JP4755347B2 - トランスファー式加工システム - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、被組付物にボルト止めするための複数のボルト挿通孔を有するエンジンのシリンダヘッド等のワークをパレットに載置固定した状態で加工ラインに沿って搬送して、ワークの加工を行うトランスファー式加工システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の加工システムとして、加工ラインの始端の投入ステーションの側部と終端の払出しステーションの側部とに夫々ハンドリングロボットを配置し、投入ステーションにおけるパレットへのワークの投入作業と払出しステーションにおけるパレットからのワークの払出し作業とを各ハンドリングロボットで自動的に行うようにしたものが知られている。この場合、パレットにワークの複数箇所をクランプするエア式や油圧式のアクチュエータで駆動されるクランパーを設け、投入ステーションにおいてハンドリングロボットによりワークをパレットに載置した後、クランパーをクランプ動作させてワークをパレットに固定し、また、払出しステーションにおいてクランパーをアンクランプ動作させた後、ハンドリングロボットによりワークをパレットから取り出すようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例のものでは、パレットにアクチュエータ付きのクランパーを設ける関係でパレットの単価が高くなる。そして、トランスファー式加工システムでは、多数のパレットを用いるため、パレットの単価アップで設備費が大幅に高くなる。
【0004】
ところで、エンジンのシリンダヘッドには、シリンダヘッドを被組付物たるシリンダブロックにボルト止めするための複数のボルト挿通孔が形成されている。ワークがこのようなボルト挿通孔を有するものである場合、ワークをボルト挿通孔を利用してパレットに固定可能である。
【0005】
本発明は、以上の点に着目し、パレットの単価を下げて設備費の大幅な削減を図れるようにしたトランスファー式加工システムを提供することを課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、被組付物にボルト止めするための複数のボルト挿通孔を有するワークが、パレットに載置固定された状態で加工ラインに沿って搬送されて、ワークの加工が行われるトランスファー式加工システムであって、パレットに対するワークの投入または払出しがハンドリングロボットを用いて行われるものにおいて、パレットに複数のボルト挿通孔の少なくとも一部のボルト挿通孔に合致するナット部が設けられ、ボルト挿通孔を通してナット部に螺合可能なクランプ用ボルトでワークがパレットに固定自在とされ、ハンドリングロボットの動作端にロボットハンドが取付けられ、このロボットハンドに、ワークを把持する把持手段と、ナット部に対するクランプ用ボルトの螺入または螺脱を行うボルト操作手段とが設けられている。
【0007】
本発明によれば、把持手段によりワークを把持した状態でロボットハンドを移動して、パレットにワークを載置し、次に、ボルト操作手段によりクランプ用ボルトをボルト挿通孔を通してナット部に螺入することでパレットにワークを固定でき、また、ボルト操作手段によりクランプ用ボルトをナット部から螺脱させ、次に、把持手段によりワークを把持した状態でロボットハンドを移動して、パレットからワークを取り出すことができる。従って、パレットにアクチュエータ付きのクランパーを設けなくても、パレットに対するワークの投入作業や払出し作業を全自動で行うことができる。尚、ロボットハンドのコストはボルト操作手段を付設することで高くなるが、多数使用するパレットの単価をアクチュエータ付きクランパーの廃止で下げられるため、加工システム全体の設備費は大幅に削減される。
【0008】
