JPS61284383A - 産業用ロボツトにおけるハンドの開閉用油圧回路 - 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〕 この発明は産業用ロボットにおけるロボットハンドの開
閉用油圧回路に関する。

〔従来の技術〕

ハンド、アーム等のロボット各部の駆動源として油圧ア
クチュエータを用いる場合、動作の確実性、操作の容易
さを考慮して、当該各油圧アクチュエータを一台の油圧
ポンプに連結し、それらの間にアクチュエート方向切換
用の切換弁や、発停用の開閉弁を介装する油圧回路が採
用される（例えば実開昭５９−１２８３８５号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一方、上記のような油圧駆動系において油圧源となる油
圧モータの容量を小として油圧ユニット全体をコンパク
ト化するという要求があり、特に次のような搬送用ロボ
ットにおいてその要求が高い。

すなわち、例えばレールに沿ってトラバース移動する移
動本体上に物品把持用のハンドを備え、当該ハンドでも
って物品をハンドリングし゛、かつ把持搬送するタイプ
の産業用ロボットｆこおいて、搬送移動する本体の機動
性を高めるためには、該移動本体上への外部からの油圧
供給管の連結を省略して油圧供給源、つまり油圧ユニッ
トを直接当該移動本体上に搭載することが想起されるが
、この場合、搭載する油圧ユニットの重量が過大であっ
たり嵩高であったりすると、移動本体の機動性を却って
損ねることとなる。

〔問題点を解決するための手段〕

トコろが、油圧ユニットのコンパクト化の要求の特に高
い上記のような物品把持搬送用ロボットについて詳細に
研究した本発明者は、当該ロボットでは油圧による高い
出力トルクを要する駆動は、主に直接ワークを把持する
ハンドの開閉動であり、しかもこのハンドの開閉動作に
ついて次の諸点に気づき本発明に到達したのである。

すなわち、ハンドの把持開閉運動中、つまりグリップ爪
の移動中は作動油の大きな瞬間流量を要するが、この開
閉運動に要する時間は、その他の運動停止している時間
に対して相対的にきわめて短い時間である。つまり、一
旦ワークを把持したならば、その把持状態のまま長距離
を移動する。

また、ハンドのワーク把持行程におけるグリップ爪のワ
ークに当接するまでの閉じ行程、およびワーク解放行程
におけるグリップ爪のワークかｈ離間してからの開き行
程においては、グリップ爪に負荷がかかっていないので
、グリップ爪は低圧で駆動しても良い。

以上の諸点に基き到達した本発明は、ロボットハンドの
油圧アクチュエータと油圧ポンプとを連結した油圧回路
において、油圧ポンプ吐出側に開閉弁を介してアキュム
レータを連結し、油圧ポンプは圧力補償付のポンプまた
はリリヘフ弁付きのポンプになした点を特徴とする油圧
回路である。

〔実施例〕

以下、この発明に従ったロボットハンドの油圧回路を、
複数の旋盤へのワークのローディング、アンローディン
グ用ロボットに適用した実施例について説明する。

すなわち、第２図は当該ロボットの全体正面図、第３図
は同側面断面図であり、このロボットのトラバーヌ移動
路（Ｘ軸方向移動路）は、その主軸（１３Ｘ２ａ）方向
を同一軸になして床とに並設した２台の旋盤（１）（２
１の上方に水平力・向に架設したレール（３）からなり
、該レール（３）に沿って移動する移動本体（４）から
２本のワーク把持用ロボットハンド（５）　（６）を昇
降自在（Ｚ軸方向）に垂設しである。このＸ軸方向レー
／Ｌ’　（３１の長さは約１２ｍであり、移動本体（４
）の移動ストロークは１１５ｍである。

移動本体（４）はＸ軸方向レール（３）を跨いでＹ軸方
向に延びるレール状枠部（４ａ）と、該レール状枠部（
４ａ）の適所に固定したロボットハンドの取付枠部（４
ｂ）とからなり、レール状枠部（４ａ）の基端に直立し
て設けた電動モータ（７）の出力軸に嵌合したビニオン
（８）がレール（３）上に敷設したラック（９）に噛合
い走行駆動されるようになっており、該電動モータ（７
）への給電および、ロボットハンド（５１（６）と図示
しない床上別設置の制御装置との信号授受は、レール（
３）背面の可撓性ケーブル（１１）を介して行われる）
うになっている。

