JP4402013B2 - ワーク搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、プレスマシン特にタンデムプレスラインにおいてプレスステージ間でワークを搬送するワーク搬送装置に関する。

従来、タンデムプレスラインにおいてプレスマシン間ワーク搬送装置としては、ローダー・アンローダー方式とロボット方式とがある。
ローダー・アンローダー方式では例えば図１２に模式的に示すように上流側のプレス（Ｉ）にワークＷ投入用のローダー１０１が、また下流側のプレス（II）にはワーク取出用アンローダー１０２が装備される。
プレスマシン相互間にはシャトル１００あるいはベルトコンベヤが設置され、ワークＷは成形後アンローダー１０１、シャトル１００およびローダー１０２の装置間を順次受け渡され、次工程のプレスマシンへ投入される。

一方、ロボット方式ではプレスマシン相互間に多関節ロボットが設置され、ワークは成形後ロボットによって取り出され、次工程のプレスマシンへ投入される。
さらに、この種の搬送装置として、特許文献１等に記載のものが知られている。

特開平２００３−３８２６６０

しかしながら、ローダー・アンローダー方式ではシャトル等の大きな設置スペースが必要になるため、プレスマシン間のピッチが大きくなってしまう。
そのためプレス設備全体として大型化せざるを得ない等の問題がある。
また、アンローダー、シャトルおよびローダーのように複数の装置間を受け渡すため、搬送異常が発生し易くなる。
また、ロボット方式ではプレス（製品）が大型化すると、それに伴いロボットの各関節の剛性等を確保するためにロボット自体も大型化し、装置の高速化や生産性向上に対応できなくなる。

さらに、特許文献１等に記載の搬送装置では走行軸がプレス間を渡ることになり、設置及びメンテナンス等が困難になる。
また、この場合にもプレスステージとプレスアプライトの間に装置を配置するためのスペースが必要になり、プレスマシンが大型化する。

本発明はかかる実情に鑑み、円滑且つ適正作動を保証しながら構成の簡素化を図り得るワーク搬送装置を提供することを目的とする。

即ち、本発明は（１）、プレスステージ間適所に配置される基体に支持され、それぞれが複数のアームを相互に回動可能に結合してなる一対のアームユニットと、各アームユニット先端間に搭載されるワーク把持機構と、前記基体を介して前記一対のアームユニットを昇降させる昇降ユニットとを有し、前記ワーク把持機構によって保持したワークを、前記一対のアームユニット及び前記昇降ユニットの作動により、プレスステージ間で搬送するワーク搬送装置であって、前記各アームユニットは、ワーク搬送方向と平行且つ水平に回動可能な第１アームと、前記第１アームの端部に結合してワーク搬送方向と平行且つ水平に回動可能な第２アームとを含み、ワーク搬送方向に関して対称に且つ相互に同期して作動するものであり、前記第１アームの回動動作に対して、制動トルク又は加速トルクを作用させる動力補助機構を有しており、該動力補助機構が板バネであり、該板バネが、前記第１アームの基部付近を両側から挟むように基体に取り付けられ、前記第１アームの回動時、該第１アームをニュートラル方向に付勢するワーク搬送装置に存する。

また、本発明は（２）、前記各第２アームの端部間に着脱自在に支持され、ワーク搬送方向と平行に水平移動可能なハンドバーを有し、このハンドバーに前記ワーク把持機構を搭載支持する上記（１）記載のワーク搬送装置に存する。

また、本発明は（３）、前記各アームユニット全体を鉛直方向に傾動可能にするチルト機構を有する上記（１）記載のワーク搬送装置に存する。

また、本発明は（４）、前記各アームユニット全体を水平左右方向に傾動可能にする第２のチルト機構を有する上記（１）記載のワーク搬送装置に存する。

また、本発明は（５）、前記各アームユニット全体を鉛直左右方向に傾動可能にする第３のチルト機構を有する上記（１）記載のワーク搬送装置に存する。

また、本発明は（６）、前記ハンドバーを鉛直左右方向に傾動可能にする第４のチルト機構を有する上記（２）記載のワーク搬送装置に存する。

なお、本発明の目的に添ったものであれば、上記発明を適宜組み合わせた構成も採用可能である。

本発明によれば、タンデムプレスのいずれかに対して、１箇所で取り付けられるため、またアームユニットをタンデムプレス間で走行させるための走行軸を持たないため、タンデムプレス間のスペースに容易且つ適正に配置可能である。
これにより設置スペースのためにプレス装置を大型化することなく、その取付けやメンテナンス等を極めて容易に行うことができる。

