JP3239086U - プレス装置用ワーク搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の形状のワーク搬送が確実に行え、軽量で、多様な金型に対応できる、全高が低くコンパクトな汎用のワーク搬送装置を提供する。【解決手段】ワーク搬送装置１は、配置された４つの吸着パッド支持装置１０を支持できるよう矩形状に構成され、かつワーク搬送ロボットとのジョイント装置３を備えたメインフレーム２を備え、メインフレーム２の各頂点近傍に吸着パッド支持装置１０が各々１組配置され、かつ吸着パッド支持装置１０はメインフレーム２に水平面内を回動自在に支持された円弧状部材１１と、前記円弧状部材１１に装着された第１摺動装置１３により支持された水平方向に摺動する摺動レール１４と、前記摺動レール１４の端部に装着された第２摺動装置１５により支持された垂直方向に摺動する支持レール１６と、前記３つの可動部分に各々装着されたブレーキ装置と、前記支持レールの下端に装着された吸着パッド１７と、を備える。【選択図】図１

Description

本考案は、複数の形状のワークに対応してワークを確実に吸着・把持することができるプレス装置用ワーク搬送装置に関する。

従来、自動車の車体を構成するドア、フッドなどのパネル材のワークの成形を行うプレスラインにおいては、プレス装置で成型されたワーク成形品を次のプレス装置に搬送するために、ワーク搬送装置を先端部に装着した搬送ロボットやマテハンが用いられる。搬送ロボットやマテハンはプレス装置の作動に同期してワークを搬送するよう構成されており、先端部に装着したワーク搬送装置によりワークの着脱を行う。ワーク搬送装置は、アームの先端に吸着パッドなどを備えたワークの着脱を行うワーク把持部を備えている。そしてワークを搬送する際には、搬送ロボットやマテハンが、ワーク搬送装置をワーク取り出し位置に移動し、このワーク搬送装置がプレス装置からワークを吸引把持して次のプレス装置へと搬送する。

このようなワーク搬送装置で搬送されるドア、フッドなどのワークの形状は、単純な板状ではなく３次元状に湾曲した複雑な立体形状である。そのためワークを搬送する際にはワークの形状に合わせてアームの形状・吸着パッドの位置を調整した専用のワーク搬送装置が通常用いられる。一般的にプレス工場では多くの機種の部品を作っているため、機種変更に対応してワークの形状も変更となり、機種変更する毎に異なったワークの形状に対応した、図７に示すような専用のワーク搬送装置が必要となる。

従って従来は、新たな機種の部品が発生して異なった形状のワークが発生する毎に、吸着可能な平面部分に合わせた吸着パッドの配置や個数、吸着パッドを支持するアームの配置・角度、更にはプレス金型との干渉の有無やロボットの可搬重量なども考慮して、新たなワーク形状に対応した、新たなワーク搬送装置の再設計・再製作を行っている。

また、ワークが多機種にわたると、プレス金型の増加に加えてワーク搬送装置の数も増え続け、これら保管場所の確保や維持管理の工数・費用が問題となっている。加えて、プレス工程における生産機種変更により、搬送するワークが変更になる度に、作業者が該当するワーク搬送装置を格納場所から選びだしてワーク搬送装置の交換を行わなければならない。このため、この交換作業に工数と時間を要し生産性を低下させる要因となっている。

一方多機種のワークに対応させるためワーク搬送装置の吸着パッドの平面・高さの配置などを可変にするよう構成すると、一般に重量が重くなり汎用の搬送ロボットでは高速に搬送できなくなってしまうという問題があった。また装置の全高が高くなり、金型の開口高さが限定される場合は装置をプレス装置に搬入できないという問題があった。

本考案はこのような問題点を解決するためになされたものであり、１つのワーク搬送装置で複数の形状のワーク搬送が確実に行え、一般的な搬送ロボットで高速搬送できるよう軽量で、かつ多様な金型に対応できる全高が低くコンパクトな汎用のワーク搬送装置を提供すること、そしてそれによって機種ごとのワーク搬送装置製作に要するコストを低減し、ワーク搬送装置格納場所・維持管理コストの節減を図り、生産性の向上を図ることを目的とする。

