JP3042092B2 - 対象物取扱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は対象物取扱装置に関
し、さらに詳細にいえば、外力に応じて相対位置が変化
する２つの部材のうち、一方の部材側において直接また
は関節に対象物の回転、把持等を行なうものであって、
例えば産業用ロボットのロボット・アーム等に装着され
た状態でワーク、ツール等の対象物を支持し、対象物を
所望の位置、姿勢に制御すべく取扱うための装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、産業用ロボットによりワー
ク、ツール等の対象物を支持して位置、姿勢等を制御す
るためにロボット・アームの先端部にロボット・ハンド
が装着されている。そして、ロボット・ハンドの構成と
して、（Ｉ）ロボット・アームに一体的に支持される基
部部材に対して、対象物を支持する先部部材が一体的に
強固に連結された構成のものおよび（ＩＩ）基部部材に
対して先部部材をフローティング支持させた構成のもの
が提案されている。

【０００３】（ＩＩ）の構成のロボット・ハンドのフロ
ーティング支持機構としては、基部部材の所定位置に比
較的大径の複数の透孔を形成し、先部部材の所定位置に
透孔と対応して突設された比較的小径の突軸を有し、各
軸を対応する透孔に貫通させるとともに、軸の透孔から
突出した部分または基部部材と先部部材との間に位置す
る部分にコイルバネを設けて先部部材を付勢する構成が
採用されている。

【０００４】したがって、（Ｉ）の構成のロボット・ハ
ンドは産業用ロボットの各軸を制御することにより得ら
れた位置、姿勢に基づいて対象物の取扱いを正確に達成
できる用途に適用され、高精度の対象物取扱いを達成で
きる。（ＩＩ）の構成のロボット・ハンドは、他の装
置、他の対象物等の影響を受けて産業用ロボットの各軸
の制御が著しく複雑化する場合、産業用ロボットの各軸
を制御してもロボット・ハンドの追従性が十分ではない
場合等に適用され、フローティング支持機構によりロボ
ット・ハンドの位置、姿勢の自由度をある程度持たせ、
この自由度により産業用ロボットの各軸の制御の簡素
化、ロボット・ハンドの追従性向上を達成できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】（ＩＩ）の構成のロボ
ット・ハンドは、フローティング支持機構が透孔、突軸
およびコイルバネを必須の構成要素としているととも
に、自由度を増大させようとすれば突軸の長大化、透孔
の大径化が必須であるから、ロボット・ハンド全体とし
ての小形化に限界があり、狭い空間内における作業が要
求される用途には全く適用できないという不都合があ
る。また、先部部材の基部部材に対する軸方向の位置が
コイルバネのみにより規制されるのであるから、先部部
材を基部部材に接近させる外力に対して高い剛性が要求
される用途、例えばプレスブレーキ用平板材料を取扱う
ような用途には到底適用できないという不都合がある。

【０００６】また、無負荷時のロボット・ハンドの姿勢
が透孔、突軸の加工精度および複数のコイルバネの弾性
力等により定まるのであるとともに、多数製造されるロ
ボット・ハンド間における姿勢のばらつきを可能な限り
少なくしなければならないのであるから、各部品の精度
のみならず加工精度をも高めなければならず、ロボット
・ハンドのコストアップを招いてしまうという不都合も
ある。

【０００７】さらに、フローティング支持が必要な用途
と不必要な用途とに対応させて（ＩＩ）の構成のロボッ
ト・ハンド、（Ｉ）の構成のロボット・ハンドを選択す
るのであるから、これら用途が混在している場合には予
め準備しておくべきロボット・ハンドの数が多くなって
しまうという不都合もある。以上にはフローティング支
持機構を含むロボット・ハンドについてのみ説明した
が、ロボット・ハンド以外の対象物取扱装置においても
フローティング支持機構を含む場合には同様の不都合が
生じる。

【０００８】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、構成の簡素化および全体としての小形化
を簡単に達成でき、しかも先部部材を基部部材に接近さ
せる外力に対して高い剛性を発揮できる新規な対象物取
扱装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項１の対象物取扱装置は、基部部材と、対象
物を保持する対象物保持部材を有する先部部材と、両部
材を連結する複数の連結部材と、各連結部材を包囲する
状態で両部材間の弾装される弾性部材とを含み、各連結
部材がその両端部に、基部部材、先部部材に対して少な
くとも１方向に回動自在な回動連結部材を有し、しか
も、一方の部材が、他方の部材を吸着保持する吸着保持
部材を有している。

