JPS5890490A - マニプレ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、数値制御工作機械などに工作物を供給する
ための工作物自動着脱装置などに主として用いられて、
工作物を掴んで搬送するマニプレータに関するものであ
る。

パレット交換式マシニングセンタなどを主す構成要素と
した７レキシプル生産システムにおいて、これらの完全
無人運転を行うためには工作物自動着脱装置が必要であ
る。この種の工作物自動着脱装置は、例えば、この工作
物自動着脱装置に搬入された工作物をパレットに固定し
てこれを工作機械の工作物テーブルに取シ付け、また加
工済の工作物をパレットごと工作機械から取シ出し、か
つ工作物をパレットから外して加工済工作物を搬出する
動作をするが、従来、工作物ヲハレットに収シ付けた９
、パレットから取υ外したり、あるいは工作物のパレッ
トへの取り付は姿勢を反転させたシする作業は手作業に
よって行っていた。なお、大量生産を行うトランス７ア
マシンにおいては、工作物の取付け、取外し、次の加工
への移動などを行うマニプレータが使用されているが、
この種のマニプレータは、一種類の工作物を対象とする
ものでめるし、また軸状の工作物を対象とする場合が多
く、箱状の工作物で、しかも寸法が２種以上となると、
工作物を掴む爪の部分を手作業で取９換える必要があっ
た。このような従来の対象工作物の形状寸法の範囲が著
しく狭←限定されているマニプレータでは、例えば１０
種以上の工作物を対象として完全無人化を目指すフレキ
シブル生産システムには採用できない。

また、従来のマニプレータにおけるハンドは、一対の爪
が工作物を一方向からのみ挾んでこれを掴むものであっ
たか、これでは、対象工作−の形状寸法によっては把握
力が充分に得られず、搬送中に工作物がずれ洛ちるおそ
れがあるため、対象工作物の形状寸法の適用範囲が限定
される要素の一つとなっていた。

この発明は上記背景のもとに提案されたもので、工作物
自動着脱装置等において、多種類の形状寸法の工作物を
対象とすることができ、しかも、確実な把握力でもって
工作物を掴むことのできるマニプレータを得ることを目
的とするものである。

以下、本発明の一実施例を区間に従って説明する。

第１図に示すように本発明のマニプレータは、水平なキ
ャリヤ走行レール１上を走行するキャリヤ２と、このキ
ャリヤ２に上下動可能に取シ付けられたアーム３と、こ
のアームの下端に取シ付けられたハンド４とを備えてい
る。

前記キャリヤ走行レール１は、両側の支柱５と中間支柱
６とに水平に支持されてお９、図示は増略したが、工作
物自動着脱装置において工作物のハンドリングを必要と
する範囲に渡って設けられている。

前記キャリヤ２は、油圧モータ７によりチェ７８を介し
て駆動されてキャリヤ走行レールｌ上を走行する。図示
は普略したが、このキャリヤ２の停止位置は、マニプレ
ータに要求される作業位置に応じて多数設けられておシ
、これらの停止位置には、減速用および停止用の１対の
リミットスイッチがキャリヤ走行レール１ｌｌｉｌに取
シ付けられ１これに対応する減速用ドグおよび停止用ド
グがキャリヤ４側に取シ付けられている。そして、上記
リミットスイッチの選択で、キャリヤ２は指定された位
置を判断し、減速し、停止リミットスイッチにより位置
決めノツチの前進を指令して正確に位置決めされる。

前記アーム３は、キャリヤ２に設けられたガイドローラ
９によって案内され、キャリヤ２に連結部材２ａｔ介し
て取り付けた油圧シリンダ１０によって上下に駆動され
るようになっている。

以上はトランスファマシン々どに用いられる一般的なマ
ニプレータの構造と共通しておυ、本案は次に述べるノ
・ンド４の構造に特徴をもつ。

ハンド４は、第２図以下に詳細會示すようにアーム３の
下端に取シ付けられたベースをもち、このベースはアー
ム３の下端に一体に固定された親ベース１１とこの親ペ
ース１１の下面側において、工作物掴み幅方向に摺動可
能に親ベース１１に取υ付けられた子ペース１２とから
成っているｃｔたハンド４は子ペース１２に取シ付けら
れた固定爪１４と、前記移動爪スライド１３に取り付け
られて前記固定爪１４とと４に工作物を掴むことができ
る移動爪１５とを備えている。

前記工作物掴み幅方向、すなわち子ペース１２が親ベー
ス１１に対して摺動する方向は、移動爪１５と固定爪１
４とで工作物を掴む際の工作物幅方向となるが、この実
施例ではキャリヤ２の走行方向と同じである。

