JP4433361B2

JP4433361B2 - 把持装置

Info

Publication number: JP4433361B2
Application number: JP2000364091A
Authority: JP
Inventors: 健太郎渡辺; 豊彦養安
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: JP2002168082A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部材の把持装置に関し、特にはドリルのロッド交換装置のロッド把持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、部材の把持装置としては各種提案されているが、例えば特開昭５８−１８９４９３号公報、および実開昭６２−１５４３１号公報に開示されたものがある。
【０００３】
図５は特開昭５８−１８９４９３号公報に開示された把持装置５０を用いたクローラドリルのロッド交換装置１ａの図面である。図５において、ロッド交換装置１ａのロッドマガジン２にはロッド４を収納する円形のラック３ａが回動自在に取付けられている。ラック３ａの円周上には複数個のロッド４が隙間Ｅで等配されている。ロッドマガジン２の先端部には把持装置５０が軸５１により回動自在に取付けられている。把持装置５０の先端部には対向する一対のフック２１ａ，２１ａがそれぞれピン５２，５２により回動自在に取付けられている。把持装置５０の後端部にはグリップシリンダ５３が固設されており、そのシリンダロッド５４の先端部にはリンク５５の中央部がピン５６により揺動自在に取付けられている。リンク５５の両端部と一対のフック２１ａ，２１ａの基端部とは、ピン５７，５７により回動自在に連結されている。把持装置５０の先端部には凹状の受部２５が設けられている。グリップシリンダ５３を伸長するとフック２１ａ，２１ａの先端部は閉じて受部２５との間にロッド４を把持し、グリップシリンダ５３を縮小するとフック２１ａ，２１ａは開くようになっている。
【０００４】
次に作動について説明する。図５において、先ず、実線に示す位置で、グリップシリンダ５３を伸長してフック２１ａ，２１ａを閉じ、ラック３ａに収納されているロッド４を把持する。次に把持装置５０を軸５１を中心に回動させてロッド４を２点鎖線に示す所定のＳ位置に搬送し、定置する。次にラック３ａを１ピッチだけ矢印方向に回動させ、そしてグリップシリンダ５３を縮小してフック２１ａ，２１ａを開く。次にＳ位置にロッド４を残したまま把持装置５０を回動させ、元の実線に示す位置に戻り、次のロッド４を把持する。上記のような動作を繰り返してロッド４をラック３ａからＳ位置に順次搬送する。
【０００５】
図６は、実開昭６２−１５４３１号公報に開示されたクランプ装置６０の正面面であり、締付前の状態を示している。図６において、取付具６１には水平取付面６２と垂直な受座２５とが設けられ、前記水平取付面６２の中央部の長手方向には凹溝６３が形成されている。取付具６１の一端部には往復シリンダ６４が配置されており、シリンダロッド６５は前記凹溝６３内に収納されている。また、シリンダロッド６５の先端部には、爪部２３を有するかぎ形のフック２１がピン６６により回動自在に取付けられている。
【０００６】
次に、作動について説明する。図６において、まず往復シリンダ６４を伸長させ、フック２１を自重により下方に吊り下げた状態で水平取付面６２上に被把持部材６を乗せる。次に、往復シリンダ６４を縮小するとフック２１はピン６６を中心として回動して凹溝６３内に引き込まれ、図７に示すように被把持部材６を受座２５とフック２１の爪部２３との間で締付け、クランプする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の構成においては以下のような問題が発生する。
【０００８】
特開昭５８−１８９４９３号公報に開示されたものにおいては、フック２１ａが対向して２個設けられており、両フック２１ａ，２１ａが開いた時に干渉を避けるための広い空スペースが必要となるため、ラック３ａ内に収納されるロッド４の収納位置の一箇所は必ず空にしておかなければならないと共に、隣接するロッド４間の間隔Ｅをフック２１ａが入るだけの大きな寸法にする必要がある。このため、限られた大きさのラック３ａ内に収納するロッド４の本数が少なくなり、よって多数のロッド４を収納する必要のある場合には装置全体が大型になるという問題がある。
