JP2011083837A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】ワークチャック装置のチャック位置にワークを自動で精度良くセットできるロボットハンドを提供すること。
【解決手段】ロボットアームに装着されるものであって、３個以上のハンド爪１４によりワーク１０の内周又は外周を把持し、ワークチャック装置のチャック位置にワーク１０を挿入させるロボットハンドにおいて、３個以上のハンド爪１４に把持されたワーク１０が軸心を中心とする回転方向に外力を受けた場合に、ワーク１０を自由に回転させる自由回転機構を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークを把持するロボットハンドに関する。

例えば、自動車の動力伝達機構等には歯車が使用されている。歯車は、一般的に、歯切り等により、歯車軸が通される内径部を基準として歯が創られる。そのため、歯切り工程終了時には、内径基準と歯面基準とが一致している。その後、歯面には、必要な強度を得るために、熱処理が施される。歯車は、熱処理時に歪みが生じ、歯面基準が内径基準に対して狂う。このような歯車を内径基準で自動車に取り付けると、小さな騒音や振動を生じる虞があり、高級な車種では問題となる場合がある。そのため、熱処理された歯車は、旋盤や研削盤等の工作機を用いて歯面を基準として内径部や端面を切削又は研削されることにより、内径基準と歯面基準とを一致させて、歯車精度が高められる。

図１２は、ワークチャック装置１０１の概略構成を示す図であって、歯車１１０をチャックした状態を示す。
歯車の切削又は研削加工時には、歯車（歯面）を加工基準とするために、ワークチャック装置１０１が工作機に設けられている。ワークチャック装置１０１は、一組の球面状部材１０２が、ダイアフラム１０３の中心部の周りの３箇所に均等に配置されている。ワークチャック装置１０１は、３箇所に設けられた球面状部材１０２の間（チャック位置）に歯車１１０が挿入されると、油圧等によりダイアフラム１０３の中心部を湾曲させる。すると、各球面状部材１０２がダイアフラム１０３の中心部側へそれぞれ移動して歯溝１１０ｂに入り込み、歯車１１０を挟み込んでチャックする。チャックされた歯車１１０は、歯面１１０ａを基準として工具１０５により内径部１１０ｃや端面を切削又は研削される。ワークチャック装置１０１は、歯車１１０のチャック精度を高くするために、ダイアフラム１０３の変形により球面状部材１０２を移動させる量（締め代）が、数ミクロンから数十ミクロンにされている。そのため、チャック位置に歯車１１０を挿入するワーク挿入時における各球面状部材１０２と歯面１１０ａのクリアランスは、数ミクロンから数十ミクロンと小さい。

歯車１１０の仕上げ加工ラインを全自動化するためには、ワークチャック装置１０１への歯車１１０の着脱をロボットハンドやローディング装置等で自動で行うことが望ましい。しかし、歯車１１０が例えばハスバ歯車である場合、歯溝１１０ｂにねじれ角が設けられ、単に、歯車１１０をワークチャック装置１０１に対して軸方向へ移動させるだけでは、歯車１１０をワークチャック装置１０１に取り付けることができない。

この点、例えば、特許文献１には、シリンダの駆動力により、ワークを把持する把持位置とワークを解放する解法位置との間で３本のフィンガーを直動させると共に、３本のフィンガーをチャック中心の周りに沿って回転移動させる技術が開示されている。

特開２００２−１１３６８２号公報

しかしながら、ワークチャック装置１０１は、上述したように、ワーク挿入時における球面状部材１０２と歯車１１０の歯面１１０ａとの間のクリアランスが、数ミクロンから数十ミクロンと非常に小さい。そのため、特許文献１記載のロボットハンドを用いて歯車１１０をワークチャック装置１０１へ自動挿入するには、挿入精度を高める必要がある。特許文献１記載のロボットハンドは、歯車１１０をチャックしたフィンガーをシリンダの駆動力で機械的に回転移動させるので、歯車１１０の歯面１１０ａの形状に倣ってフィンガーを回転移動させることができない。すなわち、特許文献１記載のロボットハンドでは、例えば、フィンガーの回転角が歯溝１１０ｂのねじれ角に合わなかったり、熱処理によって歯面１１０ａの表面に凹凸が生じ、歯溝１１０ｂの間隔が球面状部材１０２に合わないような場合に、歯車１１０をワークチャック装置１０１に挿入する途中で歯面１１０ａがワークチャック装置１０１の球面状部材１０２に引っ掛かり、歯車１１０の挿入不良や着座不良が生じ、歯車１１０をチャック位置に精度良くセットできない虞がある。ワークチャック装置１０１に歯車１１０を精度良くセットできないと、歯車１１０の歯面１１０ａと工作機の工具１０５との位置関係がずれ、歯面１１０ａを基準に歯車１１０の端面や内径部１１０ｃを精度良く仕上げられない。従って、従来は、作業者が歯車１１０を１個ずつ手作業でワークチャック装置１０１に取り付けざるを得なかった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ワークチャック装置のチャック位置にワークを自動で精度良くセットできるロボットハンドを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の構成では、ロボットアームに装着されるものであって、３個以上のハンド爪によりワークの内周又は外周を把持し、ワークチャック装置のチャック位置にワークを挿入させるロボットハンドにおいて、前記３個以上のハンド爪に把持された前記ワークが軸心を中心とする回転方向に外力を受けた場合に、前記ワークを自由に回転させる自由回転機構を有する。

