以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、XYZ座標系を用いて図中の方向を説明する。このXYZ座標系においては、水平面に平行な平面をXY平面とする。このXY平面に平行な任意の方向をX方向と表記し、X方向に直交する方向をY方向と表記する。また、XY平面に垂直な方向はZ方向と表記する。X方向、Y方向及びZ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が+方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。
図1は、本実施形態に係る移載装置100の一例を示す斜視図である。図1に示すように、移載装置100は、第1載置部10と、第2載置部20と、連結装置30と、駆動装置40と、を有する。また、移載装置100の動作は、不図示の制御部によって統括的に制御される。移載装置100は、物品の一例である板状のワークWを第1載置部10から第2載置部20に移載する。ワークWとしては、例えば、レーザ加工機などの不図示の熱切断加工機によってワークWの一部が所望の形状の製品に切断された状態のものなどが挙げられる。移載装置100は、例えば、このような熱切断加工機に対して、−X側または+X側に隣接して配置される。
第1載置部10は、ワークWを載置可能である。第1載置部10は、図1に示すように、本体部(載置部本体)11と、巻き掛け部材12と、クロスバー13と、テンションバー14と、昇降装置15と、を有する。第1載置部10は、昇降装置15によって上下方向(Z方向)に移動可能である。昇降装置15としては、例えば、上下方向に巻き掛けられたチェーンやベルトを電動モータによって駆動する機構や、上下方向に配置されたラックに対してピニオンギアを電動モータで駆動する機構などが適用される。昇降装置15による第1載置部10の昇降動作や昇降位置は、移載装置100を統括的に制御する不図示の制御部によって制御されるが、作業者によるマニュアル操作により行ってもよい。
本体部11は、フレーム16と、複数の腕部17とを有する。フレーム16は、X方向に伸びる部材であり、複数の腕部17を保持する。また、フレーム16は、不図示の上下方向のガイド部によって上下方向に移動可能である。上記した昇降装置15は、フレーム16を昇降させることにより第1載置部10を昇降させる。複数の腕部17は、フレーム16に沿ってX方向に並んで配置され、フレーム16から+Y方向に伸びた状態で配置される。
各腕部17は、長手方向がY方向に平行となっており、Y方向の長さがほぼ同一となっている。各腕部17のY方向の幅は、後述する加工パレット60の支持プレート62の間に装入可能な幅に設定される。各腕部17の上面(+Z側の面)17aは、それぞれ平面状に形成され、XY平面に平行に形成される。各腕部17の上面17aは、Z方向における高さが揃った状態で配置される。
巻き掛け部材12は、ベルト状(帯状)の部材が用いられる。巻き掛け部材12は、各腕部17のそれぞれに対して同一の態様で巻き掛けられる。巻き掛け部材12は、腕部17においてフレーム16の近傍から+Y側の先端にわたって巻き掛けられ、腕部17に対してX軸周りに巻き掛けられる。腕部17の先端及び末端には、不図示のプーリ等が配置され、巻き掛け部材12はプーリ等に巻き掛けられる。
また、巻き掛け部材12は、腕部17の上面17aと、腕部17のY方向の両端部と、腕部17の下面(−Z側の面)17bと、にわたって巻かれている。各巻き掛け部材12の上面12aは、各腕部17の上面17aに沿って配置される。各上面12aは、平面状であり、XY平面に対して平行である。また、各上面12aは、高さ(Z方向の位置)が揃った状態で配置される。ワークWは、複数の巻き掛け部材12の上面12aにわたって載置される。
クロスバー13は、X方向に延びて形成され、複数の腕部17の間に跨るように配置される。したがって、クロスバー13と各腕部17とは、直交して配置される。クロスバー13は、各腕部17の上面17aにおいて、各巻き掛け部材12の一方の端部が固定される。クロスバー13は、腕部17とは独立してY方向に移動可能に設けられる。クロスバー13のうち−X側の端部13aは、腕部17よりも−X側に突出した状態で配置される。複数の巻き掛け部材12は、クロスバー13を介して一体的に設けられ、クロスバー13がY方向に移動することにより、各巻き掛け部材12も移動する。
