JPH05177577A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】衝撃を緩和してロボットを保護するのに有利で
あり、しかも、ワークＷの揺動を伴う運動に対して内部
機構が追従できるロボットハンドを提供すること。 【構成】ロボットハンド１は、ロボットの手首６４に固
定されたケーシング２と、互いに逆方向に作用するバネ
７１とバネ７２とで中立位置に弾性支持され第１球面軸
受３５をもつ基準部３と、ワークＷを保持する爪部４５
と第２球面軸受４８とをもつ可動部４と、可動部４をケ
ーシング２に弾性支持するボールプランジャー８Ａ、バ
ネ５４と、第１球部５１が第１球面軸受３５に揺動可能
に保持され第２球部５２が第２球面軸受４８に揺動可能
に保持された揺動軸５とで構成されている。ボールプラ
ンジャー８Ａにより、可動部４の当接面４ｅをケーシン
グ２の当接基準面２３に押し当てて、可動部４、ワーク
Ｗの位置決めをしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロボットの手首に取付ら
れるロボットハンドに関する。このロボットハンドはワ
ークに大きな衝撃が作用する鍛造成形加工、溶接加工等
に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ロボットハンドは、一般的
に、ロボットの腕の先端の手首に固定される基体と、基
体に保持された一対の係止爪と、係止爪を開閉させる駆
動部とをもつ。ここで、ロボットを使用してワークを加
工する際に、ワークに作用する衝撃が大きいと、その衝
撃はロボットハンドを介してロボットに伝達され、ロボ
ットの手首、腕に損傷を来たし易い。更に、ワークを加
工する際には、ワークは揺動を伴う運動をすることがあ
り、この場合、従来のロボットハンドの内部機構はワー
クの揺動に対応しにくく、従ってロボットハンドの耐久
性も充分ではなかった。

【０００３】そのため、大きな衝撃が作用する加工例え
ば鍛造成形加工には、従来のロボットハンドは、実質的
に使用できないのが、実情であった。そのため、作業者
が手作業でワークを保持することが強いられる。しかし
その作業はかなりの労力が要請されるものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した実情
に鑑みなされたものであり、衝撃を緩和してロボットを
保護するのに有利であり、しかもワークの揺動を伴う運
動に対して内部機構が追従できるロボットハンドを提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のロボットハンド
は、ロボットの手首に固定され、収納空間と収納空間を
存して互いに対面する少なくとも一対の対面壁と第１球
面軸受とをもつ基体と；基体の収納空間内で一対の対面
壁を結ぶ方向において移動可能に配置され、ワークを保
持する爪部と第２球面軸受とをもつ可動部と；可動部と
基体との間に介装され可動部を収納空間内で弾性支持す
る弾発部材と；一端部に第１円弧凸面部を他端部に第２
円弧凸面部をもち、第１円弧凸面部が基体の第１球面軸
受に揺動可能に保持され第２円弧凸面部が可動部の第２
球面軸受に揺動可能に保持された揺動軸と；を具備する
ことを特徴とするものである。

【０００６】また本発明のロボットハンドは、固定型と
固定型に対して開閉する可動型とで成形されるワークを
成形の際に保持するロボットハンドであり；ロボットの
手首に固定され、収納空間と、収納空間を区画する内壁
面のうち可動型側に当接基準面をもつと共に当接基準面
に収納空間を存して対面する位置に非基準面をもつ基体
と；基体の収納空間内で可動型の開閉方向において移動
可能に配置され、基体の当接基準面に対面する当接面
と、基体の非基準面に隙間を介して対面する隙間形成面
と、ワークを保持する爪部とをもつ可動部と；可動部と
基体との間に介装され、自身の弾発力により可動部の当
接面を基体の当接基準面に押し当てる弾発部材と；を具
備することを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明にかかるロボットハンドでは、爪部に保
持されたワークに衝撃が作用したときには、その衝撃は
可動部に伝達される。しかし、可動部に伝達された衝撃
は弾発部材の弾発力により緩和される。請求項１にかか
るロボットハンドでは、ワークが揺動を伴う運動をした
ときには、可動部及び揺動軸は揺動して追従する。この
とき、揺動軸の一端部側の第１円弧凸面部は第１球面軸
受に対して揺動する。また、揺動軸の第２円弧凸面部は
第２球面軸受に対して揺動する。

