JP4305638B2 - トレーチェンジャー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、加工、組み立て、検査等の作業における未加工品、部品、中間製品、最終製品等の物品を収納して作業位置に配置されるトレーを、順次作業位置に供給するとともに作業終了後のトレーを順次作業位置から排出するためのトレーチェンジャーに関するものであり、さらに詳しくは、駆動源の数を最小限とし全体のコストを大幅に低減させることのできるトレーチェンジャーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加工、組み立て、検査等の作業においては、未加工品、部品、中間製品、最終製品等の作業対象の物品をトレーに収納して作業位置に配置し、これらの作業を行うことで作業の高能率化が計られている。そして、トレーチェンジャーによって、作業用のトレーが作業位置に供給されるとともに、作業終了後のトレーが作業位置から排出される。このようなトレーチェンジャーとしては、下記の特許文献１に記載されたものが公知である。
【０００３】
特許文献１には、トレーを複数収容可能なラックを有し、トレー搬出入機構によりトレーをラック内の収容位置とトレー引込台上の位置とに相互に移動させ、また、トレー引込台を作業位置とラックのトレー収容位置に上下移動させることによりトレーの交換作業を行うトレーチェンジャーが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公平４−６４９６３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されたトレーチェンジャーによれば、作業の高能率化を実現することができる。ただし、特許文献１に記載されたトレーチェンジャーでは、トレー搬出入機構およびその駆動源、トレー引込台の上下移動機構およびその駆動源等の数多くの機構とその駆動源が必要であり、これがトレーチェンジャー全体のコストを上昇させる原因となっていた。また、このようなコスト上昇によりトレーチェンジャーの普及が遅れ、トレー作業の高能率化も順調には行われていないのが現状である。
【０００６】
そこで、本発明は、トレーチェンジャーにおける駆動源の数を最小限とし全体のコストを大幅に低減させることのできるトレーチェンジャーを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のトレーチェンジャーは、作業用の物品を収納した複数のトレーを積層して載置可能な分離ステージと、作業用のトレーを載置可能な作業ステージと、前記作業ステージより下方の位置に配置され、作業終了後のトレーを複数積層して載置可能な積層ステージと、前記分離ステージに載置された複数のトレーの下から２番目以上のトレーを保持して上昇および下降させる分離昇降機構と、前記分離ステージに載置された複数のトレーから最下層のトレーを分離して前記作業ステージに移動させる分離移動機構と、前記積層ステージに載置されたトレーを保持して上昇および下降させる積層昇降機構と、前記作業ステージに水平状態と傾斜状態とに回動可能に設置され、水平状態では作業用のトレーを載置して作業が可能であり、傾斜状態では作業終了後のトレーを重力により前記積層ステージに向けて排出可能である作業用支持部材と、前記積層ステージに水平状態と傾斜状態とに回動可能に設置され、水平状態では作業終了後のトレーを複数積層して載置可能であり、傾斜状態では前記作業ステージから排出された作業終了後のトレーを傾斜下方に移動可能である積層用支持部材と、前記分離昇降機構、前記分離移動機構および前記積層昇降機構を駆動するとともに、前記作業用支持部材および前記積層用支持部材を回動駆動するための単一の駆動源と、前記駆動源からの動力を前記分離昇降機構、前記分離移動機構および前記積層昇降機構に伝達するとともに、前記作業用支持部材および前記積層用支持部材に伝達する伝動機構とを有するものである。
【０００９】
また、上記のトレーチェンジャーにおいて、傾斜状態の前記積層用支持部材は、傾斜状態の前記作業用支持部材と略連接し、前記作業用支持部材と協働して作業終了後のトレーを傾斜下方に移動させるものであることが好ましい。
【００１０】
また、上記のトレーチェンジャーにおいて、前記積層用支持部材は、傾斜状態における下方端部に前記トレーの下方移動を停止させるストッパを備えたものであることが好ましい。
【００１１】
また、上記のトレーチェンジャーにおいて、前記ストッパは、前記積層用支持部材が水平状態にあるときには、前記積層用支持部材の上面から突出しないものであることが好ましい。
【００１３】
また、上記のトレーチェンジャーにおいて、前記駆動源は、前記作業用支持部材を回動させるシリンダ機構であり、前記作業用支持部材の回動運動を前記積層用支持部材の回動運動として伝達する第１の伝動機構と、前記分離昇降機構および前記積層昇降機構の昇降運動を発生させるための回転カムと、前記回転カムの回動運動により上下方向の運動を行うカムフォロアと、前記積層用支持部材の回動運動を前記回転カムの回動運動として伝達する第２の伝動機構とを有することが好ましい。
【００１４】
また、上記のトレーチェンジャーにおいて、前記分離昇降機構および前記積層昇降機構は、前記カムフォロアに接続され前記カムフォロアと同じ上下方向の運動を行うとともに前記トレーを保持する保持部を備えたものであることが好ましい。
【００１５】
また、上記のトレーチェンジャーにおいて、前記分離移動機構は、作業用のトレーを前記分離ステージから前記作業ステージへ水平方向に移動させるものであり、前記回転カムの回動運動を前記分離移動機構の水平方向直線運動として伝達する第３の伝動機構を有することが好ましい。
【００１６】
