JP7384079B2 - ワークチェンジャ、ワーク搬送装置、加工装置、及び、リング軸受の製造方法、機械の製造方法、車両の製造方法 - Google Patents
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Description
(1) リング状のワークの入れ替え位置と、前記ワークを加工する加工位置との間で、前記ワークを入れ替えするワークチェンジャであって、
回転軸を中心に回転自在に支持され、少なくとも2箇所の径方向外縁部に、前記ワークを保持するワーク保持部が設けられたローディング部材と、
前記回転軸の軸方向垂直面内で前記ローディング部材を移動自在に支持するローディング部材支持機構と、
前記ローディング部材を前記回転軸回りに回転駆動する回転駆動部と、
前記ローディング部材を、前記ワーク保持部が前記入れ替え位置と前記加工位置にそれぞれ配置されるワークセット状態と、前記ワーク保持部が前記入れ替え位置及び前記加工位置から離間して配置されるワーク退避状態とに、前記ローディング部材支持機構を駆動して変位させる変位駆動部と、を備え、
前記加工位置には、前記ワークの外周を支持するシューが配置され、
前記ローディング部材支持機構が、前記ローディング部材を前記ワークセット状態から前記ワーク退避状態になり、再び前記ワークセット状態に戻るまでの間に、
前記変位駆動部と前記回転駆動部は、前記ローディング部材を前記シューと干渉させない軌跡で、前記加工位置に配置されていた前記ワーク保持部を前記入れ替え位置に配置させる動作と、前記入れ替え位置に配置されていた前記ワーク保持部を前記加工位置に配置させる動作とを行い、
前記ローディング部材支持機構は、
前記ローディング部材の前記回転軸を先端部で支持するアームと、
前記アームの基端部を揺動自在に支持する旋回部と、
を備え、
前記変位駆動部は、前記ローディング部材を前記ワークセット状態から前記ワーク退避状態にする際には、前記旋回部を中心に前記アームを揺動させ、前記ワーク退避状態から再び前記ワークセット状態に戻す際には、前記アームの前記旋回部を中心とする前記揺動を逆転させ、
前記旋回部には、前記アームを揺動する揺動駆動軸と、前記ローディング部材の前記回転軸を駆動する回転駆動軸とが配置され、
前記揺動駆動軸を駆動する揺動用モータと、前記回転駆動軸を駆動する回転用モータとが、それぞれ個別に駆動可能に設けられている、
ワークチェンジャ。
(2) (1)のワークチェンジャと、
加工前のワークが連続供給されるワーク供給位置と、加工後の前記ワークが載置されるワーク受取位置とを有し、前記ワークを搬送するワーク搬送部と、を備えるワーク搬送装置であって、
前記ピックアンドプレース機構は、
加工前の前記ワークを、前記ワーク供給位置から前記ローディング部材の前記入れ替え位置に配置された前記ワーク保持部に移載するローディング動作と、
前記ローディング部材の前記入れ替え位置の前記ワーク保持部に保持された加工済みのワークを、前記ワーク受取位置に移載するアンローディング動作と、を交互に行う機能を有するワーク搬送装置。
(3) (1)に記載のワークチェンジャを備え、前記ワークを加工する加工装置。
(4) (3)に記載の加工装置を用いてリング軸受を製造するリング軸受の製造方法。
(5) (3)に記載の加工装置を用いて機械を製造する機械の製造方法。
(6) (3)に記載の加工装置を用いて車両を製造する車両の製造方法。
図1は転がり軸受の一部断面斜視図である。
転がり軸受(以下、単に「軸受」と記す。)100は、内輪11と、外輪13と、内輪11と外輪13との間に設けられる複数の転動体15と、転動体15を転動自在に保持する保持器17と、を備える。内輪11は、外周面に転動体15の軌道溝(案内面)11aを有する鋼材等の金属製の円環状体である。外輪13は、内周面に転動体15の軌道溝(案内面)13aを有する鋼材等の金属製の円環状体である。
[第1構成例]
図2は第1構成例のワークチェンジャを備えたワーク搬送装置の斜視図である。図3は図2に示すワークチェンジャのIII-III断面を表す断面図である。ここで例示するワークWは、図1に示す円環状体の外輪13である。
