JP4947272B2

JP4947272B2 - 重量物の回転装置

Info

Publication number: JP4947272B2
Application number: JP2006142969A
Authority: JP
Inventors: 勝三上
Original assignee: Mitsubishi Materials Techno Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Techno Corp
Priority date: 2006-05-23
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2026-05-23
Also published as: JP2007314261A

Description

本発明は、重量物を把持部材によって把持し、回転させることにより、重量物を所望の向きに配置する回転装置に関するものである。

上記回転装置としては、一対の把持アームと、この一対の把持アームを接離方向に向けて移動させる駆動手段と、これらの把持アームの重量物を把持する先端部にそれぞれ設けられた一対の把持部材とを有し、かつ上記把持アームに、それぞれ上記把持部材を上記把持アームの移動方向回りに回転させる回転駆動手段が設けられているものが知られている（例えば、特許文献１）。

この回転装置によれば、上記一対の把持アームが上記重量物に接近し、上記重量物を把持した後に、上記回転駆動装置によって把持部材を駆動することにより、上記重量物を回転させることができる。

しかしながら、上記回転駆動手段がそれぞれ上記把持部材を上記把持アームの移動方向回りに回転させるため、回転駆動手段による把持部材の作動タイミングの同期がとれない場合には、重量物との間にすべりを生じて、落下してしまう等の恐れがある。

特開平１１−２６３６９４号公報

そこで、一方の上記把持アームに、一方の上記把持部材を回転駆動させる回転駆動手段を設けた場合には、この把持部材の回転により、把持している重量物を介して他方の把持部材を回転させることができ、把持部材の作動タイミングの同期を図ることなく、上記重量物を回転させることができる。

ところが、他方の把持部材は、上記重量物を回転させた後に、重量物から後退する際に、重量物を把持していないにも拘わらず、空回転することがある。この場合には、次に重量物を把持する際に、重量物を把持する角度が設定値から外れてしまうことがある。
このため、上記重量物が円錐体、多角形柱体等の上記把持部材による把持角度によって把持姿勢の不安定化を招くものである場合に、上記把持部材が重量物を完全に把持することができず、回転装置は、上記重量物を安定した状態で回転させることができないという問題がある。

そこで、本発明は、把持部材の作動タイミングの同期を図ることなく、上記重量物を回転させることができ、かつ重量物を把持していない把持部材の空回転等を防止し、重量物を安定した状態で回転させることができる回転装置を提供することを課題とする。

すなわち、請求項１に記載の重量物の回転装置は、装置本体に対向配置されて互いに接離自在に設けられた一対の把持アームと、これらの把持アームを上記接離方向に向けて移動させる駆動手段と、上記把持アームの対向部にそれぞれ設けられ、互いに接近した際に重量物を把持するとともに、上記把持アームの移動方向回りに回転自在に設けられた一対の把持部材と、一方の上記把持アームに設けられて、一方の上記把持部材を回転駆動させる回転駆動手段とを有してなり、他方の上記把持アームは、上記一対の把持部材による上記重量物の把持が解かれた際に、他方の上記把持部材の上記移動方向回りの回転を阻止する回転阻止機構を有し、上記回転阻止機構は、上記把持部材が上記重量物を把持する際の上記把持部材の移動方向後方部に、上記接離方向に向けて配設された筒状部材と、この筒状部材から上記把持部材を貫通し、上記重量物に向けて配設されるとともに、上記筒状部材内に設けられた弾性部材によって上記重量物に向けて進退自在に設けられ、かつ上記把持部材が把持している重量物によって上記把持部材の移動方向後方部に向けて押圧される棒状部材とを有し、上記棒状部材には、上記筒状部材の外方に向けて突出する凸部が設けられるとともに、上記筒状部材には、上記棒状部材の進退によって移動する上記凸部の移動領域に渡って開口が形成され、かつ上記他方の把持アームには、上記棒状部材の上記重量物による押圧が解かれ、上記開口の上記移動方向先端部に位置する上記凸部を係合する係合部材が設けられていることを特徴としている。

さらに、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の重量物の回転装置において、上記棒状部材は、上記重量物によって押圧される先端部が上記重量物よりもヤング率の小さい素材によって構成されていることを特徴としている。
ここで、棒状部材の先端部が上記重量物よりもヤング率の小さい素材によって構成されているとは、先端部にヤング率の小さい素材のカバーが取り付けられている棒状部材を含む意味である。

