JPH0741484B2 - 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に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100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を下方に押出してい
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50a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101a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、カニメ溝を有する環状ワークのチャッキング
およびねじ締め回転についての研究の結果、搬送および
位置決めのためのチャッキングは従来のコレットチャッ
ク方式で行ない、ねじ込みのための回転はカニメ溝を利
用して行なえば、チャッキング力は小さくてすみ、ワー
クを変形させることがないという着想に基づいて完成さ
れたものである。

すなわち本発明は、基本的には、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、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
とを別々に設け、このコレットチャックの脚部をコレッ
トチャック機構によって拡縮させるとともに、その最大
開き量をコレットチャックの外周に嵌合された規制リン
グにより規制して過度のチャック力がワークに加わらな
いようにし、かつカニメリングを回動機構によって環状
ワークを回動させるようにしたことを特徴としている。

この機構によれば、ねじ締め用の回転駆動力はカニメリ
ングによって与えられ、コレットチャックは回転駆動に
関与しないるから、コレットチャックによるチャッキン
グ力は小さくてもすみ、よってチャッキング力が大きい
ことに起因する環状ワークの変形を防止することができ
る。

また本発明は、別の態様によると、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、回転駆動可能な
コレットチャックと；このコレットチャックの外周に嵌
合され、コレットチャックの脚部の最大開き量を、環状
ワークの内径に対応させて該環状ワークを変形させるこ
となく係止する量に規制する規制リングと；この規制リ
ングのさらに外周に位置し、このコレットチャックと回
転方向には一体に回転し軸方向には相対移動可能な、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；このカニメリングを環状ワーク側に移動付
勢する付勢手段と；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；このコレットチャック拡
縮機構が上記コレットチャックの脚部を開くワーク保持
状態では上記カニメリングを環状ワークから離間させる
方向に移動させ、コレットチャックの脚部を閉じるワー
ク開放状態では該カニメリングのコレットチャックに対
する軸方向相対移動を許すカニメリング制御手段と；を
有することを特徴している。

この発明によれば、ねじ締め時に環状ワークに不要で有
害な力を与えることなく、チャッキングとねじ締め用の
回動とを確実に行なわせることができる。

「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を介してコレットチャック２
が回動自在に支持されている。コレットチャック２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
ものである。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。

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2c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が形成されてい
る。

このコレットチャック２の軸部には、軸方向移動可能に
してコレット開閉軸６が挿通されている。このコレット
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が固定ボルト17によって固定されている。

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およ
びコレット開閉リング１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、コレット開閉軸６に外力が加わらない状態では、コ
レット開閉リング１の雄環状テーパ面1aがコレットチャ
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。

なお、コレット開閉軸６の上端には、例えば回転非伝達
部材としてのアイドル９が設けられており、このアイド
ル９に、押出ロッド用シリンダ203（第７図）の押出ロ
ッド10が係脱する。このアイドル９は、コレットチャッ
ク２が回転するとき、その回転を押出ロッド10の伝達し
ないようにするためのもので、例えばベアリングによっ
て構成することができる。

コレットチャック２の外周には、上記規制リング５と、
この規制リング５とホルダケース7bの間に位置するカニ
メング３とがさらに嵌まっている。この規制リング５と
カニメリング３は、コレット開閉軸６の下端部に固定ボ
ルト17によって共締めした連動リング４によって、コレ
ットチャック２と一体に回転するもので、かつコレット
チャック２に対する一定距離の軸方向移動を可能にして
支持されている。

すなわち規制リング５およびカニメリング３には、それ
ぞれコレットチャック２のスリット2bと径方向位置の合
致するスリット5aおよびスリット3aが形成されており、
このスリット2b、スリット5a、およびスリット3aに、連
動リング４の連動翼4aが挿通されている。したがって、
コレットチャック２の回転は、常に規制リング５、カニ
メリング３およびコレット開閉リング１に伝達されるこ
ととなる。

