JP5381600B2 - Robot hand - Google Patents
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Description
本発明は、ワークを把持するロボットハンドに関する。 The present invention relates to a robot hand that holds a workpiece.
例えば、自動車の動力伝達機構等には歯車が使用されている。歯車は、一般的に、歯切り等により、歯車軸が通される内径部を基準として歯が創られる。そのため、歯切り工程終了時には、内径基準と歯面基準とが一致している。その後、歯面には、必要な強度を得るために、熱処理が施される。歯車は、熱処理時に歪みが生じ、歯面基準が内径基準に対して狂う。このような歯車を内径基準で自動車に取り付けると、小さな騒音や振動を生じる虞があり、高級な車種では問題となる場合がある。そのため、熱処理された歯車は、旋盤や研削盤等の工作機を用いて歯面を基準として内径部や端面を切削又は研削されることにより、内径基準と歯面基準とを一致させて、歯車精度が高められる。 For example, a gear is used for a power transmission mechanism of an automobile. In general, a gear is created by gear cutting or the like based on an inner diameter portion through which the gear shaft is passed. Therefore, at the end of the gear cutting process, the inner diameter standard and the tooth surface standard coincide with each other. Thereafter, the tooth surface is subjected to heat treatment in order to obtain a required strength. The gear is distorted during heat treatment, and the tooth surface standard is out of alignment with the inner diameter standard. If such a gear is attached to an automobile on the basis of the inner diameter, there is a risk of generating small noises and vibrations, which may be a problem for high-end models. Therefore, the heat-treated gear is formed by cutting or grinding the inner diameter portion and the end surface with reference to the tooth surface using a machine tool such as a lathe or a grinding machine so that the inner diameter reference matches the tooth surface reference. Accuracy is increased.
図12は、ワークチャック装置101の概略構成を示す図であって、歯車110をチャックした状態を示す。
歯車の切削又は研削加工時には、歯車(歯面)を加工基準とするために、ワークチャック装置101が工作機に設けられている。ワークチャック装置101は、一組の球面状部材102が、ダイアフラム103の中心部の周りの3箇所に均等に配置されている。ワークチャック装置101は、3箇所に設けられた球面状部材102の間(チャック位置)に歯車110が挿入されると、油圧等によりダイアフラム103の中心部を湾曲させる。すると、各球面状部材102がダイアフラム103の中心部側へそれぞれ移動して歯溝110bに入り込み、歯車110を挟み込んでチャックする。チャックされた歯車110は、歯面110aを基準として工具105により内径部110cや端面を切削又は研削される。ワークチャック装置101は、歯車110のチャック精度を高くするために、ダイアフラム103の変形により球面状部材102を移動させる量(締め代)が、数ミクロンから数十ミクロンにされている。そのため、チャック位置に歯車110を挿入するワーク挿入時における各球面状部材102と歯面110aのクリアランスは、数ミクロンから数十ミクロンと小さい。
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of the
At the time of gear cutting or grinding, a
歯車110の仕上げ加工ラインを全自動化するためには、ワークチャック装置101への歯車110の着脱をロボットハンドやローディング装置等で自動で行うことが望ましい。しかし、歯車110が例えばハスバ歯車である場合、歯溝110bにねじれ角が設けられ、単に、歯車110をワークチャック装置101に対して軸方向へ移動させるだけでは、歯車110をワークチャック装置101に取り付けることができない。
In order to fully automate the finishing line of the
この点、例えば、特許文献1には、シリンダの駆動力により、ワークを把持する把持位置とワークを解放する解法位置との間で3本のフィンガーを直動させると共に、3本のフィンガーをチャック中心の周りに沿って回転移動させる技術が開示されている。
In this regard, for example, in
しかしながら、ワークチャック装置101は、上述したように、ワーク挿入時における球面状部材102と歯車110の歯面110aとの間のクリアランスが、数ミクロンから数十ミクロンと非常に小さい。そのため、特許文献1記載のロボットハンドを用いて歯車110をワークチャック装置101へ自動挿入するには、挿入精度を高める必要がある。特許文献1記載のロボットハンドは、歯車110をチャックしたフィンガーをシリンダの駆動力で機械的に回転移動させるので、歯車110の歯面110aの形状に倣ってフィンガーを回転移動させることができない。すなわち、特許文献1記載のロボットハンドでは、例えば、フィンガーの回転角が歯溝110bのねじれ角に合わなかったり、熱処理によって歯面110aの表面に凹凸が生じ、歯溝110bの間隔が球面状部材102に合わないような場合に、歯車110をワークチャック装置101に挿入する途中で歯面110aがワークチャック装置101の球面状部材102に引っ掛かり、歯車110の挿入不良や着座不良が生じ、歯車110をチャック位置に精度良くセットできない虞がある。ワークチャック装置101に歯車110を精度良くセットできないと、歯車110の歯面110aと工作機の工具105との位置関係がずれ、歯面110aを基準に歯車110の端面や内径部110cを精度良く仕上げられない。従って、従来は、作業者が歯車110を1個ずつ手作業でワークチャック装置101に取り付けざるを得なかった。
However, in the
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ワークチャック装置のチャック位置にワークを自動で精度良くセットできるロボットハンドを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a robot hand capable of automatically and accurately setting a workpiece at a chuck position of a workpiece chuck device.
