JP2004217427A - 容器のチャック装置及びそのチャック装置を備えた搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 チャック装置の動作自由度の向上、構成の簡素化を図り、高速搬送への適応性を高める。
【解決手段】 アーム軸１６Ｌ、１６Ｒに回転自在に支持された一対のアーム１５Ｌ、１５Ｒと、操作部材２３とを備え一方のアーム１５Ｌにはアーム軸１６Ｌの周りに一体に回転可能なローラ軸１７が、他方のアーム１５Ｒにはそのアーム１５Ｒと一体に回転可能なアーム駆動部２８とが設けられる。アーム駆動部２８が第２ローラ３１に押し付けられるようにアーム１５Ｒが付勢される。操作部材２３とローラ軸１７との間には、操作部材２３の運動をローラ軸１７のアーム軸１６Ｌを中心とした回転運動に変換する運動入力機構が設けられ、ローラ軸１７とアーム駆動部２８との間にはローラ軸１７のアーム軸１６Ｌを中心とした運動に連動してアーム駆動部２８をアーム軸１６Ｒを中心に回転させる連動機構が設けられる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、容器のチャック装置及びそのチャック装置を備えた搬送装置に関する。

ビール壜の検査装置等に組み込まれる搬送装置として、壜が嵌り込む多数のポケットが外周に設けられたスターホイールと呼ばれる円盤を回転させつつ、各ポケットにおける壜の保持及び開放を切り替えてスターホイールの回転経路上の適宜の位置で壜の受け渡しを行えるようにしたスターホイール装置が知られている。スターホイール装置における壜の保持手段としては、例えば吸着カップを利用したもの（特許文献１参照）、一対の開閉可能なチャック爪を利用するもの（特許文献２参照）が知られている。
特開平１１−１０６０３９号公報 特開平１０−７２４３号公報

チャック方式のスターホイール装置は吸着方式よりも高速化に適していると考えられているが、機械式のチャック装置を設ける場合には機構の簡素化や動作内容の柔軟性が要求される。

そこで、本発明はアームの動作に関する設計自由度を高め、構成を簡素化でき、搬送速度の高速化に対する適応性も高められるチャック装置と、そのチャック装を用いた搬送装置を提供することを目的とする。

以下、本発明のチャック装置及び搬送装置について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明のチャック装置は、支持手段（１０、１４、１６Ｌ、１６Ｒ、３２）と、一対のアーム軸（１６Ｌ、１６Ｒ）を介して前記支持手段に回転自在に支持され、前記アーム軸の周りの回転に伴って開閉する先端部（４０）には容器を掴むチャック爪（５０）が設けられた一対のアーム（１５Ｌ、１５Ｒ）と、外部から操作可能な操作部材（２３）とを備え、前記一対のアームのそれぞれの内側には、一方のアーム（１５Ｌ）に関するアーム軸（１６Ｌ）の周りに該一方のアームと一体に回転可能な第１の駆動部（１７、１８、３１）と、前記第１の駆動部よりも前記アームの前記先端部側に位置し、他方のアーム（１５Ｒ）に関するアーム軸（１６Ｒ）の周りに当該他方のアームと一体に回転可能な第２の駆動部（２８）とが設けられ、前記一対のアームのそれぞれは、前記アーム軸を中心としてそれぞれの先端部が閉じる方向に付勢手段（３３、３５；５５）により付勢され、前記操作部材と前記第１の駆動部との間には、前記操作部材の外部からの操作に伴う運動を前記第１の駆動部の前記アーム軸を中心とした回転運動に変換する運動入力機構（２２、２１、２５、１８）が設けられ、前記第１の駆動部と第２の駆動部との間には、前記第１の駆動部の前記アーム軸を中心とした回転運動を前記第２の駆動部の前記アーム軸を中心とした回転運動に変換する連動機構（３１、３０）が設けられた容器のチャック装置により、上述した課題を解決する。

この発明によれば、操作部材を操作して第１の駆動部をアーム軸の周りに回転させると、それに連動して第２の駆動部もアーム軸の周りに回転して一対のアームがチャック爪を開閉させるように回転運動する。操作部材の運動をまず第１の駆動部から一方のアームに伝えてそのアームを回転運動させ、その回転運動を連動機構を介して第２の駆動部へ伝えるようにしたので、運動の変換形態を変えることにより各アームの動作形態を適宜に設定することができる。例えば操作部材の操作に対する一方のアームの動作を変えることなく他方のアームの動作形態のみを変えたり、操作部材の操作に対する一方のアームの動作を変更し、その変化が相殺されるように連動機構を調整して他方のアームの動作を変化させない等の設定が可能である。勿論、一対のアームを左右対称に動作させることもできる。

本発明のチャック装置においては、前記運動入力機構がカム機構（２５、１８）を利用して前記操作部材の運動を前記第１の駆動部の回転運動に変換してもよい。カム機構を利用すればカム面に相手方の部品（カム従動子）を押し付けるだけでよく、リンク機構のような構成要素の相互の連結が不要となる。従って構成が簡素化され、組み立てや分解が容易に行える。

前記運動入力機構のカム機構は、前記アーム軸と平行なカム軸線の周りに回転可能な状態で前記支持手段に支持されて外周にはカム面（２６）が設けられたアーム駆動カム（２５）を備えており、前記アーム駆動カムは前記第１の駆動部に対して前記第２の駆動部の反対側に配置され、前記操作部材は前記外部からの操作により前記アーム駆動カムを回転させるように設けられ、前記アーム駆動カムのカム面は、当該アーム駆動カムの回転に伴って、前記第１の駆動部を前記第２の駆動部側に押し出された位置と前記第２の駆動部の反対側に後退した位置との間で往復させるように構成されてもよい。

この場合には、操作部材の操作方向に応じてアーム駆動カムが往復回転して第１の駆動部が第２の駆動部側へ押し出される方向に、又は第２の駆動部側から離れる方向に駆動される。第２の駆動部は付勢手段により第１の駆動部に押し付けられているので、第１の駆動部がいずれの方向に駆動される場合でも第２の駆動部は第１の駆動部に連動してアーム軸の周りに回転する。

