JP2010094695A - ワーク搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油飛散なく、高速に平行に直線的にワークを搬送することができるワーク搬送装置を提供する。
【解決手段】ワーク搬送装置１０は、ロボット１１と、ロボット１１のアーム１３の先端部に取り付けられ、ベルト２１によって直線駆動されるキャリア２９を有する直動機構２０と、キャリア２９に取り付けられたワーク把持機構２３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレスラインにおいてワークを搬送するワーク搬送装置に関する。

例えば、自動車用パネルは複雑な形状をしているため、成形工程を複数段に分け、直線状に並べられたプレスによって成形される。このような複数のプレスを用いるトランスファプレスやタンデムプレスでは、ワーク搬送装置により、あるプレスで成形されたワーク（被加工材）を次のプレスに順次搬送する。

この種のワーク搬送装置として、複数のプレスステーションの全域に延びて各プレスステーション間で同一モーションでワークを搬送するものと、各プレスステーション間にワーク搬送装置を配置してそれぞれ独立にワークを搬送するもの（プレス間ワーク搬送装置）とがある。本発明は、後者のワーク搬送装置に関するものである。

従来のワーク搬送装置の第１の例として、図５に示すように、汎用多関節ロボット４０のアーム４１の先端部に吸盤ユニットのようなワーク把持部４２を取り付け、ワーク把持部４２によりワークを把持して図中の矢印Ｘ方向に移動することで前工程プレスＰ１から後工程プレスＰ２に搬送するものがある。しかし、第１の従来例のワーク搬送装置では、一般的にアーム４１を横倒しできないため、プレス装置Ｐ１、Ｐ２の上下の金型２、３間に進入する高さが高くなりアーム４１と上金型２とが干渉しやすい。もしくはアーム４１と上金型２が干渉しない程度に十分に、上金型２とスライド５が上方に退避するのを待つ時間が必要なため、生産を高速化することが困難である問題がある。

また従来のワーク搬送装置の第２の例として、多関節ロボットのアーム先端部にリンク機構からなるロボットハンドを水平旋回可能に取り付け、このロボットハンドの先端にワーク把持部を取り付け、アーム及びロボットハンドの動作によりワーク把持部の位置及び姿勢を動かし、ワーク把持部によりワークを把持して搬送するものがある（例えば下記特許文献１及び２を参照）。

第２の従来例のワーク搬送装置によれば、上下の金型間に進入するロボットハンドの高さが低いので生産の高速化を図ることができるが、多関節ロボットの水平旋回に加えてリンク機構においても水平旋回運動があるため、送り方向へワーク把持部を直線的に移動させるためには多関節ロボットとロボットハンドとの回転同期制御が必要であり、制御が複雑である問題がある。

また従来のワーク搬送装置の第３の例として、多関節ロボットのアーム先端部にねじ伝動装置からなる直動機構を取り付け、直動機構の往復移動体にワーク把持部を取り付け、多関節ロボット及び直動機構によってワーク把持部の位置及び姿勢を動かし、ワーク把持部によりワークを把持して搬送するものがある（例えば下記特許文献３を参照）。

第３の従来例のワーク搬送装置によれば、第２の従来例のような回転同期制御が不要であるため制御が簡単であるが、直動機構として、ねじ伝動装置を用いているため油飛散の可能性が高く、油滴などの汚れを嫌う金型の内部へ進入させる搬送装置として不都合である。直動機構としてラック＆ピニオン装置を用いる場合も同様である。また直動機構としてリニアモータを用いる場合、高価であり、停電時に制御不能となり、重い、などの不都合がある。

特許第３５６０９０８号公報 特開２００６−１２３００９号公報 実開平４−４２３９０号公報

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、多関節ロボットを用いたワーク搬送装置において、油飛散なく、高速に平行に直線的にワークを搬送することができるワーク搬送装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明のワーク搬送装置は、以下の手段を採用する。
（１）本発明は、プレスラインにおいてワークを搬送するワーク搬送装置であって、ロボット本体と該ロボット本体に対して先端位置を３次元的に移動させるアームとを有するロボットと、前記アームの先端部に取り付けられ、ベルトによって直線駆動されるキャリアを有する直動機構と、前記キャリアに取り付けられ、ワークを把持するワーク把持機構と、を備えることを特徴とする。

