JPS60255385A - ロボット把持工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は重力下で自己枢動可能であり、いくつかの異な
った把持面の動作を可能にするロボット・マニプレータ
に関する。

〔開示の概要〕

本明細書で開示されるロボット・マニプレータの把持工
具は、選択された把持面の作動を可能にするために自ら
を配向させるように重力下で枢動する。自己枢動動作は
１把持工具の枢動軸に関する把持工具の質量分布に対し
て作用する重力だけによって行われる。マニプレータの
把持工具にはいくつかの異なった把持面が設けられるの
で、時間のかかる工具交換を行う必要がなくなる。把持
工具はロボット・アームに枢動可能に連結される。

ロボット・アームをピッチ動作（縦ゆれ）させることに
より、自己枢動工具はこれに作用する重力によって位置
決めされる。

〔従来技術〕

典型的なロボット・マニプレータは、端部に把持工具が
取り付けられたアームを有する。アームは、作用を受け
るべき加工物の近くに把持工具を配置し、これにより工
具の把持面が加工物に係合する。アーム及び把持工具は
、外部エネルギ源を使用して把持動作にとって適当な向
きに駆動される。周知のように、一般に使用されるエネ
ルギ源は、水力、電気及び空気である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

アーム及び把持工具はともに外部からパワーを与えられ
るため、把持動作が行われるたびに、アーム及び把持工
具にパワーが供給されなければならない。加工物を動か
すのに必要な向きが多数存在するため、ロボット・マニ
プレータの設計及び−製造は複雑である。このようなロ
ボット・マニプレータの作業能力を低減させることなく
その構成の複雑さを低減する必要がある。また、ロボッ
ト・マニプレータをいろいろな向きに駆動するのに必要
な外部エネルギ源の数を最小にする必要がある。

また、従来、いくつかの異なった寸法及び／又は形状の
加工物に対して作用する場合には、ロボット・アームの
端部に取り付けられる複数の専用工具を備える必要があ
った。新しい動作が行われるごとに、把持工具が除去さ
れ、続いて別の把持工具がロボット・アームに取り付け
られなければならない。これは、２つの欠点がある。ま
ず、工具交換を必要とするたびに、処理サイクル時間が
かなり増大する。次に、いくつかの異なる工具はロボッ
ト・アームに容易にアクセス可能な領域に配置しておか
なければならない。さらに、容易に工具を交換できる手
段を備えておかなければならない。すなわち、単一用途
工具を複数使用すると、かなりのスペース及び時間を必
要とする。必要なスペースが大きいと、ロボット・アー
ムは必要な把持工具のそれぞれに到達するのに十分な長
さを有しなければならないので、狭い領域内でロボット
・マニプレータをアクセスすることができなくなる。

本発明の目的は、工具交換及び外部エネルギ供給の必要
性を低減したロボット・マニプレータを提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、把持工具に複数
の把持面を設け、また複数の把持面のうち選択された把
持面を作動するために重力下で上記工具を枢動させる手
段を具備するものである。

把持工具は、例えば、一対のロボット把持クランプを使
用してロボット・アームに連結される。

把持工具は、例えばロボット把持クランプによって適当
な位置に保持される軸のまわりを枢動可能な３つの直交
する把持面を有する。把持面を変更するとき又は把持面
の向きを変更するときには、クランプは解放され、工具
は中心軸のまわりを枢動できるようになる。ロボットど
アームの動きは、把持工具の所要の向きへの枢動動作゛
を制御する。

把持工具自身の再配向に対しては外部エネルギ源は不要
である。

後述の実施例では、２つの直交するように配置された把
持面は、バイスとして作用するので、その間に加工物を
クランプすることができる。これら各把持面は、円筒状
加工物のクランプを可能にするＶ溝を有する。さらに、
１つの把持面対は、加工物を開口に係合させる一対のピ
ンを有する。

両把持面は、中空円筒状加工物に外向きの力を与えるこ
とによってこのような加工物の内面を把持するために該
加工物に挿入可能である。

また、後述の実施例では、工具の第三把持面は磁性体を
引きつける磁石を具［１する。」一連の各把持面は一度
に１つ使用することもできるが、ｊｌｉ　−動作の間に
１つ以上の加工物を把持し位置決めするのに組合せて使
用することもできる。