図3に示すように、ワークチェンジャ200は、ローディング部材21と、ローディング部材支持機構23と、回転駆動部25と、変位駆動部27と、を備えている。
図3に示す変位駆動部27は、揺動用モータ75によって揺動駆動軸51を回転させてアーム41を揺動させることで、ローディング部材21をワークセット状態S1とワーク退避状態S2との間で変位させる。ワークセット状態S1では、ローディング部材支持機構23によってワーク保持部33が入れ替え位置P2と加工位置P1にそれぞれ配置され、ワーク退避状態S2では、ワーク保持部33が入れ替え位置P2及び加工位置P1から離間して配置される。
図2に示すように、ワーク搬送部300は、例えば、ベルトコンベア等から構成され、ワークWを搬送する。ワーク搬送部300は、加工前のワークWが連続供給されるワーク供給位置P3と、加工後のワークWが載置されるワーク受取位置P4とを有する。前工程から供給された加工前のワークWは、ワーク供給位置P3へ向かって(図2の矢印A方向へ向かって)搬送される。また、ワーク受取位置P4に載置された加工後のワークWは、次工程へ向かって(図2の矢印B方向へ向かって)搬送される。ワーク搬送部300は、一本のベルトコンベアに限らず、複数のベルトコンベアであってもよく、ワークWをワーク供給位置P3に供給し、ワーク受取位置P4から後段に搬送する機能を有していればよい。
ピックアンドプレース機構400は、支柱101と、ピックアップ支持体103と、把持機構105とを備える。ピックアップ支持体103は、支柱101を中心に揺動及び昇降可能に支持される。把持機構105は、ピックアップ支持体103の先端に支持されている。把持機構105は、一対のチャック107を有し、これらチャック107は、それぞれ下方へ延びる把持ピン109を備える。把持機構105は、把持ピン109を備えるチャック107を水平面内で互いに近接及び離間する方向へ移動させることで、ワークWの把持と把持解除を行う。
次に、上記のワークチェンジャ200を備えたワーク搬送装置500の具体的な動作について説明する。
図5(A)及び(B)はピックアンドプレース機構400によるローディング動作を説明する概略平面図である。図6(A)~(E)はワークチェンジャ200によるワーク入れ替え動作を説明する概略平面図であり、図6(A)はワークセット状態S1、図6(C)はワーク退避状態S2を示している。図7(A)及び(B)はピックアンドプレース機構400によるアンローディング動作を説明する概略平面図である。
図5(A)に示すように、ワーク搬送部300のワーク供給位置P3に加工前のワークWが搬送されると、ワーク供給位置P3に配置された加工前のワークWがピックアンドプレース機構400のチャック107に把持される。その後、図5(B)に示すように、ピックアップ支持体103が入れ替え位置P2へ向かって(図5(B)の矢印C方向へ向かって)揺動し、入れ替え位置P2に配置されたローディング部材21のワーク保持部33に加工前のワークWが移載される。
図6(A)に示すように、入れ替え位置P2のワーク保持部33に加工前のワークWが移載され、さらに、加工位置P1のワーク保持部22のワークWに対する加工が終了すると、ワークチェンジャ200による送り出し動作と送り込み動作とからなるワーク入れ替え動作が開始される。
図7(A)に示すように、加工済みのワークWを保持したローディング部材21のワーク保持部33が入れ替え位置P2に配置されると、ワーク保持部33に保持されている加工後のワークWがピックアンドプレース機構400のチャック107に把持される。その後、図7(B)に示すように、ピックアップ支持体103がワーク受取位置P4へ向かって(図7(B)の矢印G方向へ向かって)揺動し、ワーク搬送部300のワーク受取位置P4に加工済みのワークWが載置される。
図8は(A)~(C)はワークへの加工例及びワークの退避方向を説明する加工位置における平面図である。
