JP2018187760A - 把持ニードルによりワークを操作するためのニードルグリッパ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な形式で、種々異なる厚みの大形の発泡材プレートを把持できるようにする。
【解決手段】第１の個数の把持ニードル３は、第１の配向で配置されかつ移動可能であり、第２の個数の把持ニードルは、第１の配向とは異なる角度を有する第２の配向で配置されかつ移動可能である。把持ニードルは、進出状態で把持面から突出しており、ワークを捕捉するために該ワーク内に侵入する。進入させられた状態では、把持ニードルは、把持面内に引き込まれており、前記ワークを解放する。本発明によれば、ニードルグリッパは、梁形に形成されており、双方の向きの把持ニードル用のそれぞれ１つの走行可能なニードル支持体を有し、ニードル支持体は、それぞれガイドシステム内でスライド式に保持されている。ニードル支持体は、１つのサーボ駆動装置１２により、分配伝動装置１３を介して、それぞれの向きで互いに対して同期して駆動可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、把持ニードルによりワーク、特に発泡材プレートを操作するためのニードルグリッパであって、グリッパケーシングと、把持面と、複数の把持ニードルとを備え、該把持ニードルは、把持面に対して解放位置と把持位置との間で走行可能であり、第１の個数の把持ニードルが、第１の配向で、かつ第２の個数の把持ニードルが、第１の配向とは異なる角度を有する第２の配向で配置され、かつ移動可能であり、把持ニードルは、進出状態で把持面から突出しており、ワークを捕捉するためにワーク内に侵入し、かつ進入させられた状態では把持面内に引き込まれており、ワークを解放する、ニードルグリッパに関する。

いわゆるニードルグリッパは、好適には多数の把持ニードルを備えた装置である。これらの把持ニードルは、ワークを捕捉するために把持面またはグリッパケーシングから進入可能かつ進出可能である。このようなニードルグリッパは特に、大形の織物、発泡材プレート、繊維材料、繊維複合材、またはニードルが貫通可能なその他のワークを掴むために使用される。ニードルグリッパは特に、層状のこのようなワークをワークスタックから個別化のために収容することに使用される。

独国特許出願公開第１０２０１４２１９７１９号明細書から、ニードルグリッパと、アッセンブリ内に配置された複数のニードルグリッパとが知られている。この場合、３つのニードルグリッパが一緒に１つのフレームに取り付けられていて、これによりそれぞれ一緒に動かすことができる。ニードルグリッパは、ベースを有しており、ベースには複数のキャリッジがピストンにより並進的に走行可能に取り付けられている。これらのキャリッジは、それぞれ１つのニードル支持体を有している。ニードル支持体にニードルグリッパの把持ニードルの近位の端部が取り付けられている。把持ニードルの遠位の端部は、ニードルガイド装置の主構成部材としてのニードルガイドブロックのガイド通路内に突入する。ニードルグリッパのキャリッジのニューマチック式の運動により、把持ニードルはそれぞれの進入させられた状態から、進出状態へと移行することができる。この進出状態で把持ニードルは互いに異なるそれぞれの配向でワーク内に侵入し、これによりそのワークを捕捉する。

国際公開第２０１５／０４９１４１号には、把持ユニットを備えたニードルグリッパが記載されている。この把持ユニットは、把持したいワークに面した把持面と、少なくとも１つの把持ニードルを備えた少なくとも１つのニードルキャリッジとを有している。少なくとも１つのニードルキャリッジは、把持ニードルが引き戻されているパッシブ位置からアクティブ位置へと走行可能であり、このアクティブ位置では、把持ニードルが所定のニードルストローク幅だけ把持面から進出させられている。ニードルグリッパは、さらにニューマチック式または電気的に駆動される駆動ユニットを備えている。駆動ユニットは、駆動方向に沿って往復走行可能な駆動アクチュエータを有している。駆動アクチュエータは、ニードルキャリッジをパッシブ位置またはアクティブ位置へと移動させる。調節装置が、ニードルストローク幅を変更させる。この調節装置は、駆動方向に対して垂直にガイド方向に沿って移動可能なガイドキャリッジならびにガイドキャリッジのためのストッパを有している。この場合、駆動アクチュエータは、接続アームによってガイドキャリッジに運動を結び付けられており、ガイドキャリッジは、駆動アクチュエータが戻り方向に走行した場合に、ストッパに向かう方向に動かされて、駆動アクチュエータがさらに戻り方向に走行することは阻止されている。