〔作用〕

本発明によるロボット・マニプレータの多面把持工具は
重力下でその質量分布によって自己枢動する。

〔実施例〕

第１図は本発明によるロボット・マニプレータの一実施
例を示す。この１図において、ロボット把持工具１１は
、二対の本体要素、主ブロック１６及び１７、並びに外
部位置決めブロック１３を具備している。ばね１４は主
ブロック１６及び１７に外向きの伸長力を与えこれらの
ブロックを外部位置決めブロック１３に押しつける。ア
ーム１２（第５図）に連結されるロボット把持クランプ
１５は、ブロック１３並びに主ブロック１６及び１７に
対してばね１４によって与えられる力とは反対方向の力
を与える。ブロック１６及び１７を連結するロッド２２
及び２３は、ブロック１６及び１７の間の最大分離を制
限する。

主ブロック１６は、ブロック１６と１７の間に円筒状物
体をクランプできるようにＶ溝１８を有する。両生ブロ
ック１６及び１７には、１つ又はそれ以上の加工物と係
合するためにピン１９が取り付けられている。例えば、
ブロック１６及び１７のピンＩ９は、２つ又はそれ以上
の開口を有する加工物をクランプするのにともに使用で
きる。

同様に、単一開口を有する加工物をクランプするのに、
どちらかのピン１９を単独で使用することができる。主
ブロック１７に取り付けられた磁石２１は、磁性体の取
り扱いを容易にする。

各外部位置決めブロックＩ３にはそれぞれ軸２４及び２
５が連結されている。軸２４は主ブロック１６の開口に
嵌合し、軸２５は、主ブロック１７の開口に嵌合する。

クランプ１５が解放されてブロック１３が主ブロック１
６及び１７がら離れるとき、把持工具１１は軸２４及び
２５に関して枢動可能となる。把持工具１１の枢動動作
については第５図を参照して後に詳細に説明する。

第４図には、主ブロック１６及び１７に把持面（クラン
プ面）２６及び２７が取り付けられていることが示され
ている。把持面２６及び２７は把持面（クランプ面）２
８及び２９と実質的に直交している。把持面２８のＶ溝
１８と同様に、把持面２６は円筒状加工物をクランプす
るために一対のＶ溝を有する。Ｖ溝３１は、Ｖ溝３２よ
り直径の大きな加工物を取り扱う。枢軸２４及び２５は
第４図により明確に示されている。

次に、上述のように構成されたロボット・マニプレータ
の実施例の動作を説明する。ロボット把持工具１１を軸
２４及び２５に関して枢動させるときには、クランプＩ
５は解放され外部位置決めブロック１３から外側に動く
。クランプ１５が解放゛されると、外部位置決めブロッ
ク１３はばねカによって主ブロック１６及び１７がら離
れるように動き、主ブロック１６及び１７が軸２４及び
２５に関して枢動可能となる。ばね力は、各軸２４及び
２５に巻かれたばねによって与えら九る。すなわち、ブ
ロック１３と１６の間にばね４８が設けられ、ブロック
１３と１７の間にばね４９が設けられる。ロボット把持
工具を軸２４及び２５に関して枢動させるには外部エネ
ルギ源は不要である。工具１１は、重力下での工具１１
の質量分布によってのみ軸２４及び２５に関して枢動す
る。

ロボット把持工具１１は銅から作られる。銅又はこれと
同様の密度の材料が、例えばアルミニウムのように密度
の低い材料よりも好ましい。より重い材料を使用すると
、工具１１の枢動が容易になる。

次に、把持工具１】の枢動を第５図を参照して段階的に
説明する。第５図（ａ）に示されているように、ロボッ
ト・アーム１２は主ブロック１６及び１７のピン側が下
に配置されるように水平位置にある。このとき、ロボッ
ト把持クランプ１５は外側位置決めブロック■３に係合
し該ブロックを主ブロック１６及び１７に対してロック
する。この位置において、ロボット把持工具１１は軸２
４及び２５に関して枢動することができない。主ブロッ
ク１６及び１７に対する外部位置決めブロック１３のロ
ックは第３図により明確に示されている。クランプ１５
は、ブロック１３がブロック１６の構成要素３４．３５
．３６及び３７の間に置かれるようにブロック１３を押
す。クランプ１５がこの位置にあるとき、外側位置決゛
めブロック１３は構成要素３４乃至３７の間を動くこと
ができない。構成要素３４及び３５は第、１の高さを有
し、構成要素３６及び３７は構成要素３４及び３５の高
さより高い第２の高さを有する。構成要素３５は第２図
にのみ示されている。

