JP2002233980A - ロボットアームに搭載される把持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モジュラ要素を備えていて、長時間満足すべ
き高剛性と高強度を保持するアッセンブリに高精度で組
み立てることができる新規な把持装置の提供。 【解決手段】 ロボットアームに搭載されるようになっ
ている把持装置は、捻れ及び曲げに対して高い慣性を有
している中心ビーム（１）と、ビームに着脱式に固定さ
れ、自動車の車体の加工部品の位置決め、保持、或いは
把持する部材を支持する少なくとも１個のアーム（１１
−２７）とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットアームに
搭載される把持装置に関し、特に、自動車の車体工作部
品の把持及び位置決めをする把持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の把持装置、特にフランスの企業エ
ム・エフ・シー(M.F.C.)が製造、販売している把持装置
は、それぞれの要素が固定ステーで接続された３次元ア
ッセンブリ構造をしている。

【０００３】また、調整滑りカラーを搭載するチューブ
形中心部分を具備した把持装置も公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これら従来の二つのタ
イプの装置では、中心構造体に搭載されたアームが、希
望通りの精度で位置決めされず、且つ、慣性が不十分
で、端部が過剰に曲がり過ぎ、剛性が不十分であるとい
う欠点がある。

【０００５】本発明の目的は、モジュラ要素を備えてい
て、長時間満足すべき高剛性と高強度とを保持するアッ
センブリに高精度で組み立てることができる新規な把持
装置を提供することによって前述した欠点を解消するこ
とである。

【０００６】さらに、本発明の目的は、曲げと捻れに対
する慣性特性がよい中心ビームと、このビームに着脱式
に固定され且つ自動車の車体工作部品を位置決め、保持
或いは把持する部材を支持するようになっている少なく
とも１個のアームとを備えていて、ロボットアームに搭
載されるようになっている把持装置を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の他の特徴を下記
に列記する。

【０００８】中心ビームが中空である。そのため、中心
ビームが軽量になっていながら、曲げと捻れに対する慣
性特性が良好に維持されている。

【０００９】各アームが、中心ビームに沿った割出し構
造と、中心ビームへの固定手段とを備えている。

【００１０】中心ビームが、その対向側部に、ステーを
担支している。このステーが、等間隔で離隔された複数
の割出し構造を、ロボットアームに搭載している。

【００１１】中心ビームと各アームが、協働する割出し
構造により相互に対して割出された２個の矩形の二面体
を使用して、組み立てられる。

【００１２】割出し構造が、直角柱(right prism)形
状、好ましくは平行六面体の少なくとも１個のほぞ穴
と、少なくも１個のほぞとを有している。

【００１３】各アームが、その対向端部に、自動車の車
体加工部品を位置決め、保持或いは把持する部材を固定
するための中心ビーム固定手段を具備している。

【００１４】各アームが、障害物による衝撃が発生した
り或いは過剰の機械的応力下でアームを破断する細身部
分を有している。

【００１５】各アームが可逆使用が可能で、それによっ
てアームの数を限定することができる。

【００１６】当該装置は、複数のチューブ状導管を具備
している少なくとも１個の空気圧供給装置を備えてい
る。このチューブ状導管は、好ましくは中心ビームに固
定されたディストリビュータで供給されている。

【００１７】本発明は、添付した図面を参照して実施例
による記載から一層よく理解されるであろう。ただし、
実施例は、本発明を限定するものではない。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明による
装置は、横断面図で示し、（図示していない）ロボット
アームの端部で固定ステーに固定された中空ビーム１を
備えている。

【００１９】ステー２は、（図示していない）ロボット
アーム上で心出しするプレート３と、固定ステー２に螺
刻された少なくとも６個の切削加工された固定螺子切り
穴４とを、それ自体公知の方法で、備えている。

【００２０】ステー２は、センタピン(centering pin)
によってビーム１に対し位置決めした後、好ましくは、
ビーム１に螺着される。

【００２１】ビーム１は、好ましくは、概ね正方形の断
面、或いは捻れが発生した時に正方形に相似する断面を
有していて、さらに内部溝５を有していてビームの重量
を軽減している。

