引力により軸周りに対するアーム１７の回転状態を保持する一方、取出し位置から移載位置に対するアーム１７の旋回移動途中においては、第２磁石２７ｂに対する第３磁石３１ａの磁気反発力及び第４磁石３１ｂの磁気吸引力により、また移載位置から取出し位置に対するアーム１７の旋回移動途中においては、第１磁石２７ａに対する第４磁石３１ｂの磁気反発力及び第３磁石３１ａの磁気吸引力により、アーム１７を上記所定の角度で軸周りへそれぞれ回転し、保持部材２５によるワーク７の保持姿勢を上記所定の角度で変更可能にすることを特徴とする。

本発明は、アームの重量が増大するのを回避しながらワークを、取出し姿勢及び移載姿勢に一致するように姿勢制御することができる。アームの旋回停止時に作用する負荷イナーシャを軽減して停止時の衝撃を低減でき、保持部材からワークが外れるおそれを低減する。ワークや工場雰囲気の汚染を防止することができる。

本発明は、アームの旋回途中において磁石を互いに磁気吸引及び磁気反発させてアームを回転させることにより保持部材に保持されたワークを受渡し可能な姿勢に制御することを特徴とする。

以下に実施形態を示す図に従って本発明を説明する。
図１〜図５において、ワーク受渡し装置１はワーク保持手段３と、ワーク移載手段５との間に設けられている。ワーク保持手段３は、例えばＣＤやＤＶＤ等の平面状ワーク７を成形する樹脂成形機に搭載された成形品取出機（何れも図示せず）の成形品解放位置に設けられ、樹脂成形機の金型内から取出された平面状ワーク７を、その平面が垂直方向を向いた姿勢で吸着保持する複数の吸着部材９が配置されている。この吸着部材９は、平面状ワーク７を後述する保持部材２５に保持させる際に、シリンダー等の作動部材１０により保持部材２５に近づく方向へ進退するように構成される。

また、ワーク移載手段５はワーク移載位置に上下方向へ軸線を有し、平面状ワーク７の中心孔７ａ内に挿通する軸部材１１を設けた構成で、該軸部材１１が挿通される多数の平面状ワーク７をその平面が水平方向を向いた状態で上下方向へ多段集積する。

上記受け渡し装置１の本体フレーム１３には水平方向へ軸線を有した電動モータやロータリーアクチェータ等の旋回駆動部材１５が設けられ、該旋回駆動部材１５の回転軸１５ａには旋回アーム１７を支持する支持部材としてのアーム軸支部１９が固定される。

そして旋回アーム１７の各回動限位置に応じた本体フレーム１３には当接部材としてのストッパー２１・２３が取付けられている。各ストッパー２１・２３の取付け位置は、旋回アーム１７の軸線がほぼ垂直状態になる垂直限位置及び旋回アーム１７の軸線がほぼ水平状態になる水平限位置に設定される。各ストッパー２１・２３としては、各位置において旋回アーム１７との衝突により発生する衝撃を緩和するエアー式又はオイル式のアブソーバーにより構成される。

上記したアーム軸支部１９には旋回アーム１７の基端部が軸線回りに回転可能で、かつ軸線方向へ抜け止めされた状態で支持されている。また、旋回アーム１７先端部には平面状ワーク７を吸着保持する保持部材２５が設けられている。

尚、旋回アーム１７には先端部を含めて中間部に複数の保持部材２５を取付け、一度に複数個の平面状ワーク７を同時に保持可能にしてもよい。この場合、ワーク移載手段５には受渡し個数に一致する数の軸部材１１を設け、各軸部材１１に対して各平面状ワーク７を挿通して集積可能にすればよい。

