JP2716046B2 - ロボットハンド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は組立部品等の搬送物を把持しつつ所定位置に
搬送する場合に使用するロボットハンドに関する。

〔従来の技術〕

ロボットハンドの従来技術としては、搬送物品を光学
系のレンズとするロボットハンドが特開平１−109090号
公報によって開示されている。

同公報所載のロボットハンドは、上面に機能表面部分
と機能を有しないマージン部分とを有した物品の移送を
目的とするもので、前記マージン部分に当接する複数の
規則片と前記機能面に対して所定間隔を置いた位置まで
下降し得る吸引部材とこの吸引部材を介して前記物品を
吸引するポンプ手段を備えて成るものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、前記公報所載のロボットハンドの複数の規
則片はハンド本体の半径方向に沿って同時にスライドす
るもので、ハンドアームを稼働する際に、ハンドアーム
が閉じすぎたり、ワークを保持したハンドアームが下降
しすぎる等の理由により半径方向や支軸の軸心線方向に
過剰な力が作用した場合、ワークやハンドアームそのも
のを破損するおそれがある。

また、複数の規制片については、吸引部材を介するポ
ンプ手段の負圧による無触媒の保持を規制するためのも
ので、レンズ等の芯出しには、規制片以外のセンタリン
グ部材が要求され、操作の煩雑性と構成が複雑となる等
の欠点を有するものであった。

因って、本発明はかかる前記ロボットハンドにおける
欠点に鑑みて開発されたもので、ハンドアームに過剰な
力が作用した場合においてもワークやハンドアームその
ものを破損するおそれがなく、しかも構成の簡単なロボ
ットハンドの提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段および作用〕

本発明による特許請求の範囲第１項記載のロボットハ
ンドは、ロボットの制御部を介して上下および水平方向
に移動および回転移動制御し得るようにロボットの駆動
軸に連結される支軸と、支軸の下方側に吊下げた支持板
と、支持板の下面に、それぞれの長尺の延長線を結ぶと
きに形成する正多角形の重心位置が支軸の軸心線と一致
するようにこの軸心線に対してそれぞれ等距離に配置さ
れた３個あるいは３個以上の複数の長尺のガイドレール
と、各ガイドレールに沿って移動自在に吊下げ支持され
た複数の支持部材と、各支持部材のそれぞれに一端が固
定され、支持部材の移動によって支持部材とともに移動
するときに他端の移動方向が上記支軸の軸心線に対して
直交する向きとなるような長さを有する複数の長尺のア
ーム取付板と、各長尺のアーム取付板の他端のそれぞれ
に固定されるとともに、各支持部材の移動によってそれ
ぞれが支軸の軸心線を中心として放射状に移動する複数
のハンドアームと、上記ハンドアームに対して上記支軸
の軸心線方向から加わる押圧力を吸収するよう支持板に
備えた押圧力吸収手段と、ハンドアームに対して支軸の
軸心線に対する半径方向から加わる外力を吸収するよう
上記支持部材に備えた外力吸収手段と、上記各ハンドア
ームによって把持した被搬送物を吸着するよう支軸の軸
心位置に対応する支持板に備えた吸着部と、を有し、そ
れぞれの支持部材を介して上記複数のハンドアームを独
立して移動制御し得るように構成したことを特徴とす
る。

特許請求の範囲第１項記載のロボットハンドによれ
ば、各ハンドアームを支軸に対してそれぞれ独立して半
径方向に移動制御し得るように構成したもので、予め、
各ハンドアームに対して被搬送物の外形形状に対応する
移動量をセットしておくことによって、被搬送物の外形
形状に左右されることのない適確な把持作用を得ること
ができるとともに、ハンドアームに対して上記支軸の軸
心線方向から加わる押圧力を吸収する手段と、ハンドア
ームに対して上記半径方向から加わる外力を吸収する手
段と、を備えることにより、ハンドアームに過剰な力が
作用した場合に、把持する被搬送物、あるいは、ハンド
アーム自体の破損を防止するのである。

