JP4337019B2 - ハンド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は工作機械の加工領域およびストツク領域にワークを搬入および搬出するところ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】
一主軸の工作機械でワークの表裏加工を行ない完成品を仕上げる場合には、ワークの反転が必要である。ワークの反転作業の形態は機内で行なうものと、機外で行なわれるものがある。従来、機内で行なうものはロボツトやローダ等の搬送装置自体に反転機能を有するもので、具体的には一方のハンドによってワークが反転され他方のハンドに受け渡されるものと、二つのハンドの一方または双方が起倒・接近してワークを受け渡すものがある。いずれも、ワークの形態がチヤツクワーク用として構成されシヤフトワーク用としての適合性が低い。また、構成が大掛かりで高価なものとなる。機外で行なわれるものとして、加工領域より離れた位置に設置された仮置き台にワークをいつたん置き、ハンドが反転しつかみ直しを行なうものと、ハンド自体は反転しないで独立した反転装置を用いてワークの姿勢を変換するものがある。いずれも加工途中、ワークがいつたん仮置き台または反転装置に受け渡される点では、搬送時間が掛かり加工能率を低下させることになる。また搬送装置とは別に仮置き台または反転装置を必要とすることから、その製作コストはもちろんのこと設置スペースの確保も必要となる。次に従来、ハンドの多くはワークの形状や大きさや長さに対応して専用のハンドが製作されていて、多種多様なワークに対応するハンドが少ない。多様なワークに対応するため把持爪やハンド自体を自動的に交換するものがあるが、いずれも把持爪やハンドを貯蔵するストツカや交換装置を必要とするため高価なものとなる。また、小径から大径までのワークおよび短尺から長尺のシヤフト物さらに特殊な形状を有するワークを一つのハンドをもってワークの把持可能なハンドはない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決し、多種多様のワークに対応するとともに、ワークの反転にともなう搬送時間の短縮および経済性とスペースの削減を図る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、一対の縦ハンドアーム９の相互の相対的な直線方向の進退動作を介して、ワーク軸線に対して横方向より進入してワークを把持する一対の把持爪１７の双方の相互のワークの受渡しとハンドの旋回動作によりワークの反転が可能であり、一対の把持爪１７を取り付けた一対の横ハンドアーム１０の旋回動作と縦ハンドアーム９の進退動作より多様なワークに対応する把持形態に切り換えることが可能である。
【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ークの搬入およ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は工作機械の加工軸でチヤツク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、サーボモー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ーク４（素材４Ａ・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はゼネバやサーボモータ等の駆動手段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は前記旋回軸７の軸線に対して直交する方向に相互に相対的に進退動作が可能な縦搬入アーム９Ａと縦搬出アーム９Ｂとを構成する一対の縦ハンドアームで、各々は前記ハンド支持体６に旋回軸７を挟んで並設されたガイド６ａとガイド６ｂに支持されている。１０は前記旋回軸７の軸線方向に延びた横搬入アーム１０Ａと横搬出アーム１０Ｂとを構成する一対の横ハンドアームで、旋回軸７の軸線方向と縦ハンドアーム９の進退方向と交わる平面に対して直交する方向を横切るかたちで旋回可能な様に、背中合わせで横搬入アーム１０Ａが縦搬入アーム９Ａに、横搬出アーム１０Ｂがマスターアーム１０Ｃを介して縦搬出アーム９Ｂとに枢着されている。１１は横ハンドアーム１０を旋回動させる直動または揺動アクチュエータである旋回駆動手段で、本実施例では直動シリンダを用いていてシリンダ本体１１Ａを縦ハンドアーム９側に枢着しピストンロッド１１Ｂを横ハンドアーム１０側とに連結している。横搬出アーム１０Ｂは上記旋回軸７の軸線方向と縦ハンドアーム９の進退方向と交わる平面に対して直交する方向に、マスターアーム１０Ｃに設けられたガイドロッド１２に支持され進退動可能である。