JP2005329531A

JP2005329531A - ロッドの保持装置

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Publication number: JP2005329531A
Application number: JP2004254875A
Authority: JP
Inventors: Akio Nakada; 昭尾中田; Masakazu Tezuka; 昌和手塚
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2005-12-02
Anticipated expiration: 2024-09-01
Also published as: WO2005102616A1; JP4426404B2

Abstract

【課題】軸方向に移動自在のロッドを固定することができるロッドの保持装置を提供する。
【解決手段】搬送装置に取り付けられるケース本体１０には往復動ロッド６が軸方向に往復動自在に装着され、往復動ロッド６の一端部には吸着パッド７が装着される。ケース本体１０内には２つのロックユニット２１ａ，２１ｂが組み込まれており、ロックユニット２１ａ，２１ｂは軸方向に移動自在のロックスリーブ２４ａ，２４ｂと、ロックスリーブ２４ａ，２４ｂに係合する鋼球２７ａ，２７ｂを保持するリテーナ２５ａ，２５ｂとを有している。ロックスリーブ２４ａ，２４ｂに接触する締結面が形成された締結ロッド３６が締結方向と締結解除方向とに往復動自在に締結シリンダ３５に設けられ、往復動ロッド６は締結シリンダ３５により駆動されるロックユニット２１ａ，２１ｂにより締結される。
【選択図】図３

Description

本発明は軸方向に往復動自在のロッドに固定し得るようにしたロッドの保持装置に関し、特に、ワーク保持具が取り付けられるロッドを保持するために適用して有効な技術に関する。

複数の部品を組み立てて工業製品を製造するための製造ラインにおいては、多数の部品が収容されたワーク収容部から工業用ロボットにより部品つまりワークを１つずつ取り出して製品に組み付ける作業がある。たとえば、自動車車体を組み立てる際には、自動車車体は複数のパネル材をスポット溶接などにより接合することによって製造されており、パネル材をロボットアームに装着されたワーク保持具によりワーク収容部から車体に搬送してパネル材を車体に組み付けるようにしている。ワーク保持具にはパネル材を真空吸着する吸着パッドや、パネル材を開閉部材により掴むようにしたグリップないしフィンガーなどがある。

ロボットアームに装着されたワーク保持具によりワークを保持して搬送する場合には、ロボットアームの操作によるワーク保持具の位置決め精度には限度があるだけでなく、ワーク収容部のパネル材の位置もパネル材の数量によって変化し、車体への組み付け位置も変化するので、軸方向に移動自在のロッドにワーク保持具を装着してこれを移動させることができるようにする必要がある一方、ロボットアームによりワークを組立位置に向けて搬送する際にはワークが移動しないようにロッドを固定する必要がある。また、ロボットアームを操作して吸着パッドによりワークであるパネル材を吸着する際には吸着パッドがワークに所定の押し付け力を加えた状態のもとで真空吸着パッドに真空を供給するので、ロボットアームにより吸着パッドに対して押し付け力を加える必要がある。

このようにワーク保持具が取り付けられたロッドを往復動自在とするとともに、ワークを搬送する際にはロッドを固定する必要がある場合には、ロッドをブレーキによって固定するようにすることも考えられるが、ブレーキ装置を組み込むようにすると装置が大型となってしまうという問題点がある。

本発明の目的は、軸方向に移動自在のロッドを固定することができるロッドの保持装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、軸方向に移動自在のロッドに締結力を加えてロッドが前進方向と後退方向のいずれの方向にも確実に移動を規制するロッドの保持装置を提供することにある。

本発明のロッドの保持装置は、往復動ロッドが前進方向と後退方向に往復動自在に装着されるケース本体と、前記往復動ロッドの先端部に向けて大径となったテーパ面を有し前記ケース本体内に軸方向に移動自在に装着される第１のロックスリーブ、前記テーパ面に係合する締結部材を保持し前記往復動ロッドに軸方向に移動自在に嵌合する第１のリテーナ、および前記第１のロックスリーブに前記往復動ロッドの後端部に向けてばね力を加える第１のばね部材を有する第１のロックユニットと、前記往復動ロッドの後端部に向けて大径となったテーパ面を有し前記ケース本体内に軸方向に移動自在に装着される第２のロックスリーブ、前記テーパ面に係合する締結部材を保持し前記往復動ロッドに軸方向に移動自在に嵌合する第２のリテーナ、および前記第２のロックスリーブに前記往復動ロッドの先端部に向けてばね力を加える第２のばね部材を有する第２のロックユニットと、前記ケース本体に取り付けられ、前記第１と第２のロックスリーブに相互に対向して形成されたそれぞれの傾斜面に接触する締結面が形成された締結ロッドを締結方向と締結解除方向とに往復動自在に収容する締結シリンダとを有し、前記締結ロッドが前記第１と第２のロックスリーブを逆方向に移動させて前記第１と第２のロックユニットにより前記往復動ロッドを固定することを特徴とする。

