JP6679871B2 - 支持搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送装置および支持搬送装置に関し、さらに詳しくは、対象物を保持して搬送することができる搬送装置、そして、そのような搬送装置と対象物を支持する支持装置とを含む支持搬送装置に関する。

加工装置において、２つの位置の間で対象物（ワーク）を移動させる搬送装置が用いられる場合がある。例えば、特許文献１に、プレス装置の搬送機構が開示されている。この搬送機構は、加工前のワークを供給部よりプレス部に搬送するワーク搬入手段と、加工後のワークをプレス部より収容部へ搬送するワーク搬出手段とを備えている。ワーク搬入手段およびワーク搬出手段においては、それぞれチャックハンドを用いてワークを保持する。

特開平１０−２８６６９９号公報

特許文献１に示されるように、チャックハンドを用いてワークを搬送する場合には、ワークを対向する方向から挟み込んで保持するのが一般的である。例えば、ワークがリング状である場合には、リングの円柱状の側面を挟み込んで把持するのが一般的である。しかし、そのようなチャックハンドにおいては、把持すべきリングがチャックハンドに対して傾斜して配置されている場合等、ワークの状態によっては、ワークを安定に把持できないことがある。すると、搬送中にワークが落下したり、大きくワークの姿勢が崩れたりという問題が生じる可能性がある（図８参照）。また、この種のチャックハンドにおいては、ワークの形状や寸法が変化した際に、型替えや段替えを行う必要が生じる。

本発明が解決しようとする課題は、貫通孔を有する対象物を、対象物の形状や寸法によらず、安定して搬送することができる搬送装置を提供すること、また、そのような搬送装置に加えて、対象物を支持する支持装置を備えた搬送支持装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明にかかる搬送装置は、対象物を搬送する搬送装置において、基部と、基部の姿勢および配置の変更を駆動する駆動部と、前記基部に取り付けられ、前記基部から遠ざかる前方と、前記基部に近づく後方との間で進退運動可能な押さえ部材と、前記基部から前方に向かって延び、少なくとも１本が前記押さえ部材の進退方向に交差する方向に移動可能な、複数のアーム部材と、前記複数のアーム部材のそれぞれの先端に固定され、前記押さえ部材によって前方に押し出された前記対象物に、前方から接触することができる複数の爪部材と、を有するものである。

ここで、前記押さえ部材は、前記駆動部によって前記基部の姿勢および配置が変化される間、前記対象物に前方に向かう力を加え続けるものであるとよい。

前記搬送装置は、前記複数の爪部材と前記押さえ部材の間に、前記対象物を複数並べて保持することができるものであるとよい。

前記駆動部は、前記爪部材が前記押さえ部材に対して重力方向下方に配置される状態まで、前記基部の姿勢を変化させられるものであるとよい。

本発明にかかる支持搬送装置は、重力方向に交差する方向に軸を向けた串状の支持部材を有する支持装置と、上記のような搬送装置と、を有するものである。

ここで、前記支持装置は、前記支持部材を基端において固定する壁面と、前記支持部材の基端と前記壁面の間に設けられた当接部材と、をさらに有し、貫通孔を有する対象物を前記支持部材に掛け、前記当接部材に当接させた状態において、前記壁面と前記対象物の間に、前記搬送装置の前記複数の爪部材が進入可能な空隙が形成されるとよい。

上記発明にかかる搬送装置においては、搬送すべき対象物を押さえ部材の前方に配置した状態で、アーム部材を対象物の進退方向に交差する方向に移動させて、アーム部材で対象物を挟み込むとともに、押さえ部材を前進させて対象物に力を加え、対象物を前方の爪部材に押し付けることで、対象物を保持することができる。この状態で、駆動部によって基部の姿勢および配置を変化させることで、対象物を搬送することができる。この際、対象物を外側からアーム部材で挟み込むだけでなく、その挟み込みの方向と交差する方向に、押さえ部材から爪部材に向かう力を対象物に加えて対象物を保持するので、アーム部材だけを用いる場合のように、ある１つの面内における挟み込みの力だけで対象物を保持する場合よりも、対象物を安定に保持することができる。対象物の形状等の要因により、搬送すべき対象物の姿勢が不安定になっていても、押さえ部材によって対象物を爪部材や外部の壁面等に押し付けることで、強制的に対象物の姿勢を安定化させることもできる。また、対象物が様々な形状や大きさを有していても、アーム部材および押さえ部材の移動量を調整するだけで、安定に搬送することが可能である。

ここで、押さえ部材が、駆動部によって基部の姿勢および配置が変化される間、対象物に前方に向かう力を加え続けるものである場合には、対象物を強固に保持できるため、搬送中に、基部の姿勢および配置が大きく変化されても、アーム部材や爪部材、押さえ部材に対する対象物の姿勢が変化しにくい。これにより、特に安定して対象物を搬送することができる。

搬送装置が、複数の爪部材と押さえ部材の間に、対象物を複数並べて保持することができるものである場合には、搬送を効率的に行うことができる。この際、爪部材に接触するのは、最も前方に配置された対象物のみとなるので、爪部材による各対象物への影響を小さく抑えることができる。