【００２２】溝５の断面は、たとえば、円形であるが、
本発明の範囲を逸脱しない限り、ビーム１の捻れ及び曲
げ慣性を２０％減少させない他の如何なる断面、即ち、
楕円、長円形等々でもよい。

【００２３】溝５の他の利点は、制御或いは位置信号を
伝達するための電線導管或いは空気圧或いは水圧力管の
配管通路とすることができることである。導管或いは管
が、ビームの壁面で囲まれていて保護されているので、
この通路は、信頼できる方法で形成される。さらに、こ
のような集成装置にすると、本発明の装置の外部寸法を
小さくすることができる。

【００２４】ビーム１の側面には、等間隔で形成されて
いて、模式的に軸線で示した螺子穴６，７と、ステー２
の対向面に配設された心出し機械部品８とを備えてい
る。面取りした面９、１０が形成されていて、螺子穴６
或いは７が螺設された側面及び心出し機械加工構造体８
を担支する面に、アームを適用できるようになってい
る。

【００２５】本発明の装置は、中心ビーム１と、一定パ
ターンで可変スパン操作を行うことができるモジュラア
ームと連動するようになっている。

【００２６】本発明の装置は、ビーム１の周りの非常に
大きな空間領域に達するのに必要なアームの数を少なく
するようになっている。

【００２７】此処に示した好ましい態様において、本発
明は、僅かに１６個の異なるアームモジュールを使用す
る。これら１６個のアームモジュールのスパンは、ビー
ム１の下方直角で示したパターンの点に対応している。
従って、アームの戻りが、そのパターンの下方点に達す
ることを望むならば、各アーム１１〜２７は、そのパタ
ーンの参照点１１〜２７に達することを可能にする。

【００２８】図２において、図１の要素と機能的に同じ
要素には、図１と同じ符号が付してある。

【００２９】図２の装置は、ビーム１に固定されたステ
ー２を備えている。ステー２は、位置決めをして、（図
示していない）ロボットの端部に固定するものである。
アーム、たとえばアーム１３とアーム２６は、位置決め
して、ビーム１に螺着され、それによってロボットが稼
動している間剛体のアッセンブリを形成する。好ましく
は、各アーム１１〜２７は中空で、それによってその重
量を軽減し、ロボットが稼動している間ロボットの端部
に負荷される慣性を減少するようになっている。

【００３０】図３を参照すると、ビーム１は、等間隔の
螺子穴６と、心出し構造体８とを備えている。心出し構
造体８は、概ね平行六面体で、２個の連続した螺子穴６
の中間の平面の下部表面に機械加工したものである。

【００３１】アーム１１〜２７の端部を、協働する形状
に機械加工する。即ち、それぞれ、ビーム１の構造体８
に割出す中心溝Ｉを少なくとも１個有している。

【００３２】割出し中心溝Ｉは、それぞれ、螺子穴６内
に螺入されるようになっている固定螺子Ｖが通過する２
個の穴の間に配設されている。割出し中心溝Ｉは、それ
ぞれ、アーム１１〜２７の端部に機械加工された矩形の
二面体からなる平面内の螺子が通過する２個の穴の間に
配設されている。

【００３３】このような集成装置にすると、アーム１１
〜２７の可逆使用が可能となり、少ない数（１７）のア
−ムで、ビーム１の周りの全空間に達することができ
る。

【００３４】長さが違うビーム１、好ましくは５００ｍ
ｍと３ｍの間の長さのビームを使用することもできる。

【００３５】図４〜図９を参照すると、本発明の装置
は、好ましくは、当該装置のアームの端部に公知のタイ
プの種々の装置付属品を搭載する搭載用アクセサリを具
備している。

【００３６】図４は、サイズ０で内側に配列されるCNOM
Oタイプのグリッパを搭載する搭載アクセサリを示して
いる。

【００３７】図５は、サイズ０で外側に配列されるグリ
ッパCNOMOを搭載する搭載アクセサリを示している。

【００３８】図６は、希望するならば、把持位置を固定
するような厚さの四角或いは数個のブロックを随伴した
ビームに平行なグリッパCNOMOサイズ４を搭載する搭載
アクセサリを示している。