本発明のロッドの保持装置は、前記往復動ロッドの一端に取り付けられワークを保持するワーク保持具と、前記ワーク保持具が前記ケース本体から突出する方向のばね力を加えるばね部材とを有することを特徴とする。

本発明のロッドの保持装置は、ワークを真空吸着する吸着パッドをワーク保持具として前記往復動ロッドの一端に取り付け、前記往復動ロッドに前記吸着パッドに連通する真空流路を形成することを特徴とする。

本発明のロッドの保持装置は、前記締結ロッドに締結方向のばね力を加えるばね部材を前記締結シリンダに設け、前記締結ロッドに設けられた締結ピストンに前記締結解除方向に流体圧を加える圧力室を前記締結シリンダに形成することを特徴とする。

本発明のロッドの保持装置は、前記ばね部材を収容するばね室に連通して流体圧を供給する給排ポートを前記締結シリンダに形成し、前記締結ロッドにばね力と流体圧とを締結方向に加えることを特徴とする。

本発明のロッド保持装置は、前記ばね部材を収容するばね室に連通して流体圧を供給する給排ポートを前記締結シリンダに形成し、前記締結ロッドが前記締結方向に所定のストローク移動したときに前記給排ポートと前記ばね室とを連通させて前記締結ロッドに締結方向の流体圧を供給する弁部材を前記締結ロッドに装着することを特徴とする。

本発明によれば、ケース本体に軸方向に往復動自在に設けられた往復動ロッドを、１つの締結ロッドにより２つのロックユニットを共に駆動して往復動ロッドを固定することができる。１つの締結シリンダにより２つのロックユニットを駆動することができるので、流体圧シリンダを小型化することができる。

往復動ロッドの一端にワーク保持具を取り付け、ワーク保持具がケース本体から突出する方向のばね力を往復動ロッドに加えることにより、ワーク保持具をワークに押し付けたときに押し付け力をばねにより加えることができる。往復動ロッド内に真空流路を形成することにより、往復動ロッドに取り付けられるワーク保持具としての吸着パッドに対して往復動ロッドを介して負圧空気を供給することができる。

往復動ロッドを固定するための締結ロッドに対して締結方向にばね力を加えることにより、ばね力により往復動ロッドを固定状態に保持することができる。往復動ロッドに対し締結ピストンにより加えられる締結力をばね力に加えて流体圧を加えるようにすると、締結終了時に大きな締結力を往復動ロッドに加えることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はワークを吸着して搬送するための搬送装置としてのロボットを示す概略図であり、図２は図１に示したロボットに搭載されるロッドの保持装置を拡大して示す斜視図であり、図３は図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図４は図３の一部拡大断面図であり、図５は図４におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

図１に示すロボット１はワーク収容部２に配置されたワークＷをワーク搭載位置３に向けて搬送するためのロボットである。ロボットアーム４の先端にはロッドの保持装置５が取り付けられ、これに設けられた往復動ロッド６にはワークＷを吸着して搬送するための吸着パッド７が装着されており、ロボットアーム４によりワーク保持具としての吸着パッド７を介してワークＷに押し付け力を加えた状態のもとで、吸着パッド７に負圧空気を供給することによってワークＷはロボットアーム４に取り付けられる。ロッドの保持装置５は、ワークＷが吸着パッド７により吸着された後に往復動ロッド６を固定し、ワークＷを搬送する際にワークＷがロボットアーム４に対して移動しないようにしている。ワーク保持具としては、吸着パッド７に代えて、グリップないしフィンガーなどによりパネル材を開閉部材により掴むようにしても良い。

