JPS61173881A - メカニカルハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、物品を把持するためのメカニカルハンドに関
し、特に一対のハンドによって物品をはさんで把持する
メカニカルハンドに関する。

近年、物品のハンドリングを行うハンドリング機構の発
達は目覚ましく、特にロボットの分野で盛んに利用され
ている。このようなハンドリング機構は、物品を把持す
るメカニカルハンドが設けられ、メカニカルハンドが物
品を把持し、物品の取出し、搬送及び収納を行なうもの
である。

例えば、コンピュータの外部記憶装置に用いられる大容
量記憶装置では、多数の磁気テープカートリッジを収納
する収納棚が設けられ、この収納棚に磁気テープカート
リッジを収納しておき、メカニカルハンドが必要な磁気
テープカートリッジを収納棚より取り出し、磁気テープ
カートリッジのり一ド／ライトステーションに持ち運ん
でセットし、係る磁気テープカートリッジのり一ド／ラ
イトを行ない、リード／ライト後リード／ライトステー
ションより取り出し、収納棚に収納するように構成され
た一種の自動倉庫によって構成されている。

このような磁気テープカートリッジには、従来円筒形の
特殊な磁気テープカートリッジが用いられていたが、近
年ビデオテープとして利用されている偏平角形の磁気テ
ープカートリッジを用いて低価格化を図るものが提案さ
れている。

〔従来の技術〕

このような物品の把持を行なうメカニカルハンドは、一
対のハンドとハンドの開閉駆動機構とで構成されており
、従来該一対のハンドは支点を中心に回動して開閉動作
するとともに開閉駆動機構が開又は閉駆動し、必要な把
持力を付与するものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来のメカニカルハンドにおいては、支
点を中心に開閉駆動するため、一対のハンドの面全体が
物品と接触して把持を行なうことはできず、点接触によ
って把持を行なうことから、充分な把持力が得られない
という問題があり、メカニカルハンドを搬送のため高速
移動すると物品がハンドからズしたり、重量のある物品
の正確な、把持が困難となっていた。又、把持力を得る
のにモータやロータリマグネット等を励磁する必要があ
るから、把持力の調整のためモータ等を制御する必要が
あるという問題もあり、物品の形状、材質に応じた把持
力を得るのが容易でなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、充分な把持を行なえ且つ物品に応じた把持力
を容易に得ることができるメカニカルハンドを提供する
にある。

このため、本発明は、固定ハンドと、可動ハンドと、該
可動ハンドを該固定ハンドに対し平行に移動させるため
の平行移動機構と、該可動ハンドを該固定ハンド方向に
付勢して把持力を与える把持力発生バネと、該可動ハン
ドを該把持力発生バネに抗して該固定ハンドから離れる
方向に移動させる駆動機構とを有し、該駆動機構によっ
て該可動ハンドを該平行移動機構に従って平行移動させ
て開動作を行なうことを特徴としている。

〔作用〕

本発明では、物品を把持する一対のハンドの一方を固定
ハンドとし、他方を可動ハンドとし、該可動ハンドの平
行移動機構を設けて、開閉動作を行うための可動ハンド
の移動を固定ハンドに対して平行移動させて、物品の面
接触による把持を可能とし、且つ閉方向の可動ハンドを
付勢を把持力発生バネによって行って、把持力をバネの
引張り力によって与えるようにして、把持力の調整を容
易にするものである。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

第２図は本発明メカニカルハンドが用いられる装置の一
実施例全体構成図である０図中、ＬＧ、ＲＧは各々レフ
トガレージ、ライトガレージであり、装置の両端に設け
られ、主制御回路、アクセッサ駆動回路等が設けられる
もの、ＨＦは各々ハニカムフレームであり、両壁面に磁
気テープカートリッジ３の収納棚４が設けられ、且つ上
部、下部に後述するアクセッサのガイドレールＲＬＵ。

ＲＬＬが設けられているものであり、一部のハニカムフ
レームＨＦにセットされた磁気テープカートリッジ３の
リード／ライトを行なうリード／ライトステーション（
図示せず）及び外部から新しい磁気テープカートリッジ
３を投入するためのエントリステーションＣＢＳ、外部
へ不要な磁気テープカートリッジ３　（以下カートリッ
ジと称す）を排出するためのエグジットステーションＣ
ＦＳとが設けられている。ＩＡ及びＩＢは各々レフトア
クセッサ、ライトアクセッサであり、各々メカニカルハ
ンド２を上下方向及び両側の収納棚４にアクセスするた
め回転方向に駆動するとともに、レフトガレージＬＧ、
ライトガレージＲＧをホームポジションとして上下のレ
ールＲＬＵ、、ＲＬＬに沿って３つのハニカムフレーム
ＨＦ内を移動するものである。

