JP2005200180A - 自動作業用グリップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】グリッパーで挟持する被対象物（例えば、ペットボトル）の太さが相違する場合でも、適正な挟持力で被対象物をグリップすることができる自動搬送装置を提供する。
【解決手段】左右対称に接離するように、一対のグリップアームを、それぞれ、回動自在に搬送ホイール上に等ピッチで軸支しており、前記グリップアームの回動軸に、摩擦伝動部材を介して、グリップ制御の駆動軸側から回転力を伝達する構成であって、前記搬送ホイールの回転で、前記駆動軸に設けたカムフォローを固定台に設けたカムでガイドして、前記駆動軸を往復回動することで、前記グリップアームの回動軸を回動する自動搬送装置において、前記回動軸に回動力を伝達するため、ばね部材を介して、前記駆動軸に設けた伝動ホイールに対する前記摩擦伝動部材の接触圧を調整する調整手段を、前記駆動軸側に設けている。
【選択図】図４

Description

本発明は、主として、自動化された作業環境において、大きさの異なる種々の被挟持物（特に、径の異なるボトル類などの容器）を取り扱う自動作業用グリップ装置に関するものである。

従来、自動化設備又は省力化設備において、コンベア等により搬送されてきた容器（プラスチック・ボトルなど）を、充填機に対応したロータリ式の搬送テーブルに繰り入れ、繰り出しするために、自動化設備又は省力化設備として、把持機能付きの受渡しホイールが採用されている。このホイールは、その周縁部に等間隔で、グリッパーが装備してあって、必要な区間で、前記容器を把持する機能を備えている。また、このグリッパーを、カム溝などの構成要素により、開閉操作する機構も装備されている。
特開平０８−１６９４９３号公報（３頁、図３） 特開平１１−１９８９９２号公報（２頁、図３）

しかしながら、これらのグリップ装置では、被挟持物が、所謂、ペットボトルなどの柔軟な容器の場合、カム溝〜グリッパーは機械的に結合されており、機械構造的であり、容器の寸法バラツキに拘らず、確実に容器を把持するために、掴み代を確保すると、容器を潰してしまう畏れがある。また、容器を潰さないように、掴み代を極少にすると、容器の寸法バラツキで、容器の把持ができない場合が生じる。

そこで、容器の寸法バラツキがあっても、設定した把持力で容器を確実に把持するために、把持機構の駆動伝達部に摩擦板を設け、この押し付け力を、シムの挟込みによって実現する方法が採られている。この場合の問題点は、工具を用いて、シムの枚数を増減する都度、前記駆動伝動部を分解・組付けする面倒があり、また、シムも余剰分を用意して置く必要がある。また、この調整作業には、経験と熟練が必要となる。

また、充填機などの機械本体側とグリップ装置との間での容器の受渡しは、両者の接続基点で行われる必要があるので、理想的には、その両者の接続点に容器が達した瞬間に、グリップ装置の把持、解除が達成されることが必要である。しかし、従来のグリップ装置の開閉タイミングは、タイミング制御のためのカムが一体物で構成されているため、容器の両者の接続点での調整が不可能であった。

即ち、カム板を、そのエンドレスなカム溝の中心で回動させ、「閉」タイミングを合せると、「開」のタイミングがずれるので、「開」タイミングを変更しないで、「閉」タイミングを調整することが不可能である（その逆も、また、同様である）。

本発明は、上記事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、グリッパーで挟持する被対象物（例えば、ペットボトル）の太さが相違する場合でも、適正な挟持力で被対象物をグリップすることができ、しかも、グリップ終了タイミングを変えることなく、グリップ開始タイミングを変更できるエンドレス・カムおよびそのタイミング調整手段を提供することである。