請求項１に係る考案は、複数の異なったワーク形状に対応できるよう、吸着パッドの位置を可変に構成したプレス装置用ワーク搬送装置であって、水平に載置されたワークの形状に対応し、矩形状に配置された４つの吸着パッド支持装置を支持できるよう構成され、かつワーク搬送ロボットとのジョイント装置を備えたメインフレームを備え、前記吸着パッド支持装置は、前記メインフレームの各頂点または各端部近傍に各々１組配置され、かつ前記吸着パッド支持装置はメインフレームに水平面内を回動自在に支持された円弧状部材と、前記円弧状部材に装着された第１摺動装置により支持された水平方向に摺動する摺動レールと、前記摺動レールの端部に装着された第２摺動装置により支持された垂直方向に摺動する支持レールと、前記３つの可動部分に各々装着されたブレーキ装置と、前記支持レールの下端に装着された吸着パッドと、を備えたことを特徴とする。

請求項１記載の考案によれば、長方形に構成したメインフレームの各頂点付近に位置可動に構成した４個の吸着パッド支持装置を配設しているので、多種類のワークを確実に吸着することができる。よって多数の形状のワークに対応することができ、機種変更時に専用のワーク搬送装置に交換する必要がないので、交換に伴う工数や作業時間を短縮できる。また新規な機種が加わった場合でも新規な専用のワーク搬送装置を設計・製作する必要がなくコスト削減につながり、また機種ごとの専用のワーク搬送装置を複数保管しておくためのスペースの確保や管理が不要となり、省コスト化および省スペース化を図ることができる。

また円弧状部材による回転、第１の摺動装置による水平方向の摺動、第２の摺動装置による垂直方向の摺動がそれぞれ吸着パッドの位置自由度に貢献するので、吸着パッドは広範囲の位置自由度を得ることができる。また円弧状部材による回転移動を用いたことにより、ＸＹＺすべての方向を摺動装置により構成した場合に比べ装置重量を低減することができ、各吸着パッド支持装置の摺動装置の相互の干渉のリスクを低減することができる。

また各吸着パッド支持装置は３つの可動部分に位置調整の駆動装置を持たず、各々ブレーキ装置のみ有している。この構成によりによりワーク搬送装置全体の全高を抑え、また全体の重量も低減できる。一方、外部の調整装置等で吸着パッドの位置を調整でき、その後はブレーキ装置でその位置を強固に固定することができる。

請求項２に係る考案は、請求項１に記載の構成に加え、前記ワーク搬送装置の前記４つの吸着パッド支持装置のうち一部の吸着パッド支持装置は、他の吸着パッド支持装置と垂直方向高さを変え、摺動レールが互いに干渉しないように配置されていることを特徴とする。

請求項２に記載の構成によれば、隣り合った吸着パッド支持装置の摺動レールが干渉することが無いので、どのような吸着パッドの配置であっても円滑に吸着パッドの位置調整を行うことができる。

請求項３に係る考案は、請求項１または請求項２に記載の構成に加えて、前記吸着パッドは２以上の蛇腹部を有する吸着パッドであることを特徴とする。

請求項３に記載の構成によれば、吸着パッドが２以上の蛇腹部を有し対緩衝性に優れているので、第１の利点としてワークの吸着面が傾斜している場合でも垂直方向から吸着パッド当接させて吸着が可能である。蛇腹部を有しない通常の吸着パッドを用いる場合、許容角度が小さいため吸着パッドの取り付け角度を調整するなどしてワークの傾斜を吸収する必要がある。それに対し２以上の蛇腹部を有する吸着パッドを用いた場合は、ワークの傾斜が約２５度の範囲内であれば、蛇腹部がワークの傾斜を吸着してくれるので、ワークに傾斜がある場合でも吸着パッドを垂直方向に固定配置して確実にワークを吸着することができる。

また蛇腹部が衝撃を吸収してくれるので、ワークに打痕を生じやすい薄板ワークの場合でも、比較的早い速度でワークへ当接し、吸着・搬送作業を行ってもワークに打痕等を生ずることがない。

請求項４に係る考案は、請求項１または請求項２に記載の構成に加え、前記ワーク搬送装置は前記ジョイント装置を中心に、対称に２組配置されたことを特徴とする。

請求項４に記載の構成によれば、複数のワークを同時に搬送できる。例えばワークがドアパネルの場合、左右のドアパネルを対にして搬送することにより、効率よく搬送できる。また左右バランスした状態で搬送することによりジョイント部に発生するトルク・応力を最小限に抑えることができ、装置の劣化等を抑えることができる。

本ワーク搬送装置を用いることにより複数の形状のワーク搬送を確実に行うことが出来る。また本ワーク搬送装置は軽量・コンパクトに構成されているので一般的な搬送装置や搬送ロボットで高速搬送でき、かつ全高が低く構成されているので金型の開口高さが限定されるプレス装置でも適用可能である。これらの効果に加えて機種ごとのワーク搬送装置製作に要するコストを低減し、ワーク搬送装置格納場所・維持管理コストの節減を図り、機種ごとのワーク搬送装置の交換を不要にすることで生産性の向上を図ることが可能である。

