JP2000006078A - ロボットハンド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可搬重量が大きく、様々な可搬重量に対応で
き、調整・保守の容易なロボットハンド装置を得る。 【解決手段】 ワークを複数個所で把持する複数のクラ
ンパーと、これら複数のクランパーをそれぞれ駆動する
複数のエアシリンダーとを設ける。複数のクランパーと
エアシリンダーによりワークを把持する時は、所定の把
持圧力で把持して搬送するとともに、ワークを治具に挿
入する時は、エアシリンダーの圧力を、ワークの把持圧
力状態より低い圧力値に切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ロボットハンド
装置に係わり、ワークを治具に挿入する際、位置や角度
のずれを補正し、挿入、取出しを容易にするロボットハ
ンド装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来は、例えば実公平７−３５７１４号
公報に記載されているように、ロボット等により、円筒
形状のワークを所定の挿入穴に自動で挿入する際、ロボ
ットハンドの位置決め誤差等によりワークの中心軸と挿
入穴の中心軸との間にずれが発生することがある。この
ような状態で挿入作業を行なうと、ワークに「こじり」
が発生するという不具合があった。この不具合を解消す
るために、図８に示すようなＲＣＣ（Ｒｅｍｏｔｅ Ｃ
ｅｎｔｅｒ Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）の原理を応用した
装置が採用されている。

【０００３】図８中、１５はロボットアーム先端軸、１
１はロボットアーム先端軸１５に固着されたアーム側プ
レート、１３はワーク５をクランプするクランパー７に
固着されたハンド側プレート、１２は弾性体で構成さ
れ、アーム側プレート１１とハンド側プレート１３との
間に設けられてアーム側プレート１１とハンド側プレー
ト１３にそれぞれ両端が固着されたマウント、１０はア
ーム側プレート１１とハンド側プレート１３との間の中
央に設けられクランパー７の上下方向の移動量を規制す
るストッパーである。

【０００４】以上のように構成された従来のロボットハ
ンド装置は、次のように動作する。ワーク５の中心軸１
７と挿入穴１６の中心軸１８との間にずれ２０がある場
合、挿入穴１６の上端に面取り１９が施されていれば、
ワーク５の先端には、水平方向の力が発生する。この水
平方向の力は弾性体であるマウント１２に作用して、ワ
ーク５は水平方向に移動して挿入穴１６に挿入される。
また、ワーク５と挿入穴１６との間にねじれによる「こ
じり」が発生した場合でも、この「こじり」により生じ
たモーメントにより、弾性体であるマウント１２に回転
が生じて、ワーク５は挿入穴１６に挿入されることにな
る。

【０００５】また、図９は実公平７−３５７１４号公報
に記載されたロボット用ハンドリング装置である。図
中、４５ａ、４５ｂはワークＷを挟持し、上下方向に所
定の間隔を保って、２段に配設された左右一対のハンド
爪、４７は上下２段に設けられたハンド爪４５ａ、４５
ａの間及びハンド爪４５ｂ、４５ｂの間にそれぞれ設け
られて、互に隔離する方向に付勢されている弾性体、４
１は例えばスプリング等の弾性体、４３はゴム等のパッ
ド、４５はワークＷの挟持面に直角方向になるようにハ
ンド爪４５ａ、４５ｂに形成された穴で、弾性体４１と
パッド４３が収容されており、弾性体４１の付勢力によ
りパッド４３はワークＷの挟持面に対し付勢自在とな
る。

