JPH04322993A - 対象物取扱装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は対象物取扱装置に関し
、さらに詳細にいえば、外力に応じて相対位置が変化す
る２つの部材のうち、一方の部材側において対象物の回
転、把持等を行なうものであって、例えば、産業用ロボ
ットのロボット・アーム等に装着された状態でワーク、
ツール等の対象物を支持し、対象物を所望の位置、姿勢
に制御すべく取扱うための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、対象物の回転、把持等を行な
うための対象物取扱装置として、外力に応じて相対位置
が１方向にのみ変化する２つの部材を含む構成のものが
提供されており、特殊な用途に適用される場合には、外
力に応じて相対位置が２方向に変化する２つの部材を含
む構成のものが提供されている。例えば、産業用ロボッ
トによりワーク、ツール等の対象物を支持して位置、姿
勢等を制御するためにロボット・アームの先端部にロボ
ット・ハンドが装着されている。

【０００３】そして、ロボット・ハンドの構成として、
（Ｉ）ロボット・アームに一体的に支持される基部部材
に対して、対象物を支持する先部部材が一体的に強固に
連結された構成のものおよび（ＩＩ）基部部材に対して
先部部材をフローティング支持させた構成のものが提案
されている。（ＩＩ）の構成のロボット・ハンドのフロ
ーティング支持機構としては、基部部材の所定位置に比
較的大径の複数の透孔を形成し、先部部材の所定位置に
透孔と対応して突設された比較的小径の突軸を有し、各
軸を対応する透孔に貫通させるとともに、軸の透孔から
突出した部分にコイルバネを設けて各軸を付勢する構成
が採用される。

【０００４】したがって、（Ｉ）の構成のロボット・ハ
ンドは産業用ロボットの各軸を制御することにより得ら
れた位置、姿勢に基づいて対象物の取扱いを正確に達成
できる用途に適用され、高精度の対象物取扱いを達成で
きる。（ＩＩ）の構成のロボット・ハンドは、他の装置
、他の対象物等の影響を受けて産業用ロボットの各軸の
制御が著しく複雑化する場合、産業用ロボットの各軸を
制御してもロボット・ハンドの追従性が十分ではない場
合等に適用され、フローティング支持機構によりロボッ
ト・ハンドの位置、姿勢の自由度をある程度持たせ、こ
の自由度により産業用ロボットの各軸の制御の簡素化、
ロボット・ハンドの追従性向上を達成できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】（ＩＩ）の構成のロボ
ット・ハンドは、フローティング支持機構が突軸および
コイルバネを必須の構成要素としているとともに、自由
度を増大させようとすれば突軸の長大化が必須であるか
ら、ロボット・ハンド全体としての薄形化に限界があり
、狭い空間内における作業が要求される用途には全く適
用できないという不都合がある。そして、２方向の自由
度を持たせようとすれば構成が一層複雑化するのみなら
ず、著しく大型化することになる。したがって、３方向
以上の自由度を持たせることは実際上、不可能である。

【０００６】また、無負荷時のロボット・ハンドの姿勢
が透孔、突軸の加工精度および複数のコイルバネの弾性
力等により定まるのであるとともに、多数製造されるロ
ボット・ハンド間における姿勢のばらつきを可能な限り
少なくしなければならないのであるから、各部品の精度
のみならず加工精度をも高めなければならず、ロボット
・ハンドのコストアップを招いてしまうという不都合も
ある。

【０００７】さらに、フローティング支持が必要な用途
と不必要な用途とに対応させて（ＩＩ）の構成のロボッ
ト・ハンド、（Ｉ）の構成のロボット・ハンドを選択す
るのであるから、これら用途が混在している場合には予
め準備しておくべきロボット・ハンドの数が多くなって
しまうという不都合もある。以上にはフローティング支
持機構を含むロボット・ハンドについてのみ説明したが
、ロボット・ハンド以外の対象物取扱装置においてもフ
ローティング支持機構を含む場合には同様の不都合が生
じる。

【０００８】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、構成の簡素化および全体としての薄形化
を簡単に達成できる新規な対象物取扱装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項１の対象物取扱装置は、先部部材と駆動源
に連結される基部部材とを含み、先部部材、基部部材の
一方が平板状に形成されているとともに、他方の部材の
平面形状よりも大きい内部空間を有し、一方の部材が内
部空間に位置する他方の部材に対して複数の弾性部材を
介して連結されている。