上記課題を解決するために、本発明の構成では、ロボットアームに装着されるものであって、3個以上のハンド爪によりワークの内周又は外周を把持し、ワークチャック装置のチャック位置にワークを挿入させるロボットハンドにおいて、前記3個以上のハンド爪に把持された前記ワークが軸心を中心とする回転方向に外力を受けた場合に、前記ワークを自由に回転させる自由回転機構と、前記ロボットアームと前記ハンド爪との間に配置され、前記ハンド爪が把持する前記ワークに作用する力に応じて前記ロボットハンドの姿勢を傾かせる一式のフローティング機構とを有し、
前記チャック位置に前記ワークを挿入する場合に前記ワークが前記ワークチャック装置に引っ掛かったときに、前記一式のフローティング機構により前記ロボットハンドの姿勢を傾かせつつ、前記自由回転機構により前記ワークを連続的に自転させることにより、前記ワークと前記ワークチャック装置の位相を一致させ、前記ワークを前記チャック位置に挿入させる。
In order to solve the above-described problems, in the configuration of the present invention, the inner periphery or outer periphery of the workpiece is gripped by three or more hand claws and is attached to the robot arm, and the workpiece is placed at the chuck position of the workpiece chuck device. a robot hand to be inserted to the case where the three or more of the workpiece held by the hand claw receives an external force in the rotational direction around the axis, and freely rotating mechanism for freely rotating the workpiece, the A set of floating mechanisms arranged between a robot arm and the hand claws, and tilting the posture of the robot hand according to the force acting on the workpiece gripped by the hand claws;
When the work is inserted into the chuck position, when the work is caught by the work chuck device, the posture of the robot hand is tilted by the set of floating mechanisms, and the work is continuously moved by the free rotation mechanism. , The phases of the workpiece and the workpiece chuck device are matched, and the workpiece is inserted into the chuck position .
本発明の構成では、前記自由回転機構はローラであることが好ましい。 In the structure of this invention, it is preferable that the said free rotation mechanism is a roller.
本発明の構成では、前記ロボットアームと前記ロボットハンドとが所定の距離以上に近づいたことを検出し、前記ワークの挿入不良を知らせる信号を出力する検出手段を有することが好ましい。 In the configuration of the present invention, it is preferable to include a detecting unit that detects that the robot arm and the robot hand have approached a predetermined distance or more and outputs a signal notifying the insertion failure of the workpiece.
本発明の構成では、前記ローラが、前記ワークの端面にロボットハンド側から接触するフランジ部を有することが好ましい。 In the structure of this invention, it is preferable that the said roller has a flange part which contacts the end surface of the said workpiece | work from the robot hand side .
本発明の構成では、前記ワークが、外周に斜めの溝が形成されていることが好ましい。 In the structure of this invention, it is preferable that the said workpiece | work has the diagonal groove | channel formed in the outer periphery .
上記構成のロボットハンドは、例えば、外周又は内周に斜めに溝が形成されたワークを3個以上のハンド爪で把持し、ワークチャック装置のチャック位置に挿入させる場合に、ワークが軸心を中心とする回転方向に外力を受けると、その外力に倣ってワークを自由に回転させる。よって、上記構成のロボットハンドによれば、ワークの軸方向への移動と回転とを同時に行えるので、ワークチャック装置のチャック位置に歯面を基準としてワークを自動で精度良くセットできる。これにより、例えば、ワークの一例である歯車の歯面をワークチャック装置でチャックし、歯面を基準として歯車の内径部を切削や研削等で再加工することにより、歯車の内径基準と歯面基準とを一致させることができる。 In the robot hand having the above-described configuration, for example, when a workpiece having grooves formed obliquely on the outer periphery or the inner periphery is gripped by three or more hand claws and inserted into the chuck position of the workpiece chuck device, the workpiece has an axial center. When an external force is received in the center rotation direction, the workpiece is freely rotated following the external force. Therefore, according to the robot hand configured as described above, since the workpiece can be moved and rotated in the axial direction at the same time, the workpiece can be automatically and accurately set at the chuck position of the workpiece chuck device based on the tooth surface. Accordingly, for example, the tooth surface of a gear as an example of a workpiece is chucked by a work chuck device, and the inner diameter portion of the gear is re-worked by cutting or grinding with the tooth surface as a reference. The criteria can be matched.
上記構成のロボットハンドは、ローラによりワークを回転させるので、ワーク回転時に抵抗が生じにくい。よって、上記構成のロボットハンドによれば、外力に倣ってワークを回転させやすい。 Since the robot hand configured as described above rotates the workpiece by the roller, resistance hardly occurs when the workpiece rotates. Therefore, according to the robot hand having the above configuration, it is easy to rotate the workpiece following the external force.
