(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を把持したアームを固着した旋回軸が軸線方向に移動し且つ軸心周りに旋回して、物品を旋回軸を中心に２位置に旋回移動させて位置決めする物品搬送装置であって、筐体に軸方向移動を阻止され回転可能に設けられたナットと、前記筐体に対し軸線方向に移動可能で前記ナットに螺合するねじ軸と、前記筐体に設けられ前記ねじ軸を軸線方向に移動する１個のモータと、前記ねじ軸にキー着された突出体と、前記ねじ軸に回転自在に枢結されると共に前記アームを固着した旋回軸と、該旋回軸に外挿して前記筐体に固着され前記突出体を案内するキー溝を軸方向に形成したスリーブと、前記旋回軸または前記スリーブのいずれか一方に軸心に対し直角に突出して設けたカムフオロアと、前記旋回軸または前記スリーブのいずれか他方に前記カムフオロアと係合するよう刻設されたＵ字状のカム溝と、前記スリーブに取り付けられたピストンソレノイド及び前記旋回軸外周に前記ピストンソレノイドの軸先端が係合する切欠とよりなりピストンソレノイドの作動で前記カム溝内で停止したカムフォロアを移動させる装置とを含み、前記カム溝は前記２位置に相当する前記カム溝上の２位置から滑らかに形成されたＵ字状のカム溝であって、前記モータの回転で前記ねじ軸の軸方向の移動で前記カムフォロアが前記カム溝に沿って移動することにより前記旋回軸及び前記アームを自動的に旋回を行わせるようになしたことを特徴とする物品搬送装置。
【請求項２】
物品を把持したアームを固着した旋回軸が軸線方向に移動し且つ軸心周りに旋回して、物品を旋回軸を中心に２位置に旋回移動させて位置決めする物品搬送装置であって、筐体に軸方向移動を阻止され回転可能に設けられたナットと、前記筐体に対し軸線方向に移動可能で前記ナットに螺合するねじ軸と、前記筐体に設けられ前記ねじ軸を軸線方向に移動する１個のモータと、前記ねじ軸にキー着された突出体と、前記ねじ軸に回転自在に枢結されると共に前記アームを固着した旋回軸と、該旋回軸に外挿して前記筐体に固着され前記突出体を案内するキー溝を軸方向に形成したスリーブと、前記旋回軸または前記スリーブのいずれか一方に軸心に対し直角に突出して設けたカムフオロアと、前記旋回軸または前記スリーブのいずれか他方に前記カムフオロアを係合するよう刻設されたカム溝と、前記旋回軸を前記２位置に相当する前記カム溝上の２位置において前記突出体と一体回転するよう連結する連結体と、前記スリーブに取り付けられたピストンソレノイド及び前記旋回軸外周に前記ピストンソレノイドの軸先端が係合する切欠とよりなりピストンソレノイドの作動で前記カム溝内で停止したカムフォロアを移動させる装置とを含み、前記キー溝は前記突出体が上昇端位置で旋回可能ならしめる水平方向の第１旋回溝を形成し、前記カム溝は前記２位置に相当する前記カム溝上の２位置から滑らかに形成されたＵ字状のカム溝であって、Ｕ字状溝端に前記カムフオロアを旋回可能ならしめる水平方向の第２旋回溝を形成し、前記モータの回転で前記ねじ軸の軸方向の移動で前記カムフォロアが前記カム溝に沿って移動することにより前記旋回軸及び前記アームを自動的に旋回を行わせるとともに前記旋回軸が上昇終了間近で前記旋回軸と突出体が前記連結体で連結して上昇端で前記ねじ軸の回転で前記突出体は第１旋回溝に前記カムフォロアは第２旋回溝に移動して前記アームを退避位置に退避させるようになしたことを特徴とする物品搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカム機構を用いた物品搬送装置に関し、更に詳しくは工作機械の自動工具交換装置または自動パレット交換装置等に用いて好適であって、カムを利用して旋回軸の軸方向の移動と旋回軸を中心とした旋回移動とを行わせて物品を搬送する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工作機械の工具交換装置において、工具搬送にカム機構を用い単一の駆動源で工具交換アームの軸方向移動と旋回移動を行わせるものとして特開平６−１５５２１５号公報が知られている。
