JP2009202332A - Hand device of industrial robot - Google Patents

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Akira Kunisaki
晃 国崎
Takeshi Mototani
猛 本谷
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Nachi Fujikoshi Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hand device of industrial robot that does not require a motor for each finger and that can maintain a grip of a workpiece without dropping it even when the power supply to the hand device is shut down due to an emergency stop when abnormality is detected by the system. <P>SOLUTION: The hand device includes: a block 4 being guided slidably along an inner periphery of the frame in the axis direction of a ball screw 2, and a spring 9 (elastic body is also available) disposed between the undersurface of a small-diameter cutting part 15 of a nut 16 and the undersurface of a small-diameter of a block 17; wherein when a servomotor 3 is activated, the other end of each finger 5 performs an opening-closing movement, and after the other end of each finger 5 hits a workpiece 10, the servomotor 3 is further activated until the spring 9 deforms in a prescribed amount, and then the workpiece 10 is gripped when a brake 13 of the servomotor 3 is activated. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は多品種のワークを把持可能な産業用ロボットのハンド装置に関する。   The present invention relates to an industrial robot hand apparatus capable of gripping a wide variety of workpieces.

従来の製造ラインで作業を行う産業用ロボットシステムのハンド装置には、ワークをハンドリングする用途で使用されるものが多く存在する。製造ラインへの素材の投入、加工機械へのワークの着脱、箱詰めなど、産業用ロボットを活用した自動化システムは非常に多様な分野で使われている。ハンドリングロボットの先端には、通常、ロボットハンド又はハンド装置と呼ばれるワークを把持するハンド装置が搭載される。かかるハンド装置は、多くの場合、エアシリンダで駆動される。
特許第３２４５０９５号公報 ＵＳ２００４／０１０３７４０Ａ１ Many hand devices of industrial robot systems that perform work on conventional production lines are used for handling workpieces. Automation systems using industrial robots are used in a wide variety of fields, such as loading materials into production lines, attaching and detaching workpieces to processing machines, and packing boxes. At the tip of the handling robot, a hand device called a robot hand or a hand device that grips a workpiece is usually mounted. Such hand devices are often driven by air cylinders.
Japanese Patent No. 3245095 US2004 / 0103740A1

ところが、同一のロボットシステムが異種形状や寸法違いを含む多数のワークをハンドリングする場合、同一のハンド装置では把持することができないことが多い。そこで、ワークの形状や寸法に適合した仕様の複数のハンド装置を準備し、これらをオートツールチェンジャを介してロボットに取り付け、生産品種変更時に、ロボットに搭載するハンド装置を取り替えることで対応する方法がある。しかしながら、オートツールチェンジャを介して取り付けられたハンド装置を取り替えるためには、交換動作のための時間が必要であり、頻繁に生産品種を変更する製造ラインの場合は、生産効率が落ちるという問題があった。さらに、多種の形状、寸法のワークに対応するためには、これに対応した多数のハンド装置を準備する必要があり、加えて、オートツールチェンジャも準備する必要があるなど、設備コストが高くなるというデメリットがあった。また、例えば特許文献１又は特許文献２に記載するように、同一のハンド装置で、異種形状や寸法違いを含む多数のワークを把持する方法として、複数の指（フィンガー）からなり、複数のモータにより各々の指を駆動する方式のハンド装置が知られている。   However, when the same robot system handles a large number of workpieces including different shapes and dimensional differences, the same hand device often cannot be gripped. Therefore, a method is available in which multiple hand devices with specifications suitable for the shape and dimensions of the workpiece are prepared, these are attached to the robot via an auto tool changer, and the hand device mounted on the robot is replaced when the production type is changed. There is. However, in order to replace the hand device attached via the auto tool changer, it takes time for the replacement operation, and in the case of a production line that frequently changes the production type, there is a problem that the production efficiency decreases. there were. Furthermore, in order to cope with workpieces of various shapes and dimensions, it is necessary to prepare a large number of hand devices corresponding to this, and in addition, it is necessary to prepare an auto tool changer, resulting in high equipment costs. There was a demerit. Further, as described in, for example, Patent Document 1 or Patent Document 2, as a method of gripping a large number of workpieces including different shapes and dimensional differences with the same hand device, a plurality of motors including a plurality of fingers (fingers) are provided. A hand device that drives each finger is known.

しかしながら、これらの特許文献１又は特許文献２に記載する発明によれば、同一のハンド装置で、異種形状や寸法違いを含む多数のワークを把持することができる複数の指（フィンガー）を駆動する方式のハンド装置で、各指に１個のモータが必要であり、さらに、電源ダウン時や制御システムが異常を検出した非常停止時など、ハンド装置への電源を遮断せざるを得ないときは、ハンド装置は把持力を維持することができず、把持しているワークを落下させることが避けられないという重大な欠点があった。さらにまた、ワークを把持していることを確認するためには、追加的な装置が必要であった。   However, according to the inventions described in these Patent Documents 1 and 2, a plurality of fingers that can grip a large number of workpieces including different shapes and dimensional differences are driven by the same hand device. When a hand device of the type requires one motor for each finger and the power to the hand device must be cut off, such as when the power is down or when the control system detects an abnormality, etc. The hand device cannot maintain the gripping force, and has a serious drawback that it is inevitable to drop the gripped workpiece. Furthermore, in order to confirm that the workpiece is gripped, an additional device is required.

