JP2633060B2 - 段積み式ワーク供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被加工材であるワークを複数個、段積み状
態に保持して順次に供給するパレットとワークサポート
桿とを有した段積み式ワーク供給装置に関し、パレット
上に段積みされたワークから１個づつ把持して持ち上
げ、目的位置、例えば、自動旋盤の主軸を始めとする種
々の自動加工機械のワーク加工部や自動組立ラインの組
立ステーションへ搬送、供給し又、必要に応じて加工済
のワークを自動加工機から取り出して搬送されて来たと
きに、空パレット上面にワークサポート桿で支持、整列
させながら複数個のワークを段積み状に受取ることが可
能な段積み式ワーク供給装置に関する。

〔従来技術〕

近時、自動旋盤等の自動加工機械又は自動工作機械に
対して産業用ロボットのエンドエフェクタを成すロボッ
トハンドの先端に装着した把持爪により被加工材である
ワークを把持して供給し、加工済み後に再び該ワークを
把持して搬出するように自動システム化した所謂、FA
（ファクトリーオートメーション）が普及している。こ
のようなFA現場においては、多数のワークを能率良く処
理するために、一般的には、産業用ロボットのロボット
ハンドへワークを順次に供給し、又、加工済ワークをロ
ボットハンドから受領するワーク供給装置が用いられて
いる。このようなワーク供給装置は、一般的にはワーク
フィーダーと称され、同ワークフィーダーは１台の間欠
旋回性ベース上に或いは循環ルートを有した基台上に複
数のパレットを備え、各パレットは複数のワークを段積
み状態に積載して保持すると共に所定のワーク授受位置
を順次に経由するように構成されている。そして、ワー
ク授受位置で産業用ロボットがワークフィーダーから段
積みされているワークの１つを取上げて自動加工機の主
軸や加工部へ装着し、また、加工済ワークをワークフィ
ーダーの空パレットへ返還する構成がとられる。ワーク
フィーダーでは更に、自動加工の進捗に応じて未加工ワ
ークの補給及び加工済みワークの搬出が行われるように
なっている。

第８図、第９図、第10図は、従来の構成に係る産業用
ロボットとワークフィーダーの配置及び同ワークフィー
ダー上のパレットの構成を略示した斜視図であり、産業
用ロボット１は機体２から延びた第１ロボット腕３、同
第１ロボット腕３に枢着された第２ロボット腕４を具備
し、この後者の第２ロボット腕４の先端にエンドエフェ
クタとしてのロボットハンド５に２つ１組のワーク把持
具６、６を有した構成を有し、第１ロボット腕３が旋回
機能と伸縮機能とを有すると共に第１、第２ロボット腕
３、４が一体となって矢印Ｐで示す旋回運動を行うよう
に構成られている。他方、ワークフィーダー８は、ベー
ス９上に多数のパレット10を有し各パレット10は、第９
図に明示のように、ワーク載置面11とワークの崩れ、位
置ずれ防止用の複数のワークサポート桿12を備えて成
り、ベース９上において所定のワーク授受ステーション
位置に近接して設けられたリフター13を経由して搬送さ
れる構成にある。

上述した産業用ロボット１とワークフィーダー８によ
れば、同ワークフィーダー８の各パレット10には複数の
ワークが段積み状に積載され、各パレット10が上記のよ
うにリフター13の直近のワーク授受ステーション位置を
経由して順次に搬送されるとき、同ワーク授受ステーシ
ョンでロボット１がパレット10に積載されたワークに接
近動作してワーク把持爪等の把持具６でワークを取上
げ、その後に矢印Ｐの動作を行ってワークフィーダー８
から遠ざかり、その後、更に第１ロボット腕３の旋回や
直進動作により、例えば、自動旋盤（図示なし）の主軸
等の自動加工機の加工部へ同ワークの供給を行うう。他
方、加工済のワークを自動旋盤から受取り、第１ロボッ
ト腕３の旋回動作と直進動作とにより自動旋盤の主軸か
ら遠ざかり、次に、矢印Ｐの動作を行ってワークフィー
ダー８に接近し、加工済みのワークを同ワークフィーダ
ー８の空状態にあるパレット10へ返送する作業を一定の
プログラムに従って遂行するようになっている。