【００１０】請求項２の対象物取扱装置は、弾性部材に
よる弾性支持状態を解消すべく一方の部材を他方の部材
と係合させる係合部材をさらに含んでいる。

【００１１】

【作用】請求項１の対象物取扱装置であれば、駆動源に
連結される基部部材に対して先部部材が複数の弾性部材
を介して連結されることにより何れか一方の部材が平板
状の他方の部材の内部空間に位置する状態で弾性支持さ
れる。したがって、無負荷時には複数の弾性部材の弾性
力がバランスする状態で基部部材と先部部材との相対位
置が定まり、外部から負荷が与えられた場合には負荷と
複数の弾性部材の弾性力がバランスする状態で基部部材
と先部部材との相対位置が定まる。この結果、基部部材
の位置、姿勢を変更しなくても、外部から与えられる負
荷の有無、負荷の程度に応じて先部部材がスムーズに移
動し、先部部材が外部から与えられる負荷に適合する状
態になる。

【００１２】また、基部部材と先部部材とを単に複数の
弾性部材で連結しているだけであるから、弾性部材に許
容される自由度の全ての方向について先部部材を移動さ
せることができ、フローティング支持機構の自由度を著
しく高めることができるとともに構成の簡素化を達成で
きる。さらに、一方の部材が平板状の他方の部材の内部
空間に位置するのであるから全体としての薄形化を簡単
に達成できる。

【００１３】請求項２の対象物取扱装置であれば、係合
部材により一方の部材と他方の部材とを係合させること
ができ、この状態において弾性部材による弾性支持状態
を解消できるので、フローティング支持機構を含まない
対象物取扱装置として機能させることができる。したが
って、弾性支持が必須である対象物取扱装置および弾性
支持が不要である対象物取扱装置が必要な場合であって
も、これら対象物取扱装置を予め準備しておく必要がな
くなる。

【００１４】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図１はこの発明の対象物取扱装置の一実施例
としてのプレスブレーキ用平板材料取扱ロボット・ハン
ド（以下、ＰＢ用ロボット・ハンドと略称する）を示す
概略斜視図であり、プレスブレーキ用平板材料取扱ロボ
ットのロボット・アームに連結された基部部材１と、基
部部材１の平面形状よりも大きい内部空間２ａを有する
平板状の先部部材２と、基部部材１と先部部材２とをそ
れぞれ対象位置において連結する４本のコイルバネ３と
、基部部材１に対する先部部材２の弾性支持を解消する
ための複数のシリンダ装置２ｂとを有している。尚、先
部部材２の所定位置にはプレスブレーキ用平板材料を吸
着保持するための複数の吸着パッド２ｃが配置されてい
る。

【００１５】図２は図１の構成のＰＢ用ロボット・ハン
ドが装着されたプレスブレーキ用平板材料取扱ロボット
（以下、ＰＢ用ロボットと略称する）とプレスブレーキ
とを含むプレスブレーキ・システムの構成を概略的に示
す斜視図であり、上型４１、下型４２および図示しない
バックゲージ等を有するプレスブレーキ４の正面および
側面の何れとも正対しない所定位置にＰＢ用ロボット５
が配置されているとともに、プレスブレーキ４の正面と
正対する所定位置に複数枚の平板材料６１を積重状態で
支持する材料支持部６が配置されている。

【００１６】ＰＢ用ロボット５は、図３に詳細を示すよ
うに、所定長さの基台５１上を往復動する往復動アーム
５２と、往復動アーム５２の先端部に設けられた第１回
転軸５３により往復動アーム５２の先部と直交する平面
内において回動される第１アーム５４と、第１回動アー
ム５４の先端部に設けられた第２回転軸５５により第１
回動アーム５４の先部と直交する平面内において回動さ
れる第２回動アーム５６と、第２回動アーム５６の先端
部に設けられた第３回転軸５７により第２回動アーム５
６の先部と平行な平面内において回動される第３回動ア
ーム５８と、第３回動アーム５８の先端部に設けられた
第４回転軸５９により第３回動アーム５８の先部と平行
な平面内において回動されるＰＢ用ロボット・ハンド６
０とを有している。尚、このＰＢ用ロボット・ハンド６
０の構成は図１に示すとおりである。

【００１７】上記構成のプレスブレーキ・システムの作
用は次のとおりである。ＰＢ用ロボット５の各軸を制御
することにより、材料支持部６に積重されている複数枚
の平板材料のうち最上位の平板材料にＰＢ用ロボット・
ハンド６０の吸着パッド２ｃを接触させ、吸着パッド２
ｃにより平板材料を吸着保持する。尚、この場合には、
比較的重量が大きい平板材料を把持する必要があるので
、シリンダ装置２ｂを動作させて基部部材１に対する先
部部材２の弾性保持を解消し、ＰＢ用ロボット５により
平板材料の位置、姿勢を高精度に制御できる状態にして
おく。

