JP6119979B2 - インゴットのクランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属製品の原材料等となるインゴットを把持するためのクランプ装置に関するものである。

インゴットは、保管、搬送及び加工設備への投入を考慮して適当な形状に鋳造されている。例えば、金属製品の原材料としてインゴットを加工設備に投入する場合、ロボット等の自動機械を用いてインゴットを搬送し、加工設備に投入することができる。この場合、ロボットハンド等に装着したクランプ装置を用いてインゴットを把持する。インゴットのクランプ装置に関する先行技術として例えば特許文献１に記載されたものがある。

特開平８−３１０７８２号公報

一般的に金属製品の原材料となるインゴットの寸法には、ある程度の寸法公差が許容されており、少なからずバラツキがある。このため、クランプ装置による把持が困難になっている。そこで、例えば特許文献１に記載されているように、インゴットの側面部を一対のクランプアームによって挟持することにより、ある程度寸法のバラツキを吸収してインゴットをクランプすることができる。しかし、この場合、大きな挟持力が必要となり、挟持力が不充分であるとインゴットが落下する虞がある。

この他、インゴットを確実にクランプする方法として、例えば、把持したインゴットが不用意に落下しないように多数のクランプを用い、また、インゴットに当接するクランプの先端部に柔軟性を有する合成樹脂製のクッション材を取付け、あるいは、吸着装置を用いてインゴットを吸着すること等が考えられる。

しかしながら、多数のクランプを用いる場合、クランプ装置の複雑化、重量の増大、制御の複雑化を伴い、また、大きな駆動力を必要とし、設備も大型になる。一方、クランプにクッション材や吸着装置を取付ける場合、インゴットの寸法公差、表面粗度に対応して追従性、密着性を確保するため、柔軟性の高い合成樹脂製のクッション材及び吸着パッドを用いることになる。しかしながら、インゴットは、例えば鋳造設備に投入する場合等において予熱されることがあり、この場合、予熱によって高温となったインゴットに対して合成樹脂製のクッション材及び吸着パッドの耐熱性が問題となる。

本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、簡素な構造で確実にインゴットを把持することができるインゴットのクランプ装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、開閉動可能な一対のアーム部材の先端部のクランプピンをインゴットの下面に形成された断面形状がＶ字状の溝に両側から挿入してインゴットを把持するインゴットのクランプ装置であって、
前記アーム部材は、開閉方向に対して横方向に変位可能であり、前記クランプピンは、先細り形状であり、
前記インゴットを把持する際、先細り形状の前記クランプピンの側面部が断面形状がＶ字状の前記溝に沿って案内されて前記アーム部材が開閉方向に対して横方向に変位することを特徴とする。

（発明の態様）
以下に、本発明において特許請求が可能と認識される発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の（１）乃至（４）の内容が請求項１乃至４にそれぞれ対応する
（１）開閉動可能な一対のアーム部材の先端部のクランプピンをインゴットの下面に形成された断面形状がＶ字状の溝に両側から挿入してインゴットを把持するインゴットのクランプ装置であって、
前記アーム部材は、開閉方向に対して横方向に変位可能であり、前記クランプピンは、先細り形状であり、
前記インゴットを把持する際、先細り形状の前記クランプピンの側面部が断面形状がＶ字状の前記溝に沿って案内されて前記アーム部材が開閉方向に対して横方向に変位することを特徴とするインゴットのクランプ装置。
アーム部材のクランプピンをインゴットの溝に挿入する際、先細り形状のクランプピンが断面形状がＶ字状の溝の中央に案内されて横方向に変位することによりインゴットの寸法のバラツキ及び変動を吸収することができるので、クランプピンをインゴットの溝に確実に挿入することができ、インゴットを確実に把持することができる。
（２）（１）において、一対の前記アーム部材は、回動可能に設けられ、回動によって開閉することを特徴とするインゴットのクランプ装置。
（３）（１）又は（２）において、前記クランプピンは、先端側が凹状の外表面を有し、基端側が凸状の外表面を有していることを特徴とするインゴットのクランプ装置。
これにより、クランプピンをインゴットの溝に挿入し易くすると共に、インゴットを把持する際のアーム部材の移動量を小さくすることができる。
（４）（１）〜（３）において、前記クランプピンは、基端部が一定の外径を有する円柱状であることを特徴とするインゴットのクランプ装置。
これにより、板厚の薄いインゴットの溝に、クランプピンの基端部の円柱状の部分が係合することができる。