このため、本発明における自動作業用グリップ装置は、被挟持物を挟持するため、搬送ホイールの周縁に所定ピッチで配設した載置台の中心に対して、左右対称に接離するように、一対のグリップアームを、それぞれ、回動自在に前記搬送ホイール上に軸支しており、前記搬送ホイールの回転中心の周りで、前記載置台と共に移動すると共に、前記グリップアームの回動軸に、摩擦伝動部材を介して、グリップ制御の駆動軸側から回転力を伝達する構成であって、前記搬送ホイールの回転で、前記駆動軸に設けたカムフォローを固定台に設けたカムでガイドして、前記駆動軸を往復回動することで、前記グリップアームの回動軸を回動する自動搬送装置において、前記回動軸に回動力を伝達するため、ばね部材を介して、前記駆動軸に設けた伝動ホイールに対する前記摩擦伝動部材の接触圧を調整する調整手段を、前記駆動軸側に設けたことを特徴とする。

この場合、前記伝動ホイールは、その好ましい実施の形態として、前記駆動軸に、軸方向に前記摩擦伝動部材を介して支持された状態で、回転自在に嵌合しており、前記駆動軸には、前記摩擦伝動部材を軸方向に弾圧するように、前記ばね部材が設けられ、また、前記調整手段は、前記ばね部材を軸方向に押圧調整するように、前記駆動軸に螺動自在に螺合する調整ナットで構成されているのがよい。

また、前記カムは、固定台に固定された扇形固定カムと、前記搬送ホイールの回転中心の周りで回動調節される扇形可動カムとから構成され、前記グリップアームの挟持開始動作位置を、前記回動調節で実現するように前記扇形可動カムを操作するタイミング調整手段を装備していることを特徴とする。

この場合、前記カムは、前記固定カムおよび可動カムに、それぞれ形成したカム溝を連続するための誘導カム板を一方のカムに装備していることが好ましい。

このような構成では、前記グリップアームの回動軸に回動力を伝達するため、ばね部材を介して、前記駆動軸に設けた伝動ホイールに対する前記摩擦伝動部材の接触圧を調整する調整手段を、前記駆動軸側に設けたので、グリッパーで挟持する被対象物（例えば、ペットボトル）の太さが相違する場合でも、適正な挟持力で被対象物をグリップすることができ、しかも、前記カムが、固定台に固定された扇形固定カムと、前記搬送ホイールの回転中心の周りで回動調節される扇形可動カムとから構成され、前記グリップアームの挟持開始動作位置を、前記回動調節で実現するように前記扇形可動カムを操作するタイミング調整手段を装備しているので、グリップ終了タイミングを変えることなく、グリップ開始タイミングを変更できる。

本発明における自動作業用グリップ装置は、図面に開示するように、充填機で所要の飲料を充填する際に、被挟持物（この実施の形態では、大・中・小の直径を備えた複数種のペットボトルＡ、Ｂ、Ｃ）を挟持するため、搬送ホイール１の周縁に所定ピッチで配設した載置台２の中心に対して、左右対称に接離するように、一対のグリップアーム３、３’を、それぞれ回動自在に搬送ホイール１上に軸支しており、搬送ホイール１の回転中心の周りで載置台２と共に移動すると共に、グリップアーム３、３’の回動軸４、および同軸の筒状回動軸４’に摩擦伝動部材５を介してグリップ制御の駆動軸６側から回転力を伝達する構成である。そして、搬送ホイール１の回転で、駆動軸６に設けたカムフォロー７を固定台８に設けたカム９でガイドして、駆動軸６を往復回動することで、グリップアーム３、３’の回動軸４、４’を回動する。

このようなグリップ装置を含む自動搬送装置１００において、図２ないし図５に示すように、回動軸４、回動軸４’に回動力を伝達するため、ばね部材１１（この実施の形態では皿状の圧縮ばね、なお、コイル状の圧縮ばねでもよい）を介して、駆動軸６に設けた伝動ホイール１２（この実施の形態では、一部欠歯したギアホイール）に対するディスク状の摩擦伝動部材５の接触圧を調整する調整手段１３を、駆動軸６側に設けている。

