JP2520750B2 - ハンド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、中心孔を有する例えばスペーサ等のワーク
をシャフト周りに自動挿入する場合に使用するハンド装
置に関する。

（従来の技術） この種ワークの自動挿入用ハンド装置として、従来、
産業用ロボットのアーム等の被制御体に磁力吸着用の電
磁石や真空吸着用の吸盤、或いはワーク把持用の掴み爪
等を有するワーク保持具を装着してなり、このワーク保
持具により吸着又は掴んだワークをシャフトに強制的に
挿入するようにしたものが一般に使用されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記従来のものでは、ワークの自動挿入に
当り、ワーク保持具によるワークの吸着位置や掴み位置
が適正位置からずれている場合、或いは被制御体の位置
決め精度に誤差がある場合には、シャフトの軸心に対し
ワークの中心を一致させることは難しい。そして、この
不一致状態での挿入により、挿入の際にシャフトとワー
クとの間にいわゆる強接触が起き、それに伴って磨耗粉
等による塵が生じる。従って、特に、例えば半導体等の
製造分野で利用されるクリーンルーム等、空気にクリー
ン度の要求される場所で上記従来のハンド装置を使用す
ることはできない。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的
は、ワークのシャフトへの挿入の際に、ワークをシャフ
トに対し強接触しないように自動挿入させるような手段
を講じて、ワーク挿入に伴う塵の発生を可及的に低減
し、ハンド装置をクリーンルーム等で支障なく使用でき
るようにすることにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、請求項（１）に係る発
明では、ワーク保持具により吸着或いは掴んだワークの
下方にワーク支え用の支持爪を突出させて、ワークの保
持をワーク保持具から支持爪による支えに代え、その状
態でワークを挿入することで、ワークを自重のみをかけ
てシャフトに挿入させるようにした。

すなわち、この発明では、ロボット等により上下を含
む少なくとも２次元方向に移動可能な被制御体と、該被
制御体にフローティング機構を介して水平方向に遊動可
能に支持されたハンド本体と、該ハンド本体に上下動可
能に支持され、下方に突出付勢された対シャフト用の芯
出し具と、該芯出し具の周りに同心状に配設され、かつ
上記ハンド本体に上下動可能に支持され、ワークを吸着
や掴みにより保持するワーク保持具と、該ワーク保持具
の外周側の上記ハンド本体に、上記芯出し具と同心円周
状に等角度間隔をあけて取り付けられた少なくとも３つ
のワーク支え装置とを設け、この各ワーク支え装置は、
上記ワーク保持具が上昇端位置にあるとき該ワーク保持
具に保持されたワークの下方位置に対し進退する支持爪
を有する構成とする。

（作用） 上記の構成により、請求項（１）に係る発明では、ワ
ークをシャフトに挿入する場合、先ず、被制御体が下降
移動して、ワーク保持具がその下端部でワークを吸着し
又は掴んで保持する。その状態でワーク保持具が上昇し
て上昇端位置に位置付けられた後、被制御体がシャフト
上方に移動する。次いで、各ワーク支え装置の支持爪が
上記ワークの下方位置に前進した後、ワーク保持具によ
るワーク保持が解除され、このことによりワークは上記
ワーク支え装置の支持爪に上載保持される。この後、被
制御体が下降移動して芯出し具によりハンド本体及びワ
ーク保持具のシャフトに対する芯出しが行われ、さらに
被制御体の下降移動に伴ってワークがシャフトの周りに
挿入される。このとき、ワークはワーク支え装置の支持
爪により支持された状態にあるので、その自重のみで降
下してシャフト周りに挿入される。そして、ワークがシ
ャフト周りの所定位置に達すると、上記各ワーク支え装
置の支持爪が後退して、ワークが上記所定位置に落下保
持される。