本発明に係るインゴットのクランプ装置によれば、簡素な構造でインゴットを確実に把持することができる。

本発明の一実施形態に係るクランプ装置の斜視図である。 図１に示すクランプ装置の正面図である。 図１に示すクランプ装置の側面図である。 図１のクランプ装置の要部を拡大して示す斜視図である。 図１のクランプ装置のクランプピンを拡大して示す側面図である。 図１に示すクランプ装置のクランプアームの先端部を拡大して示す正面図である。 図１に示すクランプ装置によって把持されるインゴットの長手方向に沿った縦断面図である。 図７に示すインゴットの長手方向に直交する方向に沿った縦断面図である。 図１のクランプ装置のクランプピンとインゴットのＶ字溝との係合状態を示す斜視図である。 図１のクランプ装置によって板厚の薄いインゴットを把持した状態を示す正面図である。 図１のクランプ装置によって板厚の厚いインゴットを把持した状態を示す正面図である。

以下、発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
先ず、本実施形態に係るクランプ装置によって把持されるインゴットについて、図７及び図８を参照して説明する。
インゴット１は、アルミニウム等の金属製品の原材料となるものであり、保管、搬送、及び、溶解炉等の加工設備への投入を考慮して、図７及び図８に示す所定の形状に形成されている。インゴット１は、厚肉の略平板状で、両端部及び両側部が傾斜し、長手方向に沿った縦断面（図７参照）及びその直交方向に沿った縦断面（図８参照）が略等脚台形となっている。また、インゴット１の両端面及び短い方の一面（図７及び図８において下面、以下同じ）には、断面形状が台形の浅い溝２が形成されている。溝２は、インゴット１の中央部に長手方向に沿って延び、また、長手方向の両端部付近に長手方向に直交する方向に延びている。さらに、インゴット１の一面には、長手方向の中央部に、長手方向に直交する断面形状がＶ字状の２つのＶ字溝３が形成されている。インゴット１は、これらの溝２及びＶ字溝３を設けることにより、インゴット１自体の鋳造時の変形を抑制して安定した形状を得るようにしている。インゴット１は、原材料として使用されるため、ある程度の寸法公差及び表面粗度が許容されており、その形状にはバラツキがある。

次に本実施形態に係るクランプ装置について説明する。
図１乃至図４に示すように、本実施形態に係るクランプ装置４は、ロボットアーム５の先端部に装着されて、インゴット１を把持するためのものである。ロボットアーム５は、必要な自由度が与えられ、先端部に取付けられたクランプ装置４を設定した経路で移動させることができ、クランプ装置４でインゴット１を把持して搬送、投入を行う。

クランプ装置４は、ロボットアーム５の先端部に固定される本体フレーム６と、本体フレーム６に取付けられてインゴット１を把持する２つのクランプアーム７と、２つのクランプアーム７の間に配置され、これらのクランプアーム７を駆動するアクチュエータであるエアシリンダ８とを備えている。２つのクランプアーム７は、同様の構造であり、把持するインゴット１の２つのＶ字溝３の間隔と同じ間隔で配置されている。

