JP7442825B2 - ワーク搬入出装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械またはワーク姿勢変換等の非加工ステーションのテーブルに載置されたワークを搬出し、この搬出したワークを、別の工作機械または非加工ステーションのテーブルに載置するワーク搬入出装置に関する。

自動的にワークを搬送する手法して、工作機械の上部に軌道を設けてワークを搬送させるガントリのような上部トランスファーマシンが良く知られている。しかしながら、この上部トランスファーマシンは製造費に高いコストがかかること、また、機械全体の高さが高くなり、工場全体の見通しが悪くなり、安全性を重視する工場では、採用されないケースも多い。また、上部トランスファーマシンを採用したラインでは、工作機械の台数を増やすなど、後から機械を追加することに柔軟に対応できないという欠点がある。

そこで、上部トランスファーマシンの使用を意図的に行わない加工ステーション（工作機械）が開発されている（特許文献１）。特許文献１では、テーブルが鉛直なＹ軸に沿って上下移動可能な工作機械を開示している。この工作機械は、ワークを加工する加工ユニットと、この加工ユニットの前方には、スタンドが設けられる。この加工ユニットは、主軸が水平方向のＸ軸とＺ軸に案内されるようになっている。また、加工ユニット前方にスタンドが設けられ、このスタンドは、ワークを垂直方向（Ｙ軸）に移動させる工作物キャリッジを支持しており、スタンドに支持された工作物キャリッジの下方部分をトランスファラインの一部としている。

Ｘ軸（左右）方向に隣接させて配置された多数の工作機械は、ローラコンベアで構成された搬送軌道によって接続されている。そして、搬送軌道の一部を成すこのスタンド内には、スライドレールが設けられ、上流側から搬送されてきたワークが、このスライドレール上に案内され、工作物キャリッジに引き渡されるのである。加工を終えたワークは、再びスライドレールから、下流側のローラコンベアへと搬送される。このようにワークの搬入出が行われる。

なお、特許文献１では、ワークは工作物支持体（いわゆるパレットのようなもの）に保持された状態で、搬送軌道上を搬送され、工作物キャリッジに引き渡され、そして加工される。このように、ワークとワークを把持する工作物支持体の双方が、工作物キャリッジに引き渡されることから、ワークだけの搬入出よりも、スタンド内の引渡箇所には、大きなスペースが必要となる。また、工作物キャリッジもより大型のものが必要となるため、機械全体が大型化し、機械の設置スペースが大きくなってしまう。

そこで、特許文献２では、特許文献１の優れた機械構成を維持しつつ、上述した問題を解決する工作機械およびワーク着脱装置が開示されている。特許文献１と同じく、上部トランスファーマシンを使わず、さらに、テーブルが鉛直なＹ軸に沿って上下移動可能な工作機械を採用しているが、特許文献１と異なり、ワークが搬入出されるテーブルは、搬送軌道の一部となるスタンドではなく、ベッド上に、左右（Ｘ軸）方向に間隔をあけて立設された左右一対のコラムの前面に支持される。そのため、機械自体の設置面積は比較的小さくできる。

また、テーブルにワークを搬入出させるワーク着脱装置は、テーブルの左右にワーク載置台と、テーブルの前方にＸ軸方向に平行な搬送軌道と、この搬送軌道上に配置される一対の把持アームとから構成されている。この一対の把持アームは、上流側のワーク載置台上のワークをテーブルに搬入する把持アームと、テーブル上のワークを下流側のワーク載置台上に搬出する把持アームとからなる。

特許文献１と異なり、特許文献２に開示された工作機械とワーク着脱装置は、工作物支持体を省略し、ワークを直接テーブルに搬入出させるため、工作物支持体のためにテーブルやそれを支持するコラムの大型化を防ぎ、よって機械全体の大型化を免れる。また、ワークの重量と大きさのみであるため、テーブルにかかる慣性モーメントは、特許文献１に比して格段に小さくなり、そうした面でも機械全体の大型化を防ぐことができる。そのため、さらに、テーブルのＹ軸（上下）移動の速度も高めることができ、加工のサイクルタイムを短縮できるなど、優れた利点をさまざまに有している。

しかしながら、特許文献２の工作機械は、機械自体の設置面積を省スペース化することはできるのであるが、ワークの搬入出のためのワーク着脱装置には、工作機械の前方に搬送軌道を設ける必要があり、別途その設置スペースが必要となる。さらに、すくなくとも一台の工作機械に対し、テーブルの左右（工作機械の上流側と下流側）にそれぞれワーク載置台を１台ずつ設置しなければならない。機械の左右方向に隣接させて多数の工作機械を設置して構成されるラインでは、機械と機械の間にワーク載置台のスペースが必ず必要となり、省スペース化が難しくなる。また、ワークの搬入出のために、ワークを一旦ワーク載置台に置かなければならず、多数の工作機械が並ぶラインにおいては、ワーク搬入出に要する時間を短縮することができない。

また、工作機械１台に対し、ワーク搬入用の把持アームと、ワーク搬出用の把持アームとからなる一対の把持アームが必要とされる。１台の把持アームにはそれぞれ、ワーク着脱や搬送軌道上を移動するため、複数のモータ等の駆動部が必要とされている。さらに、ワーク載置台もワーク受け部が昇降可能に構成される場合にはこれも駆動部が必要とされるなど、ワーク着脱装置を構成する装置一つ一つにはそれなりの製造コストがかかる。特許文献２に係るワーク着脱装置は、工作機械を多数並べるラインに採用されるものであり、その製造費は高コスト化が避けられない。

