JPH0487788A - 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】 Ａ発明の目的 Ｊ産業上の利用分野］ 本発明は、真空ポンプに接続された複数のエア回路にそ
れぞれ吸盤を接続し、前記真空ポンプにより吸気される
複数の吸盤をワークに押し付けて前記ワークを吸着する
ようにした負圧吸盤式のロボットハンドに関する。

［従来の技術］ セメント、粉乳、砂糖１食塩等の袋物、あるいは箱状物
等のワークをパレット等に積み下ろしするために、手作
業に代わって各種の吸盤式ロボットハンドが用いられて
いる。前記吸盤式ロボットハンドは、ワークの形状、大
きさが相違している場合、ワークの位！、方向、姿勢等
が不揃いである場合、または、ワーク表面に凹凸がある
場合等でも、ワークを確実に吸着して、−旦持ち上げた
ワークが運搬途中で落下することのないように構成する
必要がある。このため、従来がら種々の吸盤式ロボット
ハンドが開発されている。

たとえば、特開昭６１−２１４９８９号公報には、多数
の吸着素子の各々に付与したアドレスとワークの形状と
を対応させ、ワーク面に接する吸着素子のみを吸着動作
させることにより、１種類のハンドで種々の大きさのワ
ークを確実に吸着し。

操作する装置が開示されている。また、特開平ｌ−１６
３８８号公報には、先端が柔軟な力・・Ｉプ状の吸着部
を有する少なくとも２つ以上のフィンガを有するハンド
と、フィンガを制御し吸着部を各々対象物体の適正な位
１および角度に当たるように制御するコントローラを具
備して、種々の形状の物体を吸着する装置が開示されて
いる。さらにまた、特開昭６０−１８０７９６号公報に
は、吸盤と爪の組み合せにより、セメント等の袋物を破
損せずに確実に把持し、所定の場所へ確実かつ迅速に搬
送する装置が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記各公報に開示された従来の装置には
次のような問題点がある。

すなわち、前記特開昭６１−２１’４９８９号公報記載
の発明は、予めワークの形状を入力しなければならない
ので、大きさ、表面形態の不揃いなワークの把持には不
向きであり、また、有効な吸盤のみ分目動的に運んで作
動させるための装置が複雑である６特に、ワークの位置
、形状を検知する部分が大がかりになる。また、前記＃
ｔｆ開平１−１６３８８号公報記載の発明は、個々のフ
ィンガの性能は向上しているが、ワークに接しない吸盤
が１個でもある場合、１台の真空ポンプでは所要の吸引
圧をえることができない、さらにまた、前記特開昭６０
−１８０７９６号公報記載の発明は、隙間なく並んだ袋
物ワークを把持することが難しく、また、爪による袋の
破損の危険も大きい。

本発明は前述の問題点に鑑み、大きさ、位置、角度、表
面状態等の不揃いなワークを、複雑な予備作業を行うこ
となく、容易に、確実にかつワークを破損させることな
く把持することができ、しかもコスト的にも優れたロボ
ットハンドを提供することを課題とする。

Ｂ１発明の構成 ［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するため１本出願の第１発明のロボット
ハンドは、真空ポンプに接続された複数のエア回路にそ
れぞれ吸盤を接続し、前記真空ポンプにより吸気される
複数の吸盤をワークに押し付けて前記ワークを吸着する
ようにした負圧吸盤式のロボットハンドであって、 前記各エア回路にそれぞれ開閉弁と設け、前記各吸盤に
よるワーク吸着作業時にワークが吸着されている吸盤と
ワークが吸着されていない吸盤とを識別する吸着識別手
段を設け、ワークが吸着されていない吸盤に接続された
前記エア回路の開閉弁を閉じる手段を設けたことを特徴
とする。

また、本出願の第２発明のロボットハンドは、前記第１
発明のロボットハンドにおいて、前記吸着識別手段が、
前記各エア回路に配置した風量センサによって構成され
たことを特徴とする。

