JPH03196986A - 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、例えばディスク等のワークを非接触状態で自
動搬送する場合に使用するハンド装置に関する。

（従来の技術） 従来より、半導体やディスク等の製造分野で使用される
クリーンルームにおいて、ディスク等のワークをロボッ
トにより搬送する場合、ワークをワーク保持具により非
接触状態で吸引保持して搬送するようにしたハンド装置
が知られている。このハンド装置は、例えばワーク保持
具の下端にエア吹出しを行う吸引装置を備えており、こ
の吸引装置からエアを吹き出させることで、エアのベル
ヌーイ効果によりワークを持ち上げて吸引し、そのまま
所定の工程に搬送するようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このようにワークを非接触状態で吸引保持し
て搬送する場合、ワークは浮遊状態にあってその横方向
の拘束がないので、搬送が高速で行われると、ワークが
慣性によりワーク保持具に対し横方向にずれたり飛び出
したりすることがある。このため、ワーク保持具の周囲
に下方に向かう複数の規制ビンを突設して、この規制ビ
ンによりワークの横ずれ等を防止する方法がある。そし
て、この方法では、ピンが固定されているので、ワーク
を横方向に若干だけ移動可能とするコンプライアンスが
必要なときには、ビン位置による輪郭をワークよりも大
きめにしてワークとビンとの間に隙間をあけることを要
する。しかし、反面、こうしてビンとワークとの間に隙
間ができると、ワークの正確な位置決めが難しくなると
ともに、搬送時にワークが横移動してピンと接触し、磨
耗粉が発生する虞れもあり、完全な解決策とはいえない
。

そこで、本発明の目的とするところは、上記の如くワー
クを保持具に非接触状態で保持して搬送する場合におい
て、吸引保持されたワークの移動を規制する手段を改良
することにより、ワークのコンプライアンスの確保、位
置決めの容易化及び発塵の抑制を図りつつ、ワークの搬
送中の横ずれや飛出しを防止しようとすることにある。

（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、ワークの横ずれ等を規制する手段を開閉式の爪と
し、ワークの搬送時や位置決め時には、爪をワーク外周
に当接させるように閉じてワークの横移動を規制し、ワ
ークに横方向にコンプライアンスが必要なときには爪を
開くようにした。

すなわち、この発明では、ワークを保持して搬送するハ
ンド装置として、上下を含む少なくとも２次元方向に移
動可能なハンド本体と、該ハンド本体に支持され、ワー
クを非接触状態で吸引保持するワーク保持具と、上記ハ
ンド本体の外周に、ワーク保持具の中心側の閉じ位置と
中心側から離れた開き位置との間で略水平方向に移動可
能に支持され、閉じ位置にあるとき、上記ワーク保持具
に保持されたワークの側面に当接してワークの水平移動
を規制する複数の開閉爪とを設ける。

（作用） 上記の構成により、請求項（１）に係る発明では、ワー
クを搬送する場合、該ワークはワーク保持具により非接
触状態で吸引保持され、その状態でハンド本体の移動に
より搬送されるが、このワークの搬送時には、複数の開
閉爪がワーク保持具の中心側の閉じ位置に移動して、ワ
ーク保持具に保持されたワークの側面に当接し、このこ
とによりワークの水平移動が規制される。このようにし
てワークの横移動が規制される結果、ワークのずれや飛
出しが防止される。しかもワークが開閉爪との当接によ
り確実に移動規制されているので、ワークが開閉爪に衝
突することもなく、磨耗粉の発生を防止することができ
る。また、ワークの位置決め時にも上記と同様に各開閉
爪が閉じ位置に位置付けられ、これら開閉爪の当接によ
りワークが位置決めされ、よってワークの位置決めを容
易に行うことができる。

一方、ワークにコンプライアンスが必要なときには、上
記開閉爪はワーク保持具の中心と反対側に移動して開き
位置に後退する。この状態では、開閉爪とワークとの間
に隙間ができるので、ワークの横方向のコンプライアン
スを確保することができる。

（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、中心孔Ｗ１を有するワークとしてのデ
ィスクＷを上下方向の軸心をもったシャフトＢに挿入す
るためのもので、シャフトＢには大径のディスク挿入部
Ｂ１と該ディスク挿入部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８３が形成され、こ
の嵌合溝８３にはディスク挿入部Ｂ１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、ディスクＷ（ワーク）はシャフトＢ上方からそ
の中心孔Ｗ１に上記軸受Ｃを潜らせながらディスク挿入
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の下端にはハンド本体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の下端は四
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の周囲には略円筒状のワーク保持具１
７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１７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２
１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の下端にはディスクＷを非接触
状態で吸引保持する３つ以上の吸引装置２７．２７．・
・・が円周方向に等角度間隔をあけて配設されている。

この各吸引装置２７は、ワーク保持具１７の下端に形成
されかつ下面に開口するチャンバ２８と、該チャンバ２
８内の中心に配置され、下面にエア吹出口（図示せず）
が開口する吸引部３０とを備えてなり、上記吸引部３０
はエア吹出管３１を介して図外のエア供給源に接続され
ており、エア供給源からのエアを吸引部３０から吹き出
させることで、ディスクＷをベルヌーイ効果により非接
触状態で吸引保持するようにしている。

