特開 2023-154453 ローダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023154453

(43)【公開日】2023-10-20

(54)【発明の名称】ローダ

(51)【国際特許分類】

   B23Q 7/04 20060101AFI20231013BHJP

   B23Q 16/06 20060101ALI20231013BHJP

【ＦＩ】

B23Q7/04 B

B23Q16/06 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022063734

(22)【出願日】2022-04-07

(71)【出願人】

【識別番号】000149066

【氏名又は名称】オークマ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106091

【弁理士】

【氏名又は名称】松村 直都

(74)【代理人】

【識別番号】100079038

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 彰

(74)【代理人】

【識別番号】100199369

【弁理士】

【氏名又は名称】玉井 尚之

(72)【発明者】

【氏名】木村 哲也

(72)【発明者】

【氏名】玉井 寛人

【テーマコード（参考）】

3C033

【Ｆターム（参考）】

3C033HH21

3C033HH25

(57)【要約】

【課題】エンドエフェクタユニットの割出の際のエンドエフェクタユニットの揺れや位置決め不良の発生を防止しうるローダを提供する。
【解決手段】ローダを用いたワーク搬送装置５０は、搬送アーム５２と、搬送アーム５２の先端部に搬送アーム５２の軸線に対して直角をなす１つの旋回軸線の周りに旋回するように設けられ、かつ旋回軸線の周りに間隔をおいてチャックハンド１１ａ、１１ｂが配置されたハンドユニット１０とを備えている。さらに、ワーク搬送装置５０は、シリンダ３１、３２を有しかつハンドユニット１０を前記旋回軸線の周りに旋回させて２以上の位置に割り出す動力を発生する動力発生部３０、動力発生部３０から発生される力をハンドユニット１０に伝達する動力伝達機構２０およびハンドユニット１０の割出位置においてハンドユニット１０を拘束するロック機構４０を備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アームと、前記アームの先端部に、前記アームの軸線に対して直角をなす１つの旋回軸線の周りに旋回するように設けられ、かつ前記旋回軸線の周りに間隔をおいて複数のエンドエフェクタが配置されたエンドエフェクタユニットとを備えたローダであって、
アクチュエータを有しかつエンドエフェクタユニットを前記旋回軸線の周りに旋回させて２以上の位置に割り出す動力を発生する動力発生部、前記動力発生部から発生される力を前記エンドエフェクタユニットに伝達して前記旋回軸線の周りに旋回させる動力伝達機構、および前記エンドエフェクタユニットの割出位置において前記エンドエフェクタユニットを拘束するロック機構を備えているローダ。

【請求項2】

前記ロック機構が、前記エンドエフェクタユニットの旋回方向の両端および中間に位置する割出位置において前記エンドエフェクタユニットを拘束する請求項１記載のローダ。

【請求項3】

前記動力伝達機構が、前記エンドエフェクタユニットに直結される直結ピニオンおよび前記直結ピニオンを固定状に支持する回転軸とを備えており、前記ロック機構が、前記直結ピニオンまたは前記回転軸に設けられたロック用凹部と、前記ロック用凹部に挿入される先細り状のロック用凸部とを備えている請求項１または２記載のローダ。

【請求項4】

前記エンドエフェクタが工作機械により加工されるワークを把持するチャックハンドからなり、前記エンドエフェクタユニットがハンドユニットからなり、ワーク搬送装置として用いられる請求項１記載のローダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明はローダに関し、たとえばＮＣ旋盤などの工作機械に付設されて、ワークを搬送するワーク搬送装置に用いられるローダに関する。

【背景技術】

【0002】

ＮＣ旋盤などの工作機械での生産自動化において、走行軸とワークを保持するチャックハンドを有するハンドユニットを備えたワーク搬送装置が用いられている。当該ワーク搬送装置において、未加工ワークと加工済みワークを短時間で着脱するために、ハンドユニットには２つのチャックハンドが配置されていることが多い。２つのチャックハンドの位置決め・割出を行う機構は、省スペース、周辺装置との干渉が少ないこと、ワークを把持する段取りや運用において自由度が高いことなどが求められる。