また、上記のトレーチェンジャーにおいて、作業終了後のトレーが前記作業ステージから前記分離ステージに戻ることを防止するための戻り防止部を有することが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明のトレーチェンジャー１の構成を示す正面図である。トレーチェンジャー１には、図示のように搬入ステージ２、分離ステージ３、作業ステージ４、積層ステージ５、搬出ステージ６の各ステージが配置されている。これらの各ステージには、物品が収納されたトレー９または空のトレー９が載置可能である。
【００１８】
トレー９は、加工、組み立て、検査等の作業における未加工品、部品、中間製品、最終製品等の物品を収納して作業位置（作業ステージ４）に配置されるものである。作業が終了したトレー９（空のトレー）は作業位置から排出されて、新しいトレー９が作業位置に配置される。このトレー９の交換作業がトレーチェンジャー１によって行われる。
【００１９】
トレー９の構成は、図２に示されている。図２（ａ）はトレー９を短辺側から見た図であり、図２（ｂ）はトレー９を図２（ａ）における上方向から見た平面図である。トレー９のトレー本体９１の上端部にはフランジ９２が水平方向に張り出すように形成されており、このフランジ９２を支持してトレー９の搬送が可能となっている。また、トレー本体９１の外周部には補強用のリブ９３，９４が形成されている。リブ９３はトレー９の短辺部に垂直方向に形成され、リブ９４はトレー９の長辺部に垂直方向に形成されている。トレー９の下端部は上端部にはまり込む形状に形成されており、複数のトレー９を積み重ねて積層状態としても、安定状態を保ち簡単にくずれることはない。
【００２０】
搬入ステージ２には積み重ねられたトレー９が搬入されて載置される。図１ではトレー９が５段に積み重ねられて載置されている。搬入ステージ２に載置された積層状態のトレー９は、作業者により水平移動され分離ステージ３に配置される。分離ステージ３に配置された積層状態のトレー９からは、トレーチェンジャー１の動作により自動的に単独のトレー９が分離されて作業ステージ４に送られる。これらの搬入ステージ２、分離ステージ３、作業ステージ４は、ほぼ同一の高さに位置するように配置されている。
【００２１】
作業ステージ４の斜め下方の位置には積層ステージ５が配置されている。なお、この実施の形態では積層ステージ５が分離ステージ３の真下の位置に配置されているが必ずしもこの位置でなくてもよい。搬出ステージ６は、この積層ステージ５とほぼ同一の高さ位置となるように配置されている。なお、この実施の形態では搬出ステージ６が搬入ステージ２の真下の位置に配置されているが必ずしもこの位置でなくてもよい。
【００２２】
作業ステージ４の作業位置に載置され、作業の終了したトレー９（空のトレー）は作業位置から積層ステージ５に向けて排出される。積層ステージ５では、複数の空のトレー９が自動的に積み重ねられて積層状態とされる。積層ステージ５にて５段まで積み重ねられたトレー９は、作業者により水平に搬出ステージ６まで移動される。そして、搬出ステージ６のトレー９は台車等に積載されトレーチェンジャー１の外部に搬出される。なお、トレーチェンジャー１の分離ステージ３、作業ステージ４、積層ステージ５における、トレー９の分離、移動、排出、積層の各処理については、後に詳細な説明を行う。
【００２３】
図３は、トレーチェンジャー１を図１における上方向から見た平面図である。トレーチェンジャー１の上部には、２本の載置部材２１，２１が水平面内で互いに平行に固定されている。載置部材２１，２１は、トレー９が載置可能となる間隔を保って配置されている。載置部材２１，２１には、それぞれ多段スライダ３４，３４が固定されている。多段スライダ３４は、スライド部材３４ａ，３４ｂが順次突出可能に構成された伸縮可能なスライダである。先端側のスライド部材３４ｂ上にトレー９を載置して、トレー９を分離ステージ３から作業ステージ４に移動させる。
【００２４】
トレーチェンジャー１の本体１１上部の作業ステージ４側の端部には回転可能な回転軸４１が水平に設けられている。回転軸４１は載置部材２１の長手方向および多段スライダ３４の伸縮方向と直交する方向に設けられている。この回転軸４１には作業用支持部材４３が固定されている。したがって、作業用支持部材４３は本体１１に対して回転可能となっている。回転軸４１と作業用支持部材４３とは相対回転不能である。
【００２５】
作業用支持部材４３は、シリンダ機構４５（図５参照）によって水平状態と水平から４５度傾斜した傾斜状態との間を回動駆動される。作業用支持部材４３が水平状態では上面の作業位置にトレー９を載置して所定の作業を行うことができる。作業が終了して空になったトレー９は、作業用支持部材４３を傾斜状態に回動させることによって積層ステージ５に向けて排出される。
【００２６】
図４は、トレーチェンジャー１の積層ステージ５および搬出ステージ６を示す平面図である。この図では積層ステージ５および搬出ステージ６以外の部材は図示しないようにしている。本体１１の下方中央部には回転可能な回転軸５１が水平に設けられている。回転軸５１は回転軸４１と平行に配置されている。この回転軸５１には板状の積層用支持部材５５が固定されている。したがって、積層用支持部材５５は本体１１に対して回転可能となっている。回転軸５１と積層用支持部材５５とは相対回転不能である。
【００２７】
回転軸５１の端部にはスプロケット５２とスプロケット５３とが固定されている。また、回転軸４１の端部にはスプロケット４２が固定されている。このスプロケット４２とスプロケット５２がチェーン４４によって連結されている。スプロケット４２とスプロケット５２の歯数の比は１：１である。したがって、回転軸４１がシリンダ機構４５（図５参照）によって回動駆動されたときに、回転軸５１も同じ角度だけ回動する。
