(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームの上部にワークを把持するワーク把持体を垂直軸線の回りで水平方向に往復旋回可能に装着し、ワークの搬送路に沿って進退と昇降運動するトランスファバーによりワークを前記ワーク把持体に搬入し、搬入されたワークを前記ワーク把持体を水平方向に旋回させて姿勢変換し、変換されたワークを前記トランスファバーによりワーク把持体から搬出するように構成し、
前記トランスファバーと前記ワーク把持体との間に、該ワーク把持体の水平旋回運動を前記トランスファバーの進退運動を利用して行う連動機構を設け、前記ワーク把持体は、該ワーク把持体に把持されたワークを、前記トランスファバーが昇降動作される行程に連動してクランプするクランプ機構を備え、
前記連動機構は、前記トランスファバーの所定位置に設けた連結ピンと前記フレームの所定位置に設けた連結軸との間に伸縮可能に連接された第１駆動レバーと、
前記連結軸に連結された第１被動レバーと、
該第１被動レバーに下端を連接し、上端をフレームの上部所定位置に回動可能に支持した第２駆動レバーに連接した第１連結リンクと、
前記第２駆動レバーにより回動される第２被動レバーと、
該第２被動レバーの回動運動を前記ワーク把持体の回転支持軸に伝達する動力伝達機構と
により構成されていることを特徴とする加工生産ラインにおけるワーク姿勢変換装置。
【請求項２】
請求項１において、前記クランプ機構は、前記ワーク把持体の回転支持軸の中心孔に貫通支持した昇降ロッドと、
該昇降ロッドの下端部に設けたクランプ部材と、
前記トランスファバーを昇降運動するリフトアームの回動運動に連動して前記昇降ロッドを昇降動作する動力伝達機構と
を備えている加工生産ラインにおけるワーク姿勢変換装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記連動機構は前記トランスファバーの昇降時に前記ワーク把持体の回動を阻止する昇降時回動阻止機構を備えている加工生産ラインにおけるワーク姿勢変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、加工生産ラインにおけるワーク姿勢変換装置に関し、さらに詳しくはトランスファバーの進退運動を利用してワーク把持体を水平方向に旋回動作させ、ワークの姿勢を水平方向に変換させるワーク姿勢変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ワークの加工に必要な専用ユニットを加工工程順に配設し、各ユニット間を各種の搬送装置により連結した自動加工システムとしてトランスファマシンが知られている。
【０００３】
上記のようなトランスファマシンでは、ワークの搬送、位置決め、姿勢変換等の種々の作業が連続して行われるようになっている。
ワークの姿勢変換装置としては、ワークをその搬送方向を中心とする垂直面内で往復旋回するものと、ワークを垂直軸線を中心として水平面内で往復旋回するものとがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前者のワーク姿勢変換装置は、ワークの搬送方向を中心としてワークを把持するドラムを垂直面内で旋回させる構成を採用している。
【０００５】
一方、後者のワーク姿勢変換装置は、ワークの搬送路にワーク把持体を装着して、ワークの姿勢変換のための旋回運動をする構成としている。そのため、トランスファバーの送り駆動手段とは別にワークの旋回駆動手段を設ける必要がある。すると、ワークの旋回時にワークを固定したり、旋回動作のための専用の駆動シリンダや駆動モータを必要として、装置が大掛りになる。加えて、ワークの搬送動作時に、送り駆動手段と旋回駆動手段とが干渉するのを防止するインターロック機構が必要となり、構造が複雑化し、製造及び組み付け作業が面倒になるという問題があった。
【０００６】
この発明の目的は上記従来の技術に存する問題点を解消して、トランスファバーの進退運動を利用してワークの姿勢を水平方向に旋回して切り替えることができ、インターロック機構を不要にして構造を簡素化することができる加工生産ラインにおけるワーク姿勢変換装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、フレームの上部にワークを把持するワーク把持体を垂直軸線の回りで水平方向に往復旋回可能に装着し、ワークの搬送路に沿って進退と昇降運動するトランスファバーによりワークを前記ワーク把持体に搬入し、搬入されたワークを前記ワーク把持体を水平方向に旋回させて姿勢変換し、変換されたワークを前記トランスファバーによりワーク把持体から搬出するように構成し、前記トランスファバーと前記ワーク把持体との間に、該ワーク把持体の水平旋回運動を前記トランスファバーの進退運動を利用して行う連動機構を設け、前記ワーク把持体は、該ワーク把持体に把持されたワークを、前記トランスファバーが昇降動作される行程に連動してクランプするクランプ機構を備え、前記連動機構は、前記トランスファバーの所定位置に設けた連結ピンと前記フレームの所定位置に設けた連結軸との間に伸縮可能に連接された第１駆動レバーと、前記連結軸に連結された第１被動レバーと、該第１被動レバーに下端を連接し、上端をフレームの上部所定位置に回動可能に支持した第２駆動レバーに連接した第１連結リンクと、前記第２駆動レバーにより回動される第２被動レバーと、該第２被動レバーの回動運動を前記ワーク把持体の回転支持軸に伝達する動力伝達機構とにより構成されていることを要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記クランプ機構は、前記ワーク把持体の回転支持軸の中心孔に貫通支持した昇降ロッドと、該昇降ロッドの下端部に設けたクランプ部材と、前記トランスファバーを昇降運動するリフトアームの回動運動に連動して前記昇降ロッドを昇降動作する動力伝達機構とを備えていることを要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記連動機構は前記トランスファバーの昇降時に前記ワーク把持体の回動を阻止する昇降時回動阻止機構を備えていることを要旨とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した一実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。
図３は、トランスファマシンの複数の加工ステーションの間に設けられた姿勢変換用ステーションを示す側面図である。図３において矢印はワークＷの搬送方向を示し、右側が前方、左側が後方となっている。
【００１３】
図３に示すように、前後一対の機台１１には支持台１２が架設され、支持台１２のワーク進行方向前方寄り上面にはブラケット１３が斜め上向き支持され、このブラケット１３の先端部にはリフトアーム１４の中間部が軸１５によって回動自在に支持されている。前記リフトアーム１４の下端はシリンダ等のリフト用駆動手段１６によって進退動されるロッド１７に連結されている。前記リフトアーム１４の上端にはローラ１８が設けられ、このローラ１８上にトランスファバー１９が支持されている。各ステーション毎に前記リフトアーム１４と同様のリフトアーム１４がそれぞれ支持されており、この複数のリフトアーム１４によってトランスファバー１９が全長に亘って水平に支持されている。
【００１４】
従って、前記リフト用駆動手段１６が作動されるとロッド１７が進退動されて、各リフトアーム１４が遥動され、ローラ１８によってトランスファバー１９が水平状態で昇降運動されるようになっている。
【００１５】
一方、前記トランスファバー１９の一端は、昇降動自在にシリンダ等の送り駆動手段２０に連結され、ワーク搬送路に沿って往復進退運動されるようになっている。
【００１６】
この実施形態では前記リフトアーム１４、軸１５、リフト用駆動手段１６及びロッド１７等によりトランスファバー１９の昇降機構Ｋ１が構成されている。
従って、図５に示すように、前記トランスファバー１９の上昇、前進、下降、後退の１サイクルの矩形運動中、その前進過程でワークの搬送動作が行われ、後退過程で後述するようにワークの姿勢変換が行われる。
【００１７】
次に、前記支持台１２の上面に装設された姿勢変換機構２１について、図１〜図４を中心に説明する。図１はワークＷの搬送方向上流側から見た姿勢変換機構２１の正面図、図２は姿勢変換機構２１の右側面図、図４は姿勢変換機構２１の平断面図を示す。
【００１８】
前記支持台１２の上面にはフレーム２２が立設され、このフレーム２２は一対の支柱２３，２４と、両支柱２３，２４の上端部間に架設した水平支持枠２５とにより構成されている。前記支柱２３，２４は、図４に示すように前記トランスファバー１９を左右から挟むように、かつワークＷの搬送路に前後して位置するように配置されている。図１，２に示すように前記水平支持枠２５の中央部上下両面には上部及び下部取付板２６，２７が溶接等により固定され、両取付板２６，２７には軸受２８を介して回転支持軸２９が垂直軸線の周りで、かつ所定高さ位置において回動可能に支持されている。この回転支持軸２９の下端部にはワーク把持体３０が取り付けられている。このワーク把持体３０は天板３１と、その両端下面に下向き固定した支持ロッド３２，３３と、両支持ロッド３２，３３の下端部に溶接等により水平に取り付けた把持アーム３４，３５とを備えている。又、両把持アーム３４，３５の上面には、ワークＷを該把持アーム３４，３５上に係止する係止ピン３６が上向きに取り付けられている。
