JP4722877B2 - 丸刃せん断式スリッターの刃替え方法およびそれに用いられるロボットハンド、ならびに当該ロボットハンドを備えたハンドリングロボット - Google Patents

Description

本発明は丸刃の刃替え方法およびそれに用いられるロボットハンド、ならびに当該ロボットハンドを備えたハンドリングロボットに関する。さらに詳しくは、スリッターなど、丸刃せん断式スリッターの丸刃および該丸刃の間隔を定めるスペーサ（以下、この２つをまとめて丸刃等と呼ぶ）、ならびに該スペーサ外周に設けられたゴムリングをアーバーに挿入し抽出する自動刃替えに関し、とくに汎用ハンドリングロボットが高速で確実に丸刃等のハンドリングを行なうことができる丸刃の刃替え方法およびそれに用いられるロボットハンド、ならびに当該ロボットハンドを備えたハンドリングロボットに関する。

従来から多くのスリッター等の、丸刃せん断式スリッターにおける刃替え作業は、作業者の人力によって行なわれている。スリッターのアーバーと丸刃等との隙間は非常に小さく、丸刃等の装着や抽出は熟練を要する作業であり、かつ、丸刃等は重量物であるため、重筋作業でもある。そこで、自動刃替えロボットなどを用いた自動刃替え方法が種々提案されている。

たとえば、図７に示されるように、特開平２−１３９１１３号公報に記載される従来の着脱機構４０は、スペーサ・刃物３０をアーバー軸３１に着脱する場合、まず、着脱機構４０の図７の紙面垂直方向に沿って水平に並んで配置された一対の把持アーム３３の押圧ピン３４がスペーサ・刃物３０の側方から、当該スペーサ・刃物３０の内周面に挿入され、スペーサ・刃物３０の外周面を押圧する上下２個の押圧ガイド３５と協働して、スペーサ・刃物３０を３点支持する。スペーサ・刃物３０をアーバー軸３１に装着する場合には、押圧ピン３４をアーバー軸３１に形成されたキー溝３１ａ内を軸方向に移動させ、所定の位置においてスペーサ・刃物３０に対する押圧を解放することによって装着作業を達成することができる。スペーサ・刃物３０を取り外す場合には、前述の手順とは逆の手順で行なえばよい。

しかし、図７に示される従来の着脱機構４０は、スペーサ・刃物３０を内周面および外周面の両方から把持する構造であるため、スリッターの加工精度に影響を与える丸刃等の外周面をあまり強くつかめないという問題がある。

しかも、図７に示されるように、スペーサ・刃物３０の重心からずれた位置で把持しているため、高速で確実なハンドリングが困難であるという問題がある。

本発明はかかる問題を解消するためになされたものであり、丸刃等を損傷することなく、丸刃等を強く把持して高速で確実なハンドリングをすることができる丸刃の刃替え方法およびそれに用いられるロボットハンド、ならびに当該ロボットハンドを備えたハンドリングロボットを提供することを目的とする。

本発明の丸刃の刃替え方法は、ロボットハンドを備えたハンドリングロボットを用いて、丸刃せん断式スリッターのアーバーに装着される丸刃、スペーサまたはその両方を交換するための刃替え方法であって、
前記丸刃、スペーサまたはその両方の内周面の少なくとも３ヵ所に前記ロボットハンドの複数のフィンガーを当接させ、
前記複数のフィンガーに丸刃、スペーサまたはその両方の半径方向の外方へ向かう力を作用することにより、前記丸刃、スペーサまたはその両方を一度に複数個内径把持し、
アーバーの先端に前記複数のフィンガーを挿入し、
前記複数のフィンガーの半径方向の外方に向かう力を解除することにより、前記丸刃、スペーサまたはその両方をアーバーに移し替えてアーバーに装着することを特徴としている。
本発明の丸刃の刃替え方法の第２の態様は、ロボットハンドを備えたハンドリングロボットを用いて、丸刃せん断式スリッターのアーバーに装着される丸刃、スペーサまたはその両方を交換するための刃替え方法であって、
前記アーバーの先端に前記ロボットハンドの複数のフィンガーを挿入し、
前記アーバーに装着されていた丸刃、スペーサまたはその両方の内周面の少なくとも３ヵ所に前記ロボットハンドの複数のフィンガーを当接させ、
前記複数のフィンガーに丸刃、スペーサまたはその両方の半径方向の外方へ向かう力を作用することにより、前記丸刃、スペーサまたはその両方を内径把持し、
丸刃、スペーサまたはその両方をアーバーから取り外す工程を有することを特徴としている。