駆動部が、爪部材が押さえ部材に対して重力方向下方に配置される状態まで、基部の姿勢を変化させられるものである場合には、搬送中に対象物の向きが大きく変化することになるが、アーム部材と爪部材、押さえ部材の協働により、対象物を強固に保持できるため、このような状況でも安定に搬送を行うことができる。

上記発明にかかる支持搬送装置によると、貫通孔を有する対象物を支持部材にかけて、支持装置にて支持することができる。この状態において、支持部材に掛けられた対象物の側方から搬送装置のアーム部材を対象物に接触させるとともに、押さえ部材で爪部材に向かって対象物を押し付けたうえで、駆動部によって基部を後方に移動させれば、対象物を支持装置から外し、搬送することができる。これにより、支持装置から搬送装置への対象物の受け渡しを簡素な操作で行い、搬送装置によって対象物を安定に搬送することができる。

ここで、支持装置が、支持部材を基端において固定する壁面と、支持部材の基端と壁面の間に設けられた当接部材と、をさらに有し、貫通孔を有する対象物を支持部材に掛け、当接部材に当接させた状態において、壁面と対象物の間に、搬送装置の複数の爪部材が進入可能な空隙が形成される場合には、上記のように支持部材から対象物を外す際に、一旦対象物を支持部材の基端部に設けられた当接部材に押しつけて姿勢を安定させてから、アーム部材を対象物に接触させることで、特に安定に対象物を保持し、搬送することができる。特に、当接部材に対象物を当接させた状態において、支持部材の壁面と対象物の間に搬送装置の爪部材を進入させることができるので、当接部材が設けられず、壁面と対象物の間に十分な空隙が形成されない場合と比較して、対象物の姿勢の安定化と爪部材をワークＷの前方へ配置する操作の簡便化を達成することができる。

本発明の一実施形態にかかる搬送装置を示す斜視図である。 搬送装置が支持装置から集積部にワークを搬送する工程を説明する図であり、（ａ）から（ｃ）の順に工程が進められる。 図２の続きを示す図であり、（ａ）→（ｂ）→（ｃ），（ｄ）の順に工程が進められる。（ｃ）は、集積部への集積時の状態を集積用チャックを除いて示す側面図であり、（ｄ）は、集積部への集積時におけるアーム部材および爪部材と集積用チャックの位置関係を示す平面図である。 当接部材にワークを押し付けた状態を示す図であり、（ａ）は側面から見た状態、（ｂ）は壁面側から見た状態（図（ａ）中のＡ矢視）である。 上記搬送装置を含んで構成される熱間鍛造品の熱処理システムの概略を示す一部透視平面図である。 上記熱処理システムを構成する搬入装置の例を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は先端部の側面図である。 上記搬入装置によってワークを搬送している状態を示す側面図である。 搬送装置が押さえ部材を有さないとした場合に、貫通孔の壁面にテーパを有するワークを保持した状態を示す側面図であり、（ａ）は支持部材に掛けたワークを保持する時の状態、（ｂ）はワークを搬送している時の状態を示している。

以下、本発明の一実施形態にかかる搬送装置について、図面を参照しながら説明する。

［熱処理システムの概要］
まず、図５を参照しながら、本発明の一実施形態にかかる搬送装置１、および搬送装置１を含んで構成される熱処理システム１００について簡単に説明する。熱処理システム１００に含まれる搬送装置１と支持装置２が、本発明の一実施形態にかかる支持搬送装置を構成する。

熱処理システム１００においては、熱間鍛造を受けた高温の状態のワーク（対象物）Ｗを搬送し、焼ならし等の熱処理に供する。対象とするワークＷは、貫通孔Ｗ１を有していれば、どのような形状を有していてもかまわないが、ここでは円筒状（リング状）のワークＷを扱う。なお、本熱処理システム１００においては、支持装置２をはじめ、構成装置の多くにおいて、串状部材に掛けることでワークＷを保持するので、ワークＷを貫通孔Ｗ１を有するものとしているが、本発明の一実施形態にかかる搬送装置１自体は、搬送に貫通孔Ｗ１を利用するものではないので、貫通孔Ｗ１を利用してワークＷを保持する支持装置２のような装置と組み合わせずに、搬送装置１を使用する場合には、貫通孔Ｗ１を有さないワークＷを搬送対象とすることができる。

図５に示すように、本熱処理システム１００は、ワークＷの移動経路に沿って上流から、供給装置８０、受け渡し装置４０、搬入装置３０、熱処理炉５０、本発明の一実施形態にかかる搬送装置１、集積部７０を備えている。そして、熱処理炉５０の内部に、支持装置２が設けられている。

供給装置８０は、図示しない鍛造装置にて熱間鍛造を受けたワークＷを、矢印ａ１で示すように、１つずつ順に供給する。受け渡し装置４０においては、供給装置８０から供給された５個のワークＷを、矢印ａ２で示すように、１つずつ、受け渡し用串部材４１に掛ける。そして、受け渡し用串部材４１は、矢印ａ３で示す位置の移動を経たうえで、第一受け渡し工程ｐ１において、５個を１単位として、ワークＷを搬入装置３０に受け渡す。