本発明の構成では、前記自由回転機構はローラであることが好ましい。

本発明の構成では、前記ロボットアームと前記ハンド爪との間に配置され、前記ハンド爪が把持する前記ワークに作用する力に応じて前記ロボットハンド全体をフローティングさせるフローティング機構を有することが好ましい。

本発明の構成では、前記ロボットアームと前記ロボットハンドとが所定の距離以上に近づいたことを検出し、前記ワークの挿入不良を知らせる信号を出力する検出手段を有することが好ましい。

本発明の構成では、前記ローラが、前記ワークの端面に接触するフランジ部を有することが好ましい。

本発明の構成では、前記ワークが、前記３個以上のハンド爪に把持される把持部分に斜めの溝が形成されていることが好ましい。

上記構成のロボットハンドは、例えば、外周又は内周に斜めに溝が形成されたワークを３個以上のハンド爪で把持し、ワークチャック装置のチャック位置に挿入させる場合に、ワークが軸心を中心とする回転方向に外力を受けると、その外力に倣ってワークを自由に回転させる。よって、上記構成のロボットハンドによれば、ワークの軸方向への移動と回転とを同時に行えるので、ワークチャック装置のチャック位置に歯面を基準としてワークを自動で精度良くセットできる。これにより、例えば、ワークの一例である歯車の歯面をワークチャック装置でチャックし、歯面を基準として歯車の内径部を切削や研削等で再加工することにより、歯車の内径基準と歯面基準とを一致させることができる。

上記構成のロボットハンドは、ローラによりワークを回転させるので、ワーク回転時に抵抗が生じにくい。よって、上記構成のロボットハンドによれば、外力に倣ってワークを回転させやすい。

上記構成のロボットハンドは、ロボットアームとハンド爪との間に配置されたフローティング機構により、ハンド爪に把持されたワークに作用する力に応じてフローティングするので、ワークの外周面又は内周面の形状に倣ってロボットハンド全体の軸をずらすことが可能である。よって、上記構成のロボットハンドによれば、ロボットハンド全体の軸をずらすことにより、ワークをワークチャック装置にワークが引っ掛かった状態を自動的に解消できるので、ワークチャック装置のチャック位置に歯面を基準としてワークを自動で精度良くセットできる。

上記構成のロボットハンドは、ワークチャック装置にワークを無理に挿入しようとして、ロボットアームとロボットハンドとが所定の距離以上に近づき過ぎた場合には、検出手段がワークの挿入不良を知らせる信号を出力する。よって、上記構成のロボットハンドによれば、ワークを傾いた状態で取り付ける不具合を未然に防止できる。

上記構成のロボットハンドは、ローラのフランジ部をワークの端面に押し付けて、ワークチャック装置にワークを挿入するので、外力に倣って回転するワークをフランジ部で押さえ、ワークが位置ずれしたりハンド爪から脱落することを防止できる。

本発明の実施形態に係り、ロボットハンドの平面図である。 図１のＡＡ断面図である。 図１のＯＢ断面をＣ方向から見た図である。 ロボットを側方から見た概略構成図である。 ロボットを上方から見た概略構成図である。 ワークの側面図である。 図１に示すロボットハンドの動作説明図であって、ワークチャック前の状態を示す。 図１に示すロボットハンドの動作説明図であって、ワーク内径部への進入後の状態を示す。 図１に示すロボットハンドの動作説明図であって、ワークチャック状態を示す。 図１に示すロボットハンドの動作説明図であって、フローティング前の状態を示す。 図１に示すロボットハンドの動作説明図であって、フローティング後の状態を示す。 ワークチャック装置の概略構成を示す図である。

