JP2007118115A - ワーク把持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主にワークを把持する把持力を微調整することができ、ワークの破損や品質低下などを防止することができるワーク把持装置を提供する。
【解決手段】可動爪２６にはピストン５４が接触していると、ワークＷを把持する際にピストン５４が抵抗となり、作動スプリング４４の弾性力により可動爪２６が瞬時に固定爪１８側に移動してしまうことを防止できる。これにより、固定爪１８と可動爪２６とによりワークＷを把持するときに、ワークＷに作用する衝撃力を緩和することができる。この結果、ワークＷの破損を防止できるとともに、ワークＷを把持する把持力の微調整を可能にすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、任意の力でワークを把持するとともにその把持を解除することができるワーク把持装置に関する。

従来のワーク把持装置の中には、例えば、ワーク把持用爪と、爪開閉用エアシリンダと、爪引出用エアシリンダと、を１組とする複数組のハンドユニットを備え、各組のハンドユニット毎に、爪開閉用エアシリンダ及び爪引出用エアシリンダにシリンダ制御用の空気圧配管を共通接続するとともに、これらの空気圧配管とは別に、各組のハンドユニットに属する爪引出用エアシリンダに対してシリンダ保持用の空気圧配管を共通接続し、各空気圧配管を通じて加える空気圧により、爪の開閉操作、並びに爪の待機位置から使用位置への引き出し、保持操作を行うものがある（下記特許文献１参照）。

上記ワーク把持装置によれば、空気圧配管を通じて各エアシリンダに空気圧を導入することにより、爪引出用エアシリンダのロッドが下降するとともにワーク把持用爪が開く。そして、ワーク把持用爪にワークを把持させる際には、空気圧配管の圧縮空気を抜くことによりワーク把持用爪が閉じられてワークを把持することができる（下記特許文献１参照）。
特開平５−３０９５８４号公報

ところで、上記ワーク把持装置では、ワーク把持用爪にワークを把持させる際には、空気圧配管の圧縮空気を抜くことによりワーク把持用爪が閉じられる構成であるが、空気圧配管の圧縮空気を抜くとばねの弾性力によりワーク把持用爪が瞬時に閉じられることになる。ワーク把持用爪が瞬時に閉じられると、ワークに大きな衝撃力が作用し、ワークが破損したり品質が低下したりする恐れがある。

特に、ワークの軽薄短小化に合せて制御性や操作性を重要視される昨今では、上記ワーク把持装置ではその要求に対応することができなくなっている。具体的には、半導体チップなどをワーク把持装置で把持する場合には、例えば半導体チップに５０グラム以上の把持力を作用させると、半導体チップに形成された電子回路などが歪んだり、半導体チップに欠けが発生することがある。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、ワークを把持する把持力を微調整することができ、ワークの破損や品質低下などを防止することができるワーク把持装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、ワーク把持用爪がワークを把持する際の動作速度を調整し、ワークに衝撃力を作用させないワーク把持装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、固定爪と前記固定爪に対して移動することにより前記固定爪との離間距離を調整する可動爪とでワークを把持するワーク把持装置であって、前記可動爪に弾性力を作用させて前記固定爪と前記可動爪との離間距離を小さくする方向に前記可動爪を移動させる弾性部材と、前記可動爪と接触し前記弾性部材から作用する弾性力と対向する方向に前記可動爪を移動させる空気圧シリンダと、を含んで構成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のワーク把持装置において、前記可動爪に作用する前記弾性部材の弾性力を調整する弾性力調整部材を設けたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のワーク把持装置において、前記空気圧シリンダに圧縮空気を供給することにより前記可動爪を前記弾性部材から作用する弾性力と対向する方向に移動させ、前記空気圧シリンダに供給された圧縮空気を排気することにより前記弾性部材からの弾性力によって前記可動爪を前記固定爪と前記可動爪との離間距離を小さくする方向に移動させ、前記空気圧シリンダからの圧縮空気の排気速度を調整することができる排気速度調整部材を設けたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、固定爪と前記固定爪に対して移動することにより前記固定爪との離間距離を調整する可動爪とでワークを把持するワーク把持装置であって、前記可動爪に磁力を作用させて前記固定爪と前記可動爪との離間距離を小さくする方向に前記可動爪を移動させる磁性部材と、前記可動爪と接触し前記磁性部材から作用する磁力と対向する方向に前記可動爪を移動させる空気圧シリンダと、を含んで構成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のワーク把持装置において、前記可動爪に作用する前記磁性部材の磁力を調整する磁力調整部材を設けたことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載のワーク把持装置において、前記空気圧シリンダに圧縮空気を供給することにより前記可動爪を前記磁性部材から作用する磁力と対向する方向に移動させ、前記空気圧シリンダに供給された圧縮空気を排気することにより前記磁性部材からの磁力によって前記固定爪と前記可動爪との離間距離を小さくする方向に前記可動爪を移動させ、前記空気圧シリンダからの圧縮空気の排気速度を調整することができる排気速度調整部材を設けたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、可動爪に弾性部材からの弾性力が作用すると、固定爪と可動爪との離間距離を小さくする方向に可動爪が移動される。これにより、固定爪と可動爪との間に位置したワークを把持することができる。一方、空気圧シリンダにより弾性部材から作用する弾性力と対向する方向に可動爪が移動させられる。これにより、ワークを固定爪と可動爪から取り外すことができる。