【００１８】次いで、ＰＢ用ロボットの各軸を制御する
ことにより最上位の平板材料を持ち上げ、プレスブレー
キ４の上型４１と下型４２との間に挿入して端縁をバッ
クゲージに押圧することによりプレスブレーキ４に対す
る位置決めを達成する（図４参照）。位置決めが達成さ
れた後は、平板材料が上型４１と下型４２とにより挟圧
されるタイミングに合せてシリンダ装置２ｂの動作を停
止させることにより先部部材２が基部部材１に対して弾
性支持される状態にする。即ち、ＰＢ用ロボット５に対
して平板材料が弾性支持される状態にする。そして、プ
レスブレーキ４により端縁部が折り曲げられる平板材料
の動作にほぼ追従するようにＰＢ用ロボット５の各軸を
制御する。この場合において、平板材料のうち、ＰＢ用
ロボット・ハンド６０により吸着保持されている部分の
移動速度はプレスブレーキ４の動作速度、即ち、上型４
１の移動速度と比較して著しく大きいのであるからＰＢ
用ロボット５の各軸の制御のみによりＰＢ用ロボット・
ハンド６０を高精度に平板材料に追従されることが殆ど
不可能である。しかし、ＰＢ用ロボット・ハンド６０は
、先部部材２が基部部材１に対して弾性支持された状態
であるからＰＢ用ロボット・ハンド６０が平板材料の移
動を阻害するという不都合を解消し、先部部材２と共に
吸着パッド２ｃを平板材料に追従させて（図５参照）、
腰折れ、２番曲げ等の発生を確実に防止して平板材料の
高精度の折り曲げを達成できる。また、平板材料の厚み
に起因する折り曲げ前後における位置ずれにも先部部材
２を高精度に追従させることができ、この面からも高精
度の折り曲げを達成できる。

【００１９】そして、折り曲げが完了し、ＰＢ用ロボッ
ト・ハンド６０が平板材料に完全に追従した時点におい
てシリンダ装置２ｂを動作させることにより基部部材１
に対する先部部材２の弾性支持を解除する。その後、プ
レスブレーキ４の上型４１と下型４２を離して平板材料
を解放し、ＰＢ用ロボット５の各軸を制御することによ
り平板材料を所望位置まで搬出する。

【００２０】以下、上記一連の作業を反復することによ
り平板材料の所望箇所を所望回数だけ折り曲げることが
できる。但し、プレスブレーキ４に対する平板材料の位
置決めを行なうに当って、シリンダ装置２ｂの動作を停
止させておき、ＰＢ用ロボット・ハンド６０を予め定め
た所定方向（例えば、バックゲージのみに向かう方向、
バックゲージおよびサイドゲージに向かう方向等）に移
動させることにより、先部部材２の自由な運動により平
板材料の該当する端縁をバックゲージのみまたはバック
ゲージおよびサイドゲージに当接させて平板材料の位置
決めを達成し（図６または図７参照）、その後、平板材
料の吸着保持を一時的に中断してから再び吸着保持を行
なうようにしてもよい。

【００２１】また、以上の説明から明らかなように、Ｐ
Ｂ用ロボット・ハンド６０が全体として著しく薄形にで
きるのであるから、平板材料のうち、折り曲げに伴なっ
てプレスブレーキ４に接近する側の面をＰＢ用ロボット
・ハンド６０により吸着保持した状態での折り曲げを達
成できることになり、一方向への折り曲げとこの折り曲
げ位置に近接する箇所における逆方向への折り曲げ（以
下、Ｚ曲げと称する。）を行なう場合等における平板材
料の持ち替えを行なう必要がなくなるので全体としてタ
クトタイムを著しく向上できる。

【００２２】

【実施例２】図８はこの発明の対象物取扱装置の他の実
施例としての金型みがき用ロボット・ハンドを示す概略
斜視図であり、金型みがき用ロボットのロボット・アー
ムに連結された平板状の基部部材１と、みがきツールを
保持する平板状の先部部材２と、基部部材１と先部部材
２と、両部材をそれぞれ対象位置において連結する４本
のコイルバネ３と、基部部材１に対する先部部材２の弾
性支持を解消するための複数のシリンダ装置２ｂとを有
している。そして、平板状の基部部材１が先部部材２の
平面形状よりも大きい内部空間を有し、コイルバネ３に
より内部空間内に先部部材２を弾性支持している。尚、
先部部材２の中央部にはみがきツール２ｄが装着されて
いる。

