JPS6043265B2

JPS6043265B2 - 工作機械用フレキシブルロ−ダ装置

Info

Publication number: JPS6043265B2
Application number: JP3376981A
Authority: JP
Inventors: 正晴田島
Original assignee: Ikegai Corp
Current assignee: Ikegai Corp
Priority date: 1981-03-11
Filing date: 1981-03-11
Publication date: 1985-09-27
Also published as: JPS56152553A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、工作機械における工作機械への素材の供給と
、加工完了後の工作物の搬出とを行なわせるためのフレ
キシブルロータ装置に関するものである。

工作機械への素材の供給及び加工完了後の工作物の搬出
を自動化して連続的な加工作業を行なえるようにするた
めに一般の産業用ロボット等が使用されているが、これ
には次ぎのような欠点があつた。

すなわち、従来の産業用ロボット等においてはロボット
の手首とハンドの運動を防止し、手首２１が単独で作動
できるようにするために、アーム先端の手首付近に差動
歯車機構を内蔵させていた。そのため、手首付近の機構
が複雑、大形且つ大重量となり、作業性、安全性及び信
頼性の点で問題があつた。本発明は、従来の産業用ロボ
ット等における上記の欠点に鑑がみ、作業性が良く、安
全性が高く、しかも、信頼性の高い工作機械用フレキシ
ブルローダ装置を得ることを、その目的とするものであ
る。

本発明においては、このこの目的を達成するために、ア
ーム先端の手首附近に、差動歯車機構を用いることなく
、手首の単独作動を可能とさせるような機構を内蔵した
ことを特徴とするものである。

以下、本発明を添付図面の第１〜５図に基づいて説明す
る。

本発明によるフレキシブルローダ装置１は、工作機械、
例えば、旋盤の主軸台の近傍において、旋盤上あるいは
他の適当な基礎の上に設置されるベースの上に載設され
るものであるが、図示する実施例は、旋盤の主軸台上に
載設した場合を示すものである。

チャック３を先端に有する主軸を回転可能に支承する主
軸台５の上にベース６がボルトによつて固定してあり、
こベース６には、スライド７及び８を主軸軸線９と平行
な方向に案内する案内部材１０が設けられており、スラ
イド７，８の一端に６はサーボモータ１１，１２及びこ
れからの出力を変速して伝達するためのギアボックス１
３が取り付けられており、また、ギアボックス１３の下
側には、ボールスクリュー等のねじ１４と、それにかみ
合うナット１５とが取り付けられている。

ね・じ１４はベース６に固着されたサーボモータ１６に
よつて回転されるようにしてあり、これによつて、スラ
イド７，８はサーボモータ１６の回転によつて前後進さ
せることができるようになつている。スライド７，８の
他端には、スライド７の軸線１７を中心としてアーム１
８をその基端部において回動自在に支持する部材１９が
取り付けられている。アーム１８の先端には、軸線９，
１７に平行な軸線２０を中心として回動自在な手首２１
が設けられており、更に、この手首２１には、軸線２０
と直交する軸線２２を中心として回動自在なハンド２３
が取り付けられている。このハンド２３には、シリンダ
２４及びこれに連結されたリノンク装置によつて開閉さ
れる一対のフィンガ２５が取り付けられている。アーム
１８は支持部材１９に固定されたサーボモータ２６によ
つて回動させられるようにしてあり（この機構について
は、第３及び第４図に基づいて後述する）、また、手・
首２１及びハンド２３は、ギアボックス１３、スライド
７，８及びアーム１８の内部に配置した軸、歯車、チェ
ーン等の要素を組み合わせて形成した伝動系統を介して
スライド７，８の一端部に取付けられた前述のサーボモ
ータ１１及び１２に・よつて駆動される。次に、このた
めの伝動系統の構成を第２図について説明する。

