JPH03111190A

JPH03111190A - ロボットハンド

Info

Publication number: JPH03111190A
Application number: JP24773689A
Authority: JP
Inventors: Narikazu Nakajima; 成和中島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-09-21
Filing date: 1989-09-21
Publication date: 1991-05-10
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JP2805093B2

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】本発明ロボットハンドを以下の項目に従って詳細に説明
する。

Ａ　産業上の利用分野Ｂ４発明の概要Ｃ従来技術とその問題点り１問題点を解決するための手段Ｅ　実施例［第１図乃至第３図］ａ６構成り　作用Ｆ　発明の効果（Ａ、産業上の利用分野）本発明は新規なロボットハンドに関する。詳しくは、複
数のツールを交換を要することなく必要に応して選択使
用することかてき、しかも、単一の駆動源にて実現する
ことかてき、かつ、ツールの選択のための空間か小さく
て済む新規なロボットハンドを提供しようとするもので
ある。

（Ｂ、発明の概要）本発明ロボットハンドは、複数のツール取付部を有しロ
ボットの加工先端に取り付けられるロボットハンドであ
って、単一のモータによって回転される第１のギヤに複
数の第２のギヤを噛合させ、各第２のギヤの回転軸と同
軸な回転軸を有し第２のギヤと共に回転される円筒部に
軸方向へ摺動可能に挿通されると共に円筒部と一体的に
回転されるボールスプラインを設け、各ボールスプライ
ンを各別にその軸方向へ摺動させる摺動機構を設け、上
記各ボールスプラインの端部をツール取付部とし、これ
によって、各ボールスプラインのツール取付部に各別に
ツールを取り付けておけば、単一のモータと摺動機構と
によって複数のツールを交換作業を要することなく選択
使用することかてぎ、しかも、使用するツールの選択に
際して回転動作を要しないため、ツール選択のための空
間か小さくて済む。

（Ｃ，従来技術とその問題点）近年、各種電気関連機器はその軽量化・小型化の要求が
高まり、その生産設備もそれにつれて小型化が迫られ、
そのためにその加工精度も更に高精度化が要求されてき
ている。また、コンシューマ−向けの電子関連機器では
個性化が進み、そのために多品種小量生産が行なわれ生
産設備の柔軟性も合わせて要求されている。

かかる状況からその生産設備としてロボットを使用した
生産設備ラインが設定されることが多くなり、高精度加
工の為、比較的コンパクトなロボットとして水平多関節
ロボットが垂直多関節ロボットと同様に使用されるよう
になった。

一方、水平多関節ロボットの構造は人間の腕の構成とほ
ぼ類似して設計されていてその使い勝手は良いものの、
ツールを水平面内の所望の位置に位置決めする精度は関
節軸部分での精度のみによって決まる訳ではなく、その
水平面内における位置によっても異なって来る。これは
２つの関節が−様な精度をもっていても、水平面のデカ
ルト座標系に変換された場合にそのデカルト座標系での
一様性が保てないことに起因し、このことによりその繰
り退し精度が木質的に高くならず、組立加工精度が要求
される部分には使い勝手が良いからといって一概に水平
多関節ロボットを使用する訳にはいかない。

そこで近年では直交座標系のロボットを精密加工工程に
使用するようになり、相当の精度を確保することかでき
るようになってきた。しかし直交型ロボットでは水平多
関節ロボット程の移動速度を得ることが出来ず、ツール
を接続する部分に水平多関節ロボットにおけるような単
体のヘッド（単一のツールを装着するようにしたヘッド
）を使用すると、ひとつのロボットて複数の作業を行な
わせる場合等にはツール交換を頻繁に行なわなけれはな
らず、かつ通常、交換用のツールは作業領域の端に配置
されることが多いため、低移動速度とあいまってツール
交換だけのために長い時間を消費し、タクトタイムを極
端に長くしてしまうことになる。

また、水平多関節ロボットに設置し回転によってツール
交換する方法（特開昭６１−１００３９１号）も提案さ
れているか、このような方法によると、螺子締め器等の
棒長なツールによって構成されるような物では特に交換
時におけるツール群の回転に大ぎな容積を必要とし、作
業空間の狭い直交型ロボットては稼働範囲を更に狭める
こととなり、近い助手を悪いものとすることになる。ま
た、この構造てはデバッグやティーチング等のために作
業者がヘッド部に頭を近付けて作業している時等には危
険であり、また、作業者に恐怖心を与える事となってい
た。

