JPH03104591A - ３つの回転軸を有するロボットハンド - 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】 Ａ．産業上の利用分野 本発明は、３つの回転軸回りに回転可能なロボットハン
ドに関し、特にその小型化を図ったものである． Ｂ．従来の技術とその問題点 従来から，３つの回転軸を有するロボットハンドが知ら
れているが，いずれも、各回転軸は別々の部材に支承さ
れていて小型化するのが難しいという問題があった． 本発明の技術的課題は、３つの回転軸を有するロボット
ハンドを小型化することにある。

Ｃ．課題を解決するための手段 一実施例を示す第１図および第４図に対応づけて本発明
を説明すると、本発明は、ワークを把持するハンド部Ｈ
Ａを３つの回転軸回りＡ〜Ｃに回転可能なロボットハン
ド２３０に適用される。

そして、上述の目的は次の構成で達成される。

ハンド部ＨＡを第１の軸Ｃ回りに回転可能に支承するダ
ブルトラニオン２３３と、このダブルトラニオン２３３
を第１の軸と直交する第２の軸Ｂ回りに回転可能に支承
する腕部２０３と、この腕部２０３を第１および第２の
軸と直交する第３の軸Ａ回りに回転可能に支承する固定
部２０２と、ダブルトラニオン２３３内に内設されハン
ド部ＨＡに伝達する第１の軸Ｃ回りの回転力を出力する
第１の駆動手段２４２と、固定部２０２に設置されダブ
ルトラニオン２３３に伝達する第２の回転軸Ｂ回りの回
転力を出力する第２の駆動手段２２４と、固定部２０２
に設置され腕部２０３に伝達する第３の軸Ａ回りの回転
力を出力する第３の関動手段２２２とを具備する。

Ｄ．作用 ハンド部ＨＡは第ｌ〜第３の軸Ｃ，Ｂ，Ａ回りに回転し
て所望の姿勢が得られる．そして、第１の軸Ｃ回りにハ
ンド部ＨＡを回転する第１の駆動手段２４２がダブルト
ラニオン２３３内に内設されているので、ロボットハン
ドが小型化される．なお、本発明の構戒を説明する上記
Ｃ項およびＤ項では、本発明を分かり易くするために実
施例の図を用いたが、これにより本発明が実施例に限定
されるものではない。

Ｅ．実施例 第１図〜第６図は，本発明を缶組み用直角座標ロボット
のロボットハンドに適用した場合の説明図である。

第２図は缶組み用直角座標ロボットの自由度を示す模式
図であり，直角座標ロボット２０は，走行架台１０に装
架され、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動可能とされるとともに
、Ａ．Ｂ，Ｃ軸回りに回転可能とされている。９０はこ
の直角座標ロボット２０と一体に設けられた溶接ロボッ
トであり、ａ−ｅ軸回りに回転可能で先端に溶接ガン９
ｌを備えている。

第３図は直角座標ロボット２ｏを走行架台１０に装架し
た全体構或図である。走行架台１０は、６本の支柱１１
ａ〜１１ｆ（１↓ｄ〜１１ｆは不図示）を床面から立設
させ、Ｘ方向走行用レール１２が設けられている横架１
５と縦架１６を支柱１１ａ〜ｌｌｆで支持して構或され
る．この横架１５にはＸ方向走行用レール１２に沿って
走行体１３がＸ軸方向に走行可能に設置され，この走行
体ｌ３にはＹ軸方向に延在するレール１４が延設されて
いる．そして走行体１３には上述の直角座標ロボット２
０がレール１４に沿ってＹ軸方向に走行可能に設置され
ている． 第工図，第４図，第５図を参照して直角座標ロボット２
０を詳細に説明する． 第１図は直角座標ロボット２０のハンド２３０を下方か
ら見た斜視図、第４図は直角座標ロボット２０の上部分
を第３図の■方向の斜め上方から見た斜視図、第５図は
直角座標ロボット２０の上部分を第３図の■方向の斜め
上方から見た斜視図である． 第４図および第５図に示すように，直角座標ロボット２
０は，矩形状の枠体として形或されたロボット本体２０
１と、この本体２０１に昇降可能に設けられた角筒２０
２と、この角筒２０２の中に挿入されるとともに不図示
のベアリングを介して回転可能に支持された回転筒２０
３とを有する．ロボット本体２０１にはＺ軸移動用駆動
装置２０４が設置されている．このＺ軸移動用翻動装Ｍ
２０４は、不図示のモータの出力を不図示のウォーム減
速機で減速し、さらに、平歯車２０４ａ，２０４ｂで減
速してピニオン２０４ｃから回転出力を得るものである
。このピニオン２０４ｃは、角筒２０２の側面に軸方向
に延設されたラック２０５と噛合しており、Ｚ軸移動用
駆動装置２０４により角筒２０２はＺ軸方向に昇降する
。第４図に示すように角筒２０２には２本のリニアベア
リングレール２０６が軸方向に延設され，角筒２０２が
Ｘ軸に沿って昇降するときリニアベアリングレール２０
６がロボット本体２０１に固着されたリニアベアリング
２０７に案内される。

