(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフォークユニットが多段に連結し、互いに接続する２つのフォークユニットのうち、相対的に前段にあるフォークユニットが相対的に後段にあるフォークユニットにより搬送されることにより全体が伸縮可能に動作するワーク搬送装置であって、前記各フォークユニットが、
長尺状のプレートと、
前記プレートの第１面および第２面である両面に形成され、当該プレートの長手方向にピッチが刻まれたラックギアと、
前記プレートの長手方向の端部に設けられ、その軸が当該長手方向に直交する回転自在のプーリと、
前記プレートの第１面側で前記長手方向に沿って往復移動可能に案内されるトラックと、
前記トラックに軸支されて当該トラックの移動とともに連動し、かつ、前記プレートの前記第１面側に形成されたラックギアに噛合しているピニオンと、
前記プーリに巻回されるベルトであって、その一端が前記プレートの前記第１面側で前記トラックに接続し、その他端が前記プレートの前記第２面側で他のフォークユニットのトラックに接続しているベルトと、を備え、
前記プレートの短手方向寸法よりも幅広の２枚の前記ベルトが前記プーリにそれぞれ巻回されることにより、前記プレートの周囲が当該２枚のベルトにより覆われており、さらに前記ベルトが巻回されていない前記プレートの側面部を覆うカバー部材を更に備えており、これらのベルトとカバー部材とにより、フォークユニット内への異物の侵入を防止したことを特徴とするワーク搬送装置。
【請求項２】
多段に連結した前記複数のフォークユニットのうちの最も基端側のフォークユニットの前記ピニオンにモータの駆動ギアが噛合し、前記複数のフォークユニットのうちの最も先端側のフォークユニットの前記ベルトに、ワークを把持するための把持装置が接続していることを特徴とする請求項１に記載のワーク搬送装置。
【請求項３】
前記複数のフォークユニットが最も収縮する原位置で、全ての前記フォークユニットのピニオンが、長手方向における中心に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば加工機間でワークを搬送するのに適したワーク搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生産ラインでワークを搬送する搬送装置としては、直動シリンダ等のアクチュエータの先端でワークを搬送するもの、レール上を移動する車台でワークを搬送するもの、ベルトコンベアにワークを載せて搬送するものなど、各種タイプのものが用いられている。ところで、直動シリンダ等のアクチュエータ型の搬送装置は、ストローク以上のシリンダ長を必要とし、複数の加工機の間に設置する際には、それらの機械間の距離をある程度以上離して確保する必要がある。また、レールやベルトコンベアを備える搬送装置は、レールやベルトなどの固定ユニットが加工機内に残されると、加工機が動作中にそれらに干渉するおそれがある。また、例えばレール型の搬送装置は、加工時に発生する粉塵等が車台のベアリングやレールに侵入してかじりを引き起こすなど、加工機への適用には不向きである。
【０００３】
加工機内に固定ユニットが残らない、いわゆる入り抜きできる装置として多関節ロボットアームがある。多関節ロボットアームは、自由度が高く機能的には優れているが、ワークを搬送させる目的のためだけに使用するには、大型でスペースをとるとともに、コストパフォーマンスにおいて割に合わないものである。
【０００４】
例えば特許文献１には、加工機内に入り抜きができ、また省スペース化が図られた搬送装置として、複数の送りユニットが段をなす多段送り装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−３８５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、搬送アームを伸縮可能とすることで加工機内に入り抜きができ、しかも小型化かつ長い搬送ストロークを実現することができるワーク搬送装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、複数のフォークユニットが多段に連結し、互いに接続する２つのフォークユニットのうち、相対的に前段にあるフォークユニットが相対的に後段にあるフォークユニットにより搬送されることにより全体が伸縮可能に動作するワーク搬送装置であって、前記各フォークユニットが、長尺状のプレートと、前記プレートの第１面および第２面である両面に形成され、当該プレートの長手方向にピッチが刻まれたラックギアと、前記プレートの長手方向の端部に設けられ、その軸が当該長手方向に直交する回転自在のプーリと、前記プレートの第１面側で前記長手方向に沿って往復移動可能に案内されるトラックと、前記トラックに軸支されて当該トラックの移動とともに連動し、かつ、前記プレートの前記第１面側に形成されたラックギアに噛合しているピニオンと、前記プーリに巻回されるベルトであって、その一端が前記プレートの前記第１面側で前記トラックに接続し、その他端が前記プレートの前記第２面側で他のフォークユニットのトラックに接続しているベルトと、を備え、前記プレートの短手方向寸法よりも幅広の２枚の前記ベルトが前記プーリにそれぞれ巻回されることにより、前記プレートの周囲が当該２枚のベルトにより覆われており、さらに前記ベルトが巻回されていない前記プレートの側面部を覆うカバー部材を更に備えており、これらのベルトとカバー部材とにより、フォークユニット内への異物の侵入を防止したことを特徴とするものである。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
また、上記構成のワーク搬送装置において、多段に連結した前記複数のフォークユニットのうちの最も基端側のフォークユニットの前記ピニオンにモータの駆動ギアが噛合し、前記複数のフォークユニットのうちの最も先端側のフォークユニットの前記ベルトに、ワークを把持するための把持装置が接続していることが好ましい。
【００１５】
【００１６】
また、上記構成のワーク搬送装置において、前記複数のフォークユニットが最も収縮する原位置で、全ての前記フォークユニットのピニオンが、長手方向における中心に位置することが好ましい。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【発明の効果】
【００２３】
本発明の多段ランニングフォーク型のワーク搬送装置によれば、ワークの搬送アームであるランニングフォークを伸縮可能とすることで加工機内に入り抜きができる。また、この伸縮動作は、中央の原位置に対し左右対称に動作が可能なため、フォークユニットの長さに対し、少なくとも倍以上の搬送ストロークを実現することができる。また、装置本体をスリム化することができるので、例えば加工機間の狭いスペースにも設置することができる。
また、フォークユニットに巻回されるベルトにより、ユニット全体が覆われることで、フォークユニット内への粉塵等の異物の侵入を防止することができる。これにより、可動部分のかじり等の故障が発生し難く、メンテナンス性を良好にすることができる。また、簡素化したフォークユニットの構造により製造コストも抑えることができる。
【００２４】
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ワーク搬送装置の一実施形態であるランニングフォーク搬送装置を示す外観斜視図である。
【図２】フォークユニットを分解した縦断面図である。
【図３】フォークユニットの内部構造を説明するための斜視図である。
【図４】ランニングフォーク搬送装置を模式的に示す縦断面図である。
【図５】フォークユニットの接続構造を説明するための斜視図である。
【図６】フォークユニットの接続構造を更に説明するための斜視図である。
【図７】ランニングフォーク搬送装置の原位置の状態を説明するための略側面図である。
【図８】ランニングフォーク搬送装置の動作を説明するための略側面図である。
【図９】ワーク把持装置の外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
先ず、本発明に係るワーク搬送装置の好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、ワーク搬送装置の一実施形態であるランニングフォーク搬送装置１を示す外観斜視図である。
【００２７】
（ランニングフォーク搬送装置）