また、該ロボットハンドを組立作業に用いるような場
合、ハンドアームによって把持した被搬送物を吸着部に
よって吸着した後、ハンドアームを被搬送物から遠ざけ
ることにより、ハンドアームと組み立てようとする他の
部品とが干渉することを防止するのである。

〔実施例〕

以下、本発明ロボットハンドの実施例を図面とともに
説明する。

（第１実施例） 第１図〜第８図は本発明ロボットハンドの第１実施例
を示し、第１図はロボットハンドの斜視図、第２図〜第
４図は一部を省略した要部の側断面図、第５図は一部を
省略した平面図、第６図は底面図、第７図は第６図のカ
バーを取り除き、一部を省略した底面図、第８図はハン
ドアームによる異形物品の把持状態を示す説明図であ
る。

１はロボットハンドで、このロボットハンド１の支軸
２はロボット（不図示）の駆動軸（不図示）に連結さ
れ、ロボットの制御部を介して上下および水平方向に移
動および回転移動制御し得るように構成されている。

また、前記支軸２には円形状の上側支持板３を固定す
るとともにこの支持板３には円周方向間に等間隔位置に
立設した３本の吊下軸４を介して円形状の下側支持板５
を固定してある。

しかして、前記吊下げ軸４には、ハンドアーム27,28,
29に対して支軸２の軸線方向から加わる力を吸収する手
段として、同軸４の上下端を前記上下側支持板３および
５に固定した固定部材６および７間にスプリング８を介
装することによって下側支持板５に加わる押圧力を各軸
４のスプリング８の弾力を介して吸引し得るように構成
されている。

さらに、前記下側支持板５に加わる上側支持板３方向
の押圧力が、許容範囲以上になった場合には機器の損傷
をまねくことになるので、かかる欠点を防止する目的
で、前記各吊下軸４あるいはいずれかの軸４には、第２
図に示す如く、軸４の下端側の固定部材７側に光電セン
サー用ドク９を取付けるとともに上端側の固定部材６側
にはこれに対向せしめて光電センサー10を取付けること
によって許容範囲以上の下側支持板５に対する押圧力を
検知し得るように構成されている。

すなわち、かかる検出手段についてはロボットによっ
てロボットハンド１が被搬送物を移送する工程におい
て、被搬送物の把持時あるいは所要位置への載置時等の
際に必要以上に下降された場合の事故を防止するための
ものである。

また、前記下側支持板５の上側には、第５図に示す如
く、前記各吊下側４間に位置せしめてサーボモータ11,1
2および13が配設されるとともに下側支持板５の下側に
は、第７図に示す如く、前記各サーボモータ11,12およ
び13の駆動軸14,15および16に対応せしめて、ガイドレ
ール17,18および19が固着されている。

上記ガイドレール17、18および19は、それぞれの長尺
の延長線を結ぶときに形成する正多角形の重心位置が上
記支軸２の軸心線と一致するようにこの軸心線に対して
それぞれ等距離に配置されている。

そして、前記各ガイドレール17、18および19には、ス
ライド部材20、21および22を介して、ガイドレール17、
18および19の長さ方向に沿って移動自在である各支持部
材25が吊下げ支持されている。

各支持部材25のそれぞれには、略コ字状のアーム取付
板26の一端が固定されている。

このアーム取付板26は長尺であり、その長さは、支持
部材25の移動によって支持部材25とともに移動するとき
にアーム取付板26の他端の移動方向が上記支軸２の軸心
線に対して直交する向きとなる程度である。

上記各アーム取付板26の他端にはハンドアーム27、28
および29を取り付けてある。

ハンドアーム27、28および29は、各支持部材25の移動
によってそれぞれが支軸２の軸心線を中心として放射状
に移動するものである。

さらに、各スライド部材20,21および22には、前記各
サーボモータ11,12および13の駆動軸14,15および16（各
軸14,15および16は下側支持板５の下側に貫通突出され
ている）に固着された各ピニオン23に噛合するラック24
を固着している。

前記各ハンドアーム27,28および29の各支持部材25
は、前記各スライド部材20,21および22に固着した枢支
板30に上下ピン31および32により各支持片33を回動自在
に枢支し、かつ各支持片33の下端に前記各アーム取付板
26を固着することにより構成されている。

