JPH04183584A - ハンド交換方法 - 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］ この発明は、第１及び第２のアームを備え、これら第１
及び第２のアームを第１及び第２の軸回りに夫々回転駆
動する事により、第２のアームの先端に着脱自在に取り
付けられたハンドを所定位置に移動させ、部品の組立作
業を実行する組立システムであって、複数種類のハンド
を交換しながら前記組立作業を実行する組立システムに
おけるハンド交換方法に関する。

［従来の技術］ 一般に、回転系を有する１台のロボットで各種の組立作
業を行なわせる場合、組立作業の種類に応じて複数のハ
ンドを準備しておき、この中から適切な一つを選択して
回転アームの先端に取り付ける様にしている。このため
、ハンドを交換する必要が生じ、従って、ロボットのア
ーム先端にハンドを着脱するためのハンド着脱装置が必
要となる。また、待機中の複数のハンドを予め保持して
おくと共に、現在使用中のハンドを取り外して収納する
ためのラックが必要となり、このラックには、複数のハ
ンドを保持するための凹部が形成されている。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のハンド交換方法においては、第１
１図に示す様に、上述したラックａの各凹部すの開口部
は、ストレート部分Ｃを有して形成されており、一方、
ハンドは回転アームの先端に取り付けられているため、
対応する凹部す内にハンドを入れ込むためのハンドの移
動軌跡は、曲線とならざるを得ないものである。即ち１
回転系を有するロボットでは、一般に、所謂ＦＴＰ制御
を実行しており、このようなＦＴＰ制御を実行する限り
において、設定された２点Ａ、Ｂ間移動における１線移
動は不可能であり、第１１図に実線αで示す様に、移動
軌跡は曲線にならざるをえず、また、その曲線軌跡の曲
率も、負荷や速度によって異なり、その予測は困難であ
る。

この結果、この凹部へのハンドの取り付け・取り外し時
には、ハンドが曲線軌跡を描く事から、第１１図におけ
る符号βで示す部位に接触し、ハンドのスムーズな取り
付け・取り外しが出来ないと共に、接触による摩耗が生
じて、ラック内におけるハンドの正確な位置保持が出来
な（なり、最悪の場合には、ロボットによるハンドの取
り外しが不可能になる問題点が発生している。

ここで、周知のＣＰ副制御用いる事により、回転系を有
するロボットでも直線補間が可能であり、第１１図にお
いて一点鎖線γで示す直線方向に沿ってハンドを移動さ
せることが出来、上述した問題点は回避される事になる
。しかしながら、この様なＣＰ副制御実行するためには
、ＣＰＵの高速・高負荷が必要となり、そのため、ＣＰ
Ｕを含めた電装系のコストの上昇が著しく、新たな問題
点が発生する事となる。

この発明は上述した課題に鑑みてなされたもので、この
発明の主たる目的は、回転系を有するロボットで安価な
ＰＴＰ制御を実行する状態において、ハンドのラックへ
のスムーズな取入れ・取り出しを達成させる事の出来る
ハンド交換方法を提供することである。

［課題を解決するための手段及びその作用］上述した課
題を解決し、その目的を達成するため、この発明に係わ
るハンド交換方法は、第１及び第２のアームを備え、こ
れら第１及び第２のアームを第１及び第２の軸回りに夫
々回転駆動する事により、第２のアームの先端に着脱自
在に取り付けられたハンドを所定位置に移動させ、部品
の組立作業を実行する組立システムであって、複数種類
のハンドを交換しながら前記組立作業を実行する組立シ
ステムにおけるハンド交換方法において、前記第１の軸
と前記第２のアームの先端に取り付けられた前記ハンド
との間の距離を、このハンドをこれから取り外して載置
するラックの被載置部と前記第１の軸との間の距離と同
じ距離になる様に、前記第２のアームを第２の軸回りに
回転駆動する第１の工程と、前記第２の軸を固定する第
２の工程と、前記第１の軸回りに、前記第１のアームを
回転させ、前記第２のアームの先端の前記ハンドを、対
応するラックに取り付ける第３の工程とを具備する事を
特徴としている。

［実施例］ 以下に、この発明に係るハンド交換方法の一実施例を、
スカラ型ロボットに適用した場合につき、添付図面の第
１図乃至第１０Ｄ図を参照して、詳細に説明する。

〈ロボットシステムの説明〉 先ず、第１図を参照して、この一実施例のハンド交換方
法が適用されるロボット（自動組立装置）１２の概略構
成を説明する。

このロボット１２は、図示しない基台上に固定された支
柱１４と、この支柱１４の上端に取り付けられ、支柱１
４の中心軸を第１の回転軸Ａ１として、この第１の回転
軸Ａ１回りに水平面内で回動自在に支持された第１の水
平アーム１６と、この第１の水平アーム１６の先端に取
り付けられ、第１の水平アーム１６の先端を通る垂直軸
線を第２の回転軸Ａ２として、この第２の回転軸Ａ２回
りに水平面内で回動自在に支持された第２の水平アーム
１８と、この第２の水平アーム１８の先端に上下動及び
自身の軸線回りに回動自在に支持され、中空筒体から構
成された垂直アーム２０とから概略構成されている。こ
こで、この垂直アーム２０の下端には、後述するハンド
を着脱自在に支持するハンド着脱装置１０が取り付けら
れているそして、第１の水平アーム１６は、支柱１４内
に配設された第１の駆動モータ２１により、支柱１４の
中心軸からなる第１の回転軸Ａ１を中心として旋回駆動
されるよう設定されている。また、第２の水平アーム１
８は、第１の水平アーム１６の上面略中央部に配設され
た第２の駆動モータ２２により、第１の水平アーム１６
の先端に規定された第２の回転軸Ａ２を中心として旋回
駆動されるように設定されている。一方、垂直アーム２
０は、第２の水平アーム１８の上面基端部上に配設され
た第３及び第４の駆動モータ２４，２６により、上下方
向（Ｚ軸方向）に沿う移動及び自身の中心軸線回りに回
動駆動されるように設定されている。

これら第１乃至第４の駆動モータ２１，２２゜２４．２
６は、支柱１４及び第１の水平アーム１６の内部を挿通
するように配設された接続ライン（図示せず）を介して
、ロボットコントローラ２８に接続され、このロボット
コントローラの制御指令に基づき、ハンド着脱装置１０
に取り付けられたハンド機構３０を所定位置に所定姿勢
（回動位置）で移動するように、夫々回転駆動されるよ
う制御されている。

また、ハンド機構３０は、接続ケーブル３２を介して、
ロボットコントローラ２８及び図示しない空圧機構に接
続され、これらロボットコントローラ２８及び空圧機構
を介して、駆動されるように制御されている。ここで、
この接続ケーブル３２は、支柱１４内を通り、第１の水
平アーム１６の基端部を貫通して、−旦外部に取り出さ
れ、太き（ループするように撓んだ状態で、−旦、第３
及び第４の駆動モータ２４，２６を覆う様に第２の水平
アーム１８の基端部上に配設されたカバ一部材２７に接
続された後、ここから再び外部に取り出され、大きくル
ープする様に撓んだ状態で、垂直アーム２０にこれの上
端から取り込まれ、この中を貫通し、ハンド着脱装置１
０を介して、ハンド機構３０に接続されるように構成さ
れている。

また、上述した図示しない基台上には、ハンド着脱装置
１０のアクセス範囲内に位置した状態で、ハンド交換ス
テーション１３が配設されている。このハンド交換ステ
ーション１３においては、支持ボスト１５を介して、水
平方向に延出する取り付は台１７が固定されており、こ
の取り付は台１７には、複数のハンド機構３０を独立し
た状態で保持するための複数のハンド置台９６が取り付
けられている。このハンド置台９６の構成については、
後に詳細に説明する。

くハンド着脱装Ｎ１０の説明〉 次に、第２図乃至第９図を参照して、ハンド着脱装置１
０の構成を、詳細に説明する。

このハンド着脱装置１０は、ロボット１２の垂直アーム
２０の下端にハンド機構３０を着脱自在に装着するため
の設けられており、第２図に示すように、垂直アーム２
０の先端に固定されたホルダ３４と、このホルダ３４に
係脱自在になされ、ハンド機構３０が下部に固定された
シャンク３６とを基本的に備えている。

ホルダ このホルダ３４は、図示するように、垂直アーム２０の
下端外周に固着される固着部３７と、この固着部３７の
下面にボルト３８を介して取り付けられたシリンダ部４
０と、このシリンダ部４０内において、上下方向に沿っ
て摺動自在に収納されたピストン４２と、シリンダ部４
０の下端面及び下部内周に渡り一体的に嵌合された内筒
４４と、この内筒４４内にボルト４６を介して固定され
たボール支持筒４８と、ピストン４２の下端にボルト５
０を介して固定され、ボール支持筒４８に支持された複
数のポール５２の内側下方部分に下方から係合する外方
テーパ面５４ａを外周に形成された係止部材５４と、ボ
ール支持筒４８とピストン４２との間に介設され、ピス
トン４２を常時上方に付勢するコイルスプリング５６と
から概略構成されている。

