JP5125129B2 - ワーク給排装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワーク給排装置に関し、より詳細には、軸受軌道輪等のリング形状ワークを研磨盤等の工作機械の加工部に給排するワーク給排装置に関する。

従来、転がり軸受の軌道輪等のようなリング状ワークを加工機械へ供給・排出する、所謂ダブルアーム式の給排装置としては、供給アーム及び排出アームのそれぞれの回転中心に設けられたピニオンが、ラックの両側に形成された歯部に噛合して構成され、ラックを直線移動することによって供給アーム及び排出アームを互いに異なる方向に揺動させてワークを加工機械へ供給、及び排出するようにした工作物供給・排出装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この供給アーム及び排出アームのピニオンのピッチ円直径は異なっており、排出アームの旋回角度は供給アームの旋回角度より大きく、且つ互いに異なる方向に同時に旋回する。該旋回により、供給アームは供給シュートによって自重で供給される未加工のワークを供給シュートから加工部へ搬送し、これと同時に排出アームは加工済みのワークを加工部から自重でワークを排出する排出シュートへ搬送する。

また、他の給排装置としては、供給シュート内を自重落下して供給される未加工のワークを供給アームで保持して研削装置の加工部へ供給し、加工済みのワークを排出アームで保持して排出シュートへ搬送し自重落下させて機外に排出するようにしたシュー研削装置が知られている。この供給アーム及び排出アームは、互いに独立に揺動してワークを搬送する（例えば、特許文献２参照。）。
実開平６−５７５３８号公報 特開昭４８−１７１９６号公報

特許文献１及び２に記載のワーク給排装置は、それぞれ専用の供給アームと排出アームとを個別に備えており、異なる部位に設置された供給シュート及び排出シュートと、加工部の間でワークを搬送して給排するように構成されているので、搬入機構及び搬出機構を個別に設ける必要があり、装置が大型化するという問題があった。

また、いずれのワーク給排装置も、ワークの供給・排出をシュートで案内しながら自重によって移動させるようにしたものであり、移動中にワーク同士、或いはワークと治具との衝突を避けることが難しく、材質や重量によってはワークに傷が発生する場合があり、外観品質が低下するだけでなく、傷の大きさや傷の部位によっては製品性能に影響を及ぼす虞があった。また、加工液の粘着性によってワークがシュートに貼りついて移動しなくなる場合があり、ワークの供給・排出の障害となる虞があった。

特に、転がり軸受の軌道輪の加工においては、製品を傷つけることなく搬送・加工することが外観品質及び製品性能を良好に維持する上で重要であり、この要求を達成可能なワーク給排装置が要望されていた。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、供給と排出を同時に行いながら、ワークを１個ずつ保持して強制搬送することにより、装置を小型化でき、また、ワークの傷発生を防止しながら確実に搬送することができるワーク給排装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） ワークを保持する第１保持部を有すると共に、第１旋回軸回りの第１軌道に沿って前記第１保持部を移動するように旋回可能な第１アームと、
前記ワークを保持する第２保持部を有すると共に、前記第１旋回軸と異なる第２旋回軸回りで、前記第１軌道上に位置する加工位置及び給排位置を通過する第２軌道に沿って前記第２保持部を移動するように旋回可能な第２アームと、
前記給排位置へ移動可能で、前記給排位置に位置する前記ワークの外周面を半径方向両側から保持して前記第１又は第２保持部と同一箇所で供給し、排出することが可能なチャック部を有する搬送機構と、
を備え、
前記第１及び第２アームは、それぞれサーボモータにより独立して駆動されており、
前記第１及び第２軌道は、前記第１保持部が前記加工位置及び前記給排位置の一方から他方に移動するときに前記第２保持部が前記給排位置及び前記加工位置の他方から一方へ移動する際に、前記第１及び第２旋回軸を結ぶ直線上の近傍において前記第１及び第２保持部の干渉を防止するように設定され、且つ前記第１及び第２アームを、前記第１及び第２保持部が前記直線上の近傍ですれ違うようにしながら、互いに、前記加工位置及び前記給排位置からの移動を開始するタイミングや前記給排位置及び前記加工位置へ到達するタイミングを非同期で動作させ、
前記ワークの落下、衝突、摩擦、転動等を阻止し、前記ワークの傷発生やシュートへの貼りつき等の搬送障害を防止することを特徴とするワーク給排装置。
（２） 前記第２軌道は、前記第１軌道より大きな曲率半径を有すると共に、
前記第１旋回軸は、前記第２軌道を構成する円内に位置することを特徴とする（１）に記載のワーク給排装置。

