JPS5850836B2 - 工業用ロボツトなどのグリツプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、物品の軽重に応じて開閉爪の把握力を変化
させ、とりわけ軽くてつぶれ易い物品でもそれを握りつ
ぶしてしまうことなく把握可能とした、工業用ロボット
などのグリップ装置に関するものである。

グリップ装置は従来工業用ロボットなどに装着され、多
方面で利用されているが、把握すべき物品の重量が一定
で予め分かつている場合は、それらグリップ装置の開閉
爪の把握力は、前記物品の重量に対応して予め決定でき
る。

しかし重量の異なる物品をも把握する必要が生じた場合
には、把握力を調節する必要があり、そのための労力を
要し、面倒であった。

この発明は前述事情に鑑みなされたものであつて、工業
用ロボットなどのグリップ装置において、その開閉爪の
把握面に垂直方向に複数個の物品把握センサを並べて設
け、これらセンサの前記物品把握部分の数が少なくなる
程、前記開閉爪の把握力が強となるようにして、物品の
軽重に応じて開閉爪の把握力を自動的に変化可能とする
ものであり、とりわけ軽い物品にはつぶれ易いものが多
く、重い物品は丈夫であるという点に着目して、前記つ
ぶれ易い物品でも支障なく把握可能とするものである。

以下図面に基づいて、この発明の実施例を詳述する。

まず第１〜５図の実施例について詳述する。１・・・・
・・グリップ装置の本体であり、工業用ロボットなどの
腕先端部を示す。

２．２・・・・・・本体１に、水平面で開閉可能に軸着
３゜３されかつ扇形歯車によって係合された開閉爪であ
る。

爪２，２は、この実施例では閉の位置において物品Ｗを
把握可能に構成されている。

４・・・・・・爪２，２間に関着５，５したシリンダ装
置（実施例では圧縮ばね４ａを内蔵した単動シリンダ装
置）である。

シリンダ装置４は、流体非作動状態においては、ばね４
ａによって伸張位置にあるよう、すなわち爪２，２が閉
の位置にあるようになされている。

Ｓ・・・・・・この実施例では爪２，２の内側把握面に
垂 ：直方向に複数個（実施例では３個）並べて設けた
物品Ｗの把握センサである。

なお実施例センサＳは、発光体（光源）Ｓ□〜Ｓ３と、
受光体（この実施例ではホトトランジスタ）Ｓ１ｏ〜Ｓ
３０との組合せによるものである。

６・・・・・・センサＳからの出力によってシリンダ装
置４に作動する流体（実施例では空気）の圧力を制御す
る制御弁である。

制御弁６は、この実施例では比例電磁式ＩＪ ＩＪ−フ
弁である。

６ａはそのソレノイドである。

７・・・・・・コンプレッサーである。

そうしてシリンダ装置４、リリーフ弁６、およびコンプ
レッサーＩは、第２図のように配管される。

Ｅ・・・・・・センサＳからの出力によってＩＪ ＩＪ
−フ弁６−８を制御する制御手段である。

Ｘ１〜Ｘ３はリレーであり、Ｘ１ｏ−Ｘ３ｏはリレーＸ
１〜Ｘ３の常開接点であり、Ｒ１−Ｒ３は抵抗体である
。

ＳＷ・・・・・・スイッチである。

Ｒ４・・・・・・抵抗体である。

そうして光源８１〜Ｓ３、ホトトランジスタ５１０−８
３０、リレーＸ１〜Ｘ３、接点Ｘ１ｏ−Ｘ３ｏ、抵抗体
Ｒ□〜Ｒ３、ソレノイド６ａ、スイッチＳＷ、および抵
抗体Ｒ４は第２図のように接続され、電気回路が構成さ
れる。

さらにこの実施例の作用を説明する。

最初、第２図の状態において電気回路に電源を投入し、
コンプレッサ７を駆動する。

そうするとホトトランジスタＳＩＯ”””Ｓ３０は、光
源８１〜Ｓ３からの光を受けて全部作動し、全リレーＸ
１〜Ｘ３が励磁され、それら接点Ｘ１ｏ−Ｘ３ｏは閉と
なるが、スイッチＳＷは開であるので、ソレノイド６ａ
には電流は流れない。