すなわち、１カ所が屈曲した可撓性ケーブル（１１）の
一端は上記レール（３）の略中夫に連結（ｌｌａ）され
、他端は移動枠（４）の後部に連結（ｌｌｂ）されてい
ゐ。

また、上記取付枠部（４ｂ）をレール状枠部（４ａ）に
対して固定せず、該枠部（４ａ）に沿って移動自在とな
してもよいし、その場合のＹ軸方向移動用モータは電動
式、あるいは後述の油圧源によって駆動される油圧式の
いずれでもよい。

取付枠部（４ｂ）上にはレール状枠部（４ａ）を挾んで
左右に、上下動自在な昇降ロッド（１２Ｘ１３）が設け
てあり、該昇降ロッド（１２Ｘ１３）下端にロボットハ
ンド（５）（６）の支持枠（１４）を固定しである。

（１５Ｘ１６）は夫々該昇降ロッド（１２）（１３）の
昇降動用電動モータであり、これら電動モータ（１５Ｘ
１６）への給電および信号授受も前記可撓性ケーブル゛
（１１）を介して行われる口 この実施例のロボットでは、前記２台の旋盤（１）（２
）に夫々加工面を異らせてワーク（Ｗ）をローディング
、アンローディングできるように、ロボットハンド（５
）　（６）は上記支持枠（１４月ζ対して水平軸まわり
で旋回運動（−ローティト運動）（第２図の円弧矢印）
できるように取付けられており、このハンド（５１（６
）が取付けられた水平支軸（１７）、つまり旋回運動の
軸（１７）端に固定したスプロケッ）　（Ｉ８）と上記
支持枠（１４）上のインデックス旋回用油圧モータ（１
９）のスプロケット（２１）とが無端チェーン（２２）
を介して連動連結され、該モータ（１９）の回転により
ロボットハンド（５１（６１が夫々個別にローティト運
動するようになっている◇ そして、このインデックス旋回用油圧モータ（１９）と
、ロボットハンド（５）　（６１の開閉駆動用油圧モー
タ（２３）　（第１図）への油圧源としての油圧ユニッ
）　（２４）がレール状枠部（４ａ）の基端に搭載しで
ある。

ロボットハンド（５１（６）の開閉駆動用油圧モータ（
２３）は、前記支軸（１７）より先端のハウジング（２
５）内に設けられているが、油圧モータであるのできわ
めてコンパクトに該ハウジング（２５）内に収められて
いる。グリップ爪（２６）との連動機構は例えば第１図
略本のように、歯車（２７Ｘ２８）を介して回転する左
右ねじ（２９）を用いる。

また、上記インデックス旋回用の油圧モータ（１９）を
電動モータとして前記可撓性ケーブル（１１）からの給
電および信号により該モータ（１９）を作動するように
してもよいことはもちろんである。

そして、この油圧二二ッ）（２４）内部のハンド駆動回
路が、この発明に従って特に次のような特徴的な回路に
なしである。すなわち、この第１図示の油圧回路は油圧
ポンプ（３２）として第４図に示したような特性（吐出
圧力によってその吐出量が制御される（プレッシャコン
ベンセータ制御））を有した圧力補償付きポンプ（実施
例ではダイキン工業株式会社製「斜板式アキシャルピス
トンポンプ」）を用い、この油圧ポンプ（３２）の吐出
側に２位置方向切換弁（ｖｌ）を介して前記油圧モータ
（２３）を連結すると共に、流量制御弁（３３）と２位
置切換弁（開閉弁）　（Ｖ２）を介してアキュムレータ
（３１）を連結しであるのである。

また、この実施例のグリップ爪（２６）開閉用の左右ね
じ（２９）は自立性を有するねじを採用しであると共に
、グリップ爪（２６）自体にワーク（Ｗ）を把持した際
、その把持反力によって僅かに弾性変形を生じるグリッ
プ爪（２６）の形状、大きさを採用してあり、所定圧力
でねじ（２９）を回転してワーク（Ｗ）を把持せしめた
後油圧力が低下してもねじ（２９）がグリップのゆるみ
方向へ回転せず、最初ｌζワークを把持した際の圧力で
ワークを把持し続ける機構としである。

上記の油圧回路を採用することにより、次のような操作
をしてワークの把持、解放を行うことができる。

すなわち、運転開始に先立っては、切換弁（ｖｌ）をＯ
ＦＦ　（つまり第１図示のグリップ爪（２６）開き方向
位置ンとし、切換弁（ｖ２）をＯＮ（つまり第１図とは
逆の連通位置ンとした上、油圧ポンプ（３２）をＯＮＬ
、アキュムレータ（３１）に蓄圧する。グリップ爪（２
６）は開方向ストローク端のストッパー（３４）に当接
して停止されている。