本発明のワーク給排装置によれば、第１軌道に沿って第１保持部を旋回させる第１アームと、第１軌道上に位置する加工位置及び給排位置を通過する第２軌道に沿って第２保持部を旋回させる第２アームとを備え、第１保持部及び第２保持部は、互いの干渉を防止しながら、加工位置及び給排位置の一方から他方へ、また他方から一方へそれぞれ移動するので、ワークの給排位置を１箇所とし、同一箇所からワークを供給し、また排出することができる。これにより、搬入機構及び搬出機構を個別に設ける必要がなくなり、装置を小型化することができる。

また、第１及び第２保持部でワークを1つずつ保持し、加工位置及び給排位置の一方から他方へ、また他方から一方へワークを強制的にそれぞれ搬送することができる。これにより、従来の自重落下による搬送時に発生していたワークの落下、衝突、摩擦、転動等を阻止し、ワークの傷発生やシュートへの貼りつき等の搬送障害を防止して確実に搬送することができる。

以下、本発明に係るワーク給排装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、第１実施形態のワーク給排装置１は、第１保持部１１を有する第１アーム１０と、第２保持部２１を有する第２アーム２０と、チャック部３１を有する搬送機構３０を備えている。

第１アーム１０は、第１旋回軸１２を回転中心として旋回可能であり、これにより第１保持部１１を第１旋回軸１２回りの第１軌道１３（図２参照。）に沿って移動させる。ワーク給排装置１の基台（図示せず）には、駆動装置である第１サーボモータ１５が固定されており、その回転軸１６に固定されたプーリ１７と、第１旋回軸１２に固定されたプーリ１４との間には、ベルト１８が巻き掛けられている。第１サーボモータ１５の回転は、プーリ１７、ベルト１８、及びプーリ１４を介して第１旋回軸１２に伝達されて第１アーム１０を揺動回転させる。

第１アーム１０の先端に配設された第１保持部１１は、第１アーム１０に固定された固定爪４１と、図示しないシリンダ装置等の開閉機構によりピン４３を中心として揺動自在とされた可動爪４２とを備える。そして、固定爪４１と可動爪４２とで、例えば、軸受軌道輪等のリング状ワークＷの外周面を半径方向両側から保持する。なお、本実施形態では、固定爪４１と可動爪４２、及び後述する固定爪４５と可動爪４６は、加工時において、これら爪４１，４２，４５，４６とワークＷとが接触しないように、ワークＷの外径より若干大きな曲率半径の保持面を有する。このため、搬送時には、ワークＷは重力や遠心力によってこれら爪４１，４２，４５，４６と当接することで保持される。

第２アーム２０は、第１旋回軸１２と平行に配置された第２旋回軸２２を回転中心として旋回可能であり、これにより第２保持部２１を第２旋回軸２２回りの第２軌道２３（図２参照。）に沿って移動させる。第２アーム２０と第１アーム１０は、図２において紙面に垂直方向にずらされて配置されている。具体的には、第１アーム１０（ベルト機構部も含む）が手前側に、また第２アーム２０が奥側に配置されており、これにより、第２アーム２０と第１アーム１０との干渉が防止されている。第２旋回軸２２は、ワーク給排装置１の基台に固定された駆動装置である第２サーボモータ２５によって揺動回転するように駆動される。

尚、第１アーム１０の第１旋回軸１２は、プーリ１７、ベルト１８、及びプーリ１４を介して揺動回転するように説明したが、第２旋回軸２２と同様に、第１旋回軸１２を第１サーボモータ１５で直接駆動するようにしてもよい。この場合、第２アーム２０は、第１アーム１０より手前側に配置される。

第２軌道２３は、第１軌道１３上に位置する加工位置ＷＰ及び給排位置ＴＰを通過するように設定されている。換言すれば、給排位置ＴＰ及び加工位置ＷＰは、第１軌道１３と第２軌道２３との交点Ｐ１、Ｐ２に設けられている。第２軌道２３は、第１軌道１３より大きな曲率半径を有しており、また、第１旋回軸１２は、第２軌道２３を構成する円内に位置するように配置されている。さらに、第１軌道１３及び第２軌道２３は、第１及び第２保持部１１、２１に保持されたワークＷが同一平面内を互いに異なる方向に揺動回転しても、互いに干渉しないように設定されている。

