(57)【要約】【課題】ワークの表面の状態の影響を受けることなく、ワークの搬送位置の精度を向上させることを課題とする。【解決手段】ワーク搬送装置は、ガントリーレールに沿って走行する走行部に設けられ、ワークを加工機に対して昇降させる昇降部と、ワークを保持するガントリーハンドと、昇降部が取り付けられた天板部とガントリーハンドが取り付けられた底板部とを有し、昇降部とガントリーハンドとの間に介在するフローチングユニットを有する。また、ワーク搬送装置は、昇降部がワークを降下させ、位置決め孔に位置決めノックピンを挿入したときの天板部と底板部とのずれ量を測定する位置ずれセンサと、位置ずれセンサの測定結果に基づいて次回の走行部の加工機上での停止位置を設定する制御部と、を備える。【選択図】図３
2020116675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置決めノックピンが設けられた加工機上に前記位置決めノックピンが挿入される位置決め孔が設けられたワークを搬送するワーク搬送装置であって、
ガントリーレールに沿って走行する走行部に設けられ、前記ワークを前記加工機に対して昇降させる昇降部と、
前記ワークを保持するガントリーハンドと、
前記昇降部が取り付けられた天板部と、前記ガントリーハンドが取り付けられた底板部とを有し、前記昇降部と前記ガントリーハンドとの間に介在するフローチングユニットと、
前記昇降部が前記ワークを降下させ、前記位置決め孔に前記位置決めノックピンを挿入したときの前記天板部と前記底板部とのずれ量を測定する位置ずれセンサと、
前記位置ずれセンサの測定結果に基づいて次回の走行部の前記加工機上での停止位置を設定する制御部と、
を備えたワーク搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加工機に搬送したワークの位置ずれを抑制することが可能なワーク搬送装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１のワーク搬送装置は、ワークを保持する保持機構に非接触式センサを備えている。このワーク搬送装置は、ワークが搬送先へ搬送される前のワークと非接触センサとの距離と、ワークが搬送先へ搬送された後のワークと非接触センサとの距離を取得する。そして、ワーク搬送装置は、ワーク搬送前後の距離の差に基づいて次のワークの搬送位置を補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１１１１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、加工機において加工されたワークの表面には、加工時にワークに吹き付けられたクーラントや切粉が付着しており、ワークと非接触センサとの距離を正確に測定することができない可能性がある。
【０００５】
そこで、本明細書開示のワーク搬送装置は、ワークの表面の状態の影響を受けることなく、ワークの搬送位置の精度を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に開示されたワーク搬送装置は、位置決めノックピンが設けられた加工機上に前記位置決めノックピンが挿入される位置決め孔が設けられたワークを搬送するワーク搬送装置であって、ガントリーレールに沿って走行する走行部に設けられ、前記ワークを前記加工機に対して昇降させる昇降部と、前記ワークを保持するガントリーハンドと、前記昇降部が取り付けられた天板部と、前記ガントリーハンドが取り付けられた底板部とを有し、前記昇降部と前記ガントリーハンドとの間に介在するフローチングユニットと、前記昇降部が前記ワークを降下させ、前記位置決め孔に前記位置決めノックピンを挿入したときの前記天板部と前記底板部とのずれ量を測定する位置ずれセンサと、前記位置ずれセンサの測定結果に基づいて次回の走行部の前記加工機上での停止位置を設定する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本明細書開示のワーク搬送装置によれば、ワークの表面の状態の影響を受けることなく、ワークの搬送位置の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は実施形態のワーク搬送装置の概略構成示す模式図である。
