JP6616918B2 - ワーク供給装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えばプレスブレーキなどの板材加工機の前側に、当該板材加工機に対して板状のワークを供給するワーク供給ロボットを備えた板材加工システムにおけるワーク供給装置に関する。さらに詳細には、ワーク供給ロボットが動作中であっても、ワーク供給ロボットの動作領域に対してワークを供給することができるワーク供給装置に関する。
従来、各種の加工機械に対して、ワーク供給ロボットを用いてワークを供給することが行われている。この場合、ワーク供給ロボットに対するワーク供給位置は、ワーク供給ロボットの動作範囲(動作領域)内に設定されている。したがって、ワーク供給位置へ新たなワークをセットするには、作業者の安全を図るために、ワーク供給ロボットの動作を一時停止する必要があった。したがって、加工機械の稼働率が低下するという問題があった。
そこで、ロボットの動作領域(作業領域)の周囲に安全柵を備えて、上記ロボットと作業者との干渉を回避して安全を図ることが行われている(例えば、特許文献1参照)。
特開2011−25390号公報
特許文献1に記載の構成は、ロボットの作業エリアを囲むように備えた安全柵の一部に、ロボット安全柵用搬入搬出装置を備えた構成である。上記のロボット安全柵用搬入搬出装置は、水平に回転自在な回転テーブルを備えた構成である。したがって、回転テーブルの一部は安全柵の内側と外側に位置することになる。よって、回転テーブルの外側部分へワークをセットし、回転テーブルを回転することにより、セットしたワークを安全柵の内側に位置決めし、ロボットに対して供給できる。
上記の構成によれば、ロボットの動作を一時停止することなく、ロボットの動作領域内へワークを供給でき、作業者の安全を図ると共に、例えばロボットの稼働率の向上を図ることができる。しかし、特許文献1に記載の構成においては、支持体によって回転テーブル上に支持された仕切壁が安全柵と一致することによって、安全柵全体を形成している。
したがって、回転テーブルの回転時には、仕切壁がロボットの動作領域内に入るものであり、場合によっては仕切壁とロボットとが干渉することがあり、さらなる改良が望まれていた。
本発明は、板材加工機の前側に備えられかつ前記板材加工機に対して板状のワークを供給するワーク供給ロボットと、前記ワーク供給ロボットの動作領域の周囲に備えられた安全柵とを具備した板材加工システムに用いられ、前記ワーク供給ロボットに対してワークを供給するワーク供給装置であって、前記ワーク供給ロボットの前側に前記安全柵の内側領域から外側領域にかけて備えられたベースフレームと、前記ベースフレームの左右両側にそれぞれ立設された一対のコラムと、前記一対のコラムの上部に備えられ、左右方向に延びたブリッジと、前記ベースフレームに前記内側領域と前記外側領域との間で前後方向へ移動自在に備えられ、複数のワークを載置するワーク載置台と、前記ワーク載置台が前後方向へ移動するための移動通路と、前記ブリッジに左右方向へ位置決め自在に備えられたスライダと、前記スライダに上下動自在かつ垂直な軸心回りに回動自在に備えられ、前記ベースフレームに対して前後方向へ移動自在に構成され、ワークを吸着自在なワーク吸着部と、を具備したことである。
本発明によればワーク供給ロボットの動作領域側である内側領域と反対側の外側領域との間を、ワーク載置台が往復動する構成である
したがって、ワーク供給ロボットの動作領域に侵入するのはワーク載置台のみでありワーク供給ロボットと干渉するものはなく、作業者の安全向上を図ることができる。
本発明の実施形態に係るワーク供給装置を備えた板材加工システムの全体的構成を概略的に示す平面図である。 本発明の実施形態に係るワーク供給装置を、安全柵の外側から見た場合の概略的な構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るワーク供給装置を、安全柵の内側から見た場合の概略的な構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るワーク供給装置の概略的な構成を示す平面図である。 ワークの一枚取り装置の概略的な構成を示す斜視図である。 ワークの一枚取り装置の概略的な構成を示す斜視図である。
