JP4845765B2

JP4845765B2 - チャック装置

Info

Publication number: JP4845765B2
Application number: JP2007038722A
Authority: JP
Inventors: 利弘木次
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2027-02-20
Also published as: CN101636251A; JP2008200791A; WO2008102590A1

Description

本発明は、自動車の部品などのワークのチャック装置に関する。

従来からワークのチャック装置をロボットアームの先端部に設けたロボットが知られている。またワークの形状は一定ではなく、機種ごとに形状が異なってくる。このようなワークに対応したチャック装置として特許文献１，２に開示されるものが知られている。

特許文献１には、アームと保持部からロボットハンドを構成し、前記アームの端部に回転自在に軸支持された板に、中心部から径方向に延在するカム溝を形成し、このカム溝にカムローラを係合せしめることで案内部材に径方向の運動を可動とし、カム溝に係合しているカムローラと前記案内部材により複数のワーク保持部を同時に同心円を保ちつつ、移動することで、治具交換作業をなくし、品種切り替え時間を大幅に短縮することが提案されている。

特許文献２には、ロボットハンドフレームのガイドレールに沿って、一対のワーク把持具を移動可能に設け、各ワーク把持具相互を連結部で連結するとともに、この連結部は、ワーク把持具相互の間隔を変更可能とした構成が開示されている。

特開２００４−２６１８９０号公報特開２００５−０１４１８５号公報

上記特許文献１，２に開示された機構では、いずれもチャック部の可変機構がロボットと一体となっているため機構が複雑となり、しかも可変機構を把持部に持たせているため、チャック部が重くなり、重量物の搬送には適さない。また、従来のチャック装置ではワークの形状が大きく変化するとそれに対応できず、新たなチャック装置を製作しなければならない。

上記課題を解決するため本発明に係るチャック装置は、ロボットアームの先端にロボットアームと一体的に回転可能に取り付けられる支持板と、この支持板に固着されるフレームに着脱自在とされたチャック機構と、前記フレームに対して前記チャック機構を脱着せしめるチャック脱着装置を備え、前記フレームには前記チャック機構の位置決定子がスプリングの弾発力で係合する位置決め用凹部が形成され、また前記チャック機構には前記支持板との間でワークを保持するクランプ爪とこのクランプ爪を開閉動作せしめる駆動装置が設けられている。

前記クランプ爪との間でワークを保持する支持板については、ロボットアームの先端にガイドロッドと弾発部材を介して取り付ける構造が考えられる。

また、前記フレームには複数の位置決め用凹部を形成することで、任意の凹部に前記チャック機構を係合保持される構成とすることが可能である。

本発明によれば、ロボットからチャック機構を切り離し可能としているため、ワークの形状が大きく変化しても、それに追従することができる。
また、チャック機構を切り離すチャック脱着装置がチャック機構を保持するロボットとは別体として設けられているので、ロボット自体の構造が簡素化できる。
更に、チャック機構自体にクランプ爪を開閉動作せしめる駆動装置を設け、且つチャック機構をロボット側のフレームに着脱自在としているので、チャック機構が独立して機能し、フレームの異なる箇所にチャック機構を着け替えても、そのままチャック機構として作用する。

以下に本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るチャック装置のワークを保持している状態の正面図、図２は同チャック装置を下から見た図、図３は同チャック装置の支持板と固定基板との関係を示す上から見た図、図４は同チャック装置のチャック機構の全体図である。

図中１はロボットアームであり、このロボットアーム１の先端には固定基板２が取り付けられ、この固定基板２の前面には受け部３を３箇所設け、この受け部３にガイドロッド４の基端を挿入し、ガイドロッド４の先端に支持板５を固定している。

前記受け部３に挿通されるガイドロッド４の基端にはストッパ６が固着され、また受け部３とガイドロッド４との間にはスプリング７が設けられている。支持板５がワークＷに当接すると、図６に示すようにスプリング７を縮めるようにガイドロッド４が支持板５とともに後退する。

前記支持板５の周囲にはフレーム８，９，１０が固着されている。これらフレーム８，９，１０は枠状をなしている。枠状をなすフレーム８の外側部には後述するチャック機構の位置決定子が係合する雌テーパ状の位置決め用凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃが形成され、フレーム８の内側部にはチャック機構の位置決めピンが係合する雌テーパ状の凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成されている。これら凹部のうち、凹部１１ａと１２ａが対をなし、凹部１１ｂと１２ｂが対をなし、凹部１１ｃと１２ｃが対をなす。

