JPH0443755B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、オシロスコープ等の電子機器の回転
つまみ、レバー等の調整を行うロボツト・ハンド
に関する。

＜従来の技術＞ 産業用ロボツトの期待される利用分野のひとつ
に、オシロスコープ等電子機器の調整があげられ
る。ここで必要になるのが、これら電子機器のパ
ネルの回転つまみ及びレバーを操作するハンド部
分である。回転つまみをつまんで回転させるにあ
たつて、回転つまみの回転軸とハンド部分の回転
軸にずれがあると、ハンド部分に回転つまみに対
する追従機能がないかぎり回転軸に伴つて回転つ
まみに望ましくない力が加わる。

ハンド部分の回転軸と、回転つまみの回転軸が
一致した状態でハンド部分がつまみを操作できる
ようにするため、従来の技術ではハンド部分に３
本以上の爪を設けることによつて解決していた。
特開昭50−60970におけるロボツトハンドは、そ
の好適な従来例であつて、４本の爪を用いてい
る。

一方、電子機器の調整作業に必要になる動作に
レバーを上下又は左右に操作する動作があるが、
このような場合、ハンド部分が適切にレバーの操
作を行うためには爪は２本であることが望ましい
ことは明かである。２本爪のハンドの従来例は枚
挙にいとまがない。

以上述べたように、電子機器の調整をロボツト
が行う場合、回転つまみの操作のために３本以上
の爪をもつたハンドと、レバーの操作のために２
本の爪をもつたハンドとをそれぞれ用意し操作を
行わざるをえなかつた。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 上述のように従来の技術では回転つまみの操作
用とレバーの操作用とにそれぞれ専用のハンドを
必要としていたために、手作業工程が複雑とな
り、かつ制御が困難であつた。また、広い空間を
必要とし、構成が複雑かつ高価であつた。

従つて本発明の目的は、上述の諸問題を解決し
たロボツト・ハンドの提供にある。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明のロボツト・ハンドは、本体上に第１軸
受けハウジングを取り付け、この第１軸受けハウ
ジングに第１回転軸に回転自在に取付ける。この
第１回転軸に、自在継手によつて第２回転軸を連
結する。この第２回転軸の一端にハンド部を設け
るとともに、第２回転軸は、第２軸受けハウジン
グに保持される。この第２軸受けハウジングは、
スライド機構により第２回転軸に垂直な平面内で
本体に対して移動可能である。第２ハウジングに
固定されたガイドと、このガイドに嵌合可能な位
置決めヘツドがあり、この位置決めヘツドから弾
性シヤフトが延びている。高剛性手段は、この弾
性シヤフトを通りその軸方向に、本体に固定され
た下部ブロツクに対して移動可能である。弾性シ
ヤフトの軸方向の移動により、ガイドと位置決め
ヘツドとの嵌合又は非嵌合を制御する。更に、高
剛性手段の移動により弾性シヤフトの位置決めヘ
ツドと高剛性手段との間の長さを制御する。これ
らにより、本体に対する第２回転軸の移動の柔軟
性を制御可能なことを特徴とする。

＜作用＞ 上述の解決手段において、可変コンプライアン
ス機構は、本体に対する第２軸受けハウジングの
移動の柔軟性を、無拘束状態から高い剛性による
拘束状態にまで制御できる。中程度の剛性で回転
つまみを把持した後、可変コンプライアンス機構
が第２軸受けハウジングの動きを無拘束に解き放
つと、スライド機構は第２軸受けハウジングを保
持しながら、第１、第２回転軸と直角な平面内の
所定範囲内で、第２軸受けハウジングが円滑に移
動できるようにする。電子機器の回転つまみの回
転に追従して第２回転軸が第１回転軸に対してず
れた場合でも、自在継手は円滑かつ正確に第１回
転軸からの回転を第２回転軸へ伝達する。

以上の各作用により、仮え２本の爪をもつたハ
ンドが電子機器の回転つまみをつまんで回転させ
る場合でもハンドの回転軸と回転つまみの回転軸
とのずれからくる回転時における回転つまみへの
力の負担を避けながら回転つまみの回転操作を行
うことが可能である。また、回転操作用の２本爪
のハンドでレバー操作も行える。

さらに可変コンプライアンス機構が高い剛性に
よつて第２軸受けハウジングを本体に拘束するこ
とができるので、この拘束によつて第２回転軸及
び第２軸受けハウジングは、本体の急な動きに追
従できる。