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。まず、理解を容易にするために、安全柵を備えた板材加工システムの全体的構成について説明する。
図1に平面図でもって概念的、概略的に示すように、板材加工システム1は、板状のワークWを加工する板材加工機3を備えている。この板材加工機3としては、板状のワークWを折曲げ加工するプレスブレーキ、しごき曲げ機などの折曲げ加工機とすることができる。また、板材加工機3としては、ワークWを剪断加工する各種のプレス機械や、例えばタッピング加工するタッピングマシンとすることも可能である。すなわち、板材加工機3は、板状のワークWに対して種々の加工を個別に、または同時に加工可能な加工機とすることができる。
本実施形態においては、板材加工機3としてプレスブレーキを採用した場合について例示する。板材加工機3の前側(Y軸方向の前側)には、例えば特開2014−151385号公報に記載されているロボットと同様の構成のワーク供給ロボット5が備えられている。ワーク供給ロボット5の構成は既知であるが、簡単に説明すると次のように構成されている。
板材加工機3の前側には、左右方向(X軸方向)に長いガイド部材7が備えられており、このガイド部材7上には、スライドベース9が左右方向へ移動位置決め自在に備えられている。
スライドベース9上には、水平に旋回自在な旋回台11が備えられており、この旋回台11には、第1アーム13の基端部側が水平な軸心S1の回りに上下方向に揺動可能に支持されている。第1アーム13の先端部側には、軸心S1と平行な軸心S2回りに回動自在な第2アーム15の基端部側が支持されている。この第2アーム15の先端部側には、軸心S2と平行な軸心S3回りに回動自在な第3アーム17が支持されており、この第3アーム17の先端部には、ワークWをクランプ自在なワーククランプ19が備えられている。
したがって、ワーク供給ロボット5は、ガイド部材7に沿って左右方向へ移動位置決めすることができる。また、旋回台11を旋回することにより、ワーククランプ19を、図1に示すように、板材加工機3に対してワークWを供給する位置、及び水平に180°旋回した位置に位置決めすることができる。
ワーク供給ロボット5の動作領域(動作範囲)の周囲には、作業者が入り込むことを防止するための安全柵21が配置してある。ワーク供給ロボット5に対してワークWを供給するワーク供給装置23が、安全柵21と同列に配置してある。すなわち、安全柵21は、ワーク供給ロボット5の動作領域に対応した(動作領域を含む)内側領域25Aと内側領域25Aの反対側である外側領域25Bとに区画されている。換言すれば、安全柵21によって作業者が入らないように囲まれた範囲が内側領域25Aであり、作業者が自由に移動できる領域が外側領域25Bである。ワーク供給装置23も、内側領域25Aと外側領域25Bとを区画している。
既に理解されるように、ワーク供給ロボット5が動作する内側領域25Aと、作業者が作業する外側領域25Bは、安全柵21によって区画されているので、ワーク供給ロボット5と作業者が干渉するようなことはなく安全性が向上する。
ワーク供給装置23は、図1に示すように、ワーク供給ロボット5を間にして、板材加工機3の反対側に配置してある。なお、ワーク供給装置23は、前記反対側に限ることなく、ワーク供給ロボット5の左右方向の側方に配置することも可能である。ワーク供給装置23における本体フレーム27は、図1または図2に示すように構成してある。すなわち、ワーク供給装置23は、図1に示すように、外側領域25Bから内側領域25Aへ安全柵21を横切ったベースフレーム29を備えている。このベースフレーム29が安全柵21を前後方向に横切る位置付近の左右両側には左右のコラム31L,31R(図2参照)が一体的に立設してあり、この左右のコラム31L,31Rの上部には左右方向のブリッジ33が備えられている。すなわち、本体フレーム27の全体的構成は門型に構成してある。