次に、本発明に係るロボットハンドの一実施形態について図面を参照して説明する。
＜ロボットの概略構成＞
図４は、ロボット１を側方から見た概略構成図である。図５は、ロボット１を上方から見た概略構成図である。
図４及び図５に示すように、ロボットハンド１１は、ロボット１のロボットアーム４に装着され、図６に示すワーク１０をワークチャック装置１０１に着脱するのに用いられる。ロボット１は、図４に示すように回転部材３を基台２に対して回転させたり、図５に
示すようにロボットアーム４の第１及び第２腕部５，６を屈伸させたり、ロボットアーム４を回転部材３に対して前後に傾けることにより、図５の一点鎖線に示すようにロボットハンド１１を広範囲に渡って移動させることが可能である。ロボット１は、ロボットハンド１１に操作流体を供給して、ロボットハンド１１のワーク把持・解放動作を制御する。

＜ワークの概略構成＞
図６は、ワーク１０の断面図である。
ワーク１０は、歯溝１０ｂが斜めに形成された歯面１０ａを備えるハスバ歯車である。ワーク１０は、歯車軸（図示せず）を貫き通すための内径部１０ｃが中心部軸方向に形成されている。ワーク１０は、内径基準と歯面基準とが一致するように、内径を基準として歯切りにより歯が創られ、その後、歯面１０ａを強度を得るために、歯面１０ａに熱処理が施されている。ワーク１０は、熱処理時に歯面１０ａが変形し、内径基準と歯面基準とが一致していない。

＜ロボットハンドの概略構成＞
図１は、本発明の実施形態に係り、ロボットハンド１１の平面図である。図２は、図１のＡＡ断面図である。尚、図２では、公知のチャックシリンダ１３を側面図で記載している。図３は、図１のＯＢ断面を図中矢印方向から見た図である。
図１に示すロボットハンド１１は、チャックシリンダ１３を駆動源として、チャックシリンダ１３の中心点Ｏを中心に３個のハンド爪１４を径方向へ移動させ、ワーク１０の把持又は解放を行う。

チャックシリンダ１３は、３個のスライダ１３ａ（図２参照）がチャックシリンダ１３の中心点Ｏの周りに均等に配置され、ロボット１から供給される操作流体（操作エア、操作油等）によりスライダ１３ａを径方向に往復直線運動するようになっている。各スライダ１３ａには、ハンド爪１４が連結アーム１５を介して連結されている。チャックシリンダ１３は、操作流体が供給されない場合には、各スライダ１３ａを介して連結アーム１５を中心点Ｏ側に移動させ、３個のハンド爪１４がワーク１０に接触しないようにする。一方、チャックシリンダ１３は、操作流体が供給された場合には、各スライダ１３ａを介して連結アーム１５をそれぞれ外向きに押し広げ、３個のハンド爪１４をワーク１０の内径部１０ｃの内壁に均等に押し付けることにより、３個のハンド爪４がワーク１０をバランス良く把持するようにする。

図２に示すように、連結アーム１５は、第１ブロック１６と第２ブロック１８に分割され、ハンド爪１４をチャックシリンダ１３に取り付けやすくしている。ハンド爪１４は、軸形状をなし、後端部が第１ブロック１６に形成された貫通孔１６ａに挿通されて固定ねじ１７により第１ブロック１６に固定されている。第２ブロック１８は、チャックシリンダ１３のスライダ１３ａにボルト２０で固定されている。第１ブロック１６と第２ブロック１８は、側方から締結される止めねじ１９により固定されて一体化されている。そのため、各ハンド爪１４は、ロボットハンド１１をロボットアーム４のフレーム１２から取り外して分解しなくても、止めねじ１９を外せば、第１ブロック１６と共にチャックシリンダ１３から個別に取り外せる。

ロボットハンド１１は、３個のハンド爪１４に把持されたワーク１０が軸心を中心とする回転方向に外力を受けた場合に、ワーク１０を自由に回転させる自由回転機構２３を備える。自由回転機構２３は、各ハンド爪１４の先端に回転可能に軸支されるローラ２４により構成されている。より具体的には、ローラ２４は、第１ブロック１６との間の摩擦抵抗を低減するために、ワッシャ２５を介してハンド爪１４の外周に装着されている。ローラ２４とハンド爪１４との間には、ベアリング２６が配設され、ローラ２４がハンド爪１４の周りを左右双方向に自由に回転できるようになっている。よって、ロボットハンド１１は、ワーク１０の歯面１０ａに回転方向の外力が作用すると、各ローラ２４が回転してワーク１０の回転を許容する。