第２図実施例の動作を説明すると、レフト又はライトア
クセッサＩＡ又はｌＢは主制御回路からの指令によりア
クセッサ駆動回路で駆動され、レールＲＬＵ、、ＲＬＬ
上をＸ方向に移動し、更にハンド２をＹ（上下）方向に
駆動して所望の収納棚のカートリッジ３の位置にハンド
２を位置決めし、その位置においてハンド２を駆動して
カートリッジ３を取り出し把持し、次にリード／ライト
ステ−ジョンまでアクセッサＩＡ又はＩＢが移動してカ
ートリッジ３を搬送し、ハンド２を駆動してカートリッ
ジ３をリード／ライトステーションヘセットする。リー
ド／ライト終了後は同様にしてカートリッジ３をリード
／ライトステーションからハンド２で取り出し把持し、
同様に搬送して元の収納棚に納める。カートリッジ３を
エントリステーションＣＥＳから収納棚４へ、収納棚４
からエグジットステーションＣＦＳへ搬送する場合も同
様である。

従って、大容量記憶装置では、ハニカムフレームＨＦ内
の収納棚４の収納されている所望のカートリッジ３をア
クセッサＩＡ、ＩＢがハンド２によって取り出し、リー
ド／ライトステーションへ搬送してカートリッジ３をセ
ットして、カートリッジ３のリード／ライトを行い、リ
ード／ライト後、リード／ライトステーションからカー
トリッジ３をハンド２で取り出し把持し、アクセッサＩ
Ａ、ＩＢ？搬送して元の収納棚４に収納返却させるよう
動作する。

第３図は第２図実施例構成のアクセッサＩＡ・ＩＢの構
成図であり、図中、第２図で示したものと同一のものは
同一の記号で示してあり、５はハンド移動機構であり、
メカニカルハンド２を収納棚４に対し前後方向に移動さ
せるものであり、後述するもの、１０はアクセッサのベ
ースフレームであり、１１　ａ、　１　ｌ　ｂ、　１１
　ｃ、　１１　ｄは各々下ローラであり、ベースフレー
ム１０の下部に設けられ、下側のガイドレールＲＬＬに
係合して、Ｘ方向の移動をガイドするもの、１２はＸモ
ータであり、アクセッサをＸ方向に駆動するためのもの
であり、下側のガイドレール側面に設けられたラックと
係合するピニオンギヤ１３を回転させＸ方向の移動を行
うためのもの、１４は支持キャリアであり、メカニカル
ハンド２及びハンド移動機構５を支持するものであり、
右端にガイドローラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを
有するもの、１６はＹ側ガイドレールであり、ベースフ
レーム１０に設けられ、ガイドローラ１５ａ〜１５ｄと
係合するもの、１７はＹモータであり、支持キャリア１
４をＹ側ガイドレール１６に沿ってＹ方向（上下方向）
に移動させるものであり、支持キャリア１４と接続され
たワイヤ１７ａを駆動して、Ｙ側ガイドレール１６に沿
って支持キャリア１４を移動させるもの、１８ａ、１８
ｂは各々上ローラであり、ベースフレームｌＯの上部に
設けられ、上側のガイドレールＲＬＵに係合してＸ方向
の移動をガイドするもの、１９はカートリッジ落下防止
カバーであり、支持キャリア１４に設けられ、メカニカ
ルハンド２で把持したカートリッジ３の落下防止の為の
ものである。

第３図に示す如く、アクセッサはＸモータ１２の駆動に
よって下ガイドレールＲＬＬのラックと係合するピニオ
ンギヤ１３を回転させて、ベースフレーム１０を各ロー
ラ１８　ａ、　１８　ｂ、　１１　ａ〜ｌｉｄによりガ
イドレールＲＬＵ、ＲＬＬに沿ってＸ方向に駆動し、Ｘ
モータ１７の駆動によって支持キャリア１４をＹガイド
レール１６に沿ってＹ方向に駆動し、メカニカルハンド
２を収納棚４の所望の収納セルに位置決めするものであ
る。