【００２８】
すなわち、作業用支持部材４３が下方に４５度傾斜した状態になったときには、積層用支持部材５５も４５度傾斜した状態となる。このときには、図５に示すように、作業用支持部材４３が符号４３ａとして二点鎖線で示す位置に回動し、積層用支持部材５５は符号５５ａとして二点鎖線で示す位置に回動する。作業用支持部材４３と積層用支持部材５５とがほぼ連続して一つの傾斜路を構成することになる。作業ステージ４から排出されたトレー９はこの傾斜路に沿って重力により滑り落ちる。
【００２９】
積層用支持部材５５の端部には、ストッパ５６，５６が積層用支持部材５５の上面に突出するように設けられている。傾斜状態の積層用支持部材５５を下方に滑り落ちたトレー９はストッパ５６，５６に係止されて停止する。ストッパ５６，５６は、後述するように、積層用支持部材５５が水平状態となった場合には、積層用支持部材５５の上面から突出しないように下方に引き込まれるようになっている。このため、積層ステージ５から搬出ステージ６にトレー９を移動する際には、ストッパ５６，５６がトレー９の移動を妨げることがない。
【００３０】
搬出ステージ６には、板状の搬出載置部材６１が水平状態の積層用支持部材５５と同じ高さとなるように水平に固定されている。積層ステージ５にて積み重ねられた空のトレー９は、作業者により水平移動されて搬出載置部材６１上に載置される。
【００３１】
図５は、分離ステージ３、作業ステージ４、積層ステージ５の各機構に動力を伝達する伝動機構の主要部を示す図である。これらの各ステージの各機構は、単一の駆動源であるシリンダ機構４５によって駆動される。シリンダ機構４５の下端部は本体１１に回動可能に軸支されている。シリンダ機構４５の上部からはロッド４６が軸線方向に移動可能に突出している。ロッド４６は油圧によって軸線方向に駆動される。ロッド４６の先端部は作業用支持部材４３の下面側に相対回転可能に連結されている。
【００３２】
このシリンダ機構４５により、作業用支持部材４３は水平状態と下方に４５度傾斜した傾斜状態との間を回動駆動される。作業用支持部材４３の回動は、スプロケット４２、チェーン４４、スプロケット５２からなる伝動機構によって回転軸５１（図４参照）に伝達され、積層用支持部材５５を同じ回転角度だけ回動させる。なお、この伝動機構はチェーン・スプロケット機構に限らず、クランク・ロッド機構、リンク機構等の任意の伝動機構が使用できる。作業用支持部材４３および回転軸４１の回転角度は４５度なので、この回転角度が伝達できる機構であればよい。
【００３３】
そして、回転軸５１の回動は、スプロケット５３、チェーン５４、スプロケット７２からなる伝動機構によって回転軸７１（図３参照）に伝達される。回転軸７１は図３に示されているように、本体１１に対して回転可能に水平方向に設けられている。回転軸７１は回転軸４１，５１と平行に配置されている。この回転軸７１には回転カム７５、スプロケット７３およびスプロケット７２が固定されている。スプロケット５３とスプロケット７２の歯数の比は５：１である。したがって、回転軸４１，５１が４５度回転する間に回転軸７１はその５倍の２２５度回転する。
【００３４】
回転カム７５が回動すると、回転カム７５の外周に当接するカムフォロア７６が上下方向に移動する。カムフォロア７６は、上下方向にのみ移動可能な昇降板７８（図３、図９参照）に接続して設けられている。昇降板７８は昇降ガイド７９（図３、図９参照）により本体１１に対して上下移動可能に設けられている。したがって、カムフォロア７６も上下方向にのみ移動可能である。このカムフォロア７６の上下方向移動が、後述するように、分離昇降機構および積層昇降機構の動力源となっている。
【００３５】
さらに、回転軸７１の回動は、スプロケット７３、チェーン７４、スプロケット３２からなる伝動機構によって回転軸３１（図３参照）に伝達される。回転軸３１は図３に示されているように、本体１１に対して回転可能に水平方向に設けられている。回転軸３１は本体１１上部に配置され、回転軸４１と平行に設けられている。この回転軸３１にはスプロケット３２および２つのスプロケット３３，３３が固定されている。
【００３６】
また、回転軸２２が本体１１に対して回転可能に水平方向に設けられている。回転軸２２は本体１１上部の搬入ステージ２側の端部に配置され、回転軸４１と平行に設けられている。回転軸２２には２つのスプロケット２３，２３が固定されている。スプロケット３３，３３とスプロケット２３，２３とは、チェーン２４，２４によって連結されている。このチェーン２４，２４には、連結部材２５が接続されている。この連結部材２５には接続部材２６を介してコ字状の係合移動部材２７が固定されており、さらに係合移動部材２７は多段スライダ３４の最も先端側のスライド部材３４ｂに接続されている。
【００３７】
連結部材２５および係合移動部材２７は、スプロケット３３およびスプロケット２３の回転に伴い、チェーン２４とともに水平方向（図３における左右方向）に移動する。これにより、係合移動部材２７と接続されたスライド部材３４ｂも水平方向に移動し、トレー９を作業ステージ４に移動させる。図３は、スライド部材３４ｂが最も突出した状態、すなわち連結部材２５および係合移動部材２７が最も作業ステージ４側に移動した状態を示している。これに対して、連結部材２５がその反対方向のストローク端に達した状態は、符号２５ａとして二点鎖線で示されている。
【００３８】
図６は、係合移動部材２７の先端部に設けられた係合部材２７１の構成を示すものである。図６は、図５と同方向から見た係合移動部材２７およびトレー９の拡大図であり、係合移動部材２７およびトレー９が断面で示されている。係合移動部材２７の先端側はコ字状に２つに別れており、その２つの先端部が２本のスライド部材３４ｂにそれぞれ接続されている。また、２つの先端部にそれぞれ係合部材２７１が設けられている。係合部材２７１は、係合移動部材２７の上面側に突出するように図示しないばねにより上方に付勢されて設けられている。係合移動部材２７の下面側には、係合部材２７１を上下方向に移動可能に案内するガイド部材２７２が設けられている。