把持クランプ１５が解放されると、外側位置決めブロッ
ク１３は構成要素３４及び３５の高さを越えて動く。こ
の位置が第１図に示されている。

このどき、外側位置決めブロック１３は矢印の方向に回
転できる。外側位置決めブロック１３は、　・構成要素
３６及び３７と接触するまでこの方向に回転し続ける。

前述のように、構成要素３６及び３７の高さは構成要素
３４及び３５の高さよりも高いことに留意されたい。ク
ランプ１５が解放されても、外側位置決めブロック１３
はブロック３６及び３７の高さを越えて延びることはな
い。このように、ブロック３６及び３７はストップとし
て作用するので、外側位置決めブロック１３の反時計方
向への動きを制限する。

第５図（ｂ）において、クランプ１５を解放すると、外
側位置決めブロック１３は主ブロック１６及び１７から
離れるように動くことができる。このとき、ロボット・
アーム１２はその元の水平位置から約４５度動く。しか
し、第５図（ｂ）に示されているように、アーム１２と
主ブロック１６及び１７のピンを有する端部との間の角
度はそのまま維持される。第５図（ｃ）は、アーム１２
が実質的に垂直位置へ動いて、把持工具１１が前方向に
ピッチ動作し始めたところを示す。アーム１２の反時計
方向への動きは第５図（ｄ）に示された位置を通過して
続けられる。第５図（ｃ）及び（ｄ）に示されているよ
うに、把持クランプ１５とロボット・アーム１２との整
列は維持されている。

第５図（ｅ）は、ロボット・アーム１２が反時計方向に
完全に１８０度動０たところを示す。この位置に到達す
ると、外側位置決めブロック１３を構成要素３４と３５
の間だけでなく構成要素３６と３７の間にロックするた
めにロボット把持クランプ１５が作動する。このとき、
ロボット把持工具１１はもはや軸２４及び２５に関して
枢動できない。また、この位置において主ブロック１６
及び１７のピンを有する端部は実質的に水平に向いてい
る。さらに、このとき、主ブロック１６及び１７の把持
面２６及び２７は把持工具１１の下側に配置された加工
物を取り扱うために係合することができる。第５図（ａ
）に示された位置から第５図（ｅ）に示された位置まで
のロポツ１〜・アーム１２及びロボット把持工具１１は
、説明のための単なる例示にしかすぎない。アーム１２
に対する把持工具１１の最終位置は、重力下での把持工
具１１の質量分布のみに依存する。枢動動作を開始させ
終了させるには工具１１に外部からエネルギを供給する
必要はない。アーム１２をピッチ動作させることにより
、工具１１はこれに作用する重力によって位置決めされ
る。

〔発明の効果〕

本発明によるロボット・マニプレータの把持工具は複数
の把持面を有するものであるから、時間のかかる工具交
換をわずかなものにできる。また、本発明は工具の枢動
に重力を利用するものであるから、外部からのエネルギ
供給を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるロボット・マニプレータの一実施
例を示す平面図、 第２図は第１図に示された実施例の底面図、第３図は第
１図に示された実施例の徊面図、第４図は第１図の実施
例を枢動軸に垂直な面に沿って切断して示す断面図、 第５図はロボット把持工具が再配向されるときの動作を
示す説明図である。 １１・・・・把持工具、１２・・・・アーム、１５・・
・・クランプ、２４．２５・・・・枢動、２６．２７．
２８．２９・・・・把持面。 （（−護持１具 マニプレータめ平面図 第１図 ４４ マニプし一タの底面図 ′　第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の把持面を有する工具と、 前記複数の把持面のうちの選択された把持面を作動する
   ために重力下で前記工具を枢動させる手段と を具備するロボット・マニプレータ。