JPH0644620Y2

JPH0644620Y2 - 物品の把持装置

Info

Publication number: JPH0644620Y2
Application number: JP1988085957U
Authority: JP
Inventors: 学小吹; 輝昭宮本; 康徳須田
Original assignee: Kao Corp; Seibu Electric and Machinery Co Ltd
Current assignee: Kao Corp; Seibu Electric and Machinery Co Ltd
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1994-11-16
Anticipated expiration: 2003-06-28
Also published as: JPH027992U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、物品の把持装置に関するものであり、特にロ
ール状物品の穴部を保持するのに好適な、物品の把持装
置に関する。

（従来の技術）物品の把持装置に関する従来の技術としては、特開昭58
−155192号公報、特開昭58−206387号公報に記載のもの
等が知られている。

上記公報に記載されている従来の技術について説明する
と、特開昭58−155192号公報には、パームに視覚装置と
しての工業用カメラを備えたロボットハンドが記載され
ている。

また、特開昭58−206387号公報には、ロボットの作業端
に設けられ、該作業端の目標位置の近傍に位置する作業
小域の存在を検出する複数の検出部を予め定めた領域内
に一定の配列で分散配置した検出体を備えるロボットの
位置補正装置が記載されている。

（考案が解決しようとする課題）しかしながら、上記の従来の技術は以下のような問題点
を有していた。

即ち、特開昭58−155192号公報に記載されているロボッ
トハンドは、工業用カメラを用いていたため、装置がお
おげさとなり、コストも高い。

また、特開昭58−206387号公報に記載されているロボッ
トの位置補正装置は、光ファイバ式光電スイッチからな
る検出部がチャック爪に設けられ、検出部がチャック爪
と共に動くようになっているため、検出部の位置ずれが
生じ、位置決め精度が悪くなることがある。又、光ファ
イバが動かされるため、そも寿命も短く、爪の加工・組
立等も複雑となる。

従って、本考案の目的は、爪とは別に、上記爪の外径よ
り小さい直径の円周上に略一定の間隔で固定設置された
複数個の検出器を具備してなることによって、確実且つ
迅速に爪の中心と物品の穴部の中心との位置合わせ状態
を確認なし得るようにした物品の把持装置を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段）本考案は、半径方向に移動なし得る複数個の爪によって
物品の穴部を把持する物品の把持装置において、上記爪
とは別に、上記爪が閉じたときの上記爪の把持部の外径
より小さい直径の同心円上に、且つ上記それぞれ爪の間
に位置するように略一定の間隔で固定設置された複数個
の検出器を具備してなることを特徴とする物品の把持装
置を提供することによって上記の目的を達成したもので
ある。

（実施例）以下、本考案の物品の把持装置の一実施例について説明
する。

第５図は本考案の物品の把持装置の一実施例としてのロ
ール状物品の把持装置を示す平面図、第６図はその正面
図（ロール状物品の一部を省略して図示してある）で、
これらの図面において、（１）はロール状物品（５）を
把持するための把持ハンドであり、爪（11）の外径より
小さい直径の円周上に略一定の間隔で固定設置された３
個の検出器（19）を具備している。又、（２）はロール
状物品（５）の穴の中心を検出するための検出装置、
（３）は多関節型ロボットであり、その手首フランジ部
（31）に把持ハンド（１）と検出装置（２）とが一定の
距離を隔てて固定設置されている。又、（４）はロール
状物品（５）を載置したパレット（６）を回転するため
のターンテーブルである。

