JP5181897B2 - 昇降装置およびガントリローダ - Google Patents

Description

この発明は、例えばローダの昇降部に用いられる昇降装置、およびその昇降装置を備えたガントリローダに関する。

旋盤等の工作機械に設置されるガントリローダは、例えば、レール上を走行する走行台に昇降装置を昇降自在に設け、この昇降装置により昇降させられるチャック支持枠にワークを把持するチャックを設けてなる。この種のガントリローダにおいて、全体高さを低く抑えつつチャックの昇降ストロークを長く得るために、昇降装置を、互いに連動して昇降する複数段の昇降部材を有し全体を伸縮させることでチャック支持枠を昇降させる構成としたものが知られている（例えば、特許文献１，２）。

一般に、昇降部材の昇降機構としては、ラック・ピニオン機構やボールねじ機構が多く用いられているが、これらの機構は重量が重く高価である。そこで、上記伸縮式の昇降装置において、特許文献２のように、軽量化とコスト低減のために、下部側すなわちチャック支持枠を設ける側の昇降部材の昇降機構をベルト等の巻き掛け部材を用いて構成することが行われている。
特公平６−５１２５６号公報 実開平２−２７８３８号公報 特開平７−３２２４０号公報 特許第４０６９６２６号

巻き掛け部材例えばベルトは、ラック・ピニオン機構やボールねじ機構よりも耐久性が低いため、長時間使用した場合に切断等の破損が起きる可能性がある。巻き掛け部材が切断すると、それに支持されている下側の昇降部材やチャック等が落下して危険である。従来、その対策として、昇降部材の昇降範囲を制限するためのストッパが利用され、昇降範囲の下端に設けられたストッパにより昇降部材の落下防止を行っていた。しかし、このストッパによる落下防止では、巻き掛け部材が切断したとき昇降部材が昇降範囲のどの位置にあったとしても、昇降部材はストッパの位置まで落下するので、安全上の問題があった。

この発明の目的は、複数の昇降部材による伸縮構造であり、下側の昇降部材の昇降機構が巻き掛け部材で構成された昇降装置において、巻き掛け部材が切断した場合でも、その巻き掛け部材により昇降させられる昇降部材が切断時の位置から落下しないようにすることである。
この発明の他の目的は、上記昇降装置を用いることで、全体高さを低く抑えつつチャックの昇降ストロークを長く得ることができるガントリローダを提供することである。
この発明のさらに他の目的は、上記昇降装置において、巻き掛け部材が切断した場合にそれを検知できるようにすることである。

この発明にかかる昇降装置は、ベース部材と、このベース部材に第１の昇降ガイドを介し昇降自在に案内された中間昇降部材と、この中間昇降部材に第２の昇降ガイドを介し昇降自在に案内された下部昇降部材と、前記ベース部材に対して前記中間昇降部材を昇降させる昇降駆動機構と、前記中間昇降部材の昇降に連動して作動し、この昇降と同じ方向へ同じ量だけ前記中間昇降部材に対して前記下部昇降部材を昇降させる巻き掛け部材を用いた昇降伝達機構とを備え、前記巻き掛け部材の切断時に前記下部昇降部材が落下するのを防止する落下防止機構を設け、この落下防止機構は、前記ベース部材および下部昇降部材のうちのいずれか一方の部材である支点側部材に支点軸回りに傾き角度変更自在に結合された落下防止部材と、前記ベース部材および下部昇降部材のうちの他方の部材、および前記中間昇降部材にそれぞれ設けられ、前記落下防止部材に対し前記支点軸を通る直線に沿ってスライド自在に係合して前記落下防止部材の傾き角度を規制する係合部とを有する。

通常の昇降動作時には、昇降駆動機構の駆動によりベース部材に対し中間昇降部材が昇降するとともに、昇降伝達機構により、中間昇降部材の昇降に連動して作動し、この昇降と同じ方向へ同じ量だけ中間昇降部材に対して下部昇降部材を昇降させることにより、中間昇降部材の２倍の昇降量で中間昇降部材に対し下部昇降部材が昇降する。このとき、落下防止部材は支点軸回りに角度変更し、かつ係合部は落下防止部材に対し支点軸を通る直線に沿ってスライドする。この動作中、落下防止部材は、１箇所の支点軸と２箇所の係合部とでなる３箇所の支持点で支持されるため、傾き角度が規制されている
巻き掛け部材が切断した場合、この巻き掛け部材に支持されている下部昇降部材は落下しようとする。しかし、落下防止部材の上記３箇所の支持点のうち下部昇降部材に設けられた支持点を除く２箇所の支持点により、落下防止部材は巻き掛け部材切断前と同じ傾き角度に規制された状態に維持されるため、下部昇降部材の落下が防がれる。

