JPH03178794A - 円形物把持用のロボットハンド - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は産業用ロボットのエンドエフェクタを威すロボ
ットハンドに関し、特に、多関節形産業用ロボットの手
首に取付けられて、主に自動車用タイヤを含むドーナツ
形物品、円板形物品（これらをまとめて円形物と言う）
を求心方向に複数の閣み指で把持して搬送し、また、取
付は対象物に当該円形物を装着する等のロボット作業の
遂行を行う円形物把持用のロボットハンドに関する。

〔従来技術〕

円筒形棒材を掴む構造を有したロボットノ＼ンドは既に
種々のものが提供されている。例えば、丸棒ワークを工
作機械のチャック装置に取りつけたり、取外したりする
ロボットハンドは既に本出願により提供されている（例
として、米国特許第４゜５６５、４００号特許等がある
）。然し、丸棒ワークや比較的小径の円筒形棒材はロポ
ッ）／＼アンド２つの指要素を設け、該２つの指要素に
よりワークを直径方向に掴むことにより、確実に掴持て
きる。

他方、比較的大きな径を有し、棒材のように長さのない
被把持物、例えば、自動車用タイヤ等では円形外周をハ
ンドの指で掴む場合に、小径の棒材を渥り込むように掴
持するロボットノ＼ンドの作動方式はそのまま適用でき
ず、円形外周の複数位置からハンド掴持力を作用させた
とき、力の不平衡により被把持物がロボットノ＼ンドか
らずれ落ちる惧れがあると言う問題がある。

〔発明が解決すべき課題〕

しかしながら、上述の専用のタイヤ把持、搬送手段を用
いる方式では、汎用性がないため、特定の車両の組立ラ
インにしか使用できず、故に、割高になる問題がある。

叉、車の自動組立ライン等において車軸にタイヤを取付
ける工程では、車両に独特なタイヤ取付は面の傾き角等
が有るため、タイヤを車軸の取付は部に取りつける１作
業は予想以上に複雑になる問題が有った。

故に、ロボットのハンドで確実かつ簡単に、しかも車輪
径が種々、異なるときにも夫々の車輪径に応じて掴持指
の作用量を調節して掴持可能であれば、汎用の産業用ロ
ボット、特に、６軸等の汎用多関節産業用軸ロボットが
、三次元空間で高動作機能を有することから、この高動
作機能を利用して車軸に車輪の取付けを高精度に遂行し
得る車輪掴持用ロボットハンドの提供が要請される。

また、汎用多関節形ロボットを利用することにより、専
用機の使用に伴う組立ラインの高コストの低減が要請さ
れる。

従って、本発明の主たる目的は、上述の要請に応えるら
れるタイヤ付車輪を掴持して搬送と車軸への取付けが可
能なロボットハンドを提供することにある。

更に、本発明の他の目的は、車の組立ラインの車輪掴持
用ロボットハンドに留まることなく、車輪と同種の円形
物の把持に広く利用できる円形物把持用のロボットハン
ドを提供せんとするものである。

〔解決手段〕

上述の発明目的に鑑みて、本発明は、円形物の外周の複
数位置から中心に向かう掴持力を１つの掴持動作起動用
アクチュエータの作動により、同期的に作動する複数の
掴持指を有し、しかも、汎用の多関節形産業用ロボット
の手首に装着してロボット制御装置の制御に応じて搬送
や被装着物への円形物の調整取付は等を遂行し得るロボ
ットハンドを提供するものである。

すなわち、本発明によれば、産業用ロボットの手首との
結合部を有したハンド基礎部と、前記ハンド基礎部に取
付けられて円形物の把持、解放作用を行う複数個の關み
指と、前記複数の掴み指を作動させる指作動部とを有し
た円形物把持用のロボットハンドにおいて、前記複数の
把持指は各々が前記ハンド基礎部に固定されたガイドと
、該ガイド内を前記ハンド基礎部の中心向きとその逆向
きに摺動して円形物の把持動作と解放動作を行う可動指
要素とを有して構成され、前記指作動部は前記ハンド基
礎部に対して回転自在に設けた回転作動板と、該回転作
動板に一端を枢着し、前記複数の掴み指の各可動指要素
に他端を枢着した複数の結合リンク要素と、前記基礎部
に取付けられて前記回転作動板を回転起動することによ
り、前記複数のリンク要素を同時に把持動作又は解放動
作させる１つのアクチュエータとを有して構成された円
形物把持用のロボットハンドを提供するものである。

〔作用〕

上述の構成によれば、指作動部のアクチュエータの作動
により、複数の把持指を同期的に求心方向にガイドに沿
って摺動させて把持動作を行い、また逆向きに摺動して
開放動作を行うもので、しかも、ハンド基礎部がロボッ
トの手首への結合部を有するから、多関節ロボットの動
作に従って、高精度に円形物の把持、搬送、取付は等の
作業を遂行することができる。以下、本発明を添付図面
に示す実施例に基づき、更に、詳細に説明する。

