JPH0748361Y2 - ワーク取扱装置のワーク把持機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はワークの移送などに使用されるワーク取扱装置
に関するものである。更に詳しくは、本考案は、ボール
ベアリングなどに環状ワークの把持、開放などを行うの
に適したワーク取扱装置のワーク把持機構に関するもの
である。

〔従来の技術〕

ワーク取扱装置の一例として、ボールベアリングの外径
を測定して、それらを公差毎に分類仕分けする装置が知
られている。このような装置は、ワークであるボールベ
アリングを移送するためのワークハンドを備えている。
このワークハンドは、ストッカーに蓄えられている異な
る径のボールベアリングを一個づつそこから取り出し
て、測定台に乗せると共に、測定台において外径の測定
が終了したボールベアリングを測定結果に従って、所定
の仕分け部に向け移送するように動作する。このような
動作を行うワークハンドは、ボールベアリングの外周を
把持するための３個の把持用爪を備えており、これらの
爪を、これらの中心に対して半径方向に往復直線移動さ
せ、これによって、ボールベアリングの把持および開放
を行うと共に、異なる径のボールベアリングの取扱いに
際しては、各爪の移動開始位置を変更することによっ
て、対応できるようになっている。

このようなワークの把持および開放動作を行わせるため
の爪を直線駆動させる機構としては、油圧あるいは空気
圧シリンダなどを利用した機構が一般的に利用されてい
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

このような駆動機構においては、シリンダの作動ロッド
のストローク量が定まっているので、径の異なる各種の
ボールベアリングを取り扱うためには、例えば大容量の
シリンダを組み込むことも考えられるが、その場合には
装置寸法が大きくなってしまう。また、従来の機構にお
いて、爪の移動位置を制御するためのセンサなどの位置
制御機構が必要である。このために、駆動機構の寸法を
コンパクトに構成することが困難であった。

本考案の課題は、このような点に鑑みて、簡単な構成
で、しかもコンパクトなワーク取扱装置のワーク把持機
構を実現することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために、本考案においては、カム
機構を利用して、ワーク把持用の爪部材を直線往復運動
させるようにしている。すなわち、本考案のワーク取扱
装置におけるワーク把持機構においては、回転部材にカ
ム溝を形成し、このカム溝内を摺動するカムフォロワー
に、直線往復運動可能な爪支持部材を連結し、カム溝の
形状を、回転部材の回転角度と爪支持部材の直線移動位
置とが一対一に対応するように設定された曲線にしてあ
る。

また、本考案は特にボールベアリングなどの環状ワーク
の取扱装置におけるワーク把持機構に関するものであ
り、このワーク把持機構は、複数のワーク把持用の爪部
材と、これらの爪部材を、カム機構を利用して直線往復
運動させる駆動機構から構成されている。この駆動機構
は、回転部材に形成したカム溝と、この中を駆動するカ
ムフォロワーに連結された爪支持部材とを有し、この爪
支持部材は、他の爪支持部材に対して接近および離間す
る方向に直線往復移動可能に支持されている。さらに、
上記のカム溝は、ほぼアルキメデスの螺線に沿った曲線
形状に設定されている。

〔作用〕 この構成のワーク把持機構においては、回転部材をモー
タなどによって回転させると、そこに形成されているカ
ム溝が回転する。このカム溝内を摺動するカムフォロワ
ーに連結された爪支持部材は、直線往復移動が可能な状
態に設定されているので、カム溝が回転すると、それに
応じて直線移動してその直線往復移動方向の位置が変化
する。よって、この爪支持部材によって支持されている
爪も直線移動する。従って、上記の部材の回転角度を制
御することによって、爪をワークに対して接近および離
間させて、ワークの把持および開放動作を行わせること
ができる。

ここに、カム溝がアルキメデスの螺線に沿った曲線形状
に設定されている場合には、回転部材の回転角度と、爪
の直線移動位置との関係が一次関数によって表されるの
で、これらの対応関係が明確であり、爪の移動位置の制
御も簡単に行うことができる。

