JPH09136283A - チャックハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャックハンドのとくに専用部を小型化する
こと。 【解決手段】 チャックハンド１０を汎用部１１と専用
部１２に分け、汎用部１１にアクチュエーター１５とポ
テンシオメーター１６を設け、アクチュエーター１５
を、チャック爪開閉用またはバキューム切替用と、専用
部着脱用と、に兼用させた。また、汎用部１１と専用部
１２のジョイント機構１３をフローティング機構を兼ね
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チャックハンドに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のチャックハンドは、万能チャック
ハンド、多連チャックハンド、ＡＴＣ（オートツールチ
ェンジ）ユニット式チャックハンドに大別される。万能
チャックハンドは、自由度の高い多関節リンクとサーボ
モーターの組み合わせによるＰＩＤ（比例、微分、積
分）制御により、人の指先に近い動作が可能である。多
連チャックハンドは、ロボットの可搬重量の範囲内で、
複数ハンドを有し、タレット切替にて組付操作を行う。
たとえば、特開昭６１−２４１０４１号公報のチャック
装置がこれに属する。ＡＴＣユニット式チャックハンド
は、複数のツールをツールストッカーに仮置しておき、
組立てるべきパーツ毎に、必要なツールと交換しながら
組付けを行う。図７に示すように、従来の代表的なＡＴ
Ｃユニット式チャックハンドは、オートツールチェンジ
ユニット１と、ＲＣＣ（フローティング）ユニット２
と、専用チャック３と、を有し、オートツールチェンジ
ユニット１の部位で、汎用部４と交換可能な専用部５と
が着脱されるようになっている。チャック爪６開閉のア
クチュエーター７は専用チャック３に組み付けられてお
り、それに電気を供給するケーブル８が専用部５に接続
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のチャッ
クハンドには以下の問題がある。万能チャックハンド
は、多数のサーボモーターによるＰＩＤ制御のため、機
構が複雑で、制御のためのコントローラおよびソフトウ
ェアも、多軸ロボット以上の技術が必要となる。また、
持てるパーツの形状、大きさには相当の自由度があるも
のの、限界はあるため、ツールチェンジが必要となる場
合もある。多連チャックハンドは、常時、複数のハンド
をもち運ぶため、重量が大になってしまい、また、大き
さも大になるため作業域が干渉上制御される。ハンド追
加時には、タレット数に余裕がない場合、新作が必要と
なる。ＡＴＣユニット式ハンドは、ハンドのほぼ全体が
専用部で汎用部が少ないため、組付部品毎にハンドを用
意して交換しなければならず、専用部の大型化、コスト
アップ、組付けサイクルタイムのロング化を招いてい
た。また、専用部の大型化と、専用部にアクチュエータ
ーを具備させてケーブルで給電する構造等により、ツー
ル交換および部品組付けの際の干渉、ケーブルからみ防
止上、作業域や作業自体に制限を受ける。本発明の目的
は、ＡＴＣユニット式ハンドにおいて、汎用部をできる
だけ増やして専用部を小型化でき、場合によってはツー
ル交換回数も低減できる、チャックハンドを提供するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のチャックハンドはつぎの通りである。 （１） アクチュエーターと、該アクチュエーターによ
り開閉される複数のチャック爪と、を有するチャックハ
ンドにおいて、前記アクチュエーターにポテンショメー
ターを連動させチャック爪位置を動作域内の全ての点で
確認可能としたチャックハンド。 （２） 汎用部と該汎用部に対してジョイント機構によ
り着脱可能とされた専用部とを有し、前記汎用部にアク
チュエーターとポテンショメーターを設け、前記専用部
に開閉可能な複数のチャック爪と前記アクチュエーター
の動作をチャック爪の開閉動作に変換する動作変換手段
を設けた、チャックハンド。 （３） 前記アクチュエーターが第１の動作範囲におい
てチャック爪の開閉と連動され、該第１の動作範囲を超
える第２の動作範囲において前記ジョイント機構の脱作
動と連動され、これによってチャック爪の開閉とジョイ
ントの着脱が１つの前記アクチュエーターによって行わ
れるようになっている（２）記載のチャックハンド。 （４） 前記ジョイント機構が前記専用部の前記汎用部
に対する相対横方向動きを許す隙間を有し、それによっ
てフローティング機構を兼ねる（２）記載のチャックハ
ンド。 （５） 汎用部と該汎用部に対してジョイント機構によ
り着脱可能とされた専用部とを有し、前記汎用部にアク
チュエーターとポテンショメーターを設け、前記専用部
にバキュームパッドと該バキュームパッドへの負圧と大
気圧とを切替えるスプール弁と前記アクチュエーターの
動作を前記スプール弁の切替動作に変換する動作変換手
段を設けた、チャックハンド。