【００１０】請求項２の対象物取扱装置は、回動連結部
材が、各部材に設けられたボール軸受と係合するボール
である。請求項３の対象物取扱装置は、一方の部材が他
方の部材に向かって延びる少なくとも２つの軸部材を有
しており、他方の部材が各軸部材に対応して配置され、
かつ対応する軸部材の側面に対する圧接によって一方の
部材と他方の部材との位置決めを達成する位置決め部材
を有している。

【００１１】

【作用】請求項１の対象物取扱装置であれば、基部部材
と、対象物を保持する対象物保持部材を有する先部部材
とが、両端部に回動連結部材を有する連結部材を介して
連結されているとともに、弾性部材が弾装されているの
であるから、回動連結部材の回動が許容される方向の外
力が先部部材に与えられたことに応答して連結部材が傾
倒し、外力がなくなれば弾性部材の弾性により連結部材
が起立されることにより先部部材が元の状態に復元す
る。また、回動部材の回動が許容されていない方向の外
力または初期状態における連結部材の軸方向の外力が与
えられた場合には、外力は連結部材を傾倒させることが
できないのであるから、全体として高い剛性を発揮でき
る。さらに、吸着保持部材により他方の部材を吸着保持
することによりフローティング支持機構を含まない対象
物取扱装置として機能させることができる。したがっ
て、フローティング支持が必須である対象物取扱装置お
よびフローティング支持が不要である対象物取扱装置が
必要な場合であってもこれら対象物取扱装置を予め準備
しておく必要がなくなる。

【００１２】請求項２の対象物取扱装置であれば、回動
連結部材が、各部材に設けられたボール軸受と係合する
ボールであるから、先部部材を任意の水平方向に移動さ
せる外力および先部部材を水平回動させる外力に応答し
て連結部材が傾倒し、フローティング支持の自由度を拡
大できる。また、初期状態における連結部材の軸方向の
外力が与えられた場合には、外力は連結部材を傾倒させ
ることができないのであるから、全体として高い剛性を
発揮できる。

【００１３】

【００１４】請求項３の対象物取扱装置であれば、一方
の部材が他方の部材に向かって延びる少なくとも２つの
軸部材を有しており、他方の部材が各軸部材に対応して
配置され、かつ対応する軸部材の側面に対する圧接によ
って一方の部材と他方の部材との位置決めを達成する位
置決め部材を有しているのであるから、フローティング
支持に起因して基部部材に対する先部部材の相対位置が
外部負荷等に起因して不定になっていても、位置決め部
材を動作させて軸部材の位置を規制することにより確実
に既知の相対位置となるように先部部材を位置決めでき
る。

【００１５】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図１はこの発明の対象物取扱装置の一実施例
としてのプレスブレーキ用平板材料取扱ロボット・ハン
ド（以下、ＰＢ用ロボット・ハンドと略称する）を示す
概略斜視図、図２は要部拡大縦断面図であり、プレスブ
レーキ用平板材料取扱ロボットのロボット・アーム５９
に連結された基部部材１と、基部部材１の平面形状より
もやや大きい平面形状を有する平板状の先部部材２と、
基部部材１と先部部材２とをそれぞれ所定位置において
連結する４本の連結軸部材３と、各連結軸部材３を包囲
する状態で基部部材１と先部部材２との間に弾装された
コイルバネ３ａと、基部部材１の所定位置に設けた２つ
の真空吸着パッド１ａとを有している。また、各連結軸
部材３の両端部にはボール３ｂが一体形成されてあり、
基部部材１の対応位置に設けられたボール軸受３ｃ、先
部部材２の対応位置に設けられたボール軸受３ｃと係合
されている。尚、先部部材２の所定位置にはプレスブレ
ーキ用平板材料６１を吸着保持するための複数の吸着パ
ッド２ｃが配置されている。

【００１６】図３は図１の構成のＰＢ用ロボット・ハン
ドが装着されたプレスブレーキ用平板材料取扱ロボット
（以下、ＰＢ用ロボットと略称する）とプレスブレーキ
とを含むプレスブレーキ・システムの構成を概略的に示
す斜視図であり、上型４１、下型４２および図示しない
バックゲージ等を有するプレスブレーキ４の正面および
側面の何れとも正対しない所定位置にＰＢ用ロボット５
が配置されているとともに、プレスブレーキ４の正面と
正対する所定位置に複数枚の平板材料６１を積重状態で
支持する材料支持部６が配置されている。