〔実施例〕

以下に、図面を参照して本考案の実施例を説明する。

全体構成 第１図および第２図には、本考案を適用したボールベア
リング外径測定装置を示してある。これらの図を参照し
て説明すると、本例の測定装置１は、基台２の上面に設
置した外径測定台３を有し、この外径測定台３の上面が
ワーク載置面3aとされている。このワーク載置面3aの上
方には、ワークであるボールベアリングＷをこのワーク
載置面3aに載置するためのワーク供給ハンド機構４、お
よび測定が終了したワークＷを載置面3aから取り出すた
めのワーク回収ハンド機構５とが設置されている。これ
らワーク供給ハンド機構４および回収ハンド機構５は、
同一の構造を有しており、左右対称の状態で、垂直支柱
６の下面に支持されている。この垂直支柱６は、垂直に
配列した空圧シリンダを備えた昇降機構７によって昇降
可能に支持されており、昇降機構７は、水平駆動機構８
によって水平方向に往復移動可能な状態に支持されてい
る。また、第１図から分かるように、垂直支柱６が実線
で示す右端に到ったときにおける回収ハンド機構５の下
方位置には、ワーク回収機構９が設置されている。これ
に対して、第１図の想像線で示すように、垂直支柱６が
左端の位置に到ったときにおける供給ハンド機構４の下
方位置には、ワーク供給機構10が設置されている。

ここで、第３図にはワーク供給ハンド４および回収ハン
ド５の動きを示してある。この図および第１図を中心と
して、ボールベアリングの供給および回収動作の概要を
説明する。ワーク供給および回収ハンド４、５を支持し
た垂直支柱６は、水平駆動機構８によってその左端に移
動される（矢印Ａ）。左端に到った状態においては、ワ
ーク供給ハンド４の直下に、ワーク供給機構10のワーク
供給台101が位置しており、ここにこれらから外径を測
定するためのボールベアリングW2が予め乗せられてい
る。一方、ワーク回収ハンド５の直下には、測定台のワ
ーク載置面3aが位置しており、ここには、既に外径測定
が終了したボールベアリングW1が乗せられている。

このように、ハンド４、５が左端上昇位置Ｉに到った後
は、昇降機構７によって、垂直支柱６が降下されて（矢
印Ｂ）、そこに支持されているワーク供給ハンド４およ
び回収ハンド５がそれぞれボールベアリングW1、W2を把
持可能な把持位置IIとされる。この後は、これらのハン
ドによって、ボールベアリングW1、W2が把持される。把
持された後は、昇降機構７によって垂直支柱６が上昇さ
れ、ボールベアリングを把持した状態のハンド４、５も
上昇して（矢印Ｃ）、再び左端上昇位置Ｉに到る。次
に、水平駆動機構８によって、垂直支柱６は右端まで移
動され（矢印Ｄ）、この結果、供給ハンド４は測定台の
載置面3aの直上位置となり、他方の回収ハンド５はワー
ク回収機構９の回収部91の直上位置となる。

このように、ハンド４、５が右端上昇位置IIIに到った
後は、垂直支柱６が昇降機構７によって降下され（矢印
Ｅ）、ハンド４および５が、それが把持しているボール
ベアリングを開放可能な開放位置IVに到る。この後は、
各ハンド４、５はボールベアリングを開放する。これに
よって、測定台の載置面3aには、これから測定を行うボ
ールベアリングW2が載置され、また、既に測定が終了し
たボールベアリングW2は、回収機構の側に回収されるこ
とになる。この後は、再び、支柱６が上昇され（矢印
Ｆ）、双方のハンド４、５が右端上昇位置IIIとされ、
上述した動作の繰り返し行われて、多数個のボールベア
リングの外径測定が行われる。

ワーク供給ハンド４ 第４図および第５図も参照して、ワーク供給ハンド４の
構成を説明する。このワーク供給ハンド４は、垂直支柱
６の下面に一体的に取付けられた水平支持板41を有して
おり、この支持板41は、等角度間隔で中心位置から放射
状に延びる３枚の放射片41a、41b、41cを備えている。
放射片の中心位置には、垂直支柱42が貫通しており、こ
の垂直支柱42の下端には、上記の放射片41a〜41cよりも
小寸法の３枚の放射片からなるワーク押さえ板43が水平
状態に固定されている。