熱処理炉５０は、開口部として搬入口５２および搬出口５３を有する加熱炉である。熱処理炉５０の内部には、支持装置２が設置されている。支持装置２は、熱処理炉５０中心に立設された円筒状の壁面２２と、壁面２２に基端を固定して、略水平な軸を壁面２２から外側に放射状に突出させた複数の串状の支持部材２１を有している。支持部材２１の基端と壁面２２の間には、略Ｔ字型の当接部材２３が設けられている（図４参照）。熱処理炉５０においては、支持部材２１にワークＷを掛けた状態で、支持装置２を中心軸の周りに回転させる（回転ｒ）。これにより、支持部材２１に掛けられたワークＷは、熱処理炉５０の内部を移動しながら、焼ならし等の熱処理を施される。

搬入装置３０は、搬入口５２からワークＷを５個１組で熱処理炉５０内に搬入し、第二受け渡し工程ｐ２において、支持部材２１に移動させる。支持部材２１に掛けられたワークＷは、搬出口５３に相当する位置まで回転する間に熱処理を受け、第三受け渡し工程ｐ３において、５個１組のまま、搬送装置１に移される。搬送装置１は、受け取ったワークＷを、熱処理炉５０の搬出口５３から搬出する。そして、搬送装置１は、搬出したワークＷを、第四受け渡し工程ｐ４において、軸を略鉛直にして集積部７０に集積する。集積部７０に集積されたワークＷは、ワークＷを囲む円周上に立設された３個の集積用チャック７１によって外周から押さえられる。集積部７０に集積されたワークＷは、その後、５個１組の構造をばらされ、冷却等の処理を受ける。

［搬送装置の構成］
次に、本発明の一実施形態にかかる搬送装置１の構成について、主に図１を参照しながら説明する。本明細書においては、搬送装置１の構造を説明するにあたり、ｘ，ｙ，ｚの各方向を図１のように定義する。つまり、基部１１の面に直交し、基部１１から遠ざかる方向を＋ｘ方向とし、ｘ軸方向に直交する基部１１上の２つの軸をｙ軸およびｚ軸とする。

本搬送装置１は、各部材を支持する基材として、基部１１を有する。基部１１は、駆動部としてのロボットアーム１２に取り付けられており、ロボットアーム１２によって、基部１１の姿勢および配置を自由に変更することができる。

基部１１には、４本の長尺状のアーム部材１３が設けられている。４本のアーム部材１３は、同じ長さを有し、それぞれ、ｙ軸およびｚ軸に平行な辺を有する矩形の頂点に基端を有して、＋ｘ方向に向かって延びている。アーム部材１３の長さは、ワークＷの厚さ（貫通孔Ｗ１の軸に沿った方向の寸法）の５倍以上とされ、少なくとも５個のワークＷをアーム部材１３の軸に沿って並べることができる。４本のアーム部材１３は、それぞれ±ｚ方向に可動であり、基端から全体で移動することができる。具体的には、図１で示す位置を原位置として、４本のうち＋ｚ側に位置する２本の上方アーム部材１３ａは、原位置から−ｚ方向に向かって移動することができ、４本のうち−ｚ側に位置する２本の下方アーム部材１３ｂは、原位置から＋ｚ方向に向かって移動することができる。各アーム部材１３の移動は、基部１１に設けられたシリンダ（不図示）によって駆動される。４本のアーム部材１３で囲まれた領域にワークＷを脱落しない状態で保持する観点から、４本のアーム部材１３がなす矩形のｙ軸に平行な辺の長さは、想定されるワークＷのうち最小のものの外径以下に設定されている。また、ｚ軸に平行な辺の長さは、各アーム部材１３が原位置にある状態において、想定されるワークＷのうち最大のものの外径よりも長く、かつ、各アーム部材１３が可動範囲の最も内側に移動した状態において、想定されるワークＷのうち最小のものの外径以下に設定されている。

４本のアーム部材１３の先端には、それぞれ板片よりなる爪部材１４が固定されている。各爪部材１４は、アーム部材１３の軸から、ｚ方向内側に向かって突出して設けられている。つまり、＋ｚ側に位置する上方アーム部材１３ａにおいては、爪部材１４が−ｚ方向に突出し、−ｚ側に位置する下方アーム部材１３ｂにおいては、爪部材１４が＋ｚ方向に突出している。

本搬送装置１にはさらに、板状の押さえ部材１５が設けられている。押さえ部材１５は、板面をｙｚ平面に平行にして、原位置にある４本のアーム部材１３がなす矩形の中央に相当する位置に配置されている。押さえ部材１５の寸法は、各アーム部材１３の可動範囲の全域において、いずれのアーム部材１３とも接触しないように、また、想定されるワークＷを前方に配置した状態で、そのワークＷの端面に接触可能なように設定されている。押さえ部材１５は、結合部材１６を介して、基部１１に固定されたシリンダ１７に結合されており、シリンダ１７に駆動されて、±ｘ方向に進退運動可能である。

