JP4552539B2 - ローダ装置の段取り替え部品 - Google Patents

Description

この発明は、旋盤やその他の工作機械等にワークを供給するガントリ形式等のローダ装置における段取り替え部品に関する。

この種のローダ装置では、前後左右および上下に移動可能なローダヘッドに、開閉爪とプッシャーとを設け、開閉爪で把持したワークを、爪開き時にプッシャーで押し出して工作機械等へ受け渡すように構成したものが一般的である。この場合、ワークの寸法や形状が変わると、開閉爪やプッシャーを、ワークの寸法や形状に合わせてそれぞれ別々に交換する段取り替えが行われる。上記開閉爪は、マスター爪に交換可能に取付けられていて、マスター爪がチャック開閉のためのスライド動作をする。

しかし、ワークの多様化が進むにつれて、開閉爪やプッシャーを交換する段取り替えの回数が増えて来ている。また、段取り替え時間の短縮の要望も増して来ている。上記開閉爪は、通常は３つ設けられ、個々に交換する必要があるため、交換する部品の個数が多くて段取り替え時間が長くなる。
そこで、本発明者は、複数のマスター爪を含むチャック部分を、ローダヘッドに対して着脱自在な段取り替え部品として構成し、この段取り替え部品ごと交換することを考えた。マスター爪は、段取り替え部品の基台に設置されたものとする。
しかし、段取り替え部品の基台をローダヘッドから取り外すと、マスター爪がローダヘッドの開閉機構から外れることになる。この状態ではマスター爪は自由にスライドでき、そのスライドにより抜け落ちて作業の妨げになるという問題点が生じる。

この発明の目的は、ローダヘッドに対して開閉爪等の交換を行う段取り替えの所要時間を短縮でき、かつ段取り替え作業時にマスター爪が抜け落ちる問題のないローダ装置の段取り替え部品を提供することである。
この発明の他の目的は、マスター爪の抜け落ち規制の解除作業を、段取り替え部品の装着時に特に必要とせず、簡単に段取り替え部品を使用可能状態に装着できるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、段取り替え部品をローダヘッドに対して着脱するだけで済み、その他の処置が不要なものとすることである。

この発明のローダ装置の段取り替え部品は、対象装置にワークを供給するローダ装置において、ローダヘッドに対して着脱自在に取付けられる段取り替え部品であって、基台と、ワークを把持する爪が取付けられ前記基台に対してスライド自在なマスター爪と、前記基台を前記ローダヘッドから外した状態では前記基台におけるマスター爪のスライド方向の位置を規制する位置規制手段とを備えることを特徴とする。
この構成によると、ローダヘッドに対して段取り替え部品を交換して取付けることで、ワークを把持する複数の爪が同時に交換され、個々に交換する必要がない。そのため、交換する部品の点数が少なくて済み、段取り替えの所要時間を短縮できる。また、段取り替え部品の基台をローダヘッドから外した状態では、基台におけるマスター爪のスライド方向の位置を位置規制手段が規制するので、段取り替えの作業時に基台からマスター爪が抜け落ちることがなく、段取り替え作業を容易に行うことができる。
なお、ワークを押し出すプッシャーを段取り替え部品に設けても良く、その場合、プッシャーも段取り替え部品ごと同時に交換される。

前記位置規制手段は、マスター爪を前記基台に取付けた状態で、前記基台におけるマスター爪のスライド方向の位置の規制を解除するものとする。
この構成の場合、段取り替え部品をローダヘッドに取付けた状態では、位置規制手段による規制が解除されるで、特別な位置規制解除操作を行うことなく、段取り替え部品の取付けを行うだけで、爪の開閉を行うマスター爪のスライド動作が可能となる。

前記マスター爪の前記基台側の摺動面に係合凹部が設けられ、前記位置規制手段は、前記係合凹部の深さ方向に沿って係合凹部に対して進退するピン状部材と、このピン状部材を進退方向に付勢する付勢手段と、前記ピン状部材の側方に位置し、一端が基台端から突出するピン状部材操作端となり、他端が、前記ピン状部材の退避側端に連結された連結部材に回動自在に連結される操作ピンとで構成され、前記ピン状部材操作端は、前記基台がローダヘッドに装着されると基台内に引き込まれ、これによりピン状部材は係合凹部から退避するものとする。
この構成の場合、基台をローダヘッドに装着すると、操作ピンが基台内に引き込まれ、これにより位置規制手段を構成するピン状部材がマスター爪の係合凹部から退避する。そのため、段取り替え部品をローダヘッドに対して着脱するだけで済み、その他の処置を特に必要とせずに、交換後の段取り替え部品の使用が可能となる。

