JP7324613B2

JP7324613B2 - ワークストッカ

Info

Publication number: JP7324613B2
Application number: JP2019092047A
Authority: JP
Inventors: 大祐福岡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2023-08-10
Anticipated expiration: 2039-05-15
Also published as: JP2020185645A

Description

本発明は、昇降装置による可動範囲を大きくしつつ、その昇降装置が収められるベースの高さ寸法を抑えたワークストッカに関する。

ワークを順番に搬送して加工を行う加工機械ラインは、加工前のワークを投入するために或は、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設けられ、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、ワークストッカは、ワーク搬送ロボットが常に同じ高さでワークの受渡し作業が行えるように、ワークを搭載するパレットの高さ調整を行うための昇降装置が設けられている。

下記特許文献１には、そうした構成のワークストッカが開示されている。当該従来例の昇降装置は、昇降用モータの駆動によりスプロケットを介して昇降チェーンが回転し、そこに連結された昇降プレートが昇降する。昇降プレートに立設された４本のシャフトが上昇することにより、パレットは、ガイドピンに沿って持ち上げられるようにして上昇する。そのパレットに載せられて上昇するワークは、最上位のものが光電センサによって検出される。そして、検知信号に従って昇降用モータの駆動が停止し、ワークがワーク受渡し高さに位置決めされる。

特開２００８－１２６３９２号公報

前記ワークストッカは、パレットの上昇制御が行われ、ワーク搬送ロボットによるワークの受渡し高さが常に一定になるように設定されている。そこで、パレット上に載せるワークの数を増加させようとすれば、ワーク搬送ロボットによるワークの受渡し高さがより高くなってしまう。そして、ワークの受渡し位置が高くなれば、パレットを持ち上げるシャフトが長くなって昇降装置の高さ寸法が大きくなり、その昇降装置が組み込まれるベースの高さも高くなってしまう。このとこはワークストッカに対してワークの出し入れを行う作業者にとって作業負担を大きくするほか、ワークの受渡し高さがより高くなることでワーク搬送ロボットの動作に不都合が生じる場合がある。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、可動範囲を大きくしつつコンパクトな構造の昇降装置を備えたワークストッカを提供することを目的とする。

本発明に係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、前記パレットを昇降させる受渡し位置にあり、同軸状に重ねられた筒状の内側シャフトと外側シャフトからなる昇降用シャフトが上下方向に伸縮するように設けられ、前記昇降用シャフトを伸縮させる伸縮機構および、前記昇降用シャフトを昇降させる昇降機構を備えたパレット昇降装置と、前記パレット移動装置および前記パレット昇降装置を駆動制御する制御装置と、を有し、前記昇降用シャフトは、固定された前記外側シャフト内に前記内側シャフトが移動可能な状態で挿入され、前記伸縮機構は、前記昇降用シャフト毎に、前記内側シャフト内に挿入されたネジ軸と、前記内側シャフトの下部に固定されたナットが螺合するボールネジが構成され、複数の前記ネジ軸には同じ従動ギヤが固定され、その全ての従動ギヤに対して伸縮用モータの回転軸に固定された駆動ギヤが噛合したものである。

前記構成によれば、内側シャフトと外側シャフトとからなる昇降用シャフトを伸縮機構によって伸縮させ、その昇降用シャフトを昇降機構によって昇降させるようにしたので、パレットの昇降距離を大きくとりながらもパレット昇降装置の高さ寸法を抑えること及び、その昇降装置を組み込むベースの高さを従来よりも低くすることができる。

加工機械ラインの一部を示した正面図である。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。ワークストッカの側面図である。パレットを下限位置にしたパレット昇降装置を示した図である。パレットを中間位置にしたパレット昇降装置を示した図である。パレットを上限位置にしたパレット昇降装置を示した図である。パレット昇降装置の伸縮機構を構成する駆動ギヤと従動ギヤとを示した図である。

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る。図１は、加工機械ラインの一部であるワーク供給部を示した正面図であり、ワークストッカ１と２台の工作機械３が示されている。加工機械ラインは、複数台の工作機械３が横並びに配置され、ワークＷを加工順に従って搬送するオートローダが設けられている。オートローダは、並べられた工作機械３の前をワーク搬送ロボット４が移動し、前方（図面を貫く方向）からワークＷの受渡しを行うようにしたものである。