だからと言りて、上記のような棒長なツールを単一で直
交型ロボットに使用し、単一の作業工程のみを行なうロ
ボットとした生産ラインでは、そのスルーブツトにｍ犬
な影響を及ぼすことになり、折角のロボットへの投資も
その投資効果が充分得られなくなるという問題かある。

（Ｄ、問題点を解決するための手段）本発明ロボットハンドは、上記した問題点を解決するた
めに、複数のツール取付部を有しロボットの加工先端に
取り付けられるロボットハンドであって、単一のモータ
によって回転される第１のギヤに複数の第２のギヤを噛
合させ、各第２のギヤの回転軸と同軸な回転軸を有し第
２のギヤと共に回転される円筒部に軸方向へ摺動可能に
挿通されると共に円筒部と一体的に回転されるボールス
プラインを設け、各ボールスプラインを各別にその軸方
向へ摺動させる摺動機構を設け、上記各ボールスプライ
ンの端部をツール取付部としたものである。

従りて、本発明ロボットハンドによれば、各ボールスプ
ラインのツール取付部に各別にツールを取り付けておく
ことによって、単一のモータと摺動機構とによって複数
のツールを交換作業を行なうことなく選択して使用する
ことができ、直交型ロボットに使用してタイトタイムを
大幅に短縮することが可能となる。また、ツール選択の
ためにツール群を回転させる必要がないのでツール選択
のための空間が小さくて済み、作業者に対するい。

（Ｅ　実施例）［第１図乃至第３図］以下に、本発明ロボットハンドの詳細を図示した実施例
１に従って説明する。

（ａ　構成）２は筐体であり、図示しない取付機構によって図示しな
いロボットの加工先端、例えば、直交型ロボットのＸ　
Ｙ　１３動部に取り付けられるようになっている。

３はモータであり、上記筺体２の上部中央に固定されて
いる。このモータ３としては、例えば、ＤＣサーボモー
タが使用される。

４は駆動軸であり、筺体２の下部中央に軸受５．５、・
・・によって回転自在に支持されている。

６は減速装置であり、該減速装置６を介して上記モータ
の出力ｌｌｌ１１３ａと駆動１ｊｌ　４とか連結されて
いる。

７は上記駆動軸４の中央より稍下方に固定された第１の
ギヤである。

８は略半円板状をしたトゲ（農具）であり、その半径は
第１のギヤ７の半径より稍大きく形成され、第１のギヤ
７の上面にその中心が第１のギヤ７の中心と一致した状
態で固定されている。従って、該ドグ８の外周縁部は第
１のギヤ７の外周縁より突出した状態とされている。

９は筐体２内の側方に寄った位置に設けられたフォトイ
ンタラプタ方式のセンサであり、その検出部９ａが上記
トゲ８の移動軌跡上に配置され、このセンサ９によって
トゲ８の位置が検出されるようになっている。

１０Ｈ，１０２、１０３、１０４は筺体２の底部のうち
平面で見て上記駆動軸４を囲んだ位置に軸受１１．１１
、・・・によって回転自在に支持された円筒部である。

尚、上記４つの円筒部１０．．１０２．１０３、ｊＯ４
及びこれらに関する構成は全て同様であるので、図面中
てはそれぞれ「×１」、「Ｘ２」、「ｘ３Ｊ、ｒｘ、、
Ｊ　という、にうＩ；＝添字を付して区別するが、以下
の構成の説明ては、添字を付さない番号で代表して説明
する。

１２は上記円筒部１０の上端部に固定された第２のギヤ
であり、その回転軸は円筒部１０の回転軸と同軸とされ
、かつ、上記第１のギヤ７と噛合されている。

１３は第２のギヤ１２の直く下側に重ねられて円筒部１
０に固定された第３のギヤであり、その回転軸は第２の
ギヤ１２及び円筒部１０の回転軸と同刺ｌであり、また
、その歯数及びピッチは第２のギヤ１２と同しで、歯の
位置か第２のギヤ１２のそれと僅かにずれた状態とされ
ている。そして、このような第３のギヤ１３も上記第１
のギヤ７と噛合されている。