本搬送装置１において、ワークＷを搬送するに際し、アーム部材１３の軸（ｘ軸方向）を略水平に配置し、各アーム部材１３を原位置とするとともに、押さえ部材１５を十分に−ｘ方向に後退させた状態で、円筒状のワークＷを押さえ部材１５の前方（＋ｘ側）に配置する。この際、ワークＷは、円筒の軸をｘ軸方向に向けて配置しておく。そして、上方アーム部材１３ａを−ｚ方向、下方アーム部材１３ｂを＋ｚ方向に移動させることで、４本のアーム部材１３のそれぞれを、ワークＷの側面（両端面に挟まれた円柱状の面）に接触させる。さらに、押さえ部材１５を前進させることで、ワークＷの後側の面に前方に向かう力を印加し、アーム部材１３の前方に設けられた爪部材１４に対して、ワークＷを押し付けることができる。爪部材１４は、ワークＷの端面に前方から接触する。このように、４本のアーム部材１３と爪部材１４、押さえ部材１５によってワークＷを保持した状態で、ロボットアーム１２によって基部１１の姿勢および配置の変化を駆動することで、ワークＷを搬送することができる。搬送中も、押さえ部材１５は、前方に向かう力をワークＷに印加し続け、ワークＷを爪部材１４に対して押し付けた状態を維持する。

［搬送装置によるワークの搬送］
ここで、熱処理炉５０の中に設けられた支持装置２の支持部材２１から、搬送装置１がワークＷを受け取る工程である第三受け渡し工程ｐ３、およびワークＷを搬送装置１から集積部７０に移動させる第四受け渡し工程ｐ４について、主に図２，３を参照しながら説明する。図５を参照しながら説明したように、第三受け渡し工程ｐ３においては、５個のワークＷを掛けた支持装置２の支持部材２１から、その５個のワークＷが一度に搬送装置１に移動される。そして、第四受け渡し工程ｐ４においては、５個のワークＷが一度に搬送装置１から集積部７０に移動される。

まず、ワークＷを移動させる前の初期状態においては、図２（ａ）に示すように、熱処理炉５０の搬出口５３に相当する回転位置に達した支持部材２１の軸に、ワークＷが５個掛けられている。支持部材２１の基端部と壁面２２の間には、当接部材２３が固定されている。当接部材２３は、図４に示すように、支持部材２１の基端の位置を中心に、略水平方向両側に突出した水平腕部２３ａと、略鉛直方向下向きに突出した下方腕部２３ｂを有する略Ｔ字形に形成されている。当接部材２３の厚さは、搬送装置１の爪部材１４の厚さよりも大きくなっている。図２（ａ）に示した初期状態において、ワークＷは必ずしも支持部材２１の基端の位置で当接部材２３に当接しているわけではない。

一方、初期状態において、搬送装置１は、搬出口５３から熱処理炉５０に進入している。この際、搬送装置１は、図２（ａ）のように、４本のアーム部材１３の軸を支持部材２１の軸に平行にし、原位置とした上方アーム部材１３ａを上方、同じく原位置とした下方アーム部材１３ｂを下方に配置した状態にある。そして、４本のアーム部材１３がなす矩形の略中央部において支持部材２１に掛けられたワークＷと対向している。

上記のような初期状態から、基部１１に支持されたアーム部材１３が、ロボットアーム１２によって、支持部材２１の基端側（＋ｘ方向）に前進される（運動ｍ１）。アーム部材１３の前進は、図２（ｂ）のように、爪部材１４が支持装置２の壁面２２に当接するまで続けられる。この状態において、上方アーム部材１３ａおよび下方アーム部材１３ｂはそれぞれ、５個のワークＷがなす列の上方および下方に配置されている。

次に、図２（ｃ）のように、搬送装置１の押さえ部材１５をアーム部材１３の先端側に前進させる。これにより、押さえ部材１５は、支持部材２１に掛けられたワークＷの、支持部材２１の先端側の端面に接触し、この端面に支持部材２１の基端側に向かう力ｆ１を印加する。これにより、５個のワークＷは、相互の間に間隙を有さず、端面を略鉛直方向に揃えた状態で整列され、当接部材２３に押し付けられる。押さえ部材１５からの力ｆ１は、この後、搬送中も印加された状態に維持される。

そして、図３（ａ）のように、ワークＷの上方に配置された上方アーム部材１３ａを下方に移動させるとともに、ワークＷの下方に配置された下方アーム部材１３ｂを上方に移動させる（運動ｍ２）。これにより、ワークＷの側面に下方アーム部材１３ｂが下方から接触し、さらにはワークＷを上方に持ち上げる。また、ワークＷは、上方の側面にて、上方アーム部材１３ａに接触する。その結果、各ワークＷが４本のアーム部材１３に側面で接触した状態となる。この際、爪部材１４は、当接部材２３に当接したワークＷと壁面２２の間に形成された空隙に進入する（図４参照）。

この状態から、図３（ｂ）に示すように、基部１１に支持されたアーム部材１３を、ロボットアーム１２によって基端側（−ｘ方向）に退避させる（運動ｍ３）。これにより、５個のワークＷが、アーム部材１３に囲まれ、押さえ部材１５と爪部材１４の間に挟み込まれて保持された状態で、支持装置２の支持部材２１を脱する。なお、図３（ａ）の状態においては、当接部材２３と爪部材１４の厚さの差に起因して、当接部材２３に当接したワークＷと爪部材１４の間に空隙が生じている場合があるが、押さえ部材１５によってワークＷを前方に押し出す力ｆ１を加え続けていることにより、アーム部材１３の退避動作の初期において、押さえ部材１５がワークＷを爪部材１４に向かって押し付けるので、図３（ｂ）のように、この空隙が解消される。