よってコンプレッサー７による空気圧は、ＩＪ ＩＪ−
フ弁６での流体抵抗が最大であるため、すべてシリンダ
装置４に作動し、シリンダ装置４はばね４ａの力に抗し
て収縮し、爪２゜２は開の状態となる。

そうしておいて本体１を移動させ、例えば図示しないテ
ーブル上に置かれている物品Ｗの周囲に、その爪２，２
を位置させる。

そうするとホトトランジスタＳＩＯ””’Ｓ３０は、物
品Ｗの爪２，２間の存在によっていずれも非作動状態と
なり、全リレーＸ１〜Ｘ３は非励磁状態となり、それら
接点Ｘ１ｏ−Ｘ３ｏは開となるとともに、図示しない制
御装置からの出力信号によってスイッチＳＷが閉となる
。

よってこのときソレノイド６ａを含む回路の抵抗は抵抗
体Ｒ４のみとなり、ＩＪ ＩＪ−フ弁６における流体抵
抗は若干小となり、シリンダ装置４にかかる空気圧は若
干域る。

よってシリンダ装置はばね４ａの力により若干伸張し、
爪２．２は物品Ｗを弱い力で把握する。

そうしておいて本体１をゆっくりと上昇すなわち爪２，
２を上昇（第２〜５図において上向き）させる。

このとき爪２，２の把握力が物品Ｗを持上げるに要する
力より小さい場合、物品Ｗと爪２，２との間で滑りが生
じ、物品Ｗはそのままで爪２，２のみが上昇してしまう
ことになる。

そうすると第３図のようにまず光源Ｓ１とホトトランジ
スタ８１０との間が空間となり、ホトトランジスタＳｔ
Ｏのみが作動状態となるので、リレーＸ１が励磁され、
その接点Ｘ１ｏが閉となり、ソレノイド６ａを含む回路
の抵抗は、抵抗体Ｒ４とＲ１との並列となる。

このときの電流は前回の抵抗体Ｒ４のみの場合の電流よ
り若干大であるので、リリーフ弁６における流体抵抗は
さらに減り、シリンダ装置４にかかる空気圧は前回より
さらに減る。

よってシリンダ装置４は、ばね４ａの力によって伸張す
る向きに、かつ前回より大きな力が作用し、爪２，２は
物品Ｗを前回より強い力で把握することになる。

それでもその把握力が物品Ｗを持上げるに要する力より
小さい場合、前述同様爪２，２のみが上昇してしまう。

そうすると今度は第４図のように光源Ｓ０゜Ｓ２とホト
トランジスタｓｔｏ ９ Ｓ２０との間が空間となり、
ホトトランジスタＳＩＯｔ ８２０が作動状態となるの
で、リレーＸ１．Ｘ２が励磁され、それら接点Ｘ１ｏ、
Ｘ２ｏが閉となり、ソレノイド６ａを含む回路の抵抗は
抵抗体Ｒ４とＲ１とＲ２との並列となる。

このときの電流は前回の抵抗体Ｒ４とＲ工との並列の場
合の電流よりも大であるので、リリーフ弁６における流
体抵抗はさらに減り、シリンダ装置４にかかる空気圧は
さらに減る。

よってシリンダ装置４は、ばね４ａの力によって伸張す
る向きに、かつ前回より大きな力が作用し、爪２，２は
物品Ｗを前回よりもさらに強い力で把握することになる
。

それでもその把握力が物品Ｗを持上げるに要する力より
小さい場合、前述同様爪２，２のみが上昇してしまう。

そうすると今度は第５図のように全光源Ｓ１〜Ｓ８と全
ホトトランジスタＳ１ｏ〜Ｓ３０との間が空間となり、
全ホトトランジスタＳＩＯ””’８３０が作動状態とな
るので、全リレーＸ１〜Ｘ３が励磁され、それら接点Ｘ
１ｏ〜Ｘ３ｏが閉となり、ソレノイド６ａを含む回路の
抵抗は抵抗体Ｒ４とＲｏとＲ２とＲ３との並列となる。

このときの電流は前回の抵抗体Ｒ４とＲ１とＲ２との並
列の場合よりも犬（この実施例では最大）であるので、
＋７１．）−フ弁６における流体抵抗はさらに減り（こ
の実施例では最小）、シリンダ装置４にかかる空気圧は
さらに減る（この実施例では最小）。

