JP3442912B2 - クランプ装置 - Google Patents
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Description
物品を掴むのに適するクランプ装置に関するものであ
る。 【0002】 【従来の技術】物品を掴むためのクランプ装置は、従来
から種々の装置が使用されている。 【0003】従来から使用されているクランプ装置の一
例として鋳造用の中子を掴む装置を図12の概念図によ
って説明すると、1はロボット本体であって、このロボ
ット本体1は、ベース2に設けられた回転機構3と、回
転機構3に接続された複数の旋回機構4,5,6及び腕
7,8,9とで構成されている。 【0004】ロボット本体1の腕9の先端部には固定側
基部10が取り付けられており、固定側基部10の下側
には平行リンク11を介して可動側基部12が取り付け
られている。 【0005】さらに可動側基部12の下側には中子13
を把持するための把持部14が設けられている。 【0006】そしてこれらの固定側基部10、可動側基
部12及び平行リンク11で、コンプライアンス機構1
5を形成している。 【0007】16はコンベヤからなる搬送機構であり、
その上には複数の主型17がほぼ一定の間隔で配置され
ている。 【0008】搬送機構16は、主型17が所定位置で停
止するように間欠的に作動するようになっている。 【0009】ロボット本体1は中子受取り位置に配置さ
れた中子13を把持した後、中子13を主型17の上ま
で移動し、鉛直下方向に下降させるようになっている。 【0010】18はビデオカメラであり、ロボット本体
1が中子13、主型17及び把持部14の位置や状態を
確認するためのものである。 【0011】 【発明が解決しようとする課題】従来の把持部14は、
互いに近接離反する1対のクランプアームで構成されて
いるが、掴もうとする物品が直方体でなく、例えば図1
3に示すような傾斜面を有する多様な形状をした中子1
3等の物品である場合には、単に平行に近接離反する1
対のクランプアームで掴んで吊り上げようとすると、バ
ランスが悪く、安定しない場合がある。 【0012】そこで掴もうとする複雑な形状の中子13
にあったアダプター等の治具を用いることが行われてい
るが、多数の種類の中子13のそれぞれに治具を製作す
ることは費用がかさむという欠点があった。 【0013】本発明はこのような従来の問題や欠点を解
決し、治具を用いずに多様な形状の物品をバランスよく
安定した状態で掴むことができるようにしたクランプ装
置を提供することを目的とするものである。 【0014】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のクランプ装置においては、ベースプレート
の一定位置に支持され中央部と一端部との間には順ねじ
部が刻設され中央部と他端との間には逆ねじ部が刻設さ
れた回転自在な第1のねじ棒と、前記第1のねじ棒と平
行に配置され且つ水平に移動可能に前記ベースプレート
に支持され中央部と一端部との間には順ねじ部が刻設さ
れ中央部と他端との間には逆ねじ部が刻設された回転自
在な第2のねじ棒と、前記第1のねじ棒及び第2のねじ
棒と平行に配置され且つ上下に移動可能に前記ベースプ
レートに支持され中央部と一端部との間には順ねじ部が
刻設され中央部と他端との間には逆ねじ部が刻設された
回転自在な第3のねじ棒と、前記第1のねじ棒の順ねじ
部に螺合された第1の順ねじボールナットと、前記第2
のねじ棒の順ねじ部に螺合された第2の順ねじボールナ
ットと、前記第3のねじ棒の順ねじ部に螺合された第3
の順ねじボールナットと、前記第1の順ねじボールナッ
ト、第2の順ねじボールナット、第3の順ねじボールナ
ットに球面軸受を介して支持された一方の把持部材と、
前記第1のねじ棒の逆ねじ部に螺合された第1の逆ねじ
ボールナットと、前記第2のねじ棒の逆ねじ部に螺合さ