図8(A)に示すように、ワークWの内周面を研磨する場合、回転駆動され軸断面が円形の砥石を有する加工ツールTが、加工位置P1に配置され、一対のシュー91で支持されたワークWの内側に入り込む。そして、加工ツールTがワークWの内周面に当接することで、ワークWの内周面の研磨加工が行われる。この加工例の場合、加工後に加工ツールTが軸方向(図8(A)の奥行き方向)に移動すると、ワーク入れ替え動作の送り出し動作によってワークWがそれぞれのシュー91から離間する方向(図8(A)の矢印H1方向)に移動する。
図8(B)に示すように、ワークWの外周面を研磨する場合、回転駆動され軸断面が円形の砥石を有する加工ツールTが、加工位置P1に接近して、一対のシュー91で支持されたワークWの外側に配置される。そして、加工ツールTがワークWの外周面に当接することで、ワークWの外周面の研磨加工が行われる。この加工例の場合も、加工後に加工ツールTが退避すると、ワーク入れ替え動作の送り出し動作によってワークWがそれぞれのシュー91から離間する方向(図8(B)の矢印H2方向)へ移動される。
図8(C)に示すように、その他の各種の加工の場合も、ワーク入れ替え動作の送り出し動作によってワークWがそれぞれのシュー91から離間する方向(図8(C)中矢印H3方向)へ移動される。
上記した第1構成例のワークチェンジャでは、回転駆動部25の回転用モータ65と、変位駆動部27の揺動用モータ75とを個別に設けたが、回転駆動部25及び変位駆動部27のモータとして、2軸一体型モータを用いてもよい。
図9に示すように、2軸一体型モータ600は、円筒状のベース110と、ベース110の内周側に構成された内軸ロータ111と、ベース110の外周側に構成された外軸ロータ113とを有する。この2軸一体型モータ600は、回転用モータ65が内軸ロータ111を有し、揺動用モータ75が外軸ロータ113を有している。
次に、ワークチェンジャ200の第3構成例について説明する。
なお、上記構成のワークチェンジャ200と同一の構成部分は同一の符号を付して説明を省略する。
図10に示すように、本構成のワークチェンジャ200Aは、ローディング部材支持機構23Aが、第1直動ステージ141と第2直動ステージ143とを備える。第1直動ステージ141は、スライダ141aと移動レール141bとを有し、第2直動ステージ143は、スライダ143aと移動レール143bとを有する。
図11は第4構成例のワークチェンジャの平面図である。
図11に示すように、本構成のワークチェンジャ200Bは、平面視で略三角形のローディング部材21Aを備えており、その中心が回転軸31に支持されて回転される。このローディング部材21Aは、回転の径方向外縁部である3箇所の角部にワーク保持部33が設けられている。
(1) リング状のワークの入れ替え位置と、前記ワークを加工する加工位置との間で、前記ワークを入れ替えするワークチェンジャであって、
回転軸を中心に回転自在に支持され、少なくとも2箇所の径方向外縁部に、前記ワークを保持するワーク保持部が設けられたローディング部材と、
前記回転軸の軸方向垂直面内で前記ローディング部材を移動自在に支持するローディング部材支持機構と、
前記ローディング部材を前記回転軸回りに回転駆動する回転駆動部と、
前記ローディング部材を、前記ワーク保持部が前記入れ替え位置と前記加工位置にそれぞれ配置されるワークセット状態と、前記ワーク保持部が前記入れ替え位置及び前記加工位置から離間して配置されるワーク退避状態とに、前記ローディング部材支持機構を駆動して変位させる変位駆動部と、を備え、
前記加工位置には、前記ワークの外周を支持するシューが配置され、
前記ローディング部材支持機構が、前記ローディング部材を前記ワークセット状態から前記ワーク退避状態になり、再び前記ワークセット状態に戻るまでの間に、
前記変位駆動部と前記回転駆動部は、前記ローディング部材を前記シューと干渉させない軌跡で、前記加工位置に配置されていた前記ワーク保持部を前記入れ替え位置に配置させる動作と、前記入れ替え位置に配置されていた前記ワーク保持部を前記加工位置に配置させる動作とを行うワークチェンジャ。