【０００５】上記（１）のチャックハンドでは、ポテン
ショメーターを設けたので、チャック爪開閉域における
チャック爪の全位置を確認でき、チャックすべき組付部
品のサイズに合わせてアクチュエーターのチャック位
置、チャック解放位置を変えることにより、１つのツー
ルで複数のサイズの組付部品を扱うことができるように
なり、ツール交換回数を低減できる。これによって、組
付けサイクルタイムを短縮することができる。上記
（２）のチャックハンドでは、チャック爪を開閉するた
めのアクチュエーターを汎用部に設けたので、１つのア
クチュエーターを全ツールの爪の開閉に共用するので各
ツールに対してアクチュエーターを設ける場合に比べて
コストダウンできるとともに、専用部を小型化できかつ
専用部への給電ケーブルを廃除でき、作業の自由度を増
大できるとともに作業域を拡大できる。上記（３）のチ
ャックハンドは、１つのアクチュエーターでチャック爪
の開閉と専用部の着脱とを行う機構としたので、別々に
設ける場合に比べて、チャックハンドの小型化、コスト
ダウン、作業域の拡大をはかることができる。上記
（４）のチャックハンドでは、ジョイント機構に横方向
動きを許容する隙間をもたせるだけでフローティング機
構の機能をもたすことができ、専用のＲＣＣ機構を設け
る場合に比べてチャックハンドを小型化できる。上記
（５）のチャックハンドは、専用部にバキュームパッド
を具備し、アクチュエーターでスプール弁を動かしてバ
キュームパッドへの負圧と大気圧とを切替えるようにし
たので、チャック爪に代えてバキュームパッドで組付部
品のチャッキングを行うことができる。その他の小型化
に関する作用は上記（２）のチャックハンドに準じる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１〜図５は本発明の第１実施例
を示し、図６は本発明の第２実施例を示している。両実
施例で共通な部分には、両実施例で同じ符号を付してあ
る。まず、本発明の第１実施例の構成を、図１〜図５を
参照して、説明する。第１実施例のチャックハンド１０
は、汎用部（非交換部）１１と、汎用部１１に対してジ
ョイント機構１３により着脱可能とされた専用部（交換
部）１２とを有する。汎用部１１はロボット１４に取り
付けられて交換されない部分であり、専用部１２はツー
ルストッカーにストックされていて、必要に応じて、汎
用部１１に、自動交換されて取り付けされる部分であ
る。

【０００７】汎用部１１は、アクチュエーター１５とア
クチュエーター１５に連結されたポテンショメーター１
６（アクチュエーター１５の回転量を検出して電圧で出
力する）を有している。アクチュエーター１５を汎用部
１１に設けることにより、専用部１２に給電ケーブルを
設けないで済み、かつ汎用部１１と専用部１２間にコネ
クタを設けないで済み、これによって、チャックハンド
１０の小型化、構造の単純化、ケーブルのからみつきや
他の装置との干渉防止をはかることができる。単一のア
クチュエーター１５で複数のチャック爪１８の開閉とジ
ョイント機構１３の係合、離脱を行う。これによって、
チャック爪１８の開閉とジョイント機構１３の係合、離
脱に別々のアクチュエーターを設ける場合に比べてチャ
ックハンド１０の小型化をはかることができるととも
に、コストダウンをはかることができる。

【０００８】アクチュエーター１５は、たとえば減速機
１７付き電動モーターからなる。ポテンショメーター１
６はアクチュエーター１５の出力軸に連結され、その回
転域の全位置、そしてそれに対応してチャック爪１８の
開閉動領域の全位置を検出、確認することができる。従
来は全開位置と全閉位置の２位置をリミットスイッチで
確認していたが、本発明ではポテンショメーター１６に
よってチャック爪１８の開閉域の全点を確認できるた
め、組付けるべき部品（チャック爪で掴む部品）のサイ
ズに応じて開閉域を設定することにより、１つの専用部
１２で複数のサイズの部品を取り扱うことができるよう
になる。これによってツール（専用部）交換回数を低減
でき、部品組付けサイクルタイムを短縮することができ
る。

