搬送装置および大型搬送装置
【課題】基台と搬送レベルとが異なる場合でも、第１アームと第２アームを同調させてほぼ直線的にワークを搬送できる搬送装置を提供する。その搬送装置を利用した大型搬送装置を提供する。
【解決手段】基台１１に第１アーム１２を第１軸Ｊ１廻りに回動自在に設け、第１アーム１２の先端に、第１アームと長さが異なる第２アーム１３を第２軸Ｊ２廻りに回動自在に設け、第２アーム１３の先端にハンド１４を取り付け、第１アーム１２を往復揺動駆動する第１モータＭ１を基台１１に設ける。基台１１には第１軸Ｊ１と同心状に第１ピニオン１６を固定し、第２アーム１３の基端に、第２軸Ｊ２と同心状に第２ピニオン１７を固定し、第１ピニオン１６と第２ピニオン１７の左右両側にラック１８、１９を摺動自在に設けて搬送装置１０を構成する。２基の搬送装置１０を一対で配置し、ハンド１４同士を搬送ビームで連結することにより、大型搬送装置を構成する。
【解決手段】基台１１に第１アーム１２を第１軸Ｊ１廻りに回動自在に設け、第１アーム１２の先端に、第１アームと長さが異なる第２アーム１３を第２軸Ｊ２廻りに回動自在に設け、第２アーム１３の先端にハンド１４を取り付け、第１アーム１２を往復揺動駆動する第１モータＭ１を基台１１に設ける。基台１１には第１軸Ｊ１と同心状に第１ピニオン１６を固定し、第２アーム１３の基端に、第２軸Ｊ２と同心状に第２ピニオン１７を固定し、第１ピニオン１６と第２ピニオン１７の左右両側にラック１８、１９を摺動自在に設けて搬送装置１０を構成する。２基の搬送装置１０を一対で配置し、ハンド１４同士を搬送ビームで連結することにより、大型搬送装置を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は搬送装置、とくにプレス機械への半加工品の供給および取り出しに用いられる搬送装置および２基の搬送装置で大きいワークを広い間隔をあけた２個所以上で保持して搬送する大型搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開昭５２−１２１２６２号公報
【特許文献２】特開平６−１４３１８３号公報
【特許文献３】特開２０００−２３３３９３号公報
【特許文献４】特開２００２−６６９７６号公報
【特許文献５】特開２００５−２３８３８１号公報
【特許文献６】特開２００５−１６１４０６号公報
【０００３】
特許文献１には、基台に第１アームを回動自在に取り付けると共に、第１アームと同一長さの第２アームを第１アームの先端に回動自在に連結し、基台に固定した第１プーリと第２アームの基部に固定した第２プーリの間にベルトを巻き掛け、第２プーリの径を第１プーリの径の１／２とし、モータで第１アームを往復揺動させる関節タイプのロボットの腕操作装置が開示されている。このものはモータの往復駆動により、第１アームを揺動させ、プーリおよびベルトで同調して第２アームを第１アームと同一角度だけ揺動させることにより、第２アームの先端に取り付けた把持具を往復直線移動させことができる。
【０００４】
さらに特許文献１には、基台に固定した固設プーリと、第２プーリと同軸で第１プーリと同径の中間プーリとの間にベルトを巻き掛け、中間プーリと同径の従動プーリを把持具に固定し、中間プーリと従動プーリとの間にベルトを巻き掛けた、把持具を平行移動させることができるものが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、特許文献１とほぼ同様の第１アームおよび第２アームを備え、基台を水平旋回させることができ、さらに第２アームと第１アームの関節部分に取り付けたモータにより、プーリおよびベルトを介して把持具を自由に回動させることができるハンドリングロボットが開示されている。
【０００６】
特許文献３には、特許文献１とほぼ同様の第１アームおよび第２アームを備え、基台に取り付けた第１モータで第１アームを回動させると共に、第２モータでプーリおよおびベルトを介して第２アームを自由に回動させることができる製品取り出し装置が開示されている。このものは、第１アームと第２アームを互いに独立して回動させる２軸制御により、第２アームの先端に取り付けたチャック部（把持具）を鉛直面内の任意の位置に、かつ、任意の軌跡で移動させることができる。たとえば、上下方向に移動させて射出成型機から成形品を取り出し、水平方向に移動させて所定位置まで水平移動させることができる。なお、第１アームと第２アームの長さは同一でなくてもよい。
【０００７】
特許文献４には、第１アームと第２アームを独立して作動させる点で特許文献３とほぼ同様な基板搬送用真空ロボットが開示されている。また、特許文献５には、特許文献２とほぼ同様の水平旋回式の搬送装置で、第２アームに対してハンドの角度を独立して制御することができるチルト機構を備えたものが開示されている。
【０００８】
特許文献６には、隣接するプレス機械間に架設される一対のビームと、そのビームに沿って走行するキャリアと、そのキャリアに対して揺動自在に吊り下げられ、揺動駆動される揺動台と、その揺動台によって直線移動機構（伸縮機構）を介して設けられるフィードレバーとを備えたタンデムプレスラインにおけるワーク搬送装置が開示されている。このワーク搬送装置は、それぞれ独立して駆動されるキャリアの前後走行と、揺動台の前後の揺動と、フィードレバーの伸縮とを組み合わせてタンデムプレスラインのプレス間のワーク搬送を行う。すなわちプレス間をキャリアが移動する間に揺動台を揺動させ、その揺動に合わせてフィードレバーを伸縮させることにより、ワークを取り出す上下動、次のプレス機械までの前進、ワークをリリースするための上下動、および次のワークを取りに行く後退を順に行わせる。
【０００９】
さらに特許文献６には、揺動台から伸縮するフィードレバーの先端に、バキュームカップを備えたアームをさらに揺動自在に設けたワーク搬送装置が開示されている。また、左右一対に設けたワーク搬送装置によって左右に延びるクロスバーを支持し、そのクロスバーに設けたバキュームカップでワークを保持する大型機械のワーク搬送装置が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の装置は、比較的重いワークの搬送に適する関節式の構造を備えながら、ワークを直線的に搬送することができる利点がある。しかし第１アームの長さと第２アームの長さが同一であるので、基台の高さと搬送レベルを合わせる必要がある。そのため、基台の取付位置とワークを載置する位置、たとえばプレス機械の金型など、床より高い搬送レベルで搬送する場合は、ロボットの基台の高さを搬送レベルに合わせる必要がある。このことは、特許文献２のハンドリングロボットについて、第１アームおよび第２アームを水平軸の廻りに回動させるように変更して重量物の搬送に適合させても同様である。
【００１１】
特許文献３の製品取り出し装置は、本来、第１アームと第２アームを独立して制御するものであり、このもののアームの長さが同一でない点を特許文献１のアームを同調揺動させる装置に適用できたとしても、このままでは直線的な搬送はできない。このことは特許文献４についても同様である。また、特許文献５の搬送装置も、第１アームと第２アームの長さが等しい（段落［００１４］参照）。
【００１２】
特許文献６のワーク搬送装置は、揺動台の揺動とフィードアームの直線運動（伸縮）とを組み合わせて上下動、前進後退を行わせるため、直線運動機構に大きなストロークを要し、高速搬送に適さない。
【００１３】
本発明は基台と搬送レベルとが異なる場合でも、回動連結した第１アームと第２アームを機械的に同調させてほぼ直線的にワークを高速で搬送できる搬送装置を提供することを技術課題としている。さらに本発明は、その搬送装置を利用して、重量物の搬送に適する大型搬送装置を提供することを第２の技術課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の搬送装置（請求項１）は、基台と、その基台に対して基端が第１軸まわりに回動自在に設けられる第１アームと、その第１アームの先端に、基端が前記第１軸と平行の第２軸回りに回動自在に設けられる、前記第１アームと長さが異なる第２アームと、前記第２アームの先端に取り付けられるハンドと、前記第１アームを基台に対して往復揺動駆動する駆動手段と、前記基台に、前記第１軸と同心状に固定される第１円板と、前記第２アームの基端に、前記第２軸と同心状に固定される第２円板と、前記第１円板と第２円板の外周の間に介在され、第１アームの回動に伴って第２アームを同調して回動させるトルク伝達手段とを備え、前記第１円板と第２円板の径の比率が、前記第１アームの回動に伴って同調して回動する第２アームの先端が略直線状に移動するように定められていることを特徴としている。
【００１５】
このような搬送装置においては、前記第１円板の固定角度を調節する第２アームの角度調節機構を備えているものが好ましい（請求項２）。さらに前記第１アームの回動に関わらず、前記ハンドを静止座標に対して常時所定の角度に維持する平行移動機構を備えているものが好ましい（請求項３）。
【００１６】
本発明の搬送装置の第２の態様（請求項４）は、 基台と、その基台に対して基端が第１軸まわりに回動自在に設けられる第１アームと、その第１アームの先端に、基端が前記第１軸と平行の第２軸回りに回動自在に設けられる第２アームと、その第２アームの先端から突出し、第２アームに対して直線運動を行う第３アームと、その第３アームの先端に取り付けられるハンドと、前記第１アームを基台に対して往復揺動駆動する駆動手段と、前記基台に、前記第１軸と同心状に固定される第１円板と、前記第２アームの基端に、前記第２軸と同心状に固定される第２円板と、前記第１円板と第２円板の外周の間に介在され、第１アームの回動に伴って第２アームを同調して回動させるトルク伝達手段と、第３アームを伸縮駆動する伸縮駆動手段と、前記第１アームの回動に伴って第３アームの先端が略直線状に移動するように制御する制御手段とを備えていることを特徴としている。
【００１７】
また、前記ハンドを第２アームに対して回動させるチルト機構を備えているものが好ましい（請求項５）。
【００１８】
前記第１円板および第２円板がピニオンであり、前記トルク伝達手段がそれらのピニオンと噛み合うラックを備えているものが好ましい（請求項６）。その場合、前記ラックが第１軸と第２軸を結ぶ線の両側に左右一対で配置され、かつ、少なくとも一方のピニオンが他方のピニオンとの距離の変化を許容するように設けられると共に、前記一方のピニオンが他方のピニオンから離れる方向または近づく方向に付勢されているものが一層好ましい（請求項７）。
【００１９】
本発明の大型搬送装置（請求項８）は、加工機械の左右に一対で配置される前記いずれかの搬送装置と、それらの搬送装置のハンド同士を連結するビームと、そのビームに設けられるワーク保持手段とを備え、前記左右の搬送装置の第１軸同士および第２軸同士がそれぞれ同軸に配置されると共に、第１軸および第２軸がワークの搬送方向に対して直角に、かつ水平方向に延びており、第１アームの長さおよび第２アームの長さが左右の搬送装置で同一で、駆動手段同士が同調して作動するように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の搬送装置（請求項１）は、第１アームと第２アームの長さが異なるので、基台を搬送ラインに合わせる必要がなく、適切な位置に設置することができる。しかも第１アームと第２アームの長さが異なるにも関わらず、第１円板と第２円板の比率を第１アームの回動と同調して第２アームが回動するとき、第２アームの先端が略直線状に移動するように定められているので、従来の搬送装置と同様の搬送を行うことができる。