ベースフレーム29は、内側領域25Aに位置する内側領域部分29Aと、外側領域25Bに位置する外側領域部分29Bとを備えている。ベースフレーム29の上面には、板状の複数のワークを上下方向に積層して載置自在な複数のワーク載置台35Aを前後方向に案内する複数のガイド部37Aと、ワークWを立てた状態でもって水平方向に適宜間隔を保持して載置自在な複数のワーク載置台35Bを前後方向に案内する複数のガイド部37Bとが左右方向に並列して備えられている。各ガイド部37A,37Bは、ベースフレーム29の上面において、内側領域25Aから外側領域25Bに亘って備えられている
したがって、各ワーク載置台35A,35Bは、内側領域25A内に移動位置決めすることができると共に、外側領域25Bに移動位置決めすることができる。ブリッジ33の下側であって、コラム31L,31Rの間には、図2に示すように、左右一対のシャッタ39L,39Rが個別に左右方向へ移動自在、すなわち、各ワーク載置台35A,35Bが前後方向に移動する移動通路MPを個別に開閉自在に備えられている。
シャッタ39L,39Rは、ブリッジ33に備えた例えば流体圧シリンダなどの開閉用アクチュエータ(図示省略)によって個別に開閉される。したがって、シャッタ39L,39Rが、例えば右側へ寄って重なった状態においては、右側のガイド部37Aを閉じて左側のガイド部37Bを開くことになる。逆に、シャッタ39L,39Rが左側に寄って重なった状態においては左側のガイド部37Bを閉じて、右側のガイド部37Aを開くことになる。両シャッタ39L,39Rが重なることなく左右両側に位置するときには、全てのガイド部37A,37Bを閉じることになる。
よって、両シャッタ39L,39Rによって全てのガイド部37A,37Bを閉じた状態においては、内側領域25Aと外側領域25Bとの連通が遮断される。したがって、内側領域25AにおいてのワークWの加工時に、例えば金型に過大な荷重が作用し、金型の一部が破損して飛散したような場合であっても、作業者の安全を確保できる。
既に理解されるように、ワーク載置台35A,35Bはベースフレーム29上において、内側領域25A、外側領域25Bへ移動できる。シャッタ39L,39Rによって、内側領域部分29Aと外側領域部分29Bとを遮断した状態に閉じることができる。したがって、ワーク載置台35A,35Bが内側領域部分29Aに位置するときには、ワーク載置台35A,35B上のワークWを、ワーク供給ロボット5に供給できる。このワーク供給ロボット5によって板材加工機3に対してワークWを供給し、ワークWを加工することができる。また、ワーク載置台35A,35Bがベースフレーム29上において外側領域部分29B上に位置するときには、ワーク載置台35A,35B上に、次に加工すべき新しいワークを載置(セット)することができる。すなわち、ワーク載置台35A,35Bは、例えばボールネジ機械やリニアモータなどから構成される往復作動機構(図示省略)によって、内側領域部分29Aと外側領域部分29Bとの間を往復動する。
上述のように、外側領域部分29Bに位置するワーク載置台35A,35BにワークWをセットする際、安全であるか否かを確認する対策が講じられている。すなわち、シャッタ39L,39Rの開閉を検知する、例えばリシットスイッチや近接スイッチなどの開閉検知手段(図示省略)が各シャッタ39L,39Rに対応して備えられている。したがって、各開閉検知手段が共にON状態にあるときには、各シャッタ39L,39Rが閉状態にあるものとして検出できる。一方の開閉検出手段がON状態にあり、他方の開閉検出手段がOFF状態の条件のときには、他方のシャッタが開状態にあるものとして検出できる。
また、ベースフレーム29において、外側領域部分29Bの左右両側には左右に対向した側壁41L,41Rが備えられている。この左右の側壁41L,41Rには、ベースフレーム29の外側領域部分29Bに位置するワーク載置台35A,35Bに対して、例えば作業者の手などが近接するように移動すると、物体が侵入したものとして検知する物体検知センサ43が備えられている。物体検知センサ43は、例えば複数のLEDを適宜の間隔で線状に配置した投光器45Aと、この投光器45Aに対向して、複数のフォトダイオードを適宜の間隔で線状に配置した受光器45Bとを備えた構成である。したがって、左右の側壁41L,41Rの間に、作業者の手などが侵入すると、危険状態が生じたものとして検出可能である。