【０００９】汎用部１１は、ロボット１４に対して固定
される汎用部ボデー１９と、汎用部ボデー１９にベアリ
ング２０を介して回転自在に支持されアクチュエーター
１５に連動されて第１の動作範囲（たとえば、０°と６
０°との間）とそれを超える第２の動作範囲（たとえ
ば、６０°と８０°との間）にわたって回転される汎用
部リング２１と、汎用部ボデー１９にベアリング２２を
介して回転自在に支持されアクチュエーター１５に連動
されて上記第２の動作範囲（たとえば、６０°と８０°
との間）内のみで回転されるジョイントリング２３と、
汎用部リング２１に固定されたピン２４およびジョイン
トリング２３に形成された逃げ溝２５と、からなる。

【００１０】図５に示すように、逃げ溝２５は第１の動
作範囲（たとえば、０°と６０°との間）にわたって周
方向に延びており、アクチュエーター１５の出力軸の回
転角度が第１の動作範囲内にあるときは、ピン２４が逃
げ溝２５内を動くだけで（図５のａ、ｂの状態）ジョイ
ントリング２３は回転されず、アクチュエーター１５の
出力軸の回転角度が第２の動作範囲（たとえば、６０°
と８０°との間）になったときにのみ、ピン２４が逃げ
溝２５の側壁を押して（図５のｃの状態）ジョイントリ
ング２３を回転させるようになっている。

【００１１】ジョイントリング２３には、図１、図５に
示すように、第２の動作範囲（たとえば、６０°と８０
°の間）にわたって溝２６が周方向に切ってある。この
溝２６には、専用部１２側の部材であるジョイントピン
２７が挿通している。ジョイントピン２７は拡大された
頭部２８とそれより径小の軸部２９を有し、バネ３４に
よって下方に付勢されている。溝２６はジョイントピン
２７の軸部２９と摺動可能な幅をもって周方向に延び、
周方向一端にジョイントピン２７の頭部２８が嵌入され
る径の段付き穴３１を有し、周方向他端にジョイントピ
ン２７の頭部２８を通過させることのできるストレート
穴３０（図５）を有している。ジョイントピン２７が段
付き穴３１に入っている時は、専用部１２もジョイント
リング２３もジョイントピン２７によって回転を拘束さ
れて汎用部ボデー１９に対して回転不能であり、かつ専
用部１２は汎用部１１に離脱不能に連結されている。し
かし、ジョイントピン２７がツールストッカー３２の位
置決めピン３３によってバネ３４の付勢に抗して押し上
げられたときには、アクチュエーター１５が第２の動作
範囲内に回転したときにジョイントリング２３が回転
し、ストレート穴３０がジョイントピン２７の位置にき
て、ジョイントピン２７の頭部２８が溝２６を通り抜け
ることができ、専用部１２は汎用部１１から外れること
ができる。そして、ジョイントリング２３、ジョイント
ピン２７、溝２６はジョイント機構１３を構成してい
る。

【００１２】専用部１２は、非回転部材である専用部ボ
デー３５と、専用部ボデー３５に対して軸方向に移動可
能なジョイントピン２７と、ジョイントピン２７をジョ
イントピン頭部２８が段付き穴３１内に嵌入する方向に
付勢するバネ３４と、専用部ボデー３５にベアリング３
６を介して回転自在に支持されたカムリング３７と、カ
ムリング３７に形成された溝カム３８と、専用部ボデー
３５の下面に専用部の軸芯と直角方向にスライド可能に
設けられた複数のチャック爪１８と、チャック爪１８に
固定されチャック爪１８から上方に立上がり溝カム３８
に摺動可能またはベアリング３９を介して転動可能に接
触するピン４０と、汎用部リング２１の回転をカムリン
グ３７の回転に伝えるとともに汎用部リング２１とカム
リング３７との軸芯と直角方向の所定量以下の相対動を
許容する連結具４１と、からなる。溝カム３８とピン４
０はアクチュエーター１５の回転をチャック爪１８の開
閉動作に変換する動作変換手段を構成する。アクチュエ
ーター１５の回転がカムリング３７に伝えられてカムリ
ング３７が回転すると、チャック爪１８は軸芯と直角方
向に移動し、部品をチャックしたり、チャックを解除し
たりする。