れた第2の逆ねじボールナットと、前記第3のねじ棒の
逆ねじ部に螺合された第3の逆ねじボールナットと、前
記第1の逆ねじボールナット、第2の逆ねじボールナッ
ト、第3の逆ねじボールナットに球面軸受を介して支持
され前記一方の把持部材と向き合う他方の把持部材とを
備えている。 【0015】第1のねじ棒を回転すると第1の順ねじボ
ールナットと第1の逆ねじボールナットとが近接離反
し、第2のねじ棒を回転すると第2の順ねじボールナッ
トと第2の逆ねじボールナットとが近接離反し、第3の
ねじ棒を回転すると第3の順ねじボールナットと第3の
逆ねじボールナットとが近接離反する。 【0016】そして球面軸受を介して第1、第2、第3
の順ねじボールナットに支持されている一方の把持部材
の向きと、球面軸受を介して第1、第2、第3の逆ねじ
ボールナットに支持されている他方の把持部材の向きと
が変化し、掴もうとする物品の表面に適合する傾きにす
ることができる。 【0017】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図を参照しつつ説明する。 【0018】図1は本発明のクランプ装置の実施の形態
の一例を部分的に切断して示した斜視図、図2は図1の
II−II断面図であって、左右両側を下方へ屈折した
形状のベースプレート19の下面側には、第1のねじ棒
20が水平に配置されていて、第1のねじ棒20の両端
は軸受21によりベースプレート19の屈折部の定位置
に、回転自在に支持されている。 【0019】第1のねじ棒20の中央部と左端部との間
には順ねじ部22が刻設されていて、この順ねじ部22
には第1の順ねじボールナット23が螺合されている。 【0020】また、第1のねじ棒20の中央部と右端部
との間には逆ねじ部24が刻設されていて、この逆ねじ
部24には第1の逆ねじボールナット25が螺合されて
いる。 【0021】第1のねじ棒20の右側の延長線上のベー
スプレート19の屈折部外面には、モータベース26を
介してモータ27が取り付けられていて、モータ27は
カップリング28を介して第1のねじ棒20を、必要に
応じて時計方向または反時計方向に回転するようになっ
ている。 【0022】図1の第1のねじ棒20の向こう側には、
第2のねじ棒29が第1のねじ棒20と平行に配置され
ていて、図1のIII−III断面図である図3にも示
すように、第2のねじ棒29の中央部と左端部との間に
は順ねじ部30が刻設されており、この順ねじ部30に
は第2の順ねじボールナット31が螺合されている。 【0023】また同じく図1、図3に示すように、第2
のねじ棒29の中央部と右端部との間には逆ねじ部32
が刻設されていて、この逆ねじ部32には第2の逆ねじ
ボールナット33が螺合されている。 【0024】上述した第2のねじ棒29の両端は軸受3
4(図3参照)により第2ねじ棒支持プレート35に、
回転自在に支持されている。 【0025】そして、この第2ねじ棒支持プレート35
は、ベースプレート19の屈折部の内面に水平に固着さ
れているリニアガイド36に案内されて、第2のねじ棒
29と共に水平に移動することができるようになってい
る。 【0026】第2のねじ棒29の右端を支持している第
2ねじ棒支持プレート35の外面には、モータベース3
7を介してモータ38が取り付けられていて、モータ3
8はカップリング39を介して第2のねじ棒29を、必
要に応じて時計方向または反時計方向に回転するように
なっている。 【0027】ベースプレート19の屈折部には、モータ
ベース37及びモータ38を通すための前後方向に長い
孔40(図1、図4参照)が穿設されていて、第2ねじ
棒支持プレート35が水平に移動する際に、支障を与え
ないようにしている。 【0028】図1、図4に示すように、上述した第1の
ねじ棒20と第2のねじ棒29とを結ぶ線の中間の上方
には第3のねじ棒41が、第1のねじ棒20及び第2の
ねじ棒29と平行に配置されていて、この第3のねじ棒
