JP2021151679A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータシャフトと箱をそれぞれクランプすることができる低コストのクランプ装置を提供する。【解決手段】チャック式でワークのクランプを行う第１のクランプ部１２と、引掛式でワークのクランプを行う第２のクランプ部１３と、を備え、第１のクランプ部１２は、第１のクランプハンド１２ａと第２のクランプハンド１２ｂと、からなる一対のクランプハンドを有し、第２のクランプ部１３は、第１のクランプ部１２に設けられた第２のクランプハンド１２ｂと対になる第３のクランプハンド１３ａを有し、第３のクランプハンド１３ａは、ワークを把持する際にワークを第３のクランプハンド１３ａに係止させる係止爪１３ｄと、ワークの下部を支持する支持部１３ｅと、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、クランプ装置に関する。

近年、ロボットハンド（クランプハンド）を用いた部品の供給設備において、箱内に載置されたロータシャフトをクランプハンドによりクランプして後工程に供給し、さらに、クランプハンドを用いて空になった箱を回収するということが行われている。

従来、このような分野の技術として、特開２０１９−０４２９２４号公報がある。この公報に記載されたクランプ装置では、把持対象物（ワーク）の種類ごとにクランプハンドを使い分ける構成が記載されている。具体的には、このクランプ装置では、ロータシャフトをクランプするためのクランプハンドと、箱をクランプするためのクランプハンドを着脱する。

特開２０１９−０４２９２４号公報

しかしながら、前述した従来のクランプ装置では、ＡＴＣ（Automatic Tool Exchanger）等を用いてクランプハンドの着脱を行う必要がある。これは、例えばロータシャフトと箱では形状やサイズが異なるため、同一のクランプハンドによりクランプすることが困難であるからである。しかしながら、クランプハンドが着脱式である場合には、把持対象物に対して適切な形状の複数のクランプハンドを用意する必要があり、コストが増大するという問題もある。さらに、クランプハンドを交換するためにＡＴＣを導入した場合、ＡＴＣの導入コストや、ＡＴＣを設置するスペースの確保、クランプハンドの着脱に要する時間のコストなどが発生することが考えられる。
本発明は、ロータシャフトと箱をそれぞれクランプすることができる低コストのクランプ装置を提供するものである。

本発明にかかるクランプ装置は、チャック式でワークのクランプを行う第１のクランプ部と、引掛式でワークのクランプを行う第２のクランプ部と、を備え、前記第１のクランプ部は、第１のクランプハンドと、第２のクランプハンドと、を有する一対のクランプハンドを有し、前記第２のクランプ部は、前記第１のクランプ部に設けられた前記第２のクランプハンドと対になる第３のクランプハンドを有し、前記第３のクランプハンドは、ワークを把持する際にワークを前記第３のクランプハンドに係止させる係止爪と、ワークの下部を支持する支持部と、を有する。
これにより、異なる種類の複数のワークをクランプすることができる。

これにより、ロータシャフトと箱をそれぞれクランプすることができる低コストのクランプ装置を提供することができる。

クランプ装置の斜視図である。 クランプ装置の側面図である。 クランプ対象であるロータシャフトの一例を示した図である。 第２のクランプ部の拡大図である。 クランプ対象である箱の一例を示した図である。 係止爪の拡大図である。 支持部の拡大図である。 ロータシャフトをクランプする際のクランプ装置とロボットアームの動作を示した図ある。 箱をクランプする際のクランプ装置とロボットアームの動作を示した図ある。 箱をクランプする際のクランプ装置の配置を示した図である。 係止部と支持部により箱がクランプされた状態を示す図である。 支持部を設けていない場合に発生するモーメントを示した図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２に示すように、クランプ装置１は、基部１１と、第１のクランプ部１２と、第２のクランプ部１３と、を備える。なお図１は、クランプ装置１の斜視図であり、図２はクランプ装置１の側面図である。

基部１１には、第１のクランプ部１２と、第２のクランプ部１３がそれぞれ連結されている。例えば基部１１は、複数の軸周りで稼働することによって位置調整を行うロボットアームの先端に連結されている。これにより、ワークに対してクランプ可能であるように、第１のクランプ部１２及び第２のクランプ部１３の位置や角度を調整することができる。

なお例えば、基部１１には、第１のクランプ部１２を開閉動作させるための機構が配置されていてもよい。

図１及び図２に示すように、第１のクランプ部１２は、第１のクランプハンド１２ａと、第２のクランプハンド１２ｂを有する。第１のクランプハンド１２ａ及び第２のクランプハンド１２ｂは、それぞれ基部１１から立設するように設けられている。

