JP2563074Y2 - ロボットハンド - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ロボットアームの先端
に装着されて把持物を自動的に把持するロボットハンド
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体ウェハ処理工程等におい
ては、クリーンルーム内部において作業者が出す塵によ
るクリーン度が低下するのを防止するために、作業者の
工程数を極力減らし、その替わりに種々のロボット等に
よりクリーンルーム内部の作業が行なわれるようになっ
ている。

【０００３】ロボットが行う作業の一例としては、複数
枚(２５〜５０枚)のウェハを収納したウェハキャリア
(以下、ワークと略称する。)をクリーンルーム内部の所
定位置まで移動させる作業がある。この作業を行うロボ
ットとしては、ロボット本体に搭載されたアームの先端
にワークのハンドリングを行うロボットハンドが設けら
れ、ロボットハンドでワークを把持した後、ロボット自
体を走行させることによりウェハキャリアを所定位置ま
で移動させるものがある。

【０００４】前記ロボットハンドの具体的構成として
は、図８及び図９に示すように、クリーン化のために電
動により駆動し、かつワーク１を把持する力を維持する
手段としてコイルバネ２が使用されたロボットハンド３
が知られている。

【０００５】このロボットハンド３は、アーム４の先端
部に回動自在に連結されているハンド本体５と、このハ
ンド本体５に内蔵された伸縮機構(フィンガ移動機構)６
により矢印Ａ方向に一定の距離だけ移動可能な互いに対
向配置されたフィンガ７,７と、これらフィンガ７,７上
に設けられた複数のすくい部８上にフィンガ７の移動方
向(Ａ方向)と同一方向(矢印Ｂ方向)と移動するようにコ
イルバネ２を介在させて設けられた複数のつめ９とから
構成されている。

【０００６】上記構成のロボットハンド３によりワーク
１のハンドリング操作を行うには、先ず、ロボットアー
ム４を移動させて、ワーク１を把持する姿勢位置までロ
ボットハンド３の位置決め動作を行う。次に、フィンガ
移動機構６,６を作動させてフィンガ７,７を矢印Ａ方向
の閉じる方向に移動し、それぞれのつめ９をワーク１の
側面に接触させる。さらにフィンガ７を所定の間隔まで
閉じることにより、つめ９とすくい部８との間に介在さ
せたコイルバネ２を圧縮させる。そして、このコイルバ
ネ２の付勢力より、つめ９はワーク１に対して矢印Ｃ方
向に押圧力を加えてワーク１を把持する。

【０００７】 ここで、つめ９のワーク１に対する押圧
力をＦ、ワーク１の質量をＭ、つめ９とワーク１間の摩
擦係数をμ、ハンド本体５がロボットアーム４によって
移動させられる際の水平方向の加速度をα及び上方向の
加速度をβ、重力加速度をｇとすると、 Ｆ＞Ｍ×α ……（１） であれば、ワーク１の移動時における把持が不確実にな
ることはない。また、 Ｆ＞Ｍ（ｇ＋β）／μ ……（２） であれば、ワーク１を落下させてしまうおそれがない。
ただし、ワーク１に凹凸部があり、その形状を利用して
引っ掛けた状態でワーク１を持ち上げて把持する方式で
あれば、（２）式を満たす必要はない。また、このとき
のフィンガ移動機構６，６がフィンガ７，７を閉じる力
をＰとすると、フィンガ７の移動方向とつめ９の移動方
向が同じなので、 Ｐ＝Ｆ ……（３） となる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
ロボットハンド３においては、フィンガ移動機構６,６
により移動するフィンガ７,７間の間隔がさほど正確で
はなく、また、このフィンガ移動機構６,６のガタ等に
より、所定位置において保持させたフィンガ７,７が少
しづつ開いてしまうおそれがある。さらには、把持する
ワーク１の形状に多少の寸法誤差が生じている。

【０００９】 しかしながら、従来のロボットハンド３
においては、つめ９のワーク１に対する押圧力Ｆが、コ
イルバネ２の圧縮量により比例する構造になっているの
で、上述したフィンガ移動機構６，６の機構上の間題、
さらにはワーク１の寸法誤差が生じた場合には、つめ９
のワーク１に対する押圧力Ｆが小さくなり、それにより
ワーク１の把持力が弱くなってしまい正常なハンドリン
グ操作が行えないという問題があった。これの対策とし
て、押圧力Ｆが弱くなってもハンドリング操作に支障が
ないように、あらかじめ、コイルバネ２の押圧力Ｆを大
きめに設定しておくことが考えられる。しかし、このよ
うな設定をすると、（３）式より、フィンガ移動機構６
もそれだけの力を発生させなくてはならない。エネルギ
効率的に不利となり、また、ロボットハンドが大型化す
る恐れもある。