テンションバー14は、X方向に延びて形成され、複数の腕部17の間に跨るように配置される。テンションバー14は、クロスバー13と平行に配置され、かつ各腕部17とは直交して配置される。テンションバー14は、各腕部17の上面17aにおいてクロスバー13の−Y側に載置される。テンションバー14には、各巻き掛け部材12の他方の端部が固定される。テンションバー14は、クロスバー13及び各腕部17とは独立してY方向に移動可能に設けられる。
テンションバー14は、ボルト等の不図示の固定部材により、クロスバー13に対してY方向に所定の距離だけ離れた状態でクロスバー13に固定される。したがって、クロスバー13がY方向に移動することにより、各巻き掛け部材12とともにテンションバー14もY方向に移動する。テンションバー14は、固定部材を操作してクロスバー13との距離を調整することにより、腕部17に巻き掛けられた巻き掛け部材12のテンションを調整可能である。
また、巻き掛け部材12のテンションを調整するものとしてクロスバー13やテンションバー14を用いることに限定されない。例えば、巻き掛け部材12が巻き掛けられるプーリ等をY方向に弾性的に支持することにより、巻き掛け部材12に対してテンションを与えるものでもよい。
上記のクロスバー13とテンションバー14との間隔を維持した状態で、クロスバー13をY方向に移動させることにより、複数の巻き掛け部材12が一体でY方向に移動する。これにより、各巻き掛け部材12の上面12aは、一体となってY方向に移動する。巻き掛け部材12の上面12aが一体でY方向に移動することにより、例えば、上面12aに載置されるワークWはY方向に移動する。本実施形態では、腕部17のY方向の端部に不図示のプーリ等が配置されているので、巻き掛け部材12をY方向に滑らかに移動させることが可能である。
第2載置部20は、ワークWを載置可能である。第2載置部20は、移動台車21と、パレット22と、を有する。移動台車21は、ベース21a及び車輪21bを有する。ベース21aは、矩形の板状に形成され、上面にパレット22を載置する。車輪21bは、ベース21aの下面(−Z側の面)において角部近傍の4か所に形成される。車輪21bは、床面に形成されたガイド24に沿って移動可能である。ガイド24は、床面においてY方向に延びて形成される。これにより、移動台車21は、ガイド24に沿ってY方向に移動可能である。
パレット22は、ベース22a及び車輪22bを有する。ベース22aは、矩形の板状に形成される。ベース22a上には、ワークWが載置される。車輪22bは、ベース22aの下面(−Z側の面)において角部近傍の4か所に形成される。ベース22aの上面の+Y側の端部には、Z方向に起立する規制バー22cが設けられる。規制バー22cは、間隔をあけた2カ所に形成され、ベース22aに積載されるワークWのズレを抑えるように機能する。車輪22bは、ベース21aの上面(+Z側の面)に形成されたガイド25上に沿って移動する。
ガイド25は、ベース21aの上面においてY方向に延びている。したがって、パレット22は、移動台車21上をガイド25に沿ってY方向に移動可能である。また、パレット22は、移動台車21に設けられた不図示の保持機構によって移動台車21上の所定位置に保持されている。この保持機構による保持を解除することにより、パレット22は、移動台車21に対して移動可能となっている。
連結装置30は、巻き掛け部材12と第2載置部20とを連結する。連結装置30は、棒状部材31と、孔部32とを有する。棒状部材31は、移動台車21のベース21a上に形成される。棒状部材31は、例えば、円柱状に形成され、ベース21aの上面から上方(+Z方向)に突出するように配置される。棒状部材31の底部31bは、ボルトなどの不図示の固定部材により、ベース21aに固定される。棒状部材31は、パレット22との干渉を避けるように、移動台車21の上面において−X側の端部であってかつ−Y側に配置される。なお、上記した第2載置部20は、移動台車21に対してパレット22移動可能な構成を示しているが、これに限定されない。例えば、移動台車21と、パレット22とが一体でもよい。この場合、移動台車21上に、ワークWを積載可能なパレット22に相当する部分が形成されてもよい。