この場合、伝動ホイール１２は、その好ましい実施の形態として、駆動軸６に、軸方向に摩擦伝動部材５を介して支持された状態で、回転自在に嵌合しており、駆動軸６には、摩擦伝動部材５を軸方向に弾圧するようにばね部材１１が設けられ、また、調整手段１３は、カラー１３ａを介して、ばね部材１１を軸方向に押圧調整するように、駆動軸６に螺動自在に螺合する調整ナットで構成されているのがよい。なお、図中、符号１３ｂは、調整後に、駆動軸６に対する調整ナットの動きを止めるための止めねじである。

なお、この実施の形態では、回動軸４の下端には、グリップホルダー３１が、また、回動軸４の外側には、ベアリング４１を介して、同軸上に回動自在にグリップホルダー３１’が、それぞれ、装備されている。そして、グリップホルダー３１’は、グリップアーム３’を保持し、筒状回動軸４’の上部に装着したギアホイール３２を、また、互いに共軸の中間ホイール３４、３４’（ギアホイール：図２および図５を参照）を介して、伝動ホイール１２に噛み合わせることで、また、回動軸４の下端に設けたグリップホルダー３１は、その下部にグリップアーム３’を保持し、回動軸４の上部に装着したギアホイール３３（一部欠歯したギアホイール）を伝動ホイール１２に噛み合わせることで、駆動軸６から回動力を受け、駆動軸６から反対向きの回動力を受ける。なお、符号３１ａ、３１’ａは、各グリップアーム３、３’に設けた弧状のグリップ板である。また、図２および図５において、符号３５は、グリップ３（３’）の開動作を規制するためのストッパーピンで、載置台２に立設されている。

また、自動搬送装置１００におけるカム９は、図６ないし図８に示すように、固定台８に固定された扇形固定カム９１と、搬送ホイール１の回転中心の周りで回動調節される扇形可動カム９２とから構成され、グリップアーム３，３’の挟持開始動作位置を、前記回動調節で実現するように扇形可動カム９２を操作するタイミング調整手段１４（図９、図１０を参照）を装備している。

この場合、カム９は、固定カム９１および可動カム９２に、それぞれ形成したカム溝９３、９４を連続するための誘導カム板９５を一方のカム（この実施の形態では、固定カム９１の上面側に固定）に装備している。

また、タイミング調整手段１４は、図９および図１０に詳細に示すように、操作ハンドル１４１を有する操作軸１４２を支持軸受け１４３で水平に軸支すると共に、操作軸１４２に形成したねじ部１４２ａに螺動可能に螺合する駒１４４に、操作軸１４２の軸方向と交差するスライド溝１４４ａを形成し、これに垂直ピン１４５ａを備えたスライド駒１４５を摺動可能に嵌合した構造であって、垂直ピン１４５ａには、弧状の操作板１４６が装着してあって、そこに形成したスリット１４６ａに挿入した連結ピン１４７を介して、可動カム９２に形成した、多数の取付孔９２ａに対して、選択的に操作板１４６を固定する構造になっている。なお、符号１４８は、操作軸１４２に対して駒１４４を固定するための止めねじ、符号１４９は、その止めねじ１４８を操作するための操作レバーである。

なお、この実施の形態では、上述の自動搬送装置１００は、図１に示すように、コンベア２００から前述の被挟持物（Ａ、ＢあるいはＣ）を受け取って、ロータリー型の自動充填機３００（一般に公知の充填機なので、その詳細な説明は省略する）に、その動きに同期して、供給する個所、並びに、充填されたもの（被挟持物）を受け取って、キャッパーなどの後段の装置（図示せず）へ供給する個所に、それぞれ装備されている。
なお、図中、符号４００は、自動搬送装置１００で被挟持物を移動する際の、底部を支える弧状のガイド床板である。