【０００６】以上のように構成された従来のロボットハ
ンド装置は次のように動作する。例えば円筒形状のワー
クＷを所定の挿入穴に自動で挿入する際、ロボットや自
動機の位置決め精度の誤差や、ワークの中心軸と穴の中
心軸との間にずれ等が発生していても、弾性体４１の伸
縮により水平方向のずれの追従が可能となる。また、ハ
ンド爪４５ａとハンド爪４５ｂの上下間に設けた弾性体
４７により、ワークＷの角度誤差に対して追従すること
が可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のロボットハンド
装置は以上のように構成されており、図８のＲＣＣハン
ド装置においては、ワーク５およびクランパー７を弾性
体であるマウント１２で支えているため、可搬重量が小
さいという問題点があった。また、図９のハンドリング
装置においては、弾性体４１、４７のバネ定数が一定で
あるため、様々な可搬重量に対応させることができない
という問題点があった。この発明は、上記のような問題
点を解決するためになされたもので、可搬重量が大き
く、しかも様々な可搬重量にも対応できるロボットハン
ド装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、ロボットア
ームの先端に装着され、ワークを搬送して治具に挿入す
るロボットハンド装置において、ワークを複数個所で把
持する複数のクランパーと、これら複数のクランパーを
それぞれ駆動する複数のエアシリンダーとを備え、前記
複数のクランパーとエアシリンダーにより前記ワークを
把持する時は、所定の把持圧力で把持して搬送するとと
もに、前記ワークを前記治具に挿入する時は、前記エア
シリンダーの圧力を、ワークの把持圧力状態より低い圧
力値に切り換えるようにしたものである。

【０００９】また、ワークに設けられ、水平方向に貫通
する側面穴と、複数のクランパーの先端部に設けられ、
前記ワークの側面穴に両側より挿入される複数のピンと
を備えたものである。

【００１０】また、複数のクランパーの先端部に設けら
れ、ワークの側面に面接触する複数の押え板を備えたも
のである。

【００１１】また、治具とワークには、互いに勘合する
突起と挿入穴が設けられているものである。

【００１２】また、複数のエアシリンダーの圧力値を切
り換える位置検出手段を備えたものである。

【００１３】また、治具とワークとの勘合が始まった段
階で、複数のエアシリンダーの圧力値を低い圧力値に切
り換えて、フローティング状態にするものである。

【００１４】複数のエアシリンダーは、ワークを左右両
側から挟み込む一対の側面把持用エアシリンダーと、ワ
ークを上面から押さえる上面把持用エアシリンダーとを
備えたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
ロボットハンド装置の実施の形態１を説明する正面図、
図２は、図１に示す矢視ＡＡから見た側面図である。図
中、１５はロボット先端軸、３０はハンド装置全体、１
は第１のクランパー８を矢印Ａの方向に駆動させる第１
の側面把持用エアシリンダー、６Ａは第１のクランパー
８の先端に固着され、ワーク５の水平方向に貫通する側
面穴２１に挿入して引っ掛ける第１ピン、２は第２のク
ランパー７を矢印Ｂの方向に駆動させる第２の側面把持
用エアシリンダー、６Ｂは第２のクランパー７の先端に
固着され、ワーク５の水平方向に貫通する側面穴２１に
挿入して引っ掛ける第２ピン、３は第３のクランパー９
を矢印Ｃの方向に駆動させる上面把持用エアシリンダ
ー、４はバネで構成された矢印Ｄの方向にハンド装置３
０をフローティングするフローティング機構である。こ
のフローティング機構４は、エアシリンダを用いたクラ
ンパー方式を採用しても良い。２２は治具の突起１４を
挿入する底面穴（挿入穴）である。この実施の形態で
は、治具の突起１４にワーク５の底面穴２２を挿入する
場合を説明したが、ワーク５に突起を備え付け、治具に
突起が挿入する穴を設ける等、位置関係が逆であっても
良い。

【００１６】図３は、この発明のロボットハンド装置の
ブロック図で、図中、３１はロボットの位置検出器、３
２は切り換えスイッチ、３３は切り換えスイッチ３２に
より把持圧力状態に加圧したり、あるいは低圧力状態に
減圧したりするエアポンプである。例えば、ロボットハ
ンド装置により、ワーク５を把持する時は、位置検出器
３１から出力された位置情報により、切り換えスイッチ
３２が作動して、エアポンプ３３により、第１、第２の
側面把持用エアシリンダ１、２および上面把持用エアシ
リンダ３を、把持圧力状態に加圧してワーク５を搬送す
る。また、ワーク５を治具の突起１４に挿入する際は、
位置検出器３１から出力される位置情報により切り換え
スイッチ３２が動作して、エアポンプ３３により、上記
第１、第２の側面把持用エアシリンダ１、２および上面
把持用シリンダ３を、低圧力状態に減圧することが可能
となっている。