【００２１】
前記第１円板の固定角度を調節する第２アームの角度調節機構を備えている搬送装置（請求項２）は、固定角度を調節して第２アームの位相をずらせることにより、ハンドの移動軌跡を基準位置に対して傾斜させることができる。
【００２２】
また、前記第１アームの回動に関わらず、前記ハンドを静止座標に対して常時所定の角度に維持する平行移動機構を備えているもの（請求項３）は、ハンドを移動したときにワークの姿勢が変わらないため、ハンドや位置決め治具などの設計が容易である。
【００２３】
本発明の搬送装置の第２の態様（請求項４）は、関節式の第１アームと第２アームによって基本的な動きが達成されるので、迅速な直線移動が可能である。さらに第２アームの先端から第３アームが出没することにより、金型を回避するなどの細かな動作を行わせることができる。さらに前記ハンドを第２アームに対して回動するチルト機構を備えているもの（請求項５）は、搬送中のワークの角度と治具などに載せるときのワークの角度を変えることができる。そのため、搬送に適切な角度で搬送して、載置に適切な角度で載置することができる。
【００２４】
前記第１円板および第２円板がピニオンであり、前記トルク伝達手段がそれらのピニオンと噛み合うラックを備えているもの（請求項６）は、ベルトを用いるものに比してトルク伝達力を大きくすることができる。前記ラックが第１軸と第２軸を結ぶ線の両側に左右一対で配置され、かつ、少なくとも一方のピニオンが他方のピニオンとの距離の変化を許容するように設けられると共に、前記一方のピニオンが他方のピニオンから離れる方向または近づく方向に付勢されているもの（請求項７）は、第１アームが一方に回動したとき、バックラッシュがない側のラックを介して第１ピニオンから第２ピニオンに動力を伝え、他方に回動したとき、その向きではバックラッシュがない他方のラックを介して動力を伝える。そのため、第１アームの回動の向きが変化したとき、バックラッシュに基づく振動を抑制することができる。
【００２５】
本発明の大型搬送装置（請求項８）は、加工機械の左右に一対で配置される搬送装置が協調して１枚あるいは１個のワークを搬送するので、１基当たりが負担する重量が少なくて済む。さらにワークの端部分を安定して保持することができ、ハンドに加わる負荷トルクも小さくて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
つぎに図面を参照しながら本発明の搬送装置の実施の形態を説明する。図１は本発明の搬送装置の一実施形態を示す側面断面図、図２ａおよび図２ｂはそれぞれその搬送装置の簡略化した正面図および作動状態を示す正面図、図３は図１のアームの作動状態を示すスケルトン図、図４は図２ａの状態から第２アームのみを回動させた状態を示す正面図、図５は図４の状態からのアームの作動状態を示すスケルトン図、図６ａは本発明に関わるチルト機構の一実施形態を示す正面図、図６ｂおよび図６ｃはそのチルト機構の作動状態説明図、図７ａは本発明に関わるチルト機構の他の実施形態を示す正面図、図７ｂおよび図７ｃはそのチルト機構の作動状態説明図、図８、図９および図１０はそれぞれ本発明の大型搬送装置の一実施形態を示す正面図、平面図および側面図、図１１ａ、図１１ｂおよび図１１ｃはそれぞれ本発明に関わる第１アームの動力伝達機構の他の実施形態を示す概略説明図、図１２ａおよび図１２ｂはそれぞれ本発明に関わる第１アームの動力伝達機構のさらに他の実施形態を示す概略説明図、図１３ａおよび図１３ｂは本発明の搬送装置に関わる伸縮アームの実施形態を示す正面図および側面図、図１４ａはその伸縮アームの背面図、図１４ｂはその伸縮アームの第３アームの内部構造を示す正面図、図１５は図１３ａの伸縮アームを備えた搬送装置の実施形態を示す正面図、図１６はその搬送装置の作動状態を示す側面図である。
【００２７】
図１に示す搬送装置１０は、基台１１と、その基台に対して下端が回動自在に設けられ、基準位置では上向きに延びている第１アーム１２と、その第１アームの上端に回動自在に設けられ、基準位置では下向きに延びている第２アーム１３と、その前記第２アームの先端に取り付けられるハンド１４と、第１アーム１２を基台１１に対して往復揺動駆動する第１モータＭ１とを備えている。この実施形態では第１アーム１２の回動中心（第１軸）Ｊ１および第２アーム１３の回動中心（第２軸）Ｊ２はそれぞれ水平で、かつ、互いに平行である。
【００２８】
さらにこの搬送装置１０では、第１アーム１２の回動に同調して第２アーム１３を回動させる同調回動機構１５として、図２ａに示すように、基本的に基台１１に対して動かないように設置される第１ピニオン１６と、第２軸Ｊ２廻りに回動自在に設けられ、第２アーム１３に固定されている第２ピニオン１７と、それらのピニオン１６、１７と噛み合い、第１アーム１２に沿って上下に移動する左右一対のラック１８、１９とが設けられている。ただしラック１８、１９は左右何れかの１本であってもよい。
【００２９】
なお、図１に示すように、第１ピニオン１６は、後述する第２アーム角度調整機構２０の構成要素である第２モータＭ２を介して基台１１に取り付けられており、第２モータＭ２が回転しない限り、回転しない。また、ラック１８、１９は、ピニオン１６、１７と噛み合う部位のみに歯１８ａ、１９ａが形成され、第１アーム１２によって摺動自在に支持されている。
【００３０】
また、この搬送装置１０では、第２アーム１３の長さＬ２（第２アームの回動中心Ｊ２とハンド１４の距離）は第１アーム１２の長さＬ１（第１軸Ｊ１、第２軸Ｊ２間の距離）よりも短く、第１アーム１２の長さＬ１のほぼ１／２である。そして第２ピニオン１７の直径Ｄ２（ピッチ円の直径）は、第１ピニオン１６の直径Ｄ１（ピッチ円の直径）のほぼ９／２３と、１／２より小さくしている。
【００３１】
上記のように構成される搬送装置１０は、第１モータＭ１が一方向に回転すると、第１モータＭ１の出力軸に連結されている第１アーム１２が第１軸Ｊ１廻りに、たとえば図２ｂのように時計方向に角度θ１だけ回動する。なお、符号Ｋは鉛直方向の基準線である。そのとき、第１ピニオン１６は回転しないので、第１アーム１２に支持されている一方のラック１８が第１アーム１２の基部側に下がり、他方のラック１９は先端側に上がるように直線移動する。そしてラック１８、１９の逆方向の移動に伴い、第２ピニオン１７が反時計方向に鉛直線に対する角度θ２まで回動する。なお、符号２２は床面である。
【００３２】
このときの第２アーム１３の先端の高さＨ（第１軸Ｊ１とハンド１４の間の上下の距離）は、
Ｈ＝Ｌ１cosθ１−Ｌ２cosθ２
となる。そして第１ピニオン１６と第２ピニオン１７の直径の比率Ｄ１／Ｄ２をｉとすると（Ｄ１／Ｄ２＝ｉ）、
θ２＝ｉθ１−θ１
であるので、
Ｈ＝Ｌ１cosθ１−Ｌ２cos（ｉθ１−θ１）
となる。この高さＨと第１アームの角度θ１との関係をグラフにすると、図２ｂおよび図３の一点鎖線Ｐのように、ほぼ水平線に近くなる。
【００３３】
第１アーム１２と第２アーム１３の長さが等しく、第２ピニオン１７の直径Ｄ２が第１ピニオン１６の直径Ｄ１の１／２であれば、特許文献１の装置のように、第２アーム１３の先端は厳密に水平に移動するが、この搬送装置１０では第１アーム１２の長さＬ１が第２アームの長さＬ２の約２倍であり、第１ピニオン１６の直径Ｄ１と第２ピニオン１７の直径Ｄ２の比率が約２３／９であるので、厳密には水平にはならず、途中では水平線からずれるが、実用上は問題はない。
【００３４】
なお、第１アーム１２の角度θ１のときの高さＨを基準位置における高さＬ１−Ｌ２と等しくするには、すなわち
Ｌ１−Ｌ２＝Ｌ１cosθ１−Ｌ２cos（ｉθ１−θ１）
とするには、
ｉ＝１＋［cos-1｛Ｌ１・（cosθ１−１）＋Ｌ２｝／Ｌ２］／θ１
とすればよい。この式から、第１アームの長さと第２アームの長さ、ならびに最終角度θ１に基づいて、第１ピニオンと第２ピニオンの径の適切な比率を計算することができる。
【００３５】
上記のように図１および図２ａの搬送装置１０は、第２アーム１３の長さＬ２が第１アーム１２の長さＬ１より短いにも関わらず、第１ピニオン１６の直径Ｄ１と第２ピニオン１７の直径Ｄ２の比率を適切に選択しているので、図２ｂおよび図３に示すように、第２アーム１３の先端のハンド１４をほぼ水平に移動させることができる。さらに図２ｂから分かるように、第１アーム１２を基準線Ｋに対して大きく揺動させた状態では、第２アーム１３が鉛直線Ｋ２に対してさらに大きく揺動する。そのため、第２アーム１３の先端に設けたハンド１４は、プレス機械の上型と下型の間など、狭いところからワークを取り出したり、ワークを供給したりすることが容易である。なお、図２ｂの状態から第１モータＭ１を逆転させると、同一の軌跡を経由して図２ａの状態に戻る。
【００３６】
図３の場合は、第１アーム１２を基準線Ｋから前側と後ろ側に、同一角度だけ揺動させている。このように前後に揺動させることにより、たとえば左端の前工程のプレスで成形したワークを、次のプレスの金型まで移動させることができる。ただし第１アーム１２の揺動角度は、前後で同一にする必要はなく、搬送しようとするワークの形態、ワークを取り出す治具ないし金型、ワークを載せる次の工程の治具ないし金型に応じて適切に選択することができる。
【００３７】
上記のように第２アーム１３の長さを短くすると、図１のように基台１１を床面２２に設置しても、床面より高い搬送レベルでワークを搬送することができる。そのため、たとえば加工機械のワーク設置高さ（たとえば金型上面の高さ）が床面より高い場合でも、基台１１を高くする必要がなく、安定して設置することができる。また、先端に近く、大きく動く第２アーム１３を軽くできるので、全体のイナーシャが小さくなり、第１モータＭ１の動力を小さくすることができる。
【００３８】
つぎに図１および図４を参照して、第２アームの角度調整機構２０を説明する。この第２アームの角度調整機構２０は、第１ピニオン１６に第２モータＭ２を接続して、第１アーム１２が静止している状態で第２アーム１３のみ所定のθ３だけ進ませたり、遅らせたりするものである。第２アーム１３の位相をθ３だけ進ませておくと、第１モータＭ１を駆動して第１アーム１２を回動させたとき、図５に一点鎖線Ｐ２で示すように、第２アーム１３の先端のハンド１４は傾斜した搬送ラインに沿って移動する。したがって途中に邪魔な物がある場合は、その物との干渉を避けた経路で搬送させることができる。逆に移動を遅らせて搬送させると、想像線Ｐ３で示すように、逆向きに傾斜した搬送ラインとなる。
【００３９】
つぎに図１および図６ａを参照して、ハンドの平行移動機構２４と、チルト機構２５を説明する。図１および図６ａに示すように、第１軸Ｊ１と同心状に第１ギヤ２６が設けられている。この第１ギヤ２６は、リンク式のトルク伝達機構２７を介して、第２軸Ｊ２と同心状に回動自在に設けられた第２ギヤ２８と連結されている。トルク伝達機構２７は、それぞれ第１アーム１２によって支持される軸２９、３０廻りに回転自在に設けられる半円状のセクタギヤ３１、３２と、それらのセクタギヤ３１、３２同士を連結するリンク３３とからなる。リンク３３は左右一対の２本としているが、１本でもよい。またリンク式のトルク伝達機構２７に変えて、チェーン、プーリ、タイミングプーリなど、他のトルク伝達機構を採用することもできる。
【００４０】
