JP6223631B1

JP6223631B1 - ワーク搬送装置

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Publication number: JP6223631B1
Application number: JP2017515992A
Authority: JP
Inventors: 邦浩棚橋; 健児猿田; 元彦平尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2036-10-27
Also published as: WO2018078780A1; JPWO2018078780A1; US20190240846A1; DE112016007268T5; US10583568B2; CN109890578A; DE112016007268B4; CN109890578B

Abstract

ワーク搬送装置（１００）は、走行レール（１）上を移動する走行台（２）と、走行台（２）の下方に配置されたワーク吸着部（３）と、走行台（２）に設けられワーク吸着部（３）を上下に駆動する上下駆動案内部と、ワーク吸着部（３）を挟み込むようにワーク吸着部（３）に載せられるフォーク部（４）とを備える。この構成によりワーク搬送装置（１００）は、工場内の省スペース化を図ることができ、製品を傷つけ難くしながら動作精度及び動作速度を高めることができるという効果を奏する。

Description

本発明は、加工前の素材ワーク又は加工後の製品ワークを搬送するワーク搬送装置に関する。

特許文献１に開示される搬送装置は、水平面に伸びる走行レール上を水平面に移動する走行台と、走行台に設けられ上下方向に伸びる支柱と、一端が支柱の下端部に回転自在に接続されたＬ字状のアームと、支柱の上部に設置されアームを駆動する駆動機構と、支柱の下端部に接続され材料を吸い上げるバキュームと、アームの他端に設けられ材料を保持するパイプフォークとを備える。

特許文献１に開示される搬送装置では、アンローディング動作の際、先ずアームの他端がアーム及び支柱の接続点を支点にしてスイング動作することにより、パイプフォークがバキュームの下方に移動する。これにより、ワークサポートに載せられた加工後の製品ワークがすくい上げられる。次に製品ワークをすくい上げたパイプフォークは、バキュームと共に製品台車の上部まで一体となって水平移動する。製品台車の上部に移動したパイプフォークは、バキュームと共に下降し、製品台車の上部と一定の間隔を隔てた位置で停止する。その位置でアームが水平状態のまま走行台と一体となって水平移動する。これにより製品台車に製品ワークが積載される。上記のアンローディング動作とは、加工装置又はパレット自動交換装置に載せられた加工後の製品ワークを製品台車へ搬送する動作である。

実開平０７−０００６８２号公報

しかしながら特許文献１では、バキュームが材料を吸い上げる際、材料の吸着の邪魔にならないようにパイプフォークをスイング動作させる必要であるため、バキューム及び製品台車の周囲にパイプフォークが動作するための大きな空間を確保しなければならず、工場内の省スペース化を図る上で妨げになるという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、工場内の省スペース化を図ることができ、製品を傷つけ難くしながら動作精度及び動作速度を高めることができるワーク搬送装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のワーク搬送装置は、走行レール上を移動する走行台と、走行台の下方に配置されたワーク吸着部と、走行台に設けられるシャフトを有し、当該シャフトが上下動することによりワーク吸着部を上下に駆動する上下駆動案内部と、ワーク吸着部を挟み込むように摺動動作するフォーク部と、ワーク吸着部と走行台との間のシャフトに設けられ、フォーク部を駆動するフォーク駆動部とを備え、フォーク部は、ワーク吸着部が上下するときにはフォーク駆動部に形成された溝に案内され互いに離反して開動作し、ワーク吸着部が上下しないときには溝に案内され互いに接近して閉動作する一対の保持部を備え、一対の保持部は、ワーク吸着部が上下しないときにはフォーク駆動部の上側に位置するスライダを備えることを特徴とする。

本発明に係るワーク搬送装置は、工場内の省スペース化を図ることができ、製品を傷つけ難くしながら動作精度及び動作速度を高めることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係るワーク搬送装置の側面図図１に示すワーク搬送装置の分解斜視図ローディング動作時に走行台が素材台車に向かって走行レール上を移動する状態を示す図ローディング動作時に走行台が素材台車の真上で停止した状態を示す図ローディング動作時にワーク吸着部が下降する前に保持部及び保持部が開動作する状態を示す図ローディング動作時に下降したワーク吸着部が積載素材を吸着している状態を示す図ローディング動作時に素材ワークを取り出したワーク吸着部が上昇している状態を示す図ローディング動作時に保持部及び保持部が閉動作する状態を示す図ローディング動作時に走行台がレーザ加工機に向かって走行レール上を移動する状態を示す図ローディング動作時に走行台がレーザ加工機の真上で停止した状態を示す図ローディング動作時にワーク吸着部が下降する前に保持部及び保持部が開動作する状態を示す図ローディング動作時に下降したワーク吸着部に吸着された素材ワークがワークサポートに載せられた状態を示す図アンローディング動作時に走行台が走行レール上を移動する状態を示す図アンローディング動作時に走行台がレーザ加工機の真上で停止した状態を示す図アンローディング動作時にワーク吸着部が下降する前に保持部及び保持部が開動作する状態を示す図アンローディング動作時に下降した保持部及び保持部が製品ワークを掴む前の状態を示す図アンローディング動作時に保持部及び保持部が製品ワークを掴むために閉動作する状態を示す図アンローディング動作時に製品ワークを掴んだ保持部及び保持部が上昇している状態を示す図アンローディング動作時に走行台が製品台車に向かって走行レール上を移動する状態を示す図アンローディング動作時に走行台が製品台車の真上で停止した状態を示す図アンローディング動作時にワーク吸着部及びシャフトと一体となって下降した保持部及び保持部が開動作する前の状態を示す図アンローディング動作時に下降した保持部及び保持部が開動作するときの状態を示す図本発明の実施の形態２に係るワーク搬送装置がローディング動作する際、開動作した保持部及び保持部が支持する第１の固定ストッパーを示す図本発明の実施の形態３に係るワーク搬送装置がローディング動作する際、開動作した保持部及び保持部がが支持する第２の固定ストッパーを示す図ローディング動作又はアンローディング動作時にワーク搬送装置と連動して動作するレーザ加工機、パレット自動交換装置、製品台車及び素材台車を平面視した図