図２に示すように、このロッドの保持装置５はほぼ直方体形状のケース本体１０を有し、このケース本体１０内には図３および図４に示すようにユニット収容孔１１が形成されており、このユニット収容孔１１の横断面は円形となっている。ユニット収容孔１１の両端部を塞ぐようにケース本体１０には２つのカバー１２ａ，１２ｂが取り付けられており、往復動ロッド６は両方のカバー１２ａ，１２ｂを貫通してケース本体１０に軸方向に往復動自在に装着されている。この往復動ロッド６の一端部には、図２および図３に示すように、吸着パッド７を取り付けるためのホルダー１３が取り付けられており、往復動ロッド６内にはホルダー１３に設けられた連通ポート１４に連通する真空流路１５が形成され、この真空流路１５は往復動ロッド６の後端部に開口している。往復動ロッド６の後端部にはカバー１２ｂに当接するストッパ１６が固定され、このストッパ１６には真空ポート１７が形成されており、この真空ポート１７には図示しない真空ホースが接続されるようになっており、吸着パッド７には往復動ロッド６内の真空流路１５を介して真空が供給されることになる。往復動ロッド６は、ホルダー１３が取り付けられる端部が先端部となっており、ホルダー１３がケース本体１０から離れる方向を前進移動とし、接近する方向を後退移動として両方向に往復動自在となっている。

図２および図３に示すように、往復動ロッド６の先端部には圧縮コイルばね１８が装着され、この圧縮コイルばね１８の一端はホルダー１３に当接し、他端はカバー１２ａに当接しており、この圧縮コイルばね１８により往復動ロッド６にはホルダー１３がケース本体１０から離れる方向のばね力が加えられている。このばね力により往復動ロッド６の一端部がケース本体１０から突出する方向のばね力が加えられているが、この方向にばね力を加えるばね部材であれば、引っ張りコイルばねをばね部材として往復動ロッド６の他端部側に設けるようにしても良い。

ユニット収容孔１１内には、図４に示すように、第１と第２の２つのロックユニット２１ａ，２１ｂが相互に逆向きとなって装着されており、第１のロックユニット２１ａは往復動ロッド６の先端部側に配置され、第２のロックユニット２１ｂは後端部側に配置されている。両方のロックユニット２１ａ，２１ｂの間には、２つの位置決めリング２２ａ，２２ｂが往復動ロッド６に対して相対的に移動自在に嵌合され、両方の位置決めリング２２ａ，２２ｂは、ケース本体１０に設けられたストッパ２３に当接するようになっており、図５に示すようにストッパ２３に形成された貫通孔を往復動ロッド６が貫通している。ロックユニット２１ａは、ユニット収容孔１１の内周面に摺動接触する外周面を有するとともにケース本体１０内に軸方向に移動自在となったロックスリーブ２４ａと、このロックスリーブ２４ａの内部に組み込まれて往復動ロッド６に軸方向に移動自在に嵌合するリテーナ２５ａとを備えている。

図４に示すように、リテーナ２５ａには、径方向に貫通する保持孔２６ａがリテーナ２５ａの径方向の同一面状に円周方向に所定の間隔毎に形成され、それぞれの保持孔２６ａには締結部材としてのボールつまり鋼球２７ａが組み込まれている。鋼球２７ａに対向するように、ロックスリーブ２４ａには往復動ロッド６の先端部側に向けて大径となったテーパ面２８ａが内周面に形成されている。これにより、ロックスリーブ２４ａがロッド先端側に向けて移動すると、ロックスリーブ２４ａは鋼球２７ａに対して往復動ロッド６の中心に向かう押し付け力を加え、鋼球２７ａを介して往復動ロッド６に締結力を加えることになる。なお、締結部材としてはロックスリーブ２４ａの軸方向移動により往復動ロッド６に締結力を加える部材であれば、鋼球２７ａに代えて、スリットが形成された環状の部材を使用するようにしても良い。

ロックスリーブ２４ａとリテーナ２５ａとの間には、図４に示すように、ばね受け筒体２９ａが組み付けられており、このばね受け筒体２９ａの一端には外方に突出した外側フランジが形成され、他端には内方に突出した内側フランジが形成され、外側フランジとカバー１２ａとの間には圧縮コイルばね３１ａが装着され、リテーナ２５ａに形成された突起部と内側フランジとの間には圧縮コイルばね３２ａが装着されている。圧縮コイルばね３１ａによりロックスリーブ２４ａにはロッド後端部に向かう方向のばね力が加えられ、圧縮コイルばね３２ａによりリテーナ２５ａには同様にロッド後端部に向かう方向のばね力が加えられている。

