JP4668427B2

JP4668427B2 - 自動曲げシステム及びこのシステムのためのマニピュレータ

Info

Publication number: JP4668427B2
Application number: JP2000610636A
Authority: JP
Inventors: 克英伊藤; アリアーニョ、パオロ; ベルガーノ、ステファノ
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2020-04-07
Also published as: WO2000061315A1; US6722178B1; EP1181118B1; EP1181118A1; DE60016588D1; DE60016588T2; JP2002540951A

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、協働する一対の曲げツールを有する自動曲げプレスと、作業空間内において動作可能で且つ互いに独立する少なくとも２つのテイクアップ部材を受けるようになっているツールホルダが設けられたヘッドを有する自動マニピュレータとを備えた自動曲げシステムに関する。
【０００２】
背景技術
この種の従来の曲げシステムにおいて、マニピュレータは、一片のシートメタルを曲げプレスに供給するようにプログラムされている。この場合、曲げプレスは、曲げサイクル中においてシート片を保持して移動させるとともに、曲げサイクルの終端でシート片を解放する。一片のシートメタルの曲げサイクルは、一般に、シートが垂直に積み重ねられたパックから１枚のシートを拾い上げる工程を備えている。大抵の場合、この動作を行なうために、吸引吸着盤を有するテイクアップ部材が使用される。任意の他のタイプのテイクアップ部材は、パックからの１枚のシートの拾い上げを極めて複雑にする。特に、シート片が小さい場合、シート片をその縁部に沿ってテイクアップ部材により保持しなければならない場合、吸着盤の弾性によってシート片の所望の正確な位置決めができない場合において、吸引吸着盤を有するテイクアップ部材は、曲げサイクル中にシートを保持するのに適さないことがある。
【０００３】
そのため、例えば吸引吸着盤を有するテイクアップ部材およびグリッパによって形成される２つの別個のテイクアップ部材を備えたヘッドを有する自動曲げシステムのマニピュレータが既に製造されている。同一のヘッド上に配置された２つ以上のテイクアップ部材を使用する場合に生じ得る問題の１つは、そのようなテイクアップ部材が動作中に互いに干渉し、あるいは、そのようなテイクアップ部材が動作中にマニピュレータの一部または曲げプレスの一部と干渉する危険性である。
【０００４】
また、この種の知られたマニピュレータは、ヘッドの回転を制御する専用の第１のモータと、ツールホルダの回転を制御する専用の第２のモータとを備えている。このような解決策は、特にマニピュレータの作業プログラムが第１および第２の軸の同時使用を与えない場合には、利用可能なモータの能力を最大限に利用できない。
【０００５】
発明の開示
本発明の目的は、簡単且つコンパクトな構造を有するとともに、最大の自由度をもって動作でき、テイクアップ部材との干渉を防止できる、説明の冒頭で規定したタイプの曲げシステムを提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、モータの能力を最良の方法で利用できるとともに、これを他の状態でも実現でき、小型で安価なモータの使用を可能とする前述したタイプのマニピュレータを提供することである。
【０００７】
請求項１に記載の発明にあっては、自動曲げシステムであって、互いに協働する一対の曲げツール（４８，５０）を有する自動曲げプレス（４６）と、作業空間内において動作可能で且つ互いに独立する少なくとも２つのテイクアップ部材（３２，３４，３８，４２）を受けるようになっているツールホルダ部材（２９）を備えたヘッド（２６）を有する自動マニピュレータ（１０）と、を備えた自動曲げシステムにおいて、ヘッド（２６）は第１の軸（２８）を中心に回転可能であり、ツールホルダ部材（２９）には、前記第１の軸の両側に配置され且つ第１の軸（２８）と直交する共通の第２の軸（３６）を中心に回転可能な２つのツール取付座部（３０）が設けられていて、ヘッド（２８）は、フォーク状アーム（１８）によって支持されるとともに、前記アームの２つの分岐部間で回転可能であることを特徴とする。