実施例における各部について詳述すると、上記把持ハン
ド（１）は、互いに平行に半径方向に開閉する３個の爪
（11）によってロール状物品（５）の穴部（51）を把持
するようになしてあり、把持ハンド（１）は、第１図
（中心線より上側は爪（11）を閉じた状態を、下側は爪
（11）を開いた状態を示している）に示される如く、半
径方向に移動なし得る３個の爪（11）、夫々の爪（11）
を半径方向に移動する夫々の爪（11）に対応した３個の
リンク機構（12）、リンク機構（12）を半径方向に伸縮
する駆動部（13）、リンク機構（12）を物品の把持方向
に付勢する圧縮スプリング（14）、検出器取付けブラケ
ット（19a）を介してシャフト（15）に固定設置された
３個の検出器（19）等からなっている。尚、夫々の爪
（11）は爪取付けブラケット（11a）を介して、一端を
爪取付けブラケット（11a）に他端をシャフト（15）に
ピンで連結されているリンク（12a），（12b）及び一端
を爪取付けブラケット（11a）に他端をスライドブラケ
ット（16a）にピンで連結されているリンク（12c）から
なるリンク機構（12）によって移動される。又、駆動部
（13）はスライドブラケット（16a）をシリンダブラケ
ット（16b）とロッド（16）とを介してエヤーシリンダ
（17）によって移動することによってリンク機構（12）
を半径方向に伸縮するようになしてあり、エヤーシリン
ダ（17）のエヤーがオフの状態のとき圧縮スプリング
（14）が３個の爪（11）を互いに拡張する方向に付勢す
るようになしてある。尚、リンク機構（12）と駆動部
（13）とは、シャフト（15）を囲むように配設されてい
る。又、シャフト（15）及びエヤーシリンダ（17）は固
定ブラケット（18）に固定されている。又、（17a）は
エヤーシリンダ（17）のシリンダロッドである。又、検
出器（19）としては光ファイバ式光電スイッチが好適で
あり、その投受光先端部（19b）は爪（11）の先端部近
傍に、爪（11）が閉じたときの爪（11）の把持部（11
b）の外径より僅かに小さい直径の同心円上に、且つ夫
々の爪（11）の間に位置するように固定設置されてい
る。又、（19c）は光ファイバであり、シャフト（15）
の中空部を経てアンプ（図示省略）に繋がれている。

而して、ロール状物品（５）を把持する場合には、穴部
（51）の上部に把持ハンド（１）を移動し、３個の検出
器（19）により、把持ハンド（１）の中心と穴部（51）
の中心とが位置合わせされているか否かを確認し、位置
合わせされている場合には、爪（11）を閉じた状態で、
把持ハンド（１）を穴部（51）にほぼ垂直に挿入した
後、爪（11）を開くことによってロール状物品（５）を
把持なし得る。尚、爪（11）の外周にシリコンゴム等を
貼って、爪（11）とロール状物品（５）との滑りを防止
することが好ましい。

また、検出装置（２）は、検出される穴部（51）の内径
より小さい直径からなる円周上に略一定の間隔で配設さ
れた４個の検出器（21）を具備している。即ち、第８〜
13図に示される如く、互いに直交する円の直径Ｘ軸、Ｙ
軸と上記円の交差部に夫々検出器（21）が設けられてい
る。尚、上記円の直径は検出される穴部（51）の直径よ
り僅かに小さい（例えば、穴部（51）の内径が48〜51mm
の場合には検出器（21）が配設される円の直径は45mm、
穴部（51）の内径が73〜76mmの場合には検出器（21）が
配設される円の直径は70mm）ことが好ましい。又、検出
器（21）としては、レーザー光反射型フォトスイッチが
好適である。

また、多関節型ロボット（３）は、第７図に示される如
く、その手首フランジ部（31）に、ブラケット（32）を
介して把持ハンド（１）と検出装置（２）とが一定の距
離を隔てて固定設置されている。尚、把持ハンド（１）
と検出装置（２）との偏心方向は手首フランジ部（31）
の角度により定まっているので、検出装置（２）によっ
てロール状物品（５）の穴部（51）を検出し、把持ハン
ド（１）を上記偏心方向に上記一定距離だけ移動するこ
とにより、把持ハンド（１）をロール状物品（５）の穴
部（51）の位置まで移動できる。尚、第７図に示される
ロール状物品の把持装置は、２種類の大きさの穴部（5
1）に対応して、直径の異なる円周上に配設された夫々
４個の検出器（21a），…，（21b）…からなる２組の検
出装置（２）を具備している。