第２のロックユニット２１ｂは、第１のロックユニット２１ａを構成する部材と同様の部材を逆向きに配置することにより形成されており、第１のロックユニット２１ａを構成する部材には符号ａが付されているのに対し、第２のロックユニット２１ｂを構成する部材には符号ｂを付して、重複した説明を省略する。このように両方のロックユニット２１ａ，２１ｂを構成する部材は逆向きとなっているので、ロックスリーブ２４ｂはテーパ面２８ｂのロッド後端部側が大径となるようにケース本体１０に組み込まれることになる。

ケース本体１０には図３〜図５に示すように、締結シリンダ３５が往復動ロッド６に対して直角方向を向いて取り付けられている。この締結シリンダ３５内には締結ロッド３６が往復動ロッド６に向けて前進する締結方向と、往復動ロッド６から後退する締結解除方向とに往復動自在に組み込まれており、締結ロッド３６の中心は２つのロックユニット２１ａ，２１ｂの中間の位置となっている。２つのロックスリーブ２４ａ，２４ｂの端面にはそれぞれ傾斜面３７ａ，３７ｂが相互に対向するように形成され、締結ロッド３６の先端部に形成された円錐面からなる締結面３８がともに両方の傾斜面３７ａ，３７ｂに接触するようになっている。締結面３８の締結ロッド３６の中心軸に対する傾斜角度をθとすると、傾斜面３７ａ，３７ｂはこれに対応する角度で傾斜しており、締結ロッド３６に加えられる推力はくさび効果により拡大されて２つのロックスリーブ２４ａ，２４ｂの軸方向移動に伝達され、それぞれのロックスリーブ２４ａ，２４ｂは相互に逆方向に移動する。図示する場合には角度θは約２０度程度に設定されている。

締結シリンダ３５の端部にはカバー３９が固定され、締結ロッド３６にこれの後端面に開口して形成されたばね収容孔４１とカバー３９とにより締結ロッド３６内にはばね室４２が形成されている。ばね収容孔４１の底面とカバー３９とに両端が接触するように、ばね室４２内には締結ロッド３６に締結方向のばね力を加えるための圧縮コイルばね４３が組み込まれている。締結ロッド３６の後端部にはこれと一体に締結ピストン４４が設けられ、締結ピストン４４の外周面は締結シリンダ３５に形成されたシリンダ孔４５の内周面に接触し、締結ピストン４４によりシリンダ孔４５内は圧力室４６とばね室４２とに区画されている。圧力室４６に連通させて締結シリンダ３５には給排ポート４７が形成されており、外部から圧縮空気を供給することにより締結ピストン４４にはばね力に抗して締結解除方向に向かう推力が加えられるようになっている。

図２および図３に示すように、カバー３９にはこれに一体に支持板３９ａが設けられており、この支持板３９ａには磁気に感応する位置検出センサなどが取り付けられるようになっている。また、締結ロッド３６には、これを手動操作により締結解除方向に移動させるため連結ロッド４８が取り付けられ、この連結ロッド４８は支持板３９ａに形成された貫通穴４９内に配置されており、連結ロッド４８の端部にはねじ穴４８ａが形成されている。これにより、支持板３９ａにねじ止めされたプラグ４０を取り外してねじ穴４８ａに図示しない治具をねじ結合させて連結ロッド４８を引っ張ることによって手動で連結ロッド４８を移動させることができる。なお、連結ロッド４８にはマグネット４８ｂが設けられており、この磁力に感応するセンサによって締結ロッド３６の位置を検出することができる。

次に、図２〜図５に示されたロッドの保持装置を図１に示す搬送装置に取り付けた場合におけるワーク搬送手順について説明すると、給排ポート４７から圧縮空気を供給して締結ロッド３６を後退限位置まで後退移動させた状態のもとで、ロボットアーム４によりワーク収容部２に配置されたワークＷに吸着パッド７を接近移動させる。ロボットアーム４により吸着パッド７をワークＷに押し付けると、圧縮コイルばね１８により吸着パッド７には押し付け力が加えられるとともに、ロボットアーム４による吸着パッド７の垂直方向の位置決め誤差が往復動ロッド６の軸方向移動により吸収される。吸着パッド７がワークに押し付けられた状態のもとで、真空流路１５を介して吸着パッド７内に負圧空気を供給してこれを真空状態とすると、ワークＷは吸着パッド７に吸着される。

