JP2001225286A - 搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 前工程のプレス機械から次工程のプレス機械
へワークを直線的に搬送することができるとともに、ワ
ーク把持部分における振動を小さく抑えることができ、
しかもワークを移送するために十分な移動範囲を確保す
ることができるような搬送装置を提供する。 【解決手段】 一端を多軸ロボット１の先端に支持され
た第１ハンドリングアーム21と、この第１ハンドリング
アーム21の他端に一端を回転自在に結合された第２ハン
ドリングアーム24と、この第２ハンドリングアーム24を
回転駆動させるための駆動装置25と、第２ハンドリング
アーム24の他端に固定された把持装置29と、を有し、把
持装置29を直線移動させる際の移動方向の直線を搬送方
向線としたとき、この搬送方向線に対する第１ハンドリ
ングアーム21の成す角度（θ₃ ）と搬送方向線に対する
第２ハンドリングアーム24の成す角度（θ₄ ）とが等し
くなるように多軸ロボット１と駆動装置25とを制御する
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプレス機械
に隣接して併設され、プレス機械に対しワークの供給、
取り出しを行うことなどのために用いられる搬送装置に
関し、特に、数工程で行われるプレス加工の工程間で、
前工程のプレス機械からワークを取り出し、次工程のプ
レス機械にワークを移送する搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車の外板のような薄鋼板製
の３次元自由曲面をもったプレス成形品は、通常、平板
素材の絞り、外形抜き、曲げ、孔抜き等の数工程の加工
工程を経て形状が作られる。この時、ワークを前工程の
プレス機械の上型と下型の狭い隙間から取り出し、次工
程のプレス機械の上型と下型の狭い隙間へ移送して投入
するための動作（以下、これらの動作をプレス間搬送と
称する）が必要となる。近年、このプレス間搬送は、生
産性向上や３Ｋ職場対策のために、多軸ロボット（多関
節ロボット）を用いて行われるようになってきている。
このような作業を行うロボットに関する技術としては、
例えば、特開平９−２９０３９１号公報や特開平８−１
４１９６９号公報に開示されているものがある。

【０００３】特開平９−２９０３９１号公報に開示され
ているロボットは、そのアーム先端にスライド装置を具
備し、そのスライド装置の移動部に把持装置を備えてい
る。かかるロボットは、プレス機械の上型と下型の隙間
からワークを取り出すとき、あるいは次の工程の上型と
下型の隙間にワークを投入するときに、スライド装置を
動作させることにより、把持装置の動作範囲を大きく確
保するというものである。また、特開平８−１４１９６
９号公報に開示されているロボットは、そのアーム先端
に倍尺機構から構成される２つのスライド部を具備し、
この２つのスライド部の動作により、ワークを高速に搬
送させることができるというものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来技
術には以下に述べる問題点がある。すなわち、特開平９
−２９０３９１号公報に開示されている装置では、ロボ
ットが前工程のプレス機械からワークを取り出し次工程
のプレス機械へワークを投入する過程において、この公
報の図４に開示されているように、ワークの搬送経路が
曲線状となり、その結果、ロボットの干渉領域が広くな
ったり、搬送距離が長くなるという問題が生じる。一
方、特開平８−１４１９６９号公報に開示されている装
置では、２つのスライド部材を用いることによりプレス
機械間でワークを直線的に搬送することができるが、ス
ライド部が２重に構成されているため重量が大きくなる
うえに、剛性が小さいことに起因してツール先端での振
動が大きくなるという問題がある。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、前工程のプレス機械から
次工程のプレス機械へワークを直線的に搬送することが
できるとともに、ワーク把持部分における振動を小さく
抑えることができ、しかもワークを移送するために十分
な移動範囲を確保することができるような搬送装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１にかかる発明では、各軸が予め教示され
た量とタイミングで直線あるいは回転方向に駆動、停
止、及び位置決めされるように構成された多軸ロボット
と、一端を多軸ロボットの先端に支持された第１ハンド
リングアームと、この第１ハンドリングアームの他端に
一端を回転自在に結合された第２ハンドリングアーム
と、この第２ハンドリングアームを回転駆動させるため
の駆動装置と、第２ハンドリングアームの他端に固定さ
れた把持装置と、を有し、前記把持装置を直線移動させ
る際の移動方向の直線を搬送方向線としたとき、この搬
送方向線に対する第１ハンドリングアームの成す角度
（θ₃ ）と搬送方向線に対する第２ハンドリングアーム
の成す角度（θ₄ ）とが等しくなるように多軸ロボット
と駆動装置とを制御するようにしたことを特徴とする搬
送装置を提供した。