【０００８】請求項２にかかるロボットハンドでは、作
業前において、弾発部材により、可動部の当接面が基体
の当接基準面に押し当てられている。そのため可動部の
位置決め、ひいては爪部に保持されたワークの位置決め
が良好に行われる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明のロボットハンドの一実施例を
図面を参照して示す。 （構成）図１に示す様に、このロボットハンド１は、基
体としてのケーシング２と基準部３と可動部４と弾発部
材５と揺動軸６とをもつ。ケーシング２は、軽量化等の
ための孔２０ａをもつ箱枠部２０と、ロボット６の手首
６４に固定される板状の固定部２１とをもつ。図１に示
す様に、基準部３には、反対面が開口した複数個のバネ
座孔３０が形成されている。固定部２１には、バネ座突
部３２をもつ軸部３３がボルト３４により８個固定され
ている。８個の軸部３３のうち、４個の軸部３３のバネ
座突部３２と基準部３のバネ座孔３０との間には、弾発
部材としてのコイル状の第１バネ７１が介装されてい
る。残りの４個の軸部３３には弾発部材としてのコイル
状の第２バネ７２が巻回され、第２バネ７２は固定部２
１の座面２１ｃと基準部３のバネ座孔３０との間に介装
されている。ここで、第１バネ７１は基準部３を矢印Ｘ
１方向に付勢し、第２バネ７２は基準部３を矢印Ｘ２方
向に付勢している。第１バネ７１と第２バネ７２はバネ
定数が同じのため、基準部３はＸ方向において中立位置
にフローティング状態で弾性支持されている。

【００１０】図２、図３、図４に示す様に、箱枠部２０
には収納空間２２が形成されている。ここで、収納空間
２２を存して互いに対面する一対の対面壁としての当接
基準面２３及び非基準面２４が箱枠部２０に形成されて
いる。更に、他の一対の対面壁としての当接基準面２５
及び非基準面２６も形成されている。当接基準面２３と
非基準面２４とを結ぶ方向は矢印Ｙ方向とされている。
当接基準面２５と非基準面２６とを結ぶ方向は矢印Ｚ方
向とされている。

【００１１】図１に示す様に基準部３は盤状をなす。基
準部３には、第１球面軸受３５が取付られている。とこ
ろで、図２、図３、図４から理解できる様に可動部４
は、ケーシング２の収納空間２２内で矢印Ｙ方向及びＺ
方向において移動可能に配置されている。可動部４の隙
間形成面４ｊはケーシング２の非基準面２４の隙間Ｔ１
を介して対面し、隙間形成面４ｋはケーシング２の非基
準面２６に隙間Ｔ２を介して対面している。図１に示す
様に可動部４は、駆動部としてのエアシリンダ４０をも
つ可動本体部４１と、可動本体部４１に枢支軸４２を介
して矢印Ｙ１、Ｙ２方向に揺動可能に保持された揺動部
４３とで構成されている。爪部４５は固定爪４６と可動
爪４７とで形成されている。固定爪４６は、その係止部
４６ａが可動部４の前部の係止部４ａに係止された状態
で、図略のボルトにより取付られている。可動爪４７
は、その係止部４７ａが可動部４の前部の係止部４ｂに
係止された状態で、図略のボルトにより取付られてい
る。ここで、図１から理解できる様に、エアシリンダ４
０のシリンタロッド４０ａは係止ピン４０ｂを介して揺
動部４３に連結されており、シリンタロッド４０ａが伸
縮すると揺動部４３が矢印Ｙ１、Ｙ２方向に枢支軸４２
を中心として揺動し、これにより可動爪４７が開閉移動
し、爪部４５が開閉され、ワークＷの脱着が行われる。
可動部４の後部４ｒには、第２球面軸受４８が取付られ
ている。