【００１７】ＰＢ用ロボット５は、図４に詳細を示すよ
うに、所定長さの基台５１上を往復動する往復動アーム
５２と、往復動アーム５２の先端部に設けられた第１回
転軸５３により往復動アーム５２の先部と直交する平面
内において回動される第１アーム５４と、第１回動アー
ム５４の先端部に設けられた第２回転軸５５により第１
回動アーム５４の先部と直交する平面内において回動さ
れる第２回動アーム５６と、第２回動アーム５６の先端
部に設けられた第３回転軸５７により第２回動アーム５
６の先部と平行な平面内において回動される第３回動ア
ーム５８と、第３回動アーム５８の先端部に設けられた
第４回転軸５９により第３回動アーム５８の先部と平行
な平面内において回動されるＰＢ用ロボット・ハンド６
０とを有している。尚、このＰＢ用ロボット・ハンド６
０の構成は図１に示すとおりである。

【００１８】上記構成のプレスブレーキ・システムの作
用は次のとおりである。ＰＢ用ロボット５の各軸を制御
することにより、材料支持部６に積重されている複数枚
の平板材料６１のうち最上位の平板材料６１にＰＢ用ロ
ボット・ハンド６０の吸着パッド２ｃを接触させ、吸着
パッド２ｃにより平板材料６１を吸着保持する。尚、こ
の場合には、比較的重量が大きい平板材料６１を把持す
る関係上、初期状態の連結軸部材３の方向にかなり大き
な引張り荷重が与えられることになるが、この荷重はボ
ール軸受３ｂおよび連結軸部材３を介して基部部材１に
より受けられるのであるから、平板材料６１を確実かつ
安定に吸着保持できる。

【００１９】次いで、ＰＢ用ロボットの各軸を制御する
ことにより最上位の平板材料６１を持ち上げ、プレスブ
レーキ４の上型４１と下型４２との間に挿入して端縁を
バックゲージに押圧することにより各連結軸部材３をそ
れぞれ対応する角度だけ傾倒させ、プレスブレーキ４に
対する位置決めを達成する（図５参照）。尚、このフロ
ーティング動作時にコイルバネ３ａがある程度の抵抗を
与え、スムーズかつ正確な位置決めを達成できる。

【００２０】位置決めが達成された後は、平板材料６１
が上型４１と下型４２とにより挟圧されて端縁部が折り
曲げられるので、プレスブレーキ４により端縁部が折り
曲げられる平板材料６１の動作にほぼ追従するようにＰ
Ｂ用ロボット５の各軸を制御する。この場合において、
平板材料６１のうち、ＰＢ用ロボット・ハンド６０によ
り吸着保持されている部分の移動速度はプレスブレーキ
４の動作速度、即ち、上型４１の移動速度と比較して著
しく大きいのであるからＰＢ用ロボット５の各軸の制御
のみによりＰＢ用ロボット・ハンド６０を高精度に平板
材料６１に追従されることが困難である。しかし、ＰＢ
用ロボット・ハンド６０は、先部部材２が基部部材１に
対してフローティング支持された状態であるからＰＢ用
ロボット・ハンド６０が平板材料６１の移動を阻害する
という不都合を解消し、先部部材２と共に吸着パッド２
ｃを平板材料６１に追従させて、腰折れ、２番曲げ等の
発生を確実に防止して平板材料６１の高精度の折り曲げ
を達成できる。また、平板材料６１の厚みに起因する折
り曲げ前後における位置ずれにも先部部材２を高精度に
追従させることができ、この面からも高精度の折り曲げ
を達成できる。

【００２１】また、前記真空吸着パッド１ａは先部部材
２を真空吸着することによりフローティング支持を解消
させるものであるから、上記の一連の動作を行う間にお
いて、平板材料６１をフローティング支持した状態でプ
レスブレーキ４に搬入した場合に、平板材料６１の端縁
部をバックゲージに押圧することによりプレスブレーキ
４に対する相対位置を補正する。そして、平板材料６１
の相対位置が補正された後は、真空吸着パッド１ａによ
り先部部材２を真空吸着してフローティング支持を解消
させ、平板材料６１の相対位置補正状態を維持させる。
この結果、プレスブレーキ４による折り曲げが完了して
解放された平板材料６１が補正前の状態に復元されると
いうような不都合を確実に解消できる。そして、折り曲
げが完了すれば、プレスブレーキ４の上型４１と下型４
２とを離して平板材料６１を解放し、ＰＢ用ロボット５
の各軸を制御することにより平板材料６１を所望位置ま
で搬出する。以下、上記一連の作業を反復することによ
り平板材料６１の所望箇所を所望回数だけ折り曲げるこ
とができる。また、プレスブレーキ・システム以外の用
途に適用した場合には、真空吸着パッド１ａによる先部
部材２の真空吸着を行うか異なかによりフローティング
支持を行わない対象物取扱装置、フローティング支持を
行う対象物取扱装置の何れにも対応でき、対象物取扱装
置の適用範囲を大幅に拡大できる。

