JP4243710B2 - ハンド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロボツトやローダ等の搬送装置に装着されているハンドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工作機械で旋削されるワークの形態としては、シヤフト物（シヤフトワーク仕様）とフランジ物（チヤツクワーク仕様）があるが、一般にそれぞれのワーク仕様に応じて専用のハンドが製作されている。具体的には、チヤツクワーク仕様の共用可能なシヤフトワーク仕様のハンドにおいて、ワークの横方向より進入してワークを把持する一対の搬入・搬出ハンドを備えた揺動型ハンドにあつては、振り動作により慣性力が大きくなる傾向にあり出力の大きな駆動手段を必要とする。また、直動スライダ型ハンドであつても構造が大型になりがちで、製作コストが高くなることと、ストツク領域でのワークの姿勢が横置きにかぎられ平置きや多段積みのワーク姿勢に対応がむずかしい。主に三つ爪を用いるチヤツクワーク仕様のハンドにあつては、ワークの軸方向より進入してワークを把持するため長いシヤフト物を把持する場合は片持ちとなり、シヤフトの対象が限られる。特にセンター加工には対応ができない。
次に、従来、工作機械の中には工具交換機能を備えたものがあるが、一般にツールチエンジヤーとツールストツカから成るものと、ロボツトにより工具を交換するものがある。前者は装置が大掛かりで高価なものとなる。後者はワークと共用とする把持爪をもつて工具を交換するため、ワークの対象が限られる場合がある。すくなくとも、ツールホルダーの径や形状に合わした把持能力をもとにワークの把持範囲が決まる可能性が大きく、多種多様のワークに対応することがむずかしい。
次に、従来、主軸チヤツクへのワークの搬入装着時、ワークが正確にチヤツク内に保持される様に搬入動作とはべつにワークを軸方向よりチヤツクに押し込む動作がある。一般にワークの軸方向にバネを介して押圧しチヤツク内にワークを押し込むものと、ワークを把持する把持爪自体がバネに付勢され浮動することで、チヤツクへの無理な押圧を除去するものが有る。前者はチヤツクワーク仕様と共用可能なシヤフトワーク仕様をシヤフトワーク仕様として使用する場合には押し込み手段を取り外さねばならない問題があつた。すなわち、ワークに対するハンドの進入が阻害されるため、チヤツクワーク仕様に限られる。後者は多種多様なワークに対応する場合には把持爪の成形で困難な問題点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では上記の問題点を解決するもので、多種多様なワークの把持に対応しワークを搬送する他に、工具交換機能を備えたハンドを提供すると共に、工作機械の主軸チヤツクへのワークの押し込み手段を有するワーク仕様の共用型ハンドにおいてシヤフトワーク仕様として使用する場合にも、押し込み手段を取り外すことなく、固定した状態で使用が可能なハンドを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、搬入ハンド部材９Ａと搬出ハンド部材９Ｂの相対的な直線方向の進退動作を介して、搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂの各々の把持中心線を移行させることにより、ワーク仕様に対応した把持形態に搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂとの組合せの切り換えが可能であると共に、ワーク用の把持駆動手段１４を介して把持する工具交換用の一対の工具把持爪１５を備えたことと、ワークの押し込み手段１７が搬出ハンド部材９Ｂ上の把持駆動手段と面する位置に取り付けたことにある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を実施図に基づき以下説明する。
１は本発明のハンドで、工作機械の加工領域とストツク領域を走行しワ−クの搬入及び搬出を行なう搬送装置２に装着されている。搬送装置２は工作機械の加工細でチヤツク３Ａを装備する主軸３の回転軸線方向（Ｚ軸）の左右と、該Ｚ軸に対して直交する方向（Ｘ軸）の上下に、サ−ボモ−タ等の送り駆動手段を介して相対的に走行可能で、加工領域とストツク領域を往復動しワ−ク４（素材４Ａ及び加工品４Ｂ）の搬送を行なう。５は搬送装置２に装着されたハンド本体、６はハンド支持体で、主軸３の回転軸線方向に対して直交する方向の回りに旋回可能な様に、ハンド本体５に支承された旋回軸７に支持されている。旋回軸７はゼネバやサ−ボモ−タ等の駆動手段８を介して０度〜２７０度の３分割度位置に旋回が可能である。