JP7100712B2

JP7100712B2 - ワークストッカ

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Publication number: JP7100712B2
Application number: JP2020551671A
Authority: JP
Inventors: 俊史鈴木; 秀雄合津
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2022-07-13
Anticipated expiration: 2038-10-18
Also published as: WO2020079803A1; JPWO2020079803A1

Description

本発明は、測定装置における調節を容易にしたワークストッカに関する。

ワークを順に搬送して加工を行う加工機械ラインには、加工前のワークを投入するため或は、加工後のワークを回収するためにワークストッカが用いられる。そうした加工機械ラインにはオートローダが組み込まれ、ワーク搬送ロボットによって工作機械やワークストッカなどに対し、ワークの受渡しが自動で行われる。その際、ワークストッカでは、ワーク搬送ロボットが同じ高さで受渡し作業を行えるように、昇降台によってワークを搭載するパレットの高さが調整される。そのため、ワークストッカには、パレットやそこに搭載されたえワークを一定の高さで停止させるための測定装置が設けられている。例えば、下記特許文献１には光電センサを使用した測定装置を使用したものが開示されている。特に、光電センサの調節が困難である点に関し、投光器と受光器とがフレキシブルアームによって支持される構成が記載されている。

特開２０００－１１７５５６号公報

前記従来例は、フレキシブルアームとして多関節アームが使用され、そのアームを捩じったり曲げたりして変形させることにより、投光器と受光器との調節作業にかかる手間が大幅に削減できるというものである。しかし、このような構成は、自由度が高いため調節がしやすいという効果はあるものの、可動範囲が広い分だけ構造が大きくなり、コンパクトに構成されたワークストッカの機体内に設置することは困難である。そして、そもそも光電センサを使用した高さ測定装置は、一対の投光器と受光器を取り扱う必要があるため、作業者が狭いワークストッカの機体内で行う調節作業は手間のかかるものであった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、測定装置における調節を容易にしたワークストッカを提供することを目的とする。

本発明の一態様におけるワークストッカは、ワークを搭載する複数のパレットを周状に並べて移動させるパレット移動装置と、前記パレット移動装置における前記パレットの移動進路上に設けられた受渡し位置にて前記パレットを昇降させるパレット昇降装置と、前記受渡し位置の上方に一定の高さ位置に取り付けられ、前記パレット昇降装置における測定対象物の昇降位置を鉛直方向から測定する高さ測定装置と、前記高さ測定装置からの検知信号に基づき前記パレット昇降装置を制御する制御装置とを有する。

前記構成によれば、パレット移動装置によって複数のパレットが周状に移動し、受渡し位置に移動したパレットがパレット昇降装置によって昇降する。その際、受渡し位置の上方に設置された高さ測定装置によってパレットなどの測定対象物の昇降位置が測定され、検知信号に基づきパレット昇降装置が制御される。この測定対象物の上方に設置された高さ測定装置は、従来の光電センサのように測定に際してワーク形状などの影響を受けにくく、容易に調節することもできる。

加工機械ラインの終端部分を示した正面図である。ワークストッカを中継装置から示した内部の側面図である。ワークストッカ内のパレット移動装置を簡易的に示した平面図である。パレット昇降装置を示した側面図である。パレット昇降装置を示した斜視図である。

次に、本発明に係るワークストッカの一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態のワークストッカは加工機械ラインの一部として構成されたものであり、図１は、加工機械ラインの終端部分を示した正面図である。具体的には、ワークストッカと、中継装置および工作機械が示されている。加工機械ライン１は、複数台の工作機械３が横並びに配置され、加工順に従ってワークＷを搬送するオートローダが組み込まれている。加工機械ライン１には、前面部分にワーク搬送ロボット４が移動する搬送空間が形成され、工作機械３の前方側からワークの受け渡しが行われるようになっている。

各工程の加工を終了したワークＷは、中継装置５やワークストッカ７へと送り込まれる。中継装置５には仮置き台５０１が設けられ、そこに置かれた加工済みのワークＷに対して検測などが行われるようになっている。中継装置５やワークストッカ７には、図示するように、多関節のワーク搬送ロボット４が横方向から進入してワークＷの受渡しが行われる。ワークストッカ７に対しては、中継装置５を通り越してワーク搬送ロボット４が届くように、中継装置５の横幅寸法が小さく設計されている。本実施形態では、工作機械３やワークストッカ７の横幅が４５０ｍｍとコンパクトであるが、中継装置５は更にその半分の２２５ｍｍである。