このような構成では、まず、グリップアーム３の回動軸４に回動力を伝達するため、調整手段１３により、ばね部材１１を介して、駆動軸６に設けた伝動ホイール１２に対する摩擦伝動部材５の接触圧を調整するので、駆動軸６と伝動ホイール１２との間の摩擦摺動により、グリッパー３、３’で挟持する被対象物（例えば、ペットボトル）の太さが相違する場合でも、図５ないし図７に示すように、適正な挟持力で被対象物をグリップすることができる。

しかも、カム９が、固定台８に固定された扇形固定カム９１と、搬送ホイール１の回転中心の周りで回動調節される扇形可動カム９２とから構成され、グリップアーム３、３’の挟持開始動作位置を、前記回動調節で実現するように扇形可動カム９２を操作するタイミング調整手段１４を装備しているので、グリップ終了タイミングを変えることなく、グリップ開始タイミングを変更できる。

即ち、操作ハンドル１４１を操作して、操作軸１４２を回動操作すると、操作軸１４２に対して駒１４４が軸方向に移動する。これによって、弧状の操作板１４６が移動して、可動カム９２が、搬送ホイール１の回転中心の周りで回動される。その後、止めねじ１４８を締めこんで、駒１４４をその調整した位置に固定する。

図６は中程度の直径のペットボトルについて、グリップタイミングを合わせた状態を示し、搬送ホイール１の回動により、駆動軸６の中心がａ点からｂ点に移動する間に、カムフォロー７がカム溝９４に沿って移動する。この際、図５の（ａ）、（ｂ）のように、グリップアーム３、３’が動作する。このことにより、グリップ開状態から閉状態へと移行する。この間に、図５の（ｃ）で、グリップアーム３、３’は、被挟持物をグリップし、その後、カムフォロー７が、カム溝９３に沿って移動することで、図５の（ｄ）に示すように、伝動ホイール１２が回動しても、摩擦伝動部材５における摩擦摺動で、伝動ホイール１２の動きが持続される。しかし、この場合の、充填機３００側での受け渡しのタイミングは、駆動軸６の中心がｃ点からｄ点に移動する間に、カムフォロー７がカム溝９３に沿って移動し、グリップ閉状態から開状態へと移行する。なお、開状態は、ストッパーピン３５にグリップアーム３が当接した後、駆動軸６と伝動ホイール１２との間の逆向きの摩擦摺動がなされ、駆動軸６の中心がｅ点、ｆ点、ｇ点を経過した後、その間の空挟み動作において、伝動ホイール１２とギアホイール３２、中間ホイール３４、３４’との間の相対位置をボトル挟持前の開状態（元の状態）に戻すことになる。

同様に、図７に示す大径のペットボトルの場合は、駆動軸６の中心がａ’点（ａ点より角度αだけ遅れた動作タイミング）からｂ点に移動する間に、カムフォロー７がカム溝９４に沿って移動する。このことにより、グリップ開状態から閉状態へと移行する。しかし、この場合の、充填機３００側での受け渡しのタイミングは、変更がなく、駆動軸６の中心がｃ点からｄ点に移動する間に、カムフォロー７がカム溝９３に沿って移動し、グリップ閉状態から開状態へと移行する。

更に、図８に示す小径のペットボトルの場合は、ａ’’点（ａ点より角度βだけ早い動作タイミング）からｂ点に移動する間に、カムフォロー７がカム溝９４に沿って移動する。このことにより、グリップ開状態から閉状態へと移行する。しかし、この場合の、充填機３００側での受け渡しのタイミングは、変更がなく、駆動軸６の中心がｃ点からｄ点に移動する間に、カムフォロー７がカム溝９３に沿って移動し、グリップ閉状態から開状態へと移行する。