本考案に係るプレス装置用ワーク搬送装置の（Ａ）平面図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）側面図である。 本考案に係るプレス装置用ワーク搬送装置がワークを吸着している状態の（Ａ）平面図、（Ｂ）側面図である。 本考案に係るワーク搬送装置の吸着パッド支持装置の（Ａ）平面図、（Ｂ）正面図である。 本考案に係るプレス装置用ワーク搬送装置のエアー配管の図面である。 本考案に係るプレス装置用ワーク搬送装置のエアー配管のシステム図である。 本考案に係る吸着パッド位置の調整台車の（Ａ）側面図、（Ｂ）正面図である。 従来のプレス装置用ワーク搬送装置がワークを搬送している写真である。

以下本考案の実施形態について図面に基づいて説明する。尚、以下の実施形態の説明は、本質的な例示に過ぎず、本考案、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（ワーク搬送装置の全体構成）
まず本実施形態のプレス装置用ワーク搬送装置の構成について説明する。本実施形態のワーク搬送装置１は、図１に示すように、ワーク搬送ロボット（図示しない）と結合するジョイント装置３（ＡＴＣ装置）を配置する中心部分の骨格の両側に、対象に長方形のメインフレーム２が２個構成されている。そして各長方形のメインフレーム２の頂点付近にブラケットを介して吸着パッド支持装置１０が各４個配置されている。図２に本実施形態のプレス装置用ワーク搬送装置がドアパネルを吸着・把持している状態の図面を示す。

本実施形態のワーク搬送装置１は、左右のドアの金型を対象に配置し、ワンショットで左右のドアパネルを一度に成型する金型に用いられるもので、ワーク搬送装置１も各ワークに対応してジョイント装置３を中心に左右対称に設けられている。

このような左右対称にワーク搬送装置を配置することにより、左右一対のドアパネルなどを効率的に搬送することが可能になると共にジョイント部分にかかるトルクや応力を低減することが可能となる。なおジョイント装置をワーク搬送装置の端部に配置したワーク１個に対応した構成も可能である。

各ワークに対応した吸着パッド支持装置１０の個数は４つに限定されるものではないが、ドアパネル搬送用としては、重量バランスが安定し、吸着が確実に行われること、かつ最小限の吸着パッド支持装置の構成でコストダウンを図るという意味から４個の構成を用いている。４個の吸着パッド支持装置１０を確実に支持するため各メインフレーム２の頂点付近にブラケット１８を介して吸着パッド支持装置１０を支持している。

なおメインフレーム２の材質としては軽量化とコストダウンのため汎用のアルミフレームを用いている。また各ブラケット類は軽量化のためすべてアルミで構成している。アルミフレームとブラケット類との固定をはじめ、各種部材の固定にはボルト・ナットによる締結等の一般の固定方法を用いている。

まずＣＡＤ等を用いて対象とする各ワークについて、吸着パッドがワークをバランスよく把持出来て、かつワークの把持部位に凹凸が少なく把持に適した部位４点を選定する。生産している各ワークの多種類の形状データを参照してなるべく多数のワークが安定して把持できる吸着パッドの相対的位置関係を検討する。本実施形態で対象とするワークは自動車用ドアのインナーパネルである。インナーパネルは凹凸や穴部分が多いため吸着パッドを確実に吸着できる平面部分が限られている。

前記検討の結果、４つの吸着パッドの可動範囲をできる限り広くしなければ多くの機種のインナーパネルを確実に吸着できるワーク搬送装置は実現できないことが明らかになった。

以上の検討から以下のような構成を考案するに至った。すなわち、円弧状部材１１を使った回転移動、第１摺動装置１３と摺動レール１４を用いた水平移動、第２摺動装置と支持レール１６を用いた垂直移動、これら３つの移動を組み合わせ、吸着パッドの広い可動範囲を獲得することに成功した。

また摺動による移動の代わりに１自由度回転移動を用いることで隣り合った吸着パッド支持装置の摺動レールの干渉を回避し、また装置全体をコンパクト・軽量に構成することを可能にした。

更に各吸着パッド支持装置は前記３つの可動部分に位置調整のための駆動装置を敢えて設けず、各々ブレーキ装置のみ配している。この構成によりによりワーク搬送装置全体の全高を抑えコンパクトに構成し、また全体の重量も低減することが可能となった。これにより搬送ロボットで高速で搬送できる許容重量内にワーク搬送装置全体の重量を収めると共に、金型の開口が制限されたプレス装置であっても吸着パッド支持装置を搬入することが可能になった。