上記の本発明の構成によれば、直動機構によってワーク把持機構を直線移動させる。したがって直動機構とロボットとの回転同期制御が不要であるため制御が簡単であるとともに、ベルト機構によってキャリアを移動させるので、油飛散することがない。
よって、本発明のワーク搬送装置によれば、油飛散なく、高速に平行に直線的にワークを搬送することができる。

（２）また上記（１）のワーク搬送装置において、前記直動機構は、前記キャリアの直線移動を案内する搬送ビームと、該搬送ビームの前後に設けられた回転自在な一対のプーリと、一対のプーリ間に掛け回されたベルトとを有し、前記搬送ビームは前記アームの先端部に対して前記キャリアの移動方向と平行に直線駆動可能に取り付けられ、前記ベルトはその一部において前記アームの先端部に固定されるとともに該固定位置を基点に前記プーリを一旦経由した位置において前記キャリアが連結され、前記搬送ビームの移動に連動して該搬送ビームの移動方向と同一方向に前記キャリアが直線移動する。

（３）また上記（１）のワーク搬送装置において、前記直動機構は、前記キャリアの直線移動を案内する搬送ビームと、該搬送ビームの前後に設けられた回転自在な一対のプーリと、該一対のプーリ間に掛け回されたベルトとを有し、前記キャリアは前記ベルトに取り付けられ、前記ベルトが駆動されることで前記キャリアが直線駆動される。

上記（２）及び（３）のように直動機構の構成としては種々の形態を採用できる。
上記（２）ではキャリアが搬送ビームの２倍の距離を移動する倍速機構が構成されるので、（２）及び（３）の構成においてキャリアの移動距離が同じである場合、キャリアを支持する搬送ビームの必要長さに関しては、（２）は（３）の２分の１でよい。したがって、上記（２）の構成によれば機構を軽量化できる。また上記（２）の構成によれば搬送ビームの長さを短くできるので、プレス間ピッチが短いプレスラインへの適用に対する制約が少ない。

本発明のワーク搬送装置によれば、油飛散なく、高速に平行に直線的にワークを搬送することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１において、Ｐ１は前工程（上流側）プレス装置であり、Ｐ２は後工程（下流側）プレス装置である。プレス装置Ｐ１、Ｐ２は、ワーク（被加工材、例えばドアパネル等の薄板）を順次プレス加工するようプレスライン方向に直列に配置されている。

前工程プレス装置Ｐ１からワークを搬出して下流側に送り、後工程プレス装置Ｐ２へワークを搬入するために、前工程プレス装置Ｐ１と後工程プレス装置Ｐ２の間に、本発明のワーク搬送装置１０が配置されている。ワーク搬送装置１０は、床上に設置されたロボット１１と、ロボット１１に取り付けられた直動機構２０と、直動機構２０に取り付けられたワーク把持機構２３とを備える。

ロボット１１は、ロボット本体１２と、このロボット本体１２に対して先端位置を３次元的に移動させるアーム１３とを有する。アーム１３は、鉛直方向及び水平方向の各軸回りの回転駆動軸を複数有する多関節アームであり、図１に示すようにロボット本体１２に対するＢ軸回りの水平旋回を含む、各駆動軸の動きによりアーム１３の先端部の位置及び姿勢を３次元的に制御することができるようになっている。このようなロボット１１としては、産業ロボットして一般的に用いられているピューマ型ロボット（鉛直周り１軸、水平周り２軸、アーム２本、手首に３軸）だけでなく、他の構成のロボットを用いることもできる。