ここで、上述したシリンダ部４０は、第３図に取り出し
て示すように、上下が開放された略中空円筒状に形成さ
れたシリンダ本体４０ａと、このシリンダ本体４０ａの
内部空間を上下に分割する仕切壁４０ｂ（第２図に示す
。）と、シリンダ本体４０ａの上端外周に形成された第
１の外方フランジ部４０ｃと、シリンダ本体４０ａの下
端外周に形成された第２の外方フランジ部４０ｄとから
一体的に形成されている。

そして、このシリンダ本体４０ａの仕切壁４０ｂよりも
上方部分には、丁度、中心線に沿って垂直に延出する幅
広のスリット４０ｅが第１の外方フランジ部４０ｃに渡
り形成されている。このようにスリット４０ｅが形成さ
れているため、垂直アーム２０の内部を貫通する接続ケ
ーブル３２は、第２図に示すように、この垂直アーム２
０の下端開口からシリンダ部４０の仕切壁４０ｂより上
方の内部空間に取り出され、ここがら、スリット４０ｅ
を介してシリンダ部４０の外方に取り出され得ることに
なる。

尚、第２図に示すように、接続ケーブル３２は、後述す
るシリンダ室５８に圧縮空気を導入するための第１のエ
アホース３２ａと、ハンド機構３０に圧縮空気を供給す
る９本の第２のエアホース３２ｂ（図面の都合上、１本
のみが描かれている。）と、ハンド機構３０とロボット
コントローラ２８とを電気的に接続するケーブル３２ｃ
とから構成されている。そして、第１のエアホース３２
ａは、第１の接続ボー）６０ａを介して、仕切壁４０ｂ
の中央部に接続され、９本の第２のエアホース３２ｂは
、第２の接続ボー１−６０ｂを夫々介して、第２の外方
フランジ部４０ｄの上面に接続されている。また、ケー
ブル３２ｃは、その先端に接続された第１のコネクタ６
２ａを介して、第２の外方フランジ部４０ｄ上に、ステ
ィ６４を介して取り付けられた中継基板６６に電気的に
接続されている。

一方、上述したシリンダ室５８は、仕切壁４０ｂの下面
と、ピストン４２の上面と、シリンダ本体４０ａの内周
面とで囲まれる空間により規定されている。そして、ピ
ストン４２は、シリンダ本体４０ａの内周面に摺接する
ピストン本体４２ａと、このピストン本体４２ａの下面
中央部において、下方に突出するように設定され、中実
円柱状の突出部４２ｂとから一体的に形成されている。

ここで、このように構成されたピストン４２は、シリン
ダ室５８内に圧縮空気が導入されていない状態において
、コイルスプリング５６の付勢力により図示しないスト
ッパに当接する最上位置に弾性的に保持されている。ま
た、このピストン４２は、このシリンダ室５８内に第１
の接続ボート６０ａを介して圧縮空気が導入されること
により、コイルスプリング５６の付勢力に抗して、下方
に押し下げられ、上述した内筒４４の上端に当接するこ
とにより、最下位置に保持されることになる。　　− また、上述した内筒４４は、シリンダ本体４０ａの下部
の内周面に嵌合するよう設定され、上下が開放された中
空路円筒状の内筒本体４４ａと、この内筒本体４４ａの
上端に形成された内方フランジ部４４ｂと、内筒本体４
４ａの下端に形成され、第２の外方フランジ部４０ｄの
下面に接触する外方フランジ部４４ｃとから一体的に形
成されている。ここで、この外方フランジ部４４ｃの下
面が、着脱面ＰＬの上側を規定するように設定されてい
る。即ち、この外方フランジ部４４ｃの下面よりも下方
部分において、上述したシャンク３６が規定されている
。

そして、上述したボール支持筒４８は、下面が開放され
た筒状に形成されており、詳細には、第４図に取り出し
て示すように、内筒本体４４ａの上部に嵌合するように
設定された中空円筒状の支持筒本体４８ａと、この支持
筒本体４８ａの上面を覆うように形成された天井部４８
ｂとから一体的に形成されている。ここで、この天井部
４８ｂの中心部には、上述したピストン４２の突出部４
２ｂが上下動可能に挿通される挿通孔４８ｃが形成され
ている。また、この支持筒本体４８ａの厚さは、これに
支持されるボール５２の直径よりも短い薄さに設定され
ている。

尚、このボール支持筒４８は、支持筒本体４８ａに厚さ
方向に貫通した状態で、周方向に沿って等間隔に複数の
、この一実施例においては６つのボール支持’ＪＬ　４
８　ｄが周方向に沿って等間隔に形成されている。そし
て、各ボール支持孔４８ｄは、丁度、ボール５２が挿通
されて、この中を移動することが出来るように、ボール
５２の直径よりも僅かに太き（設定された直径を有する
正面円形状に設定されている。即ち、各ボール５２は、
対応するボール支持孔４８ｄから少な（とも−側（内側
及び／又は外側）を突出することになる。

ここで、このボール５２が対応するボール支持孔４８ｄ
から半径方向外方に転げ落ちないように係止するため、
支持筒本体４８ａの外周には、係止スリーブ６８が嵌入
されている。この係止スリーブ６８は、これの下端が、
丁度、各ボール支持孔４８ｄの上端縁から僅かに下方に
延出して係止爪を構成するように位置決めされた上で固
定されている。詳細には、この係止スリーブ６８の下端
には、半径方向外方に向かうにつれて下方に向かうテー
パ面６８ａが形成されており、丁度、このテーパ面６８
ａが対応するボール支持孔４８ｄの上部に延出するよう
に設定されている。このようにして、各ボール５２は、
この係止スリーブ６８のテーパ面６８ａに係止されて、
対応するボール支持孔４８ｄから半径方向外方への脱落
が阻止されるように設定されている。

再び第２図に示すように、上述した係止部材５４は、挿
通孔４８ｃを介してボール支持筒４８の内部空間にまで
突出した突出部４２ｂの下端に固定された略円板状の本
体部分５４ｂと、この本体部分５４ａの下端に形成され
、支持筒本体４８ａの内周面に摺接する外周面を有する
外方フランジ部５４ｃとから構成されている。そして、
この外方フランジ部５４ｃの上端縁と、本体部分５４ｂ
の下端縁との間に、上述した外方テーパ面５４ａが規定
されている。この外方テーパ面５４ａは、下方に向かう
につれてその直径を増すように傾斜付けられている。

また、ボール支持筒４８の支持筒本体４８ａの内周面と
、係止部材５４の本体部分５４ｂの外周面との間の間隙
は、ボール５２が内方に抜は出ないようにするに充分な
大きさに設定されている。

このようにして、これらボール５２はボール支持筒４８
のボール支持孔４８ｄ内において、外方へも内方へも抜
は止めされた状態で支持されることとなる。特に、この
本体部分５４ｂの外周面の直径は、第４図に二点鎖線で
示すように、ボール５２が半径方向内方に偏倚した際に
、ボール５２の半径方向外方端が、ボール支持孔４８ｄ
内に完全に引き込まれるに充分な大きさに設定されてい
る。

尚、この外側テーパ面５４ａは、ピストン４２が最上位
置に持ち上げられた状態において、第４図に一点鎖線で
示すように、対応するボール５２の内側部分に当接し、
これらボール５２を半径方内外方に偏倚させて、各々の
外側部分が支持筒本体４８ａの外周面から外方に突出す
るように設定され、また、ピストン４２が最下位置に押
し下げられた状態において、第４図に二点鎖線で示すよ
うに、対応するボール５２の内側部分との係合を解除さ
れ、これらボール５２の半径方向内方への移動を許容し
、各々の外側部分が支持筒本体４８ａの外周面から突出
しないように設定されている。

即ち、第５図に示すように、ピストン４２が最下位置ま
で下降した状態において、このハンド着脱装置１０にお
ける開放状態が規定されることになる。ここで、このピ
ストン４２の最下位置を検出するために、上述したシリ
ンダ部４０のシリンダ本体４０ａの中程であって、最下
位置にあるピストン本体４２ａの下端を臨む位置に開口
４０ｆが形成されており、この間口４０ｆ内に配設され
た状態で、最下位置確認センサ７０がステイア２を介し
てシリンダ本体４０ａに取り付けられている。尚、この
最下位置確認センサ７０は、最下位置まで下降したピス
トン本体４２ａによりオン動作され、このピストン本体
４２ａが最下位置以外の位置にある場合には、オフ動作
するように設定されている。

一方、第６Ａ図に示すように、シリンダ部４０の第２の
外方フランジ部４０ｄの上面であって、図中、略右半分
の部分には、計９つの接続穴７４ａ〜７４ｉが形成され
ている。ここで、各接続穴７４ａ〜７４ｉは、第２の接
続ボート６０ｂが各々接続されるように設定されている
。即ち、この一実施例においては、上述したように、第
２の接続ボート６０ｂは、９本の第２のエアホース３２
ｂに対応して９個配設されている。ここで、図示の都合
上、第１、第５及び第９の接続穴７４ａ、７４ｅ、７４
ｉに第２の接続ボート６０ｂが接続された状態で描かれ
ている。