なお後述するように外部の調整装置等で吸着パッドの位置を調整可能であり、調整後はブレーキ装置でその位置を強固に固定することができる。

（吸着パッド支持装置の構成・作動）
ワーク搬送装置のジョイント装置３の両側に各々４つ配置された吸着パッド支持装置１０の基本構成はほぼ同等である。メインフレーム２に固着されたブラケット１８に支点１２が設けられ、支点１２に回動自在に円弧状部材１１が設けられている。ブラケット１８にはブレーキ装置Ａ２０も設けられ、吸着パッド位置の調整時を除いて、円弧状部材１１の回動をロックするために用いられる。

円弧状部材１１と一体として回動するよう当該部材に第１摺動装置が固着され、摺動レールが摺動把持されている。この構成により摺動レールの可動範囲を半径方向の可動範囲とし、円弧状部材１１の可動範囲を角度方向の可動範囲とした扇型の可動範囲が吸着パッドの水平方向の可動範囲として得られる。この第１摺動装置にはブレーキ装置Ｂ２１が設けられ、吸着パッド位置の調整時を除いて、摺動レール１３の摺動をロックするために用いられる。

次に摺動レール１４の端部に第２摺動装置１５が固着され支持レール１６が垂直方向に摺動把持されている。そして支持レール１６の下端に吸着パッド１７が固着されている。この構成により前述した扇型の可動範囲に支持レールの垂直方向の可動範囲が吸着パッド１７の可動範囲として加わる。またこの第２摺動装置１５にはブレーキ装置Ｃ２２が設けられ、吸着パッド位置の調整時を除いて、支持レール１６の摺動をロックするために用いられる。

また隣り合った吸着パッド支持装置１０の摺動レール１４の干渉を避けるため、対角に配置された吸着パッド支持装置を同一グループとして、４つの吸着パッド支持装置を２グループに分け、互いに摺動レール１４の高さが異なるよう高さを調整した構成としている。この構成を図１（Ｂ）、図１（Ｃ）に示す。この構成により、干渉を考慮することなく吸着パッド位置の調整を行うことが出来る。

図４に各吸着パッド支持装置１０の３つの可動部分に設けられたブレーキ装置２０、２１、２２とブレーキ装置に工場エアーを供給するエアー配管５、各エアー配管に工場エアーを供給するエアターミナル４を示す。エアターミナル４に接合した搬送ロボット（図示しない）側のターミナル側から工場エアーが供給され、各ブレーキ装置にエアー配管５で分配して工場エアーが供給されるよう構成されている。

また図５にエアー配管のシステム図を示す。各ブレーキ装置には電磁弁が備えられ、制御装置（図示しない）による制御信号によって開閉が制御されるようになっている。ブレーキ装置を解除して吸着パッド位置を調整するときのみ電磁弁を開作動にしてブレーキ装置を開放し、それ以外のブレーキ装置をロックするときは電磁弁を閉作動にする。

第１摺動装置１３、第２摺動装置１５には本実施形態ではコンパクトで軽量なイグス社製ドライリンＴ ガイドキャリッジ ＴＷ－０１を用いている。またブレーキ装置Ａ２０、ブレーキ装置Ｂ２１そしてブレーキ装置Ｃ２２には同じくコンパクトで軽量なＮＢＫ社製リニアクランパーＭＫＳＬ－１５０１－ＡＳ１を用いている。

また吸着パッド１７には本実施形態ではシュマルツ社製２．５段ベローズ真空パッドＳＰＢ２を用いている。蛇腹部（ベローズ）が２．５段構成されていることにより、吸着パッドが優れた緩衝性能を有している。この特性により吸着パッド下面が当接するワークの面と平行でない場合でも角度を吸収して吸着が可能である。蛇腹部を有しない通常の吸着パッドを用いる場合、吸着パッド下面とワーク面の許容角度が小さいため、吸着パッドの設置角度を調整する必要がある。しかし２以上の蛇腹部を有する吸着パッドを用いた場合は蛇腹部の効果で吸着パッド下面に対しワークの傾斜が約２５度まで許容して確実に吸着することができるので吸着パッドを通常の垂直配置することができる。これによりワーク搬送装置の汎用性を高めることができる。

また蛇腹部が優れた緩衝性を有しているので、ワークが打痕を生じやすい薄板の場合であっても、ワークに打痕を生ずることがなくより早い速度でワークへ当接し、吸着・搬送作業を行うことができる。