ワークＷを支持した支持装置２は、熱処理炉５０の搬出口５３をそのまま脱出し、集積部７０が設けられた位置までワークＷを搬送する。搬送中も押さえ部材１５はワークＷに前方に向かう力ｆ１を印加しつづけ、ワークＷを爪部材１４に押し付けて、爪部材１４との間に強固に挟み込んだ状態を維持する。

搬送装置１は、第四受け渡し工程ｐ４において、集積部７０にて、軸を略鉛直にした状態でワークＷを放出するために、搬送の途中で、姿勢を大きく変更し、略水平であったアーム部材１３を略垂直にし、爪部材１４を押さえ部材１５に対して重力方向下方に配置した状態とする。図３（ｄ）および図５に示したとおり、集積部７０においては、３個１組の集積用チャック７１が設けられている。３個の集積用チャック７１は、円周上に配置されており、円周の中心に対して内側および外側に開閉運動可能である。集積用チャック７１を最も外側に開いた状態で、ワークＷの外形よりも外側に位置することが可能であり、第四受け渡し工程ｐ４において搬送装置１がワークＷを集積部７０に搬送するに際し、集積用チャック７１を最も外側に開いておく。そして、搬送装置１が、開いた３つの集積用チャック７１に囲まれた領域に、軸を略鉛直にした状態のワークＷを配置する。この際、搬送装置１は、図３（ｃ），（ｄ）のように、その領域にワークＷの端面の位置を合わせた状態で、保持したワークＷを下降させる。また、図３（ｄ）のように、爪部材１４およびアーム部材１３と３つの集積用チャック７１とが干渉しないように、２本の上方アーム部材１３ａは、集積用チャック７１の１つを挟む位置に、２本の下方アーム部材１３ｂは、残りの集積用チャック７１の間の位置に配置される。なお、図３（ｃ）では、集積用チャック７１の記載を省略している。

その後、押さえ部材１５に印加していた力ｆ１を解除するとともに、各アーム部材１３を原位置に復帰させる。これにより、押さえ部材１５およびアーム部材１３、爪部材１４がワークＷから離れる。一方、３個の集積用チャック７１を円周の内側に向かって閉じ（運動ｍ４）、ワークＷの外周面に接触させる。ワークＷは、軸を略鉛直にして縦に積み上げられ、集積用チャック７１に外周を押さえられた状態で、集積部７０に集積される。そして、搬送装置１は、集積部７０を離れ、支持装置２からの次のワークＷの受け取りに備える。

［搬送装置による搬送の安定性等の効果］
本実施形態にかかる搬送装置１は、上記の構成を有することにより、以下のような作用効果を有する。

本搬送装置１においては、アーム部材１３と爪部材１４、そして押さえ部材１５の協働により、ワークＷを安定に保持して搬送することができる。もし、押さえ部材１５を有さず、アーム部材１３でワークＷを側面から挟み込むとともに、爪部材１４によってアーム部材１３の先端側からのワークＷの脱落を防止するだけであれば、ワークＷが、搬送中にアーム部材１３に囲まれた空間の中で姿勢を変化させたり、また、同時に搬送している複数のワークＷが相互に対して運動したりする可能性がある。すると、搬送を安定に遂行することができない。特に、上記のように、略水平に配置された支持部材２１からワークＷを受け取り、約９０°回転させて、軸を略垂直にして集積部７０に集積するというような大きな姿勢変化を伴う場合に、ワークＷの姿勢の不安定化は、ワークＷの脱落や複数のワークＷの相互衝突による損傷の発生等につながりうる。特に、図８（ａ）に示すように、ワークＷの貫通孔Ｗ１の壁面にテーパＷ２が設けられている場合等には、支持部材２１に掛けたワークＷが支持部材２１の軸に対して傾斜しがちである。このような状態のワークＷを、押さえ部材１５を有さない搬送装置によって、アーム部材１３と爪部材１４で挟み込んで搬送しようとすると、図８（ｂ）のように、アーム部材１３および爪部材１４で囲まれた空間の中で、ワークＷが倒れてしまう。すると、搬送中のワークＷの落下にもつながりうる。

これに対し、上記実施形態にかかる搬送装置１のように、アーム部材１３におよび爪部材１４に加えて、押さえ部材１５を有していれば、図２（ｃ）のように、支持部材２１の基端側にワークＷを押し付けて、強制的にワークＷを整列させ、しかも、その整列状態を維持したままで、ワークＷを搬送することができる。ワークＷの外形が円柱状に形成されていれば、図８のようにテーパＷ２を有している場合等、貫通孔Ｗ１の状態に関係なく、押さえ部材１５で当接部材３３に押し付けられることで、両端面を押さえ部材１５の面に平行な方向に向けた状態で、整列される。複数のワークＷの間に生じている間隙も解消される。

