JP2699520B2

JP2699520B2 - ロボット

Info

Publication number: JP2699520B2
Application number: JP3773689A
Authority: JP
Inventors: 保行斉藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-02-17
Filing date: 1989-02-17
Publication date: 1998-01-19
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JPH02218580A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、ワークを所定箇所を組付位置に挿入する
ロボットに関する。

（従来の技術）従来から、パレットに載置された例えばヒンジピン
（ワーク）を一個づつ取り出して、該ヒンジピンを所定
箇所に設けられた穴に挿入するロボットが知られてい
る。

かかるロボットとして、例えば、第10図に示すものが
ある。図において、１は矢印Ｑ方向に回動するアーム、
２はアーム１の軸３に取り付けられた支持ブラケット
で、この支持ブラケット２は図示しないアクチュエータ
によって軸３を支点にして回動するようになっている。
また、支持ブラケット２には、エアシリンダ４と、この
エアシリンダ４によって軸2a,2bを支点にして回動する
レバー5,6とが設けられている。このレバー5,6はエアシ
リンダ４のピストンロッド７に連結部材８を介して連結
されており、ピストンロッド７の前進によってレバー5,
6が矢印A,B方向に回動し、これによりレバー5,6の先端
部に取り付けられた爪5a,6aが図示しないヒンジピン等
を挟持するようになっている。

ヒンジピンを挟持したら、図示しないアクチュエータ
によって支持ブラケット２を回動させてヒンジピンを持
ち上げ、次いでアーム１を回動させてヒンジピンを所定
位置まで搬送する。そして、支持ブラケット２を回動さ
せてヒンジピンを降下させて該ヒンジピンを穴（図示せ
ず）に挿入させる。ヒンジピンを穴に挿入したら、ピス
トンロッド７を後退させる。すると、レバー5,6が拡開
し、ヒンジピンが爪5a,6aから離れる。

（発明が解決しようとする課題）ところで、ロボットの動作誤差や位置決め誤差等の各
種の要因により、その挿入の際に、第11図に示すよう
に、ヒンジピンＰの中心Paが穴Ｈの中心Haからずれて傾
く場合があった。そして、そのずれは数ミクロンのオー
ダであり、また、ロボットのレバー5,6や爪5a,6a等は剛
体で構成されているので、その傾き等を修正するには、
ロボットを数ミクロンのオーダで制御しなければならな
い。このため、その傾きを修正することはほとんど不可
能であった。

そして、ヒンジピンＰが傾いた状態で挿入すると、ヒ
ンジピンＰが穴Ｈによって傷がついてしまう場合がある
という問題があった。

（目的）そこで、この発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、ワークの僅かな傾きを
修正してワークを傷つけずに挿入することのできるロボ
ットを提供することにある。

（課題を解決するための手段）この発明は、上記目的を達成するため、アームの先端
に少なくとも２つのフィンガを有し、該フィンガでワー
クを挟持するとともに、該ワークを前記アームの回動に
より搬送して所定の組付位置に挿入するロボットにおい
て、前記フィンガの先端部にワークを挟持するための流動
性磁性粉体を封入した袋部を設け、該袋部でワークを挟持して該ワークを孔に挿入する際
に、前記流動性磁性粉体を磁化や非磁化することにより
該流動性磁性粉体を硬化や軟化させる電磁石と、ワークの挿入の際に該ワークに加わる荷重を検出する
荷重センサと、該センサの信号に応じて前記フィンガを振らす振動手
段とを設けたことを特徴とする。

（作用）上記構成であるから、袋部によって挟持したワークを
所定の穴に挿入する際に、流動性磁性粉体を電磁石によ
って非磁化することにより軟化させることができ、ま
た、ワークの挿入時に該ワークの荷重を検出するととも
に、前記フィンガを振動手段によって振らすことができ
る。

