移載装置
【課題】小型で高速動作が可能な移載装置を安価に提供する。
【解決手段】側面に第１と第２の円筒溝カム（１１，１２）、底面５１に溝カム５２が形成されたシリンダー４と、ピニオンギア２３環装され、第１円筒溝カムにより上下するシャフト部２１と、第２円筒溝カムによってシャフト部内で上下するロッド部２２と、ピニオンギアに歯合して溝カムにより前後するラックギア５４と、物体Ｗ１の把持と開放を相補的に行う二つ一組のチャック部３１を備えたチャックユニット６ａを備え、ピニオンギアはシャフト部を介してチャックユニットを旋回させ、ロッド部はシャフト部と同期して上下するとともに、シャフト部の下死点停留期間Δｔ２中にさらに下方の第２下死点Ｄｄ２に至り、二つ一組のチャック部はロッド部が第２下死点に至ったときに、それぞれの把持状態と開放状態を切り替え、上死点と第１の下死点までの区間ではその状態を維持する。
【解決手段】側面に第１と第２の円筒溝カム（１１，１２）、底面５１に溝カム５２が形成されたシリンダー４と、ピニオンギア２３環装され、第１円筒溝カムにより上下するシャフト部２１と、第２円筒溝カムによってシャフト部内で上下するロッド部２２と、ピニオンギアに歯合して溝カムにより前後するラックギア５４と、物体Ｗ１の把持と開放を相補的に行う二つ一組のチャック部３１を備えたチャックユニット６ａを備え、ピニオンギアはシャフト部を介してチャックユニットを旋回させ、ロッド部はシャフト部と同期して上下するとともに、シャフト部の下死点停留期間Δｔ２中にさらに下方の第２下死点Ｄｄ２に至り、二つ一組のチャック部はロッド部が第２下死点に至ったときに、それぞれの把持状態と開放状態を切り替え、上死点と第１の下死点までの区間ではその状態を維持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、面上の所定位置にある物体を把持して、他の位置に移載する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のごとく、ピック・アンド・プレース・ユニットなどと呼ばれる移載装置は、旋回、リフト（上下動）、揺動などの各種動作が可能な出力軸に移載対象となる物体（ワーク）の把持と開放を行うチャック部を装着した構成となっている。そして、チャック部は、各種動作を行う出力軸を持つ機構（以下、アームユニット）とは別機構であり、アームユニットの駆動源とは別の駆動源（モータ、エア・アクチュエーターなど）によって動作する。すなわち、移載装置では、アームユニットとチャック部という個別の装置から構成され、アームユニットがチャック部を移載元となる位置から移載先の位置へ移動させる機能を担い、チャック部がワークの把持と開放を行う機能を担っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したように、従来の移載装置では、既存のアームユニットに別装置であるチャック部を装着した構成であり、チャック部用の駆動源が別途必要であった。そのため、装置の小型化が困難となる。また、アームユニット、チャック部、チャック部の駆動源などを個別に調達するため、装置自体の価格や、装置の設置に関わるコストが高くなる。個別に用意したアームユニットとチャック部を精度良く組み立てる作業や、チャック部の動作とアームユニットの動作とを正確に同期させるための設定作業なども必要であり、これらの作業も設置コストの増加要因となる。
【０００４】
また、従来の移載装置では、移載動作の高速化が難しい、という課題がある。例えば、チャック部には、真空チャックやメカニカルハンドなどを採用することになるが、真空チャックでは、エアアクチュエータを用いてワークを吸着して把持するため、エアアクチュエータを動作させてから、ワークと真空チャックとの接触面が負圧状態になってワークが吸着されるまでの時間差、および真空チャックにエアを導入して負圧状態から大気圧に復帰させるまでの時間差が大きく、高速度での移載動作が難しい。また、重量物、表面に微細な凹凸があるワークや多孔質のワークの移載にも向かない。表面に薬剤が塗布されるなどしてエッジ以外は接触厳禁のプレート状のワークもある。
【０００５】
メカニカルハンドは、人の手指に相当する機械的な機構により、ワークの重量や素材、形状に対する汎用性が大きい。そして、把持や開放の動作も速い。しかし、メカニカルハンドは、一般的にアームユニットの出力軸に一つだけ装着されるため、把持したワークを開放位置まで移動させる、という一方向の動作を繰り返すことになり、把持や開放に関わる動作が速くても、移載動作全体では高速化が難しい。
【０００６】
メカニカルハンドを複数装着してもよいが、各ハンドに個別の駆動源が必要となる。あるいは、各ハンドを連係動作させるための別の機構が必要となる。したがって、小型化がさらに難しくなる。また、各ハンドを同期的に動作させるための各種設定作業も必要となる。走行中の搬送ライン上のワークを走行中の他の搬送ラインに移載する場合などでは、ワークを搬送しながらチャック部がワークの把持と開放を行う際に、搬送ラインの走行を停止させる必要がある。すなわち、搬送元と搬送先の搬送ラインの走行とチャック部の動作とを同期的に制御する必要がある。当然、その制御のための設定作業は、移載装置の設置コストを増加させる。
【０００７】
結論として、チャック部の形態に関わらず、従来の移載装置では、小型化や高速移載動作が難しく、設置コストを低減させることも難しい。複数の駆動源を同期的に制御すること自体、移載速度の高速化を阻害する要因でもある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために創作されたものであり、その目的は、小型で高速動作が可能で、装置自体および設置に関わるコストの低下も期待できる移載装置を提供することにある。そして、本発明は、面上の所定位置にある物体を把持して他の位置に移載する移載装置であって、
上下方向に回転軸を有する円筒状のシリンダーの側面に画成された２本の溝によって構成される、第１および第２の円筒溝カムと、
前記シリンダーの底面に画成された溝によって構成される溝カムと、
前記シリンダーを回転させるための駆動部と、
両端が開口して上下方向に延長し、当該上下方向の軸周りに回転可能であるとともに上下方向に運動が可能な中空筒状のシャフト部と、
前記シャフト部に上下両端が前記開口より突出した状態で挿入されて上下方向に運動が可能なロッド部と、
上下方向にのみ摺動可能な状態で前記シャフト部の外周に環装されるピニオンギアと、
前記ピニオンギアに歯合するラックギアと、
物体の把持と開放が可能な二つ一組のチャック部を備えて、前記シャフト部の下端に装着されるチャックユニットと、
を備え、
前記第１および第２の円筒溝カムは、それぞれ、前記シャフト部および前記ロッド部とフォロアを介して連結されて、前記シリンダーの回転に伴って、前記シャフト部および前記ロッド部を上下運動させ、
前記シャフト部および前記ロッド部は、それぞれ、第１および第２の前記円筒溝カムに案内されて、上死点に所定期間停留しつつ、当該上死点と第１の下死点までの区間を同期的に上下運動するとともに、前記シャフト部が前記第１の下死点に停留している期間中に前記ロッド部が当該第１の下死点より下方の第２の下死点まで運動し、
前記溝カムは、前記ラックギアとフォロアを介して連結されて、前記シリンダーの回転に伴って、当該ラックギアを前後に反転運動させるととともに、少なくとも前記第１の下死点の停留期間では、前記ラックギアを反転位置にて停留させ、
前記ピニオンギアは、前記ラックギアの運動に伴って、前記シャフト部を交互に反転させながら回転運動させるとともに、上下位置が固定された状態で、前記シャフト部に対して相対的に上下方向に摺動し、
前記チャックユニットは、前記シャフト部とともに同じ軸周りに回転しながら上下方向に運動し、
前記二つ一組のチャック部は、前記ロッド部の下端とリンク機構を介して接続されて、当該ロッド部が前記第２の下死点に至ったときに、一方の前記チャック部が把持状態から開放状態となり、他方が開放状態から把持状態となるとともに、前記上死点と前記第１の下死点までの区間では状態を維持する、
ことを特徴としている。
【０００９】
また、前記チャックユニットが前記シャフトとともに回転するのに従動して、前記チャック部を水平方向に延長する軸周りに回転させるチャック部反転機構を備え、
前記二つ一組のチャック部は、それぞれ、開閉する２本の爪部によって物体の把持と開放を行うとともに、チャックユニットの回転軸に対して水平方向に対称となる位置に配置され、
前記二つ一組のチャック部の各組における２本の爪部は、前記第１の下死点での停留期間中に、前記シャフトの延長方向を法線方向とした水平面内で開閉するように位置決めされて、
面上の所定位置にある物体を把持して他の位置に天地を反転させた状態で移載する、
ことを特徴とする移載装置とすることもできる。
【００１０】
なお、前記チャック部反転機構は、前記シャフト部の上下運動に従動しつつ、当該シャフト部に対して相対的に回転可能に環装されるように所定の位置に固定された第１のかさ歯車と、当該第１のかさ歯車に歯合する第２の傘歯車とを備え、当該第２のかさ歯車が前記チャックユニットの旋回に伴って前記第１のかさ歯車の周りを公転しながら自転し、前記チャック部が当該自転に従動して回転することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の移載装置によれば、小型化と高速動作が可能となる。装置自体および設置に関わるコストの低下も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態における移載装置の概略図である。
【図２】上記第１の実施例における移載装置の一部を拡大した仰視図である。
【図３】上記第１の実施例における移載装置を構成する円筒溝カムのタイムチャートを示す図である。
【図４】上記第１の実施例における移載装置を構成する溝カムのタイムチャートを示す図である。
【図５】上記第１の実施例における移載装置を構成するチャックユニットの拡大図である。
【図６】上記第１の実施例における移載装置のチャックユニットに内蔵さているチャック部開閉機構の概略図である。
【図７】上記第１の実施例における移載装置の動作を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における移載装置の概略図である。
【図９】上記第２の実施例における移載装置を構成するチャックユニットの拡大図である。
【図１０】上記第２の実施例における移載装置のチャックユニットに内蔵さているチャック部開閉機構の概略図である。
【図１１】上記第２の実施例における移載装置のチャックユニットに内蔵さているチャック部反転機構の概略図である。
【図１２】上記第２の実施例における移載装置の動作を説明するための図である。
【図１３】本発明のその他の実施例における移載装置について、チャック部の構成と動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＝＝＝移載装置の概略構成＝＝＝
図１は、本発明の第１の実施例における移載装置１ａの概略構造図である。移載装置１ａは、架台２に固定されたフレーム３に各種機械要素が取り付けられた外観形状をなしている。概略的には、フレーム３に回動自在に軸支されている円筒状シリンダー４と、当該シリンダー４を駆動するためのモーター５と、上下方向に延長して両端が開口する中空のシャフト２１、およびその中空のシャフト２１内に挿入されているロッド２２と、二つ一組のメカニカルハンド(以下、チャック部：３１，３２）が装着されたチャックユニット６ａとによって構成されている。そして、フレーム３に取り付けられているシリンダー４、モーター５、シャフト２１、およびロッド２２が実質的にアームユニット１０を構成し、シャフト２１およびロッド２２がそのアームユニット１０の出力軸となっている。そして、チャックユニット６ａがシャフト２１の下端に取り付けられている。
【００１４】
シリンダー４の側面には２本の溝（１１，１２）が周回して画成されており、これらの溝（１１，１２）は、それぞれ個別の円筒溝カムを構成している。ここで、下方の溝１１に対応する円筒溝カムを第１円筒溝カム、上方の溝１２に対応する円筒溝カムを第２円筒溝カムと称し、符号をそれぞれ１１と１２で表すこととすると、第１円筒溝カム１１は、ローラフォロワ１３を介して中空シャフト２１に接続されており、中空シャフト２１は、シリンダー４が回転すると、第１円筒溝カム１１に案内されて、上下に往復運動する。また、ロッド２２は、シャフト２１よりも長く、シャフト２１内に挿入されつつ、その上下両端が、シャフト２１の上下両端の開口から外方に突出している。そして、このロッド２２は、第２円筒溝カム１２とローラフォロワ１４を介して接続されており、シリンダー４が回転すると、第２円筒溝カム１２に案内されて、シャフト２１内で上下に往復運動する。なお、シャフト２１およびロッド２２は、筒軸周りに回転可能となるように、第１および第２円筒溝カム（１１，１２）と接続されている。