前記第１の駆動部には前記アーム駆動カムのカム面と接する第１ローラ（１８）が設けられてもよい。ローラを利用することでカム面に対する摩擦抵抗を下げて機構の動作を円滑化できる。さらに、前記第１の駆動部には前記アーム軸と平行なローラ軸（１７）が設けられ、前記ローラ軸上には前記アーム駆動カムのカム面と接する第１ローラ（１８）と、前記第２の駆動部と接する第２ローラ（３１）とが設けられてもよい。

前記アーム駆動カムのカム面には前記第１の駆動部を前記第２の駆動部側に押し出された位置にて保持する保持部（２６ｂ）が設けられてもよい。このような保持部を設けることにより、付勢手段の力に抗して第１の駆動部を第２の駆動部側に押し出した場合に、その付勢手段の力に対向する保持力を操作部材からアーム駆動カムに継続して入力しなくてもアーム駆動カムを同一位置に保持することができる。従って、操作部材を操作するための機構設計の制約が緩和される。例えば、付勢手段によりチャック爪が閉じる方向に付勢される場合において、仮に保持部がなければチャック爪を開き続けるには操作部材をカム溝等で継続的に案内して操作部材に保持力を作用させ続ける必要がある。しかし、保持部を設けた場合にはその保持部に第１の駆動部を導けばその後は操作部材に何ら力を加えなくてもアーム駆動カムと第１の駆動部とを定位置に保持してチャック爪を継続して開いておくことができる。従って、操作部材を操作するための機構が簡素化される。操作部材を保持するために搬送経路に沿ってカム溝等を設けた場合にはカムが大型化してコスト増を招くとともに、特にカム溝の場合には詰まりの防止のために頻繁に清掃する必要が生じて煩わしい。カム面に保持部を設けた場合にはこのような不都合も解消される。

前記連動機構がカム機構（３１、３０）を利用して前記第１の駆動部の回転運動を前記第２の駆動部の回転運動に変換してもよい。この場合も、カム機構を利用することにより、第１の駆動部と第２の駆動部とを相互に連結する必要がない。従って構成が簡素化され、組み立てや分解が容易に行える。特に運動入力機構及び連動機構のいずれにもカム機構を利用すれば最も好ましい。なお、前記連動機構のカム機構の好適な一態様においては、前記第２の駆動部に前記第１の駆動部と接するカム面（３０）が設けられる。このカム面に様々な形状を与えることにより、一方のアームに対する他方のアームの連動関係を変化させることができる。

前記付勢手段は前記支持手段と前記他方のアームとの間に配置されて前記他方のアームを前記チャック爪が閉じる方向に付勢するばね手段（３３）を含んでよい。アーム同士の間に付勢手段を設けるだけでは各アームがアーム軸の周りに同一方向へ傾く動きを規制できない。このような動きが生じると第１の駆動部と第２の駆動部とが互いに離れる方向に変位し、各アームの連動関係が一時的に失われて各アームが自由に動けるようになる。しかしながら、付勢手段を支持手段と他方のアームとの間に設けた上記の態様によれば、アームの動作状態に拘わりなく第２の駆動部を第１の駆動部側に押さえ付けることができる。

また、前記付勢手段として、前記一対のアーム軸のそれぞれの軸上に前記一対のアームを前記先端部が閉じる方向に付勢するねじりコイルばね（５５）が設けられてもよい。アーム軸上にねじりコイルばねを設けることにより、一対のアームを左右対称に付勢することができ、しかも、アーム軸よりも後方にアームを延ばす必要もなくなる。これにより、アームの構成が簡素化され、アーム後方のスペースを有効に活用することも可能となる。

さらに、前記カム機構にアーム駆動カムが設けられた態様においては、前記付勢手段として、前記一対のアーム軸のそれぞれの軸上に前記一対のアームを前記先端部が閉じる方向に付勢するねじりコイルばね（５５）が設けられ、前記一対のアーム軸、及び前記アーム駆動カムを回転自在に支持するカム軸のそれぞれの両端部が前記支持手段により支持されてもよい。これにより、アーム軸及びアーム駆動カムのカム軸のそれぞれを強固に支持してそれらの撓みを抑えることができる。

また、本発明の容器の搬送装置は上述した本発明のチャック装置（５）と、そのチャック装置の前記支持手段を所定の搬送経路に沿って移動させる移動体（６）とを備えたものである。このような搬送装置によればチャック装置にて容器を保持しつつ移動体を移動させることにより容器を搬送することができる。なお、前記移動体には前記チャック装置が搬送経路に沿って複数並べて設けられてもよい。例えば回転するホイールの外周にチャック装置を外向き、つまりチャック爪が外周側の向くように並べたならばスターホイール式の搬送装置を構成することができる。さらに、前記搬送経路には前記チャック装置の移動に伴って前記操作部材と接して当該操作部材を操作する操作部（６０、７０、８０）が設けられてもよい。操作部により操作部材を適宜に操作すれば、搬送経路の特定位置でチャック爪を閉じ、又はチャック爪を開いて容器のチャック装置への取り込みや取り出しを行うことができる。

前記操作部は、前記操作部材と接して当該操作部材を操作する作用位置と、前記操作部材から離れた待機位置との間を移動可能な可動部（７１）を備えてもよい。この場合には、必要に応じて作動体を作用位置と待機位置との間で切り替えることにより、作動体の設置箇所におけるチャック爪の動作の有無を変更できるようになる。さらに、前記可動部は電気的なサーボモータ（７３）により前記作用位置と前記待機位置との間で駆動されてもよい。サーボモータを利用すれば高速かつ正確に駆動体を動作させることができる。従って、搬送速度の高速化に対する適応性が高まる。