以下に、本発明の実施の形態に係るワーク搬送装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るワーク搬送装置１００の側面図である。図２は図１に示すワーク搬送装置１００の分解斜視図である。図１では、右手系のＸＹＺ座標において、ワーク搬送装置１００の上下方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向と直交する方向をＸ軸方向とし、Ｙ軸方向とＸ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向とする。Ｙ軸方向は垂直方向に対応し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向からなるＸＺ平面は水平面に等しい。図２以降の各図においても同様とする。

ワーク搬送装置１００は、水平面に伸びる一対の走行レール１に跨がって走行レール１上を水平面に移動する走行台２と、走行台２を貫通して上下方向に伸びるシャフト５と、シャフト５の下端部に設けられワークを吸着する板形状のワーク吸着部３と、ワーク吸着部３に載せられ後述する素材ワーク又は製品ワークを吸い上げるフォーク部４と、フォーク部４を駆動するフォーク駆動部４０とを備える。なお素材ワークは、後述するレーザ加工機により加工される前のワークであり、製品ワークは、レーザ加工機により加工された後のワークである。ワーク吸着部３は走行台２の下方に配置される。

一対の走行レール１は、Ｚ軸方向に互いに離間して平行に設けられ、それぞれがＸ軸方向に伸びる形状である。一対の走行レール１のそれぞれの上面、すなわち走行台２側の面には、Ｘ軸方向に伸びる不図示のラックが形成される。当該ラックは走行台２に設けられる不図示のピニオンと噛み合う。

フォーク駆動部４０は、四角の板形状であり、一対の走行レール１及びワーク吸着部３の間に設けられる。Ｙ軸方向におけるフォーク駆動部４０の一端部４０ａは、フォーク駆動部４０が開動作したとき、その一部が走行レール１と対向する。Ｙ軸方向におけるフォーク駆動部４０の他端部は、ワーク吸着部３と対向する。Ｙ軸方向におけるフォーク駆動部４０の一端部４０ａには、第１の溝４０ｅ及び第２の溝４０ｇが形成される。第１の溝４０ｅは、Ｚ軸方向におけるフォーク駆動部４０の一端部４０ｄ寄りに形成される。第２の溝４０ｇは、Ｚ軸方向におけるフォーク駆動部４０の他端部４０ｆ寄りに形成される。第１の溝４０ｅ及び第２の溝４０ｇのそれぞれは、Ｘ軸方向におけるフォーク駆動部４０の一端部４０ｂから他端部４０ｃまで伸びる。第１の溝４０ｅ及び第２の溝４０ｇは、Ｚ軸方向に互いに離間して平行に設けられる。フォーク駆動部４０の中央部には、貫通孔４０ｈが形成される。貫通孔４０ｈは、Ｙ軸方向におけるフォーク駆動部４０の一端部４０ａから、ワーク吸着部３と対向する他端部まで貫通する。

ワーク吸着部３は、四角の板形状である。Ｙ軸方向におけるワーク吸着部３の一端部３ａは、Ｙ軸方向におけるフォーク駆動部４０の他端部と対向する。ワーク吸着部３の一端部３ａは、ワーク吸着部３の上面であり、ワーク吸着部３のフォーク駆動部４０側の面である。Ｙ軸方向におけるワーク吸着部３の他端部には、複数の吸着パッド６が設けられている。ワーク吸着部３の他端部は、ワーク吸着部３の下面であり、ワーク吸着部３のフォーク駆動部４０とは反対側の面である。

複数の吸着パッド６は、後述する素材ワーク又は製品ワークを吸い上げるためのものである。複数の吸着パッド６のそれぞれは、水平面に互いに離間して設けられる。複数の吸着パッド６のそれぞれは、後述する素材ワークを吸着する円錐形状のスカート部６ａと、スカート部６ａをワーク吸着部３に接続する接続管６ｂとを備える。スカート部６ａ及び接続管６ｂは、一体に構成されており、それぞれの材料としては、弾力性に富む、合成樹脂又は合成ゴムを例示できる。複数の吸着パッド６のそれぞれには、不図示のエジェクタが接続される。不図示のエジェクタが動作することにより、素材ワーク又は製品ワークに接触した吸着パッド６の内部が真空状態になり、素材ワークが吸着パッド６に吸着される。以下では、スカート部６ａ及び接続管６ｂを単に吸着パッド６と称する場合がある。

フォーク部４は、一対の保持部４ａ及び保持部４ｂを備える。保持部４ａ及び保持部４ｂは、Ｘ軸方向に互いに対向して配置される。

保持部４ａは、Ｘ軸方向におけるワーク吸着部３の一端部３ｂに対向して設けられる。保持部４ａは、スライダ４１ａ、延設部４２ａ、櫛状部材４３ａ及び一対のシャフト４４ａを備える。

スライダ４１ａは、Ｘ軸方向におけるフォーク駆動部４０の一端部４０ｂ寄りに設けられると共に、Ｙ軸方向におけるフォーク駆動部４０の一端部４０ａに対向して設けられる。延設部４２ａは、Ｘ軸方向におけるスライダ４１ａの一端部から走行台２とは反対側に向って伸びる。スライダ４１ａの一端部は、スライダ４１ａのシャフト５側とは反対側の端部である。櫛状部材４３ａは、Ｙ軸方向における延設部４２ａの一端部から保持部４ｂ側に折り曲げられている。延設部４２ａの一端部は、延設部４２ａのスライダ４１ａ側とは反対側の端部である。櫛状部材４３ａは、延設部４２ａからシャフト５に向かう複数の突起を備え、複数の突起は、Ｚ軸方向に互いに離間して配列される。