【０００７】請求項１にかかる構成としたことにより、
把持装置は多軸ロボットの先端からさらにシーケンシャ
ルに連結された２つのハンドリングアームを介して接続
されることになるので、搬送装置全体の動作範囲を広く
確保できることになり、その結果、多軸ロボットを大型
化することなく、ワークを移送するために十分な移動範
囲を確保することができるものとなる。さらに、ワーク
を直線的に搬送させる際は、この移動方向の直線を搬送
方向線と呼ぶことにすると、搬送方向線に対する第１ハ
ンドリングアームの成す角度（θ₃ ）と搬送方向線に対
する第２ハンドリングアームの成す角度（θ₄ ）とが等
しくなるように多軸ロボットと駆動装置とを制御すれば
よいので、例えば前工程のプレス機械から次工程のプレ
ス機械へワークを直線的に搬送することも容易に可能と
なる。また、２つのハンドリングアームをシーケンシャ
ルに連結した構造とすることにより、特開平８−１４１
９６９号公報に開示されているようなスライド部が２重
に構成されているものと比して、この部分の重量を軽く
することができる。

【０００８】請求項２にかかる発明では、請求項１にか
かる発明において、駆動装置は第１ハンドリングアーム
の多軸ロボット先端側の端部に設けられるとともに、こ
の駆動装置の駆動力は動力伝達部材を介して第２ハンド
リングアームに伝達されるようにした。かかる構成とし
たことにより、第２ハンドリングアームは第１ハンドリ
ングアームの多軸ロボット先端側の端部に設けられた駆
動装置により動作することになるので、例えば、駆動装
置を両ハンドリングアームの連結部分に設けた場合など
に比して、両ハンドリングアームの剛性を低く設定する
ことができたり、剛性が小さいことに起因するツール先
端での振動を低く抑えることができる。

【０００９】請求項３にかかる発明では、請求項１また
は２にかかる発明において、駆動装置は多軸ロボットが
有する各駆動軸と同期制御されるようにした。かかる構
成としたことにより、第２ハンドリングアームを回転駆
動させるための駆動装置は、多軸ロボットの各駆動軸の
付加軸（例えば多軸ロボットが６軸構成の場合は第７
軸）として、多軸ロボットの制御装置にて制御されるこ
とになるので、多軸ロボットの各駆動軸が動作中でもイ
ンターロックをとることなしに第２ハンドリングアーム
を回転駆動させることができるものとなり、その結果、
サイクルタイムの短縮を図ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態
における搬送装置及びこの搬送装置の動作を説明するた
めの平面図であり、図２はその側面図である。図３は本
発明の一実施形態におけるハンドリングアーム２１、２
４の断面図であり、図４は本発明の一実施形態における
ハンドリングアーム２１、２４の動作を説明するための
平面図である。図５は前工程のプレス機械４から次工程
のプレス機械５へワーク３を搬送させる過程において、
ワーク３を１８０°水平反転させる場合における搬送装
置の動作形態を示す平面図である。

【００１１】図２に示すように、本実施形態における搬
送装置は、複数の駆動軸を有する多軸ロボット１の先端
が具備する手首１６に、シーケンシャルに連結された第
１ハンドリングアーム２１及び第２ハンドリングアーム
２４が装着され、さらに第２ハンドリングアーム２４の
先端に把持装置２９を有する構成となっている。

