JP7499529B2 - 物体挟持用装置 - Google Patents

Description

本発明は、物品の搬送に関し、特に、挟持の安定性を向上させることが可能な物体挟持用装置。

機械加工の分野では、治具による物品の挟持及び搬送は、一般的な手段である。相対的に近接又は離間可能な少なくとも２つのクランプブロックを固定的に有し、前記クランプブロックを駆動して移動させる動力源として気圧、液圧や電気等の手段を用いる治具が知られており、それによれば、物品のクランプ及び解放を効果的に制御するという目的を実現でき、加工作業に利便性をもたらすだけでなく、加工効率の向上に寄与し、自動化の実現にも役立つ。

気圧手段で２つのクランプブロックを駆動して移動させる治具が知られており、その２つのクランプブロックは、ガイドレールに沿って安定して直線的に往復移動できるが、前記２つのクランプブロックは、それぞれが受ける気圧値の違いに起因して両者の相対的な近接又は離間中に非同期の状況が発生し易くなり、この状況は、物品のクランプ又は解放に不利である。また、クランプブロックを駆動して移動させる手段としてモータを用いるものがあり、モータによってギアが回動されると、回動するギアは、２つのラックと噛合伝動して平行に移動させ、ラックがクランプブロックに固着されているため、同期して２つのクランプブロックを移動させるという目的が達成される。しかし、前記のようなギアに対してラックが配置される方式では、装置の空間が占められ易く、且つ、ギアとラックとの噛合部位は、長時間の食い付き作用により、バックラッシが大きくなったり、破損したりする恐れがあり、そうなると、挟持が不安定になってしまう。

これに鑑みて、本発明の目的は、挟持の安定性を向上させることが可能な物体挟持用装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、ベースフレームと、ガイドレールと、２つのスライド台と、連動構造と、駆動手段とを含む物体挟持用装置を提供する。ベースフレームは、ベースプレート、及び、前記ベースプレート上に着設されるとともに間隔を空けて設けられた２つのエンドプレートを含み、ガイドレールは、前記２つのエンドプレートの間に延設され、前記２つのスライド台は、前記ガイドレールと回動不能に結合されるとともに、前記ガイドレールに沿って移動可能であり、連動構造は、シャフト及び連動プレートを含み、前記シャフトは、前記ベースプレートと着設され、前記連動プレートは、前記シャフトと着設されて前記シャフトを揺動中心とし、前記連動プレートの両端に連動部がそれぞれ設けられ、前記連動部は、それぞれ、対応するスライド台と連結され、駆動手段は、前記２つのスライド台を相対的に移動させるとともに、移動するスライド台によって前記連動プレートを牽引して揺動させるか、又は、前記連動プレートを揺動させて、前記２つのスライド台に相対的な移動を生じさせるためのものである。

本発明の効果としては、揺動可能な連動部材を介在させて前記２つのスライド台を連動させることで、前記２つのスライド台は、安定して同期に相対的に近接又は離間可能である。

図１は、本発明の１つの好ましい実施例に係る物体挟持用装置の斜視図である。 図２は、本発明の上記好ましい実施例に係る物体挟持用装置の分解図である。 図３は、図２に示す装置の一部の部材の分解図である。 図４は、図２に示す装置の一部の部材の分解図である。 図５は、図１の平面図である。 図６は、図５の６－６方向断面図である。 図７は、図５の７－７方向断面図である。 図８は、図１に示す装置におけるスライド台の相対的な近接を示す概略図である。 図９は、図１に示す装置におけるスライド台の相対的な離間を示す概略図である。 図１０は、本発明の別の１つの好ましい実施例に係る物体挟持用装置におけるスライド台の相対的な近接を示す概略図である。 図１１は、本発明の上記別の１つの好ましい実施例に係る物体挟持用装置におけるスライド台の相対的な離間を示す概略図である。 図１２は、本発明のさらなる１つの好ましい実施例に係る物体挟持用装置の側面図である。 図１３は、図１２と類似する図面であり、感知ユニットを含むものを示す。

