JPH0722854B2 - ロボツト・グリツパをロボツト・アームに連結するための追従型機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はロボット・グリッパをロボット・アームに連結
するための追従型機構に関する。

ある種の自動化された組立および／または処理作業にお
いては、ワークピースに対するグリッパの位置精度が特
に重要となる。第１図は穴１に対するピン２の横方向お
よび角度方向のずれが挿入の妨げとなり、かつ詰まりの
原因ともなりうる。この問題に対する１つの解決策とし
て、アームとグリッパとの間に追従可能な連結機構を設
けることが考えられ、その場合には、グリッパはそれに
作用する力に応動して、ずれを補償することができる。
１つの公知の機構が第２図に示されており、これは２つ
の金属板3aおよび3bよりなり、一方の金属板3aはアーム
４に連結され、他方の金属板3bはグリッパ５に連結され
ている。金属板3aおよび3bは、それぞれ交換に配置され
た金属とゴムのワッシャの積み重ね体よりなる一対の男
性シャー・パッド６によって互いに連結されている。シ
ャーパッド６はアーム４に対するグリッパ５の回転方向
および／または横方向の変位を許容するように若干の角
度をもって設定されている。ある動作状況においては、
この機構では十分でないことが判明している。特に、穴
にピンを入れる場合には、回転方向および／または横方
向の変位のほかに、正常な挿入方向における小さい変位
δが必要とされることが第１図から明らかであろう。し
かしながら、第２図に関して上述した種類の装置は変位
δを許容することができない。さらに、その装置は振動
に感応する傾向がある。

従って、本発明は上述した問題点が少なくとも軽減され
る異なる形式の追従型連結機構を提供することを目的と
する。

従って、本発明によれば、ロボット・グリッパをロボッ
ト・アームに連結するための追従型機構において、グリ
ッパを支持するための支持手段と、第１の軸線に沿った
前記アームに対して相対的な前記支持手段の変位を許容
するようになされた第１の追従手段と、少なくとも１つ
の他の軸線に沿った直線方向及びこの軸線まわりの回転
方向の少なくとも一方における前記アームに対して相対
的な前記支持手段の他の変位を許容するようになされた
第２の追従手段と、前記他の変位を阻止するように前記
第２の追従手段と協働するロック手段と、前記第１の軸
線に沿った前記相対的な変位を監視し、この変位が予め
設定された大きさを超過する時には信号を発する手段
と、前記他の変位を許容するように前記信号に応じて前
記ロック手段を開放する開放手段、とを具備しているロ
ボット・グリッパをロボット・アームに連結するための
追従型機構が提供される。

ある種の適用場面においては、本発明による追従型連結
機構は穴にピンを挿入するのを容易にするために用いら
れうるものであり、その場合、第１の追従手段が第１図
に示されているように正常な挿入方向における変位に順
応する。

以下第３図（ａ）および（ｂ）に示された実施例につい
て本発明をさらに詳細に説明しよう。

第３図（ａ）および（ｂ）を参照すると、全体としてＣ
で示されている連結機構がロボット・アームＡをロボッ
ト・グリッパＧに連結する。これらのアームとグリッパ
は両方とも追従型のものである。

この連結機構は、グリッパのための支持体がアームに対
してZZ軸に沿って変位しうるようになされた追従機構と
して構成されている。その変位は、例えば穴にピンを挿
入する動作のような典型的な組立および／または処理動
作時にグリッパに加えられる力に応動して発生されう
る。後でさらに詳細に説明するように、この連結機構は
付加的な追従（コンプライアンス）を与え、この実施例
では互いに対してかつZZ軸に対して直交関係に配列され
たXX軸およびYY軸に沿ったおよび／またはそれらの軸の
まわりでのグリッパの変位を許容するようにもなされて
いる。ZZ軸に沿った変位が予め設定された大きさを超過
した場合に、必要に応じて、上記付加的な追従（コンプ
ライアンス）を釈放するためにロック装置が設けられて
いる。

穴にピンが挿入されている場合にグリッパが不当な抵抗
を受けた場合には、この追従機構では、グリッパがそれ
に作用する力に応動して、ピンを平衡位置に接近させそ
して穴内にスムーズに入り込ませることができる。この
場合、連結機構は、XX軸およびYY軸方向のほかに、ZZ軸
方向にも追従可能であるから、横方向および／または回
転方向の心合誤差のほかに、第１図に示されている種類
の心合誤差をも補償することができる。