ワークストッカ１は、加工機械ラインの上流側と下流側の端部に設置されるものであるが、図示する上流側のワークストッカ１には、加工機械ラインへと投入される複数のワークＷが積み込まれる。そのワークストッカ１では、加工用のワークＷがワーク搬送ロボット４によって掴み取られて外へと運び出され、工作機械３へ順番に搬送される。一方、下流側のワークストッカでは、工作機械３などによって処理された加工済みのワークＷが積み込まれる。

ワークストッカ１は、複数のワークＷを機内のパレット上に積み重ね、ワーク搬送ロボット４に対する受渡し位置へとワークＷを送るためのパレット移動装置７が設けられている。図２は、そのパレット移動装置７を示すワークストッカ１の簡略化した平面図であり、図３は、ワークストッカ１の側面図である。パレット移動装置７は、複数のパレット１３を長円形の進路に沿って周方向に移動させるものであり、ワークストッカ１を構成するベース９の上に設けられている。

パレット移動装置７は、走行台１１に対して３本の長い位置決めピン１２が上方に突き立てられており、パレット１３は、この位置決めピン１２に拘束されるようにして走行台１１の上に搭載されている。円盤形状のパレット１３は、３つのスリット１３１が放射状に形成され、３本の位置決めピン１２によって貫かれた状態で走行台１１に搭載されている。こうしたパレット１３は、位置決めピン１２によって横ずれを起こすことなく、水平な姿勢を保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が積み上げられることとなる。

パレット移動装置７では、複数の走行台１１が、図２において一点鎖線で示す無端のローラチェーン１５に連結されている。長円形進路の長手方向両端部には一対のスプロケット１６が軸支され、そこにローラチェーン１５が掛け渡されている。機体後方側のスプロケット１６が駆動側となり、その回転軸には移動用モータ１７が連結されている。移動用モータ１７が駆動し、その出力がスプロケット１６を介してローラチェーン１５に伝達されることにより、回転送りされるローラチェーン１５に牽引されるように、複数の走行台１１が一斉にベース９上を長円形進路に従って移動するようになっている。

走行台１１の進路上には、ワーク搬送ロボット４との間でワークＷの受渡しを行う受渡し位置Ｐが設けられている。受渡し位置Ｐは機体前部にあり、図１に示すように、機体カバーの側部からワーク搬送ロボット４の進入が可能となっている。ワークストッカ１におけるワークＷの受渡しは、受渡し位置Ｐにおいて常に一定の高さで行われる。そのため、ワークストッカ１は、受渡し位置Ｐに停止したパレット１３を昇降させるためのパレット昇降装置８が設けられている。

図４乃至図６は、パレット昇降装置８を示した図であり、パレット１３の下限位置、中間位置そして上限位置の３段階が示されている。パレット昇降装置８は、位置決めピン１２に沿って上下方向に移動自在なパレット１３に対して、昇降する３本の昇降用シャフト２１を下から突き当てて支持するようにしたものである。特に、本実施形態の昇降用シャフト２１は、同軸状に重ねられた筒状の内側シャフト２３と外側シャフト２４によって構成され、それ自体が伸縮することによってパレット１３を昇降させることが可能になっている。

従って、パレット昇降装置８は、３本の昇降用シャフト２１が昇降テーブル２５の上に立設され、昇降テーブル２５を昇降させる昇降機構と、３本の昇降用シャフト２１を同時に伸縮させる伸縮機構の２つの異なる機構が設けられている。その一つである昇降機構は、従来のパレット昇降装置と同様に構成され、昇降チェーン２６に吊り下げされた昇降テーブル２５を上下に移動させるものである。

昇降チェーン２６は、一端が昇降テーブル２５の上面側に連結され、他端が昇降テーブル２５の下面側に連結され、その間の４箇所では第１から第４スプロケット３１，３２，３３，３４に掛けられている。第１スプロケット３１は、昇降テーブル２５の上方に位置し、そこから鉛直に下した昇降チェーン２６によって昇降テーブル２５を吊るためのものである。第４スプロケット３４は、昇降テーブル２５の下方から昇降チェーン２６を連結させ、上下に移動する昇降テーブル２５の動きを安定させるためのものである。