ここで、空気圧シリンダから圧縮空気を排気する時には、可動爪には空気圧シリンダのピストンロッドが接触しているため、ワークを把持する際に空気圧シリンダが抵抗となり、弾性部材の弾性力により可動爪が瞬時に固定爪側に移動してしまうことを防止できる。これにより、固定爪と可動爪とによりワークを把持するときに、ワークに作用する衝撃力を緩和することができる。この結果、ワークの破損を防止できるとともに、ワークを把持する把持力の調整を弾性部材の弾性力の選択により可能にすることができる。以上の効果は、ワークが精密部品などで構成されて破損し易く、また比較的小さい力でワークを把持する必要がある場合に、特に有効となる。

請求項２に記載の発明によれば、弾性力調整部材により可動爪に作用する弾性部材の弾性力を微調整することができる。これにより、ワークに作用させる把持力の大きさを微調整することができる。

請求項３に記載の発明によれば、空気圧シリンダに圧縮空気を供給することにより可動爪が弾性部材から作用する弾性力と対向する方向に移動させられる。これにより、固定爪と可動爪との把持からワークを解除できる。また、空気圧シリンダに供給された圧縮空気を排気することにより弾性部材からの弾性力によって可動爪を固定爪と可動爪との離間距離を小さくする方向に移動させる。これにより、固定爪と可動爪とによりワークを把持することができる。

ここで、圧縮空気の排気速度調整部材を設けたことにより空気圧シリンダからの排気速度を調整することができる。これにより、例えば、圧縮空気の排気速度を遅く設定することにより、可動爪の固定爪側に移動する移動速度を低下させることができる。この結果、ワークに作用する衝撃力を大幅に緩和することができる。

請求項４に記載の発明によれば、可動爪に磁性部材からの磁力が作用すると、固定爪と可動爪との離間距離を小さくする方向に可動爪が移動される。これにより、固定爪と可動爪との間に位置したワークを把持することができる。一方、空気圧シリンダにより磁性部材から作用する磁力と対向する方向に可動爪が移動させられる。これにより、ワークを固定爪と可動爪から取り外すことができる。