他方、第２アーム１３の先端のハンド１４は、軸３４によって第２アーム１３に回動自在に支持されている。そして前述の第２ギヤ２８には、第１タイミングプーリ３５が共廻りするように連結され、軸３４には第２タイミングプーリ３６が共廻りするように固定され、タイミングプーリ（歯付きプーリ）３５、３６同士はタイミングベルト（歯付きベルト）３７で巻き掛け連結されている。また、第１ギヤ２６と第２ギヤ２８のギヤ比は１であり、第１タイミングプーリ３５と第２タイミングプーリ３６のギヤ比も１である。それによって上記の第１ギヤ２６、トルク伝達機構２７、第２ギヤ２８、第１タイミングプーリ３５、タイミングベルト３７および第２タイミングプーリ３６はハンドの平行移動機構２４を構成している。
【００４１】
さらにこの搬送装置１０では、基台１１に第３モータＭ３を設け、その第３モータＭ３の出力軸に結合した駆動ギヤ３８と前記第１ギヤ２６とを噛み合わせてハンドのチルト機構を構成している。
【００４２】
上記のように構成される搬送装置１０では、第３モータＭ３を停止させた状態で第１アーム１２が角度θ１だけ回動すると、第１ギヤ２６は静止しているので、第１アーム１２に対しては第１ギヤ２６は逆方向に角度θ１だけ回動する（図６ｂ参照）。その回動はトルク伝達機構２７を介して第２ギヤ２８に伝えられ、第２ギヤ２８も第１アーム１２に対して逆方向に角度θ１だけ回動する。したがって第２ギヤ２８は静止座標に対しては回動しない。第２ギヤ２８の動きは第１タイミングプーリ３５、タイミングベルト３７および第２タイミングプーリ３６を介してハンド１４の軸３４に伝えられ、この軸３４も前述と同様に静止座標に対して回動しない。したがって第１アーム１２が揺動し、それに伴って第２アーム１３が揺動しても、ハンド１４は元の角度を維持したままほぼ水平に移動する（図６ｂ参照）。それによりハンド１４に保持されるワークは姿勢を変えずに搬送され、平行移動機能が達成される。
【００４３】
ワークの取り出し時、あるいは供給時にワークの角度を変えたい場合は、チルト機構を利用する。すなわち第１アーム１２がいずれかの位置にあるとき、第３モータＭ３を回転させ、駆動ギヤ３８を回転させる。その回転は第１ギヤ２６に伝えられ、トルク伝達機構２７、第２ギヤ２８、第１タイミングプーリ３５、タイミングベルト３７および第２タイミングプーリ３６を介してハンド１４の軸３４に伝えられ、ハンド１４が所定の第１ギヤ２６と同じ角度だけ回動する（図６ｃ参照）。これにより必要に応じてワークの姿勢を変えることができる。
【００４４】
図６ａの平行移動機構およびチルト機構では、第１ギヤ２６と第２ギヤ２８の間に２個の半円状のセクタギヤ３１、３２を備えたトルク伝達機構２７を介在させているが、図７ａに示すように、第１ギヤに変わる半円形のセクタギヤ２６ａおよび第２ギヤに変わる回転リンク２８ａを、リンク３３で直接連結することもできる。図６ａあるいは図７ａの平行移動機構は、ワークの搬送姿勢を一定とするほうが都合がよいので、通常は標準装備とするが、第２アームの調整機構およびチルト機構は、とくに必要でない場合もあり、第２モータＭ２、第３モータＭ３が追加になるので、通常はオプションとする。
【００４５】
つぎに図８〜１０を参照して、本発明の大型搬送装置の実施形態を説明する。図８の大型搬送装置４０は、図１の搬送装置１０を左右一対で、間隔をあけて配置すると共に、ハンドとして共通の搬送ビーム４１を用いている。実際にワークを保持するバキュームカップあるいはグリッパは、その搬送ビーム４１に着脱自在に取り付ける。また、この実施形態では左右の搬送装置１０は面対称としており、基台１１は共通の大型のものを用いている。第２アーム調整機構およびチルト機構は備えていない。第１モータＭ１の出力軸４２と第１アーム１２の基部とは、図９に示すように、出力軸４２に固定した駆動ギヤ４３と第１アーム１２に固定した従動ギヤ４４とによって連結されている。
【００４６】
この大型搬送装置４０の動作は図１０に示すように図１の搬送装置１０と実質的に同一であり、左右の搬送装置１０が共同して１個の比較的大きいワークを搬送することができる。この大型搬送装置４０においても、図３の場合と同様に、第１アーム１２を左右に揺動して搬送距離を長くすることができ、ワークの取り出しおよび供給位置では第２アーム１３の傾斜角度が小さくなるので、ワークの取り出し・供給が容易である。
【００４７】
前記実施形態では、第１ピニオンから第２ピニオンへの動力の伝達をラックによって行っているが、図１１ａに示すように、ギヤ列４５によって動力伝達を行うこともできる。また、図１１ｂに示すように、プーリ４６、４７とベルト４８、あるいはタイミングプーリとタイミングベルトで行うこともでき、さらにスプロケットとチェーンによって行うこともできる。
【００４８】
図１１ｃの第１アーム５０では、第２ピニオン１７が第１アーム５０に対し、アームの軸線方向にいくらか移動自在に設けられ、バネ５１によって第１ピニオン１６側に付勢されている。この第１アーム５０では、左右のラック１８、１９の歯の上面と第２ピニオン１７の歯の下面との間にクリアランスがなく、左右のラック１８、１９の歯の下面と第２ピニオン１７の歯の上面との間にクリアランスが寄せられている。また、左右のラック１８、１９の歯の下面と第１ピニオン１６の歯の上面との間にクリアランスがなく、左右のラック１８、１９の歯の上面と第１ピニオン１６の歯の下面との間にクリアランスが寄せられている。
【００４９】
理解しやすいように、第１ピニオン１６が回転すると考えると、第１ピニオン１６が時計回りに回転するときは、第１ピニオン１６の左側、左側のラック１８および第２ピニオン１７の左側は、付勢力に抗してクリアランスなしで動力を伝え、第２ピニオン１７を時計方向に回転させる。そのとき、第１ピニオン１６の歯の下面と右側のラック１９の歯の上面との間、および第２ピニオン１７の歯の上面と右側のラック１９の歯の下面との間にはクリアランスがあるので、右側のラック１９経由では動力を伝えない。逆に第１ピニオン１６が反時計方向に回転するときは、前述と逆に、第１ピニオン１６の右側、右側のラック１９および第２ピニオン１７の右側が付勢力に抗してクリアランスなしで動力を伝え、左側のラック１８経由では動力を伝えない。
【００５０】
このように第１ピニオン１６の回転方向に応じて、左右のラック１８、１９が交互に動力伝達するので、第１ピニオン１６の回転がいずれの向きになっても、いずれかのラックとピニオンとがクリアランス無しで動力伝達をする。したがって、第１ピニオン１６の回転の向きが変わるとき、すなわち、第１アーム５０の揺動の方向が変わるときにバックラッシュが生じない。それにより第２アームの振動が抑制される。この作用効果は、第２ピニオン１７が第１アーム５０の先端側、すなわち第１ピニオンと反対側に付勢されている場合も同様である。また、第１ピニオン１６を第２ピニオン１７側に、またはその逆方向に付勢してもよい。付勢手段としては、バネ５１のほか、エアシリンダを利用したガススプリングなども使用できる。
【００５１】
図１２ａおよび図１２ｂはそれぞれバックラッシュ無しで駆動する機構の他の実施形態を示している。図１２ａの機構５３では、第１ピニオン１６と中間ピニオン５２の両側にラック１８、１９が噛み合っており、第１ピニオン１６は前述の実施形態と同様、中間ピニオン５２側にバネ５６ａなどの付勢手段で付勢されている。そして中間ピニオン５２に左右一対のアイドルギヤ５４、５５が噛み合うと共に、それらのアイドルギヤ５４、５５に第２ピニオン１７が噛み合っている。さらに左右のアイドルギヤ５４、５５は互いに離れる方向にバネ５６ｂなどの付勢手段で付勢されている。この機構５３においても、第１ピニオン１６が時計方向に回転するときは、左側のラック１８および左側のアイドルギヤ５４を介して第２ピニオン１７にクリアランス無しで動力が伝達され、反時計方向に回転するときは、右側のラック１９および右側のアイドルギヤ５５を介してクリアランス無しで動力伝達される。したがって前述と同様に、第１アームの揺動の向きが変化するとき、バックラッシュが生じない。
【００５２】
図１２ｂの機構５７では、第１アーム１２に対し、従動ギヤ５８が回転しないように固定されている。そして第１モータで駆動される駆動ギヤ５９の回転は、それぞれ第１アーム１２に回転自在に設けられる左右の中間ピニオン６０、６１を介して従動ギヤ５８に動力伝達する。なお、それぞれの中間ピニオン６０、６１は、駆動ギヤ５９と噛み合う大径ギヤ６０ａ、６１ａと、従動ギヤ５８と噛み合う小径ギヤ６０ｂ、６１ｂとを共廻りするように固定したものである。
【００５３】
この機構５７において、駆動ギヤ５９が一方に回転するときに、左の中間ピニオン６０を介してバックラッシュなしに従動ギヤ５８に回転を伝達するように、駆動ギヤ５９と大径ギヤ６０ａ、および小径ギヤ６０ｂと従動ギヤ５８のバックラッシュの方向を決め、かつ、駆動ギヤ５９が逆方向に回転するときに、右の中間ピニオン６１を介してバックラッシュなしに従動ギヤ５８に回転を伝達するように、駆動ギヤ５９と大径ギヤ６１ａ、および小径ギヤ６１ｂと従動ギヤ５８のバックラッシュの方向を調整すれば、図１２ａの場合と同様に、第１モータの回転を、いずれの回転方向に対してもバックラッシュ無しで伝達することができ、第１アームの揺動方向が変化する場合でも振動を抑制することができる。
【００５４】
図１３ａ、図１３ｂに示す伸縮アーム６２は、図１、図２の搬送装置１０の第２アーム１３に相当するもので、伸縮機構を設けている。この伸縮アーム６２は、第１アーム１２に回動自在に取り付けられる角筒状のアームホルダ６３と、そのアームホルダに対して摺動自在に収容される摺動アーム６４とを備えている。アームホルダ６３を第２アームと考えれば、摺動アーム６４は第２アームに対して摺動自在に設けられる第３アームとなる。図１５に示すように、アームホルダ６３の上端の裏面側に、第１アーム１２の第２ピニオン１７の軸１７ａが固定される。
【００５５】
また、図１３ｂに示すように、アームホルダ６３の側面には開口６５が形成されており、摺動アーム６４の側面に固定されるナットホルダ６６がその開口６５から突出している。なお、図１３ｂでは理解しやすいように、ナットホルダ６６は省略している。アームホルダ６３の側面には、上下のブラケット６７、６８が取り付けられ、それらのブラケット６７、６８がスクリューシャフト６９を回転自在に支持している。スクリューシャフト６９の上端は、第４モータＭ４の出力軸と連結されている。ナットホルダ６６には、そのスクリューシャフト６９と螺合するナット７０が固定されている。図１３ｂではスクリューシャフト６９や第４モータＭ４なども省略している。
【００５６】
このように構成される伸縮アーム６２は、第４モータＭ４が一方向に回転するとスクリューシャフト６９が回転し、そのスクリューシャフトと螺合しているナット７０が取り付けられている摺動アーム６４が下降し、先端がアームホルダ６３の下端からさらに突出するように移動する。それにより伸縮アーム６２が伸びる。ただしこの実施形態ではアームホルダ６３の上端から摺動アーム６４の上部が常時突出しているので、ここでいう「伸びる」とは、アームホルダ６３の回動中心（第２軸Ｊ２）と摺動アーム６４の先端との間の距離の意味であり、実質的な伸縮アーム６２全体の長さ（摺動アーム６４の長さ）は変わらない。第４モータＭ４が逆方向に回転すると、摺動アーム６４が上昇し、その先端が引っ込む方向に移動する。それにより伸縮アーム６２が縮む。
【００５７】