一対のシャフト４４ａのそれぞれは、スライダ４１ａの櫛状部材４３ａとの対向面に設けられる。一対のシャフト４４ａのそれぞれは、Ｘ軸方向に伸びる棒形状であり、Ｚ軸方向に互いに離間して平行に設けられる。一対のシャフト４４ａのそれぞれは、フォーク駆動部４０に形成された第１の溝４０ｅ及び第２の溝４０ｇにスライド自在に嵌められる。第１の溝４０ｅ及び第２の溝４０ｇに嵌められた一対のシャフト４４ａのそれぞれは、第１の溝４０ｅ及び第２の溝４０ｇに案内されてＸ軸方向にスライドする。これにより、保持部４ａが移動する際の揺動が抑制される。

保持部４ｂは、Ｘ軸方向におけるワーク吸着部３の他端部３ｃに対向して設けられる。保持部４ｂは、スライダ４１ｂ、延設部４２ｂ、櫛状部材４３ｂ及び一対のシャフト４４ｂを備える。

スライダ４１ｂは、Ｘ軸方向におけるフォーク駆動部４０の他端部４０ｃ寄りに設けられると共に、Ｙ軸方向におけるフォーク駆動部４０の一端部４０ａに対向して設けられる。延設部４２ｂは、Ｘ軸方向におけるスライダ４１ｂの一端部から走行台２とは反対側に向って伸びる。スライダ４１ｂの一端部は、スライダ４１ｂのシャフト５側とは反対側の端部である。櫛状部材４３ｂは、Ｙ軸方向における延設部４２ｂの一端部から保持部４ａ側に折り曲げられている。延設部４２ｂの一端部は、延設部４２ｂのスライダ４１ｂ側とは反対側の端部である。櫛状部材４３ｂは、延設部４２ｂからシャフト５に向かう複数の突起を備え、複数の突起は、Ｚ軸方向に互いに離間して配列される。

一対のシャフト４４ｂのそれぞれは、スライダ４１ｂの櫛状部材４３ｂとの対向面に設けられる。一対のシャフト４４ｂのそれぞれは、Ｘ軸方向に伸びる棒形状であり、Ｚ軸方向に互いに離間して平行に設けられる。一対のシャフト４４ｂのそれぞれは、フォーク駆動部４０に形成された第１の溝４０ｅ及び第２の溝４０ｇにスライド自在に嵌められる。第１の溝４０ｅ及び第２の溝４０ｇに嵌められた一対のシャフト４４ｂのそれぞれは、第１の溝４０ｅ及び第２の溝４０ｇに案内されてＸ軸方向にスライドする。これにより、保持部４ｂが移動する際の揺動が抑制される。

シャフト５の外周面には、Ｙ軸方向に伸びる不図示のラックが形成される。当該ラックは後述ピニオンと噛み合う。シャフト５は、走行台２に形成される貫通孔２ａに挿入され、一対の走行レール１の間の隙間１ａに通され、フォーク駆動部４０に形成される貫通孔４０ｈに挿入される。

走行台２には、走行台２を走行レール１上においてＸ軸方向に移動させるための複数のローラ２ｂと、シャフト５をＹ軸方向に移動させるための複数のローラ２ｃとが設けられる。複数のローラ２ｂ及びローラ２ｃのそれぞれには、不図示の駆動モータが内蔵される。走行台２には、当該駆動モータを制御する不図示の駆動回路が設けられる。当該駆動回路及び駆動モータを駆動するための制御信号及び電力は、不図示のケーブルを介して供給される。当該駆動回路及び駆動モータを駆動するための制御信号は、無線で伝送されるものでもよい。なお走行台２に設けられた複数のローラ２ｃ及びシャフト５は、ワーク吸着部３を上下に駆動する上下駆動案内部を構成する。

複数のローラ２ｂ及びローラ２ｃのそれぞれの外周部には、ピニオンが形成される。複数のローラ２ｂに形成されたピニオンは、走行レール１上に形成された不図示のラックと噛み合う。この構造により、ピニオンが走行台２の荷重を支持するとともに、走行台２を移動させる。複数のローラ２ｃに形成されたピニオンは、シャフト５に形成された不図示のラックと噛み合う。複数のローラ２ｂのそれぞれが回転することにより、走行台２が走行レール１上をＸ軸方向に移動する。また複数のローラ２ｂのそれぞれの回転が停止することにより、走行レール１上における走行台２の移動が停止する。複数のローラ２ｃのそれぞれが回転することにより、シャフト５がＹ軸方向、すなわち上下方向に移動する。また複数のローラ２ｃのそれぞれの回転が停止することにより、上下方向におけるシャフト５の移動が停止する。

フォーク駆動部４０には、フォーク駆動部４０をＹ軸方向に移動させるための複数のローラ４０ｉが設けられる。複数のローラ４０ｉのそれぞれには、不図示の駆動モータが内蔵される。フォーク駆動部４０には、当該駆動モータを制御する不図示の駆動回路が設けられる。当該駆動回路及び駆動モータを駆動するための制御信号及び電力は、不図示のケーブルを介して供給される。当該駆動回路及び駆動モータを駆動するための制御信号は、無線で伝送されるものでもよい。複数のローラ４０ｉのそれぞれの外周部には、ピニオンが形成される。複数のローラ４０ｉに形成されたピニオンは、シャフト５に形成された不図示のラックと噛み合う。複数のローラ４０ｉのそれぞれが回転することによりフォーク駆動部４０がＹ軸方向、すなわち上下方向に移動する。また複数のローラ４０ｉのそれぞれの回転が停止することにより、Ｙ軸方向におけるフォーク駆動部４０の移動が停止する。