１４は円筒部１０の下半部に形成された大径部内に嵌合
かつ固定されたボス体であり、該ボス体１４の中心には
孔１５が貫設されており、かつ、紐孔１５の内周面には
軸方向に延びる複数のキー溝１６．１６、・・・が形成
されている。

１７はボールスプラインであり、円筒部１０を貫通ずる
ように配置され、その外周面に形成されたキー溝１８．
１８、・・・が上記ボス体１４に形成されたキー溝１６
．１６、・・・と摺動自在に係合している。これによっ
て、ボールスプライン１７は円筒部１０に対して軸方向
に摺動自在であるが、回転は円筒部１０と一体的に為さ
れるようにされる。尚、ボールスプライン１７の回転軸
は円筒部１０、第２、第３のギヤ１２．１３の回転軸と
同軸とされている。

ボールスプライン１７の中心にはエアー通孔１９が貫設
されている。

２０はボールスプライン１７の上端にボールスプライン
１７に対して回転可能なポースジヨイント２１を介して
接続されたエアーホースであり、端がボールスプライン
１７のエアー通孔１９と連通され、他端が図示しないエ
アーコントロール部と接続されている。

そして、このようなボールスプライン１７の下端部２２
かツール取付部とされる。そして、このツール取付部２
２に取りイ」りられたツールは必要に応してエアーホー
ス２０、エアー通孔１９を通して送られて来るエアーに
よって駆動される。また、このエアー通孔はこれを介し
て減圧吸引してツールのツール取付部２２へのチャック
（真空チャック）用に使用することもできる。

２３は筺体２内の上下方向における中央部で周縁寄りの
位置に固定されたエアーシリンダであり、軸方向が上下
方向に延び、そのピストン２４は下方へ突出している。

２５はピストン２４の下端部に設けられた連結部であり
、その外周面に環状の係合溝２５ａか形成されている。

２６は連結板であり、ボス部２７に形成され軸受２８を
備えた支持孔２７ａに上記ボールスプライン１７の上端
部が回転自在に支持されている。

ボールスプライン１７の上端部は他の部分より小径にさ
れ、上向きの段部２９が形成され、上端部の上半分が螺
溝が形成された螺軸部３０とされ、２この螺軸部３０と段部２９との間の部分３１が上記軸受
２８に支持されている。３２はボールスプライン１７の
螺軸部３０に螺合された止めナツトであり、該止めナツ
ト３２の下端が軸受２８のインナーレースに当接してい
る。このようにして、ボールスプライン１７の上端部が
連結板２６に回転自在に支持されている。

連結板２６の側縁にはＵ字状の係合切欠３３が形成され
、該係合切欠３３が上記連結部２５の係合溝２５ａと係
合されている。このようにして、ボールスプライン１７
の上端部が連結板２６を介してエアーシリンダ２３のピ
ストン２４と連結される。

尚、３４は筺体２の底部の円筒部１０が設けらていない
部分に設けられたツール取付部であり、ここ３４には回
転を要しないツールが取り付けられる。

（ｂ、作用）しかして、上記ロボットハンド１にあってはモータ３か
回転すると、該回転は、減速装置６、駆動軸４、第１の
ギヤ７を介して全ての第２のギヤ１２＋、＋２２、＋２
３．１２４及び第３のギヤ＋３１．１３２．１３３．１
３４か回転され、従って、全ての円筒部＋０１．１０２
．１０３．１０４が回転され、依って、全てのボールス
プライン１７１，１７２．１７３．１７４か回転される
。これによって、ホールスフライン１７１、＋７．、＋
７３．１７４の下端部であるツール取イｑ部２１＋　、
２２２．２２３．２２ａ　に取り付けられた図示しない
ツールか回転され、その姿勢が制御される。

そして、使用するツールか取り付けられたボールスプラ
イン１７が連結されたエアーシリンダ２３が駆動され当
該ボールスプライン１７か下降されて該ボールスプライ
ン１７に取着されたツールか作業位置に達する。