図１３ａの符号７１は、摺動アーム６４の重量をキャンセルするため、摺動アーム６４を上向きに付勢するバランスシリンダである。スプリングを採用することもできる。スクリューシャフト６９およびナット７０としては、摩擦力を低減するため、ボールネジおよびボールナットを採用するのが好ましい。アームホルダ６３と摺動アーム６４の摺動部分の構造は、図１４ａに示すように、アームホルダ６３に固定したリニアモーションベアリング（リニアボールベアリング）７２と、摺動アーム６４に固定したリニアモーションレール（ＬＭレール）７３とによって構成するのが好ましい。この場合、回転方向のトルクを受けるため、２本のリニアモーションレール７３を採用している。
【００５８】
図１４ａ〜ｂの伸縮アーム６２では、図６ａなどのハンド１４を平行に維持する平行移動機構２４や、第１アーム１２側から駆動するチルト機構を設けることができないため、図１４ｂに示すように摺動アーム６４に独立したチルト機構７４を設けている。このチルト機構７４は、摺動アーム６４の上端および下端に回転自在に設けた第１ギヤ７５および第２ギヤ７６と、第１ギヤ７５と第２ギヤ７６の間でトルク伝達するトルク伝達機構７７と、第１ギヤ７５を回転駆動する第５モータ（図１３ｂの符号Ｍ５）と、第２ギヤ７６と連結されるハンドホルダ７８とからなる。
【００５９】
前記トルク伝達機構７７は、第１ギヤ７５と噛み合う半円状のセクタギヤ７９と、第２ギヤ７６と噛み合うセクタギヤ８０と、それらのセクタギヤ７９、８０同士を連結するリンク８１とからなる。ただしプーリとベルト、とくにタイミングプーリとタイミングベルト、あるいはスプロケットとチェーンなど、他のトルク伝達機構を採用することもできる。また、第４モータＭ４および第５モータＭ５は、軽量化のため、エアモータあるいは油圧モータなど、流体モータを採用することもできる。
【００６０】
上記のように構成されるチルト機構７４は、第５モータＭ５が一方向に回転すると、第１ギヤ７５、トルク伝達機構７７，第２ギヤ７６を介してハンドホルダ７８が回動してバキュームカップを保持するハンド１４の傾きを制御することができる。第５モータＭ５の制御は、伸縮アーム６２の角度、すなわちアームホルダ６３の傾きに合わせて常時ハンド１４の傾きを水平に保持するために使用するほか、金型やプレス機械との干渉を避けるために、ハンド１４を傾けるために使用することができる。
【００６１】
図１５および図１６に示す搬送装置８２は、図１とほぼ同様の、基台に対して第１軸Ｊ１回りに回動自在に設けた第１アーム１２と、その第１アーム１２の先端に第２軸Ｊ２回りに回動自在に設けた伸縮アーム６２とを備えている。伸縮アーム６２の長さは自由に伸縮するので、図１の搬送装置１０の場合のように、第１アーム１２と伸縮アーム６２の長さの比率、および第１ピニオン１６と第２ピニオン１７の直径の比率はそれほど重要でない。そのため、たとえば伸縮アーム６２が縮んでいるときの長さＬ３（第２軸Ｊ２とハンドホルダの回動軸Ｊ３の距離）を第１アーム長さＬ１と同一とし、第１ピニオン（第１セクタギヤ）１６の直径と第２ピニオン１７の直径の比率を２：１にすることもできる。また、図１６に示すように、伸縮アーム６２の長さＬ３を第１アーム１２の長さＬ１より常時長くしてもよい。さらに通常は短くしておき、必要なときに伸ばすようにしてもよい。その場合は瞬間的に第１アーム１２の長さＬ１と同一長さの状態を経由するが、基本的には異なる長さである。
【００６２】
図１５、図１６の搬送装置８２においても、図１および図２の場合と同様に、第１ピニオン１６と第２ピニオン１７を左右一対のラックでトルク伝達させることができる。図１６では、第１ピニオン１６と第１アーム１２の上部に設けた同径の中間ピニオン５２とを図示しない左右一対のラックで連結し、左右一対のアイドルギヤ５４、５５を介して中間ピニオン５２とアームホルダ６３に固定した第２ピニオン１７とを連結している。ラックおよびアイドルギヤ５４、５５を左右一対で設けるのは、バックラッシュをゼロにするためである。
【００６３】
上記のように構成される搬送装置８２は、たとえば図１６に示すように、第１アーム１２が中央の基準位置にあるときは伸縮アーム６２を縮めておき、上流側のプレス機械にワークを取りに行くときに（図１６の左側）、伸縮アーム６２を伸ばす。そしてワークを取り出した後、基準位置を通るときに伸縮アーム６２を縮め、下流側のプレス機械にワークを置きに行くとき（図１６の右側）、再び伸縮アーム６２を伸ばす。そして基準位置に戻るときに、伸縮アーム６２を縮める。それにより、想像線で示す上流側および下流側のプレス機械の金型に対し、上方から接近することができ、上方に離脱することができる。そのため、金型からのワークの取り出しおよび金型へのワークの供給がスムーズになる。金型の近くに突起などの障害物がある場合は、図１６の符号８３で示すように、ハンド１４の移動の軌跡を部分的に上昇させて、障害物を越えさせることもできる。とくにワークを保持している状態では、ワークが金型などと干渉しないように、ハンド１４の移動軌跡を選択する。
【００６４】
第１アーム１２を回動させる第１モータＭ１と、摺動アーム６４を移動させる第４モータＭ４とは、上記の２次元軌跡を実現するように、コンピュータで制御する。また、図１４ｂのチルト機構７４の第５モータＭ５の回転も第１アーム１２の回動と電気的に同調するように制御する。ただし搬送の基本的な運動は第１アーム１２の第１軸Ｊ１回りの回動と、第１アーム１２と機械的に連結されているアームホルダ６３の第２軸Ｊ２回りの回動に基づくので、摺動アーム６４の移動量は少なくて済む。そのため、特許文献６の搬送装置に比して、ワークを迅速に、かつ、安全に搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の搬送装置の一実施形態を示す側面断面図である。
【図２】図２ａおよび図２ｂはそれぞれその搬送装置の簡略化した正面図および作動状態を示す正面図である。
【図３】図１のアームの作動状態を示すスケルトン図である。
【図４】図２ａの状態から第２アームのみを回動させた状態を示す正面図である。
【図５】図４の状態からのアームの作動状態を示すスケルトン図である。
【図６】図６ａは本発明に関わるチルト機構の一実施形態を示す正面図、図６ｂおよび図６ｃはそのチルト機構の作動状態説明図である、
【図７】図７ａは本発明に関わるチルト機構の他の実施形態を示す正面図、図７ｂおよび図７ｃはそのチルト機構の作動状態説明図である。
【図８】本発明の大型搬送装置の一実施形態を示す正面図である。
【図９】図８の大型搬送装置の平面図である。
【図１０】図８の大型搬送装置の側面図である。
【図１１】図１１ａ、図１１ｂおよび図１１ｃはそれぞれ本発明に関わる第１アームの動力伝達機構の他の実施形態を示す概略説明図である。
【図１２】図１２ａおよび図１２ｂはそれぞれ本発明に関わる第１アームの動力伝達機構のさらに他の実施形態を示す概略説明図である。
【図１３】図１３ａおよび図１３ｂは本発明の搬送装置に関わる伸縮アームの実施形態を示す正面図および側面図である。
【図１４】図１４ａはその伸縮アームの背面図、図１４ｂはその伸縮アームの第３アームの内部構造を示す正面図である。
【図１５】図１３ａの伸縮アームを備えた搬送装置の実施形態を示す正面図である。
【図１６】図１５の搬送装置の作動状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ 搬送装置
１１ 基台
１２ 第１アーム
１３ 第２アーム
１４ ハンド
Ｍ１ 第１モータ
Ｊ１ 第１軸
Ｊ２ 第２軸
１５ 同調回動機構
１６ 第１ピニオン
１７ 第２ピニオン
１８ ラック（左）
１８ａ 歯
１９ ラック（右）
１９ａ 歯
２０ 第２アーム角度調整機構
Ｍ２ 第２モータ
Ｌ１ 第１アームの長さ
Ｌ２ 第２アームの長さ
Ｄ１ 第１ピニオンの直径
Ｄ２ 第２ピニオンの直径
Ｋ 基準線
２２ 床面
Ｋ２ 鉛直線
Ｐ 搬送ライン
２４ 平行移動機構
２５ チルト機構
２６ 第１ギヤ
２７ トルク伝達機構
２８ 第２ギヤ
２９、３０ 軸
３１、３２ セクタギヤ
３３ リンク
３４ 軸
３５ 第１タイミングプーリ
３６ 第２タイミングプーリ
３７ タイミングベルト
Ｍ３ 第３モータ
３８ 駆動ギヤ
４０ 大型搬送装置
４１ 搬送ビーム
４２ 出力軸
４３ 駆動ギヤ
４４ 従動ギヤ
４５ ギヤ列
４６、４７ プーリ
４８ ベルト
５０ 第１アーム
５１ バネ
５２ 中間ピニオン
５３ 機構
５４、５５ アイドルギヤ
５６ バネ
５７ 機構
５８ 従動ギヤ
５９ 駆動ギヤ
６０、６１ 中間ピニオン
６０ａ、６１ａ 大径ギヤ
６０ｂ、６１ｂ 小径ギヤ
６２ 伸縮アーム
６３ アームホルダ
６４ 摺動アーム
６５ 開口
６６ ナットホルダ
６７、６８ ブラケット
６９ スクリューシャフト
Ｍ４ 第４モータ
７０ ナット
７１ バランスシリンダ
７２ リニアモーションベアリング
７３ リニアモーションレール
７４ チルト機構
７５ 第１ギヤ
７６ 第２ギヤ
７７ トルク伝達機構
Ｍ５ 第５モータ
７８ ハンドホルダ
７９、８０ セクタギヤ
８１ リンク
８２ 搬送装置
８３ ハンドの移動軌跡
【技術分野】
【０００１】
本発明は搬送装置、とくにプレス機械への半加工品の供給および取り出しに用いられる搬送装置および２基の搬送装置で大きいワークを広い間隔をあけた２個所以上で保持して搬送する大型搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開昭５２−１２１２６２号公報
【特許文献２】特開平６−１４３１８３号公報
【特許文献３】特開２０００−２３３３９３号公報
【特許文献４】特開２００２−６６９７６号公報
【特許文献５】特開２００５−２３８３８１号公報
【特許文献６】特開２００５−１６１４０６号公報
【０００３】
特許文献１には、基台に第１アームを回動自在に取り付けると共に、第１アームと同一長さの第２アームを第１アームの先端に回動自在に連結し、基台に固定した第１プーリと第２アームの基部に固定した第２プーリの間にベルトを巻き掛け、第２プーリの径を第１プーリの径の１／２とし、モータで第１アームを往復揺動させる関節タイプのロボットの腕操作装置が開示されている。このものはモータの往復駆動により、第１アームを揺動させ、プーリおよびベルトで同調して第２アームを第１アームと同一角度だけ揺動させることにより、第２アームの先端に取り付けた把持具を往復直線移動させことができる。
【０００４】
さらに特許文献１には、基台に固定した固設プーリと、第２プーリと同軸で第１プーリと同径の中間プーリとの間にベルトを巻き掛け、中間プーリと同径の従動プーリを把持具に固定し、中間プーリと従動プーリとの間にベルトを巻き掛けた、把持具を平行移動させることができるものが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、特許文献１とほぼ同様の第１アームおよび第２アームを備え、基台を水平旋回させることができ、さらに第２アームと第１アームの関節部分に取り付けたモータにより、プーリおよびベルトを介して把持具を自由に回動させることができるハンドリングロボットが開示されている。
【０００６】
特許文献３には、特許文献１とほぼ同様の第１アームおよび第２アームを備え、基台に取り付けた第１モータで第１アームを回動させると共に、第２モータでプーリおよおびベルトを介して第２アームを自由に回動させることができる製品取り出し装置が開示されている。このものは、第１アームと第２アームを互いに独立して回動させる２軸制御により、第２アームの先端に取り付けたチャック部（把持具）を鉛直面内の任意の位置に、かつ、任意の軌跡で移動させることができる。たとえば、上下方向に移動させて射出成型機から成形品を取り出し、水平方向に移動させて所定位置まで水平移動させることができる。なお、第１アームと第２アームの長さは同一でなくてもよい。
