JP6339130B2 - ワーク保持治具の交換装置 - Google Patents

Description

本発明はプレス機械の金型間でワークの搬送を行うロボットのワーク保持治具の交換装置に関する。

特許文献１には、プレス機械のワーク吸着用治具の基部に固定したブロックを、フィードバーの前面に設けたホルダに着脱自在に装着するワーク吸着治具交換装置が開示されている。この装置では、ブロックをホルダに装着すると、ワーク吸着用のバキューム回路も同時に連結される。そしてブロックを装着した後、ホルダに内装したエアシリンダを作動させてブロックの側面をホルダの内側の側面に押圧し、両者の間に介在されるＯリングにシール圧を与えると共に、ブロックを固定するようにしている。なお、特許文献１の図５には、従来技術として、押しボルトでブロックをホルダに横向きに押しつける交換装置が記載されている。

特開平０８−１２６０号公報

前記従来の交換装置では、接続できるエア配管（バキューム回路）が１本だけである。そのため、エアシリンダで開閉させるワーク把持治具に交換する場合は、バキューム回路を圧縮空気回路に交換したり、回路を切り換えたりする必要があり、段取り替えが煩雑である。また、エア配管を増やそうとしても、ブロックの側面やホルダの内側の側面は幅が狭いので困難である。

さらに従来の装置では、エア圧や油圧を使用してピストンを作動させる必要があり、しっかりと固定するためには大きなピストンにするか、大きなエア圧、油圧が必要である。そのため、装置が複雑で価格的にも不利である。他方、押しボルトを使用する装置では、簡易な構成で、価格的にも有利であるが、スパナなどの工具を用いて作業する必要がある。

本発明は上記従来の装置の問題を解消し、ブロックの装着・取り外しと同時に、保持具が用いる複数のエア配管の接続／取り外しを行うことができるワーク保持治具用の交換装置を提供することを技術課題としている。

本発明のワーク保持治具の交換装置は、ワーク搬送装置のフィードバーに固定され、前面に開口する有底円柱状の穴を有するホルダと、ワーク保持治具の基部に設けられ、前記ホルダの穴に、装着可能な挿入位置と軸方向の移動が拘束される固定位置との間で回動自在に嵌合される円柱状の挿入部を有するブロックとからなり、前記ホルダの穴の底面にエア源と連通する複数本のエア源通路が開口しており、前記ブロックの挿入部の先端面に、保持部材と連結され、少なくとも前記固定位置で前記エア源通路と連通する複数本のエア受け通路が形成されており、前記ホルダの穴の底面とブロックの挿入部の先端面の間に、それぞれのエア源通路とエア受け通路の連結部をシールするＯリングが介在されており、前記ホルダの穴の内周面とブロックの挿入部の外周面に、ブロックの挿入位置から固定位置への回動操作をブロックの基部側への押し込み操作に変換する変換機構が設けられており、前記ホルダの穴の内周面に半径方向内向きに複数個の突起が突出しており、前記ブロックの外周面に、ブロックの挿入方向で突起を通す複数本の縦溝と、ブロックの回動方向で突起を通し、かつ、内壁で突起の先端部と係合する少なくとも１本の横溝が形成されており、前記変換機構が、ブロックの回動によって突起の先端部が横溝の側壁に乗り上げて係合し、その乗り上げによってブロックを基部側に押し込むように構成されており、さらに前記突起の先端部の縦溝方向の位置を調節する機構を備えていることを特徴としている。
このような交換装置では、前記エア源通路が、バキューム用の負圧の通路と圧縮エアの通路の両方を備えているものが好ましい。

また、前記変換機構が、ブロックの回動によってブロックを抜けないように係合する係合機構を兼ねているものが好ましい。

さらに前記いずれの交換装置においても、ホルダに、ブロックの回動を固定位置において拘束／解除するロック部材が設けられているものが好ましい。

本発明の交換装置では、ホルダの底面と、その面と当接するブロックの挿入部の先端面に複数個のエア源通路およびエア受け通路が開口している。これらの底面や先端面は、面積を広くすることができる。したがって複数個、とくに３個以上、あるいは５組以上のエア源通路およびエア受け通路のセットを互いに干渉しないように設けることは比較的容易である。

