JPH06190616A - ターニングセンタの爪交換装置とロボットハンド - Google Patents

ターニングセンタの爪交換装置とロボットハンド

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Publication number
JPH06190616A
JPH06190616A JP34374892A JP34374892A JPH06190616A JP H06190616 A JPH06190616 A JP H06190616A JP 34374892 A JP34374892 A JP 34374892A JP 34374892 A JP34374892 A JP 34374892A JP H06190616 A JPH06190616 A JP H06190616A
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JP
Japan
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robot
magazine
hand
claw
fixed shaft
Prior art date
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Pending
Application number
JP34374892A
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English (en)
Inventor
Tomihisa Kawaguchi
富久 川口
Minoru Maeda
稔 前田
Noboru Shiga
登 志賀
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワークの形状等に応じて異なる爪を容易に交
換できるターニングセンタの爪交換装置を提供する。 【構成】 ターニングセンタのチャック部20に爪23
を取り付けるには、爪23を所定数だけ保持する爪マガ
ジン24を爪マガジン24に嵌合したロボットシャンク
25を介してロボット6のハンド27で把持し、チャッ
ク部20に臨ませた爪マガジン24を特殊センタ26を
介して刃物台60でチャック部20へ押圧し、爪23を
爪クランプ22でクランプすることにより爪23をチャ
ック部20に取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はターニングセンタの爪交
換装置とロボットハンドに関し、ターニングセンタの爪
の交換作業が全自動で行なえるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】ターニングセンタ(以下、単にNCTと
いう)ではいろいろな種類のワークを加工するため、ワ
ークの種類に応じてワークを把持するための爪を交換す
る必要がある。従来のターニングセンタの構成図を図1
3に示す。
【0003】図13(a)に示すのは、NCT1に対し
てワーク一種類と対応する爪の交換(以下、単にAJC
という)とワークの交換(AWC)とを行ないハンド交
換機能を有しない据付形の固定ロボット2を設け、ワー
クを置くためのオートパレットチェンジャー(以下、単
にAPCという)3を設けたものである。このシステム
では、固定ロボット2がNCT1に取り付ける爪の交換
を行ない、更に爪に把持されたワークをAPC3上の新
たなワークと交換する。
【0004】図13(b)に示すのは、複数のNCT1
の並ぶ方向の延長上にAPC3を設けるとともにこれら
の並ぶ方向へ伸びるレール5には鉛直方向へ移動自在で
あってAWCのみ可能なハンドを有する移動ロボット6
を設け、更にワーク反転台7を設けたものである。NC
T1の爪でワーク8を把持して一端を加工したのちに移
動ロボット6がワーク反転台7でワーク8を反転させ、
他端を加工するようになっている。
【0005】図13(c)に示すのは、各NCT1ごと
にAPC3を設け、相互に直角な3軸方向へ移動自在で
AWCのみ可能なハンドを有するロボット6を設けたも
のである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図13
(a)のターニングセンタではAJC,AWCに関して
