JP2018510790A5 - - Google Patents
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Description
結果として、基本的に水平に積み重ねられたシートの積層体から最も上側のシートを垂直方向に取り出し、持ち上げるために磁気グリッパ(持上げ装置)が使用される強磁性シート材取扱いステーションには、上記のタイプの別個のシート扇状展開ステーションを用いる。このような磁気式扇状展開装置は、ばらし作業を支援するために、積み重ねられたシートの隣に配置される。事実、これは、2010年にミシガン州(MI)エルクトン(Elkton)(米国)にあるタワー・オートモーティブ社(Tower Automotive)の工場で採用された手法である。この工場では、シートメタルに係合させるための多数の分散した磁石を含む磁気式EOAT持上げユニットの他に、従来のシート扇状展開ステーションが用いられている(https://www.magnetics.com/downloads/pdf/IMITower.pdf)。
[0019a]
特許文献DD145011号には、複数の扇状展開用磁石を含む、組み合わされた扇状展開・把持装置が示されている。扇状展開用磁石は、共通のキャリヤ体に関節でつながれ、キャリヤ体には、吸着カップ機構として示されたシート把持構造も支持される。ただし、吸着カップ機構は、当該ドイツ文献において、永久磁石構造に取り替えることが可能であるとも記載されている。しかしながら、永久磁石構造についてはそれ以上の記載がない。このような構成は、ロボットアームに装着された場合にEOATとして用いることができる。
[0019b]
ロシア特許文献SU‘779247号には、ケーブルから懸架可能なL字形のハウジング構成要素に扇状に広げるとともに持ち上げる能力が組み込まれた磁気式持上げ装置が記載されている。L字形のハウジングは、装置の使用時に垂直な向きに配置されることから垂直ハウジング部と呼ばれる脚部を含む。磁気式扇状展開ユニットとなる1つまたは2つの垂直方向に離間された電磁石が垂直ハウジング部に収容される。L字形ハウジングは、扇状に広げる機能を実行する際に金属板の積層体の側面に沿って電磁石を位置決めすることを可能にする以上の機能を有していない。さらに、機械式分離機プランジャと該分離機プランジャを引込み位置と浸漬位置との間で移動させるアクチュエータとして用いられる電磁石とが、垂直ハウジング部に収納される。上記装置は、分離機プランジャが、扇状に広げる過程において最も上側のシートとそのすぐ下のシートとの間の適切な分離を確実にすることを必要とする。関連して、最初に扇状に広げる際に、装置のL字形ハウジングが同時に持ち上げられることが記載されており、これは、磁気的に扇状に広げる過程が開始される前に、装置が、L字形ハウジングの水平ハウジング部を積層体上に置いた状態で静止することを意味している。分離機プランジャは、水平ハウジング部に対してその内部に収納された別体の保持用電磁石によって固定されると、水平ハウジング部に対して一番上のシートを「くさび留め」するためにも用いられ、それによって、押さえ(hold-down body)が掴みの強化に役立つ。分離されたシートは、装置によって移送のために保持される。ここで、シートは、扇状に広げて掴む工程が行われた後に全ての電磁石がオフに切り替えられた場合は、水平ハウジング部と分離機プランジャとの間にクランプされている。
[0019c]
米国特許第4,465,415号には、中央に穴を有する最も上側のシートメタルをばらして把持するために用いられ得るシート扇状展開・持上げ装置が開示されている。この扇状展開装置は、積み重ねられた環状のシートを扇状に広げるために通電される電磁式扇状展開用磁石が埋め込まれたマンドレルを中央に備える。さらに加えて、上記装置は、一対の直径方向に位置する「付着装置(adhesion devices)」(真空装置または電磁装置であり得る)を、浸漬マンドレルの外側かつ上に備える。これらの磁石は全て、クレーンまたは同様の持上げ器具、例えばロボットアームに取付可能な持上げ構造に搭載される。
[0019a]
特許文献DD145011号には、複数の扇状展開用磁石を含む、組み合わされた扇状展開・把持装置が示されている。扇状展開用磁石は、共通のキャリヤ体に関節でつながれ、キャリヤ体には、吸着カップ機構として示されたシート把持構造も支持される。ただし、吸着カップ機構は、当該ドイツ文献において、永久磁石構造に取り替えることが可能であるとも記載されている。しかしながら、永久磁石構造についてはそれ以上の記載がない。このような構成は、ロボットアームに装着された場合にEOATとして用いることができる。