＜実施例＞ 本発明の好適な実施例を以下に説明する。第１
図は、電子機器のつまみ・レバー等を操作するた
めの２本爪を伴つた本発明のロボツト・ハンドの
好適な実施例の斜視図である。第２図は、本発明
のロボツト・ハンドの側面図である。第１図及び
第２図において、本体１０は昇降機（後述）に設
けられており、これにより上下することができ
る。１２は第１回転軸であり、その回転駆動力
は、回転駆動軸７４からかさ歯車９４及びかさ歯
車９６を経て伝達される。動力源は主としてパル
スモーターがよく、その選定と設置は当業者にと
つて容易であろう。第１軸受けハウジング１４は
第１回転軸１２を回転自在に保持し、自在継手１
６を介して第２回転軸１８へ回転駆動力を伝達す
る。本実施例では自在継手としてオルダム継手を
用いているがここに中空のたわみ継手等を用いて
もよく、第１回転軸と第２回転軸のずれを克服し
ながら回転駆動力を伝達しうる中空の部材であれ
ばよい。なお、中空にする理由は後述する。第２
軸受けハウジング２０は第２回転軸１８を回転自
在に保持しスライド機構（後述）及び可変コンプ
ライアンス機構（後述）は第２軸受けハウジング
２０を保持している。

第２回転軸１８の自在継手１６と反対端には爪
ホルダー２２が取付けられており、この爪ホルダ
ー２２は第２回転軸１８と一体に回転可能であ
る。破断線２３と３３とによりはさまれた領域は
爪ホルダー２２の内部を示している。爪ホルダー
２２の内部では、爪開閉カム２８が２本の爪３２
の夫々の一端に設けられたローラー２６と係合し
ている。爪開閉カム２８を爪開閉軸２４に固定し
爪開閉軸２４を軸方向に移動する。これにより爪
開閉カム２８のローラーとの係合面が、ローラー
２６を上下させピン３０を中心に爪３２を回転さ
せる。このようにして爪３２の対象物に対する把
持と解除の動作が行なわれる。爪開閉軸２４は、
中空な第１回転軸１２の内部で相互に回転自在か
つたわみ自在に爪開閉軸９２と連結されており、
（連結部分を図示せず）、爪３２の回転に伴つて回
転する爪開閉軸２４の回転を逃がすと共に対象物
を把持しての回転に追従（後述）する爪３２がも
たらす爪開閉軸２４の第２爪開閉軸９２に対する
ずれを逃がす。爪開閉軸９２は、本体１０に固定
された軸受け９０に軸方向移動自在に取りつけら
れ、爪開閉軸２４と反対側の一端が移動プーリー
８８の軸と連結されている。爪開閉軸９２は、部
材８３とも連結している。バネ８４の両端は軸受
け９０及び部材８３に取付けられているので、こ
のバネ８４は部材８３を常時爪方向へ引つ張る。
移動プーリー８８、部材８３及び爪開閉軸９２は
一体となつてスライド部材８６に沿つて軸方向に
移動できる。把持用ワイヤ８０は、本体１０に取
付けられているプーリー８２を経て移動プーリー
８８に半周巻きつき、本体に固定される。バネ８
４の爪３２方向への引つ張り力と、把持用ワイヤ
ー８０の移動プーリー８８へ及ぼすプーリー８２
方向への引つ張り力はここで均衡している。把持
用ワイヤー８０の一端は本体に固定されているの
で、このワイヤー８０の他端を適当な駆動プーリ
ー（図示せず）が巻き取るようにし、この駆動プ
ーリーの回転を適当なモーターが制御すればこの
モーターにより移動プーリー８８の位置を制御で
きる。移動プーリー８８の軸は、爪開閉軸９２と
連結されているから移動プーリー８８の移動は爪
開閉軸９２を軸方向へ移動させる。従つて爪開閉
軸２４を経て爪開閉カム２８を駆動させ爪３２を
開閉させる。