【００１３】連結具４１は、図１、図２に示すように、
上端に第１の溝４２を有し、下端に第１の溝４２と直交
方向に延びる第２の溝４３を有する。汎用部リング２１
の下端突出部４４は第１の溝４２に摺動可能に係合し、
カムリング３７の上端突出部４５は第２の溝４３に、ピ
ン４６と長穴４７の移動許容範囲内で、摺動可能に係合
している。専用部１２が汎用部１１から外れる時は、第
１の溝４２と汎用部リング下端突出部４４が外れる。ま
た、図１、図３に示すように、ジョイントピン２７の頭
部２８と段付き穴３１の内径との間にもクリアランスδ
が設けられており、δの範囲内での横方向動きを可能に
している。これらの機構によって、専用部１２は汎用部
１１に対して軸直角方向に所定量の範囲内で移動可能で
あり、ジョイント機構１３はフローティング機構を兼ね
ている。フローティング機構が必要でない時には、図４
に示すようにジョイントピン頭部２８と段付き穴３１を
テーパ嵌合にして隙間なしとすればよい。

【００１４】つぎに本発明の第１実施例の作用を、図
１、図５を参照して説明する。チャック爪１８の開閉動
作はつぎのようにして行われる。まず、アクチュエータ
ー１５が回転し、その回転位置がポテンショメーター１
６によって検出される。アクチュエーター１５が汎用部
リング２１を回転させ、汎用部リング２１の回転は連結
具４１により横方向動きを許容しながらカムリング３７
に伝えられる。この時にはピン２４が逃げ溝２５内を動
くだけで、ジョイントリング２３は回転しない。カムリ
ング３７が回転すると、溝カム３８とピン４０によっ
て、図５のＡ、Ｂに示すように、チャック爪１８が開閉
する。複数のチャック爪１８が同時に軸芯に近づく方向
に移動して部品を掴む動作がチャックであり、複数のチ
ャック爪１８が同時に軸芯から離れる方向に移動して部
品をはなす動作がチャック解除である。ポテンショメー
ター１６を設けたことによりチャック爪１８の動きの全
位置を確認できるので、１種類のチャック爪１８で複数
サイズの部品のチャックが可能になる。

【００１５】専用部１２の汎用部１１への着脱は、つぎ
のようにして行われる。まず、係合離脱については、ロ
ボット１４がチャックハンド１０を、ツールストッカー
３２上に、位置決めピン３３で位置決めしながら置く。
この時、ツールストッカー３２の位置決めピン３３がジ
ョイントピン２７をバネ３４の付勢力に抗して押し上
げ、ジョイントピン頭部２８を段付き穴３１から出す。
これによって、ジョイントリング２３は、ジョイントピ
ン軸部２９が溝２６内を動くことによって、回転可能な
状態となる。この状態で、アクチュエーター１５が第２
の動作範囲（たとえば、６０°と８０°の間）に入って
回転すると、図５のｃに示すようにピン２４が逃げ溝２
５の側壁に当たってジョイントリング２３を第２の動作
範囲だけ（たとえば、８０°−６０°＝２０°）回転さ
せ、これによって、ジョイントピン２６はストレート穴
３０の位置にきて溝２６から抜け外れ可能な状態にな
る。この状態で、ロボット１４で汎用部１１を上昇させ
ると、ジョイントピン２６は溝２６から外れ、汎用部リ
ング２１は連結具４１から抜けて、汎用部１１は専用部
１２から外れる。この時、チャック爪１８は不動で、図
５のＣの位置にある。そして、汎用部１１は、ロボット
１４によって新しい専用部１２の上方に移動され、上記
と逆の手順で、汎用部１１と専用部１２とが連結され
る。

【００１６】つぎに、本発明の第２実施例の構成を、図
６（専用部とジョイント機構の部分のみを示す。汎用部
は第１実施例と同じ）を参照して説明する。第２実施例
では、第１実施例のチャック爪１８に代えてバキューム
パッド５０が用いられており、バキュームパッド５０へ
の負圧（真空）と大気圧の切替えをスプール弁５１の動
きによって行い、アクチュエーター１５の回転動をスプ
ール弁５１の直線動に変換する動作変換手段５２として
のラックピニオン機構５３、５４が設けられている。そ
の他の構成は第１実施例に準じる。第２実施例の作用に
ついては、アクチュエーター１５が回転すると、ピニオ
ンギア５３が回転してラック５４を直線動させ、その動
きによってスプール弁５１を動かして、バキュームパッ
ド５０への負圧、大気圧を切替える。バキュームパッド
５０は部品を吸着して組付けする。その他の作用は第１
実施例に準じる。