【００１５】
アームユニット１０は、シャフト２１とロッド２２を上下に運動させる動作に加え、シャフト２１を回転させる動作も行う。図２に、アームユニット１０の仰視図を示した。シリンダー４の下面５１には溝カム５２が形成されており、この溝カム５２は、ローラフォロワ５３を介して平歯車５４を前後に運動させる。また、シャフト２１の外周には、上下方向にのみ摺動可能な状態で歯車２３が環装されている。この例では、シャフト２１は、ロータリーボールスプラインのスプライン軸であり、歯車２３がロータリーボールスプラインのスプラインナット２４と同軸となるように取り付けられている。そして、この歯車２３をピニオンギアとし、先の平歯車５４をラックギアとして、これらのギア（２３，５４）が歯合している。すなわち、ラックギア５４の直線運動がピニオンギア２３に伝達されて、シャフト２１が回転するようになっている。また、ピニオンギア２３は、シャフト２１が上下に運動する際、プラインナット２４と一体的に上下に相対摺動するため、その上下位置が固定され、ラックギア５４との歯合状態を維持する。チャックユニット６ａは、シャフト２１の下端に装着されており、シャフト２１の上下運動に伴って上下し、シャフト２１の回転運動に伴って旋回する。
【００１６】
なお、ここに示した例では、スプラインナット２４は、所定の回転方向への力をスプリングなどの弾性体によって吸収するダンパー機構を内蔵しており、ラックギア５４によってピニオンギア２３が当該所定の回転方向へ回転する際、このダンパー機構を介して力が伝達する。それによって、ラックギア５４が所定の回転方向に反転運動する際にピニオンギア２３との間で発生するバックラッシュを防止している。もちろん、溝カム５２が弾性体を介してラックギア５４に動力を伝達するようにしてバックラッシュを防止するように構成することもできる。
【００１７】
なお、図示した移載装置１ａは、回転速度や回転角度を検出するためのロータリーエンコーダー６１を備え、モーター５の出力軸６２とロータリーエンコーダー６１の入力軸６３とがベルト６４で架け渡されて、ロータリーエンコーダー６１の入力軸６３がモーター５の出力軸６２に従動して回転する。ロータリーエンコーダー６１からの出力信号は、例えば、モーター５の回転数を一定に維持したり、当該移載装置１ａが移載対象とするワークを搬送するためのベルトコンベアなどを移載装置１ａの動作に同期させたりするための制御に供される。また、図１、２に示した移載装置１ａは、フレーム３内の構成が外部に露出していたが、実際は、事故防止や防塵などの観点から、フレーム３にカバーを被装するなどしてアームユニット１０に含まれる多くの構成を筐体内に収納することになる。
【００１８】
＝＝＝シャフトとロッドの上下運動＝＝＝
図３の（Ａ）および（Ｂ）に、それぞれ、第１および第２円筒溝カム（１１，１２）のタイムチャート（１０１，１０２）である。すなわち、時間と各円筒溝カム（１１，１２）によって案内されるローラフォロワ（１３，１４）の上下位置との関係に相当するグラフである。なお、図３（Ｃ）には、これらのタイムチャート（１０１，１０２）を重ね合わせたグラフを示した。図示したタイムチャート（１０１，１０２）は、シリンダー４の側面を展開したときの溝の形状に相当し、横軸は、シリンダー４の円周上のある点を０゜として、時計回りに１回転させたときに対応している。また、本実施例において、シリンダー４は、上方から見たときに時計回りに回転するように構成されており、ローラフォロワ（１３，１４）は、グラフの左から右に向かってタイムチャートの形状に沿って上下移動することになる。すなわち時間軸は左から右に向かっている。
【００１９】
（Ａ）に示した第１円筒溝カム１１のタイムチャート１０１より、シャフト２１は、上死点Ｄｕ１と下死点Ｄｄ１との間を往復するとともに、上死点Ｄｕ１と下死点Ｄｄ１で、それぞれ、所定期間（Δｔ１，Δｔ２）停留すること分かる。一方、（Ｂ）に示した第２円筒溝カム１２のタイムチャート１０２からは、シャフト２１が下死点Ｄｄ１に停留している期間Δｔ２中に、ロッド２２がさらに距離Δｄだけ下方に位置する期間（Δｔ３，Δｔ４）があることが分かる。
【００２０】
そして、（Ｃ）に示した、第１および第２の円筒溝カム（１１，１２）のタイムチャート（１０１，１０２）の重ね合わせを見ると、シャフト２１とロッド２２のそれぞれの下端の相対的な位置関係が分かる。ここで、０゜におけるシャフト２１とロッド２２の相対的な上下関係を基準位置とし、シャフト２１の下死点Ｄｄ１を第１下死点Ｄｄ１とする。また、ロッド２２についても、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１に停留している間で、シャフト２１との相対位置が基準位置にあるときも第１下死点Ｄｄ１と称することとする。そして、第１下死点Ｄｄ１に対してロッド２２が相対距離Δｄだけ下方にあるときの下死点Ｄｄ２を第２下死点とする。なお、ロッド２２において、シャフト２１との相対位置が基準位置にあるときの上死点も第１上死点と称し、シャフト２１の上死点Ｄｕ１と同じ符号Ｄｕ１を用いることとし、相対距離Δｄだけ離間した状態にあるときのロッド２２の上死点を第２の上死点Ｄｕ２とする。
【００２１】
以下、上記図３（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて、アームユニット１０の出力軸となるシャフト２１とロッド２２の上下運動について説明する。まず、グラフの左端（０゜位置）から時間軸に沿って右方に向かう。シャフト２１が上死点Ｄｕ１から下死点Ｄｄ１に下降する間、ロッド２２も基準位置を維持したまま下降して下死点Ｄｄ１に向かう。シャフト２１が下死点Ｄｄ１に至り、その下死点Ｄｄ１に停留している途中Ｐ１で、ロッド２２がさらに下方に移動し、ロッド２２の下端が基準位置に対して距離Δｄだけ下降した状態となる。
【００２２】
次に、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１から上死点Ｄｕ１に向かう間、ロッド２２は、相対距離Δｄを維持したまま同期的に上昇し、第２上死点Ｄｕ２に向かう。すなわち、シャフト２１と同じ速度で上昇する。シャフト２１とロッド２２は、それぞれ、第１および第２の上死点（Ｄｕ１，Ｄｕ２）で相対距離Δｄを維持しつつ、同期的に再度下降する。シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１に至ると、ロッド２２は、相対距離Δｄを維持し、第２下死点Ｄｄ２に至る。
【００２３】
ロッド２２は、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１に停留している途中Ｐ２で上昇して第１下死点Ｄｄ１に至り、シャフト２１とロッド２２との相対位置が基準位置に復帰する。以後、シャフト２１の第１下死点Ｄｄ１での停留期間Δｔ２の終了時点を経て、上昇期間、および第１上死点Ｄｄ１での停留期間Δｔ１は、その基準位置を維持し、シリンダー４の１回転目が終了する。すなわち、始点に戻り、上述した上下動を繰り返していく。
【００２４】
＝＝＝チャックユニットの旋回動作＝＝＝
図４に、溝カム５２のタイムチャート１０３を先の第１および第２の円筒溝カム（１１，１２）のタイムチャート（１０１，１０２）とともに示した。溝カム５２のタイムチャート１０３では、横軸がシリンダー４の側面における円周上の角度に相当し、縦軸がラックギア５４の前後方向の位置に相当する。この図４に示すように、ラックギア５４は、前後方向に往復運動しつつ、その往復運動の反転位置Ｒで所定時間停留することが分かる。また、少なくともシャフト２１が第１の下死点に停留している期間Δｔ２は、反転位置Ｒで停留させて、シャフト２１やロッド２２が第１および第２上死点（Ｄｕ１，Ｄｕ２）にある期間Δｔ１中にラックギア５４を運動させている。この例では、シャフト２１が第１上死点Ｄｕ１に停留している期間Δｔ１中に反転させている。なお、溝カム５２は、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１に停留している期間にラックギア５４を反転位置Ｒにて停留させるのであれば、図示したタイムチャート１０３に限るものではない。すなわち、ワークの把持と開放動作は、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１にある期間Δｔ２中に行うので、この期間Δｔ２中はチャックユニット６ａの旋回動作を停止させておく必要がある。
【００２５】
＝＝＝チャック部の把持動作と開放動作＝＝＝
第１の実施例の移載装置１ａにおける出力軸、すなわち、シャフト２１とロッド２２の動作については説明した。すなわち、シリンダー４の回転によって、シャフト２１とロッド２２と個別に上下運動させつつ、シャフト２１を回転させる。動作としては、シリンダー４の回転に伴って、二つの円筒溝カム（１１，１２）がシャフト２１とロッド２２が相対的に上下運動するとともに、ラックギア５４が溝カム５２に案内されて前後に往復運動することで、そのラックギア５４に歯合するピニオンギア２３が回転し、シャフト２１が回転する。
【００２６】
次に、上述した出力軸の動作に伴うチャックユニット６ａの動作について説明する。図５にチャックユニット６ａの拡大図を示した。チャックユニット６ａは、シャフト２１の下端に装着されており、ワークの把持および開放動作を行うチャック部３１は、基部が直線状のガイド３３に案内される２本の爪３２からなり、その爪３２がチャックユニット６ａ内の機構により開閉されることで、ワークの把持と開放を行うように構成されている。
【００２７】
上述したように、チャックユニット６ａ自体は、シャフト２１の下端に取り付けられており、シリンダー４の回転に伴って、シャフト２１ともに上下運動と旋回運動をする。そして、ロッド２２の下端は、チャックユニット２１内にて露出しつつ、シャフト２１に対して上下に相対移動する。すなわち、チャックユニット６ａの内部で、チャックユニット６ａに対して相対的に上下運動する。そして、チャックユニット６ａは、このロッド２２の上下運動を爪部３２の開閉運動に変換するための機構（チャック部開閉機構）を内蔵している。
【００２８】
図６にチャック部開閉機構の一例を示した。この図では、説明を容易にするために、各部材の形状や部材間の連結構造などを簡略化して示している。（Ａ）は、ロッド２２がシャフト２１に対して基準位置にあるときのチャック部開閉機構の状態とチャック部３１の開閉状態とを示しており、（Ｂ）はロッド２２がシャフト２１に対して相対的に下方に位置しているときのチャック部開閉機構とチャック部３１の状態を示している。なお、二つのチャック部３１を区別するために、各チャック部の符号を３１Ｌおよび３１Ｒとした。また、（Ａ）（Ｂ）それぞれの図では、中央の側面図によってチャック部開閉機構全体の状態を示し、その左右に、その状態における各チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の爪３２の開閉状態を示した。また、（Ａ）では、円１００内に、チャック部開閉機構の一部拡大図も示した。
【００２９】
二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）は、それぞれ、支点３４を中心にして回転可能なバー３５の両端に取り付けられている。バー３５は、シーソーのように両端が相補的に上下し、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）は、その上下動に伴って爪３２を開閉させるリンク機構を介して取り付けられている。
【００３０】
このリンク機構は、上下方向に延長して、バー３５の両端の上下動が伝達される軸（入力軸）３６と、内角側を向き合わせるように配置された２枚の略Ｌ字型プレート３７とを主体に構成されている。２枚のプレート３７は、Ｌ字の屈曲点近傍に回転軸３８を有して回転可能に支持されているとともに、Ｌ字の一方の端部が、入力軸３６の下端３９に軸支されている。したがって、バー３５の端部の上下運動に従動して入力軸３６が上下すると、プレート３７において、入力軸３６の下端３９に軸支されている側の端部が上下に移動する。プレート３７は、上記Ｌ字の屈曲点近傍の軸３８周りに回転するため、Ｌ字の他方の端部が互いに近接および離間する。そして、この近接、離間するＬ字端部に画成された切り込み４０がチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の２本の爪３２の基部に植設されている作動軸４１に外接することで、爪部３２がガイド３３に案内されて開閉する。
