(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を吊り下げ式で搬送する製品搬送装置において、
複数のサーボモータを備え、
各サーボモータの出力軸にパンタグラフ式リンク機構の一端を連結し、
このパンタグラフ式リンク機構の他端を出力部に連結し、
この出力部に前記製品を吊り下げて、前記サーボモータの出力軸の回転角に応じて、予め定められた平面内を製品搬送可能に形成したことを特徴とする製品搬送装置。
【請求項２】
製品を吊り下げ式で搬送する製品搬送装置において、
複数のサーボモータを備え、
各サーボモータの出力軸に第一リンクの一端を連結し、
この第一リンクの他端を第二リンクの一端にピン連結し、
この第二リンクの他端を出力部にピン連結し、
この出力部に前記製品を吊り下げて、前記サーボモータの出力軸の回転角に応じて、予め定められた平面内を製品搬送可能に形成したことを特徴とする製品搬送装置。
【請求項３】
前記サーボモータの固定部と前記出力部との間に当該出力部の姿勢を一定に保つための姿勢制御リンクを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の製品搬送装置。
【請求項４】
前記第二リンクの他端を出力部に対し脱離自在に形成し、前記出力部に外力が作用した場合、当該出力部が第二リンクから外れることを特徴とする請求項２又は３に記載の製品搬送装置。
【請求項５】
複数のサーボモータを同期タイミング制御によって制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の製品搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は製品搬送装置に係り、特にガラス容器成形機に用いられるガラス容器等の製品搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガラス容器成形機等においてガラス容器を搬送する場合には、吊り下げ式で、例えば仕上げ型からコンベアへ、或いはコンベアからコンベアへガラス容器を搬送する方法をとっている。
【０００３】
図１１は従来の製品搬送装置（テークアウトメカニズム）を示す。この種のものでは、水平方向にロッドを伸縮させるテークアウトシリンダ５１と、このテークアウトシリンダ５１のロッド５１ａの先端に連結され、垂直方向にロッドを伸縮させるグラスピングシリンダ５２とを備え、このグラスピングシリンダ５２のロッド５２ａの先端に製品５４を吸着するバキュームヘッド５３を備えて構成されている。このバキュームヘッド５３には製品を掴むトング方式が用いられる場合がある。その搬送動作を説明すると、図１１ａではグラスピングシリンダ５２のロッド５２ａを伸長させてバキュームヘッド５３を降下し、図１１ｂではそのバキュームヘッド５３で製品５４を吸着し、図１１ｃではグラスピングシリンダ５２のロッド５２ａを収縮させて製品５４を上昇させる。そして、図１１ｄではテークアウトシリンダ５１のロッド５１ａを伸長させて仕上げ型５５からコンベア５６上へ製品を移送し、図１１ｅではバキュームヘッド５３から製品５４を離し、図１１ｆではテークアウトシリンダ５１のロッド５１ａを収縮させてバキュームヘッド５３を図１１ａに示す位置に戻す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構成では、グラスピングシリンダ５２を水平方向に案内する案内ロッド５７の先端が支持されておらず、片持ち支持であるために剛性が低く、振動等が発生し易く、テークアウトシリンダ５１がエアー駆動式であるために動作に関する微調整が困難であり、従って、高速駆動する場合には、製品搬送が不安定になって、製品変形や製品倒れ等が発生するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、従来技術が有する課題を解消し、安定的に製品を搬送することができる製品搬送装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、製品を吊り下げ式で搬送する製品搬送装置において、複数のサーボモータを備え、各サーボモータの出力軸にパンタグラフ式リンク機構の一端を連結し、このパンタグラフ式リンク機構の他端を出力部に連結し、この出力部に前記製品を吊り下げて、前記サーボモータの出力軸の回転角に応じて、予め定められた平面内を製品搬送可能に形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、製品