また、ロボット本体２０１に固着された取付ブラケット
２０８には一対の空圧シリンダ２０９が設置されている
．各空圧シリンダ２０９のピストンロンドは軸２１０で
互いに連結され、その軸２１０にスプロケット２１１が
回転可能に設けられている。このスプロケット２１１に
は、一端２１３ａをブラケット２０８に他端２１３ｂを
角筒２０２のブラケット２１２に連結したチェーン２１
３が掛け回されている。したがって、一対の空圧シリン
ダ２０９に圧縮空気を導入してピストンロンドを伸出さ
せると角筒２０２などから戒るロボットアーム（Ｚ軸ア
ームとも呼ぶ）の自重をキャンセルすることができる。

第４図に示すように、角筒２０２に回転可能に支持され
ている回転筒２０３の上端には歯車２２１が設けられ、
この歯車２２１は、角筒２０２に固設されたＡ軸回転用
駆動装置２２２の出力歯車２２２ａに噛合している。し
たがって，Ａ軸回転用能動装置２２２により回転筒２０
３はＡ軸回りに回転する． 歯車２２１にはブラケット２２３を介してＢ軸回転用翻
動装置２２４が設置されている。この出力軸に取付けら
れたスプロケット２２４ａにはチェーン２２５が掛け回
され，このチェーン２２５を介して後述するロボットハ
ンド２３０が第１図のＢ軸回りに回動する。チェーン２
２５は，ブラケット２２３に開けられた開口２２３ａと
、歯車２２１に開けられた開口２２１ａを通って下方に
延在している。

第ｌ図に示すように、回転筒２０３の下端には一対の立
壁２３１，２３２が立設され、この立壁２３１，２３２
にダブルトラニオン２３３が軸２３３ａ，２３３ｂによ
り回転可能に支持されている．軸２３３ａ，２３３ｂは
立壁２３１，２３２に設けたベアリング２３４Ａ，２３
４Ｂに支承され、軸２３３ａの先端に歯車２３５が一体
に回転するごとく取付けられている。歯車２３５には、
スプロケット２３７と一体に回転する歯車２３６が噛合
し、スプロケット２３７には前述のチェーン２２５が掛
け回されている。したがって、ダブルトラニオン２３３
はＢ軸回転用翻動装置２２４によりチェーン２２５を介
して軸２３３ａ，２３３ｂ回りに回動する． さらに第１図において、２３８は、一対の立壁２３８ａ
，２３８ｂを有するロボットハンド取付ブラケットであ
り、立壁２３８ａ，２３８ｂはダブルトラニオン２３３
内に挿入され、軸２３９Ａ，２３９Ｂでダブルトラニオ
ン２３３に回転可能に支持されている。軸２３９Ａ，２
３９Ｂは立壁２３８ａ，２３８ｂに装着されたベアリン
グ２４０Ａ，２４０Ｂでそれぞれ支承される。

立壁２３８ｂの内側の面には９０度の角度に切断された
リングギア２４１が固着され、このリングギア２４１に
Ｃ軸回転用駆動装置２４２の出力歯車２４２ａが噛合し
ている。この疑動装置２４２は、その取付面２４２ｂを
ダブルトラニオン２３３の不図示の上板に当接させて螺
着される。したがって、このＣ軸回転用駆動装置２４２
の回転によりブラケット２３８は軸２３９Ａ，２３９Ｂ
回りに回動する。

