JPS5890489A - マニプレ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

パレッ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。この樵の工作物自動着脱装置は、例えば、この壬作
物自動着脱装置に搬入された工作物をパレットに固定し
てこれを工作機械の工作物テーブルに取り付け、また加
工済の工作物をパレットごと工作機械から取り出し、か
つ工作物をパレットから外して加工済工作物を雀斑する
動作をするが、従来、工作物をパレットに取り付けたり
、パレットから取り外したり、あるいは工作物のパレッ
トへの取り付は姿勢を反転させたりする作業は手作業に
よって行っていた。なお、大量生産を行うトランスファ
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、軸状の工作物を対象とする場合が
多く、箱状の工作物で、しかも寸法が２種以上となると
、工作物を掴む爪の部分を手作業で取り換える必要があ
った。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１
０種以上の工作物を対象として完全無人化を目指すフー
レキシプ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二工作物自
＃ｔＩＪｆｉｒ脱装置において、′Ｎｗｔ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って説明する。

第１図に示すように本発明のマニプレータは、水平なキ
ャリヤ走行レール１上を走行するキャリヤ２と、このキ
ャリヤ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。

前記キャリヤ走行レール１は、両側の支柱５と、中間支
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
とする範囲に渡って設けられている。

前記キャリヤ２は、油圧モータ７によりチェ７８を介し
て駆動されてキャリヤ走行レール１上を走行する。図示
は省略したが、このキャリヤ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
リミットスイッチがキャリヤ走行レール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グがキ
ャリヤ４側に取り付けられている。そして、上記リミッ
トスイッチの選択で、キャリヤ２は指定された位置を判
断し、減速し、停止リミットスイッチによ、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る。

前記アーム３は、キャリヤ２に設けられたガイドローラ
９によって案内され、キャリヤ２に連結部材２ａを介し
て取り付けた油圧シリンダ１ｏによって上下に駆動され
るようになっている。

以上はトランスファ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填ベ
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、子ペース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
られて前記固定爪１４とともに工作物を掴むことができ
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１
４とで工作物を掴む際の工作物幅方向となるが、この実
施例ではキャリヤ２の走行方向と同じである。

前記親ペース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（以後掴み幅方向と路側をなすガイドバー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個のガイドブロック１８が固定さ
れており、子ベース１２は、このガイドブロック１８と
前記ガイドバー１７との嵌合によって親ベース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２
０が一体に固定されている。−男子ペース１２の上面に
は前記ねじ軸２０と螺合するめねじブロック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２２＆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４２２　ａの通過を検知する溝通過検知装置２３が
親ペース１１に取り付けられている。前記めねじブロッ
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が掴み幅方向に沿って固定されており、このガ
イドレール２５にローラ＃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２５＆に嵌って、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２
８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ック１３＆
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、畝溝２９＆の通過を検知する篩通過検知
装置１１ｉ３０が子ペース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１４１が枢着
されて垂れ下がっており、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、
下端にあと１４０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利子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１４ｍ）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、子ペース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３
４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のピストンロッド３
５＆の先端は前記クランパ３２のブラケットｓ３２＆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ッ
ト３６に螺合した調整ねじ３６＆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１５＆が枢着されて垂れ下
がっており、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ζ３９はクランパ、３９＆はこのり２
ンノ＜３９のブラケット部、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
ブラケット３９＆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／ロッド４１＆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
は圧縮はね４３が設けられ、移動爪１５が閉じる方向、
すなわ転路り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のめねじブロッ
ク１３＆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
。

キャリヤ２は、マイクロコンピュータを内蔵する制御装
置の指示に従って油圧モータ７によりチェノ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ットスイ
ッチによって停止する。