【００１７】

【発明の効果】請求項１のチャックハンドによれば、ポ
テンショメーターを設けたので、チャック爪の開閉動の
全位置を検出、確認でき、１つのツールで複数のサイズ
の組付部品を扱うことができるようになり、ツール交換
回数を低減できる。請求項２のチャックハンドによれ
ば、チャック爪を開閉するためのアクチュエアーターを
汎用部に設けたので、１つのアクチュエーターを全ツー
ルに対して共用でき、コストダウン、専用部の小型化、
専用部への給電ケーブルの廃止、作業域の拡大、等の効
果が得られる。請求項３のチャックハンドによれば、１
つのアクチュエーターでチャック爪の開閉と専用部の着
脱とを行うようにしたので、チャックハンドの小型化、
コストダウン、作業域の拡大、等の効果が得られる。請
求項４のチャックハンドによれば、ジョイント機構に横
方向動きを許容する隙間をもたせたので、フローティン
グ機構を兼ねさせることができ、専用のフローティング
機構（ＲＣＣ機構）を設ける場合に比べて、チャックハ
ンドの小型化、コストダウン、作業域の拡大、等の効果
が得られる。請求項５のチャックハンドによれば、チャ
ック爪に代えてバキュームパッドを設けたので、請求項
２のチャックハンドに準じる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のチャックハンドの断面図
である。

【図２】図１のチャックハンドのうち連結具の部分の側
面図である。

【図３】フローティング機構を設ける場合のジョイント
ピンと段付き穴の断面図である。

【図４】フローティング機構を設けない場合のジョイン
トピンと段付き穴の断面図である。

【図５】チャック爪開時、チャック爪閉時、ツール交換
時の各時における、ピン２４と逃げ溝２５の位置関係
ａ、ｂ、ｃおよびピン４０と溝カム３８の位置関係Ａ、
Ｂ、Ｃを示す図である。

【図６】本発明の第２実施例のチャックハンドの専用部
とジョイントリングの部分の断面図である。

【図７】従来のＡＴＣユニット式チャックハンドの概略
正面図である。

【符号の説明】

１０ チャックハンド １１ 汎用部 １２ 専用部 １３ ジョイント機構 １４ ロボット １５ アクチュエーター １６ ポテンショメーター １８ チャック爪 １９ 汎用部ボデー ２１ 汎用部リング ２３ ジョイントリング ２４ ピン ２５ 逃げ溝 ２７ ジョイントピン ２８ 頭部 ３０ ストレート穴 ３１ 段付き穴 ３３ 位置決めピン ３５ 専用部ボデー ３７ カムリング ３８ 溝カム ４０ ピン ４１ 連結具 ４２ 第１の溝 ４３ 第２の溝 ４７ 長穴 ５０ バキュームパッド ５１ スプール弁 ５３ ピニオンギア ５４ ラック

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクチュエーターと、該アクチュエータ
   ーにより開閉される複数のチャック爪と、を有するチャ
   ックハンドにおいて、前記アクチュエーターにポテンシ
   ョメーターを連動させチャック爪位置を動作域内の全て
   の点で確認可能としたことを特徴とするチャックハン
   ド。
2. 【請求項２】 汎用部と該汎用部に対してジョイント機
   構により着脱可能とされた専用部とを有し、 前記汎用部にアクチュエーターとポテンショメーターを
   設け、 前記専用部に開閉可能な複数のチャック爪と前記アクチ
   ュエーターの動作をチャック爪の開閉動作に変換する動
   作変換手段を設けた、ことを特徴とするチャックハン
   ド。
3. 【請求項３】 前記アクチュエーターが第１の動作範囲
   においてチャック爪の開閉と連動され、該第１の動作範
   囲を超える第２の動作範囲において前記ジョイント機構
   の脱作動と連動され、これによってチャック爪の開閉と
   ジョイントの着脱が１つの前記アクチュエーターによっ
   て行われるようになっている請求項２記載のチャックハ
   ンド。
4. 【請求項４】 前記ジョイント機構が前記専用部の前記
   汎用部に対する相対横方向動きを許す隙間を有し、それ
   によってフローティング機構を兼ねる請求項２記載のチ
   ャックハンド。
5. 【請求項５】 汎用部と該汎用部に対してジョイント機
   構により着脱可能とされた専用部とを有し、 前記汎用部にアクチュエーターとポテンショメーターを
   設け、 前記専用部にバキュームパッドと該バキュームパッドへ
   の負圧と大気圧とを切替えるスプール弁と前記アクチュ
   エーターの動作を前記スプール弁の切替動作に変換する
   動作変換手段を設けた、ことを特徴とするチャックハン
   ド。