JP3065700B2 - ロボットのハンドグリッパ及びグリッパの自動交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複合加工工作機械と、
ワ−クの自動供給装置を備えた生産システムにおけるワ
−クを取扱うロボットに装着するハンドのグリッパ（ジ
ョ−）を自動的に交換する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複合加工旋盤とワ−クを自動的に供給す
る搬送装置を備え、多種類のワ−クを無人化により加工
する旋盤セルが提案されている。素材ワ−クは、例え
ば、パレットに収容された状態で旋盤セルへ搬入され、
ガントリ−ロボットがワ−クを把持して旋盤の主軸チャ
ックにワ−クを供給する。ガントリ−ロボットは、ア−
ムの先端にワ−クを把持するためのグリッパ（ジョ−）
を備えるが、このグリッパは、例えば、三ツ爪のスクロ
−ルチャックと同様の構成を有する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】旋盤セルは、多種類の
ワ−クを自動的に加工するものであるから、供給される
素材ワ−クの形状、寸法も多岐にわたる。ロボットア−
ムのハンドは、グリッパの開閉機構を有するが、開閉す
る寸法には限度があるので、一種類のグリッパで取扱う
ことができるワ−クの範囲は限定される。したがって、
広範囲な寸法をもつワ−クに対応するためには、複数の
グリッパを用意する必要がある。しかしながら、従来の
装置にあってはグリッパは自動的に交換することができ
ず、断面が「Ｔ」の字形のスライダに手作業によってグ
リッパの交換、調節等を行っていた。そのために、無人
化による生産の継続が困難であった。そこで本発明は、
ガントリ−ロボットのア−ムの先端にとりつけるワ−ク
ハンドのグリッパを自動的に交換する装置を提供するも
のである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のワ−クハンド
は、基本的な手段として、ワ−クハンドのケ−シングに
半径方向に開閉するスライダと、スライダに差し込んで
ずらすことによりスライダに着脱される爪を有するグリ
ッパとを備える。グリッパにはスライダに係合するピン
を備えて、確実な係合を図る。旋盤セルを構成する治工
具のストッカ上にグリッパのセットを保持するベ−スを
複数台用意し、必要なグリッパのセットをロボットのワ
−クハンドが自動的に交換する。

【０００５】

【作用】旋盤セル内でワ−クの搬送を実行するガントリ
−ロボットは、ロボットのア−ム先端に装備したワ−ク
ハンドのグリッパを自動的に交換し、ワ−クの形状、寸
法に適したグリッパによって多種類のワ−クを無人化に
より自動的に加工する。

【０００６】

【実施例】図１及び図２は、本発明を適用する正面図及
び平面図である。旋盤セルは、全体を符号１０で示す複
合加工旋盤を備える。複合加工旋盤１０は、例えば、対
向する２台の主軸を備える。２台の主軸はそれぞれ対応
する刃物台を備え、第１の主軸で加工したワ−クを第２
の主軸へ移し変えて複雑な加工を実行することができる
ものである。複合加工旋盤１０の側部に符号３０で示す
ストッカ装置を設ける。ストッカ装置３０は、治工具ス
トッカ４０とパレットストッカ５０を有する。ストッカ
装置３０は全体をフェンス３００で覆い、安全を図る。
治工具ストッカ４０は複合加工旋盤１０で使用する各種
の治工具や、搬送装置で使用する治工具を収容する。パ
レットストッカ５０は段積み状態のパレット５２０を収
容し、各パレット５２０はパレット搬送装置５００によ
り取り扱われる。複合加工旋盤１０とストッカ装置３０
の間に搬送装置２０が配設される。搬送装置２０は複合
加工旋盤１０と、ストッカ装置３０の間に設けられたガ
イドレ−ル２００と、ガイドレ−ル上を走行するガント
リ−ロボット２１０を有する。ガントリ−ロボット２１
０は伸縮自在のア−ム２２０と、ア−ム２２０の先端に
交換自在に取り付けられる各種のハンドを備え、治工具
やワ−クをストッカ装置３０と複合加工旋盤１０の間で
搬送する。搬送装置２０とストッカ装置３０の作動は、
セルコントロ−ラ９０により制御される。セルコントロ
−ラ９０は複合加工旋盤１０のＮＣ装置１２と共同して
ワ−クの自動加工を無人化により実行する。

