JP5478359B2 - チャック及びロボットハンド - Google Patents
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Description
従来、エアバルーンチャックと言う手法も存在するが、チャッキングするワークのサイズや形状に大きな制限がある。
そして、それを解決する為に、複数個のロボットハンドと機構部品を持たせた物や、ATC機構を持たせてその都度チャック部分を交換する方法がとられていた。
加えて、ロボットアームの重量が増えると、それに見合うバランスをとる事が要求され、その結果相対的にロボットアームの運動スピードが遅くなるという問題も生じた。
この様な構成から、ロボットアームの筐体の中に設けられた複数のシリンダの制御だけでチャックの保持寸法と保持力をコントロールできるので、従来のロボットハンドに比べて小型且つ軽量で安価な構成とすることができる。また、使用部品点数を少なくできるので保守や調整が容易となる利点もある。
上記の如く、複数のシリンダとチャックとを直列に並べる構成から回転型のロボットアームに対して特に有効である。
図1、図2、及び図7に示すチャック4は、チャック爪3、チャックホルダ1、及び操作ロッド2からなる。
チャックリング5は、チャックホルダ1のパイプ部1aが挿通し、且つホルダ部1bの周囲に留まる径の円筒状を呈し、ホルダ部1bの周囲で進退する内径を備える。チャックホルダ1の鍔部1cの形状に応じて、鍔部1cが嵌まる切欠部を、チャックリング5の下部内周縁に備えてもよい。
当該チャックリング5は、ホルダ部1bの周囲に留まる際に、当該ホルダ部1bの切り込み7に収まるチャック爪3の基部3b、及びチャックホルダ1の支え溝10に装填した支点リング11を覆い、当該支点リング11を外側から支える。
当該操作ロッド2は、その先端部に前記チャック爪3のカム部9を押圧する加圧部8を備える。当該例の加圧部8は、側方へ突出する加圧リング8aとして回転軸受けを鍔状に固定し、先端に、加圧リング8aを離脱不能に支持し、且つその表面と合わさってカム部9の表面形状に沿う先窄まりのキャップ8bを装着したものである。当該構成を以って、加圧部8の表面がカム部9の表面の曲面に倣い、チャック爪3に対してガタツキの無い安定した開き量を、操作ロッド2の回転に対応しつつ与えることとなる。
この様に保持されたチャック爪3は、前記操作ロッド2の進退に伴う当該チャック爪3の基部3bに対する加圧・挟持領域のシフトによって、チャックリング5に保持された各チャック爪3の先端部(作業部3a)の開きを調整する。
その結果、作業部3aにマグネットコア22が近づく事によってチャック爪3の作業部3aが閉じ、基部3bにマグネットコア22が近づく事によってチャック爪3の作業部3aが開く。
図3乃至図6に示すロボットアームは、アーム筐体13の軸受部(図10参照)17に、前記チャック4のチャックホルダ1を回転自在に支持する。
尚、回転伝達手段とは、チャックの回転に用いる力を、チャックに対して伝達する部材又は部材の組み合わせを言う。
当該操作ロッド2の先端部に前記の如く加圧リング8aとして回転軸受け8aを装着するが、図10に示す様に、操作ロッド2の先端部に螺合し、回転軸受け8aを下支えするナット25で固定してもよい。
例えば、図1乃至図7に示す操作ロッド2は、その先端部に当該中空部に繋がる吸着ノズル12を備え、当該中空部を十分な負圧とすることにより、当該チャックに保持すべき物を吸着して保持し、又は保持力を補足する吸着手段として用いることができる。
例えば、図10に示すように操作ロッド2の中空部に、特定の物体を検出するファイバセンサ26を挿通し、当該操作ロッド2の先端部に投射した光及び受光する光を通過するレンズ26aを装着してもよい(図17参照)。
図3(A)は、各チャック爪3の先端の間隔(以下、保持寸法と記す。)をもっとも狭くする昇降手段の状態を示したものである。この場合、二つのシリンダ機構14のうち、チャック4から遠い方のシリンダ機構(以下、第一シリンダと記す。)14のピストンロッド14aの突出量を最小とし、チャック4に近い方のシリンダ機構(以下、第二シリンダと記す。)14のピストンロッド14aの突出量を最大とする。即ち、アーム筐体13と伝動腕15とでなす角を最大とする。そうすることにより、操作ロッド2のチャック4からの突出量は最大となり、その加圧部はチャック爪3のカム部9における最も末端部を加圧する。尚、最小保持寸法は、形態の異なるチャック爪3を種々準備すること等によって調整することができる。
当該例における各板バネ15aの先端部は各々二股に分かれており、それらの股の間隙に操作ロッド2の露出部を挟む。操作ロッド2の露出部には、操作棒27を水平に固定し、上下両板バネ15aの先端部で当該操作棒27を挟む。