【０００７】
特許文献４には、第１アームと第２アームを独立して作動させる点で特許文献３とほぼ同様な基板搬送用真空ロボットが開示されている。また、特許文献５には、特許文献２とほぼ同様の水平旋回式の搬送装置で、第２アームに対してハンドの角度を独立して制御することができるチルト機構を備えたものが開示されている。
【０００８】
特許文献６には、隣接するプレス機械間に架設される一対のビームと、そのビームに沿って走行するキャリアと、そのキャリアに対して揺動自在に吊り下げられ、揺動駆動される揺動台と、その揺動台によって直線移動機構（伸縮機構）を介して設けられるフィードレバーとを備えたタンデムプレスラインにおけるワーク搬送装置が開示されている。このワーク搬送装置は、それぞれ独立して駆動されるキャリアの前後走行と、揺動台の前後の揺動と、フィードレバーの伸縮とを組み合わせてタンデムプレスラインのプレス間のワーク搬送を行う。すなわちプレス間をキャリアが移動する間に揺動台を揺動させ、その揺動に合わせてフィードレバーを伸縮させることにより、ワークを取り出す上下動、次のプレス機械までの前進、ワークをリリースするための上下動、および次のワークを取りに行く後退を順に行わせる。
【０００９】
さらに特許文献６には、揺動台から伸縮するフィードレバーの先端に、バキュームカップを備えたアームをさらに揺動自在に設けたワーク搬送装置が開示されている。また、左右一対に設けたワーク搬送装置によって左右に延びるクロスバーを支持し、そのクロスバーに設けたバキュームカップでワークを保持する大型機械のワーク搬送装置が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の装置は、比較的重いワークの搬送に適する関節式の構造を備えながら、ワークを直線的に搬送することができる利点がある。しかし第１アームの長さと第２アームの長さが同一であるので、基台の高さと搬送レベルを合わせる必要がある。そのため、基台の取付位置とワークを載置する位置、たとえばプレス機械の金型など、床より高い搬送レベルで搬送する場合は、ロボットの基台の高さを搬送レベルに合わせる必要がある。このことは、特許文献２のハンドリングロボットについて、第１アームおよび第２アームを水平軸の廻りに回動させるように変更して重量物の搬送に適合させても同様である。
【００１１】
特許文献３の製品取り出し装置は、本来、第１アームと第２アームを独立して制御するものであり、このもののアームの長さが同一でない点を特許文献１のアームを同調揺動させる装置に適用できたとしても、このままでは直線的な搬送はできない。このことは特許文献４についても同様である。また、特許文献５の搬送装置も、第１アームと第２アームの長さが等しい（段落［００１４］参照）。
【００１２】
特許文献６のワーク搬送装置は、揺動台の揺動とフィードアームの直線運動（伸縮）とを組み合わせて上下動、前進後退を行わせるため、直線運動機構に大きなストロークを要し、高速搬送に適さない。
【００１３】
本発明は基台と搬送レベルとが異なる場合でも、回動連結した第１アームと第２アームを機械的に同調させてほぼ直線的にワークを高速で搬送できる搬送装置を提供することを技術課題としている。さらに本発明は、その搬送装置を利用して、重量物の搬送に適する大型搬送装置を提供することを第２の技術課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の搬送装置（請求項１）は、基台と、その基台に対して基端が第１軸まわりに回動自在に設けられる第１アームと、その第１アームの先端に、基端が前記第１軸と平行の第２軸回りに回動自在に設けられる、前記第１アームと長さが異なる第２アームと、前記第２アームの先端に取り付けられるハンドと、前記第１アームを基台に対して往復揺動駆動する駆動手段と、前記基台に、前記第１軸と同心状に固定される第１円板と、前記第２アームの基端に、前記第２軸と同心状に固定される第２円板と、前記第１円板と第２円板の外周の間に介在され、第１アームの回動に伴って第２アームを同調して回動させるトルク伝達手段とを備え、前記第１円板と第２円板の径の比率が、前記第１アームの回動に伴って同調して回動する第２アームの先端が略直線状に移動するように定められていることを特徴としている。
【００１５】
このような搬送装置においては、前記第１円板の固定角度を調節する第２アームの角度調節機構を備えているものが好ましい（請求項２）。さらに前記第１アームの回動に関わらず、前記ハンドを静止座標に対して常時所定の角度に維持する平行移動機構を備えているものが好ましい（請求項３）。
【００１６】
本発明の搬送装置の第２の態様（請求項４）は、 基台と、その基台に対して基端が第１軸まわりに回動自在に設けられる第１アームと、その第１アームの先端に、基端が前記第１軸と平行の第２軸回りに回動自在に設けられる第２アームと、その第２アームの先端から突出し、第２アームに対して直線運動を行う第３アームと、その第３アームの先端に取り付けられるハンドと、前記第１アームを基台に対して往復揺動駆動する駆動手段と、前記基台に、前記第１軸と同心状に固定される第１円板と、前記第２アームの基端に、前記第２軸と同心状に固定される第２円板と、前記第１円板と第２円板の外周の間に介在され、第１アームの回動に伴って第２アームを同調して回動させるトルク伝達手段と、第３アームを伸縮駆動する伸縮駆動手段と、前記第１アームの回動に伴って第３アームの先端が略直線状に移動するように制御する制御手段とを備えていることを特徴としている。
【００１７】
また、前記ハンドを第２アームに対して回動させるチルト機構を備えているものが好ましい（請求項５）。
【００１８】
前記第１円板および第２円板がピニオンであり、前記トルク伝達手段がそれらのピニオンと噛み合うラックを備えているものが好ましい（請求項６）。その場合、前記ラックが第１軸と第２軸を結ぶ線の両側に左右一対で配置され、かつ、少なくとも一方のピニオンが他方のピニオンとの距離の変化を許容するように設けられると共に、前記一方のピニオンが他方のピニオンから離れる方向または近づく方向に付勢されているものが一層好ましい（請求項７）。
【００１９】
本発明の大型搬送装置（請求項８）は、加工機械の左右に一対で配置される前記いずれかの搬送装置と、それらの搬送装置のハンド同士を連結するビームと、そのビームに設けられるワーク保持手段とを備え、前記左右の搬送装置の第１軸同士および第２軸同士がそれぞれ同軸に配置されると共に、第１軸および第２軸がワークの搬送方向に対して直角に、かつ水平方向に延びており、第１アームの長さおよび第２アームの長さが左右の搬送装置で同一で、駆動手段同士が同調して作動するように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の搬送装置（請求項１）は、第１アームと第２アームの長さが異なるので、基台を搬送ラインに合わせる必要がなく、適切な位置に設置することができる。しかも第１アームと第２アームの長さが異なるにも関わらず、第１円板と第２円板の比率を第１アームの回動と同調して第２アームが回動するとき、第２アームの先端が略直線状に移動するように定められているので、従来の搬送装置と同様の搬送を行うことができる。
【００２１】
前記第１円板の固定角度を調節する第２アームの角度調節機構を備えている搬送装置（請求項２）は、固定角度を調節して第２アームの位相をずらせることにより、ハンドの移動軌跡を基準位置に対して傾斜させることができる。
【００２２】
また、前記第１アームの回動に関わらず、前記ハンドを静止座標に対して常時所定の角度に維持する平行移動機構を備えているもの（請求項３）は、ハンドを移動したときにワークの姿勢が変わらないため、ハンドや位置決め治具などの設計が容易である。
【００２３】
本発明の搬送装置の第２の態様（請求項４）は、関節式の第１アームと第２アームによって基本的な動きが達成されるので、迅速な直線移動が可能である。さらに第２アームの先端から第３アームが出没することにより、金型を回避するなどの細かな動作を行わせることができる。さらに前記ハンドを第２アームに対して回動するチルト機構を備えているもの（請求項５）は、搬送中のワークの角度と治具などに載せるときのワークの角度を変えることができる。そのため、搬送に適切な角度で搬送して、載置に適切な角度で載置することができる。
【００２４】
前記第１円板および第２円板がピニオンであり、前記トルク伝達手段がそれらのピニオンと噛み合うラックを備えているもの（請求項６）は、ベルトを用いるものに比してトルク伝達力を大きくすることができる。前記ラックが第１軸と第２軸を結ぶ線の両側に左右一対で配置され、かつ、少なくとも一方のピニオンが他方のピニオンとの距離の変化を許容するように設けられると共に、前記一方のピニオンが他方のピニオンから離れる方向または近づく方向に付勢されているもの（請求項７）は、第１アームが一方に回動したとき、バックラッシュがない側のラックを介して第１ピニオンから第２ピニオンに動力を伝え、他方に回動したとき、その向きではバックラッシュがない他方のラックを介して動力を伝える。そのため、第１アームの回動の向きが変化したとき、バックラッシュに基づく振動を抑制することができる。
【００２５】
本発明の大型搬送装置（請求項８）は、加工機械の左右に一対で配置される搬送装置が協調して１枚あるいは１個のワークを搬送するので、１基当たりが負担する重量が少なくて済む。さらにワークの端部分を安定して保持することができ、ハンドに加わる負荷トルクも小さくて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
つぎに図面を参照しながら本発明の搬送装置の実施の形態を説明する。図１は本発明の搬送装置の一実施形態を示す側面断面図、図２ａおよび図２ｂはそれぞれその搬送装置の簡略化した正面図および作動状態を示す正面図、図３は図１のアームの作動状態を示すスケルトン図、図４は図２ａの状態から第２アームのみを回動させた状態を示す正面図、図５は図４の状態からのアームの作動状態を示すスケルトン図、図６ａは本発明に関わるチルト機構の一実施形態を示す正面図、図６ｂおよび図６ｃはそのチルト機構の作動状態説明図、図７ａは本発明に関わるチルト機構の他の実施形態を示す正面図、図７ｂおよび図７ｃはそのチルト機構の作動状態説明図、図８、図９および図１０はそれぞれ本発明の大型搬送装置の一実施形態を示す正面図、平面図および側面図、図１１ａ、図１１ｂおよび図１１ｃはそれぞれ本発明に関わる第１アームの動力伝達機構の他の実施形態を示す概略説明図、図１２ａおよび図１２ｂはそれぞれ本発明に関わる第１アームの動力伝達機構のさらに他の実施形態を示す概略説明図、図１３ａおよび図１３ｂは本発明の搬送装置に関わる伸縮アームの実施形態を示す正面図および側面図、図１４ａはその伸縮アームの背面図、図１４ｂはその伸縮アームの第３アームの内部構造を示す正面図、図１５は図１３ａの伸縮アームを備えた搬送装置の実施形態を示す正面図、図１６はその搬送装置の作動状態を示す側面図である。
【００２７】
図１に示す搬送装置１０は、基台１１と、その基台に対して下端が回動自在に設けられ、基準位置では上向きに延びている第１アーム１２と、その第１アームの上端に回動自在に設けられ、基準位置では下向きに延びている第２アーム１３と、その前記第２アームの先端に取り付けられるハンド１４と、第１アーム１２を基台１１に対して往復揺動駆動する第１モータＭ１とを備えている。この実施形態では第１アーム１２の回動中心（第１軸）Ｊ１および第２アーム１３の回動中心（第２軸）Ｊ２はそれぞれ水平で、かつ、互いに平行である。
