JPS6263039A - マニプレ−タのハンド機構 - 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】 【発明の属する技術分野】

この発明は、工業用ロボットを対象に工作用加工機１Ｍ
ｉ立機構に対しマニプレータ操作によりワークのローデ
ィング２アンローデイングを行うマニプレータのハンド
機構に関する。

【従来技術とその問題点】

昨今ではＦＭＳ化の導入により工業用ロボット等を駆使
して製品の加工１Ｍ立シライン自動化。 合理化を図ることが普及されつつあり、この分野では頭
記のようにマニプレータ操作により加工機。 組立機に対してワークのローディング、アンローディン
グを行うようにした工業用ロボットが広く開発、実施さ
れている。 ところで例えばコンピュータの記憶媒体として使用され
るアルミニウム合金製の磁気ディスク基盤をワークとし
て酸ワークに超精密加工を行う工程では、加工機に対し
て前記ワークをマニプレータ操作により加工機ヘローデ
ィング、アンローディングするに際して欠配のような配
慮が必要となる。すなわち前記した磁気ディスク基盤は
薄いドーナツ状の円盤であって硬度、剛性が低く、僅か
な外力でも変形したり傷が付き易い、一方、加工機側の
チャックにはワークを所定位置に精確に装着するために
チャックセンタビンを装備しており、マニプレータ操作
により前記ワークを加工機側のチャック面に正しく密着
してチャフキングするには、マニプレータ側のハンドと
加工機側のチャックセンタビンとの間の芯合わせ、平行
度の誤差をできる限り少なくするようにマニプレータを
操作してワークのローディング、アンローディングを行
う必要がある。 しかして在来の工業用ロボットのようにワーク掴み機構
を保持したハンドがマニプレータアームにリジフトに結
合されている構造のものでは、加工機側のチャック部に
対してワークを高精度に位置決めしてローディング、ア
ンローディングすることが極めて困難であり、特に先記
した磁気ディスク基盤等のワークは機械的強度が弱く、
ローディング、アンローディングの過程で位置決め誤差
からワークに外力が加わるとワークに変形、傷の発生ず
るおそれがある。 このための対策として、従来より例えば特公昭５３−４
１４２７号公報、あるいは特公昭５３−４１８６２号公
報等に開示されいてるようにハンド部に押し付は式の脱
臼機構を設け、ワークのローディング、アンローディン
グの際のハンドと加工機側のチャック部との間の芯振れ
を脱臼機構の動作で吸収するようにしたものが知られて
いる。 しかしてこれら方式ではいずれも剛体のワークを対象と
したものであってワークをチャック部に押圧した際にハ
ンドに加わる外力が脱臼機構のばね力に打ち勝つ状態で
初めて脱臼機能を発揮するような構成である。したがっ
て先記した磁気ディスク基盤等の剛性の極めて低いワー
クに対してはその適用が極めて困難である。

【発明の目的】

この発明は上記の点にがんがみなされたものであり、先
記した磁気ディスク基盤等の強度の弱いワークを取り扱
うハンドを対象に、ワークのローディング、アンローデ
ィング機能を存し、かつワ−り２ｔ＃ＡＡ、、で移送す
る場合にはハンドをマニプレータアームに固定保持する
とともに、ワークのローディング、アンローディングの
際にはハンドを浮遊的に保持し、ワークに過大な外力が
加わることなく円滑かつ高精度にローディング、アンロ
ーディング操作が行えるようにしたマニプレータのハン
ド機構を提供することを目的とする。

【発明の要点】

上記目的を達成するために、この発明はマニプレータア
ームの先端に固定したハンド本体ケーシングと、該ハン
ド本体ケーシングの前面に開口したテーパー保合部を有
するガイド穴へ嵌挿したハンド本体ケーシングとの係脱
が可能な可動スリーブと、該可動スリーブの先端に保持
されたワーク掴み機構と、前記可動スリーブをハンド本
体ケーシングのガイド穴に対して中立位置に浮遊的に支
持するように可動スリーブとハンド本体ケーシングとの
間にまたがって張架された例えば渦をばねとしてのばね
部材と、該ばね部材のばね力に抗して前記可動スリーブ
を軸方向に後退移動操作してハンド本体ケーシングに結
合させる結合駆動手段とを具備して構成し、ワークを把
持して移送する際には可動スリーブをハンド本体ケーシ
ングに結合して安定支持し、一方ワークを加工機構のチ
ャック部に対してローディング、アンローディングする
際には、可動スリーブとハンド本体ケーシングとの結合
拘束状態を解いてスリーブをばね部材により軸心位置で
浮遊的に保持することにより、ワークに殆ど外力を加え
ることなく相手側のチャック部の軸中心に一敗するよう
ワークの姿勢を修正して円滑にローディング、アンロー
ディングできるようにしたものである。