さらに、プレスステージ間を最短距離で搬送することが可能になり、効率良く且つ高速搬送が可能になる。
また、特にチルト機構を持つことで、ワークを一方のプレスから取り出し、あるいは他方のプレスに移載し易い姿勢で搬送し、円滑で適正にワークを受け渡すことができる等の効果がある。

以下、図面に基づき、従来例と実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いて、本発明によるワーク搬送装置の好適な実施の形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施形態におけるワーク搬送装置１０の正面図、図２はその平面図、図３はその側面図、図４はその全体斜視図である。
ワーク搬送装置１０は、上流側のプレス（Ｉ）と下流側のプレス（II）間に配置される。
プレス（Ｉ）及びプレス（II）はそれぞれ上型を含むプレススライド１（Ｉ），１（II）及び金型交換台車上に載置された下型２（Ｉ），２（II）を有し、成形後のワークＷをワーク搬送装置１０によってプレス（Ｉ）からプレス（II）へと搬送する。

プレス（Ｉ）及びプレス（II）間のスペース適所には、アプライト３に横架されたビーム１１を介して昇降機構１２が配置され、装置の基体１３が昇降機構１２によって昇降可能に支持される。
基体１３には後述するように、それぞれが複数のアームを相互に回動可能に結合してなる一対のアームユニット１４が支持され、ワーク把持機構によって保持したワークＷを、アームユニット１４の作動によりプレスステージ間で搬送する。

各アームユニット１４は、ワーク搬送方向（矢印Ｘ）と平行且つ水平に回動可能な第１アーム１５と、第１アーム１５の端部に結合してワーク搬送方向と平行且つ水平に回動可能な第２アーム１６とを含む。
また、各アームユニット１４はワーク搬送方向に関して対称に且つ相互に同期して作動するようになっている。

この場合、第１アーム１５は枢軸１７のまわりに、第２アーム１６は枢軸１８のまわりにそれぞれ回動する。
なお、第１アーム１５及び第２アーム１６はギヤ、タイミングベルト等を介して、それぞれ相互に結合される。
また、第１アーム１５の枢軸１７と同軸に回動駆動用サーボモータ１９及び減速機２０が配置され、これらにより第１アーム１５を回動駆動する。
サーボモータ１９は装置の制御部もしくは制御回路（図示せず）に接続され、独立して駆動制御可能である。
サーボモーボ１９の回転量は、例えばパルス信号を管理することで常に把握することができ、また、エンコーダ等を付設してその回転量を把握するようにしてもよい。
これによりアーム１５の回動量を検出することができるようになっている。

ここで、昇降機構１２は、基体１３を昇降させるための昇降ロッド２１と、この昇降ロッド２１の上下駆動用サーボモータ２２とを有する。
このサーボモーボ２２も制御部もしくは制御回路に接続され、駆動制御されるようになっている。

各アームユニット１４のそれぞれ第２アーム１６は、ハンドバー２３を介して相互に連結される。
すなわち各第２アーム１６の端部間に着脱自在に支持され、ワーク搬送方向と平行に水平移動可能なハンドバー２３を有し、このハンドバー２３にワーク把持機構が搭載支持される。
各第２アーム１６の先端はアタッチメント２４を介してハンドバー２３と着脱自在に結合し、両者は軸２５のまわりに相対回転可能である。

ワークＷの搬送に際してワーク把持機構によりワークＷを把持する。
このワーク把持機構は、ハンドバー２３に着脱自在に設けられたワーク保持手段２６を有する。
ワーク保持手段２６としては、例えば吸着パッド等が好適である。
この吸着パッドは、ワークＷの形状等に合わせてバランスよく複数配設される。

さらに、各アームユニット１４全体を鉛直左右方向（すなわち搬送方向に直交する水平軸芯の回り）に傾動可能にする第１のチルト機構を有する。
このチルト機構において、昇降ロッド２１の下端に固着するチルト用基体２７と、チルト駆動用サーボモータ２８と、基体１３に結合する被傾動体２９とを含む。
かかるチルト機構を介して、アームユニット１４全体はチルト軸３０のまわりにチルト可能（図３、矢印Ｔ１）に支持される。