また、係合機構によってブロックを回動させるだけで、ブロックをホルダに固定してエア源通路を連結したり解除したりできる。そのため、エアシリンダや油圧シリンダなどの機構は不要である。さらにブロックは吸着治具や把持治具などの治具の基部に固定されるが、これらの治具（あるいは治具のブラケット）を把持すれば比較的軽くブロックを回動することができる。そのため、工具を使わずに治具の交換ができる。

さらにエア源通路が複数本設けられているので、吸着するワークによって、強い吸着と弱い吸着を切り換えたり、把持する力の強さを切り換えたりすることができる。また、異なるタイミングで２種類の吸着操作あるいは２種類の把持操作を作動させることもできる。さらに把持と、把持したフィンガの反転を行ったり、把持の動作を２段階で行うこともできる。また、前記エア源通路が、バキューム用の負圧の通路と圧縮エアの通路を備えている場合は、ワークによって吸着と把持を選択することができる。さらに吸着と把持を同時に作動させることも可能である。

前記変換機構が、ホルダの穴の内周面とブロックの円柱部の外周面のうち、いずれかに設けられる突起と、他方に設けられる溝ないし突起とからなる場合は、一方の突起と他方の溝または突起の当接部の形状や傾斜の角度を適切に設計することができる。それにより、吸着治具や把持治具の回動に対する押し込みの力を所望の範囲にすることができる。また、押し込みの力を調節可能に設計することも可能である。前記変換機構が、ブロックの回動によってブロックを抜けないように係合する係合機構を兼ねている場合は、変換機構と係合機構を別個に設ける必要がなく、コンパクトに設計することができる。

前記ホルダの穴の内周面に半径方向内向きに複数個の突起が突出しており、前記ブロックの外周面に、ブロックの挿入方向で突起を通す複数本の縦溝と、ブロックの回動方向で突起を通し、かつ、内壁で突起の先端部と係合する少なくとも１本の横溝が形成されており、前記変換機構が、ブロックの回動によって突起の先端部が横溝の側壁に乗り上げ、その乗り上げによってブロックが基部側に押し込むように構成されている場合は、複数の突起でバランスよくブロックを押し込むことができる。そのため、エア源通路とエア受け通路の連結やシールが容易になる。

前記交換装置において、ホルダに、ブロックの回動を拘束／解除するロック部材が設けられている場合は、ブロックを固定位置に拘束することにより、安全性が向上する。

本発明の交換装置の一実施形態におけるホルダとブロックの結合前の状態を示す斜視図である。 図１の交換装置の結合後の状態を示す平面図である。 図２のIII-III線断面図である。 図４ａは図３のIV-IV線断面図、図４ｂは図４ａのＢ−Ｂ線断面図、図４ｃは図４ａのＣ矢視、図４ｄは挿入位置にあるブロックの先端面を示す正面図である。 図５ａおよび図５ｂはそれぞれ図１の交換装置のブロックの溝とホルダのピンの協働関係を示す要部平面図、図５ｃはそれらの要部拡大図である。 図３のVI-VI線断面図である。 図１の交換装置のロックレバーの作用を示す側面図である。 本発明の交換装置の他の実施形態を示す概略斜視図である。

図１に示す交換装置１０は、フィードバー１１に固定されるホルダ１２と、そのホルダに着脱自在に取り付けられるブロック１３からなる。ブロックは吸着治具や把持治具のブラケットＢＲの後端に固定されるものであり、ワークの材質や形状に応じて適切な形態の治具にブロック１３ごと交換する。ブロック１３の前面の上下のねじ穴１３ａは、ブラケットＢＲを固定するためのものである。ホルダ１２の前面には底面を有する円筒状の穴１４が形成されており、ブロック１３には、この穴１４に着脱自在に、かつ回動自在に嵌合する円柱状の挿入部１５が設けられている。