NCT1台分しか対応できず、しかも、ハンドを交換で
きないので、多種類のワークに対応できないことになり
設備費が高くなる。図13(b),(c)のターニング
センタではハンドを交換できないのでAJCが不可能で
あり、ワークも多種類に対応できない。また、直交軸の
方向への単純な動きしかできないので、ロボットによる
ワークの把持と開放ができるようにワークを移動させる
ための機構が必要であり、装置が複雑化,高コスト化す
る。更に、ロボットの動作に制約があることから、ワー
クの種類を変更する場合に簡単に対応できない。
【0007】AJCのための爪を保持する治具としての
爪マガジンのストック数やロボットハンドの数によるも
のを含み、自動的にかつリアルタイムに変更できない。
【0008】更に、図13(a)〜(c)のAPCでは
単一システム当りの使用スペースが大きくシステム全体
がコスト高になる。
【0009】そこで、本発明は、斯る課題を解決したタ
ーニングセンタの爪交換装置とロボットハンドを提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】斯る目的を達成するため
のターニングセンタの爪交換装置の構成は、ターニング
センタの回転体に着脱自在に取り付けられるとともに多
種類存在する爪を一組の爪ごとに一時的に保持する爪マ
ガジンと、一組の爪を保持した爪マガジンを保管するマ
ガジンストッカと、ターニングセンタとマガジンストッ
カとの間で往復移動が可能なロボットと、爪マガジンに
嵌合されるとともにロボットのハンドで把持されるロボ
ットシャンクと、ターニングセンタの刃物台とロボット
シャンクとの間に介在させ刃物台を介して爪マガジンを
移動させることによりロボットシャンクと共働して爪を
回転体にクランプさせたり逆にアンクランプさせたりす
る特殊センターとで構成したことを特徴とし、ターニン
グセンタの爪交換装置に用いるロボットハンドの構成
は、アームの先端に突出した状態で固定軸を設け、固定
軸に回動自在に第一回動部材を設け、アームに結合した
第一シリンダのロッドを第一回動部材の外周面近傍に回
動自在に連結し、固定軸を中心とする放射方向へ移動自
在に複数の結合ピンを設けて夫々の結合ピンの内端部と
第一回動部材の外周面近傍とを連結部材を介して回動自
在に連結する一方、ハンドには前記結合ピンが挿入され
る挿入孔を夫々の結合ピンと対応する位置に設け、固定
軸の先端側に回動自在に第二回動部材を設け、アームに
結合した第二シリンダのロッドに回動自在に第二回動部
材の外周面近傍を連結するとともに第二回動部材上であ
って固定軸を挟む位置に固定軸と略平行な一対の駆動ピ
ンを突出して設ける一方、ハンドには固定軸を挟むよう
に固定軸に略直角で相互に略平行な直線に沿って移動自
在なスライダを設け、駆動ピンを挿入するために移動方
向と略直角な溝を夫々のスライダに形成したことを特徴
とする。
【0011】
【作用】請求項1に係るターニングセンタの爪交換装置
においては、ロボットが爪を保持した爪マガジンを爪マ
ガジンに嵌合したロボットシャンクを把持することによ
りマガジンストッカからターニングセンタへ運び、特殊
センタを介して刃物台によりロボットシャンクを押圧す
ることで爪をまとめて爪マガジンから回転体に装着す
る。また逆に、回転体から爪マガジンへ爪を取り外し、
爪マガジンを爪と共にマガジンストッカへ保管する。
【0012】請求項2に係るロボットハンドにおいて
は、ハンドに対してアームを接近させたのち、第一駆動
手段により第一回動部材を回動させ結合ピンを挿入孔へ
挿入させることでハンドをアームに結合する。そして、
第二駆動手段により第二回動部材を回動させ、一対の駆
動ピンが挿入された一対のスライダを往復動させること
により、一対の指を開閉させてワーク等を把持する。
【0013】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。なお、本実施例は従来のターニングセ
ンタの爪交換装置の一部を改良したものなので、従来と
同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部
分のみを説明する。
【0014】(a)ターニングセンタの爪交換装置 本発明によるターニングセンタの爪交換装置を用いたタ
ーニングセンタの構成を、図12に示す。図12に示す