ローラ２４は、一端面外周に設けられたフランジ部２４ａをワーク１０の端面に当接させるようにワーク１０の内径部１０ｃに挿入され、ハンド爪１４に把持されたワーク１０が回転した場合に、フランジ部２４ａがワーク１０の端面を押さえ、ワーク１０の位置ずれや脱落を防止するようになっている。

ロボットハンド１１は、フローティング機構２７を介してチャックシリンダ１３がロボットアーム４ののフレーム１２に取り付けられている。フローティング機構２７は、ロボットアーム４とハンド爪１４との間に配置され、ハンド爪１４が把持するワーク１０に作用する力に応じてロボットハンド１１全体をフローティングさせるものである。

フローティング機構２７は、ハンド爪１４を連結されたチャックシリンダ１３が、ベース部材３４と一対のガイド棒２９を介してフレーム１２に取り付けられている。チャックシリンダ１３は、ベース部材３４の中心に固定され、一対のガイド棒２９は、チャックシリンダ１３の軸線と平行になるようにチャックシリンダ１３を挟んで対称配置され、ベース部材３４にボルト３６で固定されている。つまり、チャックシリンダ１３は、重心が偏らないように、ベース部材３４と一対のガイド棒２９と一体化されている。一対のガイド棒２９は、フレーム１２に固定された一対の軸受部材２８にスライド可能に挿通され、ベース部材３４を介してチャックシリンダ１３をフレーム１２に対して移動可能にしている。一対のガイド棒２９の後端部には、ワッシャ３０を介してナット３１が締結され、一対のガイド棒２９が一対の軸受部材２８から抜け落ちないようにしている。

コイルスプリング３３は、軸受部材２８の先端面に溶接されたばね受け部材３２と、ガイド棒２９の先端部外周に設けられた鍔部２９ａとの間に縮設され、ナット３１を軸受部材２８の後端面に突き当てるようにガイド棒２９を常時付勢している。ナット３１を軸受部材２８に係止させた状態において、ベース部材３４とフレーム１２との間には、隙間Ｓが形成されている。そのため、ロボットハンド１１は、図２の左方向へ加圧されると、コイルスプリング３３を圧縮させながら隙間Ｓを狭めるように図中左方向へ後退し、図２の左方向への加圧を解除されると、コイルスプリング３３の弾性力によって隙間Ｓを広げるように図中右方向へ前進する。

フレーム１２とベース部材３４には、チャックシリンダ１３の中心に対応する位置に貫通孔１２ａ，３４ａが形成されている。近接センサ３７は、フレーム１２の貫通孔１２ａに取り付けられ、貫通孔３４ａを介してチャックシリンダ１３の後端位置を検知する。近接センサ３７は、チャックシリンダ１３が所定の距離以上に近づくと異常を検知し、ワーク１０の挿入不良を知らせる信号を上位装置に送信する。図示しない上位装置は、信号を受信すると、アラームやワーク１０をセットし直すリトライ実施指示を出力するなどして警告を行う。

尚、コイルスプリング３３は、ロボットハンド１１がワーク１０を把持して移動する場合にフローティング機構２７が揺れないように、また、ワーク１０をワークチャック装置１０１のチャック位置に負荷なく挿入できるように、弾性力が選定されている。コイルスプリング３３の弾性力が弱すぎると、ロボットハンド１１が後退する際にフローティング機構２７が振動し、後述する近接センサ３７が異常を検知する虞があり、また、ワークチャック装置１０１のチャック位置の奥までワーク１０を挿入できない虞があるからである。また逆に、コイルスプリング３３の弾性力が強すぎると、ワーク１０の歯面１０ａがワークチャック装置１０１の球面状部材１０２に噛み込む虞があるからである。

図１及び図３に示すように、ロボットハンド１１は、３個のハンド爪１４の動作を阻害しないように、ワーク検出センサ２２がセンサ取付部材２１を介してチャックシリンダ１３に固定されている。ワーク検出センサ２２は、ロボットハンド１１がワーク１０を把持するタイミングを計ったり、ワーク１０の着脱状態を検出するために、ワーク１０の有無を検出する。

