JP4923192B2 - Robot hand fork and robot hand - Google Patents
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Description
本発明は、物品を搬送するために用いられるロボットハンド用フォークおよび前記フォークを土台に固定して構成されるロボットハンドに関するものである。さらに詳細には、例えば液晶表示装置やカラーフィルタ等の製造工程においてガラス基板等の薄板を搬送するために好適に用いられるロボットハンド用フォークおよび該フォークを土台に固定して構成されるロボットハンドに関するものである。 The present invention relates to a robot hand fork used for conveying articles and a robot hand configured by fixing the fork to a base. More specifically, the present invention relates to a robot hand fork suitably used for transporting a thin plate such as a glass substrate in a manufacturing process of, for example, a liquid crystal display device or a color filter, and a robot hand configured by fixing the fork to a base. Is.
液晶表示装置やカラーフィルタ等の製造工程においては、ガラス基板等の基板を加工する際に、ロボットハンドを用いて基板を搬送することが行われている。近年、液晶表示装置の大型化に伴い、製造時に大きなガラス基板を搬送することが要求されており、ロボットハンド用フォークの長尺化が必要となっている。 In a manufacturing process of a liquid crystal display device, a color filter, and the like, when processing a substrate such as a glass substrate, the substrate is transferred using a robot hand. In recent years, with the increase in size of liquid crystal display devices, it has been required to transport a large glass substrate at the time of manufacture, and it is necessary to increase the length of a fork for a robot hand.
しかしながら、長尺化されたロボットハンド用フォークに大きなガラス基板が載荷されると、必然的にロボットハンド用フォークの自由端のたわみ量が増加してしまう。さらには長尺化によりロボットハンド用フォーク自身の重量も増加するため、自重によるたわみ量も増加する。ロボットハンド用フォークの自由端のたわみ量が増加すると、ガラス基盤を支持または搬送する際に振動が増大したり、ガラス基盤が落下したり、ガラス基盤収納棚の支持部材と干渉したりするなど、搬送性に支障をきたしてしまう。 However, when a large glass substrate is loaded on the elongated robot hand fork, the amount of deflection of the free end of the robot hand fork inevitably increases. Furthermore, since the weight of the robot hand fork itself increases due to the lengthening, the amount of deflection due to its own weight also increases. When the amount of deflection at the free end of the robot hand fork increases, vibration increases when supporting or transporting the glass substrate, the glass substrate falls, or interferes with the support member of the glass substrate storage shelf, etc. This will hinder transportability.
そこで、ロボットハンド用フォークを高剛性化しつつ軽量化するべく、FRPが使われるようになってきた。特に、高剛性かつ軽量である炭素繊維強化プラスチック(CFRP)が用いられている。 Therefore, FRP has come to be used in order to reduce the weight while increasing the rigidity of the robot hand fork. In particular, carbon fiber reinforced plastic (CFRP) that is highly rigid and lightweight is used.
ロボットハンド用フォークの土台への取付は例えば特許文献1に示されるようにボルトを締め付けることにより行う。ここで、ロボットハンド用フォークは、一般的に、断面矩形などの管状体であるため、取付ボルトを締め付けるとフォークの割れが発生するなどの諸問題を生じ易い。そこで、ロボットハンド用フォークの土台への取付部分に金属ブロックを挿入し、接着材で両者を接合した状態としてから、この金属ブロックを介して、取付ボルトを締め付けることで土台と固定する方法が一般的に採用されている。
The robot hand fork is attached to the base by, for example, tightening a bolt as disclosed in
ロボットハンドはガラス基板などを搬送し、収納棚へ出入りするなどの動作を行うため、出来る限り突起物などが無いことが好ましい。このため、ボルト締め付け後にボルトヘッドが突起しないよう、ロボットハンド用フォークには座ぐり加工を施し、ボルトヘッドがロボットハンド用フォークの内部に埋め込まれるように取り付けることもできる。 Since the robot hand performs operations such as transporting a glass substrate and entering and exiting the storage shelf, it is preferable that there is no protrusion as much as possible. For this reason, the fork for robot hand can be countersunk so that the bolt head does not protrude after bolt tightening, and the bolt head can be attached so as to be embedded in the fork for robot hand.
しかしながら、そのような座ぐり加工を施すと、管状体には貫通孔が形成され、内部に挿入された金属ブロックに座ぐり加工が施されることになるので、ロボットハンド用フォークを土台に固定する際、取付ボルトは管状体の外面を締め付けず、金属ブロックを締め付けることになる。このため、管状体と金属ブロックとの接合に使用されている接着材が剥離や損傷を起こし、取付部分にガタが発生する。 However, when such counterbore processing is performed, a through-hole is formed in the tubular body, and the counterbore process is performed on the metal block inserted therein, so the robot hand fork is fixed to the base. In doing so, the mounting bolt does not tighten the outer surface of the tubular body, but tightens the metal block. For this reason, the adhesive used for joining the tubular body and the metal block is peeled off or damaged, and the mounting portion is loose.