［作用］ 前述の本出願の第１および第２発明のロボットハンドに
よれば、ワーク吸着作業時に、ワークが吸着されている
吸盤とワークが吸着されていない吸盤とが識別される。

そして、ワークが吸着されていない吸盤に接続された前
記エア回路の開閉弁か閉じられる。したがって、前記真
空ポンプは、ワークが吸着されていない吸盤から空気を
吸引することなく、ワークが吸着された吸盤のみから空
気を吸引する。このなめ、ワークが吸着された吸盤内部
の真空度を吸着に充分な値にすることができる。したが
って、複数の吸盤の位１とワークの位置とか多少ずれた
場合や、複数の吸盤が配置された面積に比べてワークの
形状が小さい場合等に、いくつかの吸盤がワークを吸着
しない場合でも、ワークを吸着する複数の吸盤にによっ
て、ワークは容易に、確実にかつ破損することなく把持
される。

また、前述の第２発明のロボットハンドは、ワーク吸着
作業時にワークが吸着されている吸盤とワークが吸着さ
れていない吸盤とを識別する手段が、前記各エア回路に
配置した風量センサによって構成されている。ところで
ワーク吸着作業時に、ワークが吸着された吸盤に接続さ
れたエア回路は風量がＯとなるのに対し、ワークが吸着
されていない吸盤に接続されたエア回路はその吸盤から
空気がどんどん吸引されて大きな風量がある。

このため、前記風量センサによって、ワーク吸着作業時
にワークが吸着されている吸盤とワークか吸着されてい
ない吸盤とを容易に識別することができる。

［実施例］ 次に図面により本発明のロボットハンドの実施例を説明
する。

第１〜４図は、本発明のロボットハンドの一実施例の構
成説明図である。

第１図において、床に設置された支持台１の上端には固
定テーブル２が支持されている。固家テーブル２の上面
には回転テーブル３が回転駆動可能に支持されている。

この回転テーブル３は図示しない円筒状内面とその円筒
状内面に沿って設けられたリング状のラックとを有して
おり、このラックは、前記固定テーブル２に支持された
図示しない駆動モータによって回転駆動されるビニオン
（図示せず）と噛み合っている。そして、前記駆動モー
タにより前記ビニオンが回転駆動されたとき、前記回転
テーブル３は、固定テーブル２上で鉛直軸回りに回転駆
動されるように構成されている。

回転テーブル３上には第１アーム４の基端部が回転可能
に支持されており、その第１アーム４の長手方向中間部
と前記回転テーブル３とは、第１アーム起伏用エアシリ
ンダ５によって連結されている。第１アーム４の先端部
には第２アーム６の基端部が回転可能に連結されている
。この第２アーム６と前記第１アーム４との間には第２
アーム作動用エアンリンダ７が設けられ、この第２アー
ム作動用エアシリンダ７の伸縮により第２アーム６は第
１アーム４に対する角度が調整されるように構成されて
いる。

第２アーム６の先端部には懸吊ブロック８の上端が揺動
可能に連結されている。この懸吊ブロック８の下端部に
は連結ブロック９が設けられている。この連結ブロック
９の上面には連結プレート９ａが固定されており、また
、連結ブロック９の下面は次に説明するロボットハンド
Ｈの上側支持部材１０に連結されている。

上側支持部材１０は、上側支持プレート１１含備えてお
り、この上側支持プレート１１の中央部には２本のガイ
ド支柱１２．１２が立設されている。この２本のガイド
支柱１２．１２はエアシリンダ１３の上端および下端の
フランジを貫通しており、それらの上端は前記連結ブロ
ック９に連結されている。

また、前記上側支持プレート１１には、第１図中、前記
２本のガイド支柱１２．１２の外側に、ガイド部材１５
．１５が支持されており、このガイド部材１５．１５の
外側にはガイド孔１６，１６が設けられている。前記符
号１１〜１６で示された構成要素から前記上側支持部材
１０が構成されている。