【０００９】
実開昭６２−１５４３１号公報に開示されたものにおいては、フック２１側を下にしてクランプ装置６０を垂直にして使用する場合に、フック２１は自重で釣り下がるため位置が安定せず、本クランプ装置６０を回動させて用いる場合等に使い難いという問題がある。
また、図８に示すように、上記クランプ装置６０を前述のようなクローラドリルのロッド交換装置に使用する場合を考え、往復シリンダ６４の基端部の回動支点をＭ、シリンダロッド６５とフック２１との連結点をＫ、フック２１の爪部２３と被把持部材６との接点をＮとする。ここで往復シリンダ６４を縮小して被把持部材６に把持力Ｆ１を加えると、その反力はＭ，Ｎ点に加わる。ところが、Ｋ点はＭ点とＮ点とを結ぶ直線Ｇ−Ｇ上にないため、Ｋ点には力Ｆ２が発生し、Ｋ点は直線Ｇ−Ｇ上に達するまで移動しようとする。このため、フック２１の内側が被把持部材６に当接して力Ｆ２方向に被把持部材６を押し、被把持部材６は把持部から押し出されて脱落する畏れがある。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、限られた大きさの場所に多数の被把持部材を収納可能で、把持作業を安定した状態で行うことができ、かつ把持時に被把持部材を把持部から押し出す畏れのない把持装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１発明は、固定された受部と、移動可能なフックとの間に被把持部材を把持する把持装置において、直動自在な移動機構と、移動機構の先端部に回動自在に取付けられた片振りフックと、移動機構を前進させたときにフックを被把持部材から離れる方向にフックを回動させる回動部材とを有し、前記移動機構は、フックの移動をガイドする溝構成のガイド部材と、ガイド部材の溝開口部に配置され、フックをガイドするローラとを有するガイド部と、基端部をガイド部材に回動自在に取付けられ、先端部にフックの基端部を回動自在に取付けた直動型のアクチュエータとを備え、前記受部はガイド部材の先端部に設けられた構成としている。
【００１２】
第１発明によると、フックを移動機構によって後退させることによりフックは回動し、フックと受部との間で被把持部材を把持する。
本発明はフックの回動部材を設けたため、把持装置のフックを下向き姿勢にして作業する場合でも、フックの位置が確定していて作業がやり易い。
また、例えば、貯蔵場所に貯蔵された複数個の被把持部材を１個ずつ把持し、把持装置を回動させて所定の場所に運搬してその場に配置し、再び把持装置を回動させて貯蔵場所に戻すという繰り返し作業を行うような場合、以下のような効果が得られる。
フックを片振りにしたため、密集して配置されている被把持部材を把持する場合、隣接する被把持部材相互の間隔が狭くても容易に把持することができる。したがって、狭い収納場所に多数の被把持部材を収納できる。
２）把持装置を回動させる場合、フックと所定の場所に配置した被把持部材との干渉を防止することができ、連続して円滑に作業することができる。
【００１４】
また、フックのガイド部を溝構成のガイド部材とローラとにより構成したため、フックの把持姿勢と開放姿勢との間の移行を円滑に行うことができる。また、受部をガイド部材の先端部に設けたため、把持装置の回動時の被把持部材との干渉を容易に防止できる。これらにより、構造が簡単で、コストを安くできる。
【００１５】
第２発明は、第１発明に基づき、前記受部との間で被把持部材を把持する前記フックの爪部は、被把持部材に係合する凹部を有する構成としている。
【００１６】
第２発明によると、フックの爪部に凹部を設けたため、被把持部材を把持したときに、その位置が確定され、安定して把持できる。特にころがって外れやすい円形断面の被把持部材に対しては外れ防止効果が大である。
【００１７】
第３発明は、第１発明に基づき、前記アクチュエータの先端部とフックとを連結する回動支点は、アクチュエータの基端部の回動支点と、フックの爪部と被把持部材との接触部の着力点とを結ぶ直線上に位置している構成としている。
【００１８】