次いで、給排ポート４７から圧力室４６内の圧縮空気を排出すると、ばね力により締結ロッド３６が往復動ロッド６に向けて前進移動し、２つのロックユニット２１ａ，２１ｂによりこれを介して往復動ロッド６はケース本体１０に締結されて固定状態となる。この状態のもとでロボットアーム４を作動させることによって、ワークＷは図１に示すワーク搭載位置３に向けて搬送される。この搬送過程では、往復動ロッド６はケース本体１０に固定されているので、ワークＷがロボットアーム４に対して移動したり揺れることが防止される。

図６（Ａ）は本発明の他の実施の形態であるロッドの保持装置を示す一部切り欠き平面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の右側面図であり、図７は図６（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、これらの図においては、前述した実施の形態における部材と共通する部材には同一の符号が付されている。

ケース本体１０には図６（Ａ）に示すように往復動ロッド６に加えて２本のガイドロッド５１が軸方向に往復動自在に装着され、それぞれのガイドロッド５１の先端は、吸着パッド７を取り付けるためのホルダー１３により往復動ロッド６に連結されている。図６に示す往復動ロッド６には真空流路１５が形成されておらず、２本のガイドロッド５１にそれぞれ真空流路１５ａが形成され、それぞれの真空流路１５ａはガイドロッド５１の先端をホルダー１３に固定するためのねじ部材５２に形成された貫通孔５２ａと、ガイドロッド５１の後端に形成された真空ポート１７ａとに連通している。したがって、この装置においては、ホルダー１３に取り付けられる吸着パッド７に対して２本のガイドロッド５１に形成された真空流路１５ａを介して負圧空気が供給されることになる。

図７に示すように、ケース本体１０内には図３〜図５に示した場合と同様に２つのロックユニット２１ａ，２１ｂが組み込まれており、さらにロックユニット２１ａ，２１ｂを駆動するための締結シリンダ３５がケース本体１０に取り付けられている。したがって、図６および図７に示すロッドの保持装置においても、図２〜図４に示した装置と同様に吸着パッド７を用いたワークの搬送装置に適用することができる。

さらに、図７に示すように、一方のロックスリーブ２４ｂの傾斜面３７ｂの外周部に切り欠き部５３が形成され、締結ロッド３６の締結面３８に接触する傾斜面３７ｂの半径が図４に示す場合よりも小さく設定されている。これに対し、他方のロックスリーブ２４ａの傾斜面３７ａの半径は図４に示す場合と同様となっている。したがって、図２〜図５に示す場合には、２つのロックスリーブ２４ａ，２４ｂは締結ロッド３６によりほぼ同時に駆動されるようになっているのに対し、図６〜図７に示す場合には、締結ロッド３６が前進移動する際に、まず始めにロックスリーブ２４ａだけを移動した後に、引き続いて両方のロックスリーブ２４ａ，２４ｂをともに移動するように、両方のロックスリーブ２４ａ，２４ｂの移動開始時に時間差を持たせている。なお、傾斜面３７ａ，３７ｂの半径の大小関係を図７に示す場合の逆に設定するようにしても良く、その場合にはまずロックスリーブ２４ｂが先に移動することになる。図２〜図５に示すロックスリーブ２４ａ，２４ｂの一方に同様の切り欠き部５３を設けるようにしても良い。

図８は本発明のさらに他の実施の形態であるロッドの保持装置を示す斜視図であり、図９は図８におけるＤ−Ｄ線に沿う部分の拡大断面図である。このロッドの保持装置はカバー３９の構造が図２〜図５に示したロッドの保持装置と相違しており、他の構造は同様である。

図８および図９に示すように、カバー３９には給排ポート５０が形成され、この給排ポート５０はばね室４２に連通しており、給排ポート５０を介して外部から圧縮空気がばね室４２内に供給されるようになっている。したがって、往復動ロッド６をケース本体１０に締結するときには、締結ロッド３６には圧縮コイルばね４３のばね力とばね室４２内に供給される圧縮空気の圧力とを加えることができる。往復動ロッド６を締結するときには排気ポート４７から圧力室４６の空気を排出することになり、圧力室４６内の空気の排出と同時に給排ポート５０からばね室４２内に圧縮空気を供給するようにしても良く、ばね力により締結ロッド３６が所定のストローク前進移動した後にばね室４２内に圧縮空気を供給するようにしても良い。

図１０は本発明のさらに他の実施の形態であるロッドの保持装置における締結シリンダとそのカバーの構造を示す拡大断面図であり、図１０に示されるロッドの保持装置はカバー３９の構造が図６および図７に示したロッドの保持装置と相違しており、他の構造は同様である。

