(57)【要約】【課題】ウォーキングビームがパイプを受け渡しするときのパイプの転がり・滑り落ちを抜本的に最小限にすることができ、もってパイプの管端の位置ずれを防止できる回転式ウォーキングビーム搬送装置を提供する。【解決手段】回転式ウォーキングビーム搬送装置は、ウォーキングビーム８によりパイプ受け台７，９から、加工機５，６の芯に合わせて昇降可能な昇降式Ｖ台１２，１３まで、パイプの長手方向と直交する方向にパイプを搬送する。ウォーキングビーム８は、水平線に対して平行を保ったまま円運動するビーム１５と、パイプが載せられるＶ字谷を有すると共にビームに設けられるＶ台１６ａと、Ｖ台１６ａをビーム１５に対してパイプの長手方向と直交する方向に移動させるシフト機構３１と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプが載せられるＶ字谷を有する固定側のパイプ受け部と、パイプを加工する加工機の前に配置され、パイプが載せられるＶ字谷を有すると共に前記加工機の芯とパイプ芯を一致させることができるようにパイプ径に応じてＶ字谷の谷底の高さを調整できる昇降式Ｖ台と、前記パイプ受け部からパイプを受け取り、パイプの長手方向と直交する方向に円運動でパイプを搬送し、前記昇降式Ｖ台に渡すウォーキングビームと、を備える回転式ウォーキングビーム搬送装置において、
前記ウォーキングビームは、水平線に対して平行を保ったまま円運動するビームと、パイプが載せられるＶ字谷を有すると共に前記ビームに設けられるＶ台と、前記Ｖ台を前記ビームに対してパイプの長手方向と直交する方向に移動させるシフト機構と、を有することを特徴とする回転式ウォーキングビーム搬送装置。
【請求項２】
前記シフト機構は、前記ウォーキングビームが前記パイプ受け部からパイプを受け取った後のパイプを搬送している途中で前記Ｖ台を移動させ、これにより、前記ウォーキングビームが前記昇降式Ｖ台にパイプを渡すときに、前記Ｖ台のＶ字谷の谷底位置と前記昇降式Ｖ台のＶ字谷の谷底位置とを一致させることを特徴とする請求項１に記載の回転式ウォーキングビーム搬送装置。
【請求項３】
前記シフト機構は、パイプの長手方向と直交する方向に伸びると共に前記ビームに回転可能に支持されるねじ軸と、前記ねじ軸に螺合すると共に前記Ｖ台に取り付けられるナットと、前記ねじ軸を回転駆動するサーボモータと、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転式ウォーキングビーム搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプを長手方向と直交する方向に円運動で搬送する回転式ウォーキングビーム搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パイプ製造工場では、パイプを出荷する前に需要家のニーズに合わせてパイプの管端の面をとったり、ねじを切ったりする作業が行われる。パイプの面取り機やねじ切り機は総称してパイプの加工機と呼ばれる。パイプの管端を加工するにあたっては、パイプを回転させるタイプの加工機と、工具が取り付けられるヘッドを回転させるタイプの二種類の加工機がある。ヘッドを回転させるタイプの加工機は、高速でヘッドを回転させて加工時間を短くすることができるので、加工機の主流になりつつある。
【０００３】
異径のパイプを一つの加工機で加工することから、ヘッドを回転させるタイプの加工機では、パイプの芯と加工機の芯とを合わせる必要がある。加工機の剛性確保の観点から、通常加工機の芯を一定とし、加工機の前に配置される昇降式Ｖ台の高さを変更することで対応している。
【０００４】
昇降式Ｖ台には、搬送装置によって固定側のパイプ受け台からパイプが搬送される。パイプの搬送には、搬送サイクルタイムを短縮できる回転式のウォーキングビームが多用されている。回転式のウォーキングビームは、固定側のパイプ受け台からパイプを受け取り、パイプの長手方向と直交する方向に円運動でパイプを搬送し、到達点にある昇降式Ｖ台にパイプを渡す（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、従来の回転式のウォーキングビームにあっては、パイプの受け渡しをする際にパイプの管端位置が位置ずれを生ずる（パイプがその長手方向に位置ずれを生ずる）という問題があった。加工機は、位置ずれ量も見越してエアーカット量（エアーカット量については後述する）を決定するため、位置ずれ量が大きくなると加工時間にロスが生ずる。