つぎに第２図及びスライド機構の斜視図である
第３図を用いて本発明のスライド機構を説明す
る。第２軸受けハウジング２０は、第２回転軸１
８を回転自在に保持する。第２軸受けハウジング
２０の下部には第２回転軸１８に沿つた溝が設け
られており、この溝の両側面に２組の穴が空けら
れている。これらの穴へ２本の溝方向スライドシ
ヤフト３６が各々２個のミニチユアストローク４
６を介して挿入され外側からストツパー３８を取
付ける。ミニチユアストローク４６は略円筒状を
しており、その内円筒面はこれが取付けられる軸
３６となめらかに摺動すると共にその外円筒面は
これが取付けられる第２軸受けハウジング２０の
穴となめらかに摺動する。取付けによつて内外の
円筒面に適当な予圧がかかるように軸の太さ、軸
受けハウジングの穴の大きさを設定することによ
り安定した位置で摺動部材として機能させうる。
なお、ミニチユアストローク４６は、スライドベ
アリングにおきかえてもよい。２本の横方向スラ
イドシヤフト３６の中央部分はスライドブロツク
３４の２個の穴に各々固定される。よつて、この
スライドブロツク３４が第２軸受けハウジング２
０の下部の溝内に配置されることになる。なお、
スライドブロツク３４とスライドブロツク４４と
はひとつの部品であり、その事が判るように第２
軸受けハウジングの第２図における下部とブラケ
ツト４２の第３図における上部の各々の一部を破
断線４３と４０によつて夫々破りこみ開示してあ
る。２本の縦方向スライドシヤフト４８をその中
央部でスライドブロツク４４に固定する。固定ブ
ロツク５０の各々に第２軸受けハウジング２０と
同様に穴５２を空けそこへ縦方向スライドシヤフ
ト４８を夫々ミニチユアストローク４６を介して
挿入し、シヤフトの両端にストツパー３８を取付
ける。スライドブロツク４４は固定ブロツク５０
から適当な強さのバネ５４によつてつるされてお
りこれで常時スライドブロツク４４の固定ブロツ
ク５０に対する高さを適切に保つ。固定ブロツク
５０は本体１０に固定する。なおブラケツト４２
は、第２軸受けハウジング２０の第２図における
下面にて固定されており第３図においてスライド
ブロツク３４とブラケツト４２との間に直接の係
合関係は存在しないが相互位置関係を明示するた
めに記載しておいた。以上の説明で明らかなよう
に第２軸受けハウジング２０はスライドブロツク
３４に対して横方向移動自在であり、スライドブ
ロツク４４は本体１０に固定されている固定ブロ
ツク５０に対して縦方向移動自在である。従つて
第２軸受けハウジング２０は本体に対して第２回
転軸に垂直な平面内で移動自在である。従つて第
２軸受けハウジング２０に保持され自在継手１６
を介して回転力を伝達される第２回転軸１８と爪
ホルダー２２を介してこれに取付けられている爪
３２も本体に対して第２回転軸に垂直な平面内で
移動自在となる。

次に第２図と可変コンプライアンス機構の斜視
図である第４図を用いて可変コンプライアンス機
構を説明する。第４図において４２はブラケツト
であり上述の如く第２軸受けハウジング２０の下
部に固定する。５６はガイドであり、ブラケツト
４２の下部の穴４５に挿入して一体に固定する。
ガイド５６の位置決めヘツド５８側は円錐状のく
ぼみとなつており位置決めヘツド５８がガイド５
６の円錐状の穴に嵌合されガイド５６を押えつけ
ることによつてガイド５６の動きを拘束する。従
つてガイド５６と一体になつているブラケツト４
２及び第２軸受けハウジング２０の動きを拘束す
る。６０は弾性シヤフトであつて、適度な可撓性
をもつており位置決めヘツド５８がガイド５６の
動きを拘束しているとき弾性シヤフト６０の可撓
性がガイド５６の、ひいては第２軸受けハウジン
グ２０の移動の柔軟性に影響を与える。なお弾性
シヤフト６０の位置決めヘツド５８の反対側は、
中空シヤフト６２及びプレート６４を突き抜けて
プレート６６に固定される。この中空シヤフト６
２は一端がプレート６４に固定されており、この
プレート６４に一端が固定された２本のスライド
シヤフト７０はプレート６６を突き抜けて伸び
る。また、他の２本のスライドシヤフト７２は一
端がプレート６６に固定され、シヤフト７０と同
様に他端が伸びている。

下部ブロツク７３は、スライドシヤフト７２を
軸方向移動自在に保持する。一端を下部ブロツク
７３に、他端をスライドシヤフト７２に連結した
バネ６８によつてスライドシヤフト７２は位置決
めヘツド側に常時加圧しておく。プレート６４と
バネ６９の働きは後に説明する。