設定圧（Ｐ３）到達により、第４図に示したようにポン
プ吐出量は自動的に０となるので蓄圧は停止するが、油
圧ポンプ（３２）は以後も常時運転状態としておく。過
剰な圧油はドレンとしてタンク側へ戻される。

上記設定圧（Ｐ３）はアキュムレータ（３１）の特性曲
線（第５図）における最高作動圧（Ｐ３）と同一である
。（Ｐ２）は最低作動圧、（Ｐｌ）はガス予圧であり、
したがって（Ｖ）が有効吐出量となる。

以上の操作によりアキュムレータ（３１）に圧油。

が蓄圧されるので、ワーク把持時には切換弁（ｖｌ）を
ＯＮ　（つまり、グリップ爪（２６）閉じ方向）し、切
換弁（ｖ２）もＯＮ（連通位置）する。すると、アキュ
ムレータ（３１）からの吐出（低圧ではあるが大流量）
によってグリップ爪（２６）が閉じ方向へ急速に移動し
、ワーク（Ｗ）に当接して把持スル。この当接状態をハ
ンドに設けた感圧センサー等からの信号によって検知確
認し、確認後に切換弁（ｖ２〕をＯＦＦ　（遮断位置ン
して、アキュムレータ（３１）からの低圧を遮断し、油
圧ボン７”（３２）からの所定の高圧によってグリップ
爪（２６）をさらにワーク（Ｗ）に圧接せしめる。

この圧接作用および、前記ねじ（２９）の自立性とグリ
ップ爪（２６）自体の若干の弾性により、ワーク（Ｗ）
は確実に（つまり、以後油圧が低下しても把持状態が解
除されない状態で）把持される。

したがってタイマーによって設定した所定時間後、再び
切換弁（ｖ２）をＯＮ　（連通位置）し、アキュムレー
タ（３１）への蓄圧を行う。

ワークの解放時には、一旦切換弁（ｖ２）を０ＦＦ（遮
断位置）した上、切換弁（ｖｌ）をＯＦＦ　（グリップ
爪（２６）開き方向）する。つまり、蓄圧途中でアキュ
ムレータ（３１）側の油圧が低圧である場合（例えば第
５図の（Ｐ２）等）にも、該アキュムレータ（３１）側
の低圧に影響されないようにして、油圧ポンプ（３２）
からの大圧力で直接グリップ爪（２６）を解放するので
ある。

そして、上記大圧力によるグリップ爪（２６）の完全な
解放が行われた後（タイマーによる設定時間後）、切換
弁（ｖ２）をＯＮ（連通位置）してアキュムレータ（３
１）内の圧油も加えてグリップ爪（２６）を急速に開き
移動する〇 グリップ爪（２６〕がストローク端のストッパー（３４
）に当って全開状態に到達したならば、ポンプ（３２）
からの吐出油は自動的にアキュムレータ（３１）へと流
入し、再び蓄圧が開始される。

なお、グリップ爪（２６）自体の弾性変形量が十分得ら
れない場合には、ハンド（５１（６１の構造として例え
ば第６図に示したものを採用することができる。

すなわち、グリップ爪（２６）の基端部を直接左右ねじ
（２９）に螺合するのではなく、左右ねじ（２９）に螺
合したナツト部材（３５）にグリップ爪（２６）の基端
スリーブ部分（２６ａ）を摺動自在に支持せしめ、該ス
リーブ部分（２６ａ）とナツト部材（３５）との間に強
力な圧縮ばね（３６）を介装せしめた構造としてもよい
。

ロボットハンド（５）　（６）によるワーク（Ｗ）の把
持解放は以上の操作により行うが、次に、各旋盤（１１
（２１へのワーク（Ｗ）のローディング、アンローディ
ング順序について説明する。

すなわち、第２図に示したように、この実施例のワーク
（Ｗ）は大小の異った径部分（Ｗａ）（Ｗｂ）を有する
ワークであり、搬入コンベア（３７）上を大径部（Ｗａ
）を下にして搬入されてくる。

搬入コンベア（３７）上段前位のワーク（Ｗ）がロボッ
トハンド（５）により小径部（ｗｂ　）を把持されて一
旦仮置台（３８）上に移動載置され、次に大径部（Ｗａ
）を把持されて第１の旋盤（１）の主軸（１ａ）へとロ
ーディングされる。

上記ローディングの際にはワーク（Ｗ）の姿勢を変更す
るために前記油圧モータ（１９ンをインデックス回転し
て、ハンド（５）を水平軸まわりで９０度ローティトさ
せる。