ここで、空気圧シリンダから圧縮空気を排気する時には、可動爪には空気圧シリンダのピンストロッドが接触しているため、ワークを把持する際に空気圧シリンダが抵抗となり、磁性部材の磁力により可動爪が瞬時に固定爪側に移動してしまうことを防止できる。これにより、固定爪と可動爪とによりワークを把持するときに、ワークに作用する衝撃力を緩和することができる。この結果、ワークの破損を防止できるとともに、ワークを把持する把持力の調整を磁性部材の磁力の選択により可能にすることができる。特に、磁力によりワークに対する把持力を発生させているため、ワークを把持する把持力の調整精度を大幅に高めることができる。以上の効果は、ワークが精密部品などで構成されて破損し易く、また比較的小さい力でワークを把持する必要がある場合に、特に有効となる。

請求項５に記載の発明によれば、磁力調整部材により可動爪に作用する磁性部材の磁力を微調整することができる。これにより、ワークに作用させる把持力の大きさを微調整することができる。

請求項６に記載の発明によれば、空気圧シリンダに圧縮空気を供給することにより可動爪が磁性部材から作用する磁力と対向する方向に移動させられる。これにより、固定爪と可動爪との把持からワークを解除できる。また、空気圧シリンダに供給された圧縮空気を排気することにより磁性部材からの磁力によって可動爪を固定爪と可動爪との離間距離を小さくする方向に移動させる。これにより、固定爪と可動爪とによりワークを把持することができる。

ここで、圧縮空気の排気速度調整部材を設けたことにより空気圧シリンダからの排気速度を調整することができる。これにより、例えば、圧縮空気の排気速度を遅く設定することにより、可動爪の固定爪側に移動する移動速度を低下させることができる。この結果、ワークに作用する衝撃力を大幅に緩和することができる。

次に、本発明の第１実施形態に係るワーク把持装置について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、ワーク把持装置１０は、筐体となるワーク把持装置本体１２を備えている。このワーク把持装置本体１２の内部には、その軸方向（図１中矢印Ｘ方向）に貫通する空間部１４が形成されている。このワーク把持装置本体１２の一側面には土台部１６が設けられている。この土台部１６は、固定爪１８が取り付けられている。

また、ワーク把持装置本体１２上であって土台部１６の近傍には、軸が所定の方向に延在するガイドレール２０が取り付けられている。このガイドレール２０上には、可動爪移動体２２がガイドレール２０の軸方向に移動可能なるように設けられている。この可動爪移動体２２は、ガイドレール２０上に載置されたリニアガイド２４と、リニアガイド上２４に固定爪１８と対向するように取り付けられた可動爪２６と、ワーク把持装置本体１２の内部の空間部１４に配置されワーク把持装置本体１２の軸方向に移動する移動部材２８と、リニアガイド２４と移動部材２８を連結させる連結ピン３０と、で構成されている。

また、ワーク把持装置本体１２の軸方向一方側（図１中矢印Ａ方向側）の端部には、空間部１４を閉塞するように第１蓋部３２が取り付けられている。この第１蓋部３２の略中央には貫通孔３４が形成されている。この貫通孔３４には調整ネジ（弾性力調整部材）３６が挿通されており、調整ネジ３６が固定ナット３８と螺合することにより、調整ネジ３６が第１蓋部３２に対して任意の位置で位置決めされる。また、調整ネジ３６の先端部には、図示しないマイナスドライバーと嵌合する凹部４０が形成されている。

また、調整ネジ３６のヘッド部４２と移動部材２８との間の空間部１４には、作動スプリング（弾性部材）４４が配置されている。この作動スプリング４４の一方の端部が調整ネジ３６のヘッド部４２に接触しており、他方の端部が移動部材２８に形成された突出部４６と接触している。これにより、ヘッド部４２と移動部材２８との離間距離が小さくなると、作動スプリング４４から移動部材２８に作用する弾性力が大きくなり、ヘッド部４２と移動部材２８との離間距離が大きくなると、作動スプリング４４から移動部材２８に作用する弾性力が小さくなる。

