WO2018092180A1 - アームロボットのロボットハンド用チャック装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a chuck device for a robot hand incorporated in a tip portion of an arm robot for delivering a workpiece to a machine tool or the like.
- an automatic workpiece transfer machine for transferring the workpiece to each of a plurality of machine tools.
- the automatic workpiece transfer machine includes a traveling device for moving between machine tools, a transfer robot for delivering workpieces to and from the machine tool, and the like.
- the transfer robot is provided with a robot hand at the tip of the arm robot, and the work gripped by the robot hand is carried to the processing position in the machine tool by the expansion and contraction of the arm robot, where the work is transferred. Done.
- the robot hand is constituted by, for example, a chuck device that opens and closes a plurality of chuck claws with a chuck cylinder.
- a chuck device that opens and closes a plurality of chuck claws with a chuck cylinder.
- hydraulic oil is supplied to the chuck cylinder, and the workpiece is gripped by the chuck claw in a state where hydraulic pressure is applied.
- a check valve is provided in the hydraulic circuit of the chuck device so that the hydraulic pressure of the chuck device does not decrease even when the power is turned off.
- Patent Document 1 listed below discloses a spindle chuck for a machine tool that maintains the gripping force.
- the spindle chuck of the above document has a chuck opening / closing mechanism connected to the tip of a piston rod extending from the piston of the chuck cylinder. Since the spindle chuck rotates while gripping the workpiece, it is necessary to maintain the workpiece gripping force without lowering the hydraulic pressure during the work. Accordingly, the piston is provided with eight axial holes parallel to the piston shaft around the piston rod, and pressure holding portions are formed at six of them.
- the configuration of the pressure holding portion becomes large, and it is difficult to use the chuck device (robot hand) configured at the tip portion of the arm robot described above. This is because if the robot hand becomes large, it becomes difficult for itself to enter a narrow processing chamber in the machine tool, and the arm robot supporting the heavy robot hand becomes large.
- an object of the present invention is to provide a chuck device for a robot hand of an arm robot in which the configuration of the pressure holding unit is made compact in order to solve such a problem.
- a chuck device for a robot hand of an arm robot includes a base member attached to a distal end portion of an arm robot extending from a base portion, and an extension that is assembled to the base member and supplies and discharges hydraulic oil.
- a cylinder body formed with a side port and a contraction side port, and a rod portion protruding into the cylinder body and inserted into the cylinder body and displaced by a hydraulic pressure in a pair of pressure chambers communicating with the extension side port or the contraction side port
- a piston with a rod, and the piston with the rod serves as a pressure-holding cylinder body, into which the pressure-holding piston is inserted and communicated with a pressure-holding port formed in the pressure-holding cylinder body.
- a pressure-holding cylinder in which the pressure-holding piston is displaced toward the tip side of the rod portion, and the pressure-holding pressure Displacement of the rod-attached piston is coupled to a biasing member placed in a space on the tip side in the pressure-holding cylinder body so as to bias the pressure-holding piston to the side, and the rod portion protruding from the cylinder.
- a chuck mechanism for opening and closing the plurality of chuck claws.
- the chuck pawl connected to the rod portion is opened and closed to grip and release the workpiece.
- the hydraulic oil supplied into the cylinder body is further supplied from the pressure holding port to the pressure holding pressure chamber in the pressure holding cylinder, and the pressure holding piston is displaced.
- the urging force of the urging member acts on the hydraulic oil in the pressure-holding pressurizing chamber, and furthermore, the hydraulic pressure of the hydraulic oil acting on the piston with the rod in the cylinder body can be maintained.
- a pressure holding unit is compactly formed in a piston with a rod of a cylinder for performing the gripping operation.
- the arm robot of the present embodiment constitutes an automatic workpiece transfer machine on a processing machine line.
- the processing machine line refers to a group of processing machines in which a workpiece is transferred to a plurality of processing machines such as machine tools by an automatic workpiece transfer machine, and predetermined processing is performed on the workpiece in each processing machine.
- FIG. 1 is a perspective view showing an example of a processing machine line.
- a processing machine 5 such as a lathe (hereinafter referred to as “processing module”) 5 is mounted on a base 2 that is a base, and is arranged in the width direction and arranged close to each other. .
- Each processing module 5 is manufactured with the same width, and is mounted so as to be movable in the front-rear direction via a rail laid on the base 2.
- the machine body width direction in which the processing modules 5 are arranged is referred to as a Y-axis direction
- the machine body longitudinal direction movable on the base 2 is referred to as a Z-axis direction
- the vertical direction is referred to as an X-axis direction.
- the processing machine line 1 predetermined processing is performed on the workpiece through the process in each processing module 5. For this reason, the processing machine line 1 is provided with an automatic workpiece transfer machine for transferring workpieces to and from each processing module 5.
- various devices constituting a lathe and the like are covered with an exterior cover 6, and a processing chamber for processing a workpiece is provided therein.
