专利名称：机械手装置以及多关节机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及压铸(die casting)气缸体中的缸套(liner)的镶嵌成形中所使用的机械手装置与使用该机械手装置的多关节机器人。
背景技术：
以往以来，在通过铝等的压铸成形对发动机的气缸体进行成形的情况下，多采用以在设置于可变模具的圆柱状的多个气缸砂芯上外插了多个圆筒状的套筒(缸套)的状态进行成形的镶嵌成形方法，在该镶嵌成形方法中，在向各气缸砂芯插入缸套的作业中，使用并列设置有夹具单元的机械手装置(专利文献1)，所述夹具单元以与各气缸相对应的间距保持缸套。将该机械手装置安装于多关节机器人的臂，进行缸套的向各气缸砂芯的外插。专利文献1 特许第3405435号公报然而，在这样的作业机器人用机械手装置中，在制造步骤中变更为与气缸砂芯的直径相对应的缸套直径的情况下，需要进行设备的设定变更作业和设定变更转换后的调整，花费时间和劳力。
发明内容
因此，本发明提供即使变更缸套直径、也不需要进行设备的设定变更作业和设定变更转换后的调整等便能够简单地进行变更的机械手装置以及多关节机器人。为了达成上述目的，技术方案1所记载的发明是一种机械手装置，是在机械手主体以预定的间距并列设置有多个能够插入并保持筒状的缸套的夹具单元的机械手装置，其特征在于在所述夹具单元设置有能够相对于所述缸套的插入保持位置向所述缸套的半径方向移动、并通过向所述缸套中心侧的移动而从外侧夹紧所述缸套的端部的多个滑动体， 所述滑动体中的与所述缸套的端部抵接的抵接部位为包括与所述缸套的端部外周面抵接的第一抵接部和与所述缸套的轴方向端面抵接的第二抵接部的阶梯部形状。技术方案2所记载的发明，在技术方案1所记载的发明以外，在所述滑动体的所述抵接部位突出设置有与所述缸套的轴心线平行的突起，在该突起的在所述缸套的夹紧侧的端面突出设置有直径比该端面小的圆形凸部，从而形成所述圆形凸部的外周面成为所述第一抵接部而所述突起的所述端面成为所述第二抵接部的阶梯部形状。技术方案3所记载的发明，在技术方案2所记载的发明以外，在所述缸套的直径方向上相对配置有一对所述滑动体，在所述缸套的连接方向上并列设置有一对各所述滑动体的所述突起。技术方案4所记载的发明是一种多关节机器人，其中，在臂的顶端安装有技术方案1至3的任意一项所述的机械手装置。根据技术方案1以及4所记载的发明，即使变更缸套外径，也不需要进行设备的设定变更作业和设定变更转换后的调整作业便能够简单地进行变更。因此，制造步骤短时间停止即可，能够使其立即复原。另外，构造简单，所以安装也容易。另外，在缸套的夹紧状态下滑动体不会向缸套的内径侧鼓出，所以在将缸套插入气缸砂芯时滑动体不会与气缸砂芯干涉。根据技术方案2所记载的发明，通过圆形凸部的采用，即使缸套的直径变化了也能够可靠地夹紧其外周面。根据技术方案3所记载的发明，夹紧的可靠性提高。
图1是表示机械手装置的整体结构的说明图。图2是表示机械手装置的滑动机构以及定位机构的说明图。图3是表示夹具单元的整体结构的说明图。图4是表示夹具单元的说明图。图5是表示将缸套向气缸砂芯插入的步骤的说明图。符号说明1...机械手装置，2...机械手主体，3...臂，4...多关节机器人，5...缸套， 10...滑动机构，11...轨道，12...滑块，15...定位机构，16...螺纹部，17...滚珠螺杆， 18...螺母部，23...马达，24、25...连结部，26...滑轮，27...带，28...滑轮，30...接
合板，31...夹具单元，32...基板，33...滑动台，34...滑动板，35...夹紧部(clamp)， 35a...圆形凸部，36...导向轴，37...气缸，38...基部，39...缸套镶嵌机械手，40...推杆，41...定位构件，54...柔性联轴器
