JPS6052902B2 - 搬送駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトランスファーマシンに関し、特にその工作物
搬送用駆動装置の改良に関する。

トランスファーマシンは、それぞれ特定の加工行程を受
け持つ複数の専用工作機械と、一連の専用工作機械の動
作と同期してそれらの間で工作物を搬送するための工作
物搬送装置とを組み合わせて構成してある。

この種の搬送装置の一般的な搬送方式はインライン方式
であり、工作物を直線的な方向に移動させる。

したがつて従来の搬送駆動装置は往復運動として出力す
るため長大な油圧シリンダを使用したり、等速的な電動
減速機に複雑な往復運動機構を組み合わせて構成してあ
る。ところが工作物は上記の搬送装置自体の移送特性に
より高速駆動時に振動や衝撃を発生する。このため搬送
速度は高速化に限界が生じ、これがために工作物の搬送
時間、搬送距離は専用工作機械の高速化のもとて十分に
適応してない。このようにこの種の技術分野における技
術的課題は工作物に振動や衝撃を与えない状態で最適な
搬送速度の設定を可能にすることである。したがつて本
発明の目的は、上記の技術的課題を解決すべく、種々の
工作物搬送時間および搬送距離などの搬送条件に対応し
て適切な搬送速度を容易に設定できるようにし、かつそ
れらの搬送時における振動や衝撃を可及的に減少させる
点にある。

上記目的のもとに本発明は、可変速モータで回転主軸を
駆動し、この回転主軸の回転運動を運動変換機構により
直線運動に変換して搬送装置に伝達するに際し、上記運
動変換機構の出力特性を考慮し、各搬送位置で無衝撃速
度を与える輪廓曲線門のカムを駆動し、このカムの出力
で可変速モータの回転速度を制御するようにしている。

以下、本発明を図に示す一実施例にもとづいて具体的に
説明する。まず本発明の搬送駆動装置１は、第１図に示
すように可変速モータ２，回転主軸３，運動変換機構４
，速度指令カム５，検知手段６，および速度制御装置７
により構成されている。

上記可変速モータ２は直流または交流の可変速方式のモ
ータで、第２図に示すようにウォーム減速機９のフレー
ム１０の上に設置してある。

そしてこの可変速モータ２の回転はプーリ１１およびベ
ルト１２を介してウォーム軸１３のトルクリミツタ１４
に伝達される。ウォーム軸１３はフレーム１０に対して
その両端部分においてベアリング１５により支持され、
その中間位置のウォーム１６はウォームホィール１７に
かみ合つている。このウォームホィール１７は回転主軸
３に対してキー１８により固定されており、この回転主
軸３はフレーム１０に対してベアリング１９により回転
自在に支持されている。上記運動変換機構４は上記回転
主軸３の回転運動を往復直線運動に変換し、この運動を
搬送装置８に伝達するもので、第２図および第３図に示
すように、回転主軸３の一端にアーム２０をボルト２１
およびキー２２により回り止めした状態で固定するとと
もに、このアーム２０に２本の軸２３，２４をベアリン
グ２５，２６により上記回転主軸３と平行な状態で回転
自在に取り付け、これらの軸２３，２４に互いにかみ合
うギヤ２７，２８をスプラインなどの手段で回り止めし
た状態で取り付け、一方のギヤ２７をフレーム１０の側
面に固定した固定ギヤ２９にかみ合わせ、さらに上記軸
２４の一端に揺動アーム３０を締結体３１に．より固定
し、この揺動アーム３０の一端に上記回転主軸３と同一
軸線となるように搬送装置８の一部としてのスライダ３
２の連結軸３３をベアリング３４により回転自在に取り
付け、このスライダ３２をガイドバー３５にそつて摺動
できるように．摺動自在にはめ込んである。