- a front cover 7 that can be opened and closed is integrated with the exterior cover 6. The front cover 7 is provided for each processing module 5, but the entire processing machine line 1 constitutes one conveyance space.
- An automatic workpiece transfer machine for transferring a workpiece is provided in the transfer space.
- FIG. 2 is a perspective view showing a part of the internal structure of the processing machine line. Specifically, one processing module 5 mounted on the base 2 and an automatic workpiece transfer machine are shown. Two processing modules 5 can be mounted on one base 2, and two sets of rails 11 laid with the same width are provided thereon. On the other hand, the processing module 5 is configured as a movable bed 12 having wheels, and is mounted in a state of being movable on the rail 11. In other words, each of the processing modules 5 shown in FIG. 1 can move in the front-rear direction, and is configured so that maintenance or tool replacement by an operator can be easily performed even in an arrangement close to the machine body width direction.
- the machining module 5 is provided with an internal cover 13 that constitutes a machining chamber, in which a spindle chuck for gripping a workpiece, a turret device equipped with a tool, and the like are provided.
- a transfer port 131 is formed on the front surface of the inner cover 13 as shown in FIG. 3, and a transfer door 14 that opens and closes when the workpiece transfer robot 21 loads and discharges the workpiece is provided.
- FIG. 3 is a side view showing an operation state of the workpiece transfer robot 21 with respect to the machining module 5.
- the transfer door 14 moves upward as illustrated, and a wide transfer port 131 is opened on the front surface of the inner cover 13. Therefore, the workpiece transfer robot 21 located in the transfer space 70 of the front cover 7 enters the processing chamber in the inner cover 13 and transfers the spindle chuck 16 and the workpiece W.
- the workpiece transfer robot 21 is an arm robot having a joint, and a robot hand 22 is provided on the free end side of the arm. As shown in FIG. 2, the workpiece transfer robot 21 is mounted on the traveling platform 23 and is placed in a transfer space 70 constituted by the front cover 7. A support plate 25 is fixed to the front surface of the base 2, and a rail 26 and a rack (not shown) are fixed to the base 2 along the Y-axis direction. On the other hand, a slider that slides with the rail 26 held is fixed to the traveling table 23, and a traveling motor that rotates the pinion meshed with the rack is mounted.
- the work transfer robot 21 has a pair of first arm members 31 erected with respect to the table 28 of the traveling table 23 fixed at a predetermined interval, and the first arm member 31 has a first joint.
- a second arm member 32 is connected to the second arm member 32 through the second arm member 32, and a third arm member 33 is connected to the second arm member 32 through the second joint 36.
- a robot hand 22 is attached to the tip portion of the third arm member 33 in the workpiece transfer robot 21.
- the pair of first arm members 31 are plate members each formed of a standing portion 311 extending in the vertical direction and a forward inclined portion 312 bent to the processing module 5 side, and the width of the inner cover 13 of the processing module 5. Are arranged at intervals corresponding to. That is, when the second arm member 32, the third arm member 33, and the robot hand 22 assembled between the pair of first arm members 31 extend as shown by the solid line in FIG. The width is such that it can enter the cover 13.
- the workpiece transfer robot 21 is configured such that the form of the second arm member 32 and the third arm member 33 changes from the contracted state indicated by the alternate long and short dash line to the extended state indicated by the solid line by driving the first and second joints 35. ing.
- the robot hand 22 moves between a retracted position located between the pair of first arm members 31 and a delivery position for delivering the spindle chuck 16 and the workpiece W.
- the robot hand 22 contracts, the robot hand 22 can be accommodated between the first arm members 31, and the second arm member 32 and the third arm member 33 can be compacted by the forward inclined portion 312 of the first arm member 31.
- the workpiece transfer robot 21 is ready to travel in the transfer space 70 in the front cover 7.
- the forward inclined portion 312 of the first arm member 31 has an effect that the robot hand 22 can reach further through the second arm member 32 and the third arm member 33 when the workpiece transfer robot 21 extends. There is also.
- FIG. 4 is a plan view showing the robot hand chuck device of the robot hand 22.
- the robot hand 22 has a base member 38 attached to a third arm member 33, and a robot hand chuck device (hereinafter simply referred to as “chuck device”) 39 is attached to the base member 38. It is assembled.
- Two chuck devices 39 are mounted on the robot hand 22 in a state where their orientations are changed by 90 degrees.
- the two chuck devices 39 have the same structure, and are configured to open and close the pair of chuck claws 47 to grip and release the workpiece W.
- the chuck device 39 opens and closes the chuck claw 47 by a hydraulic cylinder (chuck cylinder) 40, and the state where the chuck claw 47 grips the workpiece W is maintained in a state where the hydraulic pressure is applied. Therefore, when the work W is gripped, the state where the hydraulic pressure is applied must be maintained even if the power is turned off. Therefore, the chuck device 39 is provided with a pressure holding function for maintaining the gripping state.