【００１９】
そして、前記トランスファバー１９上に取り付けられた複数のワーク搬出用の搬送爪３７と、ワーク搬入用の搬送爪３８とによって前記把持アーム３４，３５上にワークＷが搬入されたり、把持アーム３４，３５上から搬出されたりするようになっている。
【００２０】
前記支柱２３，２４にはブラケット４１，４２を介してワーク支持レール４３，４４が支持され、ワーク支持レール４３，４４によってワークＷを搬送方向に案内移動するようになっている。
【００２１】
次に、前記ワーク把持体３０を垂直軸線を中心に水平方向に往復旋回するための連動機構４５について説明する。
図２に示すように支持台１２の中央上面には軸受５１を介して連結軸５２が支持されている。一方、トランスファバー１９の所定位置には連結ピン５３が取り付けられ、前記連結軸５２の一端と連結ピン５３との間には第１駆動レバー５４が連結されている。この第１駆動レバー５４は、前記連結軸５２の一端に固着した円筒状をなす案内管５５と、中間部を該案内管５５内に摺動可能に貫通し、一端を前記連結ピン５３に連接したロッド５６とにより構成されている。前記連結軸５２の他端部には第１被動レバー５７の基端部が連結されている。一方、前記水平支持枠２５の上面には軸受５８を介して連結軸５９が支持され、連結軸５９の一端には第２駆動レバー６０の基端が連結されている。該第２駆動レバー６０の先端部と前記第１被動レバー５７の先端部との間には第１連結リンク６１の上下両端部が連結ピンによりそれぞれ連接されている。前記連結軸５９の他端部には第２被動レバー６２の基端部が連結され、この第２被動レバー６２の先端部には第２連結リンク６３の基端部が連結ピンにより連結されている。第２連結リンク６３の先端部は前記回転支持軸２９の上端部に連結した第３被動レバー６４の先端部に連結ピンにより連接されている。
【００２２】
前記第１連結リンク６１の上端部にはトランスファバー１９の上昇時と下降時において連動機構４５による回転支持軸２９及びワーク把持体３０の回動を阻止するための昇降時回動阻止機構６５が設けられている。この昇降時回動阻止機構６５は図８に示すように第１連結リンク６１の下部ロッド６１ａの上端部に連結したケース６６に対し、上部ロッド６１ｂの下端部を所定のストローク長だけ軸方向に伸縮可能に挿入している。又、ケース６６の内部にはバネ受け６７ａ，６７ｂを介してバネ６８が収容され、常にはロッド６１ａとロッド６１ｂが互いに離隔される方向に付勢されている。
【００２３】
従って、前記トランスファバー１９が図５に示すように原位置から上昇して前進し、前進端から下降し、再び後退して原位置に復帰するまでの間に、前記連動機構４５によりワーク把持体３０が９０度の角度で正逆回転される。すなわち、連結ピン５３が図２において原位置から上昇されると、第１駆動レバー５４は連結軸５２を中心にして若干回動されるが、この回動運動により第１連結リンク６１が下方に移動されると、昇降時回動阻止機構６５によって第２駆動レバー６０には伝達されず、このため回転支持軸２９は回動されることはない。又、連結ピン５３がトランスファバー１９の前進運動により上昇端において前進端に向かって移動されると、ロッド５６の回動運動が連結軸５２、第１被動レバー５７、第１連結リンク６１、第２駆動レバー６０、連結軸５９、第２被動レバー６２、第２連結リンク６３及び第３被動レバー６４を介して回転支持軸２９に伝達され、ワーク把持体３０が回転支持軸２９を中心に水平方向に９０度旋回される。この状態において連結ピン５３が上昇端から下降端に下降動作されると、前記昇降時回動阻止機構６５の作用によりロッド５６の若干の回動運動のみが第２駆動レバー６０の回動阻止状態で行われ、ワーク把持体３０が逆回転されることはない。
【００２４】
前記ワーク把持体３０は図示しないが水平支持枠２５側に設けた位置規制具により９０度の範囲で反転する二つの位置が規制されるようになっている。又、二つの反転位置に移動されたことを検出するリミットスイッチ（図示略）が水平支持枠２５側に設けられている。
【００２５】
次に、トランスファバー１９の後退運動により下降端において、前進端から後退端に向かって移動されると、連結ピン５３を介してロッド５６、第１被動レバー５７、第１連結リンク６１、第２駆動レバー６０、第２被動レバー６２、第２連結リンク６３及び第３被動レバー６４の回動により、ワーク把持体３０が９０度逆方向に旋回される。