図18乃至図21に示すチャックは、チャック爪3、チャックホルダ1、及び操作ロッド2からなる。
チャックホルダ1へのチャックリング5の固定は、定着孔1eへ螺合する取付ネジ34で行なう。
当該チャックリング5は、ホルダ部1bの周囲に留まる際に、当該ホルダ部1bの切り込み7に収まるチャック爪3の基部3bを覆いつつ外側から支える。
この様に、支点リング11を用いない構成を採用することにより、上記他の実施の形態による効果に加え、比較的困難であった支点リング11の装着作業が回避される他、支点リングの精度と反り曲がりや、取り付け位置のばらつきで生じる位置ズレ量が少なくなり、チャック爪3のガタツキを少なくすることができる。
その結果、微細なチャック爪3が正確に動作できる様になる。
当該操作ロッド2は、上下両端部に無給油ブッシュ43を各々装着することで、チャックホルダ1の中空部における中心に進退可能に、且つ回転自在に支持される。
操作ロッド2は、その先端部に前記チャック爪3のカム部9を押圧する加圧部8を備える。当該例の加圧部8は、加圧リング8aを回転自在に、且つ離脱不能に支持したものである。
この様に保持されたチャック爪3は、前記操作ロッド2の進退に伴う当該チャック爪3の基部3bに対する加圧・挟持領域のシフトによって、チャックリング5に保持された各チャック爪3の先端部(作業部3a)の開きが変化する。
また、操作ロッド2の加圧部8の表面が、カム部9の表面の曲面に倣って移動することによって、チャック爪3に対してガタツキの無い安定した開き量を、操作ロッド2の回転に対応しつつ与えることができる。
本実施の形態によるロボットアームは、図21に示すアーム筐体13の軸受部17に、前記チャックのチャックホルダ1を回転自在に支持する。
尚、回転伝達手段とは、チャックの回転に用いる力を、チャックに対して伝達する部材又は部材の組み合わせを言う。
通気溝44は、シールテープ44aでその側方を封じることでエア経路37の一部を形成する。通気溝44の終端から、アーム筐体13の上面において開口する引出口47に通じる引込孔46を備え、引出口47をエア経路37の終端としてエアチューブの接続部を付設する(図示省略)。
1a パイプ部,1b ホルダ部,1c 鍔部,
1d ブロック,1e 定着孔,1f 透孔,
2 操作ロッド,2a 透孔,
3 チャック爪,3a 作業部,3b 基部,3c 突起,
4 チャック,
5 チャックリング,
5a 上のチャックリング,5b 下のチャックリング,5c 支持溝,
6 ワーク,7 切り込み,
8 加圧部,8a 加圧リング,8b キャップ,
9 カム部,10 支え溝,11 支点リング,12 吸着ノズル,
13 アーム筐体,
14 シリンダ機構,14a ピストンロッド,14b シリンダ室,
15 伝動腕,15a 板バネ,15b 支持穴,16 荷重調整部材,
17 軸受部,17a 回転軸受け,
18 プーリ,18a ロックリング,19 シリンダリンク,
20 スペーサ,
21 タイミングベルト,
22 マグネットコア,23 迫出し部,24 ブッシュ,25 ナット,
26 ファイバセンサ,26a レンズ,27 操作棒,
28 ホール素子,28a マグネット粒,29 回路基板,30 押え板,
31 ケーブル,32 ガタツキ止め,33 収容孔,34 取付ネジ,
35 収納部,36 切欠部,37 エア経路,
38 Oリング,39 ワッシャ,40 プーリ,
41 空隙(操作ロッド側方),42 空隙(チャックホルダ側方),
43 ブッシュ,
44 通気溝,44a シールテープ,
45 引出孔,46 引込孔,47 引出口,
Claims (15)
- チャックホルダ(1)、操作ロッド(2)、及びチャック爪(3)からなり、
チャックホルダ(1)は、ワーク(6)の保持開放機能を満足すべくチャック爪(3)が揺動自在に収まる切り込み(7)と、チャック爪(3)の基部(3b)背面を支持する揺動支点を備え、
操作ロッド(2)は、その先端部に側方へ突出した加圧部(8)又はマグネットコア(22)を備え、
チャックホルダ(1)の中空部に、操作ロッド(2)を進退可能に挿通し、
操作ロッドの加圧部(8)又はマグネットコア(22)とチャックホルダ(1)の揺動支点で、複数のチャック爪(3)の基部(3b)を挟持し、
各チャック爪(3)の基部(3b)の内面に、操作ロッド(2)の進退に伴う加圧部(8)又はマグネットコア(22)の進退量を、各チャック爪(3)の遠心及び向心方向への揺動量に変換するカム部(9)を備えるチャック。 - チャックホルダ(1)に、チャック爪(3)の基部(3b)が揺動自在に収まる切り込み(7)を、当該チャックホルダ(1)の長手方向に沿って単数又は複数所望角度間隔で備え、
