JPH0378235B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 この発明は、マニピユレータを把持ツールに関
し、特に、細い長尺対象物を、その長さ軸方向に
沿つて直角にセンタリングし把持するために、マ
ニピユレータのアームの端に取り付けられる把持
装置に関する。

Ｂ 従来技術 マニピユレータ・アームの端に取付けられる最
近の把持装置は、互いに近接対向し駆動装置の制
御の下で間に配置された対象物を把持するための
把持指を取付けられている。この種のツールまた
は把持指は、長細い対象物を特に端を立てて直立
しているときにつかむために使用する際に、対象
物が指の間に中心づけられ傾かないように対象物
を正確に位置決めする必要がある。すなわち、も
し対象物が傾斜しあるいは中心から外れると、対
象物を穴に挿入するようなことが達成し得なくな
る。

マニピユレータ・アームを位置決めすることの
できる精度はある程度アームの端に支持された重
量に依存する。それゆえ、アームの端に取付けら
れるツールは可能な限り軽くなくてはならない。

ツールはまた把持指に容易に取付可能でなくて
はならず、実行動作のサイクル時間が著しく損わ
れることのないように容易且つ迅速に定位置にロ
ツクするための手段を備えていなくてはならな
い。

現在の高速マニピユレータのさまざまな応用技
術を考慮すると、ツールを、軽く、容易に着脱で
き、定位置にロツクできるようにすることが必要
であるのみならず、より重要なことは、ツールを
取上げるべき対象物を中心決めし、保持している
間にその軸方向の方向を維持することができるよ
うにすることである。

知るところの最も近い従来技術は米国特許第
4105241号である。これには、可撓性の把持ケー
ブルが横切つて延在する開口を規定する把持ケー
ブルが開示されている。これらの把持ケーブル
は、緊張した第１の位置から移動可能であり、互
いに交差するように均一な円周上の間隔でヘツド
の開孔を横切つて延びている。これにより、第１
の位置で把持ケーブルとの係合によりヘツドに関
連して対心的に部品が位置決めされる把持穴が規
定され、その穴が拡大される第２の位置で部品を
取外すことが許容される。そして、ケーブルを、
第１の位置と第２の位置の間で移動するための駆
動手段がヘツド上に取付けられている。

この米国特許は、マニピユレータの指に容易に
且つ迅速に取付可能であり、また指を互いに離隔
させるにつれて長尺の対象物をその長さ軸方向に
間してセンタリングし把持するような軽量ツール
を開示しない。

Ｃ 発明が解決しようとする問題点 この発明の目的は、軽量であり、長尺部材をそ
の長さ軸方向とは交差する方向にセンタリングし
て把持することのできる把持装置を提供すること
にある。

Ｄ 問題点を解決するための手段 要約すると、本発明は、互いに接離可能に駆動
可能なマニピユレータ把持体の個々の指に取付可
能な第１及び第２のクランプ手段を有するツール
から成る。

第１のクランプには、直角方向に延びるように
第１の閉ループ保持バンドが取付けられ、第２の
クランプには、第１の保持バンドと平行に延び少
くとも第１の閉ループ保持バンドと幅だけ離隔さ
れた一対の閉ループ保持バンドが取付けられてい
る。そして第１の閉ループ保持バンドは、その一
対の閉ループ保持バンドの間の隙間に進入または
後退し、これにより、平行に対向する指が互いに
接離するにつれてその３つにバンド内に規定され
る領域に可変な作業空間を形成する。この作業空
間内に垂直に延びる長尺の対象物は、指が互いに
離れるように駆動されるにつれて閉ループ保持バ
ンドによりセンタリングされて把持され、以て、
その長さ方向の軸が作成空間に関して垂直に保持
され、把持腕に関連してセンタリングされる。そ
して、指が近接駆動されるにつれて対象物は解放
される。

