JPH07124878A

JPH07124878A - 産業用マニプレータ

Info

Publication number: JPH07124878A
Application number: JP27145093A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Izawa; 努井沢; Yoshiomi Kawabuchi; 義臣川渕
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-05-16
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: JP2620503B2

Abstract

(57)【要約】【目的】装置の損傷を防止すると共に作動性の向上を
図った産業用マニプレータを提供する。【構成】回動軸関節によって複数のアームがそれぞれ
回動自在に連結されて手首アーム３４に回動軸３６を介
してハンド装置３７を装着し、このハンド装置３７を手
首アーム３４の回動軸３６に対して５軸モータ３８によ
り無限に回転自在に支持すると共に一対のハンド５２，
５３をエアシリンダ５４，５５によって開閉駆動可能と
し、且つ、ハンド装置３７と手首アーム３４との間に上
下及び左右方向に対して所定量の自由度を有する緩衝機
構５１を介装する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は産業用マニプレータに関
し、特に垂直多関節のものに用いて有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋳物工場で行なう鋳物のばらし
（鋳ばらし）作業は手作業で行なっている。この鋳ばら
し作業の工程中では、ベルトコンベアで搬送されてくる
鋳型及び鋳物製品を下記のように処理する。

【０００３】（１）荒仕分け作業−Ｉからみ合った湯口製品の仕分け。

【０００４】（２）荒仕分け作業−II 前工程で既に分解している製品と湯口の整列、及びセキ
折りの作業のために前工程で仕分けた湯口付き製品の仕
分け。

【０００５】（３）セキ折り作業ゲートベッカーで湯道と製品を分離。

【０００６】（４）整列作業セキ折り後の製品と湯道を分離して整列。

【０００７】（５）ハンガー掛け作業ショットブラストへの投入作業。

【０００８】従来、上述したような鋳ばらし作業は作業
員が全て手作業で行なっているので、能率が悪く、また
重労働である。このため、省力化とともに機械化を図り
得るマニプレータの出現が待望されている。そして、こ
のような用途に適応するためのマスタ・スレーブ方式に
よるマニプレータが従来から用いられている。図１０に
従来の産業用マニプレータの概略を示す。

【０００９】図１０に示すように、従来の産業用マニプ
レータにおいて、水平アーム００１及び水平レバー００
２、連結プレート００３、手首部００４がそれぞれ軸０
０５，００６，００７，００８によって４節のリンク機
構が形成されており、この４節リンク機構のリンク形状
を固定することにより手首部００４の姿勢を固定するこ
とができるようになっている。また、一端が軸００５に
よって連結プレート００３に連結された垂直アーム００
９は軸０１０によってこの連結プレート００３に回動自
在に連結された垂直レバー０１１と平行をなし、垂直ア
ーム００９の他端は軸０１２によって旋回台０１３連結
され、垂直レバー０１１の他端は油圧シリンダ０１４を
介して軸０１５によって旋回台０１３連結されている。
即ち、垂直アーム００９、垂直レバー０１１、油圧シリ
ンダ０１４、連結プレート００３及び軸００５、０１
０、０１２、０１５で４節のリンク機構を形成してい
る。更に、手首部００４には支持軸０１６を介して支持
プレート０１７が回動自在に取付けられ、この支持プレ
ートには図示しない駆動装置によって開閉自在な一対の
ハンド０１８が装着されている。

【００１０】従って、上述した産業用マニプレータは、
油圧シリンダ０１４の伸縮駆動により連結プレート００
３が軸０１５を回動中心として回動し、水平レバー００
２を介して手首部００４（ハンド０１８）が回動するこ
とができる。また、一対のハンド０１８は支持プレート
０１７と共に支持軸０１６を中心として回動することが
でき、且つ、駆動装置によって開閉することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のマニプ
レータを用いた鋳ばらし作業にあっては、鋳物のハンド
リングや製品のばらし作業などを行うにあたって苛酷な
条件下で使用されるため、ハンド０１８やその駆動装置
等に大きな衝撃力が作用することとなり、その部分の破
損や故障が発生するという問題があった。

【００１２】また、このマニプレータを鋳ばらし作業に
おけるライン作業に適用した場合には、大量の鋳物を高
速で処理する必要があり、小型で、且つ、小回りの可能
な装置が要求される。ところが、上述した従来のマニプ
レータにあっては、ハンド０１８は支持軸０１６によっ
て回動自在に支持されているものの、このハンド０１８
は所定の位置から時計回り方向に所定角度（１８０
°）、また反時計回り方向に同じく所定角度（１８０
°）だけ回動自在に支持されたものであり、回動範囲が
規制されて素早いハンドリングができなかった。