前記親ベース１１の裏面には、４対のガイドバー支持枠
１６が固定され、このガイドバー支持枠１６に工作物掴
み幅方向（以後掴み幅方向と略すをなすガイドバー１７
がそれぞれ固定されている。

一方、子ペース１２の上面には、前記ガイドバー１７′
ｔ−それぞれ挿通させる４個のガイドブロック１８が固
定されておシ、子ベース１２は、このガイドブロック１
８と前記ガイドバー１７との嵌合によって親ベース１１
に掴み幅方向に摺動可能に支持されている。

また、親ベース１１の裏面には減速機付の小型のモータ
１９が設置され、このモータ１９の出力軸にはねじ軸２
０が一体に固定されている。−男子ペース１２の上面に
は前記ねじ軸２０と螺合するめねじブロック２１が固定
されている。また、前記ねじ軸２０には外周に所定間隔
をおいて形成された複数の溝２２＆を有する溝付円板２
２が固定されおり、この溝付円板２２が回転したとき前
記溝２２＆の通過を検知する篩通過検知装置２３が親ベ
ース１１に取シ付けられている。前記めねじブロック２
１にはねじ軸２０ｔ−囲う円筒状の力／＜　−２４が取
９付けられている。

また、子ベース１２の裏側には、対向する一対のガイド
レール２５が掴み幅方向に沿って固定されており、この
ガイドレール２５にローラ溝２５ｇが形成されている。

前記移動爪スライド１３は、対向するガイドレール２５
０間にあり、その両側面にそれぞれ２個づつ取シ付けた
ローラ２６が前記ローラ溝２５αに嵌って、掴み幅方向
に摺動可能に子ベース１２に支持されている。

また、子ベース１２の裏面には減速機付の小型のモータ
２７が設置され、このモータ２７の出力軸にはねじ軸２
８が一体に固定されている。一方、移動爪スライド１３
には、前記ねじ軸２８と螺合するめねじブロック１３α
が一体に形成されている。

また、前記ねじ軸２８には、外周に所定間隔をあけて形
成した複数の溝２９αを有する溝付円板２９が固定され
ておシ、この溝付円板２９が回転したとき、該＄　２９
ａの通過を検知する篩通過検知装置３０が子ベース１２
側に取り付けられている。

前記固定爪１４は、板状をなしておシ、子ベース１２に
固定されたピン３１に固定爪１４のボス部１４αが枢着
されて出れ下がっておシ、掴み幅方向の垂直面内で回動
可能とされている・また）この板状の固定爪１４には、
下端にけあご１４ｃが形成されていると共に、中間部に
上下方向に長い案内１１９１４Ａが２列あけられている
ｃ３２はクランパで、このクランパ３２は、このクラン
パ３２に取り付けた保合部、すなわち、４個のローラ３
３が前記２列の案内溝１４ｋにそれぞれ２個づつ嵌合す
ることによシ、固定爪１４上を上下に摺動可能にされて
いる。

また、子ベース１２の固定爪側端部には、シリンダ支持
台３４が固定されておシ、このシリンダ支持台３４にク
レビス量の油圧シリンダ装置３５のシリンダ餉が取シ付
けられ、掴み幅方向の垂直面内で回動可能にされている
。この油圧シリンダ装置３５のピストンロンド３５αの
先端は前記クランパ３２のブラケット部３２８にピンで
連結されている。油圧シリンダの代わシにエアシリンダ
その他の流体圧シリンダを使用することも可能であるＯ
また、子ベース１２の固定爪側端部に固定したブラケッ
ト３６に螺合した調整ねじ３６αの端面と固定爪１４の
ピン３１側近傍との間には圧縮はね３７が設けられ、固
定爪１４ｔ−閉じる方向、すなわち第４図において反時
計方向に回動させるように付勢している。

前記移動爪１５は、移動爪スライド１３に固定されたピ
ン３８に移動爪１５のボス部１５ａが枢着されて垂れ下
がっておシ、前記固定爪１４と同様に掴み幅方向の垂直
面内で回動可能にされている。

１５ｂは移動爪１５０案内溝、１５Ｃはあご、３９はク
ランパ、３９ａはこのクランパ３９のブラケット部、４
０はローラ（保合部）でこれらの構造は固定爪１４側の
ものと同じである。クランパ３９のブラケット３９αに
は、固定爪１４側と同様にクレビス形の油圧シリンダ４
１のシリンダロッド４Ｃがピンで連結されているが、こ
の油圧シリンダ４１は、移動爪スライド１３に固定した
シリンダ支持台４２に取ｐ付けられている。