【００３９】図７は、２枚の固定プレートと厚さが厚い
ブロックとを組み合わせた多重機能機構を搭載する搭載
アクセサリを示している。

【００４０】図８は、２枚の固定プレートを厚いブロッ
クに組み合わせたパイロット取付物を搭載するアクセサ
リを模式的に示している。

【００４１】図９は、ビームの端部にアームを搭載する
アクセサリを模式的に示している。

【００４２】希望するならば、他のアクセサリを使用す
ることもできる。特に、図１に示した望ましいパターン
に対して横方向に偏倚したパターンの頂点に達するよう
にビームとアームを連結するアクセサリを使用すること
もできる。好ましくは、このようなアクセサリの形状は
四角形で、その厚さは図１に示したパターンの点と点の
間の距離の半分である。そのことによって、図１のパタ
ーンの対角線の交点で規定される他のパターンの頂点に
達することができる。

【００４３】図１０を参照すると、本発明の第２の態様
は、（図示していない）ロボットアームの端部で固定ス
テーに固定されたビーム１を備えている。

【００４４】ビーム１は、アーム１７，１１，２０及び
２７と、２個の端部横材２８及び２９とを担支してい
る。これら２個の端部横材２８及び２９は、たとえば、
把持装置を、固定された工具上に心出しするようになっ
ている。

【００４５】アーム１１，１７，２０，２７は、それぞ
れ、（図示していない）自動車の車体の加工部品を把
持、位置決め或いは折畳む装置を搭載するアクセサリを
具備している。

【００４６】本発明の装置は、機械接続している接触面
の数が限られていて、矢筈状構造(herringbone structu
re)で剛性で、その上慣性が低いので、本発明の装置に
搭載された種々の装置の位置決めが正確であり、且つ、
本発明の装置を搭載するロボットアームが稼動している
間でもその位置決めは変わらない。さらに、精度を維持
し位置決めを変えないで、本発明の装置に搭載された種
々の装置を置き換えることができる。

【００４７】図１１を参照すると、本発明の他の態様
は、アーム１５，１７，２６，１７，及び１１を備えて
いる。これらのアーム１５，１７，２６，１７，及び１
１は、図１に記載したアームと似ているか、或いは機能
的に同等で、上述したと同じ方法でビーム１に固定され
ている。

【００４８】同じ位置決め装置３０が、それぞれのアー
ムの端部に固定されている。そのことによって、それぞ
れのアームの端部で同じ搭載アクセサリ３１を使用する
ことにより、多様な搭載方法が可能であることを説明し
ている。

【００４９】各部材３１が、対応するアームに穿設され
た螺子穴３２に螺入される螺子によって、それぞれが連
結されるア−ムに搭載されている。それぞれのア−ムに
形成される螺子穴３２は、機械加工によるもので、ビー
ム１の正方形断面に平行な幾何学的正方形に形成され
る。その結果、本発明の装置を搭載する場合、螺子穴３
２に対応する各正方形の対角線の交点が正確に確定され
る。この交点は、常に、図１に示したパターンの頂点の
１つに対応している。

【００５０】測定した結果、本発明の装置は、把持装置
の剛性の点で、従来技術より格段に優れており、高精度
で一定の幾何学的位置決めができるという点で、従来の
装置より優れていることが分かった。

【００５１】図１２を参照すると、本発明の装置の好ま
しい態様は、斜視図で示した中空ビーム４１を備えてい
る。中空ビーム４１は、（図示していない）ロボットア
ームの端部で、固定ステー４２に固定されている。ステ
ー４２は、（図示していない）ロボットのアーム上で心
出しするプレート４３と、固定ステー４２に機械加工さ
れた少なくとも６個の固定螺子穴４４とを、周知の方法
で、備えている。ステー４２は、好ましくは、センタピ
ンでビーム４１に対する位置決めをしながら、ビーム４
１に螺子固定される。

