JP4243708B2 - ハンド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は工作機械の加工領域およびストツク領域にワークを搬入・搬出するところの搬送装置に装着されているハンドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工作機械の加工領域及びストック領域へロボット又はロ−ダによりワ−ク（素材及び加工品）を搬入及び搬出するのに用いられているハンドは、ワ−クの形状や大きさ（径・長さ・重量）更に加工仕様や表裏加工の形態により、専用のハンドを選択し製作しなければならない現状である。具体的には、旋削工作機械によるワ−ク搬送のハンド仕様をとらえれば、比較的に径が小さく軸が長い軸物のワ−クを把持するシヤフトワ−クハンド仕様と、それに比べて径が大きく軸が短いフランジ物のワ−クを把持するチヤツクワ−クハンド仕様とがある。シヤフトワ−クハンド仕様は、図３で示す様にワ−クの軸線に対して直交する方向（横方向）よりハンドが進入しワ−クを二つのグリツパである爪で把持する形態である。シヤフトワ−クハンド仕様は一般に旋回ア−ム形式が多く、径の大きなワ−クを把持する様な場合には、旋回軸線よりワ−クに対しての把持中心線が遠ざかり振りが大きくなり慣性モ−メントが大きくなる傾向にある。同様に、ワ−ク径が大きくなると、チヤツクワ−クハンド仕様に比べて把持爪の把持開き量を大きくとらなければならなく、把持爪の調整又は交換の必要性がある。これに対してチヤツクワ−クハンド仕様は、図４で示す通り、ワ−クの軸方向よりハンドが進入し三つ爪又は二つの爪でワ−クを把持するものである。この形態でシヤフト物のワ−クを把持するのは不適当である。すなわち、把持が片持である為、偏過重が生じワ−クを傾ける危険性がある。又、ワ−クを反転させる場合にはシヤフトワ−クハンド仕様に比べて他の構成とに干渉の危険性がある。以上の様に、ワ−クの形状や大きさによつては、両者のハンドの仕様を満たすことは困難であり、上記の通りワ−クに対応したハンドの選択が行なわれている。
次に、ワ−クの表裏加工をともなうハンドの形態をとらえれば、具体的には一台の工作機械でロボットまたはロ−ダを用いてワ−クの表裏の加工を行ない完成品を仕上げる場合には、ワ−クの反転が必要である。すなわち、ワ−クに対するハンドの把持爪の把持代が少ない場合（把持代部分がワ−クの加工部分に当たる場合）には、つかみ直しを行なう必要がある、その為従来は、加工領域より離れた位置に設置された仮置き台にワ−クをいつたん置き、ハンドが反転しつかみ直しを行なうものと、ハンド自体は反転しないで、独立した反転装置を用いてワ−クの姿勢を変換するものがある。いずれも加工途中、ワ−クがいつたん加工領域から離れた仮置き台又は反転装置に受け渡される点では、搬送時間が掛かり加工能率を低下させることになる。又、搬送装置とは別に仮置き台又は反転装置を必要とするから、その製作コストはもちろんのこと設置スペ−スの確保も必要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決し、多種多様のワークに対応するとともに、搬送時間の向上更に経済性とスペースの削減を図るハンドを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
搬入ハンド部材１０Ａと搬出ハンド部材１０Ｂの相対的な直線方向の進退動作を介して、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの各々の把持中心線を移行させることにより、ワークの加工形態に対応した把持形態に搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂとの組合せを切り換えることが可能なことより達成されるものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を実施例に基づき以下説明する。
図５においては、本発明のハンド、該ハンドを装着した搬送装置および工作機械との関係を示している。搬送装置１は工作機械の主軸台２に支持されチヤツク３Ａを装備する主軸３の回転軸線方向（Ｚ軸）と、該Ｚ軸に対して直交する方向（Ｘ軸）の上下に、サーボモータ等の送り駆動手段を介して相対的に移送可能で加工領域とストツカ領域を往復動しワーク４（素材４Ａ・加工品４Ｂ）の搬送を行なう。実施図では、Ｚ軸とＸ軸方向に搬送装置の移送が示されているが、Ｚ軸とＸ軸と交わる平面に対して直交する方向（Ｙ軸）を付加することにより、より搬送領域を広げ搬送効果を向上することが可能である。