【００３９】
係合移動部材２７が前進移動（作業ステージ４方向への移動）する場合には、係合移動部材２７の上面側に突出した係合部材２７１にトレー９が係合し、トレー９がスライド部材３４ｂ上に載置された状態のまま作業ステージ４まで移動される。係合移動部材２７が後退移動（作業ステージ４と反対方向への移動）する場合には、係合部材２７１の後方の傾斜面が載置部材２１上に既に置かれている別のトレー９に当たり、係合部材２７１はばねの付勢力に逆らって下方に移動する。この場合は、係合部材２７１がトレー９を移動させることはなく、トレー９の下側をくぐり抜ける。係合部材２７１がトレー９よりさらに後方まで移動すると、再び係合部材２７１が係合移動部材２７の上面側に突出する。
【００４０】
このように、係合移動部材２７が前後方向に往復移動することにより、分離ステージ３のトレー９を１つずつ作業ステージ４に移動させることができる。すなわち、係合移動部材２７および係合部材２７１が分離移動機構を構成する。なお、係合部材２７１の構成は図示のようなものに限ることはなく、回動したり揺動する係合部材でもよく、前進移動時にのみトレーに係合して移動させるものであればどのようなものでもよい。
【００４１】
図７は、トレー９の戻り防止部４８の構成を示す図である。作業ステージ４での作業が終わると、空になったトレー９は、作業ステージ４から積層ステージ５に向けて排出される。その際、スライド部材３４ｂおよび係合移動部材２７が後退移動するが、空のトレー９がスライド部材３４ｂ上に載置されているために、そのままでは空のトレー９もスライド部材３４ｂとともに後退移動してしまう。そこで、空のトレー９の後退移動を防止するために戻り防止部４８が設けられている。
【００４２】
戻り防止部４８は本体１１に対して固定されている。分離ステージ３から作業ステージ４へのトレー９の通路の両側にそれぞれ戻り防止部４８，４８が配置されている。戻り防止部４８には、回転軸４８２を中心として回動可能に揺動腕４８１が設けられている。この揺動腕４８１は矢印方向に回動可能であるが、これと反対方向の回動はストッパ４８３によって止められている。また、揺動腕４８１は、図示しないばねによってストッパ４８３に当接するように反矢印方向に付勢されている。
【００４３】
したがって、トレー９が係合移動部材２７によって係合押圧されて、分離ステージ３から作業ステージ４に移動される際には、揺動腕４８１の先端部がトレー９に当接して回動する。このときは揺動腕４８１が図７の符号４８１ａとして示す位置まで回動し、トレー９の移動を妨げない。トレー９が図示の作業位置まで移動すると、揺動腕４８１はばねの付勢力により再びストッパ４８３に当接する位置まで戻される。
【００４４】
作業が終わってスライド部材３４ｂおよび係合移動部材２７が後退移動する際には、トレー９が後方に移動しようとしても揺動腕４８１の先端部に当接して移動を止められる。このときには揺動腕４８１がストッパ４８３に当接しており回動できないからである。これにより、空のトレー９は戻り防止部４８より後方には移動できず、下方に落下して積層ステージ５に向けて排出される。
【００４５】
図８は、積層用支持部材５５の端部に設けられたストッパ５６の構成を示す図である。積層用支持部材５５は断面で示されている。ストッパ５６は積層用支持部材５５の端部を貫通して厚み方向に移動可能に設けられている。また、ストッパ５６は積層用支持部材５５の上面側に突出するように図示しないばねにより付勢されている。積層用支持部材５５の下面側では、ストッパ５６に係合腕５７が固定されている。係合腕５７は搬出載置部材６１側に突出するように設けられている。
【００４６】
搬出載置部材６１は本体に対して固定して設けられている。この搬出載置部材６１の下面側に係合腕５７と当接可能な当接部材６２が固定されている。積層用支持部材５５が水平状態にあるときは、係合腕５７が当接部材６２に当接して、ストッパ５６を下方に移動させ、積層用支持部材５５の上面から突出しないようにする。したがって、積層用支持部材５５が水平状態であれば、ストッパ５６がトレー９の移動を妨げることはない。
【００４７】
積層用支持部材５５が回動して傾斜状態になると、ストッパ５６はばねの付勢力により積層用支持部材５５の上面側に突出する。図示のように、積層用支持部材５５が符号５５ａで示す位置まで回動すると、ストッパ５６は符号５６ａで示すように積層用支持部材５５の上面側に突出する。したがって、傾斜状態の積層用支持部材５５を下方に滑り落ちたトレー９はストッパ５６に係止されて停止する。
【００４８】
図９は、分離昇降機構と積層昇降機構の構成を示す図である。この図はトレーチェンジャー１を図１における右側から見た側面図である。トレーチェンジャー１の本体１１には、上下方向の複数位置に昇降ガイド７９が設けられており、この昇降ガイド７９によって上下移動可能に昇降板７８が設けられている。昇降板７８にはこれと一体に上下移動を行うカムフォロア７６が接続されている。したがって、回転カム７５が回動すると、回転カム７５の外周に当接するカムフォロア７６が上下方向に移動し、それに伴って昇降板７８も上下方向に移動する。図示の昇降板７８はストローク下端の状態を示している。
【００４９】
分離ステージ３には、トレー９を幅方向（移動方向と直交する方向）から挟むようにガイド板８３が配置されている。ガイド板８３は本体１１に対して固定されている。このガイド板８３の部分には分離昇降爪８２が設けられている。また、昇降板７８の上端には水平方向に分離昇降腕８０が固定されており、この分離昇降腕８０には垂直方向に２枚の垂直連結板８１，８１が固定されている。したがって、昇降板７８の上下動に伴って分離昇降腕８０および垂直連結板８１，８１も上下動する。なお、これらの分離昇降腕８０、垂直連結板８１、分離昇降爪８２、ガイド板８３等は、図３においては図示を省略している。