棒状部材31の上端部31aは、断面の径が上方に向けて縮小するようなテーパ状に形成される。また、棒状部材31は、上端部31aがパレット22のベース22aよりも+Z側に位置するような長さに形成される。より具体的には、棒状部材31は、ベース22aに重ねて載置されるワークWよりも上端部31aが+Z側に位置するような長さに形成される。
また、上記したクロスバー13の−X側の端部13aには、下部に板状部材13bが設けられる。板状部材13bは、端部13aから−Y側に突出して配置され、ボルト等の固定部材などにより固定される。上記した孔部32は、板状部材13bの−Y側に突出した部分に形成される。孔部32は、棒状部材31を挿通可能な寸法(径)に形成される。孔部32は、例えば円形に形成され、Z方向に板状部材13bを貫通する。孔部32は、Z方向において、巻き掛け部材12の上面12aとほぼ等しい高さに配置されるが、孔部32に高さを限定するものではない。
図2は、連結装置30の一例を示す斜視図である。連結装置30を用いて巻き掛け部材12と第2載置部20とを連結させる場合、まず、図2(A)に示すように、棒状部材31の上方に孔部32を位置合わせする。棒状部材31と孔部32との位置合わせは、例えば、クロスバー13のY方向の移動や、移動台車21のY方向の移動のうち一方または双方により行う。
続いて、昇降装置15(図1参照)を駆動して第1載置部10を降下させる。これにより、図2(B)に示すように、棒状部材31が孔部32に挿通した状態となる。棒状部材31が孔部32に挿通した状態では、棒状部材31と板状部材13bとが水平方向(少なくともY方向)に係合した状態となる。これにより、巻き掛け部材12と第2載置部20とがクロスバー13を介してY方向に一体で移動する。したがって、この状態で例えば第2載置部20をY方向に移動させると、棒状部材31がクロスバー13を介して巻き掛け部材12をY方向に移動させる。これにより、巻き掛け部材12の上面12aは、第2載置部20と一体となってY方向に移動する。
このように、連結装置30は、棒状部材31と孔部32とにより構成されるので、例えば、孔部32の高さまたは棒状部材31の差し込む長さが変化した場合でも棒状部材31が孔部32に挿通することで水平方向の連結を行うことができる。すなわち、棒状部材31と孔部32との距離(間隔)が変化した場合でも容易に両者間の連結を行うことが可能となっている。
なお、棒状部材31の上端部31aがテーパ状に形成されるため、棒状部材31と孔部32とがX方向又はY方向に多少ずれている場合であっても、上端部31aが孔部32に挿入される。ただし、棒状部材31の上端部31aをテーパ状にするか否かは任意である。また、棒状部材31は、円柱状であることに代えて、角柱状であってもよい。また、上記した連結装置30は、移動台車21に棒状部材31が配置され、クロスバー13(巻き掛け部材12)に孔部32が配置されるが、これに限定されない。例えば、クロスバー13に下方に延びる棒状部材31が設けられ、移動台車21の一部に孔部32が設けられてもよい。
また、連結装置30は、クロスバー13の−X側に設けられるが、+X側に設けられてもよい。また、連結装置30は、クロスバー13の−X側及び+X側の双方に設けられてもよい。また、連結装置30は、1本の棒状部材31と、1つの孔部32であることに限定されず、例えば、移動台車21の上面にY方向に並んで起立する複数の棒状部材31と、同じく板状部材13bにY方向に並んで形成された複数の孔部32と、を備える構成であってもよい。
図3(A)及び(B)は、移載装置100を+Y側から見たときの一例を示す図である。図3(A)に示すように、第1載置部10のフレーム16には、検出部18が設けられている。検出部18は、パレット22(第2載置部20)に載置されているワークWの高さを検出する。検出部18は、光学式の非接触センサである。この検出部18は、発光部18a及び受光部18bを有している。
発光部18aは、フレーム16の+X側の壁部に取り付けられる。発光部18aとしては、例えばレーザ光源が用いられる。発光部18aは、−X方向に向けて検出光(レーザ光等)18cを射出する。受光部18bは、フレーム16の−X側の壁部に取り付けられる。受光部18bは、発光部18aから射出された検出光18cの光路上に配置される。受光部18bは、検出光18cを受光して電気信号に変換する。受光部18bは、変換した電気信号を不図示の制御部等に送信する。