具体实施例方式以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。首先最开始，本发明的机械手装置1如图1所示，在机械手主体2的侧面向左右方向(图1的从右下向左上方向)直线状地并列设置有能够分别插入并保持筒状的缸套5的多个(在这里是4个)夹具单元31。此外，在机械手主体2的侧面设置有设置得能够使各夹具单元31向左右方向进行直线移动的滑动机构10和将夹具单元31定位于预定的位置的定位机构15。该机械手装置1经由互相的安装部20、21安装于多关节机器人4的臂3的顶端。定位机构15与滑动机构10，是为了能够与每个车种的气缸即缸套5的间距的不同相对应，而将夹具单元31的缸套镶嵌机械手39之间的间距在80 IOOmm的范围内变更为任意的位置的机构。其中，滑动机构10如图2所示，包括在机械手主体2的侧面的上下平行地配置的
一对轨道11和能够沿着各轨道11左右移动的4个滑块12、12.......在该上下的轨道11、
11之间在上下成对的滑块12、12 (在图2中对成对的滑块12标注A、B、C、D的符号。下面，
对于其他的构成部分也在区别时标注A、B......的符号。)之间分别架设有接合板30A
D，在各接合板30A D配置有夹具单元31A D。其次，定位机构15具备在轨道11、11之间在机械手主体2的侧面与轨道11平行地被支撑的一对滚珠螺杆17、17。各滚珠螺杆17具有以其左右方向的中心为界互相反向的螺纹部16A、16B，使一对螺母部18、18分别螺合于该螺纹部16A、16B。在此上侧的滚珠螺杆17B的螺母部18B、18C在上下方向上与中心侧的滑块12B、12C并列而分别连结于内侧的接合板30B、30C，下侧的滚珠螺杆17A的螺母部18A、18D在上下方向上与外侧的滑块12A、12D 并列而分别连结于外侧的接合板30A、30D。在此，在设置于臂3的顶端的连结板22设置有马达23，该马达23在机械手装置1 的安装状态下输出轴与下侧的滚珠螺杆17A相对，在马达23的输出轴与滚珠螺杆17A的端部，设置有在机械手装置1的安装状态下互相连结的连结部对、25，从而能够将输出轴的旋转传递到滚珠螺杆17A。另一方面，在滚珠螺杆17A、17B中的与连结板22相反一侧的端部，分别一体设置有滑轮沈、28，在两滑轮沈、观之间张紧设置有带27。该滑轮沈、观在此以使得变速比为 1 3的方式进行设定。而且，夹具单元31如图3所示，具备安装于接合板30的前面的上下方向的基部 38 ；在基部38的前方平行地配置的上下方向的基板32 ；在基板32的前面上下对称地设置的一对滑动台33、33 ；和在各滑动台33的前面设置成能够通过未图示的气缸向上下方向滑动的滑动板；34。此外，在基部38的上下方向的中央突出设置有向气缸砂芯插入并进行定位的缸套镶嵌机械手39，基板32能够通过设置在其与机械手主体2之间的气缸37而向前后进行移动。另外，在基板32的后面上下设置有将其向基部38导向的导向轴36、36。该滑动板 32是本发明的滑动体。其中，缸套镶嵌机械手39能够伴随着基板32的后退而贯通基板32的中央相对地向前方突出。在各夹具单元31内，在上下相对的滑动板34、34的互相的端部向前方突出设置有一对夹紧部35、35，该一对夹紧部35、35的顶端凸部与缸套5的周缘抵接而夹持缸套 5。该夹紧部35是横截面为正方形的突起，在其前面突出设置有直径比横截面形状小的圆形凸部35a。通过该圆形凸部35a，在夹紧部35的顶端形成有阶梯部形状。另外，缸套镶嵌机械手39如特许第340M35号所记载的那样，在长度方向上以预
定的间隔设置有多个从轴心线朝向外周方向突出设置的推杆40、40......，通过供给空气
使该推杆40、40……突出，从内侧挤压并保持套筒(缸套)。接着，从保持着缸套的状态将剖面为“ 二 ”形状的顶端插入至与气缸砂芯的内部嵌合的位置，使气缸砂芯的轴心线与缸套的轴心线一致。 接着，关于间距的变更进行说明。首先，对于设置在机械手载置台上的机械手装置1，多关节机器人4的臂3动作而使安装部20、21之间连结。与该连结同时，连结部M、25彼此嵌合而将马达23的输出轴与滚珠螺杆17A连结。另外，在机械手装置1的固定状态下，设置于机械手主体2的未图示的气缸的活塞突出，设置于活塞顶端的锁定销与一个缸套镶嵌机械手39的后面嵌合而锁定各夹具单元31的滑动即滚珠螺杆17A、B的旋转。在马达23的输出轴与滚珠螺杆17A的连结后，活塞后退而解除由锁定销进行的锁定。