このようにワークＷを整列させたうえで、アーム部材１３でワークＷを側面から挟み込むことの効果に加え、その挟み込みと交差する方向に押さえ部材１５からワークＷに力ｆ１を及ぼし、爪部材１４に押し付けることの効果により、ワークＷを安定に保持することができる。複数のワークＷの間の衝突による傷の発生も抑えられる。さらに、搬送中にも、押さえ部材１５からワークＷに対して力ｆ１を印加し続けることで、図３（ｃ）のように、爪部材１４の側が下側に向くような大きな姿勢変更を行ったとしても、ワークＷを強固に保持した状態を安定に維持することができる。また、押さえ部材１５でワークＷを爪部材１４に向かって押しつける力ｆ１が、ワークＷの安定保持に大きな効果を及ぼすので、アーム部材１３によって側方からワークＷを挟む力は小さく済ませることができる。これにより、チャックハンド等の把持部材でワークＷの側面を強く挟む場合に比べ、ワークＷの側面に傷が生じる可能性を低減することができる。なお、爪部材１４も、ワークＷに傷を与える可能性のある部材ではあるが、複数のワークＷを搬送する場合に、爪部材１４に接触するのは、１つのワークＷの端面のみであり、他のワークＷに爪部材１４が傷を与える可能性はないので、複数のワークＷ全体として、傷の影響を少なく抑えることができる。

また、本搬送装置１においては、ワークＷの形状や寸法が変化しても、各アーム部材１３および押さえ部材１５の移動量を調整するだけで、種々のワークＷを保持することができる。よって、ワークＷの形状や寸法によらず、安定に保持し、搬送することができる。なお、上記では、４本のアーム部材１３を上下方向に可動としたが、さらに横方向（ｙ方向）にも可動としてもよい。さらに、アーム部材１３の数は４本に限られず、３本以上の任意の数を選択でき、それらのうち少なくとも１本を、ｘ軸に交差する方向に可動としておけばよい。ただし、アーム部材１４を４本とすれば、可動機構を簡素に構成することができる。

本搬送装置１は、ワークＷを保持し、受け渡す支持装置の形態を制限するものではないが、上記実施形態の支持装置２のように、重力に交差する方向に軸を向けた串状の支持部材２１を有し、貫通孔Ｗ１を有するワークＷをその支持部材２１に掛けて支持する支持装置を、搬送装置１と組み合わせ、支持搬送装置を構成して用いることで、搬送装置１における搬送の安定化および効率化の効果を一層高めることができる。搬送装置１によって、支持部材２１の基端側にワークＷを押し付けて姿勢を安定化させたうえでワークＷを保持することができる一方、ワークＷを支持部材２１の軸に沿って移動させるだけで、支持装置２から抜き取ることができるからである。

さらに上記実施形態にように、支持装置２において、支持部材２１の基端部に略Ｔ字形の当接部材２３を設けておくことで、搬送装置１によるワークＷの保持がとりわけ安定に行える。図４に、ワークＷを当接部材２３に押しつけて、搬送装置１の爪部材１４を、ワークＷと壁面２２の間の空隙に挿入した状態を示す。当接部材２３が、支持部材２１の基端部から水平に突出した水平腕部２３ａと下方に突出した下方腕部２３ｂを有することで、押さえ部材１５を用いて支持部材２１に掛けたワークＷを当接部材２３に押し付けた際に、ワークＷを、水平方向にも鉛直方向にも傾かせず、支持部材２１の軸に端面が垂直になった状態に、揃えることができる。さらに、爪部材１４よりも厚い当接部材２３の存在により、押さえ部材１５によって壁面２２側に押しつけられたワークＷと壁面２２との間に、爪部材１４の厚さよりも広い空隙が確保される。しかも当接部材２３がＴ字形に形成されており、水平腕部２３ａの上方と下方に爪部材１４を配置可能なだけの空間を有している。よって、図３（ａ）のように４本のアーム部材１３が上下からワークＷに接近する際に、爪部材１４が自動的にワークＷと壁面２２の間の空隙に進入される。そして、アーム部材１３をロボットアーム１２によって後退させれば、図３（ｂ）のように、爪部材１４がワークＷの端面を押さえた状態となる。

［搬入装置の構成］
最後に、上記熱処理システム１００で用いられる搬入装置３０の構成について、概略を説明する。搬入装置３０としても、熱処理炉５０からワークＷを搬出するのに用いられる上記で説明した搬送装置１と同じ構成を有するものを用いてもよい。しかし、搬入装置３０においては、受け渡し装置４０の略水平に配置された受け渡し用串部材４１に掛けられたワークＷを、略水平の配置のまま搬送して、支持装置２の支持部材２１に掛ければよく、軸を略鉛直にしてワークＷを集積部７０に集積する時のような大きなワークＷの姿勢変更は、必要でない。よって、ワークＷの脱落等を防止する目的で、ワークＷの姿勢をそれほど強固に安定化することは、要求されない。そこで、搬入装置３０は、上記搬送装置１よりもさらに簡素な構成とすることができる。搬入装置３０の構成の一例として、図６のようなものを挙げることができる。

図６に示す搬入装置３０は、各部材を支持する基材として、基部３１を有する。基部３１は、棒材を略箱状に形成した枠部３１ｂと、枠部３１ｂの先端に設けた板状の支持板３１ａを有する。基部３１は、駆動部としてのロボットアーム３２に取り付けられており、ロボットアーム３２によって、基部３１の姿勢および配置を自由に変更することができる。