このものは図７に示すように枠体１１１に設けられた単一のサーボモータ１１２により送りねじ軸１１３を回転させ、回転を阻止された軸１１４を軸線方向に移動させる。この軸１１４に対して回転可能で軸線方向に一体移動するように取り付けられた円筒カム１１５の外周には軸方向の直線部とリード部とを有するカム溝１１５ａが形成されている。
【０００３】
枠体１１１には位置固定にカムフオロア１１６が取り付けられていて、カム溝１１５ａに案内される。円筒カム１１５の先端には工具交換アーム１１７が固着されていて、サーボモータ１１２の回転により軸１１４が軸線方向に移動して、工具交換アーム１１７がカム溝１１５ａの直線部による軸線方向の移動とカム溝１１５ａのリード部による旋回移動とを行う。そしてカム溝１１５ａの折り返し点においてカムフオロア１１６の進行方向を規制するためにストッパ作動用のソレノイド１１８を用いている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術で述べた特開平６−１５５２１５号公報のものは、軸１１４の一方向動作が完了してソレノイド１１８を作動させるので、工具交換アームの動作が一旦停止してからしか次の反対方向の動作に移行することが出来ず、一連の動作を高速に行うことが出来ないという問題を有していた。
本発明は従来の技術を有する上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、カムを利用して移動途中にて停止することなく高速動作可能な物品搬送装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項１に記載された本発明の物品搬送装置は、物品を把持したアームを固着した旋回軸が軸線方向に移動し且つ軸心周りに旋回して、物品を旋回軸を中心に２位置に旋回移動させて位置決めする物品搬送装置であって、筐体に軸方向移動を阻止され回転可能に設けられたナットと、前記筐体に対し軸線方向に移動可能で前記ナットに螺合するねじ軸と、前記筐体に設けられ前記ねじ軸を軸線方向に移動する１個のモータと、前記ねじ軸にキー着された突出体と、前記ねじ軸に回転自在に枢結されると共に前記アームを固着した旋回軸と、該旋回軸に外挿して前記筐体に固着され前記突出体を案内するキー溝を軸方向に形成したスリーブと、前記旋回軸または前記スリーブのいずれか一方に軸心に対し直角に突出して設けたカムフオロアと、前記旋回軸または前記スリーブのいずれか他方に前記カムフオロアと係合するよう刻設されたＵ字状のカム溝と、前記スリーブに取り付けられたピストンソレノイド及び前記旋回軸外周に前記ピストンソレノイドの軸先端が係合する切欠とよりなりピストンソレノイドの作動で前記カム溝内で停止したカムフォロアを移動させる装置とを含み、前記カム溝は前記２位置に相当する前記カム溝上の２位置から滑らかに形成されたＵ字状のカム溝であって、前記モータの回転で前記ねじ軸の軸方向の移動で前記カムフォロアが前記カム溝に沿って移動することにより前記旋回軸及び前記アームを自動的に旋回を行わせるようになしたものである。
【０００６】
上述の装置によれば旋回軸を移動体に対し回動自在に枢結したので、カムフオロアがＵ字状のカム溝を移動するときの運動変換等により特別の駆動源を必要とせず旋回軸及びアームを直線動から旋回動へ自動的にスムースに停止することなく連続して移動させることが出来る。
【０００７】
