JPS6111752B2 - - Google Patents

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。

パレツト交換式マシニングセンタなどを主な構
成要素としたフレキシブ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ツトに固定してこれを工
作機械の工作物テーブルに取に付け、また加工済
の工作物をパレツトごと工作機械から取り出し、
かつ工作物をパレツ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、工作物をパレツト
に取り付けたり、パレツトから取り外したり、あ
るいは工作物のパレツトへの取り付け姿勢を反転
させたりする作業は手作業によつて行つていた。
なお、大量生産を行うトランスフアマシンにおい
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
とするものであるし、また、軸状の工作物に対象
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、工作物の掴む爪の部分を手
作業で取り換える必要があつた。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く限定
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。

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において、精度の高い寸
法合せ動作を行うことにより多種類の形状寸法の
工作物を掴んでハンドリングすることのできるマ
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図面に従つて説明す
る。

第１図に示すように本発明のマニプレータは、
水平なキヤリヤ走行レール１上に走行するキヤリ
ヤ２と、このキヤリヤ２に上下動可能に取り付け
られたアーム３と、このアームの下端に取り付け
られたハンド４とを備えている。

前記キヤリヤ走行レール１は、両側の支柱５
と、中間手柱６とに水平に支持されており、図示
は省略したが、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つて設け
られている。

前記キヤリヤ２は、油圧モータ７によりチエン
８を介して駆動されてキヤリヤ走行レール１上を
走行する。図示は省略したが、このキヤリヤ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り、これらの停止位置
には、減速用および停止用の１対のリミツトスイ
ツチがキヤリヤ走行レール１側に取り付けられ、
これに対応する減速用ドクおよび停止用ドクがキ
ヤリヤ２側に取り付けられている。そして、上記
リミツトスイツチの選択で、キヤリヤ２は指定さ
れた位置を判断し、減速し、停止リミツトスイツ
チにより位置決めノツチの前進を指令して正確に
位置決めされている。

前記アーム３は、キヤリヤ２に設けられたガイ
ドローラ９によつて案内され、キヤリヤ２に連結
部材２ａを介して取り付けた油圧シリンダ１０に
よつて上下に駆動されるようになつている。

以上はトランスフアマシンなどに用いられる一
般的なマニプレータの構造と共通しており、本案
は次に述べるハンド４の構造に特徴をもつ。

ハンド４は、第２図以下に詳細を示すように、
アーム３の下端に固定された親ベース１１と、こ
の親ベース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に取り付けられた
子ベース１２と、この子ベース１２に前記工作物
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１３と、子ベース１２に取り付けられた固
定爪１４と、前記移動爪スライド１３に取り付け
られた前記移動爪１４とともに工作物４５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、すなわち子ベース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１４とで工作物を掴む際の工作物幅
方向となるが、この実施例ではキヤリヤ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、子ベース１２の上面には、前記ガイ
ドバー１７をそれぞれ挿通させる４個のガイドブ
ロツク１８が固定されており、子ベース１２は、
このガイドブロツク１８と前記ガイドバー１７と
の嵌合によつて親ベース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２０が一体に固定されている。一方
子ベース１２の上面には前記ねじ軸２０と螺合す
るめねじブロツク２１が固定されている。また、
前記ねじ軸２０には外周所定間隔をおいて形成さ
れた複数の溝２２ａを有する溝付円板２２が固定
されており、この溝付円板２２が回転したとき、
前記溝２２ａの通過を検知する溝通過検知装置２
３が親ベース１１に取り付けられている。前記め
ねじブロツク２１にはねじ軸２０を囲う円筒状の
カバー２４が取り付けられている。

