JP2008036675A - 曲げ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】関節型ロボットにチャック機構を取り付けても、曲げ方向に制限を受けることのない曲げ加工装置を得る。
【解決手段】曲げ機構４０を取り付けた固定台５８を備えると共に、被加工物４を把持するチャック機構６４が取り付けられ、チャック機構６４を移動する関節型ロボット２を備える。関節型ロボット２は、互いに平行な軸の廻りで回動する平行関節６，８，１０と、平行な軸と直交する軸の廻りに回動する直交関節１２，１４とを複数有する。チャック機構６４は、回転可能に支持された回転部材７２と、回転部材７２に揺動可能に支持された爪部材７４，７６とを備えると共に、チャック機構６４は、被加工物４が長手方向に挿入される筒部材８４を回転部材７２に摺動可能に支持し、筒部材８４を移動して爪部材７４，７６を揺動させ被加工物４を把持する。
【選択図】図６

Description

本発明は、長尺状の被加工物、例えばパイプや棒状材を所定の方向に曲げ加工する際に、被加工物を移動して曲げ加工する曲げ加工装置に関する。

従来より、特許文献１にあるように、被加工物をチャック機構により把持して、被加工物の軸方向と平行な軸の廻りで回動する関節を３組有する関節型ロボットの先端に曲げ機構を取り付け、各関節を回動して曲げ機構を所定の位置に移動すると共に、チャック機構を被加工物の軸方向に移動機構により移動して、複数箇所で曲げ加工するものが知られている。
特開２００１−２１２６２４号公報

こうした従来のものでは、チャック機構を移動機構により移動して、被加工物を軸方向に移動する構成であるので、移動機構が被加工物を把持したチャック機構を移動できるスペースを必要とし、装置が大型化し、設置スペースが大きくなる。そこで、関節型ロボットにチャック機構を取り付け、曲げ機構を固定台に取り付けて曲げ加工することも考えられる。

しかし、関節型ロボットにチャック機構を取り付けると、チャック機構により把持した被加工物を軸方向の廻りに回転して曲げ方向を変更する際、関節型ロボットのアームと被加工物とが干渉して、被加工物を軸方向の廻りに回転できる範囲が限定されるという問題があった。

本発明の課題は、関節型ロボットにチャック機構を取り付けても、曲げ方向に制限を受けることのない曲げ加工装置を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
曲げ型と、該曲げ型の周りを公転可能な締め型とにより長尺状の被加工物を挟持し、前記締め型を公転させ前記被加工物を曲げ加工する曲げ機構を有する曲げ加工装置において、
前記曲げ機構を取り付けた固定台を備えると共に、
前記被加工物を把持するチャック機構が取り付けられ、前記チャック機構を移動する関節型ロボットを備え、更に、前記チャック機構は前記被加工物を長手方向の廻りに回転することを特徴とする曲げ加工装置がそれである。

前記関節型ロボットは、互いに平行な軸の廻りで回動する平行関節と、前記平行な軸と直交する軸の廻りに回動する直交関節とをそれぞれ複数有する構成でもよい。また、前記チャック機構は、回転可能に支持された回転部材と、該回転部材に揺動可能に支持された爪部材とを備えると共に、前記チャック機構は、前記被加工物が長手方向に挿入される筒部材を前記回転部材に摺動可能に支持し、前記筒部材を移動して前記爪部材を揺動させ前記被加工物の外周を把持する構成としてもよい。更に、前記チャック機構は、前記回転部材を予め設定された角度範囲で回転させて、前記チャック機構に把持された前記被加工物を長手方向の廻りに前記角度範囲でひねる構成としてもよい。

本発明の曲げ加工装置は、関節型ロボットにチャック機構を取り付けても、曲げ方向に制限を受けることがないという効果を奏する。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１、図２に示すように、１は機台であり、機台１上には関節型ロボット２が載置されている。関節型ロボット２は、図３に示すように、互いに平行な軸の廻りで回動する３組の第１〜第３平行関節６，８，１０と、この平行な各軸と直交する軸の廻りで回動する２組の第１、第２直交関節１２，１４とを備えている。