【００２３】図９から図１２は金型みがき作業を説明す
る概略図である。図９は平坦面をみがく状態を示す図で
あり、コイルバネ３の弾性力が平衡した状態でみがきツ
ール２ｄが支持されており、平坦面の良好なみがきを達
成できる。図１０から図１２は平坦面の途中に存在する
突出部をみがく状態を示す図であり、平坦面から突出部
に移行すれば、突出部によりみがきツール２ｄに与えら
れる反力を加味した状態でコイルバネ３の弾性力が平衡
するようにみがきツール２ｄの位置および姿勢が変更さ
れ、みがきツール２ｄが突出部のみがき対象面に適合す
るのであるから、金型みがきロボットによる位置、姿勢
制御が不要となり、しかも良好なみがきを達成できる。

【００２４】以上の説明から明らかなように、金型みが
きロボット・ハンドに適用する場合には、先部部材２を
常時弾性支持させておけばよいのであるから、シリンダ
装置２ｂを省略できる。尚、この発明は上記の実施例に
限定されるものではなく、例えば、コイルバネ３を３本
または５本以上にすることが可能であるほか、コイルバ
ネ３に替えて板バネで支持されたバランス・シリンダ装
置を採用することが可能であり、さらに産業用ロボット
のロボット・ハンドに限定されるものではなく、外力に
応じて相対位値が変化する２つの部材のうち、一方の部
材側において対象物の回転、把持等を行なうものに広く
適用可能であるほか、この発明の要旨を変更しない範囲
内において種々の設計変更を施すことが可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、基部部
材と先部部材とを単に複数の弾性部材で連結しているだ
けであるから、弾性部材に許容される自由度の全ての方
向について先部部材を移動させることができ、フローテ
ィング支持機構の自由度を著しく高めることができると
ともに構成の簡素化を達成でき、さらに、一方の部材が
平板状の他方の部材の内部空間に位置するのであるから
全体としての薄形化を簡単に達成できるという特有の効
果を奏する。

【００２６】請求項２の発明は、フローティング支持機
構が機能する状態とフローティング支持機構が機能しな
い状態とを簡単に選択することができ、これらの状態に
対応する対象物取扱装置が必要な場合であっても、対象
物取扱装置の交換が不要になり、作業性を向上できると
ともに、予め準備しておく対象物取扱装置の種類をも低
減できるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の対象物取扱装置の一実施例としての
プレスブレーキ用平板材料取扱ロボット・ハンドを示す
概略斜視図である。

【図２】図１の構成のＰＢ用ロボット・ハンドが装着さ
れたプレスブレーキ用平板材料取扱ロボットとプレスブ
レーキとを含むプレスブレーキ・システムの構成を概略
的に示す斜視図である。

【図３】プレスブレーキ用平板材料取扱ロボットの構成
を示す概略斜視図である。

【図４】平板材料の位置決め時の状態を示す概略図であ
る。

【図５】平板材料の折り曲げ時における追従状態を示す
概略図である。

【図６】バックゲージのみによる平板材料の位置決め時
の状態を示す概略図である。

【図７】バックゲージおよびサイドゲージによる平板材
料の位置決め時の状態を示す概略図である。

【図８】この発明の対象物取扱装置の他の実施例として
の金型みがき用ロボット・ハンドを示す概略斜視図であ
る。

【図９】平坦面をみがく状態を示す概略図である。

【図１０】平坦面の途中に存在する突出部をみがく状態
を示す図である。

【図１１】平坦面の途中に存在する突出部をみがく状態
を示す図である。

【図１２】平坦面の途中に存在する突出部をみがく状態
を示す図である。

【符号の説明】

１　　基部部材　　　　２　　先部部材　　　　２ａ　
　内部空間　　　　２ｂ　　シリンダ装置 ３　　コイルバネ　　　　５　　プレスブレーキ用平板
材料取扱ロボット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　先部部材（２）と位置制御部（５）に
   連結される基部部材（１）とを含み、先部部材（２）、
   基部部材（１）の一方が平板状に形成されているととも
   に、他方の部材の平面形状よりも大きい内部空間（２ａ
   ）を有し、一方の部材が内部空間（２ａ）に位置する他
   方の部材に対して複数の弾性部材（３）を介して連結さ
   れていることを特徴とする対象物取扱装置。
2. 【請求項２】　　弾性部材（３）による弾性支持状態を
   解消すべく一方の部材を他方の部材と係合させる係合部
   材（２ｂ）をさらに含んでいる請求項１に記載の対象物
   取扱装置。