次に、本発明のメカニカルハンド２について説明する。

第４図は、本発明のメカニカルハンド２の一実施例構成
図であり、ハンド移動機構５と組合せて示してあり、第
４図（Ａ）はその上面図、第４図（Ｂ）はその断面図、
第４図（Ｃ）はその横面図である０図中、２０は固定ハ
ンドであり、２１は可動ハンドであり後述するキャリア
ブロックに支持され、両ハンド２０．２１によって物品
を把持するもの、２２．２３はガイド部であり、キャリ
アブロックの両側に設けられ、各々後述するハンド移動
機構５のガイドレールと係合するガイドローラ２２０，
２２１．２２２及び２３０．２３１．２３２を有するも
の、２４はハンド駆動機構であり、キャリアブロック２
６上に設けられ、可動ハンド２１を駆動するため、駆動
モータ２４０と、減速機２４２と、駆動モータ２４０が
減速機２４２に動力を伝達する駆動ベルト２４１と減速
機２４２の出力軸２４２ａと直結する後述するレバー（
第１図）とを有するもの、２５ａ、２５ｂ、２５ｃは各
々把持力発生バネであり、固定ハンド２０と可動ハンド
２１間に少なくとも１ヶ以上、ここでは３ケ設けられ、
可動ハンド２１を固定ハンド２０方向に付勢するもの、
２６はキャリアブロックであり、固定ハンド２０が固定
され、且つ可動ハンドが後述する平行移動機構によって
平行移動可能に支持され、ハンド駆動機構５が搭載され
るもの、２０１．２０２は各々ストッパローラであり、
固定ハンド２０に設けられ、物品把持時に物品の端部と
接触して把持位置のストッパとして働くもの、５０はハ
ンド移動機構５のベースであり、５１はキャリア駆動モ
ータであり、ベース５０に設けられ、キャリアブロック
２６を移動させるもの、５２ａ、５２ｂはワイヤ支持プ
ーリーであり、ベース５０の両端に設けられるもの、５
３はドライブプーリーであり、キャリア駆動モータ５１
の軸に設けられ、回転するもの、５４はワイヤロープで
あり、接続金具５４ａによってキャリアブロック２６を
接続し、支持プーリー５２ａ、５２ｂ間にドライブプー
リー５３を介して懸架されるもの、５５．５６は各々ガ
イドレールであり、第４図（Ｃ）の如くベース５０の両
側に設けられ、ハンド２の各ガイド２２．２３の各ロー
ラ２２０〜２２２．２３０〜２３２と係合し、キャリア
ブロック２６の移動をガイドするものである。

第１図は第４図のメカニカルハンドの要部詳細構成図で
あり、第１図（Ａ）はその斜視図、第１図（Ｂ）はその
要部分解図であり、第５図は第１図構成の断面図である
。

図中、第４図で示したものと同一のものは同一の記号で
示してあり、２０３．２１０．２１１は各々ゴムライニ
ングであり、２１０，２１１は可動ハンド２１上に、２
０３は固定ハンドの下面に設けられ把持する物品との接
触面において摩擦力を増して把持力を増強するためのも
の、２１２はフックであり、可動ハンド２１上に設けら
れ、物品の穴、例えばカートリッジ３のリール軸穴に入
り込んで、物品把持時に物品をフックするもの、２４３
はレバーであり、第４図の減速機２４２の軸２４２ａと
直結し、減速機２４２の回転により軸２４２ａを中心に
回転して、後述する係合アームを押し下げるもの、２１
３は平行移動機構であり、可動ハンド２１の後端に設け
られ、後述するキャリアブロック２６の平行移動ガイド
に入り込み、可動ハンド２１を平行移動可能とするもの
でありリニアベアリングの一方を形成する一方のリニア
ベアリング２１３ａ、２１３ｂが設けられており且つ係
合アーム２１３Ｃが設けられたもの、２６１は開口部で
あり、キャリアブロック２６に設けられ、平行移動機構
２１３の係合アーム２１３ｃが挿入されるもの、２６２
は平行移動ガイドであり、キャリアブロック２６に平行
移動機構２１３が入り込む凹部として形成され、両端に
平行移動ガイド２１３の一方のリニアベアリング２１３
ａ、２１３ｂと組合さり、リニアベアリングを構成する
他方のリニアベアリング２６３ａ、２６３ｂが設けられ
ているものである。