ここで上記ギヤ２７，２８、固定ギヤ２９，アーム２０
および揺動アーム３０はカルダン歯車機構を構成し、回
転主軸３の回転運動を直線往復運動に変換して搬送装置
８のスライダ３２に伝達するための手段となつ−ている
。このためギヤ２８の歯数は固定ギヤ２９の歯数のνで
あり、またアーム２０の有効長は揺動アーム３０の有効
長と等しくなるように設定してある。なおアーム２０は
ベアリング３６およびサポート３７によりフレーム１０
に対して回転自在に保持されている。次に速度指令カム
５は、一例として回転主軸３の一端に取り付けられ、回
転主軸３または運動変換機構４の運動と同期して搬送装
置８の各搬送位置において無衝撃速度を与えるもので、
例えば板カムとして構成してある。

この速度指令カム５の輪廓曲線３８は後に詳述する。そ
してこの速度指ノ令カム５のリフト量は検知手段６によ
り検出される。検知手段６は第３図に示すように、例え
ばフレーム１０の一側に取り付けられ、上記速度指令カ
ム５によつて駆動されるドツク３９の変位つまり速度指
令カム５のリフト量を電気的な信号とし．て検出する。
すなわちドツク３９はロッド４０の一端に取り付けられ
、このロッド４０はブラケット４１の内部において摺動
自在に保持され、かつスプリング４２により速度指令カ
ム５に接近する方向に附勢され、かつ一端のローラ４３
で速度指”令５の輪廓曲線３８に接している。したがつ
て速度指令カム５が回転すると、ドツク３９が上下動す
るため検知手段６はその変位つまり速度指令カム５のリ
フト量を検出して速度指令カム５の輪廓曲線３８に比例
した電気的な検知信号を発生する。そしてこの検知手段
６の検知信号は公知の速度制御装置７に導びかれる。こ
こで速度制御装置７はサーボ系駆動回路および速度指令
電圧設定回路などで構成され、上記検知信号に応じて上
記可変速モータ２の回転速度を制御する。次に搬送駆動
装置１の一連の動作を説明する。

可変速モータ２の回転はプーリ１１，ベルト１２および
トルクリミツタ１４を介してウォーム軸１３に伝達され
る。ここでウォーム軸１３のウォーム１６は一定の減速
比のもとにウォームホィール１７を駆動する。なお上記
トルクリミツタ１４は過負荷時において動力の伝達を遮
断する。上記ウォームホィール１７の回転はキー１８に
より回転主軸３に伝達されるため、回転主軸３はその回
転でアーム２０に回転運動を与える。このときギヤ２７
は固定ギヤ２９，ギヤ２８にかみ合いながら固定ギヤ２
９の周囲を遊星運動する。このときギヤ２８の回転は軸
２４を経て揺動アーム３０に伝達される。ここで揺動ア
ーム３０の先端部分は第２図に想像線で示すように回転
主軸３の一回転ごとに一往復直線運動を行なう。このよ
うにしてスライダ３２はガイドバー３５に案内されて回
転主軸３の一回転ごとに一往復直線運動を繰り返すこと
になる。そしてこのスダイダ３２の往復直線運動は工作
物の搬送装置８の図示しないトランスファーパーを駆動
する。一方、回転主軸３はその一端に取り付けられてい
る速度指令カム５を上記往復直線運動と同期して回転さ
せている。

この速度指令カム５は、その輪廓曲線３８の変化をロー
ラ４３，ロッド４０を，経てドツク３９の上下変化とし
て与える。このため検知手段６はその検出面とドツク３
９との間の間隙の変化を検出し、これを電気的な検知信
号に変えて速度制御装置７に送る。ここで速度制御装置
７はその検知信号のレベル変化にもとづいて可変速モー
タ２の回転速度（回転数）を増減するように制御する。
さて、ここで運動変換機構４の出力（搬送）特性と速度
指令カム５の輪廓曲線３８との関係を詳記しよう。

