JPH0783973B2 - ピックアンドプレイスユニット - Google Patents

ピックアンドプレイスユニット

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JPH0783973B2
JPH0783973B2 JP3277187A JP27718791A JPH0783973B2 JP H0783973 B2 JPH0783973 B2 JP H0783973B2 JP 3277187 A JP3277187 A JP 3277187A JP 27718791 A JP27718791 A JP 27718791A JP H0783973 B2 JPH0783973 B2 JP H0783973B2
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JP
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axis
groove
pick
bearing
lever
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邦秀 芦澤
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AUTEC MECHANICAL CO., LTD.
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は自動組立機等で用いら
れることが多く、部品等を持ち上げて移動させ、別の位
置に降ろして組み付け作業等を行なう装置、いわゆるピ
ックアンドプレイスユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のピックアンドプレイスユニット
は、この種のユニットの基本動作である、持ち上げて水
平に移動したのち下に降ろす動作をさせるため、2個以
上独立したアクチュエーターを組み合わせることが多か
った。このアクチュエーターはリニアモーターあるいは
モーターの回転運動を直線運動へ変換するためスクリュ
ー、ラック&ピニオン等を介する機構、これらを組み合
わせてピックアンドプレイスユニットの動作を得てい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】ピックアンドプレイ
スユニットの中で代表的な、エアーシリンダーを2個組
み合わせた方式は、1往復の動作をするためおのおのの
シリンダーを動かす電磁弁を6回動作させる必要があ
る。さらに1個のシリンダーを動作させてから次のシリ
ンダーを動かす必要があるため、動作時間がかかり、ま
た制御も複雑になることが多い。
【0004】また、別の方式であるカムを使う方式は、
2種類以上のカム機構を組み合わせる構造と、カムを回
転させるモーターや減速機が必要となるため、構造が複
雑で小型に作成することが困難であった。
【0005】さらに中間停止についても問題があった。
すなわち、上記の方式に当てはまらない、1個のアクチ
ュエーター、特にエアシリンダーを1個のみ使用してこ
の発明のような機構を中間停止する場合においては、例
えばセンタークローズの場合はわずかなエア漏れ(パッ
キングからの微少リーク)でもシリンダーが片方に移動
してしまう。またプレッシャーセンターの場合はエアの
リークに対しては問題が少ないが可動部の重量で下降し
易く、中間に停止しないことがある。
【0006】その他の問題点としては、揺動軸の周囲を
レバーを介して駆動し、U字形の軌跡を得るためには、
半径方向に自由度を持たせる必要があるが、従来は図8
および図9のようにレバー101の先端に形成した溝1
02で自由度を持たせていた。このような構造を使用し
てピックアンドプレイスユニットを駆動するためには、
カムフォロワー103を支持するローラブロック104
とカムフォロワーの軸105に剛性を持たせなければ外
力に対して変形しやすく精度が保てない。つまり、ピッ
クアンドプレイスユニットは主にストローク端で部品の
挿入等の動作をなす装置であるため、ストロークの途中
よりもストロークの前後端部分での精度、剛性が要求さ
れる。
【0007】これは矢印108方向の剛性を意味する。
この方向に関しては、レバー101は溝102のために
拘束する力は発生しない。したがって矢印108方向の
剛性はもっぱらレバー101と軸105の剛性に依存す
る。一方レバー101は機構上X軸軸受と、Y軸軸受と
離れていることが多いため、ねじれによる107方向の
変形は防ぎにくい。また軸105にしても、レバー10
1のスペースだけLは長くなり、曲がりやすくなる。こ
のためレバー101を厚くしたり、軸105を太くしな
ければならない。
【0008】さらに他の問題点としては、ピックアンド