同様に、フレーム９の外側部にはチャック機構の位置決定子が係合する雌テーパ状の位置決め用凹部１３ａ，１３ｂ，１３ｃが形成され、フレーム９の内側部にはチャック機構の位置決めピンが係合する雌テーパ状の凹部１４ａ，１４ｂ，１４ｃが形成され、フレーム１０の外側部にはチャック機構の位置決定子が係合する雌テーパ状の位置決め用凹部１５ａ，１５ｂ，１５ｃが形成され、フレーム１０の内側部にはチャック機構の位置決めピンが係合する雌テーパ状の凹部１６ａ，１６ｂ，１６ｃが形成されている。

前記フレーム８，９，１０には夫々チャック機構１８，１９，２０が着脱自在とされている。各チャック機構は同一の構造であるので、チャック機構１８について説明する。

チャック機構１８はプレート２１の一面側の一端に軸受け２２を設け、この軸受け２２にロッド２３を挿通し、ロッド２３の先端にテーパー状の位置決定子２４を設け、ロッド２３の基端にはフランジ２５を設け、更に軸受け２２と位置決定子２４との間にスプリング２６を配置している。また、プレート２１の一面側の他端の前記ロッド２３の軸線と一致する箇所に位置決めピン２７を設けている。

一方、前記プレート２１の他面側にはブラケット２８を取り付け、このブラケット２８にクランプ爪２９の一端を揺動自在に枢着し、またブラケット２８には駆動源としてのシリンダユニット３０を取り付け、このシリンダユニット３０のロッド３１を前記クランプ爪２９の一端近傍に連結している。而して、シリンダユニット３０を駆動することでクランプ爪２９は開閉動作を行う。

また、前記スプリング２６に抗してロッド２３（位置決定子２４）を後退させるチャック脱着装置４１が前記ロボットとは独立して設けられている（図７参照）。このチャック脱着装置４１は床面などに固定される柱部材４２の上端にプレート４３を設け、このプレート４３上に前記ロッド２３（位置決定子２４）を後退させる駆動源としてのシリンダユニット４４を設けている。このシリンダユニット４４のロッド先端には前記ロッド２３基端のフランジ２５に係止してロッド２３を後退せしめるフック部材４５を取り付けている。

また、柱部材４２の上端部にはブラケット３６が取り付けられ、このブラケット３６の側部に駆動源としてのシリンダユニット３７が揺動自在に支持され、一方ブラケット３６の上端にはクランプアーム４８の中間部が揺動自在に支持され、このクランプアーム４８の基端部が前記シリンダユニット３７のロッド先端に連結している。このシリンダユニット３７が伸長動するとクランプアーム４８が図８において反時計方向に回動し、プレート４３上に設けた受けブロック４９との間でチャック機構１８のプレート２１を保持する。

以上においてワークＷをクランプするには、図５に示すように、ロボットアーム１を移動して、ワークＷの平面部に支持板５を押し当てる。すると、前記した図６に示すように、スプリング７を圧縮するように支持板５が固定基板２側に近づくように移動して、ワークＷに当たった際の衝撃を吸収する。

この後、チャック機構１８，１９，２０のシリンダユニット（駆動源）３０を駆動してロッド３１を突出せしめる。すると、クランプ爪２９が閉動作を行い、クランプ爪２９先端にてワークＷ周縁のフランジ部を係止し、クランプ爪２９と支持板５との間でワークＷを保持する。

この後、ロボットアーム１を上昇すると、ガイドロッド４はスプリング７の弾発力で図において下方に押出され、図１の状態になるので、ロボットアーム１を旋回せしめて所定の箇所にワークＷを搬送し、更にシリンダユニット３０を前記とは逆に動作せしめてクランプ状態を解除する。

次に、機種変更などによってワークＷの把持位置が変更になった際に、チャック機構１８，１９，２０の位置を切り替える方法について説明する。
図７に示すように、チャック機構をアンクランプの状態として、チャック脱着装置４１のシリンダユニット４７を駆動し、クランプアーム４８と受けブロック４９との間でチャック機構のプレート２１をロックする。