また、ロール状物品（５）は、芯体（紙管）に紙、不織
布等のウェブを巻いたものである。

次に、本考案の物品の把持装置を用いて実施する上述し
たロール状物品の把持装置によるロール状物品の把持態
様について説明する。

本実施例のロール状物品の把持装置は、上述の４個の検
出器（21）の何れか１個の検出器（21）が、ロール状物
品（５）の穴部（51）の内側の位置を検出するまで、手
首フランジ部（31）を移動することによって、検出装置
（２）を略渦巻き状に移動させ、何れか１個の検出器
（21）が穴部（51）の内側の位置を検出した後、全ての
検出器（21）が穴部（51）の内側の位置を検出するま
で、穴部（51）の内側の位置を検出している検出器（2
1）に応じて、検出装置（２）を予め定められている方
向に予め定められている量だけ移動させ、検出装置
（２）の中心と穴部（51）の中心とを位置合わせするこ
とによって、穴部（51）の中心位置を検出した後、手首
フランジ部（31）の角度及び把持ハンド（１）と検出装
置（２）との偏心量等に応じて、手首フランジ部（31）
を移動することによって、把持ハンド（１）の爪（11）
を穴部（51）の位置まで移動させ、穴部（51）を把持ハ
ンド（１）の爪（11）により把持するようになしてあ
る。

第５〜６図に示される如く、パレット（６）上の４ケ所
に複数段積層されたロール状物品（５）がターンテーブ
ル（４）に載置され且つロール状物品（５）の把持命令
があると、ロール状物品（５）の穴部（51）の探索が始
まる。

先ず、ロール状物品（５）の存在の有無を確認するた
め、ロール状物品（５）の穴部（51）の標準載置位置
（点AO）（第15図参照）から最大の載置誤差以上離れた
点に検出装置（２）が移動され、その位置において４個
の検出器（21）のうち、１個以上の検出器（21）がロー
ル状物品（５）からの反射光を検出する（オンとなる）
か否かが確認される。もし、少なくとも１個の検出器
（21）がオンとなれば、ロール状物品（５）の存在が確
認される。尚、もし、全ての検出器（21）が反射光を検
出しないの（オフ）であれば、ロール状物品（５）の不
在が確認されるので、異常指令を出し、待機する。

ロール状物品（５）の存在が確認されると、検出装置
（２）は、ロール状物品（５）の穴部（51）の標準載置
位置（点AO）に移動される。このときに、ロール状物品
（５）が誤差なく載置されていれば、４個の検出器（2
1）は全てオフの状態となり、位置合わせ完了となる。
もし、ロール状物品（５）が誤差を伴って載置されてい
れば、４個の検出器（21）の少なくとも１個はオンの状
態となる。尚、ロール状物品（５）が少しの誤差で載置
されており、少なくとも１個の検出器（21）がオフの状
態であれば、後述する如くして、位置合わせされる。

もし、４個の検出器（21）が全てオンになった場合は、
ロール状物品（５）の載置誤差が大きい場合で、４個の
検出器（21）の全てがロール状物品（５）の穴部（51）
の内側の位置を検出していないときである。この場合に
は、第14図のフローチャートで示される如くして、検出
装置（２）の中心と穴部（51）の中心とが位置合わせさ
れる。

