(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを搬送手段で搬入しプレス式パンチャーで孔を明け搬送手段で搬出する際に、前記ワークをつかんで前記プレス式パンチャーに対する位置合わせを行うハンドリング装置であって、
前記搬入用の搬送手段に平行に設けられるガイドレールと、このガイドレール上を移動可能に設けられる装置台車と、前記装置台車の前記移動を行う第一駆動手段と、装置台車から前記搬入用の搬送手段上のワークに向かって前進後退可能なアームと、この前進後退を行う第二駆動手段と、前記アームの先端に設けられ油圧手段によって前記ワークをつかむチャック機構と、前記第一駆動手段、前記第二駆動手段、および前記油圧手段を制御する制御手段と、を備え、
前記ワークは平鋼であり、前記搬送手段は搬送ローラであり、搬入用の搬送ローラの終端付近には搬入されてきた平鋼を位置決めする位置決め機構が設けられ、この位置決め機構は、平鋼の先端を受け止める先端ストッパーと、平鋼を搬送ローラの幅方向へ押すプッシャーと、押された平鋼を受け止める幅方向ストッパーと、を有し、前記第一駆動手段は、前記装置台車に搭載されたサーボモータと、このサーボモータから歯付きプーリーおよびベルトによって回転力が伝えられ前記装置台車に回転可能に取り付けられるナットと、このナットに螺合し前記ガイドレールに沿って取り付けられるねじ棒と、からなり、前記アームは、前記装置台車に対しスライド可能に支持され前記搬入用の搬送手段上のワークに向かって前進後退可能な２本の支持ロッドを有して成り、前記第二駆動手段は、前記装置台車に搭載されたサーボモータと、このサーボモータから歯付きプーリーおよびベルトによって回転力が伝えられ前記装置台車に回転可能に取り付けられるナットと、このナットに螺合し先端が前記アームに固定されるねじ棒と、からなり、前記チャック機構は、上チャックと、この上チャックと噛み合う下チャックと、これら上下チャックを開く方向に付勢する開きばねと、を有してなり、前記制御手段は、前記第一駆動手段、または前記第二駆動手段を往復動させて複数の千鳥に配置された孔の孔明け動作を行わせることを特徴とするプレス式孔明け用ハンドリング装置。
【請求項２】
前記チャック機構は、前記アームに対し衝撃吸収ばねを介して取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のプレス式孔明け用ハンドリング装置。
【請求項３】
前記チャック機構のワークに接触する部分には、部分的に歯が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプレス式孔明け用ハンドリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、平鋼などのワークをつかんで、プレス式パンチャーに対して位置合わせを行い、孔明け作業を行うためのハンドリング装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネルや立坑などを施行する際に用いられるスチールセグメントの一例を図１３に示す。このスチールセグメント１は、主桁３と継手板５を枠状に溶接し、更に外側にスキンプレート７を溶接し、内側に縦リブ９を取付けたものである。主桁３や継手板５には、スチールセグメント１をボルトによって連結するためのボルト孔１１が設けられている。また、図中１３は補強リブ、図中１５は吊手金具である。
【０００３】
この主桁３や継手板５などは、平鋼に孔を明けて製造する。この孔明け作業は、プレス式パンチャーを用い、作業員がワークである平鋼を１枚ずつ操作し、ストッパーに押し当て平鋼を位置合わせした後、プレス式パンチャーでパンチングを行っていた。複数の孔を明ける場合には、複数回位置合わせを行いパンチングを行うか、複数のパンチを有する金型をプレス式パンチャーに装着して作業を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、作業員が手で重量物のワークを位置合わせすることは、神経を磨り減らし、重筋労働となるものであった。これを改善するためには、ワークを搬送する搬送手段に高精度のものを使い、搬送位置を正確に制御してプレス式パンチャーに対する位置合わせを行うことも考えられるが、そのような高精度の搬送手段は極めて高価なものになってしまう。