ロボットハンドは、搬送するガラス基板の大きさにもよるが、長さが3m〜4mを超える長尺品である場合、取付部分にガタがあると、ロボットハンド用フォーク自由端のたわみ量が大きく増加しやすいという問題が発生する。
本発明は、このような問題に対処し、ロボットハンド用フォークを構成する管状体とその内部に挿入されている部材との接合力を強固にし、優れたロボットハンド用フォーク及び前記フォークを備えたロボットハンドを提供することをその課題とする。 The present invention addresses such problems, strengthens the bonding force between the tubular body constituting the robot hand fork and the members inserted therein, and includes the excellent robot hand fork and the fork. The subject is to provide a robot hand.
上記課題を達成するための本発明は、下記(1)〜(5)の構成を特徴とするものである。
(1)ねじによって土台に固定されてロボットハンドを構成するフォークであって、前記フォークは、管状体Aと、管状体Aの一端部に挿入された部材Bとから構成されるとともに、管状体Aの外面から内面まで貫通し部材Bに到達している前記ねじの座ぐり穴を有し、管状体Aおよび部材Bが、少なくとも管状体Aの前記土台と接する面および該接する面と対向する面の内面に対して該管状体Aを押し広げるように部材Bを押しつける構造に構成されて、前記土台に前記ねじによって接合固定されてなることを特徴とするフォーク。
(2)前記部材Bが複数個に分割されていることを特徴とする、前記(1)に記載のフォーク。
(3)前記管状体Aが繊維強化樹脂を含んでいることを特徴とする、前記(1)または(2)に記載のフォーク。
(4)液晶ディスプレイを構成するガラス基板の搬送に用いられることを特徴とする、前記(1)〜(3)のいずれかに記載のフォーク。
(5)前記(1)〜(4)のいずれかに記載のフォークをねじによって土台に固定してなることを特徴とするロボットハンド。
The present invention for achieving the above object is characterized by the following configurations (1) to (5).
(1) A fork which is fixed to a base with a screw and constitutes a robot hand, and the fork includes a tubular body A and a member B inserted into one end of the tubular body A, and the tubular body The screw body has a counterbore hole for the screw that penetrates from the outer surface to the inner surface of A and reaches the member B, and the tubular body A and the member B are opposed to at least the surface of the tubular body A that contacts the base and the contact surface. A fork comprising a structure in which a member B is pressed to spread the tubular body A against the inner surface of the surface, and is joined and fixed to the base by the screw.
(2) The fork according to (1), wherein the member B is divided into a plurality of parts.
(3) The fork according to (1) or (2), wherein the tubular body A includes a fiber reinforced resin.
(4) The fork according to any one of (1) to (3), which is used for transporting a glass substrate constituting a liquid crystal display.
(5) A robot hand comprising the fork according to any one of (1) to (4) fixed to a base with a screw.
本発明によれば、ロボットハンド用フォークの土台への取付部に挿入される部材を管状体の内面に押しつける構造に構成してフォークを土台に接合固定するため、ボルトを締め付けた際に発生する接着材の剥離や損傷に関係なく、接合力が維持できる。また、取付部のガタが発生しにくいことから、ロボットハンド用フォークの自由端のたわみ量の増加を抑制することが可能となる。したがって、本発明によるロボットハンド用フォーク並びにロボットハンドは、例えば液晶表示装置やカラーフィルタ等の製造工程において、ガラス基板の大型化にともないロボットが長尺化されても、周辺機器との干渉を回避しつつ、ガラス基板を安全に搬送できる。 According to the present invention, a member to be inserted into a mounting portion of a robot hand fork to a base is configured to be pressed against the inner surface of the tubular body, and the fork is joined and fixed to the base. The bonding force can be maintained regardless of peeling or damage of the adhesive. In addition, since the backlash of the attachment portion is less likely to occur, an increase in the amount of deflection of the free end of the robot hand fork can be suppressed. Therefore, the robot hand fork and the robot hand according to the present invention avoid interference with peripheral devices even when the robot becomes longer due to the increase in the size of the glass substrate in the manufacturing process of a liquid crystal display device or a color filter, for example. However, the glass substrate can be safely transported.