そして、プレート２１をロックした状態でチャック脱着装置４１のシリンダユニット４４を駆動し、フック部材４５をチャック機構１８のフランジ２５に係止せしめロッド２３をスプリング２６に抗して後退せしめる。この後退によって位置固定子２４はフレーム８に形成した位置決め用凹部１１ａから外れる。尚、この時点では、位置決めピン２７は凹部１２ａに係止したままである。

次いで、図７に示した状態から、チャック機構１８を内側に移動せしめる。実際にはチャック機構１８はチャック脱着装置４１に保持されているので、ロボットアーム１を移動する。
上記の動きによって、位置決めピン２７が凹部１２ａから外れる。この状態では位置固定子２４も位置決め用凹部１１ａから外れているので、チャック機構１８はフレーム８から完全にフリーの状態になりチャック脱着装置４１に保持されていることになる。

この状態でロボットアーム１を軸廻りに回転せしめる。すると、ロボットアーム１を中心として支持板５及びこれに取り付けられているフレーム８，９，１０も回転する。そしてフレーム８の位置決め用凹部１１ｂがチャック機構１８の位置決定子２４の位置に一致し、またフレーム８の凹部１２ｂがチャック機構１８の位置きめピン２７の位置に一致した時点でロボットアーム１の回転を停止し、チャック脱着装置４１のシリンダユニット４４をロッドを突出させる。

すると、スプリング２６の弾発力でチャック機構１８の位置決定子２４がフレーム８の位置決め用凹部１１ｂに嵌り込み、チャック機構１８の位置きめピン２７がフレーム８の凹部１２ｂに嵌り込み、チャック機構１８がフレーム８の前記とは異なる位置に固定される。

以上と同様の操作を残りのチャック機構１９，２０に対しても行い、チャック機構１９については、フレーム９の位置決め用凹部１３ｂと１４ｂに係合保持せしめ、チャック機構１９については、フレーム９の位置決め用凹部１３ｂと１４ｂに係合保持せしめる。

実施例ではフレーム及びチャック機構については３個のものを示したが、その数は任意である。また、支持板とフレームとを別体としたが、支持板の一部をチャック機構を取り付けるフレームとしてもよい。

本発明に係るチャック装置のワークを保持している状態の正面図同チャック装置を下から見た図同チャック装置の支持板と固定基板との関係を示す上から見た図同チャック装置のチャック機構の全体図本発明に係るチャック装置のワークを保持する前の状態の正面図チャック装置にワークが当たった状態の要部拡大図本発明に係るチャック装置のチャック機構の位置決定子をスプリングに抗して後退させている状態の正面図チャック部脱着装置の側面図チャック部脱着装置の平面図本発明に係るチャック装置のチャック機構がフリーになった状態の正面図チャック機構の取り付け位置の変更が完了した状態を示す図２と同様の図

符号の説明

１…ロボットアーム、２…固定基板、３…受け部、４…ガイドロッド、５…支持板、６…ストッパ、７…スプリング、８，９，１０…フレーム、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…位置決め用凹部、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…凹部、１８，１９，２０…チャック機構、２１…プレート、２２…軸受け、２３…ロッド、２４…位置決定子、２５…フランジ、２６…スプリング、２７…位置決めピン、２８…ブラケット、２９…クランプ爪、３０…シリンダユニット、３１…シリンダユニットのロッド、４１…チャック脱着装置、４２…柱部材、４３…プレート、４４…シリンダユニット、４５…フック部材、４６…ブラケット、４７…シリンダユニット、４８…クランプアーム、４９…受けブロック。

Claims

ロボットアームの先端にロボットアームと一体的に回転可能に取り付けられる支持板と、この支持板に固着されるフレームに着脱自在とされたチャック機構と、前記フレームに対して前記チャック機構を脱着せしめるチャック脱着装置を備え、前記フレームには前記チャック機構の位置決定子がスプリングの弾発力で係合する位置決め用凹部が形成され、また前記チャック機構には前記支持板との間でワークを保持するクランプ爪とこのクランプ爪を開閉動作せしめる駆動装置が設けられていることを特徴とするチャック装置。
請求項１に記載のチャック装置において、前記支持板はガイドロッドと弾発部材を介してロボットアームの先端に支持されていることを特徴とするチャック装置。
請求項１に記載のチャック装置において、前記フレームには複数の位置決め用凹部が形成され、この位置決め用凹部のうちの任意の凹部に前記チャック機構が係合保持されることを特徴とするチャック装置。