【０００６】
図１及び図２は本発明のハンド５の構成を示すもので、６は搬送装置１に装着されたハンド本体、７はハンド支持体で、主軸３の回転軸線方向に対して直交する方向の回りに旋回可能な様に、ハンド本体６に支承された旋回軸８に支持されている。前記旋回軸８は適当な駆動手段９を介して０度〜２７０度の３分割度位置に旋回が可能である。１０はＬ型ア−ムを成す搬入ハンド部材１０Ａと搬出ハンド部材１０Ｂとを構成する一対のハンド部材で、各々は前記旋回軸８の軸線に対して直交する方向に相対的に進退動作が可能で、前記ハンド支持体７に旋回軸８を挟んで並設されたガイド７Ａ及びガイド７Ｂに支持されている。該搬入ハンド部材１０Ａと搬出ハンド部材１０Ｂの縦方向に延びたア−ム部の各々にはラツク１０ａ及びラツク１０ｂが設けられ、前記旋回軸８内に回動自在に支持された駆動軸１１に固定されたピニオン１２と噛み合っている。本実施例では、該ラツク１０ａ及びラツク１０ｂがピニオン１２と噛み合い、ピニオン１２の回動で連動して相対的な動作をとる構成になつているが、搬入ハンド部材１０Ａと搬出ハンド部材１０Ｂが各々独立して動作する構成であつてもよい。例えば、搬入ハンド部材１０Ａと搬出ハンド部材１０Ｂの各々に作動シリンダ又はモ−タ等を連結して単独の動作をとることは可能である。前記駆動軸１１はサ−ボモ−タ又はロ−タリアクチエ−タ等の位置決め手段１３を介して作動される。該位置決め手段１３にはワ−クの形状や大きさや加工形態に対応して、ハンドの把持形態の切換えができる情報が入力されていて、入力情報の選択により前記搬入ハンド部材１０Ａと搬出ハンド部材１０Ｂの進退動作のストロ−クを任意に変えることが可能である。１４は前記旋回軸８の軸線に対して直交する方向に各々の把持中心線を有する搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂとを構成する一対の指部１４ａと爪部１４ｂとから成る把持爪である。該把持爪１４の搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂは前記ハンド部材１０の進退方向に向かって延びかつ搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂとが相対的に互いに内向きで対向して、一方の搬入把持爪１４Ａが前記搬入ハンド部材１０Ａ上に取り付けられ及び他方の搬出把持爪１４Ｂは前記搬出ハンド部材１０Ｂ上に取り付けられている。搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの各々は前記ハンド部材１０の横方向に延びたア−ム部に固定された把持駆動手段１５上に装着され、ア−ムの横方向に求心的に開閉動作しワ−クを把持する。前記ハンド部材１０の進退動作を介して、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの把持中心線が移行し相互に交わり入れ換わることによって搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂとの相対する向きが内向きと及び外向きとに切れ換えることが可能である。
【０００７】
本発明では搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの各々の把持中心線を互いに相対的に移行させることで、基本的には３つのハンドの把持形態の切換えができる。
１として、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの各々の把持中心線を同一線上に保持させる把持形態（搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの向きが同心上で相対して内向きでワークを把持するチヤツクワーク仕様の把持形態）
２として、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの各々の把持中心線を互いに相対的に入れ換える把持形態（搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの向きが相対して外向きに切り換えてワークを把持するシヤフトワーク仕様の把持形態）
３として、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの各々の把持中心線が互いに相対して離隔した位置での把持形態（搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４が離隔して相対的に内向きでワークを把持する大径ワーク仕様と表裏加工仕様の把持形態）