41の中央部と左端部との間には図1に示すように順ね
じ部42が刻設されており、図3で説明した態様と同様
にこの順ねじ部42には第3の順ねじボールナット43
が螺合されている。 【0029】また、第3のねじ棒41の中央部と右端部
との間には逆ねじ部44が刻設されていて、この逆ねじ
部44には第3の逆ねじボールナット45が螺合されて
いる。 【0030】上述した第3のねじ棒41の両端は図示し
ない軸受により、第3ねじ棒支持プレート46(図1、
図4参照)に、回転自在に支持されている。 【0031】そしてこの第3ねじ棒支持プレート46
は、ベースプレート19の屈折部の内面に上下方向に固
着されているリニアガイド47に案内されて、第3のね
じ棒41と共に上下に移動することができるようになっ
ている。 【0032】第3のねじ棒41の右端を支持している第
3ねじ棒支持プレート46の外面には、モータベース4
8を介してモータ49(図1参照)が取り付けられてい
て、モータ49は図示しないカップリングを介して第3
のねじ棒41を、必要に応じて時計方向または反時計方
向に回転するようになっている。 【0033】ベースプレート19の屈折部には、モータ
ベース48及びモータ49を通すための上下方向に長い
孔50が穿設されていて、第3ねじ棒支持プレート46
が上下に移動する際に、支障を与えないようにしてい
る。 【0034】図1ないし図3に示すように、第1の順ね
じボールナット23、第2の順ねじボールナット31、
第3の順ねじボールナット43の外側には、外周が球面
の一部に形成されている球面軸受51がそれぞれ固着さ
れていて、これらの球面軸受51は、いずれも1つの板
状の把持部材52に回動可能に嵌着されている。 【0035】これによって板状の把持部材52は、球面
軸受51を介して第1の順ねじボールナット23、第2
の順ねじボールナット31、第3の順ねじボールナット
43の3箇所で支持され、第1のねじ棒20、第2のね
じ棒29、第3のねじ棒41に対してほぼ直交する上下
方向の姿勢を保つようになっている。 【0036】また、第1の逆ねじボールナット25、第
2の逆ねじボールナット33、第3の逆ねじボールナッ
ト45の外側にも、外周が球面の一部に形成されている
球面軸受53がそれぞれ固着されていて、これらの球面
軸受53はいずれも前述とは別の他の1つの板状の把持
部材54に回動可能に嵌着されている。 【0037】これによって他方の板状の把持部材54
は、球面軸受53を介して第1の逆ねじボールナット2
5、第2の逆ねじボールナット33、第3の逆ねじボー
ルナット45の3箇所で支持され、第1のねじ棒20、
第2のねじ棒29、第3のねじ棒41に対してほぼ直交
し、前述の把持部材52と向き合って上下方向の姿勢を
保つようになっている。 【0038】把持部材52,54は協動して物品を掴む
もので、互いに向き合っている面の下部には、パッド5
5が貼着されている。 【0039】次に、上述した装置の作用を説明する。 【0040】上述した装置のベースプレート19は、そ
の上面に固着されている取付杆56により、図12で説
明した可動側基部12の下側に取り付ける。 【0041】そして図1のモータ27,38,49を同
時に駆動し、図5に示すように第1のねじ棒20、第2
のねじ棒29、第3のねじ棒41を、右方から見ていず
れも反時計方向に回転すると、第1の順ねじボールナッ
ト23、第2の順ねじボールナット31、第3の順ねじ
ボールナット43はいずれも左方へ移動し、第1の逆ね
じボールナット25、第2の逆ねじボールナット33、
第3の逆ねじボールナット45はいずれも右方へ移動す
る。 【0042】このため把持部材52,54は、第1のね
じ棒20、第2のねじ棒29、第3のねじ棒41に対し
てほぼ直交する上下方向の姿勢を保ったまま互いに離反
し、大きな物品を掴む準備態勢に入ることになる。 【0043】図5とは反対に、第1のねじ棒20、第2