ここで、第２図においては、図面の都合上、この断面位
置において第９の接続穴７４ｉが代表して示されるよう
に描かれているが、各接続穴７４ａ〜７４ｉに各々連通
した状態で、第２の外方フランジ部４０ｄの下面には、
ここに開口して連通室７６ａ〜７６ｉが形成されている
。ここで、各連通室７６ａ〜７６；は、対応する接続穴
７４ａ〜７４ｉとの連通位置から半径方向内方に延出し
た状態で細長（形成されている。

一方、各連通室７６ａ〜７６ｉは、シリンダ部４０の第
２の外方フランジ部４０ｄの下面に取り付けられた内筒
４４の外方フランジ部４４ｃにより閉塞されている。そ
して、この外方フランジ部４４ｃには、各連通室７６ａ
〜７６ｉの半径方向内方部分に各々開口した状態で、後
述する接続バイブ９８ａ〜９８ｉが夫々挿入されろ９本
の接続バイブ挿入孔７８ａ〜７８ｉが厚さ方向に貫通し
て形成されている。換言すれば、各連通室７６ａ〜７６
ｉを介して互いに連通される接続穴７４ａ〜７４ｉと接
続バイブ挿入孔７８ａ〜７８ｉとは、半径方向に沿って
互い違いになり、後者の方が前者よりも内方に位置する
ように設定されている。このように構成することにより
、後述するハンドラツクを係止するための係止溝を、着
脱機構１０の全体の外形を太き（することなく、半径方
向内方に偏倚して配設された接続バイブ挿入孔７８ａ〜
７８ｉより半径方向外方に位置するシャンク本体の部分
に形成され得ることとなる。

また、再び第６Ａ図に示すように、上述した中継基板６
６上には、複数の、この一実施例においては、１５本の
接続ビン８０ａ〜８００が起立した状態で固定されてい
る。ここで、各接続ビン８０ａ〜８００は、上述した第
１のコネクタ６２ａが各々接続された状態で取り付けら
れるように設定されている。

尚、この発明の主たる特徴を成す点であるが、これら接
続ビン８０ａ〜８０ｏの配設数である１５本は、後に詳
細に説明するが、このケーブル３２ｃがシリアルインタ
ーフェイスケーブルとして構成され、これを通してロボ
ットコントローラ２８とハンド機構３０との間で通信さ
れるように設定されているからである。換言すれば、従
来は、ロボットコントローラとハンド機構−の間は、パ
ラレルインターフェイスケーブルとしてのケーブルによ
り互いに接続されれるように設定されており、この結果
、同じ条件の下で、接続ピンの配設数は３２本に増加さ
れる状態となる。

しかしながら、この発明においては、シリアルインター
フェイスケーブルを用いているので、接続ビン８０ａ〜
８００の配設数は１５に抑えられることになる。この結
果、中継基板６６の配設エリアは狭くて済み、また、第
１のコネクタ６２ａの配設数も少なくて済み、着脱機構
ｌＯ全全体外形を小型化することが出来ると共に、軽量
化を達成することが出来ることになる。

一方、この中継基板６６上の接続ピン８０ａ〜８０ｏは
、各々、接続ロッド８２ａ〜８２ｏを介して、内筒４４
の外方フランジ部４４ｃの下面に形成された接続ブツシ
ュ８４ａ〜８４ｏまで電気的に接続されている。即ち、
外方フランジ部４４ｃには、各接続ブツシュ８４ａ〜８
４０を収納すべく上下に貫通する透孔４４ｄが形成され
ており、各接続ブツシュ８４ａ〜８４ｏの内部空間が後
述する接続端子が挿入され、電気的に接続される規定さ
れている。

また、各接続ロッド８２　ａ〜８２ｏは、各々に対応し
て第２の外方フランジ部４０ｄにこれを上下に貫通する
ように形成された貢通孔４０ｆを介して、対応する接続
ブツシュ８４ａ〜８４ｏの上部に嵌入して電気的に接続
されており、このようにして、各接続ビン８０ａ〜８０
ｏと接続ブツシュ８４ａ〜８０ｏとは、各々、電気的に
接続されている。

以上の説明により、ハンド着脱装置１０の一方の構成要
素を規定するホルダ３４の説明を終了し、次に、このハ
ンド着脱装置１″の他の構成要素を規定するシャンク３
６について説明する。

シャンク このシャンク３６は、このハンド着脱装置１０を介して
ロボット１２の垂直アーム２０に取り外し自在に取り付
けられる種々のハンド機構に対して共通に構成され、第
２図に示すように、その上面を着脱面ＰＬの下側を規定
するように設定されたシャンク本体８６と、このシャン
ク本体８６の下方にボルト８８を介して固定された連結
筒９０と、この連結筒９０の下面にボルト９２を介して
固定された取付板９４とから主として構成されている。

ここで、このシャンク本体８６は、その中央部に、丁度
、ホルダ３４のボール支持筒４８が緩挿される円形状の
透孔８６ａが形成された円板状の着脱部材８６ｂを備え
ている。そして、この着脱部材８６ｂの上面には、この
透孔８６ａを取り囲・み、この開口周縁から起立した状
態で、円筒状の係止筒部８６ｃが一体的に形成されてい
る。この係止筒部８６ｃの上端には、内方フランジ部８
６ｄが形成され、この内方フランジ部８６ｄの内面には
、上述したボール支持筒４８に支持されたボール５２の
外側上方部分に掛止可能な掛止用内方テーパ面８６ｅが
形成されている。

この掛止用内方テーパ面８６ｅは、上方に向かうにつれ
てその直径を増すように傾斜付けられている。また、内
方フランジ部８６ｄの内周面は、上述した係止スリーブ
６８の外周面に僅かな間隔を有して対向するように設定
されている。

一方、シャンク本体８６の着脱部材８６ｂの外周部の下
面には、全周に渡り所定厚さの立ち下がり部８６ｆが一
体的に形成され、この立ち下がり部８６ｆの外周面には
、ハンド置台（第７図に示す。）９６に係止される係止
溝８６ｇが全周に渡り形成されている。

くハンド置台９６の説明〉 ここで、説明の都合上、シャンク３６の説明を一旦中断
して、ハンド置台９６の構成を説明する。

このハンド置台９６は第１図に示すように、ハンド交換
ステーション１３に取り付は台１７を介して複数個設け
られ、各々同一形状に構成されている。このハンド置台
９６は第７Ａ図に示す様に、各シャンク３６の係止溝８
６ｇに嵌入される厚さを有する板状のラック本体９６ａ
を備え、このラック本体９６ａの前端面には、シャンク
３６を太き（受けるための平面略半円状の凹部９６ｂが
形成されている。また、このラック本体９６ａの両側縁
の下面には、補強用リブ９６ｃが一体的に形成されてお
り、この結果、このハンド置台９６を正面から見ると、
第７Ｂ図に示す様に、両端部分が互いに対向する逆り字
状を呈するよう見えることになる。

換言すれば、この一実施例においては、ハンド置台９６
全体は、係上溝８６ｇに嵌入するに充分な厚さを有して
薄板から形成されているが、一対の補強用リブ９６ｃが
一体的に取り付けられ、その剛性は充分に担保されるよ
う設定されている。

このようにハンド置台９６の剛性が充分に担保されるこ
とにより、このハンド置台９６に掛けられたシャンク３
６はこの下部にハンド機構３０が連結された状態で、そ
の高さ位置、詳細には、シャンク本体８６の上面の高さ
位置を常に一定に保持され得ることとなる。

ここで、上述した略半円状の凹部９６ｂの形状を、第７
Ｃ図を参照して、詳細に説明する。

この凹部９６ｂは、両端縁に形成され、外方に向けた傾
斜面から構成される一対の先端テーパ部９６ｂ１と、こ
れら先端テーバ部９６ｂ、に引き続き連続した状態で内
方に向けて形成された一対の直線導入部９６ｂ２と、こ
れら直線導入部９６ｂ２の終端を結ぶ線分りを直径ｄ１
として形成された円弧面から構成される半円部９６ｂ、
とから形成されている。

ここで、上述した線分りの丁度半分の位置、即ち、円弧
面の中心位置により、半円部９６ｂ、の中心位置Ｄ１が
規定されている。また、直径ｄ。

は、上述した係止溝８６１１．の外径よりも僅かに大き
く設定されている。また、補強用リブ９６ｃの離間距離
ｅ、は、上述した着脱部材８６ｂの外形よりも僅かに大
きく設定されている。

尚、第７Ｃ図から明らかな様に、凹部９６ｂにおける直
線導入部９６ｂ２と半円部９６ｂ、との境界部、即ち、
丁度、線分りが通過するラック本体９６ａの部分には、
ここに嵌入してきたシャンク３６の位置を係止するため
のボールプランジャ９６ｄが設けられている。

