JP4715266B2 - パネル搬送装置 - Google Patents

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本発明は、プレス等で成形されたパネルを搬送するパネル搬送装置に関する。
例えば、自動車用パネルは複雑な形状をしているため、成形行程を数段階に分け、直線上に並べられた金型によって成形される。このような複数のプレスを用いるトランスファプレスやタンデムプレスでは、あるプレスで成形されたパネルを次のプレスに順次搬送するためにパネル搬送装置が用いられる。
トランスファプレス用のパネル搬送装置としては、下記特許文献1のクロスバー式搬送装置が従来から広く用いられている。このクロスバー式搬送装置は、ライン方向に、各プレスステーション全域に延びたリフトビームを昇降可能に設け、そのリフトビームに、更にライン方向の各ステーション間を往復動可能にキャリアを懸垂させ、そのキャリアにクロスバーを組み付け、クロスバーにワーク把持具を付設し、各ステーションのパネルを同時に、かつ間欠的に搬送する装置である。
このようなクロスバー式搬送装置には、以下の特徴がある。
(1)カム駆動式、またはACサーボモータによるモーションコントロールにより成形パネルの金型ステーション間送りモーションを生成する。
(2)パネルの搬送は送り方向(水平方向)とリフト方向(垂直方向)の合成モーションにより行われ、クロスバーと呼ばれる搬送ツールに装着されたバキュームカップがパネルを吸着して搬送する。
(3)各金型ステーション間のクロスバーは、送り方向、リフト方向とも連結されており、各々のクロスバーは連動し全く同一のモーションを行う。
(4)ステーション間の送りモーションを生成する送りアームは、通常クロスバーを接続している台車とその連結機構からなる一連の送り装置の前側または後側にあり、アームの揺動により送りモーションを生成する。
また、特許文献1記載の「トランスファプレス搬送装置」は、リフトビームに複数キャリアを設け、このキャリアをサーボモータを駆動源としてワーク(パネル)の高速搬送を可能にしたものもある。
さらに、上述したクロスバー式搬送装置の他にも、下記特許文献2、3等に記載されている各種のパネル搬送装置が提案されている。
特許文献2記載の「トランスファフィーダ」は、リフタにより上下動する1対のリフトビームにリニアモータで独立して自走する複数のキャリアを設け、リニアモータを駆動源としてパネルの高速搬送を可能にしたものである。
特許文献3記載の「TRANSPORT AND POSITIONING SYSTEM(搬送位置決め装置)」は、図8に示すように、クロスバー122を駆動し位置決めする出力部125を有するレバー機構123をもった駆動装置130を備える。このレバー機構123は、一端に出力部125を形成するスイングアーム124を有し、この出力部125はクロスバー122に連結されている。また、スイングアーム124は、間隔を隔てた支持点と駆動点133の2点で連結されている。支持点と駆動点133の間隔は、出力部125と支持点の間隔より短くなっている。なおこの図で121はクロスバー122に取り付けられたワーク把持具、132はスライドブロック137と駆動点133を連結するガイドロッド、141はガイドロッド132を揺動駆動する揺動モータ、145はスライドブロック137を上下動する直動装置である。
この構成により、直動装置145でスライドブロック137を上下動し、揺動モータ141でガイドロッド132を揺り動かさせることでガイドロッド132の先端(駆動点133)を駆動・位置決めし、その動きをレバー比で拡大してワーク把持具121が取り付けられたクロスバー122を駆動・位置決めするようになっている。
特開平10−328766号公報 特公平07−73756号公報 米国特許第6,382,400号公報
しかし、上述した特許文献1のパネル搬送装置には、以下の問題点がある。
(1) 各クロスバーにそれぞれ異なるモーションを持たせることができない。
(2)すべてのステーション用のクロスバーを同時に動かすため、サーボモータと送り駆動装置が大型になる。
(3)各プレスステーション用のモーションカーブが同一であるので、干渉を回避するためには金型形状を工夫する必要が生じ、板成形の多様化への対応が困難である。
