JPH0215339B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は工具交換などに用いるロボツトのア
ーム支持装置に関するものである。

従来、工作機械の段取替えなどに際して、工具
交換用ロボツトと走行マガジンとを備えた自走台
車を用い、工具ストツカと自走台車の走行マガジ
ンとの間で前記ロボツトにより工具の交換を行な
い、また自走台車を工作機械の工具マガジンに近
接した位置まで走行させて停止させ、自走行台車
の走行マガジンと工作機械の工具マガジンとの間
で前記ロボツトにより工具の交換を行なうことが
知られている。

このような工具交換用ロボツトは、工具ホルダ
が重いために、把持爪の位置がずれていると、交
換時に工具を落す恐れがあるため、把持爪を正確
に工具交換位置に位置決めして工具を把持するこ
とが必要であり、また工具交換時にはかなり大き
な引抜力を必要とする。しかし、ロボツトアーム
の先端部に設けられる把持爪とロボツトが立つて
いる支持部との距離がかなり大きいので、把持爪
に大きな引抜力がかかると、非常に大きな引抜反
力が支持部に作用し、ロボツトアームの各関節部
にむりな力が働く。このため、ロボツトアームの
各部の強度を大きくする必要があり、ロボツトが
大形になるという問題があつた。

この発明は、前述のような問題を解決しようと
するもので、工具交換時など把持爪に把持される
物品の抜き挿しに大きな力を要するものでも、把
持爪に近接した把持爪用基体を、固定側に設けた
位置決め支持部材に係合させて、固定側に位置決
め支持することにより、大きな力に耐えることが
でき、しかも小形であり、さらに物品の抜き挿し
部を高精度に位置決めできる、ロボツトのアーム
支持装置を提供することを目的としている。

以下、この発明を、前述のような自走台車に装
着して工具ストツカと複数の工作機械の工具マガ
ジンとに対し、工具交換を行なうロボツトに適用
した一実施例につき図面によつて説明する。

第１図乃至第３図において、１は自走台車であ
り、この台車１には駆動輪２と前、後キヤスタ３
とが設けられている。なお、第１図、第２図は
前、後キヤスタ３がジヤツキアツプされた状態を
示している。前記台車１にはチエーンマガジンか
らなる走行マガジン４が装備され、このマガジン
４は水平に回動して自走台車１の前部上に装着し
た工具５が割出されるように構成されている。ま
た、自走台車１の中央部に後述するロボツト６が
設けられている。ロボツト６は、第６図にも示す
ように、自走台車１上に配設した旋回台７が自走
台車１内の支持ベース８上に回転支持部９で水平
回動されるように配設され、前記旋回台７には４
本のパイロツトバー１０が立設され、これらの上
端部が上部材１１に固定され、前記パイロツトバ
ー１０に昇降台１２が昇降可能に支持されてい
る。昇降台１２は図示しない昇降操作装置によ
り、前記パイロツトバー１０と平行な送りねじ１
３で昇降されるようになつている。前記昇降台１
２に設けた水平な枢軸１４に揺動ガイド１５が支
持され、この揺動ガイド１５は図示しない揺動操
作装置によつて枢軸１４回りに揺動されるように
なつている。前記揺動ガイド１５には摺動アーム
１６が枢軸１４の軸方向と直角に往復動可能に支
持され、摺動アーム１６は図示しない進退操作装
置によつて進退されるようになつている。前記摺
動アーム１６に別の進退操作装置（図示しない）
で進退される摺動部材１７が支持され、この摺動
部材１７に回動支持部１８で摺動アーム１６の軸
回りに回動されるように支持軸１９が支持され、
この支持軸１９に把持爪用基体２０が固定されて
いる。