【０００６】
パイプの長手方向の位置ずれを防止するために、従来はパイプの受け渡し時の衝撃を低減する対策が採られていた。すなわち、受け渡し時にウォーキングビームの回転速度を落とす制御を組み入れたり、昇降式Ｖ台にゴム等の緩衝材を貼り付けたりしていた。衝撃を低減するこれらの対策でも、たしかにパイプの管端位置の位置ずれ量を低減することができる。しかし、よりサイクルタイムを短くするためにウォーキングビームを高速で動かすような場合、これらの対策では充分であるとはいえず、やはりパイプの管端位置の位置ずれが生ずるおそれがある。
【特許文献１】特開平７−１０１５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７は、ウォーキングビームから昇降式Ｖ台への受け渡しの概念図を示す。上述のように、異径のパイプを加工する場合、パイプ芯と加工機芯を一定にするため加工機の前に配置される昇降式Ｖ台の高さを変更する必要がある。図７（Ｂ）が基準径のパイプを加工する場合を示し、図７（Ａ）が最小径のパイプを加工する場合を示し、図７（Ｃ）が最大径のパイプを加工する場合を示す。これらの図において、昇降式Ｖ台１は実線で示されている。図中破線はウォーキングビームのＶ台２を示す。ウォーキングビームがパイプを昇降式Ｖ台１へ渡す際、円運動で搬送をする構造上、ウォーキングビームのＶ台２の移動軌跡は円弧になる。図７（Ｂ）に示されるように、ウォーキングビームのＶ台２のＶ字谷の谷底の軌跡３上に昇降式Ｖ台１のＶ字谷の谷底４があると、昇降式Ｖ台１のＶ字谷の両壁に同時にパイプを着管させることができる。しかし、図（Ａ）に示されるように昇降式Ｖ台１を上昇させ、または図（Ｃ）に示されるように昇降式Ｖ台１を下降させたときは、ウォーキングビームのＶ台２のＶ字谷の谷底の軌跡３から外れたところに昇降式Ｖ台１のＶ字谷の谷底４が位置する。すなわち、昇降式Ｖ台１のＶ字谷の谷底４は、着管位置４ａ，４ｂ（軌跡３と昇降式Ｖ台１のＶ字谷との交点）からずれる。そうすると、パイプは昇降式Ｖ台１のＶ字谷の一方の壁面に着管し、パイプが昇降式Ｖ台１の壁面を矢印の方向に転がり・滑り落ちる。このとき、パイプの長手方向においても位置ずれが生じ、パイプの管端位置がアライニングした管端位置からずれる。
【０００８】
本発明は、パイプが長手方向に位置ずれを起こす上述の原因に着目したもので、その目的は、ウォーキングビームがパイプを受け渡しするときのパイプの転がり・滑り落ちを抜本的に最小限にすることができ、もってパイプの管端の位置ずれを防止できる回転式ウォーキングビーム搬送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、パイプが載せられるＶ字谷を有する固定側のパイプ受け部と、パイプを加工する加工機の前に配置され、パイプが載せられるＶ字谷を有すると共に前記加工機の芯とパイプ芯を一致させることができるようにパイプ径に応じてＶ字谷の谷底の高さを調整できる昇降式Ｖ台と、前記パイプ受け部からパイプを受け取り、パイプの長手方向と直交する方向に円運動でパイプを搬送し、前記昇降式Ｖ台に渡すウォーキングビームと、を備える回転式ウォーキングビーム搬送装置において、前記ウォーキングビームは、水平線に対して平行を保ったまま円運動するビームと、パイプが載せられるＶ字谷を有すると共に前記ビームに設けられるＶ台と、前記Ｖ台を前記ビームに対してパイプの長手方向と直交する方向に移動させるシフト機構と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転式ウォーキングビーム搬送装置において、前記シフト機構は、前記ウォーキングビームが前記パイプ受け部からパイプを受け取った後のパイプを搬送している途中で前記Ｖ台を移動させ、これにより、前記ウォーキングビームが前記昇降式Ｖ台にパイプを渡すときに、前記Ｖ台のＶ字谷の谷底位置と前記昇降式Ｖ台のＶ字谷の谷底位置とを一致させることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の回転式ウォーキングビーム搬送装置において、前記シフト機構は、パイプの長手方向と直交する方向に伸びると共に前記ビームに回転可能に支持されるねじ軸と、前記ねじ軸に螺合すると共に前記Ｖ台に取り付けられるナットと、前記ねじ軸を回転駆動するサーボモータと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、パイプの芯を加工機の芯に合せるため昇降式Ｖ台の高さを昇降させたときでも、シフト機構がＶ台をパイプの長手方向と直交する方向に移動させるので、ウォーキングビームが昇降式Ｖ台にパイプを受け渡すとき、Ｖ台のＶ字谷の谷底位置と昇降式Ｖ台のＶ字谷の谷底位置とを一致させることができる。