したがって、この場合、ワークはシャフトへの挿入の
際にその自重のみで降下してシャフト周りに挿入される
ので、ワークは強接触することなくシャフトに挿入さ
れ、ワークとシャフトとの間の摩擦抵抗は小さく、よっ
て塵の発生等を極力低減することができることとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第３図は本発明の実施例に係るハンド装置Ａ
の全体構成を示す。このハンド装置Ａは、第２図及び第
３図に示すように、上下方向の軸心を有するシャフトＢ
に、中心孔W₁を有するワークとしてのリング状のスペー
サＷを挿入するためのもので、シャフトＢの上部には大
径のスペーサ挿入部B₁と該スペーサ挿入部B₁の上側に同
心状に連続する小径の軸受嵌装部B₂とが形成されてい
る。また、上記軸受嵌装部B₂外周には軸受嵌合溝B₃が形
成され、この嵌合溝B₃にはスペーサ挿入部B₁よりも小さ
い外径を有する軸受Ｃが嵌合されている。そして、スペ
ーサＷ（ワーク）はシャフトＢ上方から上記軸受Ｃを潜
らせながらスペーサ挿入部B₁の外周に挿入される。

第１図〜第３図において、１は水平及び上下の３次元
方向に移動可能な被制御体で、これは例えば図外の産業
用ロボットのアーム先端に取り付けられている。上記被
制御体１にはハンド本体３がフローティング機構２を介
して水平方向に移動可能に吊下げ支持されている。この
ハンド本体３は上方に開放された有底円筒状の上側部４
と、該上側部４の底部から一体に垂下する筒部4aに上側
にて上側部４と同心状にかつ一体的に接合され、上方に
開放された有底円筒状の下側部５とからなり、上記上側
部４の上端には半径方向外側に張り出したフランジ4bが
形成されていて、ハンド本体３はこのフランジ4bにてフ
ローティング機構２に取り付けられている。

上記ハンド本体３の上側部４内底面にはその中心位置
に上下方向のシリンダ軸線を有する芯出し具付勢用のエ
アシリンダ６が取り付けられ、このシリンダ６のピスト
ンロッド6aは上側部４底壁に貫通形成したロッド挿通孔
７を挿通してその下方（筒部4a内）に延びている。ま
た、下側部５の底壁中心部には中心孔８が貫通形成さ
れ、この中心孔８にはボールスプラインからなるスライ
ダ装置９が取り付けられている。このスライダ装置９
は、下側部５底壁にボルト締結されたスプラインナット
9aと、該スプラインナット9aに摺動可能にかつ回転不能
に挿通支持され、上記シリンダ６のピストンロッド6aの
軸線上を通るスプライン軸9bとを備えてなり、上記スプ
ライン軸9bの上端はジョイント11を介して上記シリンダ
６のピストンロッド6a下端に連結されている一方、プス
ライン軸9bの下端にはハンド本体３の下側部５底壁と略
同径の円柱状芯出し具12が締結固定されている。従っ
て、上記芯出し具12はスライダ装置９によりハンド本体
３に対し上下動可能に支持され、かつシリンダ６の伸長
圧により常時下方に付勢されている。上記芯出し具12の
下面には２段構造の凹部13が形成されており、この凹部
13の下側段部13aに上記シャフトＢの軸受Ｃを嵌入する
ことにより、シャフトＢに対しハンド本体３及び後述す
るワーク保持具17を芯出しするようにしている。

また、芯出し具12の周縁部には上下方向に貫通するセ
ンサ取付孔14が形成され、この取付孔14の下端は凹部13
の下側段部13a上面に開口している。また、センサ取付
孔14には静電容量型のハイトセンサ15が取り付けられて
いる。このハイトセンサ15は、凹部13の下側段部13aに
シャフトＢの軸受Ｃが完全に嵌り込んだときにそのこと
を検出して信号を出力するものである。尚、このハイト
センサ15の信号ラインは上記ハンド本体３の下側部５底
壁、上側部４の筒部4a及び底壁を摺動可能に貫通する保
護管16内に挿通されている。