ランニングフォーク搬送装置１は、多段に連結する複数のフォークユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃを備える。本明細書では、３段のフォークユニットを有する搬送装置の実施形態を説明するが、フォークユニットの段数等の詳細な仕様は、本実施形態に限定されるものではない。また、本発明のワーク搬送装置は、図１に示す実施形態のように水平方向だけでなく、例えば垂直方向にワークを搬送する昇降式の搬送装置であってもよい。
【００２８】
図１において、互いに接続する２つのフォークユニット（例えば１０ａ、１０ｂ）のうち、搬送方向において相対的に前段にあるフォークユニット（例えば１０ａ）は、相対的に後段にあるフォークユニット（例えば１０ｂ）の上に接続され、これによりその荷重が支持されている。そして、ランニングフォーク搬送装置１は、ワークの搬送方向（フォークの「伸縮方向」でもある。）において相対的に前段にあるフォークユニット（例えば１０ａ）が、相対的に後段にあるフォークユニット（例えば１０ｂ）に巻回される平ベルト２５で牽引され、また後述するラックアンドピニオン機構により、全体が伸縮可能に動作する。
【００２９】
個々のフォークユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、それぞれ同じ構造を有している。このようにフォークユニットを共通部品とすることで、搬送装置１の構成を簡素化し、製造コストを抑えることができる。以下、図２〜６を参照して、１つのフォークユニット１０の構造を詳細に説明する。
【００３０】
図２は、１つのフォークユニット１０の縦断面図であるが、説明のためランニングプレート１１およびトラック１６を分解して示している。図３は、フォークユニット１０の内部構造を説明するため、一部の構成を省略した斜視図である。フォークユニット１０は、その骨格フレームとして長尺厚板状のランニングプレート１１を備えている。ランニングプレート１１の上下の面には、ラックギア１２ａ、１２ｂが、当該ランニングプレート１１の長手方向にギアピッチが刻まれて形成されている。ランニングプレート１１の上下面の両端には、ガイドレール１４１、１４２、１５１、１５２が形成されている。
【００３１】
また、ランニングプレート１１の長手方向両端部には、ブラケット（図示せず）を介して、プーリ１３ａ、１３ｂが回転自在に設けられている。これらプーリ１３ａ、１３ｂの回転軸は水平であり、かつ、ランニングプレート１１の長手方向に対しては直交している。
【００３２】
ランニングプレート１１の下面側では、ガイドレール１５１、１５２により当該ランニングプレート１１の長手方向に沿って往復移動可能に案内されるトラック１６が設けられている。トラック１６は板状の可動プレート１７を有し、その可動プレート１７の上面の４隅には、ランニングプレート１１下面のガイドレール１５１、１５２に摺動可能に係合するキャリッジ１８１、１８２が設けられている。可動プレート１７の下面４隅のキャリッジ１９１、１９２は、更に下段側のフォークユニットのランニングプレートと摺動可能に接続される。なお、最下段のフォークユニット１０の可動プレート１７には、下側４隅のキャリッジ１９１、１９２を必ずしも設けなくてもよい。また、トラック１６の可動プレート１７中央には、ブラケット１９を介してピニオン２０が回転自在に軸支されている。
【００３３】
このように、フォークユニット１０は、可動プレート１７（トラック１６）の上面に設けられたキャリッジ１８１、１８２が、ランニングプレート１１の下面のガイドレール１５１、１５２に摺動可能に係合し、そして可動プレート１７（トラック１６）中央のピニオン２０が、ランニングプレート１１下面のラックギア１２ｂに噛合する基本構造を有している（特に図２参照）。
【００３４】
本実施形態のランニングフォーク搬送装置１は、上述したように、複数段（少なくとも２段以上）のフォークユニット１０が連結して組み立てられる。ここで、図４は、３個のフォークユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃが連結したランニングフォーク搬送装置１を模式的に示す縦断面図である。図５は、下段側のフォークユニット１０ｂに、上段側のフォークユニット１０ａが接続される構造を説明するため、それらの構成の一部を抜粋して示す斜視図である。図６は、同じくフォークユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃが連結される構造を説明するため、それらの構成の一部を抜粋して示す斜視図である。