【００２６】
次に、前記ワーク把持体３０に把持されたワークＷを上方からクランプしてワーク把持体３０の旋回動作時にワークＷを安定して保持することができるクランプ機構７１について説明する。
【００２７】
前記回転支持軸２９の中心孔２９ａ内には昇降ロッド７２が回転支持軸２９の軸線方向への相対移動可能に、かつ同期回動可能に貫通され、その昇降ロッド７２の下端部にはクランプ部材７３が支持されている。前記昇降ロッド７２は前記リフトアーム１４の回動運動を利用して昇降動作するように構成されている。この昇降を行うためのリンク機構７４について図１を中心に説明すると、前記支柱２４の側面には軸受７５が支持され、この軸受７５には前記ブラケット１３に支持された軸１５が水平方向に延長されて、その先端部が支持されている。駆動レバー７６の先端部には連結ピン７７を介して連結リンク７８の下端部が連接されている。連結リンク７８の上端部は前記水平支持枠２５の上面に立設したブラケット７９の上端部に軸８０を介して回動可能に支持した被動レバー８１の一端に連結ピン８２を介して連接されている。前記被動レバー８１の先端部には、ジョイント部８１ａが設けられ、前記昇降ロッド７２の上端部とジョイント部８１ａは相対回動可能に、かつ被動レバー８１の傾動を許容するように連接されている。
【００２８】
従って、ロッド１７が進退運動されるとリフトアーム１４を介して軸１５に連結した駆動レバー７６が図２において軸１５を中心に回動され、連結リンク７８、被動レバー８１を介して昇降ロッド７２が昇降動作される。そして、トランスファバー１９の上昇運動においては、クランプ機構７１の昇降ロッド７２及びクランプ部材７３が上昇位置に移動される。トランスファバー１９が下降する際には昇降ロッド７２及びクランプ部材７３が下降動作されて、ワークＷの上面を押圧してクランプする。
【００２９】
図４に示すように姿勢変換機構２１のワークの搬送方向上流側と下流側には、案内機構９１，９２が設けられている。一方の案内機構９１により上流側の加工ステーションにより加工されたワークＷを姿勢変換機構２１に図４に鎖線で示す姿勢で搬入する動作を案内するようになっている。又、案内機構９２によって姿勢変換機構２１で姿勢変換されたワークＷを図４に鎖線で示す姿勢で次の加工ステーションに搬出する動作を案内するようになっている。
【００３０】
次に、前記のように構成した加工生産ラインにおけるワーク姿勢変換装置について、その動作を図９を中心に説明する。
図９（ａ）は加工ステーションＳ１にワークＷ１がその長手方向が搬送方向と平行になるように保持され、案内機構９１と対応する搬送路にもワークＷ２が同じ姿勢で保持されている。又、姿勢変換機構２１のワーク把持体３０にワークＷ３がその長手方向が搬送路と直交する方向になるように把持されている。さらに、案内機構９２と対応する搬送路にワークＷ４がその長手方向が搬送路と直交するように保持されている。なお、符号Ｓ３はステーションＳ２の下流側の加工ステーションである。
【００３１】
この状態において、まずリフト用駆動手段１６によってロッド１７が前進され、リフトアーム１４が軸１５を中心に回動されると、ローラ１８を介してトランスファバー１９が上昇され連結ピン５３が上昇される。これによって軸１５が回動されて、駆動レバー７６、連結リンク７８及び被動レバー８１を介してリンク機構７４によりクランプ機構７１の昇降ロッド７２、クランプ部材７３がワークＷ３のクランプを解除するとともに、トランスファバー１９の上昇によりワークＷ３が把持アーム３４，３５から係止ピン３６の不作用位置まで持ち上げられ、搬送爪３７により把持される。
【００３２】
次に、トランスファバー１９が送り駆動手段２０により前進動作されると、ワークＷ３はトランスファバー１９によって搬送方向下流側に搬出されるとともに、ワーク把持体３０は連動機構４５の作動によってワークが空の状態で９０度反転される。このワーク把持体３０の反転動作は図９（ｂ）に示すように回転支持軸２９を中心に反時計回り方向に行われる。そして、トランスファバー１９が前進端に移動されると、図９（ｃ）に示すようにワーク把持体３０はワークの搬送方向と並行する姿勢に回動される。従って、トランスファバー１９により把持されていた上流側のワークＷ２がワーク把持体３０の把持アーム３４，３５によって把持される。又、ワークＷ１は、案内機構９１と対応する位置に、ワークＷ３は案内機構９２と対応する位置に、ワークＷ４は加工ステーションＳ３にそれぞれ移動される。
【００３３】
次に、ロッド１７が後退動作されてトランスファバー１９が下降動作されると、リンク機構７４の作動によりクランプ機構７１の昇降ロッド７２、クランプ部材７３が下降されてワークＷの上面に押圧されるので、図９（ｃ）に示すワークＷ２がワーク把持体３０の所定位置にクランプ保持される。