さらに、特許文献２に係るワーク着脱装置は、テーブルがＹ軸移動する構成の工作機械への使用に特化されており、それ以外の構成を有する工作機械に応用することができない。また、ラインには、工作機械だけでなく、ワーク姿勢を変換させるためのステーションや、ワークを洗浄するステーション、別ラインとワークを受け渡しするステーション、検査用のステーション、測定用のステーションが設置されており、工作機械間のほか、工作機械とこれら非加工ステーションとの間、非加工ステーションと非加工ステーションの間でワークを搬入出させることが多々行われている。

欧州特許第１３８０３８２号公報 特許第５８８５８７１号公報

本発明は、上記問題点を解決するものであって、工作機械の設置スペースのほかに、ワーク搬入出装置のためのスペースを別途設ける必要がなく、隣接する機械と機械の間でワークを直接搬入出させることで、ワーク搬入出に要する時間を短縮させ、さらに、シンプルな構成で、かつ製造コストを抑えることができるワーク搬入出装置を提供することを課題としている。また、本発明の別の解決すべき課題は、テーブルがＹ軸移動する構成の工作機械のみならず、それ以外の構成を有する工作機械や非加工ステーションにも使用でき、かつライン構成の自由度を妨げることのないワーク搬入出装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、ラインを構成する工作機械間や、工作機械と非加工ステーション間、非加工ステーション間で、一方側テーブル上のワークを搬出し、前記ワークを、他方側テーブル上に搬入させるワーク搬入出装置であって、前記ワーク搬入出装置は、基台と、前記基台上に設けられる旋回中心部と、前記旋回中心部の軸中心に、前記工作機械や前記非加工ステーションの上方かつ前方を水平旋回する旋回アームと、前記旋回アームの先端部に垂下支持されるワークハンドと、前記ワークの搬送軌道を決める軌道旋回機構と、前記ワークハンドの姿勢を制御する回転制御機構と、を有し、
前記軌道旋回機構は、旋回駆動部と、軌道旋回伝達部と、軌道案内部とを有し、
前記回転制御機構は、回転規制伝達部と、回転制御部と、回転規制受け部とを有し、
前記旋回中心部と、前記旋回駆動部と、前記軌道旋回伝達部と、前記回転規制伝達部と、前記回転規制受け部とは、前記旋回アーム上に設けられ、 前記軌道案内部と、前記回転制御部とは、少なくともいずれか一つが前記基台に設けられ、
前記回転規制受け部は、前記ワークハンドを回転可能に支持するワークハンド支持シャフトに設けられ、
前記回転規制伝達部と、前記回転規制受け部とは、連結部によって連結されている。

そして、前記旋回アームは、前記旋回中心部に支持されるベースアーム部と、前記ベースアーム部に固定された直動案内機構と、前記直動案内機構によって、前記ベースアーム部上をスライドするスライディングアーム部とを有し、
前記軌道旋回伝達部と、前記回転規制伝達部は、前記スライディングアーム部上に設けられている。

さらに、前記回転制御部は、回転制御用プレートに設けられた回転制御用孔または回転制御用溝である。

また、前記回転規制伝達部は、前記回転規制伝達部の中心軸に設けられるスプロケットまたは歯車と、前記中心軸より偏心した位置に設けられるカムフォロアとを有し、
前記カムフォロアは、前記回転制御用孔または前記回転制御用溝に係合し、
前記回転規制受け部は、前記ワークハンド支持シャフトに設けられたスプロケットまたは歯車であり、
前記連結部は、前記スプロケットまたは歯車を連結するチェーンまたはタイミングベルトである。

さらに、第一、第二、第四、第五実施形態に係るワーク搬入出装置の旋回駆動部は、旋回中心部に設けられたモータである。また、旋回アームには、旋回駆動補助部として流体圧シリンダを設けることもできる。

また、第三、第六実施形態に係るワーク搬入出装置のように、前記モータを前記軌道旋回伝達部の中心軸とすることもできる。

さらに、第一、第二、第三実施形態に係るワーク搬入出装置のように、前記軌道旋回伝達部の中心軸と、前記回転規制伝達部の中心軸を、同軸上に設けることもできる。

あるいは、第四、第五、第六実施形態に係るワーク搬入出装置のように、前記軌道旋回伝達部の中心軸と、前記回転規制伝達部の中心軸は別軸上に設けてもよい。

そして、第一、第三、第四、第六実施形態に係るワーク搬入出装置のように、前記軌道案内部に、軌道用プレートと、前記軌道用プレートに設けられた軌道案内孔を採用し、前記軌道旋回伝達部として、前記軌道案内孔に係合するベアリングを採用することもできる。

あるいは、第三、第六実施形態に係るワーク搬入出装置のように、前記軌道旋回伝達部に、スプロケットまたは歯車を有し、前記軌道案内孔には、チェーンまたはベルトを前記軌道案内孔に設け、前記スプロケットまたは歯車が前記チェーンまたはベルトに係合するようにしてもよい。