図１０に示すように、カバー３９には図９に示したものと同様に給排ポート５０が形成され、この給排ポート５０はばね室４２に連通しており、給排ポート５０を介して外部から圧縮空気がばね室４２内に供給されるようになっている。したがって、締結ロッド３６には圧縮コイルばね４３のばね力とばね室４２内に供給される圧縮空気の圧力とを加えることができる。

図１１は本発明のさらに他の実施の形態であるロッドの保持装置における締結シリンダを示す断面図であり、（Ａ）は締結ロッドが後退限位置となった状態を示し、（Ｂ）は締結ロッドが前進移動している状態を示す。

締結シリンダ３５に取り付けられたカバー３９には給排ポート５４が形成されており、締結ロッド３６が所定のストローク以上前進移動したときに、給排ポート５４からばね室４２内に圧縮空気を供給して締結ロッド３６による締結力を付加するために、ばね室４２底面の段部を介してばね収容孔４１に連通して補助シリンダ孔５５が締結ロッド３６に形成され、補助シリンダ孔５５内には中空の補助ピストン５６が軸方向に往復動自在に組み込まれている。補助ピストン５６にはこれに一体に中空棒状の弁部材５７が設けられ、補助ピストン５６と弁部材５７の内部にはこれを貫通する貫通孔５８が形成されており、弁部材５７の端面はカバー３９に設けられたシール材からなる弁座５９に当接するようになっている。補助ピストン５６と補助シリンダ孔５５により形成されるシール圧室６１には、弁部材５７が弁座５９に当接した状態のもとでは、給排ポート５４からの圧縮空気が直接供給され、補助ピストン５６には弁部材５７が弁座５９に向かう方向の推力が加えられている。これに加えて、弁部材５７に弁座５９に向かう方向のばね力を加えるために、圧縮コイルばね６２がシール圧室６１内に組み込まれている。

補助ピストン５６の端面には、ばね収容孔４１の底面の段部に配置されたばね受けスリーブ６３が当接するようになっており、締結ロッド３６の前進移動に伴って補助ピストン５６に当接するばね受けスリーブ６３により弁部材５７が弁座５９から離れる方向に駆動されることになる。

したがって、図１１に示す締結シリンダ３５を有するロッドの保持装置においては、給排ポート４７から圧縮空気を供給すると、図１１（Ａ）に示すように、締結ロッド３６はばね力に抗して後退限位置となり、往復動ロッド６は自由に軸方向に移動することができる。次いで、給排ポート４７から圧力室４６内の圧縮空気を排出すると、図１１（Ｂ）に示すように、ばね力により締結ロッド３６は往復動ロッド６に向けて前進移動する。図１１（Ｂ）は締結ロッド３６が所定のストロークＳ１だけ前進移動してばね受けスリーブ６３が補助ピストン５６に当接した状態を示す。図１１（Ａ）の位置から図１１（Ｂ）の位置まで締結ロッド３６がストロークＳ１だけ移動する過程では、給排ポート５４に供給される圧縮空気は貫通孔５８およびシール圧室６１内に閉じこめられている。

圧縮コイルばね４３のばね力により図１１に示す位置よりも締結ピストン４４が前進移動すると、弁部材５７は弁座５９から離れて、給排ポート５４に供給される圧縮空気はばね室４２内に流入する。これにより、締結ピストン４４には締結ロッド３６を往復動ロッド６に向かわせる推力が加えられることになる。したがって、締結ピストン４４の端面が締結シリンダ３５に当接するまで締結ロッド３６がストロークＳ２だけ前進移動する際には、ばね力と圧縮空気の推力とが併せて締結ロッド３６に加えられるので、締結ロッド３６が締結位置に近づくと大きな推力が締結ロッドに加えられることになる。なお、手動で締結ロッド３６を後退移動させるための図示しない治具がねじ結合されるねじ穴４８ａが締結ロッド３６に形成されており、治具はねじ穴４８ａに取り付けられることになる。図７に示す締結ロッド３６にも同様のねじ穴４８ａが形成されている。