のねじ棒29、第3のねじ棒41をいずれも時計方向に
回転すると、把持部材52,54は、第1のねじ棒2
0、第2のねじ棒29、第3のねじ棒41に対してほぼ
直交する上下方向の姿勢を保ったまま互いに近接し、左
右の面が互いに平行した鉛直面の物品を安定して掴める
ようになる。 【0044】次に、図6に示すように第2のねじ棒2
9、第3のねじ棒41は回転せずに第1のねじ棒20の
みを反時計方向に回転すると、第1の順ねじボールナッ
ト23は左方へ移動し、第1の逆ねじボールナット25
は右方へ移動する。 【0045】このため一方の把持部材52は、静止状態
にある第2の順ねじボールナット31と第3の順ねじボ
ールナット43とを結ぶ線57を揺動中心とし、球面軸
受51(図2参照)を介して手前側下端が左方へ移動
し、他方の把持部材54は、静止状態にある第2の逆ね
じボールナット33と第3の逆ねじボールナット45と
を結ぶ線58を揺動中心とし、球面軸受51を介して手
前側下端が右方へ移動して、把持部材52,54の手前
側下端が互いに離反する方向に傾斜する。 【0046】把持部材52,54が傾斜することによっ
て、第2のねじ棒29及び第3のねじ棒41は、一定位
置で回転している第1のねじ棒20の方に引っ張られる
傾向になるが、第2のねじ棒29は前後方向に長い孔4
0(図1、図4参照)内を手前側に移動して第1のねじ
棒20に近接し、第3のねじ棒41は上下方向に長い孔
50内を下降することによって第1のねじ棒20に近接
するので、第1のねじ棒20、第2のねじ棒29、第3
のねじ棒41には、いずれも無理な撓みは生じない。 【0047】図6とは反対に、第1のねじ棒20のみを
時計方向に回転すると、第1の順ねじボールナット23
は右方へ移動し、第1の逆ねじボールナット25は左方
へ移動して、把持部材52,54の手前側下端は互いに
近接する方向に傾斜し、物品の左右の面の手前側下端が
近接している傾斜面の場合に、安定して掴めるようにな
る。 【0048】次に、図7に示すように第1のねじ棒2
0、第3のねじ棒41は回転せずに第2のねじ棒29の
みを反時計方向に回転すると、第2の順ねじボールナッ
ト31は左方へ移動し、第2の逆ねじボールナット33
は右方へ移動し、一方の把持部材52は、静止状態にあ
る第1の順ねじボールナット23と第3の順ねじボール
ナット43とを結ぶ線59を揺動中心として、向う側下
端が左方へ移動し、他方の把持部材54は、静止状態に
ある第1の逆ねじボールナット25と第3の逆ねじボー
ルナット45とを結ぶ線60を揺動中心として、向う側
下端が右方へ移動して、把持部材52,54の向う側下
端が互いに離反する方向に傾斜する。 【0049】図7とは反対に、第2のねじ棒29のみを
時計方向に回転すると、第2の順ねじボールナット31
は右方へ移動し、第2の逆ねじボールナット33は左方
へ移動して、把持部材52,54の向う側下端が互いに
近接する方向に傾斜し、物品の左右の面の向う側下端が
近接している傾斜面の場合に、安定して掴めるようにな
る。 【0050】次に、図8に示すように第1のねじ棒2
0、第2のねじ棒29は回転せずに第3のねじ棒41の
みを反時計方向に回転すると、第3の順ねじボールナッ
ト43は左方へ移動し、第3の逆ねじボールナット45
は右方へ移動し、一方の把持部材52は、静止状態にあ
る第1の順ねじボールナット23と第2の順ねじボール
ナット31とを結ぶ線61を揺動中心として下縁が右方
へ移動し、他方の把持部材54は、静止状態にある第1
の逆ねじボールナット25と第2の逆ねじボールナット
33とを結ぶ線62を揺動中心として下縁が左方へ移動
して、把持部材52,54の下縁が互いに近接する方向
に傾斜し、物品の左右の面の下縁が近接している傾斜面
の場合に、安定して掴めるようになる。 【0051】次に、図9に示すように第3のねじ棒41
は回転せずに、第1のねじ棒20を反時計方向に回転
し、第2のねじ棒29を時計方向に回転すると、第1の