＜動作説明＞
続いて、ロボットハンド１１の動作例を説明する。図７〜図１１は、ロボットハンド１１の動作説明図である。図７〜図１１においては、ハンド爪１４とワーク１０とワーク検出センサ２２の位置関係が分かりやすいように、便宜的にハンド爪１４とワーク検出センサ２２を同一断面状に記載している。
ワーク１０をワークチャック装置１０１に装着する指令がロボット１に入力されると、原点位置で待機しているロボットハンド１１は、ロボット１によりワーク把持位置へ移動される。この時点では、図７に示すように、ロボットハンド１１は、チャックシリンダ１３に操作流体が供給されず、３個のハンド爪１４をチャックシリンダ１３の中心点Ｏ側へ後退させている。ロボットハンド１１は、ワーク１０の内径部１０ｃと同軸上に位置合わせされると、図８に示すように軸方向へ移動され、ハンド爪１４を内径部１０ｃ内へ挿入する。

ワーク検出センサ２２は、ワーク１０を検知すると、ワーク検出信号を上位装置へ出力する。上位装置は、ロボット１にワーク１０を把持する指令を出力する。ロボット１に指令が入力されると、チャックシリンダ１３に操作流体が供給され、図９に示すように、ロボットハンド１１は、ハンド爪１４を外向きへ移動させ、ローラ２４をワーク１０の内径部１０ｃの内壁に押し当てる。さらに、ロボットハンド１１は、軸方向へ移動し、フランジ部２４ａをワーク１０の端面に当接させる。このとき、コイルスプリング３３がばね受け部材３２とガイド棒２９の鍔部２９ａとの間で突っ張っているため、ロボットハンド１１は、フランジ部２４ａをワーク１０の端面に確実に当接させることができる。

ワーク検出センサ２２は、ロボットハンド１１がワーク１０を把持したことを検知すると、その旨の信号を上位装置へ出力する。上位装置は、ロボット１にワーク１０をワークチャック装置１０１に装着する指令を出力する。ロボット１にワーク装着指令が入力されると、ロボットハンド１１は、ワーク把持位置からワークチャック装置１０１へ移動される。そして、図１０及び図１１に示すように、ロボットハンド１１は、３個のハンド爪１４でワーク１０を把持した状態で軸方向へ移動されて、歯面１０ａを基準としてワーク１０を複数の球面状部材１０２の間に挿入する。このとき、ロボットハンド１１は、自由回転機構２３によりワーク１０を自由に回転させつつ、フローティング機構２７によりロボットハンド１１全体を僅かに傾かせることにより、歯面１０ａを球面状部材１０２に引っ掛けないようにワーク１０をワークチャック装置１０１のチャック位置に挿入する。

ワーク挿入時の動作についてより詳細に説明する。
ワーク１０の挿入時において、ワークチャック装置１０１の球面状部材１０２とワーク１０の歯面１０ａとの間には、数ミクロンから数十ミクロンという僅かなクリアランスしかない。一方、ワーク１０は、熱処理により歯面１０ａが変形していることがある。そのため、ロボットハンド１１がワークチャック装置１０１のチャック位置（３箇所に配置された球面状部材１０２の間）へワーク１０を挿入する場合に、球面状部材１０２が歯面１０ａに引っ掛かることがある。ロボットハンド１１は、球面状部材１０２が歯面１０ａに引っ掛かった状態でワーク１０の挿入を続けると、球面状部材１０２が歯面１０ａに引っ掛かる部分からワーク挿入方向と逆方向への力が局部的に加えられ、しかも、その局部的な力に対する反力でワーク１０に回転方向の力が作用する。更に、ロボットハンド１１は、球面状部材１０２が歯面１０ａに斜めに形成された歯溝１０ｂの側面に押し付けられると、ハンド爪１４で把持するワーク１０に回転方向の力が加えられる。これらの力が作用するワーク１０を単に軸方向へ移動させるだけでは、ワーク１０をそれ以上挿入できなくなったり（挿入不良の一例）、ワーク１０が傾いた状態でワークチャック装置１０１のチャック位置にセットされる（着座不良の一例）虞がある。

しかし、本実施形態のロボットハンド１１は、球面状部材１０２から歯面１０ａに作用する回転方向の力によって、ローラ２４がハンド爪１４を中心に回転する。そのため、ロボットハンド１１は、ハンド爪１４に把持されたワーク１０を、球面状部材１０２が歯面１０ａに引っ掛からない位置まで自動的に回転させ、球面状部材１０２と歯面１０ａとの引っ掛かりを解消する。