第３スプロケット３３は、回転軸の高さ調整を行う調整手段３５に支持され、昇降チェーン２６に対して一定のテンションを与えるよう構成されている。また、第２スプロケット３２は、第１昇降用モータ２７のモータ軸に連結されたものである。よって、この昇降機構では、第１昇降用モータ２７の出力によって第２スプロケット３２が回転し、それに従って昇降チェーン２６が所定方向に送られる。昇降テーブル２５が上方に引き上げられ或は下方に引き下げられ、昇降テーブル２５に突き立てられた３本の昇降用シャフト２１が上下動してパレット１３の高さ調整が行われることとなる。

ところで、昇降テーブルの上下動だけでパレットの高さ調整を行う従来構造は、パレットの上に搭載するワークＷの数を増加させることに限界があった。ワークＷの数を増加させると、ワーク搬送ロボット４の受渡し位置が高くなってしまい、その分だけ昇降用シャフトを長くしなくてはならない。すると、パレット昇降装置の高さ寸法が大きくなってしまい、ワークストッカのベースの高さが高くなってしまう。これにより、ワークストッカに複数のワークＷを積み込む位置が高くなり、作業者の負担が大きくなり作業性を低下させてしまう。また、ワークＷの高さ増に加えてベースの高さも加わるため、ワークＷの受渡し位置がより高くなってしまい、ワーク搬送ロボット４が図１に示すように前傾させらずに受渡しができなくなってしまう。

そこで、本実施形態のパレット昇降装置８は、ワーク搬送ロボット４に対するワークＷの受渡し位置を高くすることなく、その一方でパレット１３に搭載するワークＷの増加を可能にした構成となっている。すなわち、パレット昇降装置８には、前述したように昇降チェーン２６を利用した昇降機構に加え、３本の昇降用シャフト２１を同時に伸縮させる伸縮機構が設けられている。なお、３本の昇降用シャフト２１は、受渡し位置Ｐの走行台１１を貫いてパレット１３の下面に突き当てられるようになっている。

昇降用シャフト２１は、内側シャフト２３と外側シャフト２４との間にボールネジが組み込まれている。昇降用シャフト２１の中心に位置するネジ軸２２には内側シャフト２３が被せられ、更にその内側シャフト２３に対して外側シャフト２４が被せられている。ボールネジのネジ軸２２は、その下端が従動ギヤ３６の中心に固定されて一体になり、付け根部分が昇降テーブル２５の軸受けホルダ２５１に組み付けられた軸受３７によって回転支持されている。

内側シャフト２３は、下端部内側にボールネジのナット２８が固定され、ネジ軸２２は、ナット２８と螺合した状態で内側シャフト２３内に収められている。内側シャフト２３と外側シャフト２４との間には回転止めが構成され、ネジ軸２２の回転運動がナット２８の直線運動に変換されるようになっている。つまり、外側シャフト２４は、側面に軸方向に沿ったスリット２４１が形成され、内側シャフト２３の側面に固定されたストッパ２３１がスリット２４１から突き出ている。よって、内側シャフト２３は、ネジ軸２２が回転しても螺合したナット２８が供回することはなく、パレット１３を支えたまま上下方向に移動するようになっている。

パレット１３を上下動させる３本の昇降用シャフト２１は、内側シャフト２３の先端の高さが揃っていなければならない。そのため、３本の昇降用シャフト２１は、全て同じ寸法で形成され、先端が揃うように組み付けられている。そして、３本の昇降用シャフト２１の伸縮作動が同期するように、内側シャフト２３に固定された３つの従動ギヤ３６が、図７に示すように一つの駆動ギヤ３８に噛合している。第２昇降用モータ３９とそのモータ軸に固定された駆動ギヤ３８および、昇降用シャフト２１側の従動ギヤ３６は、昇降テーブル２５の下側に保持されるように一体に組み付けられている。

ワークストッカ１は、パレット移動装置７およびパレット昇降装置８などについて駆動を制御するための制御装置が設けられ、その記憶部に格納されたプログラムに従い、複数のパレット１３を所定のタイミングで移動させ、受渡し位置Ｐにおいてパレット１３に対する昇降が実行できるようになっている。そのため、パレット昇降装置８には第１、第２、第３近接スイッチ５１，５２，５３が設けられ、各検知信号を基に第１昇降用モータ２７と第２昇降用モータ３９の駆動制御が行われるよう構成されている。

