JP4951445B2 - プレス設備のワーク自動搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は複数基のプレスがラインに配設されているプレス設備におけるワークのハンドリング装置に関する。

自動車外板部品のような大形の板ものプレス加工を行なう分野では、大形板ものプレス加工処理を１台のプレスに必要工程数の金型を取り付けて遂行する方法と、少なくとも２台またはそれ以上の台数のプレス機械を所定間隔ごとに配し、ワークを絞り成形し、さらにトリミング、ピアシングなどの複数の工程を遂行する方法がある。

こうしたライン生産方式においては、ワーク・成形品を各プレス間に搬送する必要があり、旧来ではこのハンドリングを人力で行っていたが、重労働であり、また危険を伴う。
そこで、ハンドリングロボットを用い、これの本体を、作業フロアから３〜４ｍ上方のプレスのコラムに固定することが行われているが、このシステムではロボット本体が高位にあるのでメンテナンス性が悪く、また、プレス間の距離が大きい時にはアーム長さが大きくなるので動作の不安定化を招く。さらに、ハンドリングツールを交換する際にロボット稼動範囲外から自走するツール交換装置が別途必要になる問題があった。
特開２００５−５９０８０号公報 特開２００６−１１６５７６号公報

本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、プレス間のワーク・成形品の授受・搬送をプレス間の距離が大きくても能率よく円滑に行え、また、メンテナンスやハンドリングツールの交換も簡易迅速に行うことができるプレス設備のワーク自動搬送装置を提供することにある。
「ワーク」とは素材のほか成形品を含み、成形品は、中間品、完成品の双方を含む概念である。

上記目的を達成するため本発明のワーク自動搬送装置は、それぞれ金型を有する複数基のプレス機械が間隔をおいて配された設備において、前記複数基のプレス機械の下部を貫いて平行状のフィードバーを延在させるとともに、そのフィードバーを往復動させるモータを含む駆動機構を設け、前記フィードバーには各プレスの搬出側に対応する部位に、先端にワーク吊り上げ手段を有する多関節型ハンドリングロボットを搭載させたことを特徴としている。

本発明によれば、各多関節型ハンドリングロボットで上流側の各プレス内の各ワークを吊持し、各プレス間でフィードバーを共通の移動軸として等距離移動させて、ワークを下流のプレスに接近させ、その位置で下流のプレス内に移置させる一連の動作を自動的に行なえる。したがって、大型パネル状のワークの加工のためにプレス間の間隔が大きくても、迅速、的確にワークを自動ハンドリングすることができる。
しかも、多関節型ハンドリングロボットが基床に近い位置にあるので、メンテナンスやツールの交換を安全かつ容易に短時間で行うことができ、また、多関節型ハンドリングロボットはフィードバーに搭載され、フィードバーを軸方向に移動させることで移動されるので、駆動機構が単一で足り、構造が簡単になるなどのすぐれた効果が得られる。

フィードバーが単一であり、ベース体と多関節型ハンドリングロボットが所定間隔で配されている。
これによれば、全部のプレスに対して一斉にワークの取り出しと搬送及び投入の同期作動を行える。

フィードバーが複列であり、各フィードバーに数基のベース体と多関節型ハンドリングロボットが所定間隔で配されている。
これによれば、複数の多関節型ハンドリングロボットがグループとなり、グループごとにワークの取り出しと搬送及び投入の同期作動を行えるので、プレスの成形のタイミングに的確に対応させることができる。
駆動機構が、フィードバーの端部を連結する連結部材に設けたナットと、フレームに横架され前記ナットを螺通するねじ軸と、ねじ軸を回動するサーボ系モータとを備えている。
これによれば、多関節型ハンドリングロボットを搭載したフィードバーを簡単な構造により精度よく前後移動させることができる。

以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１ないし図５は本発明によるワーク自動搬送装置を適用したプレス設備の例を示しており、1Ａ，1Ｂ，1Ｃ，1Ｄは複数のプレス機械であり、所定の間隔を置いて直列状に配されている。２は本発明によるワーク自動搬送装置である。