また、前記上側支持プレート１１には、第１図中、前記
ガイド孔１６．１６の外側にエア回路支持枠１７．１７
が支持されている。各エア回路支持枠１７には、それぞ
れ３本のエア回路１８．１８、］、８（第２図参照）が
支持されており、各エア回路１８は、それぞれ風量セン
サ１９および開閉バルブ２０を備えている。この実施例
では、前記風量センサ１９として気体用フロースイッチ
（東京計装社製、ＴＤ−１０００）を用い、前記開閉バ
ルブ２０としてソレノイドバルブ（焼結金属社製、ＶＰ
５４２Ｒ−ＩＴＯ３Ｂ−Ｆ）を用いた。また、各開閉バ
ルブ２０は、それぞれ接続管２１を介して連通ダクト２
２に接続されている。

連通ダクト２２の内部のエアーは、前記連結プレート１
４に支持された連通路２３等を介して床に設置した真空
ポンプ２４（この実施例では真空ポンプ２４として存速
製作所製の４０　Ｎ　Ｖ　５　Ｍを使用した）によって
吸引されるように構成されている。

また、前記上側支持部材１０に支持されたエアシリンダ
１３のピストンロッド１３ａの下端は、下側支持部材３
０の連結ブラケット３１に連結されている。この連結ブ
ラケット３１は下側支持プレート３３の中央部に連結さ
れている。第１図および第３図に示すように、下側支持
プレート３３には、前記連結ブラケット３１の左右外側
にガイドロッド３４．３４の下端が連結され、それらの
外側にはガイドロンド３５．３５の下端が連結されてい
る。そして前記２本のガイドロンド３４３４の上端部は
前記ガイド部材１５．１５とスライド可能に嵌合してお
り、前記２本のガイトロ・Ｉド３５．３５の上端部は前
記上側支持部材１０のガイド孔１６．１６とスライド可
能に嵌合している。また、前記下側支持プレート３３に
は第１３図から分かるように合計６個のスベリ軸受３６
が支持されている。前記符号３１〜３６で示された構成
要素から前記下側支持部材３０が構成されている。

第１．４図に示すように、前記スベリ軸受３６には吸盤
支持ロッド３７がスライド可能に支持されている。吸盤
支持ロッド３７には、円筒状側面の一部を切削して回転
防止用の平面部分３７ａが形成されており、この平面部
分３７ａに対応して前記スベリ軸受け３６にも平面部（
図示せず）が設けられている。これにより　前記吸窒支
持ロット３７はその軸回りの回転が防止されている。前
記吸窒支持口・ｌド３７の上端には吸盤支持ロッド３７
が下方ｌ＼抜は落ちるのを防止するためのスト・ｌバブ
レート３８が固定されている。また、吸窒支持ロッド３
７の下端はエアボックス３９に連結されている。このエ
アボックス３つ上端と前記スベリ軸受３６下端との間に
は緩衝用の圧縮ハネ４０が配設されており、その圧縮バ
ネ４０によってエアボックス３９は常時下方へ押圧され
ている。

第４図に示すように、エアボックス３つ内には、球面軸
受け４１が配設されており、この球面軸受け４〕によっ
てエア流通管４２が回動可能に支持されている。エア流
通管４２の下端には吸盤４３が連結されており、この吸
盤４３およびエア流通管４２は、前記球面軸受４１によ
って回動可能である。この実施例では、前記吸盤４３と
して、接触部の材質がゴム、接触部の外径８０ｔ＋ｉ、
内径５０ｍｎ＋のバッファ付首振りバンドく焼結金属社
製、ＩＮ○−３７６９−６３−に８ＯＮ）を使用した。