また、第二、第五実施形態に係るワーク搬入出装置のように、前記軌道旋回伝達部は、ローラであり、前記軌道案内部は、軌道用レールであり、前記ローラが前記軌道用レールを挟んで進むようにしてもよい。

さらに、第四、第六実施形態に係るワーク搬入出装置のように、前記軌道用案内孔と、回転制御用プレートに設けられた回転制御用孔または回転制御用溝とは、一枚のプレート上に設けることもできる。

なお、前述したワーク搬入出装置の基台は、床上に立設される柱であり、ワーク搬入出装置のために特別なスペースを要することがない。

また、ワークハンド支持シャフトの長さは、工作機械や非加工ステーションの構成にあわせて決めることできる。

本発明に係るワーク搬入出装置によれば、ワーク搬入出装置のために駆動部は非常に少なく、シンプルな構造であり、製造コストを抑えることができる。

また、ラインを構成する工作機械の構成や非加工ステーションの種類に変化があっても柔軟に工作機械間、工作機械とステーションの間等でワークを搬入出することができ、ライン構成の変化に柔軟に対応できる。

２台の工作機械の間に本発明に係るワーク搬入出装置が設置されていることを示す外観図である。 本発明の第一実施形態に係るワーク搬入出装置の正面視断面図である。 図２のａ－ａ視断面図である。 本発明の第一実施形態に係るワーク搬入出装置の平面視概略図である。 本発明の第二実施形態に係るワーク搬入出装置の正面視断面図である。 本発明の第二実施形態に係るワーク搬入出装置の平面図である。 本発明の第三実施形態に係るワーク搬入出装置の正面視断面図である。 本発明の第三実施形態に係るワーク搬入出装置の平面図である。 本発明の第四実施形態に係るワーク搬入出装置の正面視断面図である。 本発明の第四実施形態に係るワーク搬入出装置の平面図である。 本発明の第五実施形態に係るワーク搬入出装置の正面視断面図である。 本発明の第五実施形態に係るワーク搬入出装置の平面図である。 本発明の第六実施形態に係るワーク搬入出装置の正面視断面図である。 本発明の第六実施形態に係るワーク搬入出装置の平面図である。 本発明のワーク支持シャフトが長尺で、非加工ステーションと図１と異なる構成を有する工作機械との間でのワーク搬入出（ワーク搬出）を示す概略図である。 本発明のワーク支持シャフトが長尺で、非加工ステーションと図１と異なる構成を有する工作機械との間でのワーク搬入出（ワーク搬入）を示す概略図である。

以下、図１から図４を参照しながら、本発明に係る第一の実施形態について説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一の符号を付してある。

図１は、工作機械Ｍや非加工ステーションＳなどから構成されるラインのうち、２台の工作機械Ｍの間に設置されたワーク搬入出装置１０を示す図である。本発明に係るワーク搬入出装置１０が採用される工作機械Ｍは、主軸が水平に維持される横型工作機械である。主軸は、Ｘ軸（左右）方向、Ｙ軸（上下）方向、Ｚ軸（前後）方向の三方向に移動可能に設けられる。図１の符合１は、工作機械Ｍの開閉カバーである。開閉カバー１が開いた状態でワークの搬入出が行われる。

ワーク搬入出装置１０は、図２に示すように、工作機械Ｍ間の床上に立設される柱状の基台１１と、基台１１上に設けられる旋回中心部１２と、旋回中心部１２に支持される旋回アーム２０と、ワークＷを把持するワークハンド３０と、ワークＷの搬送軌道を決める軌道旋回機構４０と、ワークハンド３０の姿勢を制御する回転制御機構７０とを有している。

旋回アーム２０は、旋回中心部１２に支持されるベースアーム部２１と、直動案内機構２２と、スライディングアーム部２３とを有する。図３に示すように、ベースアーム部２１とスライディングアーム部２３は、断面視溝形鋼（コの字）のような形状を有しているが、ベースアーム部２１の方が、スライディングアーム部２３よりも幅広に設けられている。ベースアーム部２１の両側面内部には、直動案内機構２２のスライドレール２２ａが固定されている。また、スライディングアーム部２３の両側面外部には、直動案内機構２２のスライダー２２ｂが固定されている。スライダー２２ｂがスライドレール２２ａ上をスライドする動きに合わせ、スライディングアーム部２３がベースアーム部２１上でスライドする。

次に、ワークハンド３０について説明する。スライディングアーム部２３の先端部には、ワークハンド支持シャフト３１が鉛直な回転軸３１ａ中心に回転可能に設けられており、ワークハンド３０を垂下支持している。ワークハンド３０は、Ｘ軸方向に間隔をあけて設けられる一対の把持アーム部３２と、この一対の把持アーム部３２を連結するブラケット３３と、把持アーム３２の先端部でワークＷを把持するチャック部３４を有する。一対の把持アーム部３２は、エアシリンダ３５によって、左右方向へ開閉し、ワークＷを着脱できるようになっている。把持アーム３１の上端部にスライド部３６が設けられて、連結ブラケット３２に設けられた案内軌道３７上を移動して左右へ開閉する。

続いて、ワークＷの搬送軌道を決める軌道旋回機構４０について説明する。軌道旋回機構４０は、旋回駆動部４１と、軌道旋回伝達部５１と、軌道案内部６１を有する。

旋回駆動部４１は、基台１１の旋回中心部１２に設けられたモータ４２である。モータ４２は、鉛直方向に中心軸４２ａを有する回転部４２ｂにおいて、旋回アーム２０のベースアーム部２１の後端部を支持し、旋回アーム２０は、モータ４２の回転によって旋回する。モータ中心軸４２ａは、旋回中心部の中心軸１２ａと同軸である。