【００１３】本発明はこのような問題を解決するもので
あり、装置の損傷を防止すると共に作動性の向上を図っ
た産業用マニプレータを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の産業用マニプレータは、回動軸関節によっ
て複数のアームがそれぞれ回動自在に連結されてその複
数のアームのうちの先端側のアーム先端部に支持軸を介
して一対の開閉自在なハンドが装着された産業用マニプ
レータにおいて、前記一対のハンドを前記アームの支持
軸に対して無限に回転自在に支持すると共に駆動装置に
よって開閉駆動可能に支持し、且つ、前記ハンドと支持
軸との間に上下及び左右方向に対して所定量の自由度を
有する緩衝機構を介装したことを特徴とするものであ
る。

【００１５】

【作用】一対のハンドがアームの支持軸に対して無限に
回転自在に支持されると共に駆動装置によって開閉駆動
可能に支持されたことで、ハンドの作動範囲が拡大する
と共に素早いハンドリングが可能となる。また、このハ
ンドと支持軸との間に上下及び左右方向に対して所定量
の自由度を有する緩衝機構を介装したことで、苛酷な条
件下で使用されてハンドやその駆動装置等に大きな衝撃
力が作用してもその衝撃力は緩衝機構によって吸収さ
れ、装置の破損や故障が防止される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１７】図１に本発明の一実施例に係る産業用マニ
プレータの正面視、図２に産業用マニプレータの上面
視、図３に産業用マニプレータの背面視、図４にハンド
装置の概略構成、図５にハンド装置の駆動機構を表す要
部断面、図６にハンド装置の緩衝機構を表す要部断面、
図７に図６のVII−VII断面、図８にハンド装置の開閉機
構を表す要部断面、図９にハンド装置の開閉機構を表す
上面視を示す。

【００１８】本実施例の産業用マニプレータのスレーブ
アームにおいて、図１乃至図３に示すように、旋回台１
１は床面１２に設置されている基台１３に対して水平面
内を回動自在に支持されており、この旋回台１１を回動
する１軸モータ１４は基台１３内に収納されている。垂
直アーム１５はその基端部が旋回台１１に回動軸１６を
もって回動自在に支持されており、２軸モータ１７によ
り回動することができる。また、垂直レバー１８はその
基端部が回動レバー１９を介して旋回台１１に回動軸２
０により回動自在に支持されている。この垂直アーム１
５及び垂直レバー１８は略平行をなし、各レバー１５，
１８の先端部は三角形をなす連結リンク２１にそれぞれ
回動軸２２，２３により回動自在に連結されている。即
ち、旋回台１、連結リンク２１、垂直アーム１５、垂直
レバー１８及び各軸１６，２０，２２，２３により４節
の平行リンク機構を形成している。そして、垂直レバー
１８は、２軸モータ１７による垂直アーム１５の前後動
作が回動軸２２を中心とした連結リンク２１を介して回
動軸２３に伝達され、垂直アーム１５と同様な前後動作
を行う。

【００１９】水平レバー２５及び水平アーム２６は上下
に並んで略平行をなし、各レバー２５，２６の先端部は
連結アーム２７を介してそれぞれ回動軸２８，２９によ
り回動自在に連結されている。この水平レバー２５の基
端部は回動軸３０により連結リンク２１に回動自在に連
結されている。一方、水平アーム２６はその途中部分が
垂直アーム１５の上端部に載置され、その基端部には補
助アーム３１が連結され、この補助アーム３１の下端部
は連結アーム３２を介して回動軸１６に連結されると共
にここにカウンタウエイト３３が装着されている。そし
て、連結アーム２７には回動軸２９により手首アーム３
４の基端部が回動自在に取付けられ、この手首アーム３
４は４軸モータ３５により回動軸２９を中心として回動
することができる。更に、この手首アーム３４には回動
軸３６によりハンド装置３７が回動自在に装着されてお
り、このハンド装置３７は５軸モータ３８により回動軸
３６を中心として回動することができる。

【００２０】なお、上述した１軸〜５軸モータ１４，１
７，２４，３５，３８によって回動する旋回台１１及び
垂直アーム１５、水平アーム２６、手首アーム３４、ハ
ンド３７の各回動中心をそれぞれＯ₁，Ｏ₂，Ｏ₃，Ｏ
₄，Ｏ₅で示す。