スライドシヤフト７０はスライドシヤフト７２
と同様に本体に固定された下部ブロツク７３によ
つて軸方向移動自在に保持される。このスライド
シヤフト７０のプレート６４と反対端はコンプラ
イアンス変更用ワイヤー７８と連結している。こ
のワイヤー７８のスライドシヤフト７０と反対端
はプーリー７６を経て把手用ワイヤー８０の場合
と同様に適当な駆動プーリー（図示せず）が巻き
取るようにし、この駆動プーリーの回転を適当な
モーターが制御すればこのモーターにより中空シ
ヤフト６２をスライドできる。ここでもスライド
シヤフト７２の場合と同様にスライドシヤフト７
０は一端を下部ブロツク７３と他端をスライドシ
ヤフト７０に固定したバネ６９によつて位置決め
ヘツド５８側に常時加圧しておく。コンプライア
ンス変更用ワイヤー７８がスライドシヤフト７０
を引つ張りプレート６４がプレート６６に当たる
位置まで来るとプレート６４はプレート６６をプ
ーリー７６側に引つ張ることができる。プレート
６６のプーリー７６側への移動により弾性シヤフ
ト６０を介してこれと一体となつている位置決め
ヘツド５８は、ガイド５６から離れる。従つてガ
イド５６は位置決めヘツド５８からの拘束力を失
う。

この様にしてコンプライアンス変更用ワイヤー
７８を調節することにより以下に述べる可変コン
プライアンス機構の３通りの状態を実現できる。

第５−Ａ図、第５−Ｂ図、第５−Ｃ図は、上述
の可変コンプライアンス機構が取り得る３通りの
段階を夫々第２図における上方向から見た図であ
る。第５−Ａ図は位置決めヘツド５８、中空シヤ
フト６２が共にガイド５６へ向けて押圧されてお
り、ここでは中空シヤフト６２の剛性が弾性シヤ
フト６０の剛性と加算されてガイド５６の動きを
拘束している。ガイド５６の動きを拘束している
この状態は可変コンプライアンス機構のガイド５
６への拘束力が最も強い状態である。上述のごと
くガイド５６はブラケツト４２を介して第２軸受
けハウジング２０と一体になつており第２軸受け
ハウジング２０は爪３２を有する第２回転軸１８
を保持している。また、可変コンプライアンス機
構は本体１０と一体になつた下部ブロツク７３に
保持されている。従つてこの状態では本体１０が
高い剛性で第２軸受けハウジング２０を拘束して
いる状態である。この様な状態は、対象とする電
子機器のつまみ等を変えるために本体が位置を変
えて敏速に動くときに取るべき状態として好適で
ある。第５−Ｂ図は中空シヤフト６２が位置決め
ヘツド５８から離れ、位置決めヘツド５８に対す
る拘束力を持たず弾性シヤフト６０のみが位置決
めヘツド５８を介してガイド５６を拘束している
状態である。従つてこの状態における可変コンプ
ライアンス機構の可変コンプライアンスは、弾性
シヤフト６０の可変コンプライアンスにほぼ等し
い。ゆえに弾性シヤフト６０の可変コンプライア
ンスを適切に設計することによつて、爪３２が電
子機器のレバースイツチ、プシユボタンスイツチ
などを操作する際に設定する可変コンプライアン
ス機構の状態として好適となる。第５−Ｃ図は中
空シヤフト６２をさらに本体側に引つ張りプレー
ト６４がプレート６６を押圧してローラー７６側
に後退させ位置決めヘツド５８もガイド５６から
離れた状態の図である。この状態では位置決めヘ
ツド５８はガイド５６をなんら拘束せず従つてガ
イド５６の動き、すなわち第２軸受けハウジング
２０の動きは既に説明したスライド機構にゆだね
られる。この状態では第２軸受けハウジング２０
に保持されている第２回転軸１８はスライド機構
が許す範囲内で第１回転軸１２に対しずれながら
回転できる。従つて２本の爪３２が電子機器の回
転つまみを回転させる際、爪がつまみの中心を把
持していなくとも回転用つまみに望ましくない力
をかけずにこれを回転するとができる。すなわち
第５−Ｃ図に示す状態は回転つまみの回転操作に
好適である。