【００１０】本考案は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、高精度なフィンガ移動機
構の機能をさほど必要とせず、かつワークに多少の寸法
誤差が生じていたとしても、確実にワークを把持してハ
ンドリング操作を行うことが可能なロボットハンドを提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本考案のロボットハンドは、ハンド本体と、このハ
ンド本体を中心として互いに反対方向へ向けて設けら
れ、かつ、伸縮可能な伸縮機構を有する一対のフィンガ
移動機構と、これら一対のフィンガ移動機構にそれぞれ
取り付けられて該フィンガ移動機構と一体に移動し、か
つ、互いに対向配置されたフィンガと、それぞれのフィ
ンガに互いに対向配置させた状態で取り付けられ、かつ
フィンガの移動方向と直交する方向に移動可能な複数の
つめと、それぞれのつめに設けられ、かつ一方のつめを
他方のつめに向かう方向に付勢する弾性部材とが具備さ
れていることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本考案に係るロボットハンドによれば、フィン
ガの移動方向と直交する方向に移動可能なつめが、弾性
部材の付勢力により把持物に押圧力を加えて把持する構
造になっているので、フィンガの閉じる位置によって弾
性部材の圧縮量が変化せず、かつ把持物の寸法誤差が生
じても押さえる力が変化せず、把持物が確実に把持され
る。

【００１３】

【実施例】本考案のロボットハンドの実施例について、
図１ないし図７を参照して説明する。なお、図８及び図
９に示したものと同一構成部には、同一符号を付してそ
の説明を省略する。

【００１４】図１及び図２は本考案の第１の実施例のロ
ボットハンド１０を示すものである。

【００１５】このロボットハンド１０の特徴は、それぞ
れのフィンガ７,７に互いに対向配置させて取り付けら
れて、フィンガ７,７の移動方向(矢印Ａ方向)と直交す
る方向(矢印Ｄ方向)に移動自在となるように複数のつめ
１１が設けられており、さらにこのつめ１１の移動する
方向(矢印Ｄ方向)に向けて付勢力が働くようにコイルバ
ネ２が設けられていることである。

【００１６】本実施例のつめ１１は、外観Ｌ字状に形成
されたもので、フィンガ７,７の上面に固定されたすく
い部１２の側面につめ１１の長辺部１１aの外側面がガ
イドされて矢印Ａ方向に移動可能となるように設けられ
ている。また、把持すべきワーク１が最初に接触するつ
め１１の短辺部１１bの先端部１３はテーパ状に形成さ
れている。

【００１７】 上記構成からなるロボットハンド１０に
よりワーク１のハンドリング操作を行うには、先ず、ロ
ボットアーム４を移動させて、ワーク１を把持する姿勢
位置までロボットハンド３の位置決め動作を行う。次
に、フィンガ移動機構６，６を作動させてフィンガ７，
７を矢印Ａ方向の閉じる方向に移動させ、それぞれのつ
め１１のテーパ状の先端部１３をワーク１と接触させる
（図３参照）。そして、さらにフィンガ７，７を所定の
間隔となるまで閉じる方向に移動させることにより、つ
め１１が矢印Ｄ方向に移動し、つめ１１とすくい部１２
との間に介在されたコイルバネ２を圧縮させる。そし
て、このコイルバネ２の付勢力により、互いに対向して
いるつめ１１，１１が、押圧面１１ｃ，１１ｃでワーク
１に対して押圧力を加えていき、それによりワーク１が
把持される（図４及び図５参照）。このとき、ハンドリ
ング操作を正常に行うための押圧力Ｆは、従来例と同様
に（１）式、（２）式で表せる。

【００１８】ここで、従来のロボットハンド３のよう
に、フィンガ移動機構６,６のガタ等によりフィンガ７,
７の間隔が所定距離より開いている場合や、把持される
ワーク１の形状に寸法誤差が生じたとしても、つめ１１
の押圧面１１cがワーク１に接触しているかぎりコイル
バネ２の圧縮量は変化せず、かつフィンガ７,７の移動
方向と直交する方向にコイルバネ２の付勢力が働くの
で、つめ１１のワーク１に対する押圧力は常に一定の大
きさとなる。

