JPH10506330A - ロボット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 環状工具部品（３）から成る工具セット（５）を、バー（２）を備えた装着装置（１）に取付けるためのスリッタミルの取付け装置である。工具部品（３）は工具保管装置の複数のマガジンで保管される。ガントリーロボット（９）がグリッパ（７）によりマガジン（４）から工具部品（３）を取集め、その工具部品（３）を関連した中間マガジン（１３）に一時的に保管する。中間マガジン（１３）を備えたロボット（９）はマガジン（４）の間を移動して、所望される工具部品（３）をグリッパ（７）で取集めて、中間マガジンに工具セットを装填する。送り装置（１５）が中間マガジン（１３）にある工具セットを持上げてバー（２）に対して移送するようになされている。

Description

【発明の詳細な説明】 ロボット装置 技術分野 本発明は、工具マガジンに一揃えの工具を、例えばスリッタ(slitter)にスリ ット工具を装着（set-up）または取外すための装置および方法に関する。このよ うなスリッタは上側ローラーおよび下側ローラーを備えたミルスタンドを含んで おり、そこに切断リング、スペーサリング、圧力ディスクのような多数の工具が 装備される。ローラーに巻取られた長い板材がミルスタンドを通して送られ、そ れにより顧客に適当な狭い幅に板材は切断される。 背景技術 スリッタにおける製造サイクルには切断、工具交換、調整などが含まれる。こ のサイクルにおいて製造に係わる部分は、実質的な切断であり、すなわちミルス タンドで板材を切断するのに要する時間である。サイクルの非活動的な部分は準 備時間であり、この時間は板材を操作する時間および切断工具をミルスタンドに 装着または取外すための時間で実質的に構成される。約６０トンの板材ロールか ら繰出される板材をミルスタンドで切断するのに約１０分の時間を要するのに対 して、準備時間はかなり長い。効率的な製造を行うために、特に準備時間を最少 限に抑えること、および準備時間が切断と同時に進められることが必要である。 ミルスタンドの準備方法は周知であり、この方法では四対のバーを備えた装着 装置が切断用の予備的に取付けられた工具セットのための中間的な保管装置とし て使用される。この装着装置は、工具セットの予備的な取付けが行われる取付け ステーションと、装着装置の対をなすバーがミルスタンドにおいて対をなすロー ラーにドッキングされるミルスタンドのドッキングステーションとの間を移動す るようになされる。このために、ミルスタンドの端壁は開口でき、ローラーが互 いから取外されて、装着装置のバーから工具セットが独立してミルスタンドのロ ーラーへ送られることができるようになされている。装着が終った後、端壁は閉 じられ、ローラーは互いへ向けて移動されて、下側および上側の切断工具が互い に係合するようになされる。この方法は工具セットを取外す場合にも使用でき、 その場合は上述した順序が逆に実行される。 バーを有する装着装置を備えたこのようなプラントは、例えば特にＡＢＢプロ ダクション・デベロップメントＡＢから発行されたパンフレット「合理的なコイ ルスリッティング装置（ＲＣＳＳ）」に記載され、その第１図に示されている。 二つのロボットは各々が別々の工具保管装置の複数の工具マガジンから環状グリ ッパに補助されて工具を取出し、その工具を一対のバーに取付ける。一方のロボ ットは上側バーに取付け、他方のロボットは下側バーに取付ける。工具セットは 多数の環状工具、例えば切断リング、スペーサリング、圧力リングなどの組合せ を含む。工具は、垂直な工具マガジン中の積重ねとして、それらの平面を水平に 配向して保管される。工具の取出しのために、各ロボットのグリッパはまず選択 したマガジンの積重ねられた工具の上方に水平に配向され、その次にグリッパが 最上工具と機械的に接触するまで降下される。三つの機械的なフックが環状工具 を同心的に内側から掴み、その工具を工具マガジンから持上げて取出す。次ぎに ロボットはグリッパを固定工具の横方向に位置決めし、同時にロボットにより操 作されるバーの直前位置へ移動させる。