本発明をより明確に説明するために、以下、好ましい実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。図１～図７に示すように、本発明の１つの好ましい実施例に係る物体挟持用装置１００は、ベースフレーム１０と、２つのスライド台２０と、ガイドレール３０と、駆動手段４０と、連動構造５０とを含む。前記駆動手段４０は、本実施例において、圧縮空気を利用して前記２つのスライド台２０を制御して前記ガイドレール３０に沿って相対的に近接又は離間させるものであり、前記２つのスライド台２０は、相対的に移動する際、前記連動構造５０の連動プレート５１を揺動させることが可能である。

本実施例のベースフレーム１０は、ベースプレート１１、及び、前記ベースプレート１１に着設された中間台１２及び２つのエンドプレートを含み、説明の便宜のため、前記２つのエンドプレートは、それぞれ、第一エンドプレート１３及び第二エンドプレート１４として定義され、前記第一エンドプレート１３と前記第二エンドプレート１４とが間隔を空けて設けられ、前記中間台１２は、前記第一エンドプレート１３と前記第二エンドプレート１４との間に位置する。また、図３にも示すように、ベースプレート１１には、穿孔１１ａが備えられ、中間台１２は、溝孔１２ａ及び貫通孔１２ｂを下部に有し、溝孔１２ａは、水平に延設され、貫通孔１２ｂは、前記穿孔１１ａに対応して垂直に設けられるとともに、前記溝孔１２ａに連通される。

前記２つのスライド台２０は、前記ガイドレール３０と回動不能に結合される。本実施例において、回動不能を実現する構造としては、各スライド台２０に設けられた３つの円形孔２２と、前記中間台１２にも設けられた３つの円形孔１２ｃとが含まれ、且つ前記ガイドレール３０は、３本の円柱状のガイドロッド３２からなり、これらのガイドロッド３２は、個別に前記円形孔２２及び円形孔１２ｃを通過し、ガイドロッド３２は、両端に前記第一エンドプレート１３及び第二エンドプレート１４がそれぞれ固着されて、前記第一エンドプレート１３と第二エンドプレート１４との間に平行に延設される。以上により、スライド台２０は、前記ガイドレール３０と回動不能に結合されるとともに、前記第一エンドプレート１３と前記中間台１２との間に一方のスライド台２０が備えられ、前記第二エンドプレート１４と前記中間台１２との間に他方のスライド台２０が備えられる。また、各スライド台２０には、取付孔２４が更に備えられ、これらの円形孔２２は、前記取付孔２４の周囲に分布される。

図２、図６にも示すように、前記駆動手段４０は、２つのシリンダチューブ４１、２つのピストンロッド４２及び２つのピストン４３を含む。前記２つのシリンダチューブ４１は、それぞれ、円筒体４１１と、前記円筒体４１１の両端に着設されたフロントエンドカバー４１２及びリアエンドカバー４１３とからなり、前記フロントエンドカバー４１２は、開口４１２ａを有し、前記２つのピストンロッド４２の一端は、それぞれ、前記第一エンドプレート１３及び前記第二エンドプレート１４と固着され、前記２つのピストンロッド４２の他端は、対応するシリンダチューブ４１の開口４１２ａを通過した後に１つの前記ピストン４３と着設され、即ち、ピストン４３は、シリンダチューブ４１の内部に位置する。前記２つのシリンダチューブ４１を対応するスライド台２０の取付孔２４にそれぞれセットした後、エンドプレート４４をスライド台２０に締着すれば、シリンダチューブ４１を取付孔２４内に拘束して、シリンダチューブ４１とスライド台２０とを一体化することができ、つまり、シリンダチューブ４１とスライド台２０とが一緒に移動可能である。また、スライド台２０が２つあるため、前記駆動手段４０は、気圧源（不図示）への連通用に設計された２組の独立した気道を更に含み、前記２組の気道は、それぞれ、１つの前記スライド台２０の往復移動の制御用であり、説明すべきなのは、各々の組の気道は、第一気道Ｇ１及び第二気道Ｇ２によって構成され、且つ第一気道Ｇ１及び第二気道Ｇ２は、それぞれ、２つのポートを有し、ここで、第一ポートＧ１１（Ｇ２１）及び第二ポートＧ１２（Ｇ２２）として定義され、本実施例では、１組の気道における第一気道Ｇ１及び第二気道Ｇ２は、前記第一エンドプレート１３、ピストンロッド４２及びピストン４３の内部に形成された気孔が連通されてなるものであり、もう１組の気道における第一気道Ｇ１及び第二気道Ｇ２は、前記第二エンドプレート１４、ピストンロッド４２及びピストン４３の内部に形成された気孔が連通されてなるものであり、前記第一気道Ｇ１の第一ポートＧ１１及び第二気道Ｇ２の第一ポートＧ２１は、対応するエンドプレートに位置するとともに、それぞれジョイント４５を介して前記気圧源に連通され、前記第一気道Ｇ１の第二ポートＧ１２及び第二気道Ｇ２の第二ポートＧ２２の一方は、対応するピストンロッド４２に位置し、他方は、対応するピストン４３に位置するとともに、第二ポートＧ１２（Ｇ２２）は、対応するシリンダチューブ４１の内部空間に連通される。ピストンロッド４２とピストン４３とが固定されて動かず、且つピストン４３がシリンダチューブ４１の内部に位置するため、気圧源は、空気注入として第一気道Ｇ１を使用し、空気排出として第二気道Ｇ２を使用すると、前記２つのスライド台２０が変位するように押動され、逆に、空気の注入及び排出方向が変えられると、前記２つのスライド台２０が逆方向に移動される。以上により、前記２つのスライド台２０を前記ガイドレール３０に沿って相対的に近接又は離間させるという目的が実現される。