また、ワーク把持装置本体１２の軸方向他方側（図１中矢印Ｂ方向側）の端部には、空間部１４を閉塞するように第２蓋部４８が取り付けられている。この第２蓋部４８と移動部材２８との間に位置する空間部１４には、隔壁５０が配置されている。この隔壁５０の略中央には、貫通孔５２が形成されている。

また、第２蓋部４８と移動部材２８との間に位置する空間部１４には、ピストン５４が配置されている。このピストン５４は、ピストン本体５６と、ピストン本体５６と一体になるピストンロッド部５８と、拡径部５８Ｂと、で構成されている。このピストンロッド部５８は、隔壁５０に形成された貫通孔５２を貫通している。また、拡径部５８Ｂと隔壁５０との間には、コイルばね６０が配置されている。このコイルばね６０の一方の端部は拡径部５８Ｂと接触しており、このコイルばね６０の他方の端部は隔壁５０に形成されたばね受け溝５１と接触している。また、ピストン５４と第２蓋部４８との間の空間部には圧力室１４Ａが形成されており、空気配管６２を介して方向制御弁６７により圧縮空気の供給・排気が圧力室１４Ａに対して行われる。このように、圧力室１４Ａ、ピストン５４、ピストンロッド部５８及びコイルばね６０により単動型の空気圧シリンダが構成されている。

方向制御弁６７により空気配管６２を介してポンプ６４の圧縮空気が圧力室１４Ａに供給されることにより、ピストンロッド部５８が作動スプリング４４及びコイルばね６０の弾性力に対抗して隔壁５０から図１中矢印Ａ方向に突出し、圧力室１４Ａに供給された圧縮空気が排気されると、コイルばね６０の弾性力によりピストン５４とピストンロッド部５８が圧力室１４Ａ側に収納され、それにつれて移動部材２８が作動スプリング４４の弾性力により図１中矢印Ｂ方向へ移動する。なお、移動部材２８とピストンロッド部５８は接触するだけであり、別体となっている。

また、ワーク把持装置本体１２には、空気配管６２が接続されている。この空気配管６２の端部は、第２蓋部４８を貫通し圧力室１４Ａに接続されている。また、空気配管６２には圧力室１４Ａに圧縮空気を供給しあるいは圧力室１４Ａに供給された圧縮空気を圧力室１４Ａから排気させるための方向制御弁６７が接続されている。また、空気配管６２と方向制御弁６７の途中の部位には、空気配管６２から圧力室１４Ａに圧縮空気を供給する際には空気量に絞りが作用せず、かつ圧力室１４Ａに供給された圧縮空気を圧力室１４Ａから排気する場合には空気量に絞りを作用させて圧縮空気の排気速度を調整することができる速度制御弁（排気速度調整部材）６６が取り付けられている。

次に、本実施形態に係るワーク把持装置１０の作用について説明する。
以下の説明では、固定爪１８と可動爪２６との離間距離が小さくなっており、かつワークＷが把持されていない状態を基準に説明する。

図１に示すように、可動爪２６を固定爪１８に対して離間距離が大きくなる方向（図１中矢印Ａ方向）に移動させる場合には、方向制御弁６７を供給状態に切替えて空気配管６２から圧力室１４Ａに圧縮空気が供給される。このとき、速度制御弁６６により流量が絞られることがないので、大量の圧縮空気が圧力室１４Ａに供給される。

圧力室１４Ａに圧縮空気が供給されると、ピストンロッド部５８が隔壁５０から図１中矢印Ａ方向に突出する。ピストンロッド部５８が隔壁５０から図１中矢印Ａ方向に突出すると、ピストンロッド部５８とは別体の移動部材２８がピストンロッド部５８に押圧され、作動スプリング４４及びコイルばね６０の弾性力に対抗した状態で押圧方向（図１中矢印Ａ方向）に移動していく。これにより、可動爪２６の固定爪１８に対する離間距離が大きくなる方向（図１中矢印Ａ方向）に、可動爪２６が移動部材２８と共に移動する。なお、このとき、コイルばね６０及び作動スプリング４４は、それぞれ徐々に縮んでいく。

