JP3116694B2 - ワーク把持用ハンド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークを安定して把持
できると共に比較的大きく傾斜させることができ、しか
もワークの高さにバラツキがあっても、ロボットハンド
を停止させるティーチング高さの調整が不要であるワー
ク把持用ハンドおよびそのワーク把持方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】定位置に置かれたワークを他の位置に移
載する移載装置としては、図４に示されるように、水平
及び垂直方向に移動自在であるロボットハンド１００が
用いられている。このロボットハンド１００は、下端に
取り付けられたクランプアーム１０４をワーク把持用ハ
ンド１０２により作動してワーク３を把持して移載す
る。

【０００３】このワーク把持用ハンド１０２は、下方に
延伸する２対のクランプアーム（図５において一対のみ
図示）１０４を有しており、このクランプアーム１０４
をワーク３の各々の凹所３ａの係合段部３ｂに係合して
ワーク把持用ハンド１０２に吊り下げるようにしてワー
ク３を把持する。

【０００４】また、ワーク３に形成されている係合穴
（図示せず）に、ワーク把持用ハンド１０２から下方に
延伸するピン１０６（図４参照）を係合することによ
り、ワーク３の水平方向へのずれを防止している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ワーク把持用ハンド１０２では、ワーク３をクランプア
ーム１０４に吊り下げた状態で把持しており、ワーク３
の把持状態としては比較的不安定である。このため以下
のような問題がある。

【０００６】すなわち、種々の形状および寸法のワーク
３をクランプアーム１０４により吊り下げて把持する場
合、ワーク３の形状・寸法によっては、ワークの平衡を
保持することが困難な場合がある。このような場合、ワ
ーク３がワーク把持用ハンド１０２に対して傾斜した状
態で把持されることとなり、ワーク把持用ハンド１０２
から脱落する虞れがある。しかも平衡が保たれていない
状態では、ワーク３からクランプアーム１０４やピン１
０６にスラスト荷重がかかる場合があり、構造上好まし
くない。

【０００７】また、ワーク３を平衡に把持しても、ワー
ク把持用ハンド１０２が傾斜すると、ワーク３の把持状
態は不安定になり、ワーク３が脱落する虞れがあるの
で、ロボットハンド１００及びワーク把持用ハンド１０
２の傾斜を制限する必要がある。

【０００８】さらに、従来のワーク把持用ハンド１０２
にあっては、クランプアーム１０４とワーク３の係合段
部３ｂとの間に上下方向の余裕空間が確保されていない
ため、ワーク３の高さにバラツキがあると、ワーク３の
高さが異なるたびに、ロボットハンド１００の移動先の
位置すなわちティーチング高さを調整しなければならな
い。

【０００９】本発明は、上述したような問題点に鑑みて
なされたものであり、ワークを安定した状態で把持し、
これにより比較的大きく傾斜させることができ、しか
も、ワークの高さにバラツキがある場合でも、ロボット
ハンドの移動先であるティーチング高さの調整が不要で
あるワーク把持用ハンドおよびそのワーク把持方法を提
供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明は、ワークを移載するロボットハンドに
取り付けるワーク把持用ハンドであって、前記ロボット
ハンドの軸方向先端に固定される基部構造体に対して前
記軸方向に進退移動自在に設けられた先部構造体と、こ
の先部構造体に取り付けられ、前記基部構造体に対して
当該先部構造体を前記軸方向に進退移動させる第１駆動
手段と、前記先部構造体に対して前記軸方向に進退移動
自在に設けられ前記ワークに当接する押圧体と、前記ワ
ークに当接された押圧体を当該ワークに押圧して、前記
先部構造体を前記押圧体に対して後退移動させる第２駆
動手段と、前記先部構造体に前記進退移動方向と直交す
る方向であってかつ相互に反対方向に移動自在に設けら
れ、前記ワークの係合段部に係合された際、前記押圧体
との協働により前記ワークを把持する一対のクランプア
ームとを備えることを特徴としている。