そして、前記各枢支板30に枢支される各支持板33の上
端側は各支持板33に開口されたバカ穴34を介してピン31
に枢支されるとともに第３図に示す如く、各枢支板30に
固定される各押圧ピン35にて常時半径方向の外側方向に
押圧されて、各ハンドアーム27,28および29の垂直状態
を保持せしめられるよう構成されている。ここで、上記
支持板33、上下ピン31,32、押圧ピン35は、ハンドアー
ムに対して上記半径方向から加わる外力を吸収する手段
である。

従って、もし各ハンドアーム27,28および29に外力が
加わった場合、各支持板33は下側のピン32を支点に押圧
ピン35の弾力に抗して回動し、前記各ハンドアーム27,2
8および29に加わった外力を吸着し得るものであり、こ
れにより把持する被搬送物の破損やハンドアーム27,28,
29自体の破損を防止できる。

さらに、各支持部材25の外側には、第２図に示す如
く、各ハンドアーム27,28および29の原点位置を検知す
る各検出センサ36を取付板37を介してそれぞれ下側支持
板５に取付けてある。

また、前記各スライド部材20,21および22の原点位置
側には、第３図に示す如く、原点側エンドストッパー75
を下側支持板５に突設した取付けピン38を介して取付け
るとともに前記各サーボモータ11,12および13の駆動軸1
4,15および16側に位置せしめて突設したピン39と前記ピ
ン38間にはバックラッシュ補正用のスプリング76を装着
してある。

しかして、前記各ハンドアーム27,28および29は第６
図および第７図に示す如く、支軸２の軸心Ａよりの放射
線B,CおよびＤ上に位置せしめて支軸２の軸心線と平行
して垂直状態に配置されるとともに各ハンドアーム27,2
8および29は各アーム27,28および29に対応する各サーボ
モータ11,12および13の駆動により、ピニオン23、ラッ
ク24を介する各スライド部材20,21および22のガイドレ
ール17,18および19に沿う移動に伴って前記放射線（ス
ライド線）B,CおよびＤ上を前後方向に独立して移動し
得るように構成されている。

尚、前記各ハンドアーム27,28および29の構成説明に
当たって使用した前記第１図〜第７図においては各構成
の要部を示すために便宜上、前記３本のハンドアーム2
7,28および29のうちのいずれかを示し、他を省略して示
すとともにその他の構成についても同様であって、各図
相互間における対応関係は必ずしも一致しない部分を有
するものである。

さて、前記構成から成るロボットハンド１については
前記３本のハンドアーム27,28および29に加えて、前記
支軸２の軸心線上に位置せしめて、被搬送物を吸着せし
めつつ保持する吸着部40を装備することにより構成され
ている。

そして、この吸着部40は、第４図に示す如く、下側支
持板５の中央部に装着されたシリンダ41を介して吸引ロ
ッド42を上下自在に保持するとともにこの吸引ロッド42
の上端を不図示の負圧源に接続し、かつ下端には被搬送
物の吸着用パット43を着脱自在に取付けることにより構
成されている。

尚、図中、44はロボットハンド１の外装ケース、45は
吸着部40の外筒で、この外筒45と吸引ロッド42間にはス
ライドベアリング46が介装されている。

以上の構成から成るロボットハンド１によって被搬送
物を把持しつつ所要の搬送位置に搬送する場合につい
て、以下に第８図とともに説明する。

まず、第８図に示す被搬送物は中央部に円筒状の鏡筒
部47を有する光学系の保持部材48であって、保持部材48
の保持部49の外形形状は円筒状の鏡筒部47と違って扇形
状の異形状をなすものである。

しかして、かかる外形形状の保持部材48をロボットハ
ンド１にて保持し、所要位置に搬送せんとする場合に
は、鏡筒部47の光軸の中心を第６図示におけるロボット
ハンド１の支軸２の軸心Ａに一致せしめるとともに各ハ
ンドアーム27,28および29のスライド方向となる各放射
線B,CおよびＤと保持部49の外周縁における交点、すな
わち各ハンドアーム27,28および29による保持部材48の
把持時における各ハンドアーム27,28および29と保持部4
9の外周縁との接点に各ハンドアーム27,28および29の半
径の距離をプラスした距離L₁,L₂およびL₃を予め測定
し、これを各ハンドアーム27,28および29の移動制御部
に入力してセットする。