- the chuck device 39 constitutes the robot hand 22 attached to the tip portion of the workpiece transfer robot 21, it is required to be small and light.
- the robot hand 22 is equipped with two chuck devices 39. Therefore, the configuration of the pressure holding unit incorporated in the chuck device 39 is required to be compact.
- FIG. 5 and 6 are cross-sectional views showing the chuck cylinder constituting the chuck device 39.
- FIG. 5 shows an extended state when the workpiece is released
- FIG. 6 shows a contracted state when the workpiece is gripped.
- This chuck cylinder 40 has a piston 42 with a rod inserted in a cylindrical cylinder body 41.
- One end of the cylinder body 41 is closed by a lid member 44, and a rod portion 421 of a piston with a rod (hereinafter simply referred to as “piston”) 42 projects from the other end.
- the sealing member 43 is provided double, and the inside of the cylinder main body 41 is kept airtight.
- the chuck cylinder 40 is a double-acting cylinder, and the cylinder body 41 is formed with an extension side port 412 communicating with the bottom side extension side pressurizing chamber 411 and contracting with the rod side contraction side pressurizing chamber 413.
- a side port 414 is formed.
- a hydraulic circuit including a switching valve, a hydraulic pump, a recovery tank, and the like is connected to the expansion side port 412 and the contraction side port 414 through pipes, respectively, so that hydraulic oil is supplied and discharged. Accordingly, the chuck cylinder 40 extends as shown in FIG. 5 when hydraulic fluid is supplied from the expansion side port 412 and contracts as shown in FIG. 6 when hydraulic fluid is supplied from the contraction side port 414. It comes to work.
- the chuck device 39 includes a chuck mechanism that opens and closes a pair of chuck claws 47 with the central axis of the piston 42 (rod portion 421) symmetrical.
- a pair of crank members 45 are pivotally supported with respect to the base block 37.
- the crank member 45 is an L-shaped member.
- a shaft hole is formed at a corner of the crank member 45, and the crank member 45 is supported by a pin 371 to be swingable with respect to the base block 37.
- a chuck claw 47 is fixed to one end side of the clamp member 45, a long hole 451 is formed on the other end side, and a pin 46 fixed to the rod portion 421 is inserted.
- the rod portion 421 of the piston 42 is displaced to a position indicated by a solid line and a one-dot chain line in FIG.
- the linear movement of the pin 46 is converted into the swinging motion of the clamp member 45, and the pair of chuck claws 47 is opened and closed.
- the chuck claw 47 grips the workpiece W when the chuck cylinder 40 is contracted as shown in FIG.
- a pressure holding portion is formed in the chuck cylinder 40, particularly the piston 42, so that the contracted state, that is, the gripping state of the workpiece can be maintained.
- the piston 42 has a hollow shape, and the opening at the piston side end is closed by the plug block 51.
- a vent 423 is formed at the tip of the rod portion 421.
- the piston 42 itself is a pressure-holding cylinder, and a pressure-holding piston 52 is inserted therein.
- This pressure-holding cylinder is a single-acting cylinder, and a pressure-holding spring 53 is placed in the front end side space 425 of the rod portion 421 inside the piston 42. Accordingly, the pressure retaining piston 52 is always urged toward the stopper block 51 side.
- the piston 42 has a pressure-holding port 428 so that hydraulic fluid is supplied to the pressure-holding pressure chamber 426 on the piston portion side.
- the pressure-holding pressure chamber 426 communicates with the contraction-side pressure chamber 413 of the cylinder body 41 via the pressure-holding port 428. Accordingly, during the contraction shown in FIG. 6, the hydraulic oil is supplied from the contraction side port 414 to the contraction side pressurization chamber 413, but is further supplied to the pressure holding pressure chamber 426 via the pressure retention port 428. It has become so.
- the pressure retaining piston 52 is formed in a cylindrical shape and is fitted to the stopper block 51 in a slidable state.
- the stopper block 51 has a stepped columnar shape, and a guide portion 511 at the tip is inserted into the sliding recess 521 of the pressure retaining piston 52.
- the guide portion 511 and the sliding recess 521 are in sliding contact with each other, and an O-ring is provided between them to maintain airtightness.
- the pressure retaining piston 52 is formed with a protruding extension 522 in order to limit the stroke and suppress the amount of hydraulic oil entering and exiting the pressure retaining pressure chamber 426.
- the workpiece W is gripped by the pair of chuck claws 47 when the chuck cylinder 40 contracts. That is, the workpiece W is gripped by the robot hand 22 of the workpiece transfer robot 21. Therefore, the workpiece transfer robot 21 is moved to the front of the predetermined processing module 5 by the traveling platform 23, and the workpiece W is delivered by driving the workpiece transfer robot 21 as shown in FIG.
- the chuck device 39 is used even when the power of the processing machine line 1 is turned off or when the work transport robot 21 stops the operation of the processing machine line 1 while holding the workpiece W.
