(57)【要約】【課題】ワークホルダと干渉せずにワークを搬送可能である１軸制御の搬送装置を提供する。【解決手段】搬送装置１は、軌道溝２３を有するカムプレート２０と、溝係合部４６を有する回動可能な伸縮アーム４０と、チャック部７０とを備えている。また、搬送装置１では、従動プーリ６４、固定プーリ６２、およびベルト６５によってチャック部７０の姿勢を保っており、スライド機構５０および軸間保持プレート６６によって固定軸６１と従動回転軸６３との距離を保持している。溝係合部４６が第１溝２３１または第３溝２３３を移動するとき、伸縮アーム４０は従動プーリ６４が直線的に移動するように伸縮しながら回転する。溝係合部４６が第２溝２３２を移動するとき、伸縮アーム４０は従動プーリ６４が円弧を描いて移動するように一定の長さのまま回転する。【選択図】図１
2015128806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク（１１）の把持、搬送、および解放を行う搬送装置（１）であって、
連続的に連なった第１溝（２３１）、第２溝（２３２）、および第３溝（２３３）から成る軌道溝（２３）を有するカムプレート（２０）と、
前記カムプレートに支持された回転軸（４１）を中心として回動可能であり、当該回動に伴って前記軌道溝に係合しながら移動する溝係合部（４６）を有しており、前記溝係合部と前記回転軸との距離の変化に基づいて伸縮可能に構成された伸縮アーム（４０）と、
前記回転軸を回転駆動する駆動手段（３０）と、
前記伸縮アームに対して回転可能に設けられた従動回転輪（６４）と、
前記従動回転輪と径が等しい固定輪（６２）と、
前記カムプレートに対して前記固定輪を移動可能かつ回転不能に支持する固定輪移動手段（５０）と、
前記固定輪と前記従動輪とに巻き掛けられた動力伝達帯（６５）と、
前記固定輪と前記従動回転輪とに接続され、互いの距離を保持する距離保持手段（６６）と、
前記従動回転輪に設けられ、前記ワークを把持可能なチャック部（７０）と、
を備えており、
前記溝係合部が前記第１溝または前記第３溝を移動するとき、前記伸縮アームは、前記従動回転輪が直線的に移動するように伸縮しながら回動し、前記固定輪は前記従動回転輪との距離を保つように移動し、
前記溝係合部が前記第２溝を移動するとき、前記伸縮アームは、前記従動回転輪が円弧を描いて移動するように一定の長さのまま回動し、前記固定輪は同位置に保たれる
ことを特徴とする搬送装置。
【請求項２】
前記溝係合部は、前記軌道溝を移動しながら自転可能であることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの把持、搬送、および解放を行う搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特定の位置にあるワークを把持し、目的位置まで搬送し、そこでワークを解放するという一連の作業を行う搬送装置がある。このような搬送装置は、ピックアッププレース方式と呼ばれ、ワークの横方向および縦方向の移動を可能にする２軸制御の搬送装置が一般的である。ただし、２軸制御の搬送装置には、構成が複雑化すること、搬送作業場への配置が困難であること、及び、ワーク搬送の速度が遅いこと等の問題がある。
【０００３】
そこで、特許文献１は、ワークを把持するチャック部が取り付けられたアームが、モータ軸を中心に回転することによってワーク搬送を行う１軸制御の搬送装置を開示している。また、特許文献１に開示の搬送装置では、ベルトで連結した固定プーリおよび従動プーリを用いることによって、ワークを搬送する間、チャック部が同じ姿勢をとることを可能にしている。特許文献１に開示の搬送装置によれば、２軸制御の搬送装置の問題点を解決できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２３８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、搬送装置は、ワークホルダからワークを取り出し、搬送先のワークホルダにワークを挿入するために用いられる。ここで、ワークを保持するために、ワークが深くセットされる容器状のワークホルダが利用される場合がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示の搬送装置では、ワークを搬送するときのワークの軌道はアームの回転に従って円弧を描く。このため、ワークが深くセットされるワークホルダを用いる場合、ワークの取り出し時および挿入時にワークとワークホルダとが干渉してしまう。