上記構成のロボットハンドは、ロボットアームとハンド爪との間に配置されたフローティング機構により、ハンド爪に把持されたワークに作用する力に応じてフローティングするので、ワークの外周面又は内周面の形状に倣ってロボットハンド全体の軸をずらすことが可能である。よって、上記構成のロボットハンドによれば、ロボットハンド全体の軸をずらすことにより、ワークをワークチャック装置にワークが引っ掛かった状態を自動的に解消できるので、ワークチャック装置のチャック位置に歯面を基準としてワークを自動で精度良くセットできる。 The robot hand having the above structure floats according to the force acting on the work gripped by the hand claws by the floating mechanism arranged between the robot arm and the hand claws. It is possible to shift the axis of the entire robot hand following the shape. Therefore, according to the robot hand configured as described above, the state in which the workpiece is caught on the workpiece chuck device can be automatically eliminated by shifting the axis of the entire robot hand, so that the tooth surface is placed at the chuck position of the workpiece chuck device. The workpiece can be set automatically and accurately as a reference.
上記構成のロボットハンドは、ワークチャック装置にワークを無理に挿入しようとして、ロボットアームとロボットハンドとが所定の距離以上に近づき過ぎた場合には、検出手段がワークの挿入不良を知らせる信号を出力する。よって、上記構成のロボットハンドによれば、ワークを傾いた状態で取り付ける不具合を未然に防止できる。 When the robot hand with the above configuration tries to force the workpiece into the workpiece chuck device and the robot arm and robot hand are too close to a predetermined distance, the detection means outputs a signal notifying the workpiece insertion failure. To do. Therefore, according to the robot hand having the above-described configuration, it is possible to prevent a problem that the workpiece is attached in a tilted state.
上記構成のロボットハンドは、ローラのフランジ部をワークの端面に押し付けて、ワークチャック装置にワークを挿入するので、外力に倣って回転するワークをフランジ部で押さえ、ワークが位置ずれしたりハンド爪から脱落することを防止できる。 In the robot hand configured as described above, the roller flange is pressed against the end surface of the workpiece and the workpiece is inserted into the workpiece chuck device. Can be prevented from falling off.
次に、本発明に係るロボットハンドの一実施形態について図面を参照して説明する。
<ロボットの概略構成>
図4は、ロボット1を側方から見た概略構成図である。図5は、ロボット1を上方から見た概略構成図である。
図4及び図5に示すように、ロボットハンド11は、ロボット1のロボットアーム4に装着され、図6に示すワーク10をワークチャック装置101に着脱するのに用いられる。ロボット1は、図4に示すように回転部材3を基台2に対して回転させたり、図5に
示すようにロボットアーム4の第1及び第2腕部5,6を屈伸させたり、ロボットアーム4を回転部材3に対して前後に傾けることにより、図5の一点鎖線に示すようにロボットハンド11を広範囲に渡って移動させることが可能である。ロボット1は、ロボットハンド11に操作流体を供給して、ロボットハンド11のワーク把持・解放動作を制御する。
Next, an embodiment of a robot hand according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<Robot outline configuration>
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the
As shown in FIGS. 4 and 5, the
<ワークの概略構成>
図6は、ワーク10の断面図である。
ワーク10は、歯溝10bが斜めに形成された歯面10aを備えるハスバ歯車である。ワーク10は、歯車軸(図示せず)を貫き通すための内径部10cが中心部軸方向に形成されている。ワーク10は、内径基準と歯面基準とが一致するように、内径を基準として歯切りにより歯が創られ、その後、歯面10aを強度を得るために、歯面10aに熱処理が施されている。ワーク10は、熱処理時に歯面10aが変形し、内径基準と歯面基準とが一致していない。