【０００８】
以上が本発明の構成であるが、次に本発明の作用を説明する。
図６は、チヤツクワーク仕様のハンドの把持形態を示すもので、その作用を説明をする。 通常、ハンド５の搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの向きは相対して内向きで互いに離隔した原位置で待機している。チヤツクワーク仕様の把持形態に切り換える入力情報が位置決め手段１３に入力されると、駆動軸１１を介してピニオン１２が回動し、ラツク１０ａ・ラツク１０ｂを経て搬入ハンド部材１０Ａと搬出ハンド部材１０Ｂが互いに相対して前進する。この動作で、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの各々が接近し、これにともない各々の把持中心線が移行し、各々の把持中心線が交わる同一線上に位置した時、位置決め手段１３の作動は停止する。この状態で、搬入把持爪１４Ａがストツク領域にある素材４Ａを、該素材４Ａの軸方向より進入して把持し主軸３に搬送する。ワークの加工中、ハンド５はストツク領域に戻り、搬入把持爪１４Ａを介して次の素材４Ａを把持した後、再び加工領域に移送される。加工を終えると、ハンド５が旋回軸８の旋回動を介して１８０度反転する。その後、搬出把持爪１４Ｂが加工品４Ｂの軸方向より進入して加工品４Ｂを把持し加工領域から搬出する。この把持形態では、素材４Ａと加工品４Ｂは同一把持中心線上で把持されるため、ハンド５が旋回した時であつても振りが小さいので、慣性モーメントが小さく、また他との干渉の制限が少なくなる。
【０００９】
図７は、シヤフトワーク仕様のハンドの把持形態を示す実施図で、その作用を説明する。チヤツクワーク仕様と同様に、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの向きは原位置では互いに相対して内向きで待機している。シヤフトワーク仕様の把持形態に切り換える入力情報が位置決め手段１３に入力されると、駆動軸１１を介してピニオン１２が回動し、ラツク１０ａ・ラツク１０ｂをへて搬入ハンド部材１０Ａと搬出ハンド部材１０Ｂが相対して前進する。この動作により搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの把持中心線が互いに相対して移行し、互いに接近し交わる。さらに前進を続行すると各々の把持中心線は互いに通過して位置が入れ換わる。把持中心線がワークの把持できる位置に到達した時、位置決め手段１３の作動は停止する。この状態では、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの向きは相対して外向きである。この状態で、搬入把持爪１４Ａがストツク領域にある素材を、該素材４Ａの軸線に対して横方向より進入し把持し主軸に搬送する。ワークの加工中、ハンド５はストツク領域に戻り、搬入把持爪１４Ａを介して次の素材４Ａの軸線に対して横方向より進入し該素材４Ａを把持した後、再び、加工領域に戻される。そこで加工を終えると、ハンド５が旋回し１８０度反転し、搬出把持爪１４Ｂを介して加工品４Ｂが把持され加工領域から搬出される。
【００１０】
次に、図８はワークの表裏加工仕様のハンドの把持形態を示す実施図で、その作用工程を図９および図１０・図１１・図１２に基づいて説明する。先ず、チヤツクワーク仕様の把持形態と同様に、搬入ハンド部材１０Ａと搬出ハンド部材１０Ｂの前進動作を介して、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの各々の把持中心線が同一線上に保持される。ストツカ領域にある素材４Ａは搬入把持爪１４Ａを介して素材Ａの軸方向より把持され加工領域へ搬入される（図９（ａ））。素材４Ａが主軸３のチヤツク３Ａに保持されると、ハンド５は加工領域より遠ざかる。同時に、搬入ハンド部材１０Ａと搬出ハンド部材１０Ｂが後退し、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの向きが相対して内向きで互いに離隔し原位置の状態に保持される（図９（ｂ））。ワーク４の表加工が終わると、ハンド５は原位置を保持した状態でチヤツク３Ａ向かって移送される（図９（ｃ））。表加工を終えたワークは搬出把持爪１４Ｂを介してワーク４の軸線方向より把持されチヤツク３Ａより搬出される（図１０（ｄ））。