によってシリンダ装置４は、ばね４ａの力によって伸張
する向きに、かつ前回より大きな力（この実施例では最
大）が作用し、爪２，２は最大の力で物品Ｗを把握する
ことになる。

結局、センサＳの物品把握部分の数が少なくなる程、爪
２，２の把握力は強くなる。

すなわち軽い物品Ｗ程、爪２，２は弱い力で把握でき、
重い物品Ｗ程、爪２，２は強い力で把握できることにな
る。

なお物品Ｗを爪２，２から離なす場合は、前記図示しな
い制御装置からの出力信号によってスイッチＳＷは開と
なり、ソレノイド６ａには電流が流れず、ＩＪ ＩＪ−
フ弁６における空気圧抵抗は最大となり、シリンダ装置
４には、ばね４ａの力に抗して最大の空気圧が作動し、
シリンダ装置４は収縮して、爪２，２は開となり、物品
Ｗは爪２，２から離なれる。

次に第６図の実施例について説明する。

この実施例は、シリンダ装置は単動シリンダ装置とし、
物品把握センサは空気吹出しによる背圧によって物品Ｗ
を検知可能とし、制御弁は比例電磁式減圧弁とした場合
を示す。

以下前述実施例との相違点について説明する。

２０．２０・・・・・・開閉爪である。

ＳＯ・・・・・・物品把握センサである。

ＳＯａ〜ＳＯｃは一方の爪２０に垂直方向に３個所に設
けた空気吹出し用細孔である。

ＳＯ１〜ＳＯ３はベローである。

ＳＯ１□〜ＳＯ，は絞り弁である。ＳＯ２、〜５Ｏ２３
はベローＳＯ１〜ＳＯ３に連結された常開の接点である
。

これらは第６図のように接続、配管されて、センサＳＯ
が構成されている。

４０・・・・・・単動シリンダ装置であり、流体非作動
状態においては、圧縮ばね４０ａによって収縮位置にあ
るように、すなわち爪２０．２０が開の位置にあるよう
になされている。

６０・・・・・・比例電磁式減圧弁である。

６０ａは減圧弁６０のソレノイドである。

８・・・・・・電磁式切換弁である。

８ａは切換弁８のソレノイドである。

ＳＷＯ・・・・・・スイッチである。

そうしてセンサＳＯ、コンプレッサー７、シリンダ装置
４０、減圧弁６０、切換弁８は第６図のように配管され
、センサＳＯ１制御部Ｅ、可変ソレノイド６０ａ、ソレ
ノイド８ ａ ｓスイッチＳＷＯは第６図のように接続
されている。

なおこの実施例では、第１〜５図の実施例におけるスイ
ッチＳＷ、抵抗Ｒ４は廃止されている。

その他は前述実施例と同一である。

さらにこの実施例の作用を簡単に説明する。

まず第６図の状態において、コンプレッサー１を駆動し
、空気を、絞りＳＯｌ、〜Ｓ Ｏ，を経て細孔５Ｏａ＝
ＳＯｃから吹出しておき、前述目様爪２０．２０を物品
Ｗの周囲に位置させる。

そうするとスイッチＳＷＯが図示しない制御装置からの
出力信号によって閉となり、ソレノイド８ａに電圧がか
かり、切換弁８は図において右に切換わり、コンプレッ
サー７からの空気はシリンダ装置４０にも圧送される。

しかしこのとき細孔ＳＯａ〜ＳＯｃから吹出している空
気は物品Ｗの存在による抵抗により、全ベローＳＯ０〜
ＳＯ３に背圧がかかり、その接点ＳＯ２、〜５０２３が
閉となり、応じて全リレーＸ１〜Ｘ３が励磁され、それ
ら接点Ｘ１゜〜Ｘ３ｏが閉となり、ソレノイド６０ａを
含む回路の抵抗体Ｒ０とＲ２とＲ３との並列となり、最
大の電流が流れるので、シリンダ装置４０に圧送される
空気のほとんどは減圧弁６０から逃げてしまう。

