JP2523967Y2 - ハンドリング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、例えば精密鋳造の型成
形工程で行われる砂付け作業（シェルコーティング）用
ロボット等で使用され、ワークを把持して回転する場合
に適するハンドリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に使用されているクランプ機
構は、図６に示されるように、平行に設けられたガイド
１により一対のチャック２を、共通の電動モータ３によ
り駆動される右ねじ４および左ねじ５により、相互に接
近する方向に移動してワークＷを把持するとともに、相
互に離間する方向に移動してワークＷを解放するように
している。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】この従来のクランプ機
構は、ワークの一側で大形かつ重量のある機構を構成す
るため、回転時に自重の偏りによる回転むら、負荷トル
クのむらが生ずる問題があり、必要とされる回転速度に
よっては、重量のあるワークを確実に把持して回転する
ハンドリング装置に適用できない場合がある。また、一
対のチャックを空圧で直接作動する場合は把持力が小さ
く、この点でも重量ワークを把持して振回すハンドリン
グ装置には適さない。

【０００４】本考案は、このような点に鑑みなされたも
ので、ワークを中心にコンパクトに構成されて回転時に
偏荷重が発生しにくいとともに、ワークを強力に把持で
き、重量のあるワークを確実に把持して回転する作業に
適するハンドリング装置を提供することを目的とするも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の考案は、ワー
クＷを把持して作業するハンドリング装置において、筒
状に形成されたハンド本体101 と、このハンド本体101
の内部で回転自在に保持された回転主軸103 と、この回
転主軸103 に対し設けられ回転主軸103 を回転する回転
駆動機構104 と、前記回転主軸103 の下部に取付けられ
ワークＷを把持するクランプ機構105 とを備え、前記ク
ランプ機構105 は、前記回転主軸103 の下部に回転主軸
の中心軸に対し対称に複数のチャック121 がそれぞれ開
閉自在に軸支され、このチャック121 の外側にローラ取
付筒123 が上下動自在に設けられ、このローラ取付筒12
3 の内側部に各チャック121 に対応するクランプローラ
124 が回転自在に軸支され、このクランプローラ124 が
転動する各チャック121 の背面に、前記チャック121 の
開閉支点より下側の閉じ用カム面126 と、前記チャック
121 の開閉支点より上側にてローラ移動経路上に突出さ
れた開き用カム面127 とが設けられ、さらに、前記ハン
ド本体101 の上部にクランプ用アクチュエータ132 が取
付けられ、このアクチュエータ132 の軸方向作動部133
に回転自在継手134 を介し、前記回転主軸103 の中心軸
部に軸方向移動自在に設けられたロッド135 が接続さ
れ、このロッド135 と前記ローラ取付筒123 とが回転主
軸103 の上下方向に穿設された長孔136 を通して挿入さ
れた連結ピン137 により接続されたハンドリング装置で
ある。

【０００６】請求項２の考案は、回転駆動機構104 の動
力源にエアモータを使用し、クランプ用アクチュエータ
132 にエアシリンダを使用したものである。

【０００７】

【作用】請求項１の考案は、クランプ用アクチュエータ
132 によりロッド135 が上昇されると、連結ピン137 に
よりローラ取付筒123 が上昇され、この取付筒123 に軸
支されたクランプローラ124 も上昇され、このローラ12
4 により各チャック121の開き用カム面127 が内側に押
圧され、チャック121 の先端は軸支点を中心に開き方向
に回動され、ワークＷの被把持部ａを解放する。一方、
クランプ用アクチュエータ132 により前記ロッド135 が
下降されると、ピン137 によりローラ取付筒123 が下降
され、この筒123 に取付けられたクランプローラ124 も
下降され、このローラ124 により各チャック121 の閉じ
用カム面126 が内側に押圧され、一対のチャック121 は
軸支点を中心に閉じ方向に回動され、ワークＷの被把持
部ａをクランプする。このようにしてワークＷをクラン
プしたチャック121 は、回転駆動機構104 により回転さ
れる回転主軸103 とともに回転される。