また請求項２に記載された本発明の物品搬送装置は、物品を把持したアームを固着した旋回軸が軸線方向に移動し且つ軸心周りに旋回して、物品を旋回軸を中心に２位置に旋回移動させて位置決めする物品搬送装置であって、筐体に軸方向移動を阻止され回転可能に設けられたナットと、前記筐体に対し軸線方向に移動可能で前記ナットに螺合するねじ軸と、前記筐体に設けられ前記ねじ軸を軸線方向に移動する１個のモータと、前記ねじ軸にキー着された突出体と、前記ねじ軸に回転自在に枢結されると共に前記アームを固着した旋回軸と、該旋回軸に外挿して前記筐体に固着され前記突出体を案内するキー溝を軸方向に形成したスリーブと、前記旋回軸または前記スリーブのいずれか一方に軸心に対し直角に突出して設けたカムフオロアと、前記旋回軸または前記スリーブのいずれか他方に前記カムフオロアを係合するよう刻設されたカム溝と、前記旋回軸を前記２位置に相当する前記カム溝上の２位置において前記突出体と一体回転するよう連結する連結体と、前記スリーブに取り付けられたピストンソレノイド及び前記旋回軸外周に前記ピストンソレノイドの軸先端が係合する切欠とよりなりピストンソレノイドの作動で前記カム溝内で停止したカムフォロアを移動させる装置とを含み、前記キー溝は前記突出体が上昇端位置で旋回可能ならしめる水平方向の第１旋回溝を形成し、前記カム溝は前記２位置に相当する前記カム溝上の２位置から滑らかに形成されたＵ字状のカム溝であって、Ｕ字状溝端に前記カムフオロアを旋回可能ならしめる水平方向の第２旋回溝を形成し、前記モータの回転で前記ねじ軸の軸方向の移動で前記カムフォロアが前記カム溝に沿って移動することにより前記旋回軸及び前記アームを自動的に旋回を行わせるとともに前記旋回軸が上昇終了間近で前記旋回軸と突出体が前記連結体で連結して上昇端で前記ねじ軸の回転で前記突出体は第１旋回溝に前記カムフォロアは第２旋回溝に移動して前記アームを退避位置に退避させるようになしたものである。
【０００８】
上述の装置によればＵ字状のカム溝の端部でカムフオロアを第２の旋回溝内に移動させることが出来るので、特別の駆動源を必要とせずアームを退避位置に退避させることが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
以下本発明の物品搬送装置を工作機械の自動工具交換装置に用い移動体と旋回軸とを同軸上に設けた実施例１について図１にもとづいて説明する。
【００１０】
図示しない工作機械の本体に筐体１が固着されていて、この筐体１の上面に正逆転可能なモータ２が取り付けられている。モータ２の出力軸２ａは筐体１内に突き出ていて、第１歯車３を取着している。筐体１には出力軸２ａの軸線と平行に円筒状のハウジング４が軸受５により軸方向移動を阻止された状態で回転可能に軸承されている。ハウジング４の円周内にはナット６が嵌挿固着されていて、このナット６には移動体としてのねじ軸７が螺合している。またハウジング４には第１歯車３と噛み合う第２歯車８がキー着されている。ねじ軸７の下端部にはカラー９がキー着されていて、このカラー９には外方に突出体としてのキー体１０が突出している。ねじ軸７のカラー９下部にはブラケット１１がねじ軸７に対し回動自在に含油軸受１２により枢結されている。枢結とは回転可能に結合することである。
【００１１】
ブラケット１１には吊り下げ状に円筒形の旋回軸１３が上端を固着されていて、この旋回軸１３の下端には工作機械に用いる工具Ｔを両端に把持可能な把持アーム１４が旋回軸１３の軸線に直角に固着されている。そして旋回軸１３の回動によりアーム１４は水平に旋回させられる。
筐体１には旋回軸１３を外挿する状態にスリーブ１５が固着されていて、このスリーブ１５の内周にはキー体１０の先端を受け入れ案内するキー溝１５ａが軸線方向に形成されている。旋回軸１３の上端近傍には外方へ突き出た状態でカムフオロア１６が固着されている。そしてスリーブ１５の内周にはカムフオロア１６を受け入れ案内するカム溝１５ｂが刻設されている。
【００１２】
スリーブ１５にはカム溝１５ｂの下端と僅かな寸法隔てた位置と最下端位置との２個所に含油軸受１７が設けられていて旋回軸１３を回転可能に支えている。上記説明ではキー溝１５ａ及びカム溝１５ｂはスリーブ１５に形成されているが、図１には示すように旋回軸１３の外径と遊嵌する内径を有した円筒カム２１をスリーブ１５内に嵌挿固着し、この円筒カム２１にキー溝１５ａとカム溝１５ｂを刻設するようになしてもよい。