以上説明したように、本発明によれば、操作部材の運動をまず第１の駆動部から一方のアームに伝えてそのアームを回転運動させ、その回転運動を連動機構を介して第２の駆動部へ伝えるようにしたので、運動の変換形態を変えることにより各アームの動作に関する自由度が高まる。また、操作部材から各アームまでを全て機械的機構によって構成しているので動作の精度及び信頼性が高くて搬送速度の高速化に対する適応性を高められる。さらに、運動入力機構や連動機構にカム機構を利用することにより、構成を簡素化して動作の信頼性をさらに高めることができる。

図１は本発明のチャック装置が適用されたビール壜搬送用のスターホイール装置の平面図である。スターホイール装置１は、例えば壜ＢＴを検査するための検査装置の出口側スターホイール装置として構成されており、検査中の壜ＢＴを保持する別のスターホイール装置２から搬入位置Ｐ１にて壜ＢＴを受け取って第１搬出位置Ｐ２又は第２搬出位置Ｐ３から第１搬送コンベア３又は第２搬出コンベア４に送り出すように構成されている。壜ＢＴを保持するため、スターホイール装置１の外周には多数のチャック装置５…５が周方向に一定のピッチで並べて設けられている。

図２に示すように、チャック装置５は、ベース１０と、壜ＢＴを掴むチャック爪５０とを備えている。ベース１０はスターホイール装置１のホイール（移動体）６の外周にボルト等の固定手段７を利用して固定されている。ホイール６は不図示の駆動装置により図１のホイール中心Ｃｗを中心として所定の回転方向（図１に矢印Ｒで示す。）に旋回駆動される。従って、チャック装置５もホイール６とともにホイール中心Ｃｗの周りに回転駆動される。

ベース１０にはガイド１３が取り付けられている。ガイド１３は壜ＢＴの外周に沿って湾曲したガイド面１３ａを備えている。ガイド１３のガイド面１３ａの曲率半径は、チャック装置５によって掴まれる壜ＢＴの直径の誤差を考慮して壜ＢＴの半径よりも幾らか大きく設定される。チャック装置５が複数のサイズの壜ＢＴに対応しているときは最大径の壜ＢＴに合わせてガイド１３を設けるか、又は壜ＢＴに応じてガイド１３を交換してもよい。但し、本実施形態において、チャック爪５０にて壜ＢＴを十分に拘束できるときはガイド１３を省略してよい。

図３〜図６に示すように、ベース１０の上面側には左右一対のアーム１５Ｌ、１５Ｒが上下方向に延びるアーム軸１６Ｌ、１６Ｒの周りに回転自在に取り付けられている。アーム軸１６Ｌ、１６Ｒは壜ＢＴの中心Ｃｂとホイール中心Ｃｗ（図１参照）とを結ぶ基準線ＣＬに関して対称な位置に設けられている。アーム軸１６Ｌ、１６Ｒの上端はトッププレート１４とボルト１４ａとを介して互いに連結されている。図２に示すようにトッププレート１４にもガイド１３が取り付けられている。なお、この実施形態では、基準線ＣＬに沿ってホイール中心Ｃｗ側からチャック装置５をみた状態でチャック装置５の左右を定義する。従って、図３の基準線ＣＬよりも上側、図４の右側がそれぞれチャック装置５の左側に相当する。

図３、図５及び図６に示すように、アーム１５Ｌの内側にはアーム軸１６Ｌと平行にローラ軸１７が取り付けられ、そのローラ軸１７の下部の外周には第１ローラ１８が回転自在に取り付けられている。ベース１０の下面側にはブラケット２０がボルト２０ａを利用して固定され、ブラケット２０には上下方向に延びるカム軸２１が回転自在に取り付けられている。カム軸２１は基準線ＣＬ上でかつローラ軸１７よりもホイール中心Ｃｗ側（図５において左方）にずらして配置されている。図７にも示したようにカム軸２１の下端部はベース１０の下方に突出し、その突出部分にはカム駆動レバー２２がカム軸２１と一体に回転できるように取り付けられている。カム駆動レバー２２の先端には操作部材としてのカム駆動ローラ２３が支軸（ボルト）２４を中心として回転可能に取り付けられている。

図５に示すようにカム軸２１の上端部にはアーム駆動カム２５がカム軸２１と一体に回転できるように取り付けられている。図８に詳しく示すように、アーム駆動カム２５は第１ローラ１８と接するカム面２６を備えている。カム面２６は、第１凹部２６ａと、保持部としての第２凹部２６ｂと、それらの間に配置される凸部２６ｃとを相互に滑らかに接続して構成されている。各凹部２６ａ、２６ｂの曲率半径は第１ローラ１８の半径と同一か僅かに大きい。カム軸２１の回転中心からのカム面２６の距離は第１凹部２６ａの底において最小となり、凸部２６ｃと第２凹部２６ｂとの境界付近で最大となる。カム軸２１の回転中心から第２凹部２６ｂの底までの距離はカム軸２１の回転中心から第１凹部２６ａの底までの距離よりも十分に大きい。

図３及び図９に示すように、右側のアーム１５Ｒにはアーム駆動部（第２の駆動部）２８がカム軸２１と対向するように設けられ、そのアーム駆動部２８にはカム面３０が設けられている。カム面３０に対応してローラ軸１７の外周には第２ローラ３１が回転自在に取り付けられている。左側のアーム１５Ｌの背後にはポスト３２が配置され、そのポスト３２の上端はトッププレート１４に固定されている（図５参照）。図９に示すようにポスト３２にはばね受け穴３２ａが設けられ、そのばね受け穴３２ａと右側のアーム１５Ｒの後端側に設けられたばね受け穴１５ａとの間にはコイルばね３３が圧縮状態で取り付けられている。ポスト３２はトッププレート１４、アーム軸１６Ｌ、１６Ｒを介してベース１０と連結されることにより、アーム１５Ｌ、１５Ｒの支持手段の一部として機能する。従って、アーム１５Ｒは支持手段との間に設けられた付勢手段としてのばね３３によりチャック爪５０を閉じる方向に押し付けられていることになる。ポスト３２にはコイルばね３３の内周をガイドするボルト３４が取り付けられている。