上記のようにワーク１０が回転する間、ローラ２４は、フランジ部２４ａをワーク１０の端面に押し付けている。そのため、ワーク１０は、フランジ部２４ａとワークチャック装置１０１に挟まれて軸方向への移動を制限される。よって、ロボットハンド１１は、ワーク１０を回転させて球面状部材１０２と歯面１０ａとの引っ掛かりを解消する際に、ワーク１０がハンド爪１４の軸方向へ位置ずれしたり、ハンド爪１４から脱落することがない。

しかも、本実施形態のロボットハンド１１は、ベース部材３４が一対のコイルスプリング３３の圧縮量を変えて数ミクロンから数十ミクロンのほんの僅かな量だけ傾き、それによってワーク１０の姿勢を僅かに変えることができる。そのため、ロボットハンド１１は、球面状部材１０２からワーク１０に局部的な力が作用すると、一対のコイルスプリング３３の弾性力によりベース部材３４が僅かに傾き、ロボットハンド１１全体の軸がずらされる。そのため、球面状部材１０２と歯面１０ａとが引っ掛かった部分に局部的な負荷がかからず、引っ掛かり部分の摩擦抵抗が低減されるので、ローラ２４が回転しやすくなる。ハンド爪１４に把持されたワーク１０が回転して、球面状部材１０２が歯面１０ａに引っ掛かった状態が解消されると、圧縮されたコイルスプリング３３が伸張してベース部材３４を元の姿勢に戻し、ロボットハンド１１全体を元の軸線上に配置する。これにより、ワーク１０も元の姿勢に戻り、ロボットハンド１１は、ワークチャック装置１０１のチャック位置にワーク１０を挿入して歯面基準でセットすることができる。

よって、ロボットハンド１１は、球面状部材１０２が歯面１０ａに引っ掛かって、ハンド爪１４が把持するワーク１０に回転方向への力や挿入方向と逆方向への力が作用したとしても、自動的にワーク１０を回転させたり傾けることにより引っ掛かりを解消し、ワーク１０を歯面１０ａのねじれ角に沿ってワークチャック装置１０１のチャック位置に精度良く挿入できる。つまり、ロボットハンド１１は、ワーク１０の挿入不良や着座不良を生じにくい。

これに対して、ワーク１０の引っ掛かりが解消されないような場合には、チャックシリンダ１３がフレーム１２に所定の距離以上に近づく。この状態を近接センサ３７が検知し、挿入不良を知らせる信号を上位装置に出力する。上位装置は、近接センサから信号を受信すると、ロボット１の動作を停止させ、アラームを鳴らしたり、ワーク１０をセットし直すアナウンスや表示を行うことにより、ワーク１０の挿入不良を作業者に警告する。この場合、作業者は、ワーク１０をロボットハンド１１から取り外して手作業でワーク１０をワークチャック装置１０１に装着するか、或いは、当該ワーク１０の傾きを是正してロボットハンド１１にワーク１０のセットをやり直しさせる。

上記のようにして、ワークチャック装置１０１のチャック位置にワーク１０を歯面１０ａを基準としてセットすると、工作機７が、ダイアフラム１０３を駆動させて複数の球面状部材１０２をチャック中心側へ向かって移動させ、ワーク１０の歯面１０ａを三方向から挟み込んでチャックする。ワークチャック装置１０１がワーク１０をチャックすると、ロボットハンド１１は、チャックシリンダ１３への操作流体の供給を停止され、３個のハンド爪１４を内向きに後退させる。これにより、３個のハンド爪１４がワーク１０の内径部１０ｃの内壁から離れ、ワーク１０の把持状態が解除される。そして、ロボットハンド１１は、工作機７の動作を邪魔しないように、原点位置に戻るか後退する。

ロボットハンド１１がワーク１０から後退すると、工作機７は、歯面１０ａを基準としてワーク１０の内径部１０ｃや端面を研削又は切削し、内径基準と歯面基準とを一致させたり、ワーク１０の端面にできた凹凸を削り取る。このとき、ワーク１０がロボットハンド１１によりワークチャック装置１０１のチャック位置に歯面１０ａを基準として精度良く挿入されているので、工作機７は、歯面１０ａを基準にワーク１０の内径部１０ｃや端面を精度良く加工できる。よって、例えば、歯切りにより内径部１０ｃと歯面１０ａとの精度を出されたワーク１０が、歯面１０ａの強度を向上させるために熱処理を施されて歯面１０ａを変形させた場合でも、工作機７は、ワーク１０の内径部１０ｃを歯面１０ａを基準に切削又は研削して、ワーク１０の内径基準と歯面基準とを一致させ、歯車精度を高めることができる。そして、このように加工されたワーク１０は、例えば、内径を基準として自動車に取り付けられた場合に、他のギヤと良好にかみ合うため、小さな騒音や振動を発生しにくい。