請求項１または２に記載の発明によれば、駆動手段によって一対の把持アームを互いに接近させることにより、一対の把持部材によって重量物を把持した後に、回転駆動手段によって一方の上記把持部材を把持アームの移動方向回りに回転させることにより、把持されている重量物を介して他方の把持部材を回転させつつ、重量物を回転させることができる。
このため、把持部材の作動タイミングの同期を図ることなく、重量物を安定した状態で把持して、回転させることができる。

また、上記一対の把持部材が上記重量物を回転させ、上記重量物から後退する際に、回転阻止機構は、上記把持部材による上記重量物の把持が解かれている状態において、他方の把持部材が上記把持アームの移動方向回りに回転することを阻止できる。このため、他方の把持部材のみが回転し、他方の挟持部材による重量物の把持角度が設定値から外れてしまうことを防止でき、その結果、繰り返し、重量物を安定した状態で反転させることができる。

このような解除機構として、把持部材の移動方向後方部に上記接離方向に向けて配設された筒状部材と、この筒状部材内から把持部材を貫通して設けられた棒状部材とを有し、この棒状部材に筒状部材の外方に向けて突出する凸部を形成するとともに、筒状部材に凸部の移動領域に渡って開口を形成し、かつ他方の把持アームに、上記開口の移動方向先端部に位置する凸部を係合する係合部材を設けることによって、重量物の把持が解かれた際に、上記凸部が弾性部材によって上記重量物に向けて前進し、開口の移動方向先端部に位置することにより、係合部材によって係合されるため、他方の把持部材が上記把持アームの移動方向回りに回転することを阻止できる。このため、上記重量物から後退する際に、重量物を介して回転する他方の把持部材が空回転し、他方の挟持部材による重量物の把持角度が設定値から外れてしまうことを防止できる。

次いで、駆動手段によって一対の把持アームを互いに接近させることにより、重量物を適切な角度で把持することができるとともに、他方の把持部材は、把持している重量物によって棒状部材が押圧され、凸部が重量物から後退し、係合部材による凸部の係合が解かれるため、作動自在となる。これにより、回転駆動手段によって一方の上記把持部材が把持アームの移動方向回りに回転することにより、把持されている重量物を介して他方の把持部材が回転するため、繰り返し、重量物を安定した状態で回転させることができる。
その結果、別途、他方の把持部材の回転を阻止する電気的装置を設ける必要がなく、装置の大型化を防止することができるとともに、エネルギー効率に優れた回転装置を提供することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、棒状部材の先端部を重量物よりもヤング率の小さい素材によって構成したため、重量物に傷等が付くことを防止することができる。

以下、本発明に係る回転装置を、図１ないし図９を用いて説明する。

本実施形態における回転装置は、図１に示すように、天井から吊り下げられ、水平に配設される四角柱状の基体（装置本体）１と、この基体１に対向配置されて互いに接離自在に設けられた一対の把持アーム２ａ、２ｂと、この把持アーム２ａ、２ｂを上記接離方向に向けて移動させるエアーシリンダ（駆動手段）２１ａ、２１ｂと、把持アーム２ａ、２ｂの対向部にそれぞれ設けられた一対の把持部材３１ａ、３１ｂと、把持部材３１ａを駆動させる回転駆動装置４とによって概略構成されている。

この基体１は、図２において、その長手方向中央部を挟む左右両部に、把持アーム２の移動方向と直角に交差する方向に向けて突出する支持部１３ａ、１３ｂが設けられている。これらの支持部１３ａ、１３ｂは、図２中において支持部１３ａが基体１の左部から上方に向けて突出して設けられるとともに、支持部１３ｂが基体１の右部から下方に向けて突出して設けられており、基体１の長手方向中央部を中心として左右対称に配設されている。

これらの支持部１３ａ、１３ｂは、それぞれ上方に向けて配設されるシャフト１４がボルト、ナットによって一体化されており、このシャフト１４を介して、基体１の上方に水平に配設された吊り下げ板１５に一体化されている。そして、基体１は、この吊り下げ板１５が天井に連結されている２本のシャフト１６によって支持されることにより、天井に吊り下げられており、シャフト１６を走行させることにより、移動自在に設けられている。

一方、この基体１の下面には、長手方向中央部を除き、基体１よりも小幅の板状のガイド材１１が一体的に設けられており、長手方向中央部に、ピニオンギヤ１２が垂設されている。そして、図１及び図３に示すように、このピニオンギヤ１２の周方向が基体１の幅方向に向けて配設されているとともに、基体１の長手方向と直角に交差する方向に、２個の回転ローラー２７がピニオンギヤ１２を挟むようにして設けられている。