この発明のローダ装置の段取り替え部品は、対象装置にワークを供給するローダ装置において、ローダヘッドに対して着脱自在に取付けられる段取替え部品であって、基台と、ワークを把持する爪が取付けられ前記基台に対してスライド自在なマスター爪と、前記基台を前記ローダヘッドから外した状態では前記基台におけるマスター爪のスライド方向の位置を規制する位置規制手段とを設けたため、ローダヘッドに対して開閉爪等の交換を行う段取り替えの所要時間を短縮でき、かつ段取り替え作業時にマスター爪が抜け落ちる問題がない。
前記位置規制手段を、前記マスター爪を前記基台に取付けた状態で、前記基台におけるマスター爪のスライド方向の位置の規制を解除するものとしたため、マスター爪の抜け落ち規制の解除作業を、段取り替え部品の装着時に特に必要とせず、簡単に段取り替え部品を使用可能状態に装着することができる。

前記マスター爪の前記基台側の摺動面に係合凹部が設けられ、前記位置規制手段は、前記係合凹部の深さ方向に沿って係合凹部に対して進退するピン状部材と、このピン状部材を進退方向に付勢する付勢手段と、前記ピン状部材の側方に位置し、一端が基台端から突出するピン状部材操作端となり、他端が、前記ピン状部材の退避側端に連結された連結部材に回動自在に連結される操作ピンとで構成され、前記ピン状部材操作端は、前記基台がローダヘッドに装着されると基台内に引き込まれ、これによりピン状部材は係合凹部から退避するものとしたため、段取り替え部品をローダヘッドに対して着脱するだけで済み、その他の処置が不要なものとできる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図９と共に説明する。図１は、この実施形態の段取り替え部品を備えたローダ装置、およびこのローダ装置によってワークが供給される対象装置である工作機械を概略的に示す正面図である。工作機械４１は旋盤であり、主軸４２と工具支持体４５とを備える。主軸４２はその先端に主軸チャック４３を有し、ベッド４７の上に設けられた主軸台４４に回転自在に支持されている。主軸チャック４３は、ワークＷを把持する複数のチャック爪４３ａを有している。工具支持体４５は刃物台であり、タレット式のものとされている。工具支持体４５は、送り台４６を介して主軸軸心に沿う方向（Ｚ軸方向）と主軸軸心に直交する水平方向（Ｘ軸方向）とに移動可能とされる。前記主軸チャック４３へはローダ装置１によってワークＷの受け渡しが行われる。

ローダ装置１は、前記工作機械４１の上方に設置されて、直交座標系で駆動されるガントリ式のものである。すなわち、このローダ装置１は、図１および図２に正面図および側面図で示すように、架設レール２に沿って走行する走行体３に前後移動台４を介して昇降ロッド５を設け、その下端にローダヘッド６を設けたものである。ローダヘッド６は、図３のようにワークＷを把持する２個のローダチャック７Ａ，７Ｂを取付けた回転台８を有し、回転台８が傾斜した回転中心Ｑ回りで回転することにより、両ローダチャック７Ａ，７Ｂが、下向き位置と主軸チャック対面位置とに入れ替えられる。

図４は、図３における下向き位置のローダチャック７Ａの下面図を示し、図５は図４におけるＡ−Ａ矢視断面図を示す。回転台８におけるローダチャック７Ａ側の設置面には、段取り替え部品９がボルト１０で締結することにより着脱自在に取付けられている。この段取り替え部品９は、前記回転台８に着脱自在に取付けられる基台１１と、この基台１１に対してスライド自在な３つのマスター爪１２と、基台１１を回転台８から外した状態で基台１１における各マスター爪１２のスライド方向の位置を規制する位置規制手段１３と、プッシャー１４とを有する。プッシャー１４は、工作機械４１の主軸チャック４３にワークＷを供給するときにワークＷを押し出す手段である。マスター爪１２は、プッシャー１４の移動方向（図５では上下方向）と直交する方向にスライド自在とされ、これらのマスター爪１２の前面に、ワークＷを把持する開閉爪１５がそれぞれ設けられている。