【００２８】
さらにこの搬送装置１０では、第１アーム１２の回動に同調して第２アーム１３を回動させる同調回動機構１５として、図２ａに示すように、基本的に基台１１に対して動かないように設置される第１ピニオン１６と、第２軸Ｊ２廻りに回動自在に設けられ、第２アーム１３に固定されている第２ピニオン１７と、それらのピニオン１６、１７と噛み合い、第１アーム１２に沿って上下に移動する左右一対のラック１８、１９とが設けられている。ただしラック１８、１９は左右何れかの１本であってもよい。
【００２９】
なお、図１に示すように、第１ピニオン１６は、後述する第２アーム角度調整機構２０の構成要素である第２モータＭ２を介して基台１１に取り付けられており、第２モータＭ２が回転しない限り、回転しない。また、ラック１８、１９は、ピニオン１６、１７と噛み合う部位のみに歯１８ａ、１９ａが形成され、第１アーム１２によって摺動自在に支持されている。
【００３０】
また、この搬送装置１０では、第２アーム１３の長さＬ２（第２アームの回動中心Ｊ２とハンド１４の距離）は第１アーム１２の長さＬ１（第１軸Ｊ１、第２軸Ｊ２間の距離）よりも短く、第１アーム１２の長さＬ１のほぼ１／２である。そして第２ピニオン１７の直径Ｄ２（ピッチ円の直径）は、第１ピニオン１６の直径Ｄ１（ピッチ円の直径）のほぼ９／２３と、１／２より小さくしている。
【００３１】
上記のように構成される搬送装置１０は、第１モータＭ１が一方向に回転すると、第１モータＭ１の出力軸に連結されている第１アーム１２が第１軸Ｊ１廻りに、たとえば図２ｂのように時計方向に角度θ１だけ回動する。なお、符号Ｋは鉛直方向の基準線である。そのとき、第１ピニオン１６は回転しないので、第１アーム１２に支持されている一方のラック１８が第１アーム１２の基部側に下がり、他方のラック１９は先端側に上がるように直線移動する。そしてラック１８、１９の逆方向の移動に伴い、第２ピニオン１７が反時計方向に鉛直線に対する角度θ２まで回動する。なお、符号２２は床面である。
【００３２】
このときの第２アーム１３の先端の高さＨ（第１軸Ｊ１とハンド１４の間の上下の距離）は、
Ｈ＝Ｌ１cosθ１−Ｌ２cosθ２
となる。そして第１ピニオン１６と第２ピニオン１７の直径の比率Ｄ１／Ｄ２をｉとすると（Ｄ１／Ｄ２＝ｉ）、
θ２＝ｉθ１−θ１
であるので、
Ｈ＝Ｌ１cosθ１−Ｌ２cos（ｉθ１−θ１）
となる。この高さＨと第１アームの角度θ１との関係をグラフにすると、図２ｂおよび図３の一点鎖線Ｐのように、ほぼ水平線に近くなる。
【００３３】
第１アーム１２と第２アーム１３の長さが等しく、第２ピニオン１７の直径Ｄ２が第１ピニオン１６の直径Ｄ１の１／２であれば、特許文献１の装置のように、第２アーム１３の先端は厳密に水平に移動するが、この搬送装置１０では第１アーム１２の長さＬ１が第２アームの長さＬ２の約２倍であり、第１ピニオン１６の直径Ｄ１と第２ピニオン１７の直径Ｄ２の比率が約２３／９であるので、厳密には水平にはならず、途中では水平線からずれるが、実用上は問題はない。
【００３４】
なお、第１アーム１２の角度θ１のときの高さＨを基準位置における高さＬ１−Ｌ２と等しくするには、すなわち
Ｌ１−Ｌ２＝Ｌ１cosθ１−Ｌ２cos（ｉθ１−θ１）
とするには、
ｉ＝１＋［cos-1｛Ｌ１・（cosθ１−１）＋Ｌ２｝／Ｌ２］／θ１
とすればよい。この式から、第１アームの長さと第２アームの長さ、ならびに最終角度θ１に基づいて、第１ピニオンと第２ピニオンの径の適切な比率を計算することができる。
【００３５】
上記のように図１および図２ａの搬送装置１０は、第２アーム１３の長さＬ２が第１アーム１２の長さＬ１より短いにも関わらず、第１ピニオン１６の直径Ｄ１と第２ピニオン１７の直径Ｄ２の比率を適切に選択しているので、図２ｂおよび図３に示すように、第２アーム１３の先端のハンド１４をほぼ水平に移動させることができる。さらに図２ｂから分かるように、第１アーム１２を基準線Ｋに対して大きく揺動させた状態では、第２アーム１３が鉛直線Ｋ２に対してさらに大きく揺動する。そのため、第２アーム１３の先端に設けたハンド１４は、プレス機械の上型と下型の間など、狭いところからワークを取り出したり、ワークを供給したりすることが容易である。なお、図２ｂの状態から第１モータＭ１を逆転させると、同一の軌跡を経由して図２ａの状態に戻る。
【００３６】
図３の場合は、第１アーム１２を基準線Ｋから前側と後ろ側に、同一角度だけ揺動させている。このように前後に揺動させることにより、たとえば左端の前工程のプレスで成形したワークを、次のプレスの金型まで移動させることができる。ただし第１アーム１２の揺動角度は、前後で同一にする必要はなく、搬送しようとするワークの形態、ワークを取り出す治具ないし金型、ワークを載せる次の工程の治具ないし金型に応じて適切に選択することができる。
【００３７】
上記のように第２アーム１３の長さを短くすると、図１のように基台１１を床面２２に設置しても、床面より高い搬送レベルでワークを搬送することができる。そのため、たとえば加工機械のワーク設置高さ（たとえば金型上面の高さ）が床面より高い場合でも、基台１１を高くする必要がなく、安定して設置することができる。また、先端に近く、大きく動く第２アーム１３を軽くできるので、全体のイナーシャが小さくなり、第１モータＭ１の動力を小さくすることができる。
【００３８】
つぎに図１および図４を参照して、第２アームの角度調整機構２０を説明する。この第２アームの角度調整機構２０は、第１ピニオン１６に第２モータＭ２を接続して、第１アーム１２が静止している状態で第２アーム１３のみ所定のθ３だけ進ませたり、遅らせたりするものである。第２アーム１３の位相をθ３だけ進ませておくと、第１モータＭ１を駆動して第１アーム１２を回動させたとき、図５に一点鎖線Ｐ２で示すように、第２アーム１３の先端のハンド１４は傾斜した搬送ラインに沿って移動する。したがって途中に邪魔な物がある場合は、その物との干渉を避けた経路で搬送させることができる。逆に移動を遅らせて搬送させると、想像線Ｐ３で示すように、逆向きに傾斜した搬送ラインとなる。
【００３９】
つぎに図１および図６ａを参照して、ハンドの平行移動機構２４と、チルト機構２５を説明する。図１および図６ａに示すように、第１軸Ｊ１と同心状に第１ギヤ２６が設けられている。この第１ギヤ２６は、リンク式のトルク伝達機構２７を介して、第２軸Ｊ２と同心状に回動自在に設けられた第２ギヤ２８と連結されている。トルク伝達機構２７は、それぞれ第１アーム１２によって支持される軸２９、３０廻りに回転自在に設けられる半円状のセクタギヤ３１、３２と、それらのセクタギヤ３１、３２同士を連結するリンク３３とからなる。リンク３３は左右一対の２本としているが、１本でもよい。またリンク式のトルク伝達機構２７に変えて、チェーン、プーリ、タイミングプーリなど、他のトルク伝達機構を採用することもできる。
【００４０】
他方、第２アーム１３の先端のハンド１４は、軸３４によって第２アーム１３に回動自在に支持されている。そして前述の第２ギヤ２８には、第１タイミングプーリ３５が共廻りするように連結され、軸３４には第２タイミングプーリ３６が共廻りするように固定され、タイミングプーリ（歯付きプーリ）３５、３６同士はタイミングベルト（歯付きベルト）３７で巻き掛け連結されている。また、第１ギヤ２６と第２ギヤ２８のギヤ比は１であり、第１タイミングプーリ３５と第２タイミングプーリ３６のギヤ比も１である。それによって上記の第１ギヤ２６、トルク伝達機構２７、第２ギヤ２８、第１タイミングプーリ３５、タイミングベルト３７および第２タイミングプーリ３６はハンドの平行移動機構２４を構成している。
【００４１】
さらにこの搬送装置１０では、基台１１に第３モータＭ３を設け、その第３モータＭ３の出力軸に結合した駆動ギヤ３８と前記第１ギヤ２６とを噛み合わせてハンドのチルト機構を構成している。
【００４２】
上記のように構成される搬送装置１０では、第３モータＭ３を停止させた状態で第１アーム１２が角度θ１だけ回動すると、第１ギヤ２６は静止しているので、第１アーム１２に対しては第１ギヤ２６は逆方向に角度θ１だけ回動する（図６ｂ参照）。その回動はトルク伝達機構２７を介して第２ギヤ２８に伝えられ、第２ギヤ２８も第１アーム１２に対して逆方向に角度θ１だけ回動する。したがって第２ギヤ２８は静止座標に対しては回動しない。第２ギヤ２８の動きは第１タイミングプーリ３５、タイミングベルト３７および第２タイミングプーリ３６を介してハンド１４の軸３４に伝えられ、この軸３４も前述と同様に静止座標に対して回動しない。したがって第１アーム１２が揺動し、それに伴って第２アーム１３が揺動しても、ハンド１４は元の角度を維持したままほぼ水平に移動する（図６ｂ参照）。それによりハンド１４に保持されるワークは姿勢を変えずに搬送され、平行移動機能が達成される。
【００４３】
ワークの取り出し時、あるいは供給時にワークの角度を変えたい場合は、チルト機構を利用する。すなわち第１アーム１２がいずれかの位置にあるとき、第３モータＭ３を回転させ、駆動ギヤ３８を回転させる。その回転は第１ギヤ２６に伝えられ、トルク伝達機構２７、第２ギヤ２８、第１タイミングプーリ３５、タイミングベルト３７および第２タイミングプーリ３６を介してハンド１４の軸３４に伝えられ、ハンド１４が所定の第１ギヤ２６と同じ角度だけ回動する（図６ｃ参照）。これにより必要に応じてワークの姿勢を変えることができる。
【００４４】
図６ａの平行移動機構およびチルト機構では、第１ギヤ２６と第２ギヤ２８の間に２個の半円状のセクタギヤ３１、３２を備えたトルク伝達機構２７を介在させているが、図７ａに示すように、第１ギヤに変わる半円形のセクタギヤ２６ａおよび第２ギヤに変わる回転リンク２８ａを、リンク３３で直接連結することもできる。図６ａあるいは図７ａの平行移動機構は、ワークの搬送姿勢を一定とするほうが都合がよいので、通常は標準装備とするが、第２アームの調整機構およびチルト機構は、とくに必要でない場合もあり、第２モータＭ２、第３モータＭ３が追加になるので、通常はオプションとする。
【００４５】
つぎに図８〜１０を参照して、本発明の大型搬送装置の実施形態を説明する。図８の大型搬送装置４０は、図１の搬送装置１０を左右一対で、間隔をあけて配置すると共に、ハンドとして共通の搬送ビーム４１を用いている。実際にワークを保持するバキュームカップあるいはグリッパは、その搬送ビーム４１に着脱自在に取り付ける。また、この実施形態では左右の搬送装置１０は面対称としており、基台１１は共通の大型のものを用いている。第２アーム調整機構およびチルト機構は備えていない。第１モータＭ１の出力軸４２と第１アーム１２の基部とは、図９に示すように、出力軸４２に固定した駆動ギヤ４３と第１アーム１２に固定した従動ギヤ４４とによって連結されている。
【００４６】
この大型搬送装置４０の動作は図１０に示すように図１の搬送装置１０と実質的に同一であり、左右の搬送装置１０が共同して１個の比較的大きいワークを搬送することができる。この大型搬送装置４０においても、図３の場合と同様に、第１アーム１２を左右に揺動して搬送距離を長くすることができ、ワークの取り出しおよび供給位置では第２アーム１３の傾斜角度が小さくなるので、ワークの取り出し・供給が容易である。
【００４７】
前記実施形態では、第１ピニオンから第２ピニオンへの動力の伝達をラックによって行っているが、図１１ａに示すように、ギヤ列４５によって動力伝達を行うこともできる。また、図１１ｂに示すように、プーリ４６、４７とベルト４８、あるいはタイミングプーリとタイミングベルトで行うこともでき、さらにスプロケットとチェーンによって行うこともできる。