次に、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの各々の把持中心線が同一線上に保持され、搬入把持爪１４Ａを介してワークの軸線に対して横方向より進入し、ワーク４の未加工である裏部が把持された後、搬出把持爪１４Ｂは開きワークを解放する（図１０（ｅ））。その後、ハンド５が旋回し搬入把持爪１４Ａに把持されているワークの裏部分と搬出把持爪１４Ｂが１８０度反転する（図１０（ｆ））。その後、再び、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂが互いに離隔し原位置に戻され、この状態を保持してワーク４の未加工である裏部がチヤツク３Ａに向かって搬送される（図１１（ｇ））。ワーク４がチヤツク３Ａに把持されると、ハンド５は加工領域より遠ざかり、同時に搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの各々の把持中心線が同一線上に保持され、次にハンド５が旋回し搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂは１８０度逆反転する（図１１（ｈ））。主軸３でワーク４の裏加工が行なわれている間、ハンド５はストツク領域に移送され、搬入把持爪１４Ａを介して新規の素材４Ａを把持した後、再び搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂが１８０度反転し加工領域に移送される（図１１（ｉ））。主軸３でのワークの裏加工を終えると、ハンド５が主軸に向かって移送され、搬出把持爪１４Ｂを介して加工品４Ｂが把持された後、チヤツク３Ａより遠ざかる（図１２（ｊ））。その後、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂが１８０度逆反転し、再び、ハンド５が主軸３に向かって移送し、搬入把持爪１４Ａに把持されている新規素材４Ａはチヤツクに搬入される（図１２（ｋ））。その後、ハンド５が主軸３より遠ざかり搬出把持爪１４Ｂに把持されている加工品４Ｂは加工領域より搬出される（図１２（１））。以上より、この一連の動作を繰り返すことで連続的なワークの表裏加工が行なえる。ワークの反転は機内でハンドの受渡しで行なえる為、反転装置を必要としなくしかも機械を停止することがないことより生産性を向上することが可能である。
【００１１】
次に示す図１３は大径ワークを把持するハンドの把持形態の実施図でその作用を説明する。搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの向きが相対して内向きで互いに離隔し原位置の状態に保持する。この状態を保持して、一つのワークを搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂとで把持するものである。搬入ハンド部材１０Ａと搬出ハンド部材１０Ｂの前進動作を介して、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂとがワークの挟持できる位置まで移動した後、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの開閉動作を介して把持するものである。ここでは、ワークの径が大きくチヤツクワーク仕様のハンド把持形態できないワークに対応するものである。
【００１２】
以上説明したものは本発明の三つの基本的なハンドの把持形態であるが、その他に特殊なものとして適用できるものがあるので実施例を上げて次に説明する。
【００１３】
長い材料を把持搬送する場合、一般に二つの把持爪が材料の長さに応じて相当のスパーンをとつて装着される為それ自体専用装置として用いられる場合が多い。本発明では搬入ハンド部材１０Ａと搬出ハンド部材１０Ｂがアームを成すことより相対的な進退動作をすることによりその動作の範囲内でストロークを保持することが可能である。そこで、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの爪の向きを同じ方向にして装着することで、搬入・搬出ハンド部材の最大ストロークにおいて、長い材料の把持も可能である。
【００１４】
いままでは、搬送装置のハンドとしての実施態様の説明であるが、図で示さないが組み立て装置にも本発明のハンドが適用できる。上記の通り、二つのハンド部材は相対的な直線動作が可能なことより、二つの把持爪に組み立ての対象となる部品を把持させ相対的に接近させ、部品同志を組合せたり、また逆に離隔し組み込まれた部品を外す事が可能である。
