JP2636384B2 - ロボットハンド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ワークを把持するロボットハンド、特に
はそのハンド部の駆動に、いわゆる流体圧シリンダのよ
うなアクチュエータを必要としないロボットハンドに関
するものである。

（従来の技術） 従来構造のロボットハンドは、例えば、第７図に示し
たように、ロボットのアーム部10に固定ブラケット12の
中間部を固着し、その固定ブラケット12の互いに離間す
る端部に、流体圧シリンダーのごときアクチュエータ1
4、例えば一対の空気圧シリンダーを枢支し、それらア
クチュエータの出力軸を進退させることにより、固定ブ
ラケット12に中間部がそれぞれ枢支された一対のクラン
パー16の一端部を押し下げ又は押し下げることによりク
ランパー16を開閉させ、固定ブラケット12に形成したワ
ーク当接部に当接又は離間させることによりワーク18を
挟持する構成とするのが通例であった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の構造のものにあって
は、それ自身比較的重量のあるアクチュエータを用いる
ので、ハンド部全体としての重量の増加を避けることが
できず、また、それらアクチュエータを駆動する作動流
体を供給する供給源及びそれをアクチュエータに給排す
るための配管が必要とされるので、そのメインテナンス
及び配管の取り回しが複雑になる等の問題があった。

（課題を達成するための手段） 本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであ
り、重量の増加を免れることのできないアクチュエータ
を用いることなく、ワークをクランプすることのできる
新規なロボットハンドを提供することをその目的とす
る。

（課題を達成するための手段） この課題を達成するため、本発明ロボットハンドは、
ロボットのアーム部に固着され各端部にカム溝が形成さ
れた固定ブラケットと、 前記固定ブラケットにほぼ平行に配置されワーク当接
部を有する可動ブラケットと、 前記可動ブラケットの各端部に中間部がそれぞれ枢支
され一方の端部が対応する前記固定ブラケットのカム溝
にそれぞれ係合すると共に、前記固定及び可動ブラケッ
トの接近に伴って回動し他方の端部が前記可動ブラケッ
トのワーク当接部に共働し得る少なくとも一対のクラン
パーと、 前記固定及び可動ブラケットを互いに平行なまま互い
に接近又は離間させる案内手段と、 前記固定及び可動ブラケット間に配設されそれら両ブ
ラケットが互いに離間するようそれら両ブラケットを押
圧する弾性部材と、 前記弾性部材に抗して前記両ブラケットを互いに接近
させるに際し、前記可動ブラケットを保持する保持手段
と、 前記固定ブラケット及び可動ブラケットのいずれか一
方に設けられた係止部材及びそれら両ブラケットの他方
に設けられた係合部材を有し前記両ブラケットの互いの
接近により前記係止部材及び係合部材を互いに係合させ
て前記両ブラケットを所定位置関係に保持することにて
前記クランパーを挟持位置に維持する一方、前記両ブラ
ケットの前記所定位置関係からの互いの接近により前記
係止部材及び係合部材の互いの係合を解除して前記弾性
部材で押圧されることによる前記両ブラケットの離間に
伴う前記クランパーの開放を許容する係合手段と、 を少なくとも具えてなる。

（作用） 保持手段により可動ブラケットおよび／又はワークを
保持した状態でロボットのアーム部を押し下げると、固
定ブラケット及び可動ブラケットは、それらの間に配設
された弾性部材に抗して相対的に接近する。そして、両
ブラケットは係合手段の係止部材と係合部材との互いの
係合により所定位置関係に保持される。

この際に、一対のクランパーは、固定ブラケット及び
可動ブラケットの相対的な接近に伴って、それぞれの中
間部を中心に内方に回動するので、各クランパーの他端
部は可動ブラケット、特にはそのワーク当接部に向けて
接近し、それら当接部に協働してワークを挟持する。

これに対し、保持手段により可動ブラケットおよび／
又はワークを保持した状態で、更にロボットのアーム部
を押し込んで固定ブラケットと可動ブラケットとを係合
手段にて保持された所定位置関係からさらに相互に接近
させると、係合手段の係止部材と係合部材との係合が解
除されるので、両ブラケットは、その間に配設された弾
性部材の弾性復元力により、初期位置関係に復帰するこ
ととなる。なお、両ブラケットの接近及び復帰運動は、
案内手段により常に平行に行われる。

そして、それらブラケットの離間運動に伴って、それ
ぞれのクランパーもその中間部を中心にして外方に回動
するので、可動ブラケットのワーク当接部に協働してワ
ークを挟持していたクランプの他端部も、その回動運動
に伴ってワーク当接部から離間する方向に回動すること
になり、その結果ワークを釈放することとなる。