[0019b]
ロシア特許文献SU‘779247号には、ケーブルから懸架可能なL字形のハウジング構成要素に扇状に広げるとともに持ち上げる能力が組み込まれた磁気式持上げ装置が記載されている。L字形のハウジングは、装置の使用時に垂直な向きに配置されることから垂直ハウジング部と呼ばれる脚部を含む。磁気式扇状展開ユニットとなる1つまたは2つの垂直方向に離間された電磁石が垂直ハウジング部に収容される。L字形ハウジングは、扇状に広げる機能を実行する際に金属板の積層体の側面に沿って電磁石を位置決めすることを可能にする以上の機能を有していない。さらに、機械式分離機プランジャと該分離機プランジャを引込み位置と浸漬位置との間で移動させるアクチュエータとして用いられる電磁石とが、垂直ハウジング部に収納される。上記装置は、分離機プランジャが、扇状に広げる過程において最も上側のシートとそのすぐ下のシートとの間の適切な分離を確実にすることを必要とする。関連して、最初に扇状に広げる際に、装置のL字形ハウジングが同時に持ち上げられることが記載されており、これは、磁気的に扇状に広げる過程が開始される前に、装置が、L字形ハウジングの水平ハウジング部を積層体上に置いた状態で静止することを意味している。分離機プランジャは、水平ハウジング部に対してその内部に収納された別体の保持用電磁石によって固定されると、水平ハウジング部に対して一番上のシートを「くさび留め」するためにも用いられ、それによって、押さえ(hold-down body)が掴みの強化に役立つ。分離されたシートは、装置によって移送のために保持される。ここで、シートは、扇状に広げて掴む工程が行われた後に全ての電磁石がオフに切り替えられた場合は、水平ハウジング部と分離機プランジャとの間にクランプされている。
[0019c]
米国特許第4,465,415号には、中央に穴を有する最も上側のシートメタルをばらして把持するために用いられ得るシート扇状展開・持上げ装置が開示されている。この扇状展開装置は、積み重ねられた環状のシートを扇状に広げるために通電される電磁式扇状展開用磁石が埋め込まれたマンドレルを中央に備える。さらに加えて、上記装置は、一対の直径方向に位置する「付着装置(adhesion devices)」(真空装置または電磁装置であり得る)を、浸漬マンドレルの外側かつ上に備える。これらの磁石は全て、クレーンまたは同様の持上げ器具、例えばロボットアームに取付可能な持上げ構造に搭載される。
これらの目的を達成しようとする上で、1つの態様において、本発明は、その一般的な具体化された形態において、強磁性シート材の積層体から最も外側のシートを扇状に広げて引き離す際に用いられるシート扇状展開装置であって
・アーム先端ツール(EOAT)としての上記装置を、EOATを強磁性シートの積層体の側面に隣接する動作位置と強磁性シートの積層体から離れた遠方位置との間で移動させて位置決めするように構成されたロボットアームに取り付けるためのマウントを有するキャリヤ構造と、
・キャリヤ構造によって支持され、少なくとも1つのオンオフ切替可能な磁石と該切替可能な磁石によって反対極性に磁化可能な一対の扇状展開用磁極部材とを含む磁気式扇状展開構成であって、上記扇状展開用磁極部材が、離間されており、EOATが動作位置にあるときに、積層体の上記側面に対向し、寸法的に、積層体の少なくとも最も外側のシートとその下のシートとの厚さを含む長さにわたって延在するように構成されており、上記切替可能な磁石が、最も外側のシートとそのすぐ下のシートとの縁領域の重なり合う部分内に同じ向きの磁界が上記扇状展開用磁極片によって誘起され、当該誘起磁界に直交する方向に、最も外側のシートの縁領域を磁気反発によってその下のシートから持ち上げて引き離そうとする反発力が生成されるオン状態に切替可能である、磁気式扇状展開構成と、を含み、任意ではあるが好ましくは、
・キャリヤ構造に支持され、扇状に広げられた最も外側のシートの面に接触し、このシートをEOATに固定し、EOATがその動作位置から変位するとこのシートを上記シートの積層体から取り出すように構成されたシート把持構成と、を含むシート扇状展開装置を提供する。
・アーム先端ツール(EOAT)としての上記装置を、EOATを強磁性シートの積層体の側面に隣接する動作位置と強磁性シートの積層体から離れた遠方位置との間で移動させて位置決めするように構成されたロボットアームに取り付けるためのマウントを有するキャリヤ構造と、
