プラグ載せ換えハンド装置
【課題】プラグサイズごとに、プラグをパレット上に縦にして稠密に配列するプラグ載せ換え作業が効率的に行えるプラグ載せ換えハンド装置を提供する。
【解決手段】プラグ載せ換えハンド装置において、一側にクランプ爪を有する上下に長い複数のクランプ（２）と、各クランプ（２）の他側が連結されかつ軸（５）の周りに旋回自在に支持された旋回円盤（３）と、旋回円盤（３）を軸（５）中心周りに旋回させる旋回駆動手段（４）と、軸（５）を固定したケーシング（１０）と、を具備し、複数のクランプ（２）が、旋回円盤（３）の軸（５）中心に対して同じ移動量だけ水平移動する直動機構によって開閉する構成とされ、かつ複数のクランプを保持するケーシングがハンドスライドを介してロボットアームに半径方向に水平移動可能に取り付けられている。
【解決手段】プラグ載せ換えハンド装置において、一側にクランプ爪を有する上下に長い複数のクランプ（２）と、各クランプ（２）の他側が連結されかつ軸（５）の周りに旋回自在に支持された旋回円盤（３）と、旋回円盤（３）を軸（５）中心周りに旋回させる旋回駆動手段（４）と、軸（５）を固定したケーシング（１０）と、を具備し、複数のクランプ（２）が、旋回円盤（３）の軸（５）中心に対して同じ移動量だけ水平移動する直動機構によって開閉する構成とされ、かつ複数のクランプを保持するケーシングがハンドスライドを介してロボットアームに半径方向に水平移動可能に取り付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継目無鋼管用プラグ（以下、プラグともいう）を運搬する際、プラグサイズごとに、プラグをパレット上に縦にして稠密に配列するプラグ載せ換え作業が効率的に行えるプラグ載せ換えハンド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
継目無鋼管の製造工程では、圧延工具としてプラグを多数使用する。このプラグを運搬する際、プラグサイズごとに、プラグをパレット上に縦にして稠密に配列することが一般的に行われている。このプラグサイズは、図５に示すように、たとえば全長Ｌ＝３００ｍｍ前後、根元外径Ｄ＝１００ｍｍ前後で、その重量は３０ｋｇ前後である。したがって、図４に示したように、プラグ１を運搬する際、パレット上に縦にして稠密に配列するプラグ載せ換え作業を自動で行うロボット３０のハンド装置が必要とされる。３１はハンド装置を取り付けるロボットアームを示す。
【０００３】
ところで、継目無鋼管の製造ラインには、劣化したプラグを取り外し、供給された新しいプラグを装着するプラグ着脱装置が配置されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２３４５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のプラグ着脱装置をロボットのハンド装置に用い、プラグサイズごとに、プラグをパレット上に縦にして稠密に配列するプラグ載せ換え作業を行おうとすると、その構造上、効率的にプラグ載せ換え作業を行えないという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、プラグサイズごとに、プラグをパレット上に縦にして稠密に配列するプラグ載せ換え作業が効率的に行えるプラグ載せ換えハンド装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討し、従来のロボットのハンド装置に代わり、以下に述べる、クランプ開閉機構に直動機構を採用したプラグ載せ換えハンド装置とすることで、上記課題を解決できるとの知見に基づき、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
１．プラグを複数のクランプで把持してプラグ載せ換え作業を行うプラグ載せ換えハンド装置において、一側にクランプ爪を有する上下に長い複数のクランプと、各クランプの他側が連結されかつ軸の周りに旋回自在に支持された旋回円盤と、該旋回円盤を軸中心周りに旋回させる旋回駆動手段と、前記軸を固定したケーシングと、を具備し、複数のクランプが、前記旋回円盤の軸中心に対して同じ移動量だけ水平移動する直動機構によって開閉する構成とされかつ複数のクランプを保持するケーシングがハンドスライドを介してロボットアームに半径方向に水平移動可能に取り付けられていることを特徴とするプラグ載せ換えハンド装置。