第２アーム２０の先端に配設された第２保持部２１は、第２アーム２０に固定された固定爪４５と、図示しないシリンダ装置等の開閉機構によりピン４７を中心として揺動自在とされた可動爪４６とを備える。そして、固定爪４５と可動爪４６とで、例えば、軸受軌道輪等のリング状ワークＷの外周面を半径方向両側から保持する。

第１サーボモータ１５及び第２サーボモータ２５は、同時、且つ互いに異なる方向に揺動回転するように制御されており、これにより、第１及び第２保持部１１、２１が第１軌道１３及び第２軌道２３上を給排位置ＴＰ及び加工位置ＷＰの一方から他方へ、また他方から一方へ同期して移動する。

また、第１及び第２保持部１１、２１の移動空間の側方には、移動方向に沿ってガイドプレート４８が配設されており、第１及び第２保持部１１、２１に保持されて搬送されるワークＷの脱落を防止する。

搬送機構３０は、チャック部３１を有し、図示しない前工程及び後工程の装置と、給排位置ＴＰとの間を水平方向Ａ及び鉛直方向Ｂに移動可能な、例えばガントリーローダである。チャック部３１は、シリンダ装置等の駆動装置（図示せず）によって互いに接近または離間する方向に移動自在とされた一対の把持アーム３２、３３を有し、把持アーム３２、３３でワークＷの外周面を挟持して把持する。そして前工程の装置から未加工のワークＷを受け取り、給排位置ＴＰへ供給する。また、加工済みのワークを給排位置ＴＰで受け取り、後工程の装置へ搬出する。なお、把持アーム３２，３３は、ワークＷの軸方向端面を挟持して把持するようにしてもよい。

本実施形態の作用を説明する。尚、説明の都合上、第１保持部１１が給排位置ＴＰに位置し、第２保持部２１が加工位置ＷＰに位置しているものとして説明する。

前工程の装置において一対の把持アーム３２、３３で未加工のワークＷを保持したチャック部３１が、水平方向Ａに移動し、更に鉛直方向Ｂに下降してワークＷを給排位置ＴＰに搬送する。ここで、リング状ワークＷの外周面を第１保持部１１の固定爪４１及び可動爪４２に保持させて第１保持部１１に受け渡す。そして、未加工のリング状ワークＷがチャック部３１から第１保持部１１に受け渡されている間に、加工位置ＷＰにおいてワークＷの加工が行われる。

加工位置ＷＰでの加工が終了すると、第１サーボモータ１５が回転を開始する。該回転は、プーリ１７、ベルト１８、及びプーリ１４を介して第１旋回軸１２に伝達され、第１アーム１０を図中反時計方向に回動させる。これにより、第１保持部１１は、第１軌道１３上を給排位置ＴＰから加工位置ＷＰへ移動し、保持しているワークＷを加工位置ＷＰへ搬送する。

また、第１アーム１０の回転と同期して第２サーボモータ２５が第１サーボモータ１５と逆方向に回転し、第２アーム２０を図中時計方向に回動させる。これにより、第２保持部２１は、第２軌道２３上を加工位置ＷＰから給排位置ＴＰへ移動し、保持している加工済みのワークＷを給排位置ＴＰへ搬送する。

第１保持部１１に保持されている未加工のリング状ワークＷと、第２保持部２１に保持されている加工済みのワークＷは、同一平面内で同期して異なる方向に移動し、第１旋回軸１２及び第２旋回軸２２を結ぶ直線Ｌ上ですれ違う。第１保持部１１及び第２保持部２１は、直線Ｌ上に位置したとき、第１軌道１３及び第２軌道２３上で最も離れた位置にあるので、大きなワークＷが干渉することなく同一平面内でのすれ違いが可能となる。

第１保持部１１によって加工位置ＷＰへ搬送された未加工のリング状ワークＷは、図示しない加工装置により加工が施される。一方、第２保持部２１によって給排位置ＴＰへ搬送された加工済みのワークＷは、チャック部３１の一対の把持アーム３２、３３で把持され、搬送機構３０で鉛直方向Ｂ及び水平方向Ａに搬送されて後工程の装置に受け渡される。次いで、チャック部３１は、前工程の装置から新しい未加工のリング状ワークＷを受け取り、給排位置ＴＰへ搬送して、給排位置ＴＰで待機している第２保持部２１に把持させる。