ここで、図２は、ワークストッカ７を中継装置５側から示した内部の側面図である。また、図３は、ワークストッカ７内に構成されたパレット移動装置を簡易的に示した平面図である。ワークストッカ７は、複数のパレット２１を長円形の進路に従って周方向に移動させるパレット移動装置１１がベース１５の上に構成されている。パレット移動装置１１は、走行台２２に対して３本の長い位置決めピン２３が上方に突き立てられており、パレット２１は、この位置決めピン２３に拘束されるようにして走行台２２の上に搭載されている。円盤形状のパレット２１は、放射状に３つのスリット２１１が形成され、３本の位置決めピン２３によってそれぞれが貫かれた状態で走行台２２に搭載されている。

パレット２１は、水平な姿勢を保ちながら、位置決めピン２３に沿って鉛直方向の移動が可能であり、その上には複数のワークＷが積み上げられるようになっている。パレット移動装置１１は、図３において一点鎖線で示す無端のローラチェーン２４に複数の走行台２２が連結されている。そのローラチェーン２４は、長手方向両端の円弧部に軸支された一対のスプロケット２６に掛け渡されており、一方のスプロケット２６には移動用モータが連結されている。また、ベース１５上には長円形の進路に従って複数のローラ２５（図４参照）が取り付けられ、ローラチェーン２４に連結された複数の走行台２２が、回転するローラ２５に支えられるようにして移動する構成がとられている。

パレット移動装置１１では、移動用モータの回転制御によって、ローラチェーン２４に連結された複数の走行台２２が一斉に移動し、所定のパレット２１が受渡し位置Ｐに止められるようになっている。受渡し位置Ｐは、ワーク搬送ロボット４によってワークＷの受渡しが行われる位置であり、ワークストッカ７では移動進路の長手方向端部に設けられている。そして、その受渡し位置Ｐに合わせるように、機体カバー１６の側壁には、図２において一点鎖線で示すような範囲に、ワーク搬送ロボット４が進入可能な作業窓２７が形成されている。本実施形態のワークストッカ７は、ライン終端部にあるためワーク搬送ロボット４からワークＷを受け取ることになるが、ライン始端部であれば受渡し位置Ｐのパレット２１からワークＷが取り出されることになる。

次に、ワークストッカ７は、受渡し位置Ｐのパレット２１を昇降させるパレット昇降装置１２が設けられている。図４及び図５は、パレット昇降装置１２を示した側面図と斜視図である。両図面では、走行台２２に設けられた３本の位置決めピン２３は省略されている。ワークストッカ７では、ワーク搬送ロボット４とのワークＷの受渡しが、移動進路上の受渡し位置Ｐにおいて、一定の受渡し高さＨで行われる。そのため、パレット昇降装置１２は、受渡し位置Ｐに停止したパレット２１を位置決めピン２３に沿って昇降させるよう構成されている。

パレット昇降装置１２は、ワークストッカ７の前端部に設けられ、ベース１５に対して支柱３１が鉛直方向に起立して固定されている。その支柱３１には、機内側の側面にスライドレール３２が鉛直方向に沿って固定され、そのスライドレール３２に対して昇降台３３のスライドが摺動可能に嵌め合わされている。そして、スライドレール３２に沿って摺動自在な昇降台３３には、昇降動作を行わせるための駆動機構が連結されている。その駆動機構は、支柱３１内部の上部と下部とに一対のスプロケット３７，３８が軸支され、昇降チェーン３９が掛け渡されている。そして、下方のスプロケット３８の回転軸には昇降用モータ４１が連結されている。

１本の昇降チェーン３９は、その両端が昇降台３３に固定された上下一対のブラケット３３３，３３５にそれぞれ連結され、昇降用モータ４１の回転を受けて周方向に送られるようになっている。昇降台３３は、上下に位置するスプロケット３７，３８の間で昇降チェーン３９に連結され、昇降用モータ４１の駆動制御によって昇降チェーン３９の送り量に従った高さ調節が可能になっている。そうした昇降台３３には、パレット２１を下から持ち上げるための支持プレート４２が固定さている。支持プレート４２は、二股形状であって、円形のパレット２１の周縁部分を左右両側と付け根部分の３個所において、下から支えて持ち上げるようにしたものである。

ワークストッカ７では、受渡し位置Ｐに停止したパレット２１が更に所定の高さにまで上昇して停止し、そこでワーク搬送ロボット４からのワークＷの受け取りが行われる。すなわち、パレット２１の上に複数のワークＷが積み重ねられるが、ワーク搬送ロボット４からの受渡しは常に一定の高さで行われる。そのため、パレット２１や、そこに搭載された一番上のワークＷが一定の受渡し高さに停止するように、昇降台３３を昇降させる昇降用モータ４１の駆動制御が行われる。これまでは光電センサが使用され、高さを検知した検知信号に基づいて停止制御が行われていたが、本実施形態では距離測定装置１３を使用した構成となっている。