前記連動構造５０は、シャフト５２を更に含み、前記シャフト５２は、前記ベースプレート１１と着設され、前記連動プレート５１は、前記シャフト５２と着設されて前記シャフト５２を揺動中心とし、連動プレート５１の両端には、対応するスライド台２０と連結される連動部がそれぞれ設けられる。本実施例において、シャフト５２は、一部が前記ベースプレート１１の穿孔１１ａ内に伸び、他部が前記中間台１２の貫通孔１２ｂに穿設されるとともに、前記溝孔１２ａ内にセットされた連動プレート５１を通過し、連動プレート５１は、略Ｓ字状をなし、両端が前記中間台１２外に位置するとともに牽引プレート５３とそれぞれ枢着され、牽引プレート５３の他端は、更にピン５４を介して対応するスライド台２０の底部に定点に枢着されると、前記牽引プレート５３によって前記連動部が構成される。これにより、前記２つのスライド台２０が相対的に近接又は離間する際、前記連動プレート５１は、牽引されて同期に正逆方向の揺動が発生可能である。

上記装置１００は、スライド台２０を駆動して移動させる手段として気圧式を用いるとともに、各スライド台２０にクランプブロック（不図示）を付装すれば、物体を挟持又は解放するという目的が実現できる。図８及び図９にも示すように、前記装置１００には、前記２つのスライド台２０の間に連動プレート５１と、シャフト５２と、牽引プレート５３とピン５４とからなる連動構造５０が設けられ、前記２つのスライド台２０が移動し始めて一方のスライド台２０の移動速度が他方のスライド台２０よりも早い場合、又は、一方のスライド台２０が移動し始めたが、他方のスライド台２０が移動し始めていない場合、移動速度の速い方又は先に移動した方のスライド台２０は、前記連動構造５０の介設により他方のスライド台２０と連動されることで、前記２つのスライド台２０は、移動速度が一致するか、又は同期に移動することになる。以上により、前記２つのスライド台２０は、安定して相対的に近接又は離間可能であり、物体に対する良好な挟持又は解放の効果が得られる。

上記実施例において、スライド台２０と同動するための連動構造は、主に連動プレート５１と牽引プレート５３とが枢着されて構成したものであるが、図１０及び図１１に示す別の一実施例において、連動構造５０Ａは、スライド台２０Ａの底部に設けられて弧形軌跡を有するガイド溝２６と、シャフト５２と着設される連動プレート５１Ａの両端にそれぞれ設けられたガイドブロック５５とを含み、前記ガイドブロック５５は、前記連動部を構成するとともに、対応するガイド溝２６内に移動可能に位置する。ガイド溝２６と、連動プレート５１Ａと、シャフト５２と、ガイドブロック５５とからなる前記連動構造５０Ａは、スライド台２０Ａが押動されると、スライド台２０Ａの底部におけるガイド溝２６の溝壁によってガイドブロック５５が押し当てられることを利用して、前記連動プレート５１Ａに揺動を生じさせているため、前記連動構造５０Ａを介在させた連動により、同様に前記２つのスライド台２０Ａを同期に相対的に近接又は離間させることができる。