【００２１】また、旋回台１１には運転席４１が装着さ
れており、この運転席４１にはスレーブアームを作動さ
せるマスターアーム４２及びジョイステックレバー４３
が配設されている。このマスターアーム４２はスレーブ
アームと相似形に形成されており、マスターアーム４２
をオペレータが操作することによりスレーブアームがマ
スターアーム４２と相似形となるように動作制御され
る。一方、ジョイステックレバー４３はこれをオペレー
タが前後に倒すことにより旋回台１１を大きく、高速度
で左右方向に回動するためのものである。

【００２２】本実施例の産業用マニプレータのスレーブ
アームにおいて、図４に示すように、水平アーム２６の
先端部には回動軸２９によって手首アーム３４が回動自
在に装着されており、この手首アーム３４には回動軸３
６が回動自在に支持されると共に５軸モータ３８によっ
て無限に回転自在に支持されている。そして、この回動
軸３６の先端部には上下及び左右方向に対して所定量の
自由度を有する緩衝機構５１を介してハンド装置３７が
装着されている。このハンド装置３７は一対の開閉自在
なハンド５２，５３を有しており、各ハンド５２，５３
はそれぞれエアシリンダ５４，５５によって開閉駆動で
きるようになっている。また、回動軸３６には２つのエ
ア給排路５６，５７が設けられており、このエア給排路
５６，５７の一端は図示しないエア給排源に連結される
一方、その他端は連結管５８，５９を介してエアシリン
ダ５４，５５に連結されている。

【００２３】以下、そのハンド装置３７について具体的
に説明する。即ち、図５に示すように、回動軸２９によ
って回動自在に装着された手首アーム３４において、こ
の手首アーム３４に固定されたハウジング６１には支持
軸６２が複数のボルトによって取付けられており、この
ハウジング６１と支持軸６２との間には回動軸３６を構
成する中空の回転筒６３が軸受６４によって回転自在に
取付られている。そして、この回転筒６３の外周部には
従動ギア６５が固結されており、この従動ギア６５は５
軸モータ３８の駆動ギア６６を噛み合っている。

【００２４】また、支持軸６２にはその軸方向に沿って
２本のエア穴６７，６８が形成されると共に、回転筒６
３にもその軸方向に沿って２本のエア穴６９，７０が形
成されており、各エア穴６７，６８と６９，７０は支持
軸６２の外周部及び回転筒６３の内周部の各全周にわた
って形成された連通孔７１によって連通されている。そ
して、支持軸６２の各エア穴６７，６８の基端部にはそ
れぞれエア給排源からの配管７２，７３が連結される一
方、回転筒６３の各エア穴６９，７０の先端部にはそれ
ぞれ管継手７４，７５が取付けられている。

【００２５】従って、５軸モータ３８を駆動すると、そ
の駆動力が駆動ギア６６及び従動ギア６５を介して回転
筒６３に伝達され、この回転筒６３が支持軸６２、即
ち、手首アーム３４に対して回転することができる。こ
のとき、エア給排源から配管７２あるいは７３を介して
供給されるエアは支持軸６２のエア穴６７，６８に導入
され、連通孔７１を介して回転筒６３のエア穴６９，７
０に供給され、更に、管継手７４，７５を介して連結管
５８，５９に送給される。

【００２６】図６及び図７に示すように、緩衝機構５１
において、基台８１はＴ字形状をなし、上端のフランジ
部が回転筒６３の下部に複数のボルト８２によって一体
に連結されている。そして、基台８１の両側（図７にて
上下）には位置規制板８３が一体に固定され、この位置
規制板８３の上面には円錐状をなす一対の位置決め凹部
８４が形成されている。一方、この基台８１の下方には
ハンド装置３７が取付られるハンド取付台８５が位置
し、ハンド取付台８５の両側（図７にて上下）には位置
保持板８６が一体に固定されており、この位置保持板８
６の下面には円錐状をなす一対の位置決め凸部８７が形
成され、この各位置決め凸部８７は対応する位置決め凹
部８４に係合している。また、基台８１及びハンド取付
台８５には四方の角部の上下に対向する位置にそれぞれ
支持板８８，８９が一体に固定されており、各支持板８
８には支持ロッド９０の上端部が球面軸受９１によって
揺動自在に支持される一方、各支持板８９にはこの支持
ロッド９０の下端部が遊嵌されており、更に、この支持
板８８，８９との間には支持ロッド９０の外周辺に位置
してスプリング９２が介装されている。