第１、第２近接スイッチ５１，５２は、昇降機構による昇降テーブル２５の下限位置と上限位置とを検知プレート２９によって検出するものであり、第３近接スイッチ５３は、伸縮機構による内側シャフト２３と外側シャフト２４の伸長状態と収縮状態とをストッパ２３１によって検出するものである。また、受渡し位置Ｐには、図２に示すように、ワークＷがワーク搬送ロボット４に対する受渡し高さに位置したことを検出するための光電センサ５５が設けられている。

続いて、本実施形態のワークストッカ１について作用効果を説明する。ワークストッカ１は、パレット移動装置７の駆動制御により、複数のパレット１３が機内を移動し、加工機械ラインの供給側であれば、所定のパレット１３が受渡し位置Ｐに位置決めされる。また、排出側に設置されたワークストッカ１であれば、加工済みワークＷを受け取るパレット１３が受渡し位置Ｐへと位置決めされる。供給側である本実施形態のワークストッカ１は、移動用モータ１７に対する回転制御によってローラチェーン１５の送り量が設定され、一斉に移動する複数の走行台１１のうち、対象となるワークＷを搭載したものが受渡し位置Ｐに配置される。

受渡し位置Ｐでは、パレット昇降装置８によってパレット１３上のワークＷが所定の高さにまで持ち上げられる。パレット昇降装置８には昇降機構と伸縮機構とが設けられているが、先ず伸縮機構によってワークＷが持ち上げられる。第２昇降用モータ３９が駆動し、モータ軸の回転出力が駆動ギヤ３８から３つの従動ギヤ３６に伝達される。昇降用シャフト２１は、従動ギヤ３６と一体のネジ軸２２が回転し、ナット２８を介して与えられる直線運動によって、内側シャフト２３が外側シャフト２４内を上方へと移動する。

こうした昇降用シャフト２１の伸長作動により、内側シャフト２３の先端に支えられたパレット１３がワークＷとともに持ち上げられる。そして、パレット１３に積み上げられたワークＷのうち最上位のものが光電センサ５５によって検出されると、その検知信号が制御装置に送信され、第２昇降用モータ３９の停止制御が行われる。このようなワークＷの上昇は、ワーク搬送ロボット４によるワークＷの取り出し毎に昇降用シャフト２１が伸長作動してワーク１個分ずつ行われる。

外側シャフト２４内を内側シャフト２３が上昇する場合、図５に示すように、スリット２４１内をストッパ３１１も上昇する。そのストッパ３１１は、一定量上昇した位置で第３近接スイッチ５３によって検出される。その際、検知信号を受けた制御装置では、パレット昇降装置８に対してパレット１３の上昇が伸縮機構から昇降機構への切り替え制御が行われる。すなわち、第１昇降用モータ２７の駆動制御に切り替えられる。よって、第２スプロケット３２が回転し、それに従って昇降チェーン２６が所定方向に送られ、昇降テーブル２５が上方に引き上げられる。昇降用シャフト２１は伸長状態が維持されたまま上昇し、次のワークＷが受渡し高さにまで移動する。

昇降機構でも同じように、ワーク搬送ロボット４によるワークＷの取り出し毎に、第１昇降用モータ２７による昇降チェーン２６の送りによって昇降テーブル２５がワーク１個分ずつ上昇する。そして、昇降テーブル２５が図６に示す位置まで上昇し、検知プレート２９が第２近接スイッチ５２によって検出されると、その検知信号を受けた制御装置では、第１昇降用モータ２７の駆動を停止させ、ワークＷの受渡しを全て終了したパレット１３の上昇が下降に切り替えられる。

パレット１３を走行台１１に戻す下降では、上昇の場合と同じく、先ず伸縮機構の第２昇降用モータ３９が駆動して昇降用シャフト２１が収縮作動する。外側シャフト２４内を内側シャフト２３が下降し、スリット２４１内を移動するトッパ３１１が第３近接スイッチ５３によって検出される。その検知信号を受けた制御装置では、伸縮機構から昇降機構の第１昇降用モータ２７の駆動制御に切り替えられ、昇降チェーン２６が所定方向に送られることにより、昇降テーブル２５が引き下げられる。検知プレート２９が第１近接スイッチ５１に検出されると、その検知信号を受けた制御装置により第１昇降用モータ２７の駆動が止められ、パレット１３が図４に示す下限位置に戻る。