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が掴み幅方向に沿つて固定され
ており、このガイドレール２５にローラ溝２５ａ
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の間にあり、その両側
面にそれぞれ２個づつ取り付けたローラ２６が前
記ローラ溝２５ａに嵌つて、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２８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ツク１３ａ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
間隔をおいて形成した複数の溝２９ａを有する溝
付円板２９が固定されており、この溝付円板２９
が回転したとき、該溝２９ａの通過を検知する溝
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、板状をなしており、子ベー
ス１２に固定されたピン３１に固定爪１４のボス
部１４ａが枢着されて垂れ下がつており、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
案内溝１４ｂが２列平行にあけられている。３２
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４個のローラ３３が前記２列
の案内溝１４ｂにそれぞれ２個づつ嵌合すること
により、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の固定爪側端部の上面に
は、シリンダ支持台３４が固定されており、この
シリンダ支持台３４にクレビス型の油圧シリンダ
装置３５のシリンダ側が取り付けられ、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のピストンロツド３５ａの先端
は前記クランパ３２のプラケツト部３２ａにピン
で連結されている。

また、子ベース１２の固定爪側端部に固定した
ブラケツト３６に螺合した調整ねじ３６ａの端面
と固定爪１４のピン３１側近傍との間には圧縮ば
ね３７が設けられ、固定爪１４を閉じる方向、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
着されて垂れ下がつており、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１５の案内溝、１５ｃはあ
ご、３９はクランパ、３９ａはこのクランパ３９
のブラケツト部、４０はローラでこれらの構造は
固定爪１４側のものと同じである。クランパ３９
のブラケツト３９ａには、固定爪１４側と同様に
クレビス形の油圧シリンダ装置４１のピストンロ
ツド４１ａがピンで連絡されているが、この油圧
シリンダ装置４１は、移動爪スライド１３に固定
したシリンダ支持台４２に取り付けられている。
また、移動爪スライド１３の上部に固定したばね
支持部１３ｂ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４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
のめねじブロツク１３ａに取り付けられている。

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。

キヤリヤ２は、マイクロコンピユータを内蔵す
る制御装置の指示に従つて油圧モータ７によりチ
エン８を介して駆動され、工作物のある所定位置
においてリミツトスイツチによつて停止する。

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する。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のピストンロツド３５ａ，
４１ａ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１４ｂ，１５ｂの上端に当つた後もさらにク
ランパ３２，３９を引き寄せて、固定爪１４ある
いは移動爪１５を、それぞれ圧縮ばね３７，４３
の反発力に抗してピン３１，３８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によつ
てねじ軸２８を回転させ、このねじ軸２８と螺合
するめねじブロツク１３ａの部分を介して移動爪
スライド１３を中央に向つて（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
もねじ軸２８とともに回転するので、溝通過検知
装置３０によつて溝付円板２９の溝２９ａの通過
を検知し、制御装置に内蔵されたマイクロコンピ
ユータがこの溝２９ａの通過数を計数して、ねじ
軸２８の回転角、したがつて移動爪スライド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によつて
ねじ軸２０を回転させ、このねじ軸２０と螺合す
るめねじブロツク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によつて溝付円板２２の溝２２ａの通過を
検知し、制御装置に内蔵されたコンピユータがこ
の溝２２ａの通過数を計数して、ねじ軸２０の回
転角、したがつて子ベース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。

続いてシリンダ装置１０を作動させてアーム３
を下降させる。爪１４，１５は開いた状態にある
ので、アーム３の下降に従つて、工作物の幅とほ
どよいスキマを保つた爪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り、固定爪１
４側および移動爪１５側の油圧シリンダ装置３
５，４１によつて、それぞれのクランパ３２，３
９を降下させると、まず、クランパ３２，３９の
ローラ３３，４０で案内溝１４ｂ，１５ｂの上端
部が拘束されて開となつていた固定爪１４、およ
び移動爪１５は、そのローラ３３，４０の拘束力
から解放され、したがつて、圧縮ばね３７，４３
の反発力によつて、固定爪１４および移動爪１５
がそれぞれ閉じる方向に回動して工作物の幅方向
から軽く掴む（第２図において、矢印ホおよび矢
印ヘ。なお、工作物４５を置いている台、または
パレツト４６には、あご１４ｃ，１５ｃの工作物
下面への動きを許容するた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３２，３
９が降下するとクランパ３２，３９の下端面が工
作物４５に当たり、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１４
ｃ，１５ｃ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を降下させる際に、固定爪１４
および移動爪１５をピン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
り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。