【００５２】ビーム４１は、その断面が概ね正方形で、
内部溝４５が形成されている。この内部溝４５は、着脱
式カバー４６で閉鎖することができる。ビーム４１の側
面には、４７で示したような等間隔で形成された螺子穴
と、ステー４２の対向面に配置された心出し機械加工構
造体４８が形成されている。面取り面４９及び５０が形
成されていて、螺子穴４７が形成された側面と、心出し
機械加工部品４８が形成された側面に対して、アームを
適用することができるようになっている。

【００５３】従って、アーム５０は、螺子穴４７に螺入
される適当な螺子で搭載される。アーム５０は、心出し
機械加工部品４８の上に、好ましくは概ね平行六面体形
状で配置される。

【００５４】此処に記載した実施例では、アーム５０
は、水平アームで、好ましくは、断面で見て細身部分５
１を備えている。

【００５５】障害物による衝撃や、機械的応力が大きす
ぎる場合、断面で見た細身部分５１が、アームを破断す
ることができる。従って、この細身断面５１が、いわゆ
る「機械フューズ」機能をもっているので、アーム５０
だけの破断を犠牲にするだけで、本発明の装置全体に損
害を与えない。

【００５６】アーム５０は中空で、細身部分５１の抵抗
断面は、アーム５０の端部によって抵抗される力の関数
として、及び本発明の装置を保護する特定の破断限界の
関数として、予め決めた方法で選択される。

【００５７】中空ビーム４１の内部溝４５は、カバー４
６を取った後で、アクセスできることが好ましい。この
ことによって、分割ハウジング５３を受け容れることが
できる。この分割ハウジング５３は、円筒形部分５４
と、複数の接点５７及び５８を具備した端板形状の端部
部分５５とを備えている。

【００５８】かくて、この集成装置は、当該装置のアー
ムの端部に配置される電気接点に通電する電気ケーブル
の捻れあった部分の長さを最小にすることができる。

【００５９】空気圧式把持の場合、ビーム４１に、１個
或いは２個の空気圧供給装置６０を搭載することが好ま
しい。この空気圧供給装置６０は、可撓性チューブ６
２，６３によりディストリビュータ６１から供給される
複数の導管を備えている。従って、空気圧供給装置６０
は加圧下で供給され、圧縮空気を空気圧クランプへ分配
し、戻り空気を空気圧供給装置６０から直接除去し、そ
れによって空気圧導管が絡まるのを防止している。

【００６０】記載した実施例では、空気圧供給装置６０
は、２個の引取装置６４及び６５を付設できるように取
付けられている。これらの引取装置６４及び６５は、
（図示していない）グリッパ、若しくは位置決め装置、
或いは自動車の車体加工部品を取扱う同じような装置の
空気圧ジャックを取付けられるようになっている。

【００６１】本発明を数例の態様を参照して説明してき
たが、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発
明の範囲と精神の範囲内で形状の改良や態様の変更も包
含する。

【００６２】従って、空気圧式把持の場合、ビーム４１
の中空内部の可撓性チューブ６２，６３によりディスト
リビュータ６１によって供給される複数のチューブ状導
管を備えた空気圧供給装置６０を１個或いは２個搭載で
きることが好ましい。この態様では、空気圧導管を絡ま
せずに、空気圧供給装置６０は、加圧下でも、圧縮ガス
を空気圧グリッパに分配できる。

【００６３】重要なことは、本発明の装置の構造が、正
方形断面のビームを使用して得られる捻れと曲げに対す
る慣性に相当する高い慣性を有している長いビームを備
えているということ、及び使用する固定方法のお陰で、
少数のアームでも大きな空間容積に達することができ、
それによって本発明を実施するのに必要なアームの在庫
量を減らすことができるということである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置の中心ビームと本発明による
装置の着脱式モジュラアームの断面図を伴った説明図で
ある。