プレイスユニットは図10ないし図12のようにターン
テーブル式自動組立機等に多く利用され、ピックアンド
プレイス機構に取り付けられたチャックユニット41を
作動させて部品43を相手部品44に挿入するために使
用されるが、ユニット41の厚さTが厚いと円周上に並
べることのできるユニット41の数が限られるか、また
は互いの干渉を避けるため取り付ける部分の径を大きく
する必要がある。このことは下のターンテーブル201
の径も大きくなることを意味する。ターンテーブル20
1が大きくなると、慣性モーメントはターンテーブル2
01の厚さが同じである場合には径の4乗に比例して大
きくなるため、駆動力、強度の増加が必要となり、機械
全体も大型化しコストアップになる。ところが図8の構
造のものは溝と揺動レバーが重なっているため薄くする
のも限界がある。
【0009】
【問題点を解決するための手段】この発明のピックアン
ドプレイスユニットは従来例の上記欠点を解消しようと
するもので、基盤上に固定され逆U字状の溝を持つ溝カ
ム板と、溝カム板の板面に沿って設けたX軸もしくはZ
軸と、X軸もしくはZ軸にスライド自在に取り付けたX
軸軸受もしくはZ軸軸受と、X軸軸受もしくはZ軸軸受
上に設けたZ軸軸受もしくはX軸軸受と、Z軸軸受もし
くはX軸軸受にスライド自在に取り付けたZ軸もしくは
X軸と、上記溝にはめ込まれた第1のカムフォロワー
と、逆U字状の溝の外側で溝と重なることのない位置に
おいて基盤上に軸着された揺動軸と、揺動軸に取り付け
られ揺動軸を中心に回転可能なレバーと、レバーの先端
に摺動可能に取り付けた第2のカムフォロワーと、上記
第1および第2のカムフォロワー間を連結し、上記X軸
もしくはZ軸に固定した連結アームと、上記レバーを駆
動させる駆動機構とを有することを特徴とするものであ
る。
【0010】
【作用】以上のように構成したこの発明のピックアンド
プレイスユニットにおいては、軸受ホルダーにZ軸を取
り付け、長溝ないしベアリングを備えたレバーの首振り
により、溝カム板の溝に沿って移動するカムフォロワー
とX軸およびZ軸を連動するようにしてある。したがっ
て一回の揺動ないし直線運動で、X軸またはZ軸に取り
付けた取付ブロックに複雑な軌跡を描かせることができ
る。
【0011】また上記レバーで溝内のカムフォロワーを
直接摺動させるようにしたので、装置全体を非常に薄
く、コンパクトに構成することができる。そしてその場
合においてもレバーに対するねじれや、カムフォロワー
の軸に対する変形圧力にも充分に耐えることができ精度
を一定に保つことができる。このような利点は、揺動軸
を基盤上の溝カム板と異なる位置においてしかも溝カム
板と同一平面になるよう軸着した場合に特に顕著であ
る。
【0012】またZ軸とZ軸軸受との間に、Z軸方向に
加わる荷重を緩衝する緩衝材を設けたので、中間停止を
必要とするピックアンドプレイスユニットにおいて、停
止位置の精度を飛躍的に向上させることができる。と同
時にエアシリンダーのエア圧がなくなっても、緩衝材の
力によりX軸9は下方向に落下することはない。このこ
とはピックアンドプレイスユニットの夜間等の休止時で
も、図6でチャック42が部品43に当たってトラブル
を発生させることを防止できる。
【0013】さらにZ軸軸受は緩衝材により上向きの力
を与えることができるので、ピニオン15、扇形の歯車
16間のバックラッシュは、リンク機構17の連結部に
内在するかまた1方向に押しつけられてなくなるので、
両端でのZ方向の停止精度が上がる。
【0014】またこの発明のような構造のピックアンド
プレイスユニットは、1本のシリンダーのみで駆動する
ために逆U字状の動きをさせる場合、負荷が変動するこ
とは構造上避けることができない。それゆえ結果として
シリンダーの駆動力も変動し、ピックアンドプレイスユ
ニットの動きがスムーズでなくなる。つまり、図7でカ
ムフォロワーがAからBへ上がる場合はプラスの荷重、
BからCへの行程は摩擦による若干の荷重程度、Cから
Dへ下がるときはマイナスの荷重になるためである。そ
して特にシリンダーの原理上、スピードを上げた場合に
このような欠陥が顕著にあらわれる。この欠陥は、この
発明のようにスピードアップが図れるような構造上の利
点を持つピックアンドプレイスユニットにおいては非常
に大きい問題である。
【0015】この発明ではスプリング等からなる緩衝材
により、例えば荷重に近いスプリングを入れれば、スト
ローク全体として負荷の変動は極めてすくなくなり、動
きが非常にスムーズになる。なお、C点前後において中
間停止させる機能も兼用させたい場合は、やや強めのス
プリングを使用すればよい。
【0016】
【実施例】以下図面に基いて、この発明のピックアンド
プレイスユニットの実施例について詳細に説明する。