当該チャックホルダ(1)の外面に、前記切り込み(7)を横切りチャックホルダ(1)を一周する支え溝(10)を備え、当該支え溝(10)に、チャック爪(3)の揺動支点となる支点リング(11)を装填した前記請求項1に記載のチャック。 - チャックホルダ(1)の下部に、チャックホルダ(1)の切り込み(7)に収まるチャック爪(3)の基部(3b)、及びチャックホルダ(1)の支え溝(10)に装填した支点リング(11)を覆うチャックリング(5)を装着した前記請求項2に記載のチャック。
- チャックホルダ(1)の側方を覆うチャックリング(5)を備え、
前記チャック爪(3)は、基部(3b)の背面に各々揺動支点に嵌まる突起(3c)を備え、
前記チャックリング(5)は、上下一対のリング(5a,5b)からなり、上のチャックリング(5a)の下端及び下のチャックリング(5b)の上端に、各々同じ深さで面取りを施してなる傾斜面を備え、両チャックリング(5a,5b)が上下に密着することにより、チャック爪(3)の突起(3c)が収まる揺動支点を形成し、上下リング(5a,5b)が相互に密着してチャックホルダ(1)に固定され、チャックホルダ(1)の切り込み(7)に収まるチャック爪(3)の基部(3b)を外側から支えることを特徴とする前記請求項1に記載のチャック。 - チャック爪(3)の基部(3b)に収容孔(33)を備え、収容孔(33)に、チャックホルダ(1)の切り込み(7)の幅以上の厚みを有する弾性を持ったガタツキ止め(32)を装填したことを特徴とする前記請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のチャック。
- 操作ロッド(2)は中空部材であり、その先端部に当該中空部に繋がる吸着ノズル(12)を備える前記請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のチャック。
- 操作ロッド(2)は中空部材であり、その先端部に当該中空部を通してセンサ(26)のヘッドを固定した前記請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のチャック。
- チャックホルダ(1)に対して操作ロッド(2)を回転自在に支持した前記請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のチャック。
- アーム筐体(13)に前記請求項8に記載のチャックのチャックホルダ(1)を回転自在に支持し、当該アーム筐体(13)に、操作ロッド(2)を進退させる昇降手段と、前記チャックホルダ(1)を回す回転伝達手段を備えるロボットアーム。
- アーム筐体(13)に前記請求項6に記載のチャックのチャックホルダ(1)を回転自在に支持し、
チャックホルダ(1)を支持する軸受部(17)に、チャックホルダ(1)と軸受部(17)間の外空隙(42)の気密を確保する手段を備え、チャックホルダ(1)に、操作ロッド(2)とチャックホルダ(1)間の内空隙(41)の気密を確保する手段を備え、
操作ロッド(2)は、中空部材であり、且つその中空部と内空隙(41)を連通させる透孔(2a)を備え、チャックホルダ(1)は、その内空隙(41)と外空隙(42)を連通させる透孔(1f)を備え、アーム筐体(13)に、外空隙(42)とアーム筐体(13)の引出口(47)を連通させるエア経路(37)と、操作ロッド(2)を進退させる昇降手段と、前記チャックホルダ(1)を回す回転伝達手段を備えるロボットアーム。 - 前記昇降手段は、略平行に進退するシリンダ機構(14)のピストンロッド(14a)とチャックの操作ロッド(2)を伝動腕(15)で連結したものである前記請求項9又は請求項10のいずれかに記載のロボットアーム。
- 前記昇降手段は、各々のピストンロッド(14a)が平行に進退し、且つ各々のピストンロッド(14a)を連結した二又は三のシリンダ機構(14)を備え、全てのシリンダ機構(14)と操作ロッド(2)が略直線的な横並びに配置され、且つ当該操作ロッド(2)がそれらの端に配置された前記請求項11に記載のロボットアーム。
- 前記シリンダ機構(14)をアーム筐体(13)に内装した前記請求項11又は請求項12のいずれかに記載のロボットアーム。
- 前記伝動腕(15)は、操作ロッド(2)の進退方向に間隔を隔てて重ねた複数枚の板バネ(15a)である前記請求項11乃至請求項13のいずれかに記載のロボットアーム。
- 前記複数枚の板バネ(15a)を長手方向の一部で位置調整可能に連結支持する荷重調整部材(16)を備える前記請求項14に記載のロボットアーム。
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