ように左右の方向へ複数のNCT1が並設されている。
そして、架台9を介することによりNCT1が並ぶ方向
へ向かって設けられたレール5に走行台車10が設けら
れ、走行台車10上にレール5の伸びる方向と直角な水
平方向へ移動可能な多関節ロボット6が設けられる。多
関節ロボット6はNCT2台につき1台設けられる。そ
して、NCT1の手前には左から順にワーク仮置台1
1,ワーク反転台12,2つのAGVステーション1
3,ハンド置台14が配設され、一対の安全棚15,1
5が設けられている。NCT1の右横には後述する爪マ
ガジン24をストックしておくためのマガジンストッカ
17が設置されている。ワーク仮置台11上へワーク8
を搬送するためにレール5の伸びる方向に沿って走行す
る無人搬送車18が設けられている。
【0015】NCT1にはワーク8を把持するため図2
に示すように回転駆動される回転体19が設けられてお
り、回転体19のチャック部20には半径方向へ移動可
能な3つの移動体21が設けられるとともに夫々の移動
体21には爪クランパ22を介してワーク8を把持する
ための爪23が着脱自在に取り付けられる。この爪23
はワーク8の種類に応じて色々な形状のものがあり、ワ
ーク8の種類に応じて取り換える必要がある。
【0016】ロボット6を用いて3つの爪23を同時に
移動体21に取り付けたりあるいは取り外したりできる
ようにするため、3つの爪23を同時に保持するための
爪マガジン24が設けられる。爪マガジン24は、図3
に示すように円柱の一方側に円柱形の孔24aを形成す
るとともに貫通孔24bをその中心に形成し、外周面に
おける相互に120°をなす位置を切り欠いて切り欠い
ていない部分には120°ごとに爪23を保持するため
の溝24cを形成したものである。溝24cには、溝2
4cの方向と直角な方向へ突出するとともにバネによっ
て付勢されるピン24dが設けられピン24dによって
爪23が保持される。この爪マガジン24を多関節ロボ
ット6が把持できるようにするため、貫通孔24bへ嵌
合するためのロボットシャンク25が設けられる。ロボ
ットシャンク25は図4に示すように中空のスリーブ形
状を有し、その左端が貫通孔24bの大径部へ嵌合され
るようになっている。そして、右端の上下には切欠部2
5aが形成され、後述する係合部材26aの長さLに対
してA−A方向での内径寸法がより大きく、B−B方向
での内径寸法がより小さくなっている。このほか、図5
(a),(b)に示すように、NCT1の刃物台を用い
て爪マガジン24をNCT1のチャック部20へ押圧す
るために刃物台とロボットシャンク25との間へ介在さ
せる特殊センタ26が設けられる。特殊センタ26の先
端には図6(a),(b)に示す係合部材26aが図示
しないボルトを介して結合される。
【0017】図3に示す爪マガジン24は、爪の種類に
応じて異なる形状を有するため種々のものがあり、これ
らの爪マガジン24を保管するためのマガジンストッカ
17が図12にも示すように設けられている。このマガ
ジンストッカ12は、図7に拡大して示すように一対の
縦枠12aに上下方向へ並ぶ複数の横枠12bを取り付
け、夫々の横枠12bには水平方向へ並ぶ複数の支持台
12cを取り付けたものであり、1枚の支持台12cご
とにひとつの爪マガジン24を載置するようになってい
る。
【0018】次に、ターニングセンタの爪交換装置の作
用を図1に基づいて説明する。図12におけるNCT1
に爪を取り付ける場合は、レール5に沿って多関節ロボ
ット6を走行させ、マガジンストッカ17から爪23を
保持した爪マガジン24をピックアップし、該当するN
CT1のチャック部20の近傍まで運ぶ。多関節ロボッ
ト6による爪マガジン24の把持は、図2に示すように
爪マガジン24の貫通孔24bへ嵌合したロボットシャ
ンク25をハンド27でつかむことによって行なわれ
る。図1(a),(b)に示すように爪クランパ22が
爪23と係合しうる位置まで爪マガジン24をチャック
部20へ近づけたのち、図1(c)に示すようにロボッ
トシャンク25の右端に左端を当接させた特殊センタ2
6を介してNCT1の刃物台60により爪マガジン24
をチャック部20へ押し付ける。このとき、特殊センタ
26に取り付けた係合部材26aは図4(b)のA−A
に沿って円周溝25b内にはいり込んでおり、ロボット