図3(A)に示すように、第1載置部10が第2載置部20に対して上方に離れている場合、発光部18aから受光部18bまでの間には検出光18cを遮るものが存在しない。このため、不図示の制御部には、受光部18bで検出光18cを受光した場合の電気信号が送信される。制御部では、この電気信号を受信することにより、発光部18aと受光部18bとの間にワークWが存在しないものと判断する。
一方、図3(B)に示すように、昇降装置15を駆動して、第1載置部10が下降することにより第2載置部20に近づくと、パレット22のベース22a上に載置されたワークWの上部が発光部18aと受光部18bとの間に入り込んだ状態となる。このとき、発光部18aから射出される検出光18cは、ワークWによって遮られ、受光部18bに到達しない。このため、受光部18bでは、検出光18cを受光した際の電気信号が生成されなくなる。
制御部は、受光部18bによって検出光18cに対応する信号が生成されなくなったこと検出することにより、発光部18aと受光部18bとの間にワークWが存在していると判断する。制御部は、ワークWの存在を判断することにより昇降装置15の駆動を停止させ、第1載置部10の下降位置を設定する。このように、検出部18によって、パレット22(第2載置部20)に対する第1載置部10の高さを容易かつ正確に設定することができる。なお、ベース22a上にワークWがない場合でも、発光部18aと受光部18bとの間にパレット22が配置されることにより、制御部は検出光18cに対応する信号が生成されなくなったことを検出可能である。
なお、上記のような検出部18を設けるか否かは任意である。また、検出部18は、上記した光学式の非接触センサが使用されることに限定されない。例えば、静電容量を検出するような非接触センサであってもよく、また、パレット22に積載されたワークWの上面に接触可能なプローブを有する接触式のセンサが使用されてもよい。
次に、本実施形態に係る移載方法について、図4〜図7を参照して説明する。図4〜図7は、上記のように構成された移載装置100の動作を説明する。なお、図4〜図7では、動作の要部に関する部分について模式的に表している。また、以下の説明では、本体部11と、本体部11に巻き掛けられてその上面12aにワークWが載置される巻き掛け部材12と、を有する第1載置部10から、ワークWを第2載置部20に移載する方法であって、巻き掛け部材12の上面12aと第2載置部20とを連結することと、巻き掛け部材12の上面12aと第2載置部20とを連結した状態で、第1載置部10および第2載置部20のいずれか一方の水平移動または巻き掛け部材12の移動を行うことと、を含む、移載方法を実施している。
図4では、レーザ加工機などの熱切断加工機により加工されたワークWが、加工パレット60に載置された状態を示している。図4に示すように、加工パレット60は、レーザ加工機に対して+X方向に走行してワークWを搬入し、また、レーザ加工機で加工されたワークWを載置したまま−X方向に走行してワークWを搬出する。
加工されたワークWを載置した加工パレット60は、図4に示す位置に保持される。第1載置部10は、加工パレット60に載置されたワークWの高さよりやや低い位置に配置される。続いて、第1載置部10は、不図示の移動装置により+Y方向に移動して、各腕部17を加工パレット60の支持プレート62の間隔61のそれぞれに挿入する。支持プレート62は、上端が鋸歯状の板状体であり、Y方向に沿って起立しかつX方向に一定間隔で並んだ状態で配置されている。
腕部17をワークWの下方に挿入した後、加工パレット60を下降させることにより、支持プレート62上のワークWは第1載置部10の腕部17ですくい取られ、巻き掛け部材12の上面12aに載置される。なお、加工パレット60を下降させることに代えて、第1載置部10を上昇させてもよく、また、加工パレット60の下降と第1載置部10の上昇との双方を行ってもよい。また、上記ではレーザ加工機から搬出された加工パレット60からワークWを第1載置部10に移載するが、これに限定されない。例えば、加工パレット60がレーザ加工機の加工領域に配置された状態で、第1載置部10の各腕部17を間隔61に挿入してワークWをすくい取ってもよい。
第1載置部10にワークWを載置した後、第1載置部10は、不図示の移動装置により−Y方向に移動して、図4に示す位置に戻る。図5(A)は、第1載置部10にワークWを載置した状態を示している。図5(A)に示すように、第1載置部10の下方には第2載置部20が配置されている。この状態では、連結装置30の棒状部材31と孔部32とが位置合わせされていない。