【００１２】多軸ロボット１はいわゆる６軸構成の垂直
多関節ロボットである。すなわち、多軸ロボット１は、
床面２に固定設置されたロボットベース１１と、ロボッ
トベース１１に載置されるとともに垂直軸（Ｉ軸）の回
りを回転可能に軸支された旋回胴１２と、旋回胴１２の
上部に設けられた第１水平軸（II軸）の回りを回転可能
に軸支された前後方向に揺動可能な下アーム１３と、こ
の下アーム１３と共働する補助リンク１４と、下アーム
１３の上部に設けられた第２水平軸（III 軸）の回りを
回転可能に軸支された上下方向に揺動可能な水平軸１５
と、この水平軸１５の先端に設けられた手首１６とから
構成されている。さらに、手首１６は、相互に直交する
３軸、すなわち水平軸１５の長手方向のIV軸と、これに
直交するＶ軸及びVI軸を有し、かかる３軸回りを回動で
きるようにされている。なお、これら各軸の駆動系に関
する詳細な構造等については、本発明の要旨ではないの
で説明を省略する。

【００１３】図３に示すように、第１ハンドリングアー
ム２１は、その基端側が手首１６に一体に固定して取り
付けられており、基端側近傍に設けられた駆動装置とし
ての減速機付モータ２５の出力軸にはプーリ２６が一体
に固定されている。一方、第１ハンドリングアーム２１
の他端側（基端側とは反対側）には軸２２が一体に固定
されており、この軸２２に回転自在に取り付けられたプ
ーリ２３には第２ハンドリングアーム２４の基端側が回
転自在に取り付けられている。そして、プーリ２３とプ
ーリ２６との間には動力伝達部材としてのタイミングベ
ルト２７が掛けられているので、減速機付モータ２５の
動力が軸２２に伝動されることになる。なお、プーリ２
３とプーリ２６との間の変速比は１対１となるように設
定されている。さらに、第２ハンドリングアーム２４の
他端側には把持装置２９が一体に固定されている。把持
装置２９は所定のワークを把持することができるように
された所謂ロボットハンドであり、図３に示したような
吸着盤を有する構造のものに限定されず、例えば把持爪
を有する構造のものであってもよい。

【００１４】かかる構成においては、第２ハンドリング
アーム２４の駆動装置としての減速機付モータ２５は、
第１ハンドリングアーム２１の手首近傍に設けられてい
るので、例えば、減速機付モータ２５を両ハンドリング
アームの連結部分に設けた場合などに比して、両ハンド
リングアームの剛性を低いもの設定できるという効果が
ある。

【００１５】なお、第２ハンドリングアーム２４を回転
駆動させるための駆動装置としての減速機付モータ２５
は、多軸ロボット１が有する各駆動軸と同期制御される
ようにしている。ここで、減速機付モータ２５が多軸ロ
ボット１が有する各駆動軸と同期制御されているとは、
減速機付モータ２５が多軸ロボット１が有するアーム駆
動機構の付加軸のように制御されることをいう。本実施
形態においては、多軸ロボット１のアーム駆動機構は６
軸構成となっているので、減速機付モータ２５は多軸ロ
ボット１が有するアーム駆動機構の第７軸として、多軸
ロボット１が有するアーム駆動機構を制御している図示
しないロボット制御装置にて制御されている。かかる構
成とすることの利点は、多軸ロボット１が有する各駆動
軸と第２ハンドリングアームを動作させる減速機付モー
タ２５との間で互いにインターロックをとる必要はない
ので、多軸ロボット１の各アームが動作中の場合でも第
２ハンドリングアームを動作させることができるという
点である。そして、かかる利点により、インターロック
をとる場合に比してワークの搬送時間が短かくなるとい
う効果がある。

