JP2658591B2 - ロボットハンド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リング状ワークよりも
幅広の相手側部材の内周にはめ合わされた上で、締付リ
ングを相手側部材にねじ締め固定することにより相手側
部材に固定保持されるリング状ワークの脱着を自動的に
行うロボットハンドに関する。

【０００２】

【従来の技術】平歯車やはす歯歯車の歯面の面粗度およ
び歯形精度の向上を目的として、研削により歯車の仕上
加工を施すことが行われる。このような研削による仕上
加工は、例えば被加工歯車をヘッドストックとテールス
トックとで両持ち支持させ、この被加工歯車と内歯車状
の砥石とを噛み合わせる一方、被加工歯車を主軸モータ
により、砥石を砥石駆動モータによりそれぞれ同期回転
させ、被加工歯車と砥石とをあたかも歯車対のように回
転させることによって、被加工歯車と砥石との歯面同士
のすべり接触を利用して研削することを基本とする。

【０００３】図５および図６は上記の仕上加工装置の一
例を示す図で、軸部Ｓを備えた被加工歯車（この実施例
でははす歯歯車の例を示している）Ｗは、その一端をヘ
ッドストック１側のチャック２とヘッドセンタ３とで支
持されるとともに他端をテールストック４側のテールセ
ンタ５で支持された上で主軸モータ６によって回転駆動
される。

【０００４】被加工歯車Ｗの外周には、この歯車Ｗと噛
み合う内歯車状の砥石７が砥石ホルダ８に支持されるか
たちで配設されており、砥石ホルダ８はハウジング９に
ベアリング１０を介して回転可能に支持されている。な
お、砥石７は、締付リング１９，２０をねじ２１で砥石
ホルダ８に固定することにより拘束されている。ハウジ
ング９はスライドベース１１に一体に結合されていて、
スライドベース１１とともに砥石台１２を構成してい
る。そして、砥石台１２は送りモータ１３とボールねじ
１４とにより送りが与えられて前進後退動作するように
なっている。

【０００５】砥石ホルダ８の外周にはチェーンスプロケ
ット１５が一体に形成されている一方、砥石ホルダ８側
のチェーンスプロケット１５と砥石駆動モータ１６側の
チェーンスプロケット１７との間にはチェーン１８が巻
き掛けられていて、砥石７は砥石駆動モータ１６により
チェーン１８を介して回転駆動される。

【０００６】したがって、被加工歯車Ｗと砥石７とを噛
み合わせた上で、被加工歯車Ｗを主軸モータ６により、
砥石７を砥石駆動モータ１６によりそれぞれ同期回転さ
せることによって、被加工歯車Ｗと砥石７とがあたかも
歯車対の関係のようにして回転し、両者の歯面同士のす
べり接触のために被加工歯車Ｗ側の歯面に研削仕上加工
が施される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような歯車の仕
上加工装置においては、加工すべき歯車の諸元が変わっ
たり、あるいは砥石７が摩耗したような場合にはその都
度砥石７を交換しなければならない。

【０００８】そして、歯車加工の全自動化を推進する上
で砥石７の自動交換を可能にするシステムが強く要請さ
れている。

【０００９】しかしながら、砥石７の特殊性として、砥
石７をチャック等で把持して砥石ホルダ８との間でその
自動脱着を行おうとする場合に、砥石７の内周面は歯形
状の加工面であるために内径チャック方式で砥石７を把
持することは好ましくない。

【００１０】一方、砥石７の外周面を外径チャック方式
で把持してその脱着を行おうとすると、砥石ホルダ８へ
の砥石７の装着は可能であっても、砥石ホルダ８から砥
石７を取り出す場合には、砥石７がこれよりも幅広の砥
石ホルダ８の中央部におさまっているために砥石７をチ
ャック等で把持することができない。

【００１１】このようなことから、従来は歯車の加工そ
のものは自動的に行うことができるものの砥石７の交換
作業はなおも作業者の手作業に頼らざるを得ず、砥石の
交換作業のために歯車加工設備の稼動率の低下を招いて
いる。