本発明の課題はかかる従来の課題を解決した、同一のハンド装置で、異種形状や寸法違いを含む多数のワークを把持することができる複数の指（フィンガー）を駆動する方式のハンド装置を、各指毎に各１個のモータを必要とせず、さらに、システムが異常を検出した非常停止時など、ハンド装置への電源を遮断せざるを得ないときも、ハンド装置は把持力を維持することができ、把持しているワークを落下させることがない産業用ロボットのハンド装置を提供することにある。   An object of the present invention is to solve such a conventional problem by using the same hand device to drive a plurality of fingers (fingers) capable of gripping a large number of workpieces including different shapes and dimensional differences. One hand is not required for each finger, and the hand device maintains its gripping force even when the power to the hand device must be shut off, such as during an emergency stop when the system detects an abnormality. An object of the present invention is to provide an industrial robot hand device which can drop a gripped workpiece.

このため本発明の第１発明では、フレームと、前記フレームに縦方向に回転可能に支持されたボールねじ又は台形ねじと、前記フレームに固定され、前記ボールねじ又は台形ねじを回転駆動するブレーキが付設されたサーボモータと、前記フレームに１端を第１の水平軸の回りに回転可能に支持されかつ前記１端に延長かぎ形部を有する少なくとも２個のＬ字状フィンガーと、
各前記フィンガーの前記延長かぎ形部端部に前記第１の水平軸と平行な第２の水平軸の回りに回転可能に支持されたカムフォロア、ローラ又はピンと、
前記ボールねじ又は台形ねじにかみ合いかつ下方に小径切り込み部を有するナットと、 前記ナットの小径切り込み部に隙間をもって嵌まり合う小径部と前記カムフォロア、ローラ又はピンを回転可能に支持する溝とを有しかつ前記ボールねじ又は台形ねじの軸方向に前記フレーム内周にスライド可能に案内されたブロックと、
前記ナットの小径切り込み部下面と前記ブロックの小径部下面との間に配置されたスプリング又は弾性体と、を有し、
前記サーボモータを作動させることにより各前記フィンガーの他端が開閉動作するようにし、各前記フィンガーの他端がワークに当たった後、さらに前記スプリング又は弾性体を所定量変形するまで前記サーボモータを作動させた後、前記ブレーキを作動させた状態で前記ワークを把持させるようにしたことを特徴とする産業用ロボットのハンド装置によって上述した本発明の課題を解決した。
本発明の第２発明では、フレームと、前記フレームに縦方向に回転可能に支持されたボールねじ又は台形ねじと、前記フレームに固定され、前記ボールねじ又は台形ねじを回転駆動するブレーキが付設されたサーボモータと、前記フレームに１端を第１の水平軸の回りに回転可能に支持されかつ前記１端に延長かぎ形部を有する少なくとも２個のＬ字状フィンガーと、
前記ボールねじ又は台形ねじにかみ合いかつ下方に小径切り込み部を有するナットと、 前記ナットの小径切り込み部に隙間をもって嵌まり合う小径部を有しかつ前記ボールねじ又は台形ねじの軸方向に前記フレーム内周にスライド可能に案内されたブロックと、
各前記フィンガーの前記延長かぎ形部端部に１端は前記第１の水平軸と平行な第２の水平軸の回りに回転可能に支持されかつ他端は前記ブロックに前記第１の水平軸と平行な第３の水平軸の回りに回転可能に支持されたリンクとからなり、
前記ナットの小径切り込み部下面と前記ブロックの小径部下面との間に配置されたスプリング又は弾性体と、を有し、
前記サーボモータを作動させることにより各前記フィンガーの他端が開閉動作するようにし、各前記フィンガーの他端がワークに当たった後、さらに前記スプリング又は弾性体を所定量変形するまで前記サーボモータを作動させた後、前記ブレーキを作動させた状態で前記ワークを把持させるようにしたことを特徴とする産業用ロボットのハンド装置によって上述した本発明の課題を解決した。 Therefore, according to the first aspect of the present invention, there is provided a frame, a ball screw or a trapezoidal screw that is rotatably supported by the frame in the longitudinal direction, and a brake that is fixed to the frame and rotationally drives the ball screw or the trapezoidal screw. An attached servo motor; and at least two L-shaped fingers supported on the frame at one end so as to be rotatable around a first horizontal axis and having an extended hook-shaped portion at the one end;
A cam follower, a roller or a pin supported at the end of the extended hook-shaped portion of each finger so as to be rotatable about a second horizontal axis parallel to the first horizontal axis;
A nut that engages with the ball screw or the trapezoidal screw and has a small-diameter cut portion below; a small-diameter portion that fits into the small-diameter cut portion of the nut with a gap; and a groove that rotatably supports the cam follower, roller, or pin. And a block that is slidably guided to the inner periphery of the frame in the axial direction of the ball screw or trapezoidal screw;
A spring or an elastic body disposed between the lower surface of the small-diameter cut portion of the nut and the lower surface of the small-diameter portion of the block,
By operating the servo motor, the other end of each finger opens and closes, and after the other end of each finger hits the workpiece, the servo motor is further moved until the spring or elastic body is deformed by a predetermined amount. After the operation, the above-described problem of the present invention is solved by a hand device for an industrial robot characterized in that the work is gripped in a state where the brake is operated.
In the second invention of the present invention, a frame, a ball screw or a trapezoidal screw supported on the frame so as to be rotatable in the vertical direction, and a brake fixed to the frame and rotationally driving the ball screw or the trapezoidal screw are provided. A servo motor, and at least two L-shaped fingers supported at one end of the frame for rotation about a first horizontal axis and having an extended hook-shaped portion at the one end;
A nut that engages with the ball screw or the trapezoidal screw and has a small-diameter cut portion below, and a small-diameter portion that fits with a small gap into the small-diameter cut portion of the nut, and in the axial direction of the ball screw or the trapezoidal screw. A block guided to slide around the circumference,
One end of the extended hook-shaped end of each finger is rotatably supported around a second horizontal axis parallel to the first horizontal axis, and the other end is supported by the block on the first horizontal axis. A link supported rotatably about a third horizontal axis parallel to the
A spring or an elastic body disposed between the lower surface of the small-diameter cut portion of the nut and the lower surface of the small-diameter portion of the block,
By operating the servo motor, the other end of each finger opens and closes, and after the other end of each finger hits the workpiece, the servo motor is further moved until the spring or elastic body is deformed by a predetermined amount. After being actuated, the above-described problem of the present invention is solved by a hand device for an industrial robot characterized in that the work is gripped in a state where the brake is actuated.