（実施例） 以下図面を参照して本発明のロボットハンドについて
詳述する。

第１図は、本発明ロボットハンドを一部断面にして示
す図である。なお、第７図に示したものと同等の作用を
なすものには、同一の符号を付して示す。

ロボットのアーム部10に中間部が固定された固定ブラ
ケット12は、その両端部がアーム部から離間する方向に
拡開して突出した形状をしており、それら端部には、ブ
ラケット12の延在方向にほぼ平行に延在するカム溝20が
それぞれ設けられている。

この固定ブラケット12にほぼ平行に可動ブラケット22
を配置する。可動ブラケット22は、その延在方向に交差
して突出すると共に、互いに離間させて配置した対をな
すワーク当接部24を有している。また、可動ブラケット
12の互いに離間するそれぞれの端部には枢支ピン26が設
けられており、それら枢支ピンを介して一対のクランパ
ー16が、それぞれの中間部を枢支されている。

それらクランパー16は、その中間部を交点として互い
に直交する本体部分16aと、その本体部分から突出して
可動ブラケットのワーク当接部24に対応する形状とした
ワーク把持部16bとを有している。このワーク把持部16b
に離間する本体部分16aの端部には、カムフォロワーと
しての案内ピン28が取り付けられており、固定ブラケッ
ト12の各端部に形成したカム溝20に係合している。

また、固定ブラケット12には、可動ブラケット22方向
に貫通し互いに平行に離間する一対の貫通孔30が形成さ
れており、それら貫通孔には、それぞれ一端が可動ブラ
ケット22に固着され互いに平行に離間して延在する案内
手段としての一例のガイドロッド32が挿通されており、
それら両ブラケット12及び22が互いに平行に接近又は離
間することを担保する。なお、符号12aは、それら貫通
孔30の両端開口部に設けたブッシュであり、ガイドロッ
ド32の固定ブラケット12に対する相対運動を円滑なもの
とする。

固定ブラケット12及び可動ブラケット22の間には、そ
れらガイドロッド32の一部を囲繞するようにして弾性部
材としての圧縮ばね34が介挿されており、それら両ブラ
ケット12及び22を互いに離間するよう押圧している。

更に、可動ブラケット22を固定ブラケット12の運動に
拘らず定位置に保持する保持手段36が、ワーク18の挟持
位置及びそれを釈放する釈放位置にそれぞれ配置され
る。ここで注意することは、この保持手段36は、固定ブ
ラケット12の運動に拘らず可動ブラケット22を保持する
ことができるものであれば良く、本実施例では、ワーク
載置台38に隣接して配置されそのワークの一部とほぼ同
一平面内にある自由端を有する一対の保持棒とした。し
かしながら、ワーク載置台38に一体的に固着された保持
棒、更には、ワーク載置台38に載置されたワーク18の一
部を利用することもでき、種々の変更が可能である。

一方、固定ブラケット12及び可動ブラケット22が所定
位置関係を取った場合に、その状態に保持する係合手段
40を設ける。

この係合手段40は、第２図（ａ）に示したように、固
定ブラケット12の可動ブラケット22に対向する側に形成
されたばね収容孔42に、一端が挿入された係止部材とし
ての係止ピン44を具えている。

係止ピン44は、その収容孔42内に位置する部分にフラ
ンジが設けてあり、フランジの可動ブラケット22に対向
する環状の端面にはその円周方向に沿ってカム面46aが
形成されている。

カム面46aは、同図（ｂ）に明示したように、その高
さ、つまりピンの軸線方向における寸法が、係止ピン44
の周方向に沿って漸次増加し、所定の間隔位置にて初期
高さに復帰する複数のカム部分からなっている。

また、係止ピン44の先端部にもカム面46aと同様な形
状の他のカム面46bが形成されている。ただ、注意する
ことは、それらカム面46a,46bは、その位相を互いに45
゜ずらして形成されていることである。そして、更に係
止ピン44には、そのカム面46bから一定距離離間して係
止孔48が、周方向に互いに180゜離間して形成されてい
る。

ところで、係止ピン44は、固定ブラケット12に形成し
たばね収容孔42に保持リング50を螺着することにより保
持されるが、保持リング50の係止ピンのカム面46aに対
向する環状部分には、当該カム面46aに対応する形状を
した部分と、平坦部とが約45゜間隔で交互に形成された
カム面52が形成されている。また、係止ピン44は、ばね
収容孔42内に配設された弾性部材としての一例の圧縮ば
ね54により、常に外方に、つまり可動ブラケット22の方
向に突出するよう押圧されている。