サーボモータ１１の出力軸は、減速歯車箱５１を介して
ギアボックス１３内の歯車５２と連結されており、この
歯車５２は、スライド７内を貫通する軸５３の一端に取
り付けられた歯車５４とかみあつている。一方、サーボ
モータ１２の出力軸は、減速歯車箱５５を介してギアボ
ックス１３内の歯車５６ど連結されており、この歯車５
６は、中空軸５７の一端に取り付けられた歯車５８とか
みあつている。なお、軸５３と中空軸５７とは同心に配
置されていて、前者５３が後者５７の中空部を貫通する
ようにしてある。軸５３及び中空軸５７の他端（アーム
１８の内部根本部分に位置する）には、それぞれ、第１
のスプロケット５９及び第２のスプロケット６０が取り
付けられている。第１及び第２のスプロケット５９及び
６０は、それぞれ、アーム１８の下端の軸線２０の上に
配置した第３及び第４のスプロケット６１及び６２と、
アーム１８内部に配置したチェーン６３及び６４を介し
て連結されている。すなわち、第３のスプロケット６１
は、軸線２０を中心として回動可能に支承された中空軸
６５の一端に取り付けられており、中空軸６５の他端に
は、前述の手首２１が取り付けられている。また、第４
のスプロケット６２は、中空軸６５の中空部に同心に配
置された回転可能な軸６６の一端に取り付けられており
、この軸６６の他端には、かさ歯車６７が取り付けられ
ている。このかさ歯車６７は、軸線２０に対して垂直な
軸心２２を中心として回転可能な軸６６の一端に設けら
れたかさ歯車６９とかみ合つている。軸６６の他端には
、前述のハンド２３が取り付けてある。なお、手首２１
には前述のシリンダ２４が取付けられており、そのピス
トンロッドが軸６８の中空部を通つて伸びており、この
ピストンロッドはフィンガ２５のリンク装置３０に連結
されている。以上の伝動系統の構成によつて、サーボモ
ータ１１及び１２を作動させることによつて、手首２１
及びハンド２３を、それぞれ、軸線２０及び２２の回り
に回動させることができることは明らかである。ところ
で、サーボモータ１２を停止したままサーボモータ１１
だけを作動させて手首２１を軸線２０の回りに回動させ
ると、かさ歯車６７及び６９によつて遊星歯車機構が形
成されているので、ハンド２３も回動（軸線２２を中心
とする自転）してしまうこととなる。すなわち、かさ歯
車６７は固定状態にあり、これとかみ合うかさ歯車６９
は、手首２１と一諸に公転するので、かさ歯車６９には
自転も生じ、これと一体のハンド２３も回動してしまう
のである。従つて、手首２１だけ回転させてハンド２３
を相対的に回転しないようにさせるためには、サーボモ
ータ１１の作動と同時にサーボモータ１２をも作動させ
、軸６６を中空軸６５と同一方向に同一回転速度で回転
させればよいこととなる。こうすることによつて、かさ
歯車６７とかさ歯車６９との間に相対回転を生じさせな
いようにすることができるので、ハンド２３を回動させ
ないようにすることができる。これによつて動作は単純
になり、操作性が良くなる。また、第１のスプロケット
５９と、第３のスプロケット６１との間の回転速度比は
、第２のスプロケット６０と第４のスプロケット６２と
の間の回転速度比と等しくなるように構成する（すなわ
ち、最も簡単にするには、４個のスプロケットの歯数を
等しくすれば良い）。これによつて、両スプロケット５
９及び６０を停止させたままの状態においてアーム１８
を軸線１７を中心として回動した時に生ずる従動側のス
プロケット６１及び６２の回転を等しくさせることがで
きるので、アーム１８の回動の際に手首２１及びハンド
２３の相対運動を生じさせないようにすることができる
。更に、減速歯車箱５１及び５５の減速比を同一にし、
歯車５２と歯車５４との間の歯車比と、歯車５６と歯車
５８との間に歯車比とを等しくなるように構成する。こ
のようにすることによつて、サーボモータ１１を駆動す
る時に、必ずサーボモータ１２にも同一方向に同一パル
ス数を与えれば、軸６６と中空軸６５とは同一回転を行
ない、手首２１とハンド２３との間に相対回転を生じさ
せないようにすることができる。このために、本発明装
置においては、ここには詳細に説明されない制御装置が
備えられるものとする。次に、第３図及び第４図に基づ
いてアーム１８の旋回駆動装置を説明する。

アーム１８には、軸線１７と平行な軸を有する第１のピ
ボット８１が回転可能に組み込まれており、このピボッ
ト８１の端部には、ナット組立体８が取り付けられてい
る。

一方、アーム１８を支持する支持部材１９には、軸線１
７と平行な軸を有する第２のピボット８３が回転可能に
組み込まれており、このピボット８３の端部にはブラケ
ット８４を介してアーム１８を回動するためのサーボモ
ータ２６が取り付けられている。サーボモータ２６の軸
には、ナット組立体８２のナット８２ａとかみ合うねじ
８５が固着されている。従つて、サーボモータ２６を回
転させると、ねじ８５が回転し、ナット組立体８２を介
してアーム１８を軸線１７を中心として回動することが
できる。このような構成とすることによつて、アーム１
８の駆動機構を小型化することができるので、本発明に
よるロータ装置を工作機械のスプラッシュガード４内に
配置しても、操作性、作業性を害することはない。次に
、第５Ａ図〜第５Ｋ図に基づいてこのロータ装置の作用
を説明する。第５Ａ図〜第５Ｋ図は、第２図に示すフレ
キシブルローダ装置が、スプラッシュガード内で主軸・
台上に載設されている状態の側面を概略的に示したもの
である。