機体カバー１６の内部には、図５に示すように骨組み１７が組まれており、距離測定装置１３は、機体カバー１６の天井部分に位置するように取り付けられている。骨組み１７には、４面に溝が形成されたアルミフレームが使用され、ほぼ９０度に湾曲した２本の縦フレーム５１の間に、天井部分に位置する横フレーム５２が連結されている。横フレーム５２の端部には金具５３が固定され、その金具５３を貫通したボルトが、縦フレーム５１の溝５１１内に入れられたナットに螺合している。よって、ボルトを緩めることにより、縦フレーム５１の溝５１１内をナットが移動することが可能になり、横フレーム５２の機体前後方向における位置の調整が可能となっている。

また、横フレーム５２には、ブラケット５５を介して距離測定装置１３が取り付けられている。ブラケット５５にはボルトが貫通し、そのボルトが横フレーム５２の溝５２１内に入れられたナットに螺合している。よって、ボルトを緩めることにより、横フレーム５２の溝５２１内をナットが移動することが可能になり、ブラケット５５に取り付けられた距離測定装置１３について、機体幅方向における位置調整が可能となっている。

距離測定装置１３は、半導体レーザを使用したレーザセンサによって構成されたものであり、照射されたレーザ光Lが測定対象物を反射して受光器へ入射することにより、受光時の変化に応じて測定対象物との距離の計測が行われる。本実施形態では、受渡し位置Ｐのパレット２１の上面或いは、その上に搭載されたワークＷの上面を測定面とし、その距離を測定するように距離測定装置１３が取り付けられている。その際、凹凸のあるワークＷの形状に応じ、横フレーム５２の機体前後方向の位置と、距離測定装置１３の機体幅方向における位置の微調整が行われる。

前述したように、ワーク搬送ロボット４とのワークＷの受渡しは一定の受渡し高さＨで行われる。この点、距離測定装置１３には、昇降するパレット２１やワークＷとの距離計測値について、受渡し高さＨを引き出すための閾値（距離Ｄ）が設定されている。そして、距離測定装置１３からは、距離計測値がその閾値を切った場合に制御装置１８へとＯＮ信号が送信され、それ以上の場合にはＯＦＦ信号が送信されるようになっている。ワークストッカ７には機体後部に制御装置１８が搭載され、各装置の駆動制御が行われるようになっている。なお、距離測定装置１３としては、レーザセンサ以外にも、例えば測定対象物に照射した超音波が受信部に到達するまでの所要時間に基づいて距離を計測するような超音波センサを使用したものであってもよい。

続いて、以上のような構成のワークストッカ７における作用効果を説明する。ワークストッカ７は、パレット移動装置１１によって複数のパレット２１が機内を移動し、加工機械ライン１の供給側であれば、ワークＷを搭載したパレット２１が受渡し位置Ｐに位置決めされ、本実施形態のように排出側に設置されたものであれば、加工済みワークＷを受け取るパレット２１が受渡し位置Ｐへと位置決めされる。具体的には、制御装置１８における移動用モータに対する回転制御によって、先ず、ローラチェーン２４の送り量が特定され、一斉に移動する複数の走行台２２のうち所定のものがパレット２１を載せて受渡し位置Ｐに位置決めされる。

次に、受渡し位置Ｐに位置決めされたパレット２１は、パレット昇降装置１２によって所定の高さにまで持ち上げられる。その受渡し高さＨは、ワーク搬送ロボット４が受渡し作業を行う高さであり、パレット２１だけの場合には、そのパレット上面が受渡し高さＨになるように位置決めされ、パレット２１にワークＷが搭載されている場合には、ワーク上面が受渡し高さＨになるように位置決めされる。なお、パレット２１に対するワークの搭載量は、積載総重量と位置決めピン２３の高さに対応して決められる。本実施形態の場合は最大５個のワークＷが重ねられるため、搭載するワークＷの数が多くなるに従い、受渡しの際のパレット２１の高さは徐々に低くなる。

所定のパレット２１が受渡し位置Ｐに送られて位置決めされると、その下には昇降台３３と一体の支持プレート４２が配置されている。昇降台３３は、昇降用モータ４１の駆動によって昇降チェーン３９に回転が与えられ、スライドレール３２に沿って上下方向に移動する。そこで、ワークストッカ７が、ワーク搬送ロボット４からワークＷを受け取る場合には、ローラ２５の高さに待機していた支持プレート４２が昇降台３３に従って上昇し、その支持プレート４２によってパレット２１が下から持ち上げられる。その際、パレット２１は、３本の位置決めピン２３にガイドされるようにして水平な姿勢を維持して移動する。