【００１１】このようなワーク把持用ハンドの前記先部
構造体に、前記押圧体を前進方向に付勢する弾発部材
や、前記先部構造体に固定され、前記先部構造体および
前記基部構造体が前進移動する際に、前記押圧体を押圧
して前記ワークに当接させる第１ストッパを備えてもよ
い。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【作用】したがって、このような構成の本発明に係るワ
ーク把持用ハンドによりワークを把持する場合、先ず、
基部構造体、先部構造体、押圧体およびクランプアーム
が所定の位置にセットされ、押圧体が第２駆動手段によ
り後退した位置に位置決めされる。この状態からロボッ
トハンドを前進移動させると、これらの部材が一体的に
前進移動する。この結果押圧体がワークに当接され、ク
ランプアームがワークの凹所内に挿入される。

【００１５】この後ロボットハンドがさらに前進移動さ
れるが、押圧体はワークに当接されているので、先部構
造体および押圧体はワークに対して前進移動されない。
この結果、基部構造体がロボットハンドと共に前進移動
し、この後、停止される。これらの動作と前後して、ク
ランプアームが開閉方向に移動されて凹所内の係合段部
の下方に位置される。

【００１６】次いで、第２駆動手段のロッドが前進移動
方向に押し出される。これにより、押圧体がワークに押
圧される一方、先部構造体およびクランプアームが相互
に反対方向に移動されてクランプアームがワークの係合
段部に係合される。

【００１７】この後、このように押圧体がワークを押圧
しクランプアームがワークの係合段部に係合した状態
で、ロボットハンドが基部構造体と共に後退移動され、
所定の距離だけ後退する。続いて、第１駆動手段のロッ
ドが後退移動方向に押し込まれると、後退限度位置の基
部構造体に対して先部構造体が不動になる。

【００１８】このように、ワークは押圧体により押圧さ
れると共にクランプアームにより係合され、基部構造体
と先部構造体とが相互に不動状態になると、ワーク、ワ
ーク把持用ハンドおよびロボットハンドが一体的に固定
された状態になるので、ワークは安定的にロボットハン
ドに把持される。したがって、不用意にロボットハンド
が大きく傾斜しても、安定した把持状態であるので、ワ
ークがワーク把持用ハンドから脱落する虞れがない。ま
た、ワークの寸法の大小、形状の種類に拘らず、ワーク
を安定して把持できる。さらにワークの搬送が開始され
る時期が、ワークがワーク把持用ハンドにより確実に把
持された後であるので、ワークを安定した把持状態で搬
送することができる。またこの際、ロボットハンドを後
退移動させる動作によってワークの把持作業が完了する
ので、ワークに、押圧体の押圧力およびクランプアーム
のクランプ力以外の力が加わることがなく、ロボットハ
ンドに、ワークおよびワーク把持用ハンドの自重以外の
力が加わることがない。

【００１９】さらに、押圧体のワーク当接位置とクラン
プアームの係合位置との間に進退移動方向に所定の間隔
が設定されており、クランプアームをワークの係合段部
の下方から引上げられるようにしてワークの係合段部に
係合させる構成であるため、ワークの高さ位置にバラツ
キがあっても、このバラツキは、クランプアームを係合
段部の下方から引上げる際に、クランプアームと係合段
部との当接位置までの距離のバラツキとして許容され
る。したがって、ワークの高さ位置にバラツキが生じて
も、ロボットハンドを停止させるティーチング高さを調
整する必要はない。

【００２０】またワーク把持用ハンドの前記先部構造体
に、前記押圧体を前進方向に付勢する弾発部材を取り付
けると、この弾発部材によりワークを押圧し得る。した
がって、ワーク把持状態の時に停電等が生じても、把持
状態が解除されて、ワークが脱落するようなことがな
い。

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係るワーク把持用
ハンドを図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の
一実施例に係るワーク把持用ハンドの一断面図であり、
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図３は、
図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、図１及び図
２は、ワークを把持している状態を示している。