９はＬ型のア−ムを成す搬入ハンド部材９Ａと搬出ハンド部材９Ｂとを構成する一対のハンド部材で、各々は前記旋回軸７の軸線に対して直交する方向に相対的に進退動作が可能で、前記ハンド支持体６に旋回軸７を挟んで並設されたガイド６Ａ及びガイド６Ｂに背中合わせで対称に支持されている。搬入ハンド部材９Ａと搬出ハンド部材９Ｂの縦方向に延びたア−ム部の各々の全長にラック９ａ及びラック９ｂが設けられ、旋回軸７内に回動自在に支持された駆動軸１０に固定されたピニオン１１と噛み合っている。本実施例では、ラック９ａ及びラック９ｂがピニオン１１と噛み合い、該ピニオン１１の回動で連動して相対的な動作をとる構成になっているが、搬入ハンド部材９Ａ及び搬出ハンド部材９Ｂが各々独立して動作する構成であってもよい。例えば、搬入ハンド部材９Ａと搬出ハンド部材９Ｂの各々に作動シリンダまたはモ−タ等を連結して単独の直線動作をとることは可能である。前記駆動軸１０はサ−ボモ−タまたはロ−タリアクチェ−タ等の位置決め手段１２を介して作動される。該位置決め手段１２にはワ−クの形状や大きさ更に加工形態に対応して、チヤツクワ−ク仕様とシヤフトワ−ク仕様の選択の切換えができる情報が入力されていて、入力情報の選択によりハンド部材９の進退動作のストロ−クを任意に変えることが可能である。単に、一ストロ−クを固定する場合には機械的ストッパでもよい。１３は前記旋回軸７の軸線に対して直交する方向に各々の把持中心線を有する搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂとを構成する一対の指部１３ａと爪部１３ｂとから成るワ−ク用の把持爪である。該把持爪１３がワ−ク４の軸線に対して直交する方向（横方向）及び軸方向より進入しワ−ク４を把持する。搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂは前記ハンド部材９の進退方向に向かって延びかつ搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂとが相対的に互いに対向して、一方の搬入把持爪１３Ａが搬入ハンド部材９Ａ上に取り付けられ、他方の搬出把持爪１３Ｂは搬出ハンド部材９Ｂ上に取り付けられている。搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂの各々はハンド部材９の横方向に延びたア−ム部に固定された把持駆動手段１４を介して、ア−ム部の横方向に求心的に開閉動作しワ−ク４を把持する。ハンド部材９の進退動作を介して、搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂの各々の把持中心線が移行し相互に入れ換わることによって、搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂとの相対する向きが内向きと及び外向きとに切れ換わることが可能である。１５は前記旋回軸７の軸線に対して直交する方向に把持中心線を有する工具搬入把持爪１５Ａと工具搬出把持爪１５Ｂとを構成する一対の工具交換用の工具把持爪である。該工具把持爪１５は工具１６及び工具保持具１６Ａの軸線に対して直交する方向（横方向）より進入し工具１６及び工具保持具１６Ａを把持する。工具把持具１５には工具１６及び工具保持具１６Ａの外径に合わした把持部１５ａが形成されている。工具把持爪１５の工具搬入把持爪１５Ａと工具搬出把持爪１５Ｂはハンド部材９の進退方向に向かって延びかつ工具搬入把持爪１５Ａ及び工具搬出把持爪１５Ｂと前記把持爪１３の搬入把持爪１３Ａ及び搬出把持爪１３Ｂとが相対的に互いに対向して、一方の工具搬入把持爪１５Ａは搬入ハンド部材９Ａ上に取り付けられ、他方の工具搬出把持爪１５Ｂは搬出ハンド９Ｂ上に取り付けられている。該工具把持爪１５の開閉動作はワ−ク用の把持駆動手段１４を介して行なわれる。工具把持爪１５はシヤフト物のワ−ク径より把持径が大きく、図６で示す通りシヤフトワ−ク仕様の把持形態に切り換わった場合であってもワ−ク４と工具把持爪１５とが干渉することはない。シヤフトワ−ク仕様の把持形態では小径のワ−クに合わして爪部１３ｂが交換される。１７は搬入把持爪１３Ａに把持されたワ−ク４を該ワ−クの軸線方向より主軸３のチヤツク３Ａに押し込む押し込み手段で、搬出ハンド部材９Ｂ上に搬出把持爪１３Ｂの把持駆動手段１４と面して取り付けられている。チヤツクワ−ク仕様において、ワ−クである素材４Ａをチヤツク３Ａに搬入し装着する際に、素材４Ａが搬入把持爪１３Ａから解放された時に、素材４Ａの軸方向より押圧して素材４Ａをチヤツク３Ａ内に完全に収め確実な着座を行なうところのものである。押し込み手段１７の構成は、搬出ハンド部材９Ｂ上に素材４Ａの軸方向に摺動自在に支持されたガイドロッド１８と、該ガイドロッド１８に支持され素材４Ａと当接しバネ１９を介して素材４Ａの軸方向より押圧する押し込み部材２０とより成っている。