【０００５】
この発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、人手によらず重量物のワークに孔明け作業が行え、それほど高価にならないプレス式孔明け用ハンドリング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、下記の発明を提供する。第一の発明は、ワークを搬送手段で搬入しプレス式パンチャーで孔を明け搬送手段で搬出する際に、前記ワークをつかんで前記プレス式パンチャーに対する位置合わせを行うハンドリング装置であって、
前記搬入用の搬送手段に平行に設けられるガイドレールと、このガイドレール上を移動可能に設けられる装置台車と、前記装置台車の前記移動を行う第一駆動手段と、装置台車から前記搬入用の搬送手段上のワークに向かって前進後退可能なアームと、この前進後退を行う第二駆動手段と、前記アームの先端に設けられ油圧手段によって前記ワークをつかむチャック機構と、前記第一駆動手段、前記第二駆動手段、および前記油圧手段を制御する制御手段と、を備え、
前記ワークは平鋼であり、前記搬送手段は搬送ローラであり、搬入用の搬送ローラの終端付近には搬入されてきた平鋼を位置決めする位置決め機構が設けられ、この位置決め機構は、平鋼の先端を受け止める先端ストッパーと、平鋼を搬送ローラの幅方向へ押すプッシャーと、押された平鋼を受け止める幅方向ストッパーと、を有し、前記第一駆動手段は、前記装置台車に搭載されたサーボモータと、このサーボモータから歯付きプーリーおよびベルトによって回転力が伝えられ前記装置台車に回転可能に取り付けられるナットと、このナットに螺合し前記ガイドレールに沿って取り付けられるねじ棒と、からなり、前記アームは、前記装置台車に対しスライド可能に支持され前記搬入用の搬送手段上のワークに向かって前進後退可能な２本の支持ロッドを有して成り、前記第二駆動手段は、前記装置台車に搭載されたサーボモータと、このサーボモータから歯付きプーリーおよびベルトによって回転力が伝えられ前記装置台車に回転可能に取り付けられるナットと、このナットに螺合し先端が前記アームに固定されるねじ棒と、からなり、前記チャック機構は、上チャックと、この上チャックと噛み合う下チャックと、これら上下チャックを開く方向に付勢する開きばねと、を有してなり、前記制御手段は、前記第一駆動手段、または前記第二駆動手段を往復動させて複数の千鳥に配置された孔の孔明け動作を行わせることを特徴とする。
【０００８】
第二発明は、更に、前記ワークは平鋼であり、前記搬送手段は搬送ローラであり、搬入用の搬送ローラの終端付近には搬入されてきた平鋼を位置決めする位置決め機構が設けられ、この位置決め機構は、平鋼の先端を受け止める先端ストッパーと、平鋼を搬送ローラの幅方向へ押すプッシャーと、押された平鋼を受け止める幅方向ストッパーと、を有し、
【０００９】
前記第一駆動手段は、前記装置台車に搭載されたサーボモータと、このサーボモータから歯付きプーリーおよびベルトによって回転力が伝えられ前記装置台車に回転可能に取り付けられるナットと、このナットに螺合し前記ガイドレールに沿って取り付けられるねじ棒と、からなり、
【００１０】
前記アームは、前記装置台車に対しスライド可能に支持され前記搬入用の搬送手段上のワークに向かって前進後退可能な２本の支持ロッドを有して成り、前記第二駆動手段は、前記装置台車に搭載されたサーボモータと、このサーボモータから歯付きプーリーおよびベルトによって回転力が伝えられ前記装置台車に回転可能に取り付けられるナットと、このナットに螺合し先端が前記アームに固定されるねじ棒と、からなり、