シャンク25はハンド27から開放されている。する
と、クランプ機能を有する爪クランパ22が爪マガジン
24上の爪23をクランプし、爪23のチャック部20
への移動が完了する。このあとはチャック部20を時計
方向へ90°だけ回転させ、係合部材26aが図4
(b)の円周溝25b内にあってB−Bに沿う位置にな
ったら図1(d)に示すように刃物台60を利用して爪
マガジン24を少し引き抜き、チャック部20を90°
だけ逆転して係合部材26aが図4(b)のA−Aに沿
う位置まで戻ったらハンド27でロボットシャンク25
を把持し、刃物台60を元の位置へ戻す。このあとは、
ロボット6が爪23のない爪マガジン24をストッカ1
7へ戻す。チャック部20から爪23を抜き取って爪マ
ガジン24に保持させてストッカ17へ戻す場合は前記
と逆の動作となる。但し、爪クランパ22による爪23
のクランプ機能がアンクランプ機能に変わることにな
る。これらの一連の動作をマガジンストッカ17上の爪
マガジン24の中から自動選択して実行することにより
多種類のワークと対応した爪の交換を自動的に行なうこ
とができる。
【0019】図7に示すようにマガジンストッカは上下
方向へ伸びているため、省スペース化されるとともに多
数の爪マガジン24を一括管理できる。そして、多数台
のNCT1に共用することが可能であり、結果として爪
マガジン24の数を減らすことができる。
【0020】(b)ロボットハンド(実施例1) 次に、ロボットシャンク25を把持するための多関節ロ
ボット6のハンド27であるロボットハンドについて説
明する。図8(a),(b)に示すように、アーム28
を構成するフレーム29の先端に固定軸30と一体のフ
ランジ部30aが固定され、固定軸30には第一回動部
材31と第二回動部材32が軸受33を介して回動自在
に設けられる。フレーム29には支持板34が固定され
ており、支持板34には大小2つの立上り部34aが形
成され、立上り部34aには固定軸30を中心として1
20°ごとに放射方向へ往復移動自在な結合ピン35が
ブッシュ36を介して挿通される。そして、夫々の結合
ピン35の内端部と第一回動部材31の外周部とが両端
を回動自在に結合した連結部材54を介して連結され
る。このように構成された第一回動部材31を駆動する
ため、支持板34にステー37を介して回動自在に結合
された第一シリンダ38のロッド38aの先端が、第一
回動部材31の外側へ向かって突出するレバー部31a
の先端に回動自在に連結される。
【0021】一方、図9に示すようにハンド27ではベ
ース44に四角形に枠組されたハンド本体40が結合さ
れ、三本の結合ピン35を挿入させるための挿入孔を有
するブッシュ39が、ハンド本体40の三ケ所より立ち
上がる支柱40aの先端に設けられる。
【0022】次に、図8(a),(b)に示すように第
二回動部材32における相互に180°をなす位置には
ピン41を介して回動自在に駆動ピン42が設けられ
る。駆動ピン42は第二回動部材32から突出する状態
で設けられる。このように構成された第二回動部材32
を駆動するため、ステー43を介して支持板34に回動
自在に結合された第二シリンダ44におけるロッド44
aの先端か第二回動部材32の外周部に回動自在に連結
される。
【0023】一方、枠組されたハンド本体40には図9
(a)中の左右方向へ伸びる3本のガイドロッド45,
46,47が取り付けられており、ガイドロッド45,
46に亘ってL字形のスライダ48が移動自在に設けら
れると共にガイドロッド46,47に亘ってL字形のス
ライダ49が移動自在に設けられる。スライダ48,4
9にはガイドロッドと直角な溝50が形成されており、
この一対の溝50内に前記駆動ピン42が夫々嵌め込ま
れる。夫々のスライダ48,49には、図中のハンド本
体40の下方へ伸びる指51,52が結合される。中央
のガイドロッド46の中央の位置には前記固定軸30の
先端を嵌合するための位置決め穴53が一対のスライダ
48,49にわたって設けられる。この位置決め孔53
は一対のスライダ48,49が接近して当接した状態で
位置決め孔として機能するように一対のスライダ48,
49間にわたって半分ずつ形成される。
【0024】次に、斯かるロボットハンドの作用を説明
する。アーム28の先端にハンド27を装着するには、