【００３４】
この状態でトランスファバー１９が前進端から後退端（原位置）に向かって後退動作されると、連動機構４５の作動によりワーク把持体３０が図９（ｄ）に示すように時計回り方向に回動されて、図９（ｅ）に示すようにワークＷ２がその搬送方向と直交する姿勢に変換される。なお、図９（ｃ）〜（ｅ）はトランスファバー１９が後退運動するので、ワークＷ１，Ｗ３は所定位置に保持されたままとなる。
【００３５】
次に、前記のように構成した加工生産ラインにおけるワーク姿勢変換装置について、その効果を構成とともに記載する。
（１）前記実施形態では、フレーム２２の上部にワーク把持体３０を垂直軸線の周りで水平方向に旋回可能に支持し、トランスファバー１９の進退運動を連動機構４５によりワーク把持体３０の回転支持軸２９に回転運動として伝達するようにした。このため、ワークＷ２を水平旋回させる構造であっても、別途独立した駆動源を用いることなく、姿勢変換することができる。従って、トランスファバー１９の送り駆動手段２０と、ワーク把持体３０の駆動機構のインターロック機構を設ける必要がなく、構造を簡素化して、製造及び組み付けを容易に行いコストの低減を図ることができる。
【００３６】
（２）前記実施形態では、第１連結リンク６１の途中に昇降時回動阻止機構６５を設けたので、トランスファバー１９を上昇させる行程と下降させる行程において、ワーク把持体３０の旋回を阻止することができる。このためトランスファバー１９とワーク把持体３０との間のワークＷ２，Ｗ３の搬入、搬出を安定して行うことができる。
【００３７】
（３）前記実施形態では、リフトアーム１４の回動運動を利用してリンク機構７４によってクランプ機構７１を作動するようにした。このため、ワーク把持体３０に把持されたワークＷ２を所定位置にクランプすることができ、トランスファバー１９の後退運動時においてワーク把持体３０の旋回動作中にワークＷ２を安定して旋回動作させ、姿勢変換を迅速かつ確実に行うことができる。
【００３８】
なお、前記実施形態は以下のように変更してもよい。
○前記実施形態では、軸受５１、連結軸５２、第１被動レバー５７を支持台１２の上部に設けたが、これをフレーム２２の水平支持枠２５側に設けてもよい。
【００３９】
○前記実施形態では、第１連結リンク６１の昇降運動を第２駆動レバー６０、連結軸５９、第２被動レバー６２、第２連結リンク６３及び第３被動レバー６４によって回転支持軸２９に回動運動として伝達するようにした。これに代えて、歯車機構、ピニオンとラック等の機構を含む動力伝達機構を用いてもよい。
【００４０】
○前記リンク機構７４を、歯車機構、ピニオンとラック等の機構を含む動力伝達機構に代えてもよい。
○昇降時回動阻止機構６５を省略してもよい。
【００４１】
○前記ワーク支持レール４３，４４を省略してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上、詳述したように、この発明はトランスファバーの進退運動を利用してワークの姿勢を水平方向に旋回して切り替えることができ、インターロック機構を不要にして構造を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明を具体化した加工生産ラインにおけるワーク姿勢変換装置の一実施形態を示すワーク搬送方向上流側から見た正面図。
【図２】  ワーク姿勢変換装置の右側面図。
【図３】  ワーク変換装置全体を示す右側面図。
【図４】  姿勢変換機構の平断面図。
【図５】  トランスファバーの運動を示す説明図。
【図６】  姿勢変換機構及び連動機構の一部を示す平面図。
【図７】  姿勢変換機構の平断面図。
【図８】  昇降時回動阻止機構の断面図。
【図９】  （ａ）〜（ｅ）はワークの複数の姿勢変換動作を示す略体平面図。
【符号の説明】
Ｗ…ワーク、１４…リフトアーム、１９…トランスファバー、２２…フレーム、２９…回転支持軸、２９ａ…中心孔、３０…ワーク把持体、４５…連動機構、５２…連結軸、５３…連結ピン、５４…第１駆動レバー、５７…第１被動レバー、６０…第２駆動レバー、６１…第１連結リンク、６２…第２被動レバー、６３…第２連結リンク、６４…第３被動レバー、７１…クランプ機構、７２…昇降ロッド、７３…クランプ部材、７４…リンク機構。
【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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