次に、軌道案内部６１について説明する。図４は、ワークＷの搬送軌道を示す平面概略図である。符合Ｗ´は、ワークハンド３０に把持されて工作機械Ｍ間を搬送されるワークＷの最大の大きさを想定したものである。旋回アーム２０が旋回中心部１２を中心に、（紙面上向かって）左側から右側に向け、工作機械Ｍの上方かつ前方を旋回する際、ワークハンド３０に把持されたワークＷ´が、工作機械Ｍにぶつかることなく搬送される必要がある。また、安全対策の観点から、ワークＷ´を把持するワークハンド３０は、工作機械Ｍの前方に大きくはみ出すことのない軌道を通ることが望ましい。

図４に示すように、軌道案内部６１は、軌道案内プレート６２と、軌道案内プレート６２に設けられた軌道案内孔６３を有する。旋回アーム２０は、軌道案内孔６３に沿って旋回しながら軌道を進む際、後述する軌道旋回伝達部５１により、ワークハンド３０が工作機械Ｍの前方に大きくはみ出さないよう、スライディングアーム部２３のスライド量が調整される。

次に、回転制御機構７０について説明する。図４に示す符合Ｐは、ワークＷ´が工作機械Ｍから搬出されたときの姿勢を維持したまま、次の工作機械Ｍに搬入されることを示す目印である。回転制御機構７０は、ワークＷ´を同じ姿勢に保つため、ワークハンド３０を支持するワークハンド支持シャフト３１の回転を規制し、制御する。回転制御機構７０は、回転規制伝達部７１と、回転制御部８１と、回転規制受け部９１を有する。

回転制御部８１は、図４に示すように、回転制御用プレート８２と、回転制御用プレート８２に設けられた回転制御用孔８３を有している。また、回転規制伝達部７１は、図２に示すように、スライディングアーム部２３の後端部に回転可能に支持され、鉛直方向に中心軸７２ａを有するシャフト７２に嵌合されたプーリ７３と、シャフト７２の上端部に設けられたシャフト７２より大きな径を有する大径部７４に、中心軸７２ａより偏心した位置に鉛直方向に中心軸７５ａを有するカムフォロア７５を有している。回転規制伝達部であるカムフォロア７５は、回転制御部である回転制御用孔８３に係合される。なお、回転制御用孔８３は、溝（回転制御用溝）であってもよい。

ここで、軌道旋回伝達部５１について説明する。軌道旋回伝達部５１は、回転規制伝達部７１であるシャフト７２の大径部７４の外周に嵌め込まれたベアリング５２であり、シャフト７２の中心軸７２ａと同軸上に設けられる。軌道旋回伝達部であるベアリング５２は、軌道案内部である軌道案内用孔６３に係合し、旋回駆動部であるモータ４２の回転によって、ベアリング５２は軌道案内用孔６３内を進行する。軌道案内用孔６３の形状は平面視で略Ｗ字をしており、軌道案内用孔６３に係合されたベアリング５２が、スライディングアーム部２３のスライド量を調整する。ワークハンド３０が把持するワークＷ´が工作機械Ｍの加工室Ｒを出入りするときには、スライディングアーム部２３のスライド量は大きくなって、工作機械Ｍとの干渉を避け、工作機械Ｍの前方を搬送されるときには、スライディングアーム部２３のスライド量を小さくし、ワークＷ´がほぼＸ軸方向に平行に搬送軌道をたどるようにされている。

このように旋回アーム２０が軌道を案内されて旋回する動きに従い、回転制御用孔８３に係合されたカムフォロア７５は、回転制御用孔８３内を進む。進行中、カムフォロア７５の中心軸７５ａは、図４に示すように、常に、シャフト７２の中心軸７２ａの平面視右側（同じＸ軸線上）になるように維持され、シャフト７２、プーリ７３、大径部７４の回転が規制・制御されるように、回転制御用孔８３の形状は、軌道案内孔６３の中心より平面視右側に偏心している。なお、図４に示す目印Ｐは、中心軸７２に対するカムフォロア７５とその中心軸７５ａの位置関係を、ワークハンド支持シャフト３１上に反映し、表現したものである。

次に、回転規制受け部９０について説明する。図２に示すように、回転規制受け部９０は、ワークハンド支持シャフト３１の上部に嵌め込まれたプーリ９１を有している。プーリ９１は、回転規制伝達部であるプーリ７３と同径かつ同じ高さ位置に設けられ、連結部９５であるタイミングベルト９６によって、回転規制伝達部であるプーリ７３と連結される。そうして、回転規制伝達部であるプーリ７３の回転に、回転規制受け部であるプーリ９１の回転が同期し、プーリ９１も回転規制を受ける。それに伴い、ワークハンド支持シャフト３１も回転が規制・制御され、ワークハンド３０は、工作機械ＭからワークＷ´を把持し搬出した時の姿勢を維持したまま、ワークＷ´は搬送され、次の工作機械Ｍに搬入される。