【００１１】
前記チャック機構は、上チャックと、この上チャックと噛み合う下チャックと、これら上下チャックを開く方向に付勢する開きばねと、を有してなり、前記制御手段は、前記第一駆動手段、または前記第二駆動手段を往復動させて複数の千鳥に配置された孔の孔明け動作を行わせることを特徴とするプレス式孔明け用ハンドリング装置である。
【００１２】
第三発明は、更に、前記チャック機構は、前記アームに対し衝撃吸収ばねを介して取り付けられることを特徴とするプレス式孔明け用ハンドリング装置である。
【００１３】
第四発明は、更に、前記チャック機構のワークに接触する部分には、部分的に歯が形成されていることを特徴とするプレス式孔明け用ハンドリング装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を、図１乃至図１２において説明する。
まず、図１乃至図３において、この装置が設けられる孔明け行程の全体が行われる設備を説明する。
【００１５】
ワークは、スチールセグメント１の継手板５となる平鋼２１（図１）である。搬送手段には、搬送位置の精度がそれほど高くはない通常の搬送ローラ２３、２５が、プレス式パンチャー２４を挟んで配置されて、用いられる。搬送ローラ２３、２５の各ローラ２６はローラ駆動モータ２６Ａにより駆動される。
【００１６】
搬入用の搬送ローラ２３の終端付近には、搬入されてきた平鋼２１を位置決めするための位置決め機構が設けられる。この位置決め機構は、平鋼２１の先端を受け止める先端ストッパー２７（図２）が油圧シリンダ２９により昇降する。
【００１７】
さらに、搬送ローラ２３の幅方向の片側には、平鋼２１を搬送ローラ２３の幅方向へおろす複数のプッシャー３１（図１）がエアシリンダーによって構成される。このプッシャー３１と反対側には、押された平鋼２１を受け止めるための幅方向ストッパー３３が設けられる。そして、搬送ローラ２３、２５に平行にハンドリング装置３５（図４乃至図６）が設けられる。
【００１８】
（装置台車と第一駆動手段）
まず、２本のガイドレール３７が設けられ、これらガイドレール３７の上を装置台車３９が移動可能に設けられる。すなわち、それぞれのガイドレール３７の上をスライドするスライダー４１が２個ずつ合計４個設けられ、これらスライダー４１の上に装置台車３９の台車フレーム４３が取り付けられる。
【００１９】
装置台車３９の移動を行う第一駆動手段は、装置台車３９に搭載されたサーボモータ４３のモータ軸４５に取り付けられた歯付きプーリー４７に、歯付きベルト４９が噛み合い、更に他の歯付きプーリー５１に噛み合う。この歯付きプーリー５１には、ナット５３が固定される。このナット５３は、台車フレーム４３に対し回転可能に取り付けられる。更に、ナット５３は、ねじ棒５５に螺合する。ねじ棒５５は、２本のガイドレール３７の間に、平行に固定されている。ナット５３とねじ棒５５の間には図示しないボールが介在し、動きが滑らかなものになっている。
【００２０】
（アームと第二駆動手段）
装置台車３９には、搬送ローラ２３、２５の方に向かって、左右に合計２本の支持ロッド５９がスライド可能に支持されアームを構成する。２本の支持ロッド５９の先端と後端は、それぞれ先端フレーム６１と後端フレーム６３とにより止められ、全体として四角形の枠を構成する。これら後端フレーム６１と先端フレーム６３の中央には、それぞれねじ棒６５の先端と後端が固定されている。
【００２１】
尚、２本の支持ロッド５９は、装置台車３９の内部に設けられたリニアブッシュ５９Ａにより抱持されている。また、各支持ロッド５９の周り、及びねじ棒６５の周りには、先端フレーム６１と装置台車３９との間において、それぞれ蛇腹５９Ｂ、６５Ａが設けられ、埃や汚れなどが付着するのが防止される。
【００２２】