図３に示すように、コイルばね３３よりも下方においてアーム１５Ｌ、１５Ｒのばね受け部１５ｂ、１５ｃの間には別の付勢手段としてのコイルばね３５が圧縮状態で取り付けられている。これらのコイルばね３３、３５の反発力によりアーム１５Ｌ、１５Ｒはアーム軸１６Ｌ、１６Ｒを中心としてそれぞれの先端のチャック受け部４０が閉じる方向（基準線ＣＬに接近する方向）に付勢されている。これにより、カム面３０が第２ローラ３１に押し付けられ、第２ローラ３１と同軸の第１ローラ１８がアーム駆動カム２５のカム面２６に押し付けられる。従って、アーム駆動カム２５の回転に連動して第１ローラ１８及び第２ローラ３１がアーム軸１６Ｌの周りに移動し、それに伴ってアーム１５Ｌもアーム軸１６Ｌの周りに回転する。また、第２ローラ３１の移動に追従してアーム１５Ｒのアーム駆動部２８がアーム軸１６Ｒの周りに回転し、それによりアーム１５Ｒもアーム軸１６Ｒの周りに回転する。

図８（ａ）に示すように、第１ローラ１８がカム面２６の第１凹部２６ａと噛み合った位置ではカム軸２１がアーム軸１６Ｌ、１６Ｒの間でかつ基準線ＣＬ上に位置してアーム１５Ｌ、１５Ｒの先端のチャック受け部４０が閉じている。図８（ｂ）に示すように第１ローラ１８がカム面２６の第２凹部２６ｂに向けて移動するようにアーム駆動カム２５が回転すると、カム軸２１がホイール６の外周側に押し出されてアーム１５Ｌ、１５Ｒがチャック受け部４０を開くようにしてアーム軸１６Ｌ、１６Ｒの周りに回転する。そして、第１ローラ１８が凸部２６ｃを乗り越えて第２凹部２６ｂに噛み合うと、コイルばね３３、３５がアーム１５Ｌ、１５Ｒを閉じようとする力に抗して第１ローラ１８は第２凹部２６ｂと噛み合った状態に保持される。但し、第１ローラ１８が凸部２６ｃを乗り越えられるだけの回転モーメントをアーム駆動カム２５に付加すれば、ばね３３、３５の力によりカム２５はその第１凹部２６ａが第１ローラ１８と噛み合う位置まで回転する。

以下では、アーム駆動カム２５の図８（ａ）の位置を拘束位置、図８（ｂ）の位置を解放位置と呼ぶ。図７に示すカム駆動ローラ２３は、アーム駆動カム２５が拘束位置のときにホイール中心Ｃｗ側に後退し、アーム駆動カム２５が解放位置のときにホイール６の外周側へ変位するようにアーム駆動カム２５と関連付けられている。

次に、チャック爪５０の取付構造を説明する。図３及び図９に示すように、アーム１５Ｌ、１５Ｒのチャック受け部４０の基端部の内面側には円柱面状に窪んだ受け面４１が形成され、受け面４１にはそれぞれ１本のねじ孔４２が形成されている。ねじ孔４２はアーム１５Ｌ、１５Ｒの内側から外側に向かうほど半径方向内周側に後退するようにアーム１５Ｌ、１５Ｒを斜めに貫いている。図１０にも示したように、受け面４１には円柱状の押え駒４３がアーム１５Ｌ、１５Ｒの内側から単一のボルト４４をねじ孔４２にねじ込むことによって取り付けられている。これらの押え駒４３を利用することにより、各アーム１５Ｌ、１５Ｒの先端にチャック爪５０が装着される。押え駒４３の上端部同士及び下端部同士の間にはコイルばね４５、４５が引っ張られた状態で架け渡されている。なお、図９は押え駒４３の上端側のコイルばね４５を示している。下側のコイルばね４５の一部は図３に現れている。

チャック爪５０はステンレス鋼板のように剛性の高い薄板を板金加工して形成されている。図１１に示すように、チャック爪５０は、壜ＢＴを掴むための把持部５１と、アーム１５Ｌ、１５Ｒに取り付けられるための取付基部５２とを備えている。取付基部５２は受け面４１に沿って延びるように湾曲し、その上下方向のほぼ中央には取付基部５２の周方向に延びるスリット５３が形成されている。把持部５１側にも同様にスリット５４が形成されている。スリット５４により把持部５１は上下に分割されている。把持部５１側のスリット５４はねじ孔４２の中心線上を横切るようにして延びており、そのスリット５４の幅はボルト４４の操作用の工具（例えば六角レンチ）が挿入可能な大きさに設定されている。なお、図１１に想像線で示すように、把持部５１の内面側に滑り止め部材５０ａを設けてもよい。

チャック爪５０の取り付けは次のようにして行われる。ボルト４４を緩めて押え駒４３と受け面との間にチャック爪５０の板厚よりも幾らか大きな隙間を生じさせ、チャック爪５０を受け面４１に沿って回転させつつ取付基部５２を押え駒４３と受け面４１との隙間に挿入する。ボルト４４はスリット５３に通すようにする。その後にボルト４４を締め付けることにより、受け面４１と押え駒４３とでチャック爪５０の取付基部５２を強固に挟み込む。チャック爪５０を取り外す際にはボルト４４を緩めてチャック爪５０の取付基部５２を押え駒４３と受け面４１との間から抜き取ればよい。

以上のチャック装置５の構成において、アーム１５Ｌ、１５Ｒの相互の動作関係はカム面３０の形状により様々に変化させることができる。ここでは、基準線ＣＬに関してチャック爪５０が対称に動作するようにカム面３０の形状を定めている。但し、一方のチャック爪５０を先行して開く等、カム面３０の形状に応じてチャック爪５０、５０には様々な動作を与えることができる。

