(57)【要約】【課題】搬送通路との干渉を避け、且つワークを安定して昇降させる。【解決手段】ワークを搬送する搬送通路を挟んで配置される複数の垂直軸と、各垂直軸に個別に対応して設けられ、ワークを支持可能な複数のアームと、各アームに個別に対応して設けられ、対応するアームを垂直軸に沿って昇降させる複数の昇降アクチュエータと、複数の昇降アクチュエータを駆動制御する昇降制御部と、各アームに個別に設けられ、対応するアームを水平面内で揺動させる複数の揺動アクチュエータと、前記複数の揺動アクチュエータを駆動制御する揺動制御部と、を備え、昇降制御部より与えられる指令に基づいて各昇降アクチュエータが駆動され、揺動制御部より与えられる指令に基づいて各揺動アクチュエータが駆動される昇降装置において、アームが、垂直軸に連結されて水平面内を揺動可能な平行リンク部と、平行リンク部に連結されて水平面内を揺動可能な先端部とを有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを搬送する搬送通路を挟んで配置される複数の垂直軸と、
前記各垂直軸に個別に設けられ、ワークを支持可能な複数のアームと、
前記各アームに個別に設けられ、対応するアームを前記垂直軸に沿って昇降させる複数の昇降アクチュエータと、
前記各アームに個別に設けられ、対応するアームを水平面内で揺動させる複数の揺動アクチュエータと、
前記複数の昇降アクチュエータを駆動制御する昇降制御部と、
前記複数の揺動アクチュエータを駆動制御する揺動制御部と、を備え、
前記昇降制御部より与えられる指令に基づいて前記各昇降アクチュエータが駆動され、前記揺動制御部より与えられる指令に基づいて前記各揺動アクチュエータが駆動される昇降装置において、
前記アームが、前記垂直軸に連結されて水平面内を揺動可能な平行リンク部と、前記平行リンク部に連結されて水平面内を揺動可能な先端部とを有することを特徴とする昇降装置。
【請求項２】
前記アームの先端部に連結されて水平面内を揺動可能なバーと、前記バーの両端部に設けられた一対のワーク支持部と、前記アームの姿勢に関わらず前記搬送通路に沿って搬送されるワークに対する前記バーの水平面内における向きを保持する保持機構と、を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを昇降させる昇降装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な生産現場で、ワークを昇降させる昇降装置が利用されている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１は、ワーク載置用のパレットを備えた昇降装置を開示している。この昇降装置によると、パレットが多関節ロボットのアーム先端に固着され、該多関節ロボットの動作に応じて昇降する。
【０００４】
特許文献２は、ワークを把持するハンドを備えた昇降装置を開示している。この昇降装置は、一対の垂直部及び一対の水平部からなる矩形枠状のハウジングを備えている。各垂直部には上下に延びるボールネジが内蔵され、ハウジングの枠内には、一対のボールネジに夫々螺合するナット間に架け渡された中空支柱が配置されている。ハンドはこの中空支柱に取り付けられ、ボールネジの回転に応じて中空支柱と共に上下に移動する。ハンドの上下移動を安定させるには各ボールネジに駆動力を同期して入力する必要があるため、ハウジングの下側水平部内では、モータの駆動力を各ボールネジに伝達するためのモータ軸が水平に延在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７４３３３号公報
【特許文献２】特開平１０−１５７８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の昇降装置によると、１台のロボットで大重量のワークの荷重を支持しなければならず、この荷重に耐え得る強度の確保のためロボットの構造が大型化するおそれがある。更に、パレットの下面重心部がアーム先端に支持されているため、ワークの重心がパレットの下面重心部から偏るとパレットの傾きを招き、ワークを安定的に昇降させることが困難となる。