各クランプアーム７は、略Ｃ形の一対のアーム部材９、１０から構成されている。一対のアーム部材９、１０は、それぞれ中間部が軸１１、１２によって本体フレーム６に対して回動可能に支持されている。アーム部材９、１０の一端側（図において下端側）のクランプ部９Ａ、１０Ａは、その先端部が互いに間隔をもって対向して配置され、他端側（図において上端側）の駆動部９Ｂ、１０Ｂは、その先端部が互いに重なり合うように配置されている。クランプ部９Ａ、１０Ａの先端部には、クランプピン１３が取付けられている。駆動部９Ｂ、１０Ｂには、長穴９Ｃ、１０Ｃが設けられている。駆動部９Ｂ、１０Ｂは、長穴９Ｃ、１０Ｃの交点に挿通された連結ピン１４によってエアシリンダ８の作動ロッド１５の先端部にリンク結合されており、連結ピン１４は、長穴９Ｃ、１０Ｃに沿って移動可能となっている。

エアシリンダ８は、シリンダ部１６が本体フレーム６に固定され、給排バルブを用いてエア源からのエアを給排することにより、作動ロッド１５を伸縮させることができる。作動ロッド１５が短縮すると、アーム部材９、１０が軸１１、１２回りに回動してクランプ部９Ａ、１０Ａが閉じ（図２参照）、作動ロッド１５が伸長すると、アーム部材９、１０が軸１１、１２回りに反対方向に回動してクランプ部９Ａ、１０Ａが拡開する。このとき、エアシリンダ８の作動ロッド１５と、アーム部材９、１０とを連結する連結ピン１４がクランプ部材９、１０の長穴９Ｃ、１０Ｃに沿って移動することにより、アーム部材９、１０の回動軸である軸１１、１２と連結ピン１４との間の距離の作動ロッド１５の伸縮に伴う変動を吸収して、アーム部材９、１０の軸１１、１２回りの回動を可能にしている。軸１１、１２及び連結ピン１４は、両方のクランプアーム７に連結されているので、エアシリンダ８の作動ロッド１５が伸縮すると、２つのクランプアーム７が同時に開閉動する。

そして、エアシリンダ８の作動ロッド１５を伸長させてクランプアーム７を拡開させ、クランプピン１３の間にインゴット１を配置し、クランプアーム７を閉じて、クランプピン１３をインゴット１のＶ字溝３に両側から挿入しながらインゴット１を本体フレーム６に当接させて把持する。

２つのクランプアーム７の各アーム部材９、１０は、軸１１、１２及び連結ピン１４上において、軸１１、１２及び連結ピン１４が挿通される円筒状のカラー１７によって、その軸方向に位置決めされている。このとき、各アーム部材９、１０は、カラー１７との間に隙間を設けることにより、これらの軸方向、すなわち、クランプアーム７の開閉方向に対して横方向に一定距離だけ移動できるようになっている。

クランプピン１３は、図５に示すように、先細り形状であり、先端部には凹状の外表面を有する尖った挿入部１３Ａが形成され、中間部には凸状の外表面を有するリフト部１３Ｂが形成され、基端部には一定の外径を有する円柱状のクランプ部１３Ｃが形成されており、これらの挿入部１３Ａ、リフト部１３Ｂ及びクランプ部１３Ｃは滑らかに連続している。

図６に示すように、クランプピン１３とアーム部材９、１０のクランプ部９Ａ、１０Ａとの結合部には、断熱材１８が介装されている。アーム部材９、１０の中間部には、放熱フィン１９が取付けられている。また、本体フレーム６には、放熱フィン２０が取付けられている。本体フレーム６には、クランプアーム７によって把持されたインゴット１を支持してインゴット１がクランプアーム７から滑り落ちるのを防止する支持部材を適宜設けてもよい。また、クランプアーム７によるインゴット１の把持状態は、例えば接触又は非接触式のセンサによって検知することができる。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
ロボットアーム５を作動させて、コンベア等の給送手段により所定の把持位置に配置されたインゴット１の上方にクランプ装置４を移動させ、エアシリンダ８の作動ロッド１５を伸長させて２つのクランプアーム７を拡開させる。ロボットアーム５によってクランプ装置５を下降してクランプアーム７のクランプピン１３がインゴット１のＶ字溝３の両端部に対向するように配置する。この状態でシリンダ８の作動ロッド１５を短縮させ、クランプアーム７を閉じてクランプピン１３をＶ字溝３の両側から挿入する。