独国実用新案第２０２０１１１１０５６９号明細書は、複数のニードルによりワークを把持するための電気的に駆動された装置を開示している。この場合、スライド駆動装置を介して、少数のニードルだけしか駆動可能ではない。より大きな対象物を把持することができるように、把持のための複数の装置が並列に配置される必要がある。

公知のニードル把持システムは、多数の個別グリッパを必要とする。これらの個別グリッパは、大面積の発泡材プレートを把持するためには、やはり多大な手間を掛けて組み付け、設置され、調整されなければならない。ニューマチック式に作動するニードルグリッパでは、通常は１つの突き刺し深さしか実現することができない。ニューマチック式の使用では、たとえば２つの突き刺し深さは、２つのニューマチックシリンダの組み合わせによって可能ではあるが、極めて手間がかかる。

本発明は、冒頭で述べた形式のニードルグリッパを改良して、簡単な形式で、種々異なる厚みの大形の発泡材プレートを把持し、次いで再びたとえば１つのマットを形成するように精確に結合させることができるようにする、という課題を起点としている。

この課題は、本発明により、冒頭で述べた形式のニードルグリッパに対して、請求項１に記載された特徴によって解決される。有利な構成は、従属請求項に記載されている。

この課題は、本発明により、前記ニードルグリッパが、互いに異なって向いた把持ニードルの方向に延びる深さに対して大きな幅を備えて梁形に形成されており、相並んで配置された双方の向きの少なくとも３つの把持ニードル用のそれぞれ１つの走行可能なニードル支持体を有しており、各ニードル支持体は、少なくとも２つのガイド内でスライドするガイドキャリッジを有しており、該ガイドキャリッジは、１つのサーボ駆動装置により、分配伝動装置を介して、それぞれの向きで互いに対して同期して駆動可能であることにより解決される。

これにより、把持ニードルの可変の刺し込み長さを有する、単純に組み立てられ、かつ簡単に駆動され得る、既に比較的大きな荷重を把持することができるニードルグリッパが得られる。このニードルグリッパからは、複数のニードルグリッパで、簡単にさらに大きな１つのグリッパを組み立てることができ、この大きなグリッパはさらに重い荷重も支持することができる。

ニードルグリッパの幅が、その深さよりも少なくとも２倍大きく、好適には少なくとも３倍大きく、最も好適には少なくとも７倍大きく形成されていると有利である。これにより既にたとえば発泡材の大きな幅を把持することができる。発泡材が付加的にさらに大きな長さを有している場合、本発明に係る複数のニードルグリッパを同時に使用することができる。

グリッパケーシングが、ケーシング上面、ケーシング下面としての把持面、グリッパケーシングの側面部材としての長手方向結合部材ならびにケーシング端部としての、駆動装置側の第１の支持プレートおよび第２の支持プレートとを有していると有利であることが判った。

分配伝動装置が、ラック伝動装置であることは模倣する価値がある。

ニードル支持体が、両側にラックを備えており、該ラックに分配伝動装置の被駆動歯車が噛み合っていると有利である。

有利な形式では、ガイドシステムがガイドを有している。ガイドは、グリッパケーシングの、２つの支持プレートを結合している長手方向結合部材に固定されていて、ニードル支持体は、ガイドキャリッジに取り付けられており、該ガイドキャリッジは、ガイド内でスライド式に保持されている。

ニードル支持体のストロークの本発明に係る制限をガイド内のガイドキャリッジにより達成するためには、長手方向結合部材に固定ストッパが取り付けられている場合、この固定ストッパが、ニードル支持体の解放位置への同期的な上昇走行または戻り走行を制限することが推奨される。

好適には、複数のニードルグリッパが相前後して、かつ／または相並んで１つのニードル把持システム内に配置されていてもよく、この場合、ニードルグリッパは１つの共通のフレームに固定されていてもよい。