このワークチェンジャによれば、ローディング部材支持機構が、ローディング部材をワークセット状態からワーク退避状態になり、再びワークセット状態に戻るまでの間に、変位駆動部と回転駆動部が、ローディング部材をシューと干渉させない軌跡で、加工位置と入れ替え位置との間でのワークの入れ替えを同時に行う。
したがって、ワークの入れ替え動作を高速で行うことができ、生産性が高められる。また、シューの位置等によって装置の構造や部品の配置を変更する必要がなく、汎用性を高めることができる。しかも、ワーク保持部を有するローディング部材だけを交換することや、駆動プログラムを変更するだけで、ワークや加工内容の変更に対して簡単にかつ迅速に対応することができ、段取り替えに要する手間を大幅に抑えることができる。
一対の前記ワーク保持部は、前記回転軸回りの反転によって互いの位置が入れ替わる、(1)に記載のワークチェンジャ。
このワークチェンジャによれば、ワーク保持部の位置が反転するようにローディング部材を回転させることで、ワーク保持部を加工位置と入れ替え位置との間で簡単に入れ替えできる。
このワークチェンジャによれば、ローディング部材支持機構がローディング部材を支持する回転軸を円弧移動させることで、ローディング部材をワークセット状態及びワーク退避状態に簡単にかつ正確に変位させることができる。
前記ローディング部材の前記回転軸を先端部で支持するアームと、
前記アームの基端部を揺動自在に支持する旋回部と、
を備える(3)に記載のワークチェンジャ。
このワークチェンジャによれば、旋回部に支持されたアームが揺動されることで、アームの先端部に支持されたローディング部材をワークセット状態及びワーク退避状態に簡単にかつ正確に変位させることができる。
このワークチェンジャによれば、ワークの入れ替え動作の際に、回転軸を円弧移動させる回転量をローディング部材の回転軸回りの回転量より少なくすることで、回転軸の円弧駆動が必要最小限の回転量となり、ワークの入れ替え速度を速めることができる。また、モータ等の駆動源をそれぞれ最適なものに選定できる。
前記アームには、前記回転駆動軸から前記ローディング部材の前記回転軸に回転を伝達する回転伝達部材が配置されている、(4)に記載のワークチェンジャ。
このワークチェンジャによれば、アームを揺動する揺動駆動軸と、ローディング部材の回転軸を駆動する回転駆動軸とを同軸に配置することで、装置の小型化を図ることができる。また、回転駆動軸からローディング部材の回転軸に回転を伝達する回転伝達部材をアームに設けることで、ローディング部材支持機構の構造の簡略化及び小型化を図れる。しかも、アームの先端に回転軸を回転させるためのモータ等を設ける場合と比べて、アームの軽量化による移動の高速化が図れる。また、駆動源への給電線やエンコーダケーブル等の電線をアームに設ける必要がなくなり、構造を簡略化して低コスト化でき、電線の疲労や摩耗等による断線の不具合をなくして信頼性を高めることができる。
このワークチェンジャによれば、揺動用モータ及び回転用モータをそれぞれ個別に制御することで、アームの揺動及びローディング部材の回転を個別に制御できる。したがって、ワークの入れ替え動作の動きをきめ細かく調整でき、シューの位置等の干渉防止に円滑に対応することができる。
前記揺動用モータと前記回転用モータの一方は前記内軸ロータを駆動し、他方は前記外軸ロータを駆動する、(7)に記載のワークチェンジャ。
このワークチェンジャによれば、揺動駆動軸を駆動する揺動用モータ及び回転駆動軸を駆動する回転用モータとして、2軸一体型のモータを用いることにより、装置の小型化が図れ、しかも、動力伝達部材等の構造の簡略化により、低コスト化が図れる。
前記ローディング部材の前記回転軸を支持するスライダと、
前記スライダを前記回転軸の軸方向垂直面内で直動自在に支持する直動ステージと、
を備える、(1)~(3)のいずれか1つに記載のワークチェンジャ。
このワークチェンジャによれば、直動ステージによってスライダを回転軸の軸方向垂直面内で移動させることで、ローディング部材をワークセット状態及びワーク退避状態に簡単にかつ正確に変位させることができる。