・キャリヤ構造によって支持され、少なくとも1つのオンオフ切替可能な磁石と該切替可能な磁石によって反対極性に磁化可能な一対の扇状展開用磁極部材とを含む磁気式扇状展開構成であって、上記扇状展開用磁極部材が、離間されており、EOATが動作位置にあるときに、積層体の上記側面に対向し、寸法的に、積層体の少なくとも最も外側のシートとその下のシートとの厚さを含む長さにわたって延在するように構成されており、上記切替可能な磁石が、最も外側のシートとそのすぐ下のシートとの縁領域の重なり合う部分内に同じ向きの磁界が上記扇状展開用磁極片によって誘起され、当該誘起磁界に直交する方向に、最も外側のシートの縁領域を磁気反発によってその下のシートから持ち上げて引き離そうとする反発力が生成されるオン状態に切替可能である、磁気式扇状展開構成と、を含み、任意ではあるが好ましくは、
・キャリヤ構造に支持され、扇状に広げられた最も外側のシートの面に接触し、このシートをEOATに固定し、EOATがその動作位置から変位するとこのシートを上記シートの積層体から取り出すように構成されたシート把持構成と、を含むシート扇状展開装置を提供する。
取扱いステーション2は、上方(overhead)ガントリビーム6に沿って線形移動するように支えられたキャリッジユニット5と、キャリッジユニット5に適切に支持され、関節でつなげられた多肢・多軸ロボットアーム8と、ロボットアーム8の末端の自由端における連結ユニット9とを含む。連結ユニット9は、当技術分野で公知のように、図示はしないがロボット工学およびオートメーションという関連技術において知られている連結部品を用いてモジュラーEOAT10が着脱可能に装着されるように工夫されている。制御線および電源線は、明瞭化のために省略した。
ロボットアーム8は、キャリッジユニット5から懸架されて図示されているが、これもやはり周知であるように、床(架台)上に設置されていてもよい。ロボットアーム8の上方ガントリ6からの懸架は、シート積層体4の近傍の工場フロアスペースを必要としないため、積層体を置き、個々のシート3を取り出し、それらを機械加工、成形、他の部品への組付けなどのためのワークステーションへ搬送するシートメタル取扱いステーション2における操作の柔軟性が高まるという利点を有する。
取扱いステーション2が、ガントリビームに支持された各キャリッジユニットから懸架された多数のロボットアームを有し、そしてロボットアームのそれぞれが末端に同一のEOAT10を搭載していることで、最上位のシートを扇状に広げて掴む操作を連動して行うために四辺形のシートの積層体の4辺のそれぞれに別々のEOATを配置することが可能であり、それによって、磁気的に懸架されたシートを、当該最上位のシートの各縁領域をそのすぐ下のシートから「剥離するのではない(un-peeling)」方法で、それゆえ、EOATを積層体から離れる方向へ持ち上げると同時に最も上側の2つの積み重ねられたシート間の付着張力を断ち切ることを容易にすることによって、積層体から持ち上げることができる構成が考えられる。
図2a、図2b、および図4に示した実施形態において、磁極拡張部材40はそれぞれ、より長くより細い第1の脚部42と、より短いがより幅が広くずんぐりした第2の脚部44とを有する全く同じ(平面視)L字形状の強磁性板からなり、上記脚部42および44の、一点に集まる(converging)側縁は、互いに直交して延び、それらの接合部分において90°の隅ではなくほぼ三角形の窪み46を規定している。
図4から分かるように、ずんぐりした脚部44は、平面視において、当該脚部がギャップ無しでかつ磁束を伝導するように固定された断面四辺形のハウジングブロック24の側面を完全に覆うような寸法および形状であり、それによって、縁45がユニット20のエアギャップ26から少しはみ出して位置することになる。板40をハウジングブロック28の外側に固定するための位置決めピン36用および締結ボルト37用の貫通穴の存在を図2aに示す。
これに対して、磁極拡張部材40の第1の脚部42は、第2の脚部44から垂直に突出し、実質的に、ハウジングブロック24の末端面(エアギャップ26)から指のように突き出ている。なお、L字形磁極拡張部材40は、指のような第1の脚部42が、その外縁47がハウジングブロック24の外面とほぼ面一である状態で、ユニット20の長手方向軸とほぼ平行に突き出るようにハウジングブロック24に装着される。