２．前記旋回円盤は、さらに軸中心からの半径方向位置が同じである開度規制溝を有し、かつ前記開度規制溝にシリンダロッドを挿入可能な開度規制用シリンダを前記ケーシングの下部に有することを特徴とする１．に記載のプラグ載せ換えハンド装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のハンド装置によれば、プラグサイズごとに、プラグをパレット上に縦にして稠密に配列するプラグ載せ換え作業が効率的に行える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明例のプラグ載せ換えハンド装置の側面図である。
【図２】（ａ）は図１の部分正面図、（ｂ）は図１のＹ−Ｙ断面図である。
【図３】本発明例の適用結果を示す平面図である。
【図４】プラグ載せ換え作業を行う場合の問題点を説明する斜視図である。
【図５】プラグサイズを定義する正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１〜３を用い、本発明例のプラグ載せ換えハンド装置について説明する。図１は本発明例のプラグ載せ換えハンド装置の側面図であり、図２（ａ）は図１の部分正面図、図２（ｂ）は図１のＹ−Ｙ断面図であり、本発明例の直動機構を構成するカム従動子２Ｂ、それと係合されるカム溝１３の説明図でもある。また、図３は、本発明例の適用結果を示す平面図である。
【００１０】
この場合、図１、図２（ａ）に示したように、一側にクランプ爪２Ａを有する上下に長いクランプ２の数を４つとし、それに応じて、クランプ２の他側に取り付けるカム従動子２Ｂ、カム従動子２Ｂと係合されるカム溝１３の数もそれぞれ４つとした。カム溝１３は旋回円盤３の下面に形成する（図２（ｂ）参照）。一側にクランプ爪２Ａを有し他側にカム従動子２Ｂを取り付けた４つのクランプ２は、旋回円盤３の旋回に伴い、開閉するようにケーシング１０に保持されている。ただし、クランプ開閉機構は、カム機構に限定されない。
【００１１】
各クランプ２が開閉するようにケーシング１０に保持するには、スライドガイド１２（レールとガイドブロックとを組み合わせた公知のＬＭガイド）が好適に用いられる。ＬＭガイドのレールを軸中心方向に延びるようにケーシング１０に固定し、レールに案内されるガイドブロックをクランプ２のカム従動子２Ｂを有する側に固定する。また、カム従動子２Ｂを保持するシャフトがケーシング１０と干渉しないよう、レールに沿って長孔１５をケーシング１０に設けておく。また、４つのクランプ２を保持するケーシング１０には、旋回円盤３を旋回させる４つのロータリアクチュエータ４（旋回駆動手段）、および旋回円盤３を旋回自在に支持する軸５が固定されている。
【００１２】
この本発明例の場合、ケーシング１０の上方に、プラグ移動用シリンダ７、スライドロック用シリンダ８、ロボット取り付けフレーム１１を有し、このロボット取り付けフレーム１１にプラグ移動用シリンダ７およびスライドロック用シリンダ８が固定されている。
したがって、本発明例のプラグ載せ換えハンド装置によれば、図１中のプラグ移動用シリンダ７を作動させることによって４つのクランプ２を保持するケーシング１０自体を図１の右方向に、ハンドスライド６による半径方向水平移動量の範囲内で動かすことができる。また、スライドロック用シリンダ８によってプラグ移動用シリンダ７を作動させていないとき、ケーシング１０自体が図１の左右方向に動くのをロックすることができる。図１中、実線で示すプラグは、この４つのクランプ２で把持するプラグ１のうち最大のプラグサイズのものを示し、２点鎖線のプラグは最小のプラグサイズのものを示す。
【００１３】
以上説明したように、本発明例のプラグ載せ換えハンド装置は、４つのクランプ２が、旋回円盤３の軸５中心に対して同じ移動量だけ水平移動する直動機構によって開閉する構成とされているとともに、４つのクランプを保持するケーシング１０が、ハンドスライド６を介してロボットアーム３１に半径方向に水平移動可能に取り付けられている。この構成により、ハンドスライド６による半径方向水平移動量の範囲内でケーシング１０自体を動かしたオフセット状態にて、直動機構によってプラグ１を把持しあるいは把持したプラグ１を離すことができる。
【００１４】