【００３１】
また、バー３５は、スプリング（図５、符号４２）により、ロッド２２を押し上げる方向に付勢されており、図６に示した例では、バー３５の右端が上方に付勢され、左端が下方に付勢されている。さらに、本実施例では、ロッド２２は、シャフト２１に対して上下にのみ移動可能であり、シャフト２１と一体的に回転するように構成されて、シーソーの支点３４とロッド２２の下端との位置関係は、シャフト２１が回転、すなわちチャックユニット６ａが旋回しても一定となっている。
【００３２】
二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）は、上記の開閉機構により、ロッド２２の上下動に連動して相補的に開閉し、一方が把持状態にあれば、他方が開放状態となる。なお、上下運動をチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉運動に変換する機構はここに示した構成に限るものではない。このような機構は、例示するまでもなく、周知の技術として各種あり、ロッド２２の上下動に従動して二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）が相補的に把持状態と開放状態となるように動作するのであればよい。本発明の本質は、一つのシリンダー４の軸周りの回転運動をシャフト２１とロッド２２の上下運動、チャックユニット６ａの旋回運動、チャック部３１の開閉運動に変換する構成や構造にある。
【００３３】
＝＝＝移載装置の動作＝＝＝
以上、移載装置１ａの概略構造と、各部の構成や動作については説明した。つぎに、移載装置１ａ全体としての動作について説明する。図７に、移載装置１ａによるワーク（Ｗ１，ｗ２）の移載動作の概略を示した。なお、この図では、実際の爪３２が紙面奥行き方向に開閉するのに対し、左右方向に開閉するように図示して、説明を容易にしている。
【００３４】
まず、シャフト２１とロッド２２とが基準位置を維持した状態で第１上死点Ｄｕ１にある。このとき、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の一方３１Ｒは、開放（以下、開状態）で、他方３１Ｌは把持（以下、閉）状態となっている（Ａ）。なお、初期状態では、開状態のチャック部３１Ｒの下方にワークＷ１が載置されているものとする。次いで、シャフト２１とロッド２２が円筒溝カム（１１，１２）に案内されて基準状態を維持したまま下降する（Ｂ）。
【００３５】
先に、図３に示したように、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１まで下降すると、その第１下死点Ｄｄ１の停留期間Δｔ２の途中でロッド２２がさらに下降し第２下死点Ｄｄ２に至る。すなわち、シャフト２１に対するロッド２２の下端位置が基準位置から上記Δｄだけ下方に位置した状態（下降状態）となり、図６に示したチャック部開閉機構により、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の状態が入れ替わる。それによって、開状態のチャッ
ク部３１Ｒが閉状態となりワークＷ１が把持される（Ｃ）。そして、ロッド２２が下降状態を維持したままシャフト２１とともに上昇する（Ｄ）。また、溝カム５２とラック・アンド・ピニオン（５４，２３）とに案内されてシャフトが１８０゜回転する。すなわち、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が維持されたままチャックユニット６ａが１８０゜旋回する（Ｅ）。
【００３６】
そして、シャフト２１とロッド２２がそれぞれに対応する円筒溝カム（１１，１２）に案内されて下降する。シャフト２１は第１下死点Ｄｄ１まで下降し、それに同期してロッドが第２下死点Ｄｄ２に至る。このとき、ロッド２２は下降状態を維持して、ワークＷ１が把持されたままとなっている（Ｆ）。
【００３７】
ロッド２２はシャフト２１が第１下死点Ｄｄ１に停留している途中で基準位置に復帰し、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が再度入れ替わる。それによって、把持していたワークＷ１が開放されて当初の位置からシャフト２１に対して対称となる位置にワークＷ１が載置されて、移載動作が完了する（Ｇ）。そして、シャフト２１とロッド２２が基準位置を維持したまま上昇し第１の上死点Ｄｕ１に至り、１周期目の移載動作が完了する（Ｈ）。
【００３８】
２周期目は、図７（Ｅ）に示したように、開状態にあるチャック３１Ｌの下方にワークＷ２があれば、チャックユニット６ａが下降し（Ｆ）、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が入れ替わる際（Ｇ）に、閉状態に入れ替わったチャック部３１Ｌで再度ワークＷ２が把持される。なお、２周期目では、ロッド２２が基準状態にあるときのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態でワーク（Ｗ１，Ｗ２）を把持することになる。そして、（Ｃ）〜（Ｇ）の動作と同様の移載動作を繰り返すことになる。
【００３９】
このように、移載装置１ａは、ワーク（Ｗ１，Ｗ２）の把持と開放動作を同時に行いながらワーク（Ｗ１，Ｗ２）を連続的に移載することができるようになっている。例えば、図７において、紙面奥行き方向に搬送するライン（Ｌ１，Ｌ２）を二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の位置関係に対応させて左右に設置し、右の搬送ラインＬ１にてワーク（Ｗ１，Ｗ２）を順次搬送していき、左の搬送ラインＬ２に移載していくような動作を連続的、かつ高速で行える。
【００４０】
移載装置１ａは、シリンダー４を回転させるためのモーター５のみを駆動源として、リフト動作と旋回動作とワーク（Ｗ１，Ｗ２）の把持と開放動作のすべてを行うことができる。そのため、移載装置１ａは小型軽量化に適しており、また、安価に提供することができる。さらに、駆動源が一つであるため、複数の駆動源を同期制御する必要が無く、高速動作が可能である。１周期分の動作でワークの（Ｗ１，Ｗ２）把持と開放を同時に行えることも移載作業の高速化に寄与する。また、チャックユニット６ａやチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）などの全ての可動機構が、回転する一つのシリンダー４を動力源として動作する極めて簡素な構造となっており、故障する可能性が少ない。したがって、ランニングコストを低減させることもできる。
【００４１】
＝＝＝第２の実施例＝＝＝
第１の実施例における移載装置１ａは、移載前後でワークの上下関係が維持されている。しかし、製品の生産現場などでは、移載前後でワークの天地を反転させる必要があるかもしれない。例えば、移載動作に続いて、ワークの下面に他の部品を取り付けるような後工程がある場合では、移載後のワークを別の機械や人の手によって天地を反転させてワークの下面を上方に向けてから後工程に移行することになる。そこで、第２の実施例では、ワークの天地を反転させながら、移載動作を行うことができる移載装置を挙げる。
【００４２】
図８に第２の実施例における移載装置１ｂの概略構造図を示した。第２の実施例における移載装置１ｂは、第１の実施例の移載装置１ａに対し、チャックユニット６ｂの構造のみが異なっている。図９にそのチャックユニット６ｂの拡大図を示した。チャック部３１は、第１の実施例と同様に、チャックユニット６ｂの側方に取り付けられているが、その爪３２の先端が下方ではなく、シャフト２１を中心として対称となるように、水平方向外側に向かっている。また、チャック部３１は、水平方向に延長する軸周り（図中、矢印１０１）に回転可能で、それによって、把持したワークの天地を反転させることができるようになっている。
【００４３】
図１０に第２の実施例におけるチャック部開閉機構の概略図を示した。当該図においても、説明を容易にするために、各部材の形状や部材間の連結構造などを簡略化して示している。図１０の（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、ロッド２２が基準位置、および基準位置より距離Δｄだけ下方に移動したときの状態を示している。第２の実施例におけるチャック部開閉機構は、ロッド２２の上下運動に連動する点では第１の実施例と同様である。しかし、第２の実施例では、ロッド２２の上下運動を水平方向への運動に変換し、その水平方向への運動を爪３２の開閉運動にさらに変換している。
【００４４】
具体的には、支点４３を中心に回動可能なＬ字型のリンク部材（以下、Ｌ字部材）４４の一方の端部にロッド２２の下端４５が連結され、ロッド２２の上下動がＬ字部材４４のＬ字の他端（先端）４６にて水平方向への運動に変換され、このＬ字部材４４の先端４６における水平方向の運動が、チャックユニット６ｂ内を水平方向に横断する棒状部材４７に伝達される。
【００４５】
棒状部材４７の両端には、第１の実施例と同様な構成によって２本の爪３２が開閉するチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）が配置されている。この図では、棒状部材４７の両端に、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の入力軸３６の端部が接触している。そして、ロッド２２が基準位置にあるときは、棒状部材４７が相対的に図中右寄りの位置となり、図中右のチャック部３１Ｒが開状態となり、左のチャック部３１Ｌが閉状態となる（Ａ）。ロッド２２が基準位置よりさらにΔｄの距離だけ下降すると、棒状部材４７が左方に移動し、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が入れ替わる（Ｂ）。また、ロッド２２が基準位置にあるときのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が維持されるように、棒状部材４７は、スプリングによって左右いずれかの方向に付勢されている。この例では、ロッド２２を押し上げるように、右側へ付勢されている。
【００４６】
また、第２の実施例における移載装置１ｂは、ワークを移載する際に移載元と移載先では、ワークの天地が逆転するようにチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）が水平方向を軸として反転するようになっている。図１１（Ａ）にこのワークを反転させるための機構（チャック部反転機構）の一構成例を簡略化して示した。チャック部反転機構は、シャフト２１を貫通させつつ、シャフト２１に対して相対的に回転可能なかさ歯車７０と、このかさ歯車７０に歯合するギアを主体として構成されている。ここに示した例では、かさ歯車（固定かさ歯車）７０は、シャフト２１の上下動にのみ従動しつつ、ロッド２２の上下運動やチャックユニット６ｂの旋回運動に従動しないように固定されている。一方、チャックユニット６ｂは、固定かさ歯車７０に直交して歯合するかさ歯車（回転かさ歯車）７１を内蔵し、チャックユニット６ｂがシャフト２１の回転によって旋回すると、この回転かさ歯車７１が固定かさ歯車７０に歯合し、固定かさ歯車７０の周りを公転しながら自転する。すなわち、シャフト２１周りの回転運動が、水平方向に延長する軸周りの回転運動に変換される。そして、その水平方向の軸周りの回転運動をチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）に伝達することで、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）が反転する。
【００４７】