また、加工装置による加工が完了すると、加工済みのワークＷが第１保持部１１によって保持され、第１サーボモータ１５及び第２サーボモータ２５が先とは逆方向に同期して回転し、第１アーム１０を加工位置ＷＰから給排位置ＴＰへ、また、第２アーム２０を給排位置ＴＰから加工位置ＷＰへ回動させる。これにより、第１保持部１１が保持する加工済みのワークＷは加工位置ＷＰから給排位置ＴＰへ、また第２保持部２１が保持する未加工のワークＷは給排位置ＴＰから加工位置ＷＰへ搬送される。このときも、２つのワークＷは、第１旋回軸１２及び第２旋回軸２２を結ぶ直線Ｌ上で干渉することなくすれ違う。

以後、同様にして第１保持部１１及び第２保持部２１は、交互に給排位置ＴＰ及び加工位置ＷＰの一方から他方へ、また他方から一方へ、未加工の、或いは加工済みのワークＷを１つずつ保持して強制的に搬送する。

従って、本実施形態のワーク給排装置１によれば、第１軌道１３に沿って第１保持部１１を旋回させる第１アーム１０と、第１軌道１３上に位置する加工位置ＷＰ及び給排位置ＴＰを通過する第２軌道２３に沿って第２保持部２１を旋回させる第２アーム２０とを備え、第１保持部１１及び第２保持部２１は、互いの干渉を防止しながら、加工位置ＷＰ及び給排位置ＴＰの一方から他方へ、また他方から一方へそれぞれ移動するので、ワークＷの給排位置ＴＰを１箇所とし、同一箇所からワークＷを供給し、また排出することができる。これにより、搬入機構及び搬出機構を個別に設ける必要がなくなり、装置を小型化することができる。

また、第１及び第２保持部１１，２１でワークＷを1つずつ保持し、加工位置ＷＰ及び給排位置ＴＰの一方から他方へ、また他方から一方へワークＷを強制的にそれぞれ搬送することができる。これにより、従来の自重落下による搬送時に発生していたワークＷの落下、衝突、摩擦、転動等を阻止し、ワークＷの傷発生やシュートへの貼りつき等の搬送障害を防止して確実に搬送することができる。

また、本実施形態のワーク給排装置１によれば、搬送機構３０が、給排位置ＴＰへ移動して給排位置ＴＰに位置するワークＷを保持可能なチャック部３１を有するので、給排位置ＴＰから前工程及び後工程の装置にワークＷを搬入・搬出する搬送機構３０を共用することができ、装置の更なる小型化が可能となり、またワーク給排装置１を安価に製作することができる。

更に、本実施形態のワーク給排装置１によれば、第１保持部１１が加工位置ＷＰ及び給排位置ＴＰの一方から他方に移動するときに、第２保持部２１が給排位置ＴＰ及び加工位置ＷＰの他方から一方へ移動する際、第１及び第２保持部１１，２１が第１及び第２旋回軸１２，２２を結ぶ直線上ですれ違うようにしたので、第１軌道１３と第２軌道２３が最も離れた位置で第１保持部１１と第２保持部２１をすれ違いさせることができ、大きなワークＷを同一平面内で干渉することなく異なる方向に同時搬送することができる。

加えて、本実施形態のワーク給排装置１によれば、第２軌道２３は第１軌道１３より大きな曲率半径を有し、第１旋回軸１２が第２軌道２３を構成する円内に位置するようにしたので、各機構をコンパクトに配置すると共に、第１及び第２保持部１１，２１の移動必要空間を最小にしてワーク給排装置１の小型化を図ることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態であるワーク給排装置を図３に基づいて説明する。図３に示すように、第２実施形態のワーク給排装置２は、第１保持部５１及び第２保持部５２の構成において第１実施形態のワーク給排装置１と異なり、リング状ワークＷの内周面でワークＷを保持する。即ち、第１実施形態は、リング状ワークＷの外周面を保持して内周面を加工するのに好適な装置であったが、本実施形態は、ワークＷの内周面を保持して外周面を加工するのに好適な装置である。その他の部分については、本発明の第１実施形態のワーク給排装置１と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を省略又は簡略化する。