【００４８】
図１１ｃの第１アーム５０では、第２ピニオン１７が第１アーム５０に対し、アームの軸線方向にいくらか移動自在に設けられ、バネ５１によって第１ピニオン１６側に付勢されている。この第１アーム５０では、左右のラック１８、１９の歯の上面と第２ピニオン１７の歯の下面との間にクリアランスがなく、左右のラック１８、１９の歯の下面と第２ピニオン１７の歯の上面との間にクリアランスが寄せられている。また、左右のラック１８、１９の歯の下面と第１ピニオン１６の歯の上面との間にクリアランスがなく、左右のラック１８、１９の歯の上面と第１ピニオン１６の歯の下面との間にクリアランスが寄せられている。
【００４９】
理解しやすいように、第１ピニオン１６が回転すると考えると、第１ピニオン１６が時計回りに回転するときは、第１ピニオン１６の左側、左側のラック１８および第２ピニオン１７の左側は、付勢力に抗してクリアランスなしで動力を伝え、第２ピニオン１７を時計方向に回転させる。そのとき、第１ピニオン１６の歯の下面と右側のラック１９の歯の上面との間、および第２ピニオン１７の歯の上面と右側のラック１９の歯の下面との間にはクリアランスがあるので、右側のラック１９経由では動力を伝えない。逆に第１ピニオン１６が反時計方向に回転するときは、前述と逆に、第１ピニオン１６の右側、右側のラック１９および第２ピニオン１７の右側が付勢力に抗してクリアランスなしで動力を伝え、左側のラック１８経由では動力を伝えない。
【００５０】
このように第１ピニオン１６の回転方向に応じて、左右のラック１８、１９が交互に動力伝達するので、第１ピニオン１６の回転がいずれの向きになっても、いずれかのラックとピニオンとがクリアランス無しで動力伝達をする。したがって、第１ピニオン１６の回転の向きが変わるとき、すなわち、第１アーム５０の揺動の方向が変わるときにバックラッシュが生じない。それにより第２アームの振動が抑制される。この作用効果は、第２ピニオン１７が第１アーム５０の先端側、すなわち第１ピニオンと反対側に付勢されている場合も同様である。また、第１ピニオン１６を第２ピニオン１７側に、またはその逆方向に付勢してもよい。付勢手段としては、バネ５１のほか、エアシリンダを利用したガススプリングなども使用できる。
【００５１】
図１２ａおよび図１２ｂはそれぞれバックラッシュ無しで駆動する機構の他の実施形態を示している。図１２ａの機構５３では、第１ピニオン１６と中間ピニオン５２の両側にラック１８、１９が噛み合っており、第１ピニオン１６は前述の実施形態と同様、中間ピニオン５２側にバネ５６ａなどの付勢手段で付勢されている。そして中間ピニオン５２に左右一対のアイドルギヤ５４、５５が噛み合うと共に、それらのアイドルギヤ５４、５５に第２ピニオン１７が噛み合っている。さらに左右のアイドルギヤ５４、５５は互いに離れる方向にバネ５６ｂなどの付勢手段で付勢されている。この機構５３においても、第１ピニオン１６が時計方向に回転するときは、左側のラック１８および左側のアイドルギヤ５４を介して第２ピニオン１７にクリアランス無しで動力が伝達され、反時計方向に回転するときは、右側のラック１９および右側のアイドルギヤ５５を介してクリアランス無しで動力伝達される。したがって前述と同様に、第１アームの揺動の向きが変化するとき、バックラッシュが生じない。
【００５２】
図１２ｂの機構５７では、第１アーム１２に対し、従動ギヤ５８が回転しないように固定されている。そして第１モータで駆動される駆動ギヤ５９の回転は、それぞれ第１アーム１２に回転自在に設けられる左右の中間ピニオン６０、６１を介して従動ギヤ５８に動力伝達する。なお、それぞれの中間ピニオン６０、６１は、駆動ギヤ５９と噛み合う大径ギヤ６０ａ、６１ａと、従動ギヤ５８と噛み合う小径ギヤ６０ｂ、６１ｂとを共廻りするように固定したものである。
【００５３】
この機構５７において、駆動ギヤ５９が一方に回転するときに、左の中間ピニオン６０を介してバックラッシュなしに従動ギヤ５８に回転を伝達するように、駆動ギヤ５９と大径ギヤ６０ａ、および小径ギヤ６０ｂと従動ギヤ５８のバックラッシュの方向を決め、かつ、駆動ギヤ５９が逆方向に回転するときに、右の中間ピニオン６１を介してバックラッシュなしに従動ギヤ５８に回転を伝達するように、駆動ギヤ５９と大径ギヤ６１ａ、および小径ギヤ６１ｂと従動ギヤ５８のバックラッシュの方向を調整すれば、図１２ａの場合と同様に、第１モータの回転を、いずれの回転方向に対してもバックラッシュ無しで伝達することができ、第１アームの揺動方向が変化する場合でも振動を抑制することができる。
【００５４】
図１３ａ、図１３ｂに示す伸縮アーム６２は、図１、図２の搬送装置１０の第２アーム１３に相当するもので、伸縮機構を設けている。この伸縮アーム６２は、第１アーム１２に回動自在に取り付けられる角筒状のアームホルダ６３と、そのアームホルダに対して摺動自在に収容される摺動アーム６４とを備えている。アームホルダ６３を第２アームと考えれば、摺動アーム６４は第２アームに対して摺動自在に設けられる第３アームとなる。図１５に示すように、アームホルダ６３の上端の裏面側に、第１アーム１２の第２ピニオン１７の軸１７ａが固定される。
【００５５】
また、図１３ｂに示すように、アームホルダ６３の側面には開口６５が形成されており、摺動アーム６４の側面に固定されるナットホルダ６６がその開口６５から突出している。なお、図１３ｂでは理解しやすいように、ナットホルダ６６は省略している。アームホルダ６３の側面には、上下のブラケット６７、６８が取り付けられ、それらのブラケット６７、６８がスクリューシャフト６９を回転自在に支持している。スクリューシャフト６９の上端は、第４モータＭ４の出力軸と連結されている。ナットホルダ６６には、そのスクリューシャフト６９と螺合するナット７０が固定されている。図１３ｂではスクリューシャフト６９や第４モータＭ４なども省略している。
【００５６】
このように構成される伸縮アーム６２は、第４モータＭ４が一方向に回転するとスクリューシャフト６９が回転し、そのスクリューシャフトと螺合しているナット７０が取り付けられている摺動アーム６４が下降し、先端がアームホルダ６３の下端からさらに突出するように移動する。それにより伸縮アーム６２が伸びる。ただしこの実施形態ではアームホルダ６３の上端から摺動アーム６４の上部が常時突出しているので、ここでいう「伸びる」とは、アームホルダ６３の回動中心（第２軸Ｊ２）と摺動アーム６４の先端との間の距離の意味であり、実質的な伸縮アーム６２全体の長さ（摺動アーム６４の長さ）は変わらない。第４モータＭ４が逆方向に回転すると、摺動アーム６４が上昇し、その先端が引っ込む方向に移動する。それにより伸縮アーム６２が縮む。
【００５７】
図１３ａの符号７１は、摺動アーム６４の重量をキャンセルするため、摺動アーム６４を上向きに付勢するバランスシリンダである。スプリングを採用することもできる。スクリューシャフト６９およびナット７０としては、摩擦力を低減するため、ボールネジおよびボールナットを採用するのが好ましい。アームホルダ６３と摺動アーム６４の摺動部分の構造は、図１４ａに示すように、アームホルダ６３に固定したリニアモーションベアリング（リニアボールベアリング）７２と、摺動アーム６４に固定したリニアモーションレール（ＬＭレール）７３とによって構成するのが好ましい。この場合、回転方向のトルクを受けるため、２本のリニアモーションレール７３を採用している。
【００５８】
図１４ａ〜ｂの伸縮アーム６２では、図６ａなどのハンド１４を平行に維持する平行移動機構２４や、第１アーム１２側から駆動するチルト機構を設けることができないため、図１４ｂに示すように摺動アーム６４に独立したチルト機構７４を設けている。このチルト機構７４は、摺動アーム６４の上端および下端に回転自在に設けた第１ギヤ７５および第２ギヤ７６と、第１ギヤ７５と第２ギヤ７６の間でトルク伝達するトルク伝達機構７７と、第１ギヤ７５を回転駆動する第５モータ（図１３ｂの符号Ｍ５）と、第２ギヤ７６と連結されるハンドホルダ７８とからなる。
【００５９】
前記トルク伝達機構７７は、第１ギヤ７５と噛み合う半円状のセクタギヤ７９と、第２ギヤ７６と噛み合うセクタギヤ８０と、それらのセクタギヤ７９、８０同士を連結するリンク８１とからなる。ただしプーリとベルト、とくにタイミングプーリとタイミングベルト、あるいはスプロケットとチェーンなど、他のトルク伝達機構を採用することもできる。また、第４モータＭ４および第５モータＭ５は、軽量化のため、エアモータあるいは油圧モータなど、流体モータを採用することもできる。
【００６０】
上記のように構成されるチルト機構７４は、第５モータＭ５が一方向に回転すると、第１ギヤ７５、トルク伝達機構７７，第２ギヤ７６を介してハンドホルダ７８が回動してバキュームカップを保持するハンド１４の傾きを制御することができる。第５モータＭ５の制御は、伸縮アーム６２の角度、すなわちアームホルダ６３の傾きに合わせて常時ハンド１４の傾きを水平に保持するために使用するほか、金型やプレス機械との干渉を避けるために、ハンド１４を傾けるために使用することができる。
【００６１】
図１５および図１６に示す搬送装置８２は、図１とほぼ同様の、基台に対して第１軸Ｊ１回りに回動自在に設けた第１アーム１２と、その第１アーム１２の先端に第２軸Ｊ２回りに回動自在に設けた伸縮アーム６２とを備えている。伸縮アーム６２の長さは自由に伸縮するので、図１の搬送装置１０の場合のように、第１アーム１２と伸縮アーム６２の長さの比率、および第１ピニオン１６と第２ピニオン１７の直径の比率はそれほど重要でない。そのため、たとえば伸縮アーム６２が縮んでいるときの長さＬ３（第２軸Ｊ２とハンドホルダの回動軸Ｊ３の距離）を第１アーム長さＬ１と同一とし、第１ピニオン（第１セクタギヤ）１６の直径と第２ピニオン１７の直径の比率を２：１にすることもできる。また、図１６に示すように、伸縮アーム６２の長さＬ３を第１アーム１２の長さＬ１より常時長くしてもよい。さらに通常は短くしておき、必要なときに伸ばすようにしてもよい。その場合は瞬間的に第１アーム１２の長さＬ１と同一長さの状態を経由するが、基本的には異なる長さである。
【００６２】
図１５、図１６の搬送装置８２においても、図１および図２の場合と同様に、第１ピニオン１６と第２ピニオン１７を左右一対のラックでトルク伝達させることができる。図１６では、第１ピニオン１６と第１アーム１２の上部に設けた同径の中間ピニオン５２とを図示しない左右一対のラックで連結し、左右一対のアイドルギヤ５４、５５を介して中間ピニオン５２とアームホルダ６３に固定した第２ピニオン１７とを連結している。ラックおよびアイドルギヤ５４、５５を左右一対で設けるのは、バックラッシュをゼロにするためである。
【００６３】
上記のように構成される搬送装置８２は、たとえば図１６に示すように、第１アーム１２が中央の基準位置にあるときは伸縮アーム６２を縮めておき、上流側のプレス機械にワークを取りに行くときに（図１６の左側）、伸縮アーム６２を伸ばす。そしてワークを取り出した後、基準位置を通るときに伸縮アーム６２を縮め、下流側のプレス機械にワークを置きに行くとき（図１６の右側）、再び伸縮アーム６２を伸ばす。そして基準位置に戻るときに、伸縮アーム６２を縮める。それにより、想像線で示す上流側および下流側のプレス機械の金型に対し、上方から接近することができ、上方に離脱することができる。そのため、金型からのワークの取り出しおよび金型へのワークの供給がスムーズになる。金型の近くに突起などの障害物がある場合は、図１６の符号８３で示すように、ハンド１４の移動の軌跡を部分的に上昇させて、障害物を越えさせることもできる。とくにワークを保持している状態では、ワークが金型などと干渉しないように、ハンド１４の移動軌跡を選択する。