フォーク駆動部４０には、保持部４ａをＸ軸方向に移動させるための駆動部材４０ｊと、保持部４ｂをＸ軸方向に移動させるための駆動部材４０ｋとが設けられる。またフォーク駆動部４０には、駆動部材４０ｊ及び駆動部材４０ｋを駆動するための不図示の駆動モータと、当該駆動モータを制御する不図示の駆動回路とが内蔵される。当該駆動回路及び駆動モータを駆動するための制御信号及び電力は、不図示のケーブルを介して供給される。当該駆動回路及び駆動モータを駆動するための制御信号は、無線で伝送されるものでもよい。当該駆動モータが回転することにより、駆動部材４０ｊ及び駆動部材４０ｋは、Ｘ軸方向に進退動する。また当該駆動モータの回転が停止することにより、Ｘ軸方向における駆動部材４０ｊ及び駆動部材４０ｋの移動が停止する。

駆動部材４０ｊは、フォーク駆動部４０の一端部４０ｂ寄りに設けられる。駆動部材４０ｊの先端部は、保持部４ａの延設部４２ａに固定される。保持部４ａをワーク吸着部３から遠ざけるように移動させる場合、駆動部材４０ｊがフォーク駆動部４０の一端部４０ｂから突き出るように動作する。保持部４ａをワーク吸着部３に近づけるように移動させる場合、駆動部材４０ｊがフォーク駆動部４０の内部に収納されるように動作する。

駆動部材４０ｋは、フォーク駆動部４０の他端部４０ｃ寄りに設けられる。駆動部材４０ｋの先端部は、保持部４ｂの延設部４２ａに固定される。保持部４ｂをワーク吸着部３から遠ざけるように移動させる場合、駆動部材４０ｋがフォーク駆動部４０の他端部４０ｃから突き出るように動作する。保持部４ｂをワーク吸着部３に近づけるように移動させる場合、駆動部材４０ｋがフォーク駆動部４０の内部に収納されるように動作する。

すなわち駆動部材４０ｊ及び駆動部材４０ｋが動作することにより、保持部４ａ及び保持部４ｂが近づくようにＸ軸方向に移動し、又は保持部４ａ及び保持部４ｂが遠ざかるようにＸ軸方向に移動する。以下では、保持部４ａ及び保持部４ｂが近づくようにＸ軸方向に移動させる動作を、閉動作と称し、保持部４ａ及び保持部４ｂが遠ざかるようにＸ軸方向に移動させる動作を、開動作と称する。

保持部４ａ及び保持部４ｂの閉動作時の櫛状部材４３ａ及び櫛状部材４３ｂは、ワーク吸着部３に設けられた吸着パッド６と対向する位置に移動される。また保持部４ａ及び保持部４ｂの開動作時の櫛状部材４３ａ及び櫛状部材４３ｂは、Ｙ軸方向におけるワーク吸着部３の他端部と対向しない位置に移動される。すなわち、保持部４ａ及び保持部４ｂの開動作時の櫛状部材４３ａ及び櫛状部材４３ｂは、ワーク吸着部３を、後述する素材ワーク又は製品ワークに向かって投影して成る領域の外側に位置するように移動される。これにより、後述する素材ワーク又は製品ワークを吸着パッド６が吸い上げる際、Ｙ軸方向に移動するワーク吸着部３が保持部４ａ及び保持部４ｂに干渉することを防止できる。

走行レール１、ワーク吸着部３、フォーク部４及びフォーク駆動部４０には、亜鉛メッキ鋼板、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼又は鉄合金といった材料が用いられる。また走行台２の外郭を構成する筐体には、上記同様の材料が用いられる。

ローラ２ｂ、ローラ２ｃ、ローラ４０ｉ、駆動部材４０ｊ及び駆動部材４０ｋは、互いに連動している。以下では、ワーク搬送装置１００による素材ワークのローディング動作及び製品ワークのアンローディング動作を説明する。

図３から図１２を用いて、ワーク搬送装置１００による素材ワークのローディング動作を説明する。図３から図１２は、素材台車９上に積層された積載素材８の中から取り出された素材ワーク８ａがレーザ加工機１３上に運搬されるまでにおける一連のローディング動作を説明するための図である。図３から図１２には、積載素材８が載せられた素材台車９と、ワークサポート１２が設けられたレーザ加工機１３とが示される。レーザ加工機１３は素材ワーク８ａをレーザ加工する装置である。素材台車９には、素材台車９の水平面における移動を可能にする車輪１０が設けられる。車輪１０は、床面に設置されたレール１１上を移動する。ワークサポート１２はレーザ加工機１３の上部に設けられ、ワークサポート１２の上部は、凹凸形状又は鋸刃形状に形成されている。凹凸形状又は鋸刃形状は、Ｚ軸方向に互いに離間した複数の突起により形成される。当該複数の突起は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に配列される。ワークサポート１２を構成する突起同士の間の隙間には、図２に示す櫛状部材４３ａ及び櫛状部材４３ｂが挿入される。ワークサポート１２の上部がこのように形成されている理由は、後述するアンローディング動作時に、ワークサポート１２に載せられた製品ワーク１６ａが保持部４ａ及び保持部４ｂにすくい上げられる際、製品ワーク１６ａ及び櫛状部材４３ａの間に隙間を作り、また製品ワーク１６ａ及び櫛状部材４３ｂの間に隙間を作ることで、製品ワーク１６ａに傷が付くことを抑制するためである。