【０００８】請求項２の考案は、回転主軸103 をエアモ
ータ112 で駆動するとともに、クランプ用のロッド135
をエアシリンダ132 で作動し、ワークＷをクランプしな
がら回転させる。

【０００９】

【実施例】以下、本考案を図面に示される実施例を参照
して詳細に説明する。

【００１０】図２は、本考案に係るマルチアーム旋回型
多関節ロボットの全体を示し、固定台11の上部の固定板
12にモータ13で駆動されるインデックスドライブユニッ
ト14が取付けられ、このインデックスドライブユニット
14にて間欠割出回転（インデキシングドライブ）される
出力フランジ15に旋回コラム16が垂直に取付けられてい
る。この旋回コラム16を間欠割出駆動するインデックス
ドライブユニット14の中心軸部は中空に形成されてい
る。インデックスドライブユニット14の入力軸17には回
転検知のための近接スイッチ18に対応する検知部19が取
付けられている。

【００１１】前記旋回コラム16には複数のガイド21が上
下方向に設けられ、この各ガイド21にそれぞれ多関節ア
ーム22が上下動自在に取付けられている。この複数の多
関節アーム22は、それぞれのガイド21に沿って設けられ
た上下方向の送りねじ、エアシリンダ、チェンまたはピ
ニオン・ラック等の昇降機構（図示しない）により個々
に上下動される。

【００１２】図２に示されるように、各多関節アーム22
の先端部に設けられたハンドリング装置23は、ワークＷ
を把持するハンド動作と、把持したワークＷを回転する
回転動作と、把持したワークＷを傾斜させるチルト動作
とを行う多関節機能を有し、その全ての動作は、後述す
るエアアクチュエータ（エアシリンダおよびエアモー
タ）により行う。

【００１３】図２において、前記各多関節アーム22を作
動するエアアクチュエータに圧縮空気（空圧）を供給す
るための空圧回路（配管）中に、空圧源側に設けられた
固定側と前記旋回コラム16に一体化された回転側とを連
通するロータリジョイント31が設けられている。

【００１４】すなわち、このロータリジョイント31は、
空圧源に接続された下側の固定側配管32と、旋回コラム
16と一体に回転する上側の回転側配管33とを、メカニカ
ルシール等を介して接続した管継手である。回転側配管
33は、インデックスドライブユニット14の中空軸部を貫
通して旋回コラム16の内部に挿入され、旋回コラム16と
一体化されている。

【００１５】この回転側配管33は、エアチューブ34やマ
ニホールド等を経て、各アーム22に対応して旋回コラム
16に取付けられた多数の電磁弁（方向制御弁）35の給気
ポートに接続され、この各電磁弁35の出力ポートは、多
関節アーム22の上下動に対応できる可撓性ガイド36によ
り束ねられたエアチューブ37を経て、各多関節アーム22
の各エアアクチュエータ（後述する）に接続されてい
る。このエアアクチュエータから出力される空圧を電磁
弁35により方向制御する。

【００１６】また、この電磁弁35のソレノイド等に電力
を供給するための配線中にスリップリング41が設けられ
ている。すなわち、取付板42にスリップリング本体が取
付けられ、このスリップリング本体の内部で電源側の電
線が接続された固定側のブラシと、前記回転側配管33と
一体的に設けられた回転リングとが常時接触して電流を
導通するものである。

【００１７】２本の電線が引出されたスリップリング41
の回転部43は前記回転側配管33（旋回コラム16）と一体
的に回転する。このスリップリング41の回転部43から上
方に引出された２本の電線は、前記インデックスドライ
ブユニット14の中空軸部を貫通して旋回コラム16の内部
に引込まれ、この旋回コラム16内から、各多関節アーム
22に対応して旋回コラム16に取付けられたコントロール
ボックス44に接続され、このコントロールボックス44に
電力源を供給する。

【００１８】このコントロールボックス44の内部に設け
られた制御回路は、エアアクチュエータ制御用の電磁弁
35、各種センサ（リミットスイッチや近接スイッチ等）
に必要な電力を供給するものであり、このコントロール
ボックス44から引出された電線は、各電磁弁35のソレノ
イドおよびセンサ等に接続されている。