第３発明によると、アクチュエータ基端部の回動支点と、アクチュエータの先端部とフックとの回動支点と、フックの爪部の着力点とを同一線上に位置させたため、アクチュエータとフックとの回動支点の位置が安定し、被把持部材を安定して把持することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る把持装置の実施形態について図面を参照して詳述する。
【００２０】
第１図は本発明に係る把持装置２０の側面図であり、第２図は第１図のＸ矢視図である。図１、図２において、把持装置２０は、移動機構３０と、フック２１と、受部２５と、回動部材２６とにより構成されている。移動機構３０は、フック２１をガイドするガイド部３１と、フック２１をガイド部３１に沿って移動させる直動型のアクチュエータ３６とからなっている。アクチュエータ３６は、例えば油圧シリンダ、エアシリンダ、又は例えばモータとボールスクリュウとを組合せたもの等の直動自在な駆動装置で構成される。ガイド部３１は、溝形状に構成されたガイド部材３２と、この溝の開口部に第１ピン３４により回転自在に取付けられたローラ３５とを有している。尚ガイド部材３２は、本実施形態においては、左右一対のプレート３２ａ，３２ａと、このプレート３２ａ，３２ａの長手方向の先端部寄りで、かつ両プレート３２ａ，３２ａの一端部間に取付けられたガイドプレート３３とを有していて、両プレート３２ａ，３２ａとガイドプレート３３とで溝形状をなしているが、一体で構成してもよい。前記ローラ３５は、ガイドプレート３３に対向するプレート３２ａ，３２ａの他端側に取付けられている。ガイド部材３２の基端部には、駆動体１２が長手方向両側の調整ネジ１３，１３を介して長手方向に移動可能に連結されている。ガイド部材３２の基端部および駆動体１２は支持軸１１によりそれぞれ回動自在に、詳細は後述するロッドマガジンの先端部に設けた第１ブラケット１０に取付けられている。
【００２１】
また、アクチュエータ３６の基端部は第２ピン３７によりガイド部材３２の後端部に揺動自在に取付けられ、アクチュエータ３６の伸縮するロッドの先端部にはフック２１の基端部が第３ピン２２により回動自在に取付けられている。第３ピン２２の両端部に挿入され固定された一対のカラー２７，２７は、ガイド部材３２の先端部側面（本実施形態ではプレート３２ａ，３２ａ）に設けられた長手方向のガイド孔３８，３８にそれぞれ係合している。フック２１の基端部は前記ガイド部３１のガイドプレート３３とローラ３５との間に挿入されている。フック２１の先端部には爪部２３が設けられており、この爪部２３には例えば円形の被把持部材６に係合する凹部２４が設けられている。また、ガイド部材３２の先端部には受部２５が設けられている。
【００２２】
フック２１の先端部と前記駆動体１２とは、アクチュエータ３６の伸長時にフック２１をローラ３５側に向けて第３ピン２２回りに回動させる回動部材２６により連結されている。本実施形態では、この回動部材２６はフック２１を受部２５側からローラ３５側に離す方向に所定の付勢力で付勢しており、例えばコイルバネ又はゴムで構成される。
【００２３】
図１において、アクチュエータ３６を縮小した実線に示す状態では、アクチュエータ３６の基端部を支持する第２ピン３７の中心（回動支点）と、アクチュエータ３６の先端部及びフック２１の基端部を連結する第３ピン２２の中心（回動支点）と、フック２１の爪部２３に設けられた凹部２４の中心部（つまり爪部２３と被把持部材６との接触部の着力点）とは、同一直線Ａ−Ａ上に位置している。このため、爪部２３の凹部２４に作用する被把持部材６の把持時の反力は上記直線Ａ−Ａ上にあるので、フック２１の基端部の第３ピン２２に作用する力も直線Ａ−Ａ方向となる。従って、被把持部材６を押し出す畏れは無く、安定した状態で把持できる。
【００２４】