【0003】

上記要求を満たしたワーク搬送装置に用いられるローダとして、アームと、前記アームの先端部に、ハンドユニットとなるエンドエフェクタが前記アームの軸線に対して直角をなす１つの旋回軸線の周りに旋回するように設けられ、ハンドユニットにワークを把持するチャックハンドとなる２つのエンドエフェクタが前記旋回軸線の周りに間隔をおいて設けられ、ハンドユニットが、動力発生部、動力伝達機構、ならびに回転カムおよび回転カムに従動するカムフォロワからなるカム機構により旋回方向の２位置に割り出されるようになされており、動力発生部で発生した力が動力伝達機構を介してカム機構の回転カムに伝えられて回転カムが回転し、回転カムの回転がカムフォロワを介してハンドユニットに伝えられてハンドユニットが旋回方向の２位置に割り出されるようになされたローダが知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３７３５９７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１記載のローダでは、ハンドユニットであるエンドエフェクタユニットが旋回方向の２位置に割り出される際に動力伝達機構に発生するがたつきや位置決め誤差の累積などによって、エンドエフェクタユニットの揺れや位置決め不良が発生するという問題があった。

【0006】

この発明の目的は、上記問題を解決し、エンドエフェクタユニットの割出の際のエンドエフェクタユニットの揺れや位置決め不良の発生を防止しうるローダを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

【0008】

1)アームと、前記アームの先端部に、前記アームの軸線に対して直角をなす１つの旋回軸線の周りに旋回するように設けられ、かつ前記旋回軸線の周りに間隔をおいて複数のエンドエフェクタが配置されたエンドエフェクタユニットとを備えたローダであって、
アクチュエータを有しかつエンドエフェクタユニットを前記旋回軸線の周りに旋回させて２以上の位置に割り出す動力を発生する動力発生部、前記動力発生部から発生される力を前記エンドエフェクタユニットに伝達して前記旋回軸線の周りに旋回させる動力伝達機構、および前記エンドエフェクタユニットの割出位置において前記エンドエフェクタユニットを拘束するロック機構を備えているローダ。

【0009】

2)前記ロック機構が、前記エンドエフェクタユニットの旋回方向の両端および中間に位置する割出位置において前記エンドエフェクタユニットを拘束する上記1)記載のローダ。

【0010】

3)前記動力伝達機構が、前記エンドエフェクタユニットに直結される直結ピニオンおよび前記直結ピニオンを固定状に支持する回転軸を備えており、前記ロック機構が、前記直結ピニオンまたは前記回転軸に設けられたロック用凹部と、前記ロック用凹部に挿入される先細り状のロック用凸部とを備えている上記1)または2)記載のローダ。

【0011】

4)前記エンドエフェクタが工作機械により加工されるワークを把持するチャックハンドからなり、前記エンドエフェクタユニットがハンドユニットからなり、ワーク搬入出装置として用いられる上記1)記載のローダ。

【発明の効果】

【0012】

上記1)～4)のローダによれば、エンドエフェクタユニットを、割出位置においてロック機構により拘束することができるので、ハンドユニットの割出の際のハンドユニットの揺れや位置決め不良の発生を防止することが可能になる。

【0013】

しかも、エンドエフェクタユニットの旋回方向は、複数のエンドエフェクタの中心軸からなる面に垂直な軸の周りであるから、エンドエフェクタユニットに配置された複数のエンドエフェクタは、省スペースで旋回が可能であり、すべてのエンドエフェクタが、それぞれ、ワークを搬送する工作機械のチャック、ワーク供給部、その他任意の周辺装置にアクセスすることが可能であるため、ワークを把持する爪などの段取りや生産ラインを構成する周辺装置の自由度の高いローダを提供することができる。したがって、工作機械等を有する生産自動化ラインにおいて、ライン長の短縮や複数の周辺装置を搭載する工程集約を実現した生産ラインを提案できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】この発明によるローダを用いたワーク搬送装置の構成を概略的に示す図である。

【図2】図１のワーク搬送装置の一部の要素を省略して概略的に示し、ハンドユニットが旋回動作始端位置にある状態を示す一部省略概略側面図である。

【図3】ハンドユニットが旋回動作始端位置から１８０°旋回した旋回動作終端位置にある状態を示す図２相当の図である。

【図4】ハンドユニットが旋回動作始端位置から９０°旋回した旋回動作中間位置にある状態を示す図２相当の図である。

【図5】ロック機構を拡大して示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、この発明の実施形態を図面を参照して説明する。

【0016】

以下の説明において、図１の上下、左右を上下、左右というものとし、図２～図４の左側を前、同じく右側を後というものとする。

【0017】

図１はこの発明によるローダを用いたワーク搬送装置の全体構成を概略的に示し、図２～図４は図１のワーク搬送装置のハンドユニットが異なった旋回位置にある状態を概略的に示す。