【００１９】さらに、外部のコンピュータから前記コン
トロールボックス44の制御回路に制御指令を与えるため
の回路中に光データ伝送装置51が設けられている。この
光データ伝送装置51は、フォトカプラを主要構成とする
一対の光データ通信ユニット52，53で構成される光通信
装置であり、前記インデックスドライブユニット14上の
固定板54に一方の光データ通信ユニット52が取付けら
れ、また、旋回コラム16の下部側面に他方の光データ通
信ユニット53が取付けられ、これらは、旋回コラム16に
一体に取付けられた回転カバー55により密閉されてい
る。

【００２０】この光データ伝送装置51は、旋回コラム16
の回転停止時に、固定側の光データ通信ユニット52と旋
回コラム16に一体化された回転側の光データ通信ユニッ
ト53とが相互に対向される。

【００２１】この図２の構成において、インデックスド
ライブユニット14により、旋回コラム16を同一方向また
は逆方向にエンドレスに間欠割出旋回する。この旋回コ
ラム16に設けられた各多関節アーム22は、外部コンプレ
ッサ等の空圧源から旋回中心に設けられたロータリジョ
イント31および回転側配管33を経て旋回コラム16に供給
される空圧（圧縮空気）により後述するように作動す
る。

【００２２】その空圧を方向制御する電磁弁35やセンサ
は電力を必要とするので、旋回中心に位置する回転側配
管33の外周部に設けられたスリップリング41を経て旋回
コラム16に電力を供給する。

【００２３】さらに、各旋回停止位置で固定板54上の光
データ通信ユニット52と旋回コラム16に取付けた光デー
タ通信ユニット53とが対向するので、外部のコンピュー
タと旋回コラム16のコントロールボックス44との間で光
データ通信を行い、コントロールボックス44内の制御回
路に多関節アーム制御指令を与える。

【００２４】図３に示されるように、前記多関節アーム
22が３組あるときは、旋回コラム16を中心に各多関節ア
ーム22が120 °ごとに設けられている。この図３には、
ワーク搬送コンベヤ（トロリーコンベヤ）Ｃとマルチア
ーム旋回型多関節ロボットとの間でワークＷの受渡しを
行うステーションSoと、第１，第２，第３，第４，第５
の各作業ステーションS1，S2，S3，S4，S5とが60°ごと
に示されている。

【００２５】この全作業ステーションで作業を行う場合
は、前記インデックスドライブユニット14にて旋回コラ
ム16を60°ごとに間欠割出回転するとともに、前記光デ
ータ伝送装置51も60°ごとに設置しておく必要がある
が、この角度は必要に応じて選択するとよい。

【００２６】例えば、精密鋳造の型製造における砂付け
工程（シェルコーティング）を行う場合は、一連の作業
を分析すると三つの工程に分かれるので、この工程別に
三つのステーションSo，S2，S4を設ける。したがって、
インデックスドライブユニット14にて旋回コラム16を12
0 °ごとに間欠割出回転するとともに、前記光データ伝
送装置51も120 °ごとに設置しておく。

【００２７】そうして、旋回コラム16を中心に三つの多
関節アーム22が三つのステーションSo，S2，S4上に順次
位置するように間欠割出旋回をエンドレスに行って、作
業工程を歩進させ、各ステーションSo，S2，S4にて固定
シーケンスで工程別の独自の動作を行うようにする。

【００２８】すなわち、図３の受渡しステーションSoで
コンベヤＣからワーク（ろう材の原型）Ｗを受取り、第
２作業ステーションS2の位置までインデックス旋回し、
この位置でワークＷにスラリー（粘土）を塗布し、次に
第４作業ステーションS4の位置までインデックス旋回
し、この位置でワークＷに砂を吹付けるようにする。こ
の場合は、第１、第３および第５作業ステーションS1，
S3，S5では旋回動作を停止しない。