【００１６】以上のように構成された搬送装置の動作を
説明するために、図１に示すように、この搬送装置を用
いて２台のプレス機械４、５の間でワーク３を搬送する
所謂プレス間搬送を例に挙げる。なお、図１に示した搬
送方向線は、把持装置２９を直線移動させる際の移動方
向の直線をいうが、本例においては前工程のプレス機械
４から次工程のプレス機械５へワーク３を最短距離で移
動させることを想定しているので、両プレス機械４、５
のそれぞれのワーク搬入出位置Ｐ１、Ｐ４を結ぶ直線が
搬送方向線ということになる。

【００１７】まず、上記の搬送装置における動作形態に
ついて、図１及び図４を参照しながら説明する。第１ハ
ンドリングアーム２１と第２ハンドリングアーム２４と
の成す角度θ₅ を１８０°もしくは１８０°に近くし、
且つ、２つのハンドリングアーム２１、２４を搬送方向
線に平行となるようにする。すなわち、搬送方向に２つ
のハンドリングアーム２１、２４を伸ばすことにより、
多軸ロボット１の据付位置から離れた位置に設置されて
いる前工程のプレス機械４からワーク３を取り出し、次
工程のプレス機械５へワーク３を供給することが可能と
なる。

【００１８】具体的には、前工程のプレス機械４からワ
ーク３を取り出す際に、第１ハンドリングアーム２１と
第２ハンドリングアーム２４との成す角度θ₅ を小さく
しつつ、すなわち２つのハンドリングアーム２１、２４
を折り畳みつつ、多軸ロボット１の各駆動軸を作動さ
せ、手首１６を搬送方向線上に次工程のプレス機械５の
方向へ動作させることにより、把持装置２９及びワーク
３を前工程のプレス機械４のワーク搬出位置Ｐ１からそ
の動作領域外の位置Ｐ２へ短時間で退避させることがで
きる。一方、これとは逆に、次工程のプレス機械５へ把
持装置２９を進入させる際には、第１ハンドリングアー
ム２１と第２ハンドリングアーム２４との成す角度θ₅
を大きくしつつ、すなわち２つのハンドリングアーム２
１、２４を一直線に成るように伸ばしつつ、多軸ロボッ
ト１の各駆動軸を作動させ、手首１６を搬送方向線上に
次工程のプレス機械５の方向へ動作させることにより、
把持装置２９及びワーク３を次工程のプレス機械５の動
作領域外の位置Ｐ３からそのワーク搬入位置Ｐ４へ短時
間で移動させることができる。

【００１９】本実施形態の構成では、第１ハンドリング
アーム２１と搬送方向線とのなす角度θ₃ と、第２ハン
ドリングアーム２４と搬送方向線とのなす角度θ₄ とを
同じに保ちながら、第１ハンドリングアーム２１と第２
ハンドリングアーム２４とのなす角度θ₅ が変化するよ
うに動作させると、把持装置２９及びこれに把持された
ワーク３は、床面２に対する姿勢を保ったまま移動する
ことになる。特に、第１ハンドリングアーム２１の長さ
Ｌ₁ と第２ハンドリングアーム２４の長さＬ₂とが同じ
場合は、把持装置２９及びこれに把持されたワーク３
は、図１に示すように床面２に対する姿勢を保ったまま
平行移動することになる。

【００２０】図１を参照して詳細に説明すると、まず、
前工程のプレス機械４の上型と下型の間に進入した把持
装置２９を退避させる工程においては、多軸ロボット１
及び減速機付モータ２５を作動させ、手首１６の位置を
Ｐ１位置からＰ２位置まで搬送方向線上に移動させつ
つ、第１ハンドリングアーム２１と搬送方向線とのなす
角度θ₃ と、第２ハンドリングアーム２４と搬送方向線
とのなす角度θ₄ とを同じに保ちながら、第１ハンドリ
ングアーム２１と第２ハンドリングアーム２４とのなす
角度θ₅ が小さくなるように動作制御させることによ
り、把持装置２９に把持されたワーク３は、床面に対し
て平行に、かつ、搬送方向線に沿って動作することにな
るので、短時間で把持装置２９を前工程のプレス機械４
の動作領域以外へ移動させることができる。