ホルダ１２は略直方体であり、この実施形態では、加工の容易さ、精度出しの容易さから、ホルダ１２を本体１６と、その本体の背面に固定されるプレート１７とに分割して構成している（図２参照）。それらはノックピンなどによって位置決めされており、ボルト（図３の符号１７ａ）などで一体に結合される。前述の穴１４は本体１６を貫通しており、プレート１７の前面が穴１４の底面１４ａとなっている。そしてその底面に５本のエア源通路１８ａ〜１８ｅが開口している（図３参照）。穴１４の底面１４ａ、すなわちプレート１７の前面は後述するＯリングが摺動する面であるので、平滑に仕上げられており、エア源通路の開口の周縁はＯリングと引っかかりがないように仕上げられている。

これらのエア源通路は、図３に示すように、互いに間隔をあけて、しかもブロックとの結合、解除が一斉にできるよう中央に集めて配列されており、中央の通路１８ａ、右側の上下２個の通路１８ｂ、１８ｃ、左側の上下２個の通路１８ｄ、１８ｅのようにバランスを考慮して、通路同士が干渉しないように配列されている。中央の通路１８ａおよび右側の２個の通路１８ｂ、１８ｃはプレート１７内に形成された通路を経由して右側の側面に開口している（図４参照）。それらの通路の開口端にはチューブを連結するニップル（竹の子ニップル）１９が螺合しており、フィードバーなどに固定された真空発生装置などにチューブを介して連結されている。真空発生装置としては、たとえばベンチュリ管を利用した圧縮空気で作動するものが用いられる。不要な通路はプラグしておく。図３のホルダ１２の右下の符号ＳＴはブロック１３の回動を止めるストッパである。

他方、中央の通路１８ａは、ホルダの本体１６およびティー２０などを経由して真空検出スイッチＳＷに連結されている。中央の通路１８ａの右側の側面の開口は、不要であれば、たとえばプラグなどで密閉する。左側の上下の通路１８ｄ、１８ｅはプレート１７に形成された通路を経由して左側の側面に開口している（図７参照）。これらはニップル１９を介して圧縮空気のチューブが連結され、その圧縮空気がブロック１３のエア受け通路を通って把持機構や反転機構のエアシリンダなどを駆動する。エアシリンダなどは、通常は１本の通路と戻りスプリングによって往復駆動するが、２本の通路を用いてもよい。圧縮空気が不要であればプラグしておく。

図１に戻って、ブロック１３は直方体状の本体部１３ｂと、その背面側から突出する前述の円柱状の挿入部１５とを備えている。本体部１３ｂのコーナには４５度に切り欠かれた切り欠き面１３ｃが形成されている。挿入部１５の先端面には、装着時にプレート１７のエア源通路１８ａ〜１８ｅと対応するエア受け通路２１ａ〜２１ｅが形成されている（図４ｂ参照）。それらのエア受け通路は、挿入部１５に沿って本体部１３ｂの側に延び、途中から横方向の孔と連通して側方に開口している（図６参照）。

本実施形態では、ブロック１３の挿入部１５の先端面１５ａに、それぞれのエア受け通路２１ａ〜２１ｅを囲むように、Ｏリング用の凹溝ないし凹所２２が形成されている。これらの凹所２２は、Ｏリング（図４の符号２３）を押圧して変形させることにより適切なシール圧が得られるよう、自然な状態では先端面１５ａからＯリング２３が僅かに突出する深さに形成されている。Ｏリングは弾力性を維持できる接着剤で凹溝ないし凹所２２に接着される。