プッシャー１４は、図４に示すように３方向に放射状に延びる分岐部１４ａを有するスター状のプレートからなり、弾性部材であるコイルばね１６により押し出し方向に付勢される。プッシャー１４の各分岐部１４ａは、基台１１に設けられた３つのガイド孔１７にそれぞれ挿入されるガイドロッド１８にボルト１９で着脱自在に取付けられている。これにより、基台１１に対してプッシャー１４が進退自在となるようにされている。ガイドロッド１８は、前端部が閉塞部となった円筒部材からなる。ガイドロッド１８は、その後端外周に、ガイド孔１７の前端口縁に設けられたリング状のストッパ２０に係止される係止部１８ｂが設けられ、これによりプッシャー１４の進出量が規制される。ガイド孔１７内には前記コイルばね１６が装填され、その一端がガイドロッド１８の後端円筒部１８ａ内で受けられている。コイルばね１６の他端は、ガイド孔１７の後端に設けられた蓋部材２１で受けられており、これによりコイルばね１６の付勢力がガイドロッド１８を介してプッシャー１４に作用するようになされている。

基台１１におけるプッシャー１４の中心Ｏ（図４）に対面する位置には、前記回転台８に設けられた後述の開閉機構２５の進退部材２７をガイドする円形のガイド孔２２Ａが設けられている。また、段取り替え部品９におけるプッシャー設置側面の前記ガイド孔２２Ａを中心とする周方向の等配位置には、３つのマスター爪１２がガイド孔２２Ａを中心とする径方向にスライド自在に設けられている。各マスター爪１２は、各プッシャー分岐部１４ａを避け位置とされる。これらマスター爪１２は、基台１１のプッシャー設置面側に形成された各ガイド溝２３に係合して、前記ガイド孔２２Ａを中心とする径方向にスライド自在とされている。前記ガイド溝２３およびマスター爪１２は、断面概形が逆ハット形とされ、ガイド溝２３にマスター爪１２が係合した状態では、段取り替え部品９が下向き位置にあっても基台１１からマスター爪１２が抜け落ちないようにされている。これら各マスター爪１２の前面に、開閉爪１５がそれぞれボルト２４で締結して着脱自在に取付けられている。これらの各開閉爪１５は、開閉機構２５による前記マスター爪１２のスライド駆動で、互いに同期して開閉する。

なお、ここでは、段取り替え部品９を回転台８に取付けるボルト１０は２つとして、図４のようにプッシャー１４の中心Ｏ回りの等配位置で段取り替え部品９を回転台８に締結しているが、３つ以上のボルト１０を用いてプッシャー１４の中心Ｏ回りの等配位置で段取り替え部品９を回転台８に締結しても良い。

前記開閉機構２５は、駆動源２６により駆動されてプッシャー１４の進退方向と平行に移動自在な円柱状の進退部材２７と、この進退部材２７の移動をマスター爪１２のスライドに変換する変換機構２８とでなる。回転台８には、前記段取り替え部品９の基台１１に設けられたガイド孔２２Ａとでプッシャー１４の進退方向と平行に延びる１つのガイド孔２２を構成する円形のガイド孔２２Ｂが設けられている。このガイド孔２２に、前記進退部材２７が進退自在に挿入されている。

変換機構２８は、回転台８内における前記進退部材２７の周囲に各マスター爪１２と同じ等配位置で設けられた３つのリンク部材２９からなる。これらリンク部材２９は、それぞれ２つのアーム部２９ａ，２９ｂを有し、各マスター爪１２のスライド方向と直交する水平方向の軸心回りに揺動自在に支持されている。一方のアーム部２９ａの先端は、前記進退部材２７の周面に形成された係合溝２４ａに係合する。他方のアーム部２９ｂの先端は、対応するマスター爪１２の裏面に形成された係合凹部１２ａに係合している。アーム部２９ｂの先端は、段取り替え部品９が回転台８に取付けられるときに、マスター爪１２の係合凹部１２ａに係合するように構成されている。これにより、進退部材２７がガイド孔２２に沿って進退すると、各リンク部材２９が軸心回りに揺動し、マスター爪１２がガイド溝２３に沿ってスライドすることで開閉爪１５が開閉する。

開閉機構２５の駆動源２６はシリンダからなり、その進退ロッド３０が前記進退部材２７の進退方向と直交する方向を向くように回転台８に設けられている。この進退ロッド３０の進退動作が、別のリンク部材３１を介して前記進退部材２７に進退動作として伝達される。リンク部材３１は、２つのアーム部３１ａ，３１ｂを有し、進退ロッド３０の進退方向と直交する水平方向の軸心回りに揺動自在に支持されている。一方のアーム部３１ａの先端は、前記進退ロッド３０の周面に形成された係合凹部３０ａに係合し、他方のアーム部３１ｂの先端は進退部材２７の周面に形成された係合凹部２７ｂに係合している。