次に、第７Ｄ図を参照して、ハンド交換ステーション１
３における複数のハンド置台９６の配設状態、即ち、ロ
ボット１２との相対位置関係について、詳細に説明する
。

尚、以下のハンド置台９６の配設状態の説明においては
、説明の簡略化のために、ハンド交換ステーション１３
には、上述したハンド置台９６の他に、第２のハンド置
台９７が配設されており、合計２台のハンド置台９６，
９７があるという仮定のもとに説明する。ここで、第２
のハンド置台９７の構成自身は、先に説明した（第１の
）ハンド置台９６の構成と全く同一である。

先ず、第７Ｂ図に示す様に、第１及び第２のハンド置台
９６，９７は、ロボット１２の支柱１４の半径方向に沿
って順次配列されており、詳細には、第１のハンド置台
９６の中心点（重心）Ｃ１と、第２のハンド置台９７の
中心点（重心）Ｃ２とは、第１の回転軸Ａ１を通る所定
の半径Ｒ０を共に通過する様に設定されている。

ここで、第１のハンド置台９６の半円状の凹部９６ｂの
中心位置をＤｌとし、第２のハンド置台９７の半円状の
凹部９７ｂの中心位置をＤ２とすると、第１のハンド置
台９６の中心位置Ｄ１は、支柱１４の中心軸、即ち、第
１の回転軸Ａ、を中心として半径Ｒ３の円弧線り、上に
位置する様に、また、第２のハンド置台９７の中心位置
Ｄ２は、第１の回転軸Ａ２を中心として半径Ｒ３の円弧
線Ｌ８上に位置する様に、夫々配設されている。

更に、第１のハンド置台９６の長手方向の中心線β、は
、中心位置り、における円弧線り、の切線となる様に、
また、第２のハンド置台９７の長手方向の中心線β２は
、中心位置Ｄ２における円弧線り、の切線となる様に、
夫々設定されている。換言すれば、第１のハンド置台９
６の凹部９６ｂの開口面は、対応する円弧線Ｌｌ上の中
心位置り、を通る切線（β、）に対して、直交する様に
設定されている。

この様にして、円弧線り、上をこれに沿って移動して（
るシャンク３６は、凹部９６ｂを規定する周面に当接す
ることな（、スムーズに、凹部９６ｂ内に嵌入する事と
なり、シャンク３６の第１のハンド置台９６への出し入
れが円滑に行われる様になる。同様に、円弧線Ｌ２上を
これに沿って移動してくるシャンク３６は、凹部９７ｂ
を規定する周面に当接することな（、スムーズに、凹部
９７ｂ内に嵌入する事となり、シャンク３６の第２のハ
ンド置台９７への出し入れが円滑に行われる様になる。

尚、この一実施例においては、上述した円弧線Ｌ１を規
定する半径Ｒ１と、円弧線Ｌ２を規定する半径Ｒ２とは
、第１の水平アーム１６の回転長さ、即ち、第１の回転
軸Ａ１から第２の回転軸Ａ２までの距離Ｆ１と、第２の
水平アーム１８の回転長さ、即ち、第２の回転軸Ａ２か
ら垂直アーム２０の中心軸までの距離Ｆ２との関係にお
いて、以下の不等式で表される範囲に設定されている。

Ｒ＋　＜Ｒ，≦（Ｆ、＋Ｆａ） く再び、シャンク３６の説明〉 尚、上述した様に構成されたシャンク本体８６において
、第４図に拡大して示すように、内方フランジ部８６ｄ
の上面外周縁には、シャンクホルダ９６に掛止されたシ
ャンク３６に、ホルダ３４が上方から下降して来た際に
、シャンク本体８６の内方フランジ部８６ｄが、内筒４
４の内筒本体４４ａの内周面内に摺接した状態で容易に
嵌入することが出来るように、外方テーバ面８６ｈが全
周に渡り形成されている。換言すれば、このように、シ
ャンク本体８６の内方フランジ部８６ｄの外方テーバ面
８６ｈが、内筒４４の内筒本体４４ａの内周面の下縁に
係合することにより、ホルダ３４とシャンク３６との中
心軸線が多少ずれていたとしても、両者の相対位置が変
化して、互いの中心軸線が正確に整合して、内筒４４内
にシャンク本体８６が確実に嵌入されるようにガイドさ
れることになる。

一方、内方フランジ部８６ｄの上面内周縁には、内筒４
４内にシャンク本体８６が嵌入された後において、更に
ホルダ３４が下降する状態において、今度は、シャンク
本体８６の内方フランジ部８６ｄの内周面が、係止スリ
ーブ６８の外周面に摺接した状態で確実に嵌入すること
が出来るように、挿入用内方テーパ面８６ｉが全周に渡
り形成されている。

ここで、シャンク本体８６の上面には、第６Ｂ図に示す
ように、上述した各接続バイブ挿入孔７８ａ〜７８ｉに
対応した位置に、各々に下方から挿通され得るように上
方に向けて突出した状態で接続バイブ９８ａ〜９８ｉが
配設されている。

そして、ホルダ３４が下降して来て、ホルダ３４とシャ
ンク３６とが互いに結合した状態において、即ち、内筒
４４の外方フランジ部４４ｃの下面とシャンク本体８６
の着脱部材８６ｂの上面とが互いに当接した状態におい
て、各接続バイブ９８ａ〜９８ｉの上端は、対応する接
続バイブ挿入孔７８ａ〜７８ｉを通って、連通室７６ａ
〜７６ｉ内に挿入されるように設定されている。

また、シャンク本体８６の上面には、第６Ｂ図に示すよ
うに、上述した各接続ブツシュ８４ａ〜８４０に対応し
た位置に、各々下方から挿入され得るように上方に向け
て突出した状態で接続端子１００ａ〜１００ｏが配設さ
れている。そして、ホルダ３４が下降して来て、ホルダ
３４とシャンク３６とが互いに結合した状態において、
各接続端子１００ａ〜１００１の上端は、対応する接続
ブツシュ８４ａ〜８４ｉに各々挿入され、電気的に接続
されるように設定されている。

更に、シャンク本体８６の上面には、第６Ｂ図に示すよ
うに、ボルト９２を上方から回動して、連結筒９０に取
付板９４を固着せしめるための４本の透孔１０２ａ〜１
０２ｄが周方向に沿って等間隔に、厚さ方向に貫通した
状態で形成されている。尚、これら透孔１０２ａ〜１０
２ｄは、上述した接続バイブ９８ａ〜９８ｉ及び接続端
子１ｏｔａ〜１００ｏとの競合を避けるために、これら
よりも半径方向外方に偏倚した状態で配設されている。

一方、第６Ｂ図及び第８図に示すように、シャンク本体
８６の内方フランジ部８６ｃの上面には、下方に切れ込
んだ状態で、測定用のスリット１０４が形成されている
。このスリット１０４は、第８図から明かなように、そ
の下端が、丁度、掛止用内方テーパ面８６ｅの下端縁の
直下方で終端するように形成されている。このようにス
リット１０４を形成することにより、実際に、掛止用内
方テーパ面８６ｅを機械加工により形成する際において
、このスリット１０４を通して、加工しているテーパ面
を見通しつつ加工することが出来ることになる。即ち、
このスリット１０４を介して、加工位置を例えば視覚を
利用した検出装置により検出しつつ、掛止用内方テーパ
面８６ｅを形成することが可能となる。

この結果、掛止用内方テーパ面８６ｅは、その形状及び
サイズを正確に規定され、このようにして、第２図に示
すように、正確に位置決めされた状態で、外方テーバ面
５４ａとの間に６個のボール５２を挟持する状態が達成
され、従って、この一実施例によれば、ハンド着脱装置
１０において結合状態が規定された場合に、その着脱面
ＰＬにおいて、ホルダ３４側における内筒４４の外方フ
ランジ部４４ｃの下面と、シャンク３６側におけるシャ
ンク本体８６の上面とは、互いに密着状態となり、ガタ
の無い良好な結合状態が達成されることになる。

尚、第８図に示すように、シャンク８６の連結部材８６
ｂの上面の一部には、シャンク８６とこれに連−結され
るホルダ３４との回転方向の位置決めをするために、回
転位置決め部材１０５が、これの上面から上方に突出し
た状態で形成されており、図示していないが、この回転
位置決め部材１０５に対応する凹部が内筒４４の外方フ
ランジ部４４ｃの底面に形成されている。ここで、この
回転位置決め部材１０５は第６Ｂ図から明かなように、
直方体から構成されており、この直方体の互いに対向す
る一対の面を、回転方向位置を規定するように、周方向
に直交する面として設定し、これら一対の位置規制面の
上端縁には、Ｃカットのテーバ面１０５ａ、１０５ｂが
形成されている。

このように円柱ではな（直方体から回転位置決め部材１
０５を構成することにより、位置決めは面接触により達
成されることになる。この結果、位置決め動作が繰り返
されて、位置規制面が部分的に摩耗（片減り）したとし
ても、面接触で規制しているため、摩耗していない他の
部分が面接触して位置規制の効果を達成することとなり
、このようにして、回転位置決め効果が確実に奏せられ
ることになる。