本発明のロボットハンド用フォークは、中空の管状体Aと、その管状体の一端部に挿入された金属ブロックなどの部材Bと、管状体Aの外面から内面まで貫通し部材Bに到達しているねじの座ぐり穴とを有し、管状体Aおよび部材Bが、少なくとも管状体Aの前記土台と接する面および該接する面と対向する面の内面に対して該管状体Aを押し広げるように部材Bを押しつける構造に構成されて、土台に前記ねじによって接合固定されている。以下、本発明の最良の実施形態を図面を参照しながら説明する。 The fork for a robot hand according to the present invention includes a hollow tubular body A, a member B such as a metal block inserted into one end of the tubular body, and penetrates from the outer surface to the inner surface of the tubular body A to reach the member B. and a counterbore of the screws have, so that the tubular member a and member B, push the tubular body a with respect to the base surface in contact and該接surfaces and the inner surface of the opposing surfaces of at least the tubular body a The member B is pressed against the base, and is fixedly bonded to the base with the screws. DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, the best embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
図1は液晶表示装置やカラーフィルタ等の製造工程で使用されるロボットハンドの概略図である。10は、断面矩形の管状体1などで構成された、一般にフォークと呼ばれる部品である。2はフォーク10が取り付けられる土台であり、一般にはフレームと呼ばれるものである。
FIG. 1 is a schematic view of a robot hand used in a manufacturing process of a liquid crystal display device, a color filter and the like.
図2は図1をA方向から見た時のフォーク10のフレーム2への取付部における断面拡大図である。フォーク10のフレーム2への取付はボルト3を締め付ける事による機械締結が一般的である。フォーク10を構成する管状体1の内部にはボルト3を締め付けた時の割れを防止するため、フレーム2への取付部分に金属部材4が挿入されており、管状体1と金属部材4とは接着剤によって結合されている。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the attachment portion of the
ここで、ロボットハンドはガラス基板などを搬送し、収納棚へ出入りするなどの動作を行うため、出来る限り突起物などが無いことが好ましい。このため、ボルトヘッド5が突起しないよう、フォーク10には座ぐり加工が施されており、ボルトヘッド5がロボットハンド用フォークの内部に埋め込まれるように取り付ける。しかしながら、このような取付方法では、管状体には貫通孔が形成され、内部に挿入された金属ブロックに座ぐり加工が施されることになるので、ロボットハンド用フォークを土台に固定する際、取付ボルトは管状体の外面を締め付けず、金属ブロックを締め付けることになる。このため、ボルト3を締め付ければ締め付ける程、フォーク10の座ぐり加工を施した側の内面と金属部材4は引き剥がされる力を生じ、その結果、接着剤が剥離・損傷するため、取付部分にガタが発生する。ロボットハンドは、搬送するガラス基板の大きさにもよるが、フォーク長さが3mを超える長尺品となることもあり、取付部にガタが発生すると、フォーク自由端ではたわみ量が増加する事態が発生する。
Here, since the robot hand performs operations such as carrying a glass substrate and moving in and out of the storage shelf, it is preferable that there is no protrusion as much as possible. For this reason, the
そこで、本発明では管状体1と金属部材4とを接合固定するために、管状体1の内面に対して金属部材4を押しつけるようにする。このような構造とすることで、管状体1と金属部材4との接合に使用される接着剤の有無さらにはそれら接着剤の剥離・損傷の発生有無に関わらず、管状体1と金属部材4とが強固に接合され、ガタが発生することを防ぐことができる。その結果、フォーク10の自由端のたわみ量の増加を抑制することが可能となる。
Therefore, in the present invention, the
上記のような接合方法とするためには、たとえば、管状体1をある温度まで加熱/膨張させて、その状態で、金属部材4を管状体1に挿入し、その後、一定温度の安定状態にする。こうすることで、管状体1は収縮することから、金属部材4が管状体1の内面を押しつける構造となる。また、挿入する金属部材4を冷却/収縮させて、その状態で、金属部材4を管状体1に挿入後、一定温度の安定状態にする。こうすることで、金属部材4は膨張するので、金属部材4が管状体1の内面を押しつける構造となる。また、上記2つの手法を同時に実施しても良い。即ち、管状体1をある温度まで加熱/膨張させた状態にすると同時に、挿入する金属部材4を冷却/収縮させた状態にしておき、その状態で金属部材4を管状体1に挿入後、一定温度の安定状態にする。こうすることで、管状体1は収縮し、金属部材4は膨張するので、金属部材4が管状体1の内面を押しつける構造となる。
In order to obtain the joining method as described above, for example, the
また、その他の手法としては、図3に示すように、管状体1の内面と金属部材4をくさび状態とし、金属部材4を打ち込むことで、金属部材4が管状体1の内面を押しつける構造が成り立つ。このとき、金属部材4を複数個に分割することも好ましい。すなわち、図4に示すように、金属部材4を三つの部材から構成し、各面をくさび状態とし、中央の部材αを打ち込むことも好ましい。こうすることで、上下部材βが押し広げられ、その結果、金属部材4が管状体1の内面を押しつける構造が成り立つ。
As another method, as shown in FIG. 3, a structure in which the inner surface of the