関節型ロボット２は、機台１に取り付けられた固定部１６を備え、固定部１６と第１旋回台１８とは、第１直交関節１２により接続されている。第１直交関節１２は、鉛直な軸ＣＶ１の廻りで第１旋回台１８を所定角度で回動駆動する周知の機構を有するものである。

第１旋回台１８には、第１アーム２０の一端が第１平行関節６を介して接続されている。第１平行関節６は水平な軸ＣＨ１の廻りで第１アーム２０を所定角度で回動駆動する周知の機構を有するものである。第１平行関節６の水平な軸ＣＨ１と第１直交関節１２の鉛直な軸ＣＶ１とは直交している。

第１アーム２０の他端と第２アーム２２の一端とが第２平行関節８を介して接続されている。第２平行関節８は第１平行関節６の水平な軸ＣＨ１と平行な軸ＣＨ２の廻りで第２アーム２２を所定角度で回動駆動する周知の機構を有するものである。

第２アーム２２の他端には、第２旋回台２４が第２直交関節１４を介して接続されている。第２直交関節１４は、第１、第２平行関節６，８の水平な軸ＣＨ１，ＣＨ２と直交する軸ＣＶ２の廻りで第２旋回台２４を所定角度で回動駆動する周知の機構を有するものである。

第２旋回台２４には、先端アーム２６の一端が第３平行関節１０を介して接続されている。第３平行関節１０は、先端アーム２６を第１、第２平行関節６，８の水平な軸ＣＨ１，ＣＨ２と平行な軸ＣＨ３の廻りに回動するものである。また、本実施形態では、第２アーム２２には、その長手方向の軸の廻りに回転する回転関節３２が設けられている。

曲げ機構４０は、機台１と一体に形成された固定台５８に取り付けられており、図４に示すように、パイプ等の長尺状の被加工物４の曲げ半径に応じて形成された曲げ型４２を備え、曲げ型４２の外周には被加工物４の直径に応じた溝４４が形成されている。曲げ型４２は曲げアーム４６と共に固定台５８に回転可能に支承されており、曲げアーム４６は第１シリンダ４７により回転駆動されるように取り付けられている。曲げ型４２は、図４では１つの溝４４を有するものを示しているが、曲げ型４２は、被加工物４の曲げ半径に応じた複数の溝４４が積層されたものでもよい。

曲げ型４２に対向して、曲げアーム４６上に締め型４８が移動可能に支承されており、締め型４８は第２シリンダ４９により駆動されて、被加工物４を曲げ型４２と締め型４８とにより挟持できるように構成されている。また、曲げ型４２に接近してワイパ型５０を配置してもよい。

締め型４８と並んで圧力型５２が摺動台５３上に移動可能に支持されている。圧力型５２は第３シリンダ５４により駆動されて、被加工物４に当てられ、曲げ加工時の反力を受けることができるように構成されている。摺動台５３は被加工物４の軸方向に摺動可能に支持されており、シリンダ５６により駆動されるように構成されている。曲げ機構４０と対向して機台１には芯金機構６０が配置されている。芯金機構６０は、芯金６１をシリンダ６３により被加工物４としてのパイプ内に挿入するものである。

一方、関節型ロボット２の先端アーム２６の先端には、ひねり機構６２を備えたチャック機構６４が取り付けられている。チャック機構６４は、図５〜７に示すように、チャック本体６６に一対の軸受６８，７０を介して回転可能に支持された回転部材７２を備えている。回転部材７２の回転中心は前述した水平な軸ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３に平行に設けられている。

回転部材７２の先端には、一対の爪部材７４，７６が支点ピン７８，８０の廻りに揺動可能に支持されている。回転部材７２にはその軸方向に摺動孔８２が形成されており、摺動孔８２には筒部材８４が摺動可能に挿入されている。筒部材８４は中空状のもので、被加工物４を貫通して挿入できるように形成されている。