即ち、４個の検出器（21）が全てオンの場合、手首フラ
ンジ部（31）を移動することによって、第15図に示され
る如く、点AO（XO,YO）、点A11（XO＋ΔX,YO）を直線で
結ぶように検出装置（２）が移動され、もしその途中で
４個の検出器（21）の何れもオフの状態にならなかった
場合には、更に検出装置（２）を点A11、点A12（XO,YO
＋ΔＹ）、点A13（XO−ΔX,YO）、点A14（XO,YO−Δ
Ｙ）を円弧で結ぶように検出装置（２）が移動され、も
しその途中で４個の検出器（21）の何れもオフの状態に
ならなかった場合には、A21（XO＋２ΔX,YO）、A22（X
O,YO＋２ΔＹ）、A23（XO−２ΔX,YO）、A24（XO,YO−
２ΔＹ）…と略（同心円状の）渦巻き状に円弧を広げて
行く。検出装置（２）の移動の途中で何れか１個の検出
器（21）がオフすると、検出装置（２）は上記の略渦巻
き状の移動を中止する。即ち、ロール状物品（５）の穴
部（51）が51αの位置にあるときには、検出装置（２）
が点A31から点A32に向かう間に１個の検出器（21）がオ
フされ、そのとき検出装置（２）は略渦巻き状の移動を
中止する。又、ロール状物品（５）の穴部（51）が51β
の位置にあるときには、検出装置（２）が点A33から点A
34に向かう間に１個の検出器（21）がオフされ、そのと
き検出装置（２）は略渦巻き状の移動を中止する。尚、
上記の略渦巻き状の移動経路は、点A11、点A12、点A13
を結ぶ円弧、点A13、点A14、点A21を結ぶ円弧、点A21、
点A22、点A23を結ぶ円弧、点A23、点A24、点A31を結ぶ
円弧、点A31、点A32、点A33を結ぶ円弧、点A33、点A3
4、点A41を結ぶ円弧、…の組み合わせからなっている。

４個の検出器（21）のうち何れか１個の検出器（21）が
オフになると、全ての検出器（21）がオフになるよう
に、第８〜12図に例示されている如く、検出装置（２）
を表に従ってＸ軸方向又はＹ軸方向の何れか一方に、或
いはＸ軸方向及びＹ軸方向の両方（Ｘ軸とＹ軸との合成
ベクトル方向）に夫々微少距離Δｘ、Δｙだけ移動させ
（例えば、第８図においては、検出装置（２）をＹ軸方
向に−Δｙだけ移動させ）、その移動後の４個の検出器
（21）が夫々オン或いはオフの何れであるかによって、
再び表に従って検出装置（２）が移動され、以後も同様
に移動・検出を繰返し、第13図に示される如く、４個の
検出器（21）がすべてオフになるまで繰返され、検出装
置（２）の中心と穴部（51）の中心とが位置合わせされ
る。尚、穴部（51）の内径が48〜51mmの場合には、Δ
ｘ、Δｙを夫々3mm程度とすることが好ましい。

上述の如くして検出装置（２）の中心と穴部（51）の中
心とを位置合わせすることによって、穴部（51）の中心
を検出した後、手首フランジ部（31）の角度及び把持ハ
ンド（１）と検出装置（２）の偏心量等に応じて、手首
フランジ部（31）を移動し、検出された穴部（51）の存
在位置まで把持ハンド（１）を移動させ、把持ハンド
（１）に設けられた３個の検出器（19）により、把持ハ
ンド（１）の中心と穴部（51）の中心とが正確に位置合
わせされているか否か確認し、位置合わせされている場
合、即ち、３個の検出器（19）が全て穴部（51）を検出
し、即ち、反射光を検出してない（オフ）の場合には、
把持ハンド（１）を穴部（51）に挿入なし得るので、把
持ハンド（１）を下降し、把持ハンド（１）を穴部（5
1）にほぼ垂直に挿入して、穴部（51）を把持ハンド
（１）の爪（11）により把持する。尚、把持ハンド
（１）の中心と穴部（51）の中心とに位置ずれがあると
きには、即ち、何れかの検出器（19）が反射光を検出し
ている（オン）のときには、異常指令を出し、待機す
る。

把持ハンド（１）の爪（11）は、第１図の中心線より上
側に示される如く、エヤーバルブのソレノイド（図示省
略）がオンされ、エヤーシリンダ（17）にエヤーが入
り、シリンダーロッド（17a）が右端にあり、スプリン
グ（14）が圧縮されることによって、爪（11）が閉じら
れた状態において、爪（11）が穴部（51）に挿入され
る。エヤーバルブのソレノイドがオフされ、エヤーシリ
ンダ（17）のエヤーがオフされると、第１図の中心線よ
り下側に示される如く、スプリング（14）の反発力でス
ライドブラケット（16a）がシャフト（15）に沿って左
側へスライドし、リンク（12c）により爪取付ブラケッ
ト（11a）及び爪（11）が拡張する。