この移動時に、工具がその軸線をバーの 長手軸線と平行且つ中心合せされるように、グリッパは整合される。この位置お よび整合が得られたならば、工具はバーへ向けて押出されてグリッパから取外さ れ、その後、ロボットはサイクルの繰返しにより次の工具の取付けへと戻される 。取外す場合は、上述した方法が逆に実施される。 これまで工具はミルスタンドの対をなすローラーに手操作で直接に取付けられ ていたのに対して、装着装置の導入は時間の大幅な節約をもたらす。何故なら、 工具の取付けはミルスタンドでの切断作業と同時に実行できるからである。工具 セットを装着装置に取付けるのにロボットを導入することは、更なる時間の節約 をもたらす。しかしながら、それでもなお装着装置による取付けおよび取外しの 時間は切断作業時間、それ故にスリッタの決定的に重要な容量よりも幾倍も長い 時間を要する。付随的な問題は、別々の工具保管装置を有する二つのロボットを 備えた装着ステーションは大きな面積を占めることである。 発明の概要 本発明の目的は、装着装置に工具セットを取付けまた取外すのに要する時間を さらに短縮し、工具の取扱いを簡単化し、取付けステーションの作業面積を抑え ることである。これは、一つの工具保管装置から工具を取出し、装着装置に取付 けるだけのロボット、好ましくはガントリー（すなわち門形）ロボットを備えた ロボット設備によって達成される。このロボットはグリッパと、中間的なマガジ ンと、送り装置とを有している。中間的なマガジンはロボットにより支持されて いて、中心合せ手段および高さ調節フォークを有し、工具セットを一時的に保管 するようになされている。高さ調節フォークは、中間的なマガジンにおける積重 ねた工具を自動的に昇降させるようになされており、それらの上面を常に同じ高 さ位置となるように調節する。したがってグリッパは、中間的なマガジンでの工 具の取集めまたは供給のために一定した作動位置を与えられる。送り装置は、中 間マガジンに取付けられた工具セットを端部に弾性的な顎部を備えた折畳まれな いガイドウィングによって持上げ、またその工具セットを装着装置へ移送するよ うになされている。この送り装置は、新しい工具セットが中間マガジンに取付け られる間、取付けられている工具セットを保持することもできる。二つの押出し アームを備えたキャリッジを有する押出し装置が装着装置の対をなすバーの下方 に配置され、バー上に位置した工具セットをバーの自由端部のドッキング部分へ 向けて、またはこれと反対に、押出すようになされている。 グリッパを備えたロボットはそれに担持された工具を中間マガジンに対して連 続的に装着し、また送り装置は中間マガジンが全で装着されたときにのみ組立ら れた工具セットを装着装置へ移送するか、ミルスタンドのロールに対して直接に 送るので、新たな装着に必要な時間は大幅に短縮される。何故なら、工具当りの ロボットの移動が最少限に抑えられるからである。付随的な利点は、送り装置に よる送りは中間マガジンにおける工具順序が装着装置のバーに直接取付けるとき と同じになり、それ故に容易に目でチェックできるようになることである。 図面の簡単な説明 本発明は添付図面を参照して一つの実施例を説明することで極めて詳細に説明 される。図面において、 第１図は周知の装着ステーションを示し、 第２図は本発明による装着ステーションを示し、 第３図は中間マガジンおよび送り装置を示し、および 第４図は押出し装置を示す。 好ましい実施例の説明 装着ステーション１における上側バー２ａの第１の工具セット５ａ、および下 側バー２ｂの第２の工具セット５ｂの取付けおよび取外しのための周知の取付け ステーションが第１図に示されている。工具セットは切断リング、スペーサリン グ、圧力ディスクのような多数の環状工具３の選択的な組合せで作られている。 工具３は、２つの保管装置における複数の垂直な工具マガジン４に保管されてい る。第１ロボット６ａは環状グリッパ７ａにより第１工具保管装置の工具マガジ ン４から工具３を取集め、その工具３を装着装置１の工具セット５ａに取付ける 。同様なロボット６ｂが同様にして工具保管装置８ｂの工具マガジン４から工具 ３を取集め、バー２ｂの第２工具セット５ｂに取付けるようにする。 