ブラケット２３８の下面には、ハンド部ＨＡを構或する
クランプ用油圧シリンダ２４３が固設されるとともに、
油圧シリンダ２４３のピストンロンドに取付けた可動把
持板２４４との間でワークを把持する固定把持板２４５
が固着されている。

第６図は、角筒２０２などから或るロボットアームの自
重をキャンセルするＺ軸バランサ装置の空圧回路を示す
。Ｚ軸バランサ装置は上述の空圧シリンダ２０９などか
ら構或され、第６図の空圧回路で一対の空圧シリンダ２
０９の推力を調節することによりＺ軸アームによるワー
ク押圧力を制御するものである． 第６図において、工場に設置されたエア源からエアドラ
イヤ６１とフィルタ６２を介して低圧圧縮空気が増圧用
コンプレッサ６３に供給されて必要な圧力に増圧されエ
アタンク６４に貯えられる。

エアタンク６４はエアレギュレータ６５と電磁開閉弁６
６を介して上述の一対の空圧シリンダ２０９に接続され
ている。またエアタンク６４にはミストセパレータ６７
を介して比例電磁式レギュレータ６８が接続され、この
比例電磁式レギュレータ６８の２次ボートがエアレギュ
レータ６５の制御ポートに接続されている．比例電磁式
レギュレータ６８の２次圧力はその印加電圧に比例する
から、エアレギュレータ６５のＩＩＩ御圧は比例電磁式
レギュレータ６８への印加電年によって制御される。

このように構或された缶組み用直角座標ロボット２０の
動作について説明する。

走行体１３をＸ軸方向に、直角座標ロボット２０をＹ軸
方向に移動してロボットハンド２３０をワークの上方に
位置せしめる。このとき、Ｚ軸バランサ装置の比例電磁
式レギュレータ６８には最大電圧を印加してエアレギュ
レータ６５による制御圧を最大にしておく。これにより
、直角座標ロボット２０のＺ軸アームの自重は空圧シリ
ンダ２０９の推力によりほぼキャセルされ、Ｚ軸移動用
駆動装Ｗ２０４の回転抵抗分によってＺ軸アームは任意
の位置で保持される。この状態でＺ軸移動用駐動装置２
０４によりＺ軸アームを構或する角筒２０２を所定の位
置まで降下させる。さらに、Ａ軸回転用岨動装置２２２
により回転筒２０３を回転させてロボットハンド２３０
のハンド部ＨＡをＡ＃回りの所定の姿勢に制御する。ま
た，Ｂ軸回転用駆動装置２２４によりチェーン２２５を
介してダブルトラニオン２３３を回転させロボットハン
ド２３０のハンド部ＨＡｔＩ：Ｂ軸回りの所定の姿勢に
制御する。さらにまた、Ｃ軸回転用駐動装置２４２によ
りロボットハンド取付けブラケット２３８を回動させて
ロボットハンド２３０のハンド部ＨＡをＣ軸回りの任意
の姿勢に保持する。このように、ロボットハンド２３０
をＡ，Ｂ，Ｃ＠回りに運動させてワークを伸縮シリンダ
２４３の可動把持板２４４と固定把持板２４５間に位置
せしめ、伸縮シリンダ２４３のピストンロッドを進出さ
せてワークを把持する。

その後、Ｚ軸移動用廓動装置２０４により角筒２０２を
上昇させるとともにＸ，Ｙ軸方向に移動させて溶接地点
までワークを搬送する。

溶接地点には予め溶接されるワーク（以下、固定ワーク
と呼ぶ）が置かれており、搬送されてきたワーク（以下
、搬送ワークと呼ぶ）をその固定ワークの溶接位置に位
置決めする．この位置決めは、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ
の６軸についてロボットアーム２３０の位置を制御する
ことで行われる。位置決め終了後、搬送ワークを固定ワ
ークに所望の押圧力で押し付けるため、Ｚ軸バランサ装
置の比例電磁式レギュレータ６８への印加電圧を下げる
．その結果，空圧シリンダ２０９の推力が低下し、Ｚ軸
アームの自重からその推力による上方向の力を差引いた
力が固定ワークに作用する。