こうした本実施形態のワークストッカ１は、パレット昇降装置８が昇降機構と伸縮機構とを備えた構成であることにより、パレット１３の昇降距離を大きくとりながらもパレット昇降装置８の高さ寸法を抑えることが可能になった。そのため、ベース９の高さを従来よりも低くすることができ、作業者によるワークＷの積み込み或は積み出し作業が行い易くなったほか、パレット１３上にこれまでよりも多くのワークＷを搭載させることができ、その場合でも、従来通りのワーク搬送ロボット４に適したワークＷの受取り高さを維持することが可能になる。

パレット昇降装置８は、第１、第２、第３近接スイッチ５１，５２，５３の検知信号により、昇降機構と伸縮機構との切り換えや、昇降テーブル２５の上限位置および下限位置の確認を行うようにしたため、第１昇降用モータ２７および第２昇降用モータ３９を安価なものにしつつ、スムーズなパレット１３の昇降を行うことが可能となる。特に、第１および第２近接スイッチ５１，５２は従来のパレット昇降装置に存在するものであり、第３近接スイッチ５３を追加することだけで、昇降機構と伸縮機構の連続した駆動制御が可能になる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、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、３本の昇降用シャフト２１の伸縮を同期させるため、第２昇降用モータ３９の回転を駆動ギヤ３８に対して３つの従動ギヤ３６を噛合させたが、その回転伝達手段をベルトとプーリから構成されるものに変更してもよい。

１…ワークストッカ４…ワーク搬送ロボット７…パレット移動装置８…パレット昇降装置９…ベース１１…走行台１３…パレット１７…移動用モータ２１…昇降用シャフト２２…ネジ軸２３…内側シャフト２４…外側シャフト２５…昇降テーブル２６…昇降チェーン２７…第１昇降用モータ２８…ナット３１，３２，３３，３４…第１、第２、第３、第４スプロケット３６…従動ギヤ３８…駆動ギヤ３９…第２昇降用モータ５１，５２，５３…第１、第２、第３近接スイッチ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、
前記パレットを昇降させる受渡し位置にあり、同軸状に重ねられた筒状の内側シャフトと外側シャフトからなる昇降用シャフトが上下方向に伸縮するように設けられ、前記昇降用シャフトを伸縮させる伸縮機構および、前記昇降用シャフトを昇降させる昇降機構を備えたパレット昇降装置と、
前記パレット移動装置および前記パレット昇降装置を駆動制御する制御装置と、
を有し、
前記昇降用シャフトは、固定された前記外側シャフト内に前記内側シャフトが移動可能な状態で挿入され、前記伸縮機構は、前記昇降用シャフト毎に、前記内側シャフト内に挿入されたネジ軸と、前記内側シャフトの下部に固定されたナットが螺合するボールネジが構成され、複数の前記ネジ軸には同じ従動ギヤが固定され、その全ての従動ギヤに対して伸縮用モータの回転軸に固定された駆動ギヤが噛合したワークストッカ。
前記伸縮機構によって昇降可能な前記昇降用シャフトが昇降プレートに組み付けられ、前記昇降機構は、所定位置に軸支された複数のスプロケットに昇降チェーンが掛け渡され、前記昇降チェーンの一端は前記昇降プレートの上側に固定され、前記昇降チェーンの他端は前記昇降プレートの下側に固定され、複数の前記スプロケットの一つに昇降用モータの回転軸が固定された請求項１に記載のワークストッカ。
前記パレット昇降装置は、前記昇降機構における前記昇降用シャフトの下限位置と上限位置をそれぞれ検出する下限スイッチおよび上限スイッチと、前記伸縮機構における前記昇降用シャフトの伸縮状態を検出する伸縮スイッチとを有し、前記制御装置は、前記各スイッチからの検知信号を基に前記パレット昇降装置を駆動制御する請求項１または請求項２に記載のワークストッカ。
前記制御装置は、前記パレットを昇降させる際、前記伸縮機構を駆動し、前記伸縮スイッチからの検知信号を基に前記昇降用シャフトの伸縮状態を確認した後、前記昇降機構を駆動して前記昇降用シャフトを昇降させるものである請求項３に記載のワークストッカ。