これに対し、可動ブラケット22には、係止ピン44の突
出方向に延在して収容凹部56が形成されており、その収
容凹部56の周壁には、その周方向に互いに180゜離間し
て係合部材としての係合突起58が設けられている。この
係合突起58は、例えば、収容凹部の半径方向外方に延在
させて配設した圧縮ばねにより、半径方向内方に付勢さ
れており、係止ピン44が収容凹部56に挿入されるのを許
容する。

収容凹部56の底部には、係止ピン44の先端部に対向す
ると共に、そのカム面46bに対応する形状をした部分
と、平坦部とが約45゜間隔で交互に形成されたカム面60
を有する突起部62が形成されている。ここで注意するこ
とは、そのカム面60は、保持リング50の環状部分に形成
したカム面52とほぼ同等の形状をしており、同相に配設
されていることである。

次ぎにこのように構成した本発明ロボットハンドの作
動について説明する。

第３図は、ワーク載置台38上に予め載置されたワーク
18を、クランパー16を用いてこれから把持する様子を示
す図であり、ワーク載置台38に隣接して保持手段36が配
設されている。クランパー16のフランジ部下面に当接す
る端面部分には、ゴム又はゴム状弾性体よりなる緩衝部
材64を介して支持され、耐摩耗性に優れた当接板66が設
けてある。

ロボットのアーム部10を押し下げると、固定ブラケッ
ト12及び可動ブラケット22は、一体的に下方に、つまり
ワーク18の方向に下降し、その可動ブラケット22のワー
ク当接部24が、側方に張り出したワーク18のフランジ部
の上面に当接する。

それゆえ、可動ブラケット22は、載置台38及びそれに
協働する保持手段36により下降運動が拘束されることと
なる。

この状態で固定ブラケット12を更に押し下げると、固
定ブラケット12に設けた係止ピン44が、可動ブラケット
22に設けた収容凹部56に挿入され、係止ピン44に設けた
係合孔48にその収容凹部に設けた係合突起58が係合し、
それら固定ブラケット及び可動ブラケットを一定位置関
係に維持することとなる。

この係止ピン44が係合突起58と係合する様子を第４図
を用いて説明する。なお、説明を簡単にするため、それ
ぞれのカム面は、そのほぼ半分、つまり180゜に展開し
て示されている。

第４図（ａ）は、固定ブラケット12が可動ブラケット
22に接近することにより、固定ブラケット12に設けた係
止ピン44の先端部に設けられたカム面46bが、可動ブラ
ケット22の収容凹部56の底面に形成された突起部62のカ
ム面60に接触する状態を示している。なお、係止ピン44
のフランジに形成されたカム面46aは、保持リング50に
形成されたカム面52に接触した状態にある。

この状態で、固定ブラケット12を、更に可動ブラケッ
ト方向に、カム面46aの高さＳ、つまり係止ピン44の軸
線方向における長さだけ押し込むと、係止ピン44は、そ
の先端部が突起部62に当接しているので、ばね収容孔42
内に配設した圧縮ばね54が圧縮変形することにより、両
ブラケットが相対的に近接するにも拘らず、保持手段36
により定位置に保持された可動ブラケット22に対して定
位置を占めることとなる。

その結果、係止ピン44のフランジに形成されたカム面
46aと、固定ブラケット12に固着された保持リング50に
形成されたカム面52との係合が解かれた状態となる。こ
の様子を第４図（ｂ）に示す。

この時、係止ピン44の先端部に形成したカム面46b
と、収容凹部56に形成した係合突起62のカム面60とは当
接状態にあるものの、係合状態にはないので、固定ブラ
ケット12のばね収容孔42内の圧縮ばね54により外方に押
圧される係止ピン44は、その軸線の回りに回動すること
となる。

その回動量は、それらカム面の位相差により定まるこ
ととなるが、本実施例では、それぞれ対をなすカム面が
45゜の位相差となるよう定めたので、係止ピン44は45゜
回転することとなる。この様子を第４図（ｃ）及び
（ｄ）に示す。

この時、固定ブラケット12は、可動ブラケット22に対
して最も接近した状態にあり、従って係止ピン44の係合
孔48は、収容凹部56に設けた係合突起58よりも下方に位
置することになる。

そして、アーム部10を引き上げると、固定ブラケット
12は、可動ブラケット22に対し、それから離間する方向
に引き上げられることとなる。この運動に伴って、第４
図（ｅ）に示したように、係止ピン44も固定ブラケット
12と一体的に引き上げられることとなるが、突起部62に
形成したカム面60の高さＳだけ引き上げられると、係止
ピン44の先端部と、収容凹部56の突起部62との係合が解
かれることとなる。