【０００７】ストッカ装置３０の内の治工具ストッカ４
０は、ベ−ス４００を有する。ベ−ス４００上にはレ−
ル４５２が設けられ、レ−ル４５２上に箱型のボックス
ストッカ４５０が走行自在に装備される。ボックススト
ッカ４５０はレ−ル４５２上に位置を割り出し可能に制
御される。ボックスストッカ４５０内には、ガントリ−
ロボット２１０のア−ム２２０の先端に交換自在に取り
付けられる各種のハンドが収容される。ハンドの種類と
しては、例えばワ−クハンド６０、主軸のチャックのジ
ョ−を交換するためのジョ−ハンド６２、刃物台の工具
を交換するためのツ−ルハンド６４、シャフト状のワ−
クをハンドリングするシャフトワ−クハンド６６などが
ある。ボックスストッカ４５０の上面のフランジ部に
は、ハンドグリッパを保持するグリッパベ−ス７０が取
り付けられる。グリッパベ−ス７０には、ワ−クのサイ
ズに応じた各種のグリッパが用意される。ベ−ス４００
の両側には、チェ−ンストッカ４１０が設けられる。チ
ェ−ンストッカ４１０は、例えばエンドレスに循環する
形式のものである。チェ−ンには、多数のツ−ル４１２
及びチャックジョ−４１４が保持される。ツ−ル４１２
はガントリ−ロボット２１０に取り付けたツ−ルハンド
６４により、複合加工旋盤１０の刃物台に送られる。ジ
ョ−４１４はガントリ−ロボット２１０に取り付けたジ
ョ−ハンド６２により、複合加工旋盤１０の主軸チャッ
クに送られる。パレットストッカ５０は、ベ−ス５００
と、ベ−ス５００に案内される走行台車５１０を有す
る。走行台車５１０はベ−ス５００のガイドレ−ル５１
０に沿って移動し、位置決めされる。走行台車５１０は
上下に移動するフォ−ク装置５１２を備える。フォ−ク
装置５１２はパレット５２０の両側部を保持し、ガント
リ−ロボット２１０のワ−クハンド６０との会合点まで
パレット５２０を上昇させる。

【０００８】図３は、ボックスストッカ４５０の詳細を
示す。ボックスストッカ４５０はレ−ル４５２上を走行
するとともに、位置決めされる。ボックスストッカ４５
０内には、ワ−クハンド６０、ジョ−ハンド６２、ツ−
ルハンド６４、及びシャフトワ−クハンド６６が収容さ
れている。ボックスストッカ４５０の上面のフランジ部
には、複数台のグリッパベ−ス７０が取り付けられる。
グリッパベ−ス７０にはワ−クハンドに取り付けられる
それぞれワ−クのサイズに対応したグリッパが準備さ
れ、ワ−クハンド６０にグリッパが交換自在に装着され
る。