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、ワークホルダと干渉せずにワークを搬送可能である１軸制御の搬送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の搬送装置は、ワークの把持、搬送、および解放を行う搬送装置であって、連続的に連なった第１溝、第２溝、および第３溝から成る軌道溝を有するカムプレートと、カムプレートに支持された回転軸を中心とする回動が可能であり、当該回動に伴って軌道溝に係合しながら移動する溝係合部を有しており、溝係合部と回転軸との距離の変化に基づいて伸縮可能に構成された伸縮アームと、回転軸を回転駆動する駆動手段と、伸縮アームに対して回転可能に設けられた従動回転輪と、従動回転輪と径が等しい固定輪と、カムプレートに対して固定輪を移動可能かつ回転不能に支持する固定輪移動手段と、固定輪と従動輪とに巻き掛けられた動力伝達帯と、固定輪と従動回転輪とに接続され、互いの距離を保持する距離保持手段と、従動回転輪に設けられ、ワークを把持可能なチャック部とを備えている。
【０００９】
また、本発明の搬送装置では、溝係合部が第１溝または第３溝を移動するとき、伸縮アームは従動回転輪が直線的に移動するように伸縮しながら回動し、固定輪は前記従動回転輪との距離を保つように移動する。また、溝係合部が第２溝を移動するとき、伸縮アームは従動回転輪が円弧を描いて移動するように一定の長さのまま回動し、固定輪は同位置に保たれる。
【００１０】
上記構成によれば、伸縮アームの回転軸を駆動するという１軸制御の搬送装置が提供される。また、上記構成では、チャック部に把持されたワークは、従動回転軸と同様の軌道を移動して搬送される。例えば、溝係合部が第１溝または第３溝を移動するとき、ワークは直線的に移動する。また、溝係合部が第２溝を移動するとき、ワークは円弧を描くように移動する。
【００１１】
また、上記構成では、単純な円弧軌道ではない軌道を移動する従動回転輪に合わせて、固定輪が従動回転輪との距離を保つように移動する。このため、従動輪、固定輪、および動力伝達帯との組み合わせにより、チャック部に把持されたワークは同じ姿勢を保ったまま移動することができる。
【００１２】
したがって、本発明の搬送装置は、あるワークホルダからワークを直線的に取り出し、搬送先の別のワークホルダに対してワークを直線的に挿入することができる。よって、ワークが深くセットされる形状のワークホルダを用いる場合であっても、ワークホルダと干渉せずにワークを搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による搬送装置を示す正面図である。
【図２】図１の搬送装置におけるアームの回動中を示す正面図である。
【図３】図１の搬送装置におけるアームの回動後を示す正面図である。
【図４】図１の搬送装置を示す側面図である。
【図５】図１の搬送装置を示す平面図である。
【図６】図２の搬送装置のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】（ａ）は伸縮アームを示す正面図であり、（ｂ）は伸縮アームを示す背面図である。
【図８】図１の搬送装置の動作を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態による搬送装置を図面に基づいて説明する。本実施形態の搬送装置は、ワークの把持、搬送、および解放を行う１軸制御の搬送装置である。
【００１５】
まず、図１〜図７を参照して、本実施形態による搬送装置１の構成について説明する。搬送装置１は、カムプレート２０、モータ３０、伸縮アーム４０、スライド機構５０、固定プーリ６２、従動プーリ６４、ベルト６５、軸間保持プレート６６、チャック部７０等を備えている。
【００１６】
カムプレート２０は、ベース１０に立設される板状の部材である。図６に示すように、カムプレート２０の中央には、貫通孔２１が設けられている。貫通孔２１には、伸縮アーム４０の回転軸４１が回転自在に挿通されている。また、図１〜図３に示すように、カムプレート２０の主面２２には、伸縮アーム４０の溝係合部４６が移動する軌道を規定する軌道溝２３が設けられている。
【００１７】
軌道溝２３は、１つの道筋を描くように延びている一定幅の溝であり、第１溝部２３１、第２溝部２３２、および第３溝部２３３が連続的に連なって構成されている。第１溝部２３１〜第３溝部２３３の接続部分では、軌道溝２３の延びる方向が大きく切り替わっている。以下では、説明のために、軌道溝２３の延びる方向を「溝方向」と称する。
【００１８】