しかる後、ロボットハンド１はロボットの駆動部を介
して保持部材48の供給位置の上側に移動保持されるとと
もにロボットハンド１の各ハンドアーム27,28および29
は各サーボモータ11.12および13が作動されて原点位置
まで移動される。

かかる原点位置の確認は各検出センサ36により検出し
つつ確認される。

因って各ハンドアーム27,28および29が原点位置に移
動されたのを確認後ロボットハンド１がロボットの駆動
部の作動を介して下降されるとともに各ハンドアーム2
7,28および29が保持部材48の外側にセットされ、さら
に、各ハンドアーム27,28および29の移動制御部を介し
て、各ハンドアーム27,28および29の各サーボモータ11,
12および13が作動されて、各ハンドアーム27,28および2
9のスライド部材20,21および22がガイドレール17,18お
よび19に沿って移動されることにより、各ハンドアーム
27,28および29がそれぞれ距離L₁,L₂およびL₃だけ移動
し、保持部材48の保持部49外周縁に当接して保持部材48
を把持することができる。

かかる各ハンドアーム27,28および29による保持部材4
8の把持後、ロボットハンド１はロボットの駆動部の作
動により上昇されるとともに水平移動しつつ、保持部材
48を所要の搬送位置まで搬送され、かつその搬送位置に
至った時点にてロボットハンド１が下降されるとともに
各ハンドアーム27,28および29にて把持される保持部材4
8が搬送位置上側に載置されるのを待って、各ハンドア
ーム27,28および29がサーボモータ11,12および13の作動
にて原点位置に移動され、保持部材48の把持状態が解放
されるのを待って、ロボットハンド１はロボットの駆動
部を介して再度、前記保持部材48の供給位置に移動さ
れ、以下前記と同様の操作が繰り返し遂行されることに
より、保持部材48を順次供給位置より搬送位置まで連続
的に搬送される。

また、前記ロボットハンド１による保持部材48の搬送
に加えて、円形状の被搬送物の搬送をも同様に遂行する
ことができるとともにロボットハンド１の中央部に装備
された吸着部40を使用した被搬送物、例えば、前記保持
部材48の鏡筒部47内に嵌着して構成する光学系のレンズ
の搬送をも実施し得る。

すなわち、レンズの搬送に当たってはロボットハンド
１をロボットを介してレンズ（不図示）の供給位置に移
動後、ロボットハンド１を下降（粗動）するとともに吸
着部40のシリンダ41を介して吸着用パット43を下降（微
動）してレンズ面に当接し、この当接に関連して負圧源
を作動することによりレンズを吸着用パット43に吸着保
持する。

しかる後、ロボットハンド１の上昇（吸着用パット43
の上昇も含む）並びに水平移動にてレンズを搬送位置に
搬送し、かつ下降（ロボットハンド１の下降とシリンダ
41による吸着用パット43の下降を含む）および負圧源の
解除によりレンズを搬送位置に載置することができる。

尚、前記レンズの搬送工程においては、吸着用パット
43により吸着後のレンズの芯出しを各ハンドアーム27,2
8および29を介して、すなわち各ハンドアーム27,28およ
び29を原点位置より前進端方向へ同時に所要量（レンズ
の径に対応した芯出しに必要な移動量）を移動すること
により実施することができ、例えば前記工程にて供給セ
ットされた保持部材48の鏡筒部47内にレンズを芯出しつ
つ嵌装する作業をも正確に実施することが可能である。

以上の説明から明らかな通り、本実施例のロボットハ
ンド１によれば各ハンドアーム27,28および29はそれぞ
れの移動制御部、すなわち各サーボモータ11,12および1
3お作動による各ピニオン23、ラック24を介する各ガイ
ドレール17,18および19に沿う各スライド部材20,21およ
び22によって独自に移動制御し得るので、被搬送物の外
形形状に左右されることのない把持が可能である。