図１に示すように、搬入位置Ｐ１及び搬出位置Ｐ２、Ｐ３にはそれぞれ操作部６０，７０，８０が設けられている。図１２に示すように、搬入位置Ｐ１の操作部６０にはカムブロック６１が設けられている。カムブロック６１はスターホイール装置１の固定部分、例えばベースに取り付けられてホイール６の回転に対し一定位置に拘束されている。カムブロック６１にはホイール中心Ｃｗ側に面するカム面６１ａが形成されている。カム面６１ａは、チャック装置５のアーム駆動カム２５が解放位置にあるときのカム駆動ローラ２３と接触し、第１ローラ１８がアーム駆動カム２５の第２凹部２６ｂから脱出できる位置までホイール６の回転を利用してカム駆動ローラ２３をホイール中心Ｃｗ側に送り込む。

図１３及び図１４に示すように、搬出位置Ｐ２の操作部７０には可動部としてのロータ７１が設けられている。ロータ７１は上下方向の軸線を中心として回転自在に設けられており、その外周にはカム駆動ローラ２３と接触可能な一対のアーム７１ａ、７１ａが形成されている。また、図１に示すように、ロータ７１は伝達機構７２を介してサーボモータ７３の出力軸７３ａと接続されている。伝達機構７２には例えばベルト式の伝達装置が用いられる。サーボモータ７３により、ロータ７１は一方のアーム７１ａをチャック装置５側に突き出した作用位置（図１４）と、その作用位置よりも各アーム７１ａをホイール中心Ｃｗ側に引っ込めた待機位置（図１３）との間で回転駆動される。図１４に示したように、ロータ７１が作用位置にあるときのアーム７１ａは、チャック装置５のアーム駆動カム２５が拘束位置にあるときのカム駆動ローラ２３と接触し、アーム駆動カム２５が解放位置に移動するまでホイール６の回転を利用してカム駆動ローラ２３をホイール６の外周側に送り込む。ロータ７１が待機位置にあるときはアーム７１ａはアーム駆動カム２５の位置に拘わりなくカム駆動ローラ２３よりもホイール中心Ｃｗ側に後退する。

次に、以上のように構成されたスターホイール装置１の動作を説明する。まず、スターホイール装置１の搬入位置Ｐ１ではホイール６の回転に伴ってチャック装置５が順次繰り出される。搬入位置Ｐ１の手前においてアーム駆動カム２５は解放位置にあり、チャック爪５０は互いに開いた状態である。チャック装置５がホイール６により搬入位置Ｐ１まで搬送されると、カム駆動ローラ２３がカム面６１ａと接してホイール中心Ｃｗ側に押し込まれ、それにより、第１ローラ１８がアーム駆動カム２５の第２凹部２６ｂを脱出してアーム駆動カム２５が拘束位置に戻る。これによりチャック爪５０が閉じる。このチャック爪５０の閉じる動作に連動してスターホイール装置２からチャック爪５０同士の間に壜ＢＴが渡されて壜ＢＴがチャック爪５０、５０によって掴まれる（図１２参照）。

チャック爪５０に掴まれた壜ＢＴはホイール６の回転に伴ってまず第１搬出位置Ｐ２へ搬送される。その第１搬出位置Ｐ２においてはロータ７１が図１３に示す待機位置に保持されており、壜ＢＴが第１搬出コンベア３へ搬出すべき壜ＢＴであるときはその壜ＢＴを保持するチャック装置５のカム駆動ローラ２３が第１搬出位置Ｐ２に搬出されるタイミングに合わせてサーボモータ７３が駆動されてアーム７１ａが図１４に示す作用位置に駆動される。これにより、カム駆動ローラ２３がアーム７１ａと接して外周側に押し込まれ、アーム駆動カム２５が拘束位置から解放位置へ駆動される。従って、チャック爪５０が開いて壜ＢＴは第１搬出コンベア３に搬出される。壜ＢＴの搬出後は次のチャック装置５のローラ２３がアーム７１ａの回転範囲に達する前にロータ７１が一旦待機位置へ戻される。

一方、第１搬出コンベア３への搬出が不適当な壜ＢＴが第１搬出位置Ｐ２に送られてきた場合にはサーボモータ７３が駆動されず、ロータ７１は待機位置に保持される。従って、その壜ＢＴを保持するチャック装置５のカム駆動ローラ２３はアーム７１ａと接触できず、アーム駆動カム２５は拘束位置に保持される。従って、図１３に示すように、搬出が不適当な壜ＢＴはチャック爪５０から解放されず、第１搬出位置Ｐ１を素通りして次の第２搬出位置Ｐ３に向かう。

図１５に示すように第２搬出位置Ｐ３では、ホイール６の回転に伴って順次送り込まれるチャック装置５のカム駆動ローラ２３がカム面８１ａと接触して各アーム駆動カム２５が拘束位置から解放位置へと必ず駆動される。そのため、第２搬出位置Ｐ３においてチャック爪５０は必ず開かれる。これにより、第２搬出位置Ｐ３まで搬送された壜ＢＴは第２搬出コンベア４へ搬出される。

以上のように、本実施形態のスターホイール装置１によれば、第１搬出位置Ｐ２に設置されたロータ７１の位置を切り替えることにより、壜ＢＴを第１搬出コンベア３又は第２搬出コンベア４に選択的に搬出することができる。例えば、スターホイール装置１の前に壜ＢＴやその内容物の検査が行われている場合に、検査に合格と判定された壜ＢＴが第１搬出位置Ｐ２に達するタイミングでロータ７１を待機位置から作用位置へ駆動すれば、第１搬出コンベア３には検査に合格した良品を搬出し、第２搬出コンベア４には検査に不合格の不良品を搬出することができる。

反対に、検査に合格した壜ＢＴが第１搬出位置Ｐ２に搬送されている場合にロータ７１を待機位置に保持し、不合格の壜ＢＴが第１搬出位置Ｐ２に送られてきたときにロータ７１を作用位置に駆動するようにすれば、第１搬出コンベア３に対して検査に不合格の不良品を搬出し、第２搬出コンベア４には検査に合格した良品を搬出することができる。つまり、通常時にはロータ７１を待機位置に保持して第１搬出位置Ｐ２におけるチャック爪５の開放を保留し、第２搬出位置Ｐ３にてカムブロック８１を利用してチャック爪５０を開いて壜ＢＴを解放し、検査不合格等の何らかの理由で壜ＢＴを選り分ける必要が生じたときにその壜ＢＴを保持するチャック装置５が第１搬出位置Ｐ２に達するタイミングでロータ７１を作用位置に切り替えてチャック爪５０を開き、その後、次の壜ＢＴが第１搬出位置Ｐ２に達するよりも早くロータ７１を待機位置へ戻すようにしてもよい。