特許文献1のACサーボ方式では、シリアルリンクのため高い剛性が得られない。また、特許文献2のリニアモータ方式では、リニアモータで送り(フィード)を高速化できるが、別にリフト機構が必要であり、全体の構成が複雑かつ大型となる。
特許文献3のスイングアーム方式では、スイングアームでパネルを搬送するため、搬送距離が長いほどアームの長さを長くする必要があり、アームの撓みなどが振動の原因となる。また、特許文献3のパネル搬送装置は、プレスステーション間に垂直方向に駆動されるスライド機構を備えているため、これを設置するアップライトの無いマルチスライド方式のトランスファプレスに適用することができない。
さらに、複雑なプレス成形に対応するために、ワーク把持具を揺動(チルティング)させるためには、別個にチルティング装置をクロスバーに設ける必要があり、構造が複雑になり、かつ可動部の重量が増大して高速化がさらに困難となる問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、プレスステーション毎に異なるモーションを持たせることができ、可動部を容易に軽量化でき、可動部の剛性を高め、撓みや振動を抑制することができ、更にマルチスライド方式のトランスファプレスにも適用できるパネル搬送装置を提供することにある。また、本発明の別の目的は、搬送距離の調整を容易に行うことができ、例えば、搬送距離を長くしてレイアウトを最適化することが可能なパネル搬送装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明のパネル搬送装置は、搬送ラインに沿ってパネルを搬送するパネル搬送装置であって、前記パネルを把持するパネル把持部と、該パネル把持部に接続されたアームから構成されたリンク機構と、該リンク機構の一部に接続され、その駆動領域のうち搬送ライン上流側で高位置となり搬送ライン下流側で低位置となるように水平面に対して傾斜して直線移動される第1スライドと、該リンク機構の一部に接続され、その駆動領域のうち搬送ライン下流側で高位置となり搬送ライン上流側で低位置となるように水平面に対して傾斜して直線移動される第2スライドと、前記第1スライド及び前記第2スライドをそれぞれ移動させる第1スライド駆動手段及び第2スライド駆動手段と、前記第1スライド及び前記第2スライドの移動に連動して前記リンク機構を構成するアームを伸縮させる伸縮手段とを備え、前記第1スライド及び前記第2スライドが移動されることによる位置変動及び前記伸縮手段による前記アームの伸縮により前記パネル把持部をパネル搬送方向に移動させることを特徴とする。
上記本発明によれば、第1スライドと第2スライドの動作の組み合わせによりリンク機構全体を旋回させ、このリンク機構に接続されるパネル把持部をパネル搬送方向に移動させることによって、パネル把持部で把持したパネルを所定の搬送方向に搬送することができる。
しかも、第1スライド及び第2スライドの移動に連動してアームを伸縮させる伸縮手段を設けたので、搬送距離の調整を容易に行うことができ、レイアウトを最適化することができる。
また、このパネル搬送装置は、プレスステーション毎に設けることができ、プレスステーション毎に異なるモーションを持たせることができる。さらに、装置自体をコンパクトに構成することができるので、マルチスライド方式のプレス装置にも適用することができる。
また、前記伸縮手段は、前記第1スライド及び/または前記第2スライドが低位置へ移動するにしたがって前記アームを延ばし、前記第1スライド及び/または前記第2スライドが高位置へ移動するにしたがって前記アームを縮めるものであることが好ましい。
この構成により、第1スライド及び第2スライドの動作距離を長くすることなく、搬送距離を長くすることができる。つまり、第1スライド及び第2スライドを移動させる第1駆動手段及び第2駆動手段の負荷を抑えつつ、搬送距離を長くすることができる。また、搬送時に、第1スライド及び第2スライドが高位置へ移動することによりアームが縮められるので、搬送時におけるパネル把持部の振動を極力抑えることができる。
さらに、前記伸縮手段は、前記第1スライド及び前記第2スライドの移動により回転される第1のベベルギヤと、前記第1のベベルギヤに歯合する第2のベベルギヤとを備え、該第2のベベルギヤには、ボールナットが形成され、該ボールナットには、ボールスクリューからなる前記アームが螺合され、第2のベベルギヤが回転されることにより前記アームが軸方向へ移動されることが好ましい。