よって、ウォーキングビームがパイプを昇降式Ｖ台に渡すときのパイプの転がり・滑り落ちを最小限にすることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、ウォーキングビームがパイプ受け台からパイプを受けるときに、Ｖ台のＶ字谷の谷底位置とパイプ受け部のＶ字谷の谷底位置とを一致させることができる。そして、ウォーキングビームが昇降式Ｖ台にパイプを受け渡すときも、Ｖ台のＶ字谷の谷底位置と昇降式Ｖ台のＶ字谷の谷底位置とを一致させることができる。つまり、ウォーキングビームがパイプ受け部からパイプを受け取るときにも、昇降式Ｖ台にパイプを渡すときにもＶ字谷の谷底位置を一致させることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、昇降式Ｖ台の谷底位置とＶ台の谷底の円運動の軌跡とのずれ量に応じて正確にＶ台を移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下添付図面に基づいて本発明の一実施形態における回転式ウォーキングビーム搬送装置を説明する。まず回転式ウォーキングビーム搬送装置の全体構造の概要を説明する。
【００１６】
図１は、回転式ウォーキングビーム搬送装置の全体の平面図を示し、図２は、パイプの長手方向からみた回転式ウォーキングビーム搬送装置の側面図を示す。パイプの両管端を加工する都合上、一号機及び二号機からなる二機の加工機５，６が設置される。パイプは管端の位置決めをするため、まずアライメントロール７によってパイプの長手方向に（図１の下から上に向かって）搬送される。その後、パイプはウォーキングビーム８によってパイプの長手方向と直交する方向（図１の右から左に向かって）搬送されて、加工機５の前に到達する。加工機５で管端が加工された後、パイプはウォーキングビーム８によって再び図１の右から左に向かって搬送されて、アライメントロール９上に到達する。ここでパイプは、残りの管端の位置決めをするため、アライメントロール９によってアライメントロール７のパイプ搬送方向とは逆方向に搬送される。その後、パイプは再びウォーキングビーム８によってパイプの長手方向と直交する方向（図１の右から左に向かって）搬送されて、加工機６の前に到達する。
【００１７】
回転式ウォーキングビーム搬送装置を構成するアライメント装置７，９，１０，１１、ウォーキングビーム８、及び昇降式Ｖ台１２，１３について順番に説明する。
【００１８】
加工機直前の搬送ポジションには、パイプの管端を揃えるアライメント装置が設けられる。アライメント装置は、パイプを長手方向に搬送するアライメントロール７，９と、アライメントロール７，９により搬送されるパイプを位置決めするアライメントストッパ１０，１１と、で構成される。固定側のパイプ受け部としてのアライメントロール７，９は、地球側に回転可能に支持されていて、パイプが載せられるＶ字谷を有する。アライメントロール７，９は、その自転によりパイプを長手方向に搬送する。アライメントストッパ１０，１１は、パイプ管端に当接してパイプ管端を位置決めする。アライメントストッパ１０，１１がパイプ管端を位置決めする位置は、加工機５，６の加工原点である。ウォーキングビーム８がパイプの管端位置を変えずにパイプを搬送すると、パイプの管端位置と加工機５，６の加工原点とが一致する。
【００１９】