装置台車３９に搭載され第２駆動手段を構成するサーボモータ６７のモータ軸６９には、歯付きプーリー７１が取り付けられ、この歯付きプーリー７１に噛み合う歯付きベルト７３は、他の歯付きプーリー７５に噛み合っている。そして、この歯付きプーリー７５には、ナット７７が固定される。このナット７７は、装置台車３９に回転可能に取り付けられる。ナット７７にはねじ棒６５が螺合する。ねじ棒６５とナット７７との間には、図示しないボールが介在し動きを滑らかにしている。
【００２３】
（チャック機構）
アームを構成する先端フレーム６１にはチャック機構７９が設けられる。
すなわち、先端フレーム６１に対し、衝撃吸収バネ８１を介して、平面形状がコの字状のチャックフレーム８３が設けられ、このコの字の左右部分８５が前方へ向かってが突設され、左右部分８５の間に、上あご部材８７と下あご部材８９が互いに接離可能に設けられる。
【００２４】
上下あご部材８７、８９の間には、両部材８７、８９を離れる方向に付勢する開きバネ９１が設けられる。また、両部材８７、８９の間には対のオイルレスベアリング９３が設けられ、開閉を滑らかなものにしている。そして、両部材８７、８９を閉じる方向に動作するための油圧シリンダ９５が設けられている。
【００２５】
上あご部材８７の先端の下側には、上チャック９７がボルト孔９８を通るボルト９９によって固定されている。同様に、下あご部材８９の先端の上側には、下チャック１０１がボルト孔１０２を通るボルト１０３により取り付けられている。
【００２６】
上チャック９７の下面において、左右と中央とには歯１０５が形成されている。同様に、下チャック１０３の左右中央には歯１０５が形成されている。これらの歯１０５は、複数の三角錐形状の突起１０７が並んだ構成になっている。
尚、チャックフレーム８３の左右部分８５には、上チャックに沿って水平部８５Ａが設けられ、水平部８５Ａの各端部に近接スイッチ８５Ｂが設けられ、ワークの確認を行う。
【００２７】
（その他）
図１２に示すように、プレス式パンチャー２４の上金型１１１には１個のパンチ１１３が組み込まれ、下金型１１５には１個のダイ１１７が組み込まれている。
また、装置台車３９に対し、各サーボモータ４３、６７の電源や制御信号を伝えるための各電気ケーブル、さらにはチャック機構７９の油圧を供給する油圧ケーブルを通すためのケーブルベア１１９、１２１が、ガイドレール３７の設けられるベースフレーム１２３と装置台車３９の間（図５）、及び装置台車３９とチャック機構７９との間（図６）の間に設けられる。
【００２８】
ベースフレーム１２３の下には、油圧、エア圧などを供給するためのポンプ１２５が備えられる（図５図６）。リミットスイッチや近接スイッチが制御の必要に応じて各所に設けられる。
【００２９】
（動作）
図１または図２において、ワークである平鋼２１が搬送ローラ２３の上を、右方向から左方向へ搬入されると、平鋼２１の先端は先端ストッパー２７に当接し位置決めされる。また、プッシャー３１が働いて幅方向へ押され、幅方向ストッパー３３に受け止められる。この位置決め状態は、リミットスイッチにより検出される。
【００３０】
この検出が行われると、所定位置で待機していた装置台車３９の第二駆動手段であるサーボモータ６７が働き、歯付きプーリー７１、７５及びベルト７３を介してナット７７が回転しねじ棒６５が前進するので、２本の支持ロッド５９からなるアームが前進する。
【００３１】
この時、アームの先端のチャック機構７９は閉じており、閉じた状態で平鋼２１を押し、平鋼２１を完全に位置決めする。この状態で油圧シリンダ９５が戻り、開きバネ９１の付勢力によってチャック機構７９が開く。すなわち、上チャック９７と下チャック１０１とが上下方向に離れる。
【００３２】
その後、再び第二駆動手段のサーボモータ６７が働いてアーム及びチャック機構７９が前進する。そして油圧シリンダ９５が働いて、チャック機構７９が閉じ、平鋼２１をつかむ。この時、上下チャック９７、１０１に設けられた歯１０５により、大きな摩擦によって平鋼２１をしっかり固定できる。
【００３３】