よってシリンダ装置４０はばね４０ａの力に抗して若干
伸張し、爪２０．２０は弱い力で物品Ｗを把握すること
になる。

そうして本体１をゆっくりと上昇（爪２０．２０を第６
図において上向き）させる。

このとき爪２０．２０の把握力が物品Ｗを持上げるに要
する力より小さいと、物品Ｗはそのままの位置で、爪２
０．２０のみが上昇してしまうことになる。

そうすると以下前述第１〜５図の実施例の場合と一様、
最初ベローＳＯ１の背圧がなくなってその接点ＳＯ２、
が開となる。

さらにはベローＳＯ２も背圧がなくなってその接点ＳＯ
２□も開となる。

またさらにはベローＳＯ３も背圧がなくなってその接点
５Ｏ２３も開となる。

というようになって、リレーＸ１、さらにはＸｌとＸ２
、またさらには全リレーＸ１〜Ｘ３が順次非励磁状態と
なり、接点Ｘ１ｏ、さらにはＸ１ｏとＸ２ｏ、またさら
には全接点Ｘ１ｏ−Ｘ３ｏが順次間となる。

よって可変ソレノイド６０ａに流れる電流は順次小（最
後はゼロ）となって、減圧弁６０から逃げる空気は順次
小（最後はゼロ）となり、シリンダ装置４０は、ばね４
０ａの力によって伸張する向きに、かつ順次大きな力（
最後は最大）が作用し、爪２０２０は物品Ｗを順次強い
力で把握することになる。

結局、センサＳＯの物品把握部分の数が少なくなる程、
爪２０．２０の把握力は強くなる。

すなわち軽い物品Ｗ程、爪２０．２０は弱い力で把握し
、重い物品Ｗ程、強い力で把握できることになる。

なお物品Ｗを爪２０，２０から離なす場合は、前記図示
しない制御装置からの出力信号によりスイッチＳＷＯが
開となり、切換弁８は図において左に切換る。

よってシリンダ装置４０内の圧力空気はばね４０ａの力
により外部へ放出され、シリンダ装置４０は収縮し、爪
２０．２０が開となって、物品Ｗは爪２０，２０から離
なれることになる。

次に第７図の実施例を説明するが、この実施例ではシリ
ンダ装置を第１〜５図の実施例における単動シリンダ装
置４とｍ−に、制御弁をサーボ弁６１として、シリンダ
装置４とサーボ弁６１間に絞り弁９を付加した配管を示
す。

そうしてこの配管構成を前記第１〜５図あるいは第６図
の実施例の配管構成と置換すれば、それら実施例と同様
に作用説明できるので、その説明は省略する。

次に第８図の実施例を説明するが、この実施例ではシリ
ンダ装置を複動シリンダ装置４１とし、制御弁を第１〜
５図の実施例におけるＩＪ ＩＪ−フ弁６と門−にし、
電磁式２位置切換弁１０を付加した配管を示す。

そうしてこの配管構成を前記第１〜５図あるいは第６図
の実施例の配管構成と置換すれば、それら実施例と同様
に作用説明できるので、その説明は省略する。

次に第９図の実施例を説明するが、この実施例ではシリ
ンダ装置を第８図の実施例における複動シリンダ装置４
１とｍ−にし、制御弁を第６図の実施例における減圧弁
６０と■−にし、第８図の実施例における切換弁１０と
ｍ−の切換弁を付加した配管を示す。

そうしてこの配管構成を前記第１〜５図あるいは第６図
の実施例の配管構成と置換すれば、それら実施例と同様
に作用説明できるので、その説明は省略する。

最後に第１０図の実施例を説明するが、この実施例では
シリンダ装置を第８図、第９図の実施例における複動シ
リンダ装置４１と同一にし、制御弁を第７図の実施例に
おけるサーボ弁６１と同一にし、シリンダ装置４１とサ
ーボ弁６１との間に第７図の実施例における絞り弁９と
同一の絞り弁を付加した配管を示す。

そうしてこの配管構成を前記第１〜５図あるいは第６図
の実施例の配管構成と置換すれば、それら実施例と一様
に作用説明できるので、その説明は省略する。

なお前述各実施例の他、物品把握センサとして、空気吸
込みによる負圧によって物品を検知可能としたセンサを
利用しても一様に実施可能である。

この場合は、例えば第６図の実施例において各接点ＳＯ
２□〜５Ｏ２３は、負圧によって閉となるような常開の
接点とし、センサＳＯの配管は、細孔５Ｏａ＝ＳＯｃか
ら空気を吸込むように接続しておけばよい。

