JP2017019005A - 板材反転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置スペースの確保が容易で、生産ラインが長くなることを極力防止でき、装置をコンパクトに構成することができる板材反転装置を提供する。
【解決手段】板材反転装置１０は、反転される板材Ｗが載置される第１の受け台２０と、第１の受け台２０に隣接され水平回転軸３１を中心に回動され第１の受け台２０上の板材Ｗを吸着回動して起こし上げる反転用の回動機構３０と、板材Ｗが載置される第２の受け台と、反転前の板材Ｗを第１の受け台２０に載置するとともに、反転用の回動機構３０の吸着回動により裏面Ｗｂを外側に向けて起こし上げられた板材Ｗの裏面Ｗｂを吸着して第２の受け台上に載置する受け渡し用のアーム機構５０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は板材反転装置に関する。

板材の反転装置は、板材の表裏面を反転するための装置であり、所定の面を上にして出荷する必要がある場合や板材の両面の検査などを必要とする場合に種々の形式の装置が用いられている。
例えば特許文献１に開示された鋼板反転装置では、圧延ラインに設けられ、固定回転軸を中心にほぼ垂直まで回転駆動される渡し側フレームと、受け側フレームとを向かい合わせるように設けて構成されている。
水平状態の渡し側フレームで鋼材を受け取った後、渡し側フレームを回転駆動して起立させ、向かい合わせた起立状態の受け側フレームで鋼材を受け取った後、受け側フレームを回転駆動して水平状態に戻すようにして鋼材を反転している。

特開２０１３−１２３７１４号公報

特許文献１に記載されている反転装置では、設置のためのスペースとして水平状態にした渡し側フレームと受け側フレームとのフレーム２つ分のスペースを確保する必要があり、その分だけ板材の生産ラインが長くなるという問題がある。
また、板材を反転するためには、反転装置だけでなく渡し側フレーム上に反転前の板材を渡す機構や受け側フレームから反転後の板材を受け取る機構等の付帯設備が必要となり、一層生産ラインが長くなるという問題がある。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、設置スペースの確保が容易で、生産ラインが長くなることを極力防止でき、装置をコンパクトに構成することができる板材反転装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る板材反転装置は、
反転される板材が載置される第１の受け台と、
前記第１の受け台に隣接され水平回転軸を中心に回動され前記第１の受け台上の前記板材を吸着回動して起こし上げる反転用の回動機構と、
前記板材が載置される第２の受け台と、
反転前の前記板材を前記第１の受け台に載置するとともに、前記反転用の回動機構の吸着回動により裏面を外側に向けて起こし上げられた前記板材の裏面を吸着して前記第２の受け台上に載置する受け渡し用のアーム機構と、を備える、
ことを特徴とする。

また、前記第２の受け台は、反転を必要としない前記板材を載置する製品受け台と兼用されるとともに、前記受け渡し用のアーム機構は、反転を必要としない前記板材を取り出して前記製品受け台に載置するアーム機構と兼用されて構成されて良い。

さらに、前記受け渡し用のアーム機構による前記第１の受け台への前記板材の載置動作及び前記反転用の回動機構による反転動作を、前記板材の反転の要否により選択可能に構成して良い。

本発明によれば、設置スペースの確保が容易で、生産ラインが長くなることを極力防止でき、装置をコンパクトに構成することができる。

本発明の一実施形態に係る板材反転装置が設置される溶接ラインの概略平面図である。 本発明の一実施形態に係る板材反転装置が設置される溶接ラインの概略側面図である。 本発明の一実施形態に係る板材反転装置の平面図である。 本発明の一実施形態に係る板材反転装置の側面図である。 本発明の一実施形態に係る第１の反転工程の説明図である。 本発明の一実施形態に係る第２の反転工程の説明図である。 本発明の一実施形態に係る第３の反転工程の説明図である。 本発明の一実施形態に係る第４の反転工程の説明図である。 本発明の一実施形態に係る第５の反転工程の説明図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る板材反転装置を添付図面に基づいて説明する。
本発明の板材反転装置１０は、例えば、２枚の異なる板厚の鋼板（板材Ｗ）の突き合わせ溶接を行う溶接ライン１の最終部分に設置され、客先の要望に応じて溶接された鋼材（板材Ｗ）の表裏を反転して出荷するために用いられる。