搬送サイクルタイムの短縮のため、パイプの搬送には、チェーン式コンベヤではなく、搬送速度の速い回転式のウォーキングビームが用いられる。図２に示されるように、回転式のウォーキングビームは平行クランク機構からなる。平行クランク機構のクランクを構成する一対の駆動アーム１４，１４の長さは等しく、そして、一対の駆動アーム１４，１４の回転中心間の距離とビーム１５の長さは等しい。駆動アームの一端が回転中心になり、他端にブラケット２０を介してビーム１５が回転可能に連結される。駆動アーム１４を回転させると、ビーム１５は駆動アーム１４，１４の回転中心を結んだ水平線に平行を保ったまま円運動を行う。ビーム１５には、Ｖ字谷を有する複数のこの実施形態では五つのＶ台１６が取り付けられる。Ｖ台１６のＶ字谷の開き角度αは、アライメントロール７，９のＶ字谷の開き角度に等しい。駆動アーム１４の円運動はビーム１５上のＶ台１６の円運動に転写される。駆動アーム１４を回転駆動させると、Ｖ台１６がアライメントロール７，９からパイプを受け取り、パイプを円運動させて昇降式Ｖ台１２に渡す。ウォーキングビーム８を複数回回転させると、パイプは一定のピッチで配置されたアライメントロール７→昇降式Ｖ台１２→アライメントロール９→昇降式Ｖ台１３の順に搬送される。
【００２０】
図３に示されるように、五つのＶ台のうち、パイプをアライメントロール７，９から昇降式Ｖ台１２，１３へ搬送する二つのＶ台１６ａ（すなわち右から二番目及び四番目のＶ台）は、Ｖ台１６ａをビーム１５の長手方向（すなわちパイプの長手方向に直交する方向）に移動させるシフト機構３１に取り付けられ、残りの三つのＶ台１６ｂはビーム１５に固定される。
【００２１】
図４はシフト機構３１の詳細図を示す。ビーム１５上には、断面コ字形状のフレーム３２が固定される。フレーム３２の側壁３２ａとスライドテーブル３７との間には、スライドテーブル３７の長手方向への直線運動を案内する直動案内装置３３が介在される。Ｖ台１６ａはスライドテーブル３７上に固定される。フレーム３２の底壁３２ｂ上には、軸受け３５が取り付けられる。ビーム１５の長手方向に伸びるねじ軸３４は、この軸受け３５に回転可能に支持される。ねじ軸３４はサーボモータ３５によって回転駆動される。サーボモータ３５は図示しないドライバ及びコントローラによりその回転運動が制御される。Ｖ台１６ａの下面には、ねじ軸３４に螺合するナット３６が取り付けられる。サーボモータ３５がねじ軸３４を回転させると、ねじ軸３４に螺合するナット３６がねじ軸３４の軸線方向に移動する。ナット３６の移動に伴い、ナット３６に固定されるＶ台１６ａもねじ軸３４の軸線方向、すなわちビーム１５の長手方向に移動する。
【００２２】
図５に示されるように、加工機の一種である切削機は、加工待機位置から管端まで最初にチップ２１を高速で移動させ、その後通常の切削速度で移動させる。最初に高速でチップを移動させるのは加工時間を短くするためである。高速でチップ２１を移動させたとき、管端位置が加工機側にずれてパイプが搬送されていると、チップ２１が管端に衝突し、操業トラブルを招く。これを避けるために、管端位置のずれを見込んで高速移動区間Ａを短くし、切削速度区間Ｂを長くしている。チップ２１が通常の切削速度で移動している間は、何もカットせずに空気だけをカットしているので、エアーカットと呼ばれる。エアーカット量が大きいと、高速移動区間が短くなり、エアーカットの時間が長くなるので、加工時間がかかる。よって、アライメントロール７，９で管端を位置決めした後は、昇降式Ｖ台１２，１３までパイプの管端位置を変えずに搬送するのが望ましい。
【００２３】
図２に示されるように、加工機５，６の前には、昇降式Ｖ台１２，１３が配置される。昇降式Ｖ台１２，１３は、地球側に固定される基部１２ｂ，１３ｂと、基部１２ｂ，１３ｂに対して昇降可能な本体部１２ａ，１３ａと、を有する。本体部１２ａ，１３ａにはパイプが載せられるＶ字谷が形成される。本体部１２ａ，１３ａのＶ字谷の開き角度は、Ｖ台１６のＶ字谷の開き角度αに等しい。異径のパイプが使用されるので、加工機５，６の芯とパイプの芯とを一致すべく、本体部１２ａ，１３ａを基部１２ｂ，１３ｂに対して昇降させ、本体部１２ａ，１３ａの高さを調整した後、本体部１２ａ，１３ａを基部１２ｂ，１３ｂに固定する。
【００２４】
図６は、昇降式Ｖ台１２，１３に最大径、基準径、最小径のパイプを載せた状態の詳細図を示す。パイプの芯と加工機５，６の芯とは一致しなければならないから、昇降式Ｖ台１２，１３の高さの作動範囲は、パイプ径の範囲とＶ字谷の開き角度が決まると決定する。図中実線２２が基準径のパイプを示し、破線２３，２４が最小径・最大径のパイプを示す。図中一点鎖線２５は、ウォーキングビーム８のＶ台１６のＶ字谷の谷底位置の円運動の軌跡を示す。ウォーキングビーム８のＶ台１６のＶ字谷の谷底位置と昇降式Ｖ台１２，１３のＶ字谷の谷底位置が一致した状態で、ウォーキングビーム８が昇降式Ｖ台１２，１３へパイプを渡すと、昇降式Ｖ台１２，１３のＶ字谷の両壁に同時にパイプを着管させることができる。