上記把持アーム２ａ、２ｂは、それぞれ基体１の両側部から垂下して設けられている略矩形柱状体であり、それぞれ上部２３が対向方向に向けて突出して設けられ、その上面に、それぞれ連結板２４ａ、２４ｂが一体化されている。
これらの連結板２４ａ、２４ｂは、水平に配設されており、それぞれ上面にガイド材１１の幅に対応する溝を有する２枚の矩形板状の係合部材２５が一体化されている。また、把持アーム２ａ、２ｂの上部２３の対向方向先端部よりも内方に突出して設けられており、この突出部下面に、ピニオンギヤ１２に噛合する棒状のスライド部材２６が一体的に設けられている。
このスライド部材２６は、図３に示すように、長手方向が基体１の延在方向に沿って配設されるとともに、ピニオンギヤ１２との対向側面に歯が形成されており、ピニオンギヤ１２と回転ローラー２７との間を、互いに接離する方向に水平に移動自在に設けられている。

上記エアーシリンダ２１ａ、２１ｂは、それぞれ基体１の側部に一体化されており、図１中において、エアーシリンダ２１ｂが基体１の表側にロッドの先端部を外方に向けて配設されている。他方、図１中において基体１の裏側に、エアーシリンダ２１ａがロッドの先端部を外方に向けて配設されており、基体１の長手方向中央部を中心として左右対称に配設されている。
そして、それぞれロッドの先端部に、それぞれ連結金具２２を介して、上記把持アーム２ａ、２ｂの上部２３が一体化されている。

これにより、エアーシリンダ２１ａ、２１ｂが作動すると、図７及び図８に示すように、把持アーム２が互いに接離方向に向けて移動し、スライド部材２６がピニオンギヤ１２と噛合しつつ互いに接離方向に向けて移動するようになっている。このため、エアーシリンダ２１ａ、２１ｂのロッドの先端部に一体化されている把持アーム２ａ、２ｂは、互いに同期して接離方向に向けて移動するようになっている。

上記把持部材３１ａ、３１ｂは、開口を対向方向に向けて水平に配設された外観略レール形状を有しており、長手方向中央部に、把持する重量物ｗに接触しないように窪み３３が形成されるとともに、長手方向の両端部に、それぞれ回転ローラー３２が配設されている。この回転ローラー３２は、それぞれ垂直に配設された軸部の外周に円筒状形のローラー部３２ａが、軸部とローラー部３２ａとの間に設けられたベアリング回りに回転自在に設けられている。

そして、上記把持部材３１ａ、３１ｂは、上記重量物ｗを把持する際の移動方向後方部に、上記接離方向に向けて配設されている把持部材支持体３５ａ、３５ｂが一体的に設けられている。この把持部材支持体３５ａ、３５ｂは、把持アーム２ａ、２ｂの下端部と一体的に設けられた筒状の外枠３７ａ、３７ｂ内に挿入されることにより、この外枠３７ａ、３７ｂとの間に設けられたベアリング３８に沿って回転自在に設けられている。これにより、把持部材３１ａ、３１ｂは、把持アーム２ａ、２ｂが同期して作動し、互いに接近方向に向けて移動することにより、図４に示すように、有底円筒状体等の重量物ｗを把持可能に設けられるとともに、把持アーム２ａ、２ｂの移動方向回りに回転自在に設けられている。

上記回転駆動装置４は、一方の把持アーム２ａ（図１中右側）の把持部材支持体３５ａに一体的に設けられており、この把持部材支持体３５ａをベアリング３８に沿って回転させることにより、把持部材３１ａを回転させるようになっている。この把持部材支持体３５ａには、把持部材３１ａの後方に角度センサー３９が設けられており、角度センサー３９は、把持部材３１ａの角度を感知し、回転駆動装置４に伝達するようになっている。

他方の把持部材３１ｂは、重量物ｗを把持している際に、回転駆動装置４による把持部材３１ａの回転が重量物ｗを介して伝達され、把持部材３１ａとともに把持部材３１ｂが把持アーム２ｂの移動方向回りに回転し、把持部材支持体３５ｂがベアリング３８に沿って回転する。

この他方の把持部材３１ｂが設けられた把持アーム２ｂは、図５に示すように、外枠３７ｂの重量物ｗを把持する際の移動方向後方部が閉口されており、この外枠３７内に挿入される把持部材支持体（筒状部材）３５ｂが円筒状に形成されている。この把持部材支持体３５ｂは、その内部に断面円状の棒状部材５０が配設されている。