本発明の丸刃の刃替え装置は、アーバーと、そのアーバーに装着される丸刃、スペーサまたはその両方を交換するためのハンドリングロボットに備えられたロボットハンドとを有する刃替え装置であって、
前記ロボットハンドが、前記丸刃、スペーサまたはその両方の内周面の少なくとも３ヵ所に当接して、当該丸刃、スペーサまたはその両方を把持するための少なくとも３本のフィンガーを備え、前記複数のフィンガーに丸刃、スペーサまたはその両方の半径方向の外方へ向かう力を作用することにより、前記丸刃、スペーサまたはその両方を内径把持し、
アーバーの先端に前記複数のフィンガーを挿入して前記丸刃、スペーサまたはその両方をアーバーに装着または取外しを行なうものであり、
前記フィンガーが、丸刃、スペーサまたはその両方を一度に複数内径把持できる長さを有し、
前記アーバーが、丸刃、スペーサまたはその両方を内径把持したロボットハンドのフィンガーを挿入させて丸刃、スペーサまたはその両方を受取ることを特徴としている。
本発明の丸刃の刃替え方法に用いられるロボットハンドは、丸刃せん断式スリッターのアーバーに装着される丸刃、スペーサまたはその両方を交換するための刃替え方法に用いられるハンドリングロボットに備えられたロボットハンドであって、
前記丸刃、スペーサまたはその両方の内周面の少なくとも３ヵ所に当接して、当該丸刃、スペーサまたはその両方を把持するための少なくとも３本のフィンガーを備え、
前記複数のフィンガーに丸刃、スペーサまたはその両方の半径方向の外方へ向かう力を作用することにより、前記丸刃、スペーサまたはその両方を内径把持してアーバーに装着または取外しを行なうロボットハンドであって、
前記フィンガーが、丸刃、スペーサまたはその両方を一度に複数内径把持できる長さであり、
さらに前記スペーサの外周に装着されるゴムリングをその外周から挟むための一対の直棒と、ゴムリングの外周面の一部を保持するために先端が円弧状に曲げられたアームとを備えたゴムリング押えが設けられてなることを特徴としている。

前記フィンガーが、ロボットハンド本体上部に固定された２本の固定フィンガーと、前記ロボットハンド本体下部に上下動可能に連結された１本の可動フィンガーとからなるのが好ましい。

本発明のハンドリングロボットは、前記ロボットハンドを備えてなることを特徴としている。

本発明によれば、丸刃等を内径部から少なくとも３ヵ所で把持するため、丸刃等を損傷することなく、強く、しかもバランスよく把持することができ、その結果、丸刃等を高速で確実にハンドリングすることができる。

しかも、本発明のような丸刃等の内径把持では、１回のハンドリングで複数個の丸刃等を把持することができ、作業能率が非常によい。

さらに、丸刃等の内径部のみを把持するため、ゴムリングなど、スペーサーの外周面に装着されるリング状の部品をハンドリングすることもできる。

つぎに図面を参照しながら本発明の丸刃の刃替え方法およびそれに用いられるロボットハンド、ならびに当該ロボットハンドを備えたハンドリングロボットをさらに詳細に説明する。図１は本発明の丸刃せん断式スリッターの刃替え方法に用いられる汎用ハンドリングロボットを備えたスリッターを示す平面図、図２は図１のスリッターの正面図、図３は図１のロボットハンドの説明図、図４は図１のロボットハンドを用いて複数の丸刃等を把持する直前の状態を示す斜視説明図、図５は図１のロボットハンドの主要部の拡大斜視図および図６はアーバーの先端に装着されるキャップを示す説明図であって、（ａ）はキャップの平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は断面図である。