板材反転装置１０は、反転される板材Ｗが載置される第１の受け台２０と、第１の受け台２０に隣接され水平回転軸３１を中心に回動され第１の受け台２０上の板材Ｗを吸着回動して起こし上げる反転用の回動機構３０と、板材Ｗが載置される第２の受け台４０と、反転前の板材Ｗを第１の受け台２０に載置するとともに、反転用の回動機構３０の吸着回動により裏面Ｗｂを外側に向けて起こし上げられた板材Ｗの裏面Ｗｂを吸着して第２の受け台４０上に載置する受け渡し用のアーム機構５０と、を備えて構成されている。

板材反転装置１０は、例えば溶接ライン１に設置される。溶接ライン１は、例えば図１，２に示すように、左右の２列のラインで板材が供給・搬出されるようになっており、板材は、１台の溶接装置３の左右２箇所の溶接位置で交互に溶接が行われ、交互に取り出されるようになっている。
溶接ライン１の上流側には、ローディングロボット２が中央に１基設けられ、例えば左側の材料位置決めパレット２Ａ上の材料を溶接装置３の左側の位置決め装置４Ａ上に吸着パッド２ａで吸着して供給し、これを溶接する。その間に、同様にして左側の材料位置決めパレット２Ａ上の材料を溶接装置３の右側の位置決め装置４Ｂ上に供給し、これを溶接することを繰り返す。そして、一方の材料位置決めパレット２Ａ上の材料がなくなると、反対側の材料位置決めパレット２Ｂ上の材料の供給、溶接が行われる。
溶接された板材Ｗは、２列のラインの中央に設けられた１基のアンローディングロボット５の吸着パッド５ａで溶接装置３内の左右の位置決め装置４Ａ，４Ｂ上から交互に取り出され、溶接された板材Ｗを反転する必要がない場合には、そのまま左右の一方側の製品パレット６Ａ上に載置される。そして、一方側の製品パレット６Ａがいっぱいになると、もう一方の製品パレット６Ｂに溶接された板材Ｗを載置することを繰り返す。

なお、ローディングロボット２やアンローディングロボット５は、例えば、図２に示すように、基部２ｂ，５ｂに回転部２ｃ，５ｃが垂直軸回りに回転可能に取り付けられている。回転部２ｃ，５ｃの一端部には、アーム部２ｄ，５ｄが水平軸回りに回動可能に支持されている。アーム部２ｄ，５ｄは、２本のアームが屈曲可能に連結されて構成されている。アーム部２ｄ，５ｄの先端部には、吸着パッド２ａ，５ａが取り付けられ、板材Ｗの吸着・解放ができるようになっている。
したがって、ローディングロボット２やアンローディングロボット５の動作により、溶接ライン１における必要な板材Ｗのハンドリングを行うことができるようになっている。
ローディングロボット２の吸着パッド２ａやアンローディングロボット５の吸着パッド５ａは、それぞればねなどを介して弾性的に支持され、板材Ｗに板厚の変化があっても板厚変化を吸収して吸着できるようにしてある。
また、溶接ライン１には、図示しない制御装置や位置センサなどの各種検出器が設けられており、予め制御装置に入力されたプログラムに基づいて制御されて自動的に材料の供給、板材Ｗの溶接，板材Ｗの搬出が行われるように構成されている。

板材反転装置１０は、溶接ライン１に設けられる。板材反転装置１０では、２つの製品パレット６Ａ，６Ｂの間に第１の受け台２０が設置される。第１の受け台２０は、図４に示すように、基礎フレーム２１上の架台２２に設けられた昇降用シリンダ２３を介して昇降される台板２４を備えている。台板２４には、反転前の板材Ｗが載置される。板材Ｗを載置した状態で台板２４を昇降用シリンダ２３で下降させると、図５などに示すように、傾斜設置されたローラコンベア７に板材Ｗを受け渡して溶接ライン１外に板材（製品）Ｗを搬出することもできるようになっている。