第１溝２３１の溝方向は、第１溝２３１から伸縮アーム４０の回転軸４１までの距離が次第に変化するように設けられている。同様に、第３溝２３３の溝方向は、第３溝２３３から伸縮アーム４０の回転軸４１までの距離が次第に変化するように設けられている。なお、第１溝２３１および第３溝２３３の溝方向の変化の程度については、後述にて説明する。第１溝２３１の溝方向と、第３溝２３３の溝方向とは、第２溝２３２を挟んで反転した形状である。一方、第２溝２３２の溝方向は、回転軸４１を中心とする円弧を描いている。
【００１９】
図６に示すように、駆動手段としてのモータ３０は、カムプレート２０の背面２６側に設けられている。モータ３０は、伸縮アーム４０の回転軸４１と直結しており、回転軸４１を回転駆動する。
【００２０】
なお、図１〜図６および図８では、説明のために、カムプレート２０の立設方向をｚ方向とし、回転軸４１の軸方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に対して垂直な方向をｘ方向として示している。
【００２１】
伸縮アーム４０は、カムプレート２０に支持された回転軸４１を中心として回動可能であり、かつ、回動時に伸縮可能な構成を有している。具体的には、伸縮アーム４０は、一端が回転軸４１に固定された支持アーム４２と、支持アーム４２に支持された可動アーム４３と、可動アーム４３に設けられた溝係合部材４４と、を備えている。
【００２２】
図７（ａ）（ｂ）は、伸縮アーム４０の構成を示している。可動アーム４３の一方の端部４３１は、支持アーム４２の内側に摺動可能に挿入されている。また、可動アーム４３の他方の端部４３２には、従動プーリ６４の従動回転軸６３が接続される貫通孔４５が設けられている。伸縮アーム４０は、可動アーム４３が支持アーム４２に対して図中の矢印方向に摺動することにより、全体として伸縮可能である。
【００２３】
図７（ａ）（ｂ）に示すように、溝係合部材４４は、可動アーム４３の端部４３１に設けられており、カムプレート２０に向かって突出する溝係合部４６を有している。溝係合部材４４は可動アーム４３の摺動と共に移動するため、支持アーム４２には、溝係合部４６の移動路を確保するために溝４２１が設けられている。
【００２４】
図６に示すように、溝係合部４６は、カムプレート２０の軌道溝２３内に挿入された状態で配置されている。溝係合部４６の直径と軌道溝２３の幅は略等しい。伸縮アーム４０が回動するとき、溝係合部４６は、軌道溝２３に係合しながら、軌道溝２３の溝方向に沿って移動する。なお、溝係合部４６の移動が軌道溝２３の端部２４、２５で止められることにより、伸縮アーム４０の回動は１８０度に規制されている。
【００２５】
上述したように、軌道溝２３の第１溝２３１および第３溝２３３は、回転軸４１からの距離が一定ではない。このため、伸縮アーム４０の回動と共に溝係合部４６が第１溝２３１または第３溝２３３を移動するとき、溝係合部４６と回転軸４１との距離が変化する。よって、可動アーム４３は、軌道溝２３と係合した溝係合部４６によって、支持アーム４２から引き出されたり、押し込まれたりする。このようにして伸縮アーム４０は伸縮しながら回動する。
【００２６】
また、溝係合部４６は、軌道溝２３を移動しながら自転可能であるように構成されている。例えば、溝係合部４６を有する溝係合部材４４として、カムフォロア等を利用することができる。
【００２７】
なお、図１は、溝係合部４６が第１溝２３１の端部２４に位置しているときを示しており、図２は、溝係合部４６が第２溝２３２の真ん中に位置しているときを示しており、図３は、溝係合部４６が第３溝２３３の端部２４に位置しているときを示している。
【００２８】
固定輪移動手段としてのスライド機構５０は、カムプレート２０の主面２２に取り付けられたガイドレール５１と、ガイドレール５１に移動可能に取り付けられたスライド部５２と、スライド部５２に固定されたプーリ支持部５３とを備えている。ガイドレール５１はｘ方向に沿って配置されている。すなわち、スライド部５２およびプーリ支持部５３はｘ方向に移動可能である。また、プーリ支持部５３は、後述する固定軸６１の位置がｚ方向において回転軸４１の位置と一致するように、固定プーリ６２を支持している。
【００２９】
固定輪としての固定プーリ６２、従動回転輪としての従動プーリ６４、および動力伝達帯としてのベルト６５は、伸縮アーム４０が回動する間チャック部７０の姿勢を保持するための機構を構成している。
【００３０】
固定プーリ６２は、ｙ方向に沿って配置された固定軸６１を有している。固定軸６１はプーリ支持部５３を貫通するように固定されており、固定プーリ６２は、固定軸６１を介して、プーリ支持部５３に回転不能に支持されている。また、固定プーリ６２は、スライド機構５０によってｘ方向に移動可能である。