次に、図5(B)に示すように、駆動装置40を駆動して、第2載置部20を+Y側に移動させ、棒状部材31と孔部32との位置合わせを行う。図5(B)に示す動作は、連結装置30の棒状部材31と孔部32との位置合わせを行う動作である。従って、図5(A)に示す段階で棒状部材31と孔部32との位置合わせが完了しているときは、図5(B)に示すような第2載置部20の移動は不要である。ただし、図5(A)に示すように、第1載置部10と第2載置部20と重ねて配置することにより、床面上のスペースを効率よく用いることができる。
次に、図6(A)に示すように、昇降装置15を駆動して、第1載置部10を下降させる。第1載置部10の下降により、第1載置部10は第2載置部20に近接し、連結装置30の棒状部材31が孔部32に挿通される。これにより、巻き掛け部材12と第2載置部20とが連結装置30によって連結される。第1載置部10を下降させる場合、フレーム16に設けられる検出部18(図3参照)により、パレット22に積載されたワークWの高さを検出し、第1載置部10の下部(巻き掛け部材12の下面12b)が最上層のワークWよりも上方となる位置で第1載置部10の下降を停止させる(図3参照)。これにより、第1載置部10がワークWにぶつかることを防止できる。
ただし、第1載置部10の下降停止位置を検出部18の検出結果を用いることに限定されない。例えば、第1載置部10の下降停止位置を予め設定してもよい。また、図6(A)に示す段階で、連結装置30の棒状部材31が孔部32に挿入されているかを確認するためのセンサが配置されてもよい。センサとしては接触式、非接触式のいずれのセンサであってもよく、また、カメラ等で画像を取得して確認してもよい。なお、パレット22に積載したワークWが規定量を超える場合は、第1載置部10を下降しても棒状部材31が孔部32に挿入されない場合がある。この場合は、パレット22を、新たなパレット22に交換した後に改めて第1載置部10を下降させる。
次に、図6(B)に示すように、駆動装置40を駆動して、第1載置部10に対して第2載置部20を+Y方向に移動させる。この第2載置部20により、連結装置30を介してクロスバー13が+Y方向に移動し、巻き掛け部材12の上面12a側を+Y方向に移動させる。上面12aに載置されたワークWは、+Y方向に移動する。ワークWは、腕部17から+Y方向にはみ出していくが、ワークWの下方にはワークWの移動に同期して移動する第2載置部20(パレット22)が配置される。これにより、ワークWは、+Y側の端部からパレット22上に順次載置されていく。
次に、図7(A)に示すように、パレット22(第2載置部20)を更に+Y方向に移動させることにより、ワークWの−Y側の端辺が巻き掛け部材12から離れ、ワークWの全体がパレット22のベース22a上に載置される。このように、第1載置部10と第2載置部20とがZ方向に重なった状態からずれた状態となることにより、ワークWが第1載置部10から第2載置部20(ベース22a)に移載される。
ワークWがパレット22に移載された後、図7(B)に示すように、昇降装置15によって第1載置部10を少し上昇させる。第1載置部10を少し上昇させるのは、次に第2載置部20が−Y方向に移動した際に、パレット22に載置したワークWが第1載置部10にぶつかるのを避けるためである。なお、ワークWと第1載置部10との間に十分な間隔がある場合は、第1載置部10の上昇は不要である。
続いて、第2載置部20は、駆動装置40を駆動して−Y方向に移動させる。この状態において、連結装置30の棒状部材31は孔部32に挿入されたままのため、第2載置部20の移動に伴ってクロスバー13を介して巻き掛け部材12の上面12aも−Y方向に移動する。なお、巻き掛け部材12を元の位置に戻す動作については、上記したものに限定されない。例えば、図7(A)に示す状態から、孔部32が棒状部材31から離れるまで第1載置部10を上昇させ、他の不図示の駆動装置によって巻き掛け部材12を元の位置に戻すようにしてもよい。