【発明の実施例】

第１図ないし第５図はこの発明の実施例の構成図並びに
その動作の説明図を示すものであり、まず第１図ないし
第３図により全体の構成を説明する０図において、１は
マニプレータのアーム、２はマニプレータアーム１の先
端に取付けられたノ１ンド機構、３はハンド機構に把持
された例えば先述した磁気ディスク基盤としてのワーク
、４は加工機側のマシンチャック、４ａがチャックセン
タピンである。ここでハンド機構２はマニプレータアー
ム１に固定されたハンド本体ケーシング５と、酸ケーシ
ング５の先端面に開口されたガイド穴５ａ（第４図参照
）に嵌挿された可動スリーブ６と、該可動スリーブ６の
前端に装着されたワーク掴み機構７と、可動スリーブ６
とハンド本体ケーシング５との間にまたがり重ね巻きし
て張架された２条の渦巻ばね８と、可動スリーブ６を前
記ばね８に抗して後退移動操作するように可動スリーブ
の後端にワイヤ９を介して連結された結合駆動手段とし
てのエアシリンダ１０との組立体として構成されている
。なおエアシリンダ１０はブラケット１１を介してハン
ド本体ケーシング５に支持されている。 ここで前記したガイド穴５ａは可動スリーブ６の胴外径
より径大に選定されており、かつその前端部にはテーパ
ー面としてなる保合部５ｂ　（第４図参照）が形成され
ている。一方、このガイド穴５ａの係合部５ｂに対向し
て可動スリーブ６の前部外周上には前記保合部５ｂのテ
ーパー面に適合するテーパー面の保合段部６ａが形成さ
れている。一方、渦巻ばね８はその内終端が可動スリー
ブ６の後部外周上に固定され、外終端がケーシング５の
内面に突出する突起５ｃに掛は止めし、かつ２条の渦巻
ばね８は互いに可動スリーブ６の軸心に対して１８０度
の位相差を与えて可動スリーブ６の上下位置に張架され
ている。またワーク掴み機構７は固定爪７ａと可動爪７
ｂを備えて両爪の間でワーク３を把持するものである。 次に上記構成による動作に付いて述べる。まず第１図は
ワーク３を把持し相手側のマシンチャック４に対向位置
させたローディング直前、ないしアンローディング直後
におけるマニプレータの停止位置状態を示している。な
おチャックセンタビン４ａの軸中心を０１．ワーク３の
軸中心を０２で表している。この状態では第２図に示し
たエアシリンダ１０の駆動により可動スリーブ６が右方
へ後退移動操作され、可動スリーブ６の保合段部６ａを
ハンド本体ケーシング５側の係合部５ｂに押圧して可動
スリーブ６とハンド本体ケーシング５との間が一体的に
結合されている。またこの結合状態では渦巻ばね８は自
由状態から軸方向に変位しており、そのばねの反発力を
ＰＩ、エアシリンダ１０の駆動推力をＦ２としてＰＩ＜
Ｆ２の関係にある。 一方、ワーク３をマニプレータ操作により相手側のマシ
ンチャック４に対してローディングないしアンローディ
ングする際には、まず前記のエアシリンダ１０の引張り
駆動を解除して前記した力関係がＦｌ　＞　Ｆ２となる
ようにする。これにより可動スリーブ６は渦巻ばね８の
ばね力により第４図に示す中立位置に向けて左方へ移動
する。したがって可動スリーブ６の係合段部６ａとハン
ド本体ケーシング５側の係合部５ｂとの間が離脱して可
動スリーブ６とハンド本体ケーシング５と間の保合が解
け、可動スリーブ６はハンド本体ケーシング５のガイド
穴りａ内における中立位置に遊嵌した状態で渦巻ばね８
により浮遊的に支持さるようになる。またこの場合に可
動スリーブ６を上下２条の渦巻ばね８で支えるようにし
たので、浮遊支持状態では可動スリーブはガイド穴に対
してその軸中心に位置し、また可動スリーブ６は僅かな
外力でガイド穴の軸中心に対して傾動８回転、軸心移動
およびこれらを複合した任意の方向へ僅かな外力で容′
易に変位移動して姿勢の位相を変えることが可能であり
、かつその変位量も大きく取れる。第５図は外力が加わ
って可動スリーブ６が軸中心から角度θだけ傾動した姿
勢状態を示している。 したがってこの状態からマニプレータ操作によリワーク
３を相手側のマシンチャック４ヘチヤフキングする過程
で、マニプレータの停止位置精度上の誤差等によりワー
ク３の軸中心０２とチャック側のチャックセンタピン４
ａの軸中心０１とが精確に一致しなかったり、あるいは
マシンチャック５のチャック面との間に平行誤差が生じ
ても、前記のように可動スリーブ６はハンド本体ケーシ
ング５に対して渦をばね８にり浮遊的に支持されていて
第５図のごとく僅かな力で姿勢の位相を容易に変えられ
るので、ワーク３は過大な力を受けることなくチャック
側のセンタビン４ａの先端テーパ面上を滑動し、双方の
軸中心０１と０２とが一致するように位置、姿勢を修正
して無理なくマシンチャック面へ密着して高精度のチャ
ッキングが可能となる。 またワーク３のアンローディングの工程でも前記と同様
にしてワーク３を無理なくマシンチャック４から取り出
すことができる。