【００１２】本発明は以上のような課題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、上記の内歯車状の
砥石に代表されるようなリング状ワークの脱着を自動的
に行えるようにしたロボットハンドを提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、産業用ロボッ
トのアーム先端に装着されるロボットハンドにして、リ
ング状ワークよりも幅広の相手側部材の内周にはめ合わ
された上で締付リングを相手側部材にねじ締め固定する
ことによって相手側部材に固定保持されるリング状ワー
クの脱着を行うロボットハンドであって、ハンド本体に
揺動可能に支持されるとともにチャッキングアクチュエ
ータのはたらきにより開閉し、相手側部材からワークを
離脱させる際にはワークの奥部側の一側面に当接してワ
ークを離脱方向に押し出す補助爪を有する一方、ワーク
を相手側部材に装着する際にはワークを外径チャック方
式でチャッキングする複数のチャック爪と、ハンド本体
の先端に設けられ、ワークの装着に先立って相手側部材
の内周面を検出して相手側部材とこれに装着されるべき
ワークとの芯合わせを行うための測距センサーと、ハン
ド本体の外周に形成され、ワークの装着時には相手側部
材にねじ締め固定されるべき締付リングが外挿されてこ
れを案内支持する一方、ワークの離脱時には相手側部材
から押し出される締付リングが外挿されるリング案内面
と、ハンド本体に設けられて、モータにより回転駆動さ
れることにより、締付リングに装着されている複数のね
じを回転操作する複数のスクリュードライバーと、スク
リュードライバーを回転可能に支持するとともにスライ
ド駆動手段のはたらきによりワークの軸心方向に前進後
退動作し、ワークの装着時にはワークの一部が相手側部
材に挿入されたのちチャック爪がワークを解放するのを
待って前進動作して、締付リングに予め装着されている
ねじとともに締付リングおよびワークをスクリュードラ
イバーにより相手側部材に押し込む一方、ワークの離脱
時には補助爪によって押し出されるワークを締付リング
およびねじとともにスクリュードライバーと補助爪との
間に挟圧して保持させるドライバーホルダとから構成さ
れる。

【００１４】

【作用】この構造によると、ワークを相手側部材に装着
する際には、測距センサーにより相手側部材とワークと
のセンタリングを行いながらハンド本体を前進させ、外
径チャック方式でチャック爪がチャッキングしているワ
ークを相手側部材に挿入する。ワークの一部が相手側部
材に挿入されたならばチャック爪をアンチャッキング動
作させ、ドライバーホルダに支持されているスクリュー
ドライバーを前進させ、リング案内面に支持されている
締付リングとこの締付リングに付帯しているねじとをワ
ークとともに押し込む。こののち、スクリュードライバ
ーを回転させることにより、ねじが相手側部材に締め込
まれ、ワークが締付リングにより相手側部材に固定され
る。

【００１５】一方、相手側部材からワークを取リ出す場
合には、ワークの内側を通したチャック爪の補助爪をワ
ークの奥部側の一側面に押し付ける。さらにスクリュー
ドライバーを前進させて、その先端を、締付リングを固
定しているねじに合致させる。この状態でスクリュード
ライバーを回転させてねじを緩めると、ドライバーホル
ダによる押付力と補助爪による押付力とのために、ねじ
と締付リングおよびワークの三者がスクリュードライバ
ーと補助爪との間に挟圧される。したがって、この状態
のままハンド本体を後退させることによりワークが締付
リングとともに相手側部材から離脱する。

【００１６】

【実施例】図１〜図４は本発明の一実施例を示す図で、
先に説明した歯車の仕上加工装置の砥石を交換するため
のロボットハンドの例を示している。なお、図１の上半
部と下半部は互いに異なる作動状態を示している。

【００１７】図２のほか図６に示すように、ハウジング
９の砥石ホルダ８に砥石７を固定している一方の締付リ
ング１９は砥石ホルダ８に固定されたままとなってお
り、ねじ３３により固定されるもう一方の締付リング２
０を砥石７とともに脱着することで砥石７の自動交換が
行われる。そして、砥石７の自動交換を行うためのロボ
ットハンド３１は、図示しない産業用ロボットのアーム
先端に装着される。