【図２】図２（Ａ）はフローチングユニットの天板部と底板部との間に位置ずれが生じていない状態を示す断面図であり、図２（Ｂ）はフローチングユニットの底板部と天板部との間に位置ずれが生じている状態を示す断面図である。
【図３】図３は実施形態のワーク搬送装置の制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４（Ａ）は降下するワークが備える位置決め孔の中心軸線と加工機が備える位置決めノックピンの中心軸線とがずれた状態を示す説明図であり、図４（Ｂ）はワークが備える位置決め孔に加工機が備える位置決めノックピンが挿入された状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。
【００１０】
図１を参照すると、実施形態のワーク搬送装置１は、ガントリーレール２に沿って矢示５１のように走行することができる走行部３を備える。走行部３には、昇降装置４が設けられている。昇降装置４は、走行部３の下部に設けられ、軸方向を垂直方向に一致させたガイド筒４ａと、このガイド筒４ａに対して摺動可能に設けられた昇降部４ｂを備える。
【００１１】
ワーク搬送装置１は、把持爪７ａによってワーク２０を保持するガントリーハンド７を備える。昇降部４ｂとガントリーハンド７との間にはフローチングユニット５が介在している。昇降部４ｂは、矢示５２のようにフローチングユニット５及びガントリーハンド７を昇降させることができる。フローチングユニット５には、非接触式の位置ずれセンサ６が設けられている。なお、本実施形態におけるワーク２０は、内燃機関のシリンダブロックであるが、これに限定されるものではない。
【００１２】
ガントリーハンド７には、下方に向かって延びる位置決め突部７ｂが設けられている。位置決め突部７ｂは、ワーク２０の上面に開口する第１位置決め孔２０ａに挿入され、ガントリーハンド７に対するワーク２０の位置決めが行われる。
【００１３】
ガントリーレール２は、複数の加工機の上方を通過するように設けられている。走行部３に設けられた昇降装置４は、各加工機の上方に移動して停止し、ガントリーハンド７によって保持したワーク２０を各加工機上へ降下させる。本実施形態のガントリーレール２は、第１加工機１１０、第２加工機１２０及び第３加工機１３０の上方を通過するように設けられている。昇降装置４は、走行部３がガントリーレール２に沿って矢示５３で示す方向に走行することにより、第１加工機１１０、第２加工機１２０及び第３加工機１３０の上方へ順次移動する。そして、各加工機においてワーク２０を降下させ、加工機毎にワーク２０の加工を行う。なお、後の説明において、昇降装置４の矢示５３の方向への移動を「＋（プラス）」で表し、矢示５３と反対方向への移動を「−（マイナス）」で表すものとする。
【００１４】
第１加工機１１０には、第１治具１１１が設けられている。第１治具１１１には、第１位置決めノックピン１１２が設けられている。第１位置決めノックピン１１２は、垂直方向に延びるように立てた状態で第１治具１１１に設けられている。第１位置決めノックピン１１２の先端部１１２ａは、テーパ状に成形されている。第１位置決めノックピン１１２は、ワーク２０の下面に開口する第２位置決め孔２０ｂに挿入され、第１治具１１１に対するワーク２０の位置決めを行う。第２加工機１２０には、第１加工機１１０と同様に、第２治具１２１及び第２位置決めノックピン１２２が設けられている。第３加工機１３０には、第１加工機１１０と同様に、第３治具１３１及び第３位置決めノックピン１３２が設けられている。
【００１５】
ここで、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照して、フローチングユニット５について説明する。フローチングユニット５は、天板部５ａと底板部５ｂを備えている。図２（Ａ）はフローチングユニット５の天板部５ａと底板部５ｂとの間に位置ずれが生じていない状態を示し、図２（Ｂ）はフローチングユニット５の天板部５ａと底板部５ｂとの間に位置ずれが生じている状態を示している。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）はいずれもフローチングユニット５をガントリーレール２が延びる方向と一致する矢示５１に沿う方向で断面とした状態を示している。天板部５ａと底板部５ｂは、対向させて設けられており、天板部５ａと底板部５ｂとの間に中継部材５ｃ、板部材５ｄ及び複数の鋼球５ｅが配置されている。
