JP4918775B2 - ワーク搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、プレス等で成形されたワークを搬送するワーク搬送装置に関する。

自動車各部のワーク（ボディ、ボンネット、ドア等のパネル）等を成形する装置として、複数のプレス装置のそれぞれに金型をセットし、板材を順次送りながらプレスを行い、数種類の工程を経て最終的な製品を形成させるプレスラインが知られている。
このプレスラインにおけるワーク搬送装置は、複数のプレス装置の配列間隔に合わせて配置した複数の把持装置を、プレス成形動作と同期して、プレスライン方向へ往復及び上下移動させることにより、ワークを次のプレス装置へ順次搬送するようになっている。
例えば、把持装置に回転可能に接続された一対のリンク（アーム）と、該一対のリンクの他端にそれぞれ回転可能に接続される一対のスライドとを備え、この一対のスライドを駆動することにより、把持装置をプレスライン方向に移動させるワーク搬送装置がある。

このようなワーク搬送装置においては、ワークを把持する把持具を搬送方向に直交する方向に延在するクロスバーに設け、このクロスバーを搬送装置に対して着脱可能に構成するものがある。
特開２００５−５９０７４号公報 実公平５−３４８２０号公報

上述した技術では、図３に示すように、クロスバー着脱機構は、クロスバーの両端面をシリンダ機構に接続したロッドで押圧すると同時に、このロッドに連結された位置決めピンをクロスバーの両端面に設けた位置決め用ピン穴に嵌合することで、クロスバーの軸周りの回転を抑えつつ保持している。
しかしながら、ロッドと位置決めピンとを一つのシリンダ機構により駆動させるため、ロッドと位置決めピンとを連結する部材が必要となる。そして、この連結部材は、ロッドとシリンダ機構との間に介在するので、クロスバーの端面と着脱機構本体との距離が大きくなってしまい、また、着脱機構本体に回転可能に連結するアームとの距離も大きくなる。
このため、シリンダ機構による押圧や、クロスバーが加速移動する際に着脱機構に加わる反力等に伴って、リンク（アーム）に捻り変形が発生しやすくなる。
そして、アームに捻り変形が発生することで、リンク（アーム）の寿命低下を引き起こしてしまうという問題がある。また、ワークの搬送精度が低下したり、クロスバーの着脱に時間がかかったりしまうというという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、着脱機構本体を支持するリンク（アーム）への捻り変形の発生を抑制可能なクロスバーの着脱機構、それを備えたワーク搬送装置を提供することを目的とする。

本発明に係るクロスバーの着脱機構、ワーク搬送装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
なお、以下の説明において、「一対」は、搬送方向に対向配置された２つの対象物を指し、「一組」は、搬送直交方向に対向配置された２つの対象物を指す。
第一の発明は、クロスバーの着脱機構が、クロスバーの両端の端面に設けられた第一穴部にそれぞれ嵌合する一対のロッドと、前記ロッドを前記クロスバーに押圧する第一アクチュエータと、前記クロスバーの両端の端面に設けられた第二穴部にそれぞれ嵌合する一対の位置決めピンと、前記位置決めピンを前記クロスバーに向けて移動する第二アクチュエータと、を備えるようにした。
この発明によれば、クロスバーの端面に係合するロッドと位置決めピンとを個別に駆動することができるので、ロッドと位置決めピンとを連結する部材が不要となり、着脱機構本体とクロスバーの端面との距離を短くすることができる。

第二の発明は、所定のワークを把持するワーク把持具を有するクロスバーと、前記クロスバーを着脱可能に支持するクロスバー着脱機構と、前記クロスバー着脱機構を有するクロスバー支持部と、前記一対のクロスバー支持部にそれぞれ回転可能に接続された一対一組のリンクと、前記一対一組のリンクのそれぞれの他端に回転可能に接続されると共に往復直線移動する一対一組のスライドと、前記一対一組のスライドのそれぞれを駆動する駆動部と、を有するワーク搬送装置において、前記クロスバー着脱機構として、第一の発明の着脱機構を用いるようにした。
この発明によれば、着脱機構本体とクロスバーの端面との距離が短いので、着脱機構本体を支持するアームとクロスバーの端面との距離も短くなり、ロッドの押圧や、クロスバーが加速移動する際に着脱機構に加わる反力等に伴うリンクの捻り変形が抑制される。