可動爪２６が固定爪１８に対して任意の離間距離以上に離間すると、ワーク把持装置１０をロボット等により移動させて、固定爪１８と可動爪２６との間にワークＷを配置させる。そして、圧力室１４Ａに供給された圧縮空気を圧力室１４Ａから排気させる。圧力室１４Ａの圧縮空気を排気させると、コイルばね６０の弾性力によりピストン５４とピストンロッド部５８が圧力室１４Ａ側に収納され、それにつれて移動部材２８が作動スプリング４４の弾性力により図１中矢印Ｂ方向へ移動する。これにより、可動爪２６の固定爪１８に対する離間距離が小さくなる方向（図１中矢印Ｂ方向）に、可動爪２６が移動部材２８と共に移動する。このように、可動爪２６が固定爪１８側に移動すると、ワークＷが固定爪１８と可動爪２６により挟持される。

ここで、図１に示すように、圧力室１４Ａの圧縮空気を排気している途中では、可動爪２６と共に移動する移動部材２８には、ピストンロッド部５８の先端部が常に接触している。すなわち、除々に移動するピストンロッド部５８が抵抗となるため、可動爪２６が瞬時に固定爪１８側に移動してしまうことを防止できる。

特に、圧力室１４Ａから圧縮空気を排気するときに、速度制御弁６６により圧縮空気の排気速度を遅くなるように設定することにより、圧力室１４Ａから徐々に圧縮空気を排気させることができる。これにより、ピストンロッド部５８が圧力室１４Ａ側に収納されるときの収納速度を遅くすることができるため、その分だけピストンロッド部５８のコイルばね６０及び作動スプリング４４の弾性力に対する抵抗力が大きくなる。この結果、可動爪２６が固定爪１８側に移動する速度を遅くすることができる。この結果、ワークＷの破損を防止できるとともに、作動スプリング４４の弾性力の選択によりワークＷを把持する把持力の調整を可能にすることができる。以上の効果は、ワークＷが半導体チップなどの精密部品などで構成されて破損し易く、また比較的小さい力でワークＷを把持する必要がある場合に、特に有効となる。

また、固定爪１８と可動爪２６とによるワークＷの把持を解除する場合には、上記と同様に、圧力室１４Ａに圧縮空気を供給することにより、容易に実現することができる。

また、調整ネジ３６の先端部に形成された凹部４０に工具などを挿入して軸回りに回転させることにより、調整ネジ３６のヘッド部４２と移動部材２８との離間距離を外部から容易に調整することができる。これにより、移動部材２８に作用する作動スプリング４４の弾性力の大きさを容易に微調整することができ、ワークＷに作用させる把持力も微調整することができる。

また、作動スプリング４４の弾性力のみでワークＷを把持しているので、停電等でポンプ６４が停止したり、空気配管６２が途中で抜けたりして圧縮空気の供給が不可能になった場合でも、ワークＷが固定爪１８と可動爪２６の間から脱落することはない。

なお、上記実施形態では、弾性部材の一態様として、ばねである作動スプリング４４を用いた構成を例にとり説明したが、この構成に限られるものではなく、例えば、移動部材２８に力を作用させるものであればよく、ゴムや、圧縮空気の供給により膨らむ風船などでもよい。

次に、本発明の第２実施形態に係るワーク把持装置について説明する。
なお、第１実施形態に係るワーク把持装置１０と同様の構成には同符号を付し、適宜説明を省略する。

図２に示すように、本実施形態のワーク把持装置７０は、作動スプリング４４（図１参照）に替えて、磁石（磁性部材）を用いたものである。すなわち、移動部材の突出部４６に第１磁石（磁性部材）７２が取り付けられている。また、調整ネジ（磁力調整部材）３６のヘッド部４２にも突出部７４が形成されており、この突出部７４に第２磁石（磁性部材）７６が取り付けられている。ここで、図２に示すように、第１磁石７２と第２磁石７６とは、相互に同極同士（本実施形態ではＮ極同士）が対向するように構成されている。