ここで、旋回円盤３は、図１に示したように、軸５中心からの半径方向位置が同じである開度規制溝１４を有し、開度規制溝１４にシリンダロッドを挿入可能な開度規制用シリンダ９をケーシング１０の下部に有するのが好ましい。この理由は、簡単な構造により、プラグ１を把持しあるいは把持したプラグ１を離す際、隣接するプラグと接触することが防止でき、プラグサイズごとに、プラグ１をパレット上に縦にして稠密に配列するプラグ載せ換え作業が効率的に行えるからである（図３参照）。また、旋回円盤３はその外周にギア３Ａを有し、ロータリアクチュエータ４はギア３Ａと噛み合うギア４Ａを有するのが、クランプ開閉機構に直動機構を採用した場合、4つのクランプ２の開閉タイミングを合わせることができるので好ましい。
【実施例】
【００１５】
図１に示したケーシング１０の直径が６００ｍｍであり、ケーシング１０に４つのクランプ２が保持されているプラグ載せ換えハンド装置を設計・製作した。プラグ載せ換えハンド装置は、ロボットアーム３１にハンドスライド６を介して取り付け、プラグサイズごとに、その上限の開度を開度規制溝１４で規制し、プラグ載せ換え作業を行った。ハンドスライド６による半径方向水平移動量の最大値は２００ｍｍとした。その結果、プラグ１を運搬する際、プラグサイズごとに、図３に示したように、パレット上にプラグ１を縦にして稠密に配列する載せ換え作業が効率的に行えた。
【符号の説明】
【００１６】
Ｌ 全長
Ｄ 根元外径
Ｏ 軸中心
１ プラグ
２ クランプ
２Ａ クランプ爪
２Ｂ カム従動子（カムローラ）
３ 旋回円盤
３Ａ、４Ａ ギア
４ ロータリアクチュエータ（旋回駆動手段）
５ 軸
６ ハンドスライド
７ プラグ移動用シリンダ
８ スライドロック用シリンダ
９ 開度規制用シリンダ
１０ ケーシング
１１ ロボット取り付けフレーム
１２ スライドガイド
１３ カム溝
１４ 開度規制溝
１５ 長孔
３０ ロボット
３１ ロボットアーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継目無鋼管用プラグ（以下、プラグともいう）を運搬する際、プラグサイズごとに、プラグをパレット上に縦にして稠密に配列するプラグ載せ換え作業が効率的に行えるプラグ載せ換えハンド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
継目無鋼管の製造工程では、圧延工具としてプラグを多数使用する。このプラグを運搬する際、プラグサイズごとに、プラグをパレット上に縦にして稠密に配列することが一般的に行われている。このプラグサイズは、図５に示すように、たとえば全長Ｌ＝３００ｍｍ前後、根元外径Ｄ＝１００ｍｍ前後で、その重量は３０ｋｇ前後である。したがって、図４に示したように、プラグ１を運搬する際、パレット上に縦にして稠密に配列するプラグ載せ換え作業を自動で行うロボット３０のハンド装置が必要とされる。３１はハンド装置を取り付けるロボットアームを示す。
【０００３】
ところで、継目無鋼管の製造ラインには、劣化したプラグを取り外し、供給された新しいプラグを装着するプラグ着脱装置が配置されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２３４５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のプラグ着脱装置をロボットのハンド装置に用い、プラグサイズごとに、プラグをパレット上に縦にして稠密に配列するプラグ載せ換え作業を行おうとすると、その構造上、効率的にプラグ載せ換え作業を行えないという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、プラグサイズごとに、プラグをパレット上に縦にして稠密に配列するプラグ載せ換え作業が効率的に行えるプラグ載せ換えハンド装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討し、従来のロボットのハンド装置に代わり、以下に述べる、クランプ開閉機構に直動機構を採用したプラグ載せ換えハンド装置とすることで、上記課題を解決できるとの知見に基づき、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
１．プラグを複数のクランプで把持してプラグ載せ換え作業を行うプラグ載せ換えハンド装置において、一側にクランプ爪を有する上下に長い複数のクランプと、各クランプの他側が連結されかつ軸の周りに旋回自在に支持された旋回円盤と、該旋回円盤を軸中心周りに旋回させる旋回駆動手段と、前記軸を固定したケーシングと、を具備し、複数のクランプが、前記旋回円盤の軸中心に対して同じ移動量だけ水平移動する直動機構によって開閉する構成とされかつ複数のクランプを保持するケーシングがハンドスライドを介してロボットアームに半径方向に水平移動可能に取り付けられていることを特徴とするプラグ載せ換えハンド装置。