また、各ハンドアーム27,28および29の移動量につい
ても微調整が可能で、被搬送物の適確な把持を遂行し得
る。

例えば、サーボモータ11,12および13による各ハンド
アーム27,28および29の移動精度は１パルス５μｍの精
度であり、サーボモータ11,12および13に換えてステッ
ピングモーターによる実施も可能である。

尚、前述したように吸着部40を併用することによって
複数種類の部品の搬送と同時に、それらの部品の組立作
業をも実施し得る。

（第２実施例） 第９図〜第13図は本発明ロボットハンドの第２実施例
を示し、第９図〜第11図は要部の一部省略側断面図、第
12図および第13図は要部の一部省略平面図および底面図
である。

本実施例のロボットハンド１は、前記第１実施例にお
ける３本のハンドアーム27,28および29の移動制御機構
の構成を異にするもので、以下にはその構成について、
第９図〜第13図とともに説明する。

尚、各図中、その他の構成については第１実施例と同
一構成から成り、その同一構成部分については同一番号
を付して、説明を省略する。

まず、下側支持板５の上側には、第12図に示す如く、
各ハンドアーム27,28および29の各駆動モータ50,51およ
び52を固定するとともに各駆動モータ50,51および52の
各駆動軸53,54および55にタイミングベルト56の駆動プ
ーリー57を固着してある。

他方、下側支持板５の下側には第13図に示す如く各ハ
ンドアーム27,28および29のスライド線Ｂ〜Ｄに平行す
る線上の前後方向間にそれぞれ一対の支持フレーム58,5
9,60,61および62,63を突設するとともに各支持フレーム
58,59,60,61および62,63間にそれぞれリードスクリュー
64および上下ガイド軸65を渡架し、かつ各上下ガイド軸
65に各ハンドアーム27,28および29のスライド部材70,71
および72の上下ガイド軸受66および67をスライド自在に
装着するとともに中央部のスライド孔（不図示）中にリ
ードスクリュー64を嵌装し、中央部に取付けたボールネ
ジ68をリードスクリュー64のネジ部に螺合することによ
り、各ハンドアーム27,28および29の各スライド部材70,
71および72を各支持フレーム58,59,60,61および62,63間
においてスライド自在に取付けてある。

また、前記スライド部材70,71および72の下部には取
付板73を介して各ハンドアーム27,28および29を支軸２
の軸心線と平行せしめて垂直に取付けてある。

さらに、各スライド部材70,71および72のリードスク
リュー64には従動プーリー74を固着するとともにタイミ
ングベルト56を介して前記各駆動モータ50,51および52
の駆動プーリー57と連結されている。

しかして、前記構成から成る各ハンドアーム27,28お
よび29の移動機構において、各駆動モータ50,51および5
2を作動することにより、駆動プーリー57、タイミング
ベルト56、従動プーリー74を介して、リードスクリュー
64を回転することができ、このリードスクリュー64に螺
合するボールネジ68を介して各スライド部材70,71およ
び72をそれぞれリードスクリュー64の回転方向に従って
各ガイド軸65に沿って前後いずれかの方向にスライドす
ることができるので、各スライド部材70,71および72に
保持される各ハンドアーム27,28および29のそれぞれを
スライド線上B,CおよびＤを進退動せしめることができ
る。

すなわち、各ハンドアーム27,28および29の移動制御
は、前記各駆動モータ50,51および52の駆動を制御する
ことによって実施出来るとともに各ハンドアーム27,28
および29はそれぞれ独立してその移動量を制御すること
ができる。

また、第９図に示すように、各ハンドアーム27,28お
よび29の原点位置の検出センサ36は一方の支持フレーム
側に取付けられている。

さて、以上の構成から成る本実施例のロボットハンド
１によっても、前記第１実施例と同様の操作により、第
８図示の異形状の被搬送物を搬送出来るとともにその他
の作用効果についても同様であるので、その説明は省略
する。

尚、第１および第２実施例では３本のハンドアーム2
7,28および29を設けた実施例について説明したが必要に
応じて３本以上の複数本による実施例も勿論可能である
とともに各ハンドアーム27,28および29の移動制御機構
の構成についても、第１および第２実施例の構成に限定
されるものではない。