また、把持手段は、ロボットハンドに連結された支持枠に水平方向移動可能に設けられワークを水平方向両側から挟む1対の把持アームと、これら把持アームの各々の下端に設けられワークの下面を受ける爪部と、支持枠に上下動可能に設けられワークの上面に当接してワークを押圧する押え板とで構成すれば、ワークを両把持アームで両側から挟むと共に、押え板と両把持アームの下端の爪部とで上下から挟んで安定に把持できる。そして、ワークの機種変更でワークの両側面間の長さや高さ寸法が変わっても、両把持アームをワークの両側面に当接するまで閉じ動作させ、且つ、押え板をワークの上面に当接するまで下動させることによりワークを保持できる。また、複数本のクランプ用ボルトでワークをパレットに固定する場合、ロボットハンドに複数のボルト操作手段を所要の位置関係で設けても良いが、これではロボットハンドがワークの機種に応じた専用品になってしまう。これに対し、ロボットハンドに、把持手段から離間させて単一のボルト操作手段が設けられている。ボルト操作手段によりクランプ用ボルトを1本宛各ナット部に螺入または螺脱するようにしておけば、ワークの機種変更でボルト挿通孔の位置が変化しても、それに合わせてロボットハンドの位置を変化させることで対処できる。従って、把持手段が上記の如く汎用性を持つことと相俟って、ロボットハンドを汎用品にすることができ、設備費の一層の削減を図れる。
【0009】
ところで、ボルト操作手段にクランプ用ボルトを自動的に供給するボルト供給装置を設けることも可能であるが、これでは設備費が高くなり、また、ワークの払出しに際しナット部から螺脱したクランプ用ボルトを回収してボルト供給装置に戻す作業が必要になり、手間がかかる。これに対し、パレット上に、ワークの載置位置から離間させてクランプ用ボルトを抜き差し自在に保持するボルト保持部が設けられている。ボルト操作手段によりクランプ用ボルトをボルト保持部から取上げてナット部に螺入し、または、ナット部から螺脱したクランプ用ボルトをボルト保持部に挿入するようにしておけば、かかる不具合を生じず有利である。
【0010】
また、パレットは、ベース板部と、ナット部を備えベース板部に対し着脱自在な専用パレット部とで構成されると共に、ワークの機種に応じて専用パレット部が交換自在とされれば、ベース板部を汎用品にすることができ、パレット全体を交換する場合に比し設備費の削減を図れる。尚、パレットに上記の如くボルト保持部を設ける場合、ボルト保持部はワークの機種に応じて変更する必要はないため、ベース板部にボルト保持部を設けることが望ましい。
加えて、本発明では、把持アームの壁部に、ワークに向かって延びる側部ガイドバーが水平方向に移動自在に設けられ、側部ガイドバーのワーク側端部に、ワークの側面に当接する側部当板が設けられ、この側部当板と把持アームの壁部との間に、側部当板をワーク側に付勢する側部ばねが設けられ、把持アームに、側部当板がワークの側面に当接することによりワーク側とは逆に後退した側部ガイドバーの位置を検出する側部近接スイッチが設けられている。
さらに、本発明では、支持枠に、垂直方向に上下動自在に昇降枠が支持され、この昇降枠の下面に、上部ばねを介してワークの上面中央部に当接する上部当板が支持され、昇降枠の下部に、上部当板を囲むようにしてワークの上面を押さえる押え板が設けられ、上部当板の上面に、支持枠に向かって延びる上部ガイドバーが支持され、昇降枠の壁部に、垂直方向に移動自在に上部ガイドバーが貫通され、昇降枠に、上部当板がワークの上面に当接することにより上側に移動した上部ガイドバーの位置を検出する上部近接スイッチが設けられている。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1を参照して、1はエンジンのシリンダヘッドから成るワークWの加工を行う加工ラインを示している。加工ライン1は矩形のループ状であって、多数のパレット2が加工ライン1に沿って循環される。そして、加工ライン1の一方の短辺部分に投入ステーション1aと払出しステーション1bとを並設し、投入ステーション1aにおいて、その側部に配置した第1ハンドリングロボット31 によりパレット2へのワークWの投入作業を行い、ワークWをパレット2に載置固定した状態で加工ライン1の一方の長辺部分と他方の短辺部分と他方の長辺部分とに順に搬送し、各長辺部分に配置した複数の加工ステーションで図示省略した自動加工機によりワークWに所要の加工を施し、払出しステーション1bにおいて、その側部に配置した第2ハンドリングロボット32 によりパレット2からのワークWの払出し作業を行い、空になったパレット2を投入ステーション1aに戻すようにしている。尚、加工ライン1の一方の長辺部分の途中にはパレット2を起立させる起しステーション1cが設けられており、該ステーション1cから他方の長辺部分の終端までパレット2を起立姿勢で搬送し、他方の長辺部分と一方の短辺部分とのコーナ部の倒しステーション1dでパレット2を水平姿勢に戻すようにしている。