２．前記旋回円盤は、さらに軸中心からの半径方向位置が同じである開度規制溝を有し、かつ前記開度規制溝にシリンダロッドを挿入可能な開度規制用シリンダを前記ケーシングの下部に有することを特徴とする１．に記載のプラグ載せ換えハンド装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のハンド装置によれば、プラグサイズごとに、プラグをパレット上に縦にして稠密に配列するプラグ載せ換え作業が効率的に行える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明例のプラグ載せ換えハンド装置の側面図である。
【図２】（ａ）は図１の部分正面図、（ｂ）は図１のＹ−Ｙ断面図である。
【図３】本発明例の適用結果を示す平面図である。
【図４】プラグ載せ換え作業を行う場合の問題点を説明する斜視図である。
【図５】プラグサイズを定義する正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１〜３を用い、本発明例のプラグ載せ換えハンド装置について説明する。図１は本発明例のプラグ載せ換えハンド装置の側面図であり、図２（ａ）は図１の部分正面図、図２（ｂ）は図１のＹ−Ｙ断面図であり、本発明例の直動機構を構成するカム従動子２Ｂ、それと係合されるカム溝１３の説明図でもある。また、図３は、本発明例の適用結果を示す平面図である。
【００１０】
この場合、図１、図２（ａ）に示したように、一側にクランプ爪２Ａを有する上下に長いクランプ２の数を４つとし、それに応じて、クランプ２の他側に取り付けるカム従動子２Ｂ、カム従動子２Ｂと係合されるカム溝１３の数もそれぞれ４つとした。カム溝１３は旋回円盤３の下面に形成する（図２（ｂ）参照）。一側にクランプ爪２Ａを有し他側にカム従動子２Ｂを取り付けた４つのクランプ２は、旋回円盤３の旋回に伴い、開閉するようにケーシング１０に保持されている。ただし、クランプ開閉機構は、カム機構に限定されない。
【００１１】
各クランプ２が開閉するようにケーシング１０に保持するには、スライドガイド１２（レールとガイドブロックとを組み合わせた公知のＬＭガイド）が好適に用いられる。ＬＭガイドのレールを軸中心方向に延びるようにケーシング１０に固定し、レールに案内されるガイドブロックをクランプ２のカム従動子２Ｂを有する側に固定する。また、カム従動子２Ｂを保持するシャフトがケーシング１０と干渉しないよう、レールに沿って長孔１５をケーシング１０に設けておく。また、４つのクランプ２を保持するケーシング１０には、旋回円盤３を旋回させる４つのロータリアクチュエータ４（旋回駆動手段）、および旋回円盤３を旋回自在に支持する軸５が固定されている。
【００１２】
この本発明例の場合、ケーシング１０の上方に、プラグ移動用シリンダ７、スライドロック用シリンダ８、ロボット取り付けフレーム１１を有し、このロボット取り付けフレーム１１にプラグ移動用シリンダ７およびスライドロック用シリンダ８が固定されている。
したがって、本発明例のプラグ載せ換えハンド装置によれば、図１中のプラグ移動用シリンダ７を作動させることによって４つのクランプ２を保持するケーシング１０自体を図１の右方向に、ハンドスライド６による半径方向水平移動量の範囲内で動かすことができる。また、スライドロック用シリンダ８によってプラグ移動用シリンダ７を作動させていないとき、ケーシング１０自体が図１の左右方向に動くのをロックすることができる。図１中、実線で示すプラグは、この４つのクランプ２で把持するプラグ１のうち最大のプラグサイズのものを示し、２点鎖線のプラグは最小のプラグサイズのものを示す。
【００１３】
以上説明したように、本発明例のプラグ載せ換えハンド装置は、４つのクランプ２が、旋回円盤３の軸５中心に対して同じ移動量だけ水平移動する直動機構によって開閉する構成とされているとともに、４つのクランプを保持するケーシング１０が、ハンドスライド６を介してロボットアーム３１に半径方向に水平移動可能に取り付けられている。この構成により、ハンドスライド６による半径方向水平移動量の範囲内でケーシング１０自体を動かしたオフセット状態にて、直動機構によってプラグ１を把持しあるいは把持したプラグ１を離すことができる。
【００１４】