上記の各放射片41a〜41cの下側には、これらに沿って平
行に延びるボールスプライン軸44a〜44cがそれぞれ配置
されている。これらのボールスプライン軸44a〜44cは、
それぞれの外端が、放射片41a〜41cの外端から垂下した
ブラケット45a〜45cに支持され、それぞれの内端が、垂
直支柱42の外周部によって支持されている。これらのボ
ールスプライン軸44a〜44cの外周には、それぞれ、これ
らの外周に沿って摺動可能な状態に、爪支持部材46a〜4
6cが支持されている。これらの爪支持部材46a〜46cの下
面には、それぞれワーク把持用の爪部材47a〜47cが取付
けられており、これらの爪部材には、下方に向けて垂直
に延びるワーク押さえ面471と、このワーク押さえ面の
下端から垂直支柱42の側に向けて水平に延びるワーク係
合面472とが形成されている。

一方、各ボールスプライン軸44a〜44cと、支持板41との
間には、垂直支柱42と同心状態に回転円板48が水平に設
置され、垂直支柱42の外周に対して、ベアリング49を会
して、回転自在に支持されている。この回転円板48に
は、３条のカム溝48a〜48cが形成されている。これらの
カム溝は、アルキメデスの螺旋に沿った形状をしてお
り、垂直支柱42を中心として、それぞれ120度の位相で
形成されている。第５図には、カム溝48aのみを示して
あり、この図に示すように、垂直支柱42を中心として18
0度の範囲に亘って形成されている。これらのカム溝48a
〜48c内には、これらに沿って摺動可能なカムフォロワ
ー51a〜51cが装着されてなり、これらのカムフォロワー
51a〜51cの下面から垂下する脚部が、それぞれ対応する
爪支持部材46a〜46cの上面に螺着されている。

次に、上記回転円板48の上面には、円形内歯歯車52が同
心状態に固着されており、この内歯歯車52には、ピニオ
ン53が噛み合っている。このピニオン53は、サーボモー
タ54の出力軸541に固着されており、このサーボモータ5
4は、支持板41に対して垂直状態に取付けられている。
サーボモータ54の回転は、ピニオン53および内歯歯車52
からなる減速機構によって減速されて、回転円板48に伝
達される。

回収ハンド５の構成 回収ハンド５の構成は、上述した供給ハンド４と同一で
あるので、その説明は省略する。

ワーク把持および開放動作 次に、上記構成のワーク供給ハンド４によるボールベア
リングＷの把持および開放動作を説明する。第３図に示
すワーク把持装置IIに至った状態においては、ワーク供
給ハンド４の各爪部材47aは最も外側に位置しており、
開放状態にある。

この状態における爪部材47aは、第４図および第５図に
示す位置にある。この状態において、モータ54を駆動し
て回転円板48を第５図の矢印Ｌの方向に回転すると、こ
の回転円板に形成されているカム溝48aも垂直支柱６を
中心として回転する。この結果、ボールスプライン軸44
aと交差しているカム溝48aの位置は、徐々に中心側に向
けて移動する。従って、このカム溝48a内を摺動するカ
ムフォロワー51aに連結されている爪支持部材46aは、ボ
ールスプライン軸44aに沿って、中心方向に向けて移動
する。すなわち、この爪支持部材46aによって支持され
ている爪部材47aも中心方向に向けて移動する。残りの
二つの爪部材47b、47cも、同様に中心方向に向けて移動
する。

このようにして、三個の爪部材47a〜47cが中心方向に向
けて移動すると、第６図および第７図に示すように、そ
れらのワーク押さえ面471がボールベアリングＷの外輪
外周面Waに当接し、それらの下端のワーク係合面472が
ボールベアリングの外輪外周面の下端面Wbに係合した状
態になる。従って、回転板48の回転角度をボールベアリ
ングＷの外径寸法に応じて適切に制御すれば、これら三
個の爪部材47a〜47cによって、ボールベアリングＷが一
定の把持力で把持された状態が形成される。

ボールベアリングＷを把持した後は、ワーク供給ハンド
４は、第３図を参照して説明したように、ワーク開放位
置IVまで移動する。この開放位置IVにおいては、今後は
モータ54を逆回転方向に駆動して、回転円板48を逆回転
させる。これにより、三個の爪部材47a〜47cは再び開放
位置に戻り、これらによって把持されていたボールベア
リングＷが開放される。