本発明の第１発明又は第２発明では、クランプ動作は、最終的にスプリング又は弾性体が駆動源となるため、ワークの把持を継続する際に新たなエネルギーの供給が不要であり、ワークの長時間把持を少ないエネルギーで設備を稼働することができ、サーボモータを作動させることにより各フィンガーの他端が開閉動作するようにし、各フィンガーの他端がワークに当たった後、さらにスプリング又は弾性体を所定量変形させた後でブレーキを作動させて前記ワークを把持させるようにしたことにより、電源ダウン時や制御システムが異常を検出した非常停止時など、ハンド装置への電源を遮断せざるを得ないときも、ハンド装置は把持力を維持することができ、把持しているワークを落下させることがなく、かつ複数のフィンガーの開閉動作を１個のモータで駆動しエヤシリンダを使用しないため、クランプの動作制御が容易でコストを安くすることができ、関節部に歯車などの減速機構を使用せず、ボールねじ又は台形ねじによる大きなトルクを伝達することが可能となり大把持力のハンドを作ることができる産業用ロボットのハンド装置を提供するものとなった。   In the first or second invention of the present invention, since the spring or the elastic body is finally the driving source in the clamping operation, it is not necessary to supply new energy when continuing to grip the workpiece. The equipment can be operated for a long time with less energy, and the other end of each finger can be opened and closed by operating the servo motor. After the other end of each finger hits the workpiece, it is further spring or elastic By deforming the body by a predetermined amount and operating the brake to grip the workpiece, the power to the hand device must be cut off, such as when the power is down or when an emergency stop is detected by the control system. The hand device can maintain the gripping force even when the Because it is driven by a single motor and does not use an air cylinder, the operation of the clamp can be controlled easily and the cost can be reduced. A large reduction torque can be achieved by using a ball screw or trapezoidal screw without using a reduction mechanism such as a gear at the joint. It is possible to transmit an industrial robot hand device that can produce a hand with a large gripping force.

好ましくは、サーボモータを作動させることにより各前記フィンガーの他端が開閉動作するようにし、各フィンガーの他端がワークに当たった後、さらにサーボモータへの供給電流が予め定めた所定供給電流値となったときブレーキを作動させた状態で前記ワークを把持させるようにした。継続してワークを把持する際の把持力はスプリング又は弾性体の力によることになるが、サーボモータが瞬間的にスプリング又は弾性体を縮めた直後にブレーキを掛けることによって、サーボモータが瞬間的に出した力を、スプリング又は弾性体が継続して保持することになり、より小さいサーボモータを使用して、強い把持力を継続保持できる。
さらに好ましくは、スプリング又は弾性体を所定量変形させた後でブレーキを作動させ、その後に、サーボモータへの動力供給を遮断するようにし、ハンド装置への電源を遮断せざるを得ないときも、ハンド装置の把持力を維持することができ、把持しているワークを落下させることを防止できるものとなった。 Preferably, the servo motor is operated so that the other end of each finger opens and closes, and after the other end of each finger hits the workpiece, the supply current to the servo motor is further set to a predetermined supply current value. Then, the workpiece was gripped with the brake activated. The gripping force when gripping the workpiece continuously depends on the force of the spring or elastic body, but when the servomotor momentarily contracts the spring or elastic body, the servomotor instantaneously The spring or the elastic body continuously holds the force exerted on the spring, and a strong gripping force can be continuously held by using a smaller servo motor.
More preferably, after the spring or the elastic body is deformed by a predetermined amount, the brake is operated, and then the power supply to the servo motor is cut off, and the power to the hand device must be cut off. The gripping force of the hand device can be maintained, and the gripped work can be prevented from dropping.

