JP4836877B2 - ワーク把持装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワーク把持装置に関する。詳しくは、穴が形成されたワークを把持するワーク把持装置に関する。

従来より、自動二輪車の前輪部分のアッセンブリは、一対のフロントフォーク、ステム、ホイール、ブレーキパネル、アクスルなどの部品で構成される。これらの部品のうち、フロントフォーク、ステム、ホイール、およびブレーキパネルには、貫通孔が形成されている。
この前輪部分のアッセンブリは、人手で組み立てられる。すなわち、一対のフロントフォークを平行に配置してステムで固定するとともに、ホイールにブレーキパネルを取り付ける。このブレーキパネルを取り付けたホイールを、フロントフォークの間に配置し、フロントフォークの貫通孔と同軸上に、ホイールおよびブレーキパネルの貫通孔を配置する。その後、これら貫通孔にアクスルを挿通して締め付ける。これにより、ホイールおよびブレーキパネルは、アスクルを回転軸として、フロントフォークに回転自在に取り付けられる。

ところで、近年、製造コスト低減のため、上述の前輪部分のアッセンブリを、ロボットを用いて組み立てることが要請されている。そこで、穴の形成されたワークを保持する搬送装置が提案されている（特許文献１参照）。
すなわち、特許文献１に示された搬送装置は、ワークの穴に挿入されるセンタープラグを備え、このセンタープラグには、膨張可能なゴムチューブが外装される。
この搬送装置によれば、ワークの穴にセンタープラグを挿入して、ゴムチューブを膨張させることで、センタープラグをワークの穴に係止させて、ワークを保持できる。
特開２００２−２１０６８９号公報

しかしながら、特許文献１に示された搬送装置を用いて上述のアッセンブリを組立てようとしても、この搬送装置では、一度に１つの部品しか把持できないため、アッセンブリを構成する部品を効率的に組み立てることは困難である。
また、この搬送装置では、ゴムチューブの膨張力でワークを保持するため、ワークを強固に保持することは困難である。

本発明は、積層配置された複数のワークを同時にかつ強固に把持できるワーク把持装置を提供することを目的とする。

本発明のワーク把持装置（例えば、後述の把持装置１）は、一列に配置された複数の円筒状のコレット（例えば、後述のコレット１１）と、当該複数のコレット同士の間に配置された複数の円筒状の駒（例えば、後述の駒１２）と、前記複数のコレットおよび駒に挿通されて、前記複数のコレットおよび駒を両端側から挟んで加圧する加圧手段（例えば、後述の加圧装置２０）と、を備え、前記駒の外径は、中央部では、前記コレットの内径よりも大きく、当該中央部から両端部に向かうに従って小さくなり、当該両端部では、前記コレットの内径よりも小さくなることを特徴とする。

この発明によれば、以下の手順で、穴が形成されたワークを把持する。
すなわち、複数のコレットが一列に配置され、これらコレットの間には駒が配置されている。駒の両端部はコレットの内径よりも小さいので、駒の両端側は、コレット内部に入り込んでいる。
まず、加圧手段で加圧しない状態で、ワーク把持装置をワークの穴に挿入して、コレットをワーク穴の内部に位置させる。この状態では、コレットは拡張していないため、ワークの穴に円滑にコレットを挿入できる。

次に、加圧手段で加圧すると、各コレットの両側に位置する２つの駒は、それぞれ、コレット内部に向かって前進し、互いに隣り合う駒同士の間隔が短くなる。すると、駒の中央部の外径は、コレットの内径よりも大きいので、コレットの内壁面が押し拡げられて、コレットが弾性変形し、コレットの外径は拡張される。
したがって、ワークの穴の内壁面をコレットが押圧することになり、ワークの穴の内壁面とコレット外周面との摩擦力により、ワークが把持される。

その後、加圧手段による加圧を解除すると、今度は、コレットの弾性変形の復元力により、コレットの内壁面で駒が押圧されて、この駒はコレットの外部に向かって後退するとともに、コレットの外径が収縮して元の外径に戻る。よって、ワークの穴の内壁面に対するコレットの押圧力が解除され、ワークを解放できる。

本発明では、以上のような動作を、各コレットが独立して行うため、積層配置された複数のワークを同時に把持できる。また、コレットを用いたことにより、従来のゴムチューブに比べて、強固にワークを把持できる。さらに、ワークの穴の内径が異なっても、確実にワークを把持でき、また、コレット、駒、および加圧手段でワーク把持装置を構成したので、簡易な構成であり、低コストである。