請求項２に記載の発明にあっては、請求項１に記載の自動曲げシステムにおいて、前記取付座部（３０）は、各ツール（３２，３４）を着脱可能に保持するようになっていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明にあっては、請求項１に記載の自動曲げシステムにおいて、前記テイクアップ部材の少なくとも１つ（３２，３４，３８）は、それ自身の回転軸（３６）と平行な平面に沿って一片のシートメタルを取り上げるために設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明にあっては、請求項１に記載の自動曲げシステムにおいて、前記テイクアップ部材の少なくとも１つ（４２）は、それ自身の回転軸（３６）と直交する平面に沿って一片のシートメタル（４４）を取り上げるために設けられていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明にあっては、請求項１に記載の自動曲げシステムにおいて、前記フォーク状アーム（１８）は、ヘッドの回転軸（２８）と平行な軸（２０）を中心に回転可能な支持部（２２）と、ヘッド（２６）の回転軸（２８）と直交する軸（２５）を中心に支持部（２２）に対して回転可能なフォーク状部（２４）とを備えていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明にあっては、請求項５に記載の自動曲げシステムにおいて、マニピュレータ（１０）は、第１の軸（１６）を中心に回転可能な第１のアーム（１２）を支持するベース（１４）を備え、前記フォーク状アーム（１８）は、第１のアーム（１２）に装着されるとともに、第１の軸（１６）と平行な第２の軸（２０）を中心に回転可能であることを特徴とする。
【０００９】
前述した解決策によって、両方のモータの動力は、ヘッドまたはツールホルダを動作させるために使用でき、あるいは、ヘッドとツールホルダとの間で分配され得る。各モータが各軸に対して専用のものである場合には、本発明による解決策によって、モータの能力を、それらが単独で駆動される時に各軸に利用可能な動力を変化することなく、半分にできる。また、歯車支持部材およびロードベアリング部品の特定の配置により、独立に動作できる２つの異なるテイクアップツールの接続を許容する非常にコンパクトなヘッドの製造が可能になる。
【００１０】
発明を実施するための最良の形態
本発明の特徴および利点は、添付図面を参照しながら、全く限定的ではない以下の実施形態の詳細な説明に従って明らかになる。
【００１１】
図１に示されるように、参照符号１０は、第１のアーム１２を備えたマニピュレータであり、第１のアーム１２は、ベース１４に装着され且つ水平軸１６を中心に回転できる。第２のアーム１８は、第１のアーム１２によって支持されており、第１の軸１６と平行な第２の軸２０を中心に回転できる。第２のアーム１８は、ベース部２２とフォーク状アーム２４とを備えている。ベース部２２は、軸２０を中心に回転可能にアーム１２に接続されている。一方、フォーク状アーム２４は、ベース部２２に装着され、第２の軸２０と直交する軸２５を中心に回転できる。フォーク状アーム２４の端部にはヘッド２６が装着されており、このヘッド２６は、軸２５と直交する軸２８を中心に回転できる。マニピュレータ１０は、軸１６，２０，２５，２８を中心とする単一部材の回転を制御するための数値制御されたモータ（図示せず）を備えており、これにより、ヘッド２６を、所定の作業空間内において、任意の地点に且つ任意の方向で位置決めすることができる。ヘッド２６は、互いに正反対の２つの取付座部３０を有するツールホルダ２９を支持している。図１には、一方の取付座部だけが図示されている。図２および図３に示されるように、ヘッド２６の取付座部３０は、各テイクアップ部材（取り上げ部材）３２，３４を受けるようになっている。図示の実施形態において、テイクアップ部材３２はグリッパ（把持部）によって形成され、テイクアップ部材３４は、吸引吸着盤を有するテイクアップ装置によって形成されている。