このワークチェンジャによれば、立形の加工装置に用いることで、横形の場合と比較してツール駆動用モータの上下方向への配置自由度が高くなり、装置全体の小型化が可能となる。また、加工装置の加工位置にワークを水平移動させて入れ替えるので、ワークを上下に移動させて入れ替えを行う横形のワークチェンジャと比べて重力の影響を受け辛く、ワークの移動経路の設計自由度が高くなる。
このワークチェンジャによれば、ピックアンドプレース機構を備えることで、入れ替え位置における加工前のワークの供給及び加工後のワークの排出を迅速に行うことができる。また、このワークの入れ替え動作をワークの加工中に行うことで、タクトタイムに影響を及ぼすことはない。
加工前のワークが連続供給されるワーク供給位置と、加工後の前記ワークが載置されるワーク受取位置とを有し、前記ワークを搬送するワーク搬送部と、を備えるワーク搬送装置であって、
前記ピックアンドプレース機構は、
加工前の前記ワークを、前記ワーク供給位置から前記ローディング部材の前記入れ替え位置に配置された前記ワーク保持部に移載するローディング動作と、
前記ローディング部材の前記入れ替え位置の前記ワーク保持部に保持された加工済みのワークを、前記ワーク受取位置に移載するアンローディング動作と、を交互に行う機能を有するワーク搬送装置。
このワーク搬送装置によれば、ピックアンドプレース機構がローディング動作とアンローディング動作を交互に行うことで、ワーク供給位置から入れ替え位置への加工前ワークの移載及び入れ替え位置からワーク受取位置への加工済みワークの移載が自動的に行われる。これにより、ワーク搬送部とワークチェンジャとの間でのワークの受け渡しを円滑に実施できる。また、ワーク搬送部におけるワーク供給位置やワーク受取位置でのワークの位置決め部品等を変更するだけで、ワークの変更に対して簡単に段取り替えができる。
この加工装置によれば、加工位置に対するリング状のワークの入れ替えを高速で行うことができるので、ワークに対する加工効率を高め、生産性を向上させることができる。
(15) (13)に記載の加工装置を用いて機械を製造する機械の製造方法。
(16) (13)に記載の加工装置を用いて車両を製造する車両の製造方法。
このリング軸受、機械、車両の製造方法によれば、各軸受部品の加工位置への入れ替え動作を簡単にかつ迅速に行うことができるため、生産性を向上させることができる。
23 ローディング部材支持機構
25 回転駆動部
27 変位駆動部
31 回転軸
33 ワーク保持部
41 アーム
43 旋回部
51 揺動駆動軸
61 回転駆動軸
63 回転伝達部材
65 回転用モータ
75 揺動用モータ
91 シュー
111 内軸ロータ
113 外軸ロータ
141 第1直動ステージ
141a スライダ
141b 移動レール
143 第2直動ステージ
143a スライダ
143b 移動レール
200,200A,200B ワークチェンジャ
300 ワーク搬送部
400 ピックアンドプレース機構
500 ワーク搬送装置
600 2軸一体型モータ
P1 加工位置
P2 入れ替え位置
P3 ワーク供給位置
P4 ワーク受取位置
S1 ワークセット状態
S2 ワーク退避状態
W ワーク
α,β 回転量
Claims (13)
- リング状のワークの入れ替え位置と、前記ワークを加工する加工位置との間で、前記ワークを入れ替えするワークチェンジャであって、
回転軸を中心に回転自在に支持され、少なくとも2箇所の径方向外縁部に、前記ワークを保持するワーク保持部が設けられたローディング部材と、
前記回転軸の軸方向垂直面内で前記ローディング部材を移動自在に支持するローディング部材支持機構と、
前記ローディング部材を前記回転軸回りに回転駆動する回転駆動部と、
前記ローディング部材を、前記ワーク保持部が前記入れ替え位置と前記加工位置にそれぞれ配置されるワークセット状態と、前記ワーク保持部が前記入れ替え位置及び前記加工位置から離間して配置されるワーク退避状態とに、前記ローディング部材支持機構を駆動して変位させる変位駆動部と、を備え、