【００１５】
【発明の効果】
以上より、本発明の構成と作用より次の効果を有する。
１として、シヤフトワーク仕様とチヤツクワーク仕様の各々の専用のハンドを必要とすることなく、一つのハンドをもつて共用することが可能である。
２として、上記１より把持爪の交換はもとより製作は最小限に抑えることが可能である為、段取り時間や製作コストが削減できる。
３として、一対のハンド部材の相対的な進退動作により、一対の把持爪の把持中心線が互いに離隔・接近が可能な為、ハンドの旋回時にワークに対応して振りの調整が可能で、ハンドの旋回にともなう慣性力および動力エネルギーを減少できる。
４として、ハンド自体に反転機能を有している為、独立した反転装置もしくわ仮置き台を必要としない。
５として、上記４より機内でのワークの反転が可能である為、搬送時間の短縮が可能である。また反転装置を必要としないので、スペースの削減ができる。
６として、上記３より振りの選択ができるので、大径のワークはもとより長い材料の搬送も可能である。
７として、ワークに対応してハンドの形態を切換えることができるので、ワークストツク領域には多種多様のワークを混在して収容できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハンドを示す一部断面した正面図。
【図２】上記図１の右側面図。
【図３】従来のシヤフトワーク仕様のハンドを示す斜視図。
【図４】従来のチヤツクワーク仕様のハンドを示す斜視図。
【図５】本発明のハンドと工作機械との関係を示す斜視図。
【図６】チヤツクワーク仕様のハンドの把持形態に切換えられた状態を示す簡略図、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図７】シヤフトワーク仕様のハンドの把持形態に切換えられた状態を示す簡略図、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図８】ワークの表裏加工仕様のハンドの把持形態に切換えられた状態を示す簡略図、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図９】図８の作用工程を示す図である。
【図１０】図９の作用工程の続きを示す図である。
【図１１】図１０の作用工程の続きを示す図である。
【図１２】図１１の作用工程の続きを示す図である。
【図１３】大径ワーク加工仕様のハンド形態に切換えられた状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 搬送装置
５ ハンド
７ ハンド支持体
８ 旋回軸
９ 駆動手段
１０Ａ 搬入ハンド部材
１０Ｂ 搬出ハンド部材
１１ 駆動軸
１３ 位置決め手段
１４Ａ 搬入把持爪
１４Ｂ 搬出把持爪
１５ 把持駆動手段

Claims (1)

1. 加工領域にワ−クを搬入及び搬出するところの搬送装置において、該搬送装置に装着されたハンド本体６と、該ハンド本体６上に支承され駆動手段９を介して旋回可能な旋回軸８に支持されているハンド支持体７と、該ハンド支持体７に支持され前記旋回軸８の軸線に対して直交する方向に相対的に進退動作が相互に可能な搬入ハンド部材１０Ａと搬出ハンド部材１０Ｂとから成る一対のハンド部材１０と、該ハンド部材１０の進退動作のストロ−ク位置を任意に変えることが可能な位置決め手段１３と、前記旋回軸８の軸線に対して直交する方向に各々の把持中心線を有する搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂとから成る一対の把持爪１４とを構成し、該把持爪１４の搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂは前記ハンド部材１０の進退方向に向かって延びかつ搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂとが相対的に互いに内向きで対向して、一方の搬入把持爪１４Ａが前記搬入ハンド部材１０Ａに取り付けられ及び他方の搬出把持爪１４Ｂは前記搬出ハンド部材１０Ｂ上に取り付けられていて、前記ハンド部材１０の進退動作を介して、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂの把持中心線が移行し相互に交わりまた入れ換わることによって、搬入把持爪１４Ａと搬出把持爪１４Ｂとの相対する向きが内向きと及び外向きとに切れ換わることを特徴とするハンド。

Images