JP2009220229A - ワーク把持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造を簡単とし、ワークの姿勢や形状に応じて確実且つ安定した把持状態とすることができ、コストを低減することができるワーク把持装置を提供する。
【解決手段】ブロック状のワーク２に形成された貫通孔１８に挿入する挿入ロッド３と、貫通孔１８の一端縁に係止する係止爪７と、係止爪７の反対側からワーク２に当接する当接部材４と、当接部材４を進退駆動して係止爪７と当接部材４とによりワーク２を把持させる当接部材駆動手段１３とを備える。当接部材４は、挿入ロッド３の軸線に対して直行する角度に形成された第１当接面１０と、挿入ロッド３から離間した位置において挿入ロッド３の軸線に対して傾斜する第２当接面１１とを備える。係止爪７と当接部材４とによりワーク２を把持したとき、第１当接面１０と第２当接面１１との少なくとも一方がワーク２に当接する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ブロック状のワークに形成された貫通孔を介して該ワークを把持するワーク把持装置に関する。

従来、エンジンの構成部品であるシリンダブロックをワークとして把持する把持装置が知られている（特許文献１参照）。この把持装置は、シリンダブロックの上面に当接させる平板状の当接板と、この当接板の板面に対して垂直に延設されてシリンダボアに挿入する挿入ロッドとを備え、挿入ロッドが、昇降自在且つ揺動自在の爪部材と、この爪部材をシリンダボア内で揺動させる揺動機構とを備えている。この把持装置によりシリンダブロックを把持するときには、先ず、シリンダブロックの上方から当接板と挿入ロッドとを一体的に下降させ、シリンダボアに挿入ロッドを挿入すると共に当接板をシリンダブロックの上面に当接させる。次いで、挿入ロッドに備える揺動機構により爪部材を上昇させつつ揺動させてシリンダボアの端部に係止させ、当接板と爪部材とで挟むようにしてシリンダブロックを把持する。
特開２００５−１５３０４０号公報

しかし、従来の構成によると、当接板が当接するシリンダブロックの上面の略全面が平坦で、しかも、シリンダボアがシリンダブロックの上面に対して垂直方向に貫通して形成されているものしか把持対象とすることができず、例えば、気筒配列が所謂Ｖ型のエンジン用のシリンダブロックにように、上面に平坦部分が少なく、シリンダボアが上面に対して傾斜して形成されている場合には把持することが困難となる。更に、シリンダブロックのように上側形状と下側形状とが異なるワークである場合に、従来の構成では、一方側からの把持状態が安定してえられても、他方側からでは安定した把持状態が得られない。このため、ワークの種類や姿勢に応じて、当接板や挿入ロッドがシリンダブロックの把持側形状に対応する把持装置に交換する必要があり、コスト高となる不都合がある。

本発明は、上記の点に鑑み、構造を簡単とし、ワークの姿勢や形状に応じて確実且つ安定した把持状態とすることができ、コストを低減することができるワーク把持装置を提供することを課題とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、ブロック状のワークに形成された貫通孔を介して該ワークを把持するワーク把持装置において、前記貫通孔に挿入自在に延設された挿入ロッドと、該挿入ロッドの先端外方に突設され、該挿入ロッドが前記貫通孔に挿入された状態で該貫通孔の一端縁に係止する係止爪と、前記挿入ロッドの基端側に位置して該挿入ロッドの軸線に沿って進退自在に設けられ、前記係止爪の反対側からワークに当接する当接部材と、該当接部材を進退駆動して係止爪と当接部材とによりワークを把持させる当接部材駆動手段とを備え、前記当接部材は、前記挿入ロッドの先端方向に面して該挿入ロッドの軸線に対して直行する角度に形成された第１当接面と、前記挿入ロッドから離間した位置において該挿入ロッドの先端方向に面して該挿入ロッドの軸線に対して傾斜する第２当接面とを備え、前記係止爪と前記当接部材とによりワークを把持したとき、前記第１当接面と前記第２当接面との少なくとも一方がワークに当接することを特徴とする。