【図２】中心ビームと２個の集成アームとを備えた本発
明による装置の第１の実施態様を示す斜視図である。

【図３】図１２の実施態様に似た本発明による装置の実
施態様を示す部分斜視図である。

【図４】本発明による装置の中間搭載アクセサリを示す
斜視図である。

【図５】本発明による装置の中間搭載アクセサリを示す
斜視図である。

【図６】本発明による装置の中間搭載アクセサリを示す
斜視図である。

【図７】本発明による装置の中間搭載アクセサリを示す
斜視図である。

【図８】本発明による装置の中間搭載アクセサリを示す
斜視図である。

【図９】本発明による装置の中間搭載アクセサリを示す
斜視図である。

【図１０】本発明による装置の第２の実施態様を示す平
面図である。

【図１１】本発明による把持装置の第３の実施態様を示
す正面図である。

【図１２】着脱式アームの断面図を伴った本発明による
第４の実施態様を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 中心ビーム ２ ステー ３ プレート ４ 螺子穴 ５ 溝 ６，７ 螺子穴 ８ 心出し機械加工部品 ９，１０ 面取り面 １１〜２７ アーム ２８，２９ 端部横材 ３０ 位置決め装置 ３１ 搭載アクセサリ ３２ 螺子穴 ４１ ビーム ４２ 固定ステー ４３ プレート ４４ 螺子穴 ４５ 内部溝 ４７ 螺子穴 ４８ 心出し機械加工部品 ４９，５０ 面取り面 ５１ 細身部分 ５３ 分割ハウジング ５４ 円筒形部分 ５５ 端部 ５７，５８ 接点 ６０ 空気圧供給装置 ６１ ディストリビュータ ６４，６５ 引取装置 Ｉ 中心溝 Ｖ 螺子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598134329 56 ｒｕｅ Ｅｔｉｅｎｎｅ Ｄｅｆｏｒ ｇｅｓ Ｆ−92320 ＣＨＡＴＩＬＬＯＮ Ｆｒａｎｃｅ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 捻れ及び曲げに対して高い慣性を有して
   いる中心ビーム（１）と、ビームに着脱式に固定され、
   自動車の車体の加工部品の位置決め、保持、或いは把持
   する部材を支持する少なくとも１個のアーム（１１−２
   ７）とを備えた、ロボットアームに搭載される把持装
   置。
2. 【請求項２】 中心ビーム（１）が中空で、捻れ及び曲
   げに対する良好な慣性特性を維持しながら、中心ビーム
   （１）を軽量にする請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 各アーム（１１−２７）が、中心ビーム
   （１）に沿って割出す構造と、中心ビーム（１）に固定
   する手段とを備えている請求項１又は２に記載の装置。
4. 【請求項４】 中心ビーム（１）が、ロボットアームに
   搭載するステー（２）の対向側に、複数個の等間隔の割
   出し構造を担支している請求項１又は２に記載の装置。
5. 【請求項５】 中心ビーム（１）と各アーム（１７−２
   ７）が、協働する割出し構造（８）により相互に割出さ
   れた２個の矩形二面体を使用して組み立てられる請求項
   １〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 【請求項６】 割出し構造（８）が、実質的に直角柱形
   状、好ましくは実質的に平行六面体形状の少なくとも１
   個のほぞと、少なくとも１個のほぞ穴とを有している請
   求項５に記載の装置。
7. 【請求項７】 各アーム（１７−２７）が、中心ビーム
   （１）に対向するその端部に、自動車の車体の加工部品
   を位置決め、保持、或いは把持する部材を固定する固定
   手段を備えている請求項１〜６のいずれか一項に記載の
   装置。
8. 【請求項８】 各アームが、障害物による衝撃或いは過
   剰の機械的応力が負荷された場合、アームを破断する細
   身部分（５１）を有している請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 各アーム（１７−２７）が可逆使用で
   き、それによってアームの数を制限する請求項１〜８の
   いずれか一項に記載の装置。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか一項に記載の
    装置であって、該装置が、好ましくは中心ビーム（１）
    に固定されたディストリビュータ（６１）によって供給
    される複数のチューブ状導管を具備した少なくとも１個
    の空気圧供給装置（６０）を備えた装置。