本実施形態のスターホイール装置１又はチャック装置５によれば次のような作用効果が得られる。

（１）チャック装置５のカム駆動ローラ２３からカム面３０までが全て機械的に構成されているのでチャック爪５０の開閉動作の応答性及び信頼性が高く、ホイール６の高速化に対する適応性が高い。

（２）コイルばね３３、３５の力を利用してカム面２６、３０を相手方（従動子）のローラ１８、３１にそれぞれ密着させているので、アーム駆動カム２５とそれによって駆動されるアーム１５Ｌ、１５Ｒとを機械的に連結する必要がなく、組み立てや分解が容易に行える。また、カム面２６、３０をローラ１８、３１と接触させるので摩擦抵抗が低減されて動作が円滑化される。なお、本発明においては、カム駆動ローラ２３を利用したカム軸２１の回転をリンク機構によってアーム１５Ｌ、１５Ｒの開閉動作に変換してもよい。但し、リンク機構を利用する場合にはリンク同士やリンクとアーム等との連結が必要となり、組み立て工数が増加する。

（３）アーム駆動カム２５をコイルばね３３、３５に抗して解放位置に保持する第２凹部２６ｂをカム面２６に設けたので、チャック爪５０を開いた状態に保持するために、スターホイール装置１においてカム駆動ローラ２３をアーム駆動カム２５の解放位置に対応する位置に継続的に拘束する必要がない。従って、ロータ７１やカム８１は第１ローラ１８が凸部２６ｃを乗り越えて第２凹部２６ｂに入るまでローラ２３を押し込むだけでよく、アーム駆動カム２５が解除位置に切り替わった後もカム８１等でローラ２３を押え続けなくてもチャック爪５０を開いた状態に維持できる。このようなアーム駆動カム２５の自己保持作用がないとすれば、搬入位置Ｐ１においてまずチャック爪５０を開き、かつ壜ＢＴの受け取りに対応してチャック爪５０を閉じるようにカム６１を設計する必要が生じ、カム６１が複雑化する。

（４）チャック爪５０が閉じる方向にアーム１５Ｌ、１５Ｒを回転付勢するために、アーム１５Ｌ、１５Ｒ間にコイルばね３５を設けるだけでなく、アーム１５Ｌ、１５Ｒを回転自在に支持する側（ポスト３２）と一方のアーム１５Ｒとの間にもコイルばね３３を設けて一方のアーム１５Ｒをそのカム面３０が第２ローラ３１に押し付けられる方向に付勢している。仮にコイルばね３５のみを設けたならば、アーム１５Ｌ、１５Ｒがアーム軸１６Ｌ、１６Ｒを中心に図３の時計方向にそれぞれ回転してカム面３０と第２ローラ３１とが互いに離れ、それによりチャック爪５０、５０にガタツキが生じるおそれがある。しかしながら、コイルばね３３にてアーム１５Ｒがアーム軸１６Ｒの周りに反時計方向に付勢されることにより、そのようなアーム１５Ｒの回転が規制され、カム面３０と第２ローラ３１とを接触状態に保つことができる。

（５）ロータ７１の駆動にサーボモータ７３を利用しているので、ロータ７１の動作を高速かつ高精度に制御でき、ホイール６の高速化に対する適応性を高めることができる。

（６）さらに、本実施形態におけるチャック爪５０の取付構造によれば次のような利点がある。まず、円柱面状の受け面４１と円柱状の押え駒４３とでチャック爪５０を挟むようにしたので単一のボルト４４で締め付ける構成であってもチャック爪５０がボルト４４の周りに回転するおそれがない。また、ボルト４４を通すスリット５３を設けているので、チャック爪５０の着脱に際して押え駒４３もボルト４４もアーム１５Ｌ、１５Ｒから取り外す必要がない。従って、チャック爪５０の着脱が容易に行える。ボルト４４を緩めた際にコイルばね４５の引っ張り力で押え駒４３が受け面４１から引き離されるので、チャック爪５０の取付基部５２をより一層容易に装着することができる。

アーム１５Ｌ、１５Ｒの内側にチャック爪５０を装着しているので、壜ＢＴをチャック爪５０で掴んだ際の反力をアーム１５Ｌ、１５Ｒにて受けることができ、ボルト４４には反力が作用しない。従って、チャック爪５０の取付部分の剛性の確保に有利である。把持部５１側のスリット５４を利用してボルト４４を操作するための工具（レンチ）を挿入することができるので、片側のアーム１５Ｌ又は１５Ｒにチャック爪５０が取り付けられている場合でも、反対側のアーム１５Ｒ又は１５Ｌに対してチャック爪５０を容易に着脱することができる。スリット５４はねじ孔４２が斜めに傾けられているために必要となるが、そのような傾きを与えた理由は次の通りである。

チャック爪５０を強固に固定するためにはボルト４４のねじ込み深さを十分に確保する必要があるが、チャック装置５を周方向に並べた際のピッチを小さくしてホイール６へ取付可能なチャック装置５の個数を増やすためにはチャック受け部４０の厚さを強度維持に必要な範囲で可能な限り小さく制限する必要がある。従って、チャック受け部４０と直交する方向にねじ孔４２を形成しても十分なねじ込み深さは得られない。一方、チャック受け部４０の背後にはアーム軸１６Ｌ、１６Ｒが配置されるので、受け面４１から基準線ＣＬに沿ってねじ孔４２を形成してもねじ孔４２を十分に延ばすことができない。そこで、受け面４１から斜め外側に向かってねじ孔４２を延ばすことにより、限られた範囲内でねじ孔４２の長さを最大限に確保している。

