JPH0647214B2 - 組立ロボット用ハンドホルダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は、自動組立に使用する組立ロボット用ハンドに
関し、特に環状リングのねじ締め用のロボットハンドに
関する。

「従来技術およびその問題点」 例えば光学レンズ部品の固定に用いるねじ込み式の環状
押え環（ワーク）をワーク整列パレットからチャッキン
グし、組付位置まで搬送し、相手部品にねじ込む組立ロ
ボットのロボットハンドは従来、いわゆるコレットチャ
ック方式が採用されていた。

第７図はこの種の組立ロボット200 の一例を示す全体の
斜視図である。この組立ロボット 200は、スカラータイ
プの組立ロボットで、ハンド上下用シリンダ201 によっ
てロボットハンド300 のハンドホルダ100 の上下運動を
与え、押出ロッド用シリンダ203 によりハンドホルダ10
0 のコレットの開閉運動を与えてワークを保持開放し、
ねじ締め用モータ202 でワークに回転運動を与えるもの
である。

第８図は本発明の対象とするハンドホルダ100 の従来例
である。押出ロッド用シリンダ203 が押出ロッド110 を
下降させ、該ロッド110 がアイドル109 を下方に押圧し
ている状態では、コレット開閉リング101 が下方に押圧
され、そのテーパ面101aがコレット102 のテーパ面102a
から離れている。このためコレット102 の脚部102bは自
身の弾性により閉じる。この状態からハンド上下用シリ
ンダ201 によってハンドホルダ100 全体が下降してコレ
ット102 の脚部102bを環状ワーク５０の内周内に位置さ
せる。環状ワーク５０はその外周に精密雄ねじ50b を有
し、かつ直径方向の対向する２ケ所にカニメドライバと
称する環状の特殊ドライバの突起と噛み合うカニメ溝50
a を有する。

この状態において押出ロッド110 が上方へ退避すると、
コレット開閉リング101 、コレット開閉軸106 およびコ
レット開閉リング101 がチャッキングばね108 の付勢力
で上方へ移動する。すると開閉リング101 のテーパ面10
1aがコレット102 のテーパ面102aを押圧して脚部102bを
開き、環状ワーク５０をチャックする。環状ワーク５０
は、このチャック状態のまま組立ロボット200 により所
定位置に運ばれ、その後ワーク組付部品５１上に下降す
る。その後ねじ締め用モータ202 によってコレット102
を回転させ、ねじ締めを行なう。

ところがこの従来装置で、安定したチャッキングおよび
ねじ締めを行なうには、チャッキング力を強くしなけれ
ばならず、環状ワーク５０を変形させるおそれがあっ
た。特に光学レンズ要素の固定に用いる環状の環状ワー
ク５０は肉薄で変形しやすく、かつその外周のねじは、
光学性能上精密ねじであるため、僅かな変形でもねじ込
みが不可能になってしまう。この欠陥は、光学レンズ要
素の自動組立に対して大きな障害になっていた。

「発明の目的」 本発明は、このような従来の組立ロボット用ハンドホル
ダについての問題意識に鑑み、特にカニメ溝を有する環
状ワークについて、その形状や材質を問うことなく、例
えばエンジニアリングプラスチックからなるワークでも
無用な変形を与えず、しかも光学性能上好ましくない内
面反射を招く傷等を与えることなくチャッキングおよび
ねじ締め動作ができるハンドホルダを得ることを目的と
する。

「発明の概要」 本発明は、直径上に位置する一対のカニメ溝と外周の雄
ねじとを有する環状ワークをチャッキングし、かつこの
環状ワークにねじ締め用の回転を与える組立ロボット用
ハンドホルダにおいて、環状ワークの内周部に係脱可能
な脚部を有し、この脚部を縮径させた状態で該環状ワー
クに接近し、該脚部を環状ワークの内周において拡径さ
せて該環状ワークをチャッキングするコレットチャック
と、このコレットチャックの外周に位置して該コレット
チャックに対して回転可能な、環状ワークのカニメ溝と
係合するカニメ突起を有するカニメリングと、上記コレ
ットチャックの脚部を拡縮するコレットチャック拡縮機
構と、上記コレットチャック拡縮機構によるコレットチ
ャックの環状ワーク開放状態において、上記カニメリン
グをねじ締め回転させる回動機構と、上記コレットチャ
ック拡縮機構によるコレットチャックの環状ワーク開放
状態において、上記カニメリングを環状ワーク側に移動
付勢する弾性手段とを有することを特徴としている。