以上第５−Ａ図、第５−Ｂ図、第５−Ｃ図でも
述べたとおり本発明の実施例における可変コンプ
ライアンス機構では、第５−Ａ図における高い剛
性による第２軸受けハウジング２０の拘束状態、
第５−Ｂ図における低い剛性による第２軸受けハ
ウジング２０の拘束状態、第５−Ｃ図における所
定の範囲の無拘束状態と言うように自由に拘束状
態をかえる事が可能である。なお本発明の可変コ
ンプライアンス機構は第６図に示す機構によつて
実現してもよい。この機構では、弾性シヤフト１
０８の支持位置をホルダー１０４がガイドレール
１０６上を滑りながら変えることで位置決めヘツ
ド５８と支持位置との距離が変わりガイド５６に
対する可変コンプライアンス機構の拘束力を変え
ることができる。ここでも位置決めヘツド５８を
プレート１１０を介してバネ１１２によつてガイ
ド５６の方向へ押圧することが望ましい。

第７図は本発明のロボツト・ハンド１２２の産
業用ロボツトの塔載例の概念図である。１２６は
本体１２４を上下させるための昇降機、１２８は
本体１２４をハンドの軸方向に動かすための駆動
装置、１３０は本体を図面と直角な方向へ動かす
ための駆動装置（ガイドレールを含む）であつ
て、１２６，１２８，１３０の各装置の作用によ
つてハンド本体は所定の空間内で任意の位置を読
み取ることができる。

＜発明の効果＞ 上述のごとく本発明によれば、スライド機構及
び可変コンプライアンス機構により、第２軸受け
ハウジングを本体に維持したまま本体に対する第
２軸受けハウジングの移動の柔軟性を制御でき
る。よつて、例えば２本の爪を持つたハンドが電
子機器の回転つまみをつまんで回転させる場合、
ハンドの回転軸と回転つまみの回転軸とずれから
来る回転時における回転つまみへの力の負担を避
けることができる。従つて本発明の適用により、
２本爪のハンドでレバー操作のほかに回転つまみ
の回転操作をも行ない得るため、回転操作とレバ
ー操作夫々に専用ハンドを用意する必要がなくな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のロボツト・ハンドの好適な
一実施例の斜視図、第２図は、第１図で示したロ
ボツト・ハンドの側面図、第３図は本発明に用い
るスライド機構の一部をブラケツトとの位置関係
と共に示した分解斜視図、第４図は、本発明に用
いる可変コンプライアンス機構を示した分解斜視
図、第５−Ａ、−Ｂ、及び−Ｃ図は、可変コンプ
ライアンス機構の３通りの剛性の状態を夫々示し
た図、第６図は、可変コンプライアンス機構の他
の実施例を示す図、第７図は、本発明のロボツ
ト・ハンドを産業用ロボツトに搭載した例を示す
概念図である。 図において、１０は本体、１２は第１回転軸、
１４は第１軸受けハウジング、１６は自在継手、
１８は第２回転軸、２０は第２軸受けハウジン
グ、３４〜５２はスライド機構、５６〜７２は可
変コンプライアンス機構、７３は下部ブロツクで
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 本体と、 該本体上に取り付けられた第１軸受けハウジン
   グと、 該第１軸受けハウジングに回転自在に取付けら
   れた第１回転軸と、 該第１回転軸に自在継手によつて連結された第
   ２回転軸と、 該第２回転軸を保持する第２軸受けハウジング
   と、 上記第２回転軸の一端に設けられたハンド部
   と、 上記第２回転軸に垂直な平面内で上記第２軸受
   けハウジングを上記本体に対して移動可能にする
   スライド機構と、 上記本体に固定されたブロツクと、 上記第２ハウジングに固定されたガイド、該ガ
   イドと嵌合可能な位置決めヘツド、該位置決めヘ
   ツドから延びる弾性シヤフト、及び該弾性シヤフ
   トが通り抜け、該弾性シヤフトの軸方向に上記ブ
   ロツクに対して移動可能な高剛性手段を有する可
   変コンプライアンス機構とを具え、 上記弾性シヤフトの軸方向の移動により、上記
   ガイドと上記位置決めヘツドとの嵌合又は非嵌合
   を制御すると共に、上記高剛性手段の移動により
   上記弾性シヤフトの上記位置決めヘツドと上記高
   剛性手段との間の長さを制御することによつて、
   上記本体に対する上記第２回転軸の移動の柔軟性
   を制御可能なことを特徴とするロボツト・ハン
   ド。