【００３５】
これらの図に示すように、複数のフォークユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃが連結した状態では、上段側のフォークユニット１０ａのトラック１６が、下段側のフォークユニット１０ｂのランニングプレート１１に対し、当該ランニングプレート１１の長手方向において相対移動可能に搭載されている。より具体的構成としては、上段側フォークユニット１０ａの可動プレート１７下面のキャリッジ１９１、１９２と、下段側フォークユニット１０ｂのランニングプレート１１上面のガイドレール１４１、１４２とが摺動可能に係合している。同様に、上段側のフォークユニット１０ｂのトラック１６が、下段側のフォークユニット１０ｃのランニングプレート１１に対して、当該長手方向において相対移動可能に搭載されている。
【００３６】
また、上段側フォークユニット１０ａのトラック１６に軸支されたピニオン２０が、下段側フォークユニット１０ｂのランニングプレート１１上面のラックギア１２ａに噛合し、同じく、上段側フォークユニット１０ｂのトラック１６に軸支されたピニオン２０が、下段側フォークユニット１０ｃのランニングプレート１１上面のラックギア１２ａに噛合している。
【００３７】
更に、下段のフォークユニット１０ｃの前側のプーリ１３ａに巻回される平ベルト２５の一端は、当該フォークユニット１０ｃのトラック１６の前端に接続し、当該平ベルト２５の他端は、中段のフォークユニット１０ｂのトラック１６の前端に接続している。一方、フォークユニット１０ｃの後側のプーリ１３ｂに巻回される平ベルト２５の一端は、当該フォークユニット１０ｃのトラック１６の後端に接続し、当該平ベルト２５の他端は、中段のフォークユニット１０ｂのトラック１６の後端に接続している。それぞれの平ベルト２５は、トラック１６の可動プレート１７に直接、接続されてもよい。
【００３８】
同様に、中段のフォークユニット１０ｂのプーリ１３ａ、１３ｂに巻回される平ベルト２５、２５の各一端は、当該フォークユニット１０ｂのトラック１６（または可動プレート１７）の前後の各端に接続し、当該平ベルト２５、２５の各他端は、上段のフォークユニット１０ａのトラック１６（または可動プレート１７）の前後の各端に接続している。
【００３９】
本実施形態のランニングフォーク搬送装置１は、このようにして、複数のフォークユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃが多段に連結される。
【００４０】
なお、平ベルト２５は、ランニングプレート１１の短手方向寸法よりも幅広であることが好ましい。すなわち、プーリ１３ａ、１３ｂにそれぞれ巻回される２枚の平ベルト２５、２５でランニングプレート１１の周囲が覆われることが好ましい。更に、各フォークユニット１０は、平ベルト２５が巻回されていないランニングプレート１１の側面部を覆うカバー部材を更に備えていることが好ましい。２枚の平ベルト２５、２５および側面部のカバー部材でフォークユニット１０全体を覆うことで、フォークユニット１０内部への粉塵等の異物の侵入を防止することができる。したがって、ランニングフォーク搬送装置１における可動部分のかじり等の故障を防ぎ、メンテナンス性を良好にすることができる。
【００４１】
次に、かかる構成のランニングフォーク搬送装置１の動作を説明する。
まず、図７に示すように、ランニングフォークが最も収縮する「原位置」（全てのフォークユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃが重なる中央の位置）では、各ピニオン２０ａ、２０ｂ、２０ｃが垂直な直線上に配列されている。更に、原位置では、各ピニオン２０ａ、２０ｂ、２０ｃが、それぞれフォークユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃの長手方向中心に位置する。このように原位置を定めることにより、本体装置３０（図１参照）を中心に、左右両方向に最大限のストロークでランニングフォーク（搬送アーム）を伸長させることができる。
【００４２】