本発明によれば、各コレットが独立して動作するため、積層配置された複数のワークを同時に把持できる。また、コレットを用いたことにより、従来のゴムチューブに比べて、強固にワークを把持できる。さらに、ワークの穴の内径が異なっても、確実にワークを把持でき、また、コレット、駒、および加圧手段でワーク把持装置を構成したので、簡易な構成であり、低コストである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明一実施形態に係るワーク把持装置が適用された把持装置１の概略構成を示す斜視図である。図２は、把持装置１の側面図である。
把持装置１は、ロボットのハンドであり、この把持装置１の姿勢および３次元空間上の位置を変化させる図示しないアームの先端に設けられている。

把持装置１は、一列に配置された複数の円筒状のコレット１１と、複数のコレット１１同士の間に配置された複数の円筒状の駒１２と、これらコレット１１および駒１２を両端側から挟んで加圧する加圧手段としての加圧装置２０と、を備える。

複数のコレット１１は、中心軸が同軸になるように配置され、駒１２は、コレット１１同士の間に、中心軸がコレット１１と同軸になるように配置される。つまり、コレット１１と駒１２とは、一直線上に交互に配置される。

図３（ａ）は、把持装置１の一部の分解斜視図である。図３（ｂ）は、把持装置１の一部の断面図である。
コレット１１には、一端縁付近から他端縁に至るスリット１１１と、他端縁付近から一端縁に至るスリット１１２と、が交互に形成されている。

駒１２の外径は、中央部では、コレット１１の内径よりも大きく、中央部から両端部に向かうに従って小さくなり、両端部では、コレット１１の内径よりも小さくなっている。よって、駒１２の両端部はコレット１１の内径よりも小さいので、駒１２の両端側は、コレット１１内部に入り込んだ状態となっている。

図１および図２に戻って、加圧装置２０は、アームに支持されて貫通孔２１が形成された把持フランジ２２と、貫通孔２１に挿通されコレット１１および駒１２に挿通される加圧ピン２３と、把持フランジ２２に設けられ加圧ピン２３を進退させるアクチュエータ２４と、を備える。

把持フランジ２２は、平板状のプレート２２１と、このプレート２２１の中央に一体に形成された第１加圧部２２２と、を備える。この第１加圧部２２２は、駒１２を半分にした形状である。すなわち、第１加圧部２２２の外径は、プレート２２１側ではコレット１１の内径よりも大きく、先端部に向かうに従って小さくなり、先端部では、コレット１１の内径よりも小さくなっている。
上述の貫通孔２１は、プレート２２１および第１加圧部２２２を貫通して形成されている。

加圧ピン２３の先端には、駒１２と同一形状の第２加圧部２３１が一体に形成されている。
アクチュエータ２４は、加圧ピン２３を進退させるものであり、図示しない制御部により制御される。

この加圧装置２０によれば、加圧ピン２３を後退させて、第１加圧部２２２および第２加圧部２３１により、コレット１１および駒１２を両端側から挟んで加圧する。

次に、把持装置１の動作について説明する。
アクチュエータ２４を動作させない場合、駒１２の両端側がコレット１１内部に入り込んでいるが、コレット１１は、加圧されないため拡張しない。

次に、図４に示すように、アクチュエータ２４を動作させて、加圧ピン２３を加圧力Ｆで後退させる。すると、第１加圧部２２２および第２加圧部２３１は、コレット１１および駒１２を加圧力Ｆで加圧する。この加圧力Ｆは、各コレット１１および各駒１２を介して伝達し、全てのコレット１１および駒１２に対して均等に作用する。
例えば、図４のコレット１１Ａについて説明すると、コレット１１Ａの両側に位置する２つの駒１２Ａが、それぞれ、コレット１１Ａ内部に向かって前進し、互いに隣り合う駒１２Ａ同士の間隔が短くなる。すると、駒１２Ａの中央部の外径は、コレット１１Ａの内径よりも大きいので、図５に示すように、駒１２Ａの外周面はコレット１１Ａの内壁面を矢印Ａ方向に押圧する。その結果、コレット１１Ａが弾性変形し、図６に示すように、コレットの外径は矢印Ｂ方向に拡張される。

したがって、ワークの穴に把持装置１を挿入して、アクチュエータ２４を動作させると、ワークの穴の内壁面をコレット１１が押圧することになり、ワークの穴の内壁面とコレット１１の外周面との摩擦力により、ワークを把持できる。

その後、加圧装置２０による加圧を解除すると、今度は、コレット１１の弾性変形の復元力により、コレット１１の内壁面により駒１２が押圧されて、駒１２がコレット１１の外部に向かって後退するとともに、コレット１１の外径が収縮して元に外径に戻る。よって、ワークの穴の内壁面に対するコレット１１の押圧力が解除され、ワークを解放できる。