また、内掴みのハンド装置では、スプリング又は弾性体は、ナットの小径切り込み部上面とブロックの小径部上面との間に配置されたようにしたことにより、内掴みのハンド装置への電源を遮断せざるを得ないときも、内掴みのハンド装置は外方に向けた把持力を維持することができ、把持しているワークを落下させることがない。さらに、スプリング又は弾性体は、ナットの小径切り込み部上面と前記ブロックの小径部上面との間に配置された第１のスプリング又は弾性体と、ナットの小径切り込み部下面とブロックの小径部下面との間に配置された第１のスプリング又は弾性体とを有することにより、電源ダウン時や制御システムが異常を検出した非常停止時など、ハンド装置への電源を遮断せざるを得ないときも、ハンド装置は把持力を増大することができ、かつ内掴みのハンド装置としても外方に向けた把持力を維持することができ、把持しているワークの落下を防止するものとなった。   Moreover, in the inner gripping hand device, the spring or the elastic body is arranged between the upper surface of the small diameter cut portion of the nut and the upper surface of the small diameter portion of the block, thereby cutting off the power to the inner gripping hand device. Even when it is unavoidable, the internal gripping hand device can maintain the gripping force directed outward, and the gripped work is not dropped. Further, the spring or elastic body includes a first spring or elastic body disposed between the upper surface of the small-diameter cut portion of the nut and the upper surface of the small-diameter portion of the block, the lower surface of the small-diameter cut portion of the nut, and the lower surface of the small-diameter portion of the block. When the power to the hand device must be shut off, such as when the power is down or when the control system detects an abnormality, by having the first spring or elastic body arranged between The hand device can increase the gripping force, and can maintain the gripping force directed outward as an internal gripping hand device, thus preventing the workpiece being gripped from falling.

本発明の実施形態を、図１、図２を参照して説明する。図１は本発明の第１発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置の第１実施形態を示す一部を切り欠いた概略側面ブロック図、図２は本発明の第２発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置を示す一部を切り欠いた概略側面ブロック図、図３は本発明の第１発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置の第２実施形態を示す一部を切り欠いた概略側面ブロック図、図４は本発明の第１発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置の第３実施形態を示す一部を切り欠いた概略側面ブロック図である。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic side block diagram showing a first embodiment of a hand device for an industrial robot according to an embodiment of the first invention of the present invention. FIG. 2 is a schematic side block diagram of the second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic side block diagram showing a part of the industrial robot hand device, and FIG. 3 is a part of the industrial robot hand device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic side block diagram showing a third embodiment of the industrial robot hand device according to the first embodiment of the present invention.

図１に示すように、本発明の第１発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置は、フレーム 1と、フレーム 1に縦方向に回転可能に支持されたボールねじ 2（台形ねじでもよい）と、フレーム 1に固定され、ボールねじ 2を回転駆動するブレーキ13が付設されたサーボモータ 3と、フレーム 1に１端を第１の水平軸20の回りに回転可能に支持されかつ１端に延長かぎ形部21を有する少なくとも２個のＬ字状フィンガー 5と、各フィンガー 5の延長かぎ形部21端部に第１の水平軸20と平行な第２の水平軸22の回りに回転可能に支持されたカムフォロア 6（ローラ又はピンでもよい）と、ボールねじ 2にかみ合いかつ下方に小径切り込み部15を有するナット16と、ナット16の小径切り込み部15に隙間をもって嵌まり合う小径部17とカムフォロア 6を回転可能に支持する溝18とを有しかつ図示しない装置により、ボールねじ 2の軸方向にフレーム内周にスライド可能に案内されたブロック 4と、ナット16の小径切り込み部15下面とブロックの小径部17下面との間に配置されたスプリング 9（弾性体でもよい）と、を有し、
サーボモータ 3を作動させることにより各フィンガー 5の他端が開閉動作するようにし、各フィンガー 5の他端がワーク10に当たった後、さらにスプリング 9を所定量変形するまでサーボモータ 3を作動させた後、ブレーキ13を作動させた状態でワーク10を把持させるようにしたものである。 As shown in FIG. 1, an industrial robot hand device according to an embodiment of the first invention of the present invention includes a frame 1 and a ball screw 2 (supporting a trapezoidal screw) supported on the frame 1 so as to be rotatable in the vertical direction. And a servo motor 3 fixed to the frame 1 and provided with a brake 13 for rotationally driving the ball screw 2, and one end of the frame 1 supported rotatably around the first horizontal axis 20 and one end At least two L-shaped fingers 5 with extended hooks 21 and rotatable around a second horizontal axis 22 parallel to the first horizontal axis 20 at the ends of the extended hooks 21 of each finger 5 A cam follower 6 (which may be a roller or a pin) supported by a nut 16, a nut 16 that meshes with the ball screw 2 and has a small-diameter cut portion 15 below, and a small-diameter portion 17 that fits into the small-diameter cut portion 15 of the nut 16 with a gap. Cam follower 6 is rotatably supported The block 4 has a holding groove 18 and is slidably guided to the inner periphery of the frame in the axial direction of the ball screw 2 by a device (not shown), the lower surface of the small diameter cut portion 15 of the nut 16, and the lower surface of the small diameter portion 17 of the block And a spring 9 (which may be an elastic body) disposed between
The servo motor 3 is operated so that the other end of each finger 5 opens and closes.After the other end of each finger 5 hits the workpiece 10, the servo motor 3 is operated until the spring 9 is further deformed by a predetermined amount. After that, the workpiece 10 is gripped in a state where the brake 13 is operated.