ガイドロッド１２の軸方向に横搬出アーム１０Ｂの移動が可能なことにより、横搬入アーム１０Ａとの相対位置を自由に設定できる。１３は横搬出アーム１０Ｂを任意の位置に移動させる移動駆動手段で、本実施例では直動シリンダを用いシリンダ本体１３Ａは横搬出アーム１０Ｂ側に固定され、ピストンロッド１３Ｂはマスターアーム１０Ｃ側に固定されている。縦搬入アーム９Ａと縦搬出アーム９Ｂの全長にはラック９ａとラック９ｂが設けられ、旋回軸７内に回転自在に支持された駆動軸１４に固定されたピニオン１５と噛み合っている。本実施例では、ラック９ａとラック９ｂがピニオン１５と噛み合い、ピニオン１５の回転で連動して縦ハンドアーム９と横ハンドアーム１０から成る一対のハンドアームが相互に相対的な動作をとる構成に成っているが、各々が独立して動作する構成であってもよい。たとえば、一対のハンドアームの各々に作動シリンダまたはモー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。駆動軸１４はサーボモータまたはロータリアクチュエータ等の位置決め手段１６を介して作動される。該位置決め手段１６にはワークの形状・大きさ・加工形態に対応して、ワーク形態に合わした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一対のハンドアームの進退動作のストロークを任意に変えることが可能である。１７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１７Ａと搬出把持爪１７Ｂとを構成する一対の把持爪で、ワーク４の軸線に対して直交する方向（横方向）とおよびワークの軸線方向よりハンド１が進入してワーク４を把持することができる。該把持爪１７は指部１７ａと爪部１７ｂとを成し、各々の把持爪の向きを同じくして縦ハンドアーム９の進退方向に延びていて、一方の搬入把持爪１７Ａは横搬入アーム１０Ａ上に取り付けられ、他方の搬出把持爪１７Ｂは搬入把持爪１７Ａの向きと同じくして横搬出アーム１０Ｂ上に取り付けられている。把持爪１７はワークの形態によって把持爪の向きは異なり、横ハンドアーム１０を基準にして旋回軸７の軸線よりに向いて（内向き）横ハンドアーム１０に取り付けられる場合と、これとは反対側に向いて（外向き）横ハンドアーム１０に取り付けられる場合がある。横ハンドアーム１０に把持爪１７が内向きで取り付けられる場合のワークの形態としてはフランジ物およびシヤフト物をはじめクランク物や大径ワークさらに反転の必要のあるワークが対象となる。把持爪１３が外向きで取り付けられる場合のワークの形態としてはシヤフト物でも長尺なワークや重量のあるワークでハンドの旋回が不可能なワークが対象となる。把持爪１７の各々は一対の横ハンドアーム１０に固定された把持駆動手段１８上に装着され、横ハンドアーム１０の横方向に求心的に開閉動作しワーク４を把持する。一対のハンドアームの相互の相対的な進退動作を介して把持爪１７の各々の把持中心線が直線方向に移行し、各々の把持中心線の相対位置を同軸線または異なる軸線上に位置を変えることでワークの形態に対応した把持が可能となる。
【０００６】
以上が本発明の構成であるが、次に多種多様なワークの形態に対応する本発明のハンドの作用を説明する。
まず、ワークの表加工をした後に裏加工を行なうのに、ワークの反転作業をともなうハンドの把持形態の作用を説明する。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、ワークのストツク領域での姿勢が平置きや横置き問わずワークの把持ができるもので、ストツク領域でのワークの搬入およ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、ストツク領域および加工領域でのワークの搬出および搬入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は通常、待機位置におけるハンド１の姿勢状態を示すもので、この把持形態は搬入把持爪１７Ａおよび搬出把持爪１７Ｂは内向きで、ハンド１がワーク４の軸線に対して横方向より進入してワーク４を把持する把持形態と、ワーク４の軸線方向より進入してワーク４を把持する把持形態である。前者はフランジ物及び短尺なシヤフト物が対象となる。後者は主にフランジ物が対象となる。ワークの反転にともなう把持形態はワークの軸線に対して横方向より進入してワークを把持する形態である。以下、その作用を図５および図６を基づいて説明する。ハンドアームの各々の待機位置における相対位置およびその動作状態は中立位置を保持していて、搬入把持爪１７Ａおよび搬入把持爪１７Ｂの把持中心線は同軸線上に位置している。