【００２５】
しかし、最大径及び最小径のパイプを使用した場合において、加工機５，６の芯とパイプの芯とが一致するように昇降式Ｖ台１２，１３を昇降させると、昇降式Ｖ台１２，１３のＶ字谷の谷底位置とウォーキングビーム８のＶ台１６のＶ字谷の谷底位置の軌跡とがずれる。すなわち、最大径及び最小径のパイプの着管位置１７，１８（軌跡２５と昇降式Ｖ台１２，１３のＶ字谷との交点）は、基準径のパイプの着管位置１９から水平方向にずれる。それゆえ、最大径及び最小径のパイプを使用した場合、昇降式Ｖ台１２，１３のＶ字谷の谷底位置とウォーキングビーム８のＶ台１６のＶ字谷の谷底位置とを一致させるには、Ｖ台１６をパイプの長手方向に直交する方向に移動させなければならない。
【００２６】
基準径のパイプの着管位置１９と最小径のパイプの着管位置１７とのなす角度をθ１、基準径のパイプの着管位置１９と最大径のパイプの着管位置１７とのなす角度をθ２とすると、昇降式Ｖ台１２，１３のＶ字谷の高さ方向の変化Ｈ１と水平方向の位置ずれ量Ｘとは、以下の関係にある。ここでは理解を容易にするために、駆動アーム１４が水平になるとき、ウォーキングビーム８が昇降式Ｖ台１２，１３にパイプを渡すと仮定している。
【００２７】
（数１）
Ｈ１＝Ｒsinθ１，Ｘ１＝R（１−cosθ１）
【００２８】
（数２）
Ｈ２＝Ｒsinθ２，Ｘ２＝R（１−cosθ２）
添字１，２は、それぞれ最小径のパイプを使用したとき、最小径のパイプを使用したときを表し、Rは駆動アームの長さを表す。
【００２９】
数１及び数２に示されるように、パイプの径の違いによる昇降式Ｖ台１２，１３のＶ字谷の谷底位置とウォーキングビーム８のＶ台１６のＶ字谷の谷底の軌跡との位置ずれ量Ｘは、幾何学的にあらかじめ知ることができる。そこでシフト機構３１は、ウォーキングビーム８がアライメントロール７，９からパイプを受け取った後のパイプを搬送している途中で、位置ずれ量ＸだけＶ台１６ａを搬送入側の方向にシフトさせる。これにより、ウォーキングビーム８が昇降式Ｖ台１２，１３にパイプを渡すときに、ウォーキングビーム８のＶ台１６ａのＶ字谷の谷底位置と昇降式Ｖ台１２，１３のＶ字谷の谷底位置とを一致させることができる。よって、パイプが昇降式Ｖ台１２，１３のＶ字谷の壁面を転がり・滑り落ちることを防止できる。
【００３０】
なお本発明は上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更可能である。例えば上記実施形態では、加工機が二台据え付けられているが、パイプを反転させる機構を設けた場合は、加工機が一台のみ据え付けられてもよい。また、パイプ受け部として自転可能なアライメントロールを用いているが、自転しない固定式のＶ台であってもよい。さらに、Ｖ台が昇降式Ｖ台からパイプを受け取るときにも、パイプ径が異なるとＶ台のＶ字谷の谷底軌跡と昇降式Ｖ台のＶ字谷の谷底位置がずれるから、位置ずれを生じさせることなくパイプを受け取ることができるように、昇降式Ｖ台からパイプを受け取るＶ台（ビーム上の右から三番目及び五番目のＶ台）にもシフト機構を設けてもよい。さらに、駆動アームが水平になるときにウォーキングビームが昇降式Ｖ台にパイプを渡すのは一例にすぎず、駆動アームが水平以外のときにパイプを渡してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態における回転式ウォーキングビーム搬送装置の平面図
【図２】パイプの長手方向からみた回転式ウォーキングビーム搬送装置の側面図
【図３】ビームの平面図
【図４】ビーム上のシフト機構を示す平面図
【図５】エアーカットの概念図
【図６】最大径、基準径、最小径のパイプを載せたときの昇降式Ｖ台の昇降状態の詳細図
【図７】ウォーキングビームから昇降式Ｖ台への受け渡しの概念図（従来例）
【符号の説明】
【００３２】
５，６…加工機
７，９…アライメントロール（パイプ受け台）
８…ウォーキングビーム
１０，１１…アライメントストッパ
１２，１３…昇降式Ｖ台
１４…駆動アーム
１５…ビーム
１６ａ…Ｖ台
３１…シフト機構
３２…フレーム
３３…直動案内装置
３４…ねじ軸
３５…サーボモータ
３６…ナット
３７…スライドテーブル
【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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