在这样在臂3上安装有机械手装置1的状态下，通过马达23驱动，从而从安装于马达23的输出轴的连结部M向与该连结部M嵌合的连结部25传递动力。然后，通过安装于连结部25的柔性联轴器M进行偏心调整，并且将旋转力向滚珠螺杆17A传递。通过滚珠螺杆17A的旋转，使得滑轮沈旋转，由此滑轮28也随其旋转，使滚珠螺杆17B旋转。此时，由于滚珠螺杆17A旋转，使得螺合于滚珠螺杆17A的螺纹部16A、16B的一对螺母部18A、18D向相反方向进行直线移动，所以经由接合板30A、30D安装的夹具单元31A、 31D也向相反方向进行直线移动。另一方面，由于滚珠螺杆17B旋转，使得螺合于滚珠螺杆 17B的螺纹部16A、16B的一对螺母部18B、18C也向相反方向进行直线移动，所以经由接合板 30B、30C安装的夹具单元31B、31C也向相反方向进行直线移动。但是，滚珠螺杆17A、B的旋转速度通过滑轮沈、观之间的变速比而被设定为 1 3，所以相对于内侧的夹具单元31B、31C的移动距离，外侧的夹具单元31A、31D将同时滑动3倍的距离。由此，各夹具单元31能够以均等的间距向相反方向进行直线移动。接着，关于夹持缸套5、向气缸砂芯进行外插的步骤进行说明。首先最开始，在臂3上安装了机械手装置1的多关节机器人4使臂3移动至缸套
5、5......并列的位置。然后，如图5(a)所示，使气缸37收缩而将从夹具单元31突出的缸
套镶嵌机械手39插入至使得缸套5的周缘部与定位构件41、41......抵接的位置。此时，
通过向缸套镶嵌机械手39内供给空气使推杆40、40......突出，从而挤压缸套5内周面。然后，如图5(b)所示，在基板32上上下安装的滑动板34、34同时向缸套5同时前进。于是，安装在各滑动板34上的夹紧部35、35的圆形凸部35a的外周面(第一抵接部) 通过与缸套5的外周缘抵接而从上下夹持缸套5的周缘，缸套5的轴方向的端面(第二抵接部)与夹紧部35的端面抵接。这样，在夹具单元31中，滑动板34、34同时向缸套5滑动，所以即使在变更为外径不同的缸套的情况下，不改变预先设定的缸套的夹持位置，通过滑动量来调整外径的不同， 所以只要是处于该滑动的范围内的便能够夹持。接着，在使机械手装置1移动至气缸砂芯的位置而将缸套5定位在气缸砂芯的前方后，如果将缸套插入机械手39内部的空气进行排气，则缸套5内周面从推杆40、
40......的挤压下解放。然后，如图5 (c)所示，如果在通过夹紧部35、35夹持缸套5的状
态下使气缸37伸长，则缸套镶嵌机械手39不动而基板32前进，使夹紧部35、35所保持的缸套5前进。由此，将缸套5外插于气缸砂芯。此时，在缸套5的端部，夹紧部35的圆形凸部与其外周面抵接，夹紧部35不向轴心侧突出，所以夹紧部35不与气缸砂芯干涉。在这样缸套5被外插后，上下安装的滑动板34、34向原点后退，从夹持缸套5的状态解放后，臂3从气缸砂芯的插入位置移动至新的缸套5、5......并列的位置。接着，气缸37缩短到图5(d)所示的状态，缸套镶嵌机械手39与基板32相比向前方突出。接着，在图5(a)所示的状态下，将缸套镶嵌机械手39插入至使得新的缸套5的周
缘与定位构件41、41......抵接的位置后，通过推杆40、40......突出而挤压新的缸套5
内周面。如上所述，本发明的机械手装置1，是在机械手主体2以预定的间距并列设置有多个能够插入并保持筒状的缸套5的夹具单元31的机械手装置，其中在夹具单元31设置有能够相对于缸套5的插入保持位置向缸套5的半径方向移动、并通过向缸套中心侧的移动而从外侧夹紧缸套5的端部的多个滑动板34，该滑动板34中的与缸套5的端部抵接的抵接部位为包括与缸套5的端部外周面抵接的夹紧部35和与缸套5的轴方向端面抵接的圆形凸部35a的阶梯部形状。