前記加工位置には、前記ワークの外周を支持するシューが配置され、
前記ローディング部材支持機構が、前記ローディング部材を前記ワークセット状態から前記ワーク退避状態になり、再び前記ワークセット状態に戻るまでの間に、
前記変位駆動部と前記回転駆動部は、前記ローディング部材を前記シューと干渉させない軌跡で、前記加工位置に配置されていた前記ワーク保持部を前記入れ替え位置に配置させる動作と、前記入れ替え位置に配置されていた前記ワーク保持部を前記加工位置に配置させる動作とを行い、
前記ローディング部材支持機構は、
前記ローディング部材の前記回転軸を先端部で支持するアームと、
前記アームの基端部を揺動自在に支持する旋回部と、
を備え、
前記変位駆動部は、前記ローディング部材を前記ワークセット状態から前記ワーク退避状態にする際には、前記旋回部を中心に前記アームを揺動させ、前記ワーク退避状態から再び前記ワークセット状態に戻す際には、前記アームの前記旋回部を中心とする前記揺動を逆転させ、
前記旋回部には、前記アームを揺動する揺動駆動軸と、前記ローディング部材の前記回転軸を駆動する回転駆動軸とが配置され、
前記揺動駆動軸を駆動する揺動用モータと、前記回転駆動軸を駆動する回転用モータとが、それぞれ個別に駆動可能に設けられている、
ワークチェンジャ。 - 前記ローディング部材には、長手方向の一端部と他端部に、前記回転軸から径方向に等距離の位置にそれぞれ前記ワーク保持部が設けられ、
一対の前記ワーク保持部は、前記回転軸回りの反転によって互いの位置が入れ替わる、
請求項1に記載のワークチェンジャ。 - 前記ローディング部材支持機構は、前記回転軸を円弧移動させる、
請求項1又は2に記載のワークチェンジャ。 - 前記ワークを1回入れ替えする際に前記回転軸を円弧移動させる回転量は、前記ローディング部材の前記回転軸回りの回転量より少ない、請求項3に記載のワークチェンジャ。
- 前記揺動駆動軸と前記回転駆動軸とは同軸に配置され、
前記アームには、前記回転駆動軸から前記ローディング部材の前記回転軸に回転を伝達する回転伝達部材が配置されている、請求項1~4のいずれか1項に記載のワークチェンジャ。 - 前記揺動用モータと前記回転用モータは、それぞれ回転可能に設けられ、回転方向が同一に配置された内軸ロータと外軸ロータとを有する2軸一体型モータで構成され、
前記揺動用モータと前記回転用モータの一方は前記内軸ロータを駆動し、他方は前記外軸ロータを駆動する、請求項1~5のいずれか1項に記載のワークチェンジャ。 - 前記ローディング部材支持機構は、前記回転軸が鉛直方向になるように支持された前記ローディング部材を水平面内で移動させる、請求項1~6のいずれか1項に記載のワークチェンジャ。
- 前記ローディング部材の前記入れ替え位置に配置された前記ワーク保持部に、加工前のワークを供給し、加工後のワークを排出するピックアンドプレース機構を更に備える、請求項1~7のいずれか1項に記載のワークチェンジャ。
- 請求項8のワークチェンジャと、
加工前のワークが連続供給されるワーク供給位置と、加工後の前記ワークが載置されるワーク受取位置とを有し、前記ワークを搬送するワーク搬送部と、を備えるワーク搬送装置であって、
前記ピックアンドプレース機構は、
加工前の前記ワークを、前記ワーク供給位置から前記ローディング部材の前記入れ替え位置に配置された前記ワーク保持部に移載するローディング動作と、
前記ローディング部材の前記入れ替え位置の前記ワーク保持部に保持された加工済みのワークを、前記ワーク受取位置に移載するアンローディング動作と、を交互に行う機能を有するワーク搬送装置。 - 請求項1~請求項8のいずれか1項に記載のワークチェンジャを備え、前記ワークを加工する加工装置。
- 請求項10に記載の加工装置を用いてリング軸受を製造するリング軸受の製造方法。
- 請求項10に記載の加工装置を用いて機械を製造する機械の製造方法。
- 請求項10に記載の加工装置を用いて車両を製造する車両の製造方法。
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