図3aおよび図3bに示した実施形態において、外付けの磁極拡張部材140も、短い方の脚部142と長い方の脚部144と有する概ねL字形の強磁性材料からなる板である。しかしながら、磁極板140の平面視における外形寸法は、図2a、図2b、および図4に示した磁極板40よりも実質的に大きく、位置決めピン136および締結ボルト137のそれぞれのための締結用および位置決め用の穴の位置は、同じ相対的全体配置を維持しながら、L字形磁極部材140が図2aに示した向きとは異なる向きで切替可能な磁石ユニット120に装着されるように、変更されている。また、締結穴は、長い方の脚部144の範囲内に完全に位置しているのではなく、ユニット120のハウジングブロック124の側面の面積に匹敵する大きさの面積を有する脚部142および144間の移行領域148に位置しており、短い方の脚部142がユニット120の長手方向軸に対して約45°傾けられるように配置されている。
なお、図3bから、特に、長い方のL字状脚部144の内縁145が、短い方のL字状脚部142の内縁143と90°を超える角度をなし、これらの縁が接合部分において鋭いコーナーを規定していることが分かる。最後に、図3aから最もよく分かるように、2つの磁極拡張部材140における長い方のL字状脚部144の内縁145に当接板150が平頭ねじ149によって装着される。当接板150は、それが装着されない場合には磁極板140の長い方のL字状脚部144の幅細のウエブによって提供されることになる有効磁束透過面積を拡大するという目的に役立つ。
ガントリに懸架されたロボットアーム8(図1)は、扇状展開・把持装置10(100)の操作を可能にし、該装置を空間において、図4に示したように、各磁極拡張部材40(140)をそれらのL字状腕部42,44(142,144)が積層体4の横側面に対して特定の空間的配置にある状態で位置決めすることができるような向きに配置するように考案されている。この位置、つまり動作位置(図5a〜図5dも参照)は、磁極拡張部材40(140)の第2の(短い方の)腕部44(142)が、その水平な縁45(143)をシート3の積層体4の最も上にあるシート3の上面3’の上方に近接させて(すなわち、空中に停止して)位置決めされ、最も上側のシート3に面平行に延在すること、および、第1の(長い方の)アーム42(144)が、各シート3の水平な縁3’’に対向して位置し、第1の(長い方の)腕部42(144)の垂直に延びる縁43(145)と積層体4の側面との間に小さいエアギャップAGを維持していることによって、特徴付けられる。
図6〜図8は、EOAT(磁気装置)300が図1〜図4を参照しながら説明した磁気ユニットと同一の構成の2つの磁石ユニット320を有する、さらなる2つの類似した実施形態を示す。図6および図7に係る図示した実施形態においては、一方の切替可能な磁気ユニット320だけが、EOATユニット300をロボットアーム(図示せず)における連結ユニットに固定することができる、図3aおよび図3bに示したものと同様のプレートマウント322の形態の装着部材を含んでいる。他方の実施形態、つまり図8においては、連結ユニット全体が省略されている。当業者には当然ながら、非鉄金属または磁化不可能な鋼からなり得るこのような装着構成要素を、図8に示した切替可能な磁石ユニット320自体かまたは磁極拡張板もしくは構造360かのいずれかに装着することができることが理解されるであろう。
Claims (11)
- 強磁性シート材の積層体から最も外側のシート材を磁気的に取り出し(unstacking)磁気的に把持するための磁性シート扇状展開・把持装置であって、
前記扇状展開・把持装置(10;100)を強磁性シート(3)の積層体(4)の横側面に位置合わせするように構成された位置決め装置(8)に前記扇状展開・把持装置(10;100)を着脱可能に固定するための継ぎ手を有する支持構造(22;122)と、 前記支持構造(22;122)に搭載された一対の強磁性扇状展開用磁極拡張部材(42;142)であって、各扇状展開用磁極拡張部材(42;142)が、前記シート(3)の積層体(4)の前記側面と対向関係になったときに少なくともいくつかの最も上側の積み重ねられたシートにわたるのに十分な長手方向延出部(longitudinal extension)を有する、一対の強磁性扇状展開用磁極拡張部材と、
前記支持構造(22;122)に搭載された一対の強磁性把持用磁極拡張部材(44;144)であって、各把持用磁極拡張部材(44;144)が、前記扇状展開用磁極拡張部材(22;122)の前記長手方向延出部に対して傾けられ、シート縁を超えて延びかつ前記シート(3)の面の一部にわたるのに十分な長さを有する当接面(45;145)を有し、前記当接面(45;145)が、前記強磁性シートの積層体(4)の前記最も外側のシート(3)を受け取り磁気的に固定するように機能する、一対の強磁性把持用磁極拡張部材と、