ところが、係止ピン44は、ばね収容孔42内に設けた圧
縮ばね54により外方に押圧されているので、係止ピン44
のカム面46aは、第４図（ｆ）に示したように、固定ブ
ラケット12に固着された保持リング50に形成したカム面
52に沿って回動し、また、係合ピン44の先端部に形成し
たカム面46bは、突起部62に形成したカム面60に当接す
ることとなる。

係止ピン44のこの回動量は、当該ピンに設けたカム面
46aが保持リング50に設けたカム面52に係合するまでの
回動量であるので、それらカム面との位相差、つまり45
゜となる。

この時、係止ピン44は、第４図（ａ）に示した状態か
ら同図（ｆ）に示した状態に至る間にほぼ90゜回転する
こととなる。それゆえ、係止ピン44の周方向に互いに18
0゜離間させて配設した係合孔48に、収容凹部内壁に形
成した係合突起58が係合するので、固定ブラケット12と
可動ブラケット22とが一体的に連結されこととなる。

ところで、可動ブラケット22に中間部が枢支されたク
ランパー16は、固定ブラケット12の可動ブラケット22へ
の接近に伴って回動し、可動ブラケット22のワーク当接
部24に協働してワーク18を挟持したので、ワーク18を挟
持した状態で所望位置に搬送することができる。

これに対し、ワーク18を釈放したい場合には、可動ブ
ラケット22を保持した状態で、固定ブラケット12を可動
ブラケット方向に押し込んで固定ブラケット12と可動ブ
ラケット22とを接近させることにより、第４図に説明し
たと同様な手順により係合手段40を釈放することができ
る。

次に、本発明の他の実施例を第５図に示す。この実施
例は、形状及び寸法の異なる多種類のワークを一つのハ
ンドで挟持することを目的としたものであり、それぞれ
のワークに対応する寸法とした固定ブラケット12、可動
ブラケット22及びクランパー16を具えるロボットハンド
を複数個並列に配置し、それぞれの固定ブラケット12
を、切替えシリンダー68の各出力軸に連結したものであ
る。

この連結シリンダー68ロボットのアーム部10に連結さ
れており、適当な流体圧シリンダーを複数個並列に配置
したものであり、各ロボットハンドに関連するそれぞれ
のシリンダーに、制御手段70を介して適当な操作圧力源
（図示せず）から供給される加圧流体を、給排管72を介
して給排するすることにより、関連するロボットハンド
をその収納位置から突出させ、当該ロボットハンドのク
ランパーを開閉させることにより、種々のワーク18を挟
持することができる構成としたものである。

この様な構成とすることにより、切替えシリンダー68
を必要とするものの、複数個のハンド部に沿って給排管
を配設する必要がなくなるので、それら配管の取り回し
が容易となり、保守及び点検が容易なロボットハンドを
得る。

第６図に、本発明ロボットハンドの別の実施例を示
す。本実施例は、第５図に示した実施例と異なり、複数
個のロボットハンドの中から必要なロボットハンドを、
流体圧シリンダーを用いることなく、その突出位置にも
たらすことができるものである。

固定ブラケット12は、ロボットのハンド部10に、連結
ブラケット74を介して連結されており、この連結ブラケ
ット74は、固定ブラケット12に固着され交差して延在す
る他のガイドロッド76が貫通しており、それら連結ブラ
ケット74及び固定ブラケット12が平行に接近又は離間す
ることを担保する。また、それらブラケット12及び74の
間には、弾性部材としての圧縮ばね78が設けられてお
り、それらブラケットを互いに離間する方向に押圧して
いる。

また、連結ブラケット74及び固定ブラケット12の互い
に対向する側には、第２図に示した係合手段40と同等な
他の係合手段80が設けられている。

一方、固定ブラケット12には、その両端部から突出さ
せて係止部82が設けてあり、それら係止部82に対応させ
て他の保持手段84が配設されている。ここで注意するこ
とは、それら保持手段84が、個々のワークに対応する固
定ブラケット12に関連して配設されることである。

従って、或る形状寸法のワーク18を挟持する場合に
は、固定ブラケット12の係止部82を保持手段84に当接さ
せることにより、その運動を規制した状態で、ロボット
のアーム部10を押し下げると、連結ブラケット74が固定
ブラケット12方向に接近するので、係合手段80が釈放さ
れることとなる。