【００１２】
図６および図７に示されるように、テイクアップ部材３２，３４が正反対の位置に配置されているため、動作中にテイクアップ部材同志が干渉することはない。また、アーム１８のフォーク状アーム２４の形状により、非作動位置にあるテイクアップ部材とアーム１８との干渉が回避される。ツールホルダ２９は、ヘッド２６の回転軸２８と直交する軸３６（図１）を中心に回転可能にヘッド２６に接続されている。好ましい実施形態において、ヘッド２６およびツールホルダ２９の両者の回転を制御するための機構は、「エピサイクロイド歯車装置を有するヘッドを備えたマニピュレータ」と題する本出願人による同時係属の特許出願に詳細に開示されている。動作中、テイクアップ部材３２，３４は、ツールホルダ２９に固定されるとともに、軸３６を中心に一体で回転する。また、ヘッド２６内には、圧縮流体をグリッパ３２およびテイクアップ部材３４に供給するためのパイプが配置されている。吸着盤テイクアップ部材には、ベンチュリーの原則に基づくそれ自体公知の手段、例えば、流体圧を使用して吸着盤の保持状態を規定する負圧を形成する手段が設けられている。
【００１３】
テイクアップ部材３２，３４は、異なるタイプのテイクアップ部材と交換するために、ヘッド２６から取り外すことができる。例えば、図４は、ヘッド２６がテイクアップフレーム３８を支持している場合を示しており、テイクアップフレーム３８は、回転軸３６と平行な平面に沿って一片のシートメタル４０を取り上げるように配置されている。図５は、ヘッド２６が吸着盤テイクアップフレーム４２を支持している場合を示しており、吸着盤テイクアップフレーム４２は、回転軸３６と直交する平面に沿って一片のシートメタル４４を取り上げる。
【００１４】
図６から図９は、先に開示したマニピュレータ１０と、互いに協働する曲げツール４８，５０を備えた自動曲げプレス４６とを有する一体型曲げシステムを示している。マニピュレータ１０のベース１４はガイド５２に沿ってスライド可能に装着されており、ガイド５２は、ビーム５４によって支持されるとともに、ツール４８，５０によって規定される曲げ面と平行に延びている。
【００１５】
図９に示されるように、本発明に係るマニピュレータ１０は、パック５８からシート５６を持ち上げるために吸着盤テイクアップ部材３４を使用することができる。また、図７に示されるように、吸着盤テイクアップ部材３４は、一片のシートメタル５６を曲げプレス４６に与えるために使用することができる。シート片５６に関する１つの曲げサイクル中において、マニピュレータ１０は、シート片５６を保持するピックアップ部材を交換することができる。吸着盤テイクアップ部材３４に代えてグリッパ３２を使用するため、一片のシートメタル５６は、曲げプレス４６の曲げツール４８，５０間に一時的に保持される。シート片が曲げツールによって保持されている間、吸着盤テイクアップ部材３４の動作が停止されるとともに、グリッパ３２を取り上げ位置へと移動させるためにヘッド２６が軸２８を中心に回転され、その後、シート片５６がグリッパ３２によって把持される。テイクアップ部材に関して曲げられるシート片の位置を変更する必要がある場合には、同じ手順が行なわれる。図６は、一片のシートメタル５６がグリッパ３２によって保持された曲げシステムの動作状態を示している。また、図８に概略的に示されるように、グリッパ３２は、曲げサイクルの最後において一片のシートメタル５６を収納装置６０内に解放するために使用できる。
【００１６】
以下、図１０から図１４を参照しながら、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００１７】
本発明の主な特徴は、第１の軸２８を中心とするヘッド２６の回転および軸３６を中心とするツールホルダ２９の回転の制御方法にある。
【００１８】
図１０に示されるように、フォーク状アーム（フォーク状部）２４は、２つの電動機１２６’，１２６”が収容されるベース１２４を有している。モータ１２６’，１２６”は、アーム２４の各分岐部１３０’，１３０”内で延びる各歯付きベルト１２８’，１２８”を駆動する。
【００１９】