本発明の構成はさらに、アーム・ツールの端を
把持体の指に位置決めしロツクするための位置決
め及びロツク回転止め機構を有する。

Ｅ 実施例 第１図は参照すると、7565製造システムの名称
でインターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ社
によつて市販されているいわゆるボツクス・フレ
ーム・タイプのロボツトまたはマニピユレータ１
０が図示されている。そこに図示されているアー
ム・ツールの端部を除くロボツトの他の部分は、
制御システムも含めて、当業者に知られている。
本発明のアーム・センタリング及び把持ツールの
端部はこのマニピユレータに限定されるものでは
ないが、対象物を把持するために対向する指をも
つタイプの把持装置をもつほとんどのロボツトに
適用可能である。

マニピユレータ１０は、オーバーヘツド・キヤ
リツジ・アセンブリ１２をもつテーブル１１を有
する。アセンブリ１２は、テーブル１１上の作業
空間全体に亘つてＸ，Ｙ及びＺ方向に移動するた
めのアーム１３を支持する。

アーム１３はその下端に、腕機構１４を支持す
る。腕機構１４は把持体１５に取付けられ、この
把持体１５により、ツールは把持しマニピユレー
タすることができる。アーム１３の自由度３及び
腕機構１４のさまざまな自由度により把持体１５
を、さまざまな作業を実行するために必要に応じ
て制御手段により移動し配向することができる。

把持体１５は、アーム１３のさまざまな動作ユ
ニツトに油圧線１８を介して接続された油圧源１
７を制御するコンピユータ１６によつて制御され
る。

さまざまなスイツチ及びセンサを動作させるた
めの電力は、制御コンピユータ１６から電線１９
を介して分配される。マニピユレータ１０内の把
持体１５中、及び他の箇所のさまざまなセンサか
らのフイードバツクは、ケーブル２０を介してコ
ンピユータ１６に分配される。

第２図は、把持体１５の詳細な構造を示す斜視
図である。把持体１５は、第１図の腕機構１４か
らのシヤフト２１によつて支持され、プレート２
２，２３及び対向する一対の指２４，２５によつ
て与えられるフレーム構造を有する。そして、そ
れぞれの指２４，２５は、フレームから分節平行
リンク２６によつて吊下げられている。リンク２
６はは、指２４，２６が移動する間にそれぞれを
平行状態に保つように取付けられている。

リンク２６は、そのフレーム内に配置された油
圧モータ２７によつて操作あるいは制御され、油
圧モータ２７はラツク２８を変位させて、リンク
２６に接続された一対のセクタ・ギヤを駆動す
る。油圧モータ２７は油圧力源１７を介してコン
ピユータ１６によつて制御される。指２４，２５
は、その対向面を互いに平行状態に維持しつつ互
いに接離移動するように操作可能である。アーム
末端ツールであるクランプ３１及び３２はそれぞ
れ、把持体１５の指２４，２５に接続されてい
る。第３図に示すように、クランプ３１及び３２
は各々、Ｌ字形のフランジ３５，３６をもつ対向
する平坦面３３，３４を有し、それらのフランジ
は、その後面から左右の側端に沿つて垂直方向に
延びている。Ｌ字形のフランジ３５，３６の水平
部分３５Ａ，３６Ａは、指２４の幅に等しい距離
で互いに対向する。各Ｌ字形のフランジ３５，３
６は各クランプ３１，３２の対向する側端に沿つ
て溝を形成し、以てクランプは、個々の指２４，
２５に摺接嵌合することができる。クランプ３
１，３２は、クランプ３１，３２の平坦面の背面
に配置されたスプリング負荷ボール止め具３８に
より取付けられ定位置にロツクされる。ボール３
８は、クランプが取付けられる指２４中の孔また
は切欠き部分と協働する。この孔４２はボール３
８を受け入れ、位置決めし、アーム・ツールの端
部をさらに操作するために個々のクランプ３１，
３２を定位置に保持する。