〔発明が解決しょうとする課題〕

ここで、上述した従来技術の１例によるワークフィー
ダー８では、第10図に示すように、パレット10上に立設
されたワークサポート桿12は、単に、パレット10の内部
底面上に取付座12aを介して摺動可能に設け、載置面11
を有するワーク載台板10aに穿設された十字状の案内溝
（図示なし）に沿って上記載置面11の中心から外周方向
へ或いは該中心方向へ段積みするワークのサイズに合わ
せて調整し得る構成は有するにしても載置面11から上方
へのワークサポート桿12の突出長さは固定長さになって
いる。

従って、ロボットハンド５のワーク把持具６を接近さ
せるとき、同ロボットハンド５は、ワークサポート桿12
の最上端に接触、干渉を起こすことになる。つまり、ロ
ボットハンド５のワーク把持具６がつかえてしまうため
にリフター13を作用させ、同リフター13に具備されたフ
ォーク爪をパレット10のワーク載置面11の裏面側に挿入
し、上方へ持ち上げてワークサポート桿12の高さ位置ま
でワークを持ち上げ、露出させるようにしてロボットハ
ンド５のワーク把持具６がワークサポート桿12と干渉す
ることなく、容易にワーク把持をなし得るようにしてい
た。従って、自動加工現場でこのようなリフター装置を
設け、産業用ロボット１のワーク授受作用タイミングに
合わせてリフターを作動させる構成を取ることは、自動
加工にけるプログラム動作を煩瑣にし、又、リフター13
がワーク授受に必須の装置であるために、該リフター13
の位置を通過するパレット８とロボット１との間でしか
ワーク授受を遂行し得ない不利があり、同時に、ワーク
フィーダー８を自動加工現場内に配置する場合にワーク
の授受を行い易くする観点からリフター13の配置場所が
限定されてくることから、自動加工機や産業用ロボット
との関連配置上の制約が大きい等の種々の問題点が発生
していた。更に、ロボットハンド５側のワーク把持具６
を有したハンド先端部等のハンド側の構造を特殊化して
ワークフィーダー側のワークサポート桿12と干渉を起こ
さない特殊構造、形状に設計、製作する必要がある等の
煩瑣を免れなかった。

依って、本発明の主目的は、斯かる問題点の解消を図
ることにある。

また、本発明の他の目的は、パレットの上面から上方
へ突出して段積みワークの崩れ防止と位置決め整列を行
うワークサポート桿を上下方向に可動な構成とし、か
つ、ワーク把持具を有したハンド側の接近動作に応じ
て、該ワークサポート桿が下方へ沈み動作し、干渉を排
すると共に最上段のワークをワーク把持具で把持できる
位置へ露呈させるように構成された段積み式ワーク供給
装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、従来のワークフィーダーに
おいて必須の構成要素であったリフター装置を排除可能
な段積み式ワーク供給装置を提供せんとすることにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上述の発明目的に鑑み、段積み式ワーク供給
装置のパレット上面から突出した段積みワークの崩れ防
止と位置決めとを行うワークサポート桿を上方から下方
へ可動構成にして、段積みワークにおける最上段のワー
クを、所定のワーク把持具を有したハンド等のハンドリ
ング装置側へ容易に受け渡し得るようにし、且つ、ワー
クサポート桿は可動位置から元の上昇位置へ弾性手段に
より復帰可能にしたものである。