<Schematic configuration of workpiece>
FIG. 6 is a cross-sectional view of the
The
<ロボットハンドの概略構成>
図1は、本発明の実施形態に係り、ロボットハンド11の平面図である。図2は、図1のAA断面図である。尚、図2では、公知のチャックシリンダ13を側面図で記載している。図3は、図1のOB断面を図中矢印方向から見た図である。
図1に示すロボットハンド11は、チャックシリンダ13を駆動源として、チャックシリンダ13の中心点Oを中心に3個のハンド爪14を径方向へ移動させ、ワーク10の把持又は解放を行う。
<Schematic configuration of robot hand>
FIG. 1 is a plan view of a
The
チャックシリンダ13は、3個のスライダ13a(図2参照)がチャックシリンダ13の中心点Oの周りに均等に配置され、ロボット1から供給される操作流体(操作エア、操作油等)によりスライダ13aを径方向に往復直線運動するようになっている。各スライダ13aには、ハンド爪14が連結アーム15を介して連結されている。チャックシリンダ13は、操作流体が供給されない場合には、各スライダ13aを介して連結アーム15を中心点O側に移動させ、3個のハンド爪14がワーク10に接触しないようにする。一方、チャックシリンダ13は、操作流体が供給された場合には、各スライダ13aを介して連結アーム15をそれぞれ外向きに押し広げ、3個のハンド爪14をワーク10の内径部10cの内壁に均等に押し付けることにより、3個のハンド爪4がワーク10をバランス良く把持するようにする。
In the
図2に示すように、連結アーム15は、第1ブロック16と第2ブロック18に分割され、ハンド爪14をチャックシリンダ13に取り付けやすくしている。ハンド爪14は、軸形状をなし、後端部が第1ブロック16に形成された貫通孔16aに挿通されて固定ねじ17により第1ブロック16に固定されている。第2ブロック18は、チャックシリンダ13のスライダ13aにボルト20で固定されている。第1ブロック16と第2ブロック18は、側方から締結される止めねじ19により固定されて一体化されている。そのため、各ハンド爪14は、ロボットハンド11をロボットアーム4のフレーム12から取り外して分解しなくても、止めねじ19を外せば、第1ブロック16と共にチャックシリンダ13から個別に取り外せる。
As shown in FIG. 2, the connecting
ロボットハンド11は、3個のハンド爪14に把持されたワーク10が軸心を中心とする回転方向に外力を受けた場合に、ワーク10を自由に回転させる自由回転機構23を備える。自由回転機構23は、各ハンド爪14の先端に回転可能に軸支されるローラ24により構成されている。より具体的には、ローラ24は、第1ブロック16との間の摩擦抵抗を低減するために、ワッシャ25を介してハンド爪14の外周に装着されている。ローラ24とハンド爪14との間には、ベアリング26が配設され、ローラ24がハンド爪14の周りを左右双方向に自由に回転できるようになっている。よって、ロボットハンド11は、ワーク10の歯面10aに回転方向の外力が作用すると、各ローラ24が回転してワーク10の回転を許容する。
The
ローラ24は、一端面外周に設けられたフランジ部24aをワーク10の端面に当接させるようにワーク10の内径部10cに挿入され、ハンド爪14に把持されたワーク10が回転した場合に、フランジ部24aがワーク10の端面を押さえ、ワーク10の位置ずれや脱落を防止するようになっている。
The
ロボットハンド11は、フローティング機構27を介してチャックシリンダ13がロボットアーム4ののフレーム12に取り付けられている。フローティング機構27は、ロボットアーム4とハンド爪14との間に配置され、ハンド爪14が把持するワーク10に作用する力に応じてロボットハンド11全体をフローティングさせるものである。
In the
フローティング機構27は、ハンド爪14を連結されたチャックシリンダ13が、ベース部材34と一対のガイド棒29を介してフレーム12に取り付けられている。チャックシリンダ13は、ベース部材34の中心に固定され、一対のガイド棒29は、チャックシリンダ13の軸線と平行になるようにチャックシリンダ13を挟んで対称配置され、ベース部材34にボルト36で固定されている。つまり、チャックシリンダ13は、重心が偏らないように、ベース部材34と一対のガイド棒29と一体化されている。一対のガイド棒29は、フレーム12に固定された一対の軸受部材28にスライド可能に挿通され、ベース部材34を介してチャックシリンダ13をフレーム12に対して移動可能にしている。一対のガイド棒29の後端部には、ワッシャ30を介してナット31が締結され、一対のガイド棒29が一対の軸受部材28から抜け落ちないようにしている。
In the floating
コイルスプリング33は、軸受部材28の先端面に溶接されたばね受け部材32と、ガイド棒29の先端部外周に設けられた鍔部29aとの間に縮設され、ナット31を軸受部材28の後端面に突き当てるようにガイド棒29を常時付勢している。ナット31を軸受部材28に係止させた状態において、ベース部材34とフレーム12との間には、隙間Sが形成されている。そのため、ロボットハンド11は、図2の左方向へ加圧されると、コイルスプリング33を圧縮させながら隙間Sを狭めるように図中左方向へ後退し、図2の左方向への加圧を解除されると、コイルスプリング33の弾性力によって隙間Sを広げるように図中右方向へ前進する。
The