上記２つの実施例において、シャフト５２は、固定されて回動しないものであってもよいが、連動プレート５１（５１Ａ）は、シャフト５２を揺動中心とするとともに、回動可能に前記シャフト５２と着設される。しかし、実際の応用では、シャフト５２が連動プレート５１（５１Ａ）と一緒に回動可能に設計されることも排除せず、図４及び図７に示す連動構造５０を例とすると、それに開示されるシャフト５２は、非円形胴部５２ａを有し、シャフト５２は、その非円形胴部５２ａが前記連動プレート５１の非円形孔５１ａに穿設されることで、一緒に回動することを実現しており、そのほかに、連動プレート５１とシャフト５２とは、締着又は一体成形によって、一緒に回動可能とされるという目的を実現してもよく、また、シャフト５２には、前記連動プレート５１の上側及び下側にベアリング５６及びベアリング５７がそれぞれ外装され、ベアリング５６及びベアリング５７が前記中間台１２の貫通孔１２ｂ内に収容され、即ち、シャフト５２が前記中間台１２を介して前記ベースプレート１１と着設されるようにすれば、前記連動プレート５１は揺動すると、前記シャフト５２が連動されて一緒に回動することになる。

シャフトと連動プレートとが一緒に回動可能にした上で、前記スライド台を駆動して移動させるための手段としては、上記２つの実施例に開示された気圧式のほかに、駆動源としてモータを採用してもよく、モータを駆動源として用いた場合、上記シリンダチューブ４１、ピストンロッド４２、ピストン４３及び気道は、設計される必要がない。図１２に示すように、前記実施例に示す駆動手段４０Ａは、減速機４６及びモータ４７を含み、減速機４６は、前記ベースプレート１１の底面に取り付けられ、モータ４７は、前記減速機４６を介して前記シャフト５２及び連動プレート５１（又は５１Ａ）と連動して一緒に回動し、連動プレート５１（又は５１Ａ）は、更に牽引プレート５３と枢着される（又はガイドブロック５５と着設される）ことでスライド台２０（又は２０Ａ）を移動させることが可能である。このことから、モータ４７を用いて連動プレート５１（又は５１Ａ）を駆動して回動させる方式でも、同様に、スライド台２０（又は２０Ａ）を制御して同期に相対的に近接又は離間させるという目的を実現できる。したがって、気圧でスライド台を押動して連動部材を揺動させるのも、モータで連動部材を駆動して回動させてスライド台を変位させるのも、揺動可能な連動部材を介在させた連動関係により、前記２つのスライド台が安定して同期に相対的に近接又は離間可能にし、物体に対する良好な挟持又は解放の効果が得られるようになっている。

また、シャフトと連動プレートとが一緒に回動可能にした上で、シャフトの回転角を検知して更に部材の実行動作の確認又は後続の制御に供するために、感知ユニットを増設する必要がある。一実施例において、前記感知ユニット６０は、磁石６２及び角度センサ６４を含み、気圧でスライド台を押動して移動させる構造を例とすると、図３、図４、図６及び図７に示すように、前記磁石６２は、前記シャフト５２における前記ベースプレート１１の穿孔１１ａ内に伸びる一端に設けられ、且つ前記磁石６２は、前記シャフト５２の回動に伴って回転し、一実施例において、磁石６２は、接続台６６を介して前記シャフト５２と固着され、前記角度センサ６４は、前記ベースプレート１１と着設されて前記穿孔１１ａ内に位置するとともに、前記磁石６２と距離が置かれるように前記磁石６２に向く感知面を有し、前記角度センサ６４は、非接触で前記磁石６２の磁力線の回転角を感知し、それに応じて、対応する信号を発生し、前記信号の用途としては、例えば、スライド台が所定位置に移動したかの判断用であるが、これに限定されない。一方、モータで連動部材を駆動して回動させてスライド台を変位させる構造の場合、前記磁石６２は、同様に、回動可能なシャフト５２の一端に設けられ、図１３に示すように、この際の角度センサ６４は、前記減速機４６に設けられて磁石６２との間に距離が置かれている。説明すべきなのは、モータとしてサーボモータ（Ｓｅｒｖｏｍｏｔｏｒ）を採用した場合、サーボモータが検知機能を備えているため、前記感知ユニット６０が省略される。

