JPH03196985A - ハンド装置 - 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、中心孔を有する例えばスペーサ等のワークを
シャフト周りに自動挿入する場合に使用するハンド装置
に関する。

（従来の技術） この種ワークの自動挿入用ハンド装置として、従来、産
業用ロボットのアーム等の被制御体に磁力吸着用の電磁
石や真空吸着用の吸盤、或いはワーク把持用の掴み爪等
を有するワーク保持具を装着してなり、このワーク保持
具により吸着又は掴んだワークをシャフトに強制的に挿
入するようにしたものが一般に使用されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記従来のものでは、ワークの自動挿入に当
り、ワーク保持具によるワークの吸着位置や掴み位置が
適正位置からずれている場合、或いは被制御体の位置決
め精度に誤差がある場合には、シャフトの軸心に対しワ
ークの中心を一致させることは難しい。そして、この不
一致状態での挿入により、挿入の際にシャフトとワーク
との間にいわゆる強接触が起き、それに伴って磨耗粉等
による塵が生じる。従って、特に、例えば半導体等の製
造分野で利用されるクリーンルーム等、空気にクリーン
度の要求される場所で上記従来のハンド装置を使用する
ことはできない。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的は
、ワークのシャフトへの挿入の際に、ワークをシャフト
に対し強接触しないように自動挿入させるような手段を
講じて、ワーク挿入に伴う塵の発生を可及的に低減し、
ハンド装置をクリーンルーム等で支障なく使用できるよ
うにすることにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、請求項（１）に係る発明
では、ワーク保持具により吸着或いは掴んだワークの下
方にワーク支え用の支持爪を突出させて、ワークの保持
をワーク保持具から支持爪による支えに代え、その状態
でワークを挿入することで、ワークを自重のみをかけて
シャフトに挿入させるようにした。

すなわち、この発明では、ロボット等により上下を含む
少なくとも２次元方向に移動可能な被制御体と、該被制
御体にフローティング機構を介して水平方向に遊動可能
に支持されたハンド本体と、該ハンド本体に上下動可能
に支持され、下方に突出付勢された対シャフト用の芯出
し具と、該芯出し具の周りに同心状に配設され、かつ上
記ハンド本体に上下動可能に支持され、ワークを吸着や
掴みにより保持するワーク保持具と、該ワーク保持具の
外周側の上記ハンド本体に、上記芯出し具と同心円周状
に等角度間隔をあけて取り付けられた少なくとも３つの
ワーク支え装置とを設け、この各ワーク支え装置は、上
記ワーク保持具が上昇端位置にあるとき該ワーク保持具
に保持されたワークの下方位置に対し進退する支持爪を
有する構成とする。

（作用） 上記の構成により、請求項（１）に係る発明では、ワー
クをシャフトに挿入する場合、先ず、被制御体が下降移
動して、ワーク保持具がその下端部でワークを吸着し又
は掴んで保持する。その状態でワーク保持具が上昇して
上昇端位置に位置付けられた後、被制御体がシャフト上
方に移動する。次いで、各ワーク支え装置の支持爪が上
記ワークの下方位置に前進した後、ワーク保持具による
ワーク保持が解除され、このことによりワークは上記ワ
ーク支え装置の支持爪に上載保持される。この後、被制
御体が下降移動して芯出し具によりハンド本体及びワー
ク保持具のシャフトに対する芯出しが行われ、さらに被
制御体の下降移動に伴ってワークがシャフトの周りに挿
入される。このとき、ワークはワーク支え装置の支持爪
により支持された状態にあるので、その自重のみで降下
してシャフト周りに挿入される。そして、ワークがシャ
フト周りの所定位置に達すると、上記各ワーク支え装置
の支持爪が後退して、ワークが上記所定位置に落下保持
される。