ここで、第１のクランプハンド１２ａと、第２のクランプハンド１２ｂが基部１１から延びる上下方向をＺ方向、互いに対向している水平方向をＸ方向として説明する。ここで、基部１１は上方に配置され、第１のクランプハンド１２ａ及び第２のクランプハンド１２ｂの先端部は下方に配置されるものとする。さらに、Ｘ方向とＺ方向は互いに垂直であるものとし、Ｘ方向及びＺ方向の両方に垂直である水平方向をＹ方向として、各部の配置を説明する。

第１のクランプハンド１２ａと第２のクランプハンド１２ｂは、互いのＸ方向の距離を縮めるように動作することにより、第１のクランプハンド１２ａと第２のクランプハンド１２ｂ間に挟まれたワークをクランプする。また、第１のクランプハンド１２ａと第２のクランプハンド１２ｂは、互いの距離を開く動作により、ワークに対してアンクランプの状態にできる。

ここで図３に示すように、第１のクランプ部１２がクランプするワークは、略円柱状のロータシャフト２である。また、このロータシャフト２の径は約５０ｍｍである。

また典型的には、第１のクランプハンド１２ａの先端部近傍において第２のクランプハンド１２ｂに対向する面１２ｃには、凹部１２ｅが形成されている。同様に、第２のクランプハンド１２ｂの先端部近傍において第１のクランプハンド１２ａに対向する面１２ｄには、凹部１２ｆが形成されている。第１のクランプハンド１２ａ及び第２のクランプハンド１２ｂでは、凹部１２ｅ及び凹部１２ｆの位置にロータシャフトを合わせてクランプを行うことによって、より確実にロータシャフト２をクランプすることができる。

図４に示すように、第２のクランプ部１３には、第３のクランプハンド１３ａが形成されている。また第３のクランプハンド１３ａは、ハンド本体部１３ｂと、ハンド本体部１３ｂの端部が接続された支持本体部１３ｃと、ハンド本体部１３ｂに取り付けられた係止爪１３ｄと、支持部１３ｅと、を有する。第３のクランプハンド１３ａは、第１のクランプ部１２の第２のクランプハンド１２ｂと対となるように配置されている。例えばＸ方向において、第３のクランプハンド１３ａは、第２のクランプハンド１２ｂに対して第１のクランプハンド１２ａが設けられている方向とは反対側に配置されている。

ここで図５に示すように、第２のクランプ部１３によりクランプするワークは、箱３である。箱３は、上面が開口している略直方体であり、内部にロータシャフト２が載置される。また箱３を形成している壁面の外側の上部近傍には、壁面を形成している辺に沿って縁部３ａが形成されている。

ハンド本体部１３ｂは、平板上に形成されている。ハンド本体部１３ｂの平板面はＹＺ方向に延在するように配置されている。

支持本体部１３ｃは平板状に形成されている。また、支持本体部１３ｃの平板面は、ＸＹ方向に延在するように形成されている。支持本体部１３ｃの端部はハンド本体部１３ｂのＹＺ面に接続するように配置されている。

なお支持本体部１３ｃは、第１のクランプ部１２側の端部が、ハンド本体部１３ｂに接続されている。言い換えると、ハンド本体部１３ｂは、Ｘ方向において、支持本体部１３ｃと、第１のクランプ部１２の第２のクランプハンド１２ｂとの間に配置された状態である。

係止爪１３ｄは、クランプ対象である箱３の縁部３ａに引っかかる形状で形成されている爪である。図４に示すように、係止爪１３ｄは、Ｙ方向に延在するように配置されているとともに、Ｘ方向においてハンド本体部１３ｂに連結されている。

より具体的には、Ｙ方向に延在している係止爪１３ｄのＸ方向側の面は、ハンド本体部１３ｂのＺ方向先端近傍において、ハンド本体部１３ｂのＹＺ面に連結されている。ここで、係止爪１３ｄにおいて第１のクランプ部１２側とは逆のＸ方向側の面が、ハンド本体部１３ｂに連結されている。言い換えると、係止爪１３ｄは、Ｘ方向において、第１のクランプ部１２の第２のクランプハンド１２ｂと、ハンド本体部１３ｂとの間に配置された状態である。

ここで図６に示すように、係止爪１３ｄは、ハンド本体部１３ｂに対して、Ｘ方向に貫通するボルトにより固定されている。

支持部１３ｅは、支持本体部１３ｃのＸ方向の端部近傍であって、支持本体部１３ｃのＸＹ面に挿入されたボルトである。図７は、支持部１３ｅとして用いられるボルトの拡大図である。図２に示すように、支持部１３ｅとして用いられるボルトはＺ方向下側に頭部が配置される。このボルトの頭部は、係止爪１３ｄが、箱３の縁部３ａである壁面上部を引っかける際に、同一の壁面の下部に当接する。

なお支持部１３ｅは、支持本体部１３ｃにおいて、Ｙ方向に連続するように複数個が設けられている。

ここで図８に示すように、第１のクランプ部１２を用いてロータシャフト２をクランプして移動させ、その後図９に示すように、第２のクランプ部１３を用いてロータシャフト２が載置されていた箱３をクランプして移動させる手順について説明する。