また、ワーク保持具１７の壁部上端には円環状の吸引通
路２３が形成され、この吸引通路２３は連通路２３ａを
介して上記各吸引装置２７のチャンバ２８に連通してい
る。また、ワーク保持具１７の上端には上記吸引通路２
３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は真空ポンプ等の吸引源（図示せず）に接続
されており、吸引装置２７の吸引部３０からチャンバ２
８内に吹き出されたエアを吸引通路２３ないし吸引管２
４を介してエア吸引源に吸引して回収することにより、
散塵を防止するようにしている。

本発明の特徴として、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等分位置にノ１ンド本体３の半
径方向に延びるシリンダ軸心を有するエアシリンダ３２
．３２．・・・が取り付けられ、この各シリンダ３２の
ピストンロッド３２ａはノ１ンド本体３の外側に向かい
、その先端にはガイドロッド３３．３３により案内され
る吊下げ棒２５が吊下げ支持されており、シリンダ３２
の伸縮により吊下げ棒２５をワーク保持具１７の中心に
対し進退させるようにしている。また、上記各吊下げ棒
２５の下部は上記ワーク保持具１７の外周側方に位置し
、その下端部には、ワーク保持具１７の吸引装置２７，
２７．・・・により吸引保持されたディスクＷの外周縁
に当接可能な板ばねからなる開閉爪３４が取り付けられ
ており、各シリンダ３２の伸縮により開閉爪３４をワー
ク保持具１７の中心側に位置する閉じ位置とワーク保持
具１７の中心と反対側に位置する開き位置との間で水平
移動させ、シリンダ３２を収縮させたときには、第３図
で実線にて示すように、開閉爪３４を閉じ位置に位置付
けてディスクＷの外周縁に当接させる。

一方、シリンダ３２を伸長させたときには、同図で仮想
線にて示す如く、開閉爪３４をワーク保持具１７の半径
方向外側に移動させて開き位置に位置付け、ディスクＷ
の外周縁から所定距離だけ離隔させるようにしている。

さらに、上記各吸引装置２７にはチャンバ２８の土壁を
貫通してその内部に臨むハイドセンサ３５が配設されて
いる。このハイドセンサ３５は上記ハイドセンサ１５と
同様の静電容量型のもので、各吸引装置２７により吸引
保持したディスクＷのワーク保持具１７に対する高さ位
置（相対距離）を検出し、その相対高さ位置が適正範囲
から外れると信号を出力する。

第１図に示すように、上記両ハイドセンサ１５゜３５の
各出力信号はロボットを作動制御するためのＣＰＵを内
蔵した制御装置３７に入力されている。この制御装置３
７においてディスクＷを搬送及びシャフトＢに自動挿入
するときの制御手順について第４図により説明すると、
先ず、ステップＳ１でハイドセンサ３５の出力信号の変
化を判定する。この判定は、搬送中にディスクＷが落下
したか、或いは挿入中にディスクＷがシャフトＢに接触
してワーク保持具１７に対し上下に相対変位し、その相
対変位量が適正範囲を越えたか否かを判定するものであ
る。そして、ハイドセンサ３５の出力信号に変化がなけ
れば、ディスクＷは落下もせず、適正範囲を越えた変位
もしていないので、ステップＳ２のようにディスクＷの
搬送及びシャフトＢへの挿入を実行する。反対に、ハイ
ドセンサ３５の出力信号に変化があれば、ステップＳ３
のようにディスクＷの搬送或いは挿入を強制停止すると
ともに、警報等の警告をする。

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、その各吸引装置２７
の吸引部３０下端面がハンド装置Ａの最下端位置に位置
付けられている。さらに、各シリンダ３２は伸長状態に
あって、吊下げ棒２５下端の開閉爪３４はワーク保持具
１７の中心に対し後退して開き位置にある。

上記の状態から先ず、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、上記各吸引
装置２７の吸引部３０下端面がワーク搭載台り上のディ
スクＷ（ワーク）に接近すると、エア供給源から供給さ
れたエアが上記各吸引装置２７の吸引部３０から吹き出
され、この吸引部３０からの吹出エアのベルヌーイ効果
によりディスクＷがワーク保持具１７（吸引装置２７）
に一定間隔をあけた非接触状態で持ち上げられて保持さ
れる。

この後、シリンダ２２が伸長してワーク保持具１７が上
昇端位置に上昇するとともに、上記各シリンダ３２が収
縮して吊下げ棒２５がワーク保持具１７の中心に向かっ
て前進し、その下端の開閉爪３４が上記ディスクＷの外
周に当接する閉じ状態となる。そして、その状態で第２
図に示すように、被制御体ｌが移動してディスクＷがシ
ャフトＢ上方に搬送される。