ところで、図４に示すように、軌道案内孔６３内に係合され、進行するベアリング５２は、軌道案内孔６３の形状によっては、旋回駆動部であるモータ４１の駆動力だけでは、スムーズに軌道案内用孔６３内を進行できない箇所がある可能性がある。そこで、図２、図３に示すように、旋回駆動補助部４５として、流体圧シリンダ４６を旋回アーム２０に設けることもできる。

流体圧シリンダ４６は、シリンダチューブなどのシリンダ本体部４６ａをベースアーム部２１の底面内部に固定し、ピストンロッド部４６ｂの端部４６ｃをスライディングアーム部２３の底面外部に固定している。軌道案内用孔６３の位置によって、ピストンロッド部４６ｂを伸縮させ、スライディングアーム部２３のスライド方向をコントロールすることで、旋回アーム２０がスムーズに旋回するよう補助する。

次に、図５、図６を参照しながら、第二実施形態に係るワーク搬入出装置１００について、特に、第一実施形態と異なる軌道旋回伝達部１５１、軌道案内部１６１、回転規制伝達部１７１について説明する。第一実施形態と同じものについては、同じ符合を用いる。

図５に示すように、軌道旋回伝達部１５１は、スライディングアーム部２３の後端部に回転可能に支持される回転体１５２と、回転体１５２に設けられたローラ１５３とを有する。回転体１５２は、鉛直方向の中心軸１５２ａを有するシャフト部１５２ｂと、シャフト部１５２ｂの上部に設けられたフランジ部１５２ｃと、フランジ部１５２ｃにボルト等で連結された中空スペーサ１５２ｄとを有する。ローラ１５３は、フランジ部１５２ｂに固定・支持され、中空スペーサ１５２ｄ内で回転できるように設けられる。

次に他の実施形態について説明する。

＜第二実施形態＞
第二実施形態における軌道案内部１６１は、丸棒などで形成されたレール１６２である。中空のスペーサ１５２ｄには、レール１６２が貫通できる図示しない貫通孔を有しており、軌道旋回伝達部であるローラ１５３が、このレール１６２を挟んで、軌道を進み、スライディングアーム部２３のスライド量が調整される。

次に、回転規制伝達部１７１について説明する。回転規制伝達部１７１は、軌道旋回伝達部１５１の回転体１５２である中空スペーサ１５２ｄ内に、回転体１５２の中心軸１５２ａと同軸に嵌め込まれたベアリング１７２と、ベアリング１７２の内輪部に嵌め込まれるプーリ１７３と、プーリ１７３の中心軸１７３ａより偏心した位置に鉛直方向の中心軸１７５ａを有するカムフォロア１７５とを有している。カムフォロア１７５は、回転制御部８１である回転制御用孔８３に係合され、回転規制伝達部１７１は回転を規制・制御される。

＜第三実施形態＞
第三実施形態に係るワーク搬入出装置２００について、図７、図８を参照しながら説明する。特に前述の実施形態と異なる、旋回駆動部２４１、軌道旋回伝達部２５１、軌道案内部２６１、回転規制伝達部２７１について、主に説明する。また、前述の実施形態と同じものについては、同じ符合を付している。

図７に示すように、ワーク搬入出装置２００における旋回駆動部２４１は、旋回中心部２１２でなく、スライディングアーム部２３の後端部に設けられるモータ２４２である。旋回中心部２１２には、回転軸２１２ａが設けられ、旋回アーム２０が旋回可能に支持される。旋回駆動部であるモータ２４２は、非回転部２４２ｂと、鉛直方向の中心軸２４２ａ中心に回転する回転部２４２ｃを有し、非回転部２４２ｂがスライディングアーム部の後端部に設置される。

モータ２４２の回転部２４２ｃの外周には、軌道旋回伝達部２５１が設けられる。軌道旋回伝達部２５１は、モータ回転部２４２ｃの外周に嵌合されるベアリング２５２とスプロケット２５３を有している。軌道案内部２６１は、軌道案内用プレート２６２と、軌道案内用プレート２６２に設けられた軌道案内用孔２６３と、軌道案内用孔２６３の外周に沿って設けられるチェーン２６４を有している。

旋回駆動部であるベアリング２５２とスプロケット２５３は、それぞれ軌道案内部である軌道案内用孔２６３とチェーン２６４にそれぞれに係合し、モータ２４２の回転によって、軌道案内孔２６３内を進行し、旋回アーム２０を旋回させる。

第三実施形態の回転規制伝達部２７１は、モータ中心軸２４２ａと同軸になるように設けられたベアリング２７２と、このベアリング２７２の内輪部に嵌め込まれたプーリ２７３と、プーリ２７３の中心軸２７３ａから偏心した位置に延長方向の中心軸２７５ａを有するカムフォロア２７５とを有する。ベアリング２７２は、モータ回転部２４２ｃの上部にスリーブ２７４を設置して、その内部にベアリング２７２を嵌め込み、ベアリング２７２の内輪部にプーリ２７３の軸部２７３ｂを嵌め込んでいる。カムフォロア２７５は、回転制御用溝８３に係合して、プーリ２７３の回転が規制される。

なお、第三実施形態の回転規制伝達部であるプーリ２７３は、モータ２４２の上部に設けられていることから前述の実施形態でのプーリ（７３、１７３）より若干高めの位置に設置されているため、回転規制受け部であるプーリ９１もこの高さ位置にあわせて設置されるように、ワークハンド支持シャフト２３１が前述の実施形態のものよりも長めに設けられている。