まず、第５Ａ図は、ロータ装置が作動を開始する前の状
態を示す。この状態からスプラッシュガード４が開かれ
る。そのためには、アーム１８先端のフィンガ２５と、
スプラッシュガード４の係合部材（図示しない）とを係
合させて、、アーム１８を軸線１７方向に移動させれば
良い。もつとも、スプラッシュガード開閉専用のエアシ
リンダを別に設けてこれによつて開くようにしても良い
。次いで、アーム１８を中間位置にもどす。次いで、手
首２１を軸線２０の回りに時計方向に回転させると共に
フィンガ２５をシリンダ２４及びリンク機構３０を介し
て開き、次いで、アーム１８をチャック３に保持された
工作物２７に近づくように軸線１７の回りに（反時計方
向に）回動した後、アーム１８を軸線１７に沿つて後退
させ、フィンガ２５を閉じさせることによつて加工完了
後の工作物２７をつかむ（第５Ｂ図）。フィンガ２５が
工作物２７をつかむと、チャック３を開く信号が発せら
れ、チャック３のつめが開かれ、次いで、アーム１８を
軸線１７に沿つて前進させると、工作物２７はチャック
３から取りはずされる。次いで、アーム１８を軸線１７
の回りに時計方向に回動すると共に手首２１軸線２０の
回りに反時計方向に回動して第５Ｃ図の状態にする。次
いで、ハンド２３を軸線２２の回りに９０る回転して第
５Ｄ図の状態とし、更に、手首２１を軸線２０の回りに
回動して、第５Ｅ図に示すように、工作物２７をフラッ
トコンベヤ２８上に位置させ、フィンガ２５を開いて手
首２１を第５Ｆ図の状態にもどす。これによつて、工作
物２７はコンベヤ２８の上に置かれる。次いで、アーム
１８を軸線１７に沿つて前進させてコンベヤ２８上の素
材２９に近接させ、これを第５Ｇ図に示すようにつかむ
。次いで、手首２１及びハンド２３を、それぞれ、軸線
２０及び２２の回りに回動して第５Ｈ図のように持ち上
げ、更に、手首２１を軸線２０の回りに回転して第５１
図の状態とし、次いで、アーム１８を軸心１７の回りに
回動して第５Ｊ図に示すように素材２９をチャック３の
前方に位置させる。次いで、アーム１８を軸線１７に沿
つて後退させ、素材２９をチャック３内に入れて、チャ
ックのつめを閉じてこれをつかませる。その後は、フィ
ンガ２５を開き、素材２９はチャック３に保持させたま
ま、アーム１８を、−第５Ｋ図に示すように、軸線１７
の方向に初期の位置にもどす。その際にスプラッシュガ
ード４を閉じる。これによつて、素材２９は加工可能な
状態になる。以上の説明から明らかであるように、本発
明によるフレキシブルローダ装置は、手首を単独回転さ
せる際に生じるハンドの相対運動を、特定の回転比を有
する伝動系統構成とサーボモータの制、御によつて防止
することができるので、アームの構造が簡潔、軽量にな
り信頼性及び安全性が向上するとともに、特に手首付近
の大きさを小型化できることと相待つて、作業性がきわ
めて良好になる。

また、アームの回動装置が小型化、簡素化されているの
で、作業性並びに安全性をよソー層向上させることがで
きる。また、ハンド２３を軸線２２の回りに９０ー回転
することができるので、第５Ａ図〜第５Ｋ図に示したよ
うに、円筒形状の工作物の場合には、フラットコンベア
２８の上に垂直に立てた工作物（素材）２９をフィンガ
ー２５によつてつかんでチャックに所定どおり保持させ
ることができ、また、加工後は、フラットコンベア２８
の上に、垂直に立てることができる。