【００３１】
従動プーリ６４は、ｙ方向に沿って配置された従動回転軸６３を有している。従動回転軸６３は、可動アーム４３の貫通孔４５を挿通している。固定プーリ６２は、従動回転軸６３を介して、可動アーム４３に回転可能な状態で支持されている。なお、固定プーリ６２と従動プーリ６４のプーリ比は１：１である。
【００３２】
ベルト６５は、固定プーリ６２と従動プーリ６４との間に架け渡されており、それぞれと噛み合っている。ベルト６５の配置方向は、伸縮アーム４０に対して平行である。
【００３３】
距離保持手段としての軸間保持プレート６６は、その両端が固定軸６１と従動回転軸６３とにそれぞれ接続されている板状部材である。スライド機構５０に支持された固定軸６１と、伸縮アーム４０に支持された従動回転軸６３とは、それぞれ別々の方向への移動が可能であるが、軸間保持プレート６６の存在によって、固定軸６１と従動回転軸６３との距離は常に一定に保たれる。
【００３４】
チャック部７０は、従動プーリ６４に固定されており、ワークを把持することが可能な複数の爪７１を有している。なお、図の簡略化のために、図中では２つの爪７１を示している。
【００３５】
（作動）
以下に、搬送装置１の作動について、図８を参照して説明する。
以下では、例として、搬送装置１が、第１溝２３１側に配置されたワークホルダ１３からワーク１１を取り出し、第３溝２３３側に配置された別のワークホルダ１５にワーク１１を挿入する場合を説明する。
【００３６】
なお、図８は、搬送装置１の作動中における溝係合部４６、固定プーリ６２、従動プーリ６４、およびチャック部７０の位置関係を模式的にしめしている。また、図８では、固定プーリ６２と従動プーリ６４とを繋ぐベルト６５の配置方向、および、従動プーリ６４と回転軸４１とを繋ぐ伸縮アーム４０の配置方向を二点鎖線で示している。
【００３７】
まず、溝係合部４６が第１溝２３１の端部２４に位置している状態で、チャック部７０が、ワークホルダ１３に保持されているワーク１１を把持する。このとき、固定プーリ６２は回転軸４１よりも従動プーリ６４から離れて位置している。
【００３８】
次に、モータ３０の駆動によって、伸縮アーム４０が回転軸４１を中心に回動する。また、溝係合部４６は、伸縮アーム４０の回動に伴って第１溝２３１から第３溝２３３まで順に移動する。以下では、伸縮アーム４０が回動するときの各部材の動作について、溝係合部４６の位置に基づいて、第１過程〜第３過程に分けて説明する。
【００３９】
第１過程では、伸縮アーム４０が角度α１（α１＜９０°）だけ回転すると共に、溝係合部４６が第１溝２３１を移動する。このとき、溝係合部４６から回転軸４１までの距離は徐々に長くなる。このため、伸縮アーム４０は、当該距離が長くなる分、回動しながら伸長する。
【００４０】
ここで、伸縮アーム４０の伸長の程度を決定する第１溝２３１の溝方向は、伸縮アーム４０に設けられた従動プーリ６４の移動方向がｚ方向に沿った直線状になるように設けられている。言い換えると、伸縮回転する伸縮アーム４０上で、ｚ方向に移動する従動プーリ６４に対して一定の距離を保つ溝係合部４６の軌跡が、第１溝２３１の溝方向となる。
【００４１】
よって、第１過程では、伸縮アーム４０が回動しながら伸長することにより、従動プーリ６４およびチャック部７０が＋ｚ方向に直線状に移動する（図８中の位置Ａから位置Ｂにまで移動する）。これによって、ワーク１１はワークホルダ１３から直線的に取り出される。
【００４２】
また、第１過程では、従動プーリ６４に接続した軸間保持プレート６６が固定プーリ６２を引っ張り、固定プーリ６２は、スライド機構５０によって図８中の位置ａから位置ｂにまでｘ方向に移動する。これによって、固定軸６１と従動回転軸６３との距離が保たれる、第１過程後、固定プーリ６２の固定軸６１は回転軸４１と軸心が一致する。
【００４３】
第２過程では、伸縮アーム４０が角度α２（α２＝１８０−２α１）だけ回転すると共に、溝係合部４６が第２溝２３２を移動する。ここで、第２溝２３２の溝方向は、回転軸４１を中心とする円弧形状を描いている。このため、第２溝２３１を移動する溝係合部４６と回転軸４１との距離は一定であり、伸縮アーム４０は一定の長さのまま回動する。よって、従動プーリ６４およびチャック部７０は、回転軸４１を中心とする円弧状に移動する（図８中の位置Ｂから位置Ｃにまで移動する）。これによって、ワーク１１はワークホルダ１５の直上まで搬送される。
【００４４】
また、第２過程では、伸縮アーム４０が一定の長さであるため、固定プーリ６２は移動せず、同位置（図８中の位置ｂ）を保っている。