【００１６】
天板部５ａは、天面５ａ１と、天面５ａ１の裏面側に第１筒状部５ａ２を備える。天面５ａ１には、昇降部４ｂが取り付けられる。
【００１７】
底板部５ｂは、底面５ｂ１と、底面５ｂ１の裏面側に第２筒状部５ｂ２と板部材保持部５ｂ３を備える。また、底板部５ｂは、底面５ｂ１の反対側の面にすり鉢状の鋼球収納凹部５ｂ４を備える。底面５ｂ１には、ガントリーハンド７が取り付けられる。板部材保持部５ｂ３は、底板部５ｂの周縁部から天板部５ａ側に向かって立ち上がるとともに、底板部５ｂの中心部に向かって延びている。板部材保持部５ｂ３には、板部材５ｄの周縁部が遊嵌される。これにより、板部材５ｄが底板部５ｂに対して滑動可能な状態とされる。
【００１８】
第２筒状部５ｂ２は、板部材保持部５ｂ３の底板部５ｂの中心部に近い側から天板部５ａ側に向かって立ち上がっている。第２筒状部５ｂ２は、第１筒状部５ａ２を囲うように設けられている。
【００１９】
中継部材５ｃは、中心部に設けられた凸状部５ｃ１と、凸状部５ｃ１の基端部に凸状部５ｃ１の周囲に拡がるように設けられたフランジ部５ｃ２を備えている。凸状部５ｃ１は、天板部５ａが備える第１筒状部５ａ２内に嵌め込まれ、第１筒状部５ａ２の内周壁面に対して摺動可能に設けられている。フランジ部５ｃ２は、第１筒状部５ａ２の先端部（下端部）の下側に配置されている。
【００２０】
板部材５ｄは、複数の鋼球保持穴５ｄ１を備えている。鋼球保持穴５ｄ１には、鋼球収納凹部５ｂ４に収納された鋼球５ｅが保持される。
【００２１】
図２（Ａ）を参照すると、天板部５ａの中心軸線ＵＡＸと底板部５ｂの中心軸線ＬＡＸとは一致している。すなわち、天板部５ａと底板部５ｂとはずれていない。このような状態のとき、天板部５ａと中継部材５ｃとの間の隙間ＳＵ１や隙間ＳＵ２が大きくなっている。その一方で、中継部材５ｃと板部材５ｄとの間の隙間ＳＵ３は微小となっている。また、図２（Ａ）中、第１筒状部５ａ２の外周壁の右側と第２筒状部５ｂ２の内周壁との間の隙間ＳＲ１と、第１筒状部５ａ２の外周壁の左側と第２筒状部５ｂ２の内周壁との間の隙間ＳＬ１とは、概ね均等となっている。同様に、図２（Ａ）中、板部材５ｄの外周壁の右側と板部材保持部５ｂ３の内周壁との間の隙間ＳＲ２と、板部材５ｄの外周壁の左側と板部材保持部５ｂ３の内周壁との間の隙間ＳＬ２とは、概ね均等となっている。
【００２２】
これに対し、図２（Ｂ）を参照すると、天板部５ａの中心軸線ＵＡＸと底板部５ｂの中心軸線ＬＡＸとが、矢示５１の方向に沿って相対的にずれている。このような状態は、天板部５ａと底板部５ｂを矢示５１に沿う方向に相対的にずらす力が働いたときに生じる。例えば、天板部５ａが固定された状態であり、底板部５ｂに力が加えられ、底板部５ｂが図中左側に移動する場合、鋼球５ｅは、鋼球収納凹部５ｂ４の斜面に沿って上側に移動し、板部材５ｄを図中右側に相対的に移動させるとともに、中継部材５ｃを押し上げる。この結果、天板部５ａと中継部材５ｃとの間の隙間ＳＵ１や隙間ＳＵ２が小さくなる。その一方で、中継部材５ｃと板部材５ｄとの間の隙間ＳＵ３が大きくなる。また、隙間ＳＬ１と隙間ＳＬ２が大きくなり、その一方で、隙間ＳＲ１と隙間ＳＲ２が小さくなる。
【００２３】
このように、フローチングユニット５は、天板部５ａと底板部５ｂとの相対的な移動が許容されている。なお、図２（Ｂ）の状態からフローチングユニット５への加わっていた力が解除されると、鋼球５ｅは、鋼球収納凹部５ｂ４の斜面に沿って転がり、図２（Ａ）に示す状態に復帰する。
【００２４】
本実施形態では、このような天板部５ａと底板部５ｂとのずれ量を計測する位置ずれセンサ６を備えている。位置ずれセンサ６は、天板部５ａに固定されており、位置ずれセンサ６と底板部５ｂとの距離を測定する。これにより、天板部５ａと底板部５ｂとのずれ量が把握される。なお、位置ずれセンサ６は、底板部５ｂに固定し、位置ずれセンサ６と天板部５ａとの距離を測定するようにしてもよい。
【００２５】
ワーク搬送装置１は、制御部３０を備える。制御部３０は、走行部３と電気的に接続されている。また、制御部３０は、位置ずれセンサ６と電気的に接続されている。走行部３は、ガントリーレール２に沿って昇降装置４を移動させるが、ガントリーレール２は、周囲の熱の影響を受ける等、その温度によって伸縮する可能性がある。ガントリーレール２の伸縮は、ワーク２０の搬送位置に影響を与えることがある。
【００２６】