工作機７による仕上げ加工が終了すると、ロボット１は、上述したワーク把持時と同様にして、ロボットハンド１１にワーク１０を把持させ、ワーク１０をワークチャック装置１０１から次工程へ移動させる。

上記のように、ロボットハンド１１は、ワーク１０の着座不良や挿入不良を発生させないように、ワークチャック装置１０１のチャック位置にワーク１０を自動で着脱するので、ワーク１０の仕上げ加工ラインを全自動化及び機械化することができる。

ところで、ロボットハンド１１は、ローラ２４の外周面とフランジ部２４ａをワーク１０に接触させてワーク１０を把持するため、ローラ２４が摩擦等により劣化する。ローラ２４が劣化すると、３個のハンド爪１４がワーク１０を把持した場合に、３個のハンド爪１４の中心位置とワーク１０の内径部１０ｃの中心位置との相互関係がずれて、ワークチャック装置１０１のチャック位置にワークを挿入する際に、球面状部材１０２がワーク１０の歯面１０ａに引っ掛かりやすくなる。よって、ローラ２４を定期的にメンテナンスする必要がある。これに対し、ロボットハンド１１は、止めねじ１９を外してハンド爪１４をチャックシリンダ１３から個別に取り外し、固定ねじ１７を外せば、ローラ２４とハンド爪１４とを分解してローラ２４のみを交換できる。よって、ロボットハンド１１は、ローラ２４のメンテナンス性が良く、ローラ２４の劣化に伴うワーク位置決め精度の低下を防止できる。

＜作用効果＞
以上説明したように、本実施形態のロボットハンド１１は、例えば、外周又は内周に斜めに歯溝１０ｂが形成されたワーク１０を３個のハンド爪１４で把持し、ワークチャック装置１０１のチャック位置に挿入させる場合に、ワーク１０が軸心を中心とする回転方向に外力を受けると、その外力に倣ってワーク１０を歯溝１０ｂの形成方向に沿って自由に回転させる。よって、上記本実施形態のロボットハンド１１によれば、ワーク１０の軸方向への移動と回転とを同時に行えるので、ワークチャック装置１０１のチャック位置に歯面１０ａを基準としてワーク１０を自動で精度良く挿入してセットできる。これにより、例えば、ワーク１０の歯面１０ａをワークチャック装置１０１でチャックし、歯面１０ａを基準として歯車１０の内径部１０ｃを切削や研削等で再加工することにより、歯車１０ａの内径基準と歯面基準とを一致させることができる。

本実施形態のロボットハンド１１は、ローラ２４によりワーク１０を回転させるので、ワーク回転時に抵抗が生じにくい。よって、本実施形態のロボットハンド１１によれば、外力に倣ってワーク１０を回転させやすい。

本実施形態のロボットハンド１１は、ワーク１０の軸線と平行方向に２箇所コイルスプリング３３を配置したフローティング機構２７を、ロボットアーム４のフレーム１２とロボットハンド１１のハンド爪１４との間に配置しているので、ワークチャック装置１０１にワーク１０を挿入する場合に、ワーク１０の歯面１０ａの形状に倣ってロボットハンド１１の軸をずらすことが可能である。よって、本実施形態のロボットハンド１１によれば、ロボットハンド１１全体の軸をずらすことにより、ワークチャック装置１０１の球面状部材１０２がワーク１０の歯面１０ａに引っ掛かった状態を自動的に解消することができるので、ワークチャック装置１０１のチャック位置に歯面１０ａを基準としてワーク１０を自動で精度良く挿入してセットできる。

本実施形態のロボットハンド１１は、異物の噛み込み等があったにもかかわらず、ワークチャック装置１０１にワーク１０を無理に挿入しようとして、ロボットアーム４のフレーム１２とロボットハンド１１のベース部材３４とが所定の距離以上に近づき過ぎた場合には、近接センサ３７がワーク１０の挿入不良を知らせる信号を出力する。よって、上記構成のロボットハンドによれば、ワークを傾いた状態で取り付ける不具合を未然に防止できる。