図１〜２は、スリッター本体１が刃替えのためオフラインに引き出され、反駆動側の軸受け２がアーバー３から外された状態を示している。アーバーの駆動側には丸刃等８とほぼ同一の内径を有する案内スリーブ４を装着し、アーバーの反駆動側先端には図６に示すキャップ３１が装着されている。スリッターの周囲には丸刃等８の保管棚５、および汎用ハンドリングロボット６が配置されている。丸刃等８のハンドリングが可能な汎用ハンドリングロボットの腕の先端にはロボットハンド７が取り付けられている。図１〜２において、丸刃等８はアーバー３に挿入されたものと、保管棚に置かれたものの一部が図示されている。

図３は本実施の形態のロボットハンド７と保管棚５の断面の一部を示している。本発明による丸刃等８を把持する方法は、他の設備との取合いや把持強度などの点ですぐれた内径把持を採用している。

図３〜５に示されるように、ハンドリングロボット６の腕６ａの先端部には、ロボットハンド７のベースプレート１１が取り付けられ、このベースプレート１１に２本の固定式フィンガー１２ａ、１２ｂを有する上フィンガーフレーム１３が固着され、そして１本のフィンガー１４を有する下フィンガーフレーム１５がベースプレート１１に形成された２本のレール１７に沿って上下動可能に取り付けられている。さらに、下フィンガーフレーム１５には、エアーシリンダー１６が連結部１８を介して連結されており、かかるエアーシリンダー１６の駆動により、下側のフィンガー１４および下フィンガーフレーム１５を上下に移動させることができる。

さらに、図４〜５に示されるように、本実施の形態のロボットハンド７に、３本のフィンガー１２ａ、１２ｂ、１４のほかに、スペーサを軸方向に押し出すためのスペーサプッシャー上レバー２１、スペーサプッシャー下レバー２２、およびゴムリングを押し出すためのゴムリングプッシャー２３、およびハンド移動中のゴムリング揺動を防止するゴムリング押え２４が設けられている。

ゴムリング押え２４は、ゴムリングを外周から挟むための一対の直棒２４ａ、２４ｂと、ゴムリングの外周面の一部を保持するために先端が円弧状に曲げられたアーム２４ｃとを備えている。一対の直棒２４ａ、２４ｂは、一対のリンクアーム２５ａ、２５ｂの先端にそれぞれ固着され、ロボットハンド７に設けられた駆動源（図示せず）により、開閉運動をすることができる。また、アーム２４ｃもロボットハンド７に設けられた駆動源（図示せず）により、上フィンガーフレーム１３の前側と後側とのあいだを往復移動することができる。したがって、フィンガー１２ａ、１２ｂおよび１４で内径把持されたゴムリングは、一対の直棒２４ａ、２４ｂおよびアーム２４ｃによって外周からも把持されるため、移動中のゴムリングの揺動が生じることがない。

また、３本のフィンガー１２ａ、１２ｂ、１４のそれぞれの丸刃等８の内径部に当接する部分の最先端には突起１４ａを設け、最先端の丸刃等を強く把持し、それより内側はゴムなどの弾性部材１４ｂを介して軽く把持される。

本実施の形態のロボットハンド７を備えたハンドリングロボット６を用いて、スリッター本体１に丸刃等８を装着する場合、以下の手順で行なわれる。

まず、図３〜４に示されるように、前記ハンドリングロボット６の腕６ａを駆動させて、３本のフィンガー１２ａ、１２ｂ、１４を、収納棚５に垂直に立てて配置された丸刃等８の内径部に進入させる。そののち、ハンドリングロボットの腕６ａをわずかに上方へ移動させて上側のフィンガー１２ａ、１２ｂを丸刃等８の内径部に当接させる。ついで、エアーシリンダー１６の駆動により、下側のフィンガー１４および下フィンガーフレーム１５を、丸刃等８の半径方向の外方、すなわち下方へ移動させれば、丸刃等８の内径部を３箇所でバランスよく強固に把持することができる。