次に把持作動について説明する。図１において、受部２５とフック２１の爪部２３との間に被把持部材６を位置させ、アクチュエータ３６を縮小してフック２１をガイドプレート３３とローラ３５とでガイドして後退させると、爪部２３は受部２５との間に被把持部材６を把持する。このとき爪部２３の凹部２４が被把持部材６の外側面に係合するため、円形の部材でも安定して把持できる。アクチュエータ３６を伸長すると、フック２１はガイドプレート３３とローラ３５とにガイドされて前進し、把持した被把持部材６を開放する。この後フック２１は、所定の位置から回動部材２６の付勢力によりガイドプレート３３とローラ３５とに沿って第３ピン２２を中心として回動を開始し、アクチュエータ３６の最大伸長位置で図中の２点鎖線に示す位置に至る。この位置において、支持軸１１の中心からフック２１の先端部までの距離Ｃが、支持軸１１の中心から受部２５の先端部までの距離Ｂよりも小さくなるように、ローラ３５の位置やアクチュエータ３６の最大伸長位置、及び爪部２３の形状、寸法等を設定している。したがってこのフック２１の開放状態で把持装置２０を支持軸１１の回りに回動させても、フック２１は被把持部材６と干渉することはない。
【００２５】
以下に、本発明の把持装置２０をドリルのロッド交換装置に適用した場合の構成について説明する。図３は本発明の把持装置２０を用いたロッド交換装置１の図面である。ロッドマガジン２の先端部に固設された第１ブラケット１０には、駆動体１２と把持装置２０の基端部とが支持軸１１により回動自在に取付けられている。駆動体１２の上下端部と把持装置２０とは前述のように調整ネジ１３，１３を介して把持装置２０の長手方向（実線で図示した位置の上下方向）に移動自在に連結されており、ロッドマガジン２に固設された第２ブラケット１４と把持装置２０とは駆動シリンダ１５により連結されている。駆動シリンダ１５を伸縮すると、把持装置２０は支持軸１１を中心として回動する。ロッドマガジン２には円形のラック３が回動自在に設けられており、ラック３の外周上には複数個のロッド４が間隔Ｄで等配されている。ラック３に収納されるロッド４のうち、最初に取り出すロッド４に隣接する１個のみが把持装置２０のフック２１との干渉を避けるために空になっている。本把持装置ではフック２１を片振りにしたため、ロッド４の間隔Ｄを図５に示す従来のものの間隔Ｅより小さくでき、限られたラック３内に多数のロッド４を収納することができる。
【００２６】
次にロッド交換作動について説明する。
１）まず図４の２点鎖線で示すように、駆動体１２の調整ネジ１３，１３を調整してロッド４の位置と、把持装置２０との位置を微調整し、受部２５が把持対象のロッド４ａよりも上方に所定隙間αを有して、かつ隣接のロッド４ｂの側方Ｔに当る位置にセットし、フック２１で把持した時ロッド４ａがラック３より浮き上がるようにする。
２）次に図３の実線で示すように、アクチュエータ３６を縮小してロッド４を把持する。
３）次に図３の２点鎖線で示すように、駆動シリンダ１５を伸長して把持装置２０を支持軸１１を中心として回動させ、ロッド４を２点鎖線のＳ位置に位置させる。尚、Ｓ位置については、図示しない調整ボルトにより駆動シリンダ１５の伸び側ストロークエンドを規制することにより調整する。
４）次に図４に示すように、アクチュエータ３６を伸長してフック２１を実線の位置まで回動させて開放し、ロッド４をＳ位置に定置させる。
５）次に、ラック３を１ピッチだけ図４の矢印方向に回動させる。
６）次に駆動シリンダ１５を縮小して把持装置２０を図４の２点鎖線の位置（上記１）の工程で調整した位置）まで回動させる。
以上の動作を繰り返して順次ロッド４を所定のＳ位置に搬送し、ロッド交換を行う。
【００２７】
本発明よると、以下の効果を奏する。
（１）１つのフック２１による片振りの把持装置としたため、開閉時のフック２１の可動エリアが小さくてすみ、フック２１との干渉防止に必要な被把持部材６周囲の空スペースを小さくできる。従って、マガジン等に密集して配置されている被把持部材６を把持する場合、隣接する被把持部材間の間隔が狭くても容易に把持できるので、限られた狭い収納場所に多数の被把持部材６を収納してマガジン等を小型化できる。
【００２８】
（２）フック２１を開放方向に回動させて支持する回動部材を設けたため、把持装置２０のフック２１を例えば下向き姿勢にして作業する場合でもフック２１の位置が確定していて把持作業がやり易く、安定した把持作業ができる。また、前記回動部材としてコイルバネやゴム等の弾性体を用いることにより、簡単な構成で、低コストで構成できる。