フレーム12とベース部材34には、チャックシリンダ13の中心に対応する位置に貫通孔12a,34aが形成されている。近接センサ37は、フレーム12の貫通孔12aに取り付けられ、貫通孔34aを介してチャックシリンダ13の後端位置を検知する。近接センサ37は、チャックシリンダ13が所定の距離以上に近づくと異常を検知し、ワーク10の挿入不良を知らせる信号を上位装置に送信する。図示しない上位装置は、信号を受信すると、アラームやワーク10をセットし直すリトライ実施指示を出力するなどして警告を行う。
Through
尚、コイルスプリング33は、ロボットハンド11がワーク10を把持して移動する場合にフローティング機構27が揺れないように、また、ワーク10をワークチャック装置101のチャック位置に負荷なく挿入できるように、弾性力が選定されている。コイルスプリング33の弾性力が弱すぎると、ロボットハンド11が後退する際にフローティング機構27が振動し、後述する近接センサ37が異常を検知する虞があり、また、ワークチャック装置101のチャック位置の奥までワーク10を挿入できない虞があるからである。また逆に、コイルスプリング33の弾性力が強すぎると、ワーク10の歯面10aがワークチャック装置101の球面状部材102に噛み込む虞があるからである。
The
図1及び図3に示すように、ロボットハンド11は、3個のハンド爪14の動作を阻害しないように、ワーク検出センサ22がセンサ取付部材21を介してチャックシリンダ13に固定されている。ワーク検出センサ22は、ロボットハンド11がワーク10を把持するタイミングを計ったり、ワーク10の着脱状態を検出するために、ワーク10の有無を検出する。
As shown in FIGS. 1 and 3, in the
<動作説明>
続いて、ロボットハンド11の動作例を説明する。図7〜図11は、ロボットハンド11の動作説明図である。図7〜図11においては、ハンド爪14とワーク10とワーク検出センサ22の位置関係が分かりやすいように、便宜的にハンド爪14とワーク検出センサ22を同一断面状に記載している。
ワーク10をワークチャック装置101に装着する指令がロボット1に入力されると、原点位置で待機しているロボットハンド11は、ロボット1によりワーク把持位置へ移動される。この時点では、図7に示すように、ロボットハンド11は、チャックシリンダ13に操作流体が供給されず、3個のハンド爪14をチャックシリンダ13の中心点O側へ後退させている。ロボットハンド11は、ワーク10の内径部10cと同軸上に位置合わせされると、図8に示すように軸方向へ移動され、ハンド爪14を内径部10c内へ挿入する。
<Description of operation>
Subsequently, an operation example of the
When a command for mounting the
ワーク検出センサ22は、ワーク10を検知すると、ワーク検出信号を上位装置へ出力する。上位装置は、ロボット1にワーク10を把持する指令を出力する。ロボット1に指令が入力されると、チャックシリンダ13に操作流体が供給され、図9に示すように、ロボットハンド11は、ハンド爪14を外向きへ移動させ、ローラ24をワーク10の内径部10cの内壁に押し当てる。さらに、ロボットハンド11は、軸方向へ移動し、フランジ部24aをワーク10の端面に当接させる。このとき、コイルスプリング33がばね受け部材32とガイド棒29の鍔部29aとの間で突っ張っているため、ロボットハンド11は、フランジ部24aをワーク10の端面に確実に当接させることができる。
When the
ワーク検出センサ22は、ロボットハンド11がワーク10を把持したことを検知すると、その旨の信号を上位装置へ出力する。上位装置は、ロボット1にワーク10をワークチャック装置101に装着する指令を出力する。ロボット1にワーク装着指令が入力されると、ロボットハンド11は、ワーク把持位置からワークチャック装置101へ移動される。そして、図10及び図11に示すように、ロボットハンド11は、3個のハンド爪14でワーク10を把持した状態で軸方向へ移動されて、歯面10aを基準としてワーク10を複数の球面状部材102の間に挿入する。このとき、ロボットハンド11は、自由回転機構23によりワーク10を自由に回転させつつ、フローティング機構27によりロボットハンド11全体を僅かに傾かせることにより、歯面10aを球面状部材102に引っ掛けないようにワーク10をワークチャック装置101のチャック位置に挿入する。
When the
ワーク挿入時の動作についてより詳細に説明する。
ワーク10の挿入時において、ワークチャック装置101の球面状部材102とワーク10の歯面10aとの間には、数ミクロンから数十ミクロンという僅かなクリアランスしかない。一方、ワーク10は、熱処理により歯面10aが変形していることがある。そのため、ロボットハンド11がワークチャック装置101のチャック位置(3箇所に配置された球面状部材102の間)へワーク10を挿入する場合に、球面状部材102が歯面10aに引っ掛かることがある。ロボットハンド11は、球面状部材102が歯面10aに引っ掛かった状態でワーク10の挿入を続けると、球面状部材102が歯面10aに引っ掛かる部分からワーク挿入方向と逆方向への力が局部的に加えられ、しかも、その局部的な力に対する反力でワーク10に回転方向の力が作用する。更に、ロボットハンド11は、球面状部材102が歯面10aに斜めに形成された歯溝10bの側面に押し付けられると、ハンド爪14で把持するワーク10に回転方向の力が加えられる。これらの力が作用するワーク10を単に軸方向へ移動させるだけでは、ワーク10をそれ以上挿入できなくなったり(挿入不良の一例)、ワーク10が傾いた状態でワークチャック装置101のチャック位置にセットされる(着座不良の一例)虞がある。
The operation when inserting a workpiece will be described in more detail.