少なくとも１つのニードルグリッパが、１つのロボットアームまたはリニアガントリに取り付けられていると、注目に値する。

本発明を以下に図面に示した実施の形態につき詳しく説明する。

本発明に係る梁形のニードルグリッパを示す図である。 図１に示したニードルグリッパのＡ−Ａ線に沿った断面である。

図１には、変形可能な柔らかいワーク、特に発泡材プレートまたは発泡材ブロックを、グリッパケーシング４内で２つのニードル支持体２に取り付けられた多数の把持ニードル３を用いて捕捉しかつ操作するための梁形のニードルグリッパ１が図示されている。グリッパケーシング４は、ケーシング上面５、ケーシング下面としての把持面６、グリッパケーシング４の側面部材としての長手方向結合部材７ならびにケーシング端部としての駆動装置側の支持プレート８および第２の支持プレート９を有している。

ニードル支持体２は、把持ニードル３が、互いに対して９０°よりも大きな角度、たとえば１１０°の角度で配向されていて、図示された進出状態で把持面６から突出しているように、配置されている（このことは、特に図２から看取可能であり、以下でさらに詳しく説明する）。ニードル支持体２は、両側でそれぞれ２つのガイドシステムを用いて、ガイドキャリッジ１０およびガイド１１によりスライド式に保持されている。ガイドキャリッジ１０およびガイド１１は、グリッパケーシング４の、２つの支持プレート８，９を結合する長手方向結合部材７に固定されている。

駆動装置側の支持プレート８には、制御可能な駆動装置、たとえばサーボモータまたはサーボモータと伝動装置との組み合わせから成るサーボ駆動装置１２が取り付けられている。サーボ駆動装置１２は、分配伝動装置１３に作用するように接続している。駆動装置側の支持プレート８の内側に取り付けられた、図２に詳細に図示されている分配伝動装置１３は、サーボ駆動装置１２の駆動軸に結合された駆動ピニオン１４を駆動歯車として有している。この駆動ピニオン１４は、直接に第１の被駆動歯車１５に作用し、かつ回転方向を反転させる中間歯車１６を介して第２の被駆動歯車１７に作用する。これらの被駆動歯車１５，１７は、２つの軸１８により、第２の支持プレート９に配置されかつ回転可能に支持されている別の２つの被駆動歯車１５，１７に同期化するために結合されている。被駆動歯車１５，１７は、ニードル支持体２に取り付けられた歯付きロッドもしくはラック１９に噛み合う。ラック１９は、ニードル支持体２の、支持プレート８，９に面した端部に取り付けられている。

図２は、梁形のニードルグリッパ１の、図１に示したＡ−Ａ線に沿った横断面を示している。この横断面からは、部分的に既に図１に関連して説明したものの詳細が判る。把持ニードル３は、アクティブな位置、すなわち把持位置にあり、つまり把持ニードル３は把持面６から大幅に突出しており、把持面６の下方に置いてあるワークを保持するために当該ワーク内に侵入することができるようになっている。把持面６は、ニードル支持体２の下方の位置において端部ストッパとして働く。これにより、ニードル支持体２がリニアガイド１１から出走することは阻止される。さらに、把持面６は、駆動装置を基準参照する、つまり、制御のための把持ニードル３の位置を特定し、固定するためのストッパとして働く。把持したいワーク内への突き刺し深さは、この場合、ワークの厚みに依存し、サーボ駆動装置１２の相応する制御により保障される。

駆動装置側の支持プレート８に取り付けられたサーボ駆動装置１２のこの制御により、ニードル支持体２は、ガイド１１内のガイドキャリッジ１０と共に上下に同期して走行させられる。したがって、ニードル支持体２に取り付けられた把持ニードル３は、図２に図示されたアクティブな位置、すなわち把持位置から、パッシブな位置、すなわち解放位置へと走行させられ得る。解放位置では把持ニードル３は全て、把持面６の背後に引き込まれている。このためにはサーボ駆動装置１２が、駆動ピニオン１４を時計回り方向に回転させ、それにより第１の被駆動歯車１５が、反時計回りに回転する。これにより、ラック１９が上方へと動くので、このラック１９に結合されたニードル支持体２、把持ニードル３およびガイドキャリッジ１０は解放位置へと走行する。軸１８は、この場合に、動きを第２の支持プレート９に配置された被駆動歯車１５へと伝達する。この被駆動歯車１５は、動きを支持し、ニードル支持体２が曲がったり歪んだりしないように働く。固定ストッパ２０は、ガイド１１内における、ガイドキャリッジ１０を有するニードル支持体２の同期的な解放位置への上昇走行または戻り走行を制限する。