アーム１３の先端部には手先部材１４が取り付けられており、この手先部材１４に直動機構２０が取り付けられている。直動機構２０は、ベルト２１によって直線駆動されるキャリア２９と、このキャリア２９の直線移動を案内する搬送ビーム２２とを備えている。キャリア２９はベルト２１に連結されており、ベルト２１によって搬送ビーム２２に沿ってプレスライン方向（図１の矢印Ａ方向）の前後に直線駆動される。なお、図１では、後述する第１構成例の直動機構２０Ａが示されている。

直動機構２０のキャリア２９には、ワークを把持するワーク把持機構２３が取り付けられている。ワーク把持機構２３は、物理的作用によってワークを把持及び解放する機能を有するものであり、例えば、負圧空気によってワークを吸着するバキュームカップ方式や、磁力によってワークを吸着する電磁石方式（ただしワークが強磁性体の場合に限る）や、マニピュレータによってワークを掴む方式などを適用できる。

上記のように構成されたワーク搬送装置１０は、以下のようにしてワークを搬送する。
まず、ロボット１１により直動機構２０を前工程プレス装置Ｐ１の方向に直線的に移動させる。このとき、ロボット１１において、直動機構２０がプレスライン方向Ｘと平行を保ったまま移動するように、鉛直方向の回転軸が制御される。

ロボット１１による直動機構２０の移動と並行して、直動機構２０においてキャリア２９を前工程プレス装置Ｐ１の方向に直線的に移動させて、搬送ビーム２２ごとキャリア２９を前工程プレス装置Ｐ１の上金型２と下金型３の間に進入させる。そしてキャリア２９をワークの直上に位置させ、ワーク把持機構２３がワークを把持できる高さに来るようにロボット１１のアーム１３を動作させ、ワーク把持機構２３によりワークを把持して所定の高さまで持ち上げる。

次に、ロボット１１により直動機構２０を、プレスライン方向Ｘと平行を保ったまま移動するように、後工程プレス装置Ｐ２の方向に移動させるとともに、直動機構２０においてキャリア２９を後工程プレス装置Ｐ２の方向に直線的に移動させて、搬送ビーム２２ごとワーク把持機構２３を後工程プレス装置Ｐ２の上金型２と下金型３の間に進入させる。そしてワーク把持機構２３をワークの投入に適切な位置及び高さまで移動させたら、ワーク把持機構２３からワークを解放して下金型３上にワークを投入する。

続いて、ワークを下金型３上に残した状態で、上記の諸動作とほぼ逆動作の軌跡を辿って出発点に戻り、一連の工程間搬送動作が終了する。

上記のように構成されたワーク搬送装置１０によれば、上述した第１の従来技術と異なり、搬送ビーム２２はその通過スペースが小さいので、スライド５が上方に上がりきらないうちに金型エリアに進入しても搬送装置１０と金型２、３とが干渉しない。したがって、プレスラインの運転を高速化でき、生産性が向上する。

また、直動機構２０によってワーク把持機構２３を直線移動させる構成であるので、上述した第２の従来技術と異なり、直動機構２０とロボット１１との回転同期制御が不要であり、制御が簡単である。
また、上述した第３の従来技術と異なり、ベルト２１駆動機構によってキャリア２９を移動させるので、油飛散することがない。

上述した直動機構２０は、以下のように各種の構成を採用することができる。

図２は、第１構成例の直動機構２０Ａの構成図であり、（Ａ）はキャリア２９が中立位置Ｃにある状態、（Ｂ）はキャリア２９が一方の側（図で右側）に移動した状態を示している。
図２に示すように、直動機構２０Ａは、搬送ビーム２２の前後に設けられた回転自在な一対のプーリ３２、３３と、一対のプーリ３２、３３間に掛け回されたベルト２１とを有する。一対のプーリ３２、３３はそれぞれプーリ固定軸３０、３１により搬送ビーム２２に回転自在に支持されている。