段取り替え部品９の位置規制手段１３は基台１１に設置されている。図７（Ａ）に示すように、位置規制手段１３は、ピン状部材３２と、コイルばね３３と、操作ピン３４と、連結部材３５とで構成される。ピン状部材３２は、マスター爪１２の係合凹部１２ａの深さ方向に沿って、係合凹部１２ａに対して進退する。コイルばね３３は、ピン状部材３２を係合凹部１２ａに係合する進出方向へ付勢する手段である。操作ピン３４は、ピン状部材３２の側方に位置する。連結部材３５は、水平軸回りに揺動自在に支持されている。操作ピン３４の一端は、基台１１の前記回転台８に対面する端面から突出し、前記ピン状部材３２を操作するピン状部材操作端３４ａとなる。連結部材３５の一端は、ピン状部材３２の退避側端に相互に回動自在となるように支持される。連結部材３５の他端は、操作ピン３４の他端に相互に回動自在となるように連結されている。

図７（Ｂ）に示すように、マスター爪１２の係合凹部１２ａは、位置規制手段１３の係合部と開閉機構２５の係合部とに兼用される。すなわち、マスター爪１２の係合凹部１２ａ内におけるピン状部材３２の係合位置は、前記リンク部材２９のアーム部２９ｂと、マスター爪１２の幅方向に隣接して並び、かつ互いに干渉しない位置とされている。
この構成により、操作ピン３４のピン状部材操作端３４ａに操作力が作用しないときは、コイルばね３３に付勢されてピン状部材３２がマスター爪１２の係合凹部１２ａに係合する。操作ピン３４のピン状部材操作端３４ａに操作力が作用すると、コイルばね３３の付勢力に抗してピン状部材３２がマスター爪１２の係合凹部１３ａから退避する。前記ピン状部材操作端３４ａは、段取り替え部品９をローダヘッド６の回転台８に取付けたときに、図８のように回転台８内の作用壁３６に押されて基台１１内に押し込まれ、ピン状部材３２がマスター爪１２の係合凹部１３ａから退避する。

次に、上記ローダ装置１の動作を説明する。未加工のワークＷの待機位置（図示せず）において、ローダ装置１は、そのローダヘッド６の下向き位置のローダチャック（例えば７Ａ）でワークＷを把持する。図５は、このときのローダチャック７Ａのワーク把持前の状態を示す。この状態から、ローダヘッド６が下降してプッシャー１４がワークＷに押し当てられると、プッシャー９が回転台８側に後退して、コイルばね１６が圧縮する。次に、開閉爪１５が閉じて、ワークＷが把持される。すなわち、図９のように、駆動源２６の進退ロッド３０が後退動作するとリンク部材３１が左回りに回動し、これに伴い進退部材２７が後退する。進退部材２７が後退すると、変換機構２８の各リンク部材２９が左回りに回動し、これに伴い各マスター爪１２がガイド溝２３に沿ってガイド孔２２側へスライドすることで開閉爪１５が閉じ、ワークＷがバランス良く把持される。

ワークＷを把持したローダ装置１は、架設レール２に沿って走行する走行体３の左右移動（Ｘ軸方向）と、前後移動台４の前後移動（Ｚ軸方向）と、昇降ロッド５の昇降（Ｙ軸方向）とにより、ワークＷを主軸４２の前面まで搬送する。このとき、先ずローダヘッド６の前後移動で、主軸チャック対面位置（横向き位置）のローダチャク７Ｂにより加工済みのワークＷが主軸チャック３３から受け取られる。次に、回転台８の１８０°回転により、未加工のワークＷを把持した前記ローダチャック７Ａが下向き位置から主軸チャック３３に対面する横向き位置に入れ替えられる。この状態から、ローダヘッド６が主軸チャック３３の前面の所定位置まで前進した後、開閉爪１５を開くと、コイルばね１６の付勢力で前進するプッシャー１４によりワークＷが押し出されて主軸チャック３３に受け渡される。

工作機械４１に受け渡すワークＷの寸法や形状が変わった場合は、段取り替えとして、ローダヘッド６の回転台８に取付けられていたそれまでの段取り替え部品９を取り外し、新たなワークＷに対応した別の段取り替え部品９を、ボルト１０（図４）でローダヘッド６の回転台８に取付ける。この段取り替え部品９は、新たなワークＷに対応したプッシャー１４および開閉爪１５が取付けられたものである。