次に、第一駆動手段のサーボモータ４３が働いて、歯付きプーリー４７、５１及びベルト４９を介してナット５３が回転し、装置台車３９はガイドレール３７の上を移動する。これにより所定の位置まで平鋼２１は移動される。また同時に、第二駆動手段のサーボモータ６７も働いて、平鋼２１の幅方向の位置合わせも行われる。
【００３４】
このようにして位置合わせが行われた後、プレス式パンチャー２４が働き孔明けが行われる。この位置合わせと孔明けは１回でも良く、あるいは複数回行うことも可能である。そして、第一駆動及び第二駆動手段のサーボモータ４３、６７の回転量が制御されることで、千鳥に配置された孔を孔明けすることが可能となる。図示しない制御装置により、これらのサーボモータ４３、６７及びプレス式パンチャー２４などのの制御が行われる。
【００３５】
このようにしてチャック機構７９により平鋼２１がつかまえられた状態でパンチングが行われ孔明けが行われるが、このパンチングの際の衝撃力は、衝撃吸収ばね８１によって吸収されるので、直接にチャック機構７９に伝わって悪影響を及ぼし、チャック機構７９のボルトの割れやガタが生じるのを防止できる。
【００３６】
所定の孔明けが行われると、再び第一駆動手段のサーボモータ４３あるいは第二駆動手段のサーボモータ６７が働いて、ハンドリング装置が平鋼２１を搬出用の搬送ローラ２５の上へ位置合わせする。そして、油圧シリンダ９５が戻り、開きバネ９１の付勢力によって上チャック９７と下チャック１０１とが離れ、平鋼２１が外れ、搬送ローラ２５によって搬出される。
【００３７】
（他の実施形態）
以上の実施形態においては、上チャック９７の歯１０５は、左右端部と中央との３か所に設けられるが、他の実施形態においては左右のみに設けることが可能である。このようにすることで、上下チャック９７、１０１のそれぞれの歯１０５は平鋼２１を挟んで千鳥状に配置され、平鋼２１の弾性を利用してしっかりとつかむことが可能となり、しかも上下チャック９７、１０１の歯１０５が同じ場所をつかむことによって生じる傷を防止することが可能となる。
【００３８】
また、以上の実施形態においては上チャック９７と下チャック１０１との歯１０５の数は３対１であったが、他の実施形態においては２対１、１対２、１対３、３対２、２対３、３対３、３対４、４対３、４対４など任意の数と組み合わせにすることが可能である。
【００３９】
また、以上の実施形態においては、プレス式パンチャー２４には一対のパンチ１１３とダイ１１７のみが設けられるものであったが、他の実施形態においては複数対のパンチ１１３とダイ１１７を設けることも可能である。板圧が薄いワークであれば、複数対のパンチ１１３とダイ１１７を設けることで、１度のパンチングで複数の孔を明けることが可能である。
【００４０】
また、以上の実施形態では、搬送手段は搬送ローラ２３、２５であったが、他の実施形態では、他の搬送手段、例えば搬送コンベアであっても良い。また、以上の実施形態では、駆動手段においてナット５３、７５が回転しねじ棒５５、６５は回転しないものであったが、他の実施形態では、この関係を逆にし、ナット７３、７５４を装置台車３９に固定しねじ棒５５、６５を回転させるものとしても良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、第１、２、３、または４の発明によれば、装置台車が第一駆動手段によってガイドレール上を移動し、第二駆動手段によってアームを前進させ、アームの先端のチャック機構によりワークをつかんでプレス式パンチャーに対する位置合わせを行い、孔明けを行った後、再び搬送手段で搬出を行う。これにより、搬送手段はワークを正確に搬送する必要はなく、ハンドリング装置のみが正確なワークの位置合わせを行えれば良い。したがって、装置のコストを低くできる。
【００４２】