【0018】

図１において、ワーク搬送装置５０は、たとえば図示しないＮＣ旋盤の工具受け台から主軸への未加工ワークの搬入および主軸から工具受け台への加工済みワークの搬出を行うものであって、ＮＣ旋盤および工具受け台の上方に両者の並び方向（左右方向）に延びるように架設されたガイドレール５１と、ガイドレール５１に、ガイドレール５１に対して上下動するとともにガイドレール５１に沿って走行するように配置された上下方向に延びる搬送アーム５２と、搬送アーム５２の先端部に、搬送アーム５２の軸線に対して直角をなして左右方向に延びる１つの旋回軸線の周りに旋回するように設けられ、かつ前記旋回軸線の周りに間隔をおいて複数のエンドエフェクタ、この実施形態ではワークを把持する第１および第２の２つのチャックハンド１１ａ、１１ｂを有するエンドエフェクタユニットとしてのハンドユニット１０と、ハンドユニット１０を前記旋回軸線の周りに旋回させて２以上の位置、この実施形態では３つの位置に割り出す動力を発生する動力発生部３０と、動力発生部３０で発生された力をハンドユニット１０に伝達して前記旋回軸線の周りに旋回させる動力伝達機構２０と、ハンドユニット１０の割出位置においてハンドユニット１０を拘束するロック機構４０とを備えている。

【0019】

ハンドユニット１０は、搬送アーム５２の下端部に設けられた二股部５３の両脚部５３ａに回転自在に支持された左右方向に延びる回転軸５４に固定されたチャックハンド固定部１２を備えており、チャックハンド固定部１２が左右方向に延びる旋回軸線の周りに回転自在となっている。チャックハンド固定部１２に、２つのチャックハンド１１ａ、１１ｂがハンドユニット１０の旋回方向の周りに直角をなすように固定されている。

【0020】

動力発生部３０は、ピストンロッド３１ａが上方を向いた状態でシリンダチューブ３１ｂが搬送アーム５２に固定された第１シリンダ３１（アクチュエータ）と、ピストンロッド３２ａが上方を向いた状態でシリンダチューブ３２ｂが第１シリンダ３１のピストンロッド３１ａの先端に固定された第２シリンダ３２（アクチュエータ）と、第２シリンダ３２のピストンロッド３２ａに固定された動力伝達機構２０への接続部３３とから構成されている。両シリンダ３１、３２はエアシリンダからなる。２つのシリンダ３１、３２は同一のストロークであり、各ピストンロッド３１ａ、３２ａの進出、退入の組み合わせによってハンドユニット１０を３つの位置に割り出すことが可能である。

【0021】

図１および図２に示すように、両シリンダ３１、３２のピストンロッド３１ａ、３２ａが進出した場合に、ハンドユニット１０は第１チャックハンド１１ａが上方を向くとともに第２チャックハンド１１ｂが後方を向いた旋回動作始端位置（旋回角度０°）に割り出され、図３に示すように、両シリンダ３１、３２のピストンロッド３１ａ、３２ａが退入した場合に、ハンドユニット１０は、旋回動作始端位置から図２の時計方向に１８０°回転して第１チャックハンド１１ａが下方を向くとともに第２チャックハンド１１ｂが前方を向いた旋回動作終端位置（旋回角度１８０°）に割り出され、図４に示すように、第１シリンダ３１のピストンロッド３１ａが進出するとともに第２シリンダ３２のピストンロッド３２ａが退入した場合に、ハンドユニット１０は、旋回動作始端位置から図２の時計方向に９０°回転して第１チャックハンド１１ａが後方を向くとともに第２チャックハンド１１ｂが下方を向いた旋回動作中間位置（旋回角度９０°）に割り出される。

【0022】

動力発生部３０で発生する直動方向の動力をハンドユニット１０の旋回動作に変換する動力伝達機構２０は、動力発生部３０の接続部３３に長手方向を上下方向に向けて垂下状に固定されたラック２３と、ハンドユニット１０に直結された直結ピニオン２１と、ラック２３および直結ピニオン２１に噛み合う中間ピニオン２２とからなる。直結ピニオン２１は、ハンドユニット１０のチャックハンド固定部１２が固定された回転軸５４に固定されている。中間ピニオン２２は、搬送アーム５２の二股部５３の両脚部５３ａに回転自在に支持された左右方向に延びる回転軸（図示略）に固定されている。