パレット２１に加工済みのワークＷが搭載されると、次の加工済みワークＷを受け取るため、パレット２１の高さはワーク１個分だけ下降する。すなわち、受渡し高さＨにパレット２１の上面が合わせられていたが、次の受取りでは搭載されているワークＷの上面が受渡し高さＨになるように位置決めされる。そのため、ワークＷの上面が受渡し高さＨに合うように、昇降用モータ４１の駆動によって昇降台３３が下降することとなる。こうして上下動するパレット２１或いはその上のワークＷには、上方に位置する距離測定装置１３からレーザ光Ｌが照射されている。その距離測定装置１３は、パレット２１又はワークＷを反射したレーザ光Ｌを基に、そのパレット２１などとの距離が計測され、その距離計測値が予め設定されている閾値（距離Ｄ）に達したか否かの確認が行われている。

パレット２１が受渡し高さＨにまで上昇して位置決めされる場合は、距離測定装置１３からＯＦＦ信号が制御装置１８へと送信され、その間はパレット２１が上昇する。そして、距離測定装置１３の距離計測値が閾値（距離Ｄ）を切った時点でＯＮ信号が制御装置１８へと送信され、パレット２１の上昇が停止して受渡し高さＨに位置決めされる。その後、ワークＷが重ねられる場合には、昇降台３３の下降に伴ってワークＷの上面までの距離が計測される。こうした下降時の位置合わせでは、距離測定装置１３から制御装置１８へと送信される信号が、受渡し高さＨを基準にＯＮ信号からＯＦＦ信号に切り替えられる。そこで、ＯＦＦ信号が制御装置１８へと送信され、ワークＷの下降が停止して受渡し高さＨに位置決めされることとなる。

よって、本実施形態のワークストッカ７によれば、パレット２１などの測定対象物を上方に設置した距離測定装置１３によって測定するため、従来の光電センサのようにワークＷの形状などの影響を受けにくく、パレット２１などを受渡し高さＨに正しく位置決めすることができる。そして、パレット２１などの測定対象物の上面にレーザ光Ｌを照射するため、薄型ワークであったとしても距離測定装置１３の調節作業は極めて容易である。また、距離測定装置１３は、機体カバー１６の天井部分に設置され、その下にはワーク搬送ロボット４が入る広い作業空間があるため、作業者による調整作業が行い易くなっている。

ワークストッカ７のパレット移動装置１１は、パレット２１を長円形の進路に従って周方向に移動させる構成であり、その長手方向端部に受渡し位置Ｐがあるため、距離測定装置１３も機体前部にある。そのため、ワークストッカ７は、横幅が４５０ｍｍのコンパクトな構造であって、従来のように光電センサを使用すると作業者が機内の奥に手を入れて調整作業を行うこともあるが、本実施形態であれば機体前方に立った作業者が簡単に距離測定装置１３の調整作業を行うことができる。しかも、距離測定装置１３の調整は、光電センサのように機器そのものを動かすことはほとんどなく、閾値の変更すなわち数値の入力だけでよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では距離測定装置１３によって測定される値について、閾値を受渡し高さＨを引き出すため距離Ｄだけとしているが、更により大きな距離の閾値を設定し、上昇速度を変化させる等してもよい。

１…加工機械ライン３…工作機械４…ワーク搬送ロボット５…中継装置７…ワークストッカ１１…パレット移動装置１２…パレット昇降装置１３…距離測定装置２１…パレット１７…骨組み１８…制御装置２３…位置決めピン２４…ローラチェーン２６…スプロケット３３…昇降台３９…昇降チェーン４１…昇降用モータ４２…支持プレートＤ…閾値（距離）Ｈ…受渡し高さＰ…受渡し位置Ｗ…ワーク

Claims

ワークを搭載する複数のパレットを周状に並べて移動させるパレット移動装置と、
前記パレット移動装置における前記パレットの移動進路上に設けられた受渡し位置にて前記パレットを昇降させるパレット昇降装置と、
前記受渡し位置の上方に一定の高さ位置に取り付けられ、前記パレット昇降装置における測定対象物の昇降位置を鉛直方向から測定する高さ測定装置と、
前記高さ測定装置からの検知信号に基づき前記パレット昇降装置を制御する制御装置と、
を有するワークストッカ。
前記パレットの移動進路は、ストッカ本体の前後方向に長い長円形であり、前記受渡し位置が、前記ストッカ本体の前部に位置する前記移動進路の長手方向端部である請求項１に記載のワークストッカ。
前記高さ測定装置は、パレットまたはワークの上面に照射したレーザ光の反射を基に、当該パレットまたはワークが設定された高さに達したことを検知し、前記制御装置に対して検知信号を発信するものである請求項１又は請求項２に記載のワークストッカ。
前記高さ測定装置は、一又は二以上の高さの設定に従い検知信号を発信する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のワークストッカ。