【００５０】
垂直連結板８１の上下動が分離昇降爪８２に伝達され、分離昇降爪８２を上下動させるとともに、トレー９方向への進退移動を行わせる。分離昇降爪８２のトレー９方向への進退移動は、ガイド板８３に形成されたカム穴８３１によって生じるものである。分離昇降爪８２のストローク下端では、分離昇降爪８２がトレー９から後退した位置にある。分離昇降爪８２が上昇するにつれて分離昇降爪８２がトレー９方向に前進移動し、図示のように積層状態のトレー９の内、下から２段目以上のトレー９を持ち上げることになる。すなわち、一番下に位置するトレー９は載置部材２１上に載置された状態で残される。
【００５１】
このように、分離ステージ３における分離昇降機構は、分離昇降腕８０、垂直連結板８１、分離昇降爪８２、ガイド板８３等によって構成されている。なお、図示の分離昇降腕８０はストローク下端の状態を示しているが、分離昇降腕８０が上昇してストローク上端に達した位置は符号８０ａで示されている。
【００５２】
昇降板７８の下端には水平方向に積層昇降腕８５が固定されており、この積層昇降腕８５には２つの積層昇降爪８６，８６が設けられている。積層昇降爪８６，８６は、トレー９を幅方向の両側から支持可能な位置に設けられており、図の矢印方向に回転可能に設けられている。なお、積層昇降爪８６は、図示の水平状態より下方には回転しないように、図示しないストッパによって回転を止められている。また、図示しないばねにより水平状態となるように付勢されている。
【００５３】
したがって、積層昇降腕８５が図示のストローク下端から上昇すると、積層ステージ５に置かれている全てのトレー９を積層昇降爪８６によって持ち上げることができる。すなわち、積層ステージ５では一番下のトレー９を含めて全てのトレー９を上昇させる。また、積層昇降腕８５が下降する際には、積層用支持部材５５上に作業ステージ４から排出されたトレー９が置かれているが、積層昇降爪８６が図示の矢印方向に回転するので、排出されたトレー９よりも下方のストローク下端位置に移動することができる。そして、上昇させたトレーを排出されてきたトレーの上に積み重ねる。
【００５４】
このように、積層ステージ５における積層昇降機構は、積層昇降腕８５および積層昇降爪８６によって構成されている。なお、図示の積層昇降腕８５はストローク下端の状態を示しているが、積層昇降腕８５が上昇してストローク上端に達した位置は符号８５ａで示されている。また、積層昇降爪８６によって上昇されたトレーが二点鎖線で示されている。
【００５５】
図１０は、分離昇降機構の構成および動作を示す拡大図である。また、図１１は分離昇降機構を上方向から見た拡大平面図である。なお、図１１ではトレー９に対して片側のみの分離昇降機構が示されている。図１１に示すように、ガイド板８３はトレー９の移動方向に２枚配置されており、そのガイド板８３，８３の間に分離昇降爪８２が配置されている。また、垂直連結板８１の下方部分もガイド板８３，８３の間に入り込んで上下移動するように配置されている。なお、図１０においては分離昇降機構の構成を示すために手前側のガイド板８３を図示省略している。
【００５６】
ガイド板８３には、図示のような平行四辺形形状を含むカム穴８３１が形成されている。分離昇降爪８２の上面には２本のガイドピン８２１が水平に固定されている。これらのガイドピン８２１がガイド板８３のカム穴８３１内を通るように分離昇降爪８２が配置される。垂直連結板８１の下端部には水平方向に３本のガイド棒８１１が固定されている。この３本のガイド棒８１１に挟まれて、分離昇降爪８２がトレー９方向に進退移動可能に配置されている。ガイド棒８１１は２本が分離昇降爪８２の下面側に配置され、１本が分離昇降爪８２の上面側に配置されている。
【００５７】
このような構成により、分離昇降爪８２は、上下方向に関しては垂直連結板８１と同じ昇降運動を行うが、水平方向に関してはトレー９方向に進退移動が可能となっている。分離昇降爪８２のトレー９に対する進退移動は、カム穴８３１の内周面にガイドピン８２１が案内されることにより発生する。図１０に示す分離昇降爪８２のストローク下端位置では、分離昇降爪８２はトレー９から最も遠ざかる後退位置にある。この位置から分離昇降爪８２が上昇していくと、ガイドピン８２１がカム穴８３１の内周面に案内されて点線矢印で示すように移動する。すなわち、分離昇降爪８２は、符号８２ａ，８２ｂ，８２ｃで示すように、上昇途中からトレー９方向への前進移動を開始する。
【００５８】
これは、一番下に位置するトレー９を分離するために、最下段のトレー９を残して下から２段目以上のトレー９を持ち上げる必要があるからである。このような動作により、分離昇降爪８２の上昇時には、積層状態のトレー９の下から２段目以上のトレー９を持ち上げることになる。すなわち、一番下に位置するトレー９は載置部材２１上に載置された状態で残される。なお、ストローク上端の分離昇降爪８２の位置は符号８２ｃで示され、ストローク上端の分離昇降腕８０の位置は符号８０ａで示されている。
【００５９】
図１２は、分離昇降爪８２の下降時の動作を示す図である。図１２に示すストローク上端位置から分離昇降爪８２が下降していくと、ガイドピン８２１がカム穴８３１の内周面に案内されて点線矢印で示すように移動する。すなわち、分離昇降爪８２は、符号８２ｄ，８２ｅで示すように、下降終了の少し前からトレー９からの後退移動を開始する。このため、持ち上げていたトレー９を衝撃なく静かに載置部材２１上に載置することができる。このように、分離昇降爪８２およびガイドピン８２１は、上昇時と下降時とでは異なる経路を移動する。