また、第三実施形態のワーク搬入出装置２００では、旋回駆動部２４１と、軌道旋回伝達部２５１と、回転規制伝達部２７１とが、すべてスライディングアーム部２３の後端部に同軸状に設けられる。

＜第四実施形態＞
第四実施形態のワーク搬入出装置３００について、図９、図１０を参照しながら説明する。特に、前述した実施形態と異なる軌道旋回伝達部３５１、回転規制伝達部３７１について主に説明する。第四実施形態では、第一、第二実施形態と同じく、旋回中心部１２に旋回駆動部４１であるモータ４２が設けられている。前述の実施形態と同じものについては、同じ符合を付している。

第四実施形態の軌道旋回伝達部３５１と回転規制伝達部３７１は、第一実施形態、第二実施形態および第三実施形態と同様に、どちらもスライディングアーム部２３上に設けられているが、それぞれの中心軸は同軸上になく、別に設けられている。図９に示すように、軌道旋回伝達部３５１は、スライディングアーム部２３の最後端部に設けられ、回転規制伝達部３７１は、軌道旋回伝達部３５１より前方、つまりスライディングアーム部２３の長手方向中心から若干後方に設けられている。

軌道旋回伝達部３５１は、非回転シャフト３５２と、非回転シャフト３５２の上端部に設けられるローラ３５３を有する。非回転シャフト３５２は、鉛直方向に中心軸３５２ａを有し、スライディングアーム部２３の後端部に固定される。また、ローラ３５３は、非回転シャフト３５２の上端部に嵌合されたべアリング３５４の外輪部に回転可能に設けられた回転体３５５の上面に設けられる。第四実施形態に係る軌道案内部は、第二実施形態の軌道案内部１６１のレール１６２と同じである。

また、第四実施形態に係る回転規制伝達部３７１は、スライディングアーム部２３の長手方向中心から若干後方に設けられるシャフト３７２と、シャフト３７２に嵌合されるプーリ３７３と、プーリ３７３の上面に設けられるカムフォロア３７５を有している。シャフト３７２は、鉛直方向の中心軸３７２ａ中心に回転可能に支持されており、カムフォロア３７５は、この中心軸から偏心した位置に鉛直方向の中心軸３７５ａを有して設けられる。

カムフォロア３７５が係合して回転規制伝達部３７１の回転を規制する回転制御部３８１は、図９および図１０に示すように、回転制御用プレート３８２と、回転制御用プレート３８２に設けられた回転制御用溝または孔３８３を有する。また、軌道旋回伝達部３５１と回転制御用プレート３８２の干渉を防ぐため、回転制御用プレート３８２には、軌道案内部であるレール１６２に沿った形状で、かつ回転体３５５が通れる大きさの孔３６３が設けられている。

＜第五実施形態＞
第五実施形態のワーク搬入出装置４００について、図１１、図１２を参照しながら説明する。特に前述の実施形態と異なる、軌道旋回伝達部４５１、軌道案内部４６１、回転制御部４８１について、主に説明する。前述の実施形態と同じものについては、同じ符合を付している。

第五実施形態の軌道旋回伝達部４５１は、非回転シャフト４５２と、非回転シャフト３５２の上端部に設けられるベアリング４５３を有する。非回転シャフト４５２は、鉛直方向に中心軸４５２ａを有し、スライディングアーム部２３の最後端部に固定される。そして、軌道案内部４６１は、軌道案内用プレート４６２と軌道用案内孔４６３を有し、軌道旋回伝達部４５１が、軌道案内用孔４６３に係合する。第五実施形態において、軌道案内部４６１である軌道案内用プレート４６２は、回転制御部４８１である回転制御用プレート４８２も兼ねている。あるいは、回転制御部４８１である回転制御用プレート４８２が、軌道案内部４６１である軌道案内用プレート４６２を兼ねていると表現することもできるが、いずれにせよ、これら手段は一枚のプレート４６２（４８２）で兼用されている。回転規制伝達部３７１であるカムフォロア３７５は、一枚のプレート４６２（４８２）に設けられた回転制御用溝（または孔）４８３に係合される。

＜第六実施形態＞
第六実施形態のワーク搬入出装置５００について、図１３、図１４を参照しながら説明する。なお、第六実施形態は、第三実施形態と同じ旋回中心部２１２を有し、第四実施形態と第五実施形態と同じ回転制御伝達部３７１を有する。また、第六実施形態に係る軌道旋回伝達部は、第三実施形態の軌道旋回伝達部２５１と同じであるが、モータの上部に回転制御伝達部が設けられていない点が異なる。軌道案内用プレート４６２の軌道案内用孔４６３には、軌道旋回伝達部２５１のスプロケット２５３が係合するチェーン４６４が設けられている。その他、前述の実施形態と同じものについては、それと同じ符合を付している。

＜第七実施形態＞
図１５、図１６を参照しながら、第七実施形態に係るワーク搬入出装置６００について説明する。ワーク搬入出装置６００は、ワークＷの姿勢を変換する姿勢変換ステーションなどの非加工ステーションＳのワーク載置台（テーブル）３上に載置されているワークＷを搬出し、工作機械Ｍ´のテーブル３´にワークＷを搬入させる。