ここで、さらに具体的にいえば、図３に示されるように、丸刃等８を３本のフィンガー１２ａ、１２ｂ、１４により内方から把持したとき、３本のフィンガー１２ａ、１２ｂ、１４は丸刃等８の重心に対してほぼ等距離になり、丸刃等８はバランスよく把持されていることがわかる。

ついで、図１に示されるように、ハンドリングロボット６の腕６ａを移動させて、丸刃等８をアーバー３の先端まで搬送する。さらにアーバー３の先端に装着されたガイドキャップ３１に進入する。これにより３本のフィンガー１２ａ、１２ｂ、１４は、図６に示される溝３１ａの中に進入しており、丸刃等はガイドキャップへ嵌合された状態になる。そののち、図３に示すエアーシリンダー１６の駆動により、下側のフィンガー１４および下フィンガーフレーム１５を上方へ移動させれば、丸刃等８の把持は解除され、丸刃等８は上側のフィンガー１２ａ、１２ｂにぶら下った状態になる。つぎに、ロボットを操作してハンドを少し下降させ、丸刃等８はガイドキャップにぶら下がった状態にし、さらにハンドをガイドキャップの軸方向に移動させてフィンガー１２ａ１２ｂ、１４を図６に示す溝３１ａの外に出す。これで丸刃等８の装着作業は完了する。

なお、丸刃等８をアーバー３から取り外す場合には、前述の手順とは逆の手順で行なえばよい。

以上のように、本実施の形態のロボットハンド７は、丸刃等８を内側から把持するため、丸刃等８の外面を損傷することなく強く把持することができる。その結果、ハンドリングロボットの高速運転が可能である。

また、本発明のロボットハンド７は丸刃等を一度に複数把持できるフィンガーとなっている点に特徴がある。一度に把持できる個数はフィンガー１２ａ、１２ｂ、１４の長さにより容易に調節できる。

丸刃等８は、幅の異なる丸刃毎、幅の異なるスペーサ毎に図４に示されるように、収納棚５に複数個並べて配置しておき、アーバー３に装着する丸刃等の装着スケジュールにより、必要な丸刃またはスペーサを選択して、ロボットハンド７をそれぞれの配置箇所に移動させ、前記のように次々と把持して、まとめてアーバー３に装着することができる。そのため、従来のように丸刃等８を個別にアーバー３に装着するのに比較して、作業効率が非常によくなる。

さらに、本実施の形態のロボットハンド７は、丸刃等８の内径部のみを把持し丸刃等８の外径部や側部を開放することができるため、スペーサの外側に装着されるゴムリングを収納棚５に厚さ毎に種類分けして複数個並べて配置しておき（図４参照）、必要なゴムリングを選択して、ロボットハンド７を配置箇所に動かし、スペーサを把持した状態のロボットハンド７をゴムリングの内径部に挿入してスペーサの外側にゴムリングを装着したのち、ゴム押え２４ａ、２４ｂにより外部から把持してアーバー３にスペーサとゴムリングを一体化して装着することができるため、作業納率をさらに向上させることができる。

なお、本実施の形態では、ロボットハンドの例として、３本のフィンガーを備えたロボットハンドを例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、丸刃等の内径部を少なくとも３ヵ所でバランスよく把持することができるものであれば、ロボットハンドのフィンガーの本数および形状を適宜変更してもよい。

本発明の丸刃せん断式スリッターの刃替え方法に用いられる汎用ハンドリングロボットを備えたスリッターを示す平面図である。 図１のスリッターの正面図である。 図１のロボットハンドの説明図である。 図１のロボットハンドを用いて複数の丸刃等を把持する直前の状態を示す斜視説明図である。 図１のロボットハンドの主要部の拡大斜視図である。 アーバーの先端に装着されるキャップを示す説明図であって、（ａ）はキャップの平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は断面図である。 従来の丸刃の着脱機構の正面図である。

符号の説明

１ スリッター
３ アーバー
６ ハンドリングロボット
７ ロボットハンド
８ 丸刃等

Claims (6)