少なくとも1つのオンオフ切替可能な永久磁石ユニット(20;120)を含み、前記扇状展開用および把持用磁極拡張部材(42;142;44;144)の各対における前記磁極拡張部材の一方を同じ極性に磁化し、前記各対における前記磁極拡張部材の他方を反対極性を有するように磁化するためのオンオフ切替可能な磁石構成と、を含み、
前記磁石構成(20;120)をオン位置に切り替え、前記一対の扇状展開用磁極拡張部材(42;142)を前記積み重ねられたシートの前記側面における前記シート縁に近接して対向させることによって、(i)前記積層体(4)の少なくとも前記最も外側およびその下のシート(3)の縁領域内にN−S磁界が誘起され、(ii)前記シート(3)間に、前記扇状展開用磁極拡張部材(42;142)の前記長手方向延出部に沿って前記最も外側のシートを前記積層体(4)から扇状に広げて前記その下のシート(3)から引き離そうとする反発力が生じ、(iii)前記最も外側のシート(3)が前記把持用磁極拡張部材(44;144)に向けて付勢され、そこで、前記最も外側のシート(3)が前記把持用磁極拡張部材(44;144)の前記当接面(45;145)に接触して前記最も外側のシート(3)が前記扇状展開・把持装置に磁気的に固定される、ように機能する、磁性シート扇状展開・把持装置。 - 前記オンオフ切替可能な磁石構成(20;120)が、前記装置の扇状展開および把持機能をそれぞれ単独でまたは互いに同期させて選択可能であるように、2つのオンオフ切替可能な磁石ユニット(320)を含み、前記磁石ユニット(320)の一方が前記把持用磁極拡張部材(344)を磁化するためのものであり、前記磁石ユニット(320)の他方が前記扇状展開用磁極拡張部材(342)を磁化するためのものである、請求項1に記載の磁性シート扇状展開・把持装置。
- 前記オンオフ切替可能な磁石構成(20;120)が、前記把持用磁極拡張部材(44;144)および扇状展開用磁極拡張部材(42;142)のそれぞれの対を含む一対の磁極拡張部材(40;140)を反対極性に磁化させるように構成された1つのオンオフ切替可能な磁石ユニット(20;120)を含む、請求項1に記載の磁性シート扇状展開・把持装置。
- 前記把持用磁極拡張部材(44;144)の一方と前記扇状展開用磁極拡張部材(42;142)の一方とが一体に形成され、前記前記把持用磁極拡張部材(44;144)の他方と前記扇状展開用磁極拡張部材(42;142)の他方とが一体に形成され、前記2つの一体の磁極拡張部材(40;140)が、互いに磁気的に分離されており、前記切替可能な磁石ユニット(20;120)によって反対極性に分極されるように構成された、請求項1または2に記載の磁性シート扇状展開・把持装置。
- 前記一対の把持用磁極拡張部材(44;144)と前記一対の扇状展開用磁極拡張部材(42;142)とが互いに一体に形成された、請求項1から4のうちのいずれか一項に記載の磁性シート扇状展開・把持装置。
- 前記把持用および扇状展開用磁極拡張部材が、2つのL字形強磁性金属板(40;140)によって提供される、請求項5に記載の磁性シート扇状展開・把持装置。
- 前記支持構造(22;122)が、前記切替可能な磁石ユニット(20;120)に取り付けられるかまたはその一部を形成する、請求項2から6のうちのいずれか一項に記載の磁性シート扇状展開・把持装置。
- 前記支持構造が、前記切替可能な磁石ユニット(20;320)のハウジングブロック(24;324)に固定された板状(322)またはリング状(22)の構造を含み、前記扇状展開用および把持用磁極拡張部材(42;142;44;144)が、前記ハウジングブロック(24;324)に着脱可能に固定された、請求項2から6のうちのいずれか一項に記載の磁性シート扇状展開・把持装置。
- ロボットアーム(8)のアーム先端ツール(EOAT)(10;100;300)である、請求項1から8のうちのいずれか一項に記載の磁性シート扇状展開・把持装置。
- 位置決め装置(5,6,8)と、請求項1から9のうちのいずれか一項に記載の磁性シート扇状展開・把持装置(10;100;300)とを含む、磁性シート材ばらし機(de-stacker)。
- 前記位置決め装置が、上方ガントリ(5,6)に装着されたロボットアーム(8)である、請求項10に記載のばらし機。
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