この発明のガントリローダは、上記昇降装置を備え、レールに沿って水平に走行する走行台に前記ベース部材を設け、かつ前記下部昇降部材にワークを把持するチャックを設けてなる。
この構成によれば、全体高さを低く抑えつつチャックの昇降ストロークを長く得ることができる。

この発明の昇降装置において、前記支点側部材が前記下部昇降部材である場合、前記ベース部材の係合部を、ベース部材に対して姿勢変化可能な検出用部材に設け、前記巻き掛け部材の切断により前記下部昇降部材が下降するのに伴う前記検出用部材の姿勢変化を検出する検出手段を設けても良い。
この構成によれば、巻き掛け部材が切断して下部昇降部材が下降すると、それに伴い検出用部材が姿勢変化し、その検出用部材の姿勢変化を検出手段が検出する。それにより、巻き掛け手段の切断を検知することができる。

この発明にかかる昇降装置は、ベース部材と、このベース部材に第１の昇降ガイドを介し昇降自在に案内された中間昇降部材と、この中間昇降部材に第２の昇降ガイドを介し昇降自在に案内された下部昇降部材と、前記ベース部材に対して前記中間昇降部材を昇降させる昇降駆動機構と、前記中間昇降部材の昇降に連動して作動し、この昇降と同じ方向へ同じ量だけ前記中間昇降部材に対して前記下部昇降部材を昇降させる巻き掛け部材を用いた昇降伝達機構とを備えた昇降装置において、前記巻き掛け部材の切断時に前記下部昇降部材が落下するのを防止する落下防止機構を設け、この落下防止機構は、前記ベース部材および下部昇降部材のうちのいずれか一方の部材である支点側部材に支点軸回りに傾き角度変更自在に結合された落下防止部材と、前記ベース部材および下部昇降部材のうちの他方の部材、および前記中間昇降部材にそれぞれ設けられ、前記落下防止部材に対し前記支点軸を通る直線に沿ってスライド自在に係合して前記落下防止部材の傾き角度を規制する係合部とを有するため、巻き掛け部材が切断した場合でも、その巻き掛け部材により昇降させられる昇降部材が切断時の位置から落下せず、安全である。

この発明にかかるガントリローダは、上記昇降装置を備え、レールに沿って水平に走行する走行台に前記ベース部材を設け、かつ前記下部昇降部材にワークを把持するチャックを設けたため、全体高さを低く抑えつつチャックの昇降ストロークを長く得ることができる。

この発明にかかる昇降装置において、前記支点側部材は前記下部昇降部材であり、前記ベース部材の係合部を、ベース部材に対して姿勢変化可能な検出用部材に設け、前記巻き掛け部材の切断により前記下部昇降部材が下降するのに伴う前記検出用部材の姿勢変化を検出する検出手段を設けた場合は、巻き掛け部材が切断したことを検知できる。

この発明の実施形態を図１〜図７と共に説明する。
図１はこの発明の昇降装置を備えたガントリローダの正面図、図２はその側面図である。このガントリローダ１は、水平なレール２と、このレール２に沿って走行する走行台３と、この走行台３に設けられた昇降装置４と、この昇降装置４により昇降させられるチャック支持枠５と、このチャック支持枠５に設けられた２個のチャック６とを備える。２個のチャック６は、支軸６ａ回りに回動可能であり、図示しない回動駆動手段により互いの位置を入れ替えられるようになっている。前記レール２は旋盤等の工作機械７の上方に設置されており、走行台３は、自走用モータ（図示せず）の駆動により、工作機械７の加工部７ａの真上位置と工作機械７の近傍に設置されたワーク搬入搬出部８の真上位置との間を走行する。

図３は昇降装置の側面図、図４はその平面図、図５はその一部を省略した斜視図である。昇降装置４は、走行台３にベースフレーム１０を介して固定されたベース部材１１と、このベース部材１１に対して昇降する中間昇降部材１２と、この中間昇降部材１２に対して昇降する下部昇降部材１３とを備え、下部昇降部材１３に前記チャック支持枠５が取付けられる。