図２に示すように、本発明の第２発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置では、フレーム 1と、フレーム 1に縦方向に回転可能に支持されたボールねじ 2（台形ねじでもよい）と、フレーム 1に固定され、ボールねじ 2を回転駆動するブレーキ13が付設されたサーボモータ 3と、フレーム 1に１端を第１の水平軸20の回りに回転可能に支持されかつ１端に延長かぎ形部21を有する少なくとも２個のＬ字状フィンガー 5と、ボールねじ 2にかみ合いかつ下方に小径切り込み部15を有するナット16と、ナット16の小径切り込み部15に隙間をもって嵌まり合う小径部17を有し、カムフォロア 6を回転可能に支持する溝18を有し、かつ図示しない装置により、ボールねじ 2の軸方向にフレーム内周にスライド可能に案内されたブロック 4と、各フィンガー 5の延長かぎ形部21端部に第１の水平軸20と平行な第２の水平軸25の回りに回転可能に支持されかつ他端はブロック 4に第１の水平軸20と平行な第３の水平軸26の回りに回転可能に支持されたリンク19と、ナット16の小径切り込み部15下面とブロックの小径部17下面との間に配置されたスプリング 9（弾性体でもよい）と、スプリング 9の変形を検出するセンサ12と、を有し、
サーボモータ 3を作動させることにより各フィンガー 5の他端が開閉動作するようにし、各フィンガー 5の他端がワーク10に当たった後、さらにスプリング 9を所定量変形するまでサーボモータ 3を作動させた後、ブレーキ13を作動させた状態でワーク10を把持させるようにしたものである。 As shown in FIG. 2, in the hand device for an industrial robot according to the second embodiment of the present invention, a frame 1 and a ball screw 2 (which may be a trapezoidal screw) supported on the frame 1 so as to be rotatable in the vertical direction. And a servo motor 3 fixed to the frame 1 and provided with a brake 13 for rotationally driving the ball screw 2, and one end of the frame 1 supported rotatably around the first horizontal axis 20 and one end At least two L-shaped fingers 5 having an extended hook-shaped portion 21, a nut 16 that engages with the ball screw 2 and has a small-diameter cut portion 15 below, and a small-diameter that fits into the small-diameter cut portion 15 of the nut 16 with a gap. A block 4 having a portion 17, a groove 18 for rotatably supporting the cam follower 6, and guided slidably on the inner periphery of the frame in the axial direction of the ball screw 2 by a device (not shown), and each finger 5 of A long hook 21 is rotatably supported about a second horizontal axis 25 parallel to the first horizontal axis 20 at the end and a third end parallel to the first horizontal axis 20 is connected to the block 4 at the other end. A link 19 rotatably supported around the horizontal axis 26, a spring 9 (which may be an elastic body) disposed between the lower surface of the small-diameter cut portion 15 of the nut 16 and the lower surface of the small-diameter portion 17 of the block; A sensor 12 for detecting the deformation of
The servo motor 3 is operated so that the other end of each finger 5 opens and closes.After the other end of each finger 5 hits the workpiece 10, the servo motor 3 is operated until the spring 9 is further deformed by a predetermined amount. After that, the workpiece 10 is gripped in a state where the brake 13 is operated.