一方、シャンク３６を構成する連結筒９０は、上下か開
放された円筒状に形成され本体部分９０ａと、この本体
部分９０ａの上端に形成された内方フランジ部９０ｂと
から一体的に形成されている。この連結筒９０内には、
上下一対の回路基板１０６ａ、１０６ｂがスペーサ１０
８を介して内方フランジ部９０ｂの下面に吊持された状
態で配設されている。ここで、上方の回路基板１０６ａ
と上述した各接続端子１００ａ〜１００ｏとは、シャン
ク本体８６の着脱部材８６ｂ及び連結筒９０の内方フラ
ンジ部９０ｂを上下に貫通した状態で配設された接続ロ
ッド１１０ａ〜１１０ｏを各々介して電気的に接続され
ている。尚、上方の回路基板１０６ａと下方の回路基板
１０６ｂとは、図示しない接続基板を介して電気的に接
続されている。

また、この連結筒９０の本体部分９０ａの外周面には、
上述した９本の接続バイブ９８ａ〜９８ｉに夫々対応し
た状態で、９本の接続ポート用接続孔１１２ａ〜１１２
ｉが開口した状態で形成されている。ここで、各接続孔
１１２ａ〜１１２１は、シャンク本体８６の着脱部材８
６ｂ及び連結筒９０の内方フランジ部９０ｂを上下方向
に沿って貫通した状態で配設された連結通路１１４ａ〜
１１４１を介して、接続パイプ９８ａ〜９８ｉと夫々連
通するように接続されている。

そして、上述した９本の接続孔１１２ａ〜１１２１の中
で、第１、第５及び第９の接続ブツシュ７４ａ、７４ｅ
、７４　ｉに対応した接続孔１１２ａ、１１２ｅ、１１
２ｉには、第６０図に示すように、３本の接続ホース１
１５ａ。

１１５ｂ、１１５ｃが夫々接続ボート１１６ａ。

１１６ｂ、１１６ｃを介して接続され、これら３本の接
続ホース１１５ａ〜１１５ｃは、ハンド機構３０にもた
らされている。

ここで、第２図に示すように、上述した上下二対の回路
基板１０６ａ、１０６ｂには、ロボットコントローラ２
８から送られてきたシリアル信号をパラレル信号に、ま
た、ロボットコントローラ２８に送る信号をパラレル信
号からシリアル信号に夫々変換するための回路が構成さ
れており、開回路基板１０６ａ、１０６ｂからの信号は
、第８図に示すように、一端に第２及び第３のコネクタ
６２ｂ、６２ｃが設けられた第１及び第２の接続ライン
群１１８ａ、１１８ｂを夫々介して、ハンド機構３０に
接続されている。

この第１及び第２の接続ライン群１１８ａ。

１１８ｂを連結筒９０から一旦外方に取り圧すために、
第６Ｃ図に示すように、本体部分９０ａを構成する周壁
には、厚さ方向に貫通した状態で一対の開口１２０ａ、
１２０ｂが形成されている。

このように開口１２０ａ、１２０ｂを形成することによ
り、上述した第１及び第２の接続ライン群１１８ａ、１
１８ｂは、これら開口１２０ａ。

１２０ｂを通って、シャンク３６の外方に取り出された
上で、ハンド機構３０に接続されることになる。

一方、上述したボルト９２は全部で４本配設されており
、これら４本のボルト９２を装着するために、上述した
透孔９２ａ〜９２ｄの直下方に位置して夫々に連通した
状態で、連結筒９０の本体部分９０ａの外周面には、４
本の凹部１２２ａ〜１２２ｄが形成されている。ここで
、各凹部１２２ａ〜１２２ｄの高さは、各ボルト９２の
高さよりも僅かに長く設定されている。このように構成
することにより、各ボルト９２は、−旦、側方から対応
する凹部１１２ａ−１１２ｄに収納された後に、対応す
る透孔１０２ａ〜１０２ｄを介して上方から挿通された
図示しないドライバを介して回転され、取付板９４に螺
合し得る状態となり、このようにして、この取付板９４
を連結筒９０に固着せしめることが出来ることになる。

尚、第２図に示すように、シャンク３６の内部空間は、
シャンク本体８６と連結筒９０との間に挟持された状態
で配設された仕切板１２４により上下に隔離された状態
で仕切られている。この仕切板１２４を備えることによ
り、このシャンク３６がホルダ３４から切り離された状
態でハンド置台９６に保持された状態において、即ち、
シャンク３６が外部に露出する状態において、回路基板
１０６ａ、１０６ｂは、依然として閉塞された空間内に
位置することとなり、これら回路基板１０６ａ１０６ｂ
の防塵効果が達成されることになる。

ここで、このように仕切板１２４を備えるように構成さ
れているので、第２図から明かなように、シャンク３６
にホルダ３４が結合された状態′において、ピストン４
２の下部が位置する空間、即ち、仕切板１２４とシャン
ク本体８６とボール支持筒４８とで囲まれる空間の容積
は小さく限定されることになる。そして、後述する着脱
動作に際してピストン４２の下降に伴ない上述した空間
が密閉された状態であると、この密閉空間内にピストン
４２の下部が突出し、この密閉空間内の空気が圧縮され
て、所謂弾性効果を発揮して、ピストン４２の下降動作
に対しての対向力として作用することになる。

しかしながら、この一実施例においては、このようなピ
ストン４２の下降動作に対する無用な対向力の発生を防
止して、ピストン４２の円滑な下降動作を達成するため
、ピストン４２のピストン本体４２ａと係止部材５４の
本体部分５４ｂとを貫通した状態で、連通孔１２６が形
成されている。この連通孔１２６は、上端がボール支持
筒４８の上方に常時位置するピストン本体４２ａの外周
面に開口し、下端が係止部材４の本体部分５４ｂの下面
に開口するように形成されている。

このように連通孔１２６が形成されているので、この一
実施例においては、例え、ピストン４２が上下動しよう
とも、上述した空間は連通孔１２６を介して外部と連通
しているので、この空間内の空気が弾性力を発揮するこ
とはなく、ピストン４２の円滑な下降動作が達成される
ことになる。

また、上述した取付板９４は、第１０Ａ図に示すハンド
機構３０の上板としても機能するように構成されている
。このようにして、この一実施例においては、構成要素
が減じられて、全体の軽量化が図られると共に、Ｚ軸方
向の長さが短く設定され、全体構成の小型化が達成され
ることになる。

尚、このように構成されたハンド着脱機構１０において
、接触部を構成するボール支持筒４８、係止部材５４、
及び、シャンク本体８６は、共に、鋼鉄から形成される
ように設定されているが、残りの構成要素に関しては、
軽量化を目的として全てアルミニウム族に設定されてい
る。ここで、第２図においては、理解を容易にするため
、鋼鉄製部分を２本取りのハツチングで、また、アルミ
ニウム族の部分を１本取りのハツチングで夫々断面形状
を示すように配慮されている。

このように、この一実施例においては、ハンド着脱機構
１０の大部分の構成要素をアルミニウム族としたので、
上述した軽量化は、確実に達成されることとなる。

〈ハンドの例〉 ここで、上述したハンド機構３０は、把持態様に応じて
、種々揃えられるものであり、ロボット１２は任意のハ
ンド機構を装着することが８来るように、上述したよう
に種々の構成を有する複数のハンド機構が保持されたハ
ンド交換ステーション１３が設けられており、対応する
ハンド置台９６に各々支持されている。

このハンド機構３０の一例として、第１０Ａ図及び第１
０Ｂ図に、第１のハンド機構３０Ａを、また、第１０Ｃ
図に、第２のハンド機構３０Ｂの構成を示す。

この第１のハンド機構３０は、基本的には、本願出願人
と同一の出願人による特願昭６３−２０７３５９号に開
示された部品把持用ハンド装置と実質的に同様であるた
め、その詳細な構成の説明を省略するが、互いに同一直
線上にない３点を夫々回動中心とする３本のアーム１２
８ａ〜１２８Ｃと、各アーム１２８ａ〜１２８Ｃの先端
に設けられ、垂直方向に沿って延出するように固定され
、内部を中空とされた固定フィンガ１３０ａ　〜１３０
ｃと、各フィンガ１３０ａ〜１３０Ｃ内に収納され、上
下方向に沿って進退自在になされた可動フィンガ１３２
ａ〜１３２Ｃとを備えている。

そして、各アーム１２８ａ〜１２８Ｃは、対応する駆動
モータＭ１〜Ｍ、に、上述した点を中心として回動駆動
されるように、減速機構１３４ａ〜１３４Ｃを各々介し
て接続されている。ここで、各駆動モータＭ１〜Ｍ、は
、パルスモータから構成されている。即ち、各駆動モー
タＭ１〜Ｍ３には、上述した接続ライン群１１８ａ。

１１８ｂの所定の接続ラインが接続されており、ロボッ
トコントローラ２８からの制御信号に基づき、各々任意
の回動位置まで回動駆動されるように駆動制御されるよ
う設定されている。