【００１７】図４は、治具の突起１４にワーク５の底面
穴２２が挿入されているワーク５を取り出す場合のフロ
ーチャートで、Ｓ１００から動作を開始する。Ｓ１００
では、ロボット（図示せず）により、ハンド装置３０を
第１および第２ピン６Ａ、６Ｂがワーク５の側面穴２１
に引っ掛かる位置まで下降させる。Ｓ１０１では、第
１、第２の側面把持用エアシリンダ１、２および上面把
持用エアシリンダ３を把持圧力状態に切り換える。Ｓ１
０２では、第１、第２の側面把持用エアシリンダ１、２
を駆動して第１、第２のクランパ８、７によりワーク５
をはさむ。Ｓ１０３では、ロボットによりハンド装置３
０をピン６Ａ、６Ｂが側面穴２１に引っ掛かる位置まで
上昇させる。Ｓ１０４では、上面把持用エアシリンダ３
を駆動して、第３のクランパ９を下降させてワーク５を
はさむ。Ｓ１０５で、ワーク５を上昇させて、目的位置
まで移動させる。

【００１８】図５は、治具の突起１４にワーク５の底面
穴２２を挿入する場合のフローチャートで、Ｓ１１０か
ら動作を開始する。Ｓ１１０では、ロボット（図示せ
ず）により、治具の突起１４にワーク５の底面穴２２が
少し入った位置まで下降させる。Ｓ１１１で第１、第２
の側面把持用シリンダ１、２および上面把持用シリンダ
３を低圧力状態に切り換えてフローティング状態にす
る。Ｓ１１２でロボットにより治具の突起１４にワーク
５の底面穴２２が完全に挿入されるまで下降させる。そ
の際、治具の突起１４の中心軸２３とワーク５の底面穴
２２の中心軸２４がずれていても、フローティング状態
となっている第１、第２および第３のクランパー８、
７、９とフローティング機構４により、ワーク５が水平
方向に移動して、治具の突起１４がワーク５の底面穴２
２に精度良く挿入される。Ｓ１１３で、第１、第２の側
面把持用エアシリンダ１、２、上面把持用エアシリンダ
３をワーク５から離れる方向に駆動させて、第１、第２
および第３のクランパー８、７、９をワーク５から離
す。

【００１９】以上のように構成されたロボットハンド装
置は、左右、上下方向のフローティングを別々のエアシ
リンダ１、２、３で行なうため、従来例に比較して可搬
重量を大きくすることができる。また、エアシリンダ
１、２、３の把持圧力を可変にすることで様々な可搬重
量に対応させることができる。また、エアシリンダ１、
２、３を低圧力状態に変更する際の圧力値を適宜変更す
るだけで、フローティングの硬さ（効き具合）を簡単に
調整することができるので、ロボットハンド装置の調整
・保守作業がきわめて容易となる。

【００２０】実施の形態２．図６は、この発明の実施の
形態２の一例を示すロボットハンド装置の側面図であ
る。図中、図１に示す実施の形態１と同一部分について
は、同一符号を付して説明を省略する。図１と比較する
と、ワーク５に貫通穴がなくなっており、ピン６Ａ、６
Ｂの代わりに第１および第２のクランパー８、７に押え
板３４Ａ、３４Ｂが固着されている。この押え板３４
Ａ、３４Ｂは、ワーク５の側面に面接触し、その摩擦力
でワーク５を把持している。また、上面把持用シリン
ダ、第３のクランパー９は、取り払われている。以上の
ように構成されたハンド装置３０は、次のように動作す
る。治具の突起１４にワーク５の底面穴２２を挿入する
場合は、ワーク５は、把持圧力にて、第１、第２のクラ
ンパー８、７でクランプされ押え板３４Ａ、３４Ｂとの
面摩擦力によって支持されている。次に、ロボットによ
りハンド装置３０を、治具の突起１４にワーク５の底面
穴２２が少し入った位置まで下降させる。その位置で、
第１、第２の側面把持用エアシリンダの圧力を把持圧力
状態より低い圧力に切り換えて、第１、第２のクランパ
８、７をフローティング状態にして、治具の突起１４に
ワーク５の底面穴２２が完全に挿入されるまで、ハンド
装置３０を下降させる。その際、治具の突起１４の中心
軸２３とワーク５の底面穴２２の中心軸２４がずれてい
ても、フローティング状態となっている第１、第２のク
ランパ８、７とフローティング機構４により、ワーク５
が水平方向に移動して、治具の突起１４がワーク５の底
面穴に精度良く挿入される。この発明の実施の形態２に
よれば、水平方向に貫通穴２１がないワークに対して
も、把持・挿入が可能となる。