すなわち、本発明によれば、パレットの上面から突出
状に配置された複数本のワークサポート桿により複数の
ワークを該パレットの上面に段積みして順次に最上段の
ワークから供給する段積み式ワーク供給装置において、 前記パレット上面から突出された前記複数本のワーク
サポート桿は、前記段積みワークの周囲に柵状に配置さ
れると共に下方からの弾性押し上げ手段によって常時、
上動方向に付勢されて該段積みワークを縦方向に整列せ
しめ、かつ前記パレット下面の下方へ前記弾性押し上げ
手段の弾性押し上げ力に抗して下動可能に構成され、下
動時に該複数のワークサポート桿の上端側から最上段の
ワークを取り出し可能に露出させることを特徴とする段
積み式ワーク供給装置を提供するものである。以下、本
発明を添付図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

〔実施例〕

第１図は、本発明による段積み式ワーク供給装置の構
成と作用の概略を示す正面図、第２図はパレットと下動
可能なワークサポート桿とを有した本発明の実施例に係
るワーク供給装置の構成を示す分解斜視図、第３図は、
第２図のIII−III矢視により見たパレットの平面図、第
３図は、第２図のIV−IV矢視によるパレットの底面側か
ら見た部分斜視図、第５図は、本発明の実施例による段
積み式ワーク供給装置におけるワークサポート桿がパレ
ットに組立られた状態の詳細を示す部分断面図、第６図
はと第７図とは本発明に係る段積み式ワーク供給装置を
ワークフィーダーとして構成し、ワークの把持、搬送を
行うハンドリング装置を自動旋盤の側面に取付けた産業
用ロボットのエンドエフェクタとして構成した場合の正
面図と上面図、第８図から第10図は、従来技術によるワ
ークフィーダー等を示す図である。

先ず、第１図を参照すると、本発明の実施例に係る段
積み式ワーク供給装置20は、複数のワークＷを段積み状
態で積載し、供給可能なユニットとして形成され、この
ワーク供給装置20と協動してワークＷの授受を行う可動
ハンドリング装置50が押し下げ板56、ワーク把持爪54を
有して上方からワーク供給装置20に接近して段積みされ
た複数ワークＷにおける最上段のワークＷより上方へ突
出しているワークサポート桿部分を押し下げ板56で押し
下げてから該最上段のワークＷを把持、搬送可能に構成
されている。ワーク供給装置20は、回転テーブル等の基
台18にねじ止め等で固定れれたパレット22を有し、この
パレット22の上部に水平面内で回転可能に取付られた後
述の調整プレート34を介して上方に向けて突出状に立設
した複数本の同長さのワークサポート桿26によりパレッ
ト22上に段積みされる多数のワークＷを崩れないように
防止しながら、同寸法のワークＷを縦方向に整列して支
持している。ワークサポート桿26は該ワークサポート桿
26が挿通されるフランジ付きの円筒形ブッシュ28の内孔
中に貫通し、更に、パレット22を貫通して下方に伸長し
ており、最下端に取付けたばねホルダー環30に一端32a
を止着したコイルばね32の他端32bが、上記パレット22
の底面の直下で円筒形ブッシュ28の側面に止着されてい
ることから、同ばね32のばね押し上げ力を受けて常時、
上向きの押し上げ力を受けて所定の元位置に復帰するよ
うになっている。然しながら、夫々のワークサポート桿
26は下向きに押圧力を受けると、上記押上ばね32の押上
力に抗して円筒形ブッシュ28の内孔を通過して元位置か
ら下方へ押し下げられる。第１図には下方へ押下された
状態のワークサポート桿26の下方部分が押上ばね32を引
き延している状態も示している。可動ハンド部50は、上
述のように、把持爪54として形成された複数（例えば３
つ爪）の把持具を具備し、同把持爪54を一斉に中心方向
に収束動作させて把持動作させ、中心から外向きに開放
動作して把持解除動作を遂行させる周知の機構を内蔵し
た把持爪駆動装置52が上部に設けられている。また、把
持爪54の外周には円環形状又は円板形状をした押し下げ
板56を具備し、この押し下げ板56が、ワーク供給部20の
上端への接近動作でワークサポート桿26の最上端に当接
し、次いで、該ワークサポート桿26を押下すると、上述
のようにワークサポート桿26は徐々に下動して行くので
ある。なお、押し下げ板56は、ワーク供給装置20のワー
クサポート桿26が円形ワークＷを支持するために円周上
に間隔を置いて柵を形成するように配列されていると
き、同円周の径より大きな外径を有すると共に同円周の
径より小さい内径を有した環状板として形成されている
が、後述のようにワークサポート桿26はワークＷの直径
寸法に従って、パレット22の中心に対して縮小、拡大両
方向へ移動可能に構成されている場合は、環状板に替え
て円板に形成しておいても良い。

