JPS6328751B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、産業用ロボツトのハンドに関する
ものであつて、一層詳細には、ハンドにより保持
したワークの放出位置決めを正確かつ容易に実施
し得る機構に関するものである。

「従来技術」 人間の上肢の機能を果たすマニユピレータが、
産業用ロボツトとして各種産業分野で使用されて
おり、殊に製品の組立ラインにおいて部品等のワ
ークのインサーシヨンその他の組付作業に好適に
採用されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、産業用ロボツトのハンドにより
ワークを保持した後、当該ワークを所定の組付位
置に向けてセツテイングするには、正確な位置決
め制御がなされることが必要であり、このためロ
ボツトハンドに各種のセンサを配設して感覚機能
や認識機能を付与したり（いわゆる知能ロボツ
ト）、位置決め条件その他の情報を数値指令化す
ると共にこの指令に忠実に作動する高精度のサー
ボ機能を設ける（いわゆる数値制御ロボツト）の
が、解決策として提案実施されている。そして、
このようにロボツトを知覚化させたり数値制御化
したりすることによつて、高精度の位置決めが達
成されはするが、これに伴いロボツトの機構が複
雑化すると共に設備費が高騰するので、当該ロボ
ツトに対する需要は旺盛であるにも拘らず、どの
組立生産ラインでも導入することは経済的に困難
になつているのが実情である。

このような隘路を機械的な構成により解決しよ
うとする１つの提案が、実開昭53−108082号公報
に「物品挿入用ハンドリング装置」として開示さ
れているが、これは筒体８中に収納した物品７を
任切穴１３′中に挿入するに際し、ガイド片９が
積極的に拡開する構造にはなつていないため、物
品７がガイド片９に当接してこれを押し広げる必
要がある（第６図ハ及びニ参照）。このため、物
品７が軟質の場合、ガイド片９に強制的に当接す
ることにより変形したり、損傷したりする虞れが
あり、取扱い製品が限定される難点がある。

発明の目的 本発明は、従来技術に係る前記難点に鑑み案出
されたものであつて、ハンドにより保持したワー
クの放出位置決めを、正確かつ容易に機械的な構
成によつて達成することを目的とする。

問題点を解決するための手段 前述した問題点を克服し、所期の目的を好適に
達成するため、本発明に係る産業用ロボツトのハ
ンドは、産業用ロボツトのアーム先端に設けた手
首に配設され、該手首の軸方向に延進後退可能な
第１可動部材を有する第１リニアアクチユエータ
と、 前記第１可動部材の先端に設けられ、所要のワ
ークを着脱自在に保持するワーク保持用ハンド
と、 前記手首に配設され、前記第１可動部材と同軸
的に延進後退可能な第２可動部材を有する第２リ
ニアアクチユエータと、 前記ワーク保持用ハンドの外方に位置し、前記
手首の軸線に対して収束・拡開し得るよう前記第
２可動部材に軸支した複数のガイド部材と、 前記第１可動部材の外側面に軸方向に延在する
よう形成され、第２リニアアクチユエータの付勢
作用下に第２可動部材が延進作動した際に、前記
複数のガイド部材と協働して該ガイド部材を若干
内方へ収束的に偏向作動させる案内部とから構成
したことを特徴とする。

（実施例） 次に、本発明につき、好適な実施例を挙げて添
付図面を参照しながら、以下詳細に説明する。

第１図は本発明に係るロボツトハンドの概略構
成を示す１部縦断側面図であり、第２図は第１図
のＡ−Ａ線横断面図である。図において参照符号
１０は、産業用ロボツトのアーム（図示せず）先
端に固着される外装ケーシングを示し、この外装
ケーシング１０の下部に、手首１２が水平旋回自
在に軸支されている。すなわち、ケーシング１０
内には第１図に示すように、潤滑油含浸メタルか
らなる円筒形のブツシユ１４が挿通固定されてお
り、このブツシユ１４の内面に前記手首１２を構
成するスリーブ１６が摺動回転自在に嵌装されて
いる。前記スリーブ１６の頂部には、フランジ１
８が形成されて前記ケーシング１０の頂面に摺動
自在に当接しており、またスリーブ１６の外周に
は大径のタイミングギヤ２０が嵌装固定されてい
る。このタイミングギヤ２０は、ケーシング１０
の外側に固定したサーボモータ２２の回転軸に固
定した小径のタイミングギヤ２４との間にタイミ
ングベルト２６が張設されて、該サーボモータ２
２の駆動により外装ケーシング１０に対し手首１
２が旋回するようになつている。