回転部材７２の後端には、接続部材８６を介して歯車８８が取り付けられており、歯車８８には、チャック本体６６に固定された油圧モータ９０に取り付けられたピニオン歯車９２が噛合されている。

歯車８８は、図７に示すように、１８０度の扇形形状に形成されており、チャック本体６６と一体に設けられた突部６６ａに、歯車８８に取り付けられた一対のストッパ部材８９ａ，８９ｂが突き当たり、歯車８８を１２０度の予め設定された角度範囲で回転できるように構成されている。また、チャック本体６６、回転部材７２、筒部材８４には、長手方向に沿って切欠９３が形成されて、切欠９３から芯金６１を通すことができるように構成されている。

回転部材７２に形成された一対のスリット９４，９６には、筒部材８４に取り付けられたキー部材９８，１００が摺動可能に装着されており、回転部材７２と筒部材８４とは軸方向に相対的に摺動可能であるが、被加工物４の長手方向の廻りには一体的に回転するように構成されている。

図６に示すように、筒部材８４の後端には、その外周に、円周方向に沿って複数のカムフォロアー１０２が取り付けられており、カムフォロアー１０２は移動部材１０４に形成された溝１０６に挿入されている。

移動部材１０４は押圧板１０８に取り付けられており、押圧板１０８はチャック本体６６に摺動可能に装着されたガイド軸１１０により、筒部材８４の摺動方向に移動可能に支持されている。また、押圧板１０８にはチャック本体６６に取り付けられたシリンダ１１２のロッドが接続されている。

筒部材８４の先端のスリット８４ａ，８４ｂ内には、ピン１１４，１１６が取り付けられており、ピン１１４，１１６は爪部材７４，７６に係合され、筒部材８４の前進・後退により爪部材７４，７６が揺動し、爪部材７４，７６により被加工物４の外周を把持・開放できるように構成されている。

図６では、中心線より上側で、筒部材８４が後退されて爪部材７４が揺動し、爪部材７４により被加工物４の外周を把持した状態を示し、中心線より下側で、筒部材８４が前進されて爪部材７６が揺動し、爪部材７６が被加工物４を開放した状態を示す。

次に、前述した本実施形態の曲げ加工装置の作動について説明する。
まず、関節型ロボット２の第１〜第３平行関節６，８，１０及び第１、第２直交関節１２，１４を駆動して、チャック機構６４を被加工物４の端に移動し、チャック機構６４を制御して、被加工物４をチャック機構６４により把持する。チャック機構６４により、被加工物４を把持する際には、被加工物４と筒部材８４とが同軸上になるように移動してから、チャック機構６４を被加工物４の長手方向に移動して、筒部材８４内に被加工物４を挿入する。

そして、シリンダ１１２を駆動して、押圧板１０８、移動部材１０４を移動して、カムフォロアー１０６を介して筒部材８４を移動する。これにより、爪部材７４，７６が揺動して、爪部材７４，７６により被加工物４の外周が把持される。

そして、関節型ロボット２の第１〜第３平行関節６，８，１０及び第１、第２直交関節１２，１４を駆動して、被加工物４を曲げ機構４０に移動する。その際、図４に示すように、被加工物４の曲げ加工位置が曲げ型４２の溝４４に挿入されるように移動する。

移動後、締め型４８、圧力型５２を駆動して、被加工物４に突き当て、曲げ型４２を中心にして曲げアーム４６を回転させて、締め型４８を曲げ型４２の廻りに公転させると共に、シリンダ５６を駆動して摺動台５３により圧力型５２を被加工物４の軸方向に移動して、曲げ加工を行なう。また、曲げ加工時、芯金機構６０により、被加工物４内に芯金６１を挿入して曲げ加工するようにしてもよい。

曲げ加工終了後、曲げアーム４６、締め型４８、圧力型５２を元の位置に戻し、次の曲げ加工を行なう場合には、関節型ロボット２を制御して、チャック機構６４を移動し、被加工物４を次の曲げ加工位置に移動し、曲げ機構４０により被加工物４を曲げ加工する。