【００６４】
第１アーム１２を回動させる第１モータＭ１と、摺動アーム６４を移動させる第４モータＭ４とは、上記の２次元軌跡を実現するように、コンピュータで制御する。また、図１４ｂのチルト機構７４の第５モータＭ５の回転も第１アーム１２の回動と電気的に同調するように制御する。ただし搬送の基本的な運動は第１アーム１２の第１軸Ｊ１回りの回動と、第１アーム１２と機械的に連結されているアームホルダ６３の第２軸Ｊ２回りの回動に基づくので、摺動アーム６４の移動量は少なくて済む。そのため、特許文献６の搬送装置に比して、ワークを迅速に、かつ、安全に搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の搬送装置の一実施形態を示す側面断面図である。
【図２】図２ａおよび図２ｂはそれぞれその搬送装置の簡略化した正面図および作動状態を示す正面図である。
【図３】図１のアームの作動状態を示すスケルトン図である。
【図４】図２ａの状態から第２アームのみを回動させた状態を示す正面図である。
【図５】図４の状態からのアームの作動状態を示すスケルトン図である。
【図６】図６ａは本発明に関わるチルト機構の一実施形態を示す正面図、図６ｂおよび図６ｃはそのチルト機構の作動状態説明図である、
【図７】図７ａは本発明に関わるチルト機構の他の実施形態を示す正面図、図７ｂおよび図７ｃはそのチルト機構の作動状態説明図である。
【図８】本発明の大型搬送装置の一実施形態を示す正面図である。
【図９】図８の大型搬送装置の平面図である。
【図１０】図８の大型搬送装置の側面図である。
【図１１】図１１ａ、図１１ｂおよび図１１ｃはそれぞれ本発明に関わる第１アームの動力伝達機構の他の実施形態を示す概略説明図である。
【図１２】図１２ａおよび図１２ｂはそれぞれ本発明に関わる第１アームの動力伝達機構のさらに他の実施形態を示す概略説明図である。
【図１３】図１３ａおよび図１３ｂは本発明の搬送装置に関わる伸縮アームの実施形態を示す正面図および側面図である。
【図１４】図１４ａはその伸縮アームの背面図、図１４ｂはその伸縮アームの第３アームの内部構造を示す正面図である。
【図１５】図１３ａの伸縮アームを備えた搬送装置の実施形態を示す正面図である。
【図１６】図１５の搬送装置の作動状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ 搬送装置
１１ 基台
１２ 第１アーム
１３ 第２アーム
１４ ハンド
Ｍ１ 第１モータ
Ｊ１ 第１軸
Ｊ２ 第２軸
１５ 同調回動機構
１６ 第１ピニオン
１７ 第２ピニオン
１８ ラック（左）
１８ａ 歯
１９ ラック（右）
１９ａ 歯
２０ 第２アーム角度調整機構
Ｍ２ 第２モータ
Ｌ１ 第１アームの長さ
Ｌ２ 第２アームの長さ
Ｄ１ 第１ピニオンの直径
Ｄ２ 第２ピニオンの直径
Ｋ 基準線
２２ 床面
Ｋ２ 鉛直線
Ｐ 搬送ライン
２４ 平行移動機構
２５ チルト機構
２６ 第１ギヤ
２７ トルク伝達機構
２８ 第２ギヤ
２９、３０ 軸
３１、３２ セクタギヤ
３３ リンク
３４ 軸
３５ 第１タイミングプーリ
３６ 第２タイミングプーリ
３７ タイミングベルト
Ｍ３ 第３モータ
３８ 駆動ギヤ
４０ 大型搬送装置
４１ 搬送ビーム
４２ 出力軸
４３ 駆動ギヤ
４４ 従動ギヤ
４５ ギヤ列
４６、４７ プーリ
４８ ベルト
５０ 第１アーム
５１ バネ
５２ 中間ピニオン
５３ 機構
５４、５５ アイドルギヤ
５６ バネ
５７ 機構
５８ 従動ギヤ
５９ 駆動ギヤ
６０、６１ 中間ピニオン
６０ａ、６１ａ 大径ギヤ
６０ｂ、６１ｂ 小径ギヤ
６２ 伸縮アーム
６３ アームホルダ
６４ 摺動アーム
６５ 開口
６６ ナットホルダ
６７、６８ ブラケット
６９ スクリューシャフト
Ｍ４ 第４モータ
７０ ナット
７１ バランスシリンダ
７２ リニアモーションベアリング
７３ リニアモーションレール
７４ チルト機構
７５ 第１ギヤ
７６ 第２ギヤ
７７ トルク伝達機構
Ｍ５ 第５モータ
７８ ハンドホルダ
７９、８０ セクタギヤ
８１ リンク
８２ 搬送装置
８３ ハンドの移動軌跡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
その基台に対して基端が第１軸まわりに回動自在に設けられる第１アームと、
その第１アームの先端に、基端が前記第１軸と平行の第２軸回りに回動自在に設けられる、前記第１アームと長さが異なる第２アームと、
前記第２アームの先端に取り付けられるハンドと、
前記第１アームを基台に対して往復揺動駆動する駆動手段と、
前記基台に、前記第１軸と同心状に固定される第１円板と、
前記第２アームの基端に、前記第２軸と同心状に固定される第２円板と、
前記第１円板と第２円板の外周の間に介在され、第１アームの回動に伴って第２アームを同調して回動させるトルク伝達手段とを備え、
前記第１円板と第２円板の径の比率が、前記第１アームの回動に伴って同調して回動する第２アームの先端が略直線状に移動するように定められている搬送装置。
【請求項２】
前記第１円板の固定角度を調節する第２アームの角度調節機構を備えている請求項１記載の搬送装置。
【請求項３】
前記第１アームの回動に関わらず、前記ハンドを静止座標に対して常時所定の角度に維持する平行移動機構を備えている請求項１記載の搬送装置。
【請求項４】
基台と、
その基台に対して基端が第１軸まわりに回動自在に設けられる第１アームと、
その第１アームの先端に、基端が前記第１軸と平行の第２軸回りに回動自在に設けられる第２アームと、
その第２アームの先端から突出し、第２アームに対して直線運動を行う第３アームと、
その第３アームの先端に取り付けられるハンドと、
前記第１アームを基台に対して往復揺動駆動する駆動手段と、
前記基台に、前記第１軸と同心状に固定される第１円板と、
前記第２アームの基端に、前記第２軸と同心状に固定される第２円板と、
前記第１円板と第２円板の外周の間に介在され、第１アームの回動に伴って第２アームを同調して回動させるトルク伝達手段と、
第３アームを伸縮駆動する伸縮駆動手段と、
前記第１アームの回動に伴って第３アームの先端が略直線状に移動するように制御する制御手段とを備えている搬送装置。
【請求項５】
前記ハンドを第２アームに対して回動させるチルト機構を備えている請求項１または４記載の搬送装置。
【請求項６】
前記第１円板および第２円板がピニオンであり、前記トルク伝達手段がそれらのピニオンと噛み合うラックを備えている請求項１または３記載の搬送装置。
【請求項７】
前記ラックが第１軸と第２軸を結ぶ線の両側に左右一対で配置され、かつ、少なくとも一方のピニオンが他方のピニオンとの距離の変化を許容するように設けられると共に、前記一方のピニオンが他方のピニオンから離れる方向または近づく方向に付勢されている請求項６記載の搬送装置。
【請求項８】
加工機械の左右に一対で配置される請求項１または３に記載の搬送装置と、
それらの搬送装置のハンド同士を連結するビームと、そのビームに設けられるワーク保持手段とを備え、
前記左右の搬送装置の第１軸同士および第２軸同士がそれぞれ同軸に配置されると共に、第１軸および第２軸がワークの搬送方向に対して直角に、かつ水平方向に延びており、左右の駆動手段同士が同調して作動するように構成されている大型搬送装置。
【請求項１】
基台と、
その基台に対して基端が第１軸まわりに回動自在に設けられる第１アームと、
その第１アームの先端に、基端が前記第１軸と平行の第２軸回りに回動自在に設けられる、前記第１アームと長さが異なる第２アームと、
前記第２アームの先端に取り付けられるハンドと、
前記第１アームを基台に対して往復揺動駆動する駆動手段と、
前記基台に、前記第１軸と同心状に固定される第１円板と、
前記第２アームの基端に、前記第２軸と同心状に固定される第２円板と、
前記第１円板と第２円板の外周の間に介在され、第１アームの回動に伴って第２アームを同調して回動させるトルク伝達手段とを備え、
前記第１円板と第２円板の径の比率が、前記第１アームの回動に伴って同調して回動する第２アームの先端が略直線状に移動するように定められている搬送装置。
【請求項２】
前記第１円板の固定角度を調節する第２アームの角度調節機構を備えている請求項１記載の搬送装置。
【請求項３】
前記第１アームの回動に関わらず、前記ハンドを静止座標に対して常時所定の角度に維持する平行移動機構を備えている請求項１記載の搬送装置。
【請求項４】
基台と、
その基台に対して基端が第１軸まわりに回動自在に設けられる第１アームと、
その第１アームの先端に、基端が前記第１軸と平行の第２軸回りに回動自在に設けられる第２アームと、
その第２アームの先端から突出し、第２アームに対して直線運動を行う第３アームと、
その第３アームの先端に取り付けられるハンドと、
前記第１アームを基台に対して往復揺動駆動する駆動手段と、
前記基台に、前記第１軸と同心状に固定される第１円板と、
前記第２アームの基端に、前記第２軸と同心状に固定される第２円板と、
前記第１円板と第２円板の外周の間に介在され、第１アームの回動に伴って第２アームを同調して回動させるトルク伝達手段と、
第３アームを伸縮駆動する伸縮駆動手段と、
前記第１アームの回動に伴って第３アームの先端が略直線状に移動するように制御する制御手段とを備えている搬送装置。
【請求項５】
前記ハンドを第２アームに対して回動させるチルト機構を備えている請求項１または４記載の搬送装置。
【請求項６】
前記第１円板および第２円板がピニオンであり、前記トルク伝達手段がそれらのピニオンと噛み合うラックを備えている請求項１または３記載の搬送装置。
【請求項７】
前記ラックが第１軸と第２軸を結ぶ線の両側に左右一対で配置され、かつ、少なくとも一方のピニオンが他方のピニオンとの距離の変化を許容するように設けられると共に、前記一方のピニオンが他方のピニオンから離れる方向または近づく方向に付勢されている請求項６記載の搬送装置。
【請求項８】
加工機械の左右に一対で配置される請求項１または３に記載の搬送装置と、
それらの搬送装置のハンド同士を連結するビームと、そのビームに設けられるワーク保持手段とを備え、
前記左右の搬送装置の第１軸同士および第２軸同士がそれぞれ同軸に配置されると共に、第１軸および第２軸がワークの搬送方向に対して直角に、かつ水平方向に延びており、左右の駆動手段同士が同調して作動するように構成されている大型搬送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−１１９５８０（Ｐ２００９−１１９５８０Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９８７１３（Ｐ２００７−２９８７１３）
【出願日】平成１９年１１月１６日（２００７．１１．１６）
【出願人】（０００１００８６１）アイダエンジニアリング株式会社 (153)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１６日（２００７．１１．１６）
【出願人】（０００１００８６１）アイダエンジニアリング株式会社 (153)
【Ｆターム（参考）】
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