ランニングフォーク搬送装置１は、複数のフォークユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃが多段に連結し、互いに接続する２つのフォークユニットのうち、相対的に前段にあるフォークユニットが相対的に後段にあるフォークユニットにより搬送されることにより、ランニングフォーク全体が伸縮可能に動作する。
【００４３】
例えば最も基端側、つまり最下段のフォークユニット１０ｃのピニオン２０ｃが、本体装置３０に固定された搬送モータ３１の駆動ギア３２に噛合している。図８に示すように、搬送モータ３１を駆動し、下段のフォークユニット１０ｃのピニオン２０ｃを所定量Ｓ／２πｒ回転させて、下段のランニングプレート１１ｃが原位置から距離Ｓだけ移動した例で説明する。
【００４４】
下段のランニングプレート１１ｃが距離Ｓだけ移動すると、中段のフォークユニット１０ｂのピニオン２０ｂが、平ベルト２５ｃに牽引されて、下段のランニングプレート１１ｃ上を距離Ｓだけ相対移動する。このとき原位置からは、下段のフォークユニット１０ｃのランニングプレート１１ｃが距離Ｓだけ既に移動しているので、中段のフォークユニット１０ｂのピニオン２０ｂは、距離２Ｓだけ移動することとなる。
【００４５】
中段のフォークユニット１０ｂのピニオン２０ｂは、下段のランニングプレート１１ｃに噛合しているので、その相対移動分Ｓ／２πｒだけ回転する。更に、中段のフォークユニット１０ｂのピニオン２０ｂは、その回転により、中段のランニングプレート１１ｂを距離Ｓだけ相対移動させる。このとき原位置からみると、中段のピニオン２０ｂは、既に距離２Ｓ移動しているので、ランニングプレート１１ｂは、距離３Ｓ移動することとなる。
【００４６】
以下同様に、中段のランニングプレート１１ｂが原位置から距離３Ｓだけ移動すると、上段のフォークユニット１０ａのピニオン２０ａが距離４Ｓ移動し、これに噛合するランニングプレート１１ａが更に距離５Ｓ移動し、最上段のピニオン２０ｕ（トラック）が更に距離６Ｓ移動することとなる。
【００４７】
このように、本実施形態のランニングフォーク搬送装置１によれば、複数のフォークユニットを多段に連結し、ラックアンドピニオンおよびベルト牽引機構の併用により、これによりワークを搬送するアームを小型化し伸縮可能にした。搬送アームであるランニングフォークを伸縮可能とすることで、加工機内に入り抜きができ、加工中の干渉を防ぐことができる。
また、ランニングフォーク搬送装置１は、中央の原位置に対しランニングフォークが左右対称に伸縮動作可能である。そのため、小型でありながらも、１つのフォークユニットの長さに対して少なくとも倍以上の搬送ストロークを実現することができる。また、装置本体をスリム化することができるので、例えば加工機間の狭いスペースにも設置することができる。
また、プーリ１３ａ、１３ｂに巻回される平ベルト２５により、フォークユニット１０全体が覆われるため、フォークユニット内への粉塵等の異物の侵入を防止することができる。これにより、可動部分のかじり等の故障が発生し難く、メンテナンス性を良好にすることができる。
また、簡素化した構造によりランニングフォーク搬送装置１の製造コストも抑えることができる。
【００４８】
（ワーク把持装置）
次に、上述のワーク搬送装置に搭載されるのに適した本発明に係るワーク把持装置を説明する。本実施形態では、ランニングフォーク搬送装置１の最上段のフォークユニット１０ａのトラックに、例えば図９に示すワーク把持装置４０が搭載されている。
【００４９】
ワーク把持装置４０は、一対のチャック４２ａ、４２ｂを用いてワークＷを挟持可能なクランプユニット４１を備える。すなわち、クランプユニット４１は、チャック４２ａ、４２ｂを互いに接近させてワークＷを把持し、およびチャック４２ａ、４２ｂを離間させてワークＷを所定位置に設置したりするように動作させることができる。また、クランプユニット４１は、ベースプレート４８に設置された電動回転ユニット４６の回転軸に接続して設けられ、電動回転ユニット４６を駆動することにより、チャック４２ａ、４２ｂを垂直位置および水平位置との間で回動させることができる。
【００５０】
また、ワーク把持装置４０のベースプレート４８には、クランプユニット４１および電動回転ユニット４６の動作電力を蓄電可能なバッテリー４４が搭載されている。バッテリー４４は、例えば２４Ｖのリチウムイオン電池を用いることができる。