〔実施例〕

第１Ａ図は、本発明に依る円形物把持用のロボットハン
ドの実施例の平面図、第１Ｂ図は、同ロボットハンドの
アクチュエータを形成するエアーシリンダのハンド基礎
部に対する取付は状態を示す矢視側面図、第２図は第１
図の■−■線による断面図、第３図は、把持物検知装置
を示す部分断面図である。

さて、本発明によるロボットハンドは、汎用の産業用ロ
ボットの手首に結合可能に構成されておりき特に、車の
自動組み立てラインにおいては、汎用の多関節（６軸）
産業用ロボットの手首に結合することにより、車軸のハ
ブ面に車輪を組付ける工程に利用可能に構成されている
。

第１Ａ図、第１Ｂ図図、第２図を参照すると、本発明の
実施例によるロボットハンド１０は、多関節産業用ロボ
ットの手首８　（第２図）に結合され用いられる構造を
有し、基本的な構造要素として、多角形板部材から戒る
ハンド基礎部１２、このハンド基礎部１２に設けられた
手首との結合具１４、上記ハンド基礎部１２の複数位置
、好ましくは、３位置に設けた掴み指１６、これら複数
の閃み指１６を一斉に作動させる指作動部１８とを有し
て構成され、円形物、例えば車輪等を把持対象のワーク
Ｗとしている。

ハンド基礎部１２に設けられた結合具１４はボルトねじ
でハンド基礎部１２のベース板２０に取付けられたブラ
ケット３０、このブラケット３０の外端に設けられた位
置決め板３２を有して形成され、位置決め板３２には位
置決め用突起３４が形成され、この突起３４が手首８の
取付は面に形成された凹所に嵌合することにより、常に
一定の姿勢で本ロボットハンド１０を手首８に取付は得
るようになっている。

ハンド基礎部１２のベース板２０は中央部に比較的大径
の作業開口２２が形成された多角板からなり、同作業開
口２２は例えば、車輪ワークＷを車軸（図示なし〉のハ
ブ面に取付けるとき、車軸と車輪とをボルト締めするト
ルクレンチ工具等を作業部にアクセスさせるために工具
挿入口として設けられているもので、不要の場合には削
除したり、小径孔に形成しても良い。この作業開口２２
の周囲にはリング状の固定台座２４と、この固定台座２
４に取付けられ、ベース板２０から適宜の高さ寸法だけ
隔てて設けられた円形軌道板２６とを有してなり、固定
台座２４と円形軌道板２６とはボルトねじ２８により、
ベース板２０に固定されている。円形軌道板２６は、後
述のように、その外周面２６ａを円形軌道にしている。

また、上記ハンド基礎部１２のベース板２０の３か所に
設けられた閃み指１６は、等間隔でベース板２０の開口
中心と同心円上に配置され、各掴み指１６は上記ベース
板２０の一面、つまり、ワークＷに対向する面と反対の
面上に取付けられた左右一対のガイド４０ａ、４０ｂと
、この左右−対のガイド４０ａ、４０ｂの間に摺動可能
に嵌合された可動指要素４２と、この可動指要素４２の
外端から外側へ突出するように設けられた爪要素４４と
を有している。上記左右一対のガイド４０ａ、４Ｑｂは
、周知のクロスローラ形ガイド部材によって形成するこ
とにより、可動指要素４２の摺動々作を円滑、かつ確実
化させ、延いては同要素４２のワーク閃み作用精度を高
精度化することができる。可動指は図示のように略長方
形の外形を有した摺動部材であり、両側面で一対のガイ
ド４０ａ、４０ｂの間を摺動してハンド基礎部１２のベ
ース板２０における中心向きと、その反対方向に移動し
、中心向きに移動する際に３つの掴み指１６が協動して
ワークの掴み作用を遂行し、外方向きに移動するとき、
掴持したワークＷを解放する作用を行うように戊ってい
る。この可動指要素４２には、図示のようにボルトねじ
等で上記の爪要素４４が取りつけられ、本実施例では、
Ｌ字形にベース板２０の一面側からワークＷに対向した
他面側に折れ曲がり、鉤形風を或している。そして、こ
の鉤形風４４が可動指要素４２の上記掴み動作と解放動
作に応じて、第２図に図示のように車輪のタイヤ等の把
持ワークＷに係合して掴持作用を行い（第２図に破線図
示〉、また、解放位置（第２図に実線図示）へ後退して
ワークを解放し得るように或っている。