【００１２】図４に示す様に、弾発部材としてのボール
プランジャー８Ａ、８Ｂは、可動部４に装備されてお
り、即ち、可動部４の隙間形成面４ｊ、４ｋとケーシン
グ２の非基準面２４、２６との間に介装されている。ボ
ールプランジャー８Ａ、８Ｂは、硬質のボール８０と、
ボール８０を転動可能に保持する保持体８１と、可動部
４の凹部４ｔに設けられ保持体８１を付勢するバネ８２
とで構成されている。図４から理解できる様にボールプ
ランジャー８Ａは、可動部４の当接面４ｅをケーシング
２の当接基準面２３に圧接させており、これによりＹ方
向において可動部４が位置決めされる。またボールプラ
ンジャー８Ｂは、可動部４の当接面４ｆをケーシング２
の当接基準面２５に圧接させており、これによりＺ方向
において可動部４が位置決めされる。

【００１３】さて、図１に示す様に揺動軸５の一端部に
第１円弧凸面部としての第１球部５１が設けられ、揺動
軸５の他端部に第２円弧凸面部としての第２球部５２が
設けられている。第１球部５１は第１球面軸受３５に揺
動可能に保持されており、第２球部５２は第２球面軸受
４８に揺動可能に保持されている。揺動軸５の外周には
規制スリーブ５３が挿通され、規制スリーブ５３は第１
球部５１と第２球部５２との間の軸線方向における間隔
距離を維持するのに役立つ。スリーブ５３の外周には、
弾発部材としてのコイル状のバネ５４が巻回されてい
る。バネ５４は可動部４を矢印Ｘ２方向に付勢してお
り、これによりＸ方向における可動部４の位置決めに寄
与している。

【００１４】なお、上記したボールプランジャ−８Ａ、
８Ｂ、バネ５４、７１、７２のバネ定数は、ロボットハ
ンド１にかかる衝撃、負荷を考慮して設定されている。
本実施例にロボットハンド１は以上の構成である。この
ロボットハンド１は、図５に示すロボット６の手首６４
に固定される。このロボット６は、胴６１と、胴６１に
揺動可能に保持された第１腕６２と、第１腕６２に揺動
可能に保持された第２腕６３と、第２腕６３に揺動可能
に保持された手首６４とをもつ。ロボット６は図略の制
御装置により制御される。

【００１５】次に、本実施例のロボットハンド１の作用
を図６〜図８を参照して説明する。図６に示す様に、ケ
ーシング２の当接基準面２３は可動型９１側に位置し、
ケーシング２の非基準面２４は固定型９０側に位置して
いる。ここで、通常の状態では、ボールプランジャー８
Ａは、そのバネ力で可動部４の当接面４ｅをケーシング
２の当接基準面２３に圧接させている。また図４から理
解できる様にボールプランジャー８Ｂは、当接面４ｆを
ケーシング２の当接基準面２５に圧接させている。これ
によりロボットハンド１の可動部４はＹ方向及びＺ方向
において基準位置に位置決めされる。そして、図７に示
す様に、ワークＷが傾動すると、ワークＷを保持する爪
部４５も傾動するので、それに応じて可動部４及び基準
部３はケーシング２の収納空間２２内で揺動軸５ととも
に揺動する。また図８から理解される様に、ワークＷの
傾動が解消されるとともにワークＷが矢印Ｙ１方向に変
位すると、ボールプランジャー８Ａのバネ力に抗しつ
つ、可動部４の後部４ｒもＹ１方向に変位し、可動部４
はケーシング２に沿う向きとなる。その際揺動軸５も揺
動する。

【００１６】さて、本実施例では、棒状のワークＷをア
プセット鍛造成形する。この際には、図９に示す様に、
固定型９０と、固定型９０に対して矢印Ｙ１およびＹ２
方向に移動して型締め、型開きする可動型９１と、Ｘ
１、Ｘ２方向に移動する押し込み型９２とを用いる。こ
の様に鍛造成形する場合には、図９（Ａ）に示す様に、
ワークＷの根元側の端部Ｗ１を掴んで、固定型９０の型
面と可動型９１の型面との間にワークＷを保持する。こ
こでＫ１はワークＷの軸芯である。その状態で、図９
（Ｂ）に示す様に、可動型９１を矢印Ｙ１方向に閉じ、
固定型９０と可動型９１とを型締めし、その後、図９
（Ｃ）に示す様に、押し込み型９２を矢印Ｘ１方向に押
し込み、これによりワークＷをアプセット鍛造成形、つ
まり据え込み鍛造成形する。