図２の構成例において、一対のプーリ３２、３３の回転軸心はともに水平方向（図で紙面に垂直な方向）を向いているが、水平方向に対して傾斜する方向、あるいは鉛直方向の回転軸心であってもよい。ただし、一対のプーリ３２、３３の回転軸心は、互いに平行であるのが好ましい。

搬送ビーム２２には、その長手方向に互いに平行に伸びるガイドレール２４ａ、２４ｂが設けられている。ロボット１１の先端部に設けられた手先部材１４には、一方のガイドレール２４ａを直線的に移動可能に支持及び案内するガイドブロック２５が固定されている。キャリア２９は他方のガイドレール２４ｂによって搬送ビーム２２の移動方向と平行に直線的にスライド可能なように支持及び案内されている。

ベルト２１はその一部においてアーム１３の先端部（この例では手先部材１４）に固定されるとともにその固定位置を基点にプーリ３２（又は３３）を一旦経由した位置においてキャリア２９が連結さている。ベルト２１において、手先部材１４から一方のプーリ３２を経由してキャリア２９に連結する部分の長さと、手先部材１４から他方のプーリ３３を経由してキャリア２９に連結する部分の長さは、同一であるのが好ましく、こうすることにより搬送ビーム２２が移動しても、キャリア２９の位置は、手先部材１４（中立位置）に対して直動機構２０上の対角の位置に保持される。

また搬送ビーム２２には、その長手方向にラック２６が形成されている。手先部材１４には、直動機構用モータ２７が取り付けられており、このモータ２７の出力軸にはラック２６と噛み合うピニオン２８が固定されている。これにより、搬送ビーム２２は、アーム１３の先端部（手先部材１４）に対してキャリア２９の移動方向と平行に直線駆動可能となっている。なお、搬送ビーム２２の駆動機構としては、上記のラックアンドピニオン機構のほかに、ボールネジ機構、リニアモータ等を採用してもよい。

第１構成例の直動機構２０は以下のように動作する。
図２（Ａ）のように搬送ビーム２２及びキャリア２９の中心が中立位置Ｃにある状態から、搬送ビーム２２を図で右方向に距離Ｌ１だけ移動させたとする。この場合、図２（Ｂ）に示すように、ベルト２１と搬送ビーム２２の相対位置が変化し、キャリア２９側においては、ベルト２１は搬送ビーム２２に対して搬送ビーム２２と同じ方向にＬ１だけ送られる。この結果、キャリア２９の中立位置からの移動距離Ｌ２は２Ｌ１となる。すなわち、キャリア２９は、搬送ビーム２２の移動距離の２倍の距離を移動する。

図３は、第２構成例の直動機構２０Ｂの構成図である。
直動機構２０Ｂは、搬送ビーム２２の前後に設けられた回転自在な一対のプーリ３２、３３と、一対のプーリ３２、３３間に掛け回されたベルト２１とを有する。一対のプーリ３２、３３はそれぞれプーリ固定軸３０、３１により搬送ビーム２２に回転自在に支持されている。

図３の構成例において、一対のプーリ３２、３３の回転軸心はともに水平方向（紙面に垂直な方向）を向いているが、水平方向に対して傾斜する方向、あるいは鉛直方向の回転軸心であってもよい。ただし、一対のプーリ３２、３３の回転軸心は、互いに平行であるのが好ましい。

搬送ビーム２２はロボット１１の先端部に設けられた手先部材１４に固定されている。また搬送ビーム２２には、その長手方向に伸びるガイドレール２４ｂが設けられている。キャリア２９は、ガイドレール２４ｂによって搬送ビーム２２の長手方向に直線的にスライド可能なように支持及び案内されている。

手先部材１４には直動機構用モータ２７が取り付けられており、このモータ２７の出力軸にはベルト２１に接触する送りローラ３５が固定されている。なお、送りローラ３５とベルト２１との間にベルト送りに適切な摩擦力を発生させるために、送りローラ３５の両側には補助ローラ３６、３７が配置されている。