図１１に示すタイプの締結シリンダ３５は図２〜図５に示すロッドの保持装置に搭載することもでき、図６および図７に示すロッドの保持装置に搭載することもできる。

図１２は図８および図９に示すロッドの締結装置を用い、給排ポート４７から圧力室４６内の空気を排出して往復動ロッド６の締結力を測定した実験結果を示す特性線図であり、図１２（Ａ）は締結ロッド３６に圧縮コイルばね４３のばね力のみを加えて往復動ロッド６を固定した場合を示し、図１２（Ｂ）はばね室４２に圧縮空気の圧力を加えて往復動ロッド６をばね力と圧力とにより固定した場合を示す。それぞれの実験においては、圧縮コイルばね１８を取り外した状態で行い、締結ロッド３６により固定された状態の往復動ロッド６に軸方向の圧縮荷重を加えて往復動ロッド６の軸方向の変位を測定した
実験には、締結ピストン４４の外径が３２mmで、連結ロッド４８の外径が１２mmの図９に示す締結装置を使用し、圧縮コイルばね４３は、バネ定数が０．２９６kgf/mmのものを使用し、締結ロッド３６が往復動ロッド６に対して締結力を加え始める初期荷重が６．２２kgf（６０．９５６N）となるように収縮させてばね室４２内に装着した。また、給排ポート５０からは圧力が３．０kgf/cm²（２９．４Pa）の圧縮空気をばね室４２に供給するようにした。

図１２（Ａ）に示すように、ばね力のみの場合には、約６０Nを越えると往復動ロッド６の軸方向変位が０．５mm以上となった。

これに対して、図１２（Ｂ）に示すように、ばね室４２内の圧縮空気の圧力を加えた場合には、約１６００Nを越えると往復動ロッド６の軸方向変位が０．５mm以上となり、圧力を加えることにより、往復動ロッド６の締結力は飛躍的に高くなった。図１２（Ｂ）においては、符号Ａは、排出ポート４７から圧力室４６内の空気を排出する一方、給排ポート５０から上述した圧力の圧縮空気をばね室４２に供給してばね力と圧縮空気の圧力とを締結ロッド３６に加えたままの状態で固定された往復動ロッド６に、軸方向の圧縮荷重を加えて往復動ロッド６の軸方向の変位を測定した測定結果を示す。また、符号Ｂは排出ポート４７から圧力室４６内の空気を排出する一方、給排ポート５０から上述した圧力の圧縮空気をばね室４２に供給してばね力と圧縮空気の圧力とを締結ロッド３６に加えた後に、給排ポート５０からばね室４２内の空気を排出した状態のもとで軸方向の圧縮荷重を加えて往復動ロッド６の軸方向の変位を測定した測定結果を示す。

図１２（Ｂ）に示すように、ばね力と圧力とを締結ロッド３６に加えると、往復動ロッド６が固定された後に、圧縮空気の圧力を解除しても、圧力を加えた状態を保持した場合とほぼ同様の締結力を保持することができた。これは、締結ロッド３６に締結力を加えて往復動ロッド６を固定すると、締結ロッド３６やロックスリーブ２４ａ，２４ｂなどの部材に残留歪みが発生して残留歪みによって往復動ロッド６を固定状態に保持することができるからであると考えられる。

したがって、図８〜図１１に示すように、締結ロッド３６に空気圧を加えるようにした締結装置においては、往復動ロッド６を固定した後にはばね室４２内から圧縮空気を排出しても往復動ロッド６を大きな締結力で固定することが可能となる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、ロッドの保持装置５は図１に示すワーク搬送装置に適用されているが、軸方向に移動する往復動ロッドを所定の軸方向位置で締結する場合であれば、図１に示すワーク搬送装置以外に種々の装置に使用することができる。さらに給排ポート４７，５４に供給する流体としては空気に限られることなく、他の流体を使用するようにしても良い。

ワークを吸着して搬送するための搬送装置としてのロボットを示す概略図である。図１に示したロボットに搭載されるロッドの保持装置を示す斜視図である。図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３の一部を拡大して示す断面図である。図４におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。（Ａ）は本発明の他の実施の形態であるロッドの保持装置を示す一部切り欠き平面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）の右側面図である。図６（Ａ）におけるＣ−Ｃ線に沿う断面図である。本発明のさらに他の実施の形態であるロッドの保持装置を示す斜視図である。図８におけるＤ−Ｄ線に沿う部分の拡大断面図である。本発明のさらに他の実施の形態であるロッドの保持装置における締結シリンダとそのカバーの構造を示す拡大断面図である。本発明の他の実施の形態であるロッドの保持装置における締結シリンダを示す断面図であり、（Ａ）は締結ロッドが後退限位置となった状態を示し、（Ｂ）は締結ロッドが前進移動している状態を示す。（Ａ）は締結ロッドにばね力のみを加えて往復動ロッドを固定した場合における往復動ロッドの締結力を測定した実験結果を示し、（Ｂ）は締結ロッドにばね力と圧縮空気の圧力とを加えて往復動ロッドを固定した場合における往復動ロッドの締結力を測定した実験結果を示す。