第七実施形態に係るワーク搬入出装置６００は、第一から第六実施形態のいずれの形態を採用することもできるが、これらの実施形態と異なるのは、ワークハンド支持シャフト６３１が長尺に設けられている点である。それ以外の構成は、第一から第六実施形態のいずれを採用してもよい。

図１５に示すように、旋回アーム２０が旋回して、ワークハンド３０が非加工ステーションＳの作業室Ｒ´内のテーブル３上に位置すると、テーブル３上に設けられたワークＷを昇降させる昇降部４がワークＷをリフトアップする。リフトアップされたワークＷは、テーブル３上の図示しない位置決めピンから外れ、ワークハンド３０の把持アーム３４に把持される。

図１６に示すように、ワークＷを把持した旋回アーム２０は反対方向に旋回し、工作機械Ｍ´の加工室Ｒ内のテーブル３´上に位置する。テーブル３´上の図示しない昇降部が上昇し、把持アーム３４はワークＷをアンクランプして、ワークＷを載置する。昇降装置が下降するとワークＷはテーブル３´上に載置される。

第七実施形態に係るワーク搬入出装置６００が採用される工作機械Ｍ´や非加工ステーションＳは、テーブルの位置が低いものなどに採用できる。

＜その他の実施形態＞

本発明では、以上述べた実施形態以外にも、以下のような種々の実施形態を採
用することができる。

第七実施形態では、ワークハンド支持シャフトに長尺なものを採用したが、特許文献１・２に記載された工作機械のように、上下移動するＹ軸機構にテーブルが支持される工作機械であれば、ワークハンド支持シャフトの長さは短くすることも出来る。いずれにしても、第一から第七実施形態におけるワークハンド支持シャフトは、テーブルの高さや、工作機械の構成によって決めることができる。なお、非加工ステーションＳは、ワーク姿勢変換ステーションだけでなく、ワークを洗浄するステーション、別ラインとワークを受け渡しするステーション、検査用のステーション、測定用のステーションなどのような非加工ステーションであってもよい。

また、第一から第六までの実施形態において、回転規制伝達部と回転規制受け部にプーリを採用した例を説明しているが、プーリに限らず、歯車やスプロケットなどを採用することもできる。その場合の連結部はベルトやチェーンとなる。
また、平面図に示された軌道案内用プレートや回転制御用プレートは、あくまで一例であり、図に示された形状に限定されず、基台で支持される支持部も様々な形態が可能であるため、詳細な説明は省略している。また、軌道案内用レールの支持部についても同様で、軌道案内用レールは、基台に支持されてもよく、回転制御用プレートに支持されてもよい。また、旋回駆動補助部は、流体圧シリンダとしているが、電気、油圧、空圧などいずれでもよい。また、軌道案内部であるレールは、丸棒を一例として挙げているが、これに限定されないことはいうまでもない。

本国際出願は、２０１８年１２月２１日に出願された日本国特許出願である特願２０１８－２４０３８６号に基づく優先権を主張するものであり、当該日本国特許出願である特願２０１８－２４０３８６号の全内容は、本国際出願に援用される。

本発明の特定の実施の形態についての上記説明は、例示を目的として提示したものである。それらは、網羅的であったり、記載した形態そのままに本発明を制限したりすることを意図したものではない。数多くの変形や変更が、上記の記載内容に照らして可能であることは当業者に自明である。

１ 開閉カバー
２ 主軸
３、３´ テーブル（ワーク載置台）
４ ワーク昇降部
１０、１００、２００、３００、４００、５００、６００ ワーク搬入出装置
１１ 基台
１２、２１２ 旋回中心部
２０ 旋回アーム（２１ ベースアーム部；２３ スライディングアーム部）
３０ ワークハンド（３１、２３１、６３１ ワークハンド支持シャフト）
４０ 軌道旋回機構
４１、２４１ 旋回駆動部（４２、２４２ モータ）
４５ 旋回駆動補助部（４６ 流体圧シリンダ）
５１、２５１、４５１ 軌道旋回伝達部（５２、２５２ ベアリング；２５３ スプロケット）
１５１、３５１ 軌道旋回伝達部（１５３、３５３ ローラ）
６１、２６１、４６１ 軌道案内部（６２、２６２、４６２ 軌道案内用プレート；６３、２６３、４６３ 軌道案内用孔；２６４、４６４ チェーン）
１６１ 軌道案内部（１６２ レール）
７０ 回転制御機構
７１、１７１、２７１、３７１ 回転規制伝達部（７３、１７３、２７３、３７３ プーリ；７５、１７５、２７５、３７５ カムフォロア）
８１、３８１、４８１ 回転制御部 （８２、３８２、４８２ 回転制御用プレート； ８３，３８３、４８３ 回転制御用孔（溝））
９０ 回転規制受け部 （９１ プーリ）
９５ 連結部 （９６ タイミングベルト）
Ｍ、Ｍ´工作機械
Ｐ 目印
Ｓ 非加工ステーション
Ｒ、Ｒ´ 加工室、作業室
Ｗ、Ｗ´ ワーク

Claims (13)