このように、被挟持物の直径に応じた適正なタイミングで、グリップ開始動作の時期を調整でき、しかも、クリップ終了時期が変わらないという、設計上の利点が確保される。

本発明は、大きさの異なる種々の被挟持物（特に、径の異なるボトル類などの容器）を取り扱う自動作業用グリップ装置に適用される。

本発明の自動作業用グリップ装置をペットボトルへの飲料の自動充填装置に適用した構成を示す概略的な平面図である。 本発明の全体の構成を示す概略平面図である。 本発明の全体の構成を示す縦断側面図である。 同じく、要部の縦断側面図である。 同じく、動作を示す説明用の平面図である。 ボトルＢに対応するように調整された、カムの構成を示す平面図である。 ボトルＡに対応するように調整された、カムの構成を示す平面図である。 ボトルＣに対応するように調整された、カムの構成を示す平面図である。 タイミング調整手段の側面図である。 同じく、要部の上向き図面である。

符号の説明

１ 搬送ホイール
２ 載置台
３、３’ グリップアーム
３１、３１’ グリップホルダー
３２、３３ ギアホイール
３４、３４’ 中間ホイール
３１ａ、３１’ａ グリップ板
３５ ストッパーピン
４、４’ 回動軸
４１ ベアリング
５ 摩擦伝動部材
６ 駆動軸
７ カムフォロー
８ 固定台
９ カム
９１ 扇形固定カム
９２ 扇形可動カム
９２ａ 取付孔
９３、９４ カム溝
９５ 誘導カム板
１１ ばね部材
１２ 伝動ホイール
１３ 調整手段
１３ａ カラー
１３ｂ 止めねじ
１４ タイミング調整手段
１４１ 操作ハンドル
１４２ 操作軸
１４３ 支持軸受け
１４２ａ ねじ部
１４４ 駒
１４４ａ スライド溝
１４５ａ 垂直ピン
１４５ カムフォロー２
１４６ 操作板
１４７ 連結ピン
１４８ 止めねじ
１４９ 操作レバー
１００ 自動搬送装置
２００ コンベア
３００ ロータリー型の自動充填機
４００ 弧状のガイド床板

Claims (4)

1. 被挟持物を挟持するため、搬送ホイールの周縁に所定ピッチで配設した載置台の中心に対して、左右対称に接離するように、一対のグリップアームを、それぞれ、回動自在に前記搬送ホイール上に軸支しており、前記搬送ホイールの回転中心の周りで、前記載置台と共に移動すると共に、前記グリップアームの回動軸に、摩擦伝動部材を介して、グリップ制御の駆動軸側から回転力を伝達する構成であって、前記搬送ホイールの回転で、前記駆動軸に設けたカムフォローを固定台に設けたカムでガイドして、前記駆動軸を往復回動することで、前記グリップアームの回動軸を回動する自動搬送装置において、
   前記回動軸に回動力を伝達するため、ばね部材を介して、前記駆動軸に設けた伝動ホイールに対する前記摩擦伝動部材の接触圧を調整する調整手段を、前記駆動軸側に設けたことを特徴とする、自動作業用グリップ装置。
2. 前記伝動ホイールは、前記駆動軸に、軸方向に前記摩擦伝動部材を介して支持された状態で、回転自在に嵌合しており、前記駆動軸には、前記摩擦伝動部材を軸方向に弾圧するように、前記ばね部材が設けられ、また、前記調整手段は、前記ばね部材を軸方向に押圧調整するように、前記駆動軸に螺動自在に螺合する調整ナットで構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の自動作業用グリップ装置。
3. 前記カムは、固定台に固定された扇形固定カムと、前記搬送ホイールの回転中心の周りで回動調節される扇形可動カムとから構成され、前記グリップアームの挟持開始動作位置を、前記回動調節で実現するように前記扇形可動カムを操作するタイミング調整手段を装備していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の自動作業用グリップ装置。
4. 前記カムは、前記固定カムおよび可動カムにそれぞれ形成したカム溝を連続するための誘導カム板を一方のカムに装備していることを特徴とする、請求項３に記載の自動作業用グリップ装置。

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