また、固定爪１４と移動爪１５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３
５，４１により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り、した
がつて、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。したがつて、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
置上や、ワーク置台上の工作物４５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
よつてねじ軸２０を回転させて、子ベース１２を
掴み幅方向に移動させ、工作物をパレツト反転
機、あるいはワーク自動搬送装置等に運搬するた
めの爪全体の芯合せを行う。

次いで、キヤリヤ２がキヤリヤ走行レール１上
を走行して、パレツト反転機、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、前記パレツト反転機、あるいはワーク
自動搬送装置等に置かれたパレツト４６上に置
く。

この場合、すでに上記の爪全体の芯合せによつ
て、工作物の中心がパレツトの中心と一致されて
いるので、工作物が正確にパレツト上に置かれ
る。このように工作物の中心とパレツトの中心と
を合わせる自動着脱が可能なので、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パレツトを旋
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、したがつてそのような
斜め穴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のピストンロツド３５
ａ，４１ａを後退させてクランパ３２，３９を上
昇させれば、油圧シリンダ装置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の案内溝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のピストンロツド３
５ａ，４１ａを引込めることにより、クランパ３
２，３９が固定爪１４あるいは移動爪１５にそれ
ぞれピン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
より広く、かつ、両爪１４，１５の下端のあご１
４ｃ，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。

以上説明したように、本発明によれば、親ベー
スに設置されたモータにより、ねじ軸の回転駆動
して子ベースを所定位置に移動させる構造によつ
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、したがつて移動爪を移動させる
構造によつて、工作物の幅に合わせて爪の掴み幅
の調整を行う寸法合せ機能をもつので、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
移動量および移動爪の移動量は、それぞれねじ軸
に固定した溝付円板の溝の通過を計数する等の如
くにねじ軸の回転量を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１mm毎などの単位で数値的に変化させることが
でき、したがつて、工作物を種類別に置く装置が
並べられる限り、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。

【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
_１−_１線断面図、右半分は同じく第２図におけ
る_２−_２線断面図、第４図は第３図における
−線断面図、第５図はガイドバー支持枠の上
端部分を水平に切断して下に見た断面図、第６図
はガイドレールの上部を水平に切断して下に見た
断面図である。 １……キヤリヤ走行レール、２……キヤリヤ、
３……アーム、４……ハンド、１１……親ベー
ス、１２……子ベース、１３……移動爪スライ
ド、１４……固定爪、１５……移動爪、１９，２
７……モータ、２０，２８……ねじ軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水平なキヤリヤ走行レール上を走行するキヤ
   リヤと、このキヤリアに上下動可能に取り付けら
   れたアームと、このアームの下端に取り付けられ
   たハンドとを備え、このハンドは、アームの下端
   に固定された親ベースと、この親ベースの下端側
   において、工作物掴み幅方向に摺動可能に親ベー
   スに取り付けられた子ベースと、この子ベースに
   前記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、子ベースに取り付けられた
   固定爪と、前記移動爪スライドに取り付けられて
   固定爪とともに工作物を掴むことができる移動爪
   とを備え、前記子ベースは、親ベースに設置され
   たモータにより回転駆動されるねじ軸によつて前
   記工作物掴み幅方向の移動推進力を与えられるよ
   うにされており、かつ、このねじ軸の回転数を計
   数して子ベースの前記工作物掴み幅方向移動位置
   を制御するようにされており、前記移動爪スライ
   ドは、子ベースに設置されたモータにより回転駆
   動されるねじ軸によつて前記工作物掴み幅方向の
   移動推進力を与えられるようになされており、か
   つ、このねじ軸の回転角を計数して移動爪スライ
   ドの前記工作物掴み幅方向移動位置を制御するよ
   うにされたことを特徴とするマニプレータ。