JPH059888U - ハンドリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 エアシリンダ132 により回転自在継手134 を
介してロッド135 を引上げると、連結ピン137 によりロ
ーラ取付筒123 が上昇し、取付筒123 に軸支されたクラ
ンプローラ124 も上昇する。ローラ124 により各チャッ
ク121 の開き用カム面127 を内側に押圧し、チャック12
1 の先端をピン122を支点に開き方向に回動し、ワーク
Ｗの被把持部ａを解放する。エアシリンダ132 によりロ
ーラ取付筒123 を下げると、取付筒123 に取付けられた
クランプローラ124 も下降する。ローラ124 は各チャッ
ク121 の閉じ用カム面126 を内側に押圧し、一対のチャ
ック121 はピン122 を支点に閉じ方向に回動し、ワーク
Ｗの被把持部ａをクランプする。ワークＷをクランプし
たチャック121 は、エアモータ112 からギア列を経て出
力された回転力により回転する回転主軸103 と一体に回
転する。 【効果】 重量のあるワークＷを強力に把持して回転す
る作業に適する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば精密鋳造の型成形工程で行われる砂付け作業（シェルコーテ ィング）用ロボット等で使用され、ワークを把持して回転する場合に適するハン ドリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、一般に使用されているクランプ機構は、図６に示されるように、平行に 設けられたガイド１により一対のチャック２を、共通の電動モータ３により駆動 される右ねじ４および左ねじ５により、相互に接近する方向に移動してワークＷ を把持するとともに、相互に離間する方向に移動してワークＷを解放するように している。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

この従来のクランプ機構は、ワークの一側で大形かつ重量のある機構を構成す るため、回転時に自重の偏りによる回転むら、負荷トルクのむらが生ずる問題が あり、必要とされる回転速度によっては、重量のあるワークを確実に把持して回 転するハンドリング装置に適用できない場合がある。また、一対のチャックを空 圧で直接作動する場合は把持力が小さく、この点でも重量ワークを把持して振回 すハンドリング装置には適さない。

【０００４】 本考案は、このような点に鑑みなされたもので、ワークを中心にコンパクトに 構成されて回転時に偏荷重が発生しにくいとともに、ワークを強力に把持でき、 重量のあるワークを確実に把持して回転する作業に適するハンドリング装置を提 供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

請求項１の考案は、ワークＷを把持して作業するハンドリング装置において、 筒状に形成されたハンド本体101 と、このハンド本体101 の内部で回転自在に保 持された回転主軸103 と、この回転主軸103 に対し設けられ回転主軸103 を回転 する回転駆動機構104 と、前記回転主軸103 の下部に取付けられワークＷを把持 するクランプ機構105 とを備え、前記クランプ機構105 は、前記回転主軸103 の 下部に回転主軸の中心軸に対し対称に複数のチャック121 がそれぞれ開閉自在に 軸支され、このチャック121 の外側にローラ取付筒123 が上下動自在に設けられ 、このローラ取付筒123 の内側部に各チャック121 に対応するクランプローラ12 4 が回転自在に軸支され、このクランプローラ124 が転動する各チャック121 の 背面に、前記チャック121 の開閉支点より下側の閉じ用カム面126 と、前記チャ ック121 の開閉支点より上側にてローラ移動経路上に突出された開き用カム面12 7 とが設けられ、さらに、前記ハンド本体101 の上部にクランプ用アクチュエー タ132 が取付けられ、このアクチュエータ132 の軸方向作動部133 に回転自在継 手134 を介し、前記回転主軸103 の中心軸部に軸方向移動自在に設けられたロッ ド135 が接続され、このロッド135 と前記ローラ取付筒123 とが回転主軸103 の 上下方向に穿設された長孔136 を通して挿入された連結ピン137 により接続され たハンドリング装置である。