【０００９】図４はワ−クハンドの全体の概要を示す。
図５、図６、図７及び図８はワ−クハンドの詳細を示
す。ワ−クハンド６０はガントリ−ロボットのア−ム２
２０の先端部にリスト６１を介して交換自在に取り付け
られる。ワ−クハンドのケ−シング６００はほぼ箱型の
外観を有し、内部に２個のシリンダ室６０２が形成され
る。シリンダ室６０２はピストン６０２Ａが摺動自在に
挿入される。シリンダ室６０２はエア−の供給パイプ６
０４を介してガントリ−ロボットのア−ム２２０に連結
される。ガントリ−ロボット側から送られるエア−は、
ピストン６０２Ａを駆動する。ワ−クハンドのケ−シン
グ６００に立設したシャフト６０７は、ベアリングを介
してカムプレ−ト６０５を支持する。エアピストン６０
２Ａのピストンロッド先端に取り付けたピン６０３は、
カムプレ−ト６０５に係合し、カムプレ−ト６０５を回
動する。カムプレ−ト６０５は３本のカム溝６０６を有
する。各カム溝６０６には、スライダ６２０のカムフォ
ロワ６０８が係合する。スライダ６２０はガイド６１８
に案内され、放射方向に摺動自在に支えられる。従っ
て、カムプレ−ト６０５が回動すると、スライダ６２０
は放射方向に駆動される。３つのスライダ６２０の間に
は、プレッシャプレ−ト６１０を配設する。プレッシャ
プレ−ト６１０は、スプリング６１２により常時ケ−シ
ング６００から離れる方向に付勢される。このプレッシ
ャプレ−ト６１０は、ワ−クハンド６０のグリッパがワ
−クを離すときにワ−クがチャックへ確実に押付けられ
るようワ−クを押しだすものである。

【００１０】図９はスライダとスライダに交換自在に係
合するグリッパ（ジョ−）の斜視図であり、図１０はジ
ョ−の平面図である。スライダ６２０は、断面が「工」
の字形の本体６２２を有する。本体６２２の上下面は幅
広部６２４と幅狭部６２５とを有する。スライダ６２０
の前端部にはグリッパのピンを受け入れるくぼみ６２７
を有する。全体を符号６５０で示すグリッパは、本体６
５１を有し、本体６５１に爪６５２が形成される。本体
６５１の爪６５２とは反対側に２個のプレ−ト６６０が
固着される。このプレート６６０は中央に幅狭部６６２
を有する。この幅狭部６６２は、スライダ６２０の幅広
部６２４が通過する寸法を有する。グリッパ６５０の爪
６５２とは反対側にピン６６５が取り付けられる。

【００１１】図１１はワ−クハンド６０がグリッパベ−
ス７０と共同してグリッパ６５０を交換する作用を示
す。図１２は図１１の要部を示す。まずワ−クハンド６
０に新たなグリッパ６５０を取り付ける作用を説明す
る。ワ−クハンド６０のスライダ６２０をグリッパスタ
ンド７２０に保持されたグリッパ６５０に対向させる。
スライダ６２０の開く位置は、スライダ６２０の幅広部
６２４がグリッパ６５０のプレ−ト６６０が形成する開
口部を通過する位置とする。この状態でガントリ−ロボ
ットのア−ムを伸長させ、スライダ６２０をグリッパ６
５０内に挿入する。この状態でエアシリンダ−にエアを
供給し、スライダ６２０を摺動させる。スライダ６２０
の先端の溝６２７がグリッパ６５０のピン６６５に係合
し、スライダ６２０とグリッパ６５０は一体に連結され
る。ア−ムを収縮させることにより、グリッパ６５０は
グリッパスタンド７２０から抜き出される。これによ
り、ワ−クハンド６０に新たなグリッパ６５０が装着さ
れたことになる。ワ−クハンド６０に取り付けられてい
るグリッパ６５０をグリッパベ−ス７０のグリッパスタ
ンド７２０へ戻す作用は、上述した作用の逆の工程を取
ることにより達成される。

【００１２】図１３はグリッパベ−ス７０が位置決め誤
差を吸収する作用を示す。グリッパベ−ス７０はベ−ス
プレ−ト７１０上に固着された支持プレ−ト７１５を有
し、支持プレ−ト７１５上に別個のスプリング７３０を
介してグリッパスタンド７２０が独立して設けられる。
グリッパ６５０は、グリッパスタンド７２０に対して、
スプリングピン７２２により軽い力で保持されている。
ワ−クハンドのスライダを力Ｆ₁でグリッパ６５０に押
し付けると、グリッパスタンド７２０は、スプリング７
３０に抗してストロ−クＳ₁の距離だけ押し下げられ
る。このストロ−クの存在により、ロボットの位置決め
誤差や、３個のスライダの高さ位置の差を吸収すること
ができる。