また物品把握センサとして、例えば第６図の実施例にお
いて、両爪２０，２０に細孔ＳＯａ〜ＳＯｃを設け、一
方の細孔５Ｏａ＝ＳＯｃから他方のＳ Ｏａ ＝ Ｓ
Ｏｃへ向けて空気を吹出すようにし、この吹出し空気圧
をベローＳＯ１〜ＳＯ３を作動させて、物品を検知可能
としたセンサを利用しても一様に実施可能である。

なお前述説明は、いずれもシリンダ装置を伸張すること
により爪が閉、収縮することにより爪が開となる場合に
ついての説明であるが、その逆の場合であっても配管変
更することによって容易に実施可能である。

また物品が中空であって爪を開くことによって物品の中
空部を把握するような場合は、光源８１〜Ｓ３とホトト
ランジスタＳｔＯ〜８３０の組合せによるセンサＳは使
えないが、その他は前述各実施例一様に実施可能である
。

この発明は前述説明したとおりであるから、物品の軽重
に応じて開閉爪の把握力を自動的に変化させることがで
き、とりわけ軽い物品にはつぶれ易いものが多いが、そ
のような物品でも握りつぶしてしまうことなく把握可能
であり、かつ従来のように物品の重量が異なるごとに、
把握力を調節する必要もない。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図はこの発明の一実施例を示し、第１図はグリ
ップ装置の平面図、第２図は全体説明図、第３〜５図は
作用説明図である。 第６図は別の実施例を示す全体説明図、第７〜１０図は
いずれも別々の実施例の主要配管部を示す説明図である
。 図において、２，２，２０，２０・・・・・・いずれも
開閉爪、４，４０，４１・・・・・・いずれもシリンダ
装置、６，６０，６１・・・・・・いずれも比例制御弁
、１０・・・・・・電磁式２位置切換弁、Ｓ、ＳＯ・・
・・・・いずれも物品把握センサ、Ｅ・・・・・・制御
部、Ｗ・・・・・・物品、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工業用ロボットなどのグリップ装置において、開閉
   爪を開閉するべく関着したシリンダ装置と、前記開閉爪
   の把握面に垂直方向に複数個並べて設けた物品把握セン
   サと、これらセンサからの出力によって前記シリンダ装
   置に作動する流体の圧力を制御する制御弁と、前記セン
   サからの出力によって前記制御弁を制御する制御手段と
   を備え、この制御手段は、前記センサの前記物品把握部
   分の数が少なくなる程、前記開閉爪の把握力が強となる
   ように構成された、前記工業用ロボットなどのグリップ
   装置。 ２ 制御弁は、比例電磁式ＩＪ ＩＪ−フ弁とした特許
   請求の範囲第１項記載の工業用ロボットなどのグリップ
   装置。 ３ 制御弁は、比例電磁式減圧弁とした特許請求の範囲
   第１項記載の工業用ロボットなどのグリップ装置。 ４ 制御弁は、サーボ弁とした特許請求の範囲第１項記
   載の工業用ロボットなどのグリップ装置。 ５ シリンダ装置は、単動シリンダ装置とした特許請求
   の範囲第１．２．３または４項記載の工業用ロボットな
   どのグリップ装置。 ６ シリンダ装置は、複動シリンダ装置とし、電磁式２
   位置切換弁を付加配管した特許請求の範囲第１，２また
   は３項記載の工業用ロボットなどのグリップ装置。 ７ シリンダ装置は、複動シリンダ装置とした特許請求
   の範囲第１または４項記載の工業用ロボットなどのグリ
   ップ装置。 ８ 物品把握センサは、発光体と受光体との組合せとし
   た特許請求の範囲第１．２，３，４，５゜６または７項
   記載の工業用ロボットなどのグリップ装置。 ９ 物品把握センサは、空気吹出しによる背圧を検知可
   能とした特許請求の範囲第１，２，３，４゜５．６また
   は７項記載の工業用ロボットなどのグリップ装置。 １０物品把握センサは、空気吹出しによるその吹出し圧
   力を検知可能とした特許請求の範囲第１゜２．３，４，
   ５，６または７項記載の工業用ロボットなどのグリップ
   装置。 １１ 物品把握センサは、空気吸込みによる負圧を検知
   可能とした特許請求の範囲第１，２，３，４゜５．６ま
   たは７項記載の工業用ロボットなどのグリップ装置。