【００２４】図１に示すように、ワーク把持用ハンド２
は、上部でロボットハンド１の軸方向先端に固定されて
おり、下部でワーク３を把持する。

【００２５】ワーク把持用ハンド２は、概略的には、ロ
ボットハンド１に固定された上部ハンド（基部構造体）
２ａと、この上部ハンド２ａに対して相対上下動（進退
移動）自在に設けられた下部ハンド（先部構造体）２ｂ
と、この下部ハンド２ｂに支持されワーク３を押圧する
ための押圧体４と、下部ハンド２ｂに支持されワーク３
に係合されるクランプアーム５とから構成される。

【００２６】上部ハンド２ａには、ボルト６によりロボ
ットハンド１に固定されるブラケット７が設けられてい
る。このブラケット７には、平板部７ａが形成されてい
る。また、このブラケット７の両側には、リニアベアリ
ングを内蔵した一対のスライド筒８が固定されており、
スライド方向が上下方向となるように配置されている。

【００２７】それぞれのスライド筒８には、下部ハンド
２ｂ側の部材であるスライドシャフト９がスライド嵌合
されている。このスライドシャフト９の上端には、第２
ストッパ１０がナット１１により固定されており、この
第２ストッパ１０内には、硬質ゴム１２が圧入されてい
る。またスライドシャフト９の下端には、ブラケット１
３が固定されている。

【００２８】このブラケット１３には、第１シリンダ
（第１駆動手段）１４及び第２シリンダ（第２駆動手
段）１５がボルト１６により共締めされている。第１シ
リンダ１４のロッド１４ａの先端部には、ブラケット７
の平板部７ａに当接する止め具１７が取り付けられてお
り、止め具１７内には硬質ゴム１８が圧入されている。
図１に示される第１シリンダ１４のロッド１４ａは押し
出された状態になっており、止め具１７の硬質ゴム１８
はブラケット７の平板部７ａに当接している。また第２
ストッパ１０の硬質ゴム１２にはスライド筒８の上端が
押圧されている。他方、第２シリンダ１５のロッド１５
ａは、後述する押圧体４のブラケット１９に、継手２０
を介して取付けられている。

【００２９】そして図２に示すように、ブラケット１３
には、押圧体４のブラケット１９に当接する第１ストッ
パ２２が固定されており、ブラケット１３の両側には、
後述する押圧体４の一対のスライドシャフト２３を各々
スライド嵌合する一対のスライド筒２４が設けられてい
る。

【００３０】さらに図１に示すように、ブラケット１３
には、その下側から下方に延伸する一対の支持部材１３
ａが形成されており、これら支持部材１３ａにより一組
のスライドシャフト２５が支持されている。両スライド
シャフト２５には、リニアベアリングを内蔵する２組の
スライド筒２６を介してブラケット２７が取り付けられ
ている。このブラケット２７には、クランプアーム５が
ボルト締めされるとともに、図３に示すように、シリン
ダ３２のロッド３２ａが継手３１を介して接続され、当
該シリンダ３２により水平方向（開閉方向）に移動され
るようになっている。また、支持部材１３ａには、スラ
イド筒２６に設けられた止め具２９（図３参照）に当接
されるアジャスタボルト３０が設けられており、このア
ジャスタボルト３０を調整することにより、クランプア
ーム５の開き限度位置を調整することができる。

【００３１】また、押圧体４は、図２に示すように、ブ
ラケット１９に支持されている。このブラケット１９
は、継手２０により第２シリンダ１５のロッド１５ａに
支持されており、ブラケット１９の両側には、下部ハン
ド２ｂの両スライド筒２４にそれぞれスライド嵌合する
スライドシャフト２３が立設されている。そして両スラ
イドシャフト２３の上端には、各々一対の止め具３３が
設けられている。ブラケット１３とブラケット１９との
間には、これらを離間する方向の弾発力が付された圧縮
スプリング（弾発部材）３４が介在されており、これに
より、ワーク把持状態で停電等が生じても、把持するワ
ーク３が脱落することはない。

