JP2010094695A - ワーク搬送装置 - Google Patents
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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
【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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。
- 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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