【００１９】 また、フィンガ移動機構６，６がフィン
ガ７，７を閉じる力Ｐ’、つめ１１のワーク１に対する
押圧力Ｆ、摩擦係数μとすると、Ｐ’＝μＦ ……（４） の関係にある。通常、ワーク１及びつめ１１の材料とし
て使用される金属、合成樹脂間の摩擦係数μは、μ＝
０．１〜０．３程度であり、押圧力Ｆの値が多少大きく
ても、（３）式と（４）式の比較からもわかるように、
フィンガ７，７を閉じる力Ｐ’は小さくて良い。よっ
て、押圧力Ｆの値を余裕をみて大きめに設定でき、ワー
ク１をより確実に把持できる。

【００２０】以上、述べたことから容易に理解できるよ
うに、フィンガ７,７の移動方向と直交する方向に移動
可能なつめが、コイルバネ２の付勢力によりワーク１に
押圧力を加えて把持する構造になっているので、従来の
ようにフィンガ７,７の閉じる位置によってコイルバネ
２の圧縮量が変化せず、かつワーク１の寸法誤差が生じ
ても押さえる力が変化しないので、ワーク１を確実に把
持することができる。

【００２１】また、図６及び図７に示すものは、本考案
のロボットハンドの第２の実施例を示すものであり、本
実施例にあっては、つめ１５を支持しかつ矢印Ｅ方向へ
付勢力を働かせるために、板バネ１６が使用されたもの
である。

【００２２】 この板バネ１６を使用したロボットハン
ドでワーク１のハンドリング操作を行うには、図１に示
すように、フィンガ移動機構６，６を作動させてフィン
ガ７，７を矢印Ａ方向の閉じる方向に移動させることに
より、つめ１５の先端部１７をワーク１と接触させ（図
６参照）、さらにフィンガ７，７を所定の間隔となるま
で閉じる方向に移動させることにより、板バネ１６が下
向きに変形してつめ１５にワーク１が把持される（図７
参照）。そして、板バネ１６の付勢力によりワーク１に
対して押圧力が加えられ、それによりワーク１が把持さ
れる。

【００２３】従って、図１ないし図５に示したロボット
ハンド１０と同様の作用効果を得ることができる。

【００２４】

【考案の効果】以上説明したように本考案のロボットハ
ンドによれば、フィンガの移動方向と直交する方向に移
動可能なつめが、弾性部材の付勢力により把持物に押圧
力を加えて把持する構造になっているため、フィンガの
閉じる位置によって弾性部材の圧縮量が変化せず、かつ
把持物の寸法誤差が生じても押さえる力が変化しないの
で、把持物を確実に把持することができ、正常なハンド
リング操作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のロボットハンドの平面図である。

【図２】本考案のロボットハンドの正面図である。

【図３】ワークを把持するつめのテーパ状の先端部がワ
ークと接触した状態を示す平面図である。

【図４】ワークを把持するつめの押圧面がワークと接触
した状態を示す平面図である。

【図５】つめがワークを把持した状態を示す平面図であ
る。

【図６】第２の実施例のつめがワークを把持している途
中の状態を示す平面図である。

【図７】第２の実施例のつめがワークを把持した状態を
示す平面図である。

【図８】従来のロボットハンドの平面図である。

【図９】従来のロボットハンドの正面図である。

【符号の説明】 ２ コイルバネ(弾性部材) ６ フィンガ移動機構 ７ フィンガ １０ ロボットハンド １１、１５ つめ １６ 板バネ(弾性部材）

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンド本体と、 このハンド本体を中心として互いに反対方向へ向けて設
   けられ、かつ、伸縮可能な伸縮機構を有する一対のフィ
   ンガ移動機構と、 これら一対のフィンガ移動機構にそれぞれ取り付けられ
   て該フィンガ移動機構と一体に移動し、かつ、互いに対
   向配置されたフィンガと、 それぞれのフィンガに互いに対向配置させた状態で取り
   付けられ、かつフィンガの移動方向と直交する方向に移
   動可能な複数のつめと、それぞれのつめに設けられ、か
   つ一方のつめを他方のつめに向かう方向に付勢する弾性
   部材とが具備されていることを特徴とするロボットハン
   ド。