まず固定軸30の先端をハンド27の中央であって一対
のスライダ48,49間に形成した位置決め穴53へ挿
入して相対的な位置決めをし、このとき同時に一対の駆
動ピン42を一対のスライダ48,49に形成した溝5
0内へ夫々嵌め込む。その後にハンド27を固定軸30
を中心として回動させ結合ピン35とブッシュ39との
円周方向での位置を一致させる。次に、第一シリンダ3
8のロッド38aを突出させることににより第一回動部
材31を図8(a)の中の時計方向へ回動させる。する
と、連結部材54を介して押される結合ピン35が3つ
のブッシュ39内へ夫々挿入され、図10に示すように
アーム28に対してハンド27が完全に結合される。
【0025】一対の指51,52で図1のロボットシャ
ンク25を把持するには第二シリンダ44のロッド44
aを引き出して図8(a)中の第二回動部材32を反時
計方向へ回動させる。すると、図9(a)中の一対のス
ライダ48,49が相互に接近する方向へ動き、スライ
ダ48,49に固定された指51,52がロボットシャ
ンク25を把持する。指51,52を交換することによ
りワークを把持するハンドともなる。ロボットのハンド
を容易に変えることができることから、ロボットシャン
クや多形状の広範囲なワークの把持に対応できる。
【0026】(c)ロボットハンド(実施例2) 次に、ロボッシハンドの実施例2を説明する。なお、実
施例2は実施例1の一部に変更を加えただけなので、同
一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分
のみを説明する。
【0027】アーム28はほとんどが実施例1と同じで
あるが位置決め用として固定ピン30に代えて別個に位
置決めピン69が図8(a)の二点鎖線で示す位置に2
本設けられる。
【0028】一方、ハンド27は図11のように構成さ
れる。図11(b),(c)に示すように、一対のガイ
ド板62がその外端部をハンド本体40に結合して設け
られ、夫々のガイド板62の内端部側には前記位置決め
ピン69を挿入するための位置決め孔63が形成され
る。ガイドロッド45,47には、一対のスライダ4
8,49が相互に当接する方向へ付勢する戻しバネ64
が取り付けられている。このほか、ハンド27を図11
(c)の載置台65上に載置するために載置台65には
上方へ向かって突出する案内ピン66が設けられる一
方、ハンド本体40の背部にはL字形断面を有するガイ
ド板67が結合され、ガイド板67には案内ピン66を
挿入するための取付孔68が形成されている。
【0029】次に、斯かるロボットハンドの作用を説明
する。図11(b)に示すように、ハンド27は背部の
ガイド板67に形成された取付孔68に案内ピン66を
挿入することにより、載置台65上に載置されている。
ハンド27をアームに装着するには図11(c)に矢印
で示す方向へアーム28を進入させ、位置決めピン69
をガイド板62に沿って案内させて位置決め孔63へ挿
入する。このとき同時に一対の駆動ピン42をスライダ
48,49の溝50へ挿入する。次に、アーム28の進
入を止めて、以後は実施例1と同様に行なってハンド2
7をアーム28に結合する。本実施例ではスライダ4
8,49に戻しバネ64が作用するので、ハンド27を
アーム28から分離させる場合には常にスライダ48,
49が相互に中央へ寄って押圧された状態となる。
【0030】
【発明の効果】以上の説明からわかるように、請求項1
に係るターニングセンタの爪交換装置によれば、爪マガ
ジンとロボットとロボットシャンクと特殊センタとを設
けたので、種々の形状のワークと対応する種々の爪の交
換作業を全自動で行なうことができる。また、ロボット
シャンクと特殊センタを有するので、重い爪であっても
ロボットに負担をかけることなく高精度でターニングセ
ンタの回転体へ取り付けたり取り外したりすることがで
きる。
【0031】請求項2に係るロボットハンドによれば、
放射方向へ移動自在な結合ピンを挿入孔へ挿入すること
でアームにハンドを結合する構成なので、結合を解放す
る力は結合ピンの材料の剪断力に等しく大きいものとな
る。従って、アームからハンドが外れることはない。そ
して、ハンドではなくアーム側に駆動手段を設けており
駆動方式は回転方式であるため、ハンドの厚さを小さく
することができる。また、ハンドからワークを把持する