【0012】
パレット2は、図2乃至図5に示す如く、ベース板部20と、ベース板部20に着脱自在にボルト21a止めされる専用パレット部21とで構成され、ワークWの機種に応じて専用パレット部21を交換自在としている。専用パレット部21には、ワークWの下面を受ける複数のワーク受け22と、ワークWの下面のノック穴に嵌合する1対の位置決めピン23と、ワークWを被組付物たるシリンダブロックにボルト止めするためにワークWに形成した複数のボルト挿通孔Waのうちの少なくとも一部のボルト挿通孔Waに合致するナット部とが設けられている。図示の専用パレット部21では、図2に示す4気筒エンジン用のワークWの所定の3個のボルト挿通孔Waに合致する3個のナット部241 と、図3に示す3気筒エンジン用のワークWの所定の3個のボルト挿通穴Waに合致する3個のナット部242 とを設け、或る程度の汎用性を持たせている。そして、これら各ナット部241 ,242 に各ボルト挿通孔Waを通してクランプ用ボルト25を螺入することにより、ワークWをパレット2に固定し得るようにしている。尚、本実施形態のナット部241 ,242 はフランジ付きナット24aをそのフランジにおいて専用パレット部21にボルト止めすることで構成されているが、専用パレット部21にねじ穴を形成してナット部241 ,242 を構成することも可能である。また、本実施形態では、ナット部241 ,242 にワークWを支持する第2のワーク受け24bをナット24aに対しオーバーラップするように設け、ワーク受け24bに形成したスリット24cを通してクランプ用ボルト25をナット24aに螺入し得るようにしている。図中26は専用パレット部21に設けた切削液ノズルであり、各加工ステーションにおいて、ベース板部20に形成した切削液通路を介して切削液ノズル26に切削液を供給するようにしている。また、ベース板部20に、専用パレット部21の側方に位置させて、クランプ用ボルト25を挿入保持する3個の穴27aを形成したボルト保持部27を設けている。
【0013】
第1と第2の各ハンドリングロボット31 ,32 は、図6に示す如く、鉛直軸線回りに旋回自在なロボット本体30と、ロボット本体30に軸着した第1ロボットアーム31と、第1ロボットアーム31に軸着した第2ロボットアーム32と、第2ロボットアーム32の先端の3軸構造の手首33とを有する6軸の多関節ロボットで構成されており、ロボット動作端たる手首33の先端にロボットハンド34が取付けられている。ロボットハンド34には、図7及び図8に示す如く、ワークWを把持する把持手段35と、前記ナット部241 ,242 に対するクランプ用ボルト25の螺入または螺脱を行うボルト操作手段36とが設けられている。
【0014】
把持手段35は、図9に示す如く、ロボットハンド34に固定の支持枠350に、ワークWを水平方向両側から挟む1対の把持アーム351,351と、ワークWの上面に当接してワークWを下方に押圧する押圧部材352とを取付けて構成される。各把持アーム351は、図7、図10に示す如く、支持枠350の下面のガイドレール351aに沿って各シリンダ351bにより水平方向に開閉動作される。各把持アーム351の下端にはワークWの下面を受ける爪部351cが設けられている。また、各把持アーム351の内側には、ワークWの側面に当接する当板351dがガイドバー351eを介して水平方向に移動自在に、且つ、ばね351fで水平方向内方に付勢して取付けられ、更に、各把持アーム351の外側にはガイドバー351eに対向する近接スイッチ351gが設けられている。
【0015】