「発明の実施例」 以下図示実施例について本発明を説明する。第１図ない
し第６図は本発明による組立ロボット用ハンドホルダの
実施例を示す。第７図のハンド上下用シリンダ201 によ
って昇降させられるホルダケース７ａ、７ｂ（ハンドホ
ルダ100 ）には、ベアリング１６を介して回転軸１９が
回転自在に支持されている。この回転軸１９は、第７図
のねじ締め用モータ202 によって回転駆動されるもの
で、下部が拡径部１９ａとして構成され、この拡径部１
９ａがケース７ｂに嵌められている。１５はベアリング
１６の潤滑油が下方へ滴下しないようにするオイルシー
ルである。

回転軸１９の軸部には、軸方向移動可能にしてコレット
開閉軸６が挿通されていて、このコレット開閉軸６の下
部にはコレットチャック２が嵌められている。このコレ
ットチャック２はまた、その外周部が回転軸１９の拡径
部１９ａの内周に形成された内周フランジ１９ｂに、上
下のスラストベアリング１８を介して嵌められている。
したがって、コレット開閉軸６は、このコレットチャッ
ク２内を軸方向に移動可能であり、コレットチャック２
には、スラストベアリング１８によって回転軸１９の回
転力が伝達されない。また、コレット開閉軸６の上部に
は、ナット１４が固定されており、このナット１４とコ
レットチャック２との間には、座金１３ａ、１３ｂを介
して圧ばねからなるチャッキングばね８が挿入されてい
る。したがって、コレット開閉軸６は、このチャッキン
グばね８によってコレットチャック２に対して上方に移
動付勢されている。なお、コレット開閉軸６の上端に
は、このコレット開閉軸６を軸方向に移動させる押出ロ
ッド用シリンダ203 （第７図）の押出ロッド１０が係脱
可能である。

コレットチャック２は、その下部に肉薄部２ａおよびこ
の肉薄部２ａの径方向に形成した複数（例えば３個）の
スリット２ｂによって弾性的な拡縮を可能とした脚部２
ｃを有する。この脚部２ｃの外周面は、環状ワーク５０
の内面に係脱するワーク保持面２ｄを構成するもので、
その内面には上方に向けて縮径する雌環状テーパ面２ｅ
形成されている。

上記コレット開閉軸６の下端には、コレットチャック２
の雌環状テーパ面２ｅと係脱する雄環状テーパ面１ａを
有するコレット開閉リング１が固定されている。この雄
環状テーパ面１ａは、コレット開閉軸６を上方に移動付
勢するチャッキングばね８によって、コレット開閉軸６
に外力が加わらない状態では、コレットチャック２の雌
環状テーパ面２ｅと係合して脚部２ｃを拡径する。

このコレットチャック２の脚部２ｃの最大拡径量は、該
チャック２の外周に嵌めた規制リング５が規制してい
る。この規制リング５は、脚部２ｃが環状ワーク５０を
変形させることがないように、その拡径量を僅かな量に
制限するものである。

コレットチャック２の外周には、上記規制リング５が嵌
合され、この規制リング５の外周にはさらに、ホルダケ
ース７ｂとの間に位置してカニメリング３が嵌まってい
る。カニメリング３は、その内周に内周溝３ａを有して
おり、この内周溝３ａには、スラストベアリング２０を
介して支持リング４が嵌められている。そしてこの支持
リング４は、コレット開閉軸６から径方向に伸びる複数
の連結翼４ａを介してコレット開閉軸６と一体になって
いる。またカニメリング３は、回転軸１９の拡径部１９
ｂとガイドボール１１によって連結されている。したが
って、カニメリング３は、スラストベアリング２０を介
して固定側の支持リング４に支持され、回転軸１９（拡
径部１９ａ）と一体となって規制リング５のまわりを回
転可能である。

ガイドボール１１は、下端がカニメリング３に固定さ
れ、上端が拡径部１９ａのガイド孔１９ｃに嵌まってい
る。したがって、カニメリング３は、拡径部１９ａに対
する一定距離の軸方向移動が可能である。また、カニメ
リング３と拡径部１９ａの間には、圧縮ばね１２がガイ
ドボール１１に装着されて介在しており、カニメリング
３はこの圧縮ばね１２によって下方に付勢されている。

コレットチャック２および規制リング５にはそれぞれ、
径方向位置の合致するスリット２ｂおよびスリット５ａ
が形成されており、このスリット２ｂおよびスリット５
ａに、支持リング４の連結翼４ａが挿通されている。こ
れらスリット２ａおよび５ａは、連結翼４ａとの相対軸
方向移動を許容するものである。