このように、第1スライド及び第2スライドの駆動力をアームの伸縮力として伝達させるので、別個の駆動源を不要とすることができ、可動部である第1スライド及び第2スライドに駆動源を設けた場合と比較して、可動部における軽量化を図ることができ、可動部の剛性を高めて撓みや振動を抑制することができる。
本発明によれば、プレスステーション毎に異なるモーションを持たせることができ、可動部を容易に軽量化でき、可動部の剛性を高め、撓みや振動を抑制することができ、更にマルチスライド方式のトランスファプレスにも適用できる。
また、搬送距離の調整を容易に行うことができ、例えば、搬送距離を長くしてレイアウトを最適化することができる。
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図1は、本実施形態に係るパネル搬送装置の構成を示す図である。この図では、説明の便宜上、上流側、下流側の2つのプレスステーション14とその間に設けられた本パネル搬送装置をプレスラインの内側から見た状態で示している。また、実機では、通常、プレスステーションは2〜5つ程度の複数台設けられている。なお、本明細書において、「上流側」、「下流側」とは、それぞれ搬送ラインの上流側、下流側を意味するものとする。
上流側プレスステーション14から成形されたパネル1を受け取り、下流側プレスステーション14へ搬送するために、本パネル搬送装置がプレスステーション14,14間に設置されている。本発明のパネル搬送装置は、プレス成形するパネル1を搬送する送り方向Xの両側にプレスステーション14毎に互いに対称に設けられた1対の送り装置10を備える。
各送り装置10は、送り方向Xに対して互いに対称に作動し、ワーク把持具2を取り付けたクロスバー3を送り方向及び上下方向に移動させ、パネル1を次のプレスステーション14に順に搬送するようになっている。この送り装置10は、その両端部を上流及び下流のプレスステーション14や図示しないプレススタンドに設けられた腕に取り付けたり、あるいは天井から吊すことによって、プレスステーション14、14間に設置される。
図1に示すように、本パネル搬送装置は、パネル把持部15と該パネル把持部15の両側に互いに対称に接続される一対のリンク機構6と、該リンク機構6に接続される第1スライド4及び第2スライド5と、第1スライド4を駆動させる第1スライド駆動手段11と、第2スライド5を駆動させる第2駆動手段12とを備える。
パネル把持部15は、パネル1を吸着するバキュームカップ等のワーク把持具2と、該ワーク把持具2が取り付けられ搬送ラインと直角方向に延びるクロスバー3とを備えており、このクロスバー3の両端にリンク機構6が接続されている。
第1スライド駆動手段11及び第2スライド駆動手段12は、V字型のベース部材16に取り付けられている。また、この2つの駆動手段11、12は、それぞれ同じ長さの直動アクチュエータを備えており、この直動アクチュエータの駆動により、それぞれ第1スライド4及び第2スライド5が直線移動され、かつ、数値制御等で正確に位置決めできるようになっている。17は、直動アクチュエータ用駆動モータである。
また、この図に示すように第1スライド4は、その駆動領域のうち搬送ラインの上流側で高位置となり下流側で低位置となるように第1スライド駆動手段11により水平面に対して傾斜して直線移動されるようになっており、第2スライド5は、その駆動領域のうち搬送ラインの上流側で低位置となり下流側で高位置となるように第2スライド駆動手段12により水平面に対して傾斜して直線移動されるようになっている。第2スライド駆動手段12は、第1スライド駆動手段11よりも搬送ライン下流側に配設され、第1スライド駆動手段11に対して水平面に垂直な軸Yを中心に対称に設けられている。また、上記2つの駆動手段11、12は、それぞれのスライド方向の下方延長線上が交差しており、そのなす角θは60°に設定されている。
なお、本実施形態では、第1スライド駆動手段11と第2スライド駆動手段12とは互いの下方延長線上が交差するV字型のスライド機構を構成しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、第1スライド駆動手段11と第2スライド駆動手段12の互いの上方延長線上が交差するように構成した逆V字型のスライド機構や、第1スライド駆動手段11と第2スライド駆動手段12を搬送ラインの幅方向にずらしてその駆動領域が交差するX型のスライド機構とすることもできる。また、なす角θはプレスステーション14、14間の間隔、すなわちパネル1の搬送距離によりプレス装置毎に個別に決定されるものであり、上記角度に限定されるものではない。