上記芯出し具12の周囲には下端面をワーク吸着面18と
した略円筒状のワーク保持具17が芯出し具12と同心状に
配設されている。すなわち、このワーク保持具17は中心
孔19を有し、この中心孔19には上記芯出し具12（ハンド
本体３の下側部５底壁）が配設されている。ワーク保持
具17の上端において円周方向の３等分位置にはそれぞれ
ガイド棒20,20,…の下端が取付固定されている。この各
ガイド棒20は上記ハンド本体３の上側部４底壁ないし筒
部4aを摺動可能に貫通し、その上端は上記エアシリンダ
６周りに配設したリング21に固定されており、３本のガ
イド棒20,20,…及びリング21によりワーク保持具17がハ
ンド本体３に支持されている。そして、ハンド本体３の
上側部４内底面の周辺部には上下方向のシリンダ軸線を
有するワーク保持具昇降用のエアシリンダ22が取り付け
られ、このシリンダ22のピストンロッド22aは上方に延
び、その上端は上記リング21に連結固定されており、シ
リンダ22の伸縮によりワーク保持具17を上昇端位置及び
下降端位置の間で上下動させるようにしている。

また、ワーク保持具17の壁内上端部には円環状の吸引
通路23が形成され、この吸引通路23はワーク保持具17下
端のワーク吸着面18に連通路23a,23a,…を介して連通し
ている。ワーク保持具17の上端には上記吸引通路23に連
通する吸引管24が気密状に螺合締結され、この吸引管24
は真空ポンプ等のエア吸引源（図示せず）に接続されて
おり、エア吸引源の作動状態でワーク保持具17のワーク
吸着面18をワーク搭載台Ｄ上のスペーサＷに当接させた
とき、吸着面18でスペーサＷを吸着して保持するように
している。

さらに、上記ハンド本体３の筒部4a外周面にはその円
周方向の３等分位置に３本の吊下げ棒25,25,…が吊下げ
支持されている。該各吊下げ棒25の下部は上記ワーク保
持具17の外周側方に延び、その下端部には小形エアシリ
ンダからなるワーク支え装置26が取り付けられている。
すなわち、この各ワーク支え装置26は、吊下げ棒25の下
端に芯出し具12の中心に向かって下方に向かうように挿
通支持されたシリンダボディとしての装置本体26aと、
該装置本体26aに出没可能に支持されたピストンロッド
としての支持爪26bとからなり、上記ワーク保持具17の
上昇端位置で支持爪26bを装置本体26aから出没させたと
きに、該支持爪26bがワーク保持具17に保持されたスペ
ーサＷの下方位置に対し進退するようになっている。

次に、上記実施例の作動について説明する。

ハンド装置Ａの作動開始時、第１図に示す如く、シリ
ンダ６には一定の伸長圧力がかけられていて、この伸長
圧力により芯出し具12に下方に向かう付勢力が付与され
ている。また、シリンダ22は収縮状態にあって、ワーク
保持具17は下降端位置にあり、その下端ワーク吸着面18
が各ワーク支え装置26よりも低い位置（ハンド装置Ａの
最下端位置）に位置付けられている。さらに、上記ワー
ク支え装置26,26,…の各々は支持爪26bを装置本体26aに
没入した状態にある。

上記状態から先ず、被制御体１がワーク搭載台Ｄ上方
で下降移動してハンド本体３全体が下降し、第１図で仮
想線にて示すように、ワーク保持具17の下端ワーク吸着
面18がワーク搭載台Ｄ上のスペーサＷ（ワーク）に当接
すると、エア吸引源によりスペーサＷがワーク吸着面18
に吸着保持される。その際、上記シリンダ22が収縮状態
にあるので、スペーサＷの押付力の過剰分はシリンダ22
の伸長方向のエア圧縮性により吸収される。

この後、シリンダ22が伸長してワーク保持具17が上昇
端位置に上昇し、その状態で被制御体１がシャフトＢ上
方に移動する。次いで、ワーク支え装置26,26,…の各々
の支持爪26bが突出してその先端が上記上昇端位置にあ
るスペーサＷの下方に前進した後、第２図に示す如く、
上記エア吸引源によるスペーサＷの吸引が解除され、こ
れに伴いスペーサＷは上記ワーク支え装置26,26,…の各
々の支持爪26b上に載置支持される。