其结果，即使变更缸套外径，也不需要进行设备的设定变更作业和设定变更转换后的调整等，能够简单地进行变更。由此，制造步骤短时间停止即可，能够使其立即复原。另外，构造简单，所以安装也容易。另外，在缸套的夹紧状态下滑动板34不会向缸套5的内径侧鼓出，所以在将缸套5插入气缸砂芯时滑动板34不与气缸砂芯干涉。而且，在滑动板34的抵接部位突出设置有与缸套5的轴心线平行的夹紧部35，在该夹紧部35中的缸套5的夹紧侧的端面突出设置有直径比端面小的圆形凸部35a，从而形成阶梯部形状，该圆形凸部35a的外周面成为第一抵接部，缸套5的端面成为第二抵接部。其结果，通过圆形凸部3 的采用，即使缸套5的直径变化也能够可靠地夹紧其外周面。另外，在缸套5的直径方向上相对配置有一对滑动板34、34，在缸套5的连接方向上并列设置有一对各延期滑动板34的夹紧部35。其结果，夹紧部的可信性提高。另外，设为在臂3的顶端安装有机械手装置1而成的多关节机器人4。其结果，不需要进行设备的设定变更作业和调整，所以即使在变更了缸套外径的情况下，也不需要进行设备的设定变更作业和设定变更转换后的调整，所以制造步骤短时间停止即可，能够使其立即复原。另外，构造简单，所以安装也容易，加之，不需要进行设定变更作业，所以部件个数少，能够低价地进行制作，有助于成本削减。另外，本发明的机械手装置1以及多关节机器人4的结构完全不限定于上述的实施方式，如果是在变更了间距的情况下也不需要进行设备的设定变更作业和设定变更转换后的调整便能够在短时间内使制造步骤的停止结束并复原的结构，则能够在不脱离本发明的宗旨的范围内根据需要适当进行变更。例如，对于夹具单元31而言，除了滑动台33外，如果是安装于滑动板34的夹紧部 35,35的顶端凸部从上下同时抵接于缸套5周缘而在预先设定的位置夹持缸套5周缘的结构，则可以使用马达等，能够适当进行变更。另外，缸套5的夹持并不是一定要通过夹紧部5、5的圆形凸部来夹持其周缘，如果是防止夹紧部35向缸套5内径鼓出、并且在将缸套镶嵌机械手39从缸套5中拉出后在预先设定的位置夹持缸套5周缘的结构，则能够适当进行变更。进而，在所述实施方式中通过具备4个夹具单元的机械手装置进行了说明，但能够根据气缸体的形态(气缸的个数)适当地进行增减。在此情况下，只要与增减后的夹具单元相对应地变更变速比即可。当然作为变速传递单元并不限定于滑轮和带，也能够采用齿轮和/或辊子。
权利要求
1.一种机械手装置，是在机械手主体以预定的间距并列设置有多个能够插入并保持筒状的缸套的夹具单元的机械手装置，其特征在于在所述夹具单元设置有多个滑动体，该多个滑动体能够相对于所述缸套的插入保持位置向所述缸套的半径方向移动，并通过向所述缸套中心侧的移动而从外侧夹紧所述缸套的端部，所述滑动体中的与所述缸套的端部抵接的抵接部位为包括与所述缸套的端部外周面抵接的第一抵接部和与所述缸套的轴方向端面抵接的第二抵接部的阶梯部形状。
2.如权利要求1所述的机械手装置，其特征在于在所述滑动板的所述抵接部位突出设置有与所述缸套的轴心线平行的突起，在该突起的在所述缸套的夹紧侧的端面突出设置有直径比该端面小的圆形凸部，从而形成所述圆形凸部的外周面成为所述第一抵接部而所述突起的所述端面成为所述第二抵接部的阶梯部形状。
3.如权利要求2所述的机械手装置，其特征在于在所述缸套的直径方向上相对配置有一对所述滑动体，在所述缸套的连接方向上并列设置有一对各所述滑动体的所述突起。
4.一种多关节机器人，其中，在臂的顶端安装有权利要求1至3的任意一项所述的机械手装置。
全文摘要
本发明提供即使变更缸套直径、也不需要进行设备的设定变更作业和设定变更转换后的调整等便能够简单地进行变更的机械手装置以及多关节机器人。在机械手主体(2)以预定的间距并列设置有多个能够插入并保持筒状的缸套(5)的夹具单元(31)的机械手装置，其中在夹具单元(31)设置有能够相对于缸套(5)的插入保持位置向缸套(5)的半径方向移动、并通过向缸套中心侧的移动而从外侧夹紧缸套(5)的端部的多个滑动板(34)，该滑动板(34)中的与缸套(5)的端部抵接的抵接部位为包括与缸套(5)的端部外周面抵接的夹紧部(35)和与缸套(5)的轴方向端面抵接的圆形凸部(35a)的阶梯部形状。
文档编号B25J9/08GK102275160SQ20111015857
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月13日 优先权日2010年6月14日
发明者前田幸雄, 奥村胜利, 福田幸生 申请人:丰田自动车株式会社, 株式会社丰电子工业