一方、各可動フィンガ１３２ａ〜１３２ｃは、対応する
固定フィンガ１３０ａ〜１３０Ｃをシリンダとした場合
のピストンとして機能するように構成され、各固定フィ
ンガ１３０ａ〜１３０Ｃの上端には、上述した３本の接
続ホース１１５ａ〜１１５ｃが各々接続されている。

一方、第２のハンド機構３０Ｂは、基本的には、本願出
願人と同一の出願人による特願平１−２３０４１２号に
開示されたワークＷの把持装置と実質的に同様であるた
め、その詳細な構成の説明を省略するが、この第２のハ
ンド機構３０Ｂは、これの中心部に円筒状の把持本体２
１４を備えており、この把持本体２１４は、上述した取
付板９４の直下方において、複数の連結ロッド２１６を
介して所定距離だけ離間した状態で接続されている。こ
こで、この把持本体２１４の上端には、これから半径方
向に沿って外方に延出する３本の腕部２１８ａ、２１８
ｂ、２１８ｃが、周方向に沿って等間隔に、換言すれば
、１２０度起きに、一体的に形成されている。

一方、把持本体２１４の下部には、３本の腕部２１８ａ
、２１８ｂ、２１°８Ｃの夫々下方に位置して同様に半
径方向外方に延出する上下３対のガイドロッド２２０ａ
、、２２０ａｚ　；　２２０ｂ＋、　２２０　ｂ　＊　
；　２２０　ＣＩ、　２２０　Ｃｔが一体的に接続され
ている。ここで、上下多対のガイドロッド２２０ａ＋　
＋　２２０ａｘ　　；２２０ｔｚ　。

２２０ｂｉ　：　２２０ｃ＋　、２２０ｃｚには、把持
爪２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃが各々摺動自在に支持
されている。即ち、３つの把持爪２２２ａ、２２２ｂ、
２２２ｃが対応する腕部２１８ａ。

２１８ｂ、２１８ｃの下方で、夫々の延出方向に沿って
往復動自在に支持されている。

ここで、この第２のハンド機構３０Ｂは、これら３本の
把持爪２２２　ａ、　２２２　ｂ、　２２２　ｃを互い
に同期した状態で一体的に半径方向に沿って往復駆動さ
せる駆動機構２２４を備えいている。

この駆動機構２２４は、上述した取付板９４の下面に固
定された１台の駆動モータ２２６を備えている。一方、
上述した把持本体２１４の上面には、駆動用の大径の平
歯車２２８が、駆動モータ２２６の駆動軸線と整合した
回転軸線回りに回転自在に軸支されている。そして、駆
動モータ２２６の駆動軸２２６ａは、連結軸２３０を介
して、平歯車２２８に連結されている。このようにして
、この平歯車２２８は、駆動モータ２２６により回転駆
動されることとなる。

一方、各腕部２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃの先端部に
は、従動用の小径の平歯車２３２　ａ。

２３２ｂ、２３２ｃが垂直軸線回りに回転自在に軸支さ
れている。そして、これら３つの従動用の平歯車２３２
ａ、２３２ｂ、２３２ｃと駆動用の平歯車２２８とを互
いに連結するために、１本のエンドレスの歯付きタイミ
ングベルト２３４が歯を内側に向けた状態で配設されて
いる。

ここで、このタイミングベルト２３４が、第１０Ｄ図に
示すように、３方向に沿って放射状に延出する形態を維
持するために、平歯車２２８の外周には、６本の規制ロ
ーラ２３６ａ。

２３６ｂ、２３６ｃ、２３６ｄ、２３６ｅ。

２３６ｆが、把持本体２１４の上面に起立した状態で回
転可能に軸支されている。即ち、これら６本の規制ロー
ラ２３６　ａ、　２３６　ｂ、　２３６　ｃ。

２３６ｄ、２３６ｅ、２３６ｆにより、タイミングベル
ト２３４は、３本の腕部２１８ａ。

２１８ｂ、２１８ｃの基端部に対応する所の、平歯車２
２８の外周面の３箇所の部分に噛み合わず、これら３箇
所以外の外周面において噛み合うことが出来ると共に、
３つの従動用の平歯車２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃの
外周面の外方部分に噛み合うことが出来るようになる。

尚、各従動用の平歯車２３２　ａ、　２３２　ｂ。

２３２Ｃに対応する一対の規制ローラ２３６ａ。

２３６ｂ；２３６ｃ、２３６ｄ；２３６ｅ。

２３６ｆは、第２図に示すように、タイミングベルト２
３４の放射状部分におけるベルトの離間幅Ａが、各放射
状部分において一定になる様な位置に位置決めされてい
る。

このようにして、このタイミングベルト２３４は、駆動
用の平歯車２２８の外周面の一部に噛み合った後、第１
の従動用の平歯車２３２ａの外方の外周面に噛み合い、
再び、駆動用の平歯車２２８の外周面の一部に噛み合っ
た後、第２の従動用の平歯車２３２ｂの外方の外周面に
噛み合い、また再び、駆動用の平歯車２２８の外周面の
一部に噛み合った後、第３の従動用の平歯車２３２Ｃの
外方の外周面に噛み合うようにして、エンドレスに捲回
されることになる。

一方、第１の腕部２１８ａに沿って半径方向外方に延出
しているタイミングベルト２３４の部分と、第１の把持
爪２２２ａとを互いに連結するため、第１の連結部材２
３８ａが両者に渡り形成されており、この第１の連結部
材２３８ａの上下両端は、タイミングベルト２３４と第
１の把持爪２２２ａとに夫々固定されいる。また、同様
に、第２及び第３の把持爪２２２ｂ、２２２ｃは、第２
及び第３の連結部材２３８ｂ、２３８ｃを夫々介して、
タイミングベルト２３４に連結されている。

尚、把持爪２２２　ａ、　２２２　ｂ、　２２２　ｃは
、対応する連結部材２３８ａ、２３８ｂ、２３８ｃによ
りタイミングベルト２３４に連結された状態で、中心部
から同一半径距離の位置に保持されるように設定されて
いる。

このように駆動機構２２４は構成されているので、駆動
モータ２２６が起動することにより、駆動用の工歯車２
２８が回転駆動され、この平歯車２２８の回転力は、タ
イミングベルト２３４を介して３つの把持爪２２２　ａ
、　２２２　ｂ、　２２２　ｃに同様に伝達されること
になる。この結果、３つの把持爪２２２　ａ、　２２２
　ｂ、　２２２　ｃは、互いに同期した状態で、半径方
向に沿って往復移動されることになる。このようにして
、第２のハンド機構３０Ｂによれば、ワークとして径の
異なる円柱物体を順次把持する場合においても、それら
の中心を変えずに把持する事ができることになる。

以上のように構成されたハンド着脱機構１０を介して、
ハンド機構３０（第１及び第２のハンド機構３０Ａ、３
０Ｂを区別する必要がない場合は、代表した状態で、符
号３０を用いる。）の垂直アーム２０への着脱動作を以
下に説明する。

先ず、第２図に示すように、ハンド着脱機構ｌＯが垂直
アーム２０にハンド機構３０を結合した状態は、シリン
ダ室５８内に第１のエアホース３２ａを介して作動圧縮
空気が導入されておらず、コイルスプリング５６の付勢
力によりピストン４２が上方に偏倚される状態により達
成されている。この結合状態において、ピストン４２の
上方への偏倚に応じて係止部材５４の外方テーパ面５４
ａも上方に偏倚され、これに応じて、各ボール５２は半
径方向外方に押し出されることになる。そして、第４図
に一点鎖線で示すように、各ボール５２は対応するボー
ル支持孔４８ｄがら半径方向外方に突出し、シャンク３
６の内方フランジ部８６ｄに形成された掛止用内方テー
パ面８６ｅに当接することになる。

このようにして、この一実施例においては、各ボール５
２が掛止用内方テーパ面８６ｅと外方テーパ面５４ａと
の間で挟持されることにより、シャンク３６のホルダ３
４からの下方への抜けが禁止され、従って、シャンク３
６はホルダ３４に確実に保持、換言すれば、ハンド機構
３０は垂直アーム２０に確実に結合された状態が維持さ
れることになる。

一方、この結合状態からハンド機構３０を解放する場合
には、第１のエアホース３２ａを介して、シリンダ室５
８に作動圧縮空気が導入される。この導入により、第５
図に示すように、ピストン４２はコイルスプリング５６
の付勢力に抗して下方に押し下げられることになる。こ
の結果、第４図に二点鎖線で示すように、外方テーパ面
５４ａは下降して、掛止部材５４の本体部分５４ｂの外
周面が、ボール支持孔４８ｄに対向する位置にもたらさ
れる。

ここで、ハンド機構３０が垂直アーム２０から取り外さ
れる際には、後述するが、このハンド機構３０が接続さ
れたシャンク３６は、対応するハンド置台９６に支持さ
れた状態に設定されている。即ち、シャンク３６はハン
ド置台９６に上下動不能な状態で係止されている。従っ
て、垂直アーム２０の上昇に伴ないハンド着脱機構１０
のホルダ３４が持ち上げられることにより、掛止用内方
テーパ面８６ｅの傾斜に応じて、これらボール５２は半
径方向内方に偏倚され、本体部分５４ｂの外周面に当接
する状態となる。