次に第２図から第４図を参照すると、第１図に示した
ワーク供給装置20の詳細な構造が分解した状態で示され
ている。

パレット22は深皿形状部品の構造を有し、基台18に取
付られるフランジ部23aと内室23bとを具備し、同内室23
b内に設けられたブラケット部材29がピボット31により
内室23bの底面のピボット孔23c（第３図参照）に枢着さ
れ、同底面に沿って摺動変位可能に設けられている。こ
のブラケット部材29の先端に形成された貫通孔29a内に
上述した円筒形ブッシュ28が嵌合され、同円筒形ブッシ
ュ28は更にパレット22の内室23bの底面に形成されてい
る円弧状の長孔23dを貫通してパレット22の下方へ伸
び、該ブッシュ28の内孔を貫通して更に前述のようにワ
ークサポート桿26が伸びているのである。このとき、ワ
ークサポート桿26は、深皿形のパレット22の上面に嵌合
された調整プレート34に上記パレット22の円弧形の長孔
23dと同角度ピッチ間隔で形成された同数個の直線長孔3
5を貫通した上方へ延びた構造にある。このように、調
整プレート34が直線長孔35を有し、かつ、パレット22の
底面が円弧形の長孔23dを対応具備していることによ
り、調節プレート34をパレット22に対して旋回させる
と、複数（本実施例は３本）のワークサポート桿26が一
斉に中心に向けて内向きまたは外向きに変位し、その結
果、ワークサポート桿26が外周から支持するワークＷの
外径の大小に応じて支持径を拡大、収縮することができ
るのである。

第４図を参照すると、パレット22の外底面から下方へ
突出したブッシュ28、同ブッシュ28内を貫通して下方へ
延びたワークサポート桿26、ばねホルダー環30に一端32
aを止着し、他端32bをブッシュ28の外周面に止着した押
上ばね32が明示されている。この押上ばね32は既述のよ
うに、ワークサポート桿26を上向きに押し上げる力を付
与し、以て、下動されたワークサポート桿26を上昇した
元の位置へ復元させ得ると共にワークサポート桿26の落
下防止作用を行っている。更に、ブッシュ28の下端から
突出したワークサポート桿26に止めねじによって取付け
位置を調整、変更可能な調整部材36を組付けた構成にす
れば、ワークサポート桿26の下端に取付けられたばねホ
ルダー環30とブッシュ28の下端との間の距離を長短調節
してワークサポート桿26の上方への伸長量を調整するこ
とができる。故に、段積みするワークＷの最大段積み高
さに応じてワークサポート桿26の上端元位置を予め調整
することもできるのである。なお、第２図と第４図は代
表的に１本のワークサポート桿26に関して関連部材を図
示したが、複数のワークサポート桿26の夫々に対応の関
連部材が設けられることは言うまでもない。

第５図は、パレット22の内室23b内部に設けられたブ
ラケット29にブッシュ28が着座している構成を明示し、
かつ、ワークサポート桿26の下端領域に設けられた上述
のばねホルダー環30、押し上げばね32、調整部材36等を
拡大して図示している。

次に上述した本発明に係る段積み式ワーク供給装置を
ワークフィーダーに適用し、ハンドリング装置50を産業
用ロボットのエンドエフェクタに適用して自動加工機又
は自動旋盤に対してワークＷの授受を自動遂行する場合
の実施例に就いて説明する。