第１アーム１０及び第２アーム２０の先端に配設された第１保持部５１及び第２保持部５２は互いに同一のワーク保持機構を有する。ワーク保持機構は、リング状ワークＷの内径より若干小さな外径を有し、第１アーム１０及び第２アーム２０の移動面と直交する方向Ｃに移動自在に配設された保持ピン５３であり、それぞれ第１アーム１０及び第２アーム２０の先端に配設されている。

保持ピン５３は、第１アーム１０及び第２アーム２０から突出する方向に移動してリング状ワークＷの内径に進入して、ワークＷを保持し、また、第１アーム１０及び第２アーム２０側に移動して、保持しているワークＷを解放する。また、保持ピン５３の外径は、ワークＷの内径より若干小さいので、ワークＷは、重力や遠心力によって保持ピン５３の外径と当接して保持されながら搬送され、また、加工位置WPに移動したワークWは、保持ピン５３の外径とその内周面が接触しない状態に位置決めされて、外周面の加工が行なわれる。
その他の作用及び効果は、第１実施形態のワーク給排装置１と同様であるので、説明を省略する。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、本実施形態においては、ワークは、軸受軌道輪等のリング状ワークとして説明したが、これに限定されるものではなく、保持部の保持機構を変形することにより、種々のワークに対応可能であり、ワークを同一平面内ですれ違わせて効率よく搬送することができる。また、リング状ワークを加工する装置は、研磨、切削、研削等、任意の加工装置であってもよい。

さらに、第１保持部及び第２保持部がそれぞれ加工位置ＷＰ及び給排位置ＴＰへ移動する動作は、本実施形態のように同期させることが好ましいが、各位置からの移動を開始するタイミングや各位置へ到達するタイミングは、必ずしも同時である必要はなく、移動時に互いに干渉しないように設定させればよい。

本発明の第１実施形態であるワーク給排装置の要部斜視図である。 図１におけるワーク給排装置の正面図である。 本発明の第２実施形態であるワーク給排装置の要部斜視図である。

符号の説明

１，２ ワーク給排装置
１０ 第１アーム
１１ 第１保持部
１２ 第１旋回軸
１３ 第１軌道
２０ 第２アーム
２１ 第２保持部
２２ 第２旋回軸
２３ 第２軌道
３０ 搬送機構
３１ チャック部
Ｌ 第１及び第２旋回軸を結ぶ直線
ＴＰ 給排位置
Ｗ リング状ワーク（ワーク）
ＷＰ 加工位置

Claims (2)

1. ワークを保持する第１保持部を有すると共に、第１旋回軸回りの第１軌道に沿って前記第１保持部を移動するように旋回可能な第１アームと、
   前記ワークを保持する第２保持部を有すると共に、前記第１旋回軸と異なる第２旋回軸回りで、前記第１軌道上に位置する加工位置及び給排位置を通過する第２軌道に沿って前記第２保持部を移動するように旋回可能な第２アームと、
   前記給排位置へ移動可能で、前記給排位置に位置する前記ワークの外周面を半径方向両側から保持して前記第１又は第２保持部と同一箇所で供給し、排出することが可能なチャック部を有する搬送機構と、
   を備え、
   前記第１及び第２アームは、それぞれサーボモータにより独立して駆動されており、
   前記第１及び第２軌道は、前記第１保持部が前記加工位置及び前記給排位置の一方から他方に移動するときに前記第２保持部が前記給排位置及び前記加工位置の他方から一方へ移動する際に、前記第１及び第２旋回軸を結ぶ直線上の近傍において前記第１及び第２保持部の干渉を防止するように設定され、且つ前記第１及び第２アームを、前記第１及び第２保持部が前記直線上の近傍ですれ違うようにしながら、互いに、前記加工位置及び前記給排位置からの移動を開始するタイミングや前記給排位置及び前記加工位置へ到達するタイミングを非同期で動作させ、
   前記ワークの落下、衝突、摩擦、転動等を阻止し、前記ワークの傷発生やシュートへの貼りつき等の搬送障害を防止することを特徴とするワーク給排装置。
2. 前記第２軌道は、前記第１軌道より大きな曲率半径を有すると共に、
   前記第１旋回軸は、前記第２軌道を構成する円内に位置することを特徴とする請求項１に記載のワーク給排装置。

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