しかる後、被制御体１が下降移動する。そして、第３
図に示すように、芯出し具12の凹部13の下側段部13aに
シャフトＢの軸受Ｃが完全に嵌合し、それに伴ってハイ
トセンサ15から所定の信号が出力されると、芯出しが完
了する。この後、被制御体１がさらに下降移動してスペ
ーサＷがシャフトＢのスペーサ挿入部B₁周りに嵌挿さ
れ、第３図で仮想線にて示す如く、各ワーク支え装置26
がシャフトＢの邪魔にならない高さになると被制御体１
の下降移動が停止する。

その際、上記スペーサＷはワーク支え装置26の支持爪
26bに載置支持さえた状態でシャフトＢに嵌挿されるた
め、スペーサＷにかかる荷重は自重のみとなり、スペー
サＷとシャフトＢとの間に作用する摩擦抵抗が小さくな
り、よって磨耗粉等の発生がない。

また、シリンダ６に一定の伸長圧力がかけられている
ため、芯出し具12がシャフトＢの軸受Ｃを押え付ける力
は一定となり、シャフトＢを安定して保持することがで
きる。

最後に、上記各ワーク支え装置26の支持爪26bが装置
本体26aに没入して、スペーサＷはシャフトＢの段部上
に落下し、以上で１つのスペーサＷの挿入工程が終了す
る。以後、各スペーサＷについて上記と同様の動作が繰
り返される。

したがって、この実施例では、上記の如く、スペーサ
ＷはシャフトＢへの挿入の際にその自重のみで降下して
シャフトＢ周りに挿入されるので、スペーサＷは強接触
することなくシャフトＢに挿入され、よって塵の発生等
を低減して、ハンド装置Ａをクリーンルーム等で使用す
ることができる。

尚、上記実施例では、ワーク支え装置として、装置本
体26aに対し出没する直動型の支持爪26bを持ったものを
用いたが、支持爪をスペーサ下方位置と退避位置との間
を回動する構造としてもよい。

また、本発明は、上記実施例の如きスペーサＷ以外の
ワークをシャフトＢに挿入する場合についても適用でき
るのは勿論のことである。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）に係る発明による
と、中心孔を有するワークをハンド装置により芯出しし
てシャフトに自動挿入する場合、ワーク保持具に保持し
たワークを一旦ワーク支え装置の支持爪上に移載し、そ
の状態でシャフトに挿入するようにしたことにより、ワ
ークを自重のみでシャフト周りを降下させて、そのシャ
フトとの摩擦を小さくでき、ワークをシャフトに強接触
させることなく挿入して塵の発生を解消でき、よってク
リーン度が要求されるクリーンルーム等であってもハン
ド装置を支障なく使用することができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はワークの吸着保
持前の状態を示すハンド装置の断面図、第２図はワーク
を保持した状態を示す第１図相当図、第３図はワークの
挿入状態を示す第１図相当図である。 Ａ……ハンド装置 １……被制御体 ２……フローティング機構 ３……ハンド本体 ６……芯出し具付勢用シリンダ 12……芯出し具 17……ワーク保持具 18……ワーク吸着面 22……ワーク保持具昇降用シリンダ 26……ワーク支え装置 26b……支持爪 Ｂ……シャフト Ｃ……軸受 Ｗ……スペーサ（ワーク） W₁……中心孔

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中心孔を有するワークを保持してシャフト
   周りに挿入するハンド装置であって、 上下を含む少なくとも２次元方向に移動可能な被制御体
   と、該被制御体にフローティング機構を介して水平方向
   に遊動可能に支持されたハンド本体と、該ハンド本体に
   上下動可能に支持され、下方に突出付勢された対シャフ
   ト用の芯出し具と、該芯出し具の周りに同心状に配設さ
   れ、かつ上記ハンド本体に上下動可能に支持され、ワー
   クを保持するワーク保持具と、該ワーク保持具の外周側
   の上記ハンド本体に、上記芯出し具と同心円周状に等角
   度間隔をあけて取り付けられた少なくとも３つのワーク
   支え装置とを備えてなり、 上記各ワーク支え装置は、上記ワーク保持具が上昇端位
   置にあるとき該ワーク保持具に保持されたワークの下方
   位置に対し進退する支持爪を有していることを特徴とす
   るハンド装置。