中間昇降部材１２は、一対の第１の昇降ガイド１４を介してベース部材１１に昇降自在に支持され、昇降駆動機構１５により昇降させられる。第１の昇降ガイド１４は、ベース部材１１に設けた一対のガイド突条１４ａと、中間昇降部材１２に設けられ前記ガイド突条１４ａに摺動自在に嵌合する溝形ガイド１４ｂとでなる。
図４および図５に示すように、昇降駆動機構１５は、ベース部材１１に支持されたピニオン１６と、中間昇降部材１２に設けられ前記ピニオン１６と噛み合うラック１７とを有する。ベース部材１１には昇降駆動モータ１８が設けられ、そのモータ軸に取付けたギア１９と、ピニオン１６と共通のギア軸に取付けたギア２０とが噛み合っている。昇降駆動モータ１８を回転させると、その回転がピニオン１６に伝達され、ラック・ピニオン機構の作用で中間昇降部材１２が昇降する。

下部昇降部材１３は、第２の昇降ガイド２１を介して中間昇降部材１２に昇降自在に支持され、昇降伝達機構２２により昇降させられる。昇降伝達機構２２は、中間昇降部材１２に設けられた一対のガイド突条２１ａと、下部昇降部材１３に設けられ前記ガイド突条２１ａに摺動自在に嵌合する溝形ガイド２１ｂとでなる。
図４および図５に示すように、昇降伝達機構２２は、中間昇降部材１２に設けられた上下一対のプーリ２３，２４にベルト等からなる無端の巻き掛け部材２５を巻き掛け、この巻き掛け部材２５における下部昇降部材１３が下降するときに相対的に上昇する部位２５ａ（図５）に、ベース部材１１に固定した第１の突片２６を結合し、相対的に下降する部位２５ｂ（図５）に、下部昇降部材１３に固定した第２の突片２７を結合してある。例えば、昇降駆動機構１５により中間昇降部材１２が下降すると、中間昇降部材１２に対し第１の突片２６が相対的に上昇して巻き掛け部材２５が循環移動することにより、中間昇降部材１２に対し第２の突片２７が相対的に下降して下部昇降部材１３が下降する。中間昇降部材１２が上昇するときには、上記と逆に下部昇降部材１３が上昇する。このように、昇降駆動機構１５よる中間昇降部材１２の昇降と、中間昇降部材１２に対する昇降とが複合されて下部昇降部材１３が昇降するため、下部昇降部材１３は中間昇降部材１２の２倍の昇降量で昇降する。

この昇降装置４には、前記巻き掛け部材２５の切断時に前記下部昇降部材１３が落下するのを防止する落下防止機構３０が設けられている。落下防止機構３０は、図３および図４に示すように、支点側部材である下部昇降部材１３に支点軸３１回りに傾き角度変更自在に結合された落下防止部材３２と、中間昇降部材１２およびベース部材１１にそれぞれ設けられ、落下防止部材３２のガイド部３３にスライド自在に係合する係合部３４，３５とを有する。ガイド部３３は、落下防止部材３２の表裏を貫通する長穴、または表裏片面に形成された溝であり、支点軸３１を通る直線上に形成されている。係合部３４，３５は、この実施形態では軸受とされ、ガイド部３３を転動しながらスライドするようになっているが、軸受でなくてもよい。また、支持軸３１は下部昇降部材１３に固定で、この支持軸３１に軸受を介して落下防止部材３２が取付けられている。

さらに詳しくは、この実施形態では、係合部３５は、ベース部材１１に直接設けられているのではなく、検出用部材３６を介してベース部材１１に設けられている。検出用部材３６は、ベース部材１１に回動軸３７によって回動自在に支持され、図３において実線で示す通常位置Ｐ１と二点鎖線で示す落下位置Ｐ２との間で姿勢変化可能とされている。落下位置Ｐ２では、落下防止ピン３８により、それ以上の姿勢変化が規制される。

検出用部材３６には被検出体としてのドッグ３９ａが取付けられており、このドッグ３９を検出する近接センサ３９ｂがベース部材１１に設けられている。これらドッグ３９ａおよび近接センサ３９ｂは、検出用部材３６の姿勢変化を検出する検出手段３９を構成する。検出用部材３６が通常位置Ｐ１にあるときは近接センサ３９ｂがドッグ３９ａを検出するが、落下位置Ｐ２にあるときは近接センサ３９ｂがドッグ３９ａを検出しない。近接センサ３９ｂは制御回路（図示せず）を介して警報ランプ、ブザー等の警報手段（図示せず）に接続されており、近接センサ３９ｂがドッグ３９ａを検出しなくなると、制御回路から警報手段に出力指令が出されるようになっている。