順ねじボールナット23と第1の逆ねじボールナット2
5とは互いに離反する方向に移動し、第2の順ねじボー
ルナット31と第2の逆ねじボールナット33とは互い
に近接する方向に移動し、一方の把持部材52は、第3
の順ねじボールナット43を揺動中心として、手前側下
端が左方へ、向う側下端が右方へ移動し、他方の把持部
材54は、第3の逆ねじボールナット45を揺動中心と
して、手前側下端が右方へ、向う側下端が左方へ移動し
て、把持部材52,54の手前下端は互いに離反する方
向に、向う側下端は互いに近接する方向に傾斜し、物品
の左右の面の手前側下端が離反し、向う側下端が近接し
ている傾斜面の場合に、安定して掴めるようになる。 【0052】図9と反対の方向に第1のねじ棒20、第
2のねじ棒29を回転すると、把持部材52,54は上
記とは反対の方向に傾斜し、物品の左右の面の手前側下
端が近接し、向う側下端が離反している傾斜面の場合
に、安定して掴めるようになる。 【0053】次に、図10に示すように第2のねじ棒2
9は回転せずに、第1のねじ棒20を反時計方向に回転
し、第3のねじ棒41を時計方向に回転すると、第1の
順ねじボールナット23と第1の逆ねじボールナット2
5とは互いに離反する方向に移動し、第3の順ねじボー
ルナット43と第3の逆ねじボールナット45とは互い
に近接する方向に移動し、一方の把持部材52は、第2
の順ねじボールナット31を揺動中心として、手前側下
端が左方へ、上縁が右方へ移動し、他方の把持部材54
は、第2の逆ねじボールナット33を揺動中心として、
手前側下端が右方へ、上縁が左方へ移動して、把持部材
52,54の手前下端は互いに離反する方向に、上縁は
互いに近接する方向に傾斜し、物品の左右の面の手前側
下端が離反し、上縁は互いに近接している傾斜面の場合
に、安定して掴めるようになる。 【0054】図10と反対の方向に第1のねじ棒20、
第3のねじ棒41を回転すると、把持部材52,54は
上記とは反対の方向に傾斜し、物品の左右の面の手前側
下端が近接し、上縁が互いに離反している傾斜面の場合
に、安定して掴めるようになる。 【0055】次に、図11に示すように第1のねじ棒2
0は回転せずに、第2のねじ棒29を反時計方向に回転
し、第3のねじ棒41を時計方向に回転すると、第2の
順ねじボールナット31と第2の逆ねじボールナット3
3とは互いに離反する方向に移動し、第3の順ねじボー
ルナット43と第3の逆ねじボールナット45とは互い
に近接する方向に移動し、一方の把持部材52は、第1
の順ねじボールナット23を揺動中心として、向こう側
下端が左方へ、上縁が右方へ移動し、他方の把持部材5
4は、第1の逆ねじボールナット25を揺動中心とし
て、向こう側下端が右方へ、上縁が左方へ移動して、把
持部材52,54の向こう側下端は互いに離反する方向
に、上縁は互いに近接する方向に傾斜し、物品の左右の
面の向こう側下端が離反し、上縁は互いに近接している
傾斜面の場合に、安定して掴めるようになる。 【0056】図11と反対の方向に第2のねじ棒29、
第3のねじ棒41を回転すると、把持部材52,54は
上記とは反対の方向に傾斜し、物品の左右の面の向こう
側下端が近接し、上縁は互いに離反している傾斜面の場
合に、安定して掴めるようになる。 【0057】図6ないし図11で説明したいずれの場合
においても、把持部材52,54の傾斜は、球面軸受5
1,53を介して行われ、また把持部材52,54の傾
斜に伴う第1のねじ棒20、第2のねじ棒29、第3の
ねじ棒41間の軸間距離の変化は、第2のねじ棒29が
前後方向に長い孔40内を水平に移動し、第3のねじ棒
41が上下方向に長い孔50内を上下に移動して適応す
るため、把持部材52,54の傾斜は円滑に行われる。 【0058】また、把持部材52,54を所望の方向に
傾斜させた状態で、第1のねじ棒20、第2のねじ棒2
9、第3のねじ棒41同方向に回転すると、把持部材5
2,54はその所望の方向の傾斜状態を保持したまま互