【００４５】
第３過程では、伸縮アーム４０が角度α３（＝α１）だけ回転すると共に、溝係合部４６が第３溝２３３を移動する。このとき、溝係合部４６から回転軸４１までの距離は徐々に短くなる。このため、伸縮アーム４０は、当該距離が短くなる分、回転しながら短縮する。
【００４６】
ここで、伸縮アーム４０の短縮の程度を決定する第３溝２３３の溝方向は、伸縮アーム４０に設けられた従動プーリ６４の移動方向がｘ方向に沿った直線状になるように設けられている。言い換えると、伸縮回動する伸縮アーム４０上で、ｘ方向に移動する従動プーリ６４に対して一定の距離を保つ溝係合部４６の軌跡が、第３溝２３３の溝方向となる。
【００４７】
よって、第３過程では、伸縮アーム４０が回動しながら短縮することにより、従動プーリ６４およびチャック部７０が−ｚ方向に直線状に移動する（図８中の位置Ｃから位置Ｄにまで移動する）。これによって、ワーク１１はワークホルダ１５に対して直線的に挿入される。
【００４８】
また、第３過程では、従動プーリ６４に接続した軸間保持プレート６６が固定プーリ６２を押すため、固定プーリ６２はスライド機構５０によって図８中の位置ｂから位置ｃまでｘ方向に移動する。これによって固定軸６１と従動回転軸６３との距離が保される。第３過程後、固定プーリ６２は、回転軸４１よりも、従動プーリ６４から離れたところに位置している。
【００４９】
なお、上述では、各部材の動作を第１過程〜第３過程に分けて説明しているが、第１過程〜第３過程は、伸縮アーム４０の回動に合わせて連続的に行われるものである。
【００５０】
また、上述した第１過程〜第３過程では、伸縮アーム４０の回動に伴って従動プーリ６４が移動することにより、固定プーリ６２とベルト６５との噛み合い位置が少しずつ変化する。固定プーリ６２とベルト６５の噛み合い位置がずれた分、従動プーリ６４とベルト６５との噛み合い位置がずれるため、従動プーリ６４は、伸縮アーム４０の回転角度と同じ角度だけ連れ回る。すなわち、従動プーリ６４は、第１過程〜第３過程の間、伸縮アーム４０に対して相対的に回転することにより同じ姿勢を保つ。従動プーリ６４に設けられたチャック部７０も同様である。
【００５１】
第３過程後、チャック部７０がワーク１１を解放する。以上の動作によって、搬送装置１は、ワーク１１の搬送を完了する。
【００５２】
なお、上述の説明では、溝係合部４６が第１溝２３１から第３溝２３３に移動する場合を例として説明しているが、逆に移動する場合であっても、同様にワークを搬送することが可能である。
【００５３】
（効果）
以上に説明したように、本実施形態の搬送装置１は、ワーク１１の姿勢を保った状態のまま、ワーク１１をワークホルダ１３から直線的に取り出し、搬送先のワークホルダ１５にワーク１１を直線的に挿入することができる。したがって、ワーク１１が深く挿入される形状のワークホルダ１３、１５を用いる場合であっても、ワーク１１とワークホルダ１３、１５とが干渉することなく、ワーク１１の取り出しおよび挿入を行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態の搬送装置１では、溝係合部４６が軌道溝２３を移動しながら自転可能であるため、軌道溝２３と溝係合部４６との摩擦を低減し、溝係合部４６の移動を滑らかにすることができる。
【００５５】
（他の形態）
他の形態では、固定プーリ６２および従動プーリ６４に替えてスプロケットを使用し、ベルト６５に替えてチェーンを使用することも可能である。
【００５６】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  ・・・搬送装置
１１  ・・・ワーク
２０  ・・・カムプレート
２３  ・・・軌道溝
２３１・・・第１溝
２３２・・・第２溝
２３３・・・第３溝
３０  ・・・モータ（駆動手段）
４０  ・・・伸縮アーム
４６  ・・・溝係合部
５０  ・・・スライド機構（固定輪移動手段）
６２  ・・・固定プーリ（固定輪）
６４  ・・・従動プーリ（従動輪）
６５  ・・・ベルト（動力伝達帯）
７０  ・・・チャック部
【図１】
2015128806.tif 000003
【図２】
2015128806.tif 000004
【図３】
2015128806.tif 000005
【図４】
2015128806.tif 000006
【図５】
2015128806.tif 000007
【図６】
2015128806.tif 000008
【図７】
2015128806.tif 000009
【図８】
2015128806.tif 000010