【００１３】
次にカム溝１５ｂの形状を図２，図３にもとづいて説明する。
図２は円筒カム２１の斜視図であり、図３はカム溝１５ｂの展開図である。カム溝１５ｂは円筒カム２１の上部で１８０度離れたａ位置とｅ位置に溝端部があり、ａ位置とｅ位置から垂直下方にｂ位置とｄ位置まで垂直直線溝を形成している。そしてｂ位置とｄ位置から下降しながら円筒カム２１の円筒曲面に沿って滑らかに曲がり始めｃ位置に到る曲がり溝を形成している。尚、Ｕ字状のカム溝１５ｂは図３に示す形状ばかりではなくＵ字状の端部に水平溝を連続して形成した図５に示すものや、ほぼＵ字状のもの等全てを含むものとする。
【００１４】
〔作用〕
次に自動工具交換装置において工具を搬送する場合の作用を説明する。
今ねじ軸７が上昇させられ、ブラケット１１，旋回軸１３及び工具Ｔを把持しているアーム１４も上昇し上端位置に停止しているものとする。
このときカムフオロア１６はカム溝１５ｂのａ位置に位置している。
次に工具交換動作のためにモータ２を回転させると、ねじ軸７はキー体１０の先端がキー溝１５ａ内に係合させられていて、回転を阻止されているため、キー溝１５ａに沿ってアーム１４の方に下降移動を開始する。
【００１５】
従ってブラケット１１，旋回軸１３及びアーム１４も下降移動し、カムフオロア１６はカム溝１５ｂのｂ位置方向へ移動する。カムフオロア１６がｂ位置通過後は曲がり溝によりねじ軸７はｂ位置とｃ位置の間の僅かな垂直方向の寸法を下降移動する。旋回軸１３はねじ軸７に対して含油軸受１２により回動自在に枢結されているため、カムフオロア１６がカム溝１５ｂのｂ位置とｃ位置間を移動しているとき、円筒カム面に沿ったカム溝１５ｂの曲がり溝により運動変換等にて旋回軸１３は旋回を行い従ってアーム１４も旋回し、カムフオロア１６はｃ位置を通過してカム溝１５ｂの曲がり溝の最終点であるｄ位置まで自動的に旋回移動する。
【００１６】
ｃ点位置の近傍でカムフオロア１６の位置と移動体の駆動装置にずれが生じた場合に各構成部品に無理な力が作用する。従ってカムフオロア１６がｃ位置の近傍を通過する時点でモータ２の出力トルクを制限させるように制御することも行われる。或いは移動体部分に皿ばね等を必要に応じて付加することも行われる。
【００１７】
カムフオロア１６がＵ字状のカム溝１５ｂ内をａ位置からｅ位置まで移動して一連の自動工具交換動作が完了し、次の自動工具交換動作を行わせるときには、カムフオロア１６はカム溝１５ｂ内をｅ位置からａ位置まで移動する。
【００１８】
尚、工作機械の本機側に何らかの不具合が発生し、工具交換動作を速やかに停止させたい場合には図１（ｂ）に示すブレーキ装置２５を作用させる。ブレーキ装置２５は旋回軸１３を挟む二つの駒２６，２７がスリーブ１５内に収容されていて、ロータリソレノイド２８により左ねじと右ねじを刻設されたねじ軸２９を回転させ、左ねじと右ねじそれぞれと螺合する二つの駒２６，２７を互いに接近させて旋回軸１３にブレーキを加えるものである。
【００１９】
次にカムフオロア１６がカム溝１５ｂ内のｃ点近傍の位置に停止した場合に、旋回軸１３を回動させ、カムフオロア１６を復帰可能な位置まで移動させる装置３１について図１（ｃ）にもとづき説明する。
【００２０】
スリーブ１５にピストンソレノイド３２を取り付ける。旋回軸１３が下降しカムフオロア１６がカム溝１５ｂのｃ点近傍に位置する場合におけるピストンソレノイド３２の軸３３先端と相対する旋回軸１３外周に軸３３先端と係合する切欠き１３ａを設ける。カムフオロア１６をｃ点近傍の位置から復帰可能な位置まで移動させるにはピストンソレノイド３２を往運動させ旋回軸１３の切欠き１３ａに軸３３先端を係合させ旋回軸１３を徐々に回転させる。尚カムフオロア１６がｃ点近傍の途中で停止した場合にモータ２の回転のみにて復帰させるときの復帰動作を助けるためにカム溝１５ｂの内側面を図３にｆで示すように形成することも可能である。