【発明の効果】

以上述べたようにこの発明によれば、マニブレークアー
ムの先端に固定したハンド本体ケーシングと、該ハンド
本体ケーシングの前面に開口したテーパー保合部を存す
るガイド穴へ嵌挿したハンド本体ケーシングとの係脱が
可能な可動スリーブと、該可動スリーブの先端に保持さ
れたワーク掴み機構と、前記可動スリーブをハンド本体
ケーシングのガイド穴に対して中立位置に浮遊的に支持
するように可動スリーブとハンド本体ケーシングとの間
にまたがって張架されたばね部材と、該ばね部材のばね
力に抗して前記可動スリーブを軸方向に後退移動操作し
てハンド本体ケーシングに結合させる結合駆動手段とを
具備して構成したことにより、可動スリーブとハンド本
体ケーシングとの間が非結合の状態では可動スリーブが
浮遊的に支持されることになり、例えば頭記した磁気デ
ィスク基盤のように機械的強度の弱いワークに対しても
過大な外力を加えることなく相手側のチャック部に対し
て円滑にワークのローディング、アンローディング操作
を行うことができてハンド機構の信頼性を向上できる。 またこれによりマニプレータおよびその付帯設備の位置
決め制御の精度が多少低くても、その位置決め精度誤差
を巧みに吸収して円滑にワークのローディング、アンロ
ーディングが遂行でき、工業用ロボット設備全体のコス
ト低減化促進にも大きく寄与する利点も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はこの発明の実施例によるハンド機
構を示すものであり、第１図はハンド機構全体の構成断
面図、第２図は可動スリーブとハンド本体ケーシングと
の結合状態図、第３図は第２図における矢視ｍ−ｍ断面
図、第４図は可動スリーブをハンド本体ケーシングに浮
遊的に支持した非結合状態図、第５図は第４図の状態か
ら外力の作用で可動スリーブの位相が変化した傾動姿勢
状態図である。図において、 ｌ；マニブレークアーム、２：ハンド機構、３；ワーク
、４：加工機側のマシンチャック、５：ハンド本体ケー
シング、５ａニガイド穴、５ｂ：係合部、６：可動スリ
ーブ、６ａ：係合段部、７：ワーク掴み８！１横、８：
ばね部材としての渦をばね、１０：結合駆動手段として
のエアシリンダ。 第１図 ｘ歩 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）マニプレータアームの先端に取付けて加工機、組立
   機構のチャック部との間でワークのローディング、アン
   ローディングを行うマニプレータのハンド機構であり、
   マニプレータアームの先端に固定したハンド本体ケーシ
   ングと、該ハンド本体ケーシングの前面に開口したテー
   パー係合部を有するガイド穴へ嵌挿したハンド本体ケー
   シングとの係脱が可能な可動スリーブと、該可動スリー
   ブの先端に保持されたワーク掴み機構と、前記可動スリ
   ーブをハンド本体ケーシングのガイド穴に対して中立位
   置に浮遊的に支持するように可動スリーブとハンド本体
   ケーシングとの間にまたがって張架されたばね部材と、
   該ばね部材のばね力に抗して前記可動スリーブを軸方向
   に後退移動操作してハンド本体ケーシングに結合させる
   結合駆動手段とを具備して構成したことを特徴とするマ
   ニプレータのハンド機構。 ２）特許請求の範囲第１項記載のハンド機構において、
   ばね部材が渦巻ばねであり、該ばねの渦巻き内終端を可
   動スリーブの外周上に、外終端をハンド本体ケーシング
   側にそれぞれ固定して張架されていることを特徴とする
   マニプレータのハンド機構。 ３）特許請求の範囲第２項記載のハンド機構において、
   可動スリーブとハンド本体ケーシングとの間に可動スリ
   ーブの軸心に対し１８０度の位相差を与えて２条の渦巻
   ばねが張架されていることを特徴とするマニプレータの
   ハンド機構。