また、前記クロスバーの端面が、前記着脱機構を支持する一対のリンク（アーム）の捻り中心に対して近接するように配置されるものでは、更に、着脱機構本体を支持するリンク（アーム）に捻り変形が発生することを抑制できる。

本発明によれば以下の効果を得ることができる。
着脱機構本体とクロスバーの端面との距離が短くなり、これにより、ロッドの押圧や、クロスバーが加速移動する際に着脱機構に加わる反力等に伴うリンク（アーム）の捻り変形が抑制されるので、リンク（アーム）の損傷や寿命低下が抑制できる。また、着脱機構によるクロスバーの保持が確実に行われる。したがって、クロスバーに取り付けた把持具によりワークを確実に把持・搬送することが可能となる。

以下、本発明のクロスバーの着脱機構、ワーク搬送装置の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係るワーク搬送装置の構成を示す図である。
なお、図１では、説明の便宜上、２つのプレスステーション１４と、その間に設けられたワーク搬送装置１０１をプレスラインの内側から見た状態で示している。実機では、通常、プレスステーション１４は２〜５つ程度の複数台設けられている。
なお、以下の説明において、「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。

ワーク搬送装置１０１は、上流側のプレスステーション１４から成形されたパネル（ワーク）１を受け取り、下流側のプレスステーション１４へ搬送するために、上流側のプレスステーション１４と下流側のプレスステーション１４の間に設置されている。
ワーク搬送装置１０１は、プレス成形するパネル（ワーク）１を搬送する送り方向（Ｘ方向）の両側に、互いにＹ方向に直交する面に関し対称に設けられた一対の送り装置１０を備える。
なお、本実施形態では、一対の送り装置１０によりワーク搬送装置１０１を構成する場合について説明するが、一つの送り装置１０のみでパネル１を搬送する構成であってもよい。

各送り装置１０は、Ｙ方向に直交する面に関し対称に作動し、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。

送り装置１０は、ワーク把持部１５、該ワーク把持部１５に回転可能に接続されるリンク機構６、該リンク機構６に接続されるスライド４，５、第一スライド４を直線移動させる第一スライド駆動手段１１、第二スライド５を直線移動させる第二スライド駆動手段１２、第一スライド駆動手段１１を駆動する直動モータ（駆動部）１７、第二スライド駆動手段１２を駆動する直動モータ（駆動部）１８を備える。

ワーク把持部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が取り付けられた、搬送ラインと直角方向に延びるクロスバー３と、出力部材（クロスバー支持部）１９とを備えており、このクロスバー３の両端に出力部材１９を介してリンク機構６が接続されている（図１では、一方のリンク機構６のみを図示する）。
クロスバー３は、出力部材１９に対して着脱可能に保持されている。把持対象であるパネル１の形状、重量等により、最適なワーク把持具２が取り付けられたクロスバー３を選択し、取り換え可能としている。なお、クロスバー３を出力部材１９に対して着脱可能に支持するクロスバー着脱機構５０については後述する。

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に枢着されたリンク７，８とを備えている。
第一リンク７は、互いに長さの等しい２本のアーム７ａ，７ｂを備えている。そして、このアーム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）、他端が固定リンク部材９に水平軸を中心に回転可能に枢着されている（この枢着点を左からそれぞれａ３，ａ４とする）。更に、固定リンク部材９は、枢着点ａ４において、第一スライド４に回転可能に枢着されている。なお、固定リンク部材９とアーム７ｂとは、独立して、枢着点ａ４に対して回転可能になっている。
一方、第二リンク８は、１本のアーム８ａを備えている。そして、第二リンク８を構成するアーム８ａは、第一リンク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）、他端が第二スライド５に水平軸を中心に回転可能に枢着されている（この枢着点をｂ２とする）。なお、アーム８ａとアーム７ｂは、必ずしも長さが等しくなくてもよい。
また、枢着点ａ２と枢着点ｂ１とは同軸上に配置されている。更に、クロスバー３の回転中心は枢着点ａ１，ａ２と同軸でもよい。