【０００６】
以上が本発明の構成であるが、次に本発明の作用を説明する。
本発明のハンドは水平面と垂直面に対して旋回可能であるため、ワ−クのストツク領域での姿勢が平置きや横置きに問わずワ−クの把持が出来るもので、ストツク領域でのワ−クの搬入及び搬出はもちろんのこと、加工領域への受渡しにおいても同様である。従って、ストツク領域及び加工領域でのワ−クの搬入及び搬出におけるハンドの姿勢にともなう動作は省略して説明する。図１はチヤツクワ−ク仕様の把持形態を示すものである。通常、待機位置においてはこの状態を保持している。この形態は搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂとが相対的に互いに内向きで対向していて、ワ−クの軸方向より搬入把持爪１３Ａが進入しワ−クを把持するものである。搬入把持爪１３Ａを介してストツク領域にある素材４Ａが把持されチヤツク３Ａに搬入され装着されると加工が始まる。加工後、搬出把持爪１３Ｂを介して加工品４Ｂが把持され、加工領域より搬出されストツク領域に戻される。この動作工程においては、搬送装置２はストツク領域と加工領域双方にＺ軸方向左右及びＸ軸方向上下に動作すると共に、ハンド１が駆動手段８を介して旋回しワ−クを反転させる。チヤツクワ−ク仕様においては、チヤツク３Ａへのワ−クの装着を確実にするたワ−クの押し込み手段１７を必要とする場合があるので、次に素材４Ａのチヤツク３Ａの装着時における押し込み手段１７との動作関係を説明する。チヤツクワ−ク仕様における押し込み手段１７の押し込み軸線は常に搬入把持爪１３Ａの把持中心線と一致していて、搬入把持爪１３Ａが素材４Ａの軸方向より進入し素材４Ａを把持する際、素材４Ａはバネ１９に抗した状態で把持される。チヤツク３Ａが開き素材４Ａがチヤツク３Ａに装着される際に、搬入把持爪１３Ａから解放された素材４Ａは軸方向よりバネ１９に付勢された押し込み部材２０を介して押し出されチヤツク３Ａ内に押し込まれた後にチヤツク３Ａに把持される。次に図２に示すシヤフトワ−ク仕様の把持形態を説明する。本発明のハンドはチヤツクワ−ク仕様とシヤフトワ−ク仕様とが相互に切換えが可能なことを特徴とするもので、前記のチヤツクワ−ク仕様からシヤフトワ−ク仕様への切換えの作用を説明する。シヤフトワ−ク仕様においては、把持爪１３がワ−クの軸方向に対して横方向より進入してワ−クを把持するため、搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂとの向きを相対的に外向きに切り換えることである。把持爪１３への外向き指令で、位置決め手段１２が動作し駆動軸１０を経てピニオン１１が回動するとラック９ａ及びラック９ｂが相対的に動作し、これにより搬入ハンド部材９Ａ及び搬出ハンド部材９Ｂが前進する。この時、搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂの把持中心線が相対的に互いに外側に向かって移行する。ハンド部材９が前進しワ−クに対して把持爪１３の横方向の進入が可能な位置に達すると、位置決め手段１２の動作は停止し搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂとが相対的に互いに外向きの状態を保持する。この後のワ−クの搬入及び搬出動作はチヤツクワ−ク仕様と同じで、ハンド１の旋回動及び搬送装置２のＸ軸及びＺ軸方向の動作を介して搬入把持爪１３Ａは素材４Ａを把持し、搬出把持爪１３Ｂが加工品４Ｂを把持する。以上がシヤフトワ−ク仕様の把持形態への切換え動作を説明したが、前記のチヤツクワ−ク仕様の把持形態への切換え動作を簡単に説明する。把持爪１３への内向きの指令を得てピニオン１１が逆回動させると、ラック９ａ及びラック９ｂは相対的に動作し搬入ハンド部材９Ａ及び搬出ハンド部材９Ｂは後退する。この時、搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂの把持中心線が相対的に内側に向かって移行する。そして搬入把持爪１３Ａの把持中心線が押し込み手段１７の押し込み軸線と一致した時ピニオン１１の回動が停止する。これにより、搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂとが相対的に互いに内向きの状態で保持される。次にシヤフトワ−ク仕様での押し込み手段１７との相対位置関係を説明する。