この棒状部材５０は、把持部材支持体３５ｂ内から把持部材３１の長手方向中央部に穿設された穴を貫通し、重量物ｗに向けて配設されており、重量物ｗに接触する先端部５０ｂが樹脂素材（重量物よりもヤング率の小さい素材）によって構成されている。
また、重量物ｗを把持する際の移動方向後方部に、重量物ｗに向けて形成された空洞を有しており、この空洞に重量物ｗに向けて延伸する圧縮ばね（弾性部材）５１が設けられている。そして、把持部材３１ｂが重量物ｗを把持する際に、図９に示すように、重量物ｗによって押圧され、重量物ｗから後退するとともに、把持部材３１ａ、３１ｂによる重量物ｗの把持が解かれ、把持部材３１ｂが重量物ｗから後退した際に、重量物ｗによる押圧が解かれ、重量物ｗに向けて前進するようになっている。

さらに、この棒状部材５０は、断面中心部から把持部材支持体３５の外方に向けて突出する２本の凸部５０ａが互いに１８０°の角度をもって設けられており、これらの２本の凸部５０ａは、それぞれ外枠３７と接触しないように、外枠３７の内方先端部より挟持部材３１ｂが重量物ｗを把持する際の移動方向前方に、把持部材３１ｂの長手方向に直角に交差する方向に向けて設けられている。

他方、把持部材支持体３５ｂには、凸部５０ａの移動領域に渡って開口３６１が形成されており、外枠３７ｂには、図６に示すように、接合部材５３を介して、矩形板状の係合部材５２が一体化されている。

この係合部材５２は、開口３６１の把持部材３１ａ、３１ｂが重量物を把持する際の移動方向先端部に対応する位置に垂直に配設されており、中央部に把持部材支持体３５ｂが挿通する丸穴５２ａが穿設されるとともに、この丸穴５２ａの外周から上方及び下方に向けてそれぞれ溝５２ｂが形成されている。そして、これらの溝５２ｂに、把持部材３１ｂが水平に配設された状態において、凸部５０ａが係合され、把持部材支持体３５ｂ及び把持部材３１ｂの回転を阻止するようになっており、凸部５０ａが設けられた棒状部材５０及び開口３６１が形成された把持部材支持体３５ｂとともに解除機構を構成している。

上述の回転装置を用いて、重量物ｗとして、載置台上に開口を下に向けて載置されている有底円筒状の容器ｗを反転させる際の作用を、以下に説明する。
まず、エアーシリンダ２１ａ、２１ｂを作動させ、ロッドを縮ませることにより、把持アーム２ａ、２ｂを容器ｗの縁部に向けて移動させる。その際、把持アーム２ａ、２ｂは、それぞれ一体的に設けられているスライド部材２６がピニオンギヤ１２に噛合しつつ、対向方向に移動するため、同期がとれた状態で容器ｗに向けて前進する。これにより、一対の把持部材３１ａ、３１ｂは、互いに接近した際に、容器ｗを把持する。

すると、棒状部材５０の先端部５０ｂが容器ｗによって押圧され、棒状部材５０とともに凸部５０ａが後退することにより、凸部５０ａが係合部材２５から脱離し、係合部材２５による凸部５０ａの係合が解かれる。これにより、棒状部材５０とともに、把持部材支持体３５ｂがベアリング３８に沿って回転自在になる。

次いで、把持部材３１ａ、３１ｂが容器ｗを把持した状態において、シャフト１６を走行させつつ、回転駆動装置４を作動させることにより、把持部材３１ａの把持部材支持体３５ａをベアリング３８に沿って１８０°回転させる。
すると、把持部材３１ｂが容器ｗを介して、把持部材３１ａとともに回転し、容器ｗは、これらの把持アーム２の把持部材３１ａ、３１ｂによって把持されつつ、姿勢が安定に保たれた状態で反転し、載置台よりも一段下の床上に反転した状態で載置される。

次いで、エアーシリンダ２１ａ、２１ｂが作動し、ロッドが伸びることにより、把持アーム２ａ、２ｂは、それぞれスライド部材２６がピニオンギヤ１２に噛合することにより同期して、容器ｗから後退する。

これにより、棒状部材５０の容器ｗによる押圧が解かれるため、棒状部材５０が圧縮ばね５１の延伸によって容器ｗの把持方向に向けて前進し、把持部材３１ｂが水平に配設された状態において、凸部５０ａが係合部材５２に係止され、把持部材３１ｂは、把持部材支持体３５ｂとともに回転が阻止される。