前記油圧シリンダ装置３５．４１のストロークは、ピス
トンロッド３５Ｇ、４１！の後退時（引込み時）におい
て、クランパ３２．３９のローラ（保合部）３３．４０
が固定爪１４あるいは移動爪１５の案内溝１４Ａ、１５
ｊの上端に当った後もさらに若干後退し得るものとされ
ている。また、移動爪スライド１３の上部に固定したば
ね支持部１３ｊと移動爪１５の上端との間には圧縮ばね
４３が設けられ、移動爪１５が閉じる方向、すなわち第
３図において時計方向に回動するようにこれを付勢して
いる。

なお、４４はねじ軸２８に対するカバーで、円筒状をな
しこのカバー４４は移動爪スライド１３のめねじブロッ
ク１３４１に取シ付けられている。

次に上記の如く構成された装置の動作について説明する
。

キャリヤ２は、マイクロコンピュータを内蔵する制御装
置の指示に従って油圧モータ７によりチェ７８を介して
駆動され、工作物のある所定位置においてリミットスイ
ッチによって停止する。

この時、固定爪１４および移動爪１５は第２図における
矢印（イ）、（ロ）の如く、開いた状態にある。

固定爪１４および移動爪１５を開く動作は、油圧シリン
ダ装置３５．４１のピストンロッド３５Ｇ１４１αを後
退させてクランパ３２．３９を上昇させ、クランパ３２
．３９のローラ３３．４０が案内溝１４Ａ、１５にの上
端に当った後もさらにクランパ３２．３９ｔ−引き寄せ
て、固定爪１４あるいは移動爪１５をそれぞれ圧縮ばね
３７．４３０反発力に抗してピン３Ｌ３８のまわりに回
動させることにより行われる。

続いて、移動爪スライド用のモータ２７によってねじ軸
２８を回転させ、このねじ軸２８と螺合するめねじブロ
ック１３αの部分を介して移動爪スライド１３を中央に
向って（第２図において矢印（ハ）方向）移動させる。

この場合、溝付円板２９も御装置に内蔵されたマイクロ
コンピュータがこの溝２９Ｇの通過数を計数して、ねじ
軸２８の回転色、したがって移動爪スライド１３の移動
量を計測し、工作物の幅に応じた所定の位置において、
減速、ブレーキを経て停止する。

続いて、子ベース移動用のモータ１９によってねじ軸２
０を回転させ、このねじ軸２０と螺合するめねじブロッ
ク２１を介して子ベース１２を掴み幅方向に移動させて
、固定爪１４を工作物の対応する端に合わせる。

この場合、溝付円板２２もねじ軸２０とともに回転する
ので、溝通過検知装置２３によって溝付円板２２の溝２
２！の通過を検知し、制御装置に内蔵されたコンピュー
タがこの溝２２αの通過数を計数して、ねじ軸２００回
転角、したがって子ベース１２の移動量を計測し、所定
の位置において、減速、ブレーキを経て停止するＣ 続いてシリンダ装置１０ｔ−作動させてアーム３を下降
させる。爪１４．１５は開い良状態にあるので、アーム
３の下降に従って、工作物の幅とほどよいスキマを保っ
た爪１４．１５の下端は、工作物の底面に届くように位
置する。

続いて、制御装置からの指令によ）、固定爪１４側およ
び移動爪１５側の油圧シリンダ装置３５．４１によって
、それぞれのクランノ＜３２．３９ｔ−降下させると、
まず、クランパ３２．３９のローラ３３．４０で案内溝
１４Ａ、１５ｂの上端部が拘束されて開となっていた固
定爪１４、および移動爪１５は、そのローラ３３．４０
０拘束力から解放され、したがって、圧縮ばね３７．４
３の反発力によって、固定爪１４および移動爪１″５が
それぞれ閉じる方向に回動して工作物を幅方向から軽く
掴む（第２図において、矢印（ホ）および矢印（へ））
Ｏなお、工作物を置いている台、またはパレットには、
あご１４Ｃ，１５１’の工作物下面への動きを許容する
だめの溝ないし空間が設けられている。そして、さらに
クランパ３２．３９が降下するとクランパ３２．３９の
下端面が工作物に当た夛、このクランパ３２．３９の下
端面と固定爪１４および移動爪１５のあご１４Ｃ％　１
５Ｃとの間で工作物を上下方向から強固に掴む。なお、
油圧シリンダ装置３５．４１は、クランパ３２．３９に
、降下させる際に、固定爪１４および移動爪１５ｆ：ビ
ン３１．３８を中心として閉じる方向に揺動させる力を
生ぜしめるので、よ）確実に工作物の把握を行う。