今日のトランスファーマシンは量産化のためにより高速
化している。

トランスファーマシンの高速化にともない、工作物の搬
送時間の短縮化が要望されている。このためトランスフ
ァースピードはより高速化の傾向にあるが、従来の搬送
方法ではスピードをあげると工作物の始動、停止または
移動中に工作物に衝撃や振動が発生する。このような衝
撃や振動は工作物の移動中における加速度曲線に大きく
関係している。本発明は上記の点に着目し、理想的な加
速度曲線すなわち加速度がゼロから始まり途中滑らかな
曲線を描いてゼロに戻る運動曲線を基本にしている。こ
のような運動曲線としてサイクロイド曲線やエピサイク
ロイド曲線があげられる。ます、サイクロイド曲線の運
動の変位Ｌ，速度Ｖおよび加速度ａは、Ｓを全ストロー
ク、００を１８００，０をアーム２０の変位角度，ωを
回転角速度とすれば、下記の式で表わされ、それら変化
特性は第４図のように現われる。

一方、可変速モータ２が定速回転とした場合、前記のカ
ルダン歯車機構の運動変換機構４の出力はその変位をＬ
″，速度Ｖ″，加速度をａ″とし、さらに回転数をＮＣ
ｒｐｍ〕とすると、下記の式になり、またそれらの変化
特性は第５図のようになつている。

ここでサイクロイド曲線の場合に計算した各変位角度０
の位置における速度■の値をそれに対応するカルダンの
歯車機構の運動変換機構４の場合の速度Ｖ″の式（５）
に代人し、駆動源である可変速モータ２の回転数Ｎを逆
算すると、その回転数Ｎは下記のようにして求められる
。

上記式（７）により求めた回転数Ｎの値を可変速モータ
２の回転数として各ストローク位置において設定すれば
、カルダン歯車機構による運動変換機構４の出力はサイ
クロイド曲線の運動を描いて動作することになる。

この場合の回転数Ｎは、上記ｌ式（７）から計算すると
、第６図のグラフのようになつている。この回転数Ｎの
グラフからカム線図（リフトＨ）を求めると第７図Ａの
ようになる。そしてこの曲線にもとづく速度指令カム５
の輪廓曲線３８は第７図Ｂのように楕円カムの形状にな
門つている。つぎに他の搬送特性を持つ例として前述の
エピサイクロイド曲線について考察する。

このエピサイクロイド曲線は第８図に破線で示すように
基礎円４４の周囲を公転する遊星円４５上の定点Ｐのフ
運動軌跡を基本としている。遊星円４５が基礎円４４の
周囲を一定速度で公転するとき、遊星円４５上の定点Ｐ
と基礎円４４の中心を結ぶ線によつて構成される角度φ
は公転角０に対してあるすれを持つて変化し、その関係
は下記の式によつて表わされる。 〜′町ＶＶＶＶ
υυリＶ 上記式（８）を時間ｔについて微分すれば、角速度ωｏ
が求められ、その角速度ω。

は下記のようになる。
ゞここで表わされた変位Ｌ″，速度Ｖ″
および加速度ａ″の運動は搬送装置８に対して無衝撃，
無振動の運動特性を与えるものに他ならない。なお上記
実施例の運動変換機構４はカルダン歯車機構としてある
が、これに限定されす他の機構であつてもよい。

第１０図ないし第１３図の運動変換機構４はスコツト・
ラツセルの機構を応用したもので、回転主軸３でアーム
２０を回転させ、このアーム２０の有効長の２倍の長さ
のレバー４６の中点をピン４７により結合し、他の一端
を連結ピン４８によりスライダ４９に連結し、かつ他方
の一端にローラ５０を回転自在に取り付け、このローラ
５０をガイドバー３５に対して直交する上下位置にある
一対のガイド５１，５２にそつて案内するようにした例
である。

回転主軸３が回転すると、アーム２０は反時計方向に回
転する。初期の状態においてスライダ４９は第１０図お
よび第１１図のように右の方向に移動する。この場合ロ
ーラ５０は下方の一対のガイド５２に案内されているた
め、スライダーは確実に右の方向に変位する。次にアー
ム２０が第１２図に示すように中心線５３を過ぎると、
スライダ４９は逆の方向すなわち左方の方向に動きを変
える。このようにしてスライダ４９は回転主軸３および
アーム２０の回転にともない、ガイドバー３５に案内さ
れて往復直線運動を−するのである。このスコツト●ラ
ツセルの機構の運動は基本的に既に述べたカルダン歯車
機構の運動と同じであるから、可変速モータ２の回転速
度は既に述べた式（７）によつて同様に与えられる。こ
の角速度ω。の変化を示すグラフは第９図のようである
。ここで前記のカルダン歯車機構の運動変換機構４にお
ける回転主軸３を上記式（９）の値で変化させれば、こ
の搬送駆動装置１の出力としての変位Ｌ″，速度■″お
よび加速度ａ″はそれぞれ下記の式によつて表わされ。
さらにこの運動変換機構４は第１４図のような往復スラ
イダクランク機構を用いて、あるいは第１５図のような
レバークランク機構を用いて構成することも可能である
。