基部３１の支持板３１ａには、中央部に、串状の保持部材３４が設けられている。保持部材３４は、軸を支持板３１ａの面に垂直にして、基端を支持板３１ａに固定されている。保持部材３４の長さは、ワークＷの厚さの５倍以上とされ、少なくとも５個のワークＷを掛けることができる。以下、保持部材３４の軸に沿って基端側から先端側に向かう方向を＋ｘ’方向とし、図６中に示すように、ｘ’，ｙ’，ｚ’の各軸を規定する。

搬入装置３０においてはさらに、保持部材３４と軸を平行しにして、支柱３６が設けられている。支柱３６は、保持部材３４から＋ｚ’方向に離れた位置に設けられ、保持部材３４の先端近傍まで延びている。保持部材３４と支柱３６の間の距離は、少なくとも支柱３６を保持部材３４に対して上方に配置した状態で、保持部材３４に掛けたワークＷが支柱３６に接触しないように定められている。支柱３６は、基部３１に固定された回転式エアシリンダ３８により、軸回転可能である。

支柱３６の先端には、細長い板片として形成された脱落防止部材３７が、長軸方向の一端において固定されている。回転式エアシリンダ３８によって支柱３６を軸回転させることで、脱落防止部材３７は、図６（ａ）中に実線で示した脱落防止位置と、点線で示した解除位置との間を移動可能となっている。脱落防止位置においては、脱落防止部材３７は、長軸を−ｚ’方向に向け、先端が保持部材３４に面した状態となる。解除位置においては、脱落防止部材３７は、脱落防止位置から９０°回動し、長軸をｙ’方向に向けた状態となる。

保持部材３４をワークＷの貫通孔Ｗ１に挿通し、ワークＷを保持部材３４に掛けようとする場合に、あるいは保持部材３４に掛けたワークＷを保持部材３４から外そうとする場合に、脱落防止部材３７を解除位置に配置しておけば、脱落防止部材３７がワークＷに接触してワークＷの掛け外しを妨げることはない。一方、保持部材３４にワークＷを掛けた状態で脱落防止部材３７を脱落防止位置に配置すれば、保持部材３４の先端と脱落防止部材３７の間に、ワークＷが通過可能な空隙が残らない状態となる。これにより、ワークＷが保持部材３４の先端から脱落しようとしても、ワークＷの＋ｘ’側に向いた面に脱落防止部材３７が接触することで、ワークＷの脱落が阻止される。

さらに、保持部材３４の基端側には、板状のプッシャ（押し出し部材）３５が設けられている。プッシャ３５は、基部３１に固定されたシリンダ３３に駆動されて、保持部材３４とは独立に、保持部材３４の軸に沿って、±ｘ’方向に進退運動可能である。プッシャ３５は、＋ｘ’方向に向いた面に、傾斜面３５ａを有している。傾斜面３５ａは、ｚ’軸方向に沿った直線的な傾斜を有しており、支柱３６および脱落防止位置にある脱落防止部材３７に近づく方向である＋ｚ’方向に向かって、保持部材３４の先端側の＋ｘ’方向へとせり出している。

保持部材３４にワークＷを掛けた状態で、プッシャ３５を＋ｘ’方向に前進させると、ワークＷの−ｘ’側の面にプッシャ３５の傾斜面３５ａを接触させることができる。そして、ワークＷに対して、＋ｘ’方向に向かう力を加えることができる。さらに、脱落防止部材３７を脱落防止位置に配置した状態で、プッシャ３５を前進させると、脱落防止部材３７に向かってワークＷを押し付け、プッシャ３５と脱落防止部材３７との間にワークＷを挟み込んで、図７に示したようにして、ワークＷを保持することができる。

図５に示した第一受け渡し工程ｐ１において搬入装置３０が受け渡し装置４０からワークＷを受け取るに際し、まず、受け渡し装置４０の受け渡し用串部材４１の先端面に、搬入装置３０の保持部材３４の先端面が突き合わせられる。脱落防止部材３７は、解除位置に配置され、ワークＷと接触しない状態となっている。この状態で、受け渡し用串部材４１の基端側に設けられた受け渡し用プッシャ（不図示）によって、ワークＷに対して、受け渡し用串部材４１の先端側に向かう力を印加し、ワークＷを保持部材３４に移動させる。そして、ワークＷを掛けた状態の保持部材３４を、ロボットアーム３２によって受け渡し用串部材４１から離す。

次に、脱落防止部材３７を脱落防止位置に配置する。そして、プッシャ３５を保持部材３４の先端側に向かって前進させ、ワークＷを押す（力ｆ’１）。これにより、５個のワークＷの間に生じていた空隙が解消され、各ワークＷが密着された状態で、５個のワークＷが脱落防止部材３７に押し付けられる。ワークＷを相互に密着させることで、搬送中のワークＷの間の衝突による傷の発生、およびワークＷの間の部位からの放熱を抑制することができる。