【０００７】
特許文献２に記載の昇降装置はこのような問題を解決し得るが、特許文献２に記載の昇降装置を重量ワークの搬送に流用することは困難である。重量ワークの生産工場に設置される昇降装置は、工場の床部に設置されたコンベアと天井部に設置されたハンガーとの間でワークを搬送するために供されることがあり、特許文献２の記載に従う昇降装置を重量ワークの生産工場に設置すると、ハウジングの下側水平部及びモータ軸がコンベアと干渉するおそれがあるからである。モータ軸を単純に省略すると、ワークを安定して昇降させるために２本のボールネジを同期して回転駆動するための構成を別途付与する必要が生じる。
【０００８】
そこで本発明は、ワークを安定して昇降させることができ、且つ該ワークを搬送するための他の搬送通路との干渉を避けることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされており、本発明に係る昇降装置は、ワークを搬送する搬送通路を挟んで配置される複数の垂直軸と、前記各垂直軸に個別に設けられ、ワークを支持可能な複数のアームと、前記各アームに個別に設けられ、対応するアームを前記垂直軸に沿って昇降させる複数の昇降アクチュエータと、前記各アームに個別に設けられ、対応するアームを水平面内で揺動させる複数の揺動アクチュエータと、前記複数の昇降アクチュエータを駆動制御する昇降制御部と、前記複数の揺動アクチュエータを駆動制御する揺動制御部と、を備え、前記昇降制御部より与えられる指令に基づいて前記各昇降アクチュエータが駆動され、前記揺動制御部より与えられる指令に基づいて前記各揺動アクチュエータが駆動される昇降装置において、前記アームが、前記垂直軸に連結されて水平面内を揺動可能な平行リンク部と、前記平行リンク部に連結されて水平面内を揺動可能な先端部とを有することを特徴としている。
【００１０】
このような構成とすることにより、単一の昇降制御部より同時に与えられる指令に基づき各昇降アクチュエータが駆動される構成としたため、複数の昇降アクチュエータの動作の協調性・同期性が高くなる。よって、ワークの昇降を安定的に行わせることができる。また、従来の装置によれば、単一の昇降アクチュエータから出力される駆動力を各アームに伝達するための軸を搬送通路を横切るようにして設ける必要があったが、各アームに個別に昇降アクチュエータを設けたことによって該軸を省略することができ、昇降装置と搬送通路との干渉を避けることができる。また、単一の揺動制御部より与えられる指令に基づき各揺動アクチュエータが駆動される構成ともしているため、複数の揺動アクチュエータの動作の協調性・同期性が高くなる。そして、アームの基端側が平行リンク部を構成しているため、ワークの重力モーメントをこの平行リンク部において分散して受けることができ、先端部に作用するねじり方向の荷重を軽減することができる。
【００１１】
前記アームの先端部に連結されて水平面内を揺動可能なバーと、前記バーの両端部に設けられた一対のワーク支持部と、前記アームの姿勢に関わらず前記搬送通路に沿って搬送されるワークに対する前記バーの水平面内における向きを保持する保持機構と、を更に備えていてもよい。これにより、アームの姿勢に関わらず一対のワーク支持部の搬送経路に対する姿勢が変わらなくなるため、アームを動作させてもワーク支持部によりワークを安定して支持することができる。
【発明の効果】
【００１２】
このように本発明によれば、ワークを安定的に昇降させることができ、且つワークを搬送するための他の搬送通路と昇降装置とが干渉するのを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る昇降装置が設置された重量ワークの生産工場のレイアウトの一例を平面視で示す模式図である。
【図２】図１に示す昇降装置の平面図である。
【図３】図１に示す昇降装置の正面図である。
【図４】図１に示す昇降装置の側面図である。