図１１（Ａ）に示したチャック部反転機構は、説明を容易にするために、単純化された構成であり、図８や９に示したピックアップユニット６ｂに採用された機構とはその構成が異なっている。そして、この図１１に示した例では、回転かさ歯車７１の自転軸をチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の入力軸３６とし、固定かさ歯車７０と回転かさ歯車７１のギア比を１：１としている。それによって、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の入力軸３６がチャックユニット６ａの旋回運動に従動して回転する。そして、チャックユニット６ａがシャフト周りに１８０゜旋回すると、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）が水平方向に延長する軸周りに半回転する。すなわち、反転する。
【００４８】
もちろん、固定かさ歯車７０と回転かさ歯車７１を用いずに、チャックユニット６ａの旋回運動をチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の反転運動に変換する機構も各種考えられるが、例示したように、固定かさ歯車７０とこれに歯合して公転しながら自転する回転かさ歯車を用いた簡素な構成とすれば、チャックユニット６ｂの軽量・小型化が容易となる。また、回転かさ歯車７１を一つ用いて一方のチャック部（３１Ｌ、または３１Ｒ）を直接反転させるととともに、その一方のチャック部（３１Ｌ、または３１Ｒ）の反転運動を他方のチャック部（３１Ｒ、または３１Ｌ）に伝達するようにしてもよい。参考までに、図１１（Ｂ）に実際に第２の実施例の移載装置１ｂに取り付けられているチャックユニット６ｂ部分の設計図面を示した。一つの回転かさ歯車７１で二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）を、そのハウジング７２ごと反転させている。
【００４９】
つぎに、第２の実施例における移載装置の移載動作について説明する。図１２に第２の実施例の移載装置１ｂにおける移載動作の概略図を示した。そして、図１２では、（Ａ）〜（Ｉ）に、図７と同様に、紙面右側の搬送路Ｌ１から左側の搬送路Ｌ２にワーク（Ｗ１，Ｗ２）を移載する過程を示した。なお、図１２（Ａ）〜（Ｉ）のそれぞれには、上下二つの図があり、上方の図は、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態を示す平面図であり、下方の図は、チャックユニット６ｂの旋回運動に伴うチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の反転動作の状態を示す側面図である。
【００５０】
まず、シャフト２１とロッド２２とが基準位置を維持した状態で第１上死点Ｄｕ１にある。このとき、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の一方３１Ｒは開状態で、他方３１Ｌは閉状態となっている（Ａ）。なお、初期状態では、開状態のチャック部３１Ｒの下方にワークＷ１が搬送路Ｌ１上に載置されているものとする。次いで、シャフト２１とロッド２２が円筒溝カム（１１，１２）に案内されて基準状態を維持したまま下降する（Ｂ）。なお、上述したように、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）は、入力軸３６周りに回転可能となっており、その回転角度は、少なくとも、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１に停留している期間Δｔ２中は、２本の爪３２が水平方向に開閉し得る状態となるように位置決めされている。
【００５１】
そして、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１まで下降した後、その第１下死点Ｄｄ１の停留期間Δｔ２の途中Ｐ１でロッド２２がさらに下降し第２下死点Ｄｄ２に至ると、図１０に示したチャック部開閉機構により、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の状態が入れ替わる。それによって、開状態のチャック部３１Ｒが閉状態となりワークＷ１が把持され（Ｃ）、次いで、ロッド２２がシャフト２１に対して下降状態を維持したままシャフト２１とともに上昇する（Ｄ）。また、シャフト２１が溝カム５２とラック・アンド・ピニオン（５４，２３）とに案内されて１８０゜回転する。すなわち、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が維持されたままチャックユニット６ａが１８０゜旋回する（Ｅ）。このとき、図１１に示したチャック部反転機構により、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）が入力軸３６周りに回転する。チャックユニットが１８０゜回転すると、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）は、それぞれ入力軸３６周りに１８０゜回転し、一方のチャック部３１Ｌで把持していたワークＷ１が当初の状態に対して天地が反転した状態で、移載先の搬送路Ｌ２の上方に移動する（Ｆ）。
【００５２】
次に、シャフト２１とロッド２２がそれぞれに対応する円筒溝カム（１１，１２）に案内されて下降すると、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１まで下降し、それに同期してロッドが第２下死点Ｄｄ２に至る。このとき、ロッド２２は下降状態を維持して、ワークＷ１が把持されたままとなっている（Ｇ）。
【００５３】
ロッド２２は、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１に停留している期間Δｔ２の途中Ｐ２で基準位置に復帰し、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が再度入れ替わる。それによって、把持していたワークＷ１が開放されて当初の位置からシャフト２１に対して対称となる位置にワークＷ１が反転した状態で載置されて、移載動作が完了する（Ｈ）。そして、シャフト２１とロッド２２が基準位置を維持したまま上昇し第１の上死点Ｄｕ１に至り、１周期目の移載動作が完了する（Ｉ）。
【００５４】
２周期目は、図１２（Ｆ）に示したように、開状態にあるチャック３１Ｌの下方にワークＷ２があれば、チャックユニット６ａが下降し（Ｇ）、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が入れ替わる際（Ｈ）に、閉状態に入れ替わったチャック部３１Ｌで再度ワークＷ２が把持される。そして、（Ｉ）の動作を（Ｃ）の動作として、以後（Ｄ）〜（Ｇ）の動作を繰り返すことになる。
【００５５】
このように、第２の実施例における移載装置１ｂによれば、間断なくワーク（Ｗ１，Ｗ２）を移載しつつ、さらに、移載元から移載先でワーク（Ｗ１，Ｗ２）の天地を反転させることができる。それによって、移載動作の後工程において、ワーク（Ｗ１，Ｗ２）の底面を上方に向ける必要がある場合でも、その上方への反転作業を不要とし、例えば、当該移載装置１ｂを用いて製品を製造する際に、その生産コストを低減させることが可能となる。
【００５６】
＝＝＝その他の実施例＝＝＝
チャック部は、二つに限らず、ワークの把持と開放の２動作を相補的に行う二つを一組として、複数組備えていてもよい。例えば、図１３に平面図として示したチャックユニット６ｃのように、二つ一組のチャック部（３１ａ〜３１ｄ）を二組（３１１，３１２）備えさせ、一組（３１１，３１２）中の二つのチャック部（３１ａ−３１ｂ，３１ｃ−３１ｄ）をチャックユニット６ｃの回転軸を中心にして９０゜の角度をなして配置させておく。また、シリンダーが９０゜回転する毎に、シャフトやロッドが上下に往復運動するように円筒溝カム（１１，１２）を構成しておくとともに、シリンダーが９０゜回転するようにシャフトが９０゜交互に反転するように溝カム５２を構成しておく。
【００５７】
それによって、互いに１８０゜の位置となる２箇所にワークＷ１が載置されている状態（Ａ）で、各ワークＷ１を各組（３１１，３１２）の一方のチャック部（３１ａ，３１ｃ）で把持し（Ｂ）、そのままの状態で、チャックユニット６ｃを上方（紙面手前側）に移動させつつ、９０゜回転させる（Ｃ）。次いで、チャックユニットを下降させたのち、チャック部の開閉状態を切り替えて把持していたワークＷ１を開放する（Ｄ）。２周期目は、この開放動作に連動して、再度他のワークを把持したのち、（Ｂ）（Ｃ）の動作とは逆の方向に９０゜回転して同様にワークを９０゜の角度位置に移載する。このようにして、９０゜回転した位置に連続して移載することができる。もちろん、移載に際してワークＷ１の天地を反転させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
この発明は、例えば、製品の製造ラインなどにおいて、部品を他の場所に搬送する工程に採用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ａ，１ｂ 移載装置、２ 架台、３ フレーム、４ シリンダー、５ モーター、
６ａ，６ｂ，６ｃ チャックユニット、１０ アームユニット、
１１ 第１の円筒溝カム、１２ 第２の円筒溝カム、
１３，１４，５３ ローラフォロワ、２１ シャフト、２２ ロッド、
２３ ピニオンギア、３１，３１Ｌ，３１Ｒ チャック部、３２ 爪、
３５ バー、３６ 入力軸、４７ 棒状部材、５２ 溝カム、５４ ラックギア、
７０ 固定かさ歯車、７１ 回転かさ歯車、Ｌ１，Ｌ２ 搬送路、
Ｗ１，Ｗ２ ワーク、Ｄｕ１，Ｄｕ２、上死点、Ｄｄ１，Ｄｄ２ 下死点
【技術分野】
【０００１】
この発明は、面上の所定位置にある物体を把持して、他の位置に移載する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のごとく、ピック・アンド・プレース・ユニットなどと呼ばれる移載装置は、旋回、リフト（上下動）、揺動などの各種動作が可能な出力軸に移載対象となる物体（ワーク）の把持と開放を行うチャック部を装着した構成となっている。そして、チャック部は、各種動作を行う出力軸を持つ機構（以下、アームユニット）とは別機構であり、アームユニットの駆動源とは別の駆動源（モータ、エア・アクチュエーターなど）によって動作する。すなわち、移載装置では、アームユニットとチャック部という個別の装置から構成され、アームユニットがチャック部を移載元となる位置から移載先の位置へ移動させる機能を担い、チャック部がワークの把持と開放を行う機能を担っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したように、従来の移載装置では、既存のアームユニットに別装置であるチャック部を装着した構成であり、チャック部用の駆動源が別途必要であった。そのため、装置の小型化が困難となる。また、アームユニット、チャック部、チャック部の駆動源などを個別に調達するため、装置自体の価格や、装置の設置に関わるコストが高くなる。個別に用意したアームユニットとチャック部を精度良く組み立てる作業や、チャック部の動作とアームユニットの動作とを正確に同期させるための設定作業なども必要であり、これらの作業も設置コストの増加要因となる。
【０００４】
また、従来の移載装置では、移載動作の高速化が難しい、という課題がある。例えば、チャック部には、真空チャックやメカニカルハンドなどを採用することになるが、真空チャックでは、エアアクチュエータを用いてワークを吸着して把持するため、エアアクチュエータを動作させてから、ワークと真空チャックとの接触面が負圧状態になってワークが吸着されるまでの時間差、および真空チャックにエアを導入して負圧状態から大気圧に復帰させるまでの時間差が大きく、高速度での移載動作が難しい。また、重量物、表面に微細な凹凸があるワークや多孔質のワークの移載にも向かない。表面に薬剤が塗布されるなどしてエッジ以外は接触厳禁のプレート状のワークもある。
【０００５】
メカニカルハンドは、人の手指に相当する機械的な機構により、ワークの重量や素材、形状に対する汎用性が大きい。そして、把持や開放の動作も速い。しかし、メカニカルハンドは、一般的にアームユニットの出力軸に一つだけ装着されるため、把持したワークを開放位置まで移動させる、という一方向の動作を繰り返すことになり、把持や開放に関わる動作が速くても、移載動作全体では高速化が難しい。
【０００６】