ところで、外側領域部分29Bに位置するワーク載置台35A,35Bに対してワークWをセットする際には、物体検知センサ43が検知動作をしないようにすることが必要である。そこで、シャッタ39L,39Rの開閉動作に関連して、物体検知センサ43がON(有効)、OFF(無効)動作するように構成してある。すなわち、外側領域部分29Bに位置するワーク載置台35A,35Bに対してワークWをセットする場合は、各シャッタ39L,39Rが共に閉じた状態にあるときである。すなわち、各シャッタ39L,39Rに対応して備えられた開閉検知手段が各シャッタ39L,39Rの閉状態を検知して、共にON状態にあるときである。
したがって、開閉検知手段が共にON状態にあるときには、物体検知センサ43が検知動作を行わないようにする(例えば、物体検知センサ43の電流を遮断する)インタロック回路(図示省略)を制御装置(図示省略)に備えている。換言すれば、どちらか一方のシャッタ39L,39Rが開状態にあると、物体検知センサ43はON動作する有効な状態に保持される。よって、外側領域部分29Bに位置するワーク載置台35A,35Bに対してワークWをセットしようとするとき、一方のシャッタ39L,39Rが開状態にあると、物体検知センサ43が作業者の手の侵入を検知できる。このように、物体検知センサ43が物体を検知してON作動したとき、制御装置に備えた報知手段によって危険であることを報知することにより、危険を回避することができ、安全性が向上する。
ベースフレーム29における内側領域部分29Aに位置するワーク載置台35A,35B上のワークWを一枚ずつ取り出して、前記ワーク供給ロボット5へ受け渡し自在なワーク一枚取り装置47が備えられている。より詳細には、前記ブリッジ33の後面(Y軸方向の後面)には、図3に示すように、X軸方向(左右方向)のガイドレール部材49が水平に備えられている。このガイドレール部材49には左右方向に長いガイド部49Gが備えられており、このガイド部49Gには、スライダ51が左右方向へ移動位置決め自在に備えられている。
スライダ51を左右方向に移動位置決めするために、スライダ51には、サーボモータなどの走行用アクチュエータ53が備えられている。走行用アクチュエータ53によって回転されるピニオン(図示省略)が、ガイドレール部材49に設けられたラック(図示省略)と噛合している。したがって、制御装置の制御の下に走行用アクチュエータ53の駆動を制御することにより、スライダ51をガイド部49Gに沿って左右方向へ移動位置決めできる。
スライダ51には、旋回アーム55の基端部側が水平に回動(揺動)自在に備えられている。また、旋回アーム55の基端部には、旋回アーム55を旋回するためのサーボモータ等の旋回用アクチュエータ57が備えられている。旋回アーム55先端側にはボールねじスプライン59が備えられている。このボールねじスプライン59は、既知のように、ボールねじとボールスプラインとを組合せた構成である。したがって、旋回アーム55には、図5に示すように、ボールねじナット(図示省略)を正逆回転するサーボモータ61Aと、スプライン外筒(図示省略)を正逆回転するサーボモータ61Bとが備えられている。ボールねじスプライン59には、ボールねじスプライン軸63が垂直に備えられている。
既知のように、ボールねじスプライン59においては、サーボモータ61A,61Bの回転を互いに関連して制御することにより、ボールねじスプライン軸63を回転することなく上下動することができると共に、所望の位置で上下動を停止することができる。また、ボールねじスプライン軸63は、上下動することなく定位置において水平に回動することができる。
ボールねじスプライン軸63の下端部には、水平部65Hと垂直部65Vとを備えたL形状のブラケット65が一体的に備えられている。このブラケット65における垂直部65Vには、水平な回転軸(図示省略)を備えたサーボモータなどの回転用アクチュエータ67が装着してある。回転用アクチュエータ67の回転軸には、板状のワークWを吸着自在なワーク吸着部69Aまたはワーク吸着部69B(図6参照)を備えたL形状のブラケット71(図6参照)の垂直部が着脱交換自在に取付けてある。