昇降装置４が通常の昇降動作を行っているときには、先に説明したように、昇降駆動機構１５の駆動によりベース部材１１に対し中間昇降部材１２が昇降し、それに昇降伝達機構２２が連動して中間昇降部材１２の２倍の昇降量で下部昇降部材１３が昇降する。このとき、落下防止部材３２は支点軸３１回りに傾き角度変更し、かつ係合部３４，３５は落下防止部材３２のガイド部３３に沿ってスライドする。この動作中、落下防止部材３２は、図６（Ａ）および図７（Ａ）のように、１つの支点軸３１および２つの係合部３４，３５の計３点で支持されて、傾き角度が規制されている。図６（Ａ）は中間昇降部材１２および下部昇降部材１３が昇降範囲の中間部に位置する状態を示し、図７（Ａ）は昇降範囲の下端に位置する状態を示す。

巻き掛け部材２５が切断した場合、この巻き掛け部材２５に支持されている下部昇降部材１３は落下しようとする。それにより、落下防止部材３２が中間昇降部材１２の係合部３４を支点にして回動し、検出用部材３６の係合部３５が上昇する。しかし、係合部３５が少し上昇すると、検出用部材３６が姿勢変化して落下防止ピン３８に当接することにより、図６（Ｂ）および図７（Ｂ）のように、係合部３５の上昇が規制される。この状態では、落下防止部材３２は２つの係合部３４，３５で支持されて、巻き掛け部材２５の傾き角度が規制された状態に維持される。また、落下防止部材３２は、第２の昇降ガイド２２により昇降方向以外の移動が規制されている。そのため、下部昇降部材１３の落下が防がれる。巻き掛け部材２５が切断したときに中間昇降部材１２および下部昇降部材１３が昇降範囲の中間部に位置するとき場合（図６（Ｂ））も、昇降範囲の下端に位置している場合（図７（Ｂ））も、下部昇降部材１３はほぼ切断時の位置に保たれる。

また、図６（Ｂ）および図７（Ｂ）のように、検出用部材３６が姿勢変化して落下位置Ｐ２（図３）になると、近接センサ３９ｂがドッグ３９ａを検出しなくなり、前記警報手段が出力する。これにより、巻き掛け部材２５が切断したことを作業者に知らせることができる。

上記構成をしたガントリローダ１の動作を説明する。図１において、ガントリローダ１は、ワーク搬入搬出部８の真上位置で、二点鎖線で示すように昇降装置４を下降作動させて、ワーク搬入搬出部８上の未加工のワークを片方のチャック５で把持する。もう一方のチャック５が加工済みのワークを把持している場合は、それをワーク搬入搬出部８上に開放する。未加工のワークを把持したならば、昇降装置４を上昇作動させ、その後、走行台３を工作機械７の加工部７ａの真上位置まで走行させ、再度昇降装置４を下降作動させる。ここで加工部７ａの加工済みのワークを空のチャック５で受け取った後、他方のチャック５が把持している未加工のワークを加工部７ａにロードする。ロードが完了すれば、昇降装置４を上昇作動させ、走行台３をワーク搬入搬出部８の真上位置まで戻す。これを繰り返すことにより、ワークの搬入搬出を行う。
上記動作中、仮に巻き掛け部材２５が切断しても、落下防止機構３０により下部昇降部材１３の落下が防がれるので、安全である。

上記実施形態の昇降装置４の落下防止機構３０は、支点側部材が下部昇降部材１３であり、この下部昇降部材１３に設けた支点軸３１周りに傾き角度変更自在に落下防止部材３２を結合し、中間昇降部材１２およびベース部材１１にそれぞれ設けた係合部３４，３５を落下防止部材３２のガイド部３３にスライド自在に係合させた構成とされている。これに代えて、支点側部材をベース部材１１とし、このベース部材１１に設けた支点軸３１周りに傾き角度変更自在に落下防止部材３２を結合し、中間昇降部材１２および下部昇降部材１３にそれぞれ設けた係合部３４，３５を落下防止部材３２のガイド部３３にスライド自在に係合させた構成としてもよい（図示省略）。その場合も、上記実施形態のものとほぼ同様に動作し、巻き掛け部材２５切断時の下部昇降部材１３の落下が防がれる。なお、検出用部材３６は設けずに、下部昇降部材１３に係合部３５を直接設けてもよい。