図３はローディング動作時に走行台２が素材台車９に向かって走行レール１上を移動する状態を示す図である。図２に示すローラ２ｂが回転することにより、走行台２は素材台車９に向かって走行レール１上を移動する。このとき、走行台２を貫通するシャフト５に設けられたワーク吸着部３、保持部４ａ及び保持部４ｂは一体となって水平移動する。

図４はローディング動作時に走行台２が素材台車９の真上で停止した状態を示す図である。素材台車９の真上で図２に示すローラ２ｂの回転が停止する。ローラ２ｂに形成されたピニオンが走行レール１に形成されたラックに噛み合うため、ローラ２ｂの回転が停止することにより、Ｘ軸方向への走行台２の移動が抑制される。

図５はローディング動作時にワーク吸着部３が下降する前に保持部４ａ及び保持部４ｂが開動作する状態を示す図である。保持部４ａ及び保持部４ｂが開動作する際、図２に示すフォーク駆動部４０のローラ４０ｉの回転が停止している。そのためＹ軸方向におけるフォーク駆動部４０の移動は抑制される。この状態において、図２に示す駆動部材４０ｊ及び駆動部材４０ｋがフォーク駆動部４０から突き出るように動作することにより、保持部４ａ及び保持部４ｂが互いに離れるようにＸ軸方向に移動する。

図６はローディング動作時に下降したワーク吸着部３が積載素材８を吸着している状態を示す図である。図２に示す走行台２のローラ２ｃが回転することによりシャフト５が下降する。シャフト５が下降するとき、図２に示すフォーク駆動部４０のローラ４０ｉはローラ２ｃとは反対方向に回転する。これにより、フォーク駆動部４０、保持部４ａ及び保持部４ｂは下降せず、Ｙ軸方向における特定の位置に静止する。従ってワーク吸着部３が単独で下降する。下降したワーク吸着部３が、積載素材８に接したとき、図２に示す走行台２のローラ２ｃの回転が停止する。ワーク吸着部３は、素材台車９上に積層された積載素材８の中から、最も上側に位置する素材ワークを１枚取り出す。

図７はローディング動作時に素材ワーク８ａを取り出したワーク吸着部３が上昇している状態を示す図である。ワーク吸着部３が素材ワーク８ａを取り出した後、図２に示す走行台２のローラ２ｃが回転することにより、シャフト５、ワーク吸着部３及び素材ワーク８ａが上昇する。このとき、図２に示すフォーク駆動部４０のローラ４０ｉはローラ２ｃとは反対方向に回転する。これにより、フォーク駆動部４０、保持部４ａ及び保持部４ｂは上昇せず、Ｙ軸方向における特定の位置に静止する。上昇したワーク吸着部３がフォーク駆動部４０に接したとき、走行台２のローラ２ｃの回転が停止する。

図８はローディング動作時に保持部４ａ及び保持部４ｂが閉動作する状態を示す図である。走行台２のローラ２ｃの回転が停止した状態で、図２に示す駆動部材４０ｊ及び駆動部材４０ｋがフォーク駆動部４０の内部に収納されるように動作することにより、保持部４ａ及び保持部４ｂが互いに近づくようにＸ軸方向に移動する。なお、図８では、運搬中の素材ワーク８ａが落下することを防止するために保持部４ａ及び保持部４ｂが閉じられているが、素材ワーク８ａはワーク吸着部３に吸着されているため、保持部４ａ及び保持部４ｂは開状態でもよい。

図９はローディング動作時に走行台２がレーザ加工機１３に向かって走行レール１上を移動する状態を示す図である。図２に示すローラ２ｂが回転することにより、走行台２はレーザ加工機１３に向かって走行レール１上を移動する。このとき、シャフト５に設けられたワーク吸着部３は、素材ワーク８ａを吸い付けた状態で、保持部４ａ及び保持部４ｂと一体となって水平移動する。

図１０はローディング動作時に走行台２がレーザ加工機１３の真上で停止した状態を示す図である。レーザ加工機１３の真上で図２に示すローラ２ｂの回転が停止する。ローラ２ｂに形成されたピニオンが走行レール１に形成されたラックに噛み合うため、ローラ２ｂの回転が停止することにより、Ｘ軸方向への走行台２の移動が抑制される。

図１１はローディング動作時にワーク吸着部３が下降する前に保持部４ａ及び保持部４ｂが開動作する状態を示す図である。保持部４ａ及び保持部４ｂが開動作する際、図２に示すフォーク駆動部４０のローラ４０ｉの回転が停止している。そのためＹ軸方向におけるフォーク駆動部４０の移動は抑制される。この状態において、図２に示す駆動部材４０ｊ及び駆動部材４０ｋがフォーク駆動部４０から突き出るように動作することにより、保持部４ａ及び保持部４ｂが互いに離れるようにＸ軸方向に移動する。

図１２はローディング動作時に下降したワーク吸着部３に吸着された素材ワーク８ａがワークサポート１２に載せられた状態を示す図である。図２に示す走行台２のローラ２ｃが回転することによりシャフト５が下降する。シャフト５が下降するとき、図２に示すフォーク駆動部４０のローラ４０ｉはローラ２ｃとは反対方向に回転する。これにより、フォーク駆動部４０、保持部４ａ及び保持部４ｂは下降せず、Ｙ軸方向における特定の位置に静止する。従ってワーク吸着部３が単独で下降する。下降したワーク吸着部３に吸着された素材ワーク８ａがワークサポート１２に接したとき、図２に示す走行台２のローラ２ｃの回転が停止し、素材ワーク８ａはワーク吸着部３から開放される。以上により素材ワーク８ａのローディング動作が完了し、ワーク吸着部３、保持部４ａ及び保持部４ｂが上昇した後、レーザ加工機１３ではレーザ加工が開始される。