その際、上記ディスクＷは各吸引装置２７に非接触状態
で吸引保持されているため、通常の状態では慣性等によ
り水平方向に飛び出したり、ぶれたすする虞れがあるが
、ディスクＷの外周縁には開閉爪３４が当接しているの
で、ディスクＷが搬送に伴って遊動するのは開閉爪３４
により規制され、よって上記不具合は生じない。しかも
、ディスクＷの外周縁が開閉爪３４に密接しているので
、ディスクＷが開閉爪３４に衝撃をもってぶつかること
がないとともに、開閉爪３４が板ばねであるので、その
ディスクＷの当接保持力は弱く、ディスクＷの磨耗がな
く、よって磨耗粉の発生を防止することができる。

また、ディスクＷは各吸引装置２７の吸引部３０により
非接触状態で保持されるので、ディスクＷのワーク保持
具１７自体との接触がなく、磨耗粉の発生低減に寄与す
ることができる。

このようにしてディスクＷがシャフトＢ上方に搬送され
た後、被制御体１が下降移動する。そして、第３図４こ
示すように、芯出し具１２の四部１３の下側段部１３ａ
にシャフトＢの軸受Ｃが完全に嵌合し、それを示す信号
がハイドセンサ１５がら出力されると、芯出しが完了し
、その後、上記各シリンダ３２が伸長して吊下げ棒２５
下端の開閉爪３４が後退して開き、ディスクＷの横方向
のコンプライアンスが確保される。この後、被制御体１
がさらに下降移動してディスクＷがシャフトＢのディス
ク挿入部８１周りに嵌挿される。

その際、ディスクＷはワーク保持具１７の吸引装置２７
，２７．・・・により非接触状態で保持されるので、デ
ィスクＷはその自重のみでシャフトＢに挿入されること
になる。よってシャフトＢとの接触が僅かであってもワ
ーク保持具１７に対し敏感に変位することとなり、検出
精度を高めることができる。

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。

尚、ディスクＷの搬送、挿入中にもしディスクＷが落下
したり、或いはディスクＷのシャフトＢへの挿入中に接
触を生じ、適正範囲を越えて上下変位した場合は、ハイ
ドセンサ３５からの信号の変化を制御装置３７が受けて
、ロボットの作動が停止するとともに、その旨警告され
る。

そして、第３図で仮想線にて示す如く、ワーク保持具１
７が下降端位置に達すると、被制御体１の下降移動が停
止し、次いで上記各吸引装置２７の吸引部３０からのエ
ア吹出しが停止して、吸引装置２７によるディスクＷの
吸引保持がなくなり、ディスクＷはシャフトＢの段部上
に落下する。以上でディスクＷ１枚についての挿入工程
が終了する。以後、各ディスクＷについて上記と同様の
動作が繰り返され、ディスクＷ、　Ｗ、・・・がシャフ
トＢに挿入される。

尚、上記実施例では、シリンダ３２の伸縮により開閉爪
３４を閉じ位置と開き位置との間で直動させるようにし
たが、開閉爪を鉛直面内で回動させるようにしてもよく
、同様の作用効果を奏することができる。

また、本発明は、上記実施例の如きディスク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。

また、ハイドセンサ３５の代りに、エア吹出管３１の途
中において吸引部３０から吹き出されるエアの吹出流量
をＩＴＩＩＪ定する流量センサを配管し、これによりデ
ィスクＷとワーク保持具１７との相対変位量を間接的に
検出するようにしてもよい。

（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
、ワークをハンド装置のワーク保持具により非接触状態
で吸引保持して搬送する場合、ワークの周りに複数の開
閉爪を配置し、開閉爪を閉じ位置にしたときには、それ
らをワークの側面に当接させる一方、開閉爪を開き状態
にしたときにはワーク側面から離隔させるようにしたこ
とにより、閉じ位置にある開閉爪により搬送時における
ワークの横移動を規制して、その開閉爪とのこすりに伴
う発塵、ワークの横ずれや飛出しを防止できるとともに
、ワークの位置決めを容易化することができる。また、
開閉爪を開くことにより、ワークの横方向のコンプライ
アンスを確保することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はディスクの吸引
保持前の状態を示すハンド装置の断面図、第２図はディ
スクを保持して搬送する状態を示す第１図相当図、第３
図はディスクの挿入状態を示す第１図相当図、第４図は
制御装置での制御手順を示すフローチャート図である。 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 ２２・・・ワーク保持具昇降用シリンダ２７・・・吸引
装置 ３２・・・シリンダ ３４・・・開閉爪 ３５・・・ハイドセンサ ３７・・・制御装置 Ｂ・・・シャフト Ｃ・・・軸受 Ｗ・・・ディスク （ワーク） 第２図 第３図 ＭＱＩＩ；− 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークを保持して搬送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ハンド本
   体と、該ハンド本体に支持され、ワークを非接触状態で
   吸引保持するワーク保持具と、上記ハンド本体の外周に
   、ワーク保持具中心側の閉じ位置と中心側から離れた開
   き位置との間で略水平方向に移動可能に支持され、閉じ
   位置にあるとき、上記ワーク保持具に保持されたワーク
   の側面に当接してワークの水平移動を規制する複数の開
   閉爪とを備えてなることを特徴とするハンド装置。