【００２１】実施の形態３．図７は、この発明の実施の
形態３の一例を示す図６の変形例で、図６の断面ＢＢか
ら見た平面図である。図６と比較すると、ワーク５が丸
棒状となっており、ワーク５が押え板３５Ａ、３５Ｂ、
３５Ｃ、３５Ｄの４ケ所で支持されている点が変更され
ている。このハンド装置の動作は、ワーク５を４つの押
え板３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄの摩擦力でワーク
５を把持する点以外は、実施の形態２と同様であるの
で、説明を省略する。この発明の実施の形態３によれ
ば、ワークが丸棒状のものであっても把持・挿入するこ
とが可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、可搬重
量が大きく、様々な可搬重量に対応でき、調整・保守が
容易なロボットハンド装置を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１であるロボットハン
ド装置の正面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１であるロボットハン
ド装置の側面図である。

【図３】 この発明の実施の形態１であるロボットハン
ド装置のブロック図である。

【図４】 この発明の実施の形態１であるロボットハン
ド装置のワークを取り出す場合のフローチャートであ
る。

【図５】 この発明の実施の形態１であるロボットハン
ド装置のワークを挿入する場合のフローチャートであ
る。

【図６】 この発明の実施の形態２であるロボットハン
ド装置の側面図である。

【図７】 この発明の実施の形態３であるロボットハン
ド装置の平面図である。

【図８】 従来のロボットハンド装置の正面図である。

【図９】 従来のロボットハンド装置の他の例を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 第１の側面把持用エアシリンダー、２ 第２の側面
把持用エアシリンダー、３ 上面把持用シリンダー、４
フローティング機構、５ ワーク、６Ａ 第１ピン、
６Ｂ 第２ピン、７ 第２のクランパー、８ 第１のク
ランパー、９第３のクランパー、１４ 治具の突起、２
１ ワークの側面穴、２２ ワークの底面穴（挿入穴）
３０ ハンド装置全体、３１ 位置検出器、３２ 切り
換えスイッチ、３３ エアポンプ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットアームの先端に装着され、ワー
   クを搬送して治具に挿入するロボットハンド装置におい
   て、ワークを複数個所で把持する複数のクランパーと、
   これら複数のクランパーをそれぞれ駆動する複数のエア
   シリンダーとを備え、前記複数のクランパーとエアシリ
   ンダーにより前記ワークを把持する時は、所定の把持圧
   力で把持して搬送するとともに、前記ワークを前記治具
   に挿入する時は、前記エアシリンダーの圧力を、ワーク
   の把持圧力状態より低い圧力値に切り換えることを特徴
   とするロボットハンド装置。
2. 【請求項２】 ワークに設けられ、水平方向に貫通する
   側面穴と、複数のクランパーの先端部に設けられ、前記
   ワークの側面穴に両側より挿入される複数のピンとを備
   えたことを特徴とする請求項１記載のロボットハンド装
   置。
3. 【請求項３】 複数のクランパーの先端部に設けられ、
   ワークの側面に面接触する複数の押え板を備えたことを
   特徴とする請求項１記載のロボットハンド装置。
4. 【請求項４】 治具とワークには、互いに勘合する突起
   と挿入穴が設けられていることを特徴とする請求項１〜
   請求項３のいずれかに記載のロボットハンド装置。
5. 【請求項５】 複数のエアシリンダーの圧力値を切り換
   える位置検出手段を備えたことを特徴とする請求項１〜
   請求項４のいずれかに記載のロボットハンド装置。
6. 【請求項６】 治具とワークとの勘合が始まった段階
   で、複数のエアシリンダーの圧力値を低い圧力値に切り
   換えて、フローティング状態にすることを特徴とする請
   求項１〜請求項４のいずれかに記載のロボットハンド装
   置。
7. 【請求項７】 複数のエアシリンダーは、ワークを左右
   両側から挟み込む一対の側面把持用エアシリンダーと、
   ワークを上面から押さえる上面把持用エアシリンダーと
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のロボットハン
   ド装置。