- the gripping of the workpiece W is maintained.
- the hydraulic pump Since the hydraulic pump is normally driven, the pressure in the contraction side pressurizing chamber 413 of the chuck cylinder 40 is maintained. Even if the hydraulic pump stops, the discharge of the hydraulic oil is stopped by the check valve so that the pressure in the contraction side pressurizing chamber 413 is maintained.
- the leakage of hydraulic oil cannot be completely stopped, and if the hydraulic pump stops for a long time, the pressure in the contraction side pressurizing chamber 413 also decreases, so that the gripping force of the workpiece W by the chuck claw 47 is increased. descend. Since the chuck claw 47 holds the workpiece 47 by frictional resistance, the frictional resistance decreases due to a decrease in gripping force, and the workpiece W is displaced or dropped.
- the chuck device 39 pressurizes the pressure by the amount of hydraulic oil leaked by the pressure-holding spring 53 pushing the pressure-holding piston 52.
- the volume of the chamber 426 is reduced. For this reason, the pressure at which the hydraulic oil in the contraction-side pressurizing chamber 413 acts on the piston 42 is kept constant, and the gripping force of the pair of chuck claws 47 that grip the workpiece W is always maintained.
- the chuck device 39 generates a force for displacing the piston 42 in the contracting direction, that is, a force for the pair of chuck claws 47 to grip the workpiece W. Can be kept constant.
- the chuck cylinder 40 of this embodiment can be reduced in size and weight while having a pressure holding function by incorporating the pressure holding piston 52 inside the piston 42. Therefore, the robot hand 22 including the chuck device 39 can be reduced in size and weight, and can be mounted on the distal end portion of the cantilever-supported workpiece transfer robot 21 extending far.
- the work cover robot 21 cannot be made robust and large because the internal cover 13 and the transfer space 70 of the processing module 5 are narrow.
- the chuck device 39 can reduce the size of the work transfer robot 21, and the robot hand 22 can be equipped with two chuck devices 39.
- the chuck device 39 of the above-described embodiment grips the workpiece W when the chuck cylinder 40 is contracted.
- the pressurizing chamber 411 may communicate with the pressurizing chamber 426.
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Abstract