メカニカルハンドを複数装着してもよいが、各ハンドに個別の駆動源が必要となる。あるいは、各ハンドを連係動作させるための別の機構が必要となる。したがって、小型化がさらに難しくなる。また、各ハンドを同期的に動作させるための各種設定作業も必要となる。走行中の搬送ライン上のワークを走行中の他の搬送ラインに移載する場合などでは、ワークを搬送しながらチャック部がワークの把持と開放を行う際に、搬送ラインの走行を停止させる必要がある。すなわち、搬送元と搬送先の搬送ラインの走行とチャック部の動作とを同期的に制御する必要がある。当然、その制御のための設定作業は、移載装置の設置コストを増加させる。
【０００７】
結論として、チャック部の形態に関わらず、従来の移載装置では、小型化や高速移載動作が難しく、設置コストを低減させることも難しい。複数の駆動源を同期的に制御すること自体、移載速度の高速化を阻害する要因でもある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために創作されたものであり、その目的は、小型で高速動作が可能で、装置自体および設置に関わるコストの低下も期待できる移載装置を提供することにある。そして、本発明は、面上の所定位置にある物体を把持して他の位置に移載する移載装置であって、
上下方向に回転軸を有する円筒状のシリンダーの側面に画成された２本の溝によって構成される、第１および第２の円筒溝カムと、
前記シリンダーの底面に画成された溝によって構成される溝カムと、
前記シリンダーを回転させるための駆動部と、
両端が開口して上下方向に延長し、当該上下方向の軸周りに回転可能であるとともに上下方向に運動が可能な中空筒状のシャフト部と、
前記シャフト部に上下両端が前記開口より突出した状態で挿入されて上下方向に運動が可能なロッド部と、
上下方向にのみ摺動可能な状態で前記シャフト部の外周に環装されるピニオンギアと、
前記ピニオンギアに歯合するラックギアと、
物体の把持と開放が可能な二つ一組のチャック部を備えて、前記シャフト部の下端に装着されるチャックユニットと、
を備え、
前記第１および第２の円筒溝カムは、それぞれ、前記シャフト部および前記ロッド部とフォロアを介して連結されて、前記シリンダーの回転に伴って、前記シャフト部および前記ロッド部を上下運動させ、
前記シャフト部および前記ロッド部は、それぞれ、第１および第２の前記円筒溝カムに案内されて、上死点に所定期間停留しつつ、当該上死点と第１の下死点までの区間を同期的に上下運動するとともに、前記シャフト部が前記第１の下死点に停留している期間中に前記ロッド部が当該第１の下死点より下方の第２の下死点まで運動し、
前記溝カムは、前記ラックギアとフォロアを介して連結されて、前記シリンダーの回転に伴って、当該ラックギアを前後に反転運動させるととともに、少なくとも前記第１の下死点の停留期間では、前記ラックギアを反転位置にて停留させ、
前記ピニオンギアは、前記ラックギアの運動に伴って、前記シャフト部を交互に反転させながら回転運動させるとともに、上下位置が固定された状態で、前記シャフト部に対して相対的に上下方向に摺動し、
前記チャックユニットは、前記シャフト部とともに同じ軸周りに回転しながら上下方向に運動し、
前記二つ一組のチャック部は、前記ロッド部の下端とリンク機構を介して接続されて、当該ロッド部が前記第２の下死点に至ったときに、一方の前記チャック部が把持状態から開放状態となり、他方が開放状態から把持状態となるとともに、前記上死点と前記第１の下死点までの区間では状態を維持する、
ことを特徴としている。
【０００９】
また、前記チャックユニットが前記シャフトとともに回転するのに従動して、前記チャック部を水平方向に延長する軸周りに回転させるチャック部反転機構を備え、
前記二つ一組のチャック部は、それぞれ、開閉する２本の爪部によって物体の把持と開放を行うとともに、チャックユニットの回転軸に対して水平方向に対称となる位置に配置され、
前記二つ一組のチャック部の各組における２本の爪部は、前記第１の下死点での停留期間中に、前記シャフトの延長方向を法線方向とした水平面内で開閉するように位置決めされて、
面上の所定位置にある物体を把持して他の位置に天地を反転させた状態で移載する、
ことを特徴とする移載装置とすることもできる。
【００１０】
なお、前記チャック部反転機構は、前記シャフト部の上下運動に従動しつつ、当該シャフト部に対して相対的に回転可能に環装されるように所定の位置に固定された第１のかさ歯車と、当該第１のかさ歯車に歯合する第２の傘歯車とを備え、当該第２のかさ歯車が前記チャックユニットの旋回に伴って前記第１のかさ歯車の周りを公転しながら自転し、前記チャック部が当該自転に従動して回転することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の移載装置によれば、小型化と高速動作が可能となる。装置自体および設置に関わるコストの低下も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態における移載装置の概略図である。
【図２】上記第１の実施例における移載装置の一部を拡大した仰視図である。
【図３】上記第１の実施例における移載装置を構成する円筒溝カムのタイムチャートを示す図である。
【図４】上記第１の実施例における移載装置を構成する溝カムのタイムチャートを示す図である。
【図５】上記第１の実施例における移載装置を構成するチャックユニットの拡大図である。
【図６】上記第１の実施例における移載装置のチャックユニットに内蔵さているチャック部開閉機構の概略図である。
【図７】上記第１の実施例における移載装置の動作を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における移載装置の概略図である。
【図９】上記第２の実施例における移載装置を構成するチャックユニットの拡大図である。
【図１０】上記第２の実施例における移載装置のチャックユニットに内蔵さているチャック部開閉機構の概略図である。
【図１１】上記第２の実施例における移載装置のチャックユニットに内蔵さているチャック部反転機構の概略図である。
【図１２】上記第２の実施例における移載装置の動作を説明するための図である。
【図１３】本発明のその他の実施例における移載装置について、チャック部の構成と動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＝＝＝移載装置の概略構成＝＝＝
図１は、本発明の第１の実施例における移載装置１ａの概略構造図である。移載装置１ａは、架台２に固定されたフレーム３に各種機械要素が取り付けられた外観形状をなしている。概略的には、フレーム３に回動自在に軸支されている円筒状シリンダー４と、当該シリンダー４を駆動するためのモーター５と、上下方向に延長して両端が開口する中空のシャフト２１、およびその中空のシャフト２１内に挿入されているロッド２２と、二つ一組のメカニカルハンド(以下、チャック部：３１，３２）が装着されたチャックユニット６ａとによって構成されている。そして、フレーム３に取り付けられているシリンダー４、モーター５、シャフト２１、およびロッド２２が実質的にアームユニット１０を構成し、シャフト２１およびロッド２２がそのアームユニット１０の出力軸となっている。そして、チャックユニット６ａがシャフト２１の下端に取り付けられている。
【００１４】
シリンダー４の側面には２本の溝（１１，１２）が周回して画成されており、これらの溝（１１，１２）は、それぞれ個別の円筒溝カムを構成している。ここで、下方の溝１１に対応する円筒溝カムを第１円筒溝カム、上方の溝１２に対応する円筒溝カムを第２円筒溝カムと称し、符号をそれぞれ１１と１２で表すこととすると、第１円筒溝カム１１は、ローラフォロワ１３を介して中空シャフト２１に接続されており、中空シャフト２１は、シリンダー４が回転すると、第１円筒溝カム１１に案内されて、上下に往復運動する。また、ロッド２２は、シャフト２１よりも長く、シャフト２１内に挿入されつつ、その上下両端が、シャフト２１の上下両端の開口から外方に突出している。そして、このロッド２２は、第２円筒溝カム１２とローラフォロワ１４を介して接続されており、シリンダー４が回転すると、第２円筒溝カム１２に案内されて、シャフト２１内で上下に往復運動する。なお、シャフト２１およびロッド２２は、筒軸周りに回転可能となるように、第１および第２円筒溝カム（１１，１２）と接続されている。
【００１５】
アームユニット１０は、シャフト２１とロッド２２を上下に運動させる動作に加え、シャフト２１を回転させる動作も行う。図２に、アームユニット１０の仰視図を示した。シリンダー４の下面５１には溝カム５２が形成されており、この溝カム５２は、ローラフォロワ５３を介して平歯車５４を前後に運動させる。また、シャフト２１の外周には、上下方向にのみ摺動可能な状態で歯車２３が環装されている。この例では、シャフト２１は、ロータリーボールスプラインのスプライン軸であり、歯車２３がロータリーボールスプラインのスプラインナット２４と同軸となるように取り付けられている。そして、この歯車２３をピニオンギアとし、先の平歯車５４をラックギアとして、これらのギア（２３，５４）が歯合している。すなわち、ラックギア５４の直線運動がピニオンギア２３に伝達されて、シャフト２１が回転するようになっている。また、ピニオンギア２３は、シャフト２１が上下に運動する際、プラインナット２４と一体的に上下に相対摺動するため、その上下位置が固定され、ラックギア５４との歯合状態を維持する。チャックユニット６ａは、シャフト２１の下端に装着されており、シャフト２１の上下運動に伴って上下し、シャフト２１の回転運動に伴って旋回する。
【００１６】
なお、ここに示した例では、スプラインナット２４は、所定の回転方向への力をスプリングなどの弾性体によって吸収するダンパー機構を内蔵しており、ラックギア５４によってピニオンギア２３が当該所定の回転方向へ回転する際、このダンパー機構を介して力が伝達する。それによって、ラックギア５４が所定の回転方向に反転運動する際にピニオンギア２３との間で発生するバックラッシュを防止している。もちろん、溝カム５２が弾性体を介してラックギア５４に動力を伝達するようにしてバックラッシュを防止するように構成することもできる。
【００１７】
なお、図示した移載装置１ａは、回転速度や回転角度を検出するためのロータリーエンコーダー６１を備え、モーター５の出力軸６２とロータリーエンコーダー６１の入力軸６３とがベルト６４で架け渡されて、ロータリーエンコーダー６１の入力軸６３がモーター５の出力軸６２に従動して回転する。ロータリーエンコーダー６１からの出力信号は、例えば、モーター５の回転数を一定に維持したり、当該移載装置１ａが移載対象とするワークを搬送するためのベルトコンベアなどを移載装置１ａの動作に同期させたりするための制御に供される。また、図１、２に示した移載装置１ａは、フレーム３内の構成が外部に露出していたが、実際は、事故防止や防塵などの観点から、フレーム３にカバーを被装するなどしてアームユニット１０に含まれる多くの構成を筐体内に収納することになる。
【００１８】
＝＝＝シャフトとロッドの上下運動＝＝＝
図３の（Ａ）および（Ｂ）に、それぞれ、第１および第２円筒溝カム（１１，１２）のタイムチャート（１０１，１０２）である。すなわち、時間と各円筒溝カム（１１，１２）によって案内されるローラフォロワ（１３，１４）の上下位置との関係に相当するグラフである。なお、図３（Ｃ）には、これらのタイムチャート（１０１，１０２）を重ね合わせたグラフを示した。図示したタイムチャート（１０１，１０２）は、シリンダー４の側面を展開したときの溝の形状に相当し、横軸は、シリンダー４の円周上のある点を０゜として、時計回りに１回転させたときに対応している。また、本実施例において、シリンダー４は、上方から見たときに時計回りに回転するように構成されており、ローラフォロワ（１３，１４）は、グラフの左から右に向かってタイムチャートの形状に沿って上下移動することになる。すなわち時間軸は左から右に向かっている。
【００１９】
（Ａ）に示した第１円筒溝カム１１のタイムチャート１０１より、シャフト２１は、上死点Ｄｕ１と下死点Ｄｄ１との間を往復するとともに、上死点Ｄｕ１と下死点Ｄｄ１で、それぞれ、所定期間（Δｔ１，Δｔ２）停留すること分かる。一方、（Ｂ）に示した第２円筒溝カム１２のタイムチャート１０２からは、シャフト２１が下死点Ｄｄ１に停留している期間Δｔ２中に、ロッド２２がさらに距離Δｄだけ下方に位置する期間（Δｔ３，Δｔ４）があることが分かる。
【００２０】