最初に、第１のクランプ部１２は、第１のクランプハンド１２ａの先端及び第２のクランプハンド１２ｂの先端がそれぞれ下方に配置されるように、ロボットアームを動作させる。

第１のクランプ部１２は、第１のクランプハンド１２ａと第２のクランプハンド１２ｂにより、箱３に載置されているロータシャフト２を、上方から挟み込んでクランプする。

このとき、第１のクランプハンド１２ａの凹部１２ｅ（図２参照）と、第２のクランプハンド１２ｂの凹部１２ｆの位置に合わせてロータシャフト２をクランプすることで、より確実にロータシャフト２をクランプすることができる。

ここで、クランプ装置１が設置されているロボットアームが動作し、第１のクランプ部１２がロータシャフト２をクランプした状態のまま、ロータシャフト２を所定の位置に移動させる。

その後、第１のクランプ部１２は、クランプしたロータシャフト２を、アンクランプ状態とする。

次に、ロータシャフト２が載置されていた箱を移動させる手順について説明する。なお図９では、第１のクランプ部１２がロータシャフト２を取り出す際には、箱３は上段に配置されており、ロータシャフト２を取り出した後の箱３を下段に移動させる状態を示している。

図１０（ａ）に示すように、第２のクランプ部１３を用いて箱３をクランプする。このとき、第１のクランプハンド１２ａ及び第２のクランプハンド１２ｂの延在方向が水平方向でとなるように配置する。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の一部の拡大図である。

さらに図１１に示すように、第１のクランプ部１２が箱３の上方に配置され、かつ、第２のクランプ部１３が箱３の壁面に当接するように配置する。なおこのとき、第１のクランプ部１２では、第１のクランプハンド１２ａが第２のクランプハンド１２ｂの上方に配置される。

また具体的には、第２のクランプ部１３において、第３のクランプハンド１３ａの係止爪１３ｄが箱３の外側上部の縁部３ａに引っかかった状態とする。

一方、支持部１３ｅは、箱３の外側の下部近傍に当接し、箱３の下部を支持する。これにより、例えば図１２に示すように支持部を設けていない場合に、係止爪１３ｄ周りに発生する回転モーメントを抑制することができる。

したがって、第１のクランプ部１２を利用して箱３に載置されているロータシャフト２を取り出した後に、第２のクランプ部１３を利用して空になった箱３を移動させることができる。

これにより、クランプ装置の着脱を行うことなく、ロータシャフト２と箱３をそれぞれクランプすることができる。ここで、ロータシャフト２と箱３のそれぞれをクランプすることに特化した個別のクランプハンドを用意する必要がなく、さらに、着脱を行うためのＡＴＣ等の装置を導入する必要がないことから、低コスト化をはかることができる。

また第３のクランプハンド１３ａが、第２のクランプハンド１２ｂと対になるように配置されていることにより、第１のクランプ部１２がロータシャフト２をクランプする際において、第２のクランプ部１３がクランプ装置１の他の箇所や、他の機器等に干渉することを低減できる。また同様に、第２のクランプ部１３が箱３をクランプする際に、第１のクランプ部１２が、クランプ装置１の他の箇所や、他の機器等に干渉することを低減できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。すなわち上記の記載は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされており、当業者であれば、実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。

上記の説明では、第１のクランプ部１２によりロータシャフト２を取り出したのちに、第２のクランプ部１３により空になった箱３を移動させる例についてのみ説明したが、これに限られない。例えば、第２のクランプ部１３が、ロータシャフト２が載置している箱３をクランプして移動させるようにしてもよい。

１ クランプ装置
２ ロータシャフト
３ 箱
３ａ 縁部
１１ 基部
１２ 第１のクランプ部
１２ａ 第１のクランプハンド
１２ｂ 第２のクランプハンド
１２ｃ，１２ｄ 面
１２ｅ，１２ｆ 凹部
１３ 第２のクランプ部
１３ａ 第３のクランプハンド
１３ｂ ハンド本体部
１３ｃ 支持本体部
１３ｄ 係止爪
１３ｅ 支持部

Claims (1)

1. チャック式でワークのクランプを行う第１のクランプ部と、
   引掛式でワークのクランプを行う第２のクランプ部と、を備え、
   前記第１のクランプ部は、第１のクランプハンドと、第２のクランプハンドと、を有する一対のクランプハンドを有し、
   前記第２のクランプ部は、前記第１のクランプ部に設けられた前記第２のクランプハンドと対になる第３のクランプハンドを有し、
   前記第３のクランプハンドは、ワークを把持する際にワークを前記第３のクランプハンドに係止させる係止爪と、ワークの下部を支持する支持部と、を有する、
   クランプ装置。

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