【図５】図１に示す昇降装置の制御系の構成を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下これら図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１に模式的に示す重量ワークの生産工場には、床部に敷設された第１及び第２コンベアライン１，２と、天井部に敷設されたハンガーライン３とが備えられている。第１及び第２コンベアライン１，２に沿ってワーク１００が搬送され、ハンガーライン３に沿ってワーク１００を吊るすためのハンガー５が搬送される。
【００１５】
この工場には、コンベアライン１，２とハンガーライン３との間でワーク１００を上昇又は下降させる昇降装置１０が備えられている。第１コンベアライン１とハンガーライン３とは所定地点Ａにおいて平面視で重なり、第２コンベアライン２とハンガーライン３とは所定地点Ｂにおいて平面視で重なっている。昇降装置１０はこれら２地点Ａ，Ｂに夫々設置され、ハンガー５はハンガーライン３に沿って地点Ａから地点Ｂへ向かって搬送される。２機の昇降装置１０は同様の構成を有しており、地点Ａに設置された昇降装置１０は第１コンベアライン１に沿って搬送されたワーク１００を上昇させるために供され、地点Ｂに設置された昇降装置１０はハンガーライン３に沿って搬送されたワーク１００を下降させるために供されている。
【００１６】
以下の昇降装置の説明では、２機のうち地点Ａに設置された昇降装置１０のみ説明し、地点Ｂに設置された昇降装置１０に関する重複説明を省略する。なお、昇降装置１０が設置される地点Ａ周辺にて、ライン１，３が延在する方向を「前後方向」、ライン１，３の幅方向を「左右方向」としている。また、平面視においてワーク１００の長辺方向がコンベアライン１の延在方向に向けられ、短辺方向がコンベアライン１の幅方向（即ち延在方向と直交する方向）に向けられるものとしている。ハンガー５で吊るされたワーク１００の向きとハンガーライン３の向きとの関係もこれと同様としている。
【００１７】
図２乃至図４に示すように、昇降装置１０は、コンベアライン１を挟むようにして左右に分かれて対向配置された柱１１を備えている。各柱１１は床面上のベース１２に立設する前後一対の壁１３を有し、これら壁１３で挟まれた空間内をボールネジ１４が垂直に延びている。ボールネジ１４の両端部は壁１３に取り付けられた図示しない軸受で支持され、ボールネジ１４はその軸線周りに回転可能であって軸線方向に直動不能となっている。
【００１８】
柱１１の下部にはボールネジ１４の下端に隣接配置された昇降モータ１５と、昇降モータ１５とボールネジ１４の下端との間に設けられた動力伝達機構１６とが配設されている。昇降モータ１５が動作すると、昇降モータ１５の回転駆動力が動力伝達機構１６を介してボールネジ１４に入力され、ボールネジ１４が回転する。
【００１９】
ボールネジ１４にはブロック１７が螺合している。ブロック１７は回転不能に取り付けられているため、ボールネジ１４が回転するとボールネジ１４の軸方向に沿って上方又は下方に直動する。そして、このブロック１７には柱１１に対してライン１，３が配置されている側に突出するベース１７ａが固着されており、このベース１７ａに水平に延在するアーム１８が連結されている。ボールネジ１４が回転するとブロック１７及びベース１７ａと共にアーム１８がボールネジ１４の軸方向に沿って昇降するようになっている。
【００２０】
アーム１８は、第１乃至第３アーム１９〜２１を備えてなり、第１及び第２アーム１９，２０の基端部はベース１７ａに揺動可能に連結され、その先端部は関節部材２２に揺動可能に連結されている。この関節部材２２には第３アーム２１の基端部が揺動可能に連結されている。ベース１７ａ、第１及び第２アーム１９，２０及び関節部材２２は平行リンク機構を構成しており、第１及び第２アーム１９，２０の回転角度位置に関わらず、関節部材２２のベース１７ａに対する水平面内での姿勢が変化せず、よってコンベアライン１、ハンガーライン３、柱１１及びボールネジ１４に対する姿勢が変化しない。従って、関節部材２２に連結されている第３アーム２１の水平面内での姿勢も第１及び第２アーム１９，２０の回転角度位置に依存しなくなり、第３アーム２１の動作制御及び位置制御を容易に行えるようになる。