前記外装ケーシング１０及び手首１２の中心軸
線位置には、その長手方向に沿つて第１リニアア
クチユエータ２８が配設され、ワーク保持用ハン
ド３０に延伸後退運動を付与するようになつてい
る。この第１リニアアクチユエータ２８は、ハン
ド３０に所定ストローク長の直線運動を付与する
ものであればよく、空気圧、油圧等の流体圧を使
用した往復動シリンダや、モータ駆動のラツク・
ピニオン機構その他リニアモータ機構等が、各種
設計任様に応じて使い分けられる。本実施例で
は、第１リニアアクチユエータとして、空気圧シ
リンダが使用されている。すなわち、外装ケーシ
ング１０及び手首１２の中心を貫通し、かつ該手
首１２の下方に所定距離延在するシリンダチユー
ブ３２が配設され、このシリンダチユーブ３２中
に、頂部にピストンヘツド３４を有する第１可動
部材として機能するピストンロツド３６が挿通配
置されている。シリンダチユーブ３２の底部に嵌
設したシリンダボトム３８上には、ピストンロツ
ド３６の外周に遊嵌されたスリーブ４０の底部が
当接位置しており、このスリーブ４０の長さ寸法
によつて、ピストンロツド３６の下降ストローク
長が所定距離に規制されるようになつている。ま
たピストンヘツド３４とシリンダボトム３８との
間には圧縮ばね４２が弾力的に介装されていて、
下降後のピストンロツド３６をこのばね４２によ
り復帰上昇させる。シリンダチユーブ３２の頂部
には空気取入れ用のポート４４が設けられてお
り、従つてこの空気圧シリンダは単動型である。

なお、前記手首１２から下方に延在しているシ
リンダチユーブ３２の外周部には、第１図及び第
２図に示すように長手方向に案内部として機能す
る複数条の溝４６が穿設されており、かつこの各
溝４６はシリンダチユーブ３２の下端部近傍にお
いて穿設深度が漸増するテーパ４８が付されてい
る。そしてこの溝４６にガイド部材５０のローラ
５２が落着して走行し、該ガイド部材５０に収束
的な偏向動作を付与することになるが、その詳細
は後述する。

前記ピストンロツド３６の下端部には、ワーク
保持用のハンド３０が固定されている。このハン
ド３０は、本実施例ではバキユームカツプ５４を
有し、負圧箱５６に接続する管体５８を、図示し
ない開閉弁及び真空源に連通接続することによつ
てワークの真空吸着及び放出を行う。このハンド
３０によるワークの保持機能としては、図示のよ
うな真空吸着に限られるものではなく、電磁石利
用による電磁吸着や、フインガやグリツパによる
把持乃至握持機能を発揮するものであつてもよ
い。またハンド３０は、手首１２に対してスイー
プ作動、チルト作動その他ローテイト作動等の各
種自由度が与えられるようになつていてもよいこ
とは勿論である。

次に、前記第１リニアアクチユエータ２８の外
周には、同心的に第２リニアアクチユエータ６０
が配設されているので、これについて説明する。
この第２リニアアクチユエータ６０は、第１リニ
アアクチユエータ２８と同じく各種作動原理のも
のが適宜使用されるが、本実施例では単動型の空
気圧シリンダが採用されている。例えば、第１図
において前記フランジ付スリーブ１６は、この第
２空気圧シリンダ６０のシリンダチユーブを兼ね
ており、このシリンダチユーブ１６の内側でかつ
第１空気圧シリンダ２８のシリンダチユーブ３２
の外側には、円筒形の第２可動部材として機能す
るピストンロツド６２が同心的に挿通配置されて
いる。このピストンロツド６２の頂部には、シリ
ンダチユーブ３２の外面と密着的に当接すると共
に別のシリンダチユーブ１６の内面と密着当接す
るピストンヘツド６４が固定されており、また該
ピストンロツド６２の下端部にはフランジ板６６
が固定されている。

前記第２空気圧シリンダ６０のシリンダチユー
ブ１６底部にはシリンダボトム６８が嵌設され、
このボトム上にはピストンロツド６２の外周に遊
嵌したフランジ付スリーブ７０が直立支持されて
いて、このスリーブ７０によりピストンロツド６
２の下降ストローク長を所定距離に規制してい
る。またピストンヘツド６４とスリーブ７０のフ
ランジ部との間には圧縮ばね７２が弾力的に介装
されていて、下降後のピストンロツド６２を弾力
復帰上昇させるようになつている。なお、シリン
ダヘツド７４には、空気取入れ用のポート７６が
開設されている。