また、第１アーム１５の回動動作に対して、その駆動力をニュートラル方向に補助する方向に付勢する動力補助機構を有する。
この例では図５のように第１アーム１５の基部付近を両側から挟むように、ワーク搬送方向（矢印Ｘ）に沿って配設された板バネ３１を有する。
各板バネ３１は基体１３の適所に取り付けることができる。

上記構成において、ワーク搬送装置１０によって成形後のワークＷをプレス（Ｉ）からプレス（II）へと搬送する。
その際、アームユニット１４及び昇降機構１２の作動によりプレスステージ間で搬送するが、各アームユニット１４の第１及び第２アーム１５，１６をサーボモーボ１９により回動させることにより、アームユニット１４は所望の軌道に沿って作動するように制御することができる。

アームユニット１４は、例えば図１に示されるプレスステージの略中間点（もしくはニュートラル位置）を基点もしくは始点として、プレス（Ｉ）に進入する。
次に、昇降機構１２によりワーク保持手段２６がワークＷを吸着可能な位置まで降下し、ワークＷを吸着する。
その後、昇降機構１２により適度に上昇し、再びプレスステージ中間点を経由してプレス（II）へ進入する。
プレス（II）の下型２（II）の上方に到達すると降下後、下型２（II）上にワークＷを開放する。

装置の作動例を説明したが、次に本発明装置の主な特徴を説明する。
先ず、ワーク搬送装置１０は、上流側プレス（Ｉ）及び下流側プレス（II）いずれかに対して、１箇所で取り付けられるため例えば特に防振装置を備えたプレス等に対しても対応させて容易且つ適正に取り付けることができる。
また、アームユニット１４をタンデムプレス間で走行させるための走行軸を持たないため、タンデムプレス間のスペースに配置可能である。
これにより装置の取付けやメンテナンス等を極めて容易に行うことができる。
すなわち、走行軸がないので、本発明装置を簡単にプレスに取り付けることができ、据付時間の短縮及び交換時間の短縮が可能になる。

この場合、ワーク把持機構を介して一対のアームユニット１４によってワークＷを保持するため、各アームユニット１４に対する負荷は実質的に軽減される。
また、特にハンドバー２３の長さＬ（図２）は金型の左右幅よりも小さいため、アームユニット１４が担持すべき重量が軽量化される。
これによりアームユニット１４自体の軽量小型化が可能になる上、回動駆動用サーボモータ１９も小型化され、ユニット全体のコンパクト化を図ることができる。

また、回動駆動用サーボモータ１９のみの駆動により、図５に示されるように各アームユニット１４の第１及び第２アーム１５，１６は水平面上で回動し、これによりハンドバー２３は点線で示すようにワーク搬送方向に移動する。
上下方向については上下駆動用サーボモータ２２の駆動により、昇降ロッド２１、従ってアームユニット１４全体が上下動する。
このようにワーク搬送方向及び上下方向とも直動機構により作動させることで、常に最短経路で移動し、効率のよい装置動作が実現される。

ここで、左右の第１アーム１５のそれぞれ駆動軸をギヤ及びベルトを介して連結することで、仮に一方の回動駆動用サーボモータ１９の制御に異常が生じた場合でも、他方の回動駆動用サーボモータ１９の動力のみにより作動可能になる。
これによりフュエルセーフの効果が得られるばかりか、低速での一時運転（故障復帰まで一時的に生産を続行する）が可能になる。

また、各アームユニット１４の第１アーム１５と第２アーム１６を同一長さに設定することにより、図５の点線で示されるようにワークＷに直線運動を与える。
ワークＷを直線的、すなわち最短経路に沿って移動させるための制御及び機構が極めて簡単化される。
また、このように最短距離で移動する場合、第１アーム１５の駆動制御の他にサーボ軸を持たないので、機械構造上サーボ軸数が最小になり、制御及び構造の簡素化を図ることができる。

第１及び第２アーム１５，１６は水平面上でのみ回動するようにしたことで、相互の結合構造を極めて簡素に構成することができる。
また、上述のようにアームユニット１４の軽量コンパクト化と相俟ってプレス（Ｉ）及び（II）に進入する部分が薄く且つコンパクトになり、金型との干渉等を有効に防止することができる。
さらに、軽量小型化・コンパクト化により装置作動の高速化が可能になり、生産性を高めることができる上、メンテナンスに手間がかからず、高速で移動する配線類を持たないためトラブルの発生をなくすることができる。