本発明の第１発明又は第２発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置では、クランプ動作は、最終的にスプリング又は弾性体が駆動源となるため、ワークの把持を継続する際に新たなエネルギーの供給が不要であり、ワークの長時間把持を少ないエネルギーで設備を稼働することができ、サーボモータを作動させることにより各フィンガーの他端が開閉動作するようにし、各フィンガーの他端がワークに当たった後、さらにスプリング又は弾性体を所定量変形させた後、ブレーキを作動させて前記ワークを把持させるようにしたことにより、電源ダウン時や制御システムが異常を検出した非常停止時など、ハンド装置への電源を遮断せざるを得ないときも、ハンド装置は把持力を維持することができ、把持しているワークを落下させることがなく、かつ複数のフィンガーの開閉動作を１個のモータで駆動しエヤシリンダを使用しないため、クランプの動作制御が容易でコストを安くすることができ、関節部に歯車などの減速機構を使用せず、ボールねじ又は台形ねじによる大きなトルクを伝達することが可能となり大把持力のハンドを作ることができる産業用ロボットのハンド装置を提供するものとなった。   In the industrial robot hand device according to the first or second aspect of the present invention, the clamping operation is finally performed by a spring or an elastic body as a drive source. The energy supply is unnecessary, and the equipment can be operated with less energy to grip the workpiece for a long time, and the other end of each finger is opened and closed by operating the servo motor. After hitting the workpiece, the spring or elastic body is further deformed by a predetermined amount, and the brake is operated to grip the workpiece, so that the power is down or the emergency stop when the control system detects an abnormality. Even when the power to the hand device must be cut off, the hand device can maintain the gripping force and drop the gripped workpiece. Because there is no air and the opening / closing operation of multiple fingers is driven by a single motor and no air cylinder is used, the operation of the clamp can be easily controlled and the cost can be reduced, and a reduction mechanism such as a gear is used at the joint. Therefore, it is possible to transmit a large torque by a ball screw or a trapezoidal screw, and to provide a hand device for an industrial robot that can make a hand with a large gripping force.

好ましくは、図１、図２において、サーボモータ 3を作動させることにより各フィンガー 5の他端が開閉動作するようにし、各フィンガー 5の他端がワーク10に当たった後、さらにスプリング 9を所定量変形させた後で、ブレーキ13を作動させた状態でワーク10を把持させるようにした。継続してワーク10を把持する際の把持力はスプリング 9（又は弾性体）の力によることになるが、サーボモータ 3が瞬間的にスプリングを縮めた直後にブレーキ13を掛けることによって、サーボモータが瞬間的に出した力を、スプリング 9（又は弾性体）が継続して保持することになり、電源ダウン時や制御システムが異常を検出した非常停止時など、ハンド装置への電源を遮断せざるを得ないときも、ハンド装置は把持力を維持することができ、把持しているワークを落下させることを保証する産業用ロボットのハンド装置を提供するものとなった。
さらに好ましくは、スプリング 9を所定量変形させた後でブレーキ13を作動させ、その後に、サーボモータ 3への動力供給を遮断するようにし、ハンド装置への電源を遮断せざるを得ないときも、ハンド装置の把持力を維持することができ、把持しているワークを落下させることを防止できるものとなった。 Preferably, in FIG. 1 and FIG. 2, the servo motor 3 is operated so that the other end of each finger 5 opens and closes. After the other end of each finger 5 hits the workpiece 10, a spring 9 is further provided. After the fixed deformation, the workpiece 10 is gripped with the brake 13 operated. The gripping force when gripping the workpiece 10 continuously depends on the force of the spring 9 (or elastic body), but by applying the brake 13 immediately after the servomotor 3 momentarily contracts the spring, the servomotor The spring 9 (or elastic body) continues to hold the momentary force generated by the power supply, and shuts off the power to the hand device when the power is down or the emergency stop is detected by the control system. Even when it is inevitable, the hand device can maintain the gripping force, and provides a hand device for an industrial robot that guarantees that the gripped work is dropped.
More preferably, the brake 13 is activated after the spring 9 is deformed by a predetermined amount, and then the power supply to the servo motor 3 is cut off, and the power to the hand device must be cut off. The gripping force of the hand device can be maintained, and the gripped work can be prevented from dropping.

図３は本発明の第１発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置の第２実施形態である、内掴みのハンド装置を示し、スプリング9C（弾性体でもよい）は、ナット16の小径切り込み部15上面とブロック 4の小径部17上面との間に配置されたようにしたことにより、内掴みのハンド装置への電源を遮断せざるを得ないときも、内掴みのハンド装置はワーク 10Aの穴10B 内で外方に向けた把持力を維持することができ、把持しているワーク 10Aを落下させることがない。
図４は本発明の第１発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置の第３実施形態を示し、スプリング 9は、ナット16の小径切り込み部15上面とブロック 4の小径部17上面との間に配置された第１のスプリング9B（弾性体でもよい）と、ナット16の小径切り込み部15下面とブロック 4の小径部17下面との間に配置された第２のスプリング9A（弾性体でもよい）を有することにより、電源ダウン時や制御システムが異常を検出した非常停止時など、ハンド装置への電源を遮断せざるを得ないときも、ハンド装置は把持力を増大することができ、かつ内掴みのハンド装置としても外方に向けた把持力を維持することができ、把持しているワークの落下を防止するものとなった。 FIG. 3 shows an internal gripping hand device, which is a second embodiment of the industrial robot hand device according to the first embodiment of the present invention. A spring 9C (which may be an elastic body) is a small-diameter cut of the nut 16. Even if it is necessary to cut off the power supply to the inner gripping hand device by arranging it between the upper surface of the portion 15 and the upper surface of the small diameter portion 17 of the block 4, the inner gripping hand device is The gripping force directed outward in the hole 10B can be maintained, and the gripped workpiece 10A is not dropped.
FIG. 4 shows a third embodiment of the industrial robot hand device according to the first embodiment of the present invention. The spring 9 is located between the upper surface of the small diameter cut portion 15 of the nut 16 and the upper surface of the small diameter portion 17 of the block 4. The first spring 9B (which may be an elastic body) disposed on the bottom surface and the second spring 9A (which may be an elastic body) disposed between the lower surface of the small diameter cut portion 15 of the nut 16 and the lower surface of the small diameter portion 17 of the block 4 ), The hand device can increase the gripping force even when the power to the hand device has to be cut off, such as when the power is down or the emergency stop when the control system detects an abnormality, and As an internal gripping hand device, the gripping force directed outward can be maintained, and the gripped work can be prevented from falling.