【００１８】図１および図３はロボットハンド３１の詳
細を示す図で、ハンド本体３２には放射状に四つの溝部
３４が形成されていて、この溝部３４にチャック爪３５
がそれぞれに収容されている。チャック爪３５はその一
端に補助爪３６が一体に形成されていて全体として変形
Ｃ字状をなしており、ピン３７によりハンド本体３２に
揺動可能に支持されている。

【００１９】またチャック爪３５は、チャッキングアク
チュエータ（例えばエアシリンダ）３８のはたらきによ
り前進後退動作するプレート３９にピン４０と長穴４１
とを介して連結されており、これによって複数のチャッ
ク爪３５が一斉に開閉動作することになる。なお、一つ
のチャック爪３５には砥石７の歯溝と係合して歯の割り
出しを行う突起４２が形成されている。

【００２０】そして、砥石ホルダ８に砥石７を装着する
際には、図１の上半部に示すようにチャック爪３５で砥
石７を外周チャック方式でチャッキングし、また砥石ホ
ルダ８から砥石７を離脱させる際には図１の下半部に示
すように砥石７の奥部側の一側面に補助爪３６を押し付
けて砥石７を押し出すようになっている。

【００２１】ハンド本体３２の先端には、その円周上の
三箇所に等ピッチで非接触式の測距センサー４３が設け
られている。これらの測距センサー４３は砥石７を砥石
ホルダ８に装着するのに先立ってそれぞれに砥石ホルダ
８の内周面までの距離を測定し、その測定値に基づいて
所定の演算を行うことにより、チャック爪３５に把持さ
れている砥石７と砥石ホルダ８の中心を相互に一致させ
るべく産業用ロボットの制御系に位置補正信号を送出す
るようになっている。

【００２２】ハンド本体３２の外周には、円筒状のリン
グ案内面４４が形成されており、このリング案内面４４
は砥石７の脱着時のいずれの場合にも砥石７を砥石ホル
ダ８に締付固定するための締付リング２０が外挿されて
これを案内支持する役目をする。

【００２３】また、ハンド本体３２の外周には締付リン
グ２０を砥石ホルダ８に固定するねじ３３を回転操作す
るための複数（四つ）のスクリュードライバー４５が配
設されている。

【００２４】ねじ３３は、図４にも示すように砥石７を
装着する際には締付リング２０に予め挿入されている。
そして、ねじ３３はねじ部４６のほかに、ねじ３３と締
付リング２０との位置を規制する中径部４７と、ねじ３
３を介して締付リング２０と砥石ホルダ８との相対位置
を規制するために砥石ホルダ８側のロケート穴４８に係
合するロケートピン部４９が形成されている。さらにね
じ３３の頭部にはスクリュードライバー４５の先端のビ
ット部が係合する角孔状のソケット部５０が案内面取部
５１とともに形成されている。

【００２５】ここで、後述するようにねじ３３に係合さ
せたスクリュードライバー４５を定位値で回転させた場
合にはねじ３３が螺進作用をすることから、スクリュー
ドライバー４５とねじ３３との軸方向の相対移動を許容
するためにソケット部５０の長さを十分に長くしてあ
る。

【００２６】ハンド本体３２の一部を形成するベースフ
レーム５２には、スライド駆動手段としてのエアシリン
ダ５３のはたらきにより前進後退動作するドライバーホ
ルダ５４が設けられている。そして、このドライバーホ
ルダ５４にベアリング５５を介してスクリュードライバ
ー４５が回転可能に支持されていると同時に、スクリュ
ードライバー４５は、ベアリング５６を介して支持され
たスプラインアウター５７とスクリュードライバー４５
側のスプラインインナー５８との結合によってもまた案
内支持されている。

【００２７】スクリュードライバー４５にはドリブンギ
ヤ５９が固定されている一方、ベースフレーム５２の中
央にはドライブギヤ６０を有するトルク制御モータ６１
が設けられている。ドライブギヤ６０とドリブンギヤ５
９との間には中間ギヤ６２，６３，６４が介装されてお
り、スクリュードライバー４５はこれらの中間ギヤ６
２，６３，６４を介してトルク制御モータ６１により回
転駆動される。そして、前述したようにドライバーホル
ダ５４によりスクリュードライバー４５を前進後退動作
させることで、ドリブンギヤ５９と中間ギヤ６４との噛
み合い状態を断接するクラッチ作用を行わせるようにな
っている。