第３図に示されている連結機構は、アームに連結された
ピストン機構10と、グリッパに支持ブロック30を介して
連結されたジンバル機構20を具備している。ピストン機
構は、支持ブロックをアームに対しZZ軸に沿って変位で
きるようにし、他方、ジンバル機構は、ZZ軸に沿った変
位が予め設定された大きさ、通常0.5mmを超過した場合
に、支持ブロックがXX軸およびYY軸に沿っておよび／ま
たはそれら両軸のまわりでさらに変位しうるようにす
る。この機構の正常な動作時に、すなわちグリッパが運
動に対してほとんど抵抗を受けない場合に、ロック装置
40がジンバル機構をロックされた状態（図示されている
状態に）維持し、XX軸およびYY軸に沿ったおよび／また
はそれらの軸のまわりでの変位が生じないようにする。
しかしながら、ZZ軸に沿った変位が予め設定された程度
を超過すると、ロック装置がジンバル機構を釈放し、XX
およびYY軸方向に関して付加的な追従（コンプライアン
ス）を与える。

ピストン機構10は、Ｐにおいてアームに連結された親密
に嵌着している円筒状のスリーブ12内においてZZ軸上を
移動しうる円筒状のプランジャよりなっている。これら
のプランジャおよびスリーブは、そのプランジャの開放
端に取付けられたフランジ14に図示のように連結された
圧縮ばね13により弾性的に互いに連結されている。グリ
ッパがZZ軸に沿った方向の力を受けると、プランジャが
スリーブに対して変位され、ばね13を圧縮させる。

ジンバル機構20は、プランジャ11と一体に形成された外
側フレーム部材22によって支持された内側フレーム部材
21を具備している。この内側フレーム部材21によって軸
受に支持された軸23上に支持ブロック30が固定して取付
けられている。ロックされていない状態においては、軸
は軸受内で自由に摺動および／または回転して、支持ブ
ロックは、その軸の長手方向軸線XXに沿った変位および
／またはその軸線のまわりでの回転をなしうる。同様
に、内側フレーム部材は、外側フレーム部材により軸受
に自由に支持された一対の軸24、25上に固定して取付け
られている。ロックされていない状態では、内側フレー
ム部材および支持ブロックは軸24、25の共通の長手方向
軸線YYに沿った変位および／またはその軸線のまわりで
の回転をなしうる。内側および外側フレーム部材にはそ
れぞれカラー26、26′が設けられており、これらのカラ
ーは上記各軸がそれらの軸受内で不規則な動きをしよう
とする傾向を軽減するのに十分な程度の摩擦抵抗を与え
る。ロック装置40はロック板41を具備しており、このロ
ック板41は、プランジャ11内で摺動可能な付加的なピス
トン部材42に連結されている。コイルばね43は図示され
ているようにピストン部材とフランジ14との間で作用し
ていて、ロック板を支持ブロック30のそのロック板と相
補性をなす表面31に押しつけかつ上記ジンバル機構をロ
ックされた状態に保持する。ロック板41と上記表面31に
それぞれ形成された溝44とそれと相補性をなす突起32
は、ロック板と支持ブロックを中央に位置づけられかつ
相互にロックされた関係に維持する。

ピストン部材42は、プランジャ11内に閉塞され、実質的
に気密状態の空洞を形成する。この空洞は穴46を通じて
圧縮空気源（図示せず）に連結されており、その圧縮空
気源は、ZZ軸上での変位が予め設定された大きさを超過
した場合に作動されうる。この場合、上記空洞内の空気
圧が上昇され、ばね43の作用に抗してピストン部材を押
し戻すとともにロック板を持ち上げて支持ブロック30か
ら離し、それによってジンバル機構を釈放する。第３図
に全体として50で示されているセンサは、ZZ軸上におけ
るグリッパの変位をモニタするとともに、その変位が予
め設定された大きさを超過した場合に上記圧縮空気源を
作動させるための制御信号を発生するようになされてい
る。この実施例では、そのセンサは発光ダイオード（LE
D）光源と、それに関連された光電検知器よりなり、こ
れらの光源および検知器は両方とも外側フレーム部材上
に取付けられている。グリッパがアームに対して変位さ
れると、センサは図示のようにハウジング12上に取付け
られたプローブ51に接近する。プローブは、グリッパが
十分な程度だけ変位された場合に、上記光源によって発
生された光ビームを遮断して制御信号を発生するような
関係をもってセンサに対し位置づけられている。