本発明の第１発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置の第１実施形態を示す一部を切り欠いた概略側面ブロック図。1 is a schematic side block diagram of a first embodiment of an industrial robot hand device according to a first embodiment of the present invention, with a part cut away. FIG. 本発明の第２発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置を示す一部を切り欠いた概略側面ブロック図。The schematic side block diagram which notched a part which shows the hand apparatus of the industrial robot of embodiment of 2nd invention of this invention. 本発明の第１発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置の第２実施形態を示す一部を切り欠いた概略側面ブロック図。The schematic side block diagram which notched a part which shows 2nd Embodiment of the hand apparatus of the industrial robot of embodiment of 1st invention of this invention. 本発明の第１発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置の第３実施形態を示す一部を切り欠いた概略側面ブロック図。The schematic side block diagram which notched a part which shows 3rd Embodiment of the industrial robot hand apparatus of embodiment of 1st invention of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ：ハンド装置のフレーム、2 ：ボールねじ、3 ：サーボモータ、4 ：ブロック、5 ：フィンガー、6 ：カムフォロア、9、9A,9B,9C：スプリング、10：ワーク、13：ブレーキ、15：小径切り込み部、16：ボールねじのナット、17：小径部、18：溝、19：リンク、20：第１の水平軸、21：延長かぎ形部、22、25：第２の水平軸、26：溝第３の水平軸 1: Frame of hand device, 2: Ball screw, 3: Servo motor, 4: Block, 5: Finger, 6: Cam follower, 9, 9A, 9B, 9C: Spring, 10: Workpiece, 13: Brake, 15: Small diameter Cut section, 16: nut of ball screw, 17: small diameter section, 18: groove, 19: link, 20: first horizontal axis, 21: extension hook section, 22, 25: second horizontal axis, 26: Groove third horizontal axis

Claims (6)