【００２１】次いで、前工程のプレス機械４の動作領域
から退避した後、次工程のプレス機械５の近傍まで移動
させる。この工程においては、多軸ロボット１及び減速
機付モータ２５を作動させ、手首１６の位置をＰ２位置
からＰ３位置まで移動させつつ、第１ハンドリングアー
ム２１と搬送方向線とのなす角度θ₃ と、第２ハンドリ
ングアーム２４と搬送方向線とのなす角度θ₄ とを同じ
に保ちながら、第１ハンドリングアーム２１と第２ハン
ドリングアーム２４とのなす角度θ₅ が変化するように
動作制御させることにより、把持装置２９に把持された
ワーク３は、床面に対して平行に、かつ、搬送方向線に
沿って動作することになる。

【００２２】最後に、次工程のプレス機械５の上型と下
型の間に把持装置２９を進入させる工程においては、多
軸ロボット１及び減速機付モータ２５を作動させ、手首
１６の位置をＰ３位置からＰ４位置に移動させつつ、第
１ハンドリングアーム２１と搬送方向線とのなす角度θ
₃ と、第２ハンドリングアーム２４と搬送方向線とのな
す角度θ₄ とを同じに保ちながら、第１ハンドリングア
ーム２１と第２ハンドリングアーム２４とのなす角度θ
₅ が大きくなるように動作制御させることにより、把持
装置２９に把持されたワーク３は、床面に対して平行
に、かつ、搬送方向線に沿って動作することになるの
で、短時間で把持装置２９を前工程のプレス機械４の動
作領域以外からプレス機械４の上型と下型の間に進入さ
せることができる。

【００２３】ところで、上記の実施形態はワーク３を搬
送方向線に沿って移動させる場合を示したものであった
が、減速機付モータ２５を作動させないようにすること
により、図５に示すように、前工程のプレス機械４から
次工程のプレス機械５へワーク３を搬送させる過程にお
いて、ワーク３を１８０°水平反転させることも可能で
ある。

【００２４】以上、本発明の実施形態について説明し
た。本発明の要旨は手首１６に装備されるハンドリング
アーム２１、２４及びこれに付随する部材の構成に関す
るものであるから、多軸ロボット１の構成については本
実施形態にあるような垂直多関節型に限定されることは
なく、直角座標型や円筒座標型等といった多関節構造以
外のものであってもよい。また、手首１６の構成は本実
施形態にあるような３軸のものに限定されることはな
く、１軸や２軸のものであってもよい。

【００２５】さらに、プーリ２６、タイミングベルト２
７、及びプーリ２３からなる動力伝達機構は、これに代
えて、歯車列、歯車とラックの組み合わせ、スプロケッ
トとチェインの組み合わせによるものであってもよい。
或いは、減速機付モータ２５、プーリ２６、タイミング
ベルト２７、プーリ２３に代わって、モータの出力軸に
ボールねじのスクリューを固定し、ナットをラックと固
定するとともにラックを歯車に噛み合わせ、この歯車を
第２ハンドリングアームと固定する方法のものであって
もよい。

【００２６】

【発明の効果】請求項１にかかる発明によれば、把持装
置は多軸ロボットの先端からさらにシーケンシャルに連
結された２つのハンドリングアームを介して接続される
ことになったので、搬送装置全体の動作範囲を広く確保
できるものとなり、その結果、多軸ロボットを大型化す
ることなく、ワークを移送するために十分な移動範囲を
確保することができるものとなった。さらに、ワークを
直線的に搬送させる際は、この移動方向の直線を搬送方
向線と呼ぶことにすると、搬送方向線に対する第１ハン
ドリングアームの成す角度と搬送方向線に対する第２ハ
ンドリングアームの成す角度とが等しくなるように多軸
ロボットと駆動装置とを制御すればよいので、例えば前
工程のプレス機械から次工程のプレス機械へワークを直
線的に搬送することも容易に可能となった。また、２つ
のハンドリングアームをシーケンシャルに連結した構造
とすることにより、特開平８−１４１９６９号公報に開
示されているようなスライド部が２重に構成されている
ものと比して、この部分の重量を軽くすることができる
ものとなった。