そして前記吸盤４３内部はエア流通管４２により前記エ
アボックス３９内と連通しているーさちにこのエアボッ
クス３９内は第１図に示すように、連結管４４によって
前記エア回路１８に接続されている。また、前記各スベ
リ軸受３６の中の中央部に配置されｆＳ２個の下端部に
は近接センサ４５（この実施例では、前記近接センサ４
５として、オムロン社製、光電スイッチ、Ｅ３Ｓ−ＤＳ
３０Ｅ４１を使用））が配設されており、この近接セン
サ４５と前記吸窒４３下面との距離は通常１５ｃｍ程度
である。そして、前記吸盤４３がワークＷに押し付けら
れたとき前記下側支持部材３０および近接センサ４５等
は、前記圧縮バネ４０を圧縮しながらワークＷに接近す
ることになる。そして、近接センサ４５は、ワークＷに
約１０ｃ＋ａ程度の位置まで接近したとき作動するよう
に構成されている。

第５図はエア回路１８の詳細説明図である。

第５図において、６個の各吸盤４３はそれぞれ、エア流
通管４２、エアボックス３９、および連結管４４を介し
てエア回路１８に接続されている。

そして、エア回路Ｉ８の前記風量センサ１９の風量検出
信号はコントローラ４６（この実施例て゛は、前記コン
トローラ４６に開立技研社製、８２ＨＯＢを使用）に出
力され、このコントローラ４６によって前記開閉弁２０
が開閉！ＩＪ御されるように構成されている。また、コ
ントローラ４６には１作業モード選択指令信号や作業デ
ータを入力するための入力装置４７からの入力信号と、
前記回転テーブル３の回転位置、エアシリンダ１３の伸
縮状態等を検出する各種位１センサ４８からの検出信号
と、前記近接センサ４５からのワーク検出信号等が入力
されている。前記コントローラ４６は、前記入力装置４
７および前記位置センサ４８からの入力信号や内蔵して
いるメモリに記憶されたプログラム等に従って、エアシ
リンダ駆動装置４９、回転テーブル駆動装置５０および
アーム作動装置５１等の駆動信号を出力している。そし
て、前記エアシリンダ駆動装置４９によって前記エアシ
リンダ１３が駆動され、前記回転テーブル駆動装置５０
によって前記回転テーブル３が駆動されるようになって
いる。また、前記アーム作動装置５１によって前記第１
アーム起伏用エアシリンダラおよび前記第２アーム作動
エアシリンダ７が作動されるようになっている。

次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用を説明
する。

予めコントローラ４６のメモリに記憶されている作業を
行う場合は、その作業モード選択指令信号を前記入力装
置４７からコントローラ４６に入力してやれば、コント
ローラ４６は内蔵しているメモリから選択指令信号に応
じたプログラムを読出して所定の作業を開始する。しか
しながら、コントローラ４６のメモリに記憶された作業
を行う場合、その作業を行うのに必要な特定の作業用デ
ータが必要な場合には前記入力装Ｎ４７から前記特定の
作業データを入力する。この場合の作業用データとして
は、たとえば、ワークＷの引き上げに必要な最小吸盤数
等がある。このワークＷの引き上げに必要な最小吸盤数
は、ワークＷの荷重と吸盤４３の吸引力の能力とから定
まる数字である。

今、前記ワークＷとして、縮約６０ｃｍ、横約４０ＣＩ
１１で１表面に幅約１０ｃｍ以上、深さ約３ｃｍの凹凸
がある２５Ｋｇ詰乳糖を使用し、前記６個の吸盤４３の
中４個以上が前記ワークＷに有効に吸着した場合に引き
上げを開始させるように設定する。

そして、吸引開始２秒後に、前記風量センサ１９の検出
風量が３００立方ｃｍ／秒以上のエア回路１８に接続さ
れた吸盤４３は吸着不十分と判定し、前記開閉バルブ２
０を閉塞してエアポンプ２４から遮断するように設定す
る。