作動油を供給および排出する伸長側ポートおよび収縮側ポートが形成されたシリンダ本体(41)と、ロッド部分が突き出た状態で前記シリンダ本体内に挿入され、前記伸長側ポートまたは前記収縮側ポートに連通する一対の加圧室内の油圧により変位するロッド付ピストン(42)と、前記ロッド付ピストンが保圧用シリンダ本体となり、その中に保圧用ピストンが挿入され、前記保圧用シリンダ本体に形成された保圧用ポートに連通する保圧用加圧室内の油圧により、前記保圧用ピストンが前記ロッド部分の先端側へ変位する保圧用シリンダと、前記保圧用加圧室側へ前記保圧用ピストンを付勢するように前記保圧用シリンダ本体内の先端側空間に入れられた付勢部材と、前記シリンダから突き出した前記ロッド部分に連結され、前記ロッド付ピストンの変位により複数のチャック爪を開閉作動させるチャック機構とを有するアームロボットのロボットハンド用チャック装置。
Description
本発明は、工作機械などとワークの受渡しを行うためアームロボットの先端部分に組み込まれたロボットハンド用チャック装置に関する。
複数の工作機械によってワークの加工が行われる場合、複数ある工作機械の各々にワークを搬送するためのワーク自動搬送機が使用される。ワーク自動搬送機は、各工作機械の間を移動するための走行装置や、工作機械とワークの受渡しを行うための搬送用ロボットなどによって構成されている。例えばその搬送用ロボットは、アームロボットの先端部分にロボットハンドが備えられたものであり、ロボットハンドで把持したワークをアームロボットの伸縮動作によって工作機械内の加工位置まで運び、そこでワークの受け渡しが行われる。
ロボットハンドは、例えば複数のチャック爪をチャックシリンダで開閉させるチャック装置によって構成されている。そのチャック装置は、作動油がチャックシリンダに供給され、油圧が作用した状態でチャック爪によってワークが把持される。そのため、ワークを把持し続けるにはチャックシリンダに油圧が作用した状態が維持されなければならない。そこで、チャック装置の油圧回路にはチェック弁が設けられ、電源が落ちたような場合であってもチャック装置の油圧が低下しない構成がとられている。しかし、油圧ポンプの停止状態が長く続くと、僅かな作動油の漏れが生じてしまいチャック装置の把持力が低下してしまう。この点、同じく把持力を維持するものとして、下記特許文献1には工作機械の主軸チャックに関する開示がある。
前記文献の主軸チャックは、チャックシリンダのピストンから延びたピストンロッド先端にチャックの開閉機構が連結されている。その主軸チャックは、ワークを把持しながら回転するため、その作業中に油圧を低下させずにワーク把持力を維持する必要がある。そこで、そのピストンにはピストンロッドの周囲にピストン軸と平行な軸方向孔が8箇所設けられ、そのうちの6箇所に保圧部が構成されている。しかし、こうした従来例では保圧部の構成が大きくなってしまい、前述したアームロボットの先端部分に構成されるチャック装置(ロボットハンド)には使用が困難である。ロボットハンドが大きくなれば、それ自体が工作機械内の狭い加工室内に進入することが困難になるだけではなく、重いロボットハンドを支えるアームロボットが大型化してしまうからである。
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、保圧部の構成をコンパクトなものとしたアームロボットのロボットハンド用チャック装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様におけるアームロボットのロボットハンド用チャック装置は、基台部分から延びたアームロボットの先端部分に取り付けられたベース部材と、前記ベース部材に組み付けられ、作動油を供給および排出する伸長側ポートおよび収縮側ポートが形成されたシリンダ本体と、ロッド部分が突き出た状態で前記シリンダ本体内に挿入され、前記伸長側ポートまたは前記収縮側ポートに連通する一対の加圧室内の油圧により変位するロッド付ピストンと、前記ロッド付ピストンが保圧用シリンダ本体となり、その中に保圧用ピストンが挿入され、前記保圧用シリンダ本体に形成された保圧用ポートに連通する保圧用加圧室内の油圧により、前記保圧用ピストンが前記ロッド部分の先端側へ変位する保圧用シリンダと、前記保圧用加圧室側へ前記保圧用ピストンを付勢するように前記保圧用シリンダ本体内の先端側空間に入れられた付勢部材と、前記前記シリンダから突き出した前記ロッド部分に連結され、前記ロッド付ピストンの変位により複数のチャック爪を開閉作動させるチャック機構とを有する。
前記開示の構成によれば、シリンダ本体に作動油が供給されてロッド付きピストンが作動することにより、ロッド部分に連結されたチャック爪が開閉作動してワークが把持および解放される。ワークを把持する際には、シリンダ本体内に供給された作動油がさらに保圧用ポートから保圧用シリンダ内の保圧用加圧室へ供給されて保圧用ピストンが変位する。その際、付勢部材の付勢力が保圧用加圧室内の作動油に作用し、更にはシリンダ本体内でロッド付きピストンに作用する作動油の油圧を保つことができる。そして、このアームロボットのロボットハンド用チャック装置は、その把持動作を行わせるシリンダのロッド付きピストン内にコンパクトに保圧部が構成されている。
次に、本発明に係るアームロボットのロボットハンド用チャック装置の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態のアームロボットは、加工機械ラインのワーク自動搬送機を構成するものである。加工機械ラインとは、工作機械などの複数の加工機械に対してワーク自動搬送機によってワークの受け渡しが行われ、各加工機械においてワークに対して所定の加工が実行される加工機械群をいう。図1は、加工機械ラインの一例を示した斜視図である。