第６図及び第７図において、複数のワーク供給装置20
が、ワークフィーダー60において間欠駆動装置を内蔵し
た駆動基部64から延長した出力軸65により間欠的に旋回
可能な基台62上に複数台が取付られ、各ワーク供給装置
20は上述した下動可能なワークサポート桿26を有したパ
レット22を具備し、夫々に複数のワークＷが段積み可能
になっている。

他方、自動旋盤100はワークを加工時に掴持するチャ
ックを有した主軸102を備えた自動旋盤であり、主軸駆
動装置104や制御装置106を具備すると共に加工作業時は
閉扉室内で加工を遂行して加工液の散逸が防止された周
知の自動盤の構造を備えている。また、同自動旋盤の側
面には産業用ロボット80がそ備えられ、この産業用ロボ
ット80（以下、単にロボットと言う）は、胴部82、第１
のロボット腕84、第２のロボット腕86、同第２のロボッ
ト腕86の先端に設けられたロボットハンド88を具備し、
このロボットハンド88が、上述したハンドリング装置50
の構成を２つ１組にして両頭形に具備している。そし
て、第１ロボット腕84は、図示のθで示す旋回、Ａで示
す伸縮動作を遂行可能であると共に第１ロボット腕84、
第２ロボット腕86が一体と成ってロボット胴82に対して
βで示す旋回動作可能であるように、複数の動作自由度
を有した周知構造の産業用ロボットを形成している。然
しながら、ロボットハンド88は上述したハンドリング装
置50と同構成を有するからワーク把持具の背部に押し下
げ板56を具備している点は、新規構成である。

上述の構成により、産業用ロボット80が多数の動作自
由度を有することから、第２ロボット腕86の先端に設け
られたロボットハンド88は自動旋盤100の主軸102の前方
に旋回動作により達し、更に、第１ロボット腕84の直線
伸縮動作により、把持したワークを同主軸102に装着し
たり、主軸102からワークを受け取ることが可能であ
り、更に、ワークフィーダー60の上方に旋回動作を利用
して到達し、再び、第１ロボット腕84の直線伸縮動作に
従って各ワーク供給装置20のパレット22上に段積みされ
たワークＷへ接近することができるのである。しかも、
パレット22から上方へ立設されているワークサポート桿
26の上端に対してロボットハンド88がロボット動作に依
って下動、接近すると、同ロボットハンド88に具備され
た押し下げ板56がワークサポート桿26を押し下げるか
ら、その前方にある把持爪54は直接、最上段のワークＷ
に接近して把持作用を行い、ワークＷをしっかりと把持
することができるのである。つまり、本発明による段積
み式ワーク供給装置の構成を用いれば、ハンドリング装
置50がワークフィーダー60のパレット22上に段積みされ
たワークＷに接近する動作自体を利用して該段積みされ
た多数のワークＷを外周から支持しているワークサポー
ト桿26を最上段のワークＷが露呈されるまで、リフター
装置等の何らの補助手段を用いることなく下動させるこ
とができ、ロボットハンド88と干渉して把持爪54がワー
ク把持不可能になる事態は回避できるのである。