そして、（Ｃ）に示した、第１および第２の円筒溝カム（１１，１２）のタイムチャート（１０１，１０２）の重ね合わせを見ると、シャフト２１とロッド２２のそれぞれの下端の相対的な位置関係が分かる。ここで、０゜におけるシャフト２１とロッド２２の相対的な上下関係を基準位置とし、シャフト２１の下死点Ｄｄ１を第１下死点Ｄｄ１とする。また、ロッド２２についても、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１に停留している間で、シャフト２１との相対位置が基準位置にあるときも第１下死点Ｄｄ１と称することとする。そして、第１下死点Ｄｄ１に対してロッド２２が相対距離Δｄだけ下方にあるときの下死点Ｄｄ２を第２下死点とする。なお、ロッド２２において、シャフト２１との相対位置が基準位置にあるときの上死点も第１上死点と称し、シャフト２１の上死点Ｄｕ１と同じ符号Ｄｕ１を用いることとし、相対距離Δｄだけ離間した状態にあるときのロッド２２の上死点を第２の上死点Ｄｕ２とする。
【００２１】
以下、上記図３（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて、アームユニット１０の出力軸となるシャフト２１とロッド２２の上下運動について説明する。まず、グラフの左端（０゜位置）から時間軸に沿って右方に向かう。シャフト２１が上死点Ｄｕ１から下死点Ｄｄ１に下降する間、ロッド２２も基準位置を維持したまま下降して下死点Ｄｄ１に向かう。シャフト２１が下死点Ｄｄ１に至り、その下死点Ｄｄ１に停留している途中Ｐ１で、ロッド２２がさらに下方に移動し、ロッド２２の下端が基準位置に対して距離Δｄだけ下降した状態となる。
【００２２】
次に、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１から上死点Ｄｕ１に向かう間、ロッド２２は、相対距離Δｄを維持したまま同期的に上昇し、第２上死点Ｄｕ２に向かう。すなわち、シャフト２１と同じ速度で上昇する。シャフト２１とロッド２２は、それぞれ、第１および第２の上死点（Ｄｕ１，Ｄｕ２）で相対距離Δｄを維持しつつ、同期的に再度下降する。シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１に至ると、ロッド２２は、相対距離Δｄを維持し、第２下死点Ｄｄ２に至る。
【００２３】
ロッド２２は、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１に停留している途中Ｐ２で上昇して第１下死点Ｄｄ１に至り、シャフト２１とロッド２２との相対位置が基準位置に復帰する。以後、シャフト２１の第１下死点Ｄｄ１での停留期間Δｔ２の終了時点を経て、上昇期間、および第１上死点Ｄｄ１での停留期間Δｔ１は、その基準位置を維持し、シリンダー４の１回転目が終了する。すなわち、始点に戻り、上述した上下動を繰り返していく。
【００２４】
＝＝＝チャックユニットの旋回動作＝＝＝
図４に、溝カム５２のタイムチャート１０３を先の第１および第２の円筒溝カム（１１，１２）のタイムチャート（１０１，１０２）とともに示した。溝カム５２のタイムチャート１０３では、横軸がシリンダー４の側面における円周上の角度に相当し、縦軸がラックギア５４の前後方向の位置に相当する。この図４に示すように、ラックギア５４は、前後方向に往復運動しつつ、その往復運動の反転位置Ｒで所定時間停留することが分かる。また、少なくともシャフト２１が第１の下死点に停留している期間Δｔ２は、反転位置Ｒで停留させて、シャフト２１やロッド２２が第１および第２上死点（Ｄｕ１，Ｄｕ２）にある期間Δｔ１中にラックギア５４を運動させている。この例では、シャフト２１が第１上死点Ｄｕ１に停留している期間Δｔ１中に反転させている。なお、溝カム５２は、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１に停留している期間にラックギア５４を反転位置Ｒにて停留させるのであれば、図示したタイムチャート１０３に限るものではない。すなわち、ワークの把持と開放動作は、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１にある期間Δｔ２中に行うので、この期間Δｔ２中はチャックユニット６ａの旋回動作を停止させておく必要がある。
【００２５】
＝＝＝チャック部の把持動作と開放動作＝＝＝
第１の実施例の移載装置１ａにおける出力軸、すなわち、シャフト２１とロッド２２の動作については説明した。すなわち、シリンダー４の回転によって、シャフト２１とロッド２２と個別に上下運動させつつ、シャフト２１を回転させる。動作としては、シリンダー４の回転に伴って、二つの円筒溝カム（１１，１２）がシャフト２１とロッド２２が相対的に上下運動するとともに、ラックギア５４が溝カム５２に案内されて前後に往復運動することで、そのラックギア５４に歯合するピニオンギア２３が回転し、シャフト２１が回転する。
【００２６】
次に、上述した出力軸の動作に伴うチャックユニット６ａの動作について説明する。図５にチャックユニット６ａの拡大図を示した。チャックユニット６ａは、シャフト２１の下端に装着されており、ワークの把持および開放動作を行うチャック部３１は、基部が直線状のガイド３３に案内される２本の爪３２からなり、その爪３２がチャックユニット６ａ内の機構により開閉されることで、ワークの把持と開放を行うように構成されている。
【００２７】
上述したように、チャックユニット６ａ自体は、シャフト２１の下端に取り付けられており、シリンダー４の回転に伴って、シャフト２１ともに上下運動と旋回運動をする。そして、ロッド２２の下端は、チャックユニット２１内にて露出しつつ、シャフト２１に対して上下に相対移動する。すなわち、チャックユニット６ａの内部で、チャックユニット６ａに対して相対的に上下運動する。そして、チャックユニット６ａは、このロッド２２の上下運動を爪部３２の開閉運動に変換するための機構（チャック部開閉機構）を内蔵している。
【００２８】
図６にチャック部開閉機構の一例を示した。この図では、説明を容易にするために、各部材の形状や部材間の連結構造などを簡略化して示している。（Ａ）は、ロッド２２がシャフト２１に対して基準位置にあるときのチャック部開閉機構の状態とチャック部３１の開閉状態とを示しており、（Ｂ）はロッド２２がシャフト２１に対して相対的に下方に位置しているときのチャック部開閉機構とチャック部３１の状態を示している。なお、二つのチャック部３１を区別するために、各チャック部の符号を３１Ｌおよび３１Ｒとした。また、（Ａ）（Ｂ）それぞれの図では、中央の側面図によってチャック部開閉機構全体の状態を示し、その左右に、その状態における各チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の爪３２の開閉状態を示した。また、（Ａ）では、円１００内に、チャック部開閉機構の一部拡大図も示した。
【００２９】
二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）は、それぞれ、支点３４を中心にして回転可能なバー３５の両端に取り付けられている。バー３５は、シーソーのように両端が相補的に上下し、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）は、その上下動に伴って爪３２を開閉させるリンク機構を介して取り付けられている。
【００３０】
このリンク機構は、上下方向に延長して、バー３５の両端の上下動が伝達される軸（入力軸）３６と、内角側を向き合わせるように配置された２枚の略Ｌ字型プレート３７とを主体に構成されている。２枚のプレート３７は、Ｌ字の屈曲点近傍に回転軸３８を有して回転可能に支持されているとともに、Ｌ字の一方の端部が、入力軸３６の下端３９に軸支されている。したがって、バー３５の端部の上下運動に従動して入力軸３６が上下すると、プレート３７において、入力軸３６の下端３９に軸支されている側の端部が上下に移動する。プレート３７は、上記Ｌ字の屈曲点近傍の軸３８周りに回転するため、Ｌ字の他方の端部が互いに近接および離間する。そして、この近接、離間するＬ字端部に画成された切り込み４０がチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の２本の爪３２の基部に植設されている作動軸４１に外接することで、爪部３２がガイド３３に案内されて開閉する。
【００３１】
また、バー３５は、スプリング（図５、符号４２）により、ロッド２２を押し上げる方向に付勢されており、図６に示した例では、バー３５の右端が上方に付勢され、左端が下方に付勢されている。さらに、本実施例では、ロッド２２は、シャフト２１に対して上下にのみ移動可能であり、シャフト２１と一体的に回転するように構成されて、シーソーの支点３４とロッド２２の下端との位置関係は、シャフト２１が回転、すなわちチャックユニット６ａが旋回しても一定となっている。
【００３２】
二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）は、上記の開閉機構により、ロッド２２の上下動に連動して相補的に開閉し、一方が把持状態にあれば、他方が開放状態となる。なお、上下運動をチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉運動に変換する機構はここに示した構成に限るものではない。このような機構は、例示するまでもなく、周知の技術として各種あり、ロッド２２の上下動に従動して二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）が相補的に把持状態と開放状態となるように動作するのであればよい。本発明の本質は、一つのシリンダー４の軸周りの回転運動をシャフト２１とロッド２２の上下運動、チャックユニット６ａの旋回運動、チャック部３１の開閉運動に変換する構成や構造にある。
【００３３】
＝＝＝移載装置の動作＝＝＝
以上、移載装置１ａの概略構造と、各部の構成や動作については説明した。つぎに、移載装置１ａ全体としての動作について説明する。図７に、移載装置１ａによるワーク（Ｗ１，ｗ２）の移載動作の概略を示した。なお、この図では、実際の爪３２が紙面奥行き方向に開閉するのに対し、左右方向に開閉するように図示して、説明を容易にしている。
【００３４】
まず、シャフト２１とロッド２２とが基準位置を維持した状態で第１上死点Ｄｕ１にある。このとき、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の一方３１Ｒは、開放（以下、開状態）で、他方３１Ｌは把持（以下、閉）状態となっている（Ａ）。なお、初期状態では、開状態のチャック部３１Ｒの下方にワークＷ１が載置されているものとする。次いで、シャフト２１とロッド２２が円筒溝カム（１１，１２）に案内されて基準状態を維持したまま下降する（Ｂ）。
【００３５】
先に、図３に示したように、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１まで下降すると、その第１下死点Ｄｄ１の停留期間Δｔ２の途中でロッド２２がさらに下降し第２下死点Ｄｄ２に至る。すなわち、シャフト２１に対するロッド２２の下端位置が基準位置から上記Δｄだけ下方に位置した状態（下降状態）となり、図６に示したチャック部開閉機構により、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の状態が入れ替わる。それによって、開状態のチャッ
ク部３１Ｒが閉状態となりワークＷ１が把持される（Ｃ）。そして、ロッド２２が下降状態を維持したままシャフト２１とともに上昇する（Ｄ）。また、溝カム５２とラック・アンド・ピニオン（５４，２３）とに案内されてシャフトが１８０゜回転する。すなわち、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が維持されたままチャックユニット６ａが１８０゜旋回する（Ｅ）。
【００３６】
そして、シャフト２１とロッド２２がそれぞれに対応する円筒溝カム（１１，１２）に案内されて下降する。シャフト２１は第１下死点Ｄｄ１まで下降し、それに同期してロッドが第２下死点Ｄｄ２に至る。このとき、ロッド２２は下降状態を維持して、ワークＷ１が把持されたままとなっている（Ｆ）。
【００３７】
ロッド２２はシャフト２１が第１下死点Ｄｄ１に停留している途中で基準位置に復帰し、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が再度入れ替わる。それによって、把持していたワークＷ１が開放されて当初の位置からシャフト２１に対して対称となる位置にワークＷ１が載置されて、移載動作が完了する（Ｇ）。そして、シャフト２１とロッド２２が基準位置を維持したまま上昇し第１の上死点Ｄｕ１に至り、１周期目の移載動作が完了する（Ｈ）。