そして、把握後は、工作物を油圧シリンダ装置で強固に
クランプするものであるから、搬送中の工作物の安定性
がきわめて高く、搬送中に工作物のずれ落ちる危険はほ
とんど完全に回避されるＣまだ、固定爪１４と移動爪１
５とによる掴み幅は数値的に寸法合せされ、油圧シリン
ダ装置３５．４１によシ工作物を上下に強固にクランプ
する構造であるので、固定爪１４および移動爪１５に作
用する曲げモーメントはわずかであシ、シたがって一固
定爪１４および移動爪１５の厚みを薄く作ることができ
る。したがって、治具内の狭い中にも工作物を巧みに挿
入することができ、マニプレータの作業可能な領域が広
くなる。

以上の動作によりハンド４でワーク自動搬送装置やワー
ク置台上の工作物を掴むと、制御装置の指令によりアー
ム３が上昇して工作物を持ち上げる。

続いて、再び、子ベース移動用のモータ１９によってね
じ軸２０を回転させて、子ペース１２を掴み幅方向に移
動させ、工作＠をパレット反転機、あるいはワーク自動
搬送装置に運搬するだめの爪金体の芯合せｔ行うＣ 次いで、キャリヤ２がキャリヤ走行レール１上を走行し
て、パレット反転機、あるいはワーク自動搬送装置等の
所定位置に停止し、続いて、この工作物を、前記パレッ
ト反転機、あるいはワーク自動搬送装ｍ等に置かれたパ
レット４６上に置く。

この場合、すでに上記の爪金体の芯合せによって、工作
物の中心がパレットの中心と一致されているので、工作
物が正確にパレット上に置かれる。

このように工作物の中心とパレットの中心とを合わせる
自Ｉｆ説が可能なので、工作物の中心に向う斜め穴など
の加工を行う場合などに、工作機械の割出テーブルに設
置した上記バレン）ｔ−旋回させるのみで工作物にその
斜め穴加工を行う姿勢をとらせることができ、したがっ
てそのような斜め大加工を簡単に行うことができる。

工作物を開放する動作について説明すると、油圧シリン
ダ装置３５．４１のピストンロッド３５ｇ１４Ｃ’ｉ後
退させてクランパ３２．３９ｔ−上昇させれば、油圧シ
リンダ３５．４１のストロークの限界の少し手前で固定
爪１４および移動爪１５の案内＃１４ｂ、１５ｂの上端
にクランパ３２．３９のローラ３３．４０が当たり、さ
らに油圧シリンダ装置３５．４１のピストンロッド３５
α、４１αを引込めることにより、クランパ３２．３９
が固定爪１４あるいは移動爪１５にそれぞれビン３１．
３８を中心にして開き方向に回動させる力を及ぼし、固
定爪１４および移動爪１５は、圧縮ばね３７．４３を圧
縮して、工作物の幅よシ広く、かつ、両爪１４．１５の
下端のあご１４ｃ、　１５ｃが工作物から外れるように
開き、このようにして工作物を解放する。

上述のマニプレータにおいては、親ペースに設置された
モータによシ、ねじ軸を回転駆動して子ベースを所定位
置に移動させる構造によって工作物の中心をマニプレー
タのアームの中心に合わせる寸法合せ機能をもち、また
、子ベースに設置されたモータによりねじ軸を回転駆動
して移動爪スライドを、したがって移動爪を移動させる
構造によって、工作物の幅に合わせて爪の掴み−の調整
を行う寸法合せ機能金もつので、工作物を正確な位置に
おいて掴み、かつ、正確な位置において解放することが
できる。そして、子ベースの移動型および移動爪の移動
型は、それぞれねじ軸に固定した溝付円板の錦の通過を
計数する等の如くにねじ軸の回転ｍｔ制御するものであ
るので、工作物掴み幅寸法、工作物の中心合せ寸法が例
えばｌ　ｍｍ毎などの単位で数値的に変化させることが
でき、したがって、工作物を１１！類別に置く装置が並
べられる限シ、何種類の工作物でも、これを掴み搬送す
ることができる。そして、すべて自動で動く構造である
から、手作業による工作物の取付け、取外しから解放さ
れ、完全無人の工作物供給が可能となる。

なお、上記実施例は、爪が垂れ下がった懸垂型のマニプ
レータであるが、爪が上向き、あるいは横向きのマニプ
レータにも適用することができる。

この場合は、圧縮ばね３７の強さを爪を閉じさせるに充
分な強さにするか、あるいは、工作物を上方、あるいは
横方の位置で支える為の別な補助装＃を設けるとよいＣ なお、上記実施例においては、ベースが親ベース１１と
子ベースとから成るものであるが、単に一つのベースで
あってもよい。