符号の説明

１ロボット（搬送装置）
６往復動ロッド
７吸着パッド（ワーク保持具）
１０ケース本体
１１ユニット収容孔
１２ａ，１２ｂカバー
１３ホルダー
１５真空流路
１８圧縮コイルばね（ばね部材）
２１ａロックユニット（第１のロックユニット）
２１ｂロックユニット（第２のロックユニット）
２４ａロックスリーブ（第１のロックスリーブ）
２４ｂロックスリーブ（第２のロックスリーブ）
２５ａリテーナ（第１のリテーナ）
２５ｂリテーナ（第２のリテーナ）
２７ａ，２７ｂ鋼球（締結部材）
２８ａ，２８ｂテーパ面
２９ａ，２９ｂばね受け部材
３１ａ，３１ｂ圧縮コイルばね
３５締結シリンダ
３６締結ロッド
３７ａ，３７ｂ傾斜面
３８締結面
３９カバー
４２ばね室
４４締結ピストン
４５シリンダ孔
４６圧力室
４７給排ポート
５０給排ポート
５１ガイドロッド
５２ねじ部材
５３切り欠き部
５４給排ポート
５５補助シリンダ孔
５６補助ピストン
５７弁部材
６１シール圧室
６２圧縮コイルばね

Claims

往復動ロッドが前進方向と後退方向に往復動自在に装着されるケース本体と、
前記往復動ロッドの先端部に向けて大径となったテーパ面を有し前記ケース本体内に軸方向に移動自在に装着される第１のロックスリーブ、前記テーパ面に係合する締結部材を保持し前記往復動ロッドに軸方向に移動自在に嵌合する第１のリテーナ、および前記第１のロックスリーブに前記往復動ロッドの後端部に向けてばね力を加える第１のばね部材を有する第１のロックユニットと、
前記往復動ロッドの後端部に向けて大径となったテーパ面を有し前記ケース本体内に軸方向に移動自在に装着される第２のロックスリーブ、前記テーパ面に係合する締結部材を保持し前記往復動ロッドに軸方向に移動自在に嵌合する第２のリテーナ、および前記第２のロックスリーブに前記往復動ロッドの先端部に向けてばね力を加える第２のばね部材を有する第２のロックユニットと、
前記ケース本体に取り付けられ、前記第１と第２のロックスリーブに相互に対向して形成されたそれぞれの傾斜面に接触する締結面が形成された締結ロッドを締結方向と締結解除方向とに往復動自在に収容する締結シリンダとを有し、
前記締結ロッドが前記第１と第２のロックスリーブを逆方向に移動させて前記第１と第２のロックユニットにより前記往復動ロッドを固定することを特徴とするロッドの保持装置。
請求項１記載のロッドの保持装置において、前記往復動ロッドの一端に取り付けられワークを保持するワーク保持具と、前記ワーク保持具が前記ケース本体から突出する方向のばね力を加えるばね部材とを有することを特徴とするロッドの保持装置。
請求項１または２記載のロッドの保持装置において、ワークを真空吸着する吸着パッドをワーク保持具として前記往復動ロッドの一端に取り付け、前記往復動ロッドに前記吸着パッドに連通する真空流路を形成することを特徴とするロッドの保持装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のロッドの保持装置において、前記締結ロッドに締結方向のばね力を加えるばね部材を前記締結シリンダに設け、前記締結ロッドに設けられた締結ピストンに前記締結解除方向に流体圧を加える圧力室を前記締結シリンダに形成することを特徴とするロッドの保持装置。
請求項４記載のロッドの保持装置において、前記ばね部材を収容するばね室に連通して流体圧を供給する給排ポートを前記締結シリンダに形成し、前記締結ロッドにばね力と流体圧とを締結方向に加えることを特徴とするロッドの保持装置。
請求項４記載のロッドの保持装置において、前記ばね部材を収容するばね室に連通して流体圧を供給する給排ポートを前記締結シリンダに形成し、前記締結ロッドが前記締結方向に所定のストローク移動したときに前記給排ポートと前記ばね室とを連通させて前記締結ロッドに締結方向の流体圧を供給する弁部材を前記締結ロッドに装着することを特徴とするロッドの保持装置。