したがって、この場合、ワークはシャフトへの挿入の際
にその自重のみで降下してシャフト周りに挿入されるの
で、ワークは強接触することなくシャフトに挿入され、
ワークとシャフトとの間の摩擦抵抗は小さく、よって塵
の発生等を極力低減することができることとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第３図は本発明の実施例に係るハンド装置Ａの
全体構成を示す。このハンド装置Ａは、第２図及び第３
図に示すように、上下方向の軸心を有するシャフトＢに
、中心孔Ｗ１を有するワークとしてのリング状のスペー
サＷを挿入するためのもので、シャフトＢの上部には大
径のスペーサ挿入部Ｂ１と該スペーサ挿入部Ｂ１の上側
に同心状に連続する小径の軸受嵌装部Ｂ２とが形成され
ている。また、上記軸受嵌装部Ｂ２外周には軸受嵌合溝
Ｂ３が形成され、この嵌合溝Ｂ３にはスペーサ挿入部Ｂ
１よりも小さい外径を有する軸受Ｃが嵌合されている。

そして、スペーサＷ（ワーク）はシャフトＢ上方から上
記軸受Ｃを潜らせながらスペーサ挿入部Ｂ１の外周に挿
入される。

第１図〜第３図において、１は水平及び上下の３次元方
向に移動可能な被制御体で、これは例えば図外の産業用
ロボットのアーム先端に取り付けられている。上記被制
御体１にはハンド本体３がフローティング機構２を介し
て水平方向に移動可能に吊下げ支持されている。このハ
ンド本体３は上方に開放された有底円筒状の上側部４と
、該上側部４の底部から一体に垂下する筒部４ａに上端
にて上側部４と同心状にかつ一体的に接合され、上方に
開放された有底円筒状の下側部５とからなり、上記上側
部４の上端には半径方向外側に張り出したフランジ４ｂ
が形成されていて、ハンド本体３はこのフランジ４ｂに
てフローティング機構２に取り付けられている。

上記ハンド本体３の上側部４内底面にはその中心位置に
上下方向のシリンダ軸線を有する芯出し具付勢用のエア
シリンダ６が取り付けられ、このシリンダ６のピストン
ロッド６ａは上側部４底壁に貫通形成したロッド挿通孔
７を挿通してその下方（筒部４ａ内）に延びている。ま
た、下側部５の底壁中心部には中心孔８が貫通形成され
、この中心孔８にはボールスプラインからなるスライダ
装置９が取り付けられている。このスライダ装置９は、
下側部５底壁にボルト締結されたスプラインナツト９ａ
と、該スプラインナツト９ａに摺動可能にかつ回転不能
に挿通支持され、上記シリンダ６のピストンロッド６ａ
の軸線上を通るスプライン軸９ｂとを備えてなり、上記
スプライン軸９ｂの上端はジヨイント１１を介して上記
シリンダ６のピストンロッド６ａ下端に連結されている
一方、スプライン軸９ｂの下端にはｌλンド本体３の下
側部５底壁と略同径の円柱状芯出し具１２が締結固定さ
れている。従って、上記芯出し具１２はスライダ装置９
によりハンド本体３に対し上下動可能に支持され、かつ
シリンダ６の伸長圧により常時下方に付勢されている。

上記芯出し具１２の下面には２段構造の凹部１３が形成
されており、この凹部１３の下側段部１３ａに上記シャ
フトＢの軸受Ｃを嵌入することにより、シャフトＢに対
しハンド本体３及び後述するワーク保持具１７を芯出し
するようにしている。

また、芯出し具１２の周縁部には上下方向に貫通するセ
ンサ取付孔１４が形成され、この取付孔１４の下鳴は凹
部１３の下側段部１３ａ上面に開口している。また、セ
ンサ取付孔１４には静電容量型のハイドセンサ１５が取
り付けられている。

このハイドセンサ１５は、凹部１３の下側段部１３ａに
シャフトＢの軸受Ｃが完全に嵌り込んだときにそのこと
を検出して信号を出力するものである。尚、このハイド
センサ１５の信号ラインは上記ハンド本体３の下側部５
底壁、上側部４の筒部４ａ及び底壁を摺動可能に貫通す
る保護管１６内に挿通されている。

上記芯出し具１２の周囲には下端面をワーク吸着面１８
とした略円筒状のワーク保持具１７が芯出し具１２と同
心状に配設されている。すなわち、このワーク保持具１
７は中心孔１９を有し、この中心孔１９には上記芯出し
具１２（ハンド本体３の下側部５底壁）が配設されてい
る。ワーク保持具１７の上端において円周方向の３等分
位置にはそれぞれガイド棒２０，２０．・・・の下端が
取付固定されている。この各ガイド棒２０は上記ハンド
本体３の上側部４底壁ないし筒部４ａを摺動可能に貫通
し、その上端は上記エアシリンダ６周りに配設したリン
グ２１に固定されており、３本のガイド棒２０，２０．
・・・及びリング２１によりワーク保持具１７がハンド
本体３に支持されている。