1. ロボットハンドを備えたハンドリングロボットを用いて、丸刃せん断式スリッターのアーバーに装着される丸刃、スペーサまたはその両方を交換するための刃替え方法であって、
   前記丸刃、スペーサまたはその両方の内周面の少なくとも３ヵ所に前記ロボットハンドの複数のフィンガーを当接させ、
   前記複数のフィンガーに丸刃、スペーサまたはその両方の半径方向の外方へ向かう力を作用することにより、前記丸刃、スペーサまたはその両方を一度に複数個内径把持し、
   アーバーの先端に前記複数のフィンガーを挿入し、
   前記複数のフィンガーの半径方向の外方に向かう力を解除することにより、前記丸刃、スペーサまたはその両方をアーバーに移し替えてアーバーに装着する
   丸刃の刃替え方法。
2. ロボットハンドを備えたハンドリングロボットを用いて、丸刃せん断式スリッターのアーバーに装着される丸刃、スペーサまたはその両方を交換するための刃替え方法であって、
   前記アーバーの先端に前記ロボットハンドの複数のフィンガーを挿入し、
   前記アーバーに装着されていた丸刃、スペーサまたはその両方の内周面の少なくとも３ヵ所に前記ロボットハンドの複数のフィンガーを当接させ、
   前記複数のフィンガーに丸刃、スペーサまたはその両方の半径方向の外方へ向かう力を作用することにより、前記丸刃、スペーサまたはその両方を内径把持し、
   丸刃、スペーサまたはその両方をアーバーから取り外す工程を有する
   丸刃の刃替え方法。
3. 丸刃せん断式スリッターのアーバーと、そのアーバーに装着される丸刃、スペーサまたはその両方を交換するためのハンドリングロボットに備えられたロボットハンドとを有する刃替え装置であって、
   前記ロボットハンドが、
   前記丸刃、スペーサまたはその両方の内周面の少なくとも３ヵ所に当接して、当該丸刃、スペーサまたはその両方を把持するための少なくとも３本のフィンガーを備え、
   前記複数のフィンガーに丸刃、スペーサまたはその両方の半径方向の外方へ向かう力を作用することにより、前記丸刃、スペーサまたはその両方を内径把持し、
   アーバーの先端に前記複数のフィンガーを挿入して前記丸刃、スペーサまたはその両方をアーバーに装着または取外しを行なうものであり、
   前記フィンガーが、丸刃、スペーサまたはその両方を一度に複数内径把持できる長さを有し、
   前記アーバーが、丸刃、スペーサまたはその両方を内径把持したロボットハンドのフィンガーを挿入させて丸刃、スペーサまたはその両方を受取る
   丸刃せん断式スリッターの刃替え装置。
4. 丸刃せん断式スリッターのアーバーに装着される丸刃、スペーサまたはその両方を交換するための刃替え方法に用いられるハンドリングロボットに備えられたロボットハンドであって、
   前記丸刃、スペーサまたはその両方の内周面の少なくとも３ヵ所に当接して、当該丸刃、スペーサまたはその両方を把持するための少なくとも３本のフィンガーを備え、
   前記複数のフィンガーに丸刃、スペーサまたはその両方の半径方向の外方へ向かう力を作用することにより、前記丸刃、スペーサまたはその両方を内径把持してアーバーに装着または取外しを行なうロボットハンドであって、
   前記フィンガーが、丸刃、スペーサまたはその両方を一度に複数内径把持できる長さであり、
   さらに前記スペーサの外周に装着されるゴムリングを外周から挟むための一対の直棒と、ゴムリングの外周面の一部を保持するために先端が円弧状に曲げられたアームとを備えたゴムリング押えが設けられてなる
   ロボットハンド。
5. 前記フィンガーが、ロボットハンド本体上部に固定された２本の固定フィンガーと、前記ロボットハンド本体下部に上下動可能に連結された１本の可動フィンガーとからなる請求項４記載のロボットハンド。
6. 請求項４または５記載のロボットハンドを備えてなるハンドリングロボット。

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