（実施例）以下、この発明に係わるロボットの実施例を図面に基
づいて説明する。

第１図はロボット10の構成を概略的に示した斜視図で
あり、図において、11は基台12に垂直軸周りに回転可能
に取り付けられた胴部で、この胴部11の上端には水平軸
11aが設けられており、この水平軸11aにアーム13が回転
可能に取り付けられている。そして、このアーム13の先
端にはハンド20が軸13aに回転可能に取り付けられてい
る。

このハンド20は、第２図に示すように、２つのフィン
ガ21,22を備えており、このフィンガ21,22はシャーシ23
に固定された軸24,25に回転可能に取り付けられてい
る。また、この軸24,25には噛合したギヤ26,27が回転可
能に取り付けられており、このギヤ26,27はフィンガ21,
22に固定されていてギヤ26,27とフィンガ21,22とが一体
的に回転するようになっている。

また、軸24にはウオームホイール30が回転可能に取り
付けられ、このウオームホイール30は、ギヤ26に固定さ
れているとともに、ハンドモータ31によって回転するウ
オーム32に噛合している。そして、ウオーム32の回転に
よってギヤ26,27が回動してフィンガ21,22が矢印M,N方
向に回動するようになっている。ウオーム32はシャーシ
32に固定された保持部材T,Uに回転自在に保持されてい
る。

28はシャーシ23の後部に設けられた支持部で、この支
持部28が軸13aに回転可能に取り付けられる。29は孔29
a,29bに軸24,25を嵌合して、該軸24,25をシャーシ23と
ともに固定保持するプレートであり、このプレート29は
ウオーム32を保持している保持部材T,Uに固定される。

シャーシ32の後端部側には後述するヒンジピン33（ワ
ーク）を穴に挿入するときにヒンジピン33に加わる荷重
を検出する荷重センサS₁が設けられ、フィンガ21,22に
はヒンジピン33を把持するときの荷重を検出する荷重セ
ンサS₂,S₃が設けられている。シャーシ23の先端部には
ヒンジピン33の存在とその受取位置やヒンジピン33の滑
り等を監視するための距離センサS₄が設けられ、これ
は、例えば超音波信号等を射出してその反射波を受信す
ることによりそれらを監視するものである。また、フィ
ンガ21,22の先端部にはヒンジピン33を把持するゲージ4
0が設けられている。

このゲージ40は、第３図に示すように、電磁石41と、
この電磁石41の先端部に取り付けられた流動性磁性粉体
Ｊを封入した袋部42とから構成されている。電磁石41
は、環状の溝43aが形成された鉄柱43と、その溝43aに設
けられた電磁コイル44とで構成されている。

袋部42は、第４図に示すように、耐摩耗性のよいケブ
ラー42aと、磁性粉体Ｊが漏れないようにケブラー42aの
内側に接着されたビニール42bとから構成されている。4
5は袋部42の端部を締め付けるバンド、46は磁性粉体Ｊ
全体に磁路を形成するための突起で、これは非磁性体で
構成される。

流動性磁性粉体Ｊは磁化されていないとき軟化状態と
なるので、袋部42は把持するワークＷの形状に応じた型
に例えば第３図の鎖線で示すように変形し、流動性磁性
粉体Ｊを磁化すると硬化するので、袋部42はその型を保
持することなる。

第５図は、上記ロボット10を制御する制御系の構成を
示したブロック図であり、51は各センサS₁〜S₄からの出
力に基づいてハンドモータ31や、ロボット10の胴ブロッ
ク11,アーム13を回動させるアクチュエータ52等を制御
するロボットコントローラである。また、このロボット
コントローラ51は電磁石を制御する電磁石コントローラ
53を制御するようにもなっている。

ところで、上記ロボット10は、第１図に示すように、
位置決め装置60に位置決めされたパレット61上のヒンジ
ピン33を１個づつ取り出してブロック体62まで搬送し、
該ヒンジピン33をそのブロック体62に形成された穴（組
付位置）62a〜62dに順次挿入していくものであ。