そして、この旋盤（１）による大径部（Ｗａ）の加工が
終了したならば、次にロボットハンド（６）が、当該ワ
ーク（Ｗ）をアンローディングし、仮置台（３９）上へ
と移送して載置する。この際にもハンド（６）を９０度
ローティトさせて、仮置台（３９）上へは小径部（ｗｂ
）が下になるようにして載置する。

次に、再びロボットハンド（５）により当該ワーク（Ｗ
）を把持し第２の旋盤（２）へと移送しローディングす
る。

この第２の旋盤（２）へのローディング時にはワーク（
Ｗ）の小径部（Ｗｂ）が工具側へ向くようにしてチャッ
キングし、該小径部（ｗｂ）を加工する。

そして、この旋盤（２）による小径部（ｗｂ）の加工が
終了したならば、ロボットハンド（６）によりアンロー
ディングし、搬出コンベア（４１）　上へト搬出する。

上記第２の旋盤（２）へのローディング時およびアンロ
ーディング後の搬出コンベア（４１）上への移載時にも
、ハンド（５１（６）を夫々９０度ローティトさせる。

そして、上記ロボットハンド（５１（６１のＸ軸方向レ
ール（３）上での移動に伴って、前記可撓性ケーブル（
１１）がその屈曲点を自在に変更し乍ら移動本体（４）
に追随し、移動本体（４）上の油圧ユニット（２４）が
前述のようにアキュムレータ（３１）を効果的に用いて
コンパクトかつ軽量に構成されてぃることから、移動本
体（４）の移動は小容量の電動モータ（７）であっても
円滑であり、かつ容易に高速が得られる。

また、移動本体（４）上のロボットハンド（５１（６１
も油圧駆動であることに加えて、該移動本体（４〕自身
の上に直接搭載した油圧源（３２）により開閉駆動され
るので、長い連絡路を介して油圧を併給される場合に比
べて圧力損失がきわめて小さく、移動本体（４）上に搭
載しうる程度のコンパクトな油圧源であっても、大きな
圧力でもってハンド（５１（６１開閉ができ、したがっ
て大重量のワーク（１００に９以上程度）であっても落
下のおそれなく確実に把持搬送できる。

なお、上記第１図示の油圧回路における油圧ポンプ（３
２）を第７図示のように、リリーフバルブ（４２）付き
の定吐出量ポンプ（４３）でもって構成してもよいし、
切換弁（ｖｌ）を第７図示のように、４ポ一ト３位置切
換弁でもって構成し、アキュムレータ（３１）への蓄圧
中は第７図示の中間遮断位置として油圧モータ（２３）
への圧油の流入を完全に遮断するようにしてもよく、こ
の場合、油圧モータ（２３）が内部リーク量の大きいモ
〜りであっても効率よく蓄圧できる。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、この発明に係る産業用ロ
ボットにおけるハンドの開閉油圧回路では、ハンドの開
閉によるワークの把持・解放動作の特徴に基づいてアキ
ュムレータを効果的に使用でき、その分油圧ポンプを小
容量化、かつコンパクト化でき、油圧源としての油圧ユ
ニット全体も軽量コンパクト化できる。

したがって例えば、上側のような物品搬送用ロボットに
用いれば移動するロボット本体の重量を低減できて、そ
の機動性を高めうる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従ったハンド開閉用油圧回路の一例
を示した油圧回路図、第２図は第１図の油圧回路に基く
油圧ユニットを搭載したワークローディング、アンロー
ディング用ロボットの正面図、第３図は同側面断面図（
断面は第２図の１１線〕、第４図は圧力補賞付油圧ポン
プの特性を示した図、第５図はアキュムレータの特性を
示した図、第６図はロボットハンドの一例を示した略図
、第７図は油圧回路の他の例を示した油圧回路図である
。 （５）（６１・・・ロボットハンド、　　（２３）・・
・油圧モータ、（２４）・・・油圧ユニット、　　　（
２６）・・・グリップ爪、（３Ｉ）・・・アキュムレー
タ、　　（３２片・・油圧ポンプ、（４２）・・・リリ
ーフバルブ、　　　（Ｗ）・・・ワーク、才１図 す本図 ′２′５図 作動圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 油圧ポンプとロボットハンドの開閉用油圧アクチュエー
   タとを連結した油圧回路の油圧ポンプ吐出側に、開閉弁
   を介してアキュムレータを連結し、油圧ポンプは圧力補
   償付のポンプまたはリリーフ弁付きのポンプになしたこ
   とを特徴とする産業用ロボットにおけるハンドの開閉用
   油圧回路。