図１１および図１２に示されるように、歯付きベルト１２８’，１２８”は、各減速ユニット１３６’，１３６”の入力部材１３４’，１３４”に固定された各プーリ１３２’，１３２”と協働する。減速ユニット１３６’，１３６”は、通常、市販されている産業ロボット用の減速装置である。減速ユニット１３６’，１３６”の外側ハウジングは、フォーク状アーム２４の２つの分岐部１３０’，１３０”の端部に固定されている。減速ユニット１３６’，１３６”はそれぞれ出力部材１４０’，１４０”を有しており、出力部材１４０’，１４０”は、軸２８を中心に回転できるとともに、減速ユニット１３６’，１３６”の内側に配置されてベアリング（図示せず）によって支持されている。出力部材１４０’，１４０”は、軸２８と同軸で且つ軸２８を中心に回転可能な傘歯車１４２’，１４２”に固定されている。
【００２０】
図１１および図１２に示されるように、ヘッドは、軸２８と同軸な一対のシャフト１１２ｂ’，１１２ｂ”が固定される中心体１１２ａを備えている。ヘッドは、傘歯車１４２’，１４２”の内側に配置された一対のローラベアリング１４４’，１４４”により、軸２８を中心に回転可能に支持されている。ヘッドの中心体１１２ａは、中空であるとともに、両端部にフランジ１１６ｂ、１１６ｃ（図１２）が設けられたシャフト１１６ａによって形成されるツールホルダ２９を内側で支持している。フランジ１１６ｂはシャフト１１６ａと一体に形成され、フランジ１１６ｃはネジ結合によってシャフト１１６ａに固定されている。フランジ１１６ｂには、両方の傘歯車１４２’，１４２”と噛み合う遊星歯車１４６が固定されている。ツールホルダ２９は、軸３６を中心にヘッドに対して回転できるとともに、一対のベアリング１４８’，１４８”によって支持されている。ベアリング１４８’は、中心体１１２ａとフランジ１１６ｃとの間に配置されており、一方、ベアリング１４８”は、中心体１１２ａと遊星歯車１４６との間に配置されている。シャフト１１６ａは、図１３に１５２，１５４で示される一対のツールの各取付部が挿入固定される座部１５０’，１５０”をその両端部に有している。図１３に示される実施形態において、ツール１５２は吸着盤テイクアップ部材によって形成され、ツール１５４はグリッパによって形成されている。
【００２１】
ツールホルダ２９は、ツール１５２，１５４を直角に位置決めし且つツールをツールホルダ２９に回転可能に接続するために役立つピン１５６’，１５６”をその両端部に有している。また、図示のヘッド・ツールホルダ組立体には、ツールホルダ２９の接続座部１５０’，１５０”に圧縮流体を供給するための手段が設けられている。特に図１２に示されるように、そのような手段は一対の回転空気マニホールド１５８’，１５８”を備えており。回転空気マニホールド１５８’，１５８”は、アーム２４に固定されたマニホールド部材１６０’，１６０”を、ヘッド２６のシャフト１１２ｂ’，１１２ｂ”の内側で延びる各パイプ１６２’，１６２”に接続する。パイプ１６２’，１６２”は、ヘッド２６の中心体１１２ａとツールホルダ２９のシャフト１１６ａとの間に配置された第２の回転空気マニホールド１６４に接続されている。回転マニホールド１５８’，１５８”，１６４は、それ自体知られた方法で、互いにＯリングによって分離された複数の環状溝によって形成されている。パイプ１６６’，１６６”は、シャフト１１６ａの内側に形成されるとともに、ツール１５２，１５４に圧縮流体を供給する。
【００２２】
図１４は、本発明に基づく動作原理を概略的に示している。２つの傘歯車１４２’，１４２”は、互いに別個のモータによってそれぞれ回転駆動される。これら２つの傘歯車１４２’，１４２”は、その中でヘッド２６が遊星キャリアを形成するエピサイクロイド歯車の入力部材を形成する。遊星歯車１４６は、両方の入力歯車１４２’，１４２”に噛み合うとともに、ツールホルダを形成するシャフト２９に回転可能に接続される。図１４から分かるように、２つの入力歯車１４２’，１４２”が同じ速度で反対方向に回転すると、ヘッド２６は静止したまま保持され、ツールホルダ２９が軸３６を中心に回転する。逆に、歯車１４２’，１４２”が同じ速度で同じ方向に回転すると、歯車１４６およびツールホルダ２９は軸３６を中心に回転せず、ヘッド２６が軸２８を中心に回転する。２つの歯車１４２’，１４２”が異なる速度で回転駆動されると、軸２８を中心とするヘッド２６の回転と、軸３６を中心とするツールホルダ２９の回転とが同時に得られる。したがって、２つの軸が単独で駆動される場合には、２つのモータ１２６’，１２６”の動力の合計と等しい動力を各軸２８または３６に集中させることができる。また、２つの軸２８，３６が同時に駆動される場合、全動力は、軸の回転速度に比例して分配される。