旋回アーム１７の基端部側に応じた本体フレーム１３には磁石取付け板２６が旋回アーム１７に対して所望の間隔をおいて相対するように設けられ、該磁石取付け板２６には複数個の永久磁石２７ａ（請求項記載の第１磁石）・２７ｂ（請求項記載の第２磁石）が回転軸１５ａの軸線を中心とする同心位置で、旋回アーム１７の取出し位置及び移載位置に対応する角度を設けてそれぞれ取付けられている。即ち、軸線が垂直方向を向くように旋回された旋回アーム１７に相対する磁石取付け板２６には、例えばＮ極に着磁した複数個の永久磁石２７ａが、また軸線が水平方向を向くように旋回された旋回アーム１７に相対する磁石取付け板２６にはＳ極に着磁した複数個の永久磁石２７ｂが取付けられている。

一方、各永久磁石２７ａ・２７ｂに相対する旋回アーム１７の基端側には磁石ホルダ２９が取付けられ、該磁石ホルダ２９には異なる磁極に着磁した永久磁石３１ａ（請求項記載の第３磁石）・３１ｂ（請求項記載の第４磁石）が、旋回アーム１７の所定の反転角度をおき、かつ磁石取付け板２６の永久磁石２７ａ・２７ｂに対して適宜の間隔をおいて相対するように設けられている。実施例においては、軸線が垂直方向を向く取出し位置に旋回アーム１７が旋回移動した際に一方の永久磁石２７ａに相対する磁石ホルダ２９の面にＳ極に着磁した永久磁石３１ａが、また軸線が水平方向を向く移載位置に旋回アーム１７が旋回移動した際に他方の永久磁石２７ｂに相対する磁石ホルダ２９の面にＮ極に着磁した永久磁石３１ｂがそれぞれ取付けられている。

次に、平面状ワーク７の受渡し作用を説明する。
旋回駆動部材１５を駆動して旋回アーム１７を、その軸線が垂直方向を向くように旋回移動して保持部材２５をワーク保持手段３に位置させる。このとき、図１に示すようにＮ極に着磁した一方の永久磁石２７ａとＳ極に着磁した永久磁石３１ａとが互いに磁気吸引し合うと共に磁石ホルダ２９の当接するストッパー２１により旋回アーム１７を、保持部材２５の保持面が垂直方向を向いてワーク保持手段３に相対するように回転させてその状態を保つ。

上記状態にて作動部材１０を作動して平面状ワーク７を保持した吸着部材９を保持部材２５側へ移動して平面状ワーク７を保持部材２５に保持させる。尚、平面状ワーク７が保持部材２５に保持されると、吸着部材９による平面状ワーク７の吸着を解除して持ち代えを可能にさせる。

次に、上記状態にて旋回駆動部材１５を駆動して旋回アーム１７を、永久磁石２７ａ・３１ａによる磁気吸引力に抗して時計方向に向かって旋回移動させてワーク移載位置より手前に旋回すると、Ｓ極に着磁した永久磁石３１ａに対して同じＳ極の永久磁石２７ｂが相対して相互を磁気反発させる。このとき、磁石ホルダ２９にはＳ極の永久磁石３１ａの隣にＮ極の永久磁石３１ｂが設けられているため、このＮ極の永久磁石３１ｂとＳ極の永久磁石２７ｂが互いに磁気吸引し合って旋回アーム１７を永久磁石３１ａ・３１ｂ相互の軸線回り角度で回転させる。

これにより平面状ワーク７を保持した保持部材２５の保持面を下方に向けた状態で水平になるように反転して平面状ワーク７を、中心孔７ａ内に軸部材１１が挿通するように位置させる。この状態は互いに相対する永久磁石２７ｂ・３１ｂの磁気吸引力及び磁石ホルダ２９に当接するストッパー２３により回転状態が保持される（図６参照）。

そして上記状態にて保持部材２５による平面状ワーク７の保持を解除すると、該平面状ワーク７は中心孔７ａ内に軸部材を挿入させながら自重落下して集積される。尚、旋回アーム１７を取出し位置側へ戻す場合にあっては、上記とは逆の作用で旋回アーム１７を逆方向へ回転させて吸着部材９に保持された平面状ワーク７に対して保持部材２５を相対させる。