この結果、ボール５２は完全にボール支持孔４８ｄ内に
隠れることになる。このようにして、最早、ホルダ３４
とシャンク３６とを互いに連結しているボール５２が存
在しな（なるので、ホルダ３４はシャンク３６から上方
に引き上げられること、換言すれば、ハンド機構３０は
垂直アーム２０から解放され、このハンド機構３０を分
離した状態で垂直アーム２０は上昇し得る状態となる。

このようにして、第９図に示すように、垂直アーム２０
が上方に引き上げられることにより、ハンド着脱機構１
０のホルダ３４はシャンク３６から引き離されて、上方
に持ち上げられることになる。即ち、ハンド着脱機構ｌ
Ｏを介して、ハンド３０は垂直アーム２０の下端から取
り外されることになる。

このハンド脱着機構１０における解放動作、即ち、ホル
ダ３４のシャンク３６からの引き上げ動作に際して、シ
ャンク３６とホルダ３４とにおいて実質的に内部に入り
込んでいる部分は、ピストン４２における係止部材２０
ｂの下部及びボール支持筒４８の支持筒本体４８ａのみ
であり、その長さは、第２図において符合ρで示すよう
に極めて短い値に制限されている。

この結果、この一実施例においては、ハンド機構３０を
垂直アーム２０から解放するための２軸方向に沿うスト
ロークは、少な（とも上述した距離２以上であれば良（
、交換時間が短（設定されることになる。

以上詳述したように、この一実施例においては、シャン
ク本体８６の内方フランジ部８６ｄの内周に、掛止用の
内側テーパ面８６ｅを備える形状に設定されている。こ
の結果、従って、この一実施例では、全体的な構成を簡
略化・軽量化することが出来き、動作特性を向上させる
ことが出来ると共に、着脱のための２軸方向に沿う距離
を短く設定出来、着脱の為の時間が短縮化されることに
なり、作業効率が向上することになる。

次に、この発明の特徴をなすハンド機構３０の交換作業
、詳細には、ハンド着脱機構１０を介して垂直アーム２
０の下端に取り付けられた第１のハンド機構３０Ａを、
ハンド交換ステーション１３の第２のハンド置台９７に
待棲・保持しである第２のハンド機構３０Ｂに交換する
交換方法について具体的に説明する。

先ず第１図に示すように、垂直アーム２０の下端にハン
ド着脱機構１０を介して第１のハンド機構３０Ａが連結
された状態において、この第１のハンド機構３０Ａに対
応する図示しない部品に対する所定のビック・アンド・
プレース動作が実行される。そして、この第１のハンド
機構３０Ａでビックすることの出来ない他の部品をビッ
ク・アンド・プレース動作しなければならない場合には
、この第１のハンド機構３０Ａを空の第１の］＼ンド置
台９６に取り外し、他の部品のビック動作に適切な第２
のハンド機構３０Ｂに交換しなければならな（なる。

このようにハンド機構３０を交換する必要が発生した場
合には、ロボットコントローラ２８は、先ず、第２の駆
動モータ２２のみを駆動して、第１の回転軸Ａ、から垂
直アーム２０の中心軸までの距離が、上述した第１の半
径Ｒ３となる様に、第２の水平アーム１８を第１の水平
アーム１６に対して第２の回転軸Ａ２回りに回転駆動す
る。

この後、第２の駆動モータ２２の駆動を停止し、第２の
回転軸Ａ２を固定した状態で、即ち、第２の水平アーム
１８の第１の水平アーム１６に対する角度を固定し、第
１のハンド機構３０Ａが接続されたシャンク３６の中心
が上述した半径Ｒ１の円弧軌跡り、上を移動することが
出来る様に設定した状態で、第１の駆動モータ２１のみ
を駆動して、第１のハンド機構３０Ａが接続されたシャ
ンク３６をハンド交換ステーション１３の空の第１のハ
ンド置台９６に、ハンド着脱機構１０に取り付けられた
状態のシャンク３６を支持させるように、凹部３６ｂの
開口部側から移動させる。この結果、シャンク３６は、
これの係止溝８６ｇにハンド置台９６の凹部９６ｂの両
側を規定するラック本体９６ａの部分が両側から嵌入さ
れた状態で、スムーズに支持されることになる。

そして、第１のハンド置台９６にシャンク３６が完全に
支持された状態で、ロボットコントローラ２８は図示し
ない空圧機構を起動して、第１のエアホース３２ａを介
して、ハンド着脱機構１０のシリンダ室５８内に圧縮空
気を導入する。この結果、上述したように、ハンド着脱
機構１０は解放状態が規定され、ホルダ３４はシャンク
３６から上方に分離可能な状態となる。

この後、ロボットコントローラ２８は、脱着機構の分離
可能状態を、上述した最下位置確認センサ７０のＯＮ動
作により確認した後、第３の駆動モータ２４を起動して
、垂直アーム２０を垂直方向に沿って上方に移動させる
ように駆動する。このようにして、垂直アーム２０の下
端に取り付けられたホルダ３４は、ハンド置台９６に支
持されたシャンク３６から持ち上げられ、着脱面ＰＬを
境に上方に分離されることになる。

この後、垂直アーム２０の上方移動量が上述した分離ス
トロークρに至ったことが検出されると、ロボットコン
トローラ２８は第３の駆動モータ２４の駆動を停止して
、第２の駆動モータ２２のみを起動して、垂直アーム２
０の上下位置を保持しつつ、第１の回転軸Ａ１から垂直
アーム２０の中心軸までの距離が、上述した第２の半径
Ｒ２となる様に、第２の水平アーム１８を第１の水平ア
ーム１６に対して第２の回転軸Ａ２回りに回転駆動する
。

この後、第２の駆動モータ２２の駆動を停止し、第２の
回転軸Ａ２を固定した状態で、即ち、第２の水平アーム
１８の第１の水平アーム１６に対する角度を固定し、ハ
ンド着脱機構１０のホルダ３４の中心が上述した半径Ｒ
２の円弧軌跡Ｌ２上を移動することが出来る様に設定し
た状態で、第１の駆動モータ２１のみを駆動し、この円
弧軌跡Ｌ２上を移動させて、新に取り付けようとする第
２のハンド機構３０Ｂの直上方にもたらし、この時点で
第１の駆動モータ２１を停止する。

尚、このようにハンド着脱機構１０が第２のハンド機構
３０Ｂの直上方に移動する際において、第４の駆動モー
タ２４を起動し、で、その中心軸線回りに回動して、こ
れから連結しようとする第２のハンド機構３０Ｂの回動
位置を自身の回動位置とを正確に整合させることになる
。

この後、第３の駆動モータ２２を起動して、垂直アーム
２０を下降させ、上述したストローク距離ρだけ垂直ア
ーム２０を下降させて、ホルダ３４が、第２のハンド機
構３０Ｂが接続されたシャンク３６の上に載置された時
点で、第３の駆動モータ２２の駆動を停止する。

この後、ロボットコントローラ２８は、上述した空圧機
構の作動を停止して、シリンダ室５８内の圧力を抜く。

この結果、ピストン４２はコイルスプリング５６の付勢
力により持ち上げられ、各ボール５２は係止部材５４の
外方テーパ面５４ａに押されて半径方向外方に偏倚され
、ボール支持筒４８の外周面から半径方向外方に突出す
る。このようにして、第２図に示すように、各ボール５
２は掛止用内方テーバ面８６ａと外方テーパ面５４ａと
の間で挟持され、ホルダ３４とシャンク３６とは互いに
結合される。即ち、ハンド着脱機構１０を介して、第２
のハンド機構３０Ｂは垂直アーム２０の下部に連結され
ることになる。

そして、ロボットコントローラ２８は第２の駆動モータ
２２を停止させた状態で、第１の駆動モータ２２のみを
再び起動して、第２のハンド機構３０Ｂが接続されたシ
ャンク３６を、第２のハンド置台９７の凹部９７ｂから
、第２の半径Ｒ２の円弧軌跡Ｌ２を通って抜は出る−よ
うに水平に開口部側より移動させる。

この結果、垂直アーム２０の下端にハンド着脱機構ｌＯ
を介して連結された第２のハンド機構３０Ｂが、第２の
ハンド置台９７からスムーズに離脱することになり、こ
の様にして、ハンド機構３０の交換作業が終了する。

この様に、この一実施例のハンド交換方法によれば、高
価なＣＰ制御を使用することなく、安価なＰＴＰ制御を
用いた状態で、ハンド置台９６゜９７の端面にシャンク
３６が当接することなく、スムーズ且つ確実に、ハンド
機構３０を交換することが出来る事になる。

この発明は、上述した一実施例の構成に限定されること
な（、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能
である事は言うまでもない。

例えば、上述した一実施例においては、スカラー型のロ
ボット１２を用いてハンド機構３０を交換する様に説明
したが、この発明は、この様な構成に限定されることな
く、円筒座標系のロボットにも同様に適用され得るもの
である。