ワーク吸着部69Aは、下面69Lに複数の吸着パッド(図示省略)を備えた構成であって、比較的大きな板状のワークWを吸着する。ワーク吸着部69Bは、筒状に形成してあって、先端部に吸着パッド73を備えた構成であって、比較的小さなワークに対応する。したがって、ワーク吸着部69A,69Bは、ワークWの形状、寸法等に対応して着脱交換して使用される。
既に理解されるように、ワーク一枚取り装置47は、ベースフレーム29における内側領域部分29Aの上方位置において、ガイドレール部材49に沿って左右方向へ移動位置決め自在である。すなわち、ワーク一枚取り装置47は、ベースフレーム29の内側領域部分29Aにおける各ガイド部37A,37Bに対応した上方位置に位置決めできる。
また、ワーク一枚取り装置47における旋回アーム55は水平に旋回自在であるから、旋回アーム55の先端側に備えたワーク吸着部69Aを、ベースフレーム29における内側領域部分29Aの各ガイド部37A,37Bに位置するワーク載置台35A,35Bの上方位置に位置決めすることができる。
ボールねじスプライン59におけるボールねじスプライン軸63を適宜に上下動すると共に水平に適宜に回動し、かつ回転用アクチュエータ67によってワーク吸着部69Aを適宜に回動し傾斜することにより、ワーク吸着部69Aに備えた吸着パッドを所望方向に指向することができる。換言すれば、ワーク吸着部69Aに備えた吸着パッドを所望方向に指向して上下動することができる。
したがって、ワーク載置台35A,35Bに載置されたワークWが適宜に傾斜している場合や、ほぼ垂直状態にある場合であっても、ワークWの傾斜等に対応してワーク吸着部69Aを傾斜することができ、ワーク吸着部69Aに備えた吸着パッドによってワークを吸着することができる。よって、例えばワークWが乱雑に積層してあって、最上部のワークWが任意の方向に傾斜しているような場合であっても容易に対応可能である。
前述のように、ワーク一枚取り装置47によってワークWの一枚取りを行ったとき、ワークWが密着した状態にあって二枚取りされることがある。そこで、ベースフレーム29における内側領域部分29AのX軸方向の一側部には、一枚取り検出器75(図3または図4参照)が備えられている。この一枚取り検出器75は、ワーク吸着部69Aに吸着されているワークWを上下方向から挟み込んで、ワークWの厚さが、予め設定されたワークWの厚さ以上であるか否かを検出することによって、ワークWが一枚取りされたか否かを検出する。
なお、上述の一枚取り検出器75の構成は既に知られた構成であるから、一枚取り検出器75の構成についての詳細な説明は省略する。
前述のように、ワーク一枚取り装置47によってワーク載置台35Aから一枚取りしたワークWが、一枚取り検出器75によって複数枚であることが検出された場合には、複数枚のワークWを、内側領域部分29Aに位置する別個のワーク載置台35A上載置する。ワーク一枚取り装置47によって、改めてワークWの一枚取りを行う。一枚取り検出器75によって一枚であることが検出された場合には、ワーク供給ロボット5に対してワークWの受け渡しが行われる。
上述の場合、ワーク供給ロボット5は、図1に示す状態から180°旋回して、ワーククランプ19は、ワーク一枚取り装置47側へ向けられる。ワーク一枚取り装置47に保持されているワークWを、ワーククランプ19によってクランプすることにより、ワーク一枚取り装置47からワーク供給ロボット5へワークWの受け渡しが行われる。
なお、ワーク一枚取り装置47によって一枚取りしたワークWを、所定位置に備えられたワーク保持部(図示省略)に一時的にワークWを保持する。このワーク保持部に保持されているワークWを、ワーク供給ロボット5のワーククランプ19でもってクランプすることも可能である。
以上の説明から理解されるように、本実施形態によれば、ワーク供給装置23に備えたワーク載置台35A,35Bを、ワーク供給装置23におけるベースフレーム29の内側領域部分29Aと外側領域部分29Bとの間を往復動することができる。ワーク載置台35A,35Bが往復移動する移動通路MPをシャッタ39L,39Rによって閉じることができる。