【００２１】
第１アーム１９とベース１７ａとの枢支部には、第１アーム１９の基端部に連結された第１揺動モータ２３が配設されており、第３アーム２１と関節部材２２との枢支部には、第３アーム２２の基端部に連結された第２揺動モータ２４が配設されている。第１揺動モータ２３が動作すると、第１アーム１９がベース１７ａとの枢支部となる基端部を中心にしてベース１７ａに対して揺動し、第２アーム２０が第１アーム１９と平行に延びる状態を維持しつつ第１アーム１９に連れてベース１７ａに対して揺動する。第２揺動モータ２４が動作すると、第３アーム２１が関節部材２２との枢支部となる基端部を中心にして関節部材２２に対して揺動する。
【００２２】
このようなアーム１８が各ボールネジ１４に個別に１つずつ設けられている。各アーム１８は水平面内を揺動可能であるが第３アーム２１の先端部は常にボールネジ１４を基準にしてコンベアライン１及びハンガーライン３が設置されている側に位置している。即ち、左右のアーム１８，１８は実質的に互いに向き合う方向に延びている。
【００２３】
各第３アーム２１の先端部にはバー２５の中央部が連結されている。バー２５は水平に延在すると共に第３アーム２１に対して水平面内を揺動可能になっている。第３アーム２１及び関節部材２２の内部には、第３アーム２１の回転角度位置に関わらずバー２５の水平面内での姿勢を一定に保持する保持機構２７が設けられている。この保持機構２７の作用により、バー２５の姿勢が常に前後に水平に延びる状態に保持される。即ち、バー２５の姿勢は、昇降装置１０が設置される地点Ａでのライン１，３の延在方向と平行に水平に延びる状態であって、これらライン１，３に沿って搬送されるワーク１００の長辺方向と平行に水平に延びる状態に保持される。
【００２４】
ここで、ワーク１００の下面側には複数の支持点（図示せず）が設けられており、この支持点においてワーク１００を下側から支持可能になっている。典型的には合計４個の支持点が、ワーク１００下面側の短辺方向両側縁部にて前後に離れて設けられている。昇降装置１０は、一対のバー２５の両端部、即ち４つの端部には、上方に突設した駒部２６が設けられており、この駒部２６を支持点に夫々当接させることにより、ワーク１００を下側から支持する構成となっている。
【００２５】
このようにアーム１８を水平面内で揺動可能な構成としたことにより、アーム１８の水平面内での動作範囲が広くなる。このようなアーム１８の先端にワーク１００を支持するための駒部２６が設けられているため、ワーク幅（短辺方向の寸法）が異なる複数種のワーク１００の夫々に対応してワーク１００の支持を行うことができるようになり、汎用性が高くなる。なお、アーム１８を伸縮可能に構成することにより、ワーク長（長辺方向の寸法）の異なる複数種のワーク１００にも対応することができるようになり、汎用性がより高くなる。
【００２６】
図５には昇降装置１０の制御系の構成を示すブロック図を示している。昇降装置１０はアーム１８の動作を制御するコントローラ３０を備えている。コントローラ３０はアーム１８の昇降を制御する昇降制御部３１と、アーム１８の揺動を制御する揺動制御部３２とを備えている。
【００２７】
昇降制御部３１には２つの昇降ドライバ３３が接続されている。各昇降ドライバ３３は、各ボールネジ１４に個別に設けられている昇降モータ１５に夫々対応して設けられている。揺動制御部３２には２つの第１揺動ドライバ３４と２つの第２揺動ドライバ３５とが接続されている。各第１揺動ドライバ３４は、各第１アーム１９に個別に設けられた第１揺動モータ２３に夫々対応して設けられ、各第２揺動ドライバ３５は、各第３アーム２１に個別に設けられた第２揺動モータ２４に夫々対応して設けられている。各昇降ドライバ３３は昇降指令部３１から入力した動作指令に基づいて自身に対応する昇降モータ１５に駆動信号を出力し、該昇降モータ１５を駆動する構成となっている。揺動指令部３２と各第１揺動ドライバ３４と各第１揺動モータ２３の関係、及び揺動指令部３２と各第２揺動ドライバ３５と各第２揺動モータ２４の関係もこれと同様である。
【００２８】