また、上述した一実施例においては、第２図乃至第６Ｃ
図に示す構成のハンド着脱機構１０を介して、ハンド機
構３０を着脱する様に説明したが、この発明は、この様
な構成に限定されることな（、いかなる構成のハンド着
脱機構１０を用いたハンド交換方法にも適用され得るも
のである。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明に係わるハンド交換方法
は、第１及び第２のアームを備え、これら第１及び第２
のアームを第１及び第２の軸回りに夫々回転駆動する事
により、第２のアームの先端に着脱自在に取り付けられ
たハンドを所定位置に移動させ１部品の組立作業を実行
する組立システムであって、複数種類のハンドを交換し
ながら前記組立作業を実行する組立システムにおけるハ
ンド交換方法において、前記第１の軸と前記第２のアー
ムの先端に取り付けられた前記ハンドとの間の距離を、
このハンドをこれから取り外して載置するラックの被載
置部と前記第１の軸との間の距離と同じ距離になる様に
、前記第２のアームを第２の軸回りに回転駆動する第１
の工程と、前記第２の軸を固定する第２の工程と、前記
第１の軸回りに、前記第１のアームを回転させ、前記第
２のアームの先端の前記ハンドを、対応するラックに取
り付ける第３の工程とを具備する事を特徴としている。

従って、この発明によれば、回転系を有するロボットで
安価なＦＴＰ制御を実行する状態において、ハンドのラ
ックへのスムーズな取入れ・取り出しを達成させる事の
出来るハンド交換方法が提供されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わるハンド着脱機構の一実施例が
適用されるロボットの構成を概略的に示す正面図； 第２図は第１図に示すハンド着脱機構を結合状態で示す
縦断面図； 第３図はシリンダ体を取り出して示す斜視図；第４図は
ボール支持筒を取り出して示す縦断面図： 第５図はハンド着脱機構を、ホルダにおける解放状態が
規定された状態で示す縦断面図；第６Ａ図はハンド着脱
機構を、第２図におけるＡ−Ａ線に沿って切断した状態
で示す横断面図；第６Ｂ図はハンド着脱機構のシャンク
本体の上面構成を示す平面図； 第６Ｃ図はハンド着脱機構を、第２図におけるＢ−Ｂ線
に沿って切断した状態で示す横断面図：第７Ａ図乃至第
７Ｃ図は、ホルダ置台の構成を夫々示す斜視図、正面図
、及び平面図；第７Ｄ図はハンド置台へのシャンクの挿
入状態を説明する図； 第８図はシャンク本体に形成された測定用スリットの形
成状態を示す正面断面図； 第９図はハンド着脱機構を、ホルダがシャンクから完全
に抜き上げられた状態を示す縦断面図；第１０Ａ図及び
第１０Ｂ図は、夫々、この一実施例のロボットに装着さ
れるハンド機構の一例を示す正面図及び底面図； 第１ＯＣ図及び第１０Ｄ図は、夫々この一実施例のロボ
ットに装着されるハンド機構の他の例を示す斜視図及び
平面図：そして、 第１１図は従来のハンド交換方法の問題点を説明する図
である。 図中、Ｍ、〜Ｍ４・・・駆動モータ、ＰＬ・・・着脱面
、１０・・・ハンド着脱機構、１２・・・ロボット、１
３・・・ハンド交換ステーション、１４・・・支柱、１
５・・・支持ポスト、１６・・・第１の水平アーム、１
７・・・取り付は台、１８・・・第２の水平アーム、２
０・・・垂直アーム、２１・・・第１の駆動モータ２２
・・・第２の駆動モータ、２４・・・第３の駆動モータ
、２６・・・第４の駆動モータ、２７・・・カバ一部材
、２８・・・ロボットコントローラ、２８ａ・・・ロボ
ット側インターフェース回路、２８ｂ・・・主制御回路
、３０・・・ハンド機構、３０Ａ・・・第１のハンド機
構（これから取り外されようとするハンド機１）、３０
Ｂ・・・第２のハンド機構（これから取り付けられよう
とするハンド機構）、３２・・・接続ケーブル、３２ａ
・・・第１のエアホース、３２ｂ・・・第２のエアホー
ス、３２ｃ・・・電気コード、３４・・・ホルダ、３６
・・・シャンク、３７・・・固着部、３８・・・ボルト
、４０・・・シリンダ部、４０ａ・・・シリンダ本体、
４０ｂ・・・仕切壁、４０ｃ・・・第１の外方フランジ
部、４０ｄ・・・第２の外方フランジ部、４０ｅ・・・
スリット、４０ｆ・・・貫通孔、４２・・・ピストン、
４２ａ・・・ピストン本体、４．２ｂ・・・突出部、４
４・・・内筒、４４ａ・・・内筒本体、４４ｂ・・・内
方フランジ部、４４ｃ・・・外方フランジ部、４４ｄ・
・・透孔、４６・・・ボルト、４８・・・ボール支持筒
、４８ａ・・・支持筒本体、４８ｂ・・・天井部、４８
ｃ・・・挿通孔、４８ｄ・・・ボール支持孔、５０・・
・ボルト、５２・・・ボール、５４・・・係止部材、５
４ａ・・・外方テーバ面、５４ｂ・・・本体部分、５４
ｃ・・・外方フランジ部、５６・・・コイルスプリング
、５８・・・シリンダ室、６０　ａ　；　６０　ｂ　・
・・接続ボート、６２　ａ　・＝第１のコネクタ、６２
ｂ・・・第２のコネクタ、６２ｃ・・・第３のコネクタ
、６４・・・ステイ、６６・・・中継基板、６８・・・
係止スリーブ、６８ａ・・・テーパ面、７０・・・最下
位置確認センサ、７２・・・ステイ、７４ａ〜７４ｉ・
・・接続穴、７６ａ〜７６ｉ・・・連通室、７８ａ〜７
８ｉ・・・接続パイプ挿入孔、８０ａ〜８０ｏ・・・接
続ピン、８２ａ〜８２０・・・接続ロッド、８４ａ〜８
４ｏ・・・接続ブツシュ、８６・・・シャンク本体、８
６ａ・・・透孔、８６ｂ・・・着脱部材、８６ｃ・・・
係止筒部、８６ｄ・・・内方フランジ部、８６ｅ・・・
掛止用内方テーパ面、８６ｆ・・・立ち下がり部、８６
ｇ・・・係止溝、８６ｈ・・・外方テーバ面、８６ｉ・
・・挿入用内方テーパ面、８８・・・ボルト、９０・・
・連結筒、９０ａ・・・本体部分、９０ｂ・・・内方フ
ランジ部、９２・・・ボルト、９４・・・取付板、９６
・・・ハンド置台、９６ａ・・・ラック本体、９６ｂ・
・・凹部、９６ｂ、・・・開口テーパ部、９６ｂ２・・
・直線導入部、９６ｂ３・・・半円部、９６ｃ・・・補
強用リブ、９６ｄ・・・ボールプランジャ、９８ａ〜９
８ｉ・・・接続パイプ、１００ａ−１００ｏ・・・接続
端子、１０２ａ〜１０２ｄ・・・透孔、１０４・・・測
定用スリット、１０５・・・回転位置決め部材、１０５
ａ；１０５ｂ・・・テーパ面、１０８・・・スペーサ、
１１０ａ〜１１０ｏ−接続ロッド、１１２ａ〜１１２１
・・・接続ボート接続孔、１１４ａ〜１１４　ｉ　・・
一連結通路、１１５　ａ−１１５ｃ−・・接続ホース、
１１６　ａ〜１１６　ｃ−接続ボート、１１８ａ：１１
８ｂ−接続ライン群、１２０ａ；１２０　ｂ　・・・開
口、ｌ　２２　ａ　−１２２ｄ−・・凹部、１２４・・
・仕切板、１２６・・・連通孔である。 特許出願人　　キャノン株式会社 代理人　弁理士　　　大塚康徳（他１名）第３図 ノ′ 第４図 ９６ｂ 第７Ｂ図 第７０図 第８図 第１０Ａ図 第１０８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１及び第２のアームを備え、これら第１及び第２のア
   ームを第１及び第２の軸回りに夫々回転駆動する事によ
   り、第２のアームの先端に着脱自在に取り付けられたハ
   ンドを所定位置に移動させ、部品の組立作業を実行する
   組立システムであつて、複数種類のハンドを交換しなが
   ら前記組立作業を実行する組立システムにおけるハンド
   交換方法において、 前記第１の軸と前記第２のアームの先端に取り付けられ
   た前記ハンドとの間の距離を、このハンドをこれから取
   り外して載置するラックの被載置部と前記第１の軸との
   間の距離と同じ距離になる様に、前記第２のアームを第
   ２の軸回りに回転駆動する第１の工程と、 前記第２の軸を固定する第２の工程と、 前記第１の軸回りに、前記第１のアームを回転させ、前
   記第２のアームの先端の前記ハンドを、対応するラック
   に取り付ける第３の工程とを具備する事を特徴とするハ
   ンド交換方法。