また、枢着点ａ１，ａ２の間隔は、枢着点ａ３，ａ４の間隔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を常に固定リンク部材９に対して平行に維持することができる。すなわち、アーム７ａ，７ｂ、固定リンク部材９、出力部材１９により平行リンク機構が構成され、アーム７ａ，７ｂが揺動して出力部材１９の位置が変化した場合でも、出力部材１９を傾斜させることなく移動させる。

アーム７ｂは、アーム８ａと略同一の断面形状を有する。すなわち、アーム７ｂとアーム８ａとは、略同一の機械的剛性及び強度を有するように形成されている。一方、アーム７ａは、アーム７ｂ及びアーム８ａに比べてその断面形状が小さく形成されている。
アーム７ｂ及びアーム８ａは、出力部材１９を支持しつつ、出力部材１９に運動を伝達するので、出力部材１９から受ける反力（引張圧縮、曲げ）等が作用するようになっている。したがって、この反力等を略均等に分担支持するために、略同一形状に形成されている。例えば、アーム７ｂ及びアーム８ａには、円管部材や角管部材が用いられる。また、同一形状とすることで、部品の共通化による装置コストの低減を図っている。なお、アーム８ａとアーム７ｂは、必ずしも同一形状でなくてもよい。

これに対して、アーム７ａは、固定リンク部材９と互いに作用し合って、出力部材１９の姿勢を略水平に維持するので、引張圧縮力だけが作用するようになっている。したがって、必要最小限に機械的剛性及び強度を有するように形成されている。例えば、アーム７ａには、丸棒部材、小径の円管部材或いは角管部材等が用いられる。

第一スライド駆動手段１１及び第二スライド駆動手段１２は、Ｖ字型のベース部材１６に取り付けられている。そして、この２つのスライド駆動手段１１，１２は、それぞれ同じ長さのボールスクリュー２６，２７を備えている。なお、ボールスクリュー２６，２７は必ずしも同一長さである必要はない。
そして、第一スライド４及び第二スライド５には、不図示のボールナットが形成されており、このボールナットに、ボールスクリュー２６，２７が螺合されている。
そして、ボールスクリュー２６，２７の一端に連結された直動モータ１７及び直動モータ１８によって、ボールスクリュー２６，２７を回動させることによって、第一スライド４及び第二スライド５が、ベース部材１６に沿って直線移動し、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。

また、図１に示すように、第一スライド駆動手段１１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なっている。
また、第二スライド駆動手段１２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なっている。また、第二スライド駆動手段１２は、第一スライド駆動手段１１よりも搬送ライン下流側に配設され、第一スライド駆動手段１１に対して送り方向（Ｘ方向）に対して直交する面に対称に設けられている。
そして、２つのスライド駆動手段１１，１２は、それぞれの直動方向の下方延長線上が交差しており、そのなす角θは例えば、６０°に設定されている。

なお、本実施形態では、第一スライド駆動手段１１と第二スライド駆動手段１２とが、互いの下方延長線上が交差するＶ字型の直動を構成しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、第一スライド駆動手段１１と第二スライド駆動手段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字型の直動や、第一スライド駆動手段１１と第二スライド駆動手段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型の直動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。

以上のような構成により、ワーク搬送装置１０１は、２つの直動モータ１７，１８によりスライド４，５の位置を変化させることにより、ワーク把持部１５をプレスステーション１４，１４の間で往復移動させることができる。これにより、ワーク把持部１５により把持したパネル１をＸ方向に搬送させることができる。

図２は、クロスバー着脱機構５０を模式的に示す図である。
クロスバー着脱機構５０は、クロスバー３を着脱可能に支持するものであって、一対の出力部材１９にそれぞれ配置される。すなわち、クロスバー３の両端側にそれぞれ配置される。
なお、図２及び以下の説明では、一方の出力部材１９に設置されたクロスバー着脱機構５０について説明する。

クロスバー着脱機構５０は、クロスバー３の端面３ｓに係合するロッド５２、ロッド５２をクロスバー３に向けて押圧するシリンダ（第一アクチュエータ）５４、クロスバー３の端面に設けられたフランジに係合する位置決めピン５６、位置決めピン５６をクロスバー３に向けて移動させるシリンダ（第二アクチュエータ）５８、とから構成されている。