装着装置１は装着ステーションとスリッタのミルスタンド（図示せず）との間 を移動できるようになされており、また垂直軸線のまわりに両方向に回転できる 。装着装置１は平行六面体の中央本体を含み、この中央本体に対してその四面の 各各に水平配向された対をなすバー２が固定されており、その上側バー２ａは下 側バー２ｂの垂直上方で平行に配置されている。各対のバー２はミルスタンドの 対をなすローラーとドッキングするようになされており、ローラーと同じ長さで 同じ間隔距離を有している。一対のバーと一対のローラーとがドッキングすると 、予備的に取付けられている工具セットはバーからローラーへ、あるいはこの逆 に、移動される。装着装置１により、ミルスタンドのローラーは素早く取外し及 び装着される。取外されると、一対のローラー上に位置した工具セットは全てが ドッキングされた装着装置１の対応する一対のバー２へ押出される。引続く装着 により、一対のローラーと予備的に工具セットが取付けられた一対のバーとの間 のドッキングが許されるように装着装置１はまず回転され、工具セットは同様な 方法で一対のローラー上へ押出される。 本発明による装着ステーションは周知の送り装置（装着装置）１を使用するも ので、第２図に示されている。例えばＡＢＢプロダクション・デベロップメント ＡＢのパンフレットＵＡ９４０２−Ｓに記載され、ベースプレートに固定される とともに、３本のアームを有して水平面内を移動可能なロボットキャリッジ１１ を支持するガントリースタンド１０を含むガントリーロボット９が、ガントリー スタンド１０の下方に収容された工具保管装置の複数の工具マガジン４から環状 工具３を取集めて、それらを装着装置１（一部分だけが示されている）の一対の バー２に取付けるようにされている。キャリッジ１１は、垂直軸線のまわりに回 転可能な環状グリッパ７を有して垂直方向に移動可能な第１アーム１６と、中間 マガジン１３が固定される第２固定アーム１２と、水平軸線のまわりに回転可能 な送り装置１５を有して垂直方向に移動可能な第３アーム１４とを支持している 。 第３図に示されるように、中間マガジン１３は片持ち式の支持プレート１７を 含み、この支持プレート１７は二つの垂直に配向された支持ウィング１８を有し 、両ウィング間に垂直方向に延在した高さ調節用フォークが配置されている。支 持ウィング１８は工具を中心合せするようになされており、これに対して高さ位 置の調節用フォーク１９は積重ねた工具３の上面が一定位置に保持されるように その積重ねた工具３を自動的に持上げるようになされている。積重ねた工具の上 面は常に同一位置にあることから、定められた供給位置および取集め位置がそれ ぞれグリッパ７に対して与えられる。それ故に、グリッパ７は工具３の積重ね数 に応じて変る工具供給のための位置を探す必要がなくなり、供給および取集めの ために予め定められた位置を直ちに選定することができる。 送り装置１５は、二部分から構成されて、その各部分からガイドウィング２１ が突出されているシリンダヘッド２０を有する。ガイドウィング２１は平行に配 向されていて、ヘッド２０を通って偏心して位置され且つガイドウィングに平行 とされた軸線のまわりを互いに接近／離反する方向へ回転可能とされている。送 り装置１５は、第３アーム１４に固定されており、中間マガジン１３の上方にて 中心合せされた垂直下方へ向いた位置から、水平位置（一点鎖線で示されている ）へ向かって、水平軸線のまわりを回転するようになされており、この水平位置 では装着装置１の一対のバー２との中心合せが許される。ガイドウィング２１は 一方で中間マガジン１３の支持ウィング１８と、また他方で装着装置１の上側バ ー２ａまたは下側バー２ｂとドッキングできるようになされている。中間マガジ ン とのドッキング時、ガイドウィング２１は中間マガジン１３に積重ねられている 工具３の内側の支持ウィング１８と重なり合うようにはめ込まれる。ガイドウィ ング２１は互いに離れる方向へそらされて、積重ねられた工具を中心合せし、ま たガイドウィングの外端部に位置した２つの弾性的な顎部２２を内側から最下工 具に係合させ、送り装置１５が中間マガジン１３から積重ねて取付けられている 工具を持上げることを許す。