図８および図９は、いずれも昇降装置の異なる実施形態を示す。これらの昇降装置４は、２つの中間昇降部材１２Ａ，１２Ｂを有し、ベース部材１１に対して第１の中間昇降部材１２Ａが昇降し、この第１の中間昇降部材１２Ａに対して第２の中間昇降部材１２Ｂが昇降し、この第２の中間昇降部材１２Ｂに対して下部昇降部材１３が昇降するように構成されている。第１の中間昇降部材１２Ａを昇降させる機構（図示せず）、および第２の中間昇降部材１２ｂを昇降させる機構（図示せず）は、例えばラック・ピニオン機構やボールねじ機構であり、下部昇降部材１３を昇降させる機構（図示せず）は、巻き掛け部材を用いた機構である。これにより、ベース部材１１に対して、第１の中間昇降部材１２Ａの３倍の昇降量で下部昇降部材１３を昇降させる。

このように中間昇降部材１２Ａ，１２Ｂを複数有する場合、落下防止機構３０の落下防止部材３２は、下部昇降部材１３に設けた支持軸３１、ベース部材１１に設けた係合部３５、および中間昇降部材１２Ａ，１２Ｂのいずれかに設けた係合部３４の計３箇所の支持点で支持するのが良い。支持軸３１と係合部３５は逆であってもよい。図８は、第１の中間昇降部材１２Ａに係合部３４を設けた例であり、図９は第２の中間昇降部材１２Ｂに係合部３４を設けた例である。
なお、中間昇降部材１２Ａ，１２Ｂを複数有する昇降装置４において、中間昇降部材１２Ａ，１２Ｂのそれぞれに係合部３４を設けてもよい。

この発明の実施形態にかかるガントリローダの正面図である。 同ガントリローダの側面図である。 同ガントリローダの昇降装置の側面図である。 同昇降装置の平面図である。 同昇降装置の一部を省略した斜視図である。 （Ａ）は同昇降装置の異なる状態を示す側面図、（Ｂ）はその巻き掛け部材切断時の状態を示す側面図である。 （Ａ）は同昇降装置のさらに異なる状態を示す側面図、（Ｂ）はその巻き掛け部材切断時の状態を示す側面図である。 この発明の異なる実施形態にかかる昇降装置の概略構成を示す側面図である。 この発明のさらに異なる実施形態にかかる昇降装置の概略構成を示す側面図である。

符号の説明

１…ガントリローダ
２…レール
３…走行台
４…昇降装置
５…チャック
１１…ベース部材
１２…中間昇降部材
１２Ａ…第１の中間昇降部材
１２Ｂ…第２の中間昇降部材
１３…下部昇降部材
１４…第１の昇降ガイド
１５…昇降駆動機構
２１…第２の昇降ガイド
２２…昇降伝達機構
２５…巻き掛け部材
３０…落下防止機構
３１…支持軸
３２…落下防止部材
３３…ガイド部
３４，３５…係合部
３６…検出用部材
３９…検出手段
３９ａ…ドッグ
３９ｂ…近接センサ

Claims (3)

1. ベース部材と、このベース部材に第１の昇降ガイドを介し昇降自在に案内された中間昇降部材と、この中間昇降部材に第２の昇降ガイドを介し昇降自在に案内された下部昇降部材と、前記ベース部材に対して前記中間昇降部材を昇降させる昇降駆動機構と、前記中間昇降部材の昇降に連動して作動し、この昇降と同じ方向へ同じ量だけ前記中間昇降部材に対して前記下部昇降部材を昇降させる巻き掛け部材を用いた昇降伝達機構とを備えた昇降装置において、
   前記巻き掛け部材の切断時に前記下部昇降部材が落下するのを防止する落下防止機構を設け、この落下防止機構は、前記ベース部材および下部昇降部材のうちのいずれか一方の部材である支点側部材に支点軸回りに傾き角度変更自在に結合された落下防止部材と、前記ベース部材および下部昇降部材のうちの他方の部材、および前記中間昇降部材にそれぞれ設けられ、前記落下防止部材に対し前記支点軸を通る直線に沿ってスライド自在に係合して前記落下防止部材の傾き角度を規制する係合部とを有する昇降装置。
2. 請求項１記載の昇降装置を備え、レールに沿って水平に走行する走行台に前記ベース部材を設け、かつ前記下部昇降部材にワークを把持するチャックを設けたガントリローダ。
3. 前記支点側部材は前記下部昇降部材であり、前記ベース部材の係合部を、ベース部材に対して姿勢変化可能な検出用部材に設け、前記巻き掛け部材の切断により前記下部昇降部材が下降するのに伴う前記検出用部材の姿勢変化を検出する検出手段を設けた請求項１記載の昇降装置。

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