加工機械ライン1では、基礎となるベース2の上にモジュール化された旋盤などの加工機械(以下、「加工モジュール」という)5が搭載され、幅方向並べられて互いに近接して配置されている。各々の加工モジュール5は、いずれも同じ幅寸法で製造されたものであり、ベース2の上に敷設されたレールを介して前後方向に移動可能な状態で搭載されている。なお、本実施形態では、加工モジュール5が並んだ機体幅方向をY軸方向とし、ベース2上を移動可能な機体前後方向をZ軸方向、そして上下方向をX軸方向として説明する。
加工機械ライン1では、各々の加工モジュール5における工程を経てワークに対して所定の加工が行われる。そのため、加工機械ライン1には、各加工モジュール5との間でワークの受渡しを行うためのワーク自動搬送機が設けられている。加工モジュール5は、旋盤などを構成する各種装置が外装カバー6によって覆われ、その内部にワークを加工するための加工室が設けられている。そして、外装カバー6には開閉可能な前カバー7が一体になって構成されている。この前カバー7は、加工モジュール5毎に設けられているが、加工機械ライン1の全体では一つの搬送空間を構成している。この搬送空間内にワークを搬送するためのワーク自動搬送機が設けられている。
図2は、加工機械ラインの内部構造の一部分を示した斜視図である。具体的には、ベース2の上に搭載された一台の加工モジュール5とワーク自動搬送機が示されている。一つのベース2には、2台の加工モジュール5を搭載することができ、その上には同じ幅で敷設された2組のレール11が設けられている。一方、加工モジュール5は、車輪を備えた可動ベッド12に構成され、レール11の上を移動可能な状態で搭載されている。すなわち、図1に示す加工モジュール5は、それぞれが前後方向に移動することができ、機体幅方向に近接した配置であっても作業者によるメンテナンスや工具交換などが行い易い構成になっている。
加工モジュール5は、加工室を構成する内部カバー13が設けられ、その中にワークを把持する主軸チャックや工具を備えたタレット装置などが設けられている。そして、内部カバー13の前面部には、図3に示すように搬送口131が形成され、ワーク搬送ロボット21によるワークの搬入および排出の際に開閉する搬送用扉14が設けられている。ここで、図3は、加工モジュール5に対するワーク搬送ロボット21の作動状態を示した側面図である。加工モジュール5は、搬送用扉14が図示するように上方へと移動し、内部カバー13の前面に広い搬送口131が開くようになっている。そこで、前カバー7の搬送空間70内に位置するワーク搬送ロボット21が、内部カバー13内の加工室へと入り込んで主軸チャック16とワークWの受渡しが行われる。
そのワーク搬送ロボット21は、関節をもったアームロボットであり、アームの自由端側にはロボットハンド22が設けられている。このワーク搬送ロボット21は、図2に示すように走行台23に搭載され、前カバー7によって構成された搬送空間70内に入れられている。ベース2には、前面に支持プレート25が固定され、そこにはY軸方向に沿ってレール26や不図示のラックが固定されている。一方、走行台23には、レール26を把持した状態で摺動するスライダが固定され、ラックに噛合したピニオンに回転を与える走行モータが搭載されている。
ワーク搬送ロボット21は、図3に示すように、走行台23のテーブル28に対して起立した一対の第1アーム部材31が所定の間隔で固定され、その第1アーム部材31には第1関節35を介して第2アーム部材32が連結され、さらに第2アーム部材32には第2関節36を介して第3アーム部材33が連結されている。そして、ワーク搬送ロボット21には、第3アーム部材33の先端部分にロボットハンド22が取り付けられている。
一対の第1アーム部材31は、それぞれ鉛直方向に延びた起立部分311と、加工モジュール5側に折れた前傾部分312とから形成された板部材であり、加工モジュール5の内部カバー13の幅に対応した間隔で配置されている。すなわち、一対の第1アーム部材31の間に組み付けられた第2アーム部材32、第3アーム部材33およびロボットハンド22が、図3の実線で示すように延びた場合に、搬送口131から内部カバー13内へ進入可能な幅で構成されている。ワーク搬送ロボット21は、第1及び第2関節35の駆動により第2アーム部材32および第3アーム部材33が、一点鎖線で示す収縮状態から実線で示す伸長状態に形態が変化するように構成されている。
その際、ロボットハンド22は、一対の第1アーム部材31の間に位置する退避位置と、主軸チャック16とワークWの受渡しを行う受渡し位置との間を移動することとなる。ワーク搬送ロボット21が収縮した場合には、ロボットハンド22が第1アーム部材31の間に収まるほか、第1アーム部材31の前傾部分312によって第2アーム部材32および第3アーム部材33がコンパクトに折りたたまれ、ワーク搬送ロボット21が前カバー7内の搬送空間70を走行可能な状態になる。第1アーム部材31の前傾部分312は、ワーク搬送ロボット21が延びた場合には、第2アーム部材32および第3アーム部材33を介してロボットハンド22がより奥へと届くようにした効果もある。
次に、図4は、ロボットハンド22のロボットハンド用チャック装置を示した平面図である。このロボットハンド22は、図3に示すように、第3アーム部材33にベース部材38が取り付けられ、そのベース部材38に対してロボットハンド用チャック装置(以下、単に「チャック装置」という)39が組み付けられている。ロボットハンド22には、2つのチャック装置39が向きを90度変えた状態で重ねて搭載されている。2つのチャック装置39は同じ構造のものであり、一対のチャック爪47を開閉してワークWを把持および解放するようにしたものである。
