JP5064000B2 - オートパレタイザ - Google Patents

Description

本発明は、オートパレタイザに係り、特にオートパレタイザを構成するパネルローダの改良に関する。

従来、自動車のドアパネルなどは、トランスファプレスによる板金加工にて製造されることが多い。このようなトランスファプレスの最下流には通常、加工後の製品を自動的にパレットに積み込むオートパレタイザが設置されている。オートパレタイザとしては、製品をトランスファプレスの製品搬出位置から所定位置まで搬送する搬送コンベアと、複数のパレットを循環させるパレタイザ本体と、これらの間に設置されるパネルローダで構成されるものが知られている（例えば、特許文献１）。

このうち、パネルローダは、略直方体状の骨組みからなる架台を備えて構成されており、この架台には、製品の搬送方向に沿って横架された横行レールが設けられ、横行レールが架台上を当該搬送方向に対して直交する方向（Ｘ軸方向）に移動する。また、横行レールには、その長手方向に沿って移動するメインキャリアが搭載されている。このメインキャリアが移動する方向はすなわち、製品の搬送方向（Ｙ軸方向）と平行である。さらに、メインキャリアには、当該キャリアに対して上下方向（Ｚ軸方向）に移動する柱状のポストが設けられており、このポストの下端には製品を保持するバキュームカップ等の適宜な製品保持手段が取り付けられている。

このようなパネルローダにおいて、横行レールには、出力軸にピニオンを有する電動モータが取り付けられ、架台側には、前記ピニオンと噛合するラックが取り付けられ、前記ピニオンを駆動することで横行レールがＸ軸方向に移動する。また、メインキャリアにもピニオンを有した同様な電動モータが取り付けられ、ポスト側にはラックが取り付けられ、よってピニオンを駆動することでポストがＺ軸方向に移動する。

一方、キャリアのＹ軸方向への移動に関しては、Ｘ、Ｚ軸と同様に、ラックおよびピニオンにより移動する構造としてもよいが、ボールネジ構造を採用することもある。つまり、電動モータにてネジ部材を回転させることにより、これに複数の循環用ボールを介して螺合されたメインキャリアを移動させるのである。その他、ベルトチェーンを用いてメインキャリアを移動させることもある。

特開平10-244337号公報

ところで、パネルローダには、生産性の観点から移動速度の高速化が望まれている。しかし、メインキャリアや、横行レール、あるいはポストはもともと、電動モータや減速機を備えており、重量が大きい。このため、それらの移動速度を高めると、振動が生じやすくなり、製品を良好に保持したままで移動させたり、精度よく所定の位置に移動させたりするのが困難になる。加えて、それらの重量物を高速で移動させるとなると、さらに大型の電動モータが必要になるなど、より重量が大きくなってしまって容易に高速化を図ることができない。

そこで、各部の駆動手段を電動モータからリニアモータに変更すれば、振動がなく、かつ容易に高速化できるものと考えられる。しかしながら、リニアモータといえども、移動方向に沿って多くの磁石やコイルを並設させたのでは、かえって大重量化してしまい、高速化を阻害する。特に、Ｚ軸方向の移動にそのようなリニアモータを適用すると、メインキャリアに設けられたポストの重量が予想以上に大きくなってしまい、メインキャリア全体の重量が大きくなる。メインキャリアは移動量が最も大きく、このようなメインキャリアの重量が大幅に大きくなることは、高速化を大きく阻害することになり、問題である。

本発明の目的は、ローダの高速化を確実に実現できるオートパレタイザを提供することにある。

本発明の請求項１に係るオートパレタイザは、プレス機械側から製品を搬送する搬送コンベアと、前記搬送コンベアにて搬送されてきた製品を移送するローダを備えているとともに、このローダが前記製品を製品搬送方向に対して直交する水平なＸ軸方向、製品搬送方向と平行なＹ軸方向、および製品搬送方向に対して直交する鉛直なＺ軸方向に移送してパレットに積み込むように構成されているオートパレタイザであって、前記ローダは、内部に前記搬送コンベアの先端側が入り込み、かつ内部に前記Ｙ軸方向に沿って２つの前記パレットが位置する架台と、架台に対して前記製品搬送方向に沿って架設された断面矩形の横行レールと、この横行レールを前記Ｘ軸方向に駆動する第１の駆動手段と、前記横行レールの全周を取り囲むように当該横行レールに取り付けられたメインキャリアと、このメインキャリアを前記横行レールに沿ったＹ軸方向に駆動する第２の駆動手段と、前記メインキャリアに取り付けられた鉛直なポストと、このポストを前記Ｚ軸方向に駆動する第３の駆動手段と、前記ポストの下端に取り付けられて前記製品を保持する保持手段と、前記横行レールでの前記メインキャリアの移動に用いられる直動軸受とを備え、前記Ｙ軸方向に前記メインキャリアを駆動する前記第２の駆動手段のみリニアモータで構成され、前記リニアモータおよび前記直動軸受は、前記横行レールの鉛直な一方の側面とこれに対向する前記メインキャリアの対向面との間、および前記横行レールの鉛直な他方の側面とこれに対向する前記メインキャリアの対向面との間にそれぞれ設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載のオートパレタイザは、請求項１に記載のオートパレタイザにおいて、前記メインキャリアは、前記横行レールを形成している前記一方および前記他方の各側面と対向した対向面を有し、前記横行レールの各側面には、前記リニアモータを構成する固定子が取り付けられ、前記メインキャリアの各対向面には、前記リニアモータを構成する移動子が取り付けられていることを特徴とする。