【００１７】ここで、図９（Ｂ）に示す様に、固定型９
０の型面と可動型９１の型面との間にワークＷを保持し
た状態で、可動型９１を矢印Ｙ１方向に型締めする際、
種々の事情でワークＷが傾動する傾向にある。なお、図
９（Ｂ）では理解し易くするために、傾動量を誇張して
示している。更に図９（Ｃ）に示す様に可動型９１が締
まると、ワークＷの傾動は解消されると共にワークＷは
△Ｙぶん偏移し、その軸芯はＫ２の位置となり、ワーク
Ｗは正常の位置となる。この様に鍛造成形の際にワーク
Ｗは揺動する。

【００１８】ところで本実施例では、上記した様にワー
クＷが傾動する際には、図７に示す様に、ワークＷを保
持する爪部４５をもつ可動部４がボールプランジャー８
Ａを弾性収縮させつつケーシング２に対して揺動でき
る。このとき、第１球部５１が第１球面軸受３５に対し
て揺動し、第２球部５２が第２球面軸受４８に対して揺
動し、結果として揺動軸５が揺動する。更に、図８に示
す様にワークＷの傾動が解消されたときには、可動部４
の後部４ｒもケーシング２の非基準面２４に接近し、可
動部４の揺動も実質的に解消される。このときも前述同
様に揺動軸５が揺動しているものである。この様に揺動
軸５が揺動する際においても、基準部３は収納空間２２
内でＸ方向において実質的に中立位置に支持されてい
る。

【００１９】（効果）さて鍛造成形時にワークＷに作用
する衝撃がロボット１に直接伝達されると、ロボット６
の損傷の要因となる。この点本実施例では、Ｘ方向にお
ける衝撃はバネ５４、７１、７２の弾発力により緩和さ
れ、またＹ方向及びＺ方向における衝撃はボールプラン
ジャ−８Ａ、８Ｂの弾発力により、また、可動部４の揺
動時のエネルギ消費により緩和される。

【００２０】本実施例のロボットハンド１では、鍛造成
形の際にワークＷが傾動した場合であっても、可動部
４、揺動軸５は揺動して追従できる。即ち、ロボットハ
ンド１の内部機構はワークＷの傾動に追従できる。その
ため、無理な負荷がロボットハンド１の内部機構に作用
することは回避され、ロボットハンド１の耐久性、寿命
の向上に有利である。

【００２１】ところで、長棒状のワークＷを保持する場
合には、ワークＷの一端部Ｗ２とロボットハンド１の爪
部４５との間の距離が大きくなり、そのため、ワークＷ
の正確な位置決めは容易でない。この点本実施例では、
固定型９０と可動型９１とが型締めする前の状態では、
図４に示す様にボールプランジャー８Ａ、８Ｂにより可
動部４の当接面４ｅ、４ｆはケーシング２の当接基準面
２３、２５に圧接しており、そのため可動部４はＹ方向
及びＺ方向において正確に位置決めできる。そのため、
それだけ精度のよい位置決めに有利であり、精密な鍛造
成形に有利となる。

【００２２】更に本実施例ではボールプランジャー８
Ａ、８Ｂは、先端が硬質の転動可能なボール８０であ
り、図４から理解できる様にそのボール８０がケーシン
グ２の非基準面２４、２６に点接触に近い状態で接する
ので、ボールプランジャー８Ａ、８Ｂとケーシング２と
の摩擦抵抗を少なくできる。そのため、図１において基
準部３をＸ方向における中立位置に維持するのに有利で
ある。従ってワークＷのＸ方向における位置決め精度を
出すのに有利である。