【００６０】
なお、図１２においては、分離昇降腕８０および分離昇降爪８２等はストローク上端にある状態を示している。ストローク下端の分離昇降爪８２の位置は符号８２ｅで示され、ストローク下端の分離昇降腕８０の位置は符号８０ｂで示されている。
【００６１】
次に、トレーチェンジャー１の全体の動作を図１３から図１９により説明する。まず、図１３は、トレーチェンジャー１の動作基準状態を示す。作業用支持部材４３および積層用支持部材５５は水平状態であり、回転カム７５およびカムフォロア７６は図示のような位置にある。ここでは、分離ステージ３に５段に積層されたトレーが載置されており、積層ステージ５には４段に積層されたトレーが載置されている。なお、ガイド部材４７は、作業ステージ４から排出されたトレーを積層ステージ５に案内するためのものである。
【００６２】
次に、図１４は、動作基準状態から作業用支持部材４３が回動を開始して下方に１５度傾斜した状態を示す図である。積層用支持部材５５は作業用支持部材４３と同角度だけ回動するので１５度傾斜した状態となる。回転カム７５は作業用支持部材４３の回転角度に対して５倍の角度だけ回転するので、動作基準状態から右回りに７５度だけ回転する。これによりカムフォロア７６とともに昇降板７８が上昇を開始して、積層ステージ５にあるトレーを積層昇降機構により上昇させる。この時点では分離ステージ３の分離昇降機構はまだトレーを上昇させない。また、スライド部材３４ｂが分離ステージ３方向に後退移動を開始するが、作業ステージ４のトレー９は戻り防止部４８によって移動を止められている。
【００６３】
次に、図１５は、作業用支持部材４３がさらに回動して３０度傾斜した状態を示す図である。積層用支持部材５５も３０度傾斜した状態となり、回転カム７５は動作基準状態から１５０度回転する。そして、カムフォロア７６および昇降板７８はストローク上端に達する。積層ステージ５にあるトレーは最高位置に上昇され、分離ステージ３にあるトレーは下から２段目以上のトレーが最高位置に上昇される。分離ステージ３の最下段のトレーは上昇されずに残されている。スライド部材３４ｂはさらに後退する。作業用支持部材４３上の空のトレー９は、傾斜面を滑り落ちようとするがガイド部材４７により落下をとどめられている。
【００６４】
次に、図１６は、作業用支持部材４３が最大に回動して４５度傾斜した状態を示す図である。このとき作業用支持部材４３を回動駆動するシリンダ機構４５は収縮側のストローク端となる。そして、積層用支持部材５５も４５度傾斜した状態となり、作業用支持部材４３と積層用支持部材５５がほぼ連接して、トレー９を排出するための傾斜移動路を構成する。回転カム７５は動作基準状態から２２５度回転する。回転カム７５のこの部分は半径が一定であり、カムフォロア７６および昇降板７８はストローク上端位置に保たれる。
【００６５】
スライド部材３４ｂは最も後退した位置となる。このとき係合移動部材２７の係合部材２７１は、分離ステージ３の最下段のトレーの下側をくぐり抜けてさらに後方の位置となる。作業用支持部材４３上の空のトレー９は、ガイド部材４７に案内されて、作業用支持部材４３と積層用支持部材５５とがほぼ連接した傾斜移動路を重力により下方に移動する。そして、空のトレー９は積層用支持部材５５の端部に設けられたストッパ５６に係止されその位置で停止する。
【００６６】
次に、図１７は、作業用支持部材４３が最大回動状態から戻されて３０度傾斜した状態を示す図である。積層用支持部材５５も３０度傾斜した状態に戻され、回転カム７５は動作基準状態から１５０度の回転角度まで戻される。分離ステージ３の最下段のトレー９はスライド部材３４ｂ上に載置された状態で係合移動部材２７の係合部材２７１に押され作業ステージ４方向に前進移動する。分離ステージ３および積層ステージ５において上昇されているトレーは、まだ最高位置に保たれている。
【００６７】
次に、図１８は、作業用支持部材４３がさらに戻されて１５度傾斜した状態を示す図である。積層用支持部材５５も１５度傾斜した状態に戻され、回転カム７５は動作基準状態から７５度の回転角度まで戻される。そして、カムフォロア７６および昇降板７８は下降され、分離ステージ３および積層ステージ５において上昇されていたトレーも下降される。スライド部材３４ｂ上に載置されたトレー９はさらに前進する。
【００６８】
次に、図１９は、作業用支持部材４３が再び水平状態に戻された状態を示す図である。これにより、トレーチェンジャー１は再び動作基準状態となる。すなわち、作業用支持部材４３および積層用支持部材５５は水平状態となり、回転カム７５およびカムフォロア７６は図示のような位置となる。分離ステージ３にあったトレーは１つが作業ステージ４に分離移動されたため４段となり、積層ステージ５のトレーは１つ増加して５段となっている。
【００６９】
図１３から図１９に示した動作により、トレーチェンジャー１の１回のトレー交換動作が終了する。そして、作業ステージ４に載置されたトレー９により、加工、組み立て、検査等の作業を行う。作業が終了したら、トレーチェンジャー１に再びトレー交換動作を行わせる。トレーチェンジャー１は、図１３から図１９に示した動作によりトレー交換動作を行う。積層ステージ５に空のトレーが満杯（図では５段）になったら、作業者が積層ステージ５のトレーを搬出ステージ６に移動させる。また、分離ステージ３のトレーがなくなったら、作業者が搬入ステージ２のトレーを分離ステージ３に移動させる。
【００７０】