次に、前記フランジ板６６の下面には、後述の
揺動ブロツク７８を軸８０により揺動自在に軸支
する支持部材８２が複数個配設される（この配設
数は、前記第１空気圧シリンダ２８のシリンダチ
ユーブ３２外周に長手方向に条設される溝４６の
穿設数と一致し、本実施例では４個である）。各
揺動ブロツク７８には所定直径のローラ５２が回
転自在に軸支され、このローラ５２は夫々対応の
前記溝４６中に落着している。また、揺動ブロツ
ク７８とフランジ板６６との間には、該揺動ブロ
ツク７８を内方に向けて押圧付勢して偏向力を付
与する圧縮ばね８４が、夫々ピン８６を介して弾
力的に介装してある。前記揺動ブロツク７８の外
側には、長形板体からなるガイド部材５０が固定
され、このガイド部材５０はハンド３０の外方に
非接触で垂下延在している。そして、前記溝４６
中に落着しているローラ５２は、第１図に示す位
置に揺動ブロツク７８が存在する場合において、
各ガイド板５０がシリンダチユーブ３２と略平行
になるような直径に予め寸法設定されている。従
つて、いま第２空気圧シリンダ６０を付勢してピ
ストンロツド６２を延伸下降させれば、各揺動ブ
ロツク７８はローラ５２を前記溝４６中に落着さ
せてこれを回転させつつ下降し（このときガイド
部材５０，５０は互いに平行関係を維持したまま
下降する）、このローラ５２が溝４６の前記テー
パ部４８に差掛かると、揺動ブロツク７８は圧縮
ばね８４の押圧作用下に若干内方に偏向し始め、
結局対向し合うガイド部材５０，５０は相互に収
束動作することが諒解されよう。

このように構成した本発明に係る産業用ロボツ
トのハンドの作用及び効果につき、第３図１乃至
３を参照して説明する。製品組立ラインにおい
て、部品その他のワーク８８を組付対象物の取付
孔部９０に挿入するインサーシヨン作業を実施す
るものと仮定すると、図示しないアームがワーク
集積プールに旋回または走行乃至延伸・後退到来
してワーク８８を１個宛てずつハンド３０に真空
吸着保持し、次いで第３図１に示すように取付孔
部９０の真上に到来する（この間に、ハンド３０
はサーボモータ２２による水平旋回及び第１空気
圧シリンダ２８の作用により昇降を繰返している
が、この動作については省略する）が、高精度位
置決めは必要でない。

ここで第２空気圧シリンダ６０を圧力付勢すれ
ば、そのピストンロツド６２はシリンダチユーブ
１６から所定距離延伸下降する。このとき、該ピ
ストンロツド６２の先端に設けたフランジ板６６
に軸支した揺動ブロツク７８は、先に述べたよう
にローラ５２が溝４６中を走行している途次は第
１図及び第３図１に示す姿勢を維持しているが、
所定距離だけピストンロツド６２が延伸して前記
ローラ５２が溝４６のテーパ部４８に差掛かる
と、圧縮ばね８４の押圧作用下に内方に向けて偏
向し始め、究極的には該ブロツク７８に夫々固定
したガイド部材５０，５０は、相対的に収束接近
することになる（第３図２参照。なおこの場合、
ガイド部材５０，５０の各収束下端部は前記取付
孔部９０の開口部に近接停止するよう位置設定さ
れ、または図示しないがこの取付孔部９０中に若
干挿入されるようであつてもよい）。

次いで、第１空気圧シリンダ２８が圧力付勢さ
れると、ピストンロツド３６が延伸下降して、ハ
ンド３０に真空吸着されたワーク８８を前記取付
孔部９０の真上にまで到来させる（第３図３参
照）。ここでハンド３０のバキユームカツプ５４
の真空を解除すれば、ワーク８８はガイド部材５
０，５０により側方を案内された状態で、取付孔
部９０中に安定的に自重落下する。ワーク８８の
放出を終えると、第１及び第２空気圧シリンダ２
８，６０が夫々別作動して、ハンド３０が上昇
し、またフランジ板６６の上昇に伴いガイド部材
５０，５０は収束状態から拡開を開始し、相互に
平行状態となつて原位置（第３図１に復帰して、
次のワーク８８の吸着動作に入る。