このようにメカニカルハンド２は、キャリアブロック２
６にストッパローラ２０１．２０２及びゴムライニング
２０３を有する固定ハンド２０が固定され且つハンド駆
動機構２４が搭載され、一方ゴムライニング２１０．２
１１及びフック２１２を有する可動ハンド２１は平行移
動機構２１３がキャリアブロック２６の平行移動ガイド
２６２に入り込み、キャリアブロック２６に平行移動可
能に支持され、ここでは、３つの把持力発生バネ２５　
ａ、　２５　ｂ、　２５　ｃによって可動ハンド２１は
固定ハンド２０方向に平行移動機構２１３によって平行
移動ガイド２６２に沿って付勢されている。

第５図を用いて本発明に係るメカニカルハンド２の動作
について説明する。

ハンド閉状態では、第５図（Ａ）の如く把持力発生バネ
２５ａ〜２５ｃの引張り力によって可動ハンド２１は固
定ハンド２０方向に付勢されており、カートリッジ３の
把持時には、可動ハンド２１のフック２１２がカートリ
ッジ３のリール軸穴に係合した状態でカートリッジ３が
固定ハンド２０と可動ハンド２１とに把持力発生バネ２
５ａ〜２５ｃの把持力ではさまれてしっかりと把持され
、更にゴムライニング２０３．２１０．２１１でカート
リッジ３との底面との摩擦力を増して把持する。又、カ
ートリッジ３を把持していない時は、把持力発生バネ２
５ａ〜２５ｃによって可動ハンド２１は平行移動機構２
１３の上部がキャリアブロック２６の上端、即ち固定ハ
ンド２０面に衝突した状態で保たれている。

次に、ハンド開時には、第４図の駆動モータ２４０が回
転駆動し、減速機２４２を介して軸２４２ａＡ＜回転さ
れ、軸２４２ａに直結されたレバー２４３が第１図（Ａ
）の下方に軸２４２ａを中心に回動する。これによって
レバー２４３に係合する係合アーム２１３Ｃも下方に駆
動され、第５図（Ｂ）の如く、平行移動機構２１３及び
可動ハンド２１も把持力発生バネ２５ａ〜２５ｃの引張
り力に抗して下方に移動する。この時、平行移動機構２
１３はリニアベアリングの働きによって平行移動ガイド
２６２に沿って下方に移動するため、可動ハンド２１は
固定ハンド２０に対し平行に下方移動する。そして、係
合アーム２１３Ｃがキャリアブロック２６の開口部２６
１の下端に突き当った位置で下方移動が終了する。

このハンド開状態で、カートリッジ３を把持するには、
後述する様にキャリアブロック２６が収納セルに浸入し
、固定ハンド２０と可動ハンド２１間にカートリッジ３
が位置した後、駆動モータ２４０が逆回転し、減速機２
４２を介しレバー２４３が上方に回動し、これによって
平行移動機構２１３が把持力発生バネ２５ａ〜２５ｃの
引張り力によって上方に移動し、可動ハンド２１も上方
に移動する。この時、前述のハンド開動作と同様に平行
移動機構２１３はリニアベアリングの働きによって平行
移動ガイド２６２に沿って上方に移動するため、可動ハ
ンド２１は固定ハンド２０に対し平行に上方移動する。

そして把持力発生バネ２５ａ〜２５ｃに引張り力によっ
て移動する可動ハンド２１は固定ハンド２０との間でカ
ートリッジ３ははさみ込んだ状態で上方移動が停止し、
その時の把持力発生バネ２５ａ〜２５ｃの引張り力がカ
ートリッジ３のクランプ（把持）力となる。

この状態では、固定ハンド２０のゴムライニング２０３
にカートリッジ３の上面が密着し可動ハンド２１のフッ
ク２１２がカートリッジ３のリール軸穴に入り込み、且
つカートリッジ３の底面は可動ハンド２１の両ゴムライ
ニング２１０．２１１と密着し、一層カートリッジ３の
把持を確実にしている。カートリッジ３の把持解除は前
述のハンド開動作を行なう。

次に、カートリッジ３の収納セルへの取出し、収納動作
について第６図を用いて説明する。

カートリッジ３の取出しには、先づ前述のハンド開動作
によってメカニカルハンド２を開、即ち可動ハンド２１
を第５図（Ｂ）の如く押し下げた状態で、第４図のキャ
リア駆動モータ５１を回転させ、支持プーリー５２２，
５２ｂ間に懸架されたワイヤロープ５４をドライブプー
リー５３の回転で駆動し、接続金具５４ａで接続された
キャリアブロック２６を第６図の右方向に移動せしめる
。