本実施形態のロボットハンド１１は、ローラ２４のフランジ部２４ａをワーク１０の端面に押し付けて、ワークチャック装置１０１にワーク１０を挿入するので、外力に倣って回転するワーク１０をフランジ部２４ａで押さえ、ワーク１０が位置ずれしたりハンド爪１４から脱落することを防止できる。

本実施形態のロボットハンド１１は、ローラ２４が左右双方向へ自由に回転するので、例えば、歯溝１０ｂの形成方向が異なるワークであっても、ワークチャック装置１０１のチャック位置に精度良くセットすることができる。

本実施形態のロボットハンド１１は、軸方向へ移動しながら、ワーク１０を回転させると共に傾かせることが可能なので、歯数や歯のねじれ角、モジュールが異なるワーク（歯車）であっても、同一のロボットハンド１１で対応できる。
本実施形態のロボットハンド１１は、ハンド爪１４を外向きに移動させてワーク１０の内径部１０ｃに押し付けて、ワーク１０を保持するので、内径部１０ｃの内径が異なるワークであっても把持できる。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
（１）例えば、上記実施形態では、３個のローラ２４をロボットハンド１１に均等に配置したが、４個以上のローラ２４をロボットハンド１１に均等に配置しても良い。
（２）例えば、上記実施形態では、ローラ２４が左右双方向へ移動可能であるが、ローラ２４を一方向へのみ回転するようにしても良い。
（３）例えば、上記実施形態では、ローラ２４がフランジ部２４ａを備えるが、ローラ２４を単なる円筒形状にしても良い。
（４）例えば、上記実施形態では、コイルスプリング３３をチャックシリンダ１３を挟んで対称配置したが、各ローラ２４に対応する位置にコイルスプリング３３を配置しても良い。この場合、ローラ２４がワーク１０から受ける力をコイルスプリング３３に直接的に作用させ、ワーク１０をワークチャック装置１０１に倣って位置調整しやすい。
（５）例えば、上記実施形態では、ハンド爪１４の先端にローラ２４を付加して自由回転機構２３を設けた。これに対して、３個のハンド爪１４の相互中心位置にローラを設けるなどして、自由回転機構を設けても良い。
（６）例えば、上記実施形態では、３個のハンド爪１４がワーク１０の内径部１０ｃの内壁に当接してワーク１０を把持するようにしたが、３個以上のハンド爪でワーク１０の外周面（歯面１０ａ）を挟み込んでワーク１０を把持するようにしても良い。
（７）例えば、上記実施形態では、ハスバ歯車をワーク１０の一例としたが、平歯車などをワーク１０の一例としても良い。また、ワークは、丸物ドーナツ形状のもの以外に軸物形状のものであっても良い。

４ ロボットアーム
１０ ワーク
１０ｂ 歯溝
１１ ロボットハンド
１４ ハンド爪
２３ 自由回転機構
２４ ローラ
２４ａ フランジ部
２７ フローティング機構

Claims (6)

1. ロボットアームに装着されるものであって、３個以上のハンド爪によりワークの内周又は外周を把持し、ワークチャック装置のチャック位置にワークを挿入させるロボットハンドにおいて、
   前記３個以上のハンド爪に把持された前記ワークが軸心を中心とする回転方向に外力を受けた場合に、前記ワークを自由に回転させる自由回転機構を有する
   ことを特徴とするロボットハンド。
2. 請求項１に記載するロボットハンドにおいて、
   前記自由回転機構はローラである
   ことを特徴とするロボットハンド。
3. 請求項１又は請求項２に記載するロボットハンドにおいて、
   前記ロボットアームと前記ハンド爪との間に配置され、前記ハンド爪が把持する前記ワークに作用する力に応じて前記ロボットハンド全体をフローティングさせるフローティング機構を有する
   ことを特徴とするロボットハンド。
4. 請求項３に記載するロボットハンドにおいて、
   前記ロボットアームと前記ロボットハンドとが所定の距離以上に近づいたことを検出し、前記ワークの挿入不良を知らせる信号を出力する検出手段を有する
   ことを特徴とするロボットハンド。
5. 請求項２乃至請求項４の何れか１つに記載するロボットハンドにおいて、
   前記ローラが、前記ワークの端面に接触するフランジ部を有する
   ことを特徴とするロボットハンド。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載するロボットハンドにおいて、
   前記ワークが、前記３個以上のハンド爪に把持される把持部分に斜めの溝が形成されている
   ことを特徴とするロボットハンド。

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