【００２７】また、請求項２にかかる発明によれば、駆
動装置は第１ハンドリングアームの多軸ロボット先端側
の端部に設けられるとともに、この駆動装置の駆動力は
動力伝達部材を介して第２ハンドリングアームに伝達さ
れるようにした。そのため、第２ハンドリングアームは
第１ハンドリングアームの多軸ロボット先端側の端部に
設けられた駆動装置により動作することになるので、例
えば、駆動装置を両ハンドリングアームの連結部分に設
けた場合などに比して、両ハンドリングアームの剛性を
低く設定することができたり、剛性が小さいことに起因
するツール先端での振動を低く抑えることができるもの
となった。

【００２８】さらに、請求項３にかかる発明によれば、
駆動装置は多軸ロボットの各駆動軸と同期制御されるよ
うにした。そのため、第２ハンドリングアームを回転駆
動させるための駆動装置は、多軸ロボットの各駆動軸の
付加軸（例えば多軸ロボットが６軸構成の場合は第７
軸）として、多軸ロボットの制御装置にて制御されるこ
とになるので、多軸ロボットの各駆動軸が動作中でもイ
ンターロックをとることなしに第２ハンドリングアーム
を回転駆動させることができるものとなり、その結果、
サイクルタイムの短縮を図ることができるものとなっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における搬送装置及びこの
搬送装置の動作を説明するための平面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】本発明の一実施形態におけるハンドリングアー
ム２１、２４の断面図である。

【図４】本発明の一実施形態におけるハンドリングアー
ム２１、２４の動作を説明するための平面図である。

【図５】前工程のプレス機械４から次工程のプレス機械
５へワーク３を搬送させる過程において、ワーク３を１
８０°水平反転させる場合における搬送装置の動作形態
を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 多軸ロボット ２ 床面 ３ ワーク ４ プレス機械（前工程） ５ プレス機械（次工程） １１ ロボットベース １２ 旋回胴 １３ 下アーム １４ 補助リンク １５ 水平軸 １６ 手首 ２１ 第１ハンドリングアーム ２２ 軸 ２３ プーリ ２４ 第２ハンドリングアーム ２５ 減速機付モータ（駆動装置） ２６ プーリ ２７ タイミングベルト（動力伝達部材） ２９ 把持装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各軸が予め教示された量とタイミングで直
   線あるいは回転方向に駆動、停止、及び位置決めされる
   ように構成された多軸ロボットと、 一端を前記多軸ロボットの先端に支持された第１ハンド
   リングアームと、 該第１ハンドリングアームの他端に一端を回転自在に結
   合された第２ハンドリングアームと、 該第２ハンドリングアームを回転駆動させるための駆動
   装置と、 前記第２ハンドリングアームの他端に固定された把持装
   置と、を有し、 前記把持装置を直線移動させる際の移動方向の直線を搬
   送方向線としたとき、該搬送方向線に対する前記第１ハ
   ンドリングアームの成す角度と搬送方向線に対する前記
   第２ハンドリングアームの成す角度とが等しくなるよう
   に前記多軸ロボットと前記駆動装置とを制御するように
   したことを特徴とする搬送装置。
2. 【請求項２】前記駆動装置は前記第１ハンドリングアー
   ムの多軸ロボット先端側の端部に設けられるとともに、
   該駆動装置の駆動力は動力伝達部材を介して前記第２ハ
   ンドリングアームに伝達されるようにしたことを特徴と
   する請求項１に記載の搬送装置。
3. 【請求項３】前記駆動装置は前記多軸ロボットが有する
   各駆動軸と同期制御されることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の搬送装置。