【０００６】 請求項２の考案は、回転駆動機構104 の動力源にエアモータを使用し、クラン プ用アクチュエータ132 にエアシリンダを使用したものである。

【０００７】

【作用】

請求項１の考案は、クランプ用アクチュエータ132 によりロッド135 が上昇さ れると、連結ピン137 によりローラ取付筒123 が上昇され、この取付筒123 に軸 支されたクランプローラ124 も上昇され、このローラ124 により各チャック121 の開き用カム面127 が内側に押圧され、チャック121 の先端は軸支点を中心に開 き方向に回動され、ワークＷの被把持部ａを解放する。一方、クランプ用アクチ ュエータ132 により前記ロッド135 が下降されると、ピン137 によりローラ取付 筒123 が下降され、この筒123 に取付けられたクランプローラ124 も下降され、 このローラ124 により各チャック121 の閉じ用カム面126 が内側に押圧され、一 対のチャック121 は軸支点を中心に閉じ方向に回動され、ワークＷの被把持部ａ をクランプする。このようにしてワークＷをクランプしたチャック121 は、回転 駆動機構104 により回転される回転主軸103 とともに回転される。

【０００８】 請求項２の考案は、回転主軸103 をエアモータ112 で駆動するとともに、クラ ンプ用のロッド135 をエアシリンダ132 で作動し、ワークＷをクランプしながら 回転させる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案を図面に示される実施例を参照して詳細に説明する。

【００１０】 図２は、本考案に係るマルチアーム旋回型多関節ロボットの全体を示し、固定 台11の上部の固定板12にモータ13で駆動されるインデックスドライブユニット14 が取付けられ、このインデックスドライブユニット14にて間欠割出回転（インデ キシングドライブ）される出力フランジ15に旋回コラム16が垂直に取付けられて いる。この旋回コラム16を間欠割出駆動するインデックスドライブユニット14の 中心軸部は中空に形成されている。インデックスドライブユニット14の入力軸17 には回転検知のための近接スイッチ18に対応する検知部19が取付けられている。

【００１１】 前記旋回コラム16には複数のガイド21が上下方向に設けられ、この各ガイド21 にそれぞれ多関節アーム22が上下動自在に取付けられている。この複数の多関節 アーム22は、それぞれのガイド21に沿って設けられた上下方向の送りねじ、エア シリンダ、チェンまたはピニオン・ラック等の昇降機構（図示しない）により個 々に上下動される。

【００１２】 図２に示されるように、各多関節アーム22の先端部に設けられたハンドリング 装置23は、ワークＷを把持するハンド動作と、把持したワークＷを回転する回転 動作と、把持したワークＷを傾斜させるチルト動作とを行う多関節機能を有し、 その全ての動作は、後述するエアアクチュエータ（エアシリンダおよびエアモー タ）により行う。

【００１３】 図２において、前記各多関節アーム22を作動するエアアクチュエータに圧縮空 気（空圧）を供給するための空圧回路（配管）中に、空圧源側に設けられた固定 側と前記旋回コラム16に一体化された回転側とを連通するロータリジョイント31 が設けられている。

【００１４】 すなわち、このロータリジョイント31は、空圧源に接続された下側の固定側配 管32と、旋回コラム16と一体に回転する上側の回転側配管33とを、メカニカルシ ール等を介して接続した管継手である。回転側配管33は、インデックスドライブ ユニット14の中空軸部を貫通して旋回コラム16の内部に挿入され、旋回コラム16 と一体化されている。

【００１５】 この回転側配管33は、エアチューブ34やマニホールド等を経て、各アーム22に 対応して旋回コラム16に取付けられた多数の電磁弁（方向制御弁）35の給気ポー トに接続され、この各電磁弁35の出力ポートは、多関節アーム22の上下動に対応 できる可撓性ガイド36により束ねられたエアチューブ37を経て、各多関節アーム 22の各エアアクチュエータ（後述する）に接続されている。このエアアクチュエ ータから出力される空圧を電磁弁35により方向制御する。

【００１６】 また、この電磁弁35のソレノイド等に電力を供給するための配線中にスリップ リング41が設けられている。すなわち、取付板42にスリップリング本体が取付け られ、このスリップリング本体の内部で電源側の電線が接続された固定側のブラ シと、前記回転側配管33と一体的に設けられた回転リングとが常時接触して電流 を導通するものである。