前記入力装置４７から必要な作業データを入力してから
作業を開始させると、コントローラ４６は選択された作
業モードに応じて前記アーム作動装置５１を駆動し、第
１アーム起伏用エアシリンダ５および第２アーム作動エ
アシリンダ７を作動させて、それらを適当な伸縮状態に
設定する。そして、前記エアシリンダ駆動装置４９を作
動させて、前記エアシリンダ１３のピストンロッド１３
ａを最上方位置まで引き上げる。このピストンロッド１
３ａを引き上げた状態において、ピストンロッド１３＆
の下端の下側支持部材３０に支持された吸盤４３はワー
クＷ（第１図参照）の上面の位１（水準）より適当な距
離だけ上方の位！（水準）に配置されている。なお、こ
のときはまだ、吸盤４３とワークＷとは水平方向の位置
がずれているので、吸盤４３はワークＷの真上の位１で
は無い。

この状態で前記コントローラ４６は、前記回転テーブル
駆動装！５０を駆動し、前記回転テーブル３を作動させ
て前記ロボットハンドＨを前記ワークＷの真上の位置に
移動させる。このとき、吸盤４３はワークＷの真上の位
置にあり、ワークＷの上面よりも適当な距離だけ上方位
置にある。

次に、前記エアシリンダ駆動装置４９を駆動し、エアシ
リンダ１３を作動させて前記ピストンロッド１３ａを下
方に移動させる。そうすると、ピストンロッド１３ａの
移動とともに前記下側支持部材３０、近接センサ４５お
よび６個の吸盤４３等も下方に移動する。そして、吸盤
４３はワークＷの上面に当接する。このとき、前記近接
センサ４５は、ワークＷと約１５ｃｍ程度離れているの
で、まだ作動しない（ワークＷを検出しない）。この状
態では、吸盤４３はワークＷ上面で下方への移動が阻止
されるが、前記下側支持部材３０はさらに下方へ移動す
る。このとき、吸盤４３は、前記下側支持部材３０に対
して相対的に上方へ移動することになる。すなわち、こ
の吸盤４３に連結された前記エア流通管４２、エアボッ
クス３９、吸盤支持ロッド３７およびストッパプレート
３８等は、ワークＷ上面により下方への移動が阻止され
ているので、前記下側支持部材３０および近接センサ４
５等は前記圧縮ばね４０を圧縮しながらさらに所定距離
だけ下方へ移動する。そして、前記近接センサ４５がワ
ークＷに約１０ｃｍの位置まで近接したとき、近接セン
サ４５は作動する。この近接センサ４５からの入力信号
に応じてコントローラ４６は前記エアシリンダ１３を停
止させる。

このとき、前記下側支持部材３０および近接センサ４５
等の下方への移動は停止する。なお、前記下側支持部材
３０の停止位置の設定は、前述のように近接センサ４５
を用いて行う代わりに、前記スベリ軸受け３６に対する
前記ストッパプレート３８または吸盤支持ロッド３７等
の移動量によっても行うことができる。

このようにして、吸盤４３がワークＷの上面に当接した
状態では前記駆動モータＭ（第５図参照）で駆動されて
いる真空ポンプ２４によって、吸盤４３内のエアは吸引
されるので、ワークＷが吸盤４３に吸着される。このと
き、ワークＷの位！がずれていなりした場合には、６個
の吸盤４３の中のいずれかがワークＷの上面に当接して
いない場合がある。このような場合２風量センサ１９の
検出信号は前記エアシリンダ１３の停止後所定時間たっ
ても（すなわち、吸盤４３がワークＷに吸着後所定時間
経っても）検出風量が減少しない。そこで、前記コント
ローラ４５は、所定時間経過したとき、検出風量信号が
減少しない風量センサ１９の数をカウントする。そして
カウントした数が３以上であれば、ワークＷを吸着する
吸盤４３の数が３以下であるので、この実施例の場合は
ロボットハンドＨの作業と停止する。そして、図示しな
い警報ランプを点灯したり、警報ブザーを鳴らしたりし
て異常事態の発生を知らせる。また、前記カウントした
数が２以下であれば、ワークＷを吸着する吸盤の数が４
以上であるので、検出風量信号が減少しないエア回路１
８の開閉バルブ２０を閉塞してから作業を続行する。こ
のようにして、ワークＷを吸着していない吸盤４３を真
空ポンプ２４から遮断することにより、ワークＷを吸着
している他の吸盤４３内のエアを確実に吸引してその吸
着力により作業を続行する。