【００２７】従って、ハンド装置３７が取付られるハン
ド取付台８５は基台８１に対して上下及び左右方向に対
して所定量の自由に揺動することができる。即ち、基台
８１に対して支持ロッド９０が球面軸受９１を支点とし
て揺動することで、ハンド取付台８５が水平方向に移動
することができる。また、基台８１に対してスプリング
９２の付勢力によりハンド取付台８５が付勢支持されて
いることで、ハンド取付台８５が垂直方向に移動するこ
とができる。そして、このとき、基台８１の位置決め凸
部８７がハンド取付台８５の位置決め凹部８４に付勢係
合していることで、基台８１とハンド取付台８５との位
置関係がずれることはない。

【００２８】図８及び図９に示すように、ハンド装置３
７において、支持台１０１は四方に横壁を有し、ほぼ中
心位置に水平なハンド支持軸１０２が取付けられてい
る。この支持軸１０２には一対のアーム１０３，１０４
の下端部が回動自在に取付けられており、この各アーム
１０３，１０４の中間部にはハンド５２，５３の基端部
が溶接等によって固着されている。一方、支持台１０１
上には２つのエアシリンダ５４，５５が互いに逆方向を
向いて設置されており、各駆動ロッド１０５，１０６の
先端部はそれぞれ連結軸１０７，１０８によってアーム
１０３，１０４の上端部に連結されている。また、エア
シリンダ５４，５５の各エア給排孔には管継手１０９，
１１０が取付けられている。なお、支持台１０１は複数
のボルト１１１によってハンド取付台８５に固定されて
いる。

【００２９】従って、各連結管５８，５９から管継手１
０９，１１０を介して各エアシリンダ１０５，１０６に
エアが供給され、このエアシリンダ１０５，１０６を駆
動して駆動ロッド１０７，１０８を伸長させることで、
一方のアーム１０３がハンド支持軸１０２を中心として
反時計回り方向に回動し、他方のアーム１０４がハンド
支持軸１０２を中心として時計回り方向に回動し、各ハ
ンド５２，５３が接近して鋳物等を挾持することができ
る。

【００３０】而して、このように上述したスレーブアー
ムはオペレータによるマスターアーム４２の操作に対応
して動作することにより一対のハンド５２，５３が鋳物
等挾持して所定の位置まで搬送するものであり、動作は
次の通りである。

【００３１】即ち、１軸モータ１４の駆動により旋回台
１１が基台１３に対して水平面内を回動する。２軸モー
タ１７の駆動により回動軸１６が回動し、垂直アーム１
５を含む平行リンク機構が動作して垂直アーム１５及び
垂直レバー１８等が垂直面内を回動する結果、水平アー
ム２６等によって支持されたハンド装置３７が垂直面内
を移動する。３軸モータ２４の駆動により垂直レバー３
１が長手方向に移動し、水平アーム２６を含むリンク機
構が動作して水平アーム２６及び水平レバー２５等が垂
直面内を回動する結果、手首アーム３４及びハンド装置
３７が垂直面内を移動する。なお、２軸モータ１７及び
３軸モータ２４の駆動は同時に行うことで、水平アーム
２６及び手首アーム３４を水平姿勢状態にて前方あるい
は後方に移動させる。

【００３２】４軸モータ３５の駆動により回動軸２９が
回動し、ハンド装置３７が垂直面内を回動する。また、
５軸モータ３８の駆動によりハンド装置３７が水平面内
を回動する。このような１軸〜５軸モータ１４，１７，
２４，３５，３８の駆動による各部の移動によりハンド
装置３７を所定位置から所定位置へ移動させることで保
持した鋳物等の運搬を行う。

【００３３】また、ここでハンド装置の作動について説
明する。図４乃至図９に示すように、前述したように、
５軸モータ３８を駆動して駆動ギア６６及び従動ギア６
５を介して回転筒６３を回転することで、一対のハンド
５２，５３を回転させて把持する鋳物等の向きに素早く
位置決めすることができる。この状態でエア給排源から
配管７２あるいは７３にエアを供給すると、供給された
エアは支持軸６２のエア穴６７，６８及び連通孔７１を
通って回転筒６３のエア穴６９，７０に導入され、管継
手７４，７５及び連結管５８，５９、管継手１０９，１
１０を介して各エアシリンダ１０５，１０６にエアが供
給される。従って、このエアシリンダ１０５，１０６が
駆動して駆動ロッド１０７，１０８を伸長させること
で、アーム１０３，１０４が支持軸１０２を中心として
回動し、各ハンド５２，５３が接近して鋳物等を挾持す
る。