次に、上記ロボット10の動作を第６図ないし第８図の
フローチャートに基づいて説明する。

先ず最初に図示しないメインスイッチを投入して図示
しないスタートスイッチを入れると、ロボットコントロ
ーラ51が作動してロボット10は第６図に示すフローにし
たがって動作を開始する。ステップ（以下、STと略称す
る）１では、ハンド20がパレット61上のヒンジピン33の
上に位置するまで胴部11が回動され、次いでヒンジピン
33がフィンガ21,22を把持できる位置までアーム13が回
動される。そして、ST2ではその状態でロボット10の胴
部11やアーム13等が位置決めされる。

ST3は、電磁石41の電磁コイル44を非励磁状態にして
磁性粉体Ｊを軟状態にする。次いで、ハンドモータ31を
駆動させてフィンガ21,22を矢印M,N方向に回動させてヒ
ンジピン33を所定の力で把持する（ST4）。このとき、
磁性粉体Ｊは軟状態となっているので、袋部44はヒンジ
ピン33の形状に応じた型となる。

ST5では電磁コイル44を励磁して磁性粉体Ｊを硬化さ
せて袋部42をその型の状態に保持させ、ST6でさらにハ
ンドモータ31を駆動させてヒンジピン33をより強い力で
把持する。

ST7では、フィンガ21,22の把持力を荷重センサS₂,S₃
で検出して、この把持力が所定値以上か否かが判断さ
れ、イエスであればST8に進む。ノーであればST5に戻
り、把持力が所定値以上になるまでST5〜７の動作が繰
り返し行なわれる。

ST8では、アーム13がゆっくりと回動されてハンド20
が徐々に上昇され、ヒンジピン33がパレット61から抜か
れる。そして、ST9で、距離センサS₄の出力が変化した
か否か、すなわち、ヒンジピン33がフィンガ21,22に把
持されて確実にパレット61から抜かれたか否かが判断さ
れ、イエスであればST12に進み、ノーであればST10に進
む。

ST10では、ロボット10の動作が停止され、ST11でハン
ドモータ31が逆回転されてフィンガ21,22は拡開されてS
T3に戻り、再度ST3〜９の動作が行なわれる。すなわ
ち、フィンガ21,22がヒンジピン33を把持して引き抜く
までST3〜9,10,11の動作が繰り返し行なわれる。

ST12では、胴体11が回動されて把持したヒンジピン33
が搬送され、このヒンジピン33が挿入すべきブロック体
62の穴62aの位置にきたとき胴体11の回動が停止され、
ヒンジピン33と穴62aとの位置合わせが行われる（ST1
3）。ST14では、アーム13が回動されて挿入動作が行な
われる。すなわち、アーム13の回動によりハンド20が下
降され、ヒンジピン33の先端が穴62aに当てられる。

このとき、ロボット10の動作誤差等の各種の要因によ
り、第９図に示すように、ヒンジピン33の中心33a線が
穴62aの中心線62hから僅かにずれて傾いた場合、ヒンジ
ピン33は穴62aに対して傾いた状態で挿入されることと
なる。

ST15では、その挿入動作により荷重センサS₁の出力が
所定値以上となったとき、すなわちヒンジピン33が穴62
aに引っ掛かった場合、その挿入動作が解除される。ST1
6では、電磁石41の電磁コイル44が非励磁状態とされて
磁性粉体Ｊが軟状態となり、ST17でフィンガ21,22の把
持力が弱められる。そして、ST18では、フィンガ21,22
が左右に振られる。

ところで、フィンガ21,22は、ヒンジピン33の傾き以
上に振られるが、流動性磁性粉体Ｊが軟状態となってい
るので、その傾き以上の振りは流動性磁性粉体Ｊによっ
て吸収され、ヒンジピン33は穴62aに食い込むことがな
い。そして、その傾きと逆方向にフィンガ21,22が振ら
れるときにヒンジピン33の傾きは、第９図に示すように
修正されることとなる。