トレーチェンジャー１における以上のトレー交換動作は、単一の駆動源であるシリンダ機構４５を往復駆動することだけで発生する。すなわち、シリンダ機構４５を伸長側のストローク端から収縮側のストローク端に駆動し、続いて収縮側のストローク端から伸長側のストローク端に駆動するだけである。作業用支持部材４３および積層用支持部材５５の回動運動や、分離昇降機構、分離移動機構および積層昇降機構の動作は、全て、シリンダ機構４５の駆動力が伝動機構によって伝達されて適切なタイミングで生じるものである。このため、各昇降機構や移動機構の動作を連係制御するための制御装置も不要である。
【００７１】
以上のようにして、トレー交換を自動的に行うことにより、トレーを利用した種々の作業を高能率で行うことができる。トレーチェンジャー１は各機構の駆動源としてシリンダ機構４５のみを備えるものである。駆動源の数が最小限であり、さらに各部の動作を連係制御するための制御装置も不要となるため、トレーチェンジャー全体のコストを大幅に低減させることができる。また、作業ステージ４からトレーを排出するための機構は、作業用支持部材４３を傾斜させて重力により排出するものであるため、トレーを積極的に排出移動させるための機構が不要となり、装置の簡素化とコスト低減とを可能とする。
【００７２】
なお、以上の実施の形態では、トレーチェンジャー１に搬入ステージ２、分離ステージ３、作業ステージ４、積層ステージ５、搬出ステージ６の各ステージを設置しているが、搬入ステージ２および搬出ステージ６は必ずしも必要ではない。すなわち、トレーを分離ステージ３に直接搬入するようにしてもよいし、また、積層ステージ５から装置外部に直接搬出するようにしてもよい。
【００７３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下のような効果を奏する。
【００７４】
作業ステージに水平状態と傾斜状態とに回動可能な作業用支持部材を設け、作業終了後のトレーは作業用支持部材を傾斜させて重力により排出するようにしたので、トレーを積極的に排出移動させるための機構が不要となり、装置の簡素化とコスト低減が可能となる。これにより、低コストでトレーの自動交換を行うことができ、トレーを利用した種々の作業を高能率で行うことができる。
【００７５】
積層ステージに水平状態と傾斜状態とに回動可能な積層用支持部材を設けたので、作業終了後のトレーの積層ステージへの移動機構を簡素化でき、装置の簡素化とコスト低減が可能となる。
【００７６】
傾斜状態の作業用支持部材と積層用支持部材とがほぼ連接して作業終了後のトレーを傾斜下方に移動させる傾斜移動路を形成するようにしたので、トレーを円滑に作業ステージから積層ステージに移動できる。
【００７７】
積層用支持部材の傾斜下方端部にトレーの下方移動を停止させるストッパを設けたので、トレーを積層ステージの所定位置に正確かつ確実に停止させることができる。
【００７８】
積層用支持部材が水平状態にあるときにはストッパが積層用支持部材の上面から突出しないようにしたので、積層ステージからトレーを移動する際に移動を妨げることがない。このため積層ステージからのトレーの移動を円滑に行うことができる。
【００７９】
各ステージの各機構を単一の駆動源と伝動機構により駆動するようにしたので、駆動源の数が最小限となり、さらに各機構の動作を連係制御するための制御装置も不要となるため、トレーチェンジャー全体のコストを大幅に低減させることができる。
【００８０】
駆動源として作業用支持部材を回動させるシリンダ機構を使用し、分離昇降機構および積層昇降機構の昇降運動を回転カムによって発生させるようにしたので、シリンダ機構を往復駆動するだけでトレー交換動作の全てを発生させることができる。これにより、伝動機構が簡素化でき、制御装置も不要となる。
【００８１】
分離昇降機構および積層昇降機構にカムフォロアと同じ上下方向の運動を行うとともにトレーを保持する保持部を設けたので、保持部の上下移動によりトレーの昇降移動を行うことができる。
【００８２】
分離移動機構は作業用のトレーを水平方向に移動させるものであるから、分離ステージから作業ステージへのトレーの移動を円滑に行うことができる。
【００８３】
作業終了後のトレーが作業ステージから分離ステージに戻ることを防止するための戻り防止部を設けたので、作業終了後のトレーを確実に積層ステージに向けて排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のトレーチェンジャーの構成を示す正面図である。
【図２】図２は、トレーの構成を示す図である。
【図３】図３は、トレーチェンジャーを上方向から見た平面図である。
【図４】図４は、トレーチェンジャーの積層ステージおよび搬出ステージを示す平面図である。
【図５】図５は、各機構に動力を伝達する伝動機構の主要部を示す図である。
【図６】図６は、係合移動部材の先端部の構成を示す図である。
【図７】図７は、トレーの戻り防止部の構成を示す図である。
【図８】図８は、積層用支持部材の端部に設けられたストッパの構成を示す図である。
【図９】図９は、分離昇降機構と積層昇降機構の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、分離昇降機構の構成および動作を示す拡大図である。
【図１１】図１１は分離昇降機構を上方向から見た拡大平面図である。
【図１２】図１２は、分離昇降機構の構成および動作を示す拡大図である。
【図１３】図１３は、トレーチェンジャーの動作を示す図である。
【図１４】図１４は、トレーチェンジャーの動作を示す図である。
【図１５】図１５は、トレーチェンジャーの動作を示す図である。
【図１６】図１６は、トレーチェンジャーの動作を示す図である。
【図１７】図１７は、トレーチェンジャーの動作を示す図である。
【図１８】図１８は、トレーチェンジャーの動作を示す図である。
【図１９】図１９は、トレーチェンジャーの動作を示す図である。
【符号の説明】
１…トレーチェンジャー
２…搬入ステージ
３…分離ステージ
４…作業ステージ
５…積層ステージ