連結機構の動作時に、ジンバル機構20は最初に、図示さ
れているように、ロックされた状態にあることが理解さ
れるであろう。その状態で、グリッパが、例えば穴にピ
ンを挿入する場合のようにZZ軸に沿った方向の力を受け
ると、連結機構は、少なくとも初期的に、ZZ軸方向だけ
に追従（コンプライアンス）を呈するであろう。しかし
ながら、上記の力が持続し、かつZZ軸上の変位が、プロ
ーブとセンサの相対位置による予め設定された大きさを
超過すると、ジンバル機構がロックされていない状態と
なされ、連結機構をXXおよびYY軸方向にも追従可能にす
る。その場合、グリッパはそれに加えられる力に応動し
て自由に移動する。

ロックされた状態では、ジンバル機構は全体的に堅固な
構造となり、従って、比較的振動に対して感応しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は穴にピンを挿入する場合にそれらピンと穴との
ずれによってその挿入が阻害される状態を示す説明図、
第２図は従来の追従型連結機構を示す概略図、第３図
（ａ）および（ｂ）は本発明の実施例による追従型連結
機構を示す概略図である。 図面において、Ａはロボット・アーム、Ｇはロボット・
グリッパ、Ｃは連結機構、10はピストン機構、20はジン
バル機構、30は支持ブロック、40はロック装置をそれぞ
れ示す。

フロントページの続き (72)発明者 アンソニイ マイケル ウイリアムズ イギリス国バツキンガムシヤー、アイバ ー、リツチングス パーク、サイク イン グス ４ (56)参考文献 特開 昭55−129809（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−28876（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボット・グリッパをロボット・アームに
   連結するための追従型機構において、グリッパを支持す
   るための支持手段と、第１の軸線に沿った前記アームに
   対して相対的な前記支持手段の変位を許容するようにな
   された第１の追従手段と、少なくとも１つの他の軸線に
   沿った直線方向及びこの軸線まわりの回転方向の少なく
   とも一方における前記アームに対して相対的な前記支持
   手段の他の変位を許容するようになされた第２の追従手
   段と、前記他の変位を阻止するように前記第２の追従手
   段と協働するロック手段と、前記第１の軸線に沿った前
   記相対的な変位を監視し、この変位が予め設定された大
   きさを超過する時には信号を発する手段と、前記他の変
   位を許容するように前記信号に応じて前記ロック手段を
   開放する開放手段、とを具備しているロボット・グリッ
   パをロボット・アームに連結するための追従型機構。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の機構におい
   て、前記ロック手段は、ロック部材と、このロック部材
   を前記支持手段に対してロック関係に保持して前記他の
   変位を阻止する弾性的付勢手段とを具備している前記機
   構。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第２項記載の機構におい
   て、前記開放手段は、前記信号に応じて前記弾性的付勢
   手段の作用に対抗し、それにより、前記ロック部材を前
   記支持手段から離間させるための手段を具備する前記機
   構。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項記載の機構におい
   て、前記第２の追従手段は、第２の軸線に沿った直線方
   向及びこの軸線まわりの回転方向における前記他の変位
   を許容するように前記支持手段に接続された第１変位手
   段と、第３の軸線に沿った直線方向及びこの軸線まわり
   の回転方向における前記他の変位を許容するように前記
   第１変位手段および前記第１の追従手段に接続された第
   ２変位手段、とを有するジンバル機構を具備し、前記第
   ２の軸線と前記第３の軸線は互いに直交している前記機
   構。
5. 【請求項５】アームと、グリッパと、前記アームに前記
   グリッパを連結するための追従機構とを具備するロボッ
   トであって、前記追従機構は、グリッパを支持するため
   の支持手段と、第１の軸線に沿った前記アームに対して
   相対的な前記支持手段の変位を許容するようになされた
   第１の追従手段と、少なくとも１つの他の軸線に沿った
   直線方向及びこの軸線まわりの回転方向の少なくとも一
   方における前記アームに対して相対的な前記支持手段の
   他の変位を許容するようになされた第２の追従手段と、
   前記他の変位を阻止するように前記第２の追従手段と協
   働するロック手段と、前記第１の軸線に沿った前記相対
   的な変位を監視し、この変位が予め設定された大きさを
   超過する時には信号を発する手段と、前記他の変位を許
   容するように前記信号に応じて前記ロック手段を開放す
   る開放手段、とを具備しているロボット。