換言すれば、フィンガ21,22の大きな振りに対しても
ヒンジピン33の僅かな傾きが修正されることになる。

フィンガ21,22の左右の振りは、ロボットコントロー
ラ51でアクチュエータ52を制御することにより胴体11を
小刻みに回動させることによって行なうが、ハンドモー
タ31の外に他の駆動手段を設けてフィンガ21,22だけを
振るようにしてもよい。この実施例では、ロボットコン
トローラ51とアクチュエータ52とで振動手段が構成され
る。

ST19では、電磁石41の励磁コイル44を励磁して磁性粉
体Ｊが硬化され、袋部42が新たに修正された型となる。
ST20でフィンガ21,22の把持力が強められ、修正された
型の袋部42でヒンジピン33が把持されることとなる。そ
して、ST21で挿入動作が行なわれる。

ST22では、距離センサS₄の出力が変化がないか否かが
判断され、変化がないとき、すなわち、袋部42によりヒ
ンジピン33が把持されて穴62aに挿入されるときST23に
進む。距離センサS₄の出力に変化があったとき、すなわ
ち、袋部42がヒンジピン33に対して滑ってヒンジピンが
挿入されないとき、ST24に進む。ST24では挿入動作が停
止されてST16に戻り、ヒンジピン33が袋部42により把持
されて穴62aに挿入されるまでST16〜22の動作が繰り返
される。

ST23では、ヒンジピン33の押し込み荷重の値が設置値
以下か否かが判断され、以下であればST25に進み、以下
でないとき、すなわち、ヒンジピン33の先端部が穴62a
の周壁に引っかかってヒンジピン33が穴62aに挿入され
ないとき、ST24に移行し、ST16〜23の動作が繰り返され
る。これにより、ヒンジピン33に傷をつけて挿入してし
まうことが防止される。

ST25では、荷重センサS₂,S₂の出力値の差が大きいか
否かが判断され、その差が小さいとき、すなわち、ヒン
ジピン33の傾きが修正されて小さくなっているときST27
に進む。これは、例えば、第９図に示すように、ヒンジ
ピン33が傾いている場合、左右の袋部42に加わる力に差
が生じる。すなわち、挿入動作のとき、第９図において
左側の袋部42に加わる力が大きくなり、その傾きが大き
いほど、その差も大きくなる。

ST27では、ヒンジピン33が規定値まで挿入されたか否
かが判断され、挿入されていなければST16に戻り、ヒン
ジピン33が規定値まで挿入されるまでST16〜25の動作が
繰り返される。ヒンジピン33が規定値まで挿入される
と、ST28に進む。

ST28では挿入動作が停止され、ST29では、ハンドモー
タ31が逆回転されてフィンガ21,22が拡開され、ヒンジ
ピン33の把持が解除される。そして、ST30でロボット10
は原位置に復帰されてヒンジピン33の挿入動作は終了す
る。

ST25で荷重センサS₂,S₃の出力値の差が大きいとき、
すなわち、ヒンジピン33の傾きが十分に修正されず、ま
だその傾きが大きいときST26に進み、ヒンジピン33の挿
入動作が停止される。そして、ST31に進み、ここで、ハ
ンド20が上方に移動するようにアーム13が回動されてヒ
ンジピン33に引き抜き荷重が加えられる。ST32では荷重
センサS₂,S₃の出力値の差が大きいか否かが判断され、
その差が小さいとき、すなわち、ヒンジピン33の傾きが
小さいとき、ST16に戻り、再度ステップ16〜23,25の動
作が繰り返される。荷重センサS₂,S₃の出力値の差が大
きいとき、すなわち、ヒンジピン33の傾きが大きいとき
ST33に進む。

ST33では、荷重センサS₁の出力から引き抜き荷重値が
ゼロであるか否か、すなわち引き抜く際にヒンジピン33
の先端部が穴62aの周壁に引っかかっているか否かが判
断され、引く抜き荷重値がゼロのとき、すなわち、ヒン
ジピン33の先端部が穴62aの周壁に引っ掛ていないと
き、ST34に進む。ST34では、ロボット10に引き抜き変位
があったか否かが判断され、イエスのときST16に戻り、
ノーのときエラーとなる。