以下では図１３から図２２を用いてワーク搬送装置１００による製品ワーク１６ａのアンローディング動作を説明する。図１３から図２２は、ワークサポート１２上に載せられた製品ワーク１６ａが製品台車１７上に運搬されるまでの一連のアンローディング動作を説明するための図である。図１３から図２２には、積載素材８が載せられた素材台車９と、素材台車９の外側を取り囲むように設置された製品台車１７と、製品台車１７に載せられた蓄電制御部１６と、ワークサポート１２が設けられたレーザ加工機１３と、ワークサポート１２に載せられた製品ワーク１６ａとが示される。製品台車１７には、製品台車１７の水平面における移動を可能にする車輪１０が設けられる。

図１３はアンローディング動作時に走行台２が走行レール１上を移動する状態を示す図である。図２に示すローラ２ｂが回転することにより、走行台２はレーザ加工機１３に向かって走行レール１上を移動する。このとき、走行台２を貫通するシャフト５に設けられたワーク吸着部３、保持部４ａ及び保持部４ｂは一体となって水平移動する。

図１４はアンローディング動作時に走行台２がレーザ加工機１３の真上で停止した状態を示す図である。レーザ加工機１３の真上で図２に示すローラ２ｂの回転が停止する。ローラ２ｂに形成されたピニオンが走行レール１に形成されたラックに噛み合うため、ローラ２ｂの回転が停止することにより、Ｘ軸方向への走行台２の移動が抑制される。

図１５はアンローディング動作時にワーク吸着部３が下降する前に保持部４ａ及び保持部４ｂが開動作する状態を示す図である。保持部４ａ及び保持部４ｂが開動作する際、図２に示すフォーク駆動部４０のローラ４０ｉの回転が停止している。そのためＹ軸方向におけるフォーク駆動部４０の移動は抑制される。この状態において、図２に示す駆動部材４０ｊ及び駆動部材４０ｋがフォーク駆動部４０から突き出るように動作することにより、保持部４ａ及び保持部４ｂが互いに離れるようにＸ軸方向に移動する。

図１６はアンローディング動作時に下降した保持部４ａ及び保持部４ｂが製品ワーク１６ａを掴む前の状態を示す図である。図２に示す走行台２のローラ２ｃが回転することにより、シャフト５が下降する。このとき、図２に示すフォーク駆動部４０のローラ４０ｉの回転は停止している。そのためフォーク駆動部４０、保持部４ａ、保持部４ｂ及びワーク吸着部３は一体となって下降する。保持部４ａ及び保持部４ｂが、製品ワーク１６ａの下面よりも僅かに下側の位置に到達したとき、図２に示す走行台２のローラ２ｃの回転が停止する。

図１７はアンローディング動作時に保持部４ａ及び保持部４ｂが製品ワーク１６ａを掴むために閉動作する状態を示す図である。図２に示す駆動部材４０ｊ及び駆動部材４０ｋがフォーク駆動部４０の内部に収納されるように動作することにより、保持部４ａ及び保持部４ｂが互いに近づくようにＸ軸方向に移動する。ここで、前述したように、ワークサポート１２に形成された突起同士の間の隙間には、図２に示す櫛状部材４３ａ及び櫛状部材４３ｂを挿入できる。そのため、保持部４ａ及び保持部４ｂの閉動作時に、櫛状部材４３ａ及び櫛状部材４３ｂは、製品ワーク１６ａに干渉することなく、製品ワーク１６ａに下側に差し込まれる。これにより、製品ワーク１６ａが保持部４ａ及び保持部４ｂにより掴まれた状態になる。

図１８はアンローディング動作時に製品ワーク１６ａを掴んだ保持部４ａ及び保持部４ｂが上昇している状態を示す図である。保持部４ａ及び保持部４ｂが閉動作した後、図２に示す走行台２のローラ２ｃが回転することにより、保持部４ａ及び保持部４ｂが製品ワーク１６ａを掴んだ状態で、シャフト５、ワーク吸着部３、保持部４ａ及び保持部４ｂが一体となって上昇する。

図１９はアンローディング動作時に走行台２が製品台車１７に向かって走行レール１上を移動する状態を示す図である。図２に示すローラ２ｂが回転することにより、走行台２は製品台車１７に向かって走行レール１上を移動する。このとき、保持部４ａ及び保持部４ｂは製品ワーク１６ａを掴んだ状態で、シャフト５及びワーク吸着部３と一体となって水平移動する。

図２０はアンローディング動作時に走行台２が製品台車１７の真上で停止した状態を示す図である。製品台車１７の真上で図２に示すローラ２ｂの回転が停止する。ローラ２ｂに形成されたピニオンが走行レール１に形成されたラックに噛み合うため、ローラ２ｂの回転が停止することにより、Ｘ軸方向への走行台２の移動が抑制される。

図２１はアンローディング動作時にワーク吸着部３及びシャフト５と一体となって下降した保持部４ａ及び保持部４ｂが開動作する前の状態を示す図である。図２に示す走行台２のローラ２ｃが回転することによりシャフト５が下降する。シャフト５が下降するとき、図２に示すフォーク駆動部４０のローラ４０ｉの回転は停止している。下降した保持部４ａ及び保持部４ｂが、製品台車１７の上側に蓄積された蓄電制御部１６に接する直前で、図２に示す走行台２のローラ２ｃの回転が停止する。

図２２はアンローディング動作時に下降した保持部４ａ及び保持部４ｂが開動作するときの状態を示す図である。図２に示す駆動部材４０ｊ及び駆動部材４０ｋがフォーク駆動部４０から突き出るように動作することにより、保持部４ａ及び保持部４ｂが互いに離れるようにＸ軸方向に移動する。保持部４ａ及び保持部４ｂが互いに離れることにより、保持部４ａ及び保持部４ｂに掴まれていた製品ワーク１６ａが蓄電制御部１６の上に積み重ねられる。以上により製品ワーク１６ａのアンローディング動作が完了する。