【００２２】

【実施例２】図６はこの発明の対象物取扱装置の他の実
施例を示す概略斜視図であり、図１および図２に示す実
施例と異なる点は、基部部材１と先部部材２との間に中
間部材２ｄをさらに設けた点、基部部材１と先部部材２
とを直接連結する連結軸部材３に代えて基部部材１と中
間部材２ｄとを連結する連結軸部材３ｄおよび中間部材
２ｄと先部部材２とを連結する連結軸部材３ｅを設けた
点および連結軸部材３ｄが図示しないベアリング等によ
り１方向にのみ回動可能に基部部材１および中間部材２
ｄと連結されているとともに、連結軸部材３ｅが図示し
ないベアリング等により連結軸部材３ｄの回動方向と直
交する方向にのみ回動可能に中間部材２ｄおよび先部部
材２と連結されている点のみである。

【００２３】この実施例の場合には、基部部材１に対し
て中間部材２ｄが１方向にのみフローティング支持さ
れ、中間部材２ｄに対して先部部材２が上記フローティ
ング支持方向と直交する方向にのみフローティング支持
されているので、先部部材２は基部部材１に対して上記
両方向にフローティング支持されていることになり、先
部部材２を回転させる外力に関してはフローティング支
持されていないことになるが、先部部材２を平行移動さ
せる外力に関しては全ての方向にフローティング支持さ
れていることになる。したがって、先部部材２が外力に
拘らず回転できない点を除いて上記実施例と同様の作用
を達成できる。

【００２４】

【実施例３】図７はこの発明の対象物取扱装置のさらに
他の実施例を示す概略縦断面図であり、図１および図２
に示す実施例と異なる点は、基部部材１の所定位置に２
つの真空吸着パッド１ａをさらに有している点のみであ
る。この真空吸着パッド１ａは先部部材２を真空吸着す
ることによりフローティング支持を解消させるものであ
るから、上記プレスブレーキ・システムに適用した場合
には、平板材料６１をフローティング支持した状態でプ
レスブレーキ４に搬入した場合に、平板材料６１の端縁
部をバックゲージに押圧することによりプレスブレーキ
４に対する相対位置を補正する。そして、平板材料６１
の相対位置が補正された後は、真空吸着パッド１ａによ
り先部部材２を真空吸着してフローティング支持を解消
させ、平板材料６１の相対位置補正状態を維持させる。
この結果、プレスブレーキ４による折り曲げが完了して
解放された平板材料６１が補正前の状態に復元されると
いうような不都合を確実に解消できる。

【００２５】

【００２６】

【実施例３】図７はこの発明の対象物取扱装置のさらに
他の実施例を示す概略縦断面図、図８は横断面図であ
り、図１に示す実施例と異なる点は、先部部材２の所定
位置から基部部材に向かって延びる１対の軸部材２ｅお
よび各軸部材２ｅを押圧して位置を規制する規制部材１
ｂをさらに有している点のみである。

【００２７】したがって、この実施例の場合には、対象
物が先部部材２と共にフローティング支持されているこ
とに起因してロボット・アーム５９に対する相対位置を
把握できなくなっている場合に、基部部材１に設けた規
制部材１ｂにより対応する軸部材２ｅを押圧して軸部材
２ｅの相対位置、ひいては先部部材２の相対位置を基部
部材１に対して既知の相対位置に規制できる。

【００２８】図９はこの実施例の対象物取扱装置を上記
プレスブレーキ・システムに適用した場合における作用
を説明する概略図である。先ず真空吸着パッド１ａによ
る先部部材２の真空吸着を停止した状態で規制部材１ｂ
を動作させることにより、基部部材１に対する先部部材
２の位置決め（原点位置決め）を行い｛図９（Ａ）参
照｝、次いで真空吸着パッド１ａにより先部部材２を真
空吸着してフローティング支持を解消させる｛図９
（Ｂ）参照｝。尚、この場合には規制部材１ｂの駆動を
停止することにより軸部材２ｅとの干渉を排除してお
く。その後、ＰＢ用ロボット５の各軸を制御して吸着パ
ッド２ｃによる平板材料６１｛図９（Ｃ）中破線参照｝
の吸着、把持を行い｛図９（Ｃ）参照｝、そのままプレ
スブレーキ４の上型４１と下型４２との間に搬入する。
そして、平板材料６１がプレスブレーキ４のバックゲー
ジ｛図９（Ｄ）中、４３参照｝に接触する前に真空吸着
パッド１ａによる先部部材２の真空吸着を停止してフロ
ーティング支持状態を得るので、平板材料６１の端縁部
がバックゲージにより規制され、プレスブレーキ４に対
する相対的位置決めが達成される｛図９（Ｄ）参照｝。
その後は、再び真空吸着パッド１ａにより先部部材２を
真空吸着してフローティング支持を解消させ｛図９
（Ｅ）参照｝、ＰＢ用ロボット５の各軸を制御すること
により、プレスブレーキ４に対する平板材料６１の相対
位置を正確に制御して高精度に折り曲げを行うことがで
きる。尚、平板材料６１に対する折り曲げが完了した場
合には、必要に応じて規制部材１ｂを動作させることに
よりロボット・アーム５９に対する先部部材２の位置決
めを行い、搬出作業等を行う。