When the
しかし、本実施形態のロボットハンド11は、球面状部材102から歯面10aに作用する回転方向の力によって、ローラ24がハンド爪14を中心に回転する。そのため、ロボットハンド11は、ハンド爪14に把持されたワーク10を、球面状部材102が歯面10aに引っ掛からない位置まで自動的に回転させ、球面状部材102と歯面10aとの引っ掛かりを解消する。
However, in the
上記のようにワーク10が回転する間、ローラ24は、フランジ部24aをワーク10の端面に押し付けている。そのため、ワーク10は、フランジ部24aとワークチャック装置101に挟まれて軸方向への移動を制限される。よって、ロボットハンド11は、ワーク10を回転させて球面状部材102と歯面10aとの引っ掛かりを解消する際に、ワーク10がハンド爪14の軸方向へ位置ずれしたり、ハンド爪14から脱落することがない。
While the
しかも、本実施形態のロボットハンド11は、ベース部材34が一対のコイルスプリング33の圧縮量を変えて数ミクロンから数十ミクロンのほんの僅かな量だけ傾き、それによってワーク10の姿勢を僅かに変えることができる。そのため、ロボットハンド11は、球面状部材102からワーク10に局部的な力が作用すると、一対のコイルスプリング33の弾性力によりベース部材34が僅かに傾き、ロボットハンド11全体の軸がずらされる。そのため、球面状部材102と歯面10aとが引っ掛かった部分に局部的な負荷がかからず、引っ掛かり部分の摩擦抵抗が低減されるので、ローラ24が回転しやすくなる。ハンド爪14に把持されたワーク10が回転して、球面状部材102が歯面10aに引っ掛かった状態が解消されると、圧縮されたコイルスプリング33が伸張してベース部材34を元の姿勢に戻し、ロボットハンド11全体を元の軸線上に配置する。これにより、ワーク10も元の姿勢に戻り、ロボットハンド11は、ワークチャック装置101のチャック位置にワーク10を挿入して歯面基準でセットすることができる。
Moreover, in the
よって、ロボットハンド11は、球面状部材102が歯面10aに引っ掛かって、ハンド爪14が把持するワーク10に回転方向への力や挿入方向と逆方向への力が作用したとしても、自動的にワーク10を回転させたり傾けることにより引っ掛かりを解消し、ワーク10を歯面10aのねじれ角に沿ってワークチャック装置101のチャック位置に精度良く挿入できる。つまり、ロボットハンド11は、ワーク10の挿入不良や着座不良を生じにくい。
Therefore, even if the
これに対して、ワーク10の引っ掛かりが解消されないような場合には、チャックシリンダ13がフレーム12に所定の距離以上に近づく。この状態を近接センサ37が検知し、挿入不良を知らせる信号を上位装置に出力する。上位装置は、近接センサから信号を受信すると、ロボット1の動作を停止させ、アラームを鳴らしたり、ワーク10をセットし直すアナウンスや表示を行うことにより、ワーク10の挿入不良を作業者に警告する。この場合、作業者は、ワーク10をロボットハンド11から取り外して手作業でワーク10をワークチャック装置101に装着するか、或いは、当該ワーク10の傾きを是正してロボットハンド11にワーク10のセットをやり直しさせる。
On the other hand, when the catch of the
上記のようにして、ワークチャック装置101のチャック位置にワーク10を歯面10aを基準としてセットすると、工作機7が、ダイアフラム103を駆動させて複数の球面状部材102をチャック中心側へ向かって移動させ、ワーク10の歯面10aを三方向から挟み込んでチャックする。ワークチャック装置101がワーク10をチャックすると、ロボットハンド11は、チャックシリンダ13への操作流体の供給を停止され、3個のハンド爪14を内向きに後退させる。これにより、3個のハンド爪14がワーク10の内径部10cの内壁から離れ、ワーク10の把持状態が解除される。そして、ロボットハンド11は、工作機7の動作を邪魔しないように、原点位置に戻るか後退する。
As described above, when the
ロボットハンド11がワーク10から後退すると、工作機7は、歯面10aを基準としてワーク10の内径部10cや端面を研削又は切削し、内径基準と歯面基準とを一致させたり、ワーク10の端面にできた凹凸を削り取る。このとき、ワーク10がロボットハンド11によりワークチャック装置101のチャック位置に歯面10aを基準として精度良く挿入されているので、工作機7は、歯面10aを基準にワーク10の内径部10cや端面を精度良く加工できる。よって、例えば、歯切りにより内径部10cと歯面10aとの精度を出されたワーク10が、歯面10aの強度を向上させるために熱処理を施されて歯面10aを変形させた場合でも、工作機7は、ワーク10の内径部10cを歯面10aを基準に切削又は研削して、ワーク10の内径基準と歯面基準とを一致させ、歯車精度を高めることができる。そして、このように加工されたワーク10は、例えば、内径を基準として自動車に取り付けられた場合に、他のギヤと良好にかみ合うため、小さな騒音や振動を発生しにくい。
When the
工作機7による仕上げ加工が終了すると、ロボット1は、上述したワーク把持時と同様にして、ロボットハンド11にワーク10を把持させ、ワーク10をワークチャック装置101から次工程へ移動させる。
When finishing by the
上記のように、ロボットハンド11は、ワーク10の着座不良や挿入不良を発生させないように、ワークチャック装置101のチャック位置にワーク10を自動で着脱するので、ワーク10の仕上げ加工ラインを全自動化及び機械化することができる。
As described above, the
ところで、ロボットハンド11は、ローラ24の外周面とフランジ部24aをワーク10に接触させてワーク10を把持するため、ローラ24が摩擦等により劣化する。ローラ24が劣化すると、3個のハンド爪14がワーク10を把持した場合に、3個のハンド爪14の中心位置とワーク10の内径部10cの中心位置との相互関係がずれて、ワークチャック装置101のチャック位置にワークを挿入する際に、球面状部材102がワーク10の歯面10aに引っ掛かりやすくなる。よって、ローラ24を定期的にメンテナンスする必要がある。これに対し、ロボットハンド11は、止めねじ19を外してハンド爪14をチャックシリンダ13から個別に取り外し、固定ねじ17を外せば、ローラ24とハンド爪14とを分解してローラ24のみを交換できる。よって、ロボットハンド11は、ローラ24のメンテナンス性が良く、ローラ24の劣化に伴うワーク位置決め精度の低下を防止できる。