また、曲げ方向が異なる場合には、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、関節型ロボット２の第１〜第３平行関節６，８，１０を制御して、被加工物４を把持したチャック機構６４を、被加工物４の長手方向の廻りに回転させる。これにより、被加工物４がその長手方向の廻りにひねられて、曲げ方向を変えることができるが、関節型ロボット２の第１〜第３平行関節６，８，１０を制御して、被加工物４をひねる場合、第２アーム２２と被加工物４とが干渉して、被加工物４を３６０度ひねることができない。

その際には、油圧モータ９０を駆動して、ピニオン歯車９２、歯車８８、回転部材７２、キー９８，１００、筒部材８４、爪部材７４，７６を被加工物４の長手方向の廻りに回転する。これにより、チャック機構６４と共に被加工物４がその長手方向のまわりにひねられる。

本実施形態では、ストッパ部材８９ａ，８９ｂが突部６６ａに突き当たる角度範囲で、被加工物４をひねることができる。よって、ストッパ部材８９ａ，８９ｂが突部６６ａに突き当たるまで、チャック機構６４を回転し、必要な曲げ方向となるように、関節型ロボット２の第１〜第３平行関節６，８，１０を制御して、被加工物４を更にひねる。

曲げ加工終了後、チャック機構６４を制御して、被加工物４の把持を解放する。チャック機構６４に被加工物４を把持させて、関節型ロボット２が被加工物４を曲げ機構４０に移動し、被加工物４を曲げ加工するので、小型で、設置スペースを小さくできる。また、チャック機構６４により、被加工物４を長手方向の廻りに回転させるので、第２アーム２２と被加工物４との干渉を回避して、被加工物４を３６０度の方向で曲げ方向を変えることができる。

以上本発明はこの様な実施形態に何等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なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としての曲げ加工装置の正面図である。 本実施形態の曲げ加工装置の側面図である。 本実施形態の関節型ロボットの拡大斜視図である。 本実施形態の曲げ機構の拡大概略構成図である。 本実施形態のチャック機構の一部を断面で示す拡大正面図である。 図５のＡＡ断面図である。 本実施形態のチャック機構の拡大側面図である。 本実施形態の関節型ロボットによるひねりの説明図である。

符号の説明

１…機台 ２…関節型ロボット
４…被加工物 ６，８，１０…平行関節
１２，１４…直交関節 ２０…第１アーム
２２…第２アーム ２６…先端アーム
４０…曲げ機構 ４２…曲げ型
４６…曲げアーム ４８…締め型
５０…ワイパ型 ５２…圧力型
５８…固定台 ６０…芯金機構
６１…芯金 ６２…ひねり機構
６４…チャック機構 ６６…チャック本体
７２…回転部材 ７４，７６…爪部材
８４…筒部材

Claims (4)

1. 曲げ型と、該曲げ型の周りを公転可能な締め型とにより長尺状の被加工物を挟持し、前記締め型を公転させ前記被加工物を曲げ加工する曲げ機構を有する曲げ加工装置において、
   前記曲げ機構を取り付けた固定台を備えると共に、
   前記被加工物を把持するチャック機構が取り付けられ、前記チャック機構を移動する関節型ロボットを備え、更に、前記チャック機構は前記被加工物を長手方向の廻りに回転することを特徴とする曲げ加工装置。
2. 前記関節型ロボットは、互いに平行な軸の廻りで回動する平行関節と、前記平行な軸と直交する軸の廻りに回動する直交関節とをそれぞれ複数有することを特徴とする請求項１に記載の曲げ加工装置。
3. 前記チャック機構は、回転可能に支持された回転部材と、該回転部材に揺動可能に支持された爪部材とを備えると共に、前記チャック機構は、前記被加工物が長手方向に挿入される筒部材を前記回転部材に摺動可能に支持し、前記筒部材を移動して前記爪部材を揺動させ前記被加工物の外周を把持することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の曲げ加工装置。
4. 前記チャック機構は、前記回転部材を予め設定された角度範囲で回転させて、前記チャック機構に把持された前記被加工物を長手方向の廻りに前記角度範囲でひねることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の曲げ加工装置。

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