【００２９】尚、この発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えば、コイルバネ３ａに代えてゴム等
の弾性材料からなる筒体等を用いることが可能であるほ
か、軸部材２ｅおよび規制部材１ｂの数を３に設定する
ことが可能であり、さらに図１および図２に示す実施例
においてボール軸受３ｃに代えて１方向の回動のみを許
容する軸受を用いることが可能であるほか、真空吸着パ
ッド１ａ、軸部材２ｅ、規制部材１ｂを反対側の部材に
設けることが可能であり、その他、この発明の要旨を変
更しない範囲内において種々の設計変更を施すことが可
能である。

【００３０】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、回動部
材の回動が許容されている方向に関しては良好なフロー
ティング支持を達成でき、回動が許容されている方向以
外の方向に関しては高い剛性を発揮でき、しかも、フロ
ーティング支持が必須である対象物取扱装置およびフロ
ーティング支持が不要である対象物取扱装置が必要な場
合であってもこれら対象物取扱装置を予め準備しておく
必要がなくなるという特有の効果を奏する。請求項２の
発明は、請求項１の効果に加え、フローティング支持の
自由度を高めることができるという特有の効果を奏す
る。

【００３１】請求項３の発明は、フローティング支持に
起因して基部部材に対する先部部材の相対位置が外部負
荷等に起因して不定になっていても、位置決め部材を動
作させて軸部材の位置を規制することにより確実に既知
の相対位置となるように先部部材を位置決めできるとい
う特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の対象物取扱装置の一実施例としての
プレスブレーキ用平板材料取扱ロボット・ハンドを示す
概略斜視図である。

【図２】プレスブレーキ用平板材料取扱ロボット・ハン
ドの要部拡大縦断面図である。

【図３】図１の構成のＰＢ用ロボット・ハンドが装着さ
れたプレスブレーキ用平板材料取扱ロボットとプレスブ
レーキとを含むプレスブレーキ・システムの構成を概略
的に示す斜視図である。

【図４】プレスブレーキ用平板材料取扱ロボットの構成
を示す概略斜視図である。

【図５】平板材料の位置決め時の状態を示す概略図であ
る。

【図６】この発明の対象物取扱装置の他の実施例を示す
概略斜視図である。

【図７】この発明の対象物取扱装置のさらに他の実施例
を示す概略斜視図である。

【図８】図７の対象物取扱装置の横断面図である。

【図９】図７の対象物取扱装置をプレスブレーキ・シス
テムに適用した場合における作用を説明する概略図であ
る。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基部部材（１）と、対象物を保持する対象
   物保持部材（２ｃ）を有する先部部材（２）（２ｄ）
   と、両部材（１）（２）（２ｄ）を連結する複数の連結
   部材（３）と、各連結部材（３）を包囲する状態で両部
   材（１）（２）（２ｄ）間の弾装される弾性部材（３
   ａ）とを含み、各連結部材（３）がその両端部に、基部
   部材（１）、先部部材（２）（２ｄ）に対して少なくと
   も１方向に回動自在な回動連結部材（３ｂ）を有し、し
   かも、一方の部材が、他方の部材を吸着保持する吸着保
   持部材（１ｂ）を有していることを特徴とする対象物取
   扱装置。
2. 【請求項２】 回動連結部材（３ｂ）が、各部材に設け
   られたボール軸受（３ｃ）と係合するボール（３ｂ）で
   ある請求項１に記載の対象物取扱装置。
3. 【請求項３】 一方の部材が他方の部材に向かって延び
   る少なくとも２つの軸部材（２ｅ）を有しており、他方
   の部材が各軸部材（２ｅ）に対応して配置され、かつ対
   応する軸部材（２ｅ）の側面に対する圧接によって一方
   の部材と他方の部材との位置決めを達成する位置決め部
   材（１ｃ）を有している請求項１または請求項２に記載
   の対象物取扱装置。