を吊り下げ式で搬送する製品搬送装置において、複数のサーボモータを備え、各サーボモータの出力軸に第一リンクの一端を連結し、この第一リンクの他端を第二リンクの一端にピン連結し、この第二リンクの他端を出力部にピン連結し、この出力部に前記製品を吊り下げて、前記サーボモータの出力軸の回転角に応じて、予め定められた平面内を製品搬送可能に形成したことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のものにおいて、サーボモータの固定部と出力部との間に当該出力部の姿勢を一定に保つための姿勢制御リンクを設けたものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載のものにおいて、前記第二リンクの他端を出力部に対し脱離自在に形成し、前記出力部に外力が作用した場合、当該出力部が第二リンクから外れるものである。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のものにおいて複数のサーボモータを同期タイミング制御によって制御するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、ガラス容器成形機における製品搬送装置（テークアウトメカニズム）を示す正面図、図２は、その側面図である。
【００１３】
図１及び図２において、１は取付プレートを示している。この取付プレート１には略７の字形のベース２が固定され、このベース２には二台のサーボモータ３，４が固定されている。各サーボモータ３，４には図１で左右対称にパンタグラフ式リンク機構が連結されている。すなわち、各サーボモータ３，４の出力軸にはキー（図示せず）を介して第一リンク５，６の一端５ａ，６ａが連結され、この第一リンク５，６の他端５ｂ，６ｂにはピン７，８を介して３６０°回転可能に第二リンク１０，１１の一端１０ａ，１１ａがピン連結されている。
【００１４】
この第二リンク１０，１１の他端１０ｂ，１１ｂにはピン１２，１３を介して３６０°回転可能に出力部１４が連結され、この出力部１４にはガラス容器（製品）を掴むためのトング１５が取り付けられている。
【００１５】
このトング１５で掴まれるガラス容器はかなりの高温である。そのため、この実施形態では、サーボモータ３，４の下部に断熱材１６が設けられると共に、ダクト１８を介してサーボモータ３，４に冷却空気が供給されている。
【００１６】
また、第一リンク５，６の一端５ａ，６ａにはエアージョイント接続口が設けられ、このエアージョイント接続口にはピン７，８のエアー通路１７、第二のリンク１０，１１のエアー通路１７、更にはピン１２，１３のエアー通路１７が接続され、このピン１２，１３のエアー通路１７を通じてトング１５を開閉させる駆動用エアーが出力部１４に供給されている。
【００１７】
つぎに、図３を参照して製品搬送動作を説明する。
【００１８】
図３ａは定位置である。図３ｂでは各サーボモータ３，４が駆動されてトング１５が仕上げ型２１上に下げられる。図３ｃでは各サーボモータ３，４がそのまゝでトング１５が閉じられガラス容器が把持される。このトング１５の代わりにバキュームヘッドの使用が可能である。図３ｄでは各サーボモータ３，４が駆動されてトング１５に把持されたガラス容器が搬送され、図３ｅでは当該ガラス容器がコンベア２２上に移送される。
【００１９】
図３ｆでは各サーボモータ３，４はそのまゝでトング１５が開かれガラス容器がコンベア２２上に離される。図３ｇでは各サーボモータ３，４が駆動されてトング１５がコンベア２２上で上昇される。図３ｈでは各サーボモータ３，４が駆動されて図３ａの定位置に戻される。
【００２０】
以上説明した搬送の動作においてトング１５の開閉以外の動作は全てサーボモータ３，４の駆動によって制御される。
【００２１】
製品搬送の高速化や高精度化を考慮して、その条件にあったカム曲線を選定する。その方法は、まず平面動作を時間と水平方向の距離、及び時間と垂直方向の距離に分解し、カム曲線を適用することによって、出力部１４の移動位置を求める。つぎに各時間毎の水平方向の距離と垂直方向の距離とから実際の出力部１４の位置を求める。この出力部１４の位置が決定されたら、その位置に対応するピン７，８の位置を求め、最後に原点に対するサーボモータ３，４の出力角を逆運動学によって求め、２ｍ秒毎の角度データ表を作成し、これに基づいて各サーボモータ３，４の出力軸の回転角を制御する。従って、この実施形態では、ガラス容器（製品）を吊り下げた状態で、サーボモータ３，４の出力軸の回転角に応じて、予め定められた平面内を製品が搬送される。