ロッド５２は、クロスバー３の両端面３ｓの軸芯に設けられた穴部（第一穴部）３ａと嵌合するための部材である。そして、ロッド５２をクロスバー３の穴部３ａに挿入することで、クロスバー３が出力部材１９に保持される。一方、ロッド５２をクロスバー３の穴部３ａから引き抜くことで、ロッド５２と出力部材１９との接合が解除される。このようにして、クロスバー３が出力部材１９に対して着脱可能となっている。
シリンダ５４は、ロッド５２をクロスバー３の軸方向に往復移動させるためのアクチュエータであって、出力部材１９に配置されている。また、シリンダ５４は、ロッド５２をクロスバー３に向けて押圧するものである。そして、ロッド５２をクロスバー３に向けて押圧することで、ロッド５２と出力部材１９との接合が容易に解除されないようになっている。
なお、シリンダ５４としては、油圧式、エア式のいずれであってもよい。

位置決めピン５６は、クロスバー３の両端に設けられたフランジ３ｆに形成されたピン穴（第二穴部）３ｐと嵌合するための部材である。そして、位置決めピン５６をクロスバー３のピン穴３ｐに挿入することで、クロスバー３が出力部材１９に対して軸芯周りに回転できないようになっている。
シリンダ５８は、位置決めピン５６をクロスバー３の軸方向に往復移動させるためのアクチュエータであって、出力部材１９に配置されている。
なお、シリンダ５８としては、油圧式、エア式のいずれであってもよい。また、シリンダ５４に比べて小形のものでよい。シリンダ５４のように、クロスバー３を押圧する必要がないからである。

図２の示すように、出力部材１９とクロスバー３の端面３ｓとは、僅かに離間する程度に近接して配置されている。これにより、出力部材１９にベアリング２１，２２を介して連結するアーム７ａ，７ｂ，８ａの支持位置とクロスバー３の端面３ｓとの（Ｙ方向の）距離も近接する。
このような構成により、ロッド５２で押圧した際又はクロスバーが加速移動する際であっても、アーム７ａ，７ｂ，８ａに捻りが発生しづらくなっている。すなわち、ロッド５２による押圧の反力、又はクロスバーが加速移動の際の反力等が出力部材１９に伝達されても、この反力の作用する位置（クロスバー３の端面３ｓ）とアーム７ａ，７ｂ，８ａの支持位置との距離が短くなっているので、反力によりアーム７ａ，７ｂ，８ａに捻りが加わりづらくなっている。

つまり、従来の構成（図３参照）では、出力部材とクロスバーの端面との間の空間において、ロッドと位置決めピンとを連結部材を用いて接合させていたので、この連結部材が介在する分だけ、出力部材とクロスバーとの距離が大きくなっていた。このため、ロッド５２による押圧やクロスバーが加速移動する際の反力等により、アームに捻りが加わりやすかった。
しかし、本実施形態のように、ロッド５２と位置決めピン５６とを連結することなく、別個独立に駆動させる構成とすることで、出力部材１９とクロスバー３の端面３ｓとの距離を近接させ、ロッド５２による押圧の反力やクロスバーが加速移動の際の反力等の作用位置とアーム７ａ，７ｂ，８ａにおける出力部材１９の支持位置との距離を短くすることができる。
このようにして、本実施形態においては、アーム７ａ，７ｂ，８ａにおける捻りの発生が抑制される。