【００５１】
電源制御ユニット４３は、例えば、バッテリー４４に電力を充電するため外部からの電力を受電可能な受電部と、受電部で受けた電力をバッテリー４４に充電する制御を行う充電制御回路部と、無線ユニット４７が外部から受信した制御信号に応じてバッテリー４４からの電力をアンプユニット４５に供給する制御を行う放電制御回路部とを備えている。
【００５２】
ランニングフォーク搬送装置１中央のターミナルユニット５０（図１参照）と無線ユニット４７とは、所定方式の近距離無線で通信可能に接続されている。この近距離無線通信方式としては、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの適宜のものを用いることができる。ターミナルユニット５０の内蔵アンテナを介して送信される制御信号を無線ユニット４７が受信し、その受信した制御信号に応じてアンプユニット４５で電流増幅された駆動信号によって、クランプユニット４１および電動回転ユニット４６の各アクチュエータが作動するように構成されている。
【００５３】
ワーク把持装置４０のバッテリー４４への充電は、充電装置であるターミナルユニット５０を介して行われる。すなわち、ランニングフォークが最も収縮する中央の原位置で電源制御ユニット４３がターミナルユニット５０と電気的に接続し、その際に電流がバッテリー４４に供給される。例えば、電源制御ユニット４３の受電部は、ターミナルユニット５０の電極（例えば給電ブラシ）とコンタクト可能な金属電極接点とすることができる。または、電源制御ユニット４３の受電部は、ターミナルユニット５０が発生する変動電磁場により起電力を発生させる電磁誘導コイルを含むものでもよい。
【００５４】
本実施形態のワーク把持装置４０によれば、クランプユニット４１および電動回転ユニット４６やアンプユニット４５などを動作させるバッテリー４４を搭載しているので、これらアクチュエータや制御回路を動作させるための外部からの電源ケーブルをなくすことができる。また、電動回転ユニット４６やアンプユニット４５などの各アクチュエータの動作を指令する制御信号も、無線ユニット４７を介した無線通信により伝送されるため、外部のコントローラに接続する制御信号用のケーブルも必要としない。したがって、伸縮動作するランニングフォークにワーク把持装置４０を搭載しても、アームの収縮時にケーブルの余長（弛み）は発生せず、加工機等へのケーブルの引っ掛け、断線、絡みなどで作業が中断する事態を招くことはない。
また、ランニングフォーク搬送装置１の最大ストロークは、フォークユニットの段数に依存するが、それに合わせて最適なケーブル長さを設計したり、そのようなケーブルを設けたりする必要がなく、最終的な製造コストを抑えることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  ランニングフォーク搬送装置（ワーク搬送装置）
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  フォークユニット
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  ランニングプレート
１２ａ、１２ｂ  ラックギア
１３ａ、１３ｂ  プーリ
１６  トラック
１７  可動プレート
１９  ブラケット
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  ピニオン
２５  平ベルト
３０  本体装置
３１  搬送モータ
３２  駆動ギア
４０  ワーク把持装置
４１  クランプユニット
４２ａ、４２ｂ  チャック
４３  電源制御ユニット
４４  バッテリー
４５  アンプユニット
４６  電動回転ユニット
４７  無線ユニット
４８  ベースプレート
５０  ターミナルユニット
１４１、１４２、１５１、１５２  ガイドレール
１８１、１８２、１９１、１９２  キャリッジ
Ｗ  ワーク
【図１】
0006621279.tif 000002
【図２】
0006621279.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006621279.tif 000008
【図８】
0006621279.tif 000009
【図９】
0006621279.tif 000010