ブロック１３のエア受け通路２１ａ〜２１ｅのうち、中央のエア受け通路２１ａは、図６に破線で示されるように、ブロック１３の先端面１５ａから軸心と平行に延び、途中で横方向の通路と連通し、本体部１３ｂの側面に開口している。他のエア受け通路２１ｂ〜２１ｅについても、ブロック１３の先端から軸と平行に延び、途中で斜め方向の通路と連通し、本体部１３ｂの切り欠き面１３ｃに開口している（図４ｃ参照）。

つぎにブロック１３のホルダー１２への押し込み・係合機構を説明する。図１に示すように、ブロック１３の挿入部１５の外周面には、軸方向に延びる縦溝２４と、周方向に延びる環状の横溝２５とが形成されている。この実施形態では、図４ｂに示すように、縦溝２４は挿入部１５の中心軸に対して対称に、上下２カ所に設けている。これらの縦溝２４は、ブロック１３を固定したときに上端および下端からいくらか周方向にずれた位置に形成されている。他方、図４ａ、図４ｂに示すように、ホルダ１２には、縦溝２４を通過して横溝２５と係合する突起２６が、穴１４の上下２カ所から半径方向内向きに突出している。

この実施形態では、突起２６はホルダの本体１６の上面と下面に取り付けられる上下一対のガイド部材２７によって構成している。ガイド部材２７は、略円板状の取り付け板２８と、その取り付け板の中央から突出する軸２９とから構成している。そして軸２９の先端部に、軸の中心から偏心した細い円柱状の偏心ピン２９ａが形成されている。この偏心ピン２９ａ、とくに穴１４の内周面から突出する部位が前述の突起２６である。

上記のように構成されるブロック１３をホルダ１２に取り付けるには、まず図３の想像線および図４ｄに示すように、ブロック１３を少し傾けて縦溝２４を上下に位置させ、縦溝２４と突起２６を合わせた状態にする（挿入位置）。そしてその状態からブロック１３を軸方向に押し込む。それにより突起２６が縦溝２４内を通り、横溝２５の位置に来る。その状態でブロック１３を時計回りに回動させると、突起２６が横溝２５内に入り込み、横溝の壁面２５ａと係合する（固定位置）。これらのブロック１３の縦溝２４や横溝２５と突起２６の相互作用は、上下の突起２６と、それらと対応する縦溝、横溝との間で同時に奏される。したがって上下のバランスがとれ、挿入部１５はスムーズに穴１４に入っていく。

突起２６が横溝２５と係合している状態では、ブロック１３はホルダ１２から外れない。ブロック１３をホルダ１２から外すには、前記と逆に、ブロック１３を反時計周りに回動させ、突起２６が縦溝２４の位置まで来るようにする。その状態では突起２６が縦溝２４を通るので、ブロック１３を外すことができる。

つぎにブロック１３をホルダ１２に装着するときにシール圧を生じさせる構成（変換機構）を説明する。図５ａの状態では、ブロック１３の先端面１５ａとホルダの底面１４ａ（プレート１７の前面）との間に、Ｏリングの締め代分のわずかな隙間があいている。そして突起２６の横溝２５の壁面２５ａと係合する部位は締め代に相当する寸法Ｐが縦溝２４内に残っている。この状態からブロックを回動させると、突起２６は横溝２５の壁面２５ａに乗り上げる。すなわち円柱状の突起２６の凸湾曲面がカム作用を奏し、ブロック１３を軸方向先端側に押し込みながら、横溝２５内に入り込む。それによりＯリングが弾性変形し、シール圧が生ずる。一旦、突起２６が横溝２５の壁面２５ａに乗り上げると、Ｏリングの弾性変形の反力は壁面２５ａを介して突起２６が受けるので、その状態は安定して維持される。

この実施形態では、Ｏリングを変形させた後、さらにブロック１３を回動すると、図３のようにブロックの本体部１３ｂがストッパＳＴに当接した状態で止まる。この位置（固定位置）では５個のエア源通路の開口と、５個のエア受け通路の開口が合致し、通路同士が連通する。そして通路の連結部では、挿入部１５の先端面１５ａと穴１４の底面１４ａの隙間をＯリングがシールする。