本実施例は、回転部材を使用せずに磁気吸引力及び磁気反発力を利用して旋回アーム１７を、平面状ワーク７の取出し姿勢及び移載姿勢に一致するように反転させることができ、旋回及び反転機能を有した旋回アームの重量を軽減することができる。非接触状態で配置された磁石取付け板２６の永久磁石２７ａ・２７ｂと磁石ホルダ２９の永久磁石３１ａ・３１ｂとの磁気吸引力及び反発力により旋回アーム１７を所望の角度で回転させることができ、粉塵等の発生を低減してワークの不良化を防止することができる。

本発明は、以下のように変更実施することができる。
１．上記説明は、磁石として永久磁石２７ａ・２７ｂ、３１ａ・３１ｂを使用したが、本体フレーム１３に設けられる永久磁石２７ａ・２７ｂにあっては、電磁石により構成してもよい。この場合にあっては、旋回アーム１７の回転開始時のタイミングで電磁石を磁気駆動すればよい。旋回アームに設けられる永久磁石３１ａ・３１ｂも電磁石として構成してもよいことは勿論である。

２．上記説明は、旋回アーム１７をほぼ９０度回転させるために磁石ホルダ２９の軸線回りに永久磁石３１ａ・３１ｂをほぼ９０度の角度を設けて取付けたが、永久磁石３１ａ・３１ｂの取付け角度は旋回アーム１７の回転角度に基づいて適宜設定することができる。この場合にあっては、予め旋回アーム１７の所望の回転角度に応じて永久磁石が設けられた磁石ホルダ２９を用意しておき、この磁石ホルダ２９を交換することにより旋回アームを所望の角度で回転させるようにすればよい。

３．上記説明は、旋回アーム１７の旋回限位置側の磁石取付け板２６に永久磁石２７ａ・２７ｂをそれぞれ設けて旋回アーム１７の磁石ホルダ２９に設けられた永久磁石３１ａ・３１ｂと磁気吸引及び磁気反発させてそれぞれの位置側に旋回した旋回アーム１７を回転させる構成としたが、磁石取付け板２６に設けられる永久磁石２７ａ・２７ｂは、例えば０度から３０度、６０度から９０度にわたって設ける構成とすることにより旋回アーム１７を回転開始させるタイミングを任意に設定することができる。

この場合にあっては、磁石取付け板２６の同心位置に多数の孔を予め形成しておき、旋回アーム１７の回転開始位置に応じた孔に磁石を装着することにより実現できる。

４．上記説明は、軸部材１１に中心孔７ａを挿通して平面状ワーク７を上下方向へ多段集積する例で説明したが、本発明においてはワーク自体、平面状に限定されるものではなく、立体形状のものであってもよく、またワークの移載態様としても集積に限定されるものではない。例えばターンテーブルを配置し、該ターンテーブルの回転に伴って移載位置に位置するターンテーブル上にワークを順に移載可能とする構成であってもよい。

ワーク受渡し装置を配置したシステム例を示す斜視図である。図１における矢示Ａ方向からの正面図である。図１における矢示Ｂ方向からの側面図である。図１における矢示Ｃ方向からの平面図である。旋回アームの回転機構を示す説明図である。旋回アームの回転状態を示す説明図である。

符号の説明

１ワーク受渡し装置
７平面状ワーク
１５旋回駆動部材
１７旋回アーム
２５保持部材
２７ａ第１磁石としての永久磁石
２７ｂ第２磁石としての永久磁石
３１ａ第３磁石としての永久磁石
３１ｂ第４磁石としての永久磁石