実施例の効果 以上説明したように、本例においては、アルキメデスの
螺線に沿った形状のカム溝を備えたカム機構を利用し
て、モータの回転運動を、爪部材の直線運動に変換し、
これによって、ワークであるボールベアリングの把持お
よび開放動作を行うようにしている。従って、爪部材の
駆動機構として、油圧あるいは空気圧シリンダなどを利
用している従来のものに比べて、このような駆動機構を
簡単な構成でコンパクトに構成することができる。ま
た、カム溝の回転量を制御することにより、外径寸法の
異なるボールベアリングの把持および開放動作を行うこ
とができる。さらには、異なる大きさのカム溝が形成さ
れた回転円板を取付けることにより、簡単に爪部材のス
トローク量を変更することができる。

ここで、本例では、三個の爪部材によってボールベアリ
ングを外側から把持するようにしているが、この逆に、
爪部材をボールベアリングの内輪内に配置した後にこれ
らを広げて内輪の内周面に押しつて、このボールベアリ
ングを把持するようにすることもできる。また、本例で
は三個の爪部材を移動させるようにしているが、例えば
一個の爪部材を固定しておき、残りの二個の爪部材のみ
を直線移動させることにより、ボールベアリングの把持
および開放を行うようにすることもできる。

なお、本例はボールベアリングの測定装置に本考案を適
用したものでありが、これ以外のワークを取り扱う装置
に対して本考案を適用するも勿論可能である。また、ワ
ーク把持用の爪部材の個数も、三個に限定されるもので
はない。同様に、カム溝の形状も、上記のアルキメデス
螺線以外の螺線を利用することも可能であり、このよう
な曲線としては、カム溝の回転量と、爪部材の直線移動
量とが一対一に対応するものであればよい。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案のワーク取扱装置のワーク
把持機構においては、カム機構を利用して、モータなど
の回転出力をワーク把持用の爪部材の直線往復運動に変
換するようにすると共に、カム機構を構成するカム溝の
形状を、回転量と直線往復移動量とが一対一に対応する
曲線形状に設定してある。従って、本考案によれば、カ
ム溝の回転量を制御し、あるいはその形状および寸法を
変えることにより、簡単に爪部材の直線往復移動量を変
更することができるので、従来の爪部材の駆動機構に比
べて、寸法の異なるワークを把持するための機構を簡単
な構成でしかもコンパクトにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係るボールベアリングの外
径測定装置を示す部分正面図、第２図は第１図の装置の
部分平面図、第３図は第１図の装置の動作を示す説明
図、第４図は第１図の装置におけるワーク供給ハンドの
部分を示す部分拡大断面図、第５図は第４図に示す部分
を矢印Ｖの側から見た部分矢視図、第６図はワーク把持
状態におけるワーク供給ハンドの部分を示す部分拡大
図、第７図は第６図に示す部分を矢印VIIの側から見た
部分矢視図である。 〔符号の説明〕 １……外径測定装置、２……基台、３……測定台、４…
…ワーク供給ハンド、５……ワーク回収ハンド、６……
支柱、７……昇降機構、８……水平駆動機構、９……ワ
ーク回収機構、10……ワーク供給機構、41……支持板 42……垂直支柱 43……ワーク押さえ板 44a〜44c……ボールスプライン軸 46a〜46c……爪支持部材 47a〜47c……爪部材 48……回転円板 51a〜51c……カムフォロワー 52……内歯歯車 53……ピニオン 54……モータ Ｗ、W1、W2……ボールベアリング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ワーク把持用の複数の爪部材と、これらの
   爪部材のそれぞれを支持していると共に直線往復移動可
   能な状態にある支持部材と、これらの支持部材を直線往
   復移動させる駆動手段とを有し、 前記駆動手段は、回転部材と、この回転部材に形成され
   た曲線状のカム溝と、前記支持部材に連結されていると
   共に、前記カム溝内に摺動可能に嵌入されているカムフ
   ォロワーとを有し、 前記カム溝の形状は、前記回転部材の回転角度と前記支
   持部材の前記直線往復移動方向の位置とが一対一に対応
   するアルキメデスの螺旋に沿った曲線形状に設定されて
   おり、 前記駆動手段によって、前記爪部材は、これらの中心位
   置に対して、相互に接近および離間する方向に直線往復
   移動を行って、環状のワークの把持および開放を行うよ
   うになっていることを特徴とするワーク取扱装置のワー
   ク把持機構。