なお、出力部材１９に連結する各アーム７ａ，７ｂ，８ａは、出力部材１９の移動範囲（可動範囲）を拡大する目的から、その全長をできるだけ長くしたいという要望がある。その一方で装置の重量化、高コスト化等を抑制したいという要望もある。
このため、各アーム７ａ，７ｂ，８ａとしては、軽量且つ高剛性であることが要請され、この要請に対応して、各アーム７ａ，７ｂ，８ａの断面は角管形に形成されている。断面形状を角管形とすることで、軽量化を達成しつつ、Ｘ方向及び及びＹ方向の曲げに対して、また捻りに対して優れた強度と剛性を保つことができる。すなわち、断面二次モーメント、断面二次極モーメントを大きくすることができる。
なお、必ずしも角管を用いる必要はなく、アングル部材などを組み合わせて角管形に形成したものや、丸管に形成したもの等、同様な効果を期待できる断面形状がいくつか考えられる。
また、各アーム７ａ，７ｂ，８ａの形成材料としては、比重に対して剛性が高いことが望ましい。このような材料を用いることにより、軽量かつ変形の少ないアームを形成することができるからである。具体的には、アルミニウムやチタン等の材料を用いることができる。
また、各アーム７ａ，７ｂ，８ａの表面に補強材料を貼り付けたり、表面に巻き付けたりすることで、更に各アーム７ａ，７ｂ，８ａの強度を向上させてもよい。補強材料としては、具体的には、高い弾性率、比剛性を有するＣ−ＦＲＰ板材を用いることができる。

また、第一スライド４とアーム７ｂ、及び第二スライド５とアーム８ａの連結部分には、２つの円すいころ軸受（テーパーローラーベアリング）を背面取り付けする。そして、２つの円すいころ軸受の外輪背面間の距離を調整することで、各アーム７ｂ，８ａに加えられた曲げや捻りに対して優れた強度と剛性を保ちつつ、各アーム７ｂ，８ａを回転可能に支持することができる。

以上のような構成により、クロスバー３の端面３ｓに係合するロッド５２と位置決めピン５６とを個別に駆動することができるので、ロッド５２と位置決めピン５６とを連結する部材が不要となり、クロスバー着脱機構５０の本体（出力部材１９）とクロスバー３の端面３ｓとの距離を短くすることができる。これにより、出力部材１９を支持する各アーム７ｂ，８ａの捻り中心とクロスバー３の端面３ｓとの距離も短くなり、ロッド５２の押圧や、クロスバーが加速移動する際の反力等に伴う各アーム７ｂ，８ａの捻り変形が抑制される。
したがって、アームの損傷や寿命低下が抑制できる。また、クロスバー着脱機構５０によるクロスバー３の保持が確実に行われる。したがって、クロスバー３に取り付けた把持具２によりパネル１を確実に把持・搬送することが可能となる。

なお、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明の実施形態に係るワーク搬送装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係るクロスバー着脱機構を模式的に示す断面図である。 従来のクロスバー着脱機構を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１…パネル（ワーク）
２…ワーク把持具
３…クロスバー
３ｓ…端面
３ａ…穴部（第一穴部）
３ｐ…ピン穴（第二穴部）
４，５…スライド
７，８…リンク
７ａ，７ｂ，８ａ…アーム
１０…送り装置
１７，１８…直動モータ（駆動部）
１９…出力部材（クロスバー支持部）
５０…クロスバー着脱機構
５２…ロッド
５４…シリンダ（第一アクチュエータ）
５６…位置決めピン
５８…シリンダ（第二アクチュエータ）
１０１…ワーク搬送装置

Claims (1)

1. 所定のワークを把持するワーク把持具を有するクロスバーと、
   前記クロスバーを着脱可能に支持するクロスバー着脱機構と、
   前記クロスバー着脱機構を有するクロスバー支持部と、
   前記一対のクロスバー支持部にそれぞれ回転可能に接続された一対一組のリンクと、
   前記一対一組のリンクのそれぞれの他端に回転可能に接続されると共に往復直線移動する一対一組のスライドと、
   前記一対一組のスライドのそれぞれを駆動する駆動部と、
   を有し、
   前記クロスバー着脱機構は、
   クロスバーの両端の端面に設けられた第一穴部にそれぞれ嵌合する一対のロッドと、
   前記ロッドを前記クロスバーに押圧する第一アクチュエータと、
   前記クロスバーの両端の端面に設けられた第二穴部にそれぞれ嵌合する一対の位置決めピンと、
   前記位置決めピンを前記クロスバーに向けて移動する第二アクチュエータと、
   を備え、
   前記クロスバーの端面と前記クロスバー支持部とが他部材を介在することなく隣接配置されることにより、前記クロスバーの端面が、前記着脱機構を支持する一対のリンクの捻り中心に対して近接するように配置される
   ことを特徴とするワーク搬送装置。

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