ブロック１３を逆方向に回動させる場合は、シール圧に基づく摩擦力に抗して回動させる。それにより、前述と同様にブロック１３をホルダ１２から外すことができる。

前述のように突起２６の位置は、横溝の壁面への乗り上げる高さを与え、Ｏリングにシール圧を生じさせる締め代を規定する。そのため、前述の実施形態では突起２６の縦溝方向の位置を調節する機構を採用している。すなわち図２に示すように、取り付け板２８には円弧状の長穴３０が形成され、それらの長穴に通された２本のボルトないしネジ３１によって取り付け板２８が角度調節自在にホルダ１２の本体１６に取り付けられている。そして軸２９の先端部は軸心に対していくらか偏心した偏心ピン２９ａとしている。それにより、取り付け板２８を回動し、適切な位置でネジ３１を締めることにより、図３または図４における偏心ピン２９ａの縦溝方向の位置を調節することができる。ガイド部材２７の角度を調節する場合、上下のガイド部材を同一角度に調節する。

ブロック１３をホルダ１２に装着した後は、Ｏリングなどの摩擦力でその状態が維持される。そのため多少の外力が加わってもブロック１３は回動せず、安全に維持される。しかし前記実施形態では、さらに安全にするため、ブロック１３を固定位置にロックするロック機構を採用している。図６および図３に示すように、ホルダ１２の本体１６に、直方体状の切り込み３３が形成され、その内部の空間にロックレバー３４が収容されている。切り込み３３の深さは円筒状の穴１４の内周までは達していない。

図６に示すように、ロックレバー３４はピン３４ａによって回動自在に支持されており、穴１４の側にロック片３５を有する。ブロック１３にはそのロック片３５と係合する凹部３６が形成されている。さらに図７に示すように、ホルダ１２の本体１６には上面側から切り込み３３に向かって貫通する雌ねじ孔３７が形成されている。そしてその雌ねじ孔３７にボールプランジャ３８が螺合されており、先端のボール３９が出没自在に設けられ、突出する方向に付勢されている。他方、ロック片３５には、ボールプランジャ３８のボール３９と係合する係合凹部４０が形成されている。

そのため、ロックレバー３４が穴１４の側に回動されたとき、ボールプランジャ３８のボール３９がロック片３５の係合凹部４０に係合するので、意図して回動させない限り、ロックレバー３４はそのロック位置から移動しない。それにより安全性が高まる。なお、Ｏリングの弾性変形の反力は、突起２６と横溝２５の係合によって受けるので、ブロック１３を回動させる力は生じない。そのため、ロックレバー３４には大きい力は加わらない。したがってボールプランジャ３８によるロックレバー３４の拘束は、振動などによってロックレバー３４が抜けるのを防止する程度で足りる。

前記実施形態では、５本のエア源通路およびエア受け通路を設けているが、１〜４本でもよく、６本以上でもよい。ただし本発明の交換装置は３本以上設ける場合に充分効果を発揮する。前記実施形態では、圧縮エアとバキューム用の真空回路の両方を接続するようにしているが、真空回路のみ、あるいは圧縮エアのみでもかまわない。また、突起２６は上下に一対で設けているが、３個以上設けることもできる。その場合は、円周方向等間隔で設けるようにするのが好ましい。

前記実施形態においては、ブロックの挿入部に縦溝と横溝を設けているが、ホルダの突起と係合するものであれば、溝に代えて突起を採用することもできる。また、前記実施形態ではブロックの挿入部を円柱状とし、ホルダの穴に対し、軸方向に挿入する構成を採用しているが、たとえば図８に示すように、ブロック１３の挿入部１５に一対の切り欠き溝４２を形成した略小判状の部位を形成し、ホルダ１２に設けた断面Ｔ字状のガイド溝４３に着脱自在に挿入できるように構成してもよい。ブロック１３は略小判状の部位を平行面４４に沿って半径方向に挿入し、内部でいくらか回動させる。この場合も前述の実施形態と同様に、回動によって挿入部１５の先端面を穴１４の底面に押圧する機構を採用する。