【００２８】このように構成されたロボットハンド３１
においては、砥石ホルダ８に砥石７を装着する際には、
図１の上半部に示すようにリング案内面４４に予め締付
リング２０が外挿された上、チャック爪３５が外径チャ
ック方式で砥石７をチャッキングしている。この時、突
起４２が砥石７の歯溝に係合することで砥石７の回転方
向の割り出しが行われるとともに、締付リング２０はチ
ャック爪３５との干渉を避けるために図１の上半部に示
す位置にはなく、ねじ３３がスクリュードライバー４５
の先端と係合した状態で、突起６５で規制される後退限
位置で待機している。また、四つのチャック爪３５で砥
石７の外周をチャッキングすることにより、砥石７が楕
円状に変形している場合にこれを矯正する役目をする。

【００２９】この状態でロボットハンド３１の先端部を
砥石ホルダ８の内側に挿入し、測距センサー４３からの
信号に基づいてロボット自体が砥石７の中心と砥石ホル
ダ８の中心とが一致するようにロボットハンド３１の位
置を修正する。

【００３０】そして、なおもロボットハンド３１が前進
して砥石７が砥石ホルダ８から脱落しない程度まで砥石
ホルダ８に挿入されると、チャック爪３５がアンチャッ
キング動作して仮想線ａで示す位置まで変位し、これに
よってチャック爪３５は砥石７を解放する。

【００３１】続いて、エアシリンダ５３の伸長動作によ
りスクリュードライバー４５がドライバーホルダ５４と
ともに前進する。これによりリング案内面４４に沿って
締付リング２０が前進し、図４に示すようにロケート穴
４８とロケートピン部４９との係合による案内効果のた
めに締付リング２０が砥石ホルダ８の内周にはめ合わさ
れ、同時に砥石７は締付リング２０により砥石ホルダ８
の奥部まで押し込まれる。また、スクリュードライバー
４５の前進動作に伴ってドリブンギヤ５９と中間ギヤ６
４とが噛み合う。

【００３２】この状態で、トルク制御モータ６１の起動
により複数のスクリュードライバー４５が一斉に回転駆
動される。その結果、ねじ３３の締め込みにより締付リ
ング２０が締付固定されることで砥石７が砥石ホルダ８
に堅固に固定保持される。

【００３３】このねじの締め込みは、上記のように複数
のねじ３３を一斉に締め込んだ上で、ねじ３３を一つず
つ増し締めするものとし、増し締めするねじ３３に対応
するスクリュードライバー４５以外は図１の下半部に示
すようにドリブンギヤ５９と中間ギヤ６４との噛み合い
を外してその回転を断つ。そして、最後に各ねじ３３の
トルクチェックを行う。

【００３４】こうしてねじ３３の締め付けが完了したな
らば、再びチャック爪３５をチャッキング動作させなが
らロボットハンド３１を砥石７の内側から抜き出すこと
で砥石７の装着が完了する。

【００３５】次に砥石ホルダ８から砥石７を抜き取る手
順について説明する。図１の上半部に示すようにチャッ
ク爪３５をチャッキング動作させた状態でロボットハン
ド３１を砥石７の内周に挿入し、所定位置にてチャック
爪３５をアンチャッキング動作させて図１の下半部の状
態にする。つまり、砥石７の奥部側の一側面に補助爪３
６を押し付けるとともに、リング案内面４４の一部を締
付リング２０の内周に挿入する。

【００３６】続いて、スクリュードライバー４５をドラ
イバーホルダ５４ごと一斉に前進させると同時に低速に
て回転駆動させる。これによりスクリュードライバー４
５とねじ３３のソケット部５０との係合のために各ねじ
３３が回転して緩められる。この時のねじ３３の螺進ス
トロークはスクリュードライバー４５とソケット部５０
との係合部で吸収される。