さらに、チャック爪５０のスリット５４により把持部５１が上下に二分割されるので、壜ＢＴの形状に馴染むように把持部５１をスリット５４の上下で異なる形状に変形させることができる。なお、チャック爪５０をステンレス鋼等の金属材料で構成した場合には把持部５１が薄くても十分な剛性が確保され、かつ弾性変形も比較的大きく取れるので、図３に示すように直径が異なる壜ＢＴが取り込まれた場合でもチャック爪５０を弾性変形させることにより、チャック爪５０の交換なしで径の異なる壜ＢＴに対応できるようになる。但し、壜ＢＴに応じてチャック爪５０を交換してもよいことは勿論である。

以上の実施形態においては、ベース１０、アーム軸１６Ｌ、１６Ｒ、トッププレート１４及びポスト３２によって支持手段が構成され、ローラ軸１７、第１ローラ１８及び第２ローラ３１によって第１の駆動部が構成され、レバー２２、カム軸２１、アーム駆動カム２５及び第１ローラ１８によって運動入力機構が構成され、第２ローラ３１及びカム面３０によって連動機構が構成される。但し、本発明は上記の実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、チャック装置５において、アーム１５Ｌ、１５Ｒに対してチャック爪５０を上下方向に複数段に設けてもよい。二以上の対のアーム１５Ｌ、１５Ｒを上下方向に複数段に設けて、各アームに一以上のチャック爪を取り付けてもよい。チャック爪５０を上下方向に複数設ける場合には、チャック爪５０による掴み位置の壜ＢＴの形状に応じてチャック爪５０の把持部５１の形状を最適化することが望ましい。チャック爪５０の内面側にローラを自転可能に設け、壜ＢＴをローラを介して掴むことにより壜ＢＴをチャック爪５０に挟まれた状態で自転可能に保持してもよい。このような構成は壜ＢＴを回転させる検査工程等に適している。

アーム１５Ｌ、１５Ｒに対する付勢手段はコイルばね３３、３５に限らず、適宜に変更してよい。図１６〜図２０は付勢手段を変更した他の形態を示している。なお、図１〜図１５の形態と共通する部分には同一符号を付し、説明を省略する。

図１６〜図２０に示す形態では、一対のアーム軸１６Ｌ、１６Ｒがトッププレート１４の上方に突出し、その突出部１６ａの外周にブッシュ１６ｂを介してそれぞれ付勢手段としてのねじりコイルばね５５が嵌め合わされている。アーム軸１６Ｌ、１６Ｒの上端は連結板５６及びボルト５７を介して相互に連結され、連結板５６の下面側にはばね掛け用のブロック５８がボルト５８ａを利用して固定されている。なお、ボルト５７による締め付け力はブッシュ１６ｂを介してトッププレート１４に受け止められ、それによりアーム軸１６Ｌ、１６Ｒは支持手段としてのベース１０とトッププレート１４との間で支持される。

図１８及び図１９に示すように、各コイルばね５５は、一対の腕５５ａ、５５ｂを幾らか押し開きつつ一方の腕５５ａをブロック５８に、他方の腕５５ｂをアーム１５Ｌ、１５Ｒに設けられたピン１５ｄにそれぞれ掛け止めしてアーム軸１６Ｌ、１６Ｒ上に装着されている。腕５５ａ、５５ｂを押し開くことによってコイル部５５ｃに生じる弾性復元力により、腕５５ａ、５５ｂは互いに接近する方向（図１９に矢印Ａで示す方向）に付勢され、それによりアーム１５Ｌ、１５Ｒもチャック爪５０を閉じる方向に付勢される。

このようにねじりコイルばね５５を付勢手段として利用すれば、アーム軸１６Ｌ、１６Ｒの後方にアーム１５Ｌ、１５Ｒを延ばしてコイルばね３３、３５を受けるためのばね受け穴１５ａ（図９）やばね受け部１５ｂ、１５ｃ（図３）を設ける必要がない。従って、アーム１５Ｌ、１５Ｒの後端側はアーム軸１６Ｌ、１６Ｒとの嵌合部分まで詰められており、ポスト３２も省略されている。これにより、アーム１５Ｌ、１５Ｒの形状が簡素化され、部品手数も減少する。図１９から明らかなように、基準線ＣＬに対してねじりコイルばね５５が対称に配置されているので、アーム１５Ｌ、１５Ｒを左右対称に付勢してその動作の対称性を高めることができる。

図１６、図１９及び図２０に示すように、アーム１５Ｌ、１５Ｒの短縮化と、ポスト３２、コイルばね３３、３５の省略によりローラ軸１７の後方にはスペースが生じ、そのスペースを埋めるようにカム軸２１が上方に延ばされている。そして、カム軸２１の上端はボルト５９によりトッププレート１４に連結されている。これによりカム軸２１の両端が支持され、図５の構成と比較してカム軸２１の撓みを抑えることができる。

本発明のチャック装置はスターホイール装置に好適に適用できるが、これに限らず容器を掴むことが求められる各種の搬送装置に適用可能である。

本発明のチャック装置が適用されたスターホイール装置の平面図。 図１のチャック装置の側面図。 図２のIII−III線に沿った断面図。 チャック装置を図２の矢印IV方向からみた状態を示す図。 図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図。 図５のVI−VI線に沿った断面図。 チャック装置を図２の矢印VII方向からみた状態を示す図。 図５のVIII−VIII線に沿った断面図。 図５のIX−IX線に沿った断面図。 チャック装置の先端側からの概略視図。 チャック爪の斜視図。 図１の搬入位置付近の拡大図。 図１の第１搬出位置で壜の搬出を保留した様子を示す拡大図。 図１の第１搬出位置で壜を搬出する様子を示す拡大図。 図１の第２搬出位置で壜を搬出する様子を示す拡大図。 付勢手段としてねじりコイルばねを利用した他の形態におけるアーム軸に沿った断面図。 図１６の矢印XVII方向からチャック装置をみた状態を示す図。 図１６のチャック装置の平面図。 図１６のXIX−XIX線に沿った断面図。 図１６のチャック装置の図５に対応する断面図。