ST33で、引き抜き荷重がゼロでないと判断されたと
き、すなわち、ヒンジピン33の先端部が穴62aの周壁に
引っ掛るとき、ST35に進む。ST35では、距離センサS₄の
出力に変化がないか否かが判断され、距離センサS₄の出
力に変化がある場合、すなわち、その引っ掛りが強く袋
部42がヒンジピン33に対して滑ってしまうとき、ST36に
進む。ST36では、フィンガ21,22の把持力を弱めてST37
に進む。ステップ37では、引き抜き動作を停止し、アー
ム13を左右に移動させてヒンジピン33の傾きを修正し、
再度フィンガ21,22の把持力を強くしてST32に戻る。

ST35で、距離センサS₄の出力値に変化がないとき、す
なわち、ヒンジピン33の先端部の引っ掛りが弱くヒンジ
ピン33は袋部42に把持されて引き抜かれるとき、ST38に
進む。ST38では、引き抜き荷重が過大か否かが判断さ
れ、過大であると判断されたとき、すなわち、ヒンジピ
ン33の先端部の引っ掛りが強い場合、ST37に進み、上述
のようにヒンジピン33の傾きが修正されてST32に戻る。

ST38で、引き抜き荷重が過大でないと判断されると、
ST39に進み、引き抜き荷重が増加されてST32に戻る。す
なわち、ヒンジピン33が挿入可能となる傾きまで、ST37
からST32に戻る動作と、ST39からST32に戻る動作が繰り
返されることになる。

そして、上記動作を繰り返し行うことにより、ヒンジ
ピンを一個づつパレット61から引き抜いて穴62a〜62dに
順次挿入していくものである。

（効果）以上説明したように、この発明によれば、フィンガの
先端部にワークを挟持するための流動性磁性粉体を封入
した袋部を設け、該袋部でワークを挟持して該ワークを
孔に挿入する際に、前記流動性磁性粉体を磁化や非磁化
することにより該流動性磁性粉体を硬化や軟化させる電
磁石と、ワークの挿入の際に該ワークに加わる荷重を検
出する荷重センサと、該センサの信号に応じて前記フィ
ンガを振らす振動手段とを設けたものであるから、ワー
クの僅かな傾きを修正することができ、ワークを傷つけ
ずに所定の穴に挿入することができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わるロボットの構成を概略的に示
した斜視図、第２図は上記ロボットのハンドの構成を示
した斜視図、第３図はフィンガに取り付けたゲージの断
面図、第４図は袋部の部分断面図、第５図はロボットを
制御する制御系の構成を示したブロック図、第６図ない
し第８図は制御系のフローチャート図、第９図は穴に対
するヒンジピンの挿入状態を示した説明図、第10図は従
来のロボットの概略構成図、第11図は従来の問題点を説
明するための説明図である。 13……アーム 21,22……フィンガ 33……ヒンジピン（ワーク） 41……電磁石 42……袋部 51……ロボットコントローラ 52……アクチュエータ 62a……穴Ｊ……流動性磁性粉体 S₁……荷重センサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アームの先端に少なくとも２つのフィンガ
を有し、該フィンガでワークを挟持するとともに、該ワ
ークを前記アームの回動により搬送して所定の組付位置
に挿入するロボットにおいて、前記フィンガの先端部にワークを挟持するための流動性
磁性粉体を封入した袋部を設け、該袋部でワークを挟持して該ワークを孔に挿入する際
に、前記流動性磁性粉体を磁化や非磁化することにより
該流動性磁性粉体を硬化や軟化させる電磁石と、ワークの挿入の際に該ワークに加わる荷重を検出する荷
重センサと、該センサの信号に応じて前記フィンガを振らす振動手段
とを設けたことを特徴とするロボット。