【００３８】
２周期目は、図７（Ｅ）に示したように、開状態にあるチャック３１Ｌの下方にワークＷ２があれば、チャックユニット６ａが下降し（Ｆ）、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が入れ替わる際（Ｇ）に、閉状態に入れ替わったチャック部３１Ｌで再度ワークＷ２が把持される。なお、２周期目では、ロッド２２が基準状態にあるときのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態でワーク（Ｗ１，Ｗ２）を把持することになる。そして、（Ｃ）〜（Ｇ）の動作と同様の移載動作を繰り返すことになる。
【００３９】
このように、移載装置１ａは、ワーク（Ｗ１，Ｗ２）の把持と開放動作を同時に行いながらワーク（Ｗ１，Ｗ２）を連続的に移載することができるようになっている。例えば、図７において、紙面奥行き方向に搬送するライン（Ｌ１，Ｌ２）を二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の位置関係に対応させて左右に設置し、右の搬送ラインＬ１にてワーク（Ｗ１，Ｗ２）を順次搬送していき、左の搬送ラインＬ２に移載していくような動作を連続的、かつ高速で行える。
【００４０】
移載装置１ａは、シリンダー４を回転させるためのモーター５のみを駆動源として、リフト動作と旋回動作とワーク（Ｗ１，Ｗ２）の把持と開放動作のすべてを行うことができる。そのため、移載装置１ａは小型軽量化に適しており、また、安価に提供することができる。さらに、駆動源が一つであるため、複数の駆動源を同期制御する必要が無く、高速動作が可能である。１周期分の動作でワークの（Ｗ１，Ｗ２）把持と開放を同時に行えることも移載作業の高速化に寄与する。また、チャックユニット６ａやチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）などの全ての可動機構が、回転する一つのシリンダー４を動力源として動作する極めて簡素な構造となっており、故障する可能性が少ない。したがって、ランニングコストを低減させることもできる。
【００４１】
＝＝＝第２の実施例＝＝＝
第１の実施例における移載装置１ａは、移載前後でワークの上下関係が維持されている。しかし、製品の生産現場などでは、移載前後でワークの天地を反転させる必要があるかもしれない。例えば、移載動作に続いて、ワークの下面に他の部品を取り付けるような後工程がある場合では、移載後のワークを別の機械や人の手によって天地を反転させてワークの下面を上方に向けてから後工程に移行することになる。そこで、第２の実施例では、ワークの天地を反転させながら、移載動作を行うことができる移載装置を挙げる。
【００４２】
図８に第２の実施例における移載装置１ｂの概略構造図を示した。第２の実施例における移載装置１ｂは、第１の実施例の移載装置１ａに対し、チャックユニット６ｂの構造のみが異なっている。図９にそのチャックユニット６ｂの拡大図を示した。チャック部３１は、第１の実施例と同様に、チャックユニット６ｂの側方に取り付けられているが、その爪３２の先端が下方ではなく、シャフト２１を中心として対称となるように、水平方向外側に向かっている。また、チャック部３１は、水平方向に延長する軸周り（図中、矢印１０１）に回転可能で、それによって、把持したワークの天地を反転させることができるようになっている。
【００４３】
図１０に第２の実施例におけるチャック部開閉機構の概略図を示した。当該図においても、説明を容易にするために、各部材の形状や部材間の連結構造などを簡略化して示している。図１０の（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、ロッド２２が基準位置、および基準位置より距離Δｄだけ下方に移動したときの状態を示している。第２の実施例におけるチャック部開閉機構は、ロッド２２の上下運動に連動する点では第１の実施例と同様である。しかし、第２の実施例では、ロッド２２の上下運動を水平方向への運動に変換し、その水平方向への運動を爪３２の開閉運動にさらに変換している。
【００４４】
具体的には、支点４３を中心に回動可能なＬ字型のリンク部材（以下、Ｌ字部材）４４の一方の端部にロッド２２の下端４５が連結され、ロッド２２の上下動がＬ字部材４４のＬ字の他端（先端）４６にて水平方向への運動に変換され、このＬ字部材４４の先端４６における水平方向の運動が、チャックユニット６ｂ内を水平方向に横断する棒状部材４７に伝達される。
【００４５】
棒状部材４７の両端には、第１の実施例と同様な構成によって２本の爪３２が開閉するチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）が配置されている。この図では、棒状部材４７の両端に、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の入力軸３６の端部が接触している。そして、ロッド２２が基準位置にあるときは、棒状部材４７が相対的に図中右寄りの位置となり、図中右のチャック部３１Ｒが開状態となり、左のチャック部３１Ｌが閉状態となる（Ａ）。ロッド２２が基準位置よりさらにΔｄの距離だけ下降すると、棒状部材４７が左方に移動し、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が入れ替わる（Ｂ）。また、ロッド２２が基準位置にあるときのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が維持されるように、棒状部材４７は、スプリングによって左右いずれかの方向に付勢されている。この例では、ロッド２２を押し上げるように、右側へ付勢されている。
【００４６】
また、第２の実施例における移載装置１ｂは、ワークを移載する際に移載元と移載先では、ワークの天地が逆転するようにチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）が水平方向を軸として反転するようになっている。図１１（Ａ）にこのワークを反転させるための機構（チャック部反転機構）の一構成例を簡略化して示した。チャック部反転機構は、シャフト２１を貫通させつつ、シャフト２１に対して相対的に回転可能なかさ歯車７０と、このかさ歯車７０に歯合するギアを主体として構成されている。ここに示した例では、かさ歯車（固定かさ歯車）７０は、シャフト２１の上下動にのみ従動しつつ、ロッド２２の上下運動やチャックユニット６ｂの旋回運動に従動しないように固定されている。一方、チャックユニット６ｂは、固定かさ歯車７０に直交して歯合するかさ歯車（回転かさ歯車）７１を内蔵し、チャックユニット６ｂがシャフト２１の回転によって旋回すると、この回転かさ歯車７１が固定かさ歯車７０に歯合し、固定かさ歯車７０の周りを公転しながら自転する。すなわち、シャフト２１周りの回転運動が、水平方向に延長する軸周りの回転運動に変換される。そして、その水平方向の軸周りの回転運動をチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）に伝達することで、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）が反転する。
【００４７】
図１１（Ａ）に示したチャック部反転機構は、説明を容易にするために、単純化された構成であり、図８や９に示したピックアップユニット６ｂに採用された機構とはその構成が異なっている。そして、この図１１に示した例では、回転かさ歯車７１の自転軸をチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の入力軸３６とし、固定かさ歯車７０と回転かさ歯車７１のギア比を１：１としている。それによって、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の入力軸３６がチャックユニット６ａの旋回運動に従動して回転する。そして、チャックユニット６ａがシャフト周りに１８０゜旋回すると、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）が水平方向に延長する軸周りに半回転する。すなわち、反転する。
【００４８】
もちろん、固定かさ歯車７０と回転かさ歯車７１を用いずに、チャックユニット６ａの旋回運動をチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の反転運動に変換する機構も各種考えられるが、例示したように、固定かさ歯車７０とこれに歯合して公転しながら自転する回転かさ歯車を用いた簡素な構成とすれば、チャックユニット６ｂの軽量・小型化が容易となる。また、回転かさ歯車７１を一つ用いて一方のチャック部（３１Ｌ、または３１Ｒ）を直接反転させるととともに、その一方のチャック部（３１Ｌ、または３１Ｒ）の反転運動を他方のチャック部（３１Ｒ、または３１Ｌ）に伝達するようにしてもよい。参考までに、図１１（Ｂ）に実際に第２の実施例の移載装置１ｂに取り付けられているチャックユニット６ｂ部分の設計図面を示した。一つの回転かさ歯車７１で二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）を、そのハウジング７２ごと反転させている。
【００４９】
つぎに、第２の実施例における移載装置の移載動作について説明する。図１２に第２の実施例の移載装置１ｂにおける移載動作の概略図を示した。そして、図１２では、（Ａ）〜（Ｉ）に、図７と同様に、紙面右側の搬送路Ｌ１から左側の搬送路Ｌ２にワーク（Ｗ１，Ｗ２）を移載する過程を示した。なお、図１２（Ａ）〜（Ｉ）のそれぞれには、上下二つの図があり、上方の図は、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態を示す平面図であり、下方の図は、チャックユニット６ｂの旋回運動に伴うチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の反転動作の状態を示す側面図である。
【００５０】
まず、シャフト２１とロッド２２とが基準位置を維持した状態で第１上死点Ｄｕ１にある。このとき、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の一方３１Ｒは開状態で、他方３１Ｌは閉状態となっている（Ａ）。なお、初期状態では、開状態のチャック部３１Ｒの下方にワークＷ１が搬送路Ｌ１上に載置されているものとする。次いで、シャフト２１とロッド２２が円筒溝カム（１１，１２）に案内されて基準状態を維持したまま下降する（Ｂ）。なお、上述したように、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）は、入力軸３６周りに回転可能となっており、その回転角度は、少なくとも、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１に停留している期間Δｔ２中は、２本の爪３２が水平方向に開閉し得る状態となるように位置決めされている。
【００５１】
そして、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１まで下降した後、その第１下死点Ｄｄ１の停留期間Δｔ２の途中Ｐ１でロッド２２がさらに下降し第２下死点Ｄｄ２に至ると、図１０に示したチャック部開閉機構により、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の状態が入れ替わる。それによって、開状態のチャック部３１Ｒが閉状態となりワークＷ１が把持され（Ｃ）、次いで、ロッド２２がシャフト２１に対して下降状態を維持したままシャフト２１とともに上昇する（Ｄ）。また、シャフト２１が溝カム５２とラック・アンド・ピニオン（５４，２３）とに案内されて１８０゜回転する。すなわち、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が維持されたままチャックユニット６ａが１８０゜旋回する（Ｅ）。このとき、図１１に示したチャック部反転機構により、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）が入力軸３６周りに回転する。チャックユニットが１８０゜回転すると、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）は、それぞれ入力軸３６周りに１８０゜回転し、一方のチャック部３１Ｌで把持していたワークＷ１が当初の状態に対して天地が反転した状態で、移載先の搬送路Ｌ２の上方に移動する（Ｆ）。