別の側では、駆動ピニオン１４の時計回りの回転により中間歯車１６が反時計回りに回転され、それにより第２の被駆動歯車１７はこれに反して時計回りに動く。これにより、ラック１９は同様に上方へと動くので、ラック１９に結合されたニードル支持体２、把持ニードル３およびガイドキャリッジ１０が同期して解放位置へと走行する。中間歯車１６は、さもなければニードルの異なる動きが生じるので必要である。ここでも、動きは軸１８により支持される。軸１８は、動きを第２の支持プレート９に配置されている被駆動歯車１５に伝達する。

このような梁形のニードルグリッパ１により、変形可能な柔らかいワークを簡単に捕捉し、操作することができる。したがって、大面積の発泡材プレートを把持することができ、この発泡材プレートは、次いで再び精確に結合されて特に１つのマットを形成する。今、より大きく、またはより重いワークを加工したい場合に、簡単な形式で梁形の複数のニードルグリッパ１が１つのフレームに取り付けられて、ニードル把持システムとして、またはいわゆるニードルグリッパ−ガントリまたはリニアガントリ（Linearportal）として使用することができる。しかしニードルグリッパ１は、ロボットに組み付けられてもよく、これにより発泡材プレートをそれぞれの対応配置された目的箇所へと搬送することができる。

この梁形ニードルグリッパ１の利点は、２つのニードル支持体２または梁に設けられた多数の把持ニードル３が単一のサーボ駆動装置１２により走行することにある。この場合、把持ニードル３は交差して発泡材内に刺し込まれ、これにより発泡材プレートを保持することができる。サーボ駆動装置１２の駆動出力およびその分配は、分配伝動装置１３の歯車１４〜１７および同期化のための軸１８を介して実行される。ニューマチック式の解決手段とは異なり、突き刺し深さを、自由に、上位の制御部により、把持すべきプレート厚さに応じて調節することができる。したがって、２つ以上のプレートが同時に収容されることが阻止される。

要約すると、ニードルグリッパ１の、本発明による梁形の構成により、簡単な形式で発泡材プレートは大面積で把持されることが判った。さらに、梁形のニードルグリッパ１は、極めて簡単に組み立てられて比較的大きなグリッパを形成することができる。したがって、本発明によれば、たとえば９個の梁形ニードルグリッパが纏められて１つの総合グリッパを形成することができ、この総合グリッパは、リニアガントリまたはロボットにより、９個の梁形ニードルグリッパのケーシング下面で把持したい発泡材プレートに載置される。サーボ駆動装置１２と、分配伝動装置１３と、把持ニードル３を備えたニードル支持体２毎に左右にそれぞれ２つのラック１９を有する歯車駆動装置とにより、把持ニードル３は発泡材プレート内に刺し込まれる。刺し込み深さは、把持したいプレート厚さに依存し、サーボ駆動装置１２の相応の制御により保証される。

発泡材プレートを収容し、予め規定された置き場へと下ろした後に、把持ニードル３が両方のニードル支持体２により再び発泡材プレートから引き抜かれる。ニードルグリッパ１のケーシング下面の把持面６は、この場合、押さえとして働くので、これにより把持ニードル３を、発泡材プレートを再び上昇させることなしに、この発泡材プレートから引き抜くことができる。

１ 梁形のニードルグリッパ
２ ニードル支持体
３ 把持ニードル
４ グリッパケーシング
５ ケーシング上面
６ ケーシング下面としての把持面
７ 長手方向結合部材
８ 駆動装置側の支持プレート
９ 第２の支持プレート
１０ ガイドキャリッジ
１１ ガイド
１２ サーボ駆動装置
１３ 分配伝動装置
１４ 駆動ピニオン
１５ 第１の被駆動歯車
１６ 中間歯車
１７ 第２の被駆動歯車
１８ 軸
１９ ラック−歯車駆動装置 右
２０ 固定ストッパ