装着装置１とのドッキング時、送り装置１５は水平 位置（一点鎖線）へ回転され、装着装置の上側バー２ａおよび下側バー２ｂの前 方へ移動されて中心合せされ、すると、ガイドウィング２１は対象とするバーと 重なり合うように組合される。ガイドウィング２１は互いに接近するように回転 され、送り装置が引出される時、工具セットが緩められて、バー上に供給される ことを許す。 押出し装置２５は第４図の装着装置１の一対のバー２の下方に配置され、この 一対のバー２はロボット９へ向けて配向されている。ベースプレートに固定され ているスタンド２６は水平定規(ruler)２７を支持しており、この定規の上をキ ャリッジ２８が走行し、キャリッジ２８は上側バー２ａに作用するようになされ た第１押出しアーム２９ａ、および下側バー２ｂに作用するようになされた第２ 押出しアーム２９ｂを備えている。各々の押出しアームの上端にはハンド３０が 固定されており、このハンドはバー上に位置した工具の端部に係合するようにな されている。ドッキング時、送り装置は予備的に取付けられた工具セットをバー の一方の外端部のドッキング領域へ送る。キャリッジ２８は下側バー２ｂと平行 にバーの自由端部へ移動され、すると、対象とするバーに関連したアーム２９は 垂直軸線のまわりで回転され、端部に固定されているハンド３０が工具セットと 係合する。キャリッジ２８が再び装着装置１の中央へ向かって移動されるとき、 送り装置１５上に位置した工具セットはハンド３０によりドッキング領域から離 れる方向へ押出され、ドッキング領域は新たな工具の送りのために解放される。 装着装置１に固定された上側バー２ａに工具セット５ａを取付け、また下側バ ー２ｂに工具セット５ｂを取付ける方法は、ガントリーロボット９がグリッパ７ により中間マガジン１３に工具セットを連続的に装填するようにして行われ、す ると、この工具セットは全体として装着装置へ送られる。ロボット９による選択 された工具マガジン４での取集め位置において、そらされたグリッパ７（一点鎖 線で示される）その工具マガジン４の上方に中心合せされる。工具マガジン４の 頂部に保管されている工具３にグリッパ７が機械的に接触するまで、第１アーム １６が降下される。グリッパ７は内面に備えられた三つの掴み爪で工具３に係合 して、それを持上げる。工具３が工具マガジン４から持上げられるとすぐに、ロ ボットは次の選択された工具マガジン４への移動を開始する。この移動と同時に 、グリッパ７は高さ位置の修正を行い、そこでロボットに関係付けられた中間マ ガジン１３の上方で配向されるように回転され、すると、グリッパ７は工具の供 給のための予め定められた位置を占めることになる。グリッパ７は工具を解放し 、その工具は中間マガジン内の積重ねられた工具の頂部に位置される。高さ位置 調節フォーク１９が積重ねられた工具を降下させ、その表面が供給位置になるよ うに再び調整される。その間、ロボットは上述した方法で中間マガジン４に他の 工具を装填するために、新たな工具マガジン４における正しい位置を占めるため の時間を有している。中間マガジン１３が完全に装填され終ったならば、グリッ パ７は片側に回転され、すると、垂直方向に調節の済んだ送り装置１５は中間マ ガジン１３とドッキングする。送り装置１５のガイドウィング２１は中間マガジ ン１３の支持ウィング１８と重なり合うように組合わされ、すると、ガイドウィ ング２１は折畳まれることはなく、弾性ラグすなわち顎部２２を中間マガジンに 積重ねられた底部の工具と係合するようにする。送り装置１５はその後、装填さ れた工具セットを持上げて休止位置に保持する一方、ロボットは中間マガジン１ ３に他の工具セットを装填する。この装填が終ると、ロボット９は装着装置１へ 移動し、すると、ドッキングおよび工具の移送が上述した方法で実行される。 或る種の場合、中間マガジン１３は全工具セットの一部分だけを担持し、工具 セットの全体を一対のバーへ移送するために上述方法が数回実行される。中間マ ガジンは１セットの工具を担持するだけに限定されず、複数セットの工具を移送 するために装着装置にドッキングされるように設計されることができる。 