なお、少なくとも昇降制御部３１と昇降ドライバ３３とは同一の基板上に設けられており、揺動制御部３２と第１及び第２揺動ドライバ３４，３５とは同一の基板上に設けられている。これによりコントローラ３０の構成がコンパクトになっている。但し、昇降制御部３１と揺動制御部３２とが同一の基板上に設けられていてもよい。
【００２９】
本実施形態に係る昇降装置１０においては、単一の昇降制御部３１から同時に２つの昇降ドライバ３３に同等の動作指令が出力されるようになっており、各昇降ドライバ１１はこの動作指令に基づいて対応する昇降モータ１５を駆動するようになっている。よって、２つの昇降モータ１５の動作の同期性が確保され、２つのアーム１８の昇降が同期して行われるようになる。このため、ワーク１００の昇降を安定して行わせることができる。
【００３０】
これと同様に、単一の揺動制御部３２から同時に出力される同等の動作指令に基づいて２つの第１揺動モータ２３及び２つの第２揺動モータ２４が駆動制御される。よって、アーム１８の揺動が同期して行われ、昇降装置１０の動作を安定して行わせることができる。
【００３１】
また、この昇降装置１０によると、コントローラ３０が収容されるボックスをコンベアライン１と同様に工場の床部に設置した場合、典型的にはボックスがコンベアライン１に対して左右いずれか一方の外側に配置される。このボックスと同じ側に配置された各モータは、床部を這うようにして設けられたケーブルを介してコントローラと接続されることとなる。ボックスと反対側に配置された各モータは、コンベアライン１を超えるようにして設けられたケーブルを介してコントローラ３０と接続されることとなる。地点Ａに対して下流側においてはワーク１００が無く、ケーブルがコンベアライン１上を超えるような配置を簡単に行うことができる。また、ケーブルであれば、従来の装置のように柱１１間を直線状に延びるように配置せず、柱１１に対してコンベアラインの延在方向に変位した箇所で該コンベアライン１上を超えるような配線レイアウトを容易に行うことができる。このようにして、昇降装置１とライン１〜３との干渉を避けた上でアーム１８の動作の同期性を確保することができる。
【００３２】
地点Ａに設置された昇降装置１０を用いてワーク１００を上昇する際のコントローラ３０及びアーム１８の動作を説明する。まず、初期状態では、ブロック１７がボールネジ１４の下端部において螺合してアーム１８が昇降範囲の下限に位置していると共に、アーム１８は所定の格納姿勢にある。アーム１８が昇降範囲の下限に位置していると、バー２５がワーク１００の下面よりも下方に位置するようになっている。また、格納姿勢とは、第１乃至第３アーム１９〜２１が左右方向に真っ直ぐ延在する状態とはなっておらずバー１５を柱１１寄りに位置させるようなアーム１８の姿勢を指す。例えば、第１及び第２アーム１９，２０と、第３アーム２１とが平面視Ｌ字形状を成すようにアーム１８が折り畳まれた姿勢を指す。
【００３３】
コンベアライン１に沿って搬送されるワーク１００が地点Ａで停止すると、各バー２５をコンベアライン１が配置されている側に移動させるようにしてアーム１８を揺動し、各バー２５をワーク１００の下方に位置させる。上記のように単一の揺動制御部３２からの動作指令に基づいて２本のバー２５を移動させることとなるため、２つのバー２５の移動速度及び位置は互いに同じになる。
【００３４】
バー２５が所定位置になるまでアーム１８を揺動させると、アーム１８を上昇させる。駒部２６には夫々図示しないリミットスイッチが取り付けられ、各駒部２６が支持点に当接すると該スイッチからコントローラ３０にＯＮ信号が出力されるようになっている。コントローラ３０は４つのリミットスイッチからのＯＮ信号が出力されると、アーム１８を更に上昇させる。少なくともこの上昇開始時点で、地点Ａではハンガーライン３に沿って搬送されたハンガー５が開状態で待機しており、アーム１８を昇降範囲の上限に位置させるとワーク１００が開状態のハンガー５内に位置するようになっている。その後、ハンガー５を閉状態とした上で、アーム１８を僅かに下降させることにより、ワーク１００をハンガー５で支持される状態とする。コントローラ３０は、４個のリミットスイッチからＯＦＦ信号が出力されていることに基づき、ハンガー５でワーク１００が支持された状態になっていることを検知可能となっている。このようにしてワーク１００をハンガー５に移し返ると、更にアーム１８を僅かに下降させ、アーム１８を揺動させて格納姿勢にする。そして、アーム１８を昇降範囲の下限まで下降させ、昇降装置１０が初期状態に戻る。