続いて、第2載置部20及び巻き掛け部材12が図5(B)に示す元の位置に戻った段階で昇降装置15を駆動して第1載置部10を上昇させることにより、孔部32が棒状部材31から離れた状態となる。第1載置部10は、図4に示すように、再度レーザ加工機から搬出された加工パレット60上のワークWを受け取り、以降、上記した動作を繰り返し行うことで、複数のワークWが第1載置部10から第2載置部20のパレット22に移載される。なお、ワークWが積層されたパレット22は、第2載置部20が+Y側に移動した際、パレット搬出用の不図示のガイドが接続され、このガイドに沿って移動することにより搬出される。また、ワークWの搬出ににパレット22のみを用いることに限定されず、例えば、第1載置部10を上昇させた後、パレット22を載置した移動台車21を+Y方向に移動させてワークWの搬出を行ってもよい。
図8(A)及び(B)は、ストッパ装置70の一例を示す図である。移載装置100は、上記した実施形態の構成に加えて、巻き掛け部材12の移動位置を保持するストッパ装置70を備えてもよい。図8(A)に示すように、ストッパ装置70は、駆動部71と、パッド部72とを有している。ストッパ装置70の動作は、不図示の制御部によって制御されてもよい。駆動部71は、フレーム16(図1参照)から延びた固定部材74に固定される。駆動部71は、例えば、エアシリンダ機構などが用いられ、ピストンロッド73をZ方向に移動させる。パッド部72は、ピストンロッド73の下端に固定される。パッド部72は、下面が板状部材13bに当接される当接面72aとなっている。なお、板状部材13bには、パッド部72が当接可能な寸法を有する領域が設けられてもよい。パッド部72が当たる部分は、板状部材13bのうち孔部32を除いた任意の部分に設定可能である。
駆動部71を駆動してピストンロッド73を下降させると、図8(B)に示すように、パッド部72が板状部材13bに当たり、クロスバー13のY方向への移動を規制する。したがって、例えば、図5(A)または(B)に示す状態でストッパ装置70を駆動させ、板状部材13bが不用意に移動しないように保持する。これにより、棒状部材31と孔部32とを位置決めした状態が保持され、第1載置部10の下降時に棒状部材31を正確に孔部32に挿入することができ、連結装置30による連結を確実に行うことができる。なお、棒状部材31が孔部32に挿入された後、ストッパ装置70は解除される。
なお、ストッパ装置70の構成は、上記したものに限定されない。例えば、板状部材13bの一部をクランプする構成などが適用されてもよい。また、ストッパ装置70を設けるか否かは任意である。
このように、本実施形態によれば、連結装置30によって巻き掛け部材12と第2載置部20とを連結するので、第2載置部20を移動させることにより巻き掛け部材12を同時に移動させ、巻き掛け部材12に載置されたワークWを第2載置部20に容易に移載することができる。これにより、巻き掛け部材12や第2載置部20を駆動するために別の駆動装置や同期制御が不要となり、簡単な構成で安定してワークWを移載することができる。
以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上記した実施形態では、連結装置30により巻き掛け部材12と第2載置部20とを連結した後、駆動装置40によって第2載置部20を移動させるが、これに限定されない。例えば、駆動装置40は、所定位置に保持された第2載置部20に対して第1載置部10を水平方向(例えば−Y方向)に移動させるものでもよい。また、巻き掛け部材12を移動させるものでもよい。駆動装置40により巻き掛け部材12を移動させる場合、巻き掛け部材12の移動に伴って第2載置部20がY方向に移動することとなる。
また、上記した実施形態では、複数の腕部17のそれぞれに巻き掛け部材12が巻き掛けられた構成例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば、複数の腕部17の一部に巻き掛け部材12が巻き掛けられる構成でもよい。また、上記した実施形態では、第1載置部10が複数の腕部17を備える構成例に挙げて説明したが、これに限定されず、1つの板状の腕部17に巻き掛け部材12が巻き掛けられた構成でもよい。
また、上記した実施形態では、連結装置30が棒状部材31と孔部32とを有する構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、電磁石等を用いて連結または解除する構成が適用されてもよい。また、上記した実施形態では、移載する物品として板状のワークWを例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば、段ボール等の箱状のものや、ビール瓶ケースなど、上下方向に高さがある物品を移載するものでもよい。