【００１３】図１４はスライダ６２０とグリッパ６５０
が係合している状態を示す。スライダ６２０とグリッパ
６５０は、グリッパの締め付け方向にはピン６６５によ
り強固に係合されるが、逆方向に対しては係合力が弱
い。そこで、スライダ６２０にスプリングによる押圧ピ
ン６２８を設け、この押圧ピン６２８をスライダ６５０
の本体６５１の裏面に形成する溝に係合することによ
り、スライダ６２０とグリッパ６５０の係合を確実にす
る。

【００１４】図１５、図１６、図１７は、ワ−クの寸法
に応じて異なるサイズのグリッパを用意する状態を示
す。図１５のグリッパ６５０は、ワ−クの外径寸法Ｄ０
が大きいものに対応した爪６５２を有するものを示す。
図１６に示すグリッパ６５０Ａは、ワ−クの外径寸法Ｄ
１が図１５のワ−クの外径寸法Ｄ０より小さいものに対
応した爪６５２Ａを有するものを示す。図１７に示すグ
リッパ６５０Ｂは、さらに外径寸法Ｄ２が小さなワ−ク
に対応する爪６５２Ｂを有するものを示す。図１５から
図１７に示したグリッパは、いずれもワ−クを外径側か
ら把握するグリッパの場合を示す。ワ−クを内径側から
把握するグリッパにあっては、スライダ６２０とグリッ
パの係合する方向を逆に設定する。即ちグリッパ６５０
に取り付けるピン６６５は、スライダ６２０が外方へ開
く際に係合する方向に取り付ければよい。本発明は、以
上のように半径方向に開閉するスライダにワ−クを把握
するグリッパを交換自在に取り付けるように構成したも
のである。スライダとグリッパの着脱は、スライダの開
閉力を利用して実行する。従ってグリッパをスライダに
着脱する新たなアクチュエ−タ−を必要としない。

【００１５】なお、以上の説明は、半径方向に開閉する
３個のスライダを備えたハンドに対して本発明を適用し
た例を示したが、他の型式のハンドに対しても本発明を
適用することができる。以上のようにワ−クハンドにワ
−クの寸法に適したグリッパを選択的に取り付けること
ができるから、パレットストッカに供給されるパレット
上に収容した各種の寸法のワ−クをハンドリングするこ
とができる。そこで、旋盤セルに供給される各種のワ−
クを複合加工旋盤に送って、長時間にわたり無人化によ
り多種類のワ−クを自動的に加工することができる。

【００１６】

【発明の効果】本発明は以上のように、旋盤セル等の自
動加工システムに装備するワ−クのハンドリング用のロ
ボットのハンドであって、ハンドに装着するワ−クを把
持するグリッパを自動的に交換できるように構成したの
で、ワ−クの形状、寸法に応じたグリッパを選択するこ
とにより、多種類のワ−クを取扱うことができる。各寸
法のグリッパをセットにしてベ−ス上に用意しておくこ
とにより、ロボットのハンドがハンドのスライダの開閉
作用によって、自動的にグリッパを交換するので、グリ
ッパの交換に特別の機構を備える必要はない。したがっ
て、旋盤セルはより多種類のワ−クを長時間にわたって
無人化により加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する旋盤セルの正面図。