そこで、制御部３０は、位置ずれセンサ６の測定結果に基づいて次回の走行部３の各加工機上での停止位置を補正し、設定する。すなわち、走行部３は第１加工機１１０から第３加工機１３０での一連のワーク２０の加工を終了した後、次に加工するワーク２０を保持し、再度、第１加工機１１０へ戻る。そして、第１加工機１１０から第３加工機１３０へのワーク２０の搬送を繰り返す。この際、制御部３０は、前回の搬送時に測定した各加工機におけるずれ量の測定結果に基づくフィードバック制御を行う。
【００２７】
ここで、図３及び図４を参照しつつ、制御部３０が行うワーク搬送装置１の制御の一例について説明する。
【００２８】
まず、搬送工程に移行する前に、ワーク搬送装置１は、ストックされているワーク２０をガントリーハンド７で保持する。このとき、位置決め突部７ｂがワーク２０の上面に開口する第１位置決め孔２０ａに挿入され、ガントリーハンド７に対するワーク２０の位置決めが行われる。
【００２９】
ステップＳ１では、昇降装置４０が第１加工機１１０上へ搬送される。なお、その搬送が、例えば、工場稼働日において、第１回目の搬送であるときには、昇降装置４０は、予め制御部３０に記憶されている標準位置に搬送される。これは、第２加工機１２０や第３加工機１３０へ搬送される場合も同様である。
【００３０】
ステップＳ１に引き続いて行われるステップＳ２では、制御部３０は、昇降部４ｂを作動させ、ワーク２０を第１加工機１１０が備える第１治具１１１に向かって降下させる。このとき、図４（Ａ）に示すように、第２位置決め孔２０ｂの中心軸線ＨＡＸと第１位置決めノックピン１１２の中心軸線１１２ＰＡＸとのずれ量がＸ１１０であったとする。
【００３１】
制御部３０は、ステップＳ３においてワーク２０をさらに降下させて、第１位置決めノックピン１１２を第２位置決め孔２０ｂ内に挿入する。第１位置決めノックピン１１２の先端部１１２ａが第２位置決め孔２０ｂの範囲内に入っていれば、降下するワーク２０は、第１位置決めノックピン１１２に倣って、移動する。そして、第１位置決めノックピン１１２は、第２位置決め孔２０ｂ内に挿入される。このとき、図４（Ｂ）に示す例では、ワーク２０は、図４（Ｂ）において左側、すなわち、マイナス（−）側へずれ量Ｘ１１０分だけ移動する。このように、ワーク２０がマイナス（−）側へ移動すると、フローチングユニット５において、天板部５ａと底板部５ｂとの間にＸ１１０分のずれが生じる。すなわち、第２位置決め孔２０ｂの中心軸線ＨＡＸと第１位置決めノックピン１１２の中心軸線１１２ＰＡＸとのずれ量Ｘ１１０が天板部５ａと底板部５ｂとのずれ量として表れる。
【００３２】
そこで、ワーク搬送装置１は、ステップＳ４において、第１加工機１１０におけるずれ量を天板部５ａと底板部５ｂの間のずれ量として位置ずれセンサ６によって測定する。位置ずれセンサ６による測定が完了した後、ワーク２０には、第１加工機１１０における加工が施される。なお、第１加工機１１０において加工が施されるワーク２０には、クーラントが吹き付けられ、切粉が付着することがあるが、第２加工機１２０や第３加工機１３０におけるずれ量の測定に影響を与えることはない。
【００３３】
第１加工機１１０における加工が完了した後、制御部３０は、ステップＳ５を実行する。ステップＳ５では、昇降装置４が移動し、ワーク２０が第２加工機１２０上へ搬送される。そして、ステップＳ５に引き続いて、ステップＳ６においてワーク２０の降下、ステップＳ７において第２位置決めノックピン１２２の第２位置決め孔２０ｂへの挿入、ステップＳ８においてずれ量の計測が行われる。ステップＳ６からステップＳ８は、ステップＳ２からステップＳ４と共通するため、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
第２加工機１２０における加工が完了した後、制御部３０は、ステップＳ９を実行する。ステップＳ９では、昇降装置４が移動し、ワーク２０が第３加工機１３０上へ搬送される。そして、ステップＳ９に引き続いて、ステップＳ１０においてワーク２０の降下、ステップＳ１１において第３位置決めノックピン１３２の第２位置決め孔２０ｂへの挿入、ステップＳ１２においてずれ量の計測が行われる。ステップＳ１０からステップＳ１２は、ステップＳ２からステップＳ４と共通するため、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