【００２２】
この実施形態では、サーボモータ３，４を採用することによって、作動遅れ時間を減少させることができる。また、パンタグラフ式リンク機構による２点支持を採用することによって、機構全体の剛性が高められ、部品同志の嵌合も小さくすることができ、稼働中の当該装置の振動を大幅に抑制することができる。更にまた、サーボモータ３，４にかかる負荷の軽減が図れるので、位置決めの精度を格段に向上させることができる。
【００２３】
図４は姿勢制御リンクを示している。この姿勢制御リンク２５は、出力部１４の姿勢を略一定に保つためのリンク機構である。この制御リンク２５は第三リンク２６を備え、この第三リンク２６の一端２６ａはピン２７を介して３６０°回転可能にベース２に連結されている。この第三リンク２６の他端２６ｂはピン２８を介して３６０°回転可能に第四リンク２９の一端２９ａに連結され、この第四リンク２９の他端２９ａはピン３０を介して３６０°回転可能に出力部１４の固定部１４ａに連結されている。この中央のピン２８は連結リンク３１の一端３１ａに３６０°回転可能に連結され、この連結リンク３１の他端３１ｂは前述のピン７に３６０°回転可能に連結されている。
【００２４】
図３ａ〜図３ｈからも明らかなように、各リンク５，６，１０，１１は、必ずしも図中で左右対称に変位するものではない。
【００２５】
この実施形態では、例えば図５に示すように、サーボモータ３の出力軸の回転角が１０°で、例えばサーボモータ４のそれが２°である場合、姿勢制御リンク２５を介して出力部１４の姿勢が略一定に保たれる。
【００２６】
この姿勢制御リンク２５がない場合には、図６に示すように、ピン７，８の下方のリンク１０，１１がピン７，８の回りを自由に回転するので、点線で示すように出力部１４の姿勢が傾くことがある。
【００２７】
この実施形態では、姿勢制御リンク２５によって出力部１４の姿勢が一定に保たれるので、安定した製品搬送が行われる。
【００２８】
図７は別の実施形態を示している。
【００２９】
この実施形態では、ピン７，８及びピン１２，１３の各先端部が球面体７ａ，８ａ及び球面体１２ａ，１３ａであり、この球面体７ａ，８ａ及び球面体１２ａ，１３ａが第二リンク１０，１１の一端１０ａ，１１ａ及び他端１０ｂ，１１ｂの各凹部に嵌合され、各一対の第二リンク１０，１１の間がコイルスプリング３５，３６及び３７，３８で連結されている。
【００３０】
例えば、ガラス容器を搬送する場合にハンドリング不良等が発生すると、搬送されなかった熱いガラス容器がコンベア等に付着してコンベア上に残ることがある。このような場合に、次のガラス容器が搬送されるとコンベア上に残っているガラス容器にぶつかって、出力部１４に外力が働き、出力部１４及び第二リンク１０，１１が破損するという問題が発生する。
【００３１】
この実施形態では、ガラス容器等の製品搬送の過程において、出力部１４に外力が働くと、図示のように、コイルスプリング３５，３６及び３７，３８のばね力に抗して第二リンク１０，１１が球面体７ａ，８ａ及び球面体１２ａ，１３ａから外れて、いわゆるトルクリミッタとして機能するので、出力部１４及び第二リンク１０，１１の破損が防止される。
【００３２】
次に、図８乃至図１０を参照して、制御方式について説明する。
【００３３】
この実施形態では、逆運動学すなわち出力部１４の位置及び姿勢を決定してから、ピン７，８の位置を決定し、最後に、サーボモータ３，４の出力軸角度を決定する方式がとられている。この実施形態による制御方式の最大の特徴点は、サーボモータ３，４の出力角度制御のための入力データを簡素化した点、２軸同期タイミング制御によって制御するようにした点にある。
【００３４】
まず、入力データを簡素化した利点について説明すると、図８に示すように、まず、▲１▼サーポモータ３，４の中心線を結ぶ線をX軸とし、X軸に垂直な線をY軸とし、▲２▼出力部１４の基準点をピン１２，１３の中心点を結んだ線の中心とし、▲３▼出力部１４の基準点を（X１，Y１）とした場合のサーボモータ３の角度をａ°（X軸とリンク５とのなす角度）とする。
【００３５】
この場合のサーボモータ３の角度∠ａ°は次の手順に従って求められる。
【００３６】
まず次式によって∠ｃ°を求める（X２＝X１−５０）。
【００３７】
【数１】
0004060955.tif 000002
次に次式によって∠ｂ°を求める。
【００３８】
【数２】
0004060955.tif 000003
最後に次式によって∠ａ°を求める。
【００３９】
∠ａ°＝９０°−∠ｂ°−∠ｃ° …（３）