本実施形態によれば、作動スプリング（図１参照）４４の弾性力に替えて、各磁石７２、７６の相互間に発生する磁力（反発力）を移動部材２８に作用させることができる。これにより、可動爪２６が磁力により固定爪１８側に移動し、ワークＷを把持することができる。このように、磁力を用いてワークＷを把持することにより、ワークＷを把持する把持力の調整精度を大幅に高めることができる。

調整ネジ３６の先端部に形成された凹部４０に工具などを挿入して軸回りに回転させることにより、調整ネジ３６のヘッド部４２と移動部材２８との離間距離を外部から容易に調整することができる。これにより、第１磁石７２と第２磁石７６との離間距離も調整することができ、移動部材２８に作用する磁力の大きさを容易に変更することができる。

本発明の第１実施形態に係るワーク把持装置の断面図である。 本発明の第２実施形態に係るワーク把持装置の断面図である。

符号の説明

１０、７０ ワーク把持装置
１８ 固定爪
２６ 可動爪
３６ 調整ネジ（弾性力調整部材、磁力調整部材）
４４ 作動スプリング（弾性部材）
５４ ピストン
６６ 速度制御弁（排気速度調整部材）
７２ 第１磁石（磁性部材）
７６ 第２磁石（磁性部材）
Ｗ ワーク

Claims (6)

1. 固定爪と前記固定爪に対して移動することにより前記固定爪との離間距離を調整する可動爪とでワークを把持するワーク把持装置であって、
   前記可動爪に弾性力を作用させて前記固定爪と前記可動爪との離間距離を小さくする方向に前記可動爪を移動させる弾性部材と、
   前記可動爪と接触し前記弾性部材から作用する弾性力と対向する方向に前記可動爪を移動させる空気圧シリンダと、
   を含んで構成されていることを特徴とするワーク把持装置。
2. 前記可動爪に作用する前記弾性部材の弾性力を調整する弾性力調整部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載のワーク把持装置。
3. 前記空気圧シリンダに圧縮空気を供給することにより前記可動爪を前記弾性部材から作用する弾性力と対向する方向に移動させ、前記空気圧シリンダに供給された圧縮空気を排気することにより前記弾性部材からの弾性力によって前記可動爪を前記固定爪と前記可動爪との離間距離を小さくする方向に移動させ、
   前記空気圧シリンダからの圧縮空気の排気速度を調整することができる排気速度調整部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク把持装置。
4. 固定爪と前記固定爪に対して移動することにより前記固定爪との離間距離を調整する可動爪とでワークを把持するワーク把持装置であって、
   前記可動爪に磁力を作用させて前記固定爪と前記可動爪との離間距離を小さくする方向に前記可動爪を移動させる磁性部材と、
   前記可動爪と接触し前記磁性部材から作用する磁力と対向する方向に前記可動爪を移動させる空気圧シリンダと、
   を含んで構成されていることを特徴とするワーク把持装置。
5. 前記可動爪に作用する前記磁性部材の磁力を調整する磁力調整部材を設けたことを特徴とする請求項４に記載のワーク把持装置。
6. 前記空気圧シリンダに圧縮空気を供給することにより前記可動爪を前記磁性部材から作用する磁力と対向する方向に移動させ、前記空気圧シリンダに供給された圧縮空気を排気することにより前記磁性部材からの磁力によって前記固定爪と前記可動爪との離間距離を小さくする方向に前記可動爪を移動させ、
   前記空気圧シリンダからの圧縮空気の排気速度を調整することができる排気速度調整部材を設けたことを特徴とする請求項４又は５に記載のワーク把持装置。
   

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