シヤフトワ−ク仕様では押し込み手段１７のワ−クに対する押し込み軸線が図６で示す通り搬入把持爪１３Ａの把持中心線と一致することが無いため、そのままの状態でワ−クに対する横方向からの把持爪１３の進入が可能である。次に工具交換の作用を簡単に説明する。加工主軸や刃物台上に保持された工具と新規工具を自動的に交換する場合、工具把持爪１５の姿勢は常にチヤツクワ−ク仕様の把持形態の状態で用いる。その作用動作はシヤフトワ−ク仕様の作用と同様で工具１６及び工具保持具１６Ａの軸線に対して横方向より工具把持爪１５が進入して工具及び工具保持具１６Ａを把持する。新規工具は工具搬入把持爪１５Ａで把持され、仕様済み工具は工具搬出把持爪１５Ｂで把持される。ハンドの旋回動で工具軸を横軸及び立軸の相互の切換えが可能である。
【０００７】
【発明の効果】
以上より本発明の構成と作用により次の効果を有する。
本発明ではシヤフトワーク仕様とチヤツクワーク仕様の各々の専用のハンドを必要とすることなく、一つのハンドをもつて共用することが可能である。また、一対のハンド部材の相対的な進退動作により、一対の把持爪の把持中心線が互いに離隔・接近が可能なため、ハンドの旋回時にワークに対応して振りの調整が可能で、ハンドの旋回にともなう慣性力および動力エネルギーを減少できる。さらにワーク用の把持駆動手段を介して工具把持爪を動作させて工具を把持するため、専用の工具交換装置を必要としない。また、シヤフトワーク仕様の把持形態に切換えられた場合でも押し込み手段を取り外す必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハンドのチヤツクワーク仕様の把持形態を示す斜視図。
【図２】本発明のハンドのシヤフトワーク仕様の把持形態を示す斜視図。
【図３】工作機械との関係を示す搬送装置と本発明のハンドを示す斜視図。
【図４】本発明のハンドを示す一部断面したチヤツクワーク仕様の把持形態を示す正面図。
【図５】工具およびワークを装着した状態の上記図４の右側面図。
【図６】本発明のハンドを示す一部切り欠いたシヤフトワーク仕様の把持形態を示す正面図。
【符号の説明】
２ 搬送装置
５ ハンド本体
６ ハンド支持体
７ 旋回軸
８ 駆動手段
９ ハンド部材
１０ 駆動軸
１２ 位置決め手段
１３ 把持爪
１４ 把持駆動手段
１５ 工具把持爪
１７ 押し込み手段

Claims (3)

1. 加工領域にワ−クを搬入及び搬出するところの搬送装置において、該搬送装置に装着されたハンド本体５と、該ハンド本体５上に支承され駆動手段８を介して旋回可能な旋回軸７に支持されているハンド支持体６と、該ハンド支持体６に支持され前記旋回軸７の軸線に対して直交する方向に相対的に進退動作が相互に可能な搬入ハンド部材９Ａと搬出ハンド部材９Ｂとから成る一対のハンド部材９と、該ハンド部材９の進退動作のストロ−ク位置を任意に変えることが可能な位置決め手段１２と、前記旋回軸７の軸線に対して直交する方向に各々の把持中心線を有する搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂとから成る一対の把持爪１３とを構成し、該把持爪１３の搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂは前記ハンド部材９の進退方向に向かって延びかつ搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂとが相対的に互いに対向して、一方の搬入把持爪１３Ａが搬入ハンド部材９Ａ上に取り付けられ及び他方の搬出把持爪１３Ｂは搬出ハンド部材９Ｂ上に取り付けられていて、前記ハンド部材９の進退動作を介して、搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂの把持中心線が移行し搬入把持爪１３Ａと搬出把持爪１３Ｂとの相対する向きが内向きと及び外向きとに切れ換わることを特徴とするハンド。
2. 請求項１において、搬入把持爪１３Ａに把持されたワ−クを、該ワ−クの軸方向より主軸３のチヤツク３Ａ内に押し込む押し込み手段１７が、搬出把持爪１３Ｂの把持駆動手段１４と面して搬出ハンド部材９Ｂ上に取り付けられたことを特徴とするハンド。
3. 請求項１において、工具を把持する工具交換用の工具搬入把持爪１５Ａと工具搬出把持爪１５Ｂとから成る工具把持爪１５が、ハンド部材９の進退方向に向かって延びかつ工具把持爪１５とワ−ク用の把持爪１３とが相対的に互いに対向して、ハンド部材９上に取り付けられたことを特徴とするハンド。

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