上述したのは、本発明のいくつかの好ましい可能な実施例に過ぎず、本発明の明細書及び特許請求の範囲を利用してなされた同等バリエーションは、何れも本発明の特許範囲内に含まれるべきである。

［本発明］
１００：物体挟持用装置
１０：ベースフレーム
１１：ベースプレート
１１ａ：穿孔
１２：中間台
１２ａ：溝孔
１２ｂ：貫通孔
１２ｃ：円形孔
１３：第一エンドプレート
１４：第二エンドプレート
２０、２０Ａ：スライド台
２２：円形孔
２４：取付孔
２６：ガイド溝
３０：ガイドレール
３２：ガイドロッド
４０、４０Ａ：駆動手段
４１：シリンダチューブ
４１１：円筒体
４１２：フロントエンドカバー
４１２ａ：開口
４１３：リアエンドカバー
４２：ピストンロッド
４３：ピストン
４４：エンドプレート
４５：ジョイント
４６：減速機
４７：モータ
５０、５０Ａ：連動構造
５１、５１Ａ：連動プレート
５１ａ：非円形孔
５２：シャフト
５２ａ：非円形胴部
５３：牽引プレート
５４：ピン
５５：ガイドブロック
５６：ベアリング
５７：ベアリング
６０：感知ユニット
６２：磁石
６４：角度センサ
６６：接続台
Ｇ１：第一気道
Ｇ１１：第一ポート
Ｇ１２：第二ポート
Ｇ２：第二気道
Ｇ２１：第一ポート
Ｇ２２：第二ポート

Claims (8)