上記のように構成された第２構成例の直動装置２０Ｂにおいて、図３（Ａ）の状態から直動機構用モータ２７を回転駆動すると、図３（Ｂ）に示すように、ベルト２１が送られることでベルト２１に連結されたキャリア２９が直線的に移動する。

図４は、上記の第１構成例２０Ａと第２構成例２０Ｂとの比較図である。
第１構成例２０Ａではキャリア２９が搬送ビーム２２の２倍の距離を移動する倍速機構が構成されるので、キャリア２９の移動距離が同じである場合には、キャリア２９を支持する搬送ビーム２２の必要長さに関しては、第１構成例２０Ａは第２構成例２０Ｂの２分の１でよい。したがって、第１構成例２０Ａによれば機構を軽量化できる利点がある。

また第２構成例２０Ｂでは図４（Ｂ）に示すようにプレス間ピッチ（前工程プレス装置Ｐ１と後工程プレス装置Ｐ２の中心間距離）が比較的長いプレスラインに適用する場合は問題が少ないが、第２構成例２０Ｂを図４（Ａ）のようにプレス間ピッチの短いプレスラインに適用する場合には、搬送装置と金型２、３との干渉、あるいは搬送装置とプレス装置Ｐ１、Ｐ２との干渉を避けるため、搬送ビーム２２を多段に伸びる構成とするなどの工夫が必要であり装置が大掛かりとなってしまう。これに対し、第１構成例２０Ａによれば搬送ビーム２２を短くできるので、図４（Ａ）に示すようなプレス間ピッチが短いプレスラインへの適用に対する制約が少ないという利点がある。

上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明のワーク搬送装置を備えたプレスラインの概略構成図である。 本発明のワーク搬送装置における第１構成例の直動機構の構成図である。 本発明のワーク搬送装置における第２構成例の直動機構の構成図である。 直動機構の第１構成例と第２構成例との比較図である。 従来技術を説明する図である。

符号の説明

Ｐ１ 前工程プレス装置
Ｐ２ 後工程プレス装置
１０ ワーク搬送装置
１１ ロボット
１２ ロボット本体
１３ アーム
１４ 手先部材
２０、２０Ａ、２０Ｂ 直動機構
２１ ベルト
２２ 搬送ビーム
２３ ワーク把持機構
２４ａ、２４ｂ ガイドレール
２５ ガイドブロック
２６ ラック
２７ 直動機構用モータ
２８ ピニオン
２９ キャリア
３０、３１ プーリ固定軸
３２、３３ プーリ
３５ ローラ
３６、３７ 補助ローラ

Claims (3)

1. プレスラインにおいてワークを搬送するワーク搬送装置であって、
   ロボット本体と該ロボット本体に対して先端位置を３次元的に移動させるアームとを有するロボットと、
   前記アームの先端部に取り付けられ、ベルトによって直線駆動されるキャリアを有する直動機構と、
   前記キャリアに取り付けられ、ワークを把持するワーク把持機構と、を備えることを特徴とするワーク搬送装置。
2. 前記直動機構は、前記キャリアの直線移動を案内する搬送ビームと、該搬送ビームの前後に設けられた回転自在な一対のプーリと、一対のプーリ間に掛け回されたベルトとを有し、前記搬送ビームは前記アームの先端部に対して前記キャリアの移動方向と平行に直線駆動可能に取り付けられ、前記ベルトはその一部において前記アームの先端部に固定されるとともに該固定位置を基点に前記プーリを一旦経由した位置において前記キャリアが連結され、前記搬送ビームの移動に連動して該搬送ビームの移動方向と同一方向に前記キャリアが直線移動する、請求項１記載のワーク搬送装置。
3. 前記直動機構は、前記キャリアの直線移動を案内する搬送ビームと、該搬送ビームの前後に設けられた回転自在な一対のプーリと、該一対のプーリ間に掛け回されたベルトとを有し、前記キャリアは前記ベルトに取り付けられ、前記ベルトが駆動されることで前記キャリアが直線駆動される、請求項１記載のワーク搬送装置。

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