上記の３つの閃み指１６の各可動指要素４２の中央位置
には、棒状のリンク５８の一端がピン部材５９を介して
枢着されている。このリンク５８は、上述の指作動部１
８の一要素を戊し、同リンク５８の他端は、指作動部１
８の他の一要素をなす回転作動板６０に同じくピン部材
５０を介して枢着されている。上記回転作動板６０はハ
ンド基礎部１２の円形軌道板２６の円形軌道面２６ａに
沿って回転摺動するように設けられたリング状の部材で
あり、この回転作動板６０の適所には枢動継手５４の前
端側が枢動ピン５６を介して枢動可能に取付けられ、該
枢動継手５４の後端側は、アクチュエータを威すシリン
ダ５０の往復動シリンダ桿５２の先端にねじ係合等の適
宜結合方法で結合されている。シリンダ５０は単一台が
ハンド基礎部１２のベース板２０に搭載され、同シリン
ダ５０の後端側、つまり、シリンダ桿５２が出入する端
部と反対側の端部も継手部材５７を介して枢動可能に取
付けられている。つまり、シリンダ桿５２を有したシリ
ンダ５０、回転作動板６０、リンク５８を基本的要素と
して上記指作動部１８が形成されているのである。この
指作動部１８はシリンダ５０のシリンダ桿５２が突出方
向と後退方向に往復直線路に沿って動作するとき、枢動
継手５４を介して回転作動板６０が両方向に回転摺動を
行い、このとき、同回転作動板６０に枢着されたリンク
５８の変位動作に従って、掴み指１６の掴み動作と解放
動作とを軌道するものである。

なお、第１Ａ図、第３図に図示のように、／＼アンド礎
部１２のベース板２０の適所には、円形把持ワークＷが
閃み指１６により掴持されたときに該円形把持ワークＷ
を検知する把持ワーク検知器７０が取付けられている。

この把持ワーク検知器７０は、ベース板２０のワークＷ
と対面する面からワークＷ方向にばね７４で付勢された
可動検知器７２を有し、その先端がワークＷの検知端７
２ａを威し、他端は検知信号器７６を作動する作動端７
２ｂを威している。検知信号器７６は検知器７２の検知
端７２ａが把持ワークＷに係合、検知したとき、信号を
発する検知器７６ａと、把持ワークＷがロボットハンド
１０のワーク掴持作用起動にも係わらず検知されないと
きに、ワークＷの掴み失敗を検知する検知信号を発する
検知器７６ｂとの１対から形成され、各検知器７６ａと
７６ｂは周知の近接スイッチ、リミットスイッチ等のス
イッチ手段により形成される。そして、これらの検知器
７６ａ、７６ｂから成る検知信号器７６の信号は全て、
図示されていないロボット制御装置へ帰還されることに
より、ロボットの円形物把持作用と解放作用とを制御す
る信号として用いる構成に或っている。

さて、第１Ａ図、第２図を参照して本実施例のロボット
ハンド１０の作用を説明する。

ロボットハンド１０が円形把持物、例えば、タイヤ付き
車輪Ｗ等を把持するときは、先ず、指作動部１８のアク
チュエータを威すシリンダ５０におけるシリンダ桿５２
が作動される。このシリンダ５０の起動は、ロボット、
制御装置（図示なし）からの把持指令信号に応動して生
ずる。シリンダ５０のシリンダ桿５２が作動をすると、
同指作動部１８の回転作動板６０が、円形軌道板２６の
円形軌道面２６ａに沿って回転摺動する。このときに、
円形軌道板２６の回転摺動は勿論、予め、摺動方向が掴
持動作方向、解放動作方向に対応して設定されているこ
とは言うまでもない。円形作動板６０が回転摺動すると
、３つのリンク５８は共に同円形作動板６０に枢着され
ているから、３者は一斉に第１Ａ図の実線位置から破線
位置へ移動変位する。この３つのリンク５８の変位によ
り、掴み指１６の可動指要素４２がガイド４０ａ、４０
ｂに沿って一斉にハンド基礎部１２のベース板２０にお
ける中心向きないし求心向き摺動する。

この可動指要素４２の摺動に従って、同指要素４２の外
端に設けられた鉤爪４４が円形把持物（ワーク）Ｗを閃
む方向に閉動作し、同ワークＷの外周の等間隔な３位置
で３方向から内向きに把持力を作用させて確りと掴み動
作するのである。このようにして、−旦円形把持物Ｗを
掴んでから、ロボット動作に従って、搬送や被装着物、
例えば車軸のハブ面に対する円形把持物Ｗの調整取付け
、取外し等の作業を遂行するのである。このとき、ロボ
ット手首８〈第２図〉を介してロボットの多関節周りの
動作を駆使してロボットハンド１０を三次元空間で自由
に変位移動させ得るから、例えば、車輪を車軸のハブ面
の傾斜角に整合させて取付ける等の種々の調整作業を遂
行することができる。把持した円形把持物Ｗを解放する
ときには、指作動部１８のシリンダ５０のシリンダ桿５
２を逆向きに作動させれば、複数の掴み指１６は一斉に
解放動作を行うことは容易に理解できよう。