【００３２】ところで、ハンド２がワーク３を把持する
前にあっては、図１に仮想線で示すように、第１シリン
ダ１４のロッド１４ａは下方に退動しシリンダ内に引き
込まれた状態にあり、ロッド１４ａの上端の硬質ゴム１
８の上端とブラケット７の平板部７ａとの間には、間隔
Ｃが設定されている。そして、上部ハンド２ａのスライ
ド筒８の下端と、下部ハンド２ｂのブラケット１３との
間には、前述の間隔Ｃより若干小さい距離の間隔Ｄが設
定されている。また、ハンド２がワーク３を把持する前
にあっては、図１において仮想線Ｅで示すように、クラ
ンプアーム５と押圧体４の下端との間は、所定間隔ａ₁
に設定される。これにより、クランプアーム５とワーク
３の凹所３ａの底面との間には間隔Ｇが生じ、クランプ
アーム５とワーク３の係合段部３ｂの下面との間には間
隔Ｆが生ずる。

【００３３】次に、作用を説明する。ロボットハンド１
が降下（前進移動）を開始する前には、第１及び第２シ
リンダ１４，１５のロッド１４ａ，１５ａはいずれも退
動して各シリンダ内に引き込まれた状態にあり、下部ハ
ンド２ｂの第１ストッパ２２（図２参照）が押圧体４の
ブラケット１９に当接した状態にある。

【００３４】このような状態から、ロボットハンド１が
降下される。これにより、上部ハンド２ａ、下部ハンド
２ｂ、押圧体４、及びクランプアーム５が一体的に降下
される。この結果、押圧体４はワーク３に当接し、図１
に仮想線Ｅで示すように、クランプアーム５はワーク３
の凹所３ａ内に挿入される。このとき、クランプアーム
５とワーク３の凹所３ａの底面との間には間隔Ｇが確保
され、クランプアーム５とワーク３の係合段部３ｂの下
面との間には間隔Ｆが確保される。

【００３５】この後、ロボットハンド１はさらに降下さ
れる。しかしながら、下部ハンド２ｂの第１ストッパ２
２は押圧体４のブラケット１９に当接若しくは第２シリ
ンダ１５のストロークエンドで一体化されており、押圧
体４はワーク３に当接されている。このため、下部ハン
ド２ｂ及び押圧体４は降下することがなく、上部ハンド
２ａがロボットハンド１と共に降下する。したがって、
図１に示されるように、間隔Ｄが徐々に小さくなる。な
おロボットハンド１は、間隔Ｄが初期の状態の１／２に
なると停止するように予めティーチングされている。こ
のように作動されるので、押圧体４がワーク３に当接し
た後、さらにロボットハンド１が降下しても、図１に示
す間隔Ｆ及び間隔Ｇが変化することはない。

【００３６】これらの動作と相前後して、シリンダ３２
のロッド３２ａが退動されると、一対のクランプアーム
５は、間隔Ｆ及び間隔Ｇを確保しつつ、水平方向に移動
され、凹所３ａ内の係合段部３ｂの下方に配置される。

【００３７】続いて、第２シリンダ１５のロッド１５ａ
が下方に押し出されると、押圧体４がワーク３に押圧さ
れる一方、これにより生じた反力により下部ハンド２ｂ
及びクランプアーム５が上昇（後退移動）されてクラン
プアーム５がワーク３の係合段部３ｂに係合される。