Incidentally, since the
<作用効果>
以上説明したように、本実施形態のロボットハンド11は、例えば、外周又は内周に斜めに歯溝10bが形成されたワーク10を3個のハンド爪14で把持し、ワークチャック装置101のチャック位置に挿入させる場合に、ワーク10が軸心を中心とする回転方向に外力を受けると、その外力に倣ってワーク10を歯溝10bの形成方向に沿って自由に回転させる。よって、上記本実施形態のロボットハンド11によれば、ワーク10の軸方向への移動と回転とを同時に行えるので、ワークチャック装置101のチャック位置に歯面10aを基準としてワーク10を自動で精度良く挿入してセットできる。これにより、例えば、ワーク10の歯面10aをワークチャック装置101でチャックし、歯面10aを基準として歯車10の内径部10cを切削や研削等で再加工することにより、歯車10aの内径基準と歯面基準とを一致させることができる。
<Effect>
As described above, the
本実施形態のロボットハンド11は、ローラ24によりワーク10を回転させるので、ワーク回転時に抵抗が生じにくい。よって、本実施形態のロボットハンド11によれば、外力に倣ってワーク10を回転させやすい。
Since the
本実施形態のロボットハンド11は、ワーク10の軸線と平行方向に2箇所コイルスプリング33を配置したフローティング機構27を、ロボットアーム4のフレーム12とロボットハンド11のハンド爪14との間に配置しているので、ワークチャック装置101にワーク10を挿入する場合に、ワーク10の歯面10aの形状に倣ってロボットハンド11の軸をずらすことが可能である。よって、本実施形態のロボットハンド11によれば、ロボットハンド11全体の軸をずらすことにより、ワークチャック装置101の球面状部材102がワーク10の歯面10aに引っ掛かった状態を自動的に解消することができるので、ワークチャック装置101のチャック位置に歯面10aを基準としてワーク10を自動で精度良く挿入してセットできる。
In the
本実施形態のロボットハンド11は、異物の噛み込み等があったにもかかわらず、ワークチャック装置101にワーク10を無理に挿入しようとして、ロボットアーム4のフレーム12とロボットハンド11のベース部材34とが所定の距離以上に近づき過ぎた場合には、近接センサ37がワーク10の挿入不良を知らせる信号を出力する。よって、上記構成のロボットハンドによれば、ワークを傾いた状態で取り付ける不具合を未然に防止できる。
The
本実施形態のロボットハンド11は、ローラ24のフランジ部24aをワーク10の端面に押し付けて、ワークチャック装置101にワーク10を挿入するので、外力に倣って回転するワーク10をフランジ部24aで押さえ、ワーク10が位置ずれしたりハンド爪14から脱落することを防止できる。
The
本実施形態のロボットハンド11は、ローラ24が左右双方向へ自由に回転するので、例えば、歯溝10bの形成方向が異なるワークであっても、ワークチャック装置101のチャック位置に精度良くセットすることができる。
In the
本実施形態のロボットハンド11は、軸方向へ移動しながら、ワーク10を回転させると共に傾かせることが可能なので、歯数や歯のねじれ角、モジュールが異なるワーク(歯車)であっても、同一のロボットハンド11で対応できる。
本実施形態のロボットハンド11は、ハンド爪14を外向きに移動させてワーク10の内径部10cに押し付けて、ワーク10を保持するので、内径部10cの内径が異なるワークであっても把持できる。
Since the
The
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
(1)例えば、上記実施形態では、3個のローラ24をロボットハンド11に均等に配置したが、4個以上のローラ24をロボットハンド11に均等に配置しても良い。
(2)例えば、上記実施形態では、ローラ24が左右双方向へ移動可能であるが、ローラ24を一方向へのみ回転するようにしても良い。
(3)例えば、上記実施形態では、ローラ24がフランジ部24aを備えるが、ローラ24を単なる円筒形状にしても良い。
(4)例えば、上記実施形態では、コイルスプリング33をチャックシリンダ13を挟んで対称配置したが、各ローラ24に対応する位置にコイルスプリング33を配置しても良い。この場合、ローラ24がワーク10から受ける力をコイルスプリング33に直接的に作用させ、ワーク10をワークチャック装置101に倣って位置調整しやすい。
(5)例えば、上記実施形態では、ハンド爪14の先端にローラ24を付加して自由回転機構23を設けた。これに対して、3個のハンド爪14の相互中心位置にローラを設けるなどして、自由回転機構を設けても良い。
(6)例えば、上記実施形態では、3個のハンド爪14がワーク10の内径部10cの内壁に当接してワーク10を把持するようにしたが、3個以上のハンド爪でワーク10の外周面(歯面10a)を挟み込んでワーク10を把持するようにしても良い。
(7)例えば、上記実施形態では、ハスバ歯車をワーク10の一例としたが、平歯車などをワーク10の一例としても良い。また、ワークは、丸物ドーナツ形状のもの以外に軸物形状のものであっても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various applications are possible.
(1) For example, in the above-described embodiment, the three
(2) For example, in the above embodiment, the
(3) For example, in the above embodiment, the