したがって、板材加工機3を一時停止することなくワークWを供給することができる。また、シャッタ39L,39Rによって内側領域部分29Aと外側領域部分29Bとの連通を遮断する(閉じる)ことができるので、安全性の向上を図ることができる。
また、本実施形態によれば、外側領域部分29Bにおいてワーク載置台35A,35Bに対してワークWをセットする際、シャッタ39L,39Rが開状態にあるときには、物体検知センサ43によって危険を検知することができ、安全性の向上を図ることができる。
また、ワーク一枚取り装置47においてワークWを吸着するワーク吸着部69A,69Bは、垂直な軸心回り及び水平な軸心回りに回動自在に備えられていると共に水平方向に移動自在に備えられている。したがって、ワーク載置台35A,35B上に載置されたワークWが乱雑に積層されて、ワークWの傾斜方向が任意の方向であっても、ワークWの傾斜に対応してワーク吸着部69A,69Bを傾斜することができる。よって、ワークWが乱雑に積層された場合であっても、容易に対応することができる。
なお、本発明は、前述した実施形態に限ることなく、適宜に変更することにより、その他の形態でもって実施することも可能である。すなわち、ワーク一枚取り装置47を省略して、ベースフレーム29における内側領域部分29Aに位置するワーク載置台35A,35B上のワークWを、ワーク供給ロボット5におけるワーククランプ19でもって直接クランプすることも可能である。
1 板材加工システム
3 板材加工機
5 ワーク供給ロボット
21 安全柵
23 ワーク供給装置
25A 内側領域
25B 外側領域
27 本体フレーム
29 ベースフレーム
29A 内側領域部分
29B 外側領域部分
35A,35B ワーク載置台
37A,37B ガイド部
39L,39R シャッタ
43 物体検知センサ
45A 投光器
45B 受光器
47 ワーク一枚取り装置
49 ガイドレール部材
51 スライダ
55 旋回アーム
59 ボールねじスプライン
63 ボールねじスプライン軸
65 L形状のブラケット
69A,69B ワーク吸着部
73 吸着パッド
75 一枚取り検出器

Claims (3)

  1. 板材加工機の前側に備えられかつ前記板材加工機に対して板状のワークを供給するワーク供給ロボットと、前記ワーク供給ロボットの動作領域の周囲に備えられた安全柵とを具備した板材加工システムに用いられ、前記ワーク供給ロボットに対してワークを供給するワーク供給装置であって、
    前記ワーク供給ロボットの前側に前記安全柵の内側領域から外側領域にかけて備えられたベースフレームと、
    前記ベースフレームの左右両側にそれぞれ立設された一対のコラムと、
    前記一対のコラムの上部に備えられ、左右方向に延びたブリッジと、
    前記ベースフレームに前記内側領域と前記外側領域との間で前後方向へ移動自在に備えられ、複数のワークを載置するワーク載置台と、
    前記ワーク載置台が前後方向へ移動するための移動通路と、
    前記ブリッジに左右方向へ位置決め自在に備えられたスライダと、
    前記スライダに上下動自在かつ垂直な軸心回りに回動自在に備えられ、前記ベースフレームに対して前後方向へ移動自在に構成され、ワークを吸着自在なワーク吸着部と、を具備したことを特徴とするワーク供給装置。
  2. 前記スライダに水平方向に旋回自在に備えられた旋回アームを具備し
    前記ワーク吸着部は、前記旋回アームの先端側に上下動自在かつ垂直な軸心回りに回動自在に備えられていることを特徴とする請求項1に記載のワーク供給装置。
  3. 前記旋回アームの先端側に備えられ、上下方向に延び、回転することなく上下動し、かつ定位置において上下動することなく水平に回動するボールねじスプライン軸を具備し、
    前記ワーク吸着部は、前記ボールねじスプライン軸の下端部に備えられていることを特徴とする請求項2に記載のワーク供給装置。
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