【００１７】 ２本の電線が引出されたスリップリング41の回転部43は前記回転側配管33（旋 回コラム16）と一体的に回転する。このスリップリング41の回転部43から上方に 引出された２本の電線は、前記インデックスドライブユニット14の中空軸部を貫 通して旋回コラム16の内部に引込まれ、この旋回コラム16内から、各多関節アー ム22に対応して旋回コラム16に取付けられたコントロールボックス44に接続され 、このコントロールボックス44に電力源を供給する。

【００１８】 このコントロールボックス44の内部に設けられた制御回路は、エアアクチュエ ータ制御用の電磁弁35、各種センサ（リミットスイッチや近接スイッチ等）に必 要な電力を供給するものであり、このコントロールボックス44から引出された電 線は、各電磁弁35のソレノイドおよびセンサ等に接続されている。

【００１９】 さらに、外部のコンピュータから前記コントロールボックス44の制御回路に制 御指令を与えるための回路中に光データ伝送装置51が設けられている。この光デ ータ伝送装置51は、フォトカプラを主要構成とする一対の光データ通信ユニット 52，53で構成される光通信装置であり、前記インデックスドライブユニット14上 の固定板54に一方の光データ通信ユニット52が取付けられ、また、旋回コラム16 の下部側面に他方の光データ通信ユニット53が取付けられ、これらは、旋回コラ ム16に一体に取付けられた回転カバー55により密閉されている。

【００２０】 この光データ伝送装置51は、旋回コラム16の回転停止時に、固定側の光データ 通信ユニット52と旋回コラム16に一体化された回転側の光データ通信ユニット53 とが相互に対向される。

【００２１】 この図２の構成において、インデックスドライブユニット14により、旋回コラ ム16を同一方向または逆方向にエンドレスに間欠割出旋回する。この旋回コラム 16に設けられた各多関節アーム22は、外部コンプレッサ等の空圧源から旋回中心 に設けられたロータリジョイント31および回転側配管33を経て旋回コラム16に供 給される空圧（圧縮空気）により後述するように作動する。

【００２２】 その空圧を方向制御する電磁弁35やセンサは電力を必要とするので、旋回中心 に位置する回転側配管33の外周部に設けられたスリップリング41を経て旋回コラ ム16に電力を供給する。

【００２３】 さらに、各旋回停止位置で固定板54上の光データ通信ユニット52と旋回コラム 16に取付けた光データ通信ユニット53とが対向するので、外部のコンピュータと 旋回コラム16のコントロールボックス44との間で光データ通信を行い、コントロ ールボックス44内の制御回路に多関節アーム制御指令を与える。

【００２４】 図３に示されるように、前記多関節アーム22が３組あるときは、旋回コラム16 を中心に各多関節アーム22が120 °ごとに設けられている。この図３には、ワー ク搬送コンベヤ（トロリーコンベヤ）Ｃとマルチアーム旋回型多関節ロボットと の間でワークＷの受渡しを行うステーションSoと、第１，第２，第３，第４，第 ５の各作業ステーションS1，S2，S3，S4，S5とが60°ごとに示されている。

【００２５】 この全作業ステーションで作業を行う場合は、前記インデックスドライブユニ ット14にて旋回コラム16を60°ごとに間欠割出回転するとともに、前記光データ 伝送装置51も60°ごとに設置しておく必要があるが、この角度は必要に応じて選 択するとよい。

【００２６】 例えば、精密鋳造の型製造における砂付け工程（シェルコーティング）を行う 場合は、一連の作業を分析すると三つの工程に分かれるので、この工程別に三つ のステーションSo，S2，S4を設ける。したがって、インデックスドライブユニッ ト14にて旋回コラム16を120 °ごとに間欠割出回転するとともに、前記光データ 伝送装置51も120 °ごとに設置しておく。

【００２７】 そうして、旋回コラム16を中心に三つの多関節アーム22が三つのステーション So，S2，S4上に順次位置するように間欠割出旋回をエンドレスに行って、作業工 程を歩進させ、各ステーションSo，S2，S4にて固定シーケンスで工程別の独自の 動作を行うようにする。