第３図に示すように、左端のクランプ３１は、
その全面３３から延び、最外方部である内向角部
４６で終端する一対の閉ループ保持バンド４４，
４５を有する。この一対の閉ループ保持バンド４
４，４５は、クランプの左右の側端から平行な平
面内で延びている。一対の保持バンド４４，４５
はその平行面において少くともそのバンドの幅Ｗ
だけ互いに離隔されている。第４図に示すよう
に、一対のバンド４４，４５は、内向角度４６間
の外側端間で接続することができる（第４図）。
２つのバンド４４，４５間のこの接続４７は、一
対の保持バンド４４，４５の各バンドの外方チツ
プの内向角部４６と同じ内向角を有している。こ
の角度は、把持すべき細い部材が適合する角部ま
たは溝を与えるように、約90°である。第３図及
び第４図に示すように、把持体の他方の指に取付
けられた他方のクランプ３２からは単一の閉ルー
プ保持バンド４８が延出する。この閉ループ保持
バンド４８は、対向クランプ３２の面の左右の側
端から直角方向に延出し、これによつて、そのバ
ンドは、前記一対のバンド４４，４５間の間隙に
適合する。この単一の閉ループ保持バンド４８
は、前記一対の保持バンド４４，４５と同様にほ
ぼ90°の内向角をもつ。この隅または角４９は、
一対の保持バンド４４，４５が横切る水平平坦領
域内にある。保持バンド４８は、クランプ３２の
前面３４の方を向く左右の部分をもつ。この右方
の部分は、クランプ３２の前面３４から出発し側
方の角まで延びる第１の直線セグメント８０と、
角８５から外方の角４９まで延びるセグメント８
１をもつ。左方の部分はクランプ３２の前面３４
から延出する第１の直線セグメント８２をもつ。
第２の直線セグメント８３は角８６から外方の角
４９まで延びる。

保持バンド４４，４５の各々は、ほぼ90°の横
方向の角部５２ａ，５２ｂ，５２ｃ及び５２ｄを
もち、各角部は内向きであつて実質的に五角形状
である保持バンド内の対向する角部を形成する。

これらの横方向の角部５２ａ，５２ｂ，５２ｃ
及び５２ｄは、ループ４４，４５の各側部を２つ
の直線セグメントに分割する。ループ４４の右側
の直線セグメント７０，７１は、クランプ３１の
表面３３から角５２ａへと、角５２ａから外方の
角４６へと、それぞれ延びている。ループ４４の
直線セグメント７２，７３は、クランプ３１の表
面３３から角５２ｂへと、角５２ｂから外方の角
３６へと、それぞれ延びている。同様に、ループ
４５の右側の直線セグメント７４，７５は、クラ
ンプ３１の表面３３から角５２ｃへと、角５２ｃ
から外方の角５２ｃへと、それぞれ延びている。
ループ４５の左側の直線セグメント７６，７７
は、クランプ３１の表面３３から角５２ｄへと、
角５２ｄから外方の角４６へと、それぞれ延びて
いる。

第４図に示すコネクタ４７は、一対の閉ループ
保持バンド４４，４５によつて加えられる対向把
持力に対向して単一の閉ループ保持バンド４８に
よつて加えられる把持圧力が、把持される部分に
屈曲または損傷をひき起こすに十分である適用例
に使用される。尚、接続部４７の幅は、単一の閉
ループ保持バンド４８が接続部４７の内向角また
は溝にある把持すべきピンに押しつけられるよう
に、そのピンの直径に対して十分小さくなくては
ならないことを理解されたい。保持バンド４８
は、クランプ３２の前面の方へ向く左右の部分を
有する。その右側の部分は、クランプ３２の前面
から出発し側方の角８５へ延びる。直線セグメン
ト８１は角８５から外方の角４９へ延びる。その
左側の部分はクランプ３２の前面３４から横方向
の角８６へ延びる前方直線セグメント８２を有す
る。第２の直線セグメント８３は、側方向の角８
６から外方の角４９へ延びる。