【００３７】ねじ３３が完全に緩められると、補助爪３
６による押付力とスクリュードライバー４５による押付
力のために、図１の下半部に示すようにねじ３３と締付
リング２０が砥石７とともに補助爪３６とスクリュード
ライバー４５との間に挟圧支持され、同時に締付リング
２０がリング案内面４４に案内支持される。したがっ
て、そのままの状態でロボットハンド３１を後退させる
ことにより砥石７が締付リング２０とともに砥石ホルダ
８から離脱する。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、リング状
ワークの相手側部材への装着に際しては、外径チャック
方式のチャック爪でチャッキングしたワークの一部を相
手側部材に挿入した上でチャック爪からワークを解放
し、締付リングおよびこの締付リングを固定するねじと
ともにワークをスクリュードライバーで相手側部材の奥
部に押し込む一方、相手側部材からのワークの取り出し
に際しては、ワークの奥部側の一側面に押し付けた補助
爪とスクリュードライバーとの間にねじおよび締付リン
グとともにワークを挟持して離脱させるようにしたもの
である。

【００３９】したがって、ワークよりも相手側部材の方
が幅広であることや、内径チャック方式および外径チャ
ック方式でのチャッキングが不可能であること等を理由
に、従来では相手側部材との間での自動脱着が困難とさ
れていたリング状ワークについて、そのねじ締め作業を
も含む自動脱着を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロボットハンドの一実施例を示す断面
説明図。

【図２】ロボットハンドと締付リング、砥石および砥石
ホルダの関係を示す分解斜視図。

【図３】図１の右側面説明図。

【図４】図１の要部拡大図で、（Ａ）はその断面図、
（Ｂ）は（Ａ）の左側面図。

【図５】歯車の仕上加工装置の一例を示す概略説明図。

【図６】図５の要部の詳細を示す断面図。

【符号の説明】

７…砥石（ワーク） ８…砥石ホルダ（相手側部材） ２０…締付リング ３１…ロボットハンド ３２…ハンド本体 ３３…ねじ ３５…チャック爪 ３６…補助爪 ３８…チャッキングアクチュエータ ４３…測距センサー ４４…リング案内面 ４５…スクリュードライバー ５３…エアシリンダ（スライド駆動手段） ５４…ドライバーホルダ ６１…トルク制御モータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 産業用ロボットのアーム先端に装着され
   るロボットハンドにして、リング状ワークよりも幅広の
   相手側部材の内周にはめ合わされた上で締付リングを相
   手側部材にねじ締め固定することによって相手側部材に
   固定保持されるリング状ワークの脱着を行うロボットハ
   ンドであって、ハンド本体に揺動可能に支持されるとと
   もにチャッキングアクチュエータのはたらきにより開閉
   し、相手側部材からワークを離脱させる際にはワークの
   奥部側の一側面に当接してワークを離脱方向に押し出す
   補助爪を有する一方、ワークを相手側部材に装着する際
   にはワークを外径チャック方式でチャッキングする複数
   のチャック爪と、ハンド本体の先端に設けられ、ワーク
   の装着に先立って相手側部材の内周面を検出して相手側
   部材とこれに装着されるべきワークとの芯合わせを行う
   ための測距センサーと、ハンド本体の外周に形成され、
   ワークの装着時には相手側部材にねじ締め固定されるべ
   き締付リングが外挿されてこれを案内支持する一方、ワ
   ークの離脱時には相手側部材から押し出される締付リン
   グが外挿されるリング案内面と、ハンド本体に設けられ
   て、モータにより回転駆動されることにより、締付リン
   グに装着されている複数のねじを回転操作する複数のス
   クリュードライバーと、スクリュードライバーを回転可
   能に支持するとともにスライド駆動手段のはたらきによ
   りワークの軸心方向に前進後退動作し、ワークの装着時
   にはワークの一部が相手側部材に挿入されたのちチャッ
   ク爪がワークを解放するのを待って前進動作して、締付
   リングに予め装着されているねじとともに締付リングお
   よびワークをスクリュードライバーにより相手側部材に
   押し込む一方、ワークの離脱時には補助爪によって押し
   出されるワークを締付リングおよびねじとともにスクリ
   ュードライバーと補助爪との間に挟圧して保持させるド
   ライバーホルダ、とを備えたことを特徴とするロボット
   ハンド。