〔発明の効果〕

特許請求の範囲第１項記載の発明によれば、被搬送物
の外形形状に左右されることなく、適確な搬送作業を遂
行することができるとともに、過剰な力が作用した場合
に、把持する被搬送物、あるいは、ハンドアーム自体の
破損を防止することができるロボットハンドを提供する
ことができる。

また、特許請求の範囲第１項記載の発明に係るロボッ
トハンドを組立作業に用いるような場合、ハンドアーム
によって把持した被搬送物を吸着部によって吸着した
後、ハンドアームを被搬送物から遠ざけることにより、
ハンドアームと組み立てようとする他の部品とが干渉す
ることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明ロボットハンドの第１実施例を
示し、第１図はロボットハンドの斜視図、第２図〜第４
図は一部を省略した要部の側断面図、第５図は一部を省
略した平面図、第６図は底面図、第７図は第６図のカバ
ーを取り除き、一部を省略した底面図、第８図はハンド
アームによる異形物品の把持状態を示す説明図、第９図
〜第13図は本発明ロボットハンドの第２実施例を示し、
第９図〜第11図は要部の一部省略側断面図、第12図およ
び第13図は要部の一部省略平面図および底面図である。 １……ロボットハンド ２……支軸 ３……上側支持板 ４……吊下軸 ５……下側支持板 6,7……固定部材 ８……スプリング ９……光電センサー用ドク 10……光電センサー 11,12,13……サーボモータ 14,15,16……駆動軸 17,18,19……ガイドレール 20,21,22……スライド部材 23……ピン 24……ラック 25……支持部材 26……アーム取付板 27,28,29……ハンドアーム 30……枢支板 31,32……ピン 33……支持板 34……バカ穴 35……押圧ピン 36……検出センサ 37……ストッパー 38,39……ピン 40……吸着部 41……シリンダ 42……吸引ロッド 43……吸着用パッド 44……外装ケース 45……外筒 46……スライドベアリング 47……鏡筒部 48……保持部材 50,51,52……駆動モータ 53,54,55……駆動軸 56……タイミングベルト 57……駆動プーリー 58,59,60,61,62,63……支持フレーム 64……リードスクリュー 65……上下ガイド軸 66,67……ガイド軸 68……ボールネジ 70,71,72……スライド部材 73……取付板 74……従動プーリー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 合議体 審判長 田村 敏朗 審判官 西川 一 審判官 柳田 利夫 (56)参考文献 特開 昭61−50790（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−205096（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−53690（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−169289（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットの制御部を介して上下および水平
   方向に移動および回転移動制御し得るようにロボットの
   駆動軸に連結される支軸と、 支軸の下方側に吊下げた支持板と、 支持板の下面に、それぞれの長尺の延長線を結ぶときに
   形成する正多角形の重心位置が支軸の軸心線と一致する
   ようにこの軸心線に対してそれぞれ等距離に配置された
   ３個あるいは３個以上の複数の長尺のガイドレールと、 各ガイドレールに沿って移動自在に吊下げ支持された複
   数の支持部材と、 各支持部材のそれぞれに一端が固定され、支持部材の移
   動によって支持部材とともに移動するときに他端の移動
   方向が上記支軸の軸心線に対して直交する向きとなるよ
   うな長さを有する複数の長尺のアーム取付板と、 各長尺のアーム取付板の他端のそれぞれに固定されると
   ともに、各支持部材の移動によってそれぞれが支軸の軸
   心線を中心として放射状に移動する複数のハンドアーム
   と、 上記ハンドアームに対して上記支軸の軸心線方向から加
   わる押圧力を吸収するよう支持板に備えた押圧力吸収手
   段と、 ハンドアームに対して支軸の軸心線に対する半径方向か
   ら加わる外力を吸収するよう上記支持部材に備えた外力
   吸収手段と、 上記各ハンドアームによって把持した被搬送物を吸着す
   るよう支軸の軸心位置に対応する支持板に備えた吸着部
   と、 を有し、それぞれの支持部材を介して上記複数のハンド
   アームを独立して移動制御し得るように構成したことを
   特徴とするロボットハンド。