この第１の受け台２０の下流側には、第１の受け台２０に隣接して水平回転軸３１を中心に回動され、第１の受け台２０上の板材Ｗを吸着回動して起こし上げる反転用の回動機構３０が設けられる。
回動機構３０は、図３および図４に示すように、水平回転軸３１が架台３２上に取り付けられた軸受３３を介して回動可能に支持され、水平回転軸３１に回動フレーム３４の基端部が取り付けられている。これにより、回動フレーム３４は、基端部の水平回転軸３１を中心に起こし上げるように回動される。
回動フレーム３４は、図３に示すように、中空角材を組み合わせて格子状の枠体とされ、外形が、中央先端部が突き出した略凸字状に枠組みされて構成されている。
回動フレーム３４の中空角材の格子状の枠体には、吸着パッド３５が複数個（図示例では、１８個）ばねなどを介して弾性的に取り付けられており、図示しない真空吸引装置を介して板材Ｗの一方面、例えば水平状態の板材Ｗの表面Ｗａまたは裏面Ｗｂを吸着したり、解放できるようにしてある。
回動フレーム３４には、回動駆動するため、架台３２上にモータ３６が設置され、水平回転軸３１の端部に取り付けたスプロケットとの間に掛け渡された２列のチェーン３７によって駆動される。これにより、回動フレーム３４は、吸着パッド３５で水平状態の板材Ｗを吸着した状態から略垂直状態まで起こし上げることができるようになっている。

板材反転装置１０の板材Ｗが載置される第２の受け台４０は、反転された板材Ｗを載置するためのものである。ここでは、第２の受け台４０として溶接ライン１の製品パレット６Ａ，６Ｂが第２の受け台４０と兼用されている。

また、板材反転装置１０は、受け渡し用のアーム機構５０を備えている。アーム機構５０は、反転前の板材Ｗを第１の受け台２０に載置するとともに、反転用の回動機構３０の吸着回動により裏面Ｗｂを外側に向けて起こし上げられた板材Ｗの裏面Ｗｂを吸着して第２の受け台４０上に載置する板材Ｗの受け渡しを行う。
ここでは、アーム機構５０は、溶接装置３から板材Ｗを取り出すためのアンローディングロボット５が受け渡し用のアーム機構５０と兼用される。アンローディングロボット５の下流側に反転用の板材Ｗを載置する第１の受け台２０が設置され、第１の受け台２０のわずかに上流の両側に第２の受け台４０となる製品パレット６Ａ，６Ｂが配置されている。
これにより、アンローディングロボット５により、溶接装置３からの板材（製品）Ｗの取り出し、板材（製品）Ｗの第１の受け台２０への載置、回動機構３０の回動フレーム３４上の板材（製品）Ｗの吸着受け取り、第２の受け台４０への反転後の板材（製品）Ｗの載置などが行われる。
アンローディングロボット５の先端部には、回動フレーム３４と同様に、複数個の吸着パッド５ａがばねなどを介して弾性的に取り付けてあり、板材Ｗの吸着や解放ができるようになっている。

このような板材反転装置１０には、図示しない制御装置や位置センサなどの各種検出器が設けられており、予め制御装置に入力されたプログラムと各種検出器の検出情報に基づき制御されて自動的に板材Ｗの反転が行われるように構成されている。
ここでは、溶接ライン１のプログラム制御に板材反転装置１０のプログラム制御が加えられ、予め制御装置に入力されたプログラムと各種検出器の検出情報に基づき制御され、自動的に板材Ｗの溶接から反転までが行われたり、板材Ｗの反転を必要としない場合には、プログラムの選択により反転動作を停止して制御できるように構成してある。

次に、このように構成した板材反転装置１０の動作について、図面を参照して説明する。
ここでは、２枚の異なる板厚の鋼板（板材Ｗ）を溶接装置３で突き合わせ溶接を行い、板材Ｗの段差のある面を表面Ｗａとし、平坦な面を裏面Ｗｂとする場合を例に説明する。すなわち、溶接ライン１では、板材Ｗの表面Ｗａを溶接し、出荷の際には、裏面Ｗｂを上にした反転状態とする。

１）アーム機構５０を構成するアンローディングロボット５で溶接された板材Ｗの表面Ｗａを吸着パッド５ａで吸着して溶接装置３の位置決め装置４Ａ（４Ｂ）から取り出す。
溶接装置３から取り出した板材Ｗを第１の受け台２０の台板２４に載置する（図５参照）。
この板材Ｗを第１の受け台２０に載置する場合には、回動機構３０の回動フレーム３４はモータ３６により水平回転軸３１を回転駆動して略垂直状態に起こし上げた退避状態としておく。