指の先端の位置までの距離を小さくでき、負荷モーメン
トを小さくできて可搬重量が低下することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるターニングセンタの爪交換装置に
係り、爪交換の作用説明図。
【図2】本発明によるターニングセンタの爪交換装置に
係り、爪交換の作用説明図。
【図3】本発明によるターニングセンタの爪交換装置の
爪マガジンに係り、(a)は正面図、(b)は(a)の
C−C断面図。
【図4】本発明によるターニングセンタの爪交換装置の
ロボットシャンクに係り、(a)は正面断面図、(b)
は右側面図。
【図5】本発明によるターニングセンタの爪交換装置の
特殊センタに係り、(a)は左側面図、(b)は正面
図。
【図6】本発明によるターニングセンタの爪交換装置の
係合部材に係り、(a)は正面図、(b)は右側面図。
【図7】本発明によるターニングセンタの爪交換装置の
マガジンストッカに係り、(a)は正面図、(b)は
(a)のD−D断面図。
【図8】本発明によるロボットハンドの実施例1を示す
アームに係り、(a)は平面図、(b)は正面断面図。
【図9】本発明によるロボットハンドの実施例1を示す
ハンドに係り、(a)は正面図、(b)は右側面図。
【図10】本発明によるロボットハンドの実施例1に係
り、アームとハンドとの結合状態を示す組付図。
【図11】本発明によるロボットハンドの実施例2を示
すハンドに係り、(a)は平面図、(b)は正面図、
(c)は右側面図。
【図12】本発明によるターニングセンタの構成図。
【図13】従来のターニングセンタの構成図。
【符号の説明】
6…ロボット 17…マガジンストッカ 19…回転体 22…爪クランパ 23…爪 24…爪マガジン 25…ロボットシャンク 26…特殊センタ 27…ハンド 28…アーム 30…固定軸 31…第一回動部材 32…第二回動部材 35…結合ピン 38…第一シリンダ 39…ブッシュ 42…駆動ピン 44…第二シリンダ 38a,44a…ロッド 45,46,47…ガイドロッド 48,49…スライダ 50…溝 51,52…指 54…連結部材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ターニングセンタの回転体に着脱自在に
    取り付けられるとともに多種類存在する爪を一組の爪ご
    とに一時的に保持する爪マガジンと、一組の爪を保持し
    た爪マガジンを保管するマガジンストッカと、ターニン
    グセンタとマガジンストッカとの間で往復移動が可能な
    ロボットと、爪マガジンに嵌合されるとともにロボット
    のハンドで把持されるロボットシャンクと、ターニング
    センタの刃物台とロボットシャンクとの間に介在させ刃
    物台を介して爪マガジンを移動させることによりロボッ
    トシャンクと共働して爪を回転体にクランプさせたり逆
    にアンクランプさせたりする特殊センターとで構成した
    ことを特徴とするターニングセンタの爪交換装置。
  2. 【請求項2】 アームの先端に突出した状態で固定軸を
    設け、固定軸に回動自在に第一回動部材を設け、アーム
    に結合した第一シリンダのロッドを第一回動部材の外周
    面近傍に回動自在に連結し、固定軸を中心とする放射方
    向へ移動自在に複数の結合ピンを設けて夫々の結合ピン
    の内端部と第一回動部材の外周面近傍とを連結部材を介
    して回動自在に連結する一方、ハンドには前記結合ピン
    が挿入される挿入孔を夫々の結合ピンと対応する位置に
    設け、固定軸の先端側に回動自在に第二回動部材を設
    け、アームに結合した第二シリンダのロッドに回動自在
    に第二回動部材の外周面近傍を連結するとともに第二回
    動部材上であって固定軸を挟む位置に固定軸と略平行な
    一対の駆動ピンを突出して設ける一方、ハンドには固定
    軸を挟むように固定軸に略直角で相互に略平行な直線に
    沿って移動自在なスライダを設け、駆動ピンを挿入する
    ために移動方向と略直角な溝を夫々のスライダに形成し
    たことを特徴とするロボットハンド。
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