また、移動爪スライド１３を摺動させる機構は、モータ
２７によってねじ軸２８を回転駆動して移動推進力を与
える機構に限らず、油圧シリンダを用いた機構その他の
機構によることもできる。

以上説明したように、本発明においては、固定爪および
移動爪のそれぞれの案内溝にクランパの保合部が係合し
て、クランパが固定爪および移動爪にそれぞれ上下に摺
動可能に取シ付けられ、また、クランパを昇降させる流
体圧シリンダ装置が設けられ、また、固定爪あるいは移
動爪を閉じる方向に付勢するばねが設けられ、さらに流
体圧シリンダ装置のストロークは、該シリンダ装置のピ
ストンロッドの後退時において、クランパの保合部が固
定爪あるいは移動爪の案内溝の上端に当った後も若干後
退するものである。したがって、固定爪および移動爪は
、流体圧シリンダ装置の動作に伴い、ばねとクランパの
ス）０−りと案内溝長さとの関係によって、巧妙な開閉
動作をなして、工作物を幅方向から軽く的確に掴み、そ
して、主な把握力は、り２ンパと爪のあごとにより上下
方向の強固な掴みによって与えられるので、箱状の工作
物であれば、種々の形状寸法の工作物を対象として掴む
ことができる。また、クランパと爪のあごとにより上下
方向に強固に掴むので、搬送中の工作物の安定性がきわ
めて高く、また、固定爪および移動爪の幅方向からの掴
み力は小さくてよいので、これらを薄く作ることができ
、したがって、治具内の狭い中にも工作物を巧みに挿入
することができ、マニプレータの作業可能な領域が拡大
される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のマニプレータの一実施例を示すもので、
第１図は正面図、第２図はハンド部分の拡大正面図、第
３図の左半分は第２図におけるＩＩＩｔ線断面図、右半
分は同じく第２図における１３−■−断面図、第４図は
第３図におけるｆｆ−ｆｆ線断面図、第５図は第２図に
おける■−ｖ線断面図、第６図は第２図におけるＶＩ−
Ｖｌ線断面図である。 ｌ・・・・・・キャリヤ走行レール、２・・・・・・キ
ャリヤ、３・・・・・・アーム、４・・・・・・ハンド
、１１・・・・・・親ペース、１２・・・・・・子ベー
ス、１３・・・・・・移動爪スライド、１３ｂ・・・・
・・ばね支持部、１４・・・・・・固定爪、１４α、１
５α・・・・・・ボス部、１４に、　１５Ａ・・・・・
・案内溝、１４Ｃ１１５Ｃ・・・・・・あご、１５・・
・・・・移動爪、１９．２７・・・・・・モータ、２０
，２８・・・・・・ねじ軸。 出願人　　株式会社新潟鉄工所 一 代理人　　弁理士　志賀正武　コｊ） ＼、ノ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. キャリヤ走行レール上を走行するキャリヤと、このキャ
   リヤに対し移動可能に取〕付けられたアームと、このア
   ームの一端に取り付けられたハンドとを備え、このハン
   ドは、アームの一端に取シ付けられたベースと、このベ
   ースに工作物掴み幅方向に摺動可能に取り付けられた移
   動爪スライドと、前記ベースに基端近傍が枢着され、か
   つ、基端側から先端側に向けて延長する長い案内溝を持
   ち、かつ、先端にあごを持つ板状の固定爪と、前記移動
   爪スライドに基端近傍が枢着され、かつ、基端側から先
   端側に向けて延長する長い案内ＩＩを持ち、かつ、先端
   にあごを持つ板状の移動爪と、固定爪および移動爪のそ
   れぞれの案内溝に保合部が係合して該案内溝方向に摺動
   可能に固定爪および移動爪にそれぞれ取）付けられたク
   ランパと、一端側が前記ベース、および前記移動爪スラ
   イドにそれぞれ枢着され、他端が固定爪側のクランパお
   よび移動爪側のクランパにそれぞれ枢着された流体圧シ
   リンダ装置と、前記固定爪および移動爪をそれぞれ枢着
   軸を中心として閉じる方向に付勢する固定爪用、および
   移動爪用のばねとを備え、かつ、前記流体圧シリンダ装
   置のストロークは、シリンダロッドの後退時において、
   クランパの保合部が固定爪あるいは移動爪の案内溝の上
   端に当った後もさらに後退し得るものであることを特徴
   とするマニプレータ。