1. ラインを構成する工作機械間や、工作機械と非加工ステーション間、非加工ステーション間で、一方側テーブル上のワークを搬出し、前記ワークを、他方側テーブル上に搬入させるワーク搬入出装置であって、
   前記ワーク搬入出装置は、
   基台と、
   前記基台上に設けられる旋回中心部と、
   前記旋回中心部の軸中心に、前記工作機械や前記非加工ステーションの上方かつ前方を水平旋回する旋回アームと、
   前記旋回アームの先端部に垂下支持されるワークハンドと、
   前記ワークの搬送軌道を決める軌道旋回機構と、
   前記ワークハンドの姿勢を制御する回転制御機構と、を有し、
   前記軌道旋回機構は、旋回駆動部と、軌道旋回伝達部と、軌道案内部とを有し、
   前記回転制御機構は、回転規制伝達部と、回転制御部と、回転規制受け部とを有し、
   前記旋回中心部と、前記旋回駆動部と、前記軌道旋回伝達部と、前記回転規制伝達部と、前記回転規制受け部とは、前記旋回アーム上に設けられ、
   前記軌道案内部と前記回転制御部とは、少なくともいずれか一つが前記基台に設けられ、
   前記回転規制受け部は、前記ワークハンドを回転可能に支持するワークハンド支持シャフトに設けられ、
   前記回転規制伝達部と、前記回転規制受け部とは、連結部によって連結されており、
   前記回転制御部は、回転制御用プレートに設けられた回転制御用孔または回転制御用溝であることを特徴とするワーク搬入出装置。
2. ラインを構成する工作機械間や、工作機械と非加工ステーション間、非加工ステーション間で、一方側テーブル上のワークを搬出し、前記ワークを、他方側テーブル上に搬入させるワーク搬入出装置であって、
   前記ワーク搬入出装置は、
   基台と、
   前記基台上に設けられる旋回中心部と、
   前記旋回中心部の軸中心に、前記工作機械や前記非加工ステーションの上方かつ前方を水平旋回する旋回アームと、
   前記旋回アームの先端部に垂下支持されるワークハンドと、
   前記ワークの搬送軌道を決める軌道旋回機構と、
   前記ワークハンドの姿勢を制御する回転制御機構と、を有し、
   前記軌道旋回機構は、旋回駆動部と、軌道旋回伝達部と、軌道案内部とを有し、
   前記回転制御機構は、回転規制伝達部と、回転制御部と、回転規制受け部とを有し、
   前記旋回中心部と、前記旋回駆動部と、前記軌道旋回伝達部と、前記回転規制伝達部と、前記回転規制受け部とは、前記旋回アーム上に設けられ、
   前記軌道案内部と前記回転制御部とは、少なくともいずれか一つが前記基台に設けられ、
   前記回転規制受け部は、前記ワークハンドを回転可能に支持するワークハンド支持シャフトに設けられ、
   前記回転規制伝達部と、前記回転規制受け部とは、連結部によって連結されてり、
   前記軌道案内部は、軌道案内用プレートと、前記軌道案内用プレートに設けられた軌道案内用孔であり、前記軌道旋回伝達部は、前記軌道案内用孔に係合するベアリングであることを特徴とするワーク搬入出装置。
3. 前記旋回アームは、前記旋回中心部に支持されるベースアーム部と、前記ベースアーム部に固定された直動案内機構と、前記直動案内機構によって、前記ベースアーム部上をスライドするスライディングアーム部とを有し、
   前記軌道旋回伝達部と、前記回転規制伝達部は、前記スライディングアーム部上に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のワーク搬入出装置。
4. 前記回転規制伝達部は、前記回転規制伝達部の中心軸に設けられるスプロケットまたは歯車と、前記中心軸より偏心した位置に設けられるカムフォロアとを有し、
   前記カムフォロアは、前記回転制御用孔または前記回転制御用溝に係合し、
   前記回転規制受け部は、前記ワークハンド支持シャフトに設けられたスプロケットまたは歯車であり、
   前記連結部は、前記スプロケットまたは歯車を連結するチェーンまたはベルトであることを特徴とする請求項１に記載のワーク搬入出装置。
5. 前記旋回駆動部は、前記旋回中心部に設けられたモータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のワーク搬入出装置。
6. 前記旋回アームには、旋回駆動補助部として流体圧シリンダが設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のワーク搬入出装置。
7. 前記旋回駆動部は、前記軌道旋回伝達部の中心部に設けられたモータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のワーク搬入出装置。
8. 前記軌道旋回伝達部の中心軸と、前記回転規制伝達部の中心軸は同軸上に設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載のワーク搬入出装置。
9. 前記軌道旋回伝達部の中心軸と、前記回転規制伝達部の中心軸は別軸上に設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載のワーク搬入出装置。
10. 前記軌道旋回伝達部は、さらにスプロケットまたは歯車を有し、前記軌道案内用孔に沿って設けられたチェーンまたはベルトに前記スプロケットまたは歯車が係合することを特徴とする請求項２に記載のワーク搬入出装置。
11. 前記軌道旋回伝達部は、ローラであり、前記軌道案内部は、軌道案内用レールであり、前記ローラが前記軌道案内用レールを挟んで進むことを特徴とする請求項１及び３乃至９のいずれか一つに記載のワーク搬入出装置。
12. 前記軌道案内用孔と、回転制御用プレートに設けられた回転制御用孔または回転制御用溝とは、一枚のプレート上に設けられていることを特徴とする請求項２または１０に記載のワーク搬入出装置。
13. 前記基台は、床上に立設される柱であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一つに記載のワーク搬入出装置。