すなわち第１４図のものは回転主軸３の回転をアーム２
０，コネクチングｊロッド５４を介してスライダ５５に
伝達する場合であり、また第１５図のものはアーム２０
の回転をコネクチングロツド５６を介してレバー５７に
伝達し、その往復運動をスライダ５８に伝達する場合で
ある。また速度指令カム５は回転主軸３に直接取付けて
あるが、運動変換機構４の一部に取付けて、直動カムの
形式で構成してもよい。また検知手段６は具体的には過
電流の電流損を検出する素子を用いているが、これに代
えて他の近接スイッチを用いてもよい。さらに可変速の
回転は定速モータに無段変速機を組合せることによつて
も得られるから、可変速モータは定速モータおよび無段
変速機による駆動源と均等であり、それらをも含む。本
発明は下記の特有の効果をもたらす。第１に、速度指令
カムが可変速モータの回転速度（回転数）を制御し、運
動変換機構の出力に理想的な運動の搬送特性を付与する
から、工作物の搬送が無衝撃，無振動のもとに実現でき
、この結果搬送スピードが可及的に高められる。

第２に、速度指令カムの輪廓曲線を連動変換機構の運動
特性に応じて設計変更すれば、理想的な搬送特性がすべ
ての運動変換機構に関して容易に得られるので、自由度
の高い搬送駆動装置が提供できる。

第３に、速度指令カムが回転主軸または運動変換機構と
常に同期して動作するから、所望の動作が確実に達成で
きる。

第４に制御系の入出力部分（速度指令カム，検知手段お
よび速度制御装置）が簡単な汎用的な構成てあるから、
この搬送駆動装置の実用化が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の搬送駆動装置のブロック線図、第２図
は可変速モータおよび運動変換機構の一部破断側面図、
第３図は垂直断面図、第４図はサイクロイド曲線の運動
特性図、第５図はカルダン歯車機構による運動変換機構
の運動特性図、第６図は可変速モータの回転数の特性図
、第７図Ａ，Ｂは速度指令カムの変位線図およびカム輪
廓曲線図、第８図はエピサイクロイド曲線の軌跡図、第
９図は可変速モータの角速度の特性図、第１０図ないし
第１３図はスコツト・ラツセルの機構による運動変換機
構の動作説明図、第１４図および第１５図は他の運動変
換機構の実施例を示す側面図てある。 １・・・搬送駆動装置、２・・・可変速モータ、３・・
・回転主軸、４・・・運動変換機構、５・・・速度指令
カム、６・・・検知手段、７・・・速度制御装置、８・
・・搬送装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可変速モータと、この可変速モータにより回転駆動
   される回転主軸と、この回転主軸の回転運動を直線運動
   に変換し搬送装置に伝達する運動変換機構と、この運動
   変換機構の運動に同期し上記搬送装置の各搬送位置で無
   衝撃速度を与えるべき輪郭曲線を有する上記可変速モー
   タの速度指令カムと、この速度指令カムのリフト量を検
   知する検知手段と、この検知手段の信号により上記可変
   速モータの速度を制御する速度制御装置とを具備するこ
   とを特徴とする搬送駆動装置。 ２ 速度指令カムの輪郭曲線は運動変換機構を通じて搬
   送装置にサイクロイド曲線の運動を与えるように形成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   搬送駆動装置。 ３ 速度指令カムの輪廓曲線は運動変換機構を通じて搬
   送装置にエピサイクロイド曲線の運動を与えるように形
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の搬送駆動装置。