【００２８】 すなわち、図３の受渡しステーションSoでコンベヤＣからワーク（ろう材の原 型）Ｗを受取り、第２作業ステーションS2の位置までインデックス旋回し、この 位置でワークＷにスラリー（粘土）を塗布し、次に第４作業ステーションS4の位 置までインデックス旋回し、この位置でワークＷに砂を吹付けるようにする。こ の場合は、第１、第３および第５作業ステーションS1，S3，S5では旋回動作を停 止しない。

【００２９】 このようにして、各作業ステーションで独自の作業を順次重ね、多工程の作業 をロボットが360 °旋回する間に行う。この作動を３本の多関節アーム22を用い て連続的に行うことにより、１アームロボットの作業より３倍の作業を行うこと ができる。

【００３０】 次に、前記シェルコーティングを行う場合の動作を図２を参照して具体的に説 明すると、前記ハンドリング装置23によりワークＷを把持した多関節アーム22を 図２に示されるように下降することにより、スラリー浸透液にワークＷを浸漬さ せたり、エアにより浮遊している砂の中にワークＷを挿入したりする。

【００３１】 さらに、このハンドリング装置23により把持したワークＷを図２に示されるよ うに回転することにより、スラリー浸透液をワークＷに均等に浸透させることが できるとともに、砂をワークＷに均等に付着させることができる。

【００３２】 また、前記ハンドリング装置23の角度を変えるチルト動作により、把持して回 転中のワークＷを図２に示されるように上方へ傾斜させると、スラリー浸透液の 液垂れを防いでワークＷに再付着させたり、砂の過剰付着分を除去することがで きる。

【００３３】 図４および図５は、各多関節アーム22において前記ハンドリング装置23をチル ト動作させるためのチルト機構を示す。

【００３４】 図４に示されるように、前記旋回コラム16に沿って上下動する上下動板81から 一対のアーム板82が平行に突設され、この各アーム板82の先端部に軸支円板83が それぞれ固定され、この両側の軸支円板83に嵌着されたベアリング84により、前 記ハンドリング装置23の両側面に一体に取付けられたチルト軸85が回転自在に保 持されている。両側のアーム板82にはカバー86が取付られる。

【００３５】 右側のチルト軸85にはプーリ87が一体に嵌着され、左側のチルト軸85には図示 されない近接センサにより検知される検知部88が一体に嵌着されている。さらに 、この左側のチルト軸85には軸中心および半径方向に前記エアチューブ37および センサ用電線を挿通するための孔89が穿孔されている。この孔89に挿入されるエ アチューブ37および電線は、ハンドリング装置23の空圧駆動およびその作動量の 検知に使用されるものである。

【００３６】 図５に示されるように、一側のアーム板82には調整板91がボルト92により固定 され、この調整板91にボックス93が一体に取付けられ、このボックス93の内側に エアシリンダ内蔵形ロータリエアアクチュエータ94が取付られ、その出力軸95に プーリ96が一体に嵌着され、このプーリ96と前記ハンドリング装置23のチルト軸 プーリ87とにエンドレスベルト97が巻掛けられている。

【００３７】 このエンドレスベルト97の張力は、前記ボルト92を固定する前に前記上下動板 81と調整板91との間に設けられたアジャストスクリュー98により調整する。

【００３８】 この図４および図５の構成において、ロータリエアアクチュエータ94の出力軸 95が回転すると、その回転はプーリ96、エンドレスベルト97およびプーリ87によ りハンドリング装置23のチルト軸85に伝わり、ハンドリング装置23が両側のチル ト軸85を支点として図２に示されるようにチルト動作する。

【００３９】 図１は、前記ハンドリング装置23の内部構造を示す。このハンドリング装置23 は、前記一対のチルト軸85が取付けられたハンド本体101 の内部に、ベアリング 102 により回転主軸103 が回転自在に取付けられ、この回転主軸103 の上部に対 し回転駆動機構104 が設けられ、下部にクランプ機構105 が設けられている。