押圧部材352は、支持枠350にシリンダ352aによりガイドバー352bに案内されて上下動されるように吊持した昇降枠352cと、昇降枠352cの下面に取付けた、ワークWの上面に当接する押え板352dとで構成されている。また、昇降枠352cに、図11に示す如く、押え板352dに形成した穴部を通してワークWの上面中央部に当接する当板352eをガイドバー352fを介して上下動自在に、且つ、ばね352gで下方に付勢して吊持し、更に、昇降枠352c上に、当板352eの上動をガイドバー352fを介して検出する近接スイッチ352hを設けている。
【0016】
ワークWを把持する際は、先ず、両把持アーム351,351を各シリンダ351bの作動で水平方向内方に閉じ動作させる。これによれば、爪部351cがワークWの下面に潜り込むと共に、当板351dがワークWの側面に当接して把持アーム351に対しばね351fを圧縮しつつ水平方向外方に退動する。そして、当板351dが定位置に退動して近接スイッチ351gがオンし、両把持アーム351,351によるワークWの把持が確認されたところで、昇降枠352cをシリンダ352aの作動で下動させる。これによれば、先ず当板352eがワークWの上面に当接して昇降枠352cに対しばね352gを圧縮しつつ上動し、押え板352dがワークWの上面に当接する位置まで下降すると近接スイッチ352hがオンする。このように近接スイッチ352hがオンし、押圧部材352によるワークWの押し付けが確認されたところでロボットハンド34を上昇させ、ワークWを持ち上げる。この状態でワークWは両把持アーム351,351により水平方向両側から挟まれると共に、押圧部材352により把持アーム351の爪部351cとの間で上下からも挟まれ、かくて、把持手段35によりワークWを安定に把持することができる。また、ワークWの機種変更でワークWの長さや高さ寸法が変わっても、把持アーム351や押圧部材352はワークWに当接する位置までストロークしてワークWを把持するから、把持手段35は各機種のワークWに対応可能な汎用品となる。
【0017】
ボルト操作手段36は、ロボットハンド34に把持手段35から離間させて1個だけ設けられている。ボルト操作手段36の主体はナットランナ360であり、ロボットハンド34にブラケット361を介して固定される支持枠362に取付けたガイドバー363に案内させてシリンダ364によりナットランナ36を上下動させるようにしている。そして、ナットランナ360の本体部から下方にのびる出力軸360aの下端にクランプ用ボルト25の頭部に外嵌するソケット360bを取付けている。また、ガイドバー363の下端には、クランプ用ボルト25を把持するチャック365が取付けられている。チャック365は、1対のチャック片365a,365aと両チャック片365a,365aを開閉するチャックシリンダ365bとで構成される。
【0018】
投入ステーション1aにおいてワークWをパレット2に投入する際は、図外のコンベアで定位置に搬送されたワークWを第1ハンドリングロボット31 のロボットハンド34に設けた把持手段35により把持し、ロボットハンド34の動きでパレット2の専用パレット部21にワークWを載置する。次に、把持手段35によるワークWの把持を解除し、その後ロボットハンド34を移動して、ボルト操作手段36のチャック365によりパレット2のボルト保持部27に保持されている3本のクランプ用ボルト25のうちの1本を把持し、このクランプ用ボルト25をボルト保持部27から取り上げる。次に、ロボットハンド34の動きでクランプ用ボルト25をワークWの所定の3個のボルト挿通孔Waのうちの1つに挿入し、次いで、ナットランナ360を作動させつつシリンダ364により下降させ、クランプ用ボルト25を対応するナット部241 ,242 に螺入する。そして、上記と同様の手順でボルト保持部27からのクランプ用ボルト25の取り上げと、ボルト挿通孔Waへのクランプ用ボルト25の挿入と、ナット部241 ,242 へのクランプ用ボルト25の螺入とを残りの2本のクランプ用ボルト25についても行い、ワークWをパレット2に固定する。
【0019】
払出しステーション1bにおいてワークWをパレット2から払出す際は、第2ハンドリングロボット32 のロボットハンド34に設けたボルト操作手段36により上記とは逆の手順でナット部241 ,242 からのクランプ用ボルト25の螺脱と、ボルト挿通孔Waからのクランプ用ボルト25の抜き取りと、ボルト保持部27へのクランプ用ボルト25の挿入とを3本のクランプ用ボルト25について順に行い、次に、把持手段35によりワークWを把持してパレット2から持ち上げ、図外の払出しコンベア等にワークWを移載する。