第一受け渡し工程ｐ１でワークＷを受け取った後、搬入装置３０は、図７のように、ワークＷを脱落防止部材３７とプッシャ３５の間に挟み込んで、ワークＷの脱落を防止した状態で、ワークＷを熱処理炉５０の搬入口５２の位置まで移動させる。そして、第三受け渡し工程ｐ３において、ワークＷを支持装置２の支持部材２１に受け渡す。この際、まず、搬入装置３０は、保持部材３４の先端面を支持部材２１の先端面に突き合わせる。次に、プッシャ３５からワークＷに印加していた力ｆ’１を一旦解除するとともに、脱落防止部材３７を解除位置に移動させる。そして、プッシャ３５を保持部材３４の先端側に前進させ、ワークＷを押して、支持部材２１に移動させる。さらに、支持部材２１に移動したワークＷをプッシャ３５で押し、支持部材２１の基端部に設けられた当接部材２３に押し付ける。

上記搬入装置３０においては、保持部材３４が、単純な串状の部材として構成されていることで、貫通孔Ｗ１さえ有していれば、形状や寸法によらず、種々のワークＷを保持部材３４に掛けて搬送することができる。また、プッシャ３５等を利用して、ワークＷを保持部材３４の軸に沿って基端側または先端側にスライドさせる操作を行うだけで、保持部材３４に対するワークＷの掛け外しを簡便かつ高速に行うことができる。さらに、本搬入装置３０においては、プッシャ３５を利用して、複数のワークＷの間に生じた空隙の解消と、脱落防止部材１との協働によるワークＷの挟み込みとを行うことで、ワークＷを安定に搬送することができる。なお、低速で搬送を行う場合等、ワークＷの脱落の可能性が低い場合には、脱落防止部材３７は必ずしも設けなくてもよい。また、プッシャ３５の前方の面には、必ずしも傾斜を設けなくてもよいが、傾斜面３５ａを設けておくことで、ワークＷの上側の部位が、優先的にプッシャ３５で押し出され、脱落防止部材３７に押し付けられた状態で、下側の部位が、保持部材３４の軸に沿って同じ位置まで達することになる。これにより、プッシャ３５での押し出し中に、ワークＷが大きく倒れて、姿勢が不安定化することが防がれる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

１ 搬送装置
１１ 基部
１２ ロボットアーム
１３ アーム部材
１３ａ 上方アーム部材
１３ｂ 下方アーム部材
１４ 爪部材
１５ 押さえ部材
１７ シリンダ
２ 支持装置
２１ 支持部材
２２ 壁面
２３ 当接部材
２３ａ 水平腕部
２３ｂ 下方腕部
３０ 搬入装置
４０ 受け渡し装置
４１ 受け渡し用串部材
５０ 熱処理炉
５２ 搬入口
５３ 搬出口
７０ 集積部
７１ 集積用チャック
８０ 供給装置
１００ 熱処理システム
Ｗ ワーク
Ｗ１ 貫通孔

Claims (8)

1. 貫通孔を有する対象物を搬送する搬送装置と、前記対象物を支持する支持装置と、を有し、
   前記搬送装置は、
   基部と、
   前記基部の姿勢および配置の変更を駆動する駆動部と、
   前記基部に取り付けられ、前記基部から遠ざかる前方と、前記基部に近づく後方との間で進退運動可能な押さえ部材と、
   前記基部から前方に向かって延び、少なくとも１本が前記押さえ部材の進退方向に交差する方向に移動可能な、複数のアーム部材と、
   前記複数のアーム部材のそれぞれの先端に固定され、前記押さえ部材によって前方に押し出された前記対象物に、前方から接触することができる複数の爪部材と、を有し、
   前記支持装置は、
   重力方向に交差する方向に軸を向けた串状の支持部材と、
   前記支持部材を基端において固定する壁面と、
   前記支持部材の基端と前記壁面の間に設けられた当接部材と、を有し、
   前記当接部材の厚さは、前記搬送装置の前記複数の爪部材の厚さよりも大きく、
   前記対象物を前記支持部材に掛け、前記当接部材に当接させた状態において、前記壁面と前記対象物の間に、前記搬送装置の前記複数の爪部材が進入可能な空隙が形成されることを特徴とする支持搬送装置。
2. 前記搬送装置において、前記押さえ部材は、前記駆動部によって前記基部の姿勢および配置が変化される間、前記対象物に前方に向かう力を加え続けることを特徴とする請求項１に記載の支持搬送装置。
3. 前記搬送装置は、前記複数の爪部材と前記押さえ部材の間に、前記対象物を複数並べて保持することができることを特徴とする請求項１または２に記載の支持搬送装置。
4. 前記支持装置の前記支持部材は、前記対象物を複数並べて掛けることができることを特徴とする請求項３に記載の支持搬送装置。
5. 前記搬送装置の前記駆動部は、前記爪部材が前記押さえ部材に対して重力方向下方に配置される状態まで、前記基部の姿勢を変化させられることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の支持搬送装置。
6. 前記支持装置の前記当接部材は、前記支持部材の基端の位置を中心に、水平方向両側に突出した腕部と、鉛直方向に突出した腕部と、を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の支持搬送装置。
7. 前記支持装置の前記支持部材は、水平方向に軸を向けており、
   前記搬送装置は、前記アーム部材を水平にした状態で、前記支持装置から、前記支持部材に掛けられた前記対象物を受け取ることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の支持搬送装置。
8. 前記搬送装置の前記押さえ部材の進退方向は、前記アーム部材が延びている方向に沿っていることを特徴とする請求項７に記載の支持搬送装置。

Images