図2は、図1のパネル搬送装置の模式図である。この図に示すように、リンク機構6は、ワーク把持部15(クロスバー3)の両側に接続される出力部材19とこの出力部材19に枢着された第1リンク7及び第2リンク8とを備えている。
第1リンク7は互いに長さの等しい2本のアーム7a、7bを備えており、第2リンク8は、1本のアーム8aを備えている。第1リンク7を構成する2本のアーム7a、7bはそれぞれ一端が出力部材19に水平軸を中心に回転可能に枢着され(この枢着点を左からそれぞれa1、a2とする)、他端が第1スライド4に水平軸を中心に回転可能に設けられた後述するケース32に枢着されている(この枢着点を左からそれぞれa3、a4とする)。また、第2リンク8を構成するアーム8aは、第1リンク7の2本のアーム7a、7bと長さの等しいアームからなり、一端が出力部材19に水平軸を中心に回転可能に枢着され(この枢着点をb1とする)、他端が第2スライド5に水平軸を中心に回転可能に設けられた後述するケース32に枢着されている(この枢着点をb2とする)。なお、この図において、枢着点a2と枢着点b1とは同軸上に配置されているが、必ずしも同軸上である必要はない。
また、上記枢着点a1、a2の間隔L1は、枢着点a3、a4の間隔L2と同一の長さになっている。この構成により、2本のアーム7a、7bが平行に維持されるので、出力部材19を常に平行に維持することができる。すなわち、平行リンクa1、a2、a4、a3が構成され、出力部材19の位置が変化した場合でも、これを水平に位置決めすることができ、これに取り付けられたワーク把持部15を傾動させることなく水平に保持することができる。
なお、本実施形態では、第1リンク7が平行リンクを構成する場合について説明したが、これに限定されず、第2リンク8に平行リンクを構成することによりワーク把持部15を水平に保持するようにしてもよい。また、出力部材19の形状やクロスバー3の取り付け方によっては、必ずしも平行リンクを構成しなくてもよい。
各スライド4、5は、アーム7a、7b、8aを伸縮させるアーム伸縮機構(伸縮手段)21a、21b、22を備えている。
ここで、これらアーム伸縮機構21a、21b、22の構造について、アーム伸縮機構21aを例にとって説明する。
図3及び図4は、アーム伸縮機構21aの構造を示す説明図である。この図に示すように、アーム伸縮機構21aを備えたスライド4は、V字型のベース部材16に直動ベアリング23によって移動可能に支持されたスライドブロック24を有している。このスライドブロック24には、ボールナット25が形成され、このボールナット25に、直動モータ17によって回動されるボールスクリュー26が螺合されている。そして、直動モータ17によってボールスクリュー26が回動されることにより、スライドブロック24が、ベース部材16に沿って移動される。
スライドブロック24には、ベース部材16に直交する回転軸27を有し、この回転軸27には、ピニオンギヤ28及び第1のベベルギヤ29が回動可能に設けられている。これらピニオンギヤ28及び第2のベベルギヤ29は、互いに連結されて一体的に回転される。そして、ベース部材16には、ピニオンギヤ28が歯合するラックギヤ31が、長手方向に沿って設けられている。
アーム7aは、ボールスクリューからなるもので、スライド4のケース32の挿通孔32aに、ブッシュ32bを介して挿通されている。ケース32には、ボールナットが形成された回転体33が回転可能に保持されており、この回転体33のボールナットには、ボールスクリューのアーム7aが螺合されている。この回転体33には、第2のベベルギヤ34が設けられ、この第2のベベルギヤ34が、回転軸27に設けられた第1のベベルギヤ29に歯合されている。
そして、上記アーム伸縮機構21aでは、直動モータ17によってボールスクリュー26が回動されることにより、スライドブロック24が、ベース部材16に沿って移動すると、ラックギヤ31に歯合したピニオンギヤ28が回転する。すると、この回転力が互いに歯合しているベベルギヤ29、34を介して回転体33に伝達され、この回転体33が回転される。これにより、ケース32に挿通されたボールスクリューからなるアーム7aが回転体33の回転により軸方向へ移動されて伸縮される。