なお、第１及び第２アーム１５，１６は基本的には水平面上でのみ回動するが、前述のチルト機構を有効に利用してアームユニット１４全体を適宜傾動させることができる。
例えば特に、ワークＷを下型２（II）に対して開放する場合等、アームユニット１４を適度に傾動させることでワークＷの姿勢を変化させ、これによりワークＷを下型２（II）に安全且つ適正に移載することができる。

前述のように回動駆動用サーボモータ１９と上下駆動用サーボモータ２２の２つの駆動軸で作動し、モータの軸数としては既に説明した特許文献１に記載のもの等と比べて半減している。
このため構成が簡素であるばかりでなく、これらのサーボモータ１９，２０の制御が容易になり、制御系を含め装置のコストダウンを実現することができる。

また、例えばアームユニット１４の第１アーム１５を図５のようにニュートラル位置に付勢する板バネ３１を備えている。
このような付勢手段を持つことで回動駆動用サーボモータ１９のトルク力を調整することができる。
この結果、装置の効率的且つ合理的な作動を実現可能である。
すなわち、図５に二点鎖線で示すように、第１アーム１５はニュートラル位置の両側で、最大θ＝１８０°の範囲で回動する。
この場合、ストローク端付近では静止時間が短く、回動駆動用サーボモータ１９の駆動トルクは高くなり、ハンドバー２３がストローク端に向かって移動する場合には板バネ３１の弾力が回動駆動用サーボモータ１９の制動トルクとして作用する。
一方、ストローク端から移動する場合、板バネ３１の弾力が加速トルクとなって作用し付加される。

また、例えばプレス（II）の下降中において第１アーム１５の駆動動力を失うような異常が発生した場合、そのままではハンドバー２３とプレスが干渉してしまうことがある。
このような場合に板バネ３１の弾力の作用で、プレスの干渉領域からアームユニット１４を脱出させることが可能になる。
さらに、例えば本装置がプレス（I ）に進入する際、回動駆動用サーボモータ１９の何らかの異常が発生した場合、そのままでアームユニット１４が暴走して突入してしまう。
このような場合に板バネ３１の弾力の作用で制動トルクが働き、装置の完全停止を図ることができる。

次に、本発明のワーク搬送装置の第２の実施形態を説明する。
図６は本発明の第２の実施形態におけるワーク搬送装置１０の正面図、図７はその平面図、図８はその側面図、図９はその全体斜視図である。
なお、前述の実施形態と実質的に同一又は対応する部材には同一符号を付すと共に、既に説明した部分については適宜説明を省略するものとする。

本発明の第２の実施形態では、各アームユニット１４全体を水平左右方向に傾動可能（すなわち鉛直軸芯の回りに揺動可能）にする第２のチルト機構を有する。
この第２のチルト機構は、第２のチルト駆動用サーボモータ３２を含んでいる。
さらに、アームユニット１４全体を鉛直左右方向に傾動可能にする第３のチルト機構を有する。
この第３のチルト機構は、第３のチルト駆動用サーボモータ３３を含んでいる。

第２の実施形態において特に、アームユニット１４全体は第２のチルト駆動用サーボモータ３２により第２のチルト軸３４のまわりにチルト可能（図９、矢印Ｔ２）となり、即ち水平面において左右方向にチルト可能になる。
また、第３のチルト駆動用サーボモータ３３により第３のチルト軸３５のまわりにチルト可能（図９、矢印Ｔ３）となり、即ち鉛直面において左右方向にチルト可能になる。
これら第２、第３のチルト機構を適宜作動させることで、アームユニット１４が傾動しワークＷの姿勢はかなりの自由度で変化可能になる。
これによりワークＷの取扱いが容易になる等の利点がある。

次に、本発明のワーク搬送装置の第３の実施形態を説明する。
図１０は本発明の第３の実施形態における要部平面図及び要部側面図、図１１は図１０のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
なお、前述の実施形態と実質的に同一又は対応する部材には同一符号を付すと共に、既に説明した部分については適宜説明を省略するものとする。
この実施形態では第２アーム１６の先端部にブラケット３７を介して、第４のチルト駆動用サーボモータ３６を取り付ける。
なお、第２アーム１６の先端にはベアリング３８が装着される。