【0020】
ここで、3本のクランプ用ボルト25を同時に各ナット部241 ,242 に螺入または螺脱できるようにロボットハンド34に3個のボルト操作手段36を設けることも考えられるが、これではロボットハンド34が大形化し、また、ワークWの機種によってワーク固定に用いる3個のボルト挿通孔Waの相互の位置関係が変わるため、3個のボルト操作手段36の相互の位置関係をワークWの機種に応じて変える必要があり、ロボットハンド34がワークWの機種に応じた専用品になってしまう。この場合、ロボットハンド34に各ボルト操作手段36を位置調整自在に設けることも考えられるが、これではロボットハンド34のコストが高くなる。これに対し、本実施形態の如くロボットハンド34に単一のボルト操作手段36を設け、クランプ用ボルト25の螺入または螺脱を1本宛行うようにすれば、ワークWの機種に応じてボルト挿通孔の位置が変化しても、それに合わせてロボットハンド34の位置を変化させることで対処できる。従って、把持手段35の持つ汎用性と相俟って、ロボットハンド34を各機種のワークWに対応可能な汎用品にすることができ、且つ、ロボットハンド34の小形化とコストダウンとを図れる。
【0021】
また、本実施形態では、パレット2に設けるワーク固定用の部材はナット部241 ,242 だけで良く、ワークWをクランプするクランパー付きのパレットに比しパレット2の単価を安くできる。そして、トランスファー式加工システムでは多数のパレット2を使用し、且つ、ワークWの機種に応じた複数種のパレット2を用意しておく必要があるため、パレット2の単価を下げることで設備費の大幅な削減を図れる。更に、本実施形態では、パレット2のベース板部20を汎用品として、専用パレット部21のみを交換するようにしているため、一層のコストダウンを図れる。また、本実施形態では、クランプ用ボルト25をパレット2上のボルト保持部27とボルト操作手段36との間で受け渡すようにしており、そのため、クランプ部ボルト25をボルト操作手段36に供給するボルト供給装置が不要となり、更に、汎用品たるベース板部20にボルト保持部27を設けているため、ボルト保持部27を付設することによるコストアップを最小限に抑えることができる。
【0022】
以上、エンジンのシリンダヘッドを加工するトランスファー式加工システムに本発明を適用した実施形態について説明したが、ワークはシリンダヘッドに限られるものではなく、被組付物にボルト止めするためのボルト挿通孔を有するワークを加工するトランスファー式加工システムとして本発明は広く適用できる。
【0023】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、パレットの単価を下げて、トランスファー式加工システム全体の設備費を大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明加工システムの一例の概略平面図。
【図2】パレットの平面図。
【図3】図2とは別機種のワークを載置したときのパレットの平面図。
【図4】図2の矢印IV方向から見たパレットの側面図。
【図5】図3のV−V線裁断面図。
【図6】ハンドリングロボットの側面図。
【図7】ロボットハンドの拡大側面図。
【図8】図7の矢印VIII方向から見たロボットハンドの正面図。
【図9】図7の矢印IX方向から見た把持手段の正面図。
【図10】図9の矢印X方向から見た把持手段の平面図。
【図11】図9のXI−XI線裁断面図。
【符号の説明】
W…ワーク
Wa…ボルト挿通孔
1…加工ライン
2…パレット
20…ベース板部
21…専用パレット部
241,242…ナット部
25…クランプ用ボルト
27…ボルト保持部
31,32…ハンドリングロボット
34…ロボットハンド
35…把持手段
350…支持枠
351…把持アーム
351c…爪部
351d…側部当板
351e…側部ガイドバー
351f…側部ばね
351g…側部近接スイッチ
352c…昇降枠
352d…押え板
352e…上部当板
352f…上部ガイドバー
352g…上部ばね
352h…上部近接スイッチ