フレームと、前記フレームに縦方向に回転可能に支持されたボールねじ又は台形ねじと、前記フレームに固定され、前記ボールねじ又は台形ねじを回転駆動するブレーキが付設されたサーボモータと、前記フレームに１端を第１の水平軸の回りに回転可能に支持されかつ前記１端に延長かぎ形部を有する少なくとも２個のＬ字状フィンガーと、
各前記フィンガーの前記延長かぎ形部端部に前記第１の水平軸と平行な第２の水平軸の回りに回転可能に支持されたカムフォロア、ローラ又はピンと、
前記ボールねじ又は台形ねじにかみ合いかつ下方に小径切り込み部を有するナットと、 前記ナットの小径切り込み部に隙間をもって嵌まり合う小径部と前記カムフォロア、ローラ又はピンを回転可能に支持する溝とを有しかつ前記ボールねじ又は台形ねじの軸方向に前記フレーム内周にスライド可能に案内されたブロックと、
前記ナットの小径切り込み部下面と前記ブロックの小径部下面との間に配置されたスプリング又は弾性体と、を有し、
前記サーボモータを作動させることにより各前記フィンガーの他端が開閉動作するようにし、各前記フィンガーの他端がワークに当たった後、さらに前記スプリング又は弾性体を所定量変形するまで前記サーボモータを作動させた後、前記ブレーキを作動させた状態で前記ワークを把持させるようにしたことを特徴とする産業用ロボットのハンド装置。 A frame, a ball screw or a trapezoidal screw that is rotatably supported by the frame in a longitudinal direction, a servo motor fixed to the frame and provided with a brake that rotationally drives the ball screw or the trapezoidal screw, and the frame At least two L-shaped fingers having one end rotatably supported about a first horizontal axis and having an extended hook at the one end;
A cam follower, a roller or a pin supported at the end of the extended hook-shaped portion of each finger so as to be rotatable about a second horizontal axis parallel to the first horizontal axis;
A nut that engages with the ball screw or the trapezoidal screw and has a small-diameter cut portion below; a small-diameter portion that fits into the small-diameter cut portion of the nut with a gap; and a groove that rotatably supports the cam follower, roller, or pin. And a block that is slidably guided to the inner periphery of the frame in the axial direction of the ball screw or trapezoidal screw;
A spring or an elastic body disposed between the lower surface of the small-diameter cut portion of the nut and the lower surface of the small-diameter portion of the block,
By operating the servo motor, the other end of each finger opens and closes, and after the other end of each finger hits the workpiece, the servo motor is further moved until the spring or elastic body is deformed by a predetermined amount. After being actuated, the industrial robot hand device is configured to grip the workpiece while the brake is actuated. フレームと、前記フレームに縦方向に回転可能に支持されたボールねじ又は台形ねじと、前記フレームに固定され、前記ボールねじ又は台形ねじを回転駆動するブレーキが付設されたサーボモータと、前記フレームに１端を第１の水平軸の回りに回転可能に支持されかつ前記１端に延長かぎ形部を有する少なくとも２個のＬ字状フィンガーと、
前記ボールねじ又は台形ねじにかみ合いかつ下方に小径切り込み部を有するナットと、 前記ナットの小径切り込み部に隙間をもって嵌まり合う小径部を有しかつ前記ボールねじ又は台形ねじの軸方向に前記フレーム内周にスライド可能に案内されたブロックと、
各前記フィンガーの前記延長かぎ形部端部に１端は前記第１の水平軸と平行な第２の水平軸の回りに回転可能に支持されかつ他端は前記ブロックに前記第１の水平軸と平行な第３の水平軸の回りに回転可能に支持されたリンクとからなり、
前記ナットの小径切り込み部下面と前記ブロックの小径部下面との間に配置されたスプリング又は弾性体と、を有し、
前記サーボモータを作動させることにより各前記フィンガーの他端が開閉動作するようにし、各前記フィンガーの他端がワークに当たった後、さらに前記スプリング又は弾性体を所定量変形するまで前記サーボモータを作動させた後、前記ブレーキを作動させた状態で前記ワークを把持させるようにしたことを特徴とする産業用ロボットのハンド装置。 A frame, a ball screw or a trapezoidal screw that is rotatably supported by the frame in a longitudinal direction, a servo motor fixed to the frame and provided with a brake that rotationally drives the ball screw or the trapezoidal screw, and the frame At least two L-shaped fingers having one end rotatably supported about a first horizontal axis and having an extended hook at the one end;
A nut that engages with the ball screw or the trapezoidal screw and has a small-diameter cut portion below, and a small-diameter portion that fits with a small gap into the small-diameter cut portion of the nut, and in the axial direction of the ball screw or the trapezoidal screw. A block guided to slide around the circumference,
One end of the extended hook-shaped end of each finger is rotatably supported around a second horizontal axis parallel to the first horizontal axis, and the other end is supported by the block on the first horizontal axis. A link supported rotatably about a third horizontal axis parallel to the
A spring or an elastic body disposed between the lower surface of the small-diameter cut portion of the nut and the lower surface of the small-diameter portion of the block,
By operating the servo motor, the other end of each finger opens and closes, and after the other end of each finger hits the workpiece, the servo motor is further moved until the spring or elastic body is deformed by a predetermined amount. After being actuated, the industrial robot hand device is configured to grip the workpiece while the brake is actuated. 前記サーボモータを作動させることにより各前記フィンガーの他端が開閉動作するようにし、各前記フィンガーの他端がワークに当たった後、さらに前記サーボモータへの供給電流が予め定めた所定供給電流値となったとき前記ブレーキを作動させた状態で前記ワークを把持させるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の産業用ロボットのハンド装置。   By operating the servo motor, the other end of each finger opens and closes, and after the other end of each finger hits the workpiece, the supply current to the servo motor is a predetermined predetermined supply current value. The industrial robot hand device according to claim 1 or 2, wherein the workpiece is gripped in a state in which the brake is activated when it becomes. 前記スプリング又は弾性体を所定量変形させた後又は前記サーボモータへの供給電流が予め定めた所定供給電流値となった後、前記ブレーキを作動させ、その後に、前記サーボモータへの動力供給を遮断するようにしたことを特徴とする請求項１る請求項２又は請求項３記載の産業用ロボットのハンド装置。   After the spring or elastic body is deformed by a predetermined amount or after the supply current to the servo motor reaches a predetermined supply current value, the brake is operated, and then the power supply to the servo motor is performed. 4. The industrial robot hand device according to claim 1, wherein the industrial robot hand device is cut off. 前記スプリング又は弾性体は、前記ナットの小径切り込み部上面と前記ブロックの小径部上面との間に配置されたようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の産業用ロボットのハンド装置。   3. The industrial robot hand according to claim 1, wherein the spring or the elastic body is arranged between an upper surface of the small-diameter cut portion of the nut and an upper surface of the small-diameter portion of the block. apparatus. 前記スプリング又は弾性体は、前記ナットの小径切り込み部上面と前記ブロックの小径部上面との間に配置された第１のスプリング又は弾性体と、前記ナットの小径切り込み部下面と前記ブロックの小径部下面との間に配置された第１のスプリング又は弾性体とを有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の産業用ロボットのハンド装置。   The spring or elastic body includes a first spring or elastic body disposed between an upper surface of the small-diameter cut portion of the nut and an upper surface of the small-diameter portion of the block, a lower surface of the small-diameter cut portion of the nut, and a small-diameter portion of the block. The industrial robot hand device according to claim 1, further comprising a first spring or an elastic body disposed between the lower surface and the lower surface.
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