さらには、図5に示すように、金属部材4を2つの部材から構成し、かつ、一つの部材γにはねじ切り加工を施し、もう一方の部材Δに向けてねじ6を締め付ける方法も挙げられる。この方法の場合は、部材Δはねじ7により図面上方向に押しつけられ、部材γはねじが締め付けられるに従って、締め付け方向とは逆向き(図面下方向)に広がろうとすることから、金属部材4が管状体1の内面を押しつける構造が成り立つ。
Furthermore, as shown in FIG. 5, there is a method in which the
本発明において、管状体1の内面もしくは金属部材4には接着材を塗布しても良いし、さらには結合固定を補強する役割として、図6に示すような皿ねじ7を取り付けても良い。
In the present invention, an adhesive may be applied to the inner surface of the
本発明のロボットハンド用フォークにおいて、管状体1は各種金属材であってもよいが、軽量性、高剛性の観点から繊維強化プラスチック(FRP)で構成されるのが好ましい。繊維強化プラスチック(FRP)とは、強化繊維とマトリクス樹脂とを含むものである。
In the fork for a robot hand of the present invention, the
強化繊維としては、炭素繊維、アラミド繊維、高強度ポリエチレン繊維、ガラス繊維、ボロン繊維等の少なくとも1種を用いることができるが、高剛性化および軽量化の観点から炭素繊維であるのが最も好ましい。 As the reinforcing fiber, at least one of carbon fiber, aramid fiber, high-strength polyethylene fiber, glass fiber, boron fiber, and the like can be used, but carbon fiber is most preferable from the viewpoint of high rigidity and light weight. .
マトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂や、ABS樹脂、ナイロン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリオフィレン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。これらのなかでも、炭素繊維との接着性に優れるエポキシ樹脂や、エポキシ樹脂およびビニルエステル樹脂の組み合わせが好ましい。 Matrix resins include thermosetting resins such as epoxy resins, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, phenol resins, and polyimide resins, and thermoplastic resins such as ABS resins, nylon resins, polyether ether ketone resins, and polyolefin resins. Can be used. Among these, an epoxy resin excellent in adhesiveness with carbon fiber, or a combination of an epoxy resin and a vinyl ester resin is preferable.
また、管状体1は、上記実施形態で説明したような断面が矩形のものに限定される必要はなく、中空状のものであれば、断面が円形、多角形、さらには多角形の角が丸みを帯びているような形状のものなどであってもよい。
Further, the
一方、管状体1の一端部に挿入される金属部材4としては、鋼、炭素鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、銅、アルミニウム等を用いることができるが、軽量化の観点からアルミニウムが好ましい。
On the other hand, as the
上述の本発明のロボットハンド用フォークは、例えば次のようにして製造される。 The robot hand fork of the present invention described above is manufactured, for example, as follows.
まず、管状体1に関しては、断面が矩形である金属製の芯材に強化繊維のプリプレグを巻き付け、もしくは貼り付けて、その外周面に所定の形状を有する外型を押し付けて加熱加圧したのち、芯材を抜き取ることによって製作することができる。ここで、芯材を抜き取る際にFRP層が収縮して抜きにくくなることを防ぐために、中空矩形を構成する4面の内周には強化繊維からなる織物形態のFRP層を配置してもよい。
First, with respect to the
次に金属部材4に関しては、挿入する金属材料を上述したような形状に機械加工した後に、たとえば管状体1と接する面に接着剤を塗布して、管状体1に挿入する。その後、座ぐり穴加工を施すことでロボットハンド用フォークを製作することが出来る。ここで、結合固定を補強する役割として皿ねじ7を取り付ける場合は、取付位置にねじ切り加工を別途施す必要がある。
Next, regarding the
本発明は、液晶表示用ガラス基板の搬送装置に限らず、半導体搬送装置やフォークリフトなどにも応用することが出来、また、その応用範囲がこれらに限られることはない。 The present invention can be applied not only to a liquid crystal display glass substrate transfer device, but also to a semiconductor transfer device, a forklift, and the like, and its application range is not limited thereto.
A:矢視方向
α:分割した金属部材の一部
β:分割した金属部材の一部
γ:分割した金属部材の一部
Δ:分割した金属部材の一部
1:管状体
2:土台(フレーム)
3:ボルト
4:金属部材
5:ボルトヘッド
6:ネジ
7:皿ネジ
10:フォーク
A: Arrow direction α: Part of divided metal member β: Part of divided metal member γ: Part of divided metal member Δ: Part of divided metal member 1: Tubular body 2: Base (frame) )
3: Bolt 4: Metal member 5: Bolt head 6: Screw 7: Countersunk screw 10: Fork
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