以上に説明したようにワーク搬送装置１００は、走行レール上を移動する走行台と、走行台の下方に配置されたワーク吸着部と、走行台に設けられ前記ワーク吸着部を上下に駆動する上下駆動案内部と、吸着部を挟み込むようにワーク吸着部に載せられるフォーク部とを備え、フォーク部は、吸着部の上部から下部に延設され、互いに離反又は接近する一対の保持部を有し、一対の保持部は、吸着部が下降するとき、垂直方向における特定の位置に静止するように構成されている。これにより、ワーク搬送装置１００では、前述した従来技術のようにフォーク部をスイング動作させる必要がなく、フォーク部が動作するための空間を狭くすることができる。そのためワーク搬送装置１００の設置スペースを小さくでき、フォーク部４と走行レール１との間のスペースを小さくすることができ、工場内の省スペース化を図ることができる。またワーク搬送装置１００によれば、従来技術に比べて精度が良く、また動作速度が速く、製品を傷つけ難いという効果を奏する。すなわち特許文献１に開示される搬送装置は、パイプフォークをスイング動作させる必要があるためパイプフォークが製品の端部に擦れるて製品に大きな傷が残る可能性がある。また特許文献１に開示される搬送装置は、パイプフォークの動作時に支柱の接続点を支点にしてスイング動作する複雑な機構を要し複数の機構のクリアランスが積み重なりパイプフォークのスイング動作の精度が低下する。また特許文献１に開示される搬送装置は、パイプフォークをスイング動作させる必要があるため、回転半径の大きな動作を伴うことからパイプフォークの動作速度を向上させることが困難である。本実施の形態に係るワーク搬送装置１００によれば、フォーク部４が製品の全体に接するように動作するため製品の一部に大きな傷が残ることがなく、フォーク部４がＸＺ平面方向に動作するためスイング動作に比べてフォーク部４の動作速度を高めることができ、フォーク部４の動作をスライド機構で実現できるため動作機構の数が減り動作精度が向上する。

実施の形態２．
図２３は本発明の実施の形態２に係るワーク搬送装置１００がローディング動作する際、開動作した保持部４ａ及び保持部４ｂが支持する第１の固定ストッパー２１を示す図である。ローディング動作において、素材台車９上の素材ワーク８ａを取り出す下降動作時のフォーク駆動部４０、保持部４ａ及び保持部４ｂを、Ｙ軸方向における特定の位置に静止させるためには、図２に示すフォーク駆動部４０のローラ４０ｉを回転させる代わりに、第１の固定ストッパー２１を保持部４ａ及び保持部４ｂのそれぞれの下部に設けてもよい。

第１の固定ストッパー２１は、走行台２の筐体から下側に延びて、保持部４ａ及び保持部４ｂの下部に向かって折れ曲がるＬ字形状の部材でもよいし、走行台２と連動して動作する不図示の装置に設けられた棒状の部材でもよい。第１の固定ストッパー２１は、保持部４ａ及び保持部４ｂが開動作してワーク吸着部３が下降する前に、Ｚ軸方向に延びて保持部４ａ及び保持部４ｂを支持するように動作する。第１の固定ストッパー２１は、保持部４ａ及び保持部４ｂが閉動作した後、Ｚ軸方向に退避するように構成されている。実施の形態２に係るワーク搬送装置１００は、一対の保持部が互いに離反して開動作したときには一対の保持部を支持し、一対の保持部が互いに接近して閉動作したときに一対の保持部から離れるストッパーを備えるため、自由度の高いフレキシブルなワーク搬送装置１００が得られる。

実施の形態３．
図２４は本発明の実施の形態３に係るワーク搬送装置１００がローディング動作する際、開動作した保持部４ａ及び保持部４ｂが支持する第２の固定ストッパー２２を示す図である。ローディング動作において、ワークサポート１２上に素材ワーク８ａを載せる下降動作時のフォーク駆動部４０、保持部４ａ及び保持部４ｂを、Ｙ軸方向における特定の位置に静止させるためには、図２に示すフォーク駆動部４０のローラ４０ｉを回転させる代わりに、第２の固定ストッパー２２を保持部４ａ及び保持部４ｂのそれぞれの下部に設けてもよい。

第２の固定ストッパー２２は、走行台２の筐体から下側に延びて、保持部４ａ及び保持部４ｂの下部に向かって折れ曲がるＬ字形状の部材でもよいし、走行台２と連動して動作する不図示の装置に設けられた棒状の部材でもよい。第２の固定ストッパー２２は、保持部４ａ及び保持部４ｂが開動作してワーク吸着部３が下降する前に、Ｚ軸方向に延びて保持部４ａ及び保持部４ｂを支持するように動作する。第２の固定ストッパー２２は、保持部４ａ及び保持部４ｂが閉動作した後、Ｚ軸方向に退避するように構成されている。実施の形態３に係るワーク搬送装置１００は、一対の保持部が互いに離反して開動作したときには一対の保持部を支持し、一対の保持部が互いに接近して閉動作したときに一対の保持部から離れるストッパーを備えるため、自由度の高いフレキシブルなワーク搬送装置１００が得られる。

実施の形態４．
図２５はローディング動作又はアンローディング動作時にワーク搬送装置１００と連動して動作するレーザ加工機１３、パレット自動交換装置１４、製品台車１７及び素材台車９を平面視した図である。レーザ加工機１３に付随して設けられたパレット自動交換装置１４の上には、加工パレット１５ａが載せられ、加工パレット１５ａの上には、レーザ加工前の素材ワーク８ａが載せられている。レーザ加工機１３の上には加工パレット１５ｂが載せられ、加工パレット１５ｂの上には、レーザ加工機１３でレーザ加工された後の製品ワーク１６ｂが載せられている。