第１図、第２図、第４図、第５図に示すよう
に、前記把持爪用基体２０には、抜き挿し用シリ
ンダ２２が固定され、これに支持軸１９と直交し
て工具抜き挿し方向に往復動するピストンロツド
２１が設けられ、このピストンロツド２１により
倍速機構２３を介して爪保持体２４が直線往復動
されるようになつている。すなわち、前記倍速機
構２３は、ピストンロツド２１に連結ロツド２５
を介してピニオン軸受部材２６が固定され、かつ
ピストンロツド２１と平行に把持爪用基体２０に
１対のパイロツトバー２７が固定され、パイロツ
トバー２７に前記軸受部材２６が摺動可能に嵌合
支持され、軸受部材２６に小径ピニオン２８が回
動可能に軸支され、小径ピニオン２８に噛合され
た固定ラツク２９が把持爪用基体２０に固定され
ている。また、小径ピニオン２８と一体に設けた
大径ピニオン３０が可動ラツク３１と噛合され、
可動ラツク３１が前記爪保持体２４に固定され、
爪保持体２４が前記パイロツトバー２７と平行に
把持爪用基体２０に架設された１対のパイロツト
バー３２に摺動可能に嵌合支持されている。前記
爪保持体２４の把持爪用基体２０から突出した先
端部に１対の把持爪３３が枢軸３４で開閉可能に
枢着され、把持爪３３の基部間には、これらを閉
方向に付勢するスプリング３５と、把持爪３３を
開くシリンダ機構３６とからなる開閉操作機構３
７が介在され、この操作機構３７を覆うカバー３
８が爪保持体２４に固定されている。

また、把持爪用基体２０の底面から位置決め係
合部材３９が突出しており、この係合部材３９の
杆状部４０の先端部には球状体４１が一体に設け
られている。前記自走台車１の上壁４２に位置決
め支持部材４３が固定され、この支持部材４３
は、走行マガジン４の工具交換位置と対向して、
水平な軸方向の円筒体の上部に軸方向に沿う切欠
部４４が形成され、内周面の内端部に端側が大径
となる円錐面４５が形成されている。

なお、第１図乃至第４図中、４６は走行マガジ
ン４の工具ソケツト、第２図中、４７は工作機械
の工具マガジンである。

次に、以上のように構成された実施例の動作に
ついて説明する。工作機械の段取替えに際して、
予め工具ストツカから自走台車１の走行マガジン
４の適宜のソケツト４６に交換すべき工具５を保
持させ、自走台車１を工作機械の工具マガジン４
７に近接した位置まで走行させて停止させる。こ
の状態では、ロボツト６の各部は第４図以外の図
に示す原位置にある。すなわち、把持爪３３は、
工具交換位置である自走台車１の前部に割り出さ
れている交換すべき工具５と対向し、昇降台１２
が下降位置で、支持軸１９が水平であり、かつ抜
き挿し用シリンダ２２のピストンロツド２１も退
入していることにより、位置決め係合部材３９が
位置決め支持部材４３に対向する内方に位置して
いる。摺動部材１７を進出させ支持軸１９を介し
て把持爪用基体２０を進出させると、前記係合部
材３９の球状体４１が前記支持部材４３の円錐面
４５に案内され、その切欠部４４に係合部材３９
の杆状部４０が係合され、かつ球状体４１が支持
部材４３の直線状の内径部に嵌合されると共に、
開いている把持爪３３が工具５の把持溝部まで進
出し、第４図に示す状態となる。この状態では、
係合部材３９および支持部材４３の形状、寸法を
互に対応させておくことにより、第４図の左右方
向すなわち把持爪用基体２０の進退方向と直交す
る２方向すなわち第４図の上下および紙面と垂直
な方向には係合部材３９の移動が拘束されるの
で、把持爪３３は、これらに近い位置で工具５に
対し正確に位置決めされる。次に、開閉操作機構
３７のシリンダ機構３６の動作により、スプリン
グ３５に抗して把持爪３３を閉じ、これらで工具
５を保持する。その後、抜き挿し用シリンダ２２
の動作によりそのピストンロツド２１を上方に進
出させると、連結ロツド２５、ピニオン軸受部材
２６が上昇し、これに軸支された小径ピニオン２
８が固定ラツク２９と噛合されていることで回動
し、小径ピニオン２８と一体に大径ピニオン３０
も回動し、これと噛合された可動ラツク３１と一
体に爪保持体２４が上昇する動作が倍速機構２３
によつて行なわれる。このため、抜き挿し用シリ
ンダ２２は小さなストロークでも、大きなストロ
ークで高速に爪保持体２４を上昇させることがで
き、抜き挿し用シリンダ２２および把持爪用基体
２０などを小形化することができる。前記爪保持
体２４の上昇に伴い把持爪３３も上昇するので、
これらに把持された工具５が走行マガジン４の工
具ソケツト４６から引き抜かれる。この場合に、
かなり大きな力が必要となるが、前述したように
爪保持用基体２０の係合部材３９が固定側である
自走台車１に固定された支持部材４３に係合支持
されているので、把持爪３３に近い位置で引抜反
力を受けることになり、爪保持用基体２０より支
持ベース８側の部分にはむりな力がかからない。
前述のようにして工具５を走行マガジン４から引
き抜いた後、把持爪用基体２０を第４図右方に退
入させて、係合部材３９を支持部材４３から外
す。