【0017】図1ないし図5はこの発明のピックアンド
プレイスユニットの一実施例を示すものである。
【0018】図において、基盤1上には逆U字状の溝3
を持つ溝カム板2が固定されている。この溝カム板2は
基盤1と所定の隙間を有して固定されており、溝3のほ
ぼ中央部分で2分割されている。そしてその一方は基盤
1の板面に沿って移動可能となっており、図1および図
4のように規制板1aに取り付けたネジ1bで溝3の位
置をX方向に調整できるようになっている。また基盤1
上の上記溝カム板2と異なる位置には揺動軸4が軸着さ
れ、この揺動軸4を中心としてレバー5が回転可能に取
り付けられている。
【0019】一方、基盤1上には上記溝カム板2の板面
に沿ってZ軸6が固定され、Z軸6にはZ軸軸受7がス
ライド自在に取り付けられている。さらにZ軸軸受7上
にはX軸軸受8と、このX軸軸受8にスライド自在に取
り付けたX軸9とが搭載されている。なおこの例ではX
軸9の一端にチャックユニット(図示せず)が固定され
るようになっている。
【0020】溝カム板2の上記溝3には第1のカムフォ
ロワー11がはめ込まれ、溝3に沿って自在に摺動する
ようになっている。また上記レバー5には先端から所定
の深さに長溝12が形成され、この長溝12に第2のカ
ムフォロワー13がはめ込まれている。この第1および
第2のカムフォロワーは、上記X軸9に固定した連結ア
ーム14の両端にそれぞれ軸着され、この連結アーム1
4によって上記第1および第2のカムフォロワー11,
13は連動するようになっている。したがって揺動軸4
を中心としてレバー5が回動するとX軸9も水平方向に
進退する。その際第1のカムフォロワー11は溝カム板
2の溝3で規制された逆U字状の軌跡でのみ移動可能で
あるため、X軸9も上記軌跡に応じた上下方向の力を受
ける。このときX軸9を搭載したZ軸軸受7は上下方向
に移動可能であるから、X軸9はZ軸軸受7とともにZ
軸方向に移動する。したがってX軸9の先端に取り付け
られた取付ブロックは溝カム板2の溝3に案内され、溝
3の形状と同じ軌跡で駆動される。
【0021】上記揺動軸4は、図2のように同軸に取り
付けたピニオン15を介して扇形の歯車16によって駆
動される。さらに上記扇形の歯車16は、リンク機構1
7を介してシリンダー21によって駆動される。シリン
ダー21は図5のようにそれぞれ吸排気口23,24に
接続され、電磁弁25を介して給気装置と連結されてい
る。
【0022】上記揺動軸4の駆動機構としては、このよ
うな方式以外に、モータ等を使用して行なう方式でもよ
い。
【0023】図1においてスプリング31からなる緩衝
材は、Z軸軸受7がストロークの下向き方向に移動する
とき圧縮されて圧縮力を受ける状態になっている。その
際電磁弁25を作動してZ軸軸受7を中間位置に停止し
ようとすると、Z軸軸受7の荷重とスプリング31の負
荷とがバランスしているのでスプリング31が圧縮力を
受けている方向の停止精度は非常によくなる。またエア
シリンダーのエアがなくなっても下に落ちることがな
い。このことは、一般的に作業終了時にはエアの供給が
なくなることが多い。このときチャック等が物に当たる
と損傷等がおきて問題であるが、上記緩衝材がこれを防
止する。図では緩衝材としてスプリング31を使用した
が、圧縮力が発生するものであればゴム等でもよい。
【0024】この実施例のピックアンドプレイスユニッ
トの動作を説明する。
【0025】まず、適宜のタイミングで長溝12を備え
たレバー5が、揺動軸4の揺動により第2のカムフォロ
ワー13を駆動させる。そのときこのカムフォロワー1
3と第1のカムフォロワー11は、X軸9に固定した連
結アーム14で連結されている。また上述のように、第
1のカムフォロワー11は溝カム板2に形成された溝3
の中を移動できるようになっている。そのため、レバー
5が揺動運動をしてX軸9が移動すると、第1のカムフ
ォロワー11が強制的に溝3の中を一端から他端へ移動
する。したがって、まずZ軸軸受7はX軸9を搭載した
まま上昇方向に移動し、次いでX軸9が水平移動した
後、Z軸軸受7はX軸9を搭載したまま下降方向に移動
する。したがってX軸9に取り付けた取付ブロックは、
溝カム板2に形成された溝3の形状通りの軌跡で駆動さ
れる。
【0026】上記溝3の例として、上記実施例以外にも
L字形の溝や、円弧状にカーブしたアーチ状の溝、さら
には両端が鋭角に折れ曲がっている溝等であってもよ
い。
【0027】図6に基いて、この実施例のピックアンド
プレイス機構を有するチャックユニットの一般的な使用
方法について説明する。
【0028】X軸9の先端には、チャック爪42を備え
たチャックユニット41等が取り付けられている。この
チャック爪42は部品43を上向きにつまみ上げ、水平
移動後、下降させて相手部品44に挿入する。