【００５２】
次に、シャフト２１とロッド２２がそれぞれに対応する円筒溝カム（１１，１２）に案内されて下降すると、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１まで下降し、それに同期してロッドが第２下死点Ｄｄ２に至る。このとき、ロッド２２は下降状態を維持して、ワークＷ１が把持されたままとなっている（Ｇ）。
【００５３】
ロッド２２は、シャフト２１が第１下死点Ｄｄ１に停留している期間Δｔ２の途中Ｐ２で基準位置に復帰し、二つのチャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が再度入れ替わる。それによって、把持していたワークＷ１が開放されて当初の位置からシャフト２１に対して対称となる位置にワークＷ１が反転した状態で載置されて、移載動作が完了する（Ｈ）。そして、シャフト２１とロッド２２が基準位置を維持したまま上昇し第１の上死点Ｄｕ１に至り、１周期目の移載動作が完了する（Ｉ）。
【００５４】
２周期目は、図１２（Ｆ）に示したように、開状態にあるチャック３１Ｌの下方にワークＷ２があれば、チャックユニット６ａが下降し（Ｇ）、チャック部（３１Ｌ，３１Ｒ）の開閉状態が入れ替わる際（Ｈ）に、閉状態に入れ替わったチャック部３１Ｌで再度ワークＷ２が把持される。そして、（Ｉ）の動作を（Ｃ）の動作として、以後（Ｄ）〜（Ｇ）の動作を繰り返すことになる。
【００５５】
このように、第２の実施例における移載装置１ｂによれば、間断なくワーク（Ｗ１，Ｗ２）を移載しつつ、さらに、移載元から移載先でワーク（Ｗ１，Ｗ２）の天地を反転させることができる。それによって、移載動作の後工程において、ワーク（Ｗ１，Ｗ２）の底面を上方に向ける必要がある場合でも、その上方への反転作業を不要とし、例えば、当該移載装置１ｂを用いて製品を製造する際に、その生産コストを低減させることが可能となる。
【００５６】
＝＝＝その他の実施例＝＝＝
チャック部は、二つに限らず、ワークの把持と開放の２動作を相補的に行う二つを一組として、複数組備えていてもよい。例えば、図１３に平面図として示したチャックユニット６ｃのように、二つ一組のチャック部（３１ａ〜３１ｄ）を二組（３１１，３１２）備えさせ、一組（３１１，３１２）中の二つのチャック部（３１ａ−３１ｂ，３１ｃ−３１ｄ）をチャックユニット６ｃの回転軸を中心にして９０゜の角度をなして配置させておく。また、シリンダーが９０゜回転する毎に、シャフトやロッドが上下に往復運動するように円筒溝カム（１１，１２）を構成しておくとともに、シリンダーが９０゜回転するようにシャフトが９０゜交互に反転するように溝カム５２を構成しておく。
【００５７】
それによって、互いに１８０゜の位置となる２箇所にワークＷ１が載置されている状態（Ａ）で、各ワークＷ１を各組（３１１，３１２）の一方のチャック部（３１ａ，３１ｃ）で把持し（Ｂ）、そのままの状態で、チャックユニット６ｃを上方（紙面手前側）に移動させつつ、９０゜回転させる（Ｃ）。次いで、チャックユニットを下降させたのち、チャック部の開閉状態を切り替えて把持していたワークＷ１を開放する（Ｄ）。２周期目は、この開放動作に連動して、再度他のワークを把持したのち、（Ｂ）（Ｃ）の動作とは逆の方向に９０゜回転して同様にワークを９０゜の角度位置に移載する。このようにして、９０゜回転した位置に連続して移載することができる。もちろん、移載に際してワークＷ１の天地を反転させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
この発明は、例えば、製品の製造ラインなどにおいて、部品を他の場所に搬送する工程に採用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ａ，１ｂ 移載装置、２ 架台、３ フレーム、４ シリンダー、５ モーター、
６ａ，６ｂ，６ｃ チャックユニット、１０ アームユニット、
１１ 第１の円筒溝カム、１２ 第２の円筒溝カム、
１３，１４，５３ ローラフォロワ、２１ シャフト、２２ ロッド、
２３ ピニオンギア、３１，３１Ｌ，３１Ｒ チャック部、３２ 爪、
３５ バー、３６ 入力軸、４７ 棒状部材、５２ 溝カム、５４ ラックギア、
７０ 固定かさ歯車、７１ 回転かさ歯車、Ｌ１，Ｌ２ 搬送路、
Ｗ１，Ｗ２ ワーク、Ｄｕ１，Ｄｕ２、上死点、Ｄｄ１，Ｄｄ２ 下死点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面上の所定位置にある物体を把持して他の位置に移載する移載装置であって、
上下方向に回転軸を有する円筒状のシリンダーの側面に画成された２本の溝によって構成される、第１および第２の円筒溝カムと、
前記シリンダーの底面に画成された溝によって構成される溝カムと、
前記シリンダーを回転させるための駆動部と、
両端が開口して上下方向に延長し、当該上下方向の軸周りに回転可能であるとともに上下方向に運動が可能な中空筒状のシャフト部と、
前記シャフト部に上下両端が前記開口より突出した状態で挿入されて上下方向に運動が可能なロッド部と、
上下方向にのみ摺動可能な状態で前記シャフト部の外周に環装されるピニオンギアと、
前記ピニオンギアに歯合するラックギアと、
物体の把持と開放が可能な二つ一組のチャック部を備えて、前記シャフト部の下端に装着されるチャックユニットと、
を備え、
前記第１および第２の円筒溝カムは、それぞれ、前記シャフト部および前記ロッド部とフォロアを介して連結されて、前記シリンダーの回転に伴って、前記シャフト部および前記ロッド部を上下運動させ、
前記シャフト部および前記ロッド部は、それぞれ、第１および第２の前記円筒溝カムに案内されて、上死点に所定期間停留しつつ、当該上死点と第１の下死点までの区間を同期的に上下運動するとともに、前記シャフト部が前記第１の下死点に停留している期間中に前記ロッド部が当該第１の下死点より下方の第２の下死点まで運動し、
前記溝カムは、前記ラックギアとフォロアを介して連結されて、前記シリンダーの回転に伴って、当該ラックギアを前後に反転運動させるととともに、少なくとも前記第１の下死点の停留期間では、前記ラックギアを反転位置にて停留させ、
前記ピニオンギアは、前記ラックギアの運動に伴って、前記シャフト部を交互に反転させながら回転運動させるとともに、上下位置が固定された状態で、前記シャフト部に対して相対的に上下方向に摺動し、
前記チャックユニットは、前記シャフト部とともに同じ軸周りに回転しながら上下方向に運動し、
前記二つ一組のチャック部は、前記ロッド部の下端とリンク機構を介して接続されて、当該ロッド部が前記第２の下死点に至ったときに、一方の前記チャック部が把持状態から開放状態となり、他方が開放状態から把持状態となるとともに、前記上死点と前記第１の下死点までの区間では状態を維持する、
ことを特徴とする移載装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記チャックユニットが前記シャフトとともに回転するのに従動して、前記チャック部を水平方向に延長する軸周りに回転させるチャック部反転機構を備え、
前記二つ一組のチャック部は、それぞれ、開閉する２本の爪部によって物体の把持と開放を行うとともに、チャックユニットの回転軸に対して水平方向に対称となる位置に配置され、
前記二つ一組のチャック部の各組における２本の爪部は、前記第１の下死点での停留期間中に、前記シャフトの延長方向を法線方向とした水平面内で開閉するように位置決めされて、
面上の所定位置にある物体を把持して他の位置に天地を反転させた状態で移載する、
ことを特徴とする移載装置。
【請求項３】
請求項２において、前記チャック部反転機構は、前記シャフト部の上下運動に従動しつつ、当該シャフト部に対して相対的に回転可能に環装されるように所定の位置に固定された第１のかさ歯車と、当該第１のかさ歯車に歯合する第２の傘歯車とを備え、当該第２のかさ歯車が前記チャックユニットの旋回に伴って前記第１のかさ歯車の周りを公転しながら自転し、前記チャック部が当該自転に従動して回転することを特徴とする移載装置。
【請求項１】
面上の所定位置にある物体を把持して他の位置に移載する移載装置であって、
上下方向に回転軸を有する円筒状のシリンダーの側面に画成された２本の溝によって構成される、第１および第２の円筒溝カムと、
前記シリンダーの底面に画成された溝によって構成される溝カムと、
前記シリンダーを回転させるための駆動部と、
両端が開口して上下方向に延長し、当該上下方向の軸周りに回転可能であるとともに上下方向に運動が可能な中空筒状のシャフト部と、
前記シャフト部に上下両端が前記開口より突出した状態で挿入されて上下方向に運動が可能なロッド部と、
上下方向にのみ摺動可能な状態で前記シャフト部の外周に環装されるピニオンギアと、
前記ピニオンギアに歯合するラックギアと、
物体の把持と開放が可能な二つ一組のチャック部を備えて、前記シャフト部の下端に装着されるチャックユニットと、
を備え、
前記第１および第２の円筒溝カムは、それぞれ、前記シャフト部および前記ロッド部とフォロアを介して連結されて、前記シリンダーの回転に伴って、前記シャフト部および前記ロッド部を上下運動させ、
前記シャフト部および前記ロッド部は、それぞれ、第１および第２の前記円筒溝カムに案内されて、上死点に所定期間停留しつつ、当該上死点と第１の下死点までの区間を同期的に上下運動するとともに、前記シャフト部が前記第１の下死点に停留している期間中に前記ロッド部が当該第１の下死点より下方の第２の下死点まで運動し、
前記溝カムは、前記ラックギアとフォロアを介して連結されて、前記シリンダーの回転に伴って、当該ラックギアを前後に反転運動させるととともに、少なくとも前記第１の下死点の停留期間では、前記ラックギアを反転位置にて停留させ、
前記ピニオンギアは、前記ラックギアの運動に伴って、前記シャフト部を交互に反転させながら回転運動させるとともに、上下位置が固定された状態で、前記シャフト部に対して相対的に上下方向に摺動し、
前記チャックユニットは、前記シャフト部とともに同じ軸周りに回転しながら上下方向に運動し、
前記二つ一組のチャック部は、前記ロッド部の下端とリンク機構を介して接続されて、当該ロッド部が前記第２の下死点に至ったときに、一方の前記チャック部が把持状態から開放状態となり、他方が開放状態から把持状態となるとともに、前記上死点と前記第１の下死点までの区間では状態を維持する、
ことを特徴とする移載装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記チャックユニットが前記シャフトとともに回転するのに従動して、前記チャック部を水平方向に延長する軸周りに回転させるチャック部反転機構を備え、
前記二つ一組のチャック部は、それぞれ、開閉する２本の爪部によって物体の把持と開放を行うとともに、チャックユニットの回転軸に対して水平方向に対称となる位置に配置され、
前記二つ一組のチャック部の各組における２本の爪部は、前記第１の下死点での停留期間中に、前記シャフトの延長方向を法線方向とした水平面内で開閉するように位置決めされて、
面上の所定位置にある物体を把持して他の位置に天地を反転させた状態で移載する、
ことを特徴とする移載装置。
【請求項３】
請求項２において、前記チャック部反転機構は、前記シャフト部の上下運動に従動しつつ、当該シャフト部に対して相対的に回転可能に環装されるように所定の位置に固定された第１のかさ歯車と、当該第１のかさ歯車に歯合する第２の傘歯車とを備え、当該第２のかさ歯車が前記チャックユニットの旋回に伴って前記第１のかさ歯車の周りを公転しながら自転し、前記チャック部が当該自転に従動して回転することを特徴とする移載装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１５６６２１（Ｐ２０１１−１５６６２１Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０５０６（Ｐ２０１０−２０５０６）
【出願日】平成２２年２月１日（２０１０．２．１）
【出願人】（５９２１２９７７４）株式会社ＦＤＫエンジニアリング (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１日（２０１０．２．１）
【出願人】（５９２１２９７７４）株式会社ＦＤＫエンジニアリング (11)
【Ｆターム（参考）】
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