【００２３】また本実施例では、ケーシング２には孔２
０ａが形成され、軽量化、剛性の適性化が図られてい
る。したがって、異常な衝撃がワークＷを介してケーシ
ング２に作用したときには、ロボット６が破損する前
に、ケーシング２が先に破損する様にしている。これに
よりロボット６の保護性を高め得る。 （他の実施例）図１に示す様にボールプランジャー８
Ａ、８Ｂは可動部４のＸ方向におけるほぼ中央付近に位
置しているが、これにかぎらず、可動部４の後部４ｒ側
にもボールプランジャーを設けても良いものである。図
１０、図１１はボールプランジャーの他の例を示す。図
１０に示すボールプランジャー８Ｃでは、ボール８０を
保持する保持体８１は、第１保持部８１ｅと、第１保持
部８１ｅを嵌合するスリーブ８１ｆとからなる。そして
スリーブ８１ｆの外周部にバネ８２が巻回されている。
図１１に示すボールプランジャー８Ｅでは、ボール８０
を保持する保持体８１の棒部８１ｉの外周部にバネ８２
が巻回されている。

【００２４】

【発明の効果】ワークに作用する衝撃がロボットに直接
伝達されると、ロボットの損傷の要因となるが、本発明
のロボットハンドによれば、可動部を弾性支持する弾発
部材により、衝撃は緩和されるので、ロボットの保護に
有利である。また本発明のロボットハンドによれば、ワ
ークが傾動した場合であっても、可動部および揺動軸は
基体に対して揺動でき、従ってロボットハンドの内部機
構はワークの傾動に追従できる。そのため、無理な負荷
がロボットハンドの内部機構に作用することは回避さ
れ、ロボットハンドの耐久性、寿命の向上に有利であ
る。

【００２５】また本発明のロボットハンドによれば、弾
発部材により可動部の当接面が基体の当接基準面に圧接
する場合には、可動部を正確に位置決めできる。そのた
め、それだけ精度のよい位置決めに有利であり、精密な
作業に有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のロボットハンドの断面図である。

【図２】爪部を外した状態で図１のＡ方向から見た図で
ある。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図４】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図５】実施例のロボットハンドを取り付けた状態のロ
ボットの側面図である。

【図６】可動部が定位置にある状態を模式的に示す断面
図である。

【図７】可動部が揺動位置にある状態を模式的に示す断
面図である。

【図８】可動部が定位置と反対側に変位した状態を模式
的に示す断面図である。

【図９】（Ａ）〜（Ｃ）はワークを鍛造成形する場合を
模式的に示す図である。

【図１０】ボールプランジャーの他の例を示す断面図で
ある。

【図１１】ボールプランジャーの他の例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

図中、１はロボットハンド、２はケーシング、２２は収
納空間、３は基準部、４は可動部、４５は爪部、５は揺
動軸、５１は第１球部、５２は第２球部、６はロボッ
ト、６４は手首を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットの手首に固定され、収納空間と該
   収納空間を存して互いに対面する少なくとも一対の対面
   壁と第１球面軸受とをもつ基体と；該基体の収納空間内
   で該一対の対面壁を結ぶ方向において移動可能に配置さ
   れ、ワークを保持する爪部と第２球面軸受とをもつ可動
   部と；該可動部と該基体との間に介装され該可動部を該
   収納空間内で弾性支持する弾発部材と；一端部に第１円
   弧凸面部を他端部に第２円弧凸面部をもち、該第１円弧
   凸面部が該基体の第１球面軸受に揺動可能に保持され該
   第２円弧凸面部が該可動部の第２球面軸受に揺動可能に
   保持された揺動軸と；を具備することを特徴とするロボ
   ットハンド。
2. 【請求項２】固定型と該固定型に対して開閉する可動型
   とで成形されるワークを成形の際に保持するロボットハ
   ンドであり；ロボットの手首に固定され、収納空間と、
   該収納空間を区画する内壁面のうち可動型側に当接基準
   面をもつと共に該当接基準面に該収納空間を存して対面
   する位置に非基準面をもつ基体と；該基体の収納空間内
   で該可動型の開閉方向において移動可能に配置され、該
   基体の当接基準面に対面する当接面と、該基体の非基準
   面に隙間を介して対面する隙間形成面と、ワークを保持
   する爪部とをもつ可動部と；該可動部と該基体との間に
   介装され、自身の弾発力により該可動部の当接面を該基
   体の当接基準面に押し当てる弾発部材と；を具備するこ
   とを特徴とするロボットハンド。