第３の実施形態において、図１１に示すようにハンドバー２３は第４のチルト駆動用サーボモータ３６により、鉛直左右方向に傾動可能、すなわち、第４のチルト軸３９のまわりにチルト可能（図１１、矢印Ｔ４）となる。
特に第２アーム１６の先端部のみ、すなわちハンドバー２３まわりをチルトさせるようにしているため、可動部の慣性重量は大幅に軽くなっている。
従って、第４のチルト駆動用サーボモータ３６が小型で済み、装置全体をコンパクトに構成することができる。

以上、本発明を実施形態とともに説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
上記実施形態においてはタンデムプレスのプレスステージ間でワークを搬送する例を説明したが、単一のプレスからワークを取り出し、あるいは単一のプレスにワークを供給する場合にも本発明装置を適用可能である。

本発明の実施形態におけるワーク搬送装置の正面図である。 本発明の実施形態におけるワーク搬送装置の平面図である。 本発明の実施形態におけるワーク搬送装置の側面図である。 本発明の実施形態におけるワーク搬送装置の全体斜視図である。 本発明の実施形態における動力補助機構まわりを示す図である。 本発明の第２の実施形態におけるワーク搬送装置の正面図である。 本発明の第２の実施形態におけるワーク搬送装置の平面図である。 本発明の第２の実施形態におけるワーク搬送装置の側面図である。 本発明の第２の実施形態におけるワーク搬送装置の全体斜視図である。 本発明の第３の実施形態における要部平面図及び要部側面図である。 図１０のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 従来装置の例を模式的に示す図である。

符号の説明

１０ ワーク搬送装置
１１ ビーム
１２ 昇降機構
１３ 基体
１４ アームユニット
１５ 第１アーム
１６ 第２アーム
１７ 枢軸
１８ 枢軸
１９ 回動駆動用サーボモータ
２０ 減速機
２１ 昇降ロッド
２２ 上下駆動用サーボモータ
２３ ハンドバー
２４ アタッチメント
２５ 軸
２６ ワーク保持手段
２７ チルト用基体
２８ チルト駆動用サーボモータ
２９ 被傾動体
３０ チルト軸
３１ 板バネ
３２ チルト駆動用サーボモータ
３３ チルト駆動用サーボモータ
３４ チルト軸
３５ チルト軸
３６ チルト駆動用サーボモータ
３７ ブラケット
３８ ベアリング
３９ チルト軸
Ｗ ワーク

Claims (6)

1. プレスステージ間適所に配置される基体に支持され、それぞれが複数のアームを相互に回動可能に結合してなる一対のアームユニットと、各アームユニット先端間に搭載されるワーク把持機構と、前記基体を介して前記一対のアームユニットを昇降させる昇降ユニットとを有し、
   前記ワーク把持機構によって保持したワークを、前記一対のアームユニット及び前記昇降ユニットの作動により、プレスステージ間で搬送するワーク搬送装置であって、
   前記各アームユニットは、ワーク搬送方向と平行且つ水平に回動可能な第１アームと、前記第１アームの端部に結合してワーク搬送方向と平行且つ水平に回動可能な第２アームとを含み、ワーク搬送方向に関して対称に且つ相互に同期して作動するものであり、
   前記第１アームの回動動作に対して、制動トルク又は加速トルクを作用させる動力補助機構を有しており、
   該動力補助機構が板バネであり、該板バネが、前記第１アームの基部付近を両側から挟むように基体に取り付けられ、前記第１アームの回動時、該第１アームをニュートラル方向に付勢することを特徴とするワーク搬送装置。
2. 前記各第２アームの端部間に着脱自在に支持され、ワーク搬送方向と平行に水平移動可能なハンドバーを有し、このハンドバーに前記ワーク把持機構を搭載支持することを特徴とする、請求項１記載のワーク搬送装置。
3. 前記各アームユニット全体を鉛直方向に傾動可能にするチルト機構を有することを特徴とする、請求項１記載のワーク搬送装置。
4. 前記各アームユニット全体を水平左右方向に傾動可能にする第２のチルト機構を有することを特徴とする、請求項１記載のワーク搬送装置。
5. 前記各アームユニット全体を鉛直左右方向に傾動可能にする第３のチルト機構を有することを特徴とする、請求項１記載のワーク搬送装置。
6. 前記ハンドバーを鉛直左右方向に傾動可能にする第４のチルト機構を有することを特徴とする、請求項２記載のワーク搬送装置。

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