このとき、図９（Ａ）に示すように、先ずクランプピン１３の尖った挿入部１３ＡがＶ字溝３に挿入され、図９（Ｂ）に示すように、クランプアーム７が閉じてクランプピン１３が前進するとリフト部１３Ｂがインゴット１を持ち上げながらＶ字溝３内に入り、さらに、図９（Ｃ）に示すようにクランプ部１３ＣがＶ字溝３に係合して、インゴット１を本体フレーム６に当接させる。このようにして、２つのクランプアーム７によってインゴット１を把持する。インゴット１の把持状態は、接触又は非接触式のセンサ等により検知することができる。

クランプピン１３は、Ｖ字溝３に挿入し易い先細り形状であり、また、クランプアーム７は、アーム部材９、１０の横方向の移動が一定距離だけ許容されているので、インゴット１のＶ字溝３の位置及び形状にバラツキがあっても、誤差を吸収することができ、クランプピン１３をインゴット１のＶ字溝３に確実に挿入してインゴット１を把持することができる。

図１０に示すように、板厚の薄いインゴット１に対しては、クランプアーム７の閉じ量が大きくなり、クランプピン１３の基端側の大径のクランプ部１３ＣがＶ字溝３に係合する。また、図１１に示すように、板厚の厚いインゴット１に対しては、クランプアーム７の閉じ量が小さくなり、クランプピン１３の小径の挿入部１３ＡがＶ字溝３に係合する。このようにして、板厚の異なるインゴット１を把持することができる。

クランプ装置４によってインゴット１を把持し、ロボットアーム５を作動させて、所定の搬送位置、あるいは、投入位置に移動させ、エアシリンダ８の作動ロッド１５を伸長させてクランプアーム７を拡開させ、インゴット１の把持を解除して、インゴット１の配置、投入を行う。

予熱等によりインゴット１が高温になっている場合でも、クランプピン１３とアーム部材９、１０との間に介装した断熱材１８により、クランプピン１３からアーム部材９、１０への熱の伝達を抑制すると共に、放熱フィン１９によってアーム部材９、１０の熱を放熱することができ、また、放熱フィン２０によって本体フレーム６の熱を放熱することができるので、エアシリンダ８及び各種センサ等への熱の影響を軽減することができる。

なお、本実施形態では、クランプアーム７は、インゴット１の２つのＶ字溝３に対応して２つ設けられているが、インゴット１に３つ以上のＶ字溝３が設けられている場合、これに対応して３以上設けてもよく、インゴット１をバランスよく把持できればＶ字溝３の数よりも少なくてもよい。また、クランプアーム７は、軸回りの回動により開閉動するようにしているが、公知の他のリンク機構等によって開閉動するようにしてもよい。

１…インゴット、３…Ｖ字溝、４…クランプ装置、９、１０…アーム部材、１３…クランプピン

Claims (4)

1. 開閉動可能な一対のアーム部材の先端部のクランプピンをインゴットの下面に形成された断面形状がＶ字状の溝に両側から挿入してインゴットを把持するインゴットのクランプ装置であって、
   前記アーム部材は、開閉方向に対して横方向に変位可能であり、前記クランプピンは、先細り形状であり、
   前記インゴットを把持する際、先細り形状の前記クランプピンの側面部が断面形状がＶ字状の前記溝に沿って案内されて前記アーム部材が開閉方向に対して横方向に変位することを特徴とするインゴットのクランプ装置。
2. 一対の前記アーム部材は、回動可能に設けられ、回動によって開閉することを特徴とする請求項１に記載のインゴットのクランプ装置。
3. 前記クランプピンは、先端側が凹状の外表面を有し、基端側が凸状の外表面を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のインゴットのクランプ装置。
4. 前記クランプピンは、基端部が一定の外径を有する円柱状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインゴットのクランプ装置。

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