ワーク搬送装置１は、ステップＳ１２までの工程を実行した後、次に加工するワーク２０をガントリーハンド７で保持し、ステップＳ１からの工程を繰り返す。ここで、繰り返し行われるステップＳ１では、前回加工されたワーク２０が第１加工機１１０に搬送され、第１治具１１１に位置決めされたときに計測されたずれ量を補正した位置に走行部３が停止する。図４（Ｂ）に示す例では、走行部３はずれ量Ｘ１１０だけ進み過ぎていたため、今回の走行部３は、前回の停止位置に対してマイナス（−）Ｘ１１０の位置で停止する。この結果、第２位置決め孔２０ｂの中心軸線ＨＡＸと第１位置決めノックピン１１２の中心軸線１１２ＰＡＸとが一致するため、第１位置決めノックピン１１２を第２位置決め孔２０ｂにスムーズに挿入し、ワーク２０の位置決めを行うことができる。
【００３６】
繰り返し行われるステップＳ５におけるワーク２０の第２加工機１２０上への移動や、ステップＳ９におけるワーク２０の第３加工機１３０上への移動においても、同様に位置決めの補正が行われる。すなわち、ステップＳ８において測定されたずれ量、ステップＳ１２で測定されたずれ量を補正した搬送が行われる。
【００３７】
本実施形態のワーク搬送装置１は、フローチングユニット５における天板部５ａと底板部５ｂとのずれ量を測定する。このため、加工によりワーク２０の表面にクーラントや切粉が付着していても、これらがずれ量の測定に影響を及ぼすことがない。また、仮に位置決めの際のずれ量の測定にワーク２０と位置ずれセンサ６との距離を測定することとすると、ワーク２０の形状が変更された場合に対応できないことが想定される。このような不都合を解消するため、形状の異なるワーク間であっても共通してずれ量を測定することができる測定面を設けることが必要となるが、本実施形態のワーク搬送装置１によれば、このような測定面の設定は不要である。また、ワーク２０と位置ずれセンサ６との距離を測定することとすると、ワーク２０の加工面や粗材面を測定することとなるため、測定物自体のバラつきを拾ってしまい、正確なずれ量を測定することができないことが想定される。本実施形態のワーク搬送装置１によれば、測定物自体のバラつきの影響を受けることがない。
【００３８】
また、ワークの位置決めを行うために、一旦、仮置きリフタ上にワーク２０を載置し、リフタを降下させることでワーク２０と治具をノックインさせることが知られている。しかしながら、この方法であると、仮置きリフタや、仮置きリフタと治具との間に切粉が堆積しやすくなる。治具に対しワーク２０が適切に着座できたか否かを判定するために仮置きリフタに着座センサを設けることがある。この着座センサは、着座ブロックにエア穴を設け、ワーク２０が着座ブロックに密着することで上昇するエア圧を検知する。エア圧の上昇が検知されれば、ワーク２０が適切に着座していると判定することができる。しかしながら、仮置きリフタに切粉が堆積していると、着座センサがワーク２０の着座を検知することができず、設備が停止してしまうことがある。本実施形態のワーク搬送装置１によれば、仮置きリフタが不要であるので、このような不都合が生じることがない。
【００３９】
また、仮置きリフタを備えた設備では、仮置きリフタに堆積した切粉を除去するため、仮置きリフタにクーラントを流しかけて切粉を洗浄する必要がある。この際、クーラントを切粉が堆積している箇所へ供給しなければならず、クーラント供給位置のチューニングが必要となる。本実施形態のワーク搬送装置１によれば、仮置きリフタが不要であり、切粉の堆積も少ないため、このようなクーラント供給位置のチューニングも不要となる。
【００４０】
上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００４１】
１  ワーク搬送装置
２  ガントリーレール
３  走行部
４  昇降装置
４ａ  ガイド筒
４ｂ  昇降部
５  フローチングユニット
５ａ  天板部
５ｂ  底板部
６  位置ずれセンサ
７  ガントリーハンド
２０  ワーク
２０ａ  第１位置決め孔
２０ｂ  第２位置決め孔
３０  制御部
１１０  第１加工機
１１１  第１治具
１１２  第１位置決めノックピン
１２０  第２加工機
１３０  第３加工機
【図１】
2020116675.tif 000003
【図２】
2020116675.tif 000004
【図３】
2020116675.tif 000005
【図４】
2020116675.tif 000006