チャック装置39は、チャック爪47を油圧シリンダ(チャックシリンダ)40によって開閉作動させるものであり、油圧が作用した状態でチャック爪47がワークWを把持した状態が維持される。そのため、ワークWを把持している場合には、仮に電源が落ちたとしても油圧が作用した状態が維持されなければならない。そこで、チャック装置39には、把持状態を維持するための保圧機能が設けられている。特に、チャック装置39は、ワーク搬送ロボット21の先端部分に取り付けられたロボットハンド22を構成するものであるため、小型軽量であることが求められる。しかも、ロボットハンド22は2台のチャック装置39が搭載されている。従って、チャック装置39に組み込まれた保圧部の構成はコンパクトであることが要求される。
図5及び図6は、チャック装置39を構成するチャックシリンダを示した断面図であり、図5はワークを解放する場合の伸長状態で、図6はワークを把持する場合の収縮状態である。このチャックシリンダ40は、円筒形状のシリンダ本体41内にロッド付ピストン42が挿入されている。シリンダ本体41は、一端部が蓋部材44によって塞がれ、他端側ではロッド付ピストン(以下、単に「ピストン」という)42のロッド部分421が突き出している。そして、シリンダ本体41とロッド部分421との間には、シール部材43が2重に設けられ、シリンダ本体41内が気密な状態が保たれるようになっている。
チャックシリンダ40は、複動型シリンダであり、シリンダ本体41にはボトム側の伸長側加圧室411に連通する伸長側ポート412が形成され、ロッド側の収縮側加圧室413に連通する収縮側ポート414が形成されている。伸長側ポート412と収縮側ポート414には、それぞれパイプを介して切換え弁、油圧ポンプおび回収タンクなどからなる油圧回路が接続され、作動油の供給および排出が行われるようになっている。従って、チャックシリンダ40は、伸長側ポート412から作動油が供給されることで図5に示すように伸長作動し、収縮側ポート414から作動油が供給されることで図6に示すように収縮作動するようになっている。
チャック装置39は、図4に示すように、ピストン42(ロッド部分421)の中心軸を対称にして、一対のチャック爪47が開閉するチャック機構が構成されている。チャック機構は、一対のクランク部材45がベースブロック37に対して軸支されている。クランク部材45はL字形の部材であり、その角部に軸孔が形成され、ベースブロック37に対してピン371によって揺動可能に支持されている。そして、クランプ部材45の一端側にはチャック爪47が固定され、他端側には長孔451が形成され、ロッド部分421に固定されたピン46が挿入されている。
チャック装置39は、チャックシリンダ40の伸縮作動により、ピストン42のロッド部分421が、図4の実線と一点鎖線とで示す位置に変位する。その際、ピン46の直線移動がクランプ部材45の揺動運動に変換され、一対のチャック爪47の開閉動作が行われることとなる。特に、チャック爪47がワークWを把持するのはチャックシリンダ40が、図6に示すように収縮した状態である。本実施形態では、その収縮状態つまりワークの把持状態が維持できるようにチャックシリンダ40の特にピストン42の内部に保圧部が構成されている。
図5及び図6に示すように、ピストン42は中空形状であり、ピストン側端部の開口部が栓ブロック51により塞がれている。そして、ロッド部分421の先端には通気口423が形成されている。このピストン42は、それ自身が保圧用シリンダであり、内部には保圧用ピストン52が挿入されている。この保圧用シリンダは単動シリンダであり、ピストン42の内部にはロッド部分421の先端側空間425に保圧用スプリング53が入れられている。従って、保圧用ピストン52は、栓ブロック51側に向けて常に付勢されている。
また、ピストン42は、ピストン部側の保圧用加圧室426に作動油が供給されるように保圧用ポート428が形成されている。保圧用加圧室426は、保圧用ポート428を介してシリンダ本体41の収縮側加圧室413と連通している。従って、図6に示す収縮時には、収縮側ポート414から収縮側加圧室413に作動油が供給されるが、更に保圧用ポート428を介して保圧用加圧室426にも作動油が供給されるようになっている。
保圧用ピストン52は筒状に形成され、栓ブロック51に対して摺動可能な状態で嵌め合わされている。栓ブロック51は段付きの円柱形状をしたものあり、先端のガイド部分511が保圧用ピストン52の摺動凹部521内に挿入されている。ガイド部分511と摺動凹部521とは摺接しており、その間には気密性を保つためOリングが設けられている。また、保圧用ピストン52は、ストロークを制限して保圧用加圧室426を出入りする作動油の量を抑えるため、突出した延長部522が形成されている。
そこで、以上のような構成のチャック装置39では、チャックシリンダ40に伸長側ポート412から伸長側加圧室411に作動油が供給されると、ピストン42が加圧されることにより図5に示すような伸長状態となる。このとき、収縮側加圧室413内の作動油が排出されて圧力が低下する。そして、ピストン42内では、保圧用スプリング53の付勢力により保圧用ピストン52が変位し、圧力の下がった保圧用加圧室426内の作動油が押し出されて収縮側加圧室413側へと排出されることとなる。よって、ピストン42の伸長作動によりピン46が移動し、それによりクランプ部材45が揺動して、チャック装置39は図4の一点鎖線で示すように開いた状態になる。