このとき３組のリンク機構（12）の夫々のリンク（12
a），（12b），（12c）が３個の爪（11）夫々に対応し
ているので、３個の爪（11）が互いに平行に半径方向に
同時に開いてロール状物品（５）をスプリング（14）の
反発力で把持する。従って、電源或いはエヤー源が切れ
ても、把持されたロール状物品（５）を落とすことな
く、把持し続けることができ、安全である。爪（11）を
閉じるときはエヤーバルブのソレノイドをオンして、エ
ヤーをエヤーシリンダ（17）に入れるとシリンダロッド
（17a）がスプリング（14）の反発力に打ち勝って右側
へ動くので、スライドブラケット（16a）がシャフト（1
5）に沿って右側へスライドし、リンク（12c）により爪
取付ブラケット（11a）及び爪（11）は閉じる。

以上、本考案の物品の把持装置の一実施例及び本考案の
物品の把持装置を用いて実施するロール状物品の把持態
様について説明したが、これらに制限されるものではな
い。例えば、爪（11）と検出器（19）とが、把持ハンド
に２個又は４個以上設けられていても良い。

また、検出器（21）としてレーザー光反射型フォトスイ
ッチを利用したが、ワークが金属で且つ検出装置（２）
をワークに充分接近できる場合は、検出器（21）として
近接スイッチを利用しても良い。

また、検出器（19）としては光ファイバー式光電スイッ
チの他に、通常の反射型光電管、レーザー光反射型フォ
トスイッチあるいはワークが金属の場合で接近できる場
合は近接スイッチを採用出来る。

また、第15図に示される如く、略同心円状に検出装置
（２）を移動する代わりに、第16図に示される如く、点
BO（XO,YO）より始めてB11（XO＋ΔX,YO）、B12（XO＋
ΔX,YO＋ΔＹ）、B13（XO,YO＋ΔＹ）、B14（XO−ΔX,Y
O＋ΔＹ）、B15（XO−ΔX,YO）,B16（XO−ΔX,YO−Δ
Ｙ）、B17（XO,YO−ΔＹ）、B18（XO＋２ΔX,Y−ΔＹ）
…の点を夫々直線で結んだ直線渦巻き状に検出装置
（２）を移動しても良い。

尚、穴部（51）の内径が48〜51mmの場合には、ΔＸ、Δ
Ｙを夫々30mm程度とすることが好ましい。

（考案の効果）本考案の物品の把持装置は、上述の如く、爪とは別に、
上記爪の外径より小さい直径の円周上に略一定の間隔で
固定設置された複数個の検出器を具備してなることによ
って、爪の中心と穴部の中心との位置合わせ状態を検出
精度良く確認することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の物品の把持装置の一実施例を示す正面
図（一部断面で図示してある）、第２〜４図は第１図の
Ｓ−Ｓ視図、Ｔ−Ｔ視図、Ｕ−Ｕ視図、第５図は本考案
の物品の把持装置の一実施例としてのロール状物品の把
持装置を示す平面図、第６図はその正面図（ロール状物
品の一部を省略して図示してある）、第７図はその検出
装置の近傍を示す底面図、第８〜13図はロール状物品の
把持態様としての中心位置合わせを示す説明図、第14図
はそのフローチャート、第15図はその検出装置の移動経
路を示す説明図、第16図はその検出装置の移動経路の別
の実施例を示す説明図である。（５）：（ロール状）物品、（11）：爪（12）：リンク機構、（13）：駆動部（14）：（圧縮）スプリング、（19）：検出器（51）：穴部

フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−14882（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−206387（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−53490（ＪＰ，Ｕ) 実開昭58−184290（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】半径方向に移動なし得る複数個の爪によっ
て物品の穴部を把持する物品の把持装置において、上記
爪とは別に、上記爪が閉じたときの上記爪の把持部の外
径より小さい直径の同心円上に、且つ上記それぞれの爪
の間に位置するように略一定の間隔で固定設置された複
数個の検出器を具備してなることを特徴とする物品の把
持装置。