(4) For example, in the above embodiment, the coil springs 33 are arranged symmetrically with the
(5) For example, in the above embodiment, the
(6) For example, in the above-described embodiment, the three
(7) For example, in the above embodiment, the helical gear is an example of the
4 ロボットアーム
10 ワーク
10b 歯溝
11 ロボットハンド
14 ハンド爪
23 自由回転機構
24 ローラ
24a フランジ部
27 フローティング機構
4
Claims (5)
前記3個以上のハンド爪に把持された前記ワークが軸心を中心とする回転方向に外力を受けた場合に、前記ワークを自由に回転させる自由回転機構と、
前記ロボットアームと前記ハンド爪との間に配置され、前記ハンド爪が把持する前記ワークに作用する力に応じて前記ロボットハンドの姿勢を傾かせる一式のフローティング機構とを有し、
前記チャック位置に前記ワークを挿入する場合に前記ワークが前記ワークチャック装置に引っ掛かったときに、前記一式のフローティング機構により前記ロボットハンドの姿勢を傾かせつつ、前記自由回転機構により前記ワークを連続的に自転させることにより、前記ワークと前記ワークチャック装置の位相を一致させ、前記ワークを前記チャック位置に挿入させる
ことを特徴とするロボットハンド。 In a robot hand that is attached to a robot arm, grips the inner periphery or outer periphery of a workpiece with three or more hand claws, and inserts the workpiece into the chuck position of a workpiece chuck device.
A free rotation mechanism that freely rotates the work when the work gripped by the three or more hand claws receives an external force in a rotation direction about an axis ;
A set of floating mechanisms that are arranged between the robot arm and the hand claws and tilt the posture of the robot hand according to the force acting on the workpiece gripped by the hand claws;
When the work is inserted into the chuck position, when the work is caught by the work chuck device, the posture of the robot hand is tilted by the set of floating mechanisms, and the work is continuously moved by the free rotation mechanism. A robot hand characterized in that the phase of the workpiece and the workpiece chuck device is matched by rotating the workpiece to the chuck position, and the workpiece is inserted into the chuck position .
前記自由回転機構はローラである
ことを特徴とするロボットハンド。 The robot hand according to claim 1, wherein
The robot hand according to claim 1, wherein the free rotation mechanism is a roller.
前記ロボットアームと前記ロボットハンドとが所定の距離以上に近づいたことを検出し、前記ワークの挿入不良を知らせる信号を出力する検出手段を有する
ことを特徴とするロボットハンド。 In the robot hand according to claim 1 or 2 ,
A robot hand, comprising: detecting means for detecting that the robot arm and the robot hand have approached a predetermined distance or more, and outputting a signal notifying that the workpiece is not properly inserted.
前記ローラが、前記ワークの端面にロボットハンド側から接触するフランジ部を有する
ことを特徴とするロボットハンド。 In the robot hand according to claim 2 or claim 3 ,
The robot hand , wherein the roller has a flange portion that comes into contact with the end surface of the workpiece from the robot hand side .
前記ワークが、外周に斜めの溝が形成されている
ことを特徴とするロボットハンド。
In the robot hand according to any one of claims 1 to 4 ,
A robot hand, wherein the work has an oblique groove formed on an outer periphery thereof.
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