1. 物体挟持用装置であって、
   ベースプレート、及び、前記ベースプレート上に着設されるとともに間隔を空けて設けられた２つのエンドプレートを含むベースフレームと、
   前記２つのエンドプレートの間に延設されたガイドレールと、
   前記ガイドレールと回動不能に結合されるとともに、前記ガイドレールに沿って移動可能な２つのスライド台と、
   シャフト及び連動プレートを含む連動構造であって、前記シャフトは、前記ベースプレートと着設され、前記連動プレートは、前記シャフトと着設されて前記シャフトを揺動中心とし、前記連動プレートの両端に連動部がそれぞれ設けられ、前記連動部は、それぞれ、対応するスライド台と連結される連動構造と、
   前記２つのスライド台を相対的に移動させるとともに、移動するスライド台によって前記連動プレートを牽引して揺動させるか、又は、前記連動プレートを揺動させて、前記２つのスライド台に相対的な移動を生じさせるための駆動手段とを含み、
   前記連動構造は、各前記スライド台の一側に設けられたガイド溝を含み、前記連動プレートの両端にガイドブロックがそれぞれ着設され、各前記ガイドブロックは、前記連動部を構成するとともに、対応するガイド溝内に移動可能に位置する、物体挟持用装置。
2. 磁石及び角度センサを含み、前記シャフトは、前記連動プレートとともに回動可能に前記ベースプレートと着設され、前記磁石は、前記シャフトの一端に設けられて前記シャフトの回動に伴って回転し、前記角度センサは、非接触で前記磁石の磁力線の回転角を感知して、対応する信号を発生する、請求項１に記載の物体挟持用装置。
3. 前記駆動手段は、２つのシリンダチューブ、２つのピストン及び２つのピストンロッドを含み、前記２つのシリンダチューブは、それぞれ、対応するスライド台と固着され、前記２つのピストンは、それぞれ、対応するシリンダチューブの内部に位置し、前記２つのピストンロッドのそれぞれは、一端が、対応するエンドプレートと固着され、他端が、対応するシリンダチューブの内部に伸びて１つの前記ピストンと着設され、前記駆動手段は、一方の前記エンドプレート、ピストンロッド及びピストンの内部に形成された１組の気道、及び、他方の前記エンドプレート、ピストンロッド及びピストンの内部に形成されたもう１組の気道を更に含み、各々の組の気道には、第一気道及び第二気道が含まれ、且つ前記第一気道及び前記第二気道は、それぞれ、２つのポートを有し、各々の気道は、一方のポートが、対応するエンドプレートに位置して気圧源に連通可能であり、他方のポートが、対応するピストン又はピストンロッドに位置して前記シリンダチューブの内部空間に連通され、前記ベースプレートには、穿孔が備えられ、前記角度センサは、前記ベースプレートと着設されて前記穿孔内に位置し、前記角度センサは、前記磁石に向く感知面を有する、請求項２に記載の物体挟持用装置。
4. 物体挟持用装置であって、
   ベースプレート、及び、前記ベースプレート上に着設されるとともに間隔を空けて設けられた２つのエンドプレートを含むベースフレームと、
   前記２つのエンドプレートの間に延設されたガイドレールと、
   前記ガイドレールと回動不能に結合されるとともに、前記ガイドレールに沿って移動可能な２つのスライド台と、
   シャフト及び連動プレートを含む連動構造であって、前記シャフトは、前記ベースプレートと着設され、前記連動プレートは、前記シャフトと着設されて前記シャフトを揺動中心とし、前記連動プレートの両端に連動部がそれぞれ設けられ、前記連動部は、それぞれ、対応するスライド台と連結される連動構造と、
   前記２つのスライド台を相対的に移動させるとともに、移動するスライド台によって前記連動プレートを牽引して揺動させるか、又は、前記連動プレートを揺動させて、前記２つのスライド台に相対的な移動を生じさせるための駆動手段とを含み、
   前記駆動手段は、モータ及び減速機を含み、前記モータは、前記減速機を介して前記連動構造の前記シャフトを回動させ、
   磁石及び角度センサを含み、前記シャフトは、前記連動プレートとともに回動可能に前記ベースプレートと着設され、前記磁石は、前記シャフトの一端に設けられて前記シャフトの回動に伴って回転し、前記角度センサは、前記減速機に設けられるとともに、前記磁石に向く感知面を有する、前記角度センサは、非接触で前記磁石の磁力線の回転角を感知して、対応する信号を発生する、
   物体挟持用装置。
5. 前記シャフトは、非円形胴部を有し、前記連動プレートには、非円形孔が備えられ、前記シャフトの前記非円形胴部は、前記非円形孔に穿設して付け合わせられる、請求項１又は４に記載の物体挟持用装置。
6. 前記ベースフレームは、中間台を含み、前記中間台は、前記ベースプレートに固着されて前記２つのエンドプレートの間に位置し、各々のエンドプレートと前記中間台との間には、１つの前記スライド台が備えられ、前記中間台は、互いに連通される溝孔及び貫通孔を有し、前記連動プレートは、前記溝孔内に位置するとともに、両端の連動部が前記中間台外に位置し、前記ベースプレートには、穿孔が備えられ、前記角度センサは、前記穿孔内に設けられ、前記シャフトにおける前記磁石が設けられる一端は、前記穿孔内に伸び、他端が、延在して前記貫通孔に穿設されるとともに前記連動プレートを通過する、請求項２に記載の物体挟持用装置。
7. 前記ベースフレームは、中間台を含み、前記中間台は、前記ベースプレートに固着されて前記２つのエンドプレートの間に位置し、各々のエンドプレートと前記中間台との間には、１つの前記スライド台が備えられ、前記中間台は、互いに連通される溝孔及び貫通孔を有し、前記連動プレートは、前記溝孔内に位置するとともに、両端の連動部が前記中間台外に位置し、前記ベースプレートには、穿孔が備えられ、前記シャフトは、前記穿孔及び前記貫通孔に穿設されるとともに前記連動プレートを通過する、請求項１又は４に記載の物体挟持用装置。
8. 前記ガイドレールは、複数本のガイドロッドを含み、これらのガイドロッドは、前記２つのスライド台を貫通するとともに、両端が前記２つのエンドプレートとそれぞれ固着される、請求項１又は４に記載の物体挟持用装置。