２）第１の受け台２０に載置された板材Ｗの表面Ｗａを回動機構３０で吸着し起こし上げるため、回動フレーム３４は、モータ３６を駆動して水平回転軸３１を中心に回転駆動され、略水平状態にして吸着パッド３５を板材Ｗに押し当てるとともに、真空吸引し、板材Ｗの表面Ｗａを吸着する（図６参照）。

３）水平状態の板材Ｗの表面Ｗａを吸着した回動フレーム３４は、モータ３６により水平回転軸３１を回転駆動して略垂直状態に起こし上げる。
すると、起こし上げられた回動フレーム３４に吸着されている板材Ｗは、裏面Ｗｂが外側（天空）を向いた状態になる（図７参照）。

４）板材Ｗの裏面Ｗｂが外側を向いた状態で、アーム機構５０を構成するアンローディングロボット５の吸着パッド５ａで板材Ｗの裏面Ｗｂを吸着して回動機構３０から受け取る（図８参照）。

５）板材Ｗの裏面Ｗｂを吸着して受け取ったアンローディングロボット５は、第２の受け台４０を構成する製品パレット６Ａ（６Ｂ）に板材Ｗを載置する。
この第２の受け台４０を構成する製品パレット６Ａ（６Ｂ）に載置された板材Ｗは、アンローディングロボット５による吸着が解放されると、裏面Ｗｂが外側を向いた状態となって、板材Ｗは表裏が反転された状態となる（図９参照）。

なお、溶接された板材Ｗを反転せずにそのまま出荷する場合には、アーム機構５０を構成するアンローディングロボット５で溶接された板材Ｗの表面Ｗａを吸着パッド５ａで吸着して溶接装置３の位置決め装置４Ａ（４Ｂ）から取り出す。
そして、取り出した板材Ｗを第１の受け台２０の台板２４に載置することなく、製品パレット６Ａ（６Ｂ）上に載置し、これまで通り出荷すれば良い。
このような板材Ｗを反転せずにこれまで通り出荷する場合には、制御装置内の制御プログラムの選択だけで切り替えられ、溶接ライン１の段取り替え、例えば板材反転装置１０の溶接ライン１からの着脱などの必要はない。

このような板材反転装置１０を溶接ライン１の最終部分に設置してインライン化し、第１の受け台２０と、回動機構３０とを新設し、第２の受け台４０およびアーム機構５０を溶接ライン１の製品パレット６Ａ，（６Ｂ）およびアンローディングロボット５と兼用することで、設置スペースの確保が容易で、溶接ライン（生産ライン）１が長くなることを極力防止でき、板材反転装置１０をコンパクトに構成することができる。
また、板材反転装置１０では、設置したことによる溶接ライン１での生産能力に影響を及ぼすことなく、溶接された板材Ｗを反転することができ、生産能力を反転の要否にかかわらず維持することができる。

さらに、この発明の板材反転装置１０とは異なり、溶接ライン１とは独立して板材反転装置１０を設置する場合には、専用の板材Ｗのハンドリング用のロボットが必要となり、しかもアンローディングロボット５との干渉を避けるため、アンローディングロボット５の動作範囲外に設置する必要がある。このため、板材反転装置の設置に必要なスペースの増大を招いてしまう。
一方、設置スペースの増大を回避するため、アンローディングロボット５の動作範囲内に板材反転装置１０を設置しようとする場合には、アンローディングロボット５に板材反転装置１０との干渉を回避するためのプログラムなどを用意する必要があり、構成が複雑になる。また、回避動作によって生産タイムが長くなる場合もあり、生産能力の低下を招く恐れもある。

また、この板材反転装置１０では、板材Ｗを反転する必要がない場合には、制御プログラムを切り替えるだけで簡単に対応することができ、板材反転装置１０自体の溶接ライン１からの着脱などの必要がなく、ごく短時間に切り替えることができる。