ここで、このアーム伸縮機構21aは、スライド4が上方へ移動することにより、アーム7aを引き込み、スライド4が下方へ移動することにより、アーム7aを送り出すようになっている。
なお、他のアーム伸縮機構21b、22も上記アーム伸縮機構21aと同様の構造を備え、スライド4、5が上方へ移動することにより、アーム7b、8aを引き込み、スライド4、5が下方へ移動することにより、アーム7a、8aを送り出すようになっている。
図5及び図6は、本パネル搬送装置のパネル搬送動作説明図である。この図において、Pは上流側プレスステーション14のパネル把持位置、Qは下流側のパネル載置位置である。
図5(A)は、上流側プレスステーション14のパネル1を把持した位置である。この状態では、第2スライド5が下方へ位置されることより、アーム8aが最長に延ばされている。この位置から、第1スライド4及び第2スライド5を所定の速度でそれぞれ斜め上方に直線駆動させ、出力部材19の位置を図5(B)の位置まで上昇させる。このとき、各スライド4、5の移動と連動して、それぞれのアーム7a、7b、8aが引き込まれる。
図5(B)の位置から、更に第1スライド4及び第2スライド5をそれぞれ所定の速度で斜め上方に直線駆動させることによりリンク機構6全体を旋回させ、リンク機構6の先端に取り付けられている出力部材19を図5(C)の位置とする。このとき、各スライド4、5は、出力部材19が図5(B)の位置からほぼ直線的にパネル搬送方向に移動するように制御される。また、このときも各スライド4、5の移動と連動して、それぞれのアーム7a、7b、8aが引き込まれる。
その後、第1スライド4をやや斜め下方に駆動させ、第2スライド5を斜め上方に駆動させると、リンク機構6は更に旋回し、図5(D)のように出力部材19は第1スライド駆動手段11及び第2スライド駆動手段12の最下点付近に移動する。このとき、各スライド4、5の移動と連動して、アーム7a、7bが延ばされ、アーム8aが引き込まれる。
次いで、第1スライド4を斜め下方に駆動させ、第2スライド5を斜め上方に駆動させることにより、出力部材19をパネル搬送方向に直線的に移動させ、図6(A)の位置とする。このときも、各スライド4、5の移動と連動して、アーム7a、7bが延ばされ、アーム8aが引き込まれる。
その後、第1スライド4及び第2スライド5をそれぞれ所定の速度で斜め下方に駆動させ、図6(B)の位置とし、ここから更に各スライド4、5を斜め下方に駆動させ、図6(C)のパネル載置位置とする。このとき、各スライド4、5の移動と連動して、それぞれのアーム7a、7b、8aが延ばされ、アーム7a、7bは、最長にされる。
図7は、図1のパネル搬送装置のモーションカーブを示す図である。この図に示すように、上述した図5及び図6の動作により、上流側プレスステーション14において成形されたパネル1を出力部材19に取り付けられたパネル把持部15で把持して上昇させ、送り方向に搬送し、下流側プレスステーション14において下降させてパネル1を金型上の成形位置に位置決めすることができる。その後、パネル1を下流側プレスステーション14に残して出力部材19を所定の待機位置に戻し各プレスステーション14において成形を行う。
このように、第1スライド4及び第2スライド5をそれぞれ所定の速度で所定の方向に直線駆動させることにより、第1リンク7及び第2リンク8からなるリンク機構6を旋回させ、リンク機構6の先端に接続される出力部材19に取り付けられるパネル把持部15をパネル搬送方向に移動させることができる。従って、可動部に駆動装置を設ける必要がないので、軽量化を図ることができ、かつ、可動部の剛性を高め、撓みや振動を抑制することができる。しかも、このパネル搬送装置は、プレスステーション14毎に設けることができ、プレスステーション14毎に異なるモーションを持たせることができる。
このような本パネル搬送装置によれば、第1スライド4及び第2スライド5の移動に連動してアーム7a、7b、8aを伸縮させるアーム伸縮機構21a、21b、22(伸縮手段)を設けたので、搬送距離の調整を容易に行うことができ、レイアウトを最適化することができる。
特に、第1スライド4及び第2スライド5の動作距離を長くすることなく、搬送距離を長くすることができる。つまり、第1スライド4及び第2スライド5を移動させる第1駆動手段11及び第2駆動手段12の負荷を抑えつつ、搬送距離を長くすることができる。