【0023】

ロック機構４０は、図１および図２に示す旋回動作始端位置、図３に示す旋回動作終端位置におよび図４に示す旋回動作中間位置において、ハンドユニット１０を拘束する。ロック機構４０は、搬送アーム５２の二股部５３の左側脚部５３ａにおける回転軸５４よりも上方の高さ位置および下方の高さ位置にそれぞれ設けられた固定側の第１デッドストッパ４１および第２デッドストッパ４２と、ハンドユニット１０のチャックハンド固定部１２に設けられかつハンドユニット１０の旋回動作始端位置において第１デッドストッパ４１に当接するとともに旋回動作終端位置において第２デッドストッパ４２に当接する旋回側デッドストッパ４３と、動力伝達機構２０の直結ピニオン２１に径方向外方に開口するように設けられたロック用凹部４４と、ロック用シリンダ４５のピストンロッド４５ａの先端部に設けられかつロック用凹部４４に挿入される先細り状のロック用凸部４６とを備えている。図５に示すように、この実施形態においては、ロック用凹部４４は直結ピニオン２１の歯溝からなり、ロック用凸部４６は先端に向かって薄肉となった板状体からなる。板状体からなるロック用凸部４６は、直結ピニオン２１の１つの歯を両側から挟み込むように２つ設けられていてもよい。なお、ロック用凹部４４は、直結ピニオン２１の一部を切り欠いて形成したり、あらかじめ凹部が形成された部材を直結ピニオン２１に固定することで形成してもよい。あるいは、ロック用凹部４４が直結ピニオン２１が固定されている回転軸５４に形成された穴からなり、ロック用凸部４６が先細り状のテーパピンからなるものであってもよい。

【0024】

そして、ハンドユニット１０が第１および第２シリンダ３１、３２の推力により図２の反時計方向への力を受けるとともに旋回側デッドストッパ４３が第１デッドストッパ４１に当接することによって、ハンドユニット１０は旋回動作始端位置において拘束される。また、ハンドユニット１０が第１および第２シリンダ３１、３２の推力により図３の時計方向への力を受けるとともに旋回側デッドストッパ４３が第２デッドストッパ４２に当接することによって、ハンドユニット１０は旋回動作終端位置において拘束される。さらに、ロック用シリンダ４５のピストンロッド４５ａ先端のロック用凸部４６が直結ピニオン２１のロック用凹部４４内に圧入されることによって、ハンドユニット１０は旋回動作中間位置において拘束される。

【0025】

上述したワーク搬送装置５０によれば、ハンドユニット１０が旋回するスペースは、図１の左右方向において省スペース化される。また、ハンドユニット１０の第１チャックハンド１１ａは下方および後方の２方向でワークにアクセスすることができ、第２チャックハンド１１ｂは後方、下方および前方の３方向でワークにアクセスすることができる。これにより、横形ＮＣ旋盤にワーク搬送装置５０を付設した際には、両チャックハンド１１ａ、１１ｂが工作機械の主軸およびワーク供給装置にアクセスすることができる。

【0026】

上述した実施形態においては、エンドエフェクタとしてワークを把持するチャックハンド１１ａ、１１ｂが用いられているが、これに限定されるものではなく、ワーク把持以外の機能を有するエンドエフェクタであってもよい。また、チャックハンド１１ａ、１１ｂは、ハンドユニット１０の旋回方向に直角をなす２つの位置に設けられているが、これに限定されず、２つのチャックハンド１１ａ、１１ｂ間の間隔は適宜変更可能である。さらに、チャックハンド１１ａ、１１ｂの数も２つに限定されない。

【0027】

また、動力発生部３０は直動動作する２つのシリンダ３１、３２を利用してハンドユニット１０を３つの位置に割り出すようになっているが、シリンダ３１、３２を増設してハンドユニット１０の割出位置を増やしてもよい。また、アクチュエータとして、直動動作するシリンダ３１、３２に代えて、回転力を発生するモータなどを用いてもよい。

【0028】

また、動力伝達機構２０の直結ピニオン２１とラック２３との間には中間ピニオン２２が設けられているが、中間ピニオン２２は必ずしも必要としない。さらに、動力伝達機構２０はラック２３とピニオン２１、２２を利用したものに限らず、たとえばベルトおよびプーリや、チェーンおよびスプロケットからなる巻き掛け伝動装置を利用したものであってもよい。

【0029】

さらに、ロック機構４０は、ロック用凹部４４およびロック用凸部４６からなるものではなく、ディスクブレーキや電磁クラッチを利用したものであってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0030】

この発明によるローダを用いたワーク搬送装置は、横形ＮＣ旋盤に好適に付設され、ワーク供給装置と主軸との間でのワークの搬送に好適に用いられる。

【符号の説明】

【0031】

１０：ハンドユニット（エンドエフェクタユニット）、１１ａ，１１ｂ：チャックハンド（エンドエフェクタ）、２０：動力伝達機構、２１：直結ピニオン、３０：動力発生部、４０：ロック機構、４４：ロック用凹部、４６：ロック用凸部、５０：この発明によるローダを用いたワーク搬送装置、５４：回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】