【００４０】 前記回転駆動機構104 は、ハンド本体101 にギアボックス111 が一体に取付け られ、このギアボックス111 の上面に動力源の減速機付エアモータ112 が取付ら れ、その出力軸113 に一体に取付けられたギア114 と、中間軸115 にベアリング 116 で回転自在に取付けられたアイドルギア117 と、前記回転主軸103 に一体に 取付けられたギア118 とが順次噛合されている。

【００４１】 前記クランプ機構105 は、前記回転主軸103 の下部に回転主軸の中心軸に対し 対称に鰐口形の一対のチャック121 がそれぞれピン122 を支点として開閉自在に 取付られ、このチャック121 の外側にローラ取付筒123 が上下動自在に設けられ 、このローラ取付筒123 の内側部に各チャック121 に対応するクランプローラ12 4 がピン125 により回転自在に取付けられ、このクランプローラ124 が転動する 各チャック121 の背面に、チャック121 の開閉支点ピン122 より下側の閉じ用カ ム面126 と、チャック121 の開閉支点ピン122 より上側にてローラ移動経路上に 傾斜状に突出された開き用カム面127 とが設けられている。

【００４２】 前記ローラ取付筒123 を上下動して一対のチャック121 を開閉するチャック作 動機構として、ハンド本体101 の上面に取付台131 によりクランプ用アクチュエ ータとしてのエアシリンダ132 が取付けられ、その軸方向作動部としてのピスト ンロッド133 の下部に一対のスラストベアリングを使用した回転自在継手134 が 設けられ、この継手134 により前記回転主軸103 の中心軸部に軸方向移動自在に 嵌合された軸方向移動ロッド135 が回転自在に接続され、このロッド135 の下部 と前記ローラ取付筒123 の上部とが、回転主軸103 の上下方向に穿設された長孔 136 を通して挿入された連結ピン137 により一体に連結されている。

【００４３】 各チャック121 にはワークＷの落下を確実に防止するストッパ（ねじ）141 、 ワークＷの回転方向の滑りを防止する弾力材（ゴムパッキング等）142 がそれぞ れ一体に取付られている。なお、図１には前記クランプローラ124 およびストッ パ141 が一つずつ示されているが、両方のチャック121 に対してそれらがそれぞ れ設けられていることは言うまでもない。

【００４４】 この図１の構成において、クランプ用エアシリンダ132 により軸方向移動ロッ ド135 が上昇されると、ピン137 によりローラ取付筒123 が上昇され、この取付 筒123 に軸支されたクランプローラ124 も２点鎖線で示される位置まで上昇され 、このローラ124 により各チャック121 の開き用カム面127 が内側に押圧され、 一対のチャック121 は図１に２点鎖線で示されるようにピン122 を支点に開き方 向に回動され、ワークＷの被把持部ａを解放する。

【００４５】 一方、クランプ用エアシリンダ132 により軸方向移動ロッド135 が下降される と、ピン137 によりローラ取付筒123 が下降され、この筒123 に取付けられたク ランプローラ124 も下降され、このローラ124 により各チャック121 の閉じ用カ ム面126 が内側に押圧され、一対のチャック121 はピン122 を支点に閉じ方向に 回動され、図１に実線で示されるようにワークＷの被把持部ａをクランプする。 このとき、ゴムパッキング等の弾力材142 がワークＷの被把持部ａに圧接されて 、ワークＷの回転方向の滑りが防止される。

【００４６】 前記クランプ動作時に、チャック背面で転動する前記クランプローラ124 の下 方への十分な移動量は、下方へ向って外方へ僅かに傾斜した状態にある各チャッ ク121 の閉じ用カム面126 にて内方への微小な移動量に変換されるが、その分、 この閉じ用カム面126 に対し前記クランプローラ124 から一種のくさびの原理で 強力な押圧力が作用する。これによりチャック121 は、ワークＷを強力に把持で き、重量のあるワークＷを把持して回転しても十分なチャック開き抗力が得られ る。

【００４７】 このようにしてワークＷをクランプした一対のチャック121 は、前記エアモー タ112 により回転される回転主軸103 とともに回転される。このとき、ローラ取 付筒123 および軸方向移動ロッド135 も一体的に回転される。