また、第２、３、または４の発明によれば、搬送手段は従来の搬送ローラを用いることができ、したがって設備費を安価なものにすることが可能である。  また、搬入されてきたワークである平鋼の位置決めは、位置決め機構のストッパーによって先端が受け止められ、プッシャーによって幅方向へ押され幅方向ストッパーに受け止められることで幅方向の位置決めが行われる。
【００４３】
また、第一駆動手段及び第二駆動手段は共にサーボモータ、歯付きプーリー、ベルト、ねじ棒、及びナットなどにより簡単でしかも正確な駆動が行える。
また、アームは二本の支持ロッドにより安定して支持される。
また、チャック機構も、上チヤック、下チャック、開きバネ、油圧手段などの簡単な構造により、しっかりと平鋼をつかむことができる。
【００４４】
また、第３、または４の発明によれば、チャック機構は衝撃吸収バネを介してアームに取り付けられるので、孔を明けるパンチングの際の衝撃によってチャック機構へ悪影響が及ぶのを防止できる。
また、第４の発明によれば、さらに、チャック機構は部分的に形成された歯によってワークに接触するので、ワークをしっかりつかむことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るハンドリング装置が設けられる設備全体を示す平面図である。
【図２】図１のプレス式パンチャーの部分を表す正面図である。
【図３】図１の側面図である。
【図４】図１のハンドリング装置だけを拡大して示す図である。
【図５】（Ａ）は図４の正面図、
（Ｂ）は（Ａ）の要部を示す断面図である。
【図６】図３のハンドリング装置を示す拡大図である。
【図７】図６の要部を示す縦断面拡大図である。
【図８】図７の水平断面図である。
【図９】図８を右方向から見た図である。
【図１０】図７及び図８のチャック機構に用いられる上チャックを示すもので
（Ａ）は底面図
（Ｂ）は側面図である。
【図１１】図７及び図８のチャック機構に用いられる下チャックを示すもので
（Ａ）は平面図
（Ｂ）は側面図である。
【図１２】（Ａ）は図２のプレス式パンチャーのみを示す正面図
（Ｂ）は（Ａ）のパンチとダイを示す拡大図である。
【図１３】この実施形態に係るハンドリング装置が扱うワークである平鋼を部品とする製品であるスチールセグメントを示す斜視図である。
【符号の説明】
１  スチールセグメント
３  主桁
５  継手板
７  スキンプレート
９  縦リブ
１１  ボルト孔
２１  平鋼
２３、２５  搬送ローラ
２４  プレス式パンチャー
２６  ローラ
２６Ａ  ローラ駆動モータ
２７  先端ストッパー
２９  油圧シリンダ
３１  プッシャー
３３  ストッパー
３５  ハンドリング装置
３７  ガイドレール
３９  装置台車
４１  スライダー
４３  台車フレーム
４５  モータ軸
４７  歯付きプーリー
４９  歯付きベルト
５１  歯付きプーリー
５３  ナット
５５  ねじ棒
５９  支持ロッド
５９Ａ  リニアブッシュ
５９Ｂ  蛇腹５９Ｂ、６５Ａ
６１  先端フレーム
６３  後端フレーム
６５  ねじ棒
６７  サーボモータ
６９  モータ軸
７１  歯付きプーリー
７３  歯付きベルト
７５  歯付きプーリー
７７  ナット
７９  チャック機構
８１  衝撃吸収バネ
８３  チャックフレーム
８５  左右部分
８７  上あご部材
８９  下あご部材
９１  開きバネ
９３  オイルレスベアリング
９５  油圧シリンダ
９７  上チャック
９８  ボルト孔
９９  ボルト
１０１  下チャック
１０２  ボルト孔
１０３  ボルト
１０５  歯
１０７  突起
１１１  上金型
１１３  パンチ
１１５  下金型
１１７  ダイ
１１９、１２１  ケーブルベア
１２５  ポンプ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0004489865.tif 000012
【図１２】
0004489865.tif 000013
【図１３】
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