また、本発明による段積み式ワーク供給装置を産業用
ロボットハンド88と協動させると、ロボット80の動作自
由度を利用して、第２ロボット腕86が第７図に点線図示
のようにワークフィーダー60の上方で大きな旋回角度範
囲内で変位可能であるから、一つのワーク供給装置20ば
かりでなく、複数のワーク供給装置20との間でワークの
授受が可能になる有利もある。従って、段積みされた未
加工ワークを何れか１つのワーク供給装置20からロボッ
トハンド88により順次に受取り、同時に両頭形ハンドの
他方のロボットハンド88に把持した自動旋盤100から受
け取った加工済ワークを空状態にあるワーク供給装置20
のワークサポート桿26を押し下げながら、パレット22上
に戻すことが、簡単に遂行できるのである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明による段積み
式ワーク供給装置によれば、ワークを自動授受すると共
に目的位置へ搬送するワークのハンドリング装置と協動
して、従来技術で要したリフター装置等の補助装置類を
用いなくても、ワーク供給装置側のワークサポート桿と
ハンドリング装置のワーク把持部との間で機械的干渉を
生ずることなく、段積みされたワークの授受を精度良
く、しかも確実に遂行できるのである。しかも、ワーク
の外径寸法の変動に合わせて簡単に複数ワークサポート
桿を一斉に移動させてワークに対する外周からの支持を
確実に付与して崩れを防止でき、かつ、段積み高さに応
じて、各ワークサポート桿の初期高さを調整することも
できるので、極めて使い勝手に優れた段積み式ワーク供
給装置を得ることができるのである。また、本発明によ
れば、リフター装置の削減に引換えて僅かな部品点数の
追加でワークフィーダーとハンド部との干渉防止を達成
でき、コスト低減効果を期待することもできるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による段積み式ワーク供給装置の構成
と作用の概略を示す正面図、第２図はパレットと下動可
能なワークサポート桿とを有した本発明の実施例に係る
ワーク供給装置の構成を示す分解斜視図、第３図は、第
２図のIII−III矢視により見たパレットの平面図、第４
図は、第２図のIV−IV矢視によるパレットの底面側から
見た部分斜視図、第５図は、本発明の実施例による段積
み式ワーク供給装置におけるワークサポート桿がパレッ
トに組立られた状態の詳細を示す部分断面図、第６図は
と第７図とは本発明に係る段積み式ワーク供給装置をワ
ークフィーダーとして構成し、ワークの把持、搬送を行
うハンドリング装置を自動旋盤の側面に取付けた産業用
ロボットのエンドエフェクタとして構成した場合の正面
図と上面図、第８図から第10図は、従来技術によるワー
クフィーダー等を示す図。 20……ワーク供給部、22……パレット、23d……円弧状
の長孔、26……ワークサポート桿、28……ブッシュ、29
……ブラケット、32……押し上げばね、34……調整プレ
ート、35……直線長孔、36……調整部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二瓶 亮 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (72)発明者 安村 充弘 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (56)参考文献 実開 昭63−93333（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−125870（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−88623（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パレットの上面から突出状に配置された複
   数本のワークサポート桿により複数のワークを該パレッ
   トの上面に段積みして順次に最上段のワークから供給す
   る段積み式ワーク供給装置において、 前記パレット上面から突出された前記複数本のワークサ
   ポート桿は、前記段積みワークの周囲に柵状に配置され
   ると共に下方からの弾性押し上げ手段によって常時、上
   動方向に付勢されて該段積みワークを縦方向に整列せし
   め、かつ前記パレット下面の下方へ前記弾性押し上げ手
   段の弾性押し上げ力に抗して下動可能に構成され、下動
   時に該複数のワークサポート桿の上端側から最上段のワ
   ークを取り出し可能に露出させることを特徴とする段積
   み式ワーク供給装置。
2. 【請求項２】前記ワークサポート桿は、前記パレットの
   上面からの突出長さを調節するサポート桿調整手段を具
   備し、以て段積みワークの高さ値に応じて前記複数本の
   ワークサポート桿の突出長さを設定可能にした請求項１
   に記載の段積み式ワーク供給装置。
3. 【請求項３】前記ワークサポート桿は、前記パレット下
   面に近接した静止位置と前記各ワークサポート桿の最下
   端位置とに止着された前記弾性押し上げ手段を形成する
   ばね手段により規定される最上昇位置と、該ばね手段の
   ばね押し上げ力に抗して下動し、前記段積みワークにお
   ける最上段のワークを露出する位置との間で縦方向に可
   動に構成されている請求項１又は２に記載の段積み式ワ
   ーク供給装置。