上述した方法は装着装置１の対をなすバー２に複数セットの工具を取付けるこ とに関する。工具を取外す場合は、同じ方法が逆に行われる。 本発明は装着装置のバーに工具セットを取付けることに限定されず、ミルスタ ンドのローラーに対して直接に工具セットを取付けるすなわち設定することがで きる。本発明は、ロボットに固定された中間マガジンにユニットとして取付けら れた物体を一時的に保管するのが有利な他の応用例にも適用できる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１２月１９日 【補正内容】 請求の範囲 １．グリッパ（７）により工具部品（３）を複数のマガジン（４）から取集め 、またそれらを装着装置（２）へ供給する少なくとも一つのマニピュレータ（９ ）を有し、工具部品から成る工具セット（５）を装着装置（２）に取付ける取付 け装置であって、マニピュレータ（９）が準備のために一時的に保管する中間マ ガジン（１３）と、工具セットを装着装置（２）に対して移送する送り装置（１ ５）とを有し、これによりマニピュレータ（９）は中間マガジン（１３）および 移送装置（１５）を担持し、またマガジン（４）の間を移動できるようになされ ていて、グリッパ（７）により工具部品（３）を取集めて中間マガジン（１３） へ配送するようになされていることを特徴とする取付け装置。 ２．請求の範囲第１項に記載された取付け装置であって、マニピュレータ（９ ）がキャリッジ（１１）を備えたガントリーロボットであり、キャリッジ（１１ ）は水平面内を移動可能であり、ロボットがグリッパ（７）を垂直軸線のまわり に回転可能に支持する垂直方向に変位可能な第１アーム（１６）と、中間マガジ ン（１３）を支持する第２固定アーム（１２）と、水平軸線のまわりに回転可能 な送り装置（１５）を支持する垂直方向に変位可能な第３アーム（１４）とを有 していることを特徴とする取付け装置。 ３．請求の範囲第１項または第２項に記載された取付け装置であって、中間マ ガジン（１３）が工具（３）を中心合せするようになされた少なくとも二つの垂 直方向の支持ウィング（１８）を有することを特徴とする取付け装置。 ４．請求の範囲第１項から第３項までのいずれか一項に記載された取付け装置 であって、上面がほぼ一定に保持されるように、積重ねた工具（３）を担持し、 またその積重ねた工具を自動的に持上げる高さ位置直接フォーク（１９）を中間 マガジン（１３）が有していることを特徴とする取付け装置。 ５．請求の範囲第１項から第４項までのいずれか一項に記載された取付け装置 であって、送り装置（１５）が、中間マガジン（１３）及び装着装置（２）とド ッキングできる２つのガイドウィング（２１）を有しており、前記ガイドウィン グは、中間マガジン（１３）から装着装置（２）へ移動させる間、工具セットを ガイドして一時的に保持するようになされていることを特徴とする取付け装置。 ６．請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一項に記載された取付け装置 であって、装着装置（２）がスリッタのミルスタンドのローラーであることを特 徴とする取付け装置。 ７．請求の範囲第１項から第６項までのいずれか一項に記載された取付け装置 であって、装着装置（２）がバーを備えた工具セットキャリヤ（１）であり、前 記工具セットキャリヤはミルスタンドの一対のローラーとドッキングするように なされており、これにより工具セットの全てが全体としてミルスタンドへ移送さ れることを特徴とする取付け装置。 ８．請求の範囲第１項から第７項までのいずれか一項に記載された取付け装置 であって、装着装置（２）が押出し装置（２５）と組合わされ、押出し装置は装 着装置（２）に沿って変位可能なキャリッジ（２８）と、工具セットを装着装置 （２）へ向けて押出すために前記キャリッジ（２８）上に配置されるハンド（３ ０）を有する少なくとも一つの回転可能なアーム（２９）とを有していることを 特徴とする取付け装置。 ９．