サーボモータ３とピン７，１２とを５０ｍｍだけＸ軸の＋方向に移動させても（ピン７の位置を基準点まで平行移動させる。）サーボモータ３の角度∠ａ°は同じであることから前述の（１）（２）式はそれぞれ次の（４）（５）式のように変更することができる。
【００４０】
【数３】
0004060955.tif 000004
【００４１】
【数４】
0004060955.tif 000005
従って、演算式を作成し、（４）（５）式に出力部１４の基準点（X１，Y１）の位置を入力して、∠ｃ°、∠ｂ°を求め、これらを（３）式に代入すれば、サーボモータ３の角度∠ａ°を簡単に求めることができる。尚、以上の手順と同様にしてサーボモータ４の角度∠ｄ°も簡単に求めることができる。
【００４２】
この実施形態によれば、サーボモータ３，４の出力角度制御のための入力データをきわめて簡素化することができる。
【００４３】
次に、２軸同期タイミング制御について説明する。
【００４４】
２個のサーボモータ３，４を制御する場合に、図９に示す２軸同期比例制御が一般に行われている。この２軸同期比例制御ではサーボモータ３のプログラムからの指令パルスによってサーボモータ３が動作し、このサーボモータ３からの戻りパルスがサーボモータ４のプログラムに入力され、これが入力されるとサーボモータ４のプログラムからの指令パルスによってサーボモータ４が動作する。そのために、サーボモータ４の動作が遅れ、出力部１４の動作がギクシャクした不安定な動きになるという問題がある。
【００４５】
この実施形態では、図１０に示すように、同期タイミング制御が採用される。この同期タイミング制御では、所定の実行クロックによって２個のサーボモータ３，４が同時に動かされるため、サーボモータ４の動作がサーボモータ３の動作に影響されず、安定した動きを得ることができる。
【００４６】
また、この実施形態では、指令パルスと戻りパルスとを補正するために、それぞれのサーボモータ３，４のゲイン調整（サーボアンプ及びコントローラのパラメータ調整）が行われている。
【００４７】
以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【００４８】
例えば、製品搬送装置のコントローラ（図示せず）に図３ａ〜図３ｈに至るまでの出力部１４の動作軌跡を記憶するための手段を設けることが可能である。これによれば、この手段に、出力部１４の動作軌跡を予め手動でティーチングする。この動作軌跡がティーチングされると、コントローラが、動作軌跡に従ってサーボモータ３，４の出力軸の回転角を制御する。従って、この実施形態では、製品を吊り下げた状態で、サーボモータ３，４の出力軸の回転角に応じて、予め定められた平面内を製品が搬送される。
【００４９】
【発明の効果】
これらの発明によれば、複数のサーボモータとこれらのサーボモータに連結されるリンク機構とこのリンク機構に連結される出力部とを備えるので、この出力部に製品を吊り下げて安定的に搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】製品搬送装置の一実施形態を示す正面図である。
【図２】同じく側面図である。
【図３】ａ〜ｈは製品搬送装置の搬送動作を示す図である。
【図４】姿勢制御リンクを示す平面図である。
【図５】姿勢制御リンクの動作を示す図である。
【図６】姿勢制御リンクがない場合の動作を示す図である。
【図７】別の実施形態を示す図である。
【図８】制御方式を説明する図である。
【図９】２軸同期比例制御の概略構成図である。
【図１０】同期タイミング制御の概略構成図である。
【図１１】ａ〜ｆは従来の製品搬送装置の搬送動作を示す図である。
【符号の説明】
２  ベース
３，４  サーボモータ
５，６  第一リンク
７，８  ピン
１０，１１  第二リンク
１２，１３  ピン
１４  出力部
１５  トング
２５  姿勢制御リンク
３５，３６，３７，３８  コイルスプリング
【図１】
0004060955.tif 000006
【図２】
0004060955.tif 000007
【図３】
0004060955.tif 000008
【図４】
0004060955.tif 000009
【図５】
0004060955.tif 000010
【図６】
0004060955.tif 000011
【図７】
0004060955.tif 000012
【図８】
0004060955.tif 000013
【図９】
0004060955.tif 000014
【図１０】
0004060955.tif 000015
【図１１】
0004060955.tif 000016