カニメリング３の下端部には、環状ワーク５０のカニメ
溝50a と噛み合うカニメ突起３ｄが設けられている。

上記構成の本ハンドホルダは次のように作動する。まず
第７図の組立ロボット200 は、そのロボットハンド300
を移動させて、ハンドホルダ100 をパレット上に整列さ
れている所定の環状ワーク５０の中心上にセットする。
この状態では、ホルダケース７ａ、７ｂは、第２図の高
さにあり、このとき押出ロッド１０はチャッキングばね
８の力に抗してコレット開閉軸６を下方に押出してお
り、コレット開閉リング１の雄環状テーパ面１ａとコレ
ットチャック２の雌環状テーパ面２ｅとは離れている。
したがって脚部２ｃには拡径力が与えられず、脚部２ｃ
は薄肉部２ａの弾性により最小径に保持されている（な
お、脚部２ｃの拡縮量は僅かであり、図では明瞭に表わ
れていないが、実際には、このときコレットチャック２
のワーク保持面２ｄと規制リング５の内面との間には、
隙間が形成されている）。

この位置において、ハンド上下用シリンダ201 によって
ハンドホルダ100 が下降し、そのコレットチャック２の
脚部２ｃを環状ワーク５０の内径内に位置させて停止す
る。このとき、カニメリング３のカニメ突起３ｄはカニ
メ溝50a と当接し、カニメリング３は圧縮ばね１２を撓
ませて上方に逃げる。

次に押出ロッド用シリンダ203 が押出ロッド１０を上方
に退避させると、それに追従して、チャッキングばね８
の付勢力によってコレット開閉軸６、支持リング４およ
びコレット開閉リング１が一体に上昇する。すると雄環
状テーパ面１ａとコレットチャック２の雌環状テーパ面
２ｅとが係合して脚部２ｃが開き、そのワーク保持面２
ｄが環状ワーク５０の内面と係合する。この際の脚部２
ｃの開き量は、規制リング５によって環状ワーク５０を
変形させることはないが、搬送するには充分な係止力と
なるように設定されている。またこの際には、支持リン
グ４がカニメリング３を上昇位置に保持する。このとき
カニメ突起３ｄは、環状ワーク５０のカニメ溝50a との
非噛合位置に保持される。

以上の状態から、ハンド上下用シリンダ201 は、環状ワ
ーク５０がパレットから離れるために必要な高さまでハ
ンドホルダ100 を上昇させる（第３図、第４図）。ロボ
ットハンド300 は、コレットチャック２に環状ワーク５
０を保持したままハンドホルダ100 を旋回させ、環状ワ
ーク５０の軸をワーク組付部品５１の軸と一致させて停
止させる。

この第３図の状態において、ハンド上下用シリンダ201
はハンドホルダ100 を下降させ、保持している環状ワー
ク５０がワーク組付部品５１に軽く当接する位置で下降
を停止する。次に押出ロッド用シリンダ203 によって押
出ロッド１０が下降し、コレット開閉軸６、支持リング
４およびコレット開閉リング１を一体に押し下げる。す
ると、コレット開閉リング１の雄環状テーパ面１ａとコ
レットチャック２の雌環状テーパ面２ｅとの接触が解か
れ、脚部２ｃは縮径して、そのワーク保持面２ｄと環状
ワーク５０の内面との係合が解かれる。すなわち環状ワ
ーク５０のチャッキングが開放される。またこのとき、
支持リング４が下降する結果、以後、カニメリング３
は、圧縮ばね１２によって下降することが可能となる。
このカニメリング３の可能下降量は、最低限、環状ワー
ク５０のワーク組付部品５１に対するねじ締めが完了で
きる量に設定されている。

次にねじ締め用モータ202 によって回転軸１９が回転さ
せられる。すると、ガイドポール１１を介して、カニメ
リング３が一体に回転する。このとき、スラストベアリ
ング１８とスラストベアリング２０が、回転軸１９の回
転力を伝達しないので、コレット開閉軸６、コレット開
閉リング１、コレットチャック２、規制リング５および
支持リング４は、いずれも回転しない。カニメリング３
は圧縮ばね１２によって下方へ付勢されているから、や
がてそのカニメ突起３ｄが環状ワーク５０のカニメ溝50
a と噛み合い（第５図、第６図）、噛み合った後も連続
するカニメリング３の回転によって環状ワーク５０がワ
ーク組付部品５１に螺合されることとなる。

カニメリング３の環状ワーク５０に対する下降力は、圧
縮ばね１２による付勢力だけであり、またこのねじ締め
動作の際には、コレットチャック２の脚部２ｃは環状ワ
ーク５０から離れているため、環状ワーク５０およびそ
の外周部の精密雄ねじ50b に変形等を生じさせるおそれ
は皆無である。第５図は環状ワーク５０のワーク組付部
品５１に対する螺合を完了した状態を示している。