しかして、４つのボールスプライン１７のうち使用を要
するツールが取着されたボールスプライン１７を×Ｙ軸
上で位置決めし、モータ３を回転させて該ツールの姿勢
を整え、エアーシリンダ２３を駆動して当該ホールスプ
ライン１７を下降させるたりで、所望のツールを選択し
て使用することがてきる。尚、複数のツールを同時に使
用することも可能なことは勿論である。

従って、ツールの選択を迅速に行なうことができ、タク
トタイムを短縮することができる。

しかも、ツールの選択のために、取り付けられているツ
ール群を回転する必要かなく、ツール選択のためのスペ
ースが小さくて済むたけでなく、作業者への危険も無い
。

更に、モータ３は一個で済むため、低コストな装置とす
ることができる。

また、駆動軸４に固定された第２のギヤ７と円筒部１０
との結合は歯の位置を僅かにすらされた２つのギヤ１２
．１３を介して行なうため、バックラッシュを取り除く
ことかでき、ツールの姿勢制御を精確に行なうことがで
きる。

（Ｆ　発明の効果）以上に記載したところから明らかなとおり、本発明ロボ
ットハンドは、複数のツール取イ」部を有し、ロボット
の加工先端に取り（ｌりられるロボットハン［・てあっ
て、モータと、該モータの駆動軸により回転される第１
のギヤと、第１のギヤに噛合するように配置された複数
の第２のギヤと、各軍２のギヤの回転６１＋と各別に同
軸とされた回転軸を有し第２のギヤの回転に伴なって回
転される複数の円筒部と、上記各円筒部の中心に軸方向
へ摺動可能に各別に挿通されると共に円筒部と一体的に
回転される複数のボールスプラインと、上記各ボールス
プラインを各別にその軸方向へ摺動させる摺動機構とか
ら構成され、上記各ボールスプラインの端部かツール取
イ」部とされたことを特徴とする。

従って、本発明ロボットハンドによれば、各ボールスプ
ラインのツール取付部に各別にツールを取りイ］けてお
くことによって、単一のモータと摺動機構とによって複
数のツールを交換作業を行なうことなく選択して使用す
ることかでき、直交　６型ロボットに使用してタクトタイムを大幅に短縮するこ
とが可能となる。また、ツール選択のためにツール群を
回転させる必要がないのでツール選択のための空間が小
さくて済み、作業者に対する危険が少なく、作業者に恐
怖感を与えることもない。

尚、上記実施例て示した具体的な構造は、本発明の具体
化に当たってのほんの一例にすぎず、これらによって本
発明の技術的範囲が限定的に解釈されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明ロボットハンドの実施の一例を示すもので
、第１図は斜視図、第２図は縦断面図、第３図は第２図
のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。符号の説明１・・・ロポッ］・ハント、　　３・・・モータ、４・
・・駆動軸、６　・・減速装置、７　・１２　・１３　・　７２２３　・・第１のギヤ、　　１０・第２のギヤ、・・第３のギヤ、・・ボールスプライン、・・ツール取付部、・エアーシリンダ円筒部、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数のツール取付部を有し、ロボットの加工先端
に取り付けられるロボットハンドであって、モータと、該モータの駆動軸により回転される第１のギヤと、第１のギヤに噛合するように配置された複数の第２のギ
ヤと、各第２のギヤの回転軸と各別に同軸とされた回転軸を有
し第２のギヤの回転に伴なって回転される複数の円筒部
と、上記各円筒部の中心に軸方向へ摺動可能に各別に挿通さ
れると共に円筒部と一体的に回転される複数のボールス
プラインと、上記各ボールスプラインを各別にその軸方向へ摺動させ
る摺動機構とから構成され、上記各ボールスプラインの端部がツール取付部とされたことを特徴とするロボットハンド
（２）減速装置を介してモータの駆動力を第１のギヤに
伝達するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のロボットハンド
（３）回転軸が第２のギヤの回転軸と同軸となるように
第２のギヤと平行に設けられると共に、ギヤ歯が第２の
ギヤのギヤ歯に対して回転軸回りにずれた状態で配置さ
れた第３のギヤを円筒部に設け、第１のギヤと第２のギ
ヤとの間の噛み合いにおけるバックラッシュの発生を防
止するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項又は第２項記載のロボットハンド
（４）摺動機構にエアーシリンダを用いたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載のロ
ボットハンド