上述の回転装置によれば、把持部材３１ａ、３１ｂは、上記重量物ｗを把持する際の移動方向方向部に、把持部材支持体３５ａ、３５ｂが一体的に設けられ、この把持部材支持体３５a、３５ｂが把持アーム２ａ、２ｂの下端部に一体的に設けられた外枠３７内に挿入され、この把持部材支持体３５ａ、３５ｂが外枠３７との間に設けられたベアリング３８に沿って回転自在に設けられているため、回転駆動装置４によって把持部材支持体３５ａがベアリング３８に沿って回転するとともに、把持部材３１ａが把持アーム２ａの移動方向回りに回転する。また、この把持部材３１ａの回転が容器ｗを介して把持部材３１ｂに伝達され、把持部材３１ａとともに把持部材３１ｂが回転するため、把持部材把持部材３１ａ、３１ｂの作動タイミングの同期を図ることなく、容器ｗを安定した状態で把持して、反転させることができる。

さらに、棒状部材５０の断面中心部から把持部材支持体３５ｂの外方に向けて設けられた２本の凸部５０ａを把持部材３１ｂの長手方向に直角に交差する方向に向けて配設するとともに、係合部材５２に上下方向に向けて溝５２ｂを形成したため、把持部材３１ｂが水平に配設された状態において、凸部５０ａを係合部材５２に係合させることができる。このため、把持部材３１ｂは、容器ｗを反転させ、容器ｗから後退する際に、凸部５０ａが把持アーム２ｂの移動方向回りに１８０°回転しつつ、容器ｗに向けて前進し、上下反対の溝５２ｂに係合されることにより、把持部材３１ｂが必ず水平に保持されるため、安定した状態で容器ｗを反転させることができる。

本発明の一実施形態として示した回転装置の把持部材３１を縦断面模式図、その他の部分を正面図にて示した全体模式図である。図１の平面図である。図１に示したIII−III断面矢示図である。図１の把持部材３１の平面図であって、把持部材３１の動作説明図である。図１に示した把持部材３１の拡大図である。図１のVI−VI断面矢示図である。把持部材３１が重量物ｗを把持している際の回転装置の把持部材３１を縦断面模式図、その他の部分を正面図にて示した全体模式図である。図７に示したVIII−VIII断面矢示図である。図７に示した把持部材３１の拡大図である。

符号の説明

ｗ・・・重量物
２ａ、２ｂ・・・把持アーム
３１ａ、３１ｂ・・・把持部材
４・・・回転駆動装置
２１ａ、２１ｂ・・エアーシリンダ（駆動手段）
３５ｂ・・・把持部材支持体（解除機構）
５０・・・棒状部材（解除機構）
５０ａ・・凸部（解除機構）
５２・・・係合部材（解除機構）

Claims

装置本体に対向配置されて互いに接離自在に設けられた一対の把持アームと、
これらの把持アームを上記接離方向に向けて移動させる駆動手段と、
上記把持アームの対向部にそれぞれ設けられ、互いに接近した際に重量物を把持するとともに、上記把持アームの移動方向回りに回転自在に設けられた一対の把持部材と、
一方の上記把持アームに設けられて、一方の上記把持部材を回転駆動させる回転駆動手段とを有してなり、
他方の上記把持アームは、上記一対の把持部材による上記重量物の把持が解かれた際に、他方の上記把持部材の上記移動方向回りの回転を阻止する回転阻止機構を有し、
上記回転阻止機構は、上記把持部材が上記重量物を把持する際の上記把持部材の移動方向後方部に、上記接離方向に向けて配設された筒状部材と、
この筒状部材から上記把持部材を貫通し、上記重量物に向けて配設されるとともに、上記筒状部材内に設けられた弾性部材によって上記重量物に向けて進退自在に設けられ、かつ上記把持部材が把持している重量物によって上記把持部材の移動方向後方部に向けて押圧される棒状部材とを有し、
上記棒状部材には、上記筒状部材の外方に向けて突出する凸部が設けられるとともに、上記筒状部材には、上記棒状部材の進退によって移動する上記凸部の移動領域に渡って開口が形成され、かつ上記他方の把持アームには、上記棒状部材の上記重量物による押圧が解かれ、上記開口の上記移動方向先端部に位置する上記凸部を係合する係合部材が設けられていることを特徴とする重量物の回転装置。
上記棒状部材は、上記重量物によって押圧される先端部が上記重量物よりもヤング率の小さい素材によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の重量物の回転装置。