【００２１】
〔実施例２〕
次にＵ字状のカム溝の端部に円周方向の水平溝を形成してアームを退避移動させる実施例２を図４にもとづき説明する。なお図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００２２】
ねじ軸７の上昇端位置においてカラー９よりも上方位置にて円板状リング４１が筐体１と円筒カム２１に挟まれて軸線方向に固定され回動のみ可能に取り付けられている。そして円板状リング４１には下方を向けて連結体としてのピン４２が植設されている。また円板状リング４１には外周にＶ字状の切欠き４１ａが２個所に設けられていて、スリーブ１５に取り付けられたボール当たりストッパ４３にて円周方向に位置決めされている。カラー９の突出体としてのキー体１０にはねじ軸７の上昇端においてピン４２を挿通させる穴１０ａが穿設されている。ねじ軸７に対し含油軸受１２により回転可能に枢結されているブラケット１１にはねじ軸７と共に上昇時に上昇端においてピン４２の先端部を受け入れる穴１１ａが穿設されている。
【００２３】
カラー９のキー体１０は円筒カム２１に刻設したキー溝１５ａに先端を挿入して係合している。そしてキー溝１５ａはキー体１０が上昇端位置で水平方向に旋回可能なように第１旋回溝としての水平溝を有している。また旋回軸１３にはカムフオロア１６が軸線に直角に外方へ突設させられていて、円筒カム２１に刻設したＵ字状のカム溝１５ｂと係合している。そして旋回軸１３がねじ軸７と共に上昇端に達したときカムフオロア１６が水平旋回可能なようにＵ字状のカム溝１５ｂの上端は直線溝の上端ａ位置，ｅ位置に連続して水平方向に第２旋回溝ａ→ａ´とｅ→ｅ´とを有している。
【００２４】
Ｕ字状のカム溝１５ｂの端部ａ位置及びｅ位置に相当するスリーブ１５上の位置にはカムフオロア１６が到達したことを検知する検出センサ１８が取り付けられている。そしてカムフオロア１６の復帰位置を検出する。
更にブラケット１１のフランジにはＵ字状のカム溝１５ｂのａおよびｅに相当する円周方向の切欠き１１ｂが設けられていて、ブラケット１１が上昇したときにこの切欠き１１ｂと対応するスリーブ１５上の位置にストッパ４４を先端が切欠き１１ｂに係合するように取り付けられている。
【００２５】
次に実施例２の作用について説明する。
モータ２の回転でねじ軸７が上昇すると、ねじ軸７に取り付けられているカラー９，ブラケット１１，旋回軸１３が上昇する。このときカラー９はキー体１０がキー溝１５ａに係合しており、旋回軸１３はカムフオロア１６がＵ字状のカム溝１５ｂの直線溝に係合していて、いずれも旋回方向には位置を規制されている。そしてこのときキー体１０の穴１０ａとブラケット１１の穴１１ａ及び円板状リング４１に植設されたピン４２は円周方向に対して同一位置関係にある。
【００２６】
カラー９，ブラケット１１，旋回軸１３の上昇終了間近でカラー９のキー体１０の穴１０ａとブラケット１１の穴１１ａにピン４２が挿入する。このときブラケット１１のフランジに設けた切欠き１１ｂにストッパ４４の先端が係合しておりピン４２が挿入する前の位相ずれを防止する。
【００２７】
このときブラケット１１の回転方向にフランジに設けた切欠き１１ｂの端部がストッパ４４の先端に当接し工具無時のカムフオロア１６のだれを防止する。この状態でモータ２を更に同一方向に回転させるとねじ軸７が上昇端で上昇を阻止されているためナット６と一体として回転を行うようになる。このときピン４２に連結されている円板状リング４１とブラケット１１も共に回転を開始し、ねじ軸７に取り付けられているカラー９のキー体１０はキー溝１５ａの第１旋回溝に、またブラケット１１に固着されている旋回軸１３に取り付けられたカムフオロア１６は第２旋回溝に移動する。
【００２８】
〔実施例３〕
次に移動体の移動軸心を旋回軸の軸心と異ならしめる構造とした場合の物品搬送装置に関する実施例３について図６にもとづいて説明する。