【００２９】このようにして、各作業ステーションで独
自の作業を順次重ね、多工程の作業をロボットが360 °
旋回する間に行う。この作動を３本の多関節アーム22を
用いて連続的に行うことにより、１アームロボットの作
業より３倍の作業を行うことができる。

【００３０】次に、前記シェルコーティングを行う場合
の動作を図２を参照して具体的に説明すると、前記ハン
ドリング装置23によりワークＷを把持した多関節アーム
22を図２に示されるように下降することにより、スラリ
ー浸透液にワークＷを浸漬させたり、エアにより浮遊し
ている砂の中にワークＷを挿入したりする。

【００３１】さらに、このハンドリング装置23により把
持したワークＷを図２に示されるように回転することに
より、スラリー浸透液をワークＷに均等に浸透させるこ
とができるとともに、砂をワークＷに均等に付着させる
ことができる。

【００３２】また、前記ハンドリング装置23の角度を変
えるチルト動作により、把持して回転中のワークＷを図
２に示されるように上方へ傾斜させると、スラリー浸透
液の液垂れを防いでワークＷに再付着させたり、砂の過
剰付着分を除去することができる。

【００３３】図４および図５は、各多関節アーム22にお
いて前記ハンドリング装置23をチルト動作させるための
チルト機構を示す。

【００３４】図４に示されるように、前記旋回コラム16
に沿って上下動する上下動板81から一対のアーム板82が
平行に突設され、この各アーム板82の先端部に軸支円板
83がそれぞれ固定され、この両側の軸支円板83に嵌着さ
れたベアリング84により、前記ハンドリング装置23の両
側面に一体に取付けられたチルト軸85が回転自在に保持
されている。両側のアーム板82にはカバー86が取付られ
る。

【００３５】右側のチルト軸85にはプーリ87が一体に嵌
着され、左側のチルト軸85には図示されない近接センサ
により検知される検知部88が一体に嵌着されている。さ
らに、この左側のチルト軸85には軸中心および半径方向
に前記エアチューブ37およびセンサ用電線を挿通するた
めの孔89が穿孔されている。この孔89に挿入されるエア
チューブ37および電線は、ハンドリング装置23の空圧駆
動およびその作動量の検知に使用されるものである。

【００３６】図５に示されるように、一側のアーム板82
には調整板91がボルト92により固定され、この調整板91
にボックス93が一体に取付けられ、このボックス93の内
側にエアシリンダ内蔵形ロータリエアアクチュエータ94
が取付られ、その出力軸95にプーリ96が一体に嵌着さ
れ、このプーリ96と前記ハンドリング装置23のチルト軸
プーリ87とにエンドレスベルト97が巻掛けられている。

【００３７】このエンドレスベルト97の張力は、前記ボ
ルト92を固定する前に前記上下動板81と調整板91との間
に設けられたアジャストスクリュー98により調整する。

【００３８】この図４および図５の構成において、ロー
タリエアアクチュエータ94の出力軸95が回転すると、そ
の回転はプーリ96、エンドレスベルト97およびプーリ87
によりハンドリング装置23のチルト軸85に伝わり、ハン
ドリング装置23が両側のチルト軸85を支点として図２に
示されるようにチルト動作する。

【００３９】図１は、前記ハンドリング装置23の内部構
造を示す。このハンドリング装置23は、前記一対のチル
ト軸85が取付けられたハンド本体101 の内部に、ベアリ
ング102 により回転主軸103 が回転自在に取付けられ、
この回転主軸103 の上部に対し回転駆動機構104 が設け
られ、下部にクランプ機構105 が設けられている。

【００４０】前記回転駆動機構104 は、ハンド本体101
にギアボックス111 が一体に取付けられ、このギアボッ
クス111 の上面に動力源の減速機付エアモータ112 が取
付られ、その出力軸113 に一体に取付けられたギア114
と、中間軸115 にベアリング116 で回転自在に取付けら
れたアイドルギア117 と、前記回転主軸103 に一体に取
付けられたギア118 とが順次噛合されている。