複数のマガジン（４）からの複数の工具部品（３）が装着装置（２）に組 立られるようになされる工具セット（５）の装着方法であって、工具部品（３） がマニピュレータ（９）で取集められ、このマニピュレータによって支持された 中間マガジン（１３）に工具セット（５）として構成されること、および工具セ ットはその後にマニピュレータに支持された送り装置（１５）によって装着装置 （２）へ移送されることを特徴とする装着方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．グリッパ（７）により工具部品（３）を複数のマガジン（４）から取集め 、またそれらを機械の構成部材（２）へ供給する少なくとも一つのマニピュレー タ（９）を有し、工具部品から成る工具セット（５）を機械の構成部材（２）に 取付ける取付け装置であって、マニピュレータ（９）が、準備のために一時的に 保管する中間マガジン（１３）と、工具セットを機械の構成部材（２）に対して 移送する送り装置（１５）とを有し、これによりマニピュレータ（９）は中間マ ガジン（１３）を担持し、またマガジン（４）の間を移動できるようになされて いて、グリッパ（７）により工具部品（３）を取集めて中間マガジン（１３）へ 配送するようになされていることを特徴とする取付け装置。 ２．請求の範囲第１項に記載された取付け装置であって、マニピュレータ（９ ）がキャリッジ（１１）を備えたガントリーロボットであり、キャリッジ（１１ ）は水平面内を移動可能であり、ロボットがグリッパ（７）を垂直軸線のまわり に回転可能に支持する垂直方向に変位可能な第１アーム（１６）と、中間マガジ ン（１３）を支持する第２固定アーム（１２）と、水平軸線のまわりに回転可能 な送り装置（１５）を支持する垂直方向に変位可能な第３アーム（１４）とを有 していることを特徴とする取付け装置。 ３．請求の範囲第１項または第２項に記載された取付け装置であって、中間マ ガジン（１３）が工具（３）を中心合せするようになされた少なくとも二つの垂 直方向の支持ウィング（１８）を有することを特徴とする取付け装置。 ４．請求の範囲第１項から第３項までのいずれか一項に記載された取付け装置 であって、上面がほぼ一定に保持されるように、積重ねた工具（３）を担持し、 またその積重ねた工具を自動的に持上げる高さ位置直接フォーク（１９）を中間 マガジン（１３）が有していることを特徴とする取付け装置。 ５．請求の範囲第１項から第４項までのいずれか一項に記載された取付け装置 であって、送り装置（１５）が、中間マガジン（１３）及び、機械の構造部材（ ２）とドッキングできる２つのガイドウィング（２１）を有しており、前記ガイ ドウィングは中間マガジン（１３）から機械の構造部材（２）へ移動させる間、 工具セットをガイドして一時的に保持するようになされていることを特徴とする 取付け装置。 ６．請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一項に記載された取付け装置 であって、機械の構造部材（２）がスリッタのミルスタンドのローラーであるこ とを特徴とする取付け装置。 ７．請求の範囲第１項から第６項までのいずれか一項に記載された取付け装置 であって、機械の構造部材（２）が、バーを備えた装着装置（１）であり、前記 装着装置はミルスタンドの一対のローラーとドッキングするようになされており 、これにより工具セットの全てが全体としてミルスタンドへ移送されることを特 徴とする取付け装置。 ８．請求の範囲第１項から第７項までのいずれか一項に記載された取付け装置 であって、機械の構造部材（２）が押出し装置（２５）と組合わされ、押出し装 置は機械の構造部材（２）に沿って変位可能なキャリッジ（２８）と、工具セッ トを機械の構造部材（２）へ向けて押出すために前記キャリッジ（２８）上に配 置されるハンド（３０）を有する少なくとも一つの回転可能なアーム（２９）と を有していることを特徴とする取付け装置。 ９．複数のマガジン（４）からの複数の工具部品（３）が機械の構造部材（２ ）に組立られるようになされる工具セット（５）の装着方法であって、工具部品 （３）がマニピュレータ（９）で取集められ、このマニピュレータによって支持 された中間マガジン（１３）に工具セット（５）として構成されること、および 工具セットはその後に機械の構造部材（２）へ移送されることを特徴とする装着 方法。