【００３４】そして、このハンド５２，５３による鋳物
の把持作業時にハンド５２，５３に衝撃力が作用しても
緩衝機構５１によってその衝撃力を吸収することができ
る。即ち、ハンド５２，５３が装着された支持台１０１
は緩衝機構５１のハンド取付台８５に取付けられてお
り、ハンド５２，５３に衝撃力が作用した場合、この支
持台１０１は球面軸受９１及びスプリング９２の付勢力
により基台８１に対して上下及び左右方向に対して所定
量の自由に揺動することができる。

【００３５】従って、本実施例の産業用マニプレータを
用いた鋳ばらし作業にあっては、鋳物のハンドリングや
製品のばらし作業などを行うにあたって苛酷な条件下で
使用されたときに、ハンド５２，５３等に大きな衝撃力
が作用しても、緩衝機構５１によってその衝撃力が吸
収、または緩和されることで、ハンド５２，５３の破損
や故障が発生することはない。

【００３６】また、本実施例の産業用マニプレータにあ
っては、ハンド装置３７の５軸モータ３８を含む駆動機
構（手首アーム３４）と緩衝機構５１と開閉機構（ハン
ド５２，５３）とが着脱自在となっている。即ち、手首
アーム３４の回転筒６３と緩衝機構５１の基台８１とが
ボルト８２によって着脱自在に取付けられている。ま
た、緩衝機構５１のハンド取付台８５とハンド５２，５
３の支持台１０１とがボルト１１１によって着脱自在と
なっている。従って、各ボルト８２，１１を弛緩するこ
とによって手首アーム３４と緩衝機構５１とハンド５
２，５３とを分離することができ、装置の保守点検や部
品の交換などを容易に行うことができる。

【００３７】更に、手首アーム３４に対して緩衝機構５
１及びハンド５２，５３が回動軸３６を中心として無限
に回転自在となっているので、ハンド５２，５３の動作
範囲に無関係でその元位置から鋳物の把持位置まで短時
間で回転してハンドリングを行うことができる。

【００３８】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明の産業用マニプレータによれば、回動軸関節
によって複数のアームがそれぞれ回動自在に連結されて
その複数のアームのうちの先端側のアーム先端部に支持
軸を介して一対の開閉自在なハンドを装着し、この一対
のハンドをアームの支持軸に対して無限に回転自在に支
持すると共に駆動装置によって開閉駆動可能に支持し、
且つ、ハンドと支持軸との間に上下及び左右方向に対し
て所定量の自由度を有する緩衝機構を介装したので、ハ
ンドの作動範囲が拡大すると共に素早いハンドリングが
可能となって作動性の向上を図ることができると共に苛
酷な条件下で使用されてハンドやその駆動装置等に大き
な衝撃力が作用してもその衝撃力が緩衝機構によって吸
収されて装置の破損や故障を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る産業用マニプレータの
正面図である。

【図２】産業用マニプレータの上面図である。

【図３】産業用マニプレータの背面図である。

【図４】ハンド装置の概略構成図である。

【図５】ハンド装置の駆動機構を表す要部断面図であ
る。

【図６】ハンド装置の緩衝機構を表す要部断面図であ
る。

【図７】図６のVII−VII断面図である。

【図８】ハンド装置の開閉機構を表す要部断面図であ
る。

【図９】ハンド装置の開閉機構を表す上面図である。

【図１０】従来の産業用マニプレータの概略図である。

【符号の説明】

１１旋回台１４１軸モータ１５垂直アーム１７２軸モータ１８垂直レバー２１連結リンク２４３軸モータ２５水平レバー２６水平アーム３４手首アーム３５４軸モータ３６回動軸３７ハンド装置３８５軸モータ５１緩衝機構５２，５３ハンド５４，５５エアシリンダ５６，５７エア給排路５８，５９連結管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回動軸関節によって複数のアームがそれ
ぞれ回動自在に連結されてその複数のアームのうちの先
端側のアーム先端部に支持軸を介して一対の開閉自在な
ハンドが装着された産業用マニプレータにおいて、前記
一対のハンドを前記アームの支持軸に対して無限に回転
自在に支持すると共に駆動装置によって開閉駆動可能に
支持し、且つ、前記ハンドと支持軸との間に上下及び左
右方向に対して所定量の自由度を有する緩衝機構を介装
したことを特徴とする産業用マニプレータ。