本発明のワーク把持装置によってワークを把持するときには、先ず、挿入ロッドの先端の係止爪が貫通孔の内部から突き出るまで挿入ロッドを貫通孔に挿通させる。次いで、貫通孔内の挿入ロッドを貫通孔の内壁面に向かって移動させ、係止爪を貫通孔の径方向外側に位置させる。続いて、当接部材を当接部材駆動手段により挿入ロッドの軸線に沿って進行させてワークに当接させる。そして、挿入ロッドをワークの貫通孔から引き抜く方向に移動させ、ワークの持ち上げ動作に移行する。このとき、当接部材駆動手段によって当接部材を挿入ロッドと相対的に進出させることで、当接部材のワークへの圧接状態を維持しておくことができる。一方、挿入ロッドは、貫通孔から抜け出す方向に移動することで係止爪が貫通孔の一端縁に係止する。こうしてワークの把持状態となったとき、同時にワークが持ち上げられる。

このように、本発明によれば、当接部材駆動手段によって当接部材を進退動作させるだけでワークを把持することができ、例えば、ワークの加工ステーション間におけるワークの搬送を行う際に、ワークの把持動作と持ち上げ動作とを連続させて迅速な搬送作業を行うことができる。

また、本発明は、当接部材が前記第１当接面と前記第２当接面とを備えてその少なくとも一方をワークに当接させることができるので、ワークが貫通孔に対して直行する面を有している場合は勿論、ワークが貫通孔に対して直行する面を有してなくても確実にワークを把持することができる。即ち、貫通孔に対して直行する面に対しては第１当接面により確実に当接でき、貫通孔に対して傾斜する面に対しては第２当接面により確実に当接できる。これにより、貫通孔の軸方向一端側の周囲と他端側の周囲とで形状が異なっていても、第１当接面と第２当接面との少なくとも何れか一方で対応して当接部材の当接状態を形成することができる。具体的には、例えば、シリンダヘッドのように上側（表側）と下側（裏側）との形状が異なるワークである場合に、第１当接面と第２当接面との一方又は両方をシリンダヘッドの上側面に当接して把持することができるだけでなく、下側からであっても第１当接面又は第２当接面をシリンダヘッドの下端面に当接して把持することができる。しかも、同じ種類のシリンダヘッドの上下に限らず、異なる形状のシリンダヘッドであってもその上下にかかわらず把持することも可能である。これにより、ワークの姿勢や種類に応じて把持装置の形状を変更する等が不要となるので、設備コストを低減することができる。

更に、挿入ロッドを挿入して係止爪を貫通孔の端縁に係止するだけで、当接部材の進退動作により把持することができるので、従来のような貫通孔内部で爪部材を揺動させるための機構等を不要として把持装置を構成することができ、装置構成が簡単で安価に形成することができる。しかも、従来に比して挿入ロッドを細くすることができ、貫通孔の内径が異なるワークであっても容易に把持することができる。

また、本発明の前記当接部材においては、前記挿入ロッドから離間し且つ該挿入ロッドの軸線を介して前記第２当接面の反対側の位置に、該第２当接面の傾斜と平行な角度に形成された第３当接面を備え、前記第２当接面がワークに当接したとき、該第２当接面と共に該第３当接面がワークに当接することが好ましい。これによれば、例えば、第１当接面がワークに当接されない場合であっても、第２当接面と共に第３当接面がワークに当接し、第２当接面、第３当接面及び係止爪とで３方向からの当接によりワークを把持することができるので、より安定した把持状態を得ることができる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）及び（ｂ）に示す本実施形態のワーク把持装置１は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すエンジンのシリンダブロック２をワークとして把持するものである。ワーク把持装置１は、図示しないが、シリンダブロック２の加工を行う複数の加工ステーション間に設置されたワーク搬送用ロボットのアーム先端に設けられる。

ワーク把持装置１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、挿入ロッド３と、当接部材４とを備えている。挿入ロッド３は、ロボットアーム５に連結されたフレーム６に基端が固定されており、その先端には係止爪７が一体に形成されている。挿入ロッド３は、パイプ状に中空に形成され、基端側がテーパ状に拡径する形状に形成されており、これによって、フレーム６への連結状態が確実に維持されると共に、曲がりや歪み等が防止されて極めて精度よく延設形状が維持されている。