前述したように、ローディング動作が完了してワーク吸着部３及びフォーク部４が上昇した後、素材ワーク８ａはレーザ加工機１３に移され、レーザ加工機１３では素材ワーク８ａのレーザ加工が開始される。素材ワーク８ａが加工されることで、図２５に示す製品ワーク１６ｂとなる。製品ワーク１６ｂを製品台車１７へ搬送させるため、レーザ加工機１３が水平面に移動し、走行レール１の下に移動する。実施の形態４では、ワーク搬送装置１００の動作に連動してレーザ加工機１３及びパレット自動交換装置１４の位置が入れ替わるように構成されている。レーザ加工機１３及びパレット自動交換装置１４の移動は、不図示の制御装置により制御される。

一方、製品台車１７は、製品ワーク１６ｂが搬送されてきたとき、図１３から図２２に示すように、素材台車９の上にまたがるように移動する。製品台車１７及び素材台車９の移動は、不図示の制御装置により制御される。なお、製品台車１７及び素材台車９は、ワーク搬送装置１００の動作に連動して製品台車１７及び素材台車９の位置が入れ替わるように構成してもよい。

実施の形態４に係るワーク搬送装置１００は、水平面における位置が交互に入れ替わるように移動する製品台車１７及び素材台車９を備え、又は垂直方向に互いに重なるように移動する製品台車１７及び素材台車９を備えるため、省スペース化を図ることができる。

また実施の形態４に係るワーク搬送装置１００は、製品台車１７が素材台車９の上に位置するように構成されている。製品の取り出しは通常人手によるが、取出し高さが適切な位置になるため、実施の形態４に係るワーク搬送装置１００では、人が製品を取り扱い易くなるという効果が得られる。

なお実施の形態１〜４では、ワーク吸着部で素材ワークを保持し吸着搬送しているが、製品仕分装置などに見られるように製品ワークを、切抜いた部品と枠（スケルトン）とに分類する場合など吸着パッドの数及び配列を考慮したり吸着の群管理が必要となるが切断製品（部品）の吸着搬送用にワーク吸着部を使用するとしても適用範囲が拡大されて有効である。

また実施の形態１〜４では、パレット自動交換装置上で素材及び製品のやり取りをしているが、ローディング、アンローディングに時間を要しても構わない。この場合、加工時間が長くなり、生産性が減少するが、レーザ加工機上で直接素材ワーク及び製品ワークの載置又は取出しを行うこともコスト面と省スペース化に有効である。

また実施の形態１〜４では、レーザ加工機が１台の場合を示しているが、レーザ加工機はレールが伸びる方向に複数台設置されていてもよく、素材台車又は製品台車も同様に３台以上であってもよく、一体に走行するワーク吸着部及びフォーク部も複数あっても良く、レーザ加工機、台車、フォーク部の配列は実施の形態１〜４に限定されるものではない。このように構成しても上記と同様な発明の効果を奏することはいうまでもない。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１走行レール、１ａ隙間、２走行台、２ａ貫通孔、２ｂ，２ｃ，４０ｉローラ、３ワーク吸着部、３ａ，３ｂ，４０ａ，４０ｂ，４０ｄ一端部、３ｃ，４０ｃ，４０ｆ他端部、４フォーク部、４ａ，４ｂ保持部、５，４４ａ，４４ｂシャフト、６吸着パッド、６ａスカート部、６ｂ接続管、８積載素材、８ａ素材ワーク、９素材台車、１０車輪、１１レール、１２ワークサポート、１３レーザ加工機、１４パレット自動交換装置、１５ａ，１５ｂ加工パレット、１６蓄電制御部、１６ａ，１６ｂ製品ワーク、１７製品台車、２１第１の固定ストッパー、２２第２の固定ストッパー、４０フォーク駆動部、４０ｅ第１の溝、４０ｇ第２の溝、４０ｈ貫通孔、４０ｊ，４０ｋ駆動部材、４１ａ，４１ｂスライダ、４２ａ，４２ｂ
延設部、４３ａ，４３ｂ櫛状部材、１００ワーク搬送装置。

Claims

走行レール上を移動する走行台と、
前記走行台の下方に配置されたワーク吸着部と、
前記走行台に設けられるシャフトを有し、当該シャフトが上下動することにより前記ワーク吸着部を上下に駆動する上下駆動案内部と、
前記ワーク吸着部を挟み込むように摺動動作するフォーク部と、
前記ワーク吸着部と前記走行台との間の前記シャフトに設けられ、前記フォーク部を駆動するフォーク駆動部と
を備え、
前記フォーク部は、
前記ワーク吸着部が上下するときには前記フォーク駆動部に形成された溝に案内され互いに離反して開動作し、前記ワーク吸着部が上下しないときには前記溝に案内され互いに接近して閉動作する一対の保持部を備え、
前記一対の保持部は、前記ワーク吸着部が上下しないときには前記フォーク駆動部の上側に位置するスライダを備えることを特徴とするワーク搬送装置。
前記一対の保持部は、前記ワーク吸着部が上下動するとき、特定の位置に静止することを特徴とする請求項１に記載のワーク搬送装置。
水平面における位置が交互に入れ替わるように移動する製品台車及び素材台車を備え、又は垂直方向に互いに重なるように移動する製品台車及び素材台車を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワーク搬送装置。
前記製品台車は前記素材台車の上に位置することを特徴とする請求項３に記載のワーク搬送装置。
前記一対の保持部が互いに離反して開動作したときには前記一対の保持部を支持し、前記一対の保持部が互いに接近して閉動作したときに前記一対の保持部から離れるストッパーを備えることを特徴とする請求項２に記載のワーク搬送装置。