この場合に、変更前のワークＷを加工している段階で、変更後のワークＷに対応したプッシャー１４および開閉爪１５を別の段取り替え部品９に予め取付けておく。段取り替えでは、回転台８に対して段取り替え部品９を付け替えるだけとし、プッシャー１４および開閉爪１５を個別に取り替える作業を省略する。これにより、ローダ装置１を停止させて段取り替えする処理時間を短縮できる。なお、段取り替えが複数回行われる場合には、各段取り替えで要求されるプッシャー１４および開閉爪１５をそれぞれ取付けた複数の段取り替え部品９を予め用意しておく。これにより、以後の作業は段取り替え部品９の交換だけで済ますことができる。

上記段取り替え部品９の交換作業において、ローダヘッド６の回転台８に段取り替え部品９を取付ける前の状態では、図７（Ａ）のように位置規制手段１３の操作ピン３４に操作力が作用しない。そのため、ピン状部材３２がマスター爪１２の係合凹部１２ａに係合した状態にある。これにより、基台１１におけるマスター爪１２のスライド方向の位置が規制され、基台１１からのマスター爪１２の抜け落ちが防止される。その結果、段取り替え部品９の交換作業を容易に行うことができる。

段取り替え部品９をローダヘッド６の回転台８に取付けると、図５のようにマスター爪１２の係合凹部１２ａに、開閉機構２５を構成するリンク部材２９のアーム部２９ｂの先端が係合する。これと共に、図８のように位置規制手段１２における操作ピン３４のピン状部材操作端３４ａが回転台８内の作用壁３６（図８）に押し当てられることで、操作ピン３４が基台１１内に押し込まれる。このため、コイルばね３３の付勢力に抗してピン状部材３２がマスター爪１２の係合凹部１２ａから退避する。これにより、特別な規制解除操作を行うことなく基台１１におけるマスター爪１２のスライド方向の位置規制が解除されて、開閉機構２５によるマスター爪１２のスライド駆動が許容される。

上記各実施形態は、ガントリ式のローダ装置１のローダヘッド６に装着される段取り替え部品９に適用し場合につき説明したが、この発明は、例えば多関節のローダ装置等、他の各種形式のローダ装置のローダヘッドに装着される段取り替え部品に適用することができる。

この発明の一実施形態にかかる段取り替え部品を備えたローダ装置、およびこのローダ装置の対象装置である工作機械の概略構成を示す正面図である。 同ローダ装置の側面断面図である。 同ローダ装置におけるローダヘッドの概略構成を示す側面図である。 同ローダ装置における下向き位置のローダチャックの下面図である。 図４におけるローダチャックのＡ−Ａ矢視断面図である。 同ローダチャックの段取り替え部品を取り外した状態を示す説明図である。 （Ａ）は同段取り替え部品の部分拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）における矢印Ｂの方向から見た部分側面図である。 同段取り替え部品における位置規制手段の位置規制解除動作の説明図である。 ローダチャックによるワーク把持直後の状態を示す説明図である。

符号の説明

１…ローダ装置
６…ローダヘッド
９…段取り替え部品
１１…基台
１２…マスター爪
１２ａ…係合凹部
１３…位置規制手段
１５…開閉爪
３２…ピン状部材
３３…コイルばね（付勢手段）
３４…操作ピン
３４ａ…ピン状部材操作端
３５…連結部材
３６…作用壁
Ｗ…ワーク

Claims (1)

1. 対象装置にワークを供給するローダ装置において、ローダヘッドに対して着脱自在に取付けられる段取替え部品であって、基台と、ワークを把持する爪が取付けられ前記基台に対してスライド自在なマスター爪と、前記基台を前記ローダヘッドから外した状態では前記基台におけるマスター爪のスライド方向の位置を規制する位置規制手段とを備え、
   前記位置規制手段は、前記マスター爪を前記基台に取付けた状態で、前記基台におけるマスター爪のスライド方向の位置の規制を解除するものとし、
   前記マスター爪の前記基台側の摺動面に係合凹部が設けられ、前記位置規制手段は、前記係合凹部の深さ方向に沿って係合凹部に対して進退するピン状部材と、このピン状部材を進退方向に付勢する付勢手段と、前記ピン状部材の側方に位置し、一端が基台端から突出するピン状部材操作端となり、他端が、前記ピン状部材の退避側端に連結された連結部材に回動自在に連結される操作ピンとで構成され、前記ピン状部材操作端は、前記基台がローダヘッドに装着されると基台内に引き込まれ、これによりピン状部材は係合凹部から退避するものとしたことを特徴とするローダ装置の段取り替え部品。

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