当接部材４は、挿入ロッド３が貫通する板状の部材であり、平坦に形成された平板部８と、該平板部８の一端側（前記挿入ロッド３の係止爪７が向く側）に下方に向かって突出する突出部９とを備えている。また、当接部材４は、後述するようにシリンダブロック２に当接する複数の当接面（第１当接面１０、第２当接面１１及び第３当接面１２）を備えている。第１当接面１０は、平板部８の下面に形成されており、挿入ロッド３の軸線に対して直行方向に広がる面である。第２当接面１１は、前記突出部９の先端に形成されており、挿入ロッド３の軸線に対して傾斜している。また、第３当接面１２は、平板部８の突出部９と反対側の端縁に形成されており、第２当接面１１の傾斜と平行な角度を有して傾斜している。

また、当接部材４とフレーム６との間には、当接部材４を進退駆動する伸縮機構１３（当接部材駆動手段）が設けられている。伸縮機構１３は、互いに摺動自在に重合する複数の摺動枠１４と、一対の駆動シリンダ１５，１６と、図示しないラックとピニオンギヤによる送出手段とによって構成されて、所謂テレスコピック構造を有している。なお、送出手段は、伸縮機構１３の伸長率をより大きくするために設けられており、両駆動シリンダ１５，１６による伸縮範囲を増加させることで、小型の駆動シリンダ１５，１６によって比較的大きな進退距離を得ている。

本実施形態におけるワーク把持装置１によれば、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数のシリンダボア１８（貫通孔）が傾斜して設けられたシリンダブロック２を把持することができる。即ち、図２（ａ）に示すように、挿入ロッド３をシリンダボア１８に挿入して係止爪７によりシリンダボア１８の下端縁（シリンダブロック２の内側に位置している）に係止し、当接部材４をシリンダブロック２の上面側に当接して、係止爪７と当接部材４とによる挟持状態とする。このとき、第２当接面１１をオフセットさせて第１当接面１０と係止爪７だけで把持することも可能だが、シリンダブロック２の上部の水平面１９に第２当接面１１を当接させ、シリンダボア１８の軸線に直行する方向に広がる上縁部傾斜面２０に第１当接面１０を当接した状態とすることもできる。これによって、挿入ロッド３から離間した位置で、第２当接面１１から係止爪７に向かって押圧力が付与され、第２当接面１１と係止爪７とがシリンダブロック２を強固に把持する。同時に、挿入ロッド３の軸線に沿って第２当接面１１から係止爪７に向かって押圧力が付与され、極めて安定した把持状態を得ることができる。

また、図２（ｂ）に示すように、シリンダブロック２が天地反転した状態のときには、シリンダブロック２の内側を通して挿入ロッド３をシリンダボア１８に挿入し、係止爪７によりシリンダボア１８の下向きになっている上端縁に係止する。一方、当接部材４をシリンダブロック２の側壁２１の上向きになっている下縁に当接させる。このときには、シリンダブロック２の側壁２１の外側位置の下縁２２に第２当接面１１が当接し、側壁２１の内側位置の下縁２３に第３当接面１２が当接して、係止爪７と第２当接面１１と第３当接面１２とによって３方向からの挟持状態を形成することができ、安定した把持状態となる。このように、本実施形態の構成によれば、シリンダボア１８（貫通孔）が傾斜して設けられていても確実に把持することができるだけでなく、シリンダブロック２の姿勢が天地反転した状態とされていても確実に把持することができる。

ここで、本実施形態におけるワーク把持装置１の作動を、模式的に示す図３（ａ）乃至（ｄ）を参照して説明する。先ず、図３（ａ）に示すように、ロボットアーム５の作動により挿入ロッド３をシリンダボア１８に挿入する。次いで、図３（ｂ）に示すように、ロボットアーム５の作動により係止爪７の突出方向（挿入ロッド３の軸線に直行する方向）に移動させ、シリンダボア１８の端縁に係止爪７の上面を対向させる。次いで、図３（ｃ）に示すように、伸縮機構１３（図１参照）により当接部材４を下降させてシリンダブロック２に当接させる。続いて、図３（ｄ）に示すように、伸縮機構１３の伸長動作により当接部材４のシリンダブロック２への当接状態を維持しつつ、ロボットアーム５の作動により挿入ロッド３を上昇させる。これにより、上昇途中で係止爪７がシリンダボア１８の端縁に係止してシリンダブロック２の把持状態となり、その後連続してロボットアーム５によるシリンダブロック２の持ち上げ動作が行われる。このように、本実施形態の構成によれば、シリンダブロック２の把持動作乃至持ち上げ動作を連続して行うことができ、シリンダブロック２の搬送作業等を迅速に行うことができる。