発明の効果 このように、本発明に係る産業用ロボツトのハ
ンドによれば、ワークを保持したハンド自体が、
ワーク取付孔部その他の所望位置に正確に位置決
めされていなくても、ガイド部材が当該位置近傍
に収束的に接近して案内路を形成し、この収束状
態にあるガイド部材の間をワークが案内されつ
つ、目的地に向けて放出されるので、結果的には
ワークの正確な位置決めが達成されたことにな
る。また、バキユームカツプによりワークを吸引
保持するに際しても、ワークに対する厳密な中心
合せを行つて吸引する必要はなく、或る程度の大
まかな位置決めで吸引保持を行うだけで足りる利
点がある。しかも、複雑なサーボ追従機構や高価
な知覚機能を必要とせず、純機械的な構成により
目的を達成しているので、製造コストが低廉にな
り広く普及させることが可能である。

なお、図示の実施例では、シリンダチユーブ外
周に条設される溝及び揺動ブロツクの数は夫々４
つであつたが、例えば３つにしても３点支持構造
として安定化するものである。またガイド部材は
各揺動ブロツクに１つ宛ずつ必ず固定しなければ
ならないものではなく、少くとも相対向するブロ
ツク毎に設けてあればよい。従つて図示の実施例
では２枚または４枚になる。更に、本実施例では
製品組立ライン等におけるワークのインサーシヨ
ン作業に使用する場合を好適例として説明した
が、その他物品、材料の保管又は輸送用の箱、カ
ートン、トレー、隅部に直立壁を有するパレツト
（中仕切板のある場合とない場合とがある）中に
物品を順次挿入する物流工程にも好適に使用し得
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る産業用ロボツトのハンド
の概略構成を示す１部縦断側面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ線横断面図、第３図は本発明に係るハ
ンドの経時的な動作状態を示す説明図である。 ２８……第１リニアアクチユエータ、３０……
ハンド、５０……ガイド部材、６０……第２リニ
アアクチユエータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 産業用ロボツトのアーム先端に設けた手首１
   ２に配設され、該手首１２の軸方向に延進後退可
   能な第１可動部材３６を有する第１リニアアクチ
   ユエータ２８と、 前記第１可動部材３６の先端に設けられ、所要
   のワーク８８を着脱自在に保持するワーク保持用
   ハンド３０と、 前記手首１２に配設され、前記第１可動部材３
   ６と同軸的に延進後退可能な第２可動部材６２を
   有する第２リニアアクチユエータ６０と、 前記ワーク保持用ハンド３０の外方に位置し、
   前記手首１２の軸線に対して収束・拡開し得るよ
   う前記第２可動部材６２に軸支した複数のガイド
   部材５０と、 前記第１可動部材３６の外側面に軸方向に延在
   するよう形成され、第２リニアアクチユエータ６
   ０の付勢作用下に第２可動部材６２が延進作動し
   た際に、前記複数のガイド部材５０と協働して該
   ガイド部材５０を若干内方は収束的に偏向作動さ
   せる案内部４６と から構成したことを特徴とする産業用ロボツトの
   ハンド。 ２ 前記第１リニアアクチユエータ２８として空
   気圧シリンダが使用され、第１可動部材３６は該
   シリンダ２８のピストンロツドである特許請求の
   範囲第１項記載の産業用ロボツトのハンド。 ３ 前記第２リニアアクチユエータ６０として空
   気圧シリンダが使用され、第２可動部材６２は該
   シリンダ６０のピストンロツドである特許請求の
   範囲第１項記載の産業用ロボツトのハンド。 ４ 前記案内部４６は、第１可動部材３６の外側
   面に軸方向に延在するよう凹設した複数条の長溝
   であり、この長溝はその開放端に向かうにつれて
   穿設深さが漸増するテーパ４８が形成されている
   特許請求の範囲第１項〜第３項の何れかに記載の
   産業用ロボツトのハンド。 ５ 前記複数のガイド部材５０は、これに対応す
   る前記案内部４６に落着して回転可能なローラ５
   ２を備え、また各ガイド部材５０と手首１２との
   間には、該ガイド部材５０を内方へ収束する方向
   に付勢する弾性部材８４が介装されている特許請
   求の範囲第４項に記載の産業用ロボツトのハン
   ド。