すると、それらブラケット間に配設した圧縮ばね78に
より、固定ブラケット12がアーム部10から離間する方向
に押し下げられることとなる。

すると、固定ブラケット12及び可動ブラケット22は、
第３図に示す解放状態となるので、可動ブラケット22の
運動を保持手段36により規制しつつ、アーム部10を押し
下げると、固定ブラケット12は、圧縮ばね78を介して押
し下げられることとなり、それら固定ブラケット12及び
可動ブラケット22に関連して設けた係合手段40が、当該
ブラケットを所定位置関係に保持することとなる。

この運動の間、中間部が可動ブラケット22に枢支され
たクランパー16は、互いに内方に向けて回動し、そのブ
ラケットに設けたワーク当接部に協働してワークを挟持
することができる。

それゆえ、この実施例によれば、流体圧シリンダーを
用いることなく、所望のハンドをその収納位置から突出
させてワークを挟持することができ、第５図に示した実
施例の様に、切替えシリンダーを用いたものよりも一層
軽量なロボットハンドとすることができる。

なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
く、例えば、クランパーがそれらブラケットの接近に伴
って互いに離間する方向に回動する構成とすることもで
き、中空のワークをその内方から押圧して保持するロボ
ットハンドとすることもできる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明ロボットハンドにあって
は、単にロボットのアーム部を押し込むことにより、ワ
ーク把持手段としてのクランパーを駆動する構造とした
ので、従来のロボットハンドの様に、クランパーを駆動
するための流体圧シリンダーを必要としないので、軽量
なロボットハンドを提供することができる。

しかも、流体圧シリンダーを用いたものと異なり、作
動流体を供給するための配管の設置、取り回しと言う問
題もなく、更には、それら設備を省略することができる
と言う利点も有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ワークを狭持した本発明ロボットハンドを一
部破断して示す図、 第２図（ａ）は、第１図に示すロボットハンドに好適な
係合手段を拡大して示す図、 第２図（ｂ）は、第２図（ａ）に示す係合手段の係止ピ
ンを示す斜視図、 第３図は、解放状態にある第１図に示したロボットハン
ドを示す図、 第４図（ａ）〜第４図（ｆ）は、第２図に示した係合手
段の作動を示す図、 第５図は、本発明ロボットハンドの他の実施例を示す斜
視図、 第６図は、本発明ロボットハンドの別の実施例を示す
図、そして 第７図は、従来のロボットハンドを示す図である。 10……アーム部、12……固定ブラケット 14……アクチュエータ、16……クランパー 16a……本体部分、18……ワーク 20……カム溝、22……可動ブラケット 24……ワーク当接部、26……枢支ピン 28……案内ピン、30……貫通孔 32,76……ガイドロッド、34,54,78……圧縮ばね 36,84……保持手段、38……ワーク載置台 40,80……係合手段、42……ばね収容孔 44……係止ピン 46a,46b,52,60……カム面、48……係止孔 50……保持リング、56……収容凹部 58……係合突起、62……突起部 64……緩衝部材、66……当接板 68……切替えシリンダー、70……制御手段 72……給排管、74……連結ブラケット 82……係止部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットのアーム部（10）に固着され各端
   部にカム溝が形成された固定ブラケット（12）と、 前記固定ブラケットにほぼ平行に配置されワーク当接部
   を有する可動ブラケット（22）と、 前記可動ブラケットの各端部に中間部がそれぞれ枢支さ
   れ一方の端部が対応する前記固定ブラケットのカム溝に
   それぞれ係合すると共に、前記固定及び可動ブラケット
   の接近に伴って回動し他方の端部が前記可動ブラケット
   のワーク当接部に共働し得る少なくとも一対のクランパ
   ー（16）と、 前記固定及び可動ブラケットを互いに平行なまま互いに
   接近又は離間させる案内手段（32）と、 前記固定及び可動ブラケット間に配設されそれら両ブラ
   ケットが互いに離間するようそれら両ブラケットを押圧
   する弾性部材（34）と、 前記弾性部材に抗して前記両ブラケットを互いに接近さ
   せるに際し、前記可動ブラケットを保持する保持手段
   （36）と、 前記固定ブラケット及び可動ブラケットのいずれか一方
   に設けられた係止部材（44）及びそれら両ブラケットの
   他方に設けられた係合部材（58）を有し前記両ブラケッ
   トの互いの接近により前記係止部材（44）及び係合部材
   （58）を互いに係合させて前記両ブラケットを所定位置
   関係に保持することにて前記クランパーを挟持位置に維
   持する一方、前記両ブラケットの前記所定位置関係から
   の互いの接近により前記係止部材（44）及び係合部材
   （58）の互いの係合を解除して前記弾性部材で押圧され
   ることによる前記両ブラケットの離間に伴う前記クラン
   パーの開放を許容する係合手段（40）と、 を少なくとも具えてなることを特徴とするロボットハン
   ド。