（吸着パッド位置調整台車の構成・作動）
本実施形態では吸着パッド支持装置の可動部分に駆動源を持たずブレーキ装置しか備えていないので、吸着パッドの位置調整については例えば、吸着パッド位置調整台車３０で行う。

図７に示すように調整台車３０は、台車３１と吸着パッド位置調整装置３２で構成される。吸着パッド位置調整装置３２は、吸着パッドを負圧で吸着する拘束ドグ３３を備えており、拘束ドグ３３は垂直軸３４，水平軸３５及び回転軸３６を介してスタンド３１に支持されている。各軸には各々垂直、水平、回転方向に駆動するサーボモーターが内蔵されており、制御装置（図示しない）からの制御信号によって拘束ドグ３３は自律して３次元方向に自在に移動できる。

図５に示すように拘束ドグ３３の調整ピン３７は内部にエアー通路を備えており、エアー通路は電磁弁、エジェクターを介して工場エアー配管に接続されている。またこのエアー通路は調整ピン３７の先端で開口している。拘束ドグ３３が吸着パッドを吸着する際は、電磁弁を開作動にし、エジェクターにより負圧を発生させて拘束ドグの調整ピン先端より吸着パッドに負圧を導入し、吸着パッドを吸着スライド板に吸着し拘束する。

ワーク搬送装置１が所定の姿勢で台車３１に載置されると、拘束ドグ３３が制御信号により移動し最初に調整対象とされた吸着パッド１７に近接して負圧で拘束する。この吸着パッド１７を支持する吸着パッド支持装置１０の各ブレーキ装置が解放された後、吸着パッドを拘束した拘束ドグ３３が予め制御装置に記憶された次の吸着パッドの位置へ移動する。その後再び各ブレーキ装置をロック状態にし、拘束ドグ３３の吸着パッド１７への拘束を解除する。

一連の作業により最初の吸着パッド位置の調整作業が終了し、制御信号により拘束ドグ３３は次の吸着パッド位置の調整作業に着手し、本実施形態では８つの吸着パッド支持装置の吸着パッドについてこの作業を繰り返す。

１ ワーク搬送装置
Ｗ ワーク
２ メインフレーム
３ ジョイント装置
４ エアターミナル
５ エア配管
１０ 吸着パッド支持装置
１１ 円弧状部材
１２ 支点
１３ 第１摺動装置
１４ 摺動レール
１５ 第２摺動装置
１６ 支持レール
１７ 吸着パッド
１８ ブラケット
２０ ブレーキ装置Ａ
２１ ブレーキ装置Ｂ
２２ ブレーキ装置Ｃ
３０ 調整台車
３１ 台車
３２ 吸着パッド位置調整装置
３３ 拘束ドグ
３４ 垂直軸
３５ 水平軸
３６ 回転軸
３７ 調整ピン
３８ 吸着スライド板

Claims (4)

1. 複数の異なったワーク形状に対応できるよう、吸着パッドの位置を可変に構成したプレス装置用ワーク搬送装置であって、
   水平に載置されたワークの形状に対応し、矩形状に配置された４つの吸着パッド支持装置を支持できるよう構成され、かつワーク搬送ロボットとのジョイント装置を備えたメインフレームを備え、
   前記吸着パッド支持装置は、前記メインフレームの各頂点または各端部近傍に各々１組配置され、
   かつ前記吸着パッド支持装置は
   メインフレームに水平面内を回動自在に支持された円弧状部材と、
   前記円弧状部材に装着された第１摺動装置により支持された水平方向に摺動する摺動レールと、
   前記摺動レールの端部に装着された第２摺動装置により支持された垂直方向に摺動する支持レールと、
   前記３つの可動部分に各々装着されたブレーキ装置と、
   前記支持レールの下端に装着された吸着パッドと、
   を備えたことを特徴とする、プレス装置用ワーク搬送装置。
2. 前記ワーク搬送装置の前記４つの吸着パッド支持装置のうち一部の吸着パッド支持装置は、他の吸着パッド支持装置と垂直方向高さを変え、摺動レールが互いに干渉しないように配置されていることを特徴とする、
   請求項１に記載のプレス装置用ワーク搬送装置。
3. 前記吸着パッドは２以上の蛇腹部を有する吸着パッドであることを特徴とする、
   請求項１または請求項２に記載のプレス装置用ワーク搬送装置。
4. 前記ワーク搬送装置は前記ジョイント装置を中心に、対称に２組配置されたことを特徴とする、
   請求項１または請求項２に記載のプレス装置用ワーク搬送装置。
   

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