請求項３に記載のオートパレタイザは、請求項１または請求項２に記載のオートパレタイザにおいて、前記リニアモータは、前記横行レールに取り付けられた固定子としての複数の磁石と、前記メインキャリアに取り付けられた移動子としてのコイルとで構成されていることを特徴とする。

以上において、請求項１の発明によれば、メインキャリアを駆動する第２の駆動手段のみをリニアモータとしたので、メインキャリアに電動モータや減速機を設ける必要がなく、その代わりにリニアモータの移動子を設けたとしても、メインキャリアの重量を軽減できる。しかも、メインキャリアに取り付けられるポストをもリニアモータで駆動すると、かえって重量が大きくなるが、リニアモータで駆動されるのはメインキャリアだけであるから、この点でもポストを含めたメインキャリア全体の重量を抑制でき、通常最も移送距離の大きいメインキャリアの駆動を確実に高速化でき、ローダとしての高速化を実現できる。

請求項２の発明によれば、複数のリニアモータを効率よく配置でき、メインキャリアの高速化をより確実に実現できるうえ、大トルク化をも実現できる。
請求項３の発明によれば、磁石に比して重量の小さいコイルが可動子としてメインキャリアに取り付けられるので、リニアモータで駆動するにあたって、メインキャリア側の重量を確実に軽減でき、高速化を一層促進できる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るオートパレタイザ１に用いられるパネルローダ３の全体を示す側面図、図２はパネルローダ３の平面図、図３および図４はパネルローダ３の要部を示す拡大図である。

図１において、オートパレタイザ１は、図示しないプレス機械で加工された板金製品をパレットＡに積み込む装置であり、プレス機械からの製品を所定位置まで搬送する搬送コンベア２と、搬送コンベア２で搬送された製品を吸着してパレットＡに移送するパネルローダ３と、製品積込用のパレットＡおよび不要品積込用のパレットＢを循環させるパレタイザ本体４とで構成される。

パレットＡ，Ｂは、循環経路の始端側でフォークリフトにて投入され、終端側でフォークリフトにより搬出される。また、パレタイザ本体４には、パレットＡを段積みしたり、段ばらしする装置が設けられたりする。このようなオートパレタイザ１のうち、搬送コンベア２およびパレタイザ本体４については、従来から知られている装置を適用できるため、ここでの詳細な説明を省略し、以下にはパネルローダ３について詳説する。

図１、図２において、パネルローダ３は、搬送コンベア２上の製品をバキュームカップを用いた保持手段５により吸着保持してパレットＡに運び込むガントリー型の装置であり、複数の角柱材を略直方体状に組んだ架台６を備えている。この架台６の内部には、搬送コンベア２の先端側が入り込み、パレタイザ本体４でのパレットＡ，Ｂが位置するようになっている。架台６上には、製品の搬送方向に沿った横行レール７が架設されている。

横行レール７両端の下面には、支持部８がそれぞれ設けられている。支持部８近傍には、適宜な軸受９が設けられ、両軸受９にてシャフト１０の両側が回転自在に支持されている。シャフト１０の一端は、上流側の支持部８に取り付けられた第１の駆動手段としての電動サーボモータ１１に減速機１１Ａを介して連結されている。また、シャフト１０の両側には、ピニオン１２が取り付けられている。

一方、架台６の上面には、前記ピニオン１２と噛み合うラック１３が取り付けられ、各ラック１３が製品搬送方向に対して直交する水平な方向に延設されている。従って、モータ１１によりシャフト１０が回転駆動されると、ピニオン１２およびラック１３の噛合により横行レール７は、製品搬送方向と直交する方向（Ｘ軸方向）に水平移動する。