各プレス機械1Ａ，1Ｂ，1Ｃ，1Ｄは、基本的には、金型１０２を据えるボルスタ１００を配したベッド１０５と、４隅のフレーム１０１と、頂部のクラウンと金型１０３が搭載され昇降するスライド１０４とを備えるが、プレス作動形式は任意であり、上型をスライドさせて成形圧をかけるもののほか、上方を型締めに用い、下型（パンチ）を上昇させて加圧加工を行なうアンダードライブ形式でもよい。
そして、たとえば、第１のプレス機械1Ａで絞りが行なわれ、第２以降のプレス機械には、トリミング、ピアシング、リストライクなど所望の加工を行なうための付帯設備や機器を備えている。

ワーク自動搬送装置２は、前記複数のプレス機械1Ａ，1Ｂ，1Ｃ，1Ｄを貫いて延在し、ワークの送り方向に往復動可能なフィードバー（トランスファビーム）３を備えている。
前記フィードバー３は複数本（図面では２本）の平行なバー３ａ、３ａからなり、図２と図３のように、各プレス機械1Ａ，1Ｂ，1Ｃ，1Ｄのプレス内の金型を挟んで対向して配置され、ボルスタ側方で、かつプレスサイドフレーム内側の空間を通るごとくベッド１０５内またはこれの下を貫通して延在し、図３のようにプレス機械１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの間の部分では基床ＧＬに近く露出している。

前記バー３ａ、３ａは、図４のように、リニアガイド５により支えられつつ、軸方向端部が最下流のプレス機械1Ｄの搬出側に至っており、ここで駆動機構４に連携されている。
駆動機構４は、基床の下に配置されたボックス状のフレーム４０を有し、バー３ａ、３ａの端部は該フレーム４０の上方においてバーと直交状に延在する梁状連結部材６に連結されている。フレーム４０には中央部軸線方向にボールねじ７をベアリングを介して装架しており、フレームの下方には、前記ボールねじ７をプーリ９を介して所要速度で回動するＡＣサーボモータのようなサーボ系モータ８を設けている。
そして、前記連結部材6の中間部には下方に延びる脚１０を設け、これに前記ボールねじ７と螺通するナット１１を設けている。

前記バー３ａ、３ａには、前記プレス機械1Ａ，1Ｂ，1Ｃ，1Ｄの各搬出側部位に、昇降駆動機構を備えたベース体1４,１４を介して左右1対の多関節型ハンドリングロボット１２，１２を搭載させている。この例では、揺動３軸にリフト1軸を加えた４軸からなっている。
詳しくは、前記多関節型ハンドリングロボット１２，１２は、脚状の昇降フレーム１２ａと、これの頂部にピボットされた第1アーム１２ｂと、第1アームの先端にピボットされた第２アーム１２ｃと、左右の第２アーム１２ｃ、１２ｃの先端に、互いのアームを繋ぐようにクロスバー（メインブーム）１２ｄが着脱自在に設けられており、前記昇降フレーム１２ａ、１２ａは連結バー１２０によって結合され、平衡上昇可能となっている。
前記クロスバー１２ｄにワークや成形品（中間品、完成品）を移置するためのエア吸引式、電磁吸引式など所要の掴みあるいは吊り上げ手段（把持具）１３が取り付けられている。

前記第１アーム１２ｂのピボット部と第２アーム１２ｃの基端ピボット部および第２アーム１２ｃのクロスバー支軸部はそれぞれＡＣサーボモータ１４と減速機１５により揺動自在となっている。
前記ベース体1４,１４と昇降駆動機構は図５に示されており、ベース体1４は前記バー３ａにねじ等により固定されている。しかし、場合によっては微調整のため、ベース体1４,１４がバー３ａに対して適度に移動可能となっていてもよい。