第４図において、単一のバンド４８が一対のバ
ンド４４及び４５の間に介在して存在していると
き単一のバンド４８と、バンド対４４，４５の間
には共通のスペースまたは領域６０が存在してい
ることが見てとれる。この領域６０は単一のバン
ド４８の外方端の内向きの角４９と、バンド４４
及び４５の接続部４７と、バンド４４及び４５の
直線セグメントによつて規定される。この領域
は、一対のバンド４４，４５と単一のバンド４８
が接離するにつれて変化する。単一のバンド４８
とバンド対４４，４５が近接移動し単一のバンド
４８がバンド対４４，４５の間の領域にさらに入
り込むと、共通の領域は拡大される。同様に、マ
ニピユレータ指、すなわち単一のバンド４８と一
対のバンド４４，４５が互いに遠ざかるにつれ、
共通の領域は縮小される。

第７図は、アーム・ツールが最大限に開いた状
態を示す。この開口位置では、保持バンド対４
４，４５の一部と、交差点を越えて延びる単一の
保持バンドとによつて規定される正方形領域６０
が存在する。第４図において最もよく見てとれる
ように、この正方形領域６０は、保持バンド対４
４，４５と単一の保持バンド４８が互いに離れて
ゆくにつれて縮小され、第５図に示すように、こ
の領域は小さい把持領域にまで縮減される。一対
の保持バンド４４，４５の平行なバンドの間の接
続部は、単一のバンドと一対のバンドが互いに離
れてゆくとき単一の保持バンド４８の外方の内向
角と交差することが理解されよう。こうして、例
えばピンなどのような直立する細い部分をもつ部
品は、保持バンド４４，４５と、単一の保持バン
ド４８とによつて規定される正方形領域６０内に
位置決めされ一対の保持バンドと単一の保持バン
ドがマニピユレータによつて互いに離隔される
と、センタリングされ把持されることになる。指
が大きい正方形を規定する開口位置から開口位置
に移動されるにつれて、一対のバンド４４，４５
と単一のバンド４８は、対象物を包囲する範囲を
狭め、最終的に対象物がロボツトの把持体に加え
られた圧力により角４６，４９によつて把持され
定位置に保持される。尚、このアーム・ツールの
必要な動作は、通常の把持体によつて行なわれる
把持動作とは逆であることに注意されたい。ま
た、保持バンド４４，４５の先端の角度は90°で
あるとして示されているが、把持すべき部品のサ
イズに応じて他の角度にしてもよい。

Ｆ 発明の効果 以上説明したように、この発明によれば、細い
部材を正確に位置決めして把持することのできる
マニピユレータ用の把持装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構成を適用することのでき
るマニピユレータの斜視図、第２図は、本発明の
把持体の、内部機構を一部示す斜視図、第３図
は、本発明の把持体の分解斜視図、第４図は、保
持バンドの係合状態の斜視図、第５図は、保持バ
ンドの係合状態の平面図、第６図は、保持バンド
の係合状態の側面図、第７図は、保持バンドが最
大限に近接した状態の平面図である。 １５……把持体、２４，２５……指、３１，３
２……クランプ、４４，４５，４８……保持バン
ド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 互いにほぼ平行に対向し、接離するよう
   に移動可能とした一対の指と、 (b) 上記一連の指を、ほぼ平行の状態を保つたま
   まで互いに近接または離隔するように駆動する
   ための駆動手段と、 (c) 上記一方の指に取付けられた第１のクランプ
   と、 (d) 上記他方の指に取付けられた第２のクランプ
   と、 (e) 上記第１のクランプに取付けられ、該第１の
   クランプから予定の平面内でほぼ垂直に延びる
   第１の閉ループ保持バンドと、 (f) 上記第２のクランプに、上記第１の閉ループ
   保持バンドの幅よりも広い隙間を規定するよう
   に取付けられ、上記一対の指の近接移動により
   上記第１の閉ループ保持バンドが該隙間で移動
   できるように延びる一対の第２の閉ループ保持
   バンドとを具備し、 (g) 上記第１の閉ループ保持バンドの先端の内側
   と、上記一対の第２の閉ループ保持バンドの先
   端の内側は、その両方側間に物品を保持し得る
   ような形状である。 把持装置。