この際、架台６の上面にはレール１４が設けられ、各支持部８の下面にはレール１４に摺動自在に嵌め込まれたスライドユニット１５が取り付けられ、レール１４およびスライドユニット１５により直動軸受が構成されている。すなわち、横行レール７での垂直荷重は直動軸受によって支持されることになるが、直動軸受を用いることで横行レール７のＸ軸方向へのがたのないスムースな移動を実現することが可能である。

横行レール７には、その長手方向（Ｙ軸方向であり、製品搬送方向に平行）に沿って摺動するメインキャリア１６が取り付けられている。メインキャリア１６は、図３にも示すように、横行レール７を取り囲むように構成されている。メインキャリア１６において、横行レール７の一方の鉛直な側面７Ａと対向した対向面１６Ａには、リニアモータ１７の一次側を構成する可動子としての一対のコイル１７Ａが設けられている。そして、横行レール７の前記側面７Ａには、リニアモータ１７の二次側を構成する固定子としての磁石１７Ｂがその長手方向に沿って複数設けられている。

さらに、メインキャリア１６において、横行レール７の別の側面７Ｂと対向した対向面１６Ｂには、リニアモータ１８の一次側を構成する可動子としての一対のコイル１８Ａが設けられ、この内面と対向した横行レール７の側面７Ｂにはリニアモータ１８の二次側を構成する固定子としての磁石１８Ｂがその長手方向に沿って複数設けられている。つまり、メインキャリア１６は、第２の駆動手段であるリニアモータ１７，１８によってＹ軸方向に移動するように設けられている。

この際、メインキャリア１６はリニアモータ１７，１８で駆動されるのであるが、メインキャリア１６側には、磁石１７Ｂ，１８Ｂに比較して重量の軽いコイル１７Ａ，１８Ａが設けられているため、メインキャリア１６の重量としてはさほど大きくならず、むしろ従来のように電動モータで駆動する場合に比して、当該電動モータや減速機を不要にできる分、メインキャリア１６の重量を軽減できる。従って、最も移動距離の長いメインキャリア１６を、振動がなく、高速で、かつ高精度で移動させることができる。

また、横行レール７の各側面７Ａ，７Ｂにも、レール７１が設けられ、メインキャリア１６には、レール７１に沿って摺動するスライドユニット７２が設けられ、これらレール７１およびスライドユニット７２で構成される直動軸受により、メインキャリア１６全体の荷重が支持されているとともに、メインキャリアのがたのない移動を可能にしている。

メインキャリア１６には、鉛直な柱状のポスト１９が取り付けられている。具体的には、ポスト１９は、直動軸受を介してメインキャリア１６に鉛直方向（製品搬送方向に直交する方向で、Ｚ軸方向）に摺動自在に取り付けられている。つまり、ポスト１９側には、直動軸受を構成するレール２０が設けられ、メインキャリア１６側には直動軸受のスライドユニット２１が取り付けられている。

メインキャリア１６の上面には、第３の駆動手段としての電動サーボモータ２２が設けられ、モータ２２の出力軸には、減速機２２Ａを介してピニオン２３が取り付けられている。これに対してポスト１９には、その長手方向に沿ってラック２４が取り付けられ、これらピニオン２３およびラック２４の噛み合によりポスト１９は、モータ２２によってＺ軸方向に駆動される。

このようなポスト１９のＺ軸方向の移動をもリニアモータにより実施しようとすると、保持手段５に重量物である製品が吸着保持されるうえ、ポスト１９自身をも重力に抗して上下動させる必要があることから、大トルクの大型リニアモータが必要となる。このため、ポスト１９の重量、ひいてはポスト１９が取り付けられたメインキャリア１６全体の重量が格段に大きくなってしまい、メインキャリア１６の移動をリニアモータ１７，１８で行う場合でも、期待通りに高速化を図ることは困難となる。

このことから、ポスト１９のＺ軸方向への駆動は、リニアモータによらず、ピニオン２３およびラック２４を用いた電動モータ２２などにより行うことが望ましい。メインキャリア１６以下の重量および横行レール７の自重を考慮する必要のある横行レール７の移動に関しても同様である。特に横行レール７のＸ軸方向への移動量は、メインキャリア１６のＺ軸方向への移動量に比して小さいため、そのような横行レール７の駆動手段としてリニアモータを用いることのメリットは少ない。

なお、本実施形態のパネルローダ３は、横行レール７、メインキャリア１６、およびポスト１９の移動により、製品をＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向に移動させることが可能な他、製品を鉛直なα軸回りに回転させることが可能であり、また、水平なθ軸回りに回動させることが可能である。以下には、その構造について図４を参照して説明する。