次に、把持装置１を用いて、積層配置された３つのワーク３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを把持する場合の動作について、図７〜図１１を参照しながら説明する。
ワーク３０Ｂには貫通孔３１Ｂが形成され、この貫通孔３１Ｂの内径は、ｄ１である。ワーク３０Ｃは、ワーク３０Ｂの上に配置され、貫通孔３１Ｃが形成されている。この貫通孔３１Ｃの内径は、ｄ１よりも大きいｄ２である。ワーク３０Ｄは、ワーク３０Ｃの上に配置され、貫通孔３１Ｄが形成されている。この貫通孔３１Ｄの内径は、ｄ２よりも大きいｄ３である。

まず、図７に示すように、把持装置１を制御して、コレット１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを、それぞれ、ワーク３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの貫通孔３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄの内部に配置する。この状態では、コレット１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの外径は、ｄ０となっている。
次に、加圧装置２０により加圧力を加えて、この加圧力を増大させていくと、コレット１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを含む全てのコレット１１が同時に拡張を開始する。

さらに加圧力を増大させると、図８に示すように、全てのコレット１１の外径はｄ１となり、コレット１１Ｂがワーク３０Ｂの貫通孔３１Ｂの内壁面に当接する。

さらに加圧力Ｆを増大させると、図９に示すように、コレット１１Ｂを除いた残りのコレット１１の外径はｄ２となり、コレット１１Ｃがワーク３０Ｃの貫通孔３１Ｃの内壁面に当接する。
この状態では、コレット１１Ｂの外径はｄ１であるが、このコレット１１Ｂのワーク３０Ｂの内壁面に対する把持圧は、ほとんど上昇しない。これは、コレット１１Ｂ以外のコレット１１が拡張可能な状態であるため、コレット１１Ｂに作用する加圧力が逃げてしまうためである。

その後、さらに加圧力Ｆを増大させると、図１０に示すように、コレット１１Ｂ、１１Ｃを除いた残りのコレット１１の外径はｄ３となり、コレット１１Ｄがワーク３０Ｄの貫通孔３１Ｄの内壁面に当接する。

その後、さらに加圧力Ｆを増大させると、図１１に示すように、コレット１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを除いた残りのコレット１１の外径はｄ４となり、駒１２同士が当接して拡張が停止して、コレット１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの把持圧が急上昇する。このとき、駒１２同士が当接するので、ワーク３０Ｂ〜３０Ｄの把持に用いられないコレット１１であっても、過剰に拡張することはない。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）各コレット１１が独立して動作するため、積層配置された複数のワーク３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを同時に把持できる。また、コレット１１を用いたことにより、従来のゴムチューブに比べて、強固にワーク３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを把持できる。さらに、ワーク３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの貫通孔３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄの内径が異なっても、確実にワーク３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを把持でき、また、コレット１１、駒１２、および加圧装置２０で把持装置１を構成したので、簡易な構成であり、低コストである。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係るワーク把持装置が適用された把持装置の概略構成を示す斜視図である。 前記実施形態に係る把持装置の側面図である。 前記実施形態に係る把持装置の一部の分解斜視図および断面図である。 前記実施形態に係る把持装置に加圧力を加えた状態を示す図である。 前記実施形態に係る把持装置の１つのコレットについて、加圧力を加えた状態を示す図である。 前記実施形態に係る把持装置の１つのコレットについて、拡張した状態を示す図である。 前記実施形態に係る把持装置で３つの積層されたワークを把持する前の状態を示す図である。 前記実施形態に係る把持装置で下段のワークを把持した状態を示す図である。 前記実施形態に係る把持装置で下段および中段のワークを把持した状態を示す図である。 前記実施形態に係る把持装置で全てのワークを把持した状態を示す図である。 前記実施形態に係る把持装置で全てのワークを把持した後の状態を示す図である。

符号の説明

１ 把持装置（ワーク把持装置）
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ コレット
１２、１２Ａ 駒
２０ 加圧装置

Claims (1)

1. 一列に配置された複数の円筒状のコレットと、
   当該複数のコレット同士の間に配置された複数の円筒状の駒と、
   前記複数のコレットおよび駒に挿通されて、前記複数のコレットおよび駒を両端側から挟んで加圧する加圧手段と、を備え、
   前記複数のコレットの各々は、一端縁付近から他端縁に至るスリットと他端縁付近から一端縁に至るスリットとが交互に形成される円筒状をなすと共に、互いに近接して配置されおり、
   前記駒は、外径が、中央部では、前記コレットの内径よりも大きく、当該中央部から両端部に向かうに従って小さくなり、当該両端部では、前記コレットの内径よりも小さくなるそろばん珠形状をなすことを特徴とするワーク把持装置。
   

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