36…ボルト操作手段
Claims (2)
- 被組付物にボルト止めするための複数のボルト挿通孔(Wa)を有するワーク(W)が、パレット(2)に載置固定された状態で加工ライン(1)に沿って搬送されて、前記ワーク(W)の加工が行われるトランスファー式加工システムであって、
前記パレット(2)に対する前記ワーク(W)の投入または払出しがハンドリングロボット(3 1 、3 2 )を用いて行われるものにおいて、
前記パレット(2)に、前記複数のボルト挿通孔(Wa)の少なくとも一部のボルト挿通孔(Wa)に合致するナット部(24 1 、24 2 )が設けられ、前記ボルト挿通孔(Wa)を通して前記ナット部(24 1 、24 2 )に螺合可能なクランプ用ボルト(25)で前記ワーク(W)が前記パレット(2)に固定自在とされ、
前記パレット(2)上に、さらに、前記ワーク(W)の載置位置から離間させて前記クランプ用ボルト(25)を抜き差し自在に保持するボルト保持部(27)が設けられ、
前記ハンドリングロボット(3 1 、3 2 )の動作端にロボットハンド(34)が取付けられ、このロボットハンド(34)に、前記ワーク(W)を把持する把持手段(35)と、前記ナット部(24 1 、24 2 )に対する前記クランプ用ボルト(25)の螺入または螺脱を行うと共に前記把持手段(35)から離間させて単一のボルト操作手段(36)とが設けられ、
前記把持手段(35)は、前記ロボットハンド(34)に連結された支持枠(350)に水平方向移動可能に設けられ前記ワーク(W)を水平方向両側から挟む1対の把持アーム(351、351)と、これら把持アーム(351、351)の各々の下端に設けられ前記ワーク(W)の下面を受ける爪部(351c)と、前記支持枠(350)に上下動可能に設けられ前記ワーク(W)の上面に当接して前記ワーク(W)を押圧する押え板(352d)とで構成され、
前記把持アーム(351)の壁部に、前記ワーク(W)に向かって延びる側部ガイドバー(351e)が水平方向に移動自在に設けられ、前記側部ガイドバー(351e)の前記ワーク(W)側端部に、前記ワーク(W)の側面に当接する側部当板(351d)が設けられ、この側部当板(351d)と前記把持アーム(351)の壁部との間に、前記側部当板(351d)を前記ワーク(W)側に付勢する側部ばね(351f)が設けられ、前記把持アーム(351)に、前記側部当板(351d)が前記ワーク(W)の側面に当接することにより前記ワーク(W)側とは逆に後退した前記側部ガイドバー(351e)の位置を検出する側部近接スイッチ(351g)が設けられ、
前記支持枠(350)に、垂直方向に上下動自在に昇降枠(352c)が支持され、この昇降枠(352c)の下面に、上部ばね(352g)を介して前記ワーク(W)の上面中央部に当接する上部当板(352e)が支持され、前記昇降枠(352c)の下部に、前記上部当板(352e)を囲むようにして前記ワーク(W)の上面を押さえる前記押え板(352d)が設けられ、前記上部当板(352e)の上面に、前記支持枠(350)に向かって延びる上部ガイドバー(352f)が支持され、前記昇降枠(352c)の壁部に、垂直方向に移動自在に前記上部ガイドバー(352f)が貫通され、前記昇降枠(352c)に、前記上部当板(352e)が前記ワーク(W)の上面に当接することにより上側に移動した前記上部ガイドバー(352f)の位置を検出する上部近接スイッチ(352h)が設けられていることを特徴とするトランスファー式加工システム。 - 前記パレット(2)は、ベース板部(20)と、前記ナット部(24 1 、24 2 )を備え前記ベース板部(20)に対し着脱自在な専用パレット部(21)とで構成されると共に、前記ワーク(W)の機種に応じて前記専用パレット部(21)が交換自在とされ、前記ベース板部(20)に前記ボルト保持部(27)が設けられていることを特徴とする請求項1記載のトランスファー式加工システム。
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JP2002210627A (ja) | 2002-07-30 |
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