筐体５１内に正逆転可能なモータ５２が取り付けられていて、モータ出力軸５２ａに平行に筐体５１にねじ軸５４が位置固定にて軸承されていてモータ５２にて回転させられる。ねじ軸５４には移動体としてのナット５５が螺合していてねじ軸５４の軸線方向へ移動可能に設けられている。ねじ軸５４に平行にスリーブ５６が筐体５１に取り付けられていて、スリーブ５６内に上端を軸方向移動可能に旋回軸５７が内挿されている。旋回軸５７の下端はスリーブ５６の下端部に外挿したアームの保持筒５８と一体に固着されている。保持筒５８の上部には両端に物品を把持可能なアーム５９が固着されている。
【００２９】
保持筒５８の上端には保持筒５８に対して含油軸受６１により回動自在に枢結されてナット５５と連結された連結体６０が設けられている。スリーブ５６の旋回軸５７上端が内挿されている部分には実施例１と同一のＵ字状のカム溝５６ａが形成されている。旋回軸５７の上端には軸線に対し外方に突出したカムフオロア６１が設けられていて、カム溝５６ａに挿入し係合している。
【００３０】
次に実施例３の作用について説明する。モータ５２によりねじ軸５４が回転させられナット５５が昇降すると連結体６０により保持筒５８が昇降させられる。保持筒５８の昇降により旋回軸５７が昇降し、旋回軸５７に固着したカムフオロア６１がスリーブ５６のカム溝５６ａ内を移動する。旋回軸５７と把持アーム５９はカム溝５６ａの形状に沿って昇降旋回を行うものである。このときカム溝５６ａの形状が実施例１のカム溝１５ｂと同一形状のＵ字状に刻設されているため旋回軸５７，アーム５９は旋回時運動変換等により自動的に旋回を行う。尚、Ｕ字状のカム溝には、ｃ点近傍で直線或いは滑らかな曲線を交差させる等により切上部が生じたものであっても良い。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の装置は上述のように構成されているので次に記載する効果を奏する。
【００３２】
請求項１の装置は、旋回軸をねじ軸に対し回動自在に枢結したので、カムフオロアがカム溝の曲がり溝を移動するときの運動変換等により特別の駆動源を必要とせず旋回軸及びアームを自動的にスムースに停止することなく旋回させることが出来る。
【００３３】
請求項２の装置は、Ｕ字状のカム溝の端部でカムフオロアを水平溝内に移動させることが出来るので、特別の駆動源を必要とせずアームを退避位置に退避させるとが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の物品搬送装置の実施例１の説明図、（ｂ）は旋回軸にブレーキを掛ける機構の説明図、（ｃ）は旋回軸を微動回動させる機構の説明図である。
【図２】円筒カムの斜視図である。
【図３】円筒カムに形成したＵ字状のカム溝の展開図である。
【図４】本発明の実施例２の説明図である。
【図５】実施例２に用いるＵ字状のカム溝の展開図である。
【図６】本発明の実施例３の説明図である。
【図７】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１，５１  筐体        ２，５２  モータ
６，５５  ナット      ７，５４  ねじ軸
１０  キー体          １３，５７  旋回軸
１４，５９  アーム
１５，５６  スリーブ
１５ａ  キー溝
１５ｂ，５６ａ  カム溝
１６，６１  カムフオロア
１８  センサ        ３１  回動機構
４２  ピン          ６０  連結体
【図１】
0003833869.tif 000002
【図２】
0003833869.tif 000003
【図３】
0003833869.tif 000004
【図４】
0003833869.tif 000005
【図５】
0003833869.tif 000006
【図６】
0003833869.tif 000007
【図７】
0003833869.tif 000008