そして、ハンド本体３の上側部４内底面の周辺部には上
下方向のシリンダ軸線を有するワーク保持具昇降用のエ
アシリンダ２２が取り付けられ、このシリンダ２２のピ
ストンロッド２２ａは上方に延び、その上端は上記リン
グ２１に連結固定されており、シリンダ２２の伸縮によ
りワーク保持具１７を上昇端位置及び下降端位置の間で
上下動させるようにしている。

また、ワーク保持具１７の壁内上端部には円環状の吸引
通路２３が形成され、この吸引通路２３はワーク保持具
１７下端のワーク吸着面１８に連通路２３ａ、２３ａ、
・・・を介して連通している。

ワーク保持具１７の上端には上記吸引通路２３に連通ず
る吸引管２４が気密状に螺合締結され、この吸引管２４
は真空ポンプ等のエア吸引源（図示せず）に接続されて
おり、エア吸引源の作動状態でワーク保持具１７のワー
ク吸着面１８をワーク搭載台り上のスペーサＷに当接さ
せたとき、吸着面１８でスペーサＷを吸着して保持する
ようにしている。

さらに、上記ハンド本体３の筒部４ａ外周面にはその円
周方向の３等分位置に３本の吊下げ棒２５、　２５．・
・・が吊下げ支持されている。該容量下げ棒２５の下部
は上記ワーク保持具１７の外周側方に延び、その下端部
には小型エアシリンダからなるワーク支え装置２６が取
り付けられている。

すなわち、この各ワーク支え装置２６は、吊下げ棒２５
の下端に芯出し具１２の中心に向かって下方に向かうよ
うに挿通支持されたシリンダボディとしての装置本体２
６ａと、該装置本体２６ａに出没可能に支持されたピス
トンロッドとしての支持爪２６ｂとからなり、上記ワー
ク保持具１７の上昇端位置で支持爪２６ｂを装置本体２
６ａから出没させたときに、該支持爪２６ｂがワーク保
持具１７に保持されたスペーサＷの下方位置に対し進退
するようになっている。

次に、上記実施例の作動について説明する。

ハンド装置Ａの作動開始時、第１図に示す如く、シリン
ダ６には一定の伸長圧力がかけられていて、この伸長圧
力により芯出し具１２に下方に向かう付勢力が付与され
ている。また、シリンダ２２は収縮状態にあって、ワー
ク保持具１７は下降端位置にあり、その下端ワーク吸着
面１８が各ワーク支え装置２６よりも低い位置（ハンド
装置Ａの最下端位置）に位置付けられている。さらに、
上記ワーク支え装置２６．　２６．・・・の各々は支持
爪２６ｂを装置本体２６ａに没入した状態にある。

上記状態から先ず、被制御体１がワーク搭載台り上方で
下降移動してハンド本体３全体が下降し、第１図で仮想
線にて示すように、ワーク保持具１７の下端ワーク吸着
面１８がワーク搭載台り上のスペーサＷ（ワーク）に当
接すると、エア吸引源によりスペーサＷがワーク吸着面
１８に吸着保持される。その際、上記シリンダ２２が収
縮状態にあるので、スペーサＷの押付力の過剰分はシリ
ンダ２２の伸長方向のエア圧縮性により吸収される。

この後、シリンダ２２が伸長してワーク保持具１７が上
昇端位置に上昇し、その状態で被制御体１がシャフトＢ
上方に移動する。次いで、ワーク支え装置２６．　２６
．・・・の各々の支持爪２６ｂが突出してその先端が上
記上昇端位置にあるスペーサＷの下方に前進した後、第
２図に示す如く、上記エア吸引源によるスペーサＷの吸
引が解除され、これに伴いスペーサＷは上記ワーク支え
装置２６゜２６、・・・の各々の支持爪２６ｂ上に載置
支持される。