【0029】なお上記実施例において、緩衝材はZ軸方
向に加わる荷重を直接支える位置に設けられているが、
図1のX軸軸受8と連結アーム14の間、図2のエアシ
リンダー21の内部、あるいは扇形の歯車16の両側
面、レバー5の振幅の両側などにそれぞれスプリングS
として介在させ、間接的に緩衝させることもできる。
【0030】
【発明の効果】以上のように構成したこの発明のピック
アンドプレイスユニットにおいては、軸受ホルダーにZ
軸を取り付け、長溝ないしベアリングを備えたレバーの
首振りにより、溝カム板の溝に沿って移動するカムフォ
ロワーとX軸およびZ軸を連動するようにしてある。し
たがって一回の揺動ないし直線運動で、X軸またはZ軸
に取り付けた取付ブロックに複雑な軌跡を描かせること
ができる。
【0031】また上記レバーで溝内のカムフォロワーを
直接摺動させるようにしたので、装置全体を非常に薄
く、コンパクトに構成することができる。そしてその場
合においてもレバーに対するねじれや、カムフォロワー
の軸に対する変形圧力にも充分に耐えることができ精度
を一定に保つことができる。このような利点は、揺動軸
を基盤上の溝カム板と異なる位置においてしかも溝カム
板と同一平面になるよう軸着した場合に特に顕著であ
る。
【0032】またZ軸とZ軸軸受との間に、Z軸方向に
加わる荷重を緩衝する緩衝材を設けたので、中間停止を
必要とするピックアンドプレイスユニットにおいて、停
止位置の精度を飛躍的に向上させることができるととも
に、エアシリンダーのエアがなくなっても落下すること
がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明のピックアンドプレイスユニッ
トの一実施例を示す正面図である。
【図2】溝カム板等を取り外した状態の正面図である。
【図3】図1の縦断面図である。
【図4】溝カム板の側面図である。
【図5】揺動軸の駆動機構の概略図である。
【図6】使用状態の概略図である。
【図7】溝カム板の溝内を移動するカムフォロワーの軌
跡を示す概略図である。
【図8】従来例の溝カム板部分の平面図である。
【図9】従来例の溝カム板部分の断面図である。
【図10】ピックアンドプレイスユニットを備えたター
ンテーブル式自動組立機の概略平面図である。
【図11】図10の概略側面図である。
【図12】回転した状態の概略側面図である。
【符号の説明】
1…基盤 1a…規制板 1b…ネジ 2…溝カム板 3…溝 4…揺動軸 5…レバー 6…Z軸 7…Z軸軸受 8…X軸軸受 9…X軸 11,13…カムフォロワー 12…長溝 14…連結アーム 15…ピニオン 16…扇形の歯車 17…リンク機構 21…エアシリンダー 23,24…吸排気口 25…電磁弁 31…スプリング 41…チャックユニット 42…チャック爪 43…部品 44…相手部品

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基盤上に固定され逆U字状の溝を持つ溝
    カム板と、溝カム板の板面に沿って設けたX軸もしくは
    Z軸と、X軸もしくはZ軸にスライド自在に取り付けた
    X軸軸受もしくはZ軸軸受と、X軸軸受もしくはZ軸軸
    受上に設けたZ軸軸受もしくはX軸軸受と、Z軸軸受も
    しくはX軸軸受にスライド自在に取り付けたZ軸もしく
    はX軸と、上記溝にはめ込まれた第1のカムフォロワー
    と、逆U字状の溝の外側で溝と重なることのない位置に
    おいて基盤上に軸着された揺動軸と、揺動軸に取り付け
    られ揺動軸を中心に回転可能なレバーと、レバーの先端
    に摺動可能に取り付けた第2のカムフォロワーと、上記
    第1および第2のカムフォロワー間を連結し、上記X軸
    もしくはZ軸に固定した連結アームと、上記レバーを駆
    動させる駆動機構とを有することを特徴とするピックア
    ンドプレイスユニット。
  2. 【請求項2】 X軸もしくはZ軸が、ストロークの片側
    または両側に到達する時点で、逆U字状の溝にはめ込ま
    れたカムフォロワーにかかる荷重を緩衝する緩衝材を備
    えた請求項1に記載のピックアンドプレイスユニット。
JP3277187A 1991-09-26 1991-09-26 ピックアンドプレイスユニット Expired - Fee Related JPH0783973B2 (ja)

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CN112303201A (zh) * 2020-11-05 2021-02-02 湘潭大学 一种双向互锁式行走控制机构

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