符号の説明

１ スターホイール装置（搬送装置）
２ 別のスターホイール装置
５ チャック装置
６ ホイール（移動体）
１０ ベース（支持手段）
１４ トッププレート（支持手段）
１５Ｌ、１５Ｒ アーム
１６Ｌ、１６Ｒ アーム軸（支持手段）
１７ ローラ軸（第１の駆動部）
１８ 第１ローラ（運動入力機構）
２１ カム軸（運動入力機構）
２２ カム駆動レバー（運動入力機構）
２３ カム駆動ローラ（操作部材）
２５ アーム駆動カム
２６ カム面
２６ｂ 第２凹部（保持部）
２８ アーム駆動部（駆動部）
３０ カム面（連動機構）
３１ 第２ローラ（連動機構）
３３、３５ コイルばね（付勢手段）
４０ チャック受け部
４１ 受け面
４２ ねじ孔
４３ 押え駒
４４ ボルト
４５ コイルばね
５０ チャック爪
５１ 把持部
５２ 取付基部
５３ スリット
５４ スリット
５５ ねじりコイルばね（付勢手段）
６０、７０、８０ 操作部
７１ ロータ（可動部）
７３ サーボモータ
ＢＴ 壜
Ｃｗ ホイール中心

Claims (16)

1. 支持手段と、前記支持手段に一対のアーム軸を介して回転自在に支持され、前記アーム軸の周りの回転に伴って開閉する先端部には容器を掴むチャック爪が設けられた一対のアームと、外部から操作可能な操作部材とを備え、
   前記一対のアームのそれぞれの内側には、一方のアームに関するアーム軸の周りに該一方のアームと一体に回転可能な第１の駆動部と、前記第１の駆動部よりも前記アームの前記先端部側に位置し、他方のアームに関するアーム軸の周りに当該他方のアームと一体に回転可能な第２の駆動部とが設けられ、
   前記一対のアームのそれぞれは、前記アーム軸を中心としてそれぞれの先端部が閉じる方向に付勢手段により付勢され、
   前記操作部材と前記第１の駆動部との間には、前記操作部材の外部からの操作に伴う運動を前記第１の駆動部の前記アーム軸を中心とした回転運動に変換する運動入力機構が設けられ、
   前記第１の駆動部と第２の駆動部との間には、前記第１の駆動部の前記アーム軸を中心とした回転運動を前記第２の駆動部の前記アーム軸を中心とした回転運動に変換する連動機構が設けられている、
   ことを特徴とする容器のチャック装置。
2. 前記運動入力機構がカム機構を利用して前記操作部材の運動を前記第１の駆動部の回転運動に変換することを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
3. 前記運動入力機構のカム機構は、前記アーム軸と平行なカム軸線の周りに回転可能な状態で前記支持手段に支持されて外周にはカム面が設けられたアーム駆動カムを備えており、
   前記アーム駆動カムは前記第１の駆動部に対して前記第２の駆動部の反対側に配置され、
   前記操作部材は前記外部からの操作により前記アーム駆動カムを回転させるように設けられ、
   前記アーム駆動カムのカム面は、当該アーム駆動カムの回転に伴って、前記第１の駆動部を前記第２の駆動部側に押し出された位置と前記第２の駆動部の反対側に後退した位置との間で往復させるように構成されている、ことを特徴とする請求項２に記載のチャック装置。
4. 前記第１の駆動部には前記アーム駆動カムのカム面と接する第１ローラが設けられていることを特徴とする請求項３に記載のチャック装置。
5. 前記第１の駆動部には前記アーム軸と平行なローラ軸が設けられ、前記ローラ軸上には前記アーム駆動カムのカム面と接する第１ローラと、前記第２の駆動部と接する第２ローラとが設けられていることを特徴とする請求項３に記載のチャック装置。
6. 前記アーム駆動カムのカム面には前記第１の駆動部を前記第２の駆動部側に押し出された位置にて保持する保持部が設けられていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のチャック装置。
7. 前記連動機構がカム機構を利用して前記第１の駆動部の回転運動を前記第２の駆動部の回転運動に変換することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のチャック装置。
8. 前記連動機構のカム機構は前記第２の駆動部に設けられて前記第１の駆動部と接するカム面を備えていることを特徴とする請求項７に記載のチャック装置。
9. 前記付勢手段は前記支持手段と前記他方のアームとの間に配置されて前記他方のアームを前記チャック爪が閉じる方向に付勢するばね手段を含んでいることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のチャック装置。
10. 前記付勢手段として、前記一対のアーム軸のそれぞれの軸上に前記一対のアームを前記先端部が閉じる方向に付勢するねじりコイルばねが設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のチャック装置。
11. 前記付勢手段として、前記一対のアーム軸のそれぞれの軸上に前記一対のアームを前記先端部が閉じる方向に付勢するねじりコイルばねが設けられ、
    前記一対のアーム軸、及び前記アーム駆動カムを回転自在に支持するカム軸のそれぞれの両端部が前記支持手段にて支持されていることを特徴とする請求項３に記載のチャック装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のチャック装置と、
    前記チャック装置の前記支持手段を所定の搬送経路に沿って移動させる移動体とを備えたことを特徴とする容器の搬送装置。
13. 前記移動体には前記チャック装置が搬送経路に沿って複数並べて設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の搬送装置。
14. 前記搬送経路には前記チャック装置の移動に伴って前記操作部材と接して当該操作部材を操作する操作部が設けられていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の搬送装置。
15. 前記操作部が、前記操作部材と接して当該操作部材を操作する作用位置と、前記操作部材から離れた待機位置との間を移動可能な可動部を備えていることを特徴とする請求項１４に記載の搬送装置。
16. 前記可動部が電気的なサーボモータにより前記作用位置と前記待機位置との間で駆動されることを特徴とする請求項１５に記載の搬送装置。
    

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