他方この規制リング５とカニメリング３は、そのスリッ
ト5aとスリット3aが連動翼4aと干渉しない範囲で、コレ
ットチャック２の軸方向に移動できる。そして規制リン
グ５とカニメリング３の間には、圧縮ばね12が介在して
いて、常時規制リング５とカニメリング３が離反する方
向に付勢し、規制リング５を上方に、カニメリング３を
下方に付勢している。11は、この圧縮ばね12のガイドポ
ールで、上端が規制リング５に固定され、下端がカニメ
リング３のガイド孔3bに移動可能に嵌まっている。

この圧縮ばね12によって規制リング５は常時コレットチ
ャック２に対する上昇端にあり、そのスリット5aは連動
翼4aと干渉することはない。これに対しカニメリング３
のスリット3aの上端は閉じており、この上端閉塞部3cが
連動翼4aと当接する位置で、カニメリング３の下降端が
規制される。このカニメリング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はアイドル９を介してチャッ
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
圧しており、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50
a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、連動リング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の雌環状テープ面2eと
が係合して脚部2cが開き、そのワーク保持面2dが環状ワ
ーク50の内面と係合する。この際の脚部2c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、連動リング４の連動翼4aがカ
ニメリング３の上端閉塞部3cと当接係合し、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50を
保持したままハンドホルダ100を旋回させ、環状ワーク5
0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、アイドル９を介してコレット開閉軸
６、連動リング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、連動リング４が下降する結果、連動翼4aはカニメリ
ング３の上端閉塞部3cから離れてこれより下方に位置
し、以後、カニメリング３が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によってコレットチャック２
が回転させられる。すると、連動リング４の連動翼4aを
介して、カニメリング３、規制リング５、コレット開閉
軸６、およびコレット開閉リング１が一体に回転する。
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50aと噛み合い（第５図、第６図）、噛み合った
後も連続するコレットチャック２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。

なお図示実施例においては、押出ロッド10に回転を伝達
しないために、アイドル９を用いたが、同じ作用を得る
ために、連動リング４をコレット開閉軸６に対して回転
は自在で軸方向には一体に移動するように支持してもよ
い。

さらに本発明は、環状ワーク50のチャッキングと回転と
をコレットチャックとカニメリングによって別々に行な
うことを要旨とするものである。よって上記実施例にお
いてコレットチャック２には回転を伝達することなく、
カニメリング３のみを回転させる構成としても、目的を
達成することができる。

「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、かつコレットチャックの最大開き量を規制
リングで規制するようにしたから、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が増し、安価でしかも精度のよい製
品が安定して得られる。

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
弾性手段を設けることにより、カニメリングを環状ワー
クにねじピッチに追従させて、移動させることができ
る。よってねじ締め時にワークのねじ部やワーク全体に
無用の変形を与えることがなく、組付も安定し、組立工
程上のトラブルをなくすことができる。

【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、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……スリット、3b……ガイド孔、3c……上端閉塞部、
3d……カニメ突起、４……連動リング、4a……連動翼、
５……規制リング、６……コレット開閉軸、８……チャ
ッキングばね、９……アイドル、10……押出ロッド、12
……圧縮ばね、50……環状ワーク、50a……カニメ溝、5
0b……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嵌合され、該コレットチ
   ャックの脚部の最大開き量を、上記環状ワークの内径に
   対応させて該環状ワークを変形させることなく係止する
   量に規制する規制リングと； この規制リングのさらに外周に位置し、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； 上記カニメリングの回動機構と； 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】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、回転駆動
   可能なコレットチャックと； このコレットチャックの外周に嵌合され、上記コレット
   チャックの脚部の最大開き量を、上記環状ワークの内径
   に対応させて該環状ワークを変形させることなく係止す
   る量に規制する規制リングと； この規制リングのさらに外周に位置し、このコレットチ
   ャックと回転方向には一体に回転し軸方向には相対移動
   可能な、上記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； このカニメリングを上記環状ワーク側に移動付勢する付
   勢手段と； 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； このコレットチャック拡縮機構が上記コレットチャック
   の脚部を開くワーク保持状態では上記カニメリングを環
   状ワークから離間させる方向に移動させ、コレットチャ
   ックの脚部を閉じるワーク開放状態では該カニメリング
   のコレットチャックに対する軸方向相対移動を許すカニ
   メリング制御手段と； 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。