［試験例］ 前記ロボットハンドＨと前記ワークＷを用いて、ワーク
Ｗを略水平に配置し且つワークＷに６個の吸盤４３全て
が正しく接触した場合（第１図参照）、ワークＷに５度
の傾斜を持たせ且つワークＷに６個の吸盤４３全てが正
しく接触した場合（第６図参照）、任意にワークＷの位
置をずらし１個の吸盤４３が正しくワークＷに接触しな
かった場合（第７図参照）、および２個の吸盤４３がワ
ークに正しく接触しなかった場合（図示せず）等につい
て合計１００回以上反復引き上げ試験を行った結果、全
て失敗することなく、把持引き上げを行うことができた
。

以上、本発明の実施例および試験例を説明したが５本発
明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の設計
変更を行うことが可能である。

たとえば、本発明のロボットハンドは種々の形状のアー
ムの先端に連結したり、ロープの下端に吊下げたりして
使用することが可能であり、また、吸盤の数は任意に選
択することが可能である。滅た、前記上側支持部材に対
して下側支持部材を移動可能とする変わりに、上側支持
部材と下側支持部材とを一体的に連結して相対移動不能
に構成することも可能である。さらに、吸盤の隣接位置
にワークを検出するセンサを配置して、そのセンサの検
出信号により吸盤の下方への移動を制御することも可能
である。

二発明の効果］ 前述の本発明は次のような効果を奏する６〈１）　　複
数の吸盤の中でワークに密着していない吸盤は真空ポン
プがら遮断し、ワークに密着した吸盤のみを自動的に選
択して作動させるので、大きさ、位置、角度、表面状態
の不揃いなワークであっても、一種顕のハンドで把持引
き上げが可能である。

（２）複数の吸盤の中でワークに密着していない吸盤は
真空ポンプがら遮断するので、吸引エネルギの無駄が無
い、したがって、吸盤の吸着力が低下することがないの
で、ワーク引き上げ中の落下の危険が少なく、労働安全
１作業効率の点で優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロボットハンドの一実施例を使用した
装！の全体説明図、第２図は同ロボットハンドの一実施
例の側面図、第３図は第１図の３３線断面図、第４図は
同実施例の要部の説明図、第５図は第１図の装置の制御
系の説明図、第６図および第７図は同実施例の作用説明
図、である。 符号の説明 Ｈ・・・ロボットハンド、Ｗ・・・ワーク、１８・・エ
ア回路、１９・・・風量センサ、２０、開閉弁、２４・
・真空ポンプ、４３・・・吸盤、特許出願人　　　森永
乳業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空ポンプに接続された複数のエア回路にそれぞ
   れ吸盤を接続し、前記真空ポンプにより吸気される複数
   の吸盤をワークに押し付けて前記ワークを吸着するよう
   にした負圧吸盤式のロボットハンドであって、 前記各エア回路にそれぞれ開閉弁を設け、前記各吸盤に
   よるワーク吸着作業時にワークが吸着されている吸盤と
   ワークが吸着されていない吸盤とを識別する吸着識別手
   段を設け、ワークが吸着されていない吸盤に接続された
   前記エア回路の開閉弁を閉じる手段を設けたロボットハ
   ンド。
2. （２）前記吸着識別手段は、前記各エア回路に配置した
   風量センサによって構成された請求項１記載のロボット
   ハンド。