これで搬送ワークを固定ワークに溶接する段取りが終了
し、次いで２軸アームである角筒２０２に取付けた溶接
ロボット９０の溶接ガン９１により搬送ワークを固定ワ
ークに溶接する。溶接終了後、比例電磁式レギュレータ
６８に最大電圧を印加して空圧シリンダ２０９への供給
圧力を最大にしてからＺ軸アームを上昇させてワークを
持ち上げ、Ｘ，Ｙ軸方向に直角座標ロボット２０を移動
してワークを所定の箇所まで搬送し、Ｚ軸アームを降下
させて所定の地点にワークを置き、一連の作業が終了す
る。

搬送ワークの固定ワークへの押圧力は、Ｚ軸バランサ装
置の比例電磁式レギュレータ６８の２次圧力を調節する
ことにより任意に設定することができる。また、２軸バ
ランサ装置の空圧シリンダ２０９の推力によりＺ軸アー
ムの自重がキャンセルされるので、Ｚ軸移動用駆動装置
２０４の容量は小さくて済み，コスト低減とコンパクト
化が図れる。

以上の実施例の構成において、Ｃ軸が第１の軸を、Ｂ軸
が第２の軸を、Ａ軸が第３の軸を、回転筒２０２が腕部
を、角筒２０２が固定部を、Ｃ軸回転用駆動装置２４２
が第１の踵動手段を、Ｂ軸回転用駆動装置２２４が第２
の能動手段を、Ａ軸回転用駆動装置２２２が第３の翻動
手段をそれぞれ構或する。

なお、本発明に係るロボットハンドは実施例の構造に何
ら限定されない。また，缶組み用直角座標ロボットに適
用した場合について説明したが、ロボットの形式や用途
も何ら限定されない。

Ｆ．発明の効果 本発明によれば、ダブルトラニオン構造を採用してその
中に第１の軸回転用駈動手段を内設するようにしたので
、３軸回転可能なロボットハンドの小型化が可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を説明するもので、
第１図はロボットハンドを下方から見た分解斜視図、第
２図はロボットハンドの６軸動作を説明する模式図、第
３図は本考案に係るロボットハンドを缶組み用直角座標
ロボット２０に適用した場合の全体構或図、第４図はＺ
軸アームを第３図の■方向の上方から見て一部を分解し
て示す斜視図、第５図はＺ軸アームを第３図の■方向の
上方から見て一部を分解して示す斜視図、第６図はＺ軸
バランサ装置の空圧回路図である。 １０：走行架台　　２０：直角座標ロボット６５：エア
レギュレータ ６８：比例電磁式レギュレータ ９０：溶接ロボット　２０１：ロボット本体２０２：角
筒　　　　　２０３：回転筒２０４　：　Ｚ軸移動用駆
動装ｉｉ　　２０５：ラック２０６：リニアベアリング
ガイドレール２ｏ７：リニアベアリング ２０９：空圧シリンダ　２１０：回転連結軸２１工：ス
プロケット　２ｌ３：チェーン２２２：Ａ軸回転用廓動
装置 ２２４：Ｂ軸回転用駐動装置 ２２５：チェーン　　２３ｏ：ロボットハンド２３１，
２３２：立壁 ２３３：ダブルトラニオン ２３３ａ，．２３３ｂ：Ｂ軸用回転軸 ２３５，２３６：ハウジング ２３７：スプロケット ２３８：ロボットハンド取付け用ブラケット２３９Ａ，
２３９Ｂ：Ｃ軸用回転軸 ２４２：Ｃ軸回転用能動装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　ワークを把持するハンド部を３つの回転軸回りに回転
   可能なロボットハンドにおいて、ハンド部を第１の軸回
   りに回転可能に支承するダブルトラニオンと、 このダブルトラニオンを第１の軸と直交する第２の軸回
   りに回転可能に支承する腕部と、この腕部を第１および
   第２の軸と直交する第３の軸回りに回転可能に支承する
   固定部と、前記ダブルトラニオン内に内設されハンド部
   に伝達する第１の軸回りの回転力を出力する第１の駆動
   手段と、 前記固定部に設置されダブルトラニオンに伝達する第２
   の回転軸回りの回転力を出力する第２の駆動手段と、 前記固定部に設置され前記腕部に伝達する前記第３の回
   転軸回りの回転力を出力する第３の駆動手段とを具備す
   るロボットハンド。