１０ 交換装置
１１ フィードバー
１２ ホルダ
１３ ブロック
１３ａ ねじ穴
１３ｂ 本体部
１３ｃ 切り欠き面
１４ 穴
１４ａ 底面
１５ 挿入部
１５ａ 先端面
１６ 本体
１７ プレート
１７ａ ボルト
１８ａ〜１８ｅ エア源通路
１９ ニップル
ＳＴ ストッパ
ＳＷ 真空検出スイッチ
２０ ティー
２１ａ〜２１ｅ エア受け通路
２２ 凹部
２３ Ｏリング
２４ 縦溝
２５ 横溝
２５ａ 壁面
２６ 突起
２７ ガイド部材
２８ 取り付け板
２９ 軸
２９ａ 偏心ピン
３０ 長穴
３１ ネジ
３３ 切り込み
３４ ロックレバー
３４ａ ピン
３５ ロック片
３６ 凹部
３７ 雌ねじ孔
３８ ボールプランジャ
３９ ボール
４０ 係合凹部
４２ 切り欠き溝
４３ ガイド溝
４４ 平行面
ＢＲ ブラケット

Claims (6)

1. ワーク搬送装置におけるワーク保持治具の交換装置であって、
   ワーク搬送装置のフィードバーに固定され、前面に開口する有底円柱状の穴を有するホルダと、
   ワーク保持治具の基部に設けられ、前記ホルダの穴に、装着可能な挿入位置と軸方向の移動が拘束される固定位置との間で回動自在に嵌合される円柱状の挿入部を有するブロックとからなり、
   前記ホルダの穴の底面にエア源と連通する複数本のエア源通路が開口しており、
   前記ブロックの挿入部の先端面に、保持部材と連結され、少なくとも前記固定位置で前記エア源通路と連通する複数本のエア受け通路が形成されており、
   前記ホルダの穴の底面とブロックの挿入部の先端面の間に、それぞれのエア源通路とエア受け通路の連結部をシールするＯリングが介在されており、
   前記ホルダの穴の内周面とブロックの挿入部の外周面に、ブロックの挿入位置から固定位置への回動操作をブロックの基部側への押し込み操作に変換する変換機構が設けられており、
   前記ホルダの穴の内周面に半径方向内向きに複数個の突起が突出しており、前記ブロックの外周面に、ブロックの挿入方向で突起を通す複数本の縦溝と、ブロックの回動方向で突起を通し、かつ、内壁で突起の先端部と係合する少なくとも１本の横溝が形成されており、前記変換機構が、ブロックの回動によって突起の先端部が横溝の側壁に乗り上げて係合し、その乗り上げによってブロックを基部側に押し込むように構成されており、
   さらに前記突起の先端部の縦溝方向の位置を調節する機構を備えている
   ワーク保持治具の交換装置。
2. 前記エア源通路が、バキューム用の負圧の通路と圧縮エアの通路の両方を備えている請求項１記載のワーク保持治具の交換装置。
3. 前記突起の先端部の位置を調節する機構が、突起を角度調節自在にホルダに取り付ける取り付け板と、突起の先端部に設けた偏心ピンとを備えている請求項１記載のワーク保持具の交換装置。
4. 前記取り付け板が、軸心を中心とする円弧状の長穴を有し、その長穴に通されたネジによってホルダに締め付けられている請求項３記載のワーク保持具の交換装置。
5. 前記変換機構が、ブロックの回動によってブロックを抜けないように係合する係合機構を兼ねている請求項１〜４のいずれかに記載のワーク保持治具の交換装置。
6. 前記ホルダに、ブロックの回動を固定位置において拘束／解除するロック部材が設けられている請求項１〜５のいずれかに記載のワーク保持治具の交換装置。

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