前記ベース体1４は、図５のように上端から内部に昇降フレーム１２ａの下部域を案内するガイドボックス１４０を設けているとともに、ガイドボックス１４０内にはボールねじ軸１４１を縦設しており、ボールねじ軸１４１はＡＣサーボモータ１４２とプーリなどの伝導手段を介して駆動されるようになっている。
そして、前記昇降フレーム１２ａの下端部には前記ボールねじ軸１４１に螺通する昇降用ナット１２１が固定されている。したがって、ＡＣサーボモータ１４２が駆動してボールねじ軸１４１が正方向または逆方向に回動されることにより、昇降用ナット１２１が昇降するため昇降フレーム１２ａが上下し、高さが変化する。

この第１実施例においては、ワークＷは図示しないローディングロボットなどによって第１のプレス機械１Ａに装入され、金型１０２，１０３によりたとえば絞り成形され、次いで、ワークＷは第２のプレス機械１Ｂに移置され金型により更に精密に絞られたり形状が修正されたり、フランジ部分等がトリミングされたりし、次いで第３のプレス機械1Ｃに移置され、ここでも金型によりピアシングを含む必要な成形や加工がされ、第４のプレス１Ｄに移置されて最終成形や加工が行なわれ、製品となってアンローディングコンベアなどにより次の工程へと搬送される。

本発明においては、プレス機械1Ａ，1Ｂ，1Ｃ，1Ｄの各搬出側部位において、ベッド１０５を通して延在するフィードバー３上に、それぞれ左右一対からなる多関節型ハンドリングロボット１２が位置している。図２はこの状態を示している。
そして、各プレス機械1Ａ，1Ｂ，1Ｃ，1Ｄの加工が終了した信号を確認すると、駆動装置４が作動し、それによりフィードバー３が移動するので、全ての多関節型ハンドリングロボット１２は同時にそれぞれ上流側のプレス機械1Ａ，1Ｂ，1Ｃ，1Ｄ内の金型に近接する位置まで移動される。それが図1（ｂ）におけるポジションＰ1であり、このポジションにおいて、各多関節型ハンドリングロボット１２はそれぞれ必要な関節が動かされて揺動し、第３アーム１２ｃのクロスバー１２ｄが図３のようにワークの直上に位置され、把持具１３によりワークを把持する。

そして、アーム１２ｂ、１２ｃがたたまれつつフィードバー３が後進されることで、ポジションＰ２のようにワークはプレス機械間で吊持され、さらにポジションＰ３まで後進されつつあるいは後進停止後に第1アーム１２ｂが昇降アーム１２ａ上で１８０度揺動されることにより、ワークは下流側のプレス機械1Ｂ，1Ｃ，1Ｄの金型に移置される。
以下、多関節型ハンドリングロボット１２はフィードバー３が往復シーケンスプログラムで運転されることにより金型と金型の間を往復させられ、金型間またはプレス機械間でワークを短いサイクル時間で自動搬送することができ、ワークのプレス加工処理を高能率で達成することができる。

図６〜図８は本発明の第２実施例を示しており、この実施例においては、フィードバーが複列であり、各フィードバー３ａ、３ｂに数基ずつ多関節型ハンドリングロボット１２が所定間隔で配されている。
すなわち、図７のようにプレス下部のベッド１０５内の外側に偏して第1組のバー３ａ、３ａを配するとともに、内側に偏して第２組のバー３ｂ、３ｂを配し、それらをそれぞれプレス機械1Ａ，1Ｂ，1Ｃ，1Ｄのベッド１０５を貫通させて延在させ、それぞれの端部に図４に示すごとき駆動機構を連結し、第１組のバー３ａ、３ａと２組のバー３ｂ、３ｂをそれぞれ単独に前後進可能にしている。図６と図８ではわかりやすくするため、バーを上下に表している。

そして、第１組のバー３ａ、３ａは、プレス機械1Ａ，1Ｂ，1Ｃ，1Ｄのうち奇数組すなわち第１と第３のプレス機械1Ａ、1Ｃの搬出側に相当した位置に、昇降駆動機構を備えたベース体1４,１４を介して左右1対の多関節型ハンドリングロボット１２，１２を搭載させており、第2組のバー３ｂ、３ｂには、偶数組すなわち第２と第４のプレス機械1Ｂ， 1Ｄの搬出側に相当する位置に、昇降駆動機構を備えたベース体1４,１４を介して左右1対の多関節型ハンドリングロボット１２´，１２´を搭載させている。
昇降駆動機構や関節の揺動機構等は前記第1実施例と同様であるから説明は省略する。