【図２】旋盤セルの平面図。

【図３】治工具ストッカの説明図。

【図４】ワ−クハンドの説明図。

【図５】カムプレ−トの正面図。

【図６】図４のＣ−Ｃ断面図。

【図７】ワ−クハンドの他の説明図。

【図８】スライダを示す説明図。

【図９】スライダとグリッパの要部の斜視図。

【図１０】グリッパの平面図。

【図１１】グリッパベ−スとワ−クハンドの関係を示す
説明図。

【図１２】グリッパベ−ス上のグリッパとスライダの関
係を示す説明図。

【図１３】ハンドとグリッパの係合作用を示す説明図。

【図１４】スライダとグリッパの係合状態を示す断面
図。

【図１５】交換グリッパを示す説明図。

【図１６】交換グリッパの他の例を示す説明図。

【図１７】交換グリッパの更に他の例を示す説明図。

【符号の説明】

１０ 複合加工旋盤 ２０ 搬送装置 ３０ ストッカ装置 ４０ 治工具ストッカ ５０ パレットストッカ ６０ ワ−クハンド ７０ グリッパベ−ス ６００ ケ−シング ６０２ エアシリンダ ６０２Ａ ピストン ６０５ カムプレ−ト ６０６ カム溝 ６０８ カムフォロワ ６２０ スライダ ６２７ 溝 ６５０ グリッパ ６５２ 爪 ６６５ ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 間宮 宏幸 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船１番 地 ヤマザキマザック株式会社本社工場 内 (56)参考文献 特開 昭62−99092（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−56888（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−184684（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 15/04 B25J 15/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械へワ−クを供給するロボットの
   ア−ムの先端部に装備するハンドであって、箱型のケー
   シングと、ケーシング内に形成される２個のシリンダ室
   と、シリンダ室に挿入されるピストンにより回転駆動さ
   れるカムプレートと、カムプレートの３本の溝に係合す
   るカムフォロワを有し、半径方向に摺動自在に開閉駆動
   される３つのスライダを備え、 該スライダは摺動方向に直交する断面形状が「工」の字
   形を有するとともに上下の面は軸方向の中央部に形成さ
   れる幅狭部と、幅狭部の両端部に形成される幅広部を有
   し、スライダに交換自在に着脱されるグリッパは、ワー
   クを把持する爪を有する本体と、本体の爪とは反対側に
   とりつけられ、スライダの幅狭部が通過し、幅広部に係
   合する開口部を形成する２枚のプレートを備える ハンド
   グリッパ。
2. 【請求項２】 グリッパはスライダに形成した溝に係合
   するピンを備え、スライダがワ−クを把持する方向に摺
   動したときに、スライダの溝がグリッパのピンに嵌合さ
   れる請求項１記載のハンドグリッパ。
3. 【請求項３】 複合加工旋盤と、ワ−ク及び治工具のス
   トッカ装置と、ワ−ク及び治工具を搬送するガントリ−
   ロボットを備えた旋盤セルのワ−クハンドであって、治
   工具のストッカ装置に取付けられ、異なる寸法のワ−ク
   に対応するグリッパを保持する複数台のグリッパベ−ス
   と、ガントリ−ロボットのア−ムの先端に装着されたス
   ライダを有するワ−クハンドであって、箱型のケーシン
   グと、ケーシング内に形成される２個のシリンダ室と、
   シリンダ室に挿入されるピストンにより回転駆動される
   カムプレートと、カムプレートの３本の溝に係合するカ
   ムフォロワを有し、半径方向に摺動自在に開閉駆動され
   る３つのスライダを備え、 該スライダは摺動方向に直交する断面形状が「工」の字
   形を有するとともに上下の面は軸方向の中央部に形成さ
   れる幅狭部と、幅狭部の両端部に形成される幅広部を有
   し、スライダに交換自在に着脱されるグリッパは、ワー
   クを把持する爪を有する本体と、本体の爪とは反対側に
   とりつけられ、スライダの幅狭部が通過し、幅広部に係
   合する開口部を形成する２枚のプレートを備えるハンド
   グリッパ からなり、 ワ−クハンドのスライダをグリッパ
   ベ−ス上のグリッパに対向させる手段と、ワ−クハンド
   のスライダの開閉作動によりスライダとグリッパを自動
   的に着脱させる手段を備えてなるワ−クハンドのグリッ
   パ自動交換装置。