さらに、板材反転装置１０は、反転される板材Ｗが載置される第１の受け台２０と、第１の受け台２０に隣接され水平回転軸３１を中心に回動され第１の受け台２０上の板材Ｗを吸着回動して起こし上げる反転用の回動機構３０と、板材Ｗが載置される第２の受け台４０と、反転前の板材Ｗを第１の受け台２０に載置するとともに、反転用の回動機構３０の吸着回動により裏面Ｗｂを外側に向けて起こし上げられた板材Ｗの裏面Ｗｂを吸着して第２の受け台４０上に載置する受け渡し用のアーム機構５０と、を備えて構成したので、回動機構３０で反転された板材Ｗをアーム機構５０で直接受け取ることで板材反転装置１０をコンパクトに構成することができ、設置スペースの確保が容易となる。
これにより、溶接ライン等の生産ラインに設置してもライン長が長くなることを極力抑えることができる。

なお、実施の形態の板材反転装置１０では、溶接ライン１に設置して板材Ｗを反転する場合を例に説明したが、溶接ラインに限らず、板材を反転する必要がある生産ラインなどに適用することができる。
また、上記実施の形態では、２本のラインから搬出される板材Ｗの反転を対象としたが、１本のラインから搬出される板材Ｗにも適用することができる。この場合には、水平回転軸を第１の受け台の下流側にラインと直交して配置する場合に限らず、ラインと平行な第１の受け台２０の外側に配置するようにしても良い。
さらに、板材反転装置１０のアーム機構５０として、垂直軸回りに回転する回転部と、回転部に回転可能に取り付けられた２本の屈曲するアームを備えたアーム部とで構成した場合を例に説明したが、これに限らず他の形式のアーム機構であっても良く、板材Ｗの受け渡しなど板材Ｗのハンドリングができるものであれば良い。

１ 溶接ライン
２ ローディングロボット
２ａ 吸着パッド
２ｂ 基部
２ｃ 回転部
２ｄ アーム部
２Ａ，２Ｂ 左右の位置決めパレット
３ 溶接装置
４Ａ，４Ｂ 左右の位置決め装置
５ アンローディングロボット
５ａ 吸着パッド
５ｂ 基部
５ｃ 回転部
５ｄ アーム部
６Ａ，６Ｂ 製品パレット
７ ローラコンベア
１０ 板材反転装置
２０ 第１の受け台
２１ 基礎フレーム
２２ 架台
２３ 昇降シリンダ
２４ 台板
３０ 回動機構
３１ 水平回転軸
３２ 架台
３３ 軸受
３４ 回動フレーム
３５ 吸着パッド
３６ モータ
３７ チェーン
４０ 第２の受け台
５０ アーム機構
Ｗ 板材
Ｗａ 表面
Ｗｂ 裏面

上記目的を達成するため、本発明に係る板材反転装置は、
反転される板材が載置される第１の受け台と、
前記第１の受け台に隣接され１つの水平回転軸を中心に回動され前記第１の受け台上の前記板材を吸着回動して起こし上げる反転用の回動機構と、
前記板材が載置される第２の受け台と、
反転前の前記板材を前記第１の受け台に載置するとともに、前記反転用の回動機構の吸着回動により裏面を外側に向けて起こし上げられた前記板材の裏面を吸着して前記第２の受け台上に載置する受け渡し用のアーム機構と、を備え、
前記受け渡し用のアーム機構は、前記第１の受け台と前記第２の受け台と前記回動機構とのそれぞれの間で前記板材を受け渡し可能に構成されている、
ことを特徴とする。

Claims (3)

1. 反転される板材が載置される第１の受け台と、
   前記第１の受け台に隣接され水平回転軸を中心に回動され前記第１の受け台上の前記板材を吸着回動して起こし上げる反転用の回動機構と、
   前記板材が載置される第２の受け台と、
   反転前の前記板材を前記第１の受け台に載置するとともに、前記反転用の回動機構の吸着回動により裏面を外側に向けて起こし上げられた前記板材の裏面を吸着して前記第２の受け台上に載置する受け渡し用のアーム機構と、を備える、
   ことを特徴とする板材反転装置。
2. 前記第２の受け台は、反転を必要としない前記板材を載置する製品受け台と兼用されるとともに、前記受け渡し用のアーム機構は、反転を必要としない前記板材を取り出して前記製品受け台に載置するアーム機構と兼用されて構成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の板材反転装置。
3. 前記受け渡し用のアーム機構による前記第１の受け台への前記板材の載置動作及び前記反転用の回動機構による反転動作を、前記板材の反転の要否により選択可能に構成した、
   ことを特徴とする請求項１に記載の板材反転装置。

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