この状態で搬入把持爪１７Ａを介してストツク領域にある素材４Ａが把持され図５（ａ）、チヤツク３Ａに装着されると加工が始まる。この中立状態より駆動軸１４が正転しピニオン１５が時計方向に回転すると、ラック９ｂを介して縦搬出アーム９Ｂが主軸軸線に対して接近するかたちで中立位置より前進する。他方、ラック９ａを介して縦搬入アーム９Ａは主軸軸線より退避するかたちで中立位置より後退する。主軸３に保持された素材４Ａの一次加工である表加工を終えると、搬送装置２を介して前記の状態を保持してハンド１がＸ軸下方およびＺ軸方向を移動しチヤツク３Ａに接近し、搬出把持爪１７Ｂを介してワークの軸線に対して横方向より進入し表加工済の加工品４Ｂを把持する図５（ｂ）。チヤツク３Ａが開くとハンド１は加工品４Ｂを保持して加工領域より上方に遠ざかる。この後、駆動軸１４が逆転しピニオン１５が反時計方向に回転して、縦搬出アーム９Ｂが中立位置まで後退する。他方、縦搬入アーム９Ａも中立位置まで前進する。搬入把持爪１７Ａおよび搬出把持爪１７Ｂの把持中心線が同軸線上に位置すると、搬入把持爪１７Ａを介して二次加工の対象である一次加工品４Ｂの裏部分が把持される図５（ｃ）。この後、搬出把持爪１７Ｂが開き加工品４Ｂは搬入把持爪１７Ａに受渡される。この受渡し時に、加工品４Ｂの軸全長が短く加工品４Ｂに対する搬入把持爪１７Ａの掴み代が少ない場合いは、移動駆動手段１３を介して搬出把持爪１７Ｂは搬入把持爪１７Ａ側に加工品４Ｂの受渡しの可能な位置まで移動する。受渡しが完了すると、ハンド１が１８０度旋回し一次加工品は反転する図６（ｄ）。この後、駆動軸１４が再度逆転し縦搬入アーム９Ａが主軸軸線より退避するかたちで中立位置より前進する。他方、縦搬出アーム９Ｂは主軸軸線に対して接近するかたちで中立位置より後退する。次に、再びハンド１が前記の姿勢を保持して加工領域に接近し搬入把持爪１７Ａを介してチヤツク３Ａに受け渡される図６（ｅ）。チヤツク３Ａが閉じ搬入把持爪１７Ａが開くとハンド１は加工領域より上方に遠ざかる。そして主軸３が回転しワークの裏部分の加工が始まる。加工中のハンドの待機位置での姿勢は中立状態にある。加工を終えると、ハンドは先の姿勢を保持して加工領域に接近しチヤツクに把持されているワークの軸線方向より進入し搬出把持爪１７Ｂを介して加工品４Ｂが把持され図６（ｆ）、チヤツク３Ａが開くと加工領域より搬出されストツク領域に搬送される。以上が一連のワークの反転における作業工程である。
【０００７】
次に、シヤフト物で長尺物を搬入および搬出する場合の把持形態の作用を図７および図８に基づいて説明する。図７（ａ）は待機位置における中立状態にあるハンド１の姿勢を示すもので、把持爪１７の各々は外向きで取り付けられ下方に位置している。作業工程中、ハンド１は常にこの姿勢を保持している。ここでは前記のワーク反転作業の把持形態とは異なり、作業の始まる前にあらかじめ、ハンドが１８０度旋回し搬入把持爪１７Ａと搬出把持爪１７Ｂとの相対位置が入れ換わっている。以上より初回でハンドを介して素材が加工領域に搬入され、加工が終わり次の新規な素材が加工領域に搬入される作業工程から説明する。駆動軸１４が正転すると縦搬入アーム９Ａが中立位置より主軸軸線方向に対して接近するかたちで前進する。他方、縦搬出アーム９Ｂは中立位置より主軸軸線から退避するかたちで後退する。ハンド１はこの姿勢を保持してＸ軸方向に下降し、待機位置に位置するストツク領域に貯蔵された素材４Ａを搬入把持爪１７Ａを介して把持する図７（ｂ）。その後、上昇し加工領域に移動する。この間、駆動軸１４は逆転し、縦搬入アーム９Ａが中立位置に向けて後退しさらに中立位置より後退する。同時に横搬入アーム１０Ａが旋回駆動手段１１を介して主軸軸線を横切るかたちで外側に向けて旋回し、搬入把持爪１７Ａは搬出把持爪１７Ｂより退避する。他方、縦搬出アーム９Ｂは中立位置に向かつて前進し主軸軸線に対してして接近するかたちで中立位置よりさらに前進し、その後、ハンドの下降でチヤツク３Ａに把持され加工を終えた加工品４Ｂはハンド１の横方向よりの進入で搬出把持爪１７Ｂを介して把持される図７（ｃ）。その後、駆動軸１４が正転すると縦搬入アーム９Ａは中立位置に向けて前進しさらに中立位置より前進する。他方、縦搬出アーム９Ｂは中立位置に向かって後退しさらに後退する。同時に、横搬入アーム１０Ａが主軸軸線を横切るかたちで内側に向けて旋回し、搬入把持爪１７Ａは搬出把持爪１７Ｂに対して下方の位置にして並ぶ図８（ｄ）。次に、ハンド１がＺ軸方向に移動し新規な素材４Ａが搬入把持爪１７Ａを介してチヤツク３Ａに装着されると、搬入把持爪１７Ａが開くと同時にハンドは上昇し加工領域からストツク領域に移動する。この時、再び駆動軸１４が逆転し縦搬入アーム９Ａが中立位置に向けて後退しさらに中立位置より後退する。他方、縦搬出アーム９Ｂは中立位置に向かって前進しさらに中立位置より前進する。同時に、横搬入アーム１０Ａが主軸軸線を横切るかたちで外側に向けて旋回し、搬入把持爪１７Ａは搬出把持爪１７Ｂより退避する図８（ｅ）。ハンドの下降でストツク領域に位置すると、搬出把持爪１７Ｂは開き加工品４Ｂを離す。その後、ハンドは待機位置に戻り中立位置の姿勢に保持される。以上の一連の動作が一サイクルのたびに繰り返される。