【００３５】
上記のように単一の昇降制御部３１からの動作指令に基づいてアーム１８及びバー２５を昇降させることとなるため、アーム１８及びバー２５の昇降速度及び上下位置は互いに同じになる。よって、ワーク１００の昇降を安定的に行わせることができる。
【００３６】
また、別個のボールネジ１４に設けられた左右２本のアーム１８が協働してワーク１００を支持する構成となっているため、１本のアーム１８に作用する重力モーメントが分配される。このため、各アーム１８の強度確保が容易となる。また、左右のアーム１８を用いてワーク１００を四点支持する構成となっているため、関連技術として示したようなワーク１００の中心部を一点支持する構成と比べ、支持されるワーク１００をバランスよく支持することができるようになり、ワーク１００を安定的に昇降させることができるようになる。
【００３７】
しかも、アームの基端側は、水平面内を前後に離れて平行に並ぶ第１及び第２アーム１９，２０によって構成されている。このため、重力モーメントをこの２本のアームに分散させることができ、アーム１８の強度確保が更に容易となる。そして、このように前後に離れて並ぶ第１及び第２アーム１９，２０によって重力モーメントを支持可能となるため、第３アーム２１に作用するねじり方向の荷重を軽減することができる。
【００３８】
なお、地点Ｂに設置された昇降装置１０を用いて、ハンガーに吊るされているワーク１００を第２コンベアライン２上に移し変えるべくワーク１００を下降させる際のコントローラ３０及びアーム１８の動作は、上記上昇時の動作と同様である。このため、上記同様の作用効果を奏する。
【００３９】
これまで本発明の実施形態について説明したが、上記構成は本発明の範囲内において適宜変更可能である。例えば本実施形態では、２本のボールネジと２本のアームから構成したが、ボールネジ及びアームの本数はこれに限られず、例えば左右に２本ずつ設けるなど適宜変更可能である。４個の支持点でワークを支持するにあたって左右に２本ずつ合計４個のアームを備えた昇降装置を利用する場合、各アームの先端にはバーを設ける必要がなく、支持点に当接可能な駒部が取り付けられていればよい。また、ハンガー５はワーク１００の下面を支持するだけでなく、側面を支持するように構成されていてもよい。本発明に係る昇降装置によって昇降されるワークは重量ワークに限られず、本発明に係る昇降装置は多様な用途に適用され得る。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明はワークを安定して昇降させることができ、且つワークを搬送するための他の搬送通路と昇降装置とが干渉するのを避けることができるという作用効果を奏し、重量ワーク用の昇降装置に適用すると有益である。
【符号の説明】
【００４１】
１，２  コンベアライン（搬送通路）
３  ハンガーライン（搬送通路）
１０  昇降装置
１１  垂直軸
１５  昇降モータ（昇降アクチュエータ）
１８  アーム
１７  ブロック（平行リンク機構）
１９  第１アーム（平行リンク機構）
２０  第２アーム（平行リンク機構）
２１  第３アーム
２２  関節部材（平行リンク機構）
２３  第１揺動モータ（揺動アクチュエータ）
２４  第２揺動モータ（揺動アクチュエータ）
２５  バー
２６  駒部（ワーク支持部）
２７  保持機構
３０  コントローラ
３１  昇降制御部
３２  揺動制御部
３３  昇降ドライバ
３４  第１揺動ドライバ
３５  第２揺動ドライバ
１００  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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