第１実施例においては同期搬送システムが行なわれるが、この第２実施例では、第1組のバー３ａ、３ａと第２組のバー３ｂ、３ｂはそれぞれの駆動装置４，４によりタイミングをずらされて前後移動されるラップ作動搬送システムとなる。

すなわち、トランスファバー２本の方式においては、第１のプレス1Ａと第３のプレス1Ｃの奇数のプレス番号のプレスの運転と、第２のプレス1Ｂと第４のプレス1Ｄの偶数のプレス番号のプレスの運転とを別々のタイミングで行われ、これに同期して、第1組のバー３ａ、３ａと第２組のバー３ｂ、３ｂの作動タイミングを換えてシーケンスプログラムされ、グループ同士で同期作動が行なわれる。
たとえば、第1と第３のプレス機械1Ａ，1Ｃが成形をしている間は、第２と第４のプレス機械1Ｂ，1Ｄは上限で停止あるいは上限付近で遅く作動し、多関節型ハンドリングロボット１２´，１２´を前後進させて成形品の搬出とワークの投入を行なわせ、第２と第４のプレス機1Ｂ，1Ｄが成形を行なっているときは、多関節型ハンドリングロボット１２，１２を前後進させて成形品の搬出とワークの投入を行なわせるのである。

なお、多関節型ハンドリングロボットは低い高さ位置にあり、金型交換時には、把持具１３をクロスバー１２ｄに取り付けた状態のまま、金型の送り方向の前側または後側に設けたクロスバーハンガーに置き、金型と一緒に交換すればよく、把持具付クロスバーはプレス外で段取り換えさせ、このときに、把持に必要なエアや電気の動力源をつなぐコネクタなども段取りされるので、ハンドリングツールの交換も非常に簡単である。

（ａ）は本発明によるプレス設備のワーク自動搬送装置の第1実施例の概要を示す側面図、（ｂ）はその詳細図である。 第一実施例の部分的詳細図である。 図２の斜視図である。 （ａ）はフィードバーと駆動装置の平面図、（ｂ）は側面図である。 多関節型ハンドリングロボットの下部機構を示す断面図である。 本発明の第２実施例を示す側面図である。 第２実施例の正面図である。 第２実施例の作動状態を示す側面図である。

符号の説明

１Ａ，1Ｂ，1Ｃ，1Ｄ プレス機械
２ ワーク自動搬送装置
３ フィードバー（トランスファビーム）
４ 駆動装置
１２ 多関節型ハンドリングロボット
１４ ベース体
１０５ ベッド

Claims (4)

1. それぞれ金型を有する複数基のプレス機械が間隔をおいて配された設備において、前記複数基のプレス機械の下部を貫いて平行状のフィードバーを延在させるとともに、そのフィードバーを往復動させるモータを含む駆動機構を設け、前記フィードバーには各プレスの搬出側に対応する部位に、先端にワーク吊り上げ手段を有する多関節型ハンドリングロボットを搭載させたことを特徴とするプレス設備のワーク自動搬送装置。
2. フィードバーが単一であり、ベース体と多関節型ハンドリングロボットが所定間隔で配されている請求項１に記載のプレス設備のワーク自動搬送装置。
3. フィードバーが複列であり、各フィードバーに数基のベース体と多関節型ハンドリングロボットが所定間隔で配されている請求項１に記載のプレス設備のワーク自動搬送装置。
4. 駆動機構が、フィードバーの端部を連結する連結部材に設けたナットと、フレームに横架され前記ナットを螺通するねじ軸と、ねじ軸を回動するサーボ系モータとを備えている請求項1に記載のプレス設備のワーク自動搬送装置。

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