Claims

本体フレーム１３に固定される旋回駆動部材１５と、
回転軸１５ａの軸線と直交する方向へ延出する軸線を有し、回転軸１５ａの軸端部に対して基端部が軸周りへ所定の角度で回転可能に支持されると共に旋回駆動部材１５の駆動に伴ってワーク７の取出し位置及び移載位置の間で旋回移動されるアーム１７と、
該アーム１７の先端側に設けられ、ワーク７を保持する保持部材２５と、
回転軸１５ａを中心とする本体フレーム１３の同心位置で、アーム１７の取出し位置に対応して設けられる第１磁石２７ａ及びアーム１７の移載位置に対応して設けられ、第１磁石２７ａと異なる磁極の第２磁石２７ｂと、
アーム１７における第１及び第２磁石２７ａ・２７ｂの相対箇所に対し、軸周りへ上記所定の角度に応じた間隔をおいて設けられ、アーム１７が取出し位置に旋回移動された際に、第１磁石２７ａに相対し、該第１磁石２７ａと異なる磁極の第３磁石３１ａ及びアーム１７が移載位置に旋回移動された際に、第２磁石２７ｂに相対し、該第２磁石２７ｂと異なる磁極の第４磁石３１ｂと、
を備え、
アーム１７が取出し位置に旋回移動された際には、第１磁石２７ａと第３磁石３１ａによる磁気吸引力、またアーム１７が移載位置に旋回移動された際には、第２磁石２７ｂと第４磁石３１ｂによる磁気吸引力により軸周りに対するアーム１７の回転状態を保持する一方、
取出し位置から移載位置に対するアーム１７の旋回移動途中においては、第２磁石２７ｂに対する第３磁石３１ａの磁気反発力及び第４磁石３１ｂの磁気吸引力により、また移載位置から取出し位置に対するアーム１７の旋回移動途中においては、第１磁石２７ａに対する第４磁石３１ｂの磁気反発力及び第３磁石３１ａの磁気吸引力により、アーム１７を上記所定の角度で軸周りへそれぞれ回転し、保持部材２５によるワーク７の保持姿勢を上記所定の角度で変更可能にするワーク受渡し装置。
本体フレーム１３に固定される旋回駆動部材１５と、
旋回駆動部材１５の回転軸１５ａに固定される支持部材１９と、
回転軸１５ａの軸線と直交する方向へ延出する軸線を有し、支持部材１９に対して基端部が軸周りへ所定の角度で回転可能に支持されると共に旋回駆動部材１５の駆動に伴ってワーク７の取出し位置及び移載位置の間で旋回移動されるアーム１７と、
該アーム１７の先端側に設けられ、ワーク７を保持する保持部材２５と、
回転軸１５ａを中心とする本体フレーム１３の同心位置で、アーム１７の取出し位置に対応して設けられる第１磁石２７ａ及びアーム１７の移載位置に対応して設けられ、第１磁石２７ａと異なる磁極の第２磁石２７ｂと、
アーム１７における第１及び第２磁石２７ａ・２７ｂの相対箇所に対し、軸周りへ上記所定の角度に応じた間隔をおいて設けられ、アーム１７が取出し位置に旋回移動された際に、第１磁石２７ａに相対し、該第１磁石２７ａと異なる磁極の第３磁石３１ａ及びアーム１７が移載位置に旋回移動された際に、第２磁石２７ｂに相対し、該第２磁石２７ｂと異なる磁極の第４磁石３１ｂと、
を備え、
アーム１７が取出し位置に旋回移動された際には、第１磁石２７ａと第３磁石３１ａによる磁気吸引力、またアーム１７が移載位置に旋回移動された際には、第２磁石２７ｂと第４磁石３１ｂによる磁気吸引力により軸周りに対するアーム１７の回転状態を保持する一方、
取出し位置から移載位置に対するアーム１７の旋回移動途中においては、第２磁石２７ｂに対する第３磁石３１ａの磁気反発力及び第４磁石３１ｂの磁気吸引力により、また移載位置から取出し位置に対するアーム１７の旋回移動途中においては、第１磁石２７ａに対する第４磁石３１ｂの磁気反発力及び第３磁石３１ａの磁気吸引力により、アーム１７を上記所定の角度で軸周りへそれぞれ回転し、保持部材２５によるワーク７の保持姿勢を上記所定の角度で変更可能にするワーク受渡し装置。
請求項１又は２において、第１乃至第４磁石２７ａ・２７ｂ、３１ａ・３１ｂは永久磁石としたワーク受渡し装置。
請求項１又は２において、少なくとも第１及び第２磁石２７ａ・２７ｂは電磁石とし、アーム１７の旋回に伴って異なる磁極に磁気駆動制御するワーク受渡し装置。