図４において、ポスト１９下端の側方には、ブラケット２５を介して電動サーボモータ２６が取り付けられている。モータ２６の鉛直な出力軸には減速機２６Ａを介して駆動ギア２７が取り付けられている。また、ポスト１９の下端には、ベアリング２８を介して従動ギア２９がα軸回りに回転自在に取り付けられている。従動ギア２９は駆動ギア２７と噛み合っており、モータ２６にて回転駆動される。

そして、従動ギア２９には、取付プレート３０が固定されている。取付プレート３０には、水平な出力軸を有する電動サーボモータ３１がブラケット３２を介して取り付けられている。モータ３１の出力軸には、減速機３１Ａを介して別のブラケット３３が取り付けられ、ブラケット３３の下面には、水平位置調整部材３４を介して取付部材３５が取り付けられている。

このような構成では、モータ２６を動作させることで、従動ギア２９以下がα軸回りに回転することになり、取付部材３５に取り付けられた保持手段５も同様に回転し、吸着された製品を、向きを変えてパレットＡに積み込むことが可能である。さらに、モータ３１を正逆方向に動作させることで、ブラケット３３以下の部分がθ軸回りに回動することになり、保持手段５も同様に回動する。これにより、例えば図１で示した状態から保持手段５を９０°回動させれば、製品が立った状態とされ、パレットＡ内に製品を平置きではなく、縦置きすることが可能である。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明は、プレス機械で板金加工されたパネル状の製品を移送するためのオートパレタイザに利用できる。

本発明の一実施形態に係るオートパレタイザに用いられるパネルローダの全体を示す側面図。 パネルローダの平面図。 パネルローダの要部を示す拡大図。 パネルローダの別の要部を示す拡大図。

符号の説明

１…オートパレタイザ、３…ローダ、５…保持手段、６…架台、７…横行レール、７Ａ，７Ｂ…側面、１１…第１の駆動手段である電動サーボモータ、１６…メインキャリア、１６Ａ，１６Ｂ…対向面、１７，１８…第２の駆動手段であるリニアモータ、１７Ａ，１８Ａ…移動子であるコイル、１７Ｂ，１８Ｂ…固定子である磁石、１９…ポスト、２２…第３の駆動手段である電動サーボモータ。

Claims (3)

1. プレス機械側から製品を搬送する搬送コンベアと、前記搬送コンベアにて搬送されてきた製品を移送するローダを備えているとともに、このローダが前記製品を製品搬送方向に対して直交する水平なＸ軸方向、製品搬送方向と平行なＹ軸方向、および製品搬送方向に対して直交する鉛直なＺ軸方向に移送してパレットに積み込むように構成されているオートパレタイザであって、
   前記ローダは、内部に前記搬送コンベアの先端側が入り込み、かつ内部に前記Ｙ軸方向に沿って２つの前記パレットが位置する架台と、
   架台に対して前記製品搬送方向に沿って架設された断面矩形の横行レールと、
   この横行レールを前記Ｘ軸方向に駆動する第１の駆動手段と、
   前記横行レールの全周を取り囲むように当該横行レールに取り付けられたメインキャリアと、
   このメインキャリアを前記横行レールに沿ったＹ軸方向に駆動する第２の駆動手段と、
   前記メインキャリアに取り付けられた鉛直なポストと、
   このポストを前記Ｚ軸方向に駆動する第３の駆動手段と、
   前記ポストの下端に取り付けられて前記製品を保持する保持手段と、
   前記横行レールでの前記メインキャリアの移動に用いられる直動軸受とを備え、
   前記Ｙ軸方向に前記メインキャリアを駆動する前記第２の駆動手段のみリニアモータで構成され、
   前記リニアモータおよび前記直動軸受は、前記横行レールの鉛直な一方の側面とこれに対向する前記メインキャリアの対向面との間、および前記横行レールの鉛直な他方の側面とこれに対向する前記メインキャリアの対向面との間にそれぞれ設けられている
   ことを特徴とするオートパレタイザ。
2. 請求項１に記載のオートパレタイザにおいて、
   前記メインキャリアは、前記横行レールを形成している前記一方および前記他方の各側面と対向した対向面を有し、
   前記横行レールの各側面には、前記リニアモータを構成する固定子が取り付けられ、
   前記メインキャリアの各対向面には、前記リニアモータを構成する移動子が取り付けられている
   ことを特徴とするオートパレタイザ。
3. 請求項１または請求項２に記載のオートパレタイザにおいて、
   前記リニアモータは、前記横行レールに取り付けられた固定子としての複数の磁石と、前記メインキャリアに取り付けられた移動子としてのコイルとで構成されている
   ことを特徴とするオートパレタイザ。

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