また、本パネル搬送装置によれば、搬送時に第1スライド4及び第2スライド5が高位置へ移動することによりアーム7a、7b、8aが縮められるので、搬送時における振動を極力抑えることができる。
また、第1スライド4及び第2スライド5の駆動力を第1、第2のベベルギヤ29、34によってアーム7a、7b、8aに伝達して伸縮させるので、別個の駆動源を不要とすることができ、可動部である第1スライド4及び第2スライド5に駆動源を設けた場合と比較して、可動部における軽量化を図ることができ、可動部の剛性を高めて撓みや振動を抑制することができる。
また、本パネル搬送装置によれば、各アーム7a、7b、8aの長さは、第1スライド4、第2スライド5の位置の変化の関数として求めることができるので、第1スライド4、第2スライド5の位置に応じて各アーム7a、7b、8aの長さの伸縮を容易に設定、制御することができる。
なお、上記実施形態では、第1、第2のベベルギヤ29、34を備えた動力伝達機構であるアーム伸縮機構21a、21b、22によってアーム7a、7b、8aを伸縮させたが、アーム7a、7b、8aの伸縮手段としては、上記の例に限定されず、液圧シリンダ、リニアモータ等のアクチュエータによって伸縮させても良く、また、アーム7a、7b、8aの構造を入れ子状の構造として伸縮させても良い。
本発明の実施形態に係るパネル搬送装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るパネル搬送装置の模式図である。 本発明の実施形態に係るパネル搬送装置のアーム伸縮機構の説明図である。 本発明の実施形態に係るパネル搬送装置のアーム伸縮機構の説明図である。 本発明の実施形態に係るパネル搬送装置のパネル搬送動作説明図である。 本発明の実施形態に係るパネル搬送装置のパネル搬送動作説明図である。 本発明の実施形態に係るパネル搬送装置のモーションカーブを示す図である。 従来のパネル搬送装置の斜視図である。
符号の説明
1 パネル
4 第1スライド
5 第2スライド
6 リンク機構
7a、7b、8 アーム
11 第1スライド駆動手段
12 第2スライド駆動手段
15 パネル把持部
21a、21b、22 アーム伸縮機構(伸縮手段)
29 第1のベベルギヤ
34 第2のベベルギヤ

Claims (3)

  1. 搬送ラインに沿ってパネルを搬送するパネル搬送装置であって、
    前記パネルを把持するパネル把持部と、
    該パネル把持部に接続されたアームから構成されたリンク機構と、
    該リンク機構の一部に接続され、その駆動領域のうち搬送ライン上流側で高位置となり搬送ライン下流側で低位置となるように水平面に対して傾斜して直線移動される第1スライドと、
    該リンク機構の一部に接続され、その駆動領域のうち搬送ライン下流側で高位置となり搬送ライン上流側で低位置となるように水平面に対して傾斜して直線移動される第2スライドと、
    前記第1スライド及び前記第2スライドをそれぞれ移動させる第1スライド駆動手段及び第2スライド駆動手段と、
    前記第1スライド及び前記第2スライドの移動に連動して前記リンク機構を構成するアームを伸縮させる伸縮手段とを備え、
    前記第1スライド及び前記第2スライドが移動されることによる位置変動及び前記伸縮手段による前記アームの伸縮により前記パネル把持部をパネル搬送方向に移動させることを特徴とするパネル搬送装置。
  2. 前記伸縮手段は、前記第1スライド及び/または前記第2スライドが低位置へ移動するにしたがって前記アームを延ばし、前記第1スライド及び/または前記第2スライドが高位置へ移動するにしたがって前記アームを縮めることを特徴とする請求項1に記載のパネル搬送装置。
  3. 前記伸縮手段は、前記第1スライド及び前記第2スライドの移動により回転される第1のベベルギヤと、前記第1のベベルギヤに歯合する第2のベベルギヤとを備え、該第2のベベルギヤには、ボールナットが形成され、該ボールナットには、ボールスクリューからなる前記アームが螺合され、第2のベベルギヤが回転されることにより前記アームが軸方向へ移動されることを特徴とする請求項1または2に記載のパネル搬送装置。
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