【００２３】
無論、本発明の原理を同一に維持したまま、以下の請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱することなく、先に説明して図示した構成や実施形態の内容を大きく変化させても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る曲げシステムに使用される自動マニピュレータの斜視図である。
【図２】図１のマニピュレータの異なった動作状態を示す斜視図である。
【図３】図１のマニピュレータの異なった動作状態を示す斜視図である。
【図４】図１のマニピュレータの異なった動作状態を示す斜視図である。
【図５】図１のマニピュレータの異なった動作状態を示す斜視図である。
【図６】一片のシートメタルの曲げ操作を実行する本発明に係る曲げシステムを示す斜視図である。
【図７】一片のシートメタルの曲げ操作を実行する本発明に係る曲げシステムを示す斜視図である。
【図８】一片のシートメタルのピックアップおよび解放操作を行なっている本発明に係る曲げシステムを示す斜視図である。
【図９】一片のシートメタルのピックアップおよび解放操作を行なっている本発明に係る曲げシステムを示す斜視図である。
【図１０】図１のＸ−Ｘ線に沿う拡大部分断面図である。
【図１１】図１０の矢印ＸＩで示された部分の拡大図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。
【図１３】２つのツールを備えたヘッドを示す図１２と同様の断面図である。
【図１４】本発明に係るヘッドの動作原理を示す図である。

Claims

互いに協働する一対の曲げツール（４８，５０）を有する自動曲げプレス（４６）と、
作業空間内において動作可能で且つ互いに独立する少なくとも２つのテイクアップ部材（３２，３４，３８，４２）を受けるようになっているツールホルダ部材（２９）を備えたヘッド（２６）を有する自動マニピュレータ（１０）と、
を備えた自動曲げシステムにおいて、
ヘッド（２６）は第１の軸（２８）を中心に回転可能であり、ツールホルダ部材（２９）には、前記第１の軸の両側に配置され且つ第１の軸（２８）と直交する共通の第２の軸（３６）を中心に回転可能な２つのツール取付座部（３０）が設けられていて、
ヘッド（２８）は、フォーク状アーム（１８）によって支持されるとともに、前記アームの２つの分岐部間で回転可能であることを特徴とする自動曲げシステム。
前記取付座部（３０）は、各ツール（３２，３４）を着脱可能に保持するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の曲げシステム。
前記テイクアップ部材の少なくとも１つ（３２，３４，３８）は、それ自身の回転軸（３６）と平行な平面に沿って一片のシートメタルを取り上げるために設けられていることを特徴とする請求項１に記載の曲げシステム。
前記テイクアップ部材の少なくとも１つ（４２）は、それ自身の回転軸（３６）と直交する平面に沿って一片のシートメタル（４４）を取り上げるために設けられていることを特徴とする請求項１に記載の曲げシステム。
前記フォーク状アーム（１８）は、ヘッドの回転軸（２８）と平行な軸（２０）を中心に回転可能な支持部（２２）と、ヘッド（２６）の回転軸（２８）と直交する軸（２５）を中心に支持部（２２）に対して回転可能なフォーク状部（２４）とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の曲げシステム。
マニピュレータ（１０）は、第１の軸（１６）を中心に回転可能な第１のアーム（１２）を支持するベース（１４）を備え、前記フォーク状アーム（１８）は、第１のアーム（１２）に装着されるとともに、第１の軸（１６）と平行な第２の軸（２０）を中心に回転可能であることを特徴とする請求項５に記載の曲げシステム。