いに近接離反して、物品の寸法に適応することができ
る。 【0059】なお、本発明のクランプ装置は上述した実
施の形態例にのみ限定されるものではなく、中子以外の
他の多様な形状の物品の把持に適用すること、その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を
加え得ることは勿論である。 【0060】 【発明の効果】以上述べたように、本発明のクランプ装
置においては、第1、第2、第3のねじ棒によって相互
に近接離反し且つ姿勢を変えることが可能な一対の把持
部材を有しているので、治具を用いることなく多様な勾
配面を有する物品を、一対の把持部材に確実に且つ安定
した状態で掴むことができる、という優れた効果を奏し
得る。
分的に切断して示した斜視図である。 【図2】図1のII−II断面図である。 【図3】図1のIII−III断面図である。 【図4】図3のIV−IV拡大断面図である。 【図5】本発明のクランプ装置の実施の形態の一例の動
作説明図である。 【図6】本発明のクランプ装置の実施の形態の一例の動
作説明図である。 【図7】本発明のクランプ装置の実施の形態の一例の動
作説明図である。 【図8】本発明のクランプ装置の実施の形態の一例の動
作説明図である。 【図9】本発明のクランプ装置の実施の形態の一例の動
作説明図である。 【図10】本発明のクランプ装置の実施の形態の一例の
動作説明図である。 【図11】本発明のクランプ装置の実施の形態の一例の
動作説明図である。 【図12】従来のクランプ装置の一例を示す概念図であ
る。 【図13】複雑な形状の物品の一例として示した中子の
斜視図である。 【符号の説明】 19 ベースプレート 20 第1のねじ棒 22 順ねじ部 23 第1の順ねじボールナット 24 逆ねじ部 25 第1の逆ねじボールナット 29 第2のねじ棒 30 順ねじ部 31 第2の順ねじボールナット 32 逆ねじ部 33 第2の逆ねじボールナット 35 第2ねじ棒支持プレート 41 第3のねじ棒 42 順ねじ部 43 第3の順ねじボールナット 44 逆ねじ部 45 第3の逆ねじボールナット 51 球面軸受 52 把持部材 53 球面軸受 54 把持部材
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ベースプレートの一定位置に支持され中
央部と一端部との間には順ねじ部が刻設され中央部と他
端との間には逆ねじ部が刻設された回転自在な第1のね
じ棒と、前記第1のねじ棒と平行に配置され且つ水平に
移動可能に前記ベースプレートに支持され中央部と一端
部との間には順ねじ部が刻設され中央部と他端との間に
は逆ねじ部が刻設された回転自在な第2のねじ棒と、前
記第1のねじ棒及び第2のねじ棒と平行に配置され且つ
上下に移動可能に前記ベースプレートに支持され中央部
と一端部との間には順ねじ部が刻設され中央部と他端と
の間には逆ねじ部が刻設された回転自在な第3のねじ棒
と、前記第1のねじ棒の順ねじ部に螺合された第1の順
ねじボールナットと、前記第2のねじ棒の順ねじ部に螺
合された第2の順ねじボールナットと、前記第3のねじ
棒の順ねじ部に螺合された第3の順ねじボールナット
と、前記第1の順ねじボールナット、第2の順ねじボー
ルナット、第3の順ねじボールナットに球面軸受を介し
て支持された一方の把持部材と、前記第1のねじ棒の逆
ねじ部に螺合された第1の逆ねじボールナットと、前記
第2のねじ棒の逆ねじ部に螺合された第2の逆ねじボー
ルナットと、前記第3のねじ棒の逆ねじ部に螺合された
第3の逆ねじボールナットと、前記第1の逆ねじボール
ナット、第2の逆ねじボールナット、第3の逆ねじボー
ルナットに球面軸受を介して支持され前記一方の把持部
材と向き合う他方の把持部材とを備えたことを特徴とす
るクランプ装置。
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