一方、チャックシリンダ40に収縮側ポート414から収縮側加圧室413に作動油が供給されると、ピストン42が加圧されることにより図6に示すような収縮状態となる。このとき、伸長側加圧室411内の作動油が排出され圧力が低下する。そして、ピストン42内では、収縮側加圧室413へ供給された作動油が保圧用加圧室426内にも供給され、保圧用ピストン52が加圧される。加圧された保圧用ピストン52は、付勢力に抗して保圧用スプリング53を押し縮めながら変位する。よって、ピストン42の収縮作動によりピン46が移動し、それによりクランプ部材45が揺動して、チャック装置39は図4の実線で示すように閉じた状態になる。
チャック装置39では、チャックシリンダ40が収縮することにより、一対のチャック爪47によりワークWが把持される。つまり、ワーク搬送ロボット21のロボットハンド22によってワークWが把持される。そこで、ワーク搬送ロボット21は、走行台23により所定の加工モジュール5の前へと移動し、図3に示すようにワーク搬送ロボット21の駆動によりワークWの受渡しが行われる。
本実施形態では、加工機械ライン1の電源が落ちたような場合、あるいはワーク搬送ロボット21がワークWを把持した状態で加工機械ライン1の稼動を停止させるような場合などでも、チャック装置39によるワークWの把持が維持される。通常時は、油圧ポンプが駆動しているため、チャックシリンダ40の収縮側加圧室413内の圧力が保たれている。油圧ポンプが停止してしまったとしも逆止弁によって作動油の排出は止められており、収縮側加圧室413内の圧力は保たれるようになっている。しかし、作動油の漏れを完全に止めることはできず、油圧ポンプの停止が長い時間になれば収縮側加圧室413内の圧力も低下することで、チャック爪47によるワークWの把持力が低下する。チャック爪47は摩擦抵抗によってワーク47を保持しているため、把持力低下により摩擦抵抗が下がり、ワークWがズレたり落下してしまう。
この点、チャック装置39は、油漏れによって収縮側加圧室413内の作動油が減少したとしても、保圧用スプリング53が保圧用ピストン52を押して漏れ出した作動油の分だけ保圧用加圧室426の容積を減少させている。そのため、収縮側加圧室413内の作動油がピストン42に作用する圧力が一定に保たれ、ワークWを掴む一対のチャック爪47の把持力が常に保たれている。従って、チャック装置39は、ピストン42内部の保圧部により、作動油の漏れが生じたとしても、ピストン42を収縮方向に変位させる力、つまり一対のチャック爪47がワークWを把持する力を一定に保つことができる。
そして、本実施形態のチャックシリンダ40は、ピストン42の内部に保圧用ピストン52を組み込むことで、保圧機能を備えつつ小型および軽量化できた。従って、チャック装置39からなるロボットハンド22が小型および軽量にすることができ、遠くまで延びる片持ち支持のワーク搬送ロボット21の先端部分にも搭載することが可能になった。コンパクト設計の加工機械ライン1では、加工モジュール5の内部カバー13や搬送空間70は狭いため、ワーク搬送ロボット21を堅牢かつ大型なものとすることはできない。そうした要望に対応するように、チャック装置39はワーク搬送ロボット21を小型化することができ、しかもロボットハンド22には2つのチャック装置39を搭載することができた。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態のチャック装置39は、チャックシリンダ40が収縮作動する場合にワークWを把持するものであるが、伸長作動する場合にワークWを把持する構成のチャック機構であれば、伸長側加圧室411が圧用加圧室426に連通する構成であってもよい。
例えば、前記実施形態のチャック装置39は、チャックシリンダ40が収縮作動する場合にワークWを把持するものであるが、伸長作動する場合にワークWを把持する構成のチャック機構であれば、伸長側加圧室411が圧用加圧室426に連通する構成であってもよい。
21…ワーク搬送ロボット 22…ロボットハンド 39…ロボットハンド用チャック装置 40…チャックシリンダ 41…シリンダ本体 42…ロッド付きピストン 52…保圧用ピストン 53…保圧用スプリング
Claims (3)
- 基台部分から延びたアームロボットの先端部分に取り付けられたベース部材と、
前記ベース部材に組み付けられ、作動油を供給および排出する伸長側ポートおよび収縮側ポートが形成されたシリンダ本体と、
ロッド部分が突き出た状態で前記シリンダ本体内に挿入され、前記伸長側ポートまたは前記収縮側ポートに連通する一対の加圧室内の油圧により変位するロッド付ピストンと、
前記ロッド付ピストンが保圧用シリンダ本体となり、その中に保圧用ピストンが挿入され、前記保圧用シリンダ本体に形成された保圧用ポートに連通する保圧用加圧室内の油圧により、前記保圧用ピストンが前記ロッド部分の先端側へ変位する保圧用シリンダと、
前記保圧用加圧室側へ前記保圧用ピストンを付勢するように前記保圧用シリンダ本体内の先端側空間に入れられた付勢部材と、
前記前記シリンダから突き出した前記ロッド部分に連結され、前記ロッド付ピストンの変位により複数のチャック爪を開閉作動させるチャック機構と
を有するアームロボットのロボットハンド用チャック装置。 - 前記ロッド付ピストンは、前記シリンダ本体内を摺動するピストン部分と、円筒形状の側面部に前記保圧用ポートが形成され、前記シリンダから突き出した先端面部に通気口が形成された前記ロッド部分とを備えたものである請求項1に記載のアームロボットのロボットハンド用チャック装置。
- 前記ロッド付ピストンは、前記ロッド部分とは反対側に形成された開口部が蓋部材によって閉じられて気密な状態の前記保圧用シリンダが形成されたものであり、
前記蓋部材は、前記保圧用ピストンの凹部に嵌り込む凸部が形成されたピストンガイド部が形成されたものである請求項2に記載のアームロボットのロボットハンド用チャック装置。
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