６…搬出ステージ
９…トレー
９１…トレー本体
９２…フランジ
９３，９４…リブ
１１…本体
２１…載置部材
２２，３１，４１，５１，７１…回転軸
２３，３２，３３，４２，５２，５３，７２，７３…スプロケット
２４，４４，５４，７４…チェーン
２５…連結部材
２６…接続部材
２７…係合移動部材
２７１…係合部材
２７２…ガイド部材
３４…多段スライダ
３４ａ，３４ｂ…スライド部材
４３…作業用支持部材
４５…シリンダ機構
４６…ロッド
４７…ガイド部材
４８…戻り防止部
４８１…揺動腕
４８３…ストッパ
５５…積層用支持部材
５６…ストッパ
５７…係合腕
６１…搬出載置部材
６２…当接部材
７５…回転カム
７６…カムフォロア
７８…昇降板
７９…昇降ガイド
８０…分離昇降腕
８１…垂直連結板
８１１…ガイド棒
８２…分離昇降爪
８２１…ガイドピン
８３…ガイド板
８３１…カム穴
８５…積層昇降腕
８６…積層昇降爪

Claims (8)

1. 作業用の物品を収納した複数のトレー（９）を積層して載置可能な分離ステージ（３）と、
   作業用のトレー（９）を載置可能な作業ステージ（４）と、
   前記作業ステージ（４）より下方の位置に配置され、作業終了後のトレー（９）を複数積層して載置可能な積層ステージ（５）と、
   前記分離ステージ（３）に載置された複数のトレー（９）の下から２番目以上のトレー（９）を保持して上昇および下降させる分離昇降機構（８０〜８３）と、
   前記分離ステージ（３）に載置された複数のトレー（９）から最下層のトレー（９）を分離して前記作業ステージ（４）に移動させる分離移動機構（２７，２７１）と、
   前記積層ステージ（５）に載置されたトレー（９）を保持して上昇および下降させる積層昇降機構（８５，８６）と、
   前記作業ステージ（３）に水平状態と傾斜状態とに回動可能に設置され、水平状態では作業用のトレー（９）を載置して作業が可能であり、傾斜状態では作業終了後のトレー（９）を重力により前記積層ステージ（５）に向けて排出可能である作業用支持部材（４３）と、
   前記積層ステージ（５）に水平状態と傾斜状態とに回動可能に設置され、水平状態では作業終了後のトレー（９）を複数積層して載置可能であり、傾斜状態では前記作業ステージ（３）から排出された作業終了後のトレー（９）を傾斜下方に移動可能である積層用支持部材（５５）と、
   前記分離昇降機構（８０〜８３）、前記分離移動機構（２７，２７１）および前記積層昇降機構（８５，８６）を駆動するとともに、前記作業用支持部材（４３）および前記積層用支持部材（５５）を回動駆動するための単一の駆動源（４５）と、
   前記駆動源（４５）からの動力を前記分離昇降機構（８０〜８３）、前記分離移動機構（２７，２７１）および前記積層昇降機構（８５，８６）に伝達するとともに、前記作業用支持部材（４３）および前記積層用支持部材（５５）に伝達する伝動機構とを有するトレーチェンジャー。
2. 請求項１に記載したトレーチェンジャーであって、
   傾斜状態の前記積層用支持部材（５５）は、傾斜状態の前記作業用支持部材（４３）と略連接し、前記作業用支持部材（４３）と協働して作業終了後のトレー（９）を傾斜下方に移動させるものであるトレーチェンジャー。
3. 請求項２に記載したトレーチェンジャーであって、
   前記積層用支持部材（５５）は、傾斜状態における下方端部に前記トレー（９）の下方移動を停止させるストッパ（５６）を備えたものであるトレーチェンジャー。
4. 請求項３に記載したトレーチェンジャーであって、
   前記ストッパ（５６）は、前記積層用支持部材（５５）が水平状態にあるときには、前記積層用支持部材（５５）の上面から突出しないものであるトレーチェンジャー。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載したトレーチェンジャーであって、
   前記駆動源は、前記作業用支持部材（４３）を回動させるシリンダ機構（４５）であり、
   前記作業用支持部材（４３）の回動運動を前記積層用支持部材（５５）の回動運動として伝達する第１の伝動機構（４２，４４，５２）と、
   前記分離昇降機構（８０〜８３）および前記積層昇降機構（８５，８６）の昇降運動を発生させるための回転カム（７５）と、
   前記回転カム（７５）の回動運動により上下方向の運動を行うカムフォロア（７６）と、
   前記積層用支持部材（５５）の回動運動を前記回転カム（７５）の回動運動として伝達する第２の伝動機構（５３，５４，７２）とを有するトレーチェンジャー。
6. 請求項５に記載したトレーチェンジャーであって、
   前記分離昇降機構（８０〜８３）および前記積層昇降機構（８５，８６）は、前記カムフォロア（７６）に接続され前記カムフォロア（７６）と同じ上下方向の運動を行うとともに前記トレーを保持する保持部（８２，８６）を備えたものであるトレーチェンジャー。
7. 請求項５，６のいずれか１項に記載したトレーチェンジャーであって、
   前記分離移動機構（２７，２７１）は、作業用のトレー（９）を前記分離ステージ（３）から前記作業ステージ（４）へ水平方向に移動させるものであり、
   前記回転カム（７５）の回動運動を前記分離移動機構（２７，３４）の水平方向直線運動として伝達する第３の伝動機構（７３，７４，３２，３３，２４，２３）を有するトレーチェンジャー。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載したトレーチェンジャーであって、
   作業終了後のトレー（９）が前記作業ステージ（４）から前記分離ステージ（３）に戻ることを防止するための戻り防止部（４８）を有するトレーチェンジャー。

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