これによってメカニカルハンド２はガイド２２．２３の
働きによりガイドレール５５．５６に沿って収納セルＣ
Ｌ方向に移動し、固定及び可動ハンド２０．２１が収納
セルＣＬ内に浸入し、カートリッジ３の先端が固定ハン
ド２ｏに設けられたストッパローラ２０１．２０２に突
き当った到達位置でキャリア駆動モータ５１の駆動を停
止し、メカニカルハンド２を停止させる。

次に、前述のハンド閉動作を行って、可動ハンド２１を
第５図（Ａ）の如く把持力発生バネ２５ａ〜２５ｃの引
張り力で上方に移動させ、カートリッジ３を固定ハンド
２０と可動ハンド２１間ではさみ、把持させる。

この把持の完了後、キャリア駆動モータ５１を逆回転さ
せ、ワイヤロープ５４を駆動し、キャリアブロック２６
を第６図の左方向に移動せしめ、メカニカルハンド２を
ガイドレール５５．５６に沿って収納セルＣＬから離れ
る方向に移動させて、カートリッジ３を取り出す。

逆に、カートリッジ３を収納するには、カートリッジ３
をメカニカルハンド２が把持した状態で、メカニカルハ
ンド２を収納セルＣＬ方向にガイドレール５５．５６に
沿って移動せしめ、前述の到達位置までカートリッジ３
を搬送する。

次に、前述のハンド開動作を行い、カートリッジ３の把
持を解除し、ハンド開状態で、メカニカルハンド２を収
納セルＣＬから離れる方向にガイドレール５５．５６に
沿って移動せしめてホームポジションに復帰し、ハンド
閉動作して終了する。

上述の実施例では、把持する物品としてカートリッジを
例に説明したが、これに限られず他の物品の把持も可能
である。また、メカニカルハンドをアクセッサに搭載し
た例で説明したが、関節型ロボットに適用してもよく、
対象とする装置も大容量記憶装置に限られない。

以上本発明を一実施例により説明したが、本発明は本発
明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこ
れらを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、固定ハンドと、可
動ハンドと、該可動ハンドを該固定ハンドに対し平行に
移動させるための平行移動機構と、該可動ハンドを該固
定ハンド方向に付勢して把持力を与える把持力発生バネ
と、該可動ハンドを該把持力発生バネに抗して該固定ハ
ンドから離れる方向に移動させる駆動機構とを有し、該
駆動機構によって該可動ハンドを該平行移動機構に従っ
て平行移動させて開動作を行なうことを特徴としている
ので、一対のハンドが平行移動して物品の把持を行なう
から、物品の把持を面接触で行うことができ、把持が確
実となるという効果を奏する。

又、物品の厚みが変わっても把持力が減少することもな
いという効果も奏する。しかも、把持力を把持力発生バ
ネで付与しているので、把持力を付与するのにモータ等
の駆動源を制御しなくてもよいから、物品に適切な把持
力を容易に得ることができるという効果を奏する他にバ
ネ力の調節により容易に把持力の調節が可能となるとい
う効果も奏し、簡易な構成で物品に適切な把持力を与え
ることができ、メカニカルハンドの性情向上に寄与する
ところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例構成図、第２図は本発明メカ
ニカルハンドが用いられる装置の一実施例全体構成図、
第３図は第２図構成のアクセッサ構成図、第４図は第３
図構成のメカニカルハンド及びハンド移動機構の構成図
、第５図は第１図実施例構成の断面図、第６図は第４図
構成の動作説明図である。 図中、２−・メカニカルハンド、２０・−・固定ハンド
、２１−可動ハンド、２４・−・ハンド駆動機構、２５
ａ、２５ｂ、２５　ｃ−−−−一把持力発生バネ、２６
−　　キャリアブロック、２１３・−・平行移動機構、
２６２−平行移動ガイド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定ハンドと、可動ハンドと、該可動ハンドを該固定ハ
   ンドに対し平行に移動させるための平行移動機構と、該
   可動ハンドを該固定ハンド方向に付勢して把持力を与え
   る把持力発生バネと、該可動ハンドを該把持力発生バネ
   に抗して該固定ハンドから離れる方向に移動させる駆動
   機構とを有し、該駆動機構によって該可動ハンドを該平
   行移動機構に従って平行移動させて開動作を行なうこと
   を特徴とするメカニカルハンド。