【００４１】前記クランプ機構105 は、前記回転主軸10
3 の下部に回転主軸の中心軸に対し対称に鰐口形の一対
のチャック121 がそれぞれピン122 を支点として開閉自
在に取付られ、このチャック121 の外側にローラ取付筒
123 が上下動自在に設けられ、このローラ取付筒123 の
内側部に各チャック121 に対応するクランプローラ124
がピン125 により回転自在に取付けられ、このクランプ
ローラ124 が転動する各チャック121 の背面に、チャッ
ク121 の開閉支点ピン122 より下側の閉じ用カム面126
と、チャック121 の開閉支点ピン122 より上側にてロー
ラ移動経路上に傾斜状に突出された開き用カム面127 と
が設けられている。

【００４２】前記ローラ取付筒123 を上下動して一対の
チャック121 を開閉するチャック作動機構として、ハン
ド本体101 の上面に取付台131 によりクランプ用アクチ
ュエータとしてのエアシリンダ132 が取付けられ、その
軸方向作動部としてのピストンロッド133 の下部に一対
のスラストベアリングを使用した回転自在継手134 が設
けられ、この継手134 により前記回転主軸103 の中心軸
部に軸方向移動自在に嵌合された軸方向移動ロッド135
が回転自在に接続され、このロッド135 の下部と前記ロ
ーラ取付筒123 の上部とが、回転主軸103 の上下方向に
穿設された長孔136 を通して挿入された連結ピン137 に
より一体に連結されている。

【００４３】各チャック121 にはワークＷの落下を確実
に防止するストッパ（ねじ）141 、ワークＷの回転方向
の滑りを防止する弾力材（ゴムパッキング等）142 がそ
れぞれ一体に取付られている。なお、図１には前記クラ
ンプローラ124 およびストッパ141 が一つずつ示されて
いるが、両方のチャック121 に対してそれらがそれぞれ
設けられていることは言うまでもない。

【００４４】この図１の構成において、クランプ用エア
シリンダ132 により軸方向移動ロッド135 が上昇される
と、ピン137 によりローラ取付筒123 が上昇され、この
取付筒123 に軸支されたクランプローラ124 も２点鎖線
で示される位置まで上昇され、このローラ124 により各
チャック121 の開き用カム面127 が内側に押圧され、一
対のチャック121 は図１に２点鎖線で示されるようにピ
ン122 を支点に開き方向に回動され、ワークＷの被把持
部ａを解放する。

【００４５】一方、クランプ用エアシリンダ132 により
軸方向移動ロッド135 が下降されると、ピン137 により
ローラ取付筒123 が下降され、この筒123 に取付けられ
たクランプローラ124 も下降され、このローラ124 によ
り各チャック121 の閉じ用カム面126 が内側に押圧さ
れ、一対のチャック121 はピン122 を支点に閉じ方向に
回動され、図１に実線で示されるようにワークＷの被把
持部ａをクランプする。このとき、ゴムパッキング等の
弾力材142 がワークＷの被把持部ａに圧接されて、ワー
クＷの回転方向の滑りが防止される。

【００４６】前記クランプ動作時に、チャック背面で転
動する前記クランプローラ124 の下方への十分な移動量
は、下方へ向って外方へ僅かに傾斜した状態にある各チ
ャック121 の閉じ用カム面126 にて内方への微小な移動
量に変換されるが、その分、この閉じ用カム面126 に対
し前記クランプローラ124 から一種のくさびの原理で強
力な押圧力が作用する。これによりチャック121 は、ワ
ークＷを強力に把持でき、重量のあるワークＷを把持し
て回転しても十分なチャック開き抗力が得られる。

【００４７】このようにしてワークＷをクランプした一
対のチャック121 は、前記エアモータ112 により回転さ
れる回転主軸103 とともに回転される。このとき、ロー
ラ取付筒123 および軸方向移動ロッド135 も一体的に回
転される。

【００４８】なお、本考案は前記シェルコーティングに
用途を限定されるものではなく、例えばピン、シャフト
等のワークの搬送および加工におけるチャックハンドと
しても適用可能である。