しかる後、被制御体１が下降移動する。そして、第３図
に示すように、芯出し具１２の凹部１３の下側段部１３
ａにシャフトＢの軸受Ｃが完全に嵌合し、それに伴って
ハイドセンサ１５から所定の信号が出力されると、芯出
しが完了する。この後、被制御体１がさらに下降移動し
てスペーサＷがシャフトＢのスペーサ挿入部８１周りに
嵌挿され、第３図で仮想線にて示す如く、各ワーク支え
装置２６がシャフトＢの邪魔にならない高さになると被
制御体１の下降移動が停止する。

その際、上記スペーサＷはワーク支え装置２６の支持爪
２６ｂに載置支持された状態でシャフトＢに嵌挿される
ため、スペーサＷにかがる荷重は自重のみとなり、スペ
ーサＷとシャフトＢとの間に作用する摩擦抵抗が小さく
なり、よって磨耗粉等の発生がない。

また、シリンダ６に一定の伸長圧力がかけられているた
め、芯出し具１２がシャフトＢの軸受Ｃを押え付ける力
は一定となり、シャフトＢを安定して保持することがで
きる。

最後に、上記各ワーク支え装置２６の支持爪２６ｂが装
置本体２６ａに没入して、スペーサＷはシャツ）Ｂの段
部上に落下し、以上で１つのスペーサＷの挿入工程が終
了する。以後、各スベーサＷについて上記と同様の動作
が繰り返される。

したがって、この実施例では、上記の如く、スペーサＷ
はシャフトＢへの挿入の際にその自重のみで降下してシ
ャフト８周りに挿入されるので、スペーサＷは強接触す
ることなくシャフトＢに挿入され、よって塵の発生等を
低減して、ノλンド装置Ａをクリーンルーム等で使用す
ることができる。

尚、上記実施例では、ワーク支え装置として、装置本体
２６ａに対し出没する直動型の支持爪２６ｂを持ったも
のを用いたが、支持爪をスペーサ下方位置と退避位置と
の間を回動する構造としてもよい。

また、本発明は、上記実施例の如きスペーサＷ以外のワ
ークをシャフトＢに挿入する場合についても適用できる
のは勿論のことである。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）に係る発明によると
、中心孔を有するワークをハンド装置により芯出しして
シャフトに自動挿入する場合、ワーク保持具に保持した
ワークを一旦ワーク支え装置の支持爪上に移載し、その
状態でシャフトに挿入するようにしたことにより、ワー
クを自重のみでシャフト周りを降下させて、そのシャフ
トとの摩擦を小さくでき、ワークをシャフトに強接触さ
せることなく挿入して塵の発生を解消でき、よってクリ
ーン度が要求されるクリーンルーム等であってもハンド
装置を支障なく使用することができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はワークの吸若保
持前の状態を示す／ＸＸトド置の断面図、第２図はワー
クを保持した状態を示す第１図相当図、第３図はワーク
の挿入状態を示す第１図相当図である。 Ａ・・・ハンド装置 １・・・被制御体 ２・・・フローティング機構 ３・・・ハンド本体 ６・・・芯出し具付勢用シリンダ １２・・・芯出し具 １７・・・ワーク保持具 １８・・・ワーク吸着面 ２２・・・ワーク保持具昇降用シリ ２６・・・ワーク支え装置 ２６ｂ・・・支持爪 Ｂ・・・シャフト Ｃ・・・軸受 Ｗ・・・スペーサ（ワーク） Ｗｌ・・・中心孔 ンダ 第２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心孔を有するワークを保持してシャフト周りに
   挿入するハンド装置であって、 上下を含む少なくとも２次元方向に移動可能な被制御体
   と、該被制御体にフローティング機構を介して水平方向
   に遊動可能に支持されたハンド本体と、該ハンド本体に
   上下動可能に支持され、下方に突出付勢された対シャフ
   ト用の芯出し具と、該芯出し具の周りに同心状に配設さ
   れ、かつ上記ハンド本体に上下動可能に支持され、ワー
   クを保持するワーク保持具と、該ワーク保持具の外周側
   の上記ハンド本体に、上記芯出し具と同心円周状に等角
   度間隔をあけて取り付けられた少なくとも３つのワーク
   支え装置とを備えてなり、 上記各ワーク支え装置は、上記ワーク保持具が上昇端位
   置にあるとき該ワーク保持具に保持されたワークの下方
   位置に対し進退する支持爪を有していることを特徴とす
   るハンド装置。