以上、本発明を実施例に従って説明したが、実施例の掴
み指１６における下鉤爪４４はタイヤ付き円形ワークＷ
を対象としたもので、個々の円形ワークの外周面の状態
に応じて、爪の形状等は、適宜に設計、変更すれば良い
ことは言うまでもない。また、シリンダ５０は市販のエ
アーシリンダが利用できるが、把持力に応じて、油圧シ
リンダ等を利用しても良い。更に、ハンド基礎部１２の
ベース板２０の形状も掴む対象に施す作業態様に従って
、形状を任意に選定すべきことも言うまでもない。また
指の本数は３に限るものではなく、必要に応じて４指、
５つ指としても回転作動板の回転摺動に応じて一斉作動
させ得ることも言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、比較的大きな径を有した円形物を掴み
対象としたロボットハンドが提供され、円形把持物の外
周の複数位置、特に、３位置から掴み力を一斉に作用さ
せて均一な掴み力により、掴み作動させ得るから、円形
物の搬送、被取付は物に対する取付は等を多関節汎用ロ
ボットの多機能を利用して高精度に遂行することができ
る。

特に、車の自動組み立てラインにおき、タイヤ付き車輪
を確実に把持し、車軸に対する車輪の装着をロボット作
業を利用して精密にかつ、プログラムに従って自動的に
遂行し得るので、信頼性の高いロボット作動形のタイヤ
取付は機を提供できる。このとき、ハンド基礎部のベー
ス板の中央開口を利用してボルト締め作業等の他種の作
業を他のロボットで遂行することも可能であり、汎用ロ
ボットの利用を可能としたから、組み立てラインのコス
トも低減できる有利が得られる。また、指作動部１８は
単一のシリンダのみを利用して複数の指を一斉作動させ
る構造にあるため、′軽量で、高精度、かつ安価なロボ
ットハンドを提供できる効果も有る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、本発明に依る円形物把持用のロボットハン
ドの実施例の平面図、第１．Ｂ図は、同ロボットハンド
のアクチュエータを形成するエアーシリンダのハンド基
礎部に対する取付は状態を示す矢視側面図、第２図は第
１図の■−■線による断面図、第３図は、把持物検知装
置を示す部分断面図。 １０・・・ロボットハンド、１２・・・ハンド基礎部、
１４・・・結合具、１６・・・閃み指、１８・・・指作
動部、２０・・・ベース板、４０ａ、４０ｂ−・・ガイ
ド、４２・・・可動指要素、４４・・・爪、５０・・・
シリンダ、５２・・・シリンダ桿、５８・・・リンク、
６０・・・回転作動板、７０・・・把持ワーク検知器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、産業用ロボットの手首との結合部を有したハンド基
   礎部と、前記ハンド基礎部に取付けられて円形物の把持
   、解放作用を行う複数個の掴み指と、前記複数の掴み指
   を作動させる指作動部とを有した円形物把持用のロボッ
   トハンドにおいて、前記複数の把持指は、各々が前記ハ
   ンド基礎部に固定されたガイドと、該ガイド内を前記ハ
   ンド基礎部の中心向きとその逆向きに摺動して円形物の
   把持動作と解放動作を行う可動指要素とを有して構成さ
   れ、 前記指作動部は、前記ハンド基礎部に対して回転自在に
   設けた回転作動板と、該回転作動板に一端を枢着し、前
   記複数の掴み指の各可動指要素に他端を枢着した複数の
   結合リンク要素と、前記基礎部に取付けられて前記回転
   作動板を回転起動することにより、前記複数のリンク要
   素を同時に把持動作又は解放動作させる１つのアクチュ
   エータとを有して構成されたことを特徴とした円形物把
   持用のロボットハンド。 ２、前記複数の掴み指は、前記ハンド基礎部の中心に対
   してほぼ同心円上に等間隔で３つ設けられ、前記各可動
   指要素の先端はほぼＬ字形の鉤形爪を有して形成されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の円形物把持用の
   ロボットハンド。 ３、前記各可動指要素は、長方形の板部材から成る請求
   項２に記載の円形物把持用のロボットハンド。 ４、前記ハンド基礎部は中央に開口を有した円板部材か
   らなり、該円板部材の開口周囲に固定した円形固定軌道
   要素の周りに、環状に形成された前記回転作動板が回転
   自在に取付けられている請求項１に記載の円形物把持用
   のロボットハンド。 ５、前記ハンド基礎部に固定され、前記複数の把持指に
   よる該円形物の把持動作、解放動作に応動して該円形物
   の検知を行う把持物検知手段が具備されていることを特
   徴とする請求項１に記載の円形物把持用のロボットハン
   ド。