この時、固定爪１４および移動爪１５は第２図における
矢印０）、（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のピストンロッド３５＆、４１＆を後
退させてり２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、１３ｂの上
端に当った後もさらにクランパ３２．３Ｇを引き寄せて
、固定爪１４あるいは移動爪１５を、それぞれ圧縮はね
３７．４３の反発力に抗してビン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によってねじ軸
２８を回転させ、このねじ軸２８と螺合するめねじブロ
ック１３ｍの部分を介して移動爪スライド１３を中央に
向って（第２図において矢印ｔう方向）移動させる。こ
の場合、溝付円板２９制御装ａｌｌに内蔵されたマイク
ロコンピュータがこの溝２９＆の通過数を計数して、ね
じ軸２８の回転角、したがって移動爪スライド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によってねじ軸２
０を回転させ、このねじ軸２０と螺合するめねじブロッ
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、
＃Ｉ逸過検知装ｆ１．．２３によって溝付円板２２の＄
２２ａの通過を検知し、制御装置に内蔵されたコンピュ
ータがこの＃２２ａの通過数を計数して、ねじ軸２００
回転角、したがって子ベース１２の移動量を計測臥所定
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ｌＯ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
の下降に従って、工作物の幅とほどよいスキマを保った
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１４側およ
び移動爪１５＠Ｏ油圧シリンダ装置３５．４１によって
、それぞれのクランパ３２．３９を降下させると、まず
、クランパ３２．３９のローラ３３．４０で案内＃１１
１４に＋、１５ｂの上端部が拘束されて開となっていた
固定爪１４、および移動爪１５は、そのローラ３３．４
０の拘束力から解放され、したがって、圧縮ばね３７．
４３の反発力によって、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を幅方向から軽く
掴む（第２図において、矢印（ホ）および矢印（へ））
。

なお、工作物を置いている台、またはパレットには、あ
ご１４ｏ、１５ｏ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３２，３９が降下するとクラン
パ３２．３９の下端面が工作物に当たり、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１４ｏ、１５ｏ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ｉ１［３５，４１は、ク
ランプ（３２，３９を降下させる際に、固定爪１４およ
び移動爪１５をビン３１．３Ｂを中心として閉じる方向
に揺動させる力を生せしめるので、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３５．４１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、したがって、固定爪１４および移動爪１゛
５の厚みを薄く作ることかでｉる。したがって、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−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によってね
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、工作物をパレット反転機、あるいはワーク自動
搬送装置等に運搬するための型全体の芯合せを行う。

次いで、キャリヤ２がキャリヤ走行レール１上を走行し
て、パレット反転機、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、前記パレッ
ト反転機、あるいはワーク自動搬送装置等に置かれたパ
レット４６上に置く。

この場合、すでに上記の型全体の芯合せによって、工作
物の中心がパレットの中心と一致されているので、工作
物が正確にパレット上に置かれる。

このように工作物の中心とパレッ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
置した上記パレッ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、したがって
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のピストンロッド３５ａ、４１＆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＃１１１４ｂ、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のピストンロッ
ド３５＆、４１＆を引込めることにより、クランパ３２
．３９が固定爪１４あるいは移動爪１５にそれぞれピン
３１．３８を中心辷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３７．４
３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１４　ｃ、’　１５゜が工作物から外
れるように島き、このより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、ねじ軸を回転駆動して子ベースを
所定位置に移動させる構造にょっ　４゜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、したがって移動爪
を移動させる構造によって、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、子ペ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
の壽の通過を計数する吟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ｉｌｌ毎などの単位で数値的に変化さ
せることができ、したがって、工作物を種類別に置く装
置が並べられる限り、何ａｔｅの工作物でも、これを層
み搬送することかで龜る。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−町線断面図、右半
分は同じく第２図における１８−■２線断面図、第４図
は第３図におけるＷ−ＩＶ線断面図、第５図は第２図に
おけるｖ−ｖ線断面図、第６図は第２図におけるＷ−ｗ
線断面図である。 １・・・・・キャリヤ走行レール、２・曲キャリヤ、３
・・・・・アーム、４・・・・・ハンド、１１・・・・
・親ペース、１２・・・・・子ベース、１３・曲移動爪
スライド、１４・・・・・固定爪、１５・・・・・移動
爪、１９．２７・曲モータ、２０．２８・・・・・ねじ
軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水平なキャリヤ走行レール上を走行するキャリヤと、こ
   のキャ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
   親ペースの下向側において、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、親ペースに設置されたモータにより回転駆動され
   るねじ軸によっ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
   軸によって前記工作物掴みｆＩｍＴｊｉ向の移動推進力
   を与えられるようになされており、かスこのねじ軸の回
   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。