また、本実施形態におけるワーク把持装置１は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数のシリンダボア２４（貫通孔）が垂直に設けられたシリンダブロック２５も把持することができることは勿論である。即ち、図４（ａ）に示すように、挿入ロッド３をシリンダボア２４に挿入して係止爪７によりシリンダボア２４の下端縁（シリンダブロック２５の内側に位置している）に係止し、当接部材４をシリンダブロック２５の上面側に当接させて、係止爪７と当接部材４とにより挟持する。このとき、シリンダブロック２５の上部の水平面２６に第１当接面１０が比較的広い範囲にわたって当接した状態となる。これによって、挿入ロッド３の軸線に沿って第１当接面１０から係止爪７に向かって押圧力が付与され、極めて安定した把持状態を得ることができる。

また、図４（ｂ）に示すように、シリンダブロック２５が天地反転した状態のときには、シリンダブロック２５の内側を通して挿入ロッド３をシリンダボア２４に挿入し、係止爪７よりシリンダボア１８の下向きになっている上端縁に係止する。一方、当接部材４をシリンダブロック２５の側壁２７の上向きになっている下縁２８に当接させる。このときには、シリンダブロック２の側壁２７の下縁２８に第１当接面１０が当接し、係止爪７と第１当接面１０とによって上下側からの挟持状態を形成することができ、安定した把持状態を得ることができる。このように、本実施形態の構成によれば、シリンダブロックの姿勢が異なる場合だけでなく、シリンダブロックの形状が異なっていても、容易且つ確実に把持することができる。

なお、本実施形態においては、ワーク把持装置１により把持されるワークとしてシリンダブロック２，２５を挙げて説明したが、ワーク把持装置１により把持可能となるワークはそれに限るものではない。

本発明の一実施形態のワーク把持装置を示す説明的断面図。 シリンダブロックの把持状態を示す説明図。 ワーク把持装置の作動を模式的に示す説明図。 他の形状のシリンダブロックの把持状態を示す説明図。

符号の説明

１…ワーク把持装置、２，２５…シリンダブロック（ワーク）、３…挿入ロッド、４…当接部材、６…フレーム、７…係止爪、１０…第１当接面、１１…第２当接面、１２…第３当接面、１３…伸縮機構（当接部材駆動手段）、１８，２４…シリンダボア（貫通孔）。

Claims (2)

1. ブロック状のワークに形成された貫通孔を介して該ワークを把持するワーク把持装置において、
   前記貫通孔に挿入自在に延設された挿入ロッドと、該挿入ロッドの先端外方に突設され、該挿入ロッドが前記貫通孔に挿入された状態で該貫通孔の一端縁に係止する係止爪と、前記挿入ロッドの基端側に位置して該挿入ロッドの軸線に沿って進退自在に設けられ、前記係止爪の反対側からワークに当接する当接部材と、該当接部材を進退駆動して係止爪と当接部材とによりワークを把持させる当接部材駆動手段とを備え、
   前記当接部材は、前記挿入ロッドの先端方向に面して該挿入ロッドの軸線に対して直行する角度に形成された第１当接面と、前記挿入ロッドから離間した位置において該挿入ロッドの先端方向に面して該挿入ロッドの軸線に対して傾斜する第２当接面とを備え、
   前記係止爪と前記当接部材とによりワークを把持したとき、前記第１当接面と前記第２当接面との少なくとも一方がワークに当接することを特徴とするワーク把持装置。
2. 前記当接部材は、前記挿入ロッドから離間し且つ該挿入ロッドの軸線を介して前記第２当接面の反対側の位置に、該第２当接面の傾斜と平行な角度に形成された第３当接面を備え、
   前記第２当接面がワークに当接したとき、該第２当接面と共に該第３当接面がワークに当接することを特徴とする請求項１記載のワーク把持装置。

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