ここで、旋回円盤３は、図１に示したように、軸５中心からの半径方向位置が同じである開度規制溝１４を有し、開度規制溝１４にシリンダロッドを挿入可能な開度規制用シリンダ９をケーシング１０の下部に有するのが好ましい。この理由は、簡単な構造により、プラグ１を把持しあるいは把持したプラグ１を離す際、隣接するプラグと接触することが防止でき、プラグサイズごとに、プラグ１をパレット上に縦にして稠密に配列するプラグ載せ換え作業が効率的に行えるからである（図３参照）。また、旋回円盤３はその外周にギア３Ａを有し、ロータリアクチュエータ４はギア３Ａと噛み合うギア４Ａを有するのが、クランプ開閉機構に直動機構を採用した場合、4つのクランプ２の開閉タイミングを合わせることができるので好ましい。
【実施例】
【００１５】
図１に示したケーシング１０の直径が６００ｍｍであり、ケーシング１０に４つのクランプ２が保持されているプラグ載せ換えハンド装置を設計・製作した。プラグ載せ換えハンド装置は、ロボットアーム３１にハンドスライド６を介して取り付け、プラグサイズごとに、その上限の開度を開度規制溝１４で規制し、プラグ載せ換え作業を行った。ハンドスライド６による半径方向水平移動量の最大値は２００ｍｍとした。その結果、プラグ１を運搬する際、プラグサイズごとに、図３に示したように、パレット上にプラグ１を縦にして稠密に配列する載せ換え作業が効率的に行えた。
【符号の説明】
【００１６】
Ｌ 全長
Ｄ 根元外径
Ｏ 軸中心
１ プラグ
２ クランプ
２Ａ クランプ爪
２Ｂ カム従動子（カムローラ）
３ 旋回円盤
３Ａ、４Ａ ギア
４ ロータリアクチュエータ（旋回駆動手段）
５ 軸
６ ハンドスライド
７ プラグ移動用シリンダ
８ スライドロック用シリンダ
９ 開度規制用シリンダ
１０ ケーシング
１１ ロボット取り付けフレーム
１２ スライドガイド
１３ カム溝
１４ 開度規制溝
１５ 長孔
３０ ロボット
３１ ロボットアーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラグを複数のクランプで把持してプラグ載せ換え作業を行うプラグ載せ換えハンド装置において、一側にクランプ爪を有する上下に長い複数のクランプと、各クランプの他側が連結されかつ軸の周りに旋回自在に支持された旋回円盤と、該旋回円盤を軸中心周りに旋回させる旋回駆動手段と、前記軸を固定したケーシングと、を具備し、複数のクランプが、前記旋回円盤の軸中心に対して同じ移動量だけ水平移動する直動機構によって開閉する構成とされかつ複数のクランプを保持するケーシングがハンドスライドを介してロボットアームに半径方向に水平移動可能に取り付けられていることを特徴とするプラグ載せ換えハンド装置。
【請求項２】
前記旋回円盤は、さらに軸中心からの半径方向位置が同じである開度規制溝を有し、かつ前記開度規制溝にシリンダロッドを挿入可能な開度規制用シリンダを前記ケーシングの下部に有することを特徴とする請求項１に記載のプラグ載せ換えハンド装置。
【請求項１】
プラグを複数のクランプで把持してプラグ載せ換え作業を行うプラグ載せ換えハンド装置において、一側にクランプ爪を有する上下に長い複数のクランプと、各クランプの他側が連結されかつ軸の周りに旋回自在に支持された旋回円盤と、該旋回円盤を軸中心周りに旋回させる旋回駆動手段と、前記軸を固定したケーシングと、を具備し、複数のクランプが、前記旋回円盤の軸中心に対して同じ移動量だけ水平移動する直動機構によって開閉する構成とされかつ複数のクランプを保持するケーシングがハンドスライドを介してロボットアームに半径方向に水平移動可能に取り付けられていることを特徴とするプラグ載せ換えハンド装置。
【請求項２】
前記旋回円盤は、さらに軸中心からの半径方向位置が同じである開度規制溝を有し、かつ前記開度規制溝にシリンダロッドを挿入可能な開度規制用シリンダを前記ケーシングの下部に有することを特徴とする請求項１に記載のプラグ載せ換えハンド装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２４０８１１（Ｐ２０１０−２４０８１１Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９５４８５（Ｐ２００９−９５４８５）
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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