【００４８】 なお、本考案は前記シェルコーティングに用途を限定されるものではなく、例 えばピン、シャフト等のワークの搬送および加工におけるチャックハンドとして も適用可能である。

【００４９】

【考案の効果】

請求項１に記載の考案によれば、回転主軸の下部に回転主軸の中心軸に対し対 称に複数のチャックがそれぞれ開閉自在に軸支され、このチャックの外側にロー ラ取付筒が上下動自在に設けられ、このローラ取付筒の内側部に各チャックに対 応するクランプローラが回転自在に軸支され、このクランプローラが転動する各 チャックの背面に、チャックの開閉支点より下側の閉じ用カム面と、チャックの 開閉支点より上側にてローラ移動経路上に突出された開き用カム面とが設けられ たから、チャック背面で転動するクランプローラから各チャックの閉じ用カム面 に一種のくさびの原理で作用する強力な押圧力によりワークを確実に把持でき、 重量のあるワークを把持して回転する作業に適するハンドリング装置を提供でき る。また、上記構成によりワーク把持用のクランプ機構をワークを中心にコンパ クトかつ軸中心に対称に構成できるから、回転時の偏自重による負荷トルクのむ らや回転むらが発生しにくい。

【００５０】 請求項２に記載の考案によれば、ワークの把持および回転に係る各機構をエア アクチュエータのみで駆動するようにし、耐熱性に劣る電動アクチュエータを無 くしたので、劣悪環境下でも優れた耐久性が得られ、また圧縮空気で作動するエ アアクチュエータはロボットアームに取付けやすく、そのハンドリング装置とし て適するとともに、エアアクチュエータを使用することにより、電動アクチュエ ータを使用した場合より機構が単純となり、安価に製作できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るハンドリング装置の一実施例を示
す断面図である。

【図２】同上ハンドリング装置が使用されている旋回型
多関節ロボットの一実施例を示す断面図である。

【図３】同上ロボットおよびワーク搬送コンベヤの平面
配置図である。

【図４】同上ロボットの多関節アームを示す断面図であ
る。

【図５】同上ロボットの多関節アームの側面図である。

【図６】従来のハンドリング装置を示す平面図である。

【符号の説明】

Ｗ ワーク 101 ハンド本体 103 回転主軸 104 回転駆動機構 105 クランプ機構 121 チャック 123 ローラ取付筒 124 クランプローラ 126 閉じ用カム面 127 開き用カム面 132 クランプ用アクチュエータ 133 軸方向作動部 134 回転自在継手 135 ロッド 136 長孔 137 連結ピン

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを把持して作業するハンドリング
   装置において、 筒状に形成されたハンド本体と、 このハンド本体の内部で回転自在に保持された回転主軸
   と、 この回転主軸に対し設けられ回転主軸を回転する回転駆
   動機構と、 前記回転主軸の下部に取付けられワークを把持するクラ
   ンプ機構とを備え、 前記クランプ機構は、前記回転主軸の下部に回転主軸の
   中心軸に対し対称に複数のチャックがそれぞれ開閉自在
   に軸支され、このチャックの外側にローラ取付筒が上下
   動自在に設けられ、このローラ取付筒の内側部に各チャ
   ックに対応するクランプローラが回転自在に軸支され、
   このクランプローラが転動する各チャックの背面に、前
   記チャックの開閉支点より下側の閉じ用カム面と、前記
   チャックの開閉支点より上側にてローラ移動経路上に突
   出された開き用カム面とが設けられ、前記ハンド本体の
   上部にクランプ用アクチュエータが取付けられ、このア
   クチュエータの軸方向作動部に回転自在継手を介し、前
   記回転主軸の中心軸部に軸方向移動自在に設けられたロ
   ッドが接続され、このロッドと前記ローラ取付筒とが前
   記回転主軸の上下方向に穿設された長孔を通して挿入さ
   れた連結ピンにより接続されたことを特徴とするハンド
   リング装置。
2. 【請求項２】 回転駆動機構の動力源にエアモータを使
   用し、クランプ用アクチュエータにエアシリンダを使用
   したことを特徴とする請求項１記載のハンドリング装
   置。