以上のねじ締めが完了すると、ロボットハンド300 は、
ハンド上下用シリンダ201 により上昇して所定の位置で
停止し、さらに次の環状ワーク５０を供給するための組
立ロボット200 によってパレットの一定位置で停止し、
次の動作に入る。

「発明の効果」 以上のように本発明の組立ロボット用ハンドホルダは、
カニメ溝を有する環状ワークのチャッキングをコレット
チャックで行ない、ねじ締め回転をカニメリングで行な
うようにしたから、チャッキング力を小さくしてその変
形を防止することができる。よって、環状ワークの材
質、形状に何ら制約を与えず、ワーク形状に対する設計
の自由度を増加させ、安価で精度のよい製品を安定して
得ることができる。

またカニメリングをコレットチャックに対して軸方向に
移動可能とし、コレットチャックの環状ワーク開放状態
において、カニメリングを環状ワーク側に移動付勢する
弾性部材を設けることにより、カニメリングを環状ワー
クのねじピッチに追従させて移動させることができる。
よって、ねじ締め時のワークのねじ部やワーク全体に無
用の変形を与える不具合をなくし、組付工程を安定さ
せ、組立工程上のトラブルをなくすことができる。

さらに、コレットチャックは、環状ワークの内周部に係
脱可能な脚部を、縮径状態で該環状ワークに接近し、該
脚部を環状ワークの内周において拡径させて該環状ワー
クをチャッキングするから、チャッキング時において環
状ワークに対し無用の拡径力を与えることがなく、チャ
ッキング時に生じる無用の変形を確実に防止することが
できる。

また回動機構が、コレットチャック拡縮機構によるコレ
ットチャックの環状ワーク開放状態においてカニメリン
グをねじ締め回転させるから、環状ワークのチャッキン
グ面に、光学性能上好ましくない内面反射を招く傷等の
発生を、確実に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の組立ロボット用ハンドホルダの実施例
を示す一部切断斜視図、第２図は環状ワークを保持する
前の状態を示す断面図、第３図は環状ワークを保持した
状態を示す断面図、第４図は第３図の状態における環状
ワークのカニメ溝とカニメリングの関係を示す側面図、
第５図はワーク組付部品に対する環状ワークのねじ締め
完了状態を示す断面図、第６図は第５図の状態における
環状ワークのカニメ溝とカニメリングの関係を示す側面
図、第７図は組立ロボットの全体の構造例を示す斜視
図、第８図は組立ロボット用ハンドホルダの従来例を示
す要部の斜視図である。 １……コレット開閉リング、１ａ……雄環状テーパ面、
２……コレットチャック、２ａ……肉薄部、２ｂ……ス
リット、２ｃ……脚部、２ｄ……ワーク保持面、２ｅ…
…雌環状テーパ面、３……カニメリング、３ａ……内周
溝、３ｄ……カニメ突起、４……支持リング、４ａ……
連結翼、５……規制リング、５ａ……スリット、６……
コレット開閉軸、８……チャッキングばね、１０……押
出ロッド、１２……圧縮ばね、１８……スラストベアリ
ング、１９……回転軸、１９ａ……拡径部、１９ｂ……
内周フランジ、１９ｃ……ガイド孔、２０……スラスト
ベアリング、５０……環状ワーク、50a ……カニメ溝、
50b ……雄ねじ、５１……ワーク組付部品、100 ……ハ
ンドホルダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直径上に位置する一対のカニメ溝と外周の
   雄ねじとを有する環状ワークをチャッキングし、かつこ
   の環状ワークにねじ締め用の回転を与える組立ロボット
   用ハンドホルダにおいて、 環状ワークの内周部に係脱可能な脚部を有し、この脚部
   を縮径させた状態で該環状ワークに接近し、該脚部を環
   状ワークの内周において拡径させて該環状ワークをチャ
   ッキングするコレットチャックと； このコレットチャックの外周に位置して該コレットチャ
   ックに対して回転可能な、環状ワークのカニメ溝と係合
   するカニメ突起を有するカニメリングと； 上記コレットチャックの脚部を拡縮するコレットチャッ
   ク拡縮機構と； 上記コレットチャック拡縮機構によるコレットチャック
   の環状ワーク開放状態において、上記カニメリングをね
   じ締め回転させる回動機構と； コレットチャック拡縮機構によるコレットチャックの環
   状ワーク開放状態において、上記カニメリングを環状ワ
   ーク側に移動付勢する弾性手段と； を有することを特徴とする組立ロボット用ハンドホル
   ダ。
2. 【請求項２】コレットチャックの脚部の最大開き量は、
   コレットチャックの外周に嵌合させた規制リングによっ
   て規制されている請求項１記載の組立ロボット用ハンド
   ホルダ。