Claims (10)

1. 把持ニードル（３）によってワーク、特に発泡材プレートを操作するためのニードルグリッパ（１）であって、
   グリッパケーシング（４）と、把持面（６）と、複数の把持ニードル（３）とを備え、該把持ニードル（３）は、前記把持面（６）に対して解放位置と把持位置との間で走行可能であり、
   第１の個数の把持ニードル（３）は、第１の向きで配置されかつ移動可能であり、第２の個数の把持ニードル（３）は、前記第１の向きとは異なる角度を有する第２の向きで配置されかつ移動可能であり、
   前記把持ニードル（３）は、進出状態で前記把持面（６）から突出しており、前記ワークを捕捉するために該ワーク内に侵入し、かつ進入させられた状態で前記把持面（６）内に引き込まれており、前記ワークを解放する、ニードルグリッパ（１）において、
   前記ニードルグリッパ（１）は、互いに異なって向いた前記把持ニードル（３）の方向に延びる深さに対してより大きな幅を備える梁形に形成されており、相並んで配置された双方の向きの少なくとも３つの把持ニードル（３）用のそれぞれ１つの走行可能なニードル支持体（２）を有し、各ニードル支持体（２）は、少なくとも２つのガイド（１１，１１’；１１’’，１１’’’）内でスライドするガイドキャリッジ（１０，１０’；１０’’，１０’’’）を有し、該ガイドキャリッジ（１０，１０’；１０’’，１０’’’）は、１つのサーボ駆動装置（１２）により、分配伝動装置（１３）を介して、それぞれの向きで互いに対して同期して駆動可能であることを特徴とする、ニードルグリッパ（１）。
2. 前記ニードルグリッパ（１）の前記幅は、前記深さよりも少なくとも２倍大きく、好適には少なくとも３倍大きく、最も好適には少なくとも７倍大きく形成されている、請求項１記載のニードルグリッパ（１）。
3. 前記グリッパケーシング（４）は、ケーシング上面（５）、ケーシング下面としての把持面（６）、前記グリッパケーシング（４）の側面部材としての長手方向結合部材（７）ならびにケーシング端部としての、駆動装置側の第１の支持プレート（８）および第２の支持プレート（９）を有している、請求項１または２記載のニードルグリッパ（１）。
4. 前記分配伝動装置（１３）は、ラック伝動装置を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載のニードルグリッパ（１）。
5. 前記ニードル支持体（２）は、両側にラック（１９）を備え、該ラック（１９）に、前記分配伝動装置（１３）の被駆動歯車（１５，１７）が噛み合う、請求項１から４までのいずれか１項記載のニードルグリッパ（１）。
6. 前記ガイド（１１，１１’；１１’’，１１’’’）は、前記グリッパケーシング（４）の、２つの前記支持プレート（８，９）を結合している前記長手方向結合部材（７）に固定されており、前記ニードル支持体（２）は、前記ガイドキャリッジ（１０，１０’；１０’’，１０’’’）に取り付けられており、該ガイドキャリッジ（１０，１０’；１０’’，１０’’’）は、前記ガイド（１１，１１’；１１’’，１１’’’）内にスライド式に保持されている、請求項３から５までのいずれか１項記載のニードルグリッパ（１）。
7. 前記長手方向結合部材（７）に固定ストッパ（２０）が取り付けられており、該固定ストッパ（２０）は、前記ガイド（１１，１１’；１１’’，１１’’’）内での、前記ガイドキャリッジ（１０，１０’；１０’’，１０’’’）を有する前記ニードル支持体（２）の解放位置への同期的な上昇走行または戻り走行を制限する、請求項３から６までのいずれか１項記載のニードルグリッパ（１）。
8. 複数のニードルグリッパ（１）は、相前後してかつ／または相並んで１つのニードル把持システム内に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のニードルグリッパ（１）。
9. 複数のニードルグリッパ（１）は、１つの共通のフレームに固定されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のニードルグリッパ（１）。
10. 少なくとも１つのニードルグリッパ（１）は、１つのロボットアームまたはリニアガントリに取り付けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載のニードルグリッパ（１）。

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