その後、旋回台７の旋回、昇降台１２の上昇、
揺動ガイド１５の上下方向の揺動、摺動アーム１
６の進退、および支持軸１９の軸回りの回動のう
ち、必要な動作を行ない、把持爪基体２０を工作
機械の工具マガジン４７の工具を保持していない
ソケツトと把持爪３３に保持された工具５とを対
向させ、抜き挿し用シリンダ２２の動作によつて
ピストン２１を退入させ、工具マガジン４７のソ
ケツトに工具５を挿入し、開閉操作機構３７のシ
リンダ機構３６の動作を解除して把持爪３３を開
く。さらにその後、前述とは逆の動作を行なつて
各部を原位置に復帰させる。

そして、必要に応じて、工具交換位置に割り出
されている次の工具に対し、同一工作機械に対
し、前述したと同様な工具交換動作を行ない、あ
るいは、他の工作機械の工具マガジンに近い位置
まで自走台車１を走行させて同様な動作を行な
う。また、工作機械の工具マガジンから走行台車
の走行マガジンへの工具の脱着および、工具スト
ツカと走行台車の走行マガジンとの間の工具の受
け渡しも、前述した動作に準じて行なうことがで
きる。

なお、この発明は、例えば上下方向の揺動を省
くなど、把持爪用基体より支持ベース側の動作を
前述した実施例に比べて簡略化した、ロボツトに
も適用でき、また自走台車を用いない工具交換用
ロボツトにも適用でき、さらに工具交換以外の組
立用ロボツトなどにも適用できる。

以上説明したように、この発明によるロボツト
のアーム支持装置は、爪保持体に装着されて開閉
操作機構で開閉される把持爪と、前記爪保持体が
装着されかつ把持爪に保持される物品の抜き挿し
方向に爪保持体を往復動させる機構が設けられた
把持爪用基体と、この基体を少なくとも前記抜き
挿し方向と直交する方向に進退させる手段とを、
アームの先端部に設けると共に、前記把持爪用基
体に位置決め係合部材を突出させ、この係合部材
に把持爪用基体の進退によつて係脱されかつ把持
爪用基体の進退方向と直交する２方向に前記係合
部材を拘束する位置決め支持部材を固定側に設け
たものである。したがつて、この発明によれば、
前記係合部材を支持部材に係合支持させて、把持
爪で把持した工具などの物品の引抜を行なう際
に、係合部材と支持部材との係合に隙間が少な
く、かつアームの関節部のがたつきなどによる位
置ずれがあつてもこれを補正して、把持爪の高精
度の位置決めができ、確実な物品の把持ができ、
また、アームの先端部に設けられる把持爪に大き
な力がかかる場合でも、把持爪に近い位置で、把
持爪用基体が固定側に支持され、したがつてアー
ムの関節部やロボツトの支持部などにむりな力が
作用することを防止でき、把持爪と支持部との距
離が大きな場合でも、大きな引抜力に耐えられる
ロボツトを小形化することができるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略側面
図、第２図は同概略正面図、第３図は同概略側面
図、第４図は同アームの先端部分の一部を断面し
た側面図、第５図は同一部を断面した平面図、第
６図は要部の概略図である。 ５……工具、６……ロボツト、７……旋回台、
１２……昇降台、１６……摺動アーム、１７……
摺動部材、１９……支持軸、２０……把持爪用基
体、２２……抜き挿し用シリンダ、２３……倍速
機構、２４……爪保持体、３３……把持爪、３７
……開閉操作機構、３９……位置決め係合部材、
４０……杆状部、４１……球状体、４３……位置
決め支持部材、４４……切欠部、４５……円錐
面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 爪保持体に装着されて開閉操作機構で開閉さ
   れる把持爪と、前記爪保持体が装着されかつ把持
   爪に把持される物品の抜き挿し方向に爪保持体を
   往復動させる機構が設けられた把持爪用基体と、
   この基体を少なくとも前記抜き挿し方向と直交す
   る方向に進退させる手段とを、アームの先端部に
   設けると共に、前記把持爪用基体に位置決め係合
   部材を突出させ、この係合部材に把持爪用基体の
   進退によつて係脱されかつ把持爪用基体の進退方
   向と直交する２方向に前記係合部材を拘束する位
   置決め支持部材を固定側に設けたことを特徴とす
   るロボツトのアーム支持装置。