従つて、従来のように、■ブロック等を使用して円筒形
状の工作物（素材）を支持する必要がない。更に、ハン
ド２３は、軸線２２の回りに１８０）回転させることも
できるので、フィンガー２５によつてつかんだ工作物を
、チャックから取りはずして反転し、再度チャックに取
り付けるようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるロータ装置の斜視図、第２図は第
１図に示すロータ装置の縦断正面図、第３図はアーム駆
動機構を示す正面図、第４図は第３図の■−■線に沿う
断面図、第５図Ａ〜第５図Ｋはそれぞれ本発明によるロ
ータ装置の動作の各段階における状態を概略的に示す図
である。１・・・・・・フレキシブルローダ装置、５・・・・・
主軸台、６・・・・・・ベース、７，８・・・・・・ス
ライド、９・・・主軸軸線、１０・・・・・・案内部材
、１１，１２・・・・・・サーボモータ、１３・・・・
・・ギアボックス、１４・・・・・・ねじ、１５・・・
・・・ナット、１６・・・・・・サーボモータ、１７・
・・・・・軸線、１８・・・・・・アーム、１９・・・
・・・支持部材、２０・・・・軸線、２１・・・・・・
手首、２２・・・・・・軸線、２３・・・・・・ハンド
、２４・・・・シリンダ、２５・・・・フィンガ、２６
・・・・・・サーボモータ、２７・・・・・・工作物、
２８・・・・・・フラットコンベア、２９・・・・・・
素材、５１・・・・・・減速歯車箱、５２・・・・・・
歯車、５３・・・・・軸、５４・・・・・・歯車、５５
・・・・・・減速歯車箱、５６・・歯車、５７・・・・
・・中空軸、５８・・・・・・歯車、５９，６０，６１
，６２・・・・・スプロケット、６３，６４・・・・・
・チェーン、６５・・・・・・中空軸、６６・・・軸、
６７・・・・・・かさ歯車、６８・・・・・・軸、６９
・・・・・・かさ歯車、８１・・ゼボツト、８２・・・
・・・ナット組立体、８３・・・ゼボツト、８４・・・
・・・ブラケット、８５・・・・・ねじ。

Claims

【特許請求の範囲】１工作機械への素材の供給と加工完了後の工作物の搬
出とを行なわせるフレキシブルローダ装置において、中
空のスライド７をベース６に前記工作機械の主軸軸線方
向に摺動自在に設け、このスライド７の一端部にアーム
１８の基端部を前記主軸軸線と平行な軸線１７の回りに
回動自在に支持すると共に他端部に減速歯車箱５１、５
５を固定し、かつ前記スライド７の中空部の中に回転可
能に回転可能に中空軸５７を組込み、この中空軸５７の
中空部の中に回転可能に軸５３を組込み、前記中空軸５
７に固定された第２のスプロケット６０及び前記軸５３
に固定された第１のスブロケット５９を設け、また、ア
ーム１８の他端部には前記軸線１７と平行な軸線２０の
回りに回動自在に手首２１を取付けると共に、手首２１
にはこの軸線２０と垂直な軸線２２の回りに回動自在に
ハンド２３を取付け、更に、手首２１にはこれを回動さ
せるために第１のスプロケット５９に対応した第３のス
プロケット６１を取付けると共に、ハンド２３にはこれ
を回動するために第２のスブロケット６０に対応した第
４のスプロケット６２をそれぞれ取付け、また第１のス
プロケット５９と第３のスプロケット６１との径が等し
く、また、第２のスプロケット６０と第４のスプロケッ
ト６２との径が等しくなるようにし、かつ、第１のスプ
ロケット５９と第３のスプロケット６１及び第２のスプ
ロケット６０と第４のスプロケット６２を、それぞれ相
互作動的に連結して成ることを特徴とするフレキシブル
ローダ装置。２手首２１を回動させるための第３のスプロケット６
１と、ハンド２３を回動させるための第４のスプロケッ
ト６２とを同一軸線に同心的に位置させ、手首２１の回
動時にはハンド２３も手首２１と同一方向へ同一量だけ
回動させることによつて両者の相対位置関係を常に一定
に保たせると共にハンド２３を手首２１の回動と無関係
に回動させる制御装置を備えた特許請求の範囲第１項記
載のフレキシブルローダ装置。３アーム１８を主軸軸線と平行な軸線１７の回りに回
動自在に支持する支持部材１９を設け、前記アーム１８
には前記軸線１７と平行な軸線の回りに回転可能に第１
のピポット８１を組込み、前記支持部材１９には前記軸
線１７と平行な軸線の回りに回転可能に第２のピポット
８３を組込み、この第２のピポット８３の端部に前記ア
ーム１８を回動するサーボモータ２６を取付けると共に
、このサーボモータ２６によつて駆動されるねじ軸８５
を第１のピポット８１の端部に取付けられたナット取付
け部材８２のナット８２ａにかみ合わせた特許請求の範
囲第１又は２項記載のフレキシブレローダ装置。