（３）マガジン等の被把持部材収納場所に対して把持装置２０を回動自在に設けると共に、開放状態のフック２１先端部と該把持装置２０の回動中心との距離を把持装置先端部の被把持部材６の受部２５先端部と把持装置２０の回動中心との距離よりも小さく設定しているので、把持装置２０を回動させる場合に、フック２１と所定の把持場所又は搬送場所に配置した被把持部材６との干渉を防止できる。これにより、回動（搬送）及び把持の動作を連続して円滑に行うことができるので、作業能率の高い把持装置が得られる。
【００２９】
（４）直動するアクチュエータ３６により移動されるフック２１をガイドするガイド部３１を、溝構成のガイド部材３２と、このガイド部材３２の溝開口部に設けたローラ３５とにより構成したため、直動に伴なうフック２１の把持姿勢と開放姿勢との間の移行を円滑に行うことができる。フック２１は回動部材２６により回動して前記ローラ３５に当接しながら開放姿勢となるので、確実に円滑に開放できる。また、受部２５をガイド部材３２の先端部に設けたため、把持装置２０の回動時の被把持部材６との干渉を容易に防止できる。以上により、構造を簡単化でき、コストを安くできる。
【００３０】
（５）フック２１の爪部２３に凹部２４を設け、この凹部を被把持部材に係合させて把持するようにしたため、被把持部材を把持したときの位置が確定され、位置を安定させて把持できる。特に、ロッド４等のようにころがって外れ易い円形断面の被把持部材６に対しては外れを確実に防止できる。
（６）フック２１を直動するアクチュエータ３６の基端部の回動中心（第２ピン３７）と、アクチュエータ３６の先端部とフック２１との連結点（第３ピン２２）と、フック２１の爪部２３の着力点（被把持部材６への把持力作用点）とを同一直線上に位置させたため、アクチュエータ３６とフック２１との連結点（第３ピン２２）に作用する力が同一直線上にあり、第３ピン２２の位置が安定する。したがって、フック２１を開放させるような力が作用しないので、被把持部材６を安定して把持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の把持装置の側面図である。
【図２】図１のＸ矢視図である。
【図３】本発明の把持装置をロッド交換装置に用いた場合の構成図である。
【図４】本発明の把持装置をロッド交換機に用いた場合の作動説明図である。
【図５】従来の第１例の把持装置の構成図である。
【図６】従来の第２例の把持装置の構成図である。
【図７】従来の第２例の把持装置の作動説明図である。
【図８】従来の把持装置の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１…ロッド交換装置、３…ラック、４…ロッド、６…被把持部材、１１…支持軸、１２…駆動体、１５…駆動シリンダ、２０…把持装置、２１…フック、２２…第３ピン、２３…爪部、２４…凹部、２５…受部、２６…回動部材、３０…移動機構、３１…ガイド部、３２…ガイド部材、３２ａ…プレート、３３…ガイドプレート、３４…第１ピン、３５…ローラ、３６…アクチュエータ、３７…第２ピン。

Claims

固定された受部(25)と、移動可能なフック(21)との間に被把持部材(6)を把持する把持装置において、直動自在な移動機構(30)と、移動機構(30)の先端部に回動自在に取付けられた片振りフック(21)と、移動機構(30)を前進させたときにフック(21)を被把持部材(6)から離れる方向にフック(21)を回動させる回動部材(26)とを有し、前記移動機構(30)は、フック(21)の移動をガイドする溝構成のガイド部材(32)と、ガイド部材(32)の溝開口部に配置され、フック(21)をガイドするローラ(35)とを有するガイド部(31)と、基端部をガイド部材(32)に回動自在に取付けられ、先端部にフック(21)の基端部を回動自在に取付けた直動型のアクチュエータ(36)とを備え、前記受部(25)はガイド部材(32)の先端部に設けられたことを特徴とする把持装置。
請求項１記載の把持装置において、前記受部(25)との間で被把持部材(6)を把持する前記フック(21)の爪部(23)は、被把持部材(6)に係合する凹部(24)を有することを特徴とする把持装置。
請求項１記載の把持装置において、前記アクチュエータ(36)の先端部とフック(21)とを連結する回動支点(22)は、アクチュエータ(36)の基端部の回動支点(37)と、フック(21)の爪部(23)と被把持部材(6)との接触部の着力点とを結ぶ直線(AA)上に位置していることを特徴とする把持装置。