【０００８】
次に、大径ワークの把持形態について簡単に説明する。
縦搬入アーム９Ａと縦搬出アーム９Ｂの相互の相対的な進退動作を介して、搬入把持爪１７Ａと搬出把爪１７Ｂの把持中心線の移行が可能なため、把持爪の各々の向きを相対する内向きで取り付けることによって搬入把持爪と搬出羞把持爪が相対的にワークに対して横方向より接近し挟持するかたちで把持することができる。したがって、ワーク径が大きくなるにしたがって、搬入把持と搬出把持爪との相対位置は遠ざかることになる。ワークの軸方向における搬入把持爪と搬出把持爪との相対位置にいくぶん隔たりがあるが移動駆動手段１３を介して搬入把持爪側に搬出把持爪を移動させ一線上に並べ安定した把持が可能である。
【０００９】
以上より本発明の構成と作用により次の効果を有する。
一対の縦ハンドアームの相互の相対的な進退動作を介して一対の把持爪の各々の把持中心線が直線方向に移行し、各々の把持中心線の相対位置を変えることでワークの形態に対応した把持と搬送が可能となる。したがって、ワークの形態ごとの専用のハンドを製作する必要はない。また一対の把持爪は把持中心線が互いに離隔および接近が可能なため、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。また反転作業をともなうワーク形態であっても、縦ハンドアームの各々の相互の進退動作を介して把持爪の各々に相互に受渡しが可能で、ハンド自体に反転機能を有しているので独立した反転装置もしくは反転台を必要としなくスペースの削減が図られる。さらに、機内でのワークの反転が可能なために搬送時間が短縮できる。、また、ワークに対応してハンドの把持形態を切り換えることができるので、ストツク領域には多種多様なワークを混在して収容できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハンドを示す斜視図。
【図２】本発明のハンドを一部断面して示す正面図。
【図３】上記図２の右側面図。
【図４】上記図３の矢視線Ａ−Ａの断面図。
【図５】本発明のハンドのワークの反転作業工程を示す簡略図。
【図６】上記図５の作業工程の続きを示す簡略図。
【図７】シヤフトワークの把持形態における作業工程を示す簡略図。
【図８】上記図７の作業工程の続きを示す簡略図。
【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
９ 縦ハンドアーム
１０ 横ハンドアーム
１１ 旋回駆動手段
１３ 移動駆動手段
１４ 駆動軸
１６ 位置決め手段
１７ 把持爪
１８ 把持駆動手段

Claims (1)

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２において、該搬送装置２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縦搬入ア−ム９Ａと縦搬出ア−ム９Ｂとから成る一対の縦ハンドア−ム９と、前記旋回軸７の軸線方向に延びて、縦ハンドア−ム９の進退方向と旋回軸７の軸線と交わる平面に対して直交する方向に対して横切るかたちで旋回可能に、縦搬入ア−ム９Ａに連結された横搬入ア−ム１０Ａと及び縦搬出ア−ム９Ｂに連結された横搬出ア−ム１０Ｂとから成り、かつ横搬出ア−ム１０Ｂが縦ハンドア−ム９の進退方向と旋回軸７の軸線と交わる平面に対して直交する方向に進退動可能に縦搬出ア−ム９Ｂに連結された一対の横ハンドア−ム１０と、縦ハンドア−ム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１６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１７Ａと搬出把持爪１７Ｂとから成る一対の把持爪１７とを構成し、該把持爪１７の搬入把持爪１７Ａと搬出把持爪１７Ｂは前記縦ハンドア−ム９の進退方向に向かって延びかつ搬入把持爪１７Ａと搬出把持爪１７Ｂとが相対的に互いに同一方向に向いて、一方の搬入把持爪１７Ａは横搬入ア−ム１０Ａ上に取り付けられ、他方の搬出把持爪１７Ｂが横搬出ア−ム１０Ｂ上に取り付けられていることを特徴とするハンド。

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