【００４９】

【考案の効果】請求項１に記載の考案によれば、回転主
軸の下部に回転主軸の中心軸に対し対称に複数のチャッ
クがそれぞれ開閉自在に軸支され、このチャックの外側
にローラ取付筒が上下動自在に設けられ、このローラ取
付筒の内側部に各チャックに対応するクランプローラが
回転自在に軸支され、このクランプローラが転動する各
チャックの背面に、チャックの開閉支点より下側の閉じ
用カム面と、チャックの開閉支点より上側にてローラ移
動経路上に突出された開き用カム面とが設けられたか
ら、チャック背面で転動するクランプローラから各チャ
ックの閉じ用カム面に一種のくさびの原理で作用する強
力な押圧力によりワークを確実に把持でき、重量のある
ワークを把持して回転する作業に適するハンドリング装
置を提供できる。また、上記構成によりワーク把持用の
クランプ機構をワークを中心にコンパクトかつ軸中心に
対称に構成できるから、回転時の偏自重による負荷トル
クのむらや回転むらが発生しにくい。

【００５０】請求項２に記載の考案によれば、ワークの
把持および回転に係る各機構をエアアクチュエータのみ
で駆動するようにし、耐熱性に劣る電動アクチュエータ
を無くしたので、劣悪環境下でも優れた耐久性が得ら
れ、また圧縮空気で作動するエアアクチュエータはロボ
ットアームに取付けやすく、そのハンドリング装置とし
て適するとともに、エアアクチュエータを使用すること
により、電動アクチュエータを使用した場合より機構が
単純となり、安価に製作できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るハンドリング装置の一実施例を示
す断面図である。

【図２】同上ハンドリング装置が使用されている旋回型
多関節ロボットの一実施例を示す断面図である。

【図３】同上ロボットおよびワーク搬送コンベヤの平面
配置図である。

【図４】同上ロボットの多関節アームを示す断面図であ
る。

【図５】同上ロボットの多関節アームの側面図である。

【図６】従来のハンドリング装置を示す平面図である。

【符号の説明】

Ｗ ワーク 101 ハンド本体 103 回転主軸 104 回転駆動機構 105 クランプ機構 121 チャック 123 ローラ取付筒 124 クランプローラ 126 閉じ用カム面 127 開き用カム面 132 クランプ用アクチュエータ 133 軸方向作動部 134 回転自在継手 135 ロッド 136 長孔 137 連結ピン

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを把持して作業するハンドリング
   装置において、 筒状に形成されたハンド本体と、 このハンド本体の内部で回転自在に保持された回転主軸
   と、 この回転主軸に対し設けられ回転主軸を回転する回転駆
   動機構と、 前記回転主軸の下部に取付けられワークを把持するクラ
   ンプ機構とを備え、 前記クランプ機構は、前記回転主軸の下部に回転主軸の
   中心軸に対し対称に複数のチャックがそれぞれ開閉自在
   に軸支され、このチャックの外側にローラ取付筒が上下
   動自在に設けられ、このローラ取付筒の内側部に各チャ
   ックに対応するクランプローラが回転自在に軸支され、
   このクランプローラが転動する各チャックの背面に、前
   記チャックの開閉支点より下側の閉じ用カム面と、前記
   チャックの開閉支点より上側にてローラ移動経路上に突
   出された開き用カム面とが設けられ、前記ハンド本体の
   上部にクランプ用アクチュエータが取付けられ、このア
   クチュエータの軸方向作動部に回転自在継手を介し、前
   記回転主軸の中心軸部に軸方向移動自在に設けられたロ
   ッドが接続され、このロッドと前記ローラ取付筒とが前
   記回転主軸の上下方向に穿設された長孔を通して挿入さ
   れた連結ピンにより接続されたことを特徴とするハンド
   リング装置。
2. 【請求項２】 回転駆動機構の動力源にエアモータを使
   用し、クランプ用アクチュエータにエアシリンダを使用
   したことを特徴とする請求項１記載のハンドリング装
   置。