【００３８】このように、クランプアーム５が係合段部
３ｂに係合されるとき、クランプアーム５と押圧体４の
下端との間隔は、図１に示すように、ａ₁ からａ₂ に縮
められる。すなわち、クランプアーム５をワーク３の係
合段部３ｂの下方から引上げるように移動させることに
より係合段部３ｂに係合させるように構成している。し
たがって、ワーク３の高さ位置にバラツキがあっても、
このバラツキは、クランプアーム５を係合段部３ｂの下
方から引上げる際に、クランプアーム５と係合段部３ｂ
とが当接するまでの距離のバラツキとして許容される。
このため、ワーク３の高さ位置にバラツキがあっても、
ロボットハンド１の移動先である停止位置のティーチン
グ高さを調整する必要はない。また、図１に示す間隔Ｄ
を間隔Ｆの２倍より大きく設定しているので、ブラケッ
ト１３がスライド筒８に当接することがなく、したがっ
て、ハンド２側からロボットハンド１側に反力が作用す
ることがない。

【００３９】次に、押圧体４によりワーク３を押圧する
と共にクランプアーム５をワーク３の係合段部３ｂに係
合した状態で、ロボットハンド１と共に上部ハンド２ａ
が上昇され、上昇量が間隔Ｄに対応する距離になると、
スライド筒８が第２ストッパ１０に当接し、上部ハンド
２ａの下部ハンドに対する上昇移動が停止される。この
後、ロボットハンド１と共にワーク把持用ハンド２全体
が上昇されることとなり、この段階でワーク３が初めて
上昇され、搬送される。

【００４０】このような動作と相前後して、第１シリン
ダ１４のロッド１４ａが上方に押し出されてブラケット
７の平板部７ａが押圧されると、スライド筒８が第２ス
トッパ１０に押圧される。これにより、上部ハンド２ａ
が下部ハンド２ｂに対して不動の状態になる。

【００４１】この結果、ワーク３は、押圧体４に押圧さ
れると共にクランプアーム５により係合されることとな
り、また上部ハンド２ａが下部ハンド２ｂに対して不動
の状態になるので、ワーク３、ハンド２およびロボット
ハンド１は、一体的になり、ワーク３は、安定的な状態
でロボットハンド１のワーク把持用ハンド２に把持され
る。したがって、不用意にロボットハンド１が大きな角
度で傾斜することがあっても、常にワーク３はハンド２
により安定的に把持される。また、ワーク３及びクラン
プアーム５の寸法・形状の大小に拘らず、ワーク３を安
定して把持できるため、信頼性の高い把持状態を実現し
得る。さらに、ハンド２により確実にワーク３を把持し
た後、ワーク３を移動させることからも、把持状態の信
頼性は高いといえる。また、ロボットハンド１を上昇さ
せることによりワークの把持動作が完了するので、押圧
体４の押圧力及びクランプアーム５のクランプ力以外の
力が、ハンド２からワーク３に加わることがない。

【００４２】そして、ワーク３を所定の場所に移載する
場合には、図１において、第１シリンダ１４のロッド１
４ａを下方に退動させて間隔Ｃを設け、移載時に間隔Ｄ
が最大値の１／２になるように、ロボットハンド１を移
動させる。

【００４３】続いて、第２シリンダ１５のロッド１５ａ
が上方に退動されてシリンダ内に引き込まれると、下部
ハンド２ｂが降下されて、第１ストッパ２２がブラケッ
ト１９に当接されると共に、クランプアーム５とワーク
３との間に、間隔Ｆ，Ｇが確保される。

【００４４】この後、シリンダ３２のロッド３２ａが押
し出され、クランプアーム５は、図１において仮想線Ｅ
で示される状態になる。この状態でロボットハンド１が
上昇され、ワーク３からハンド２が完全に離脱される。

【００４５】なお、段積みされたワークを移載する場
合、搬出位置にある上段のワークが搬出されると、下段
のワークが搬出位置に上昇される場合があるが、順次上
昇されるワーク３の上面の高さが同一にならず、高さに
バラツキを生ずることがある。しかしながら、このよう
な場合であっても本実施例にあっては、上述したよう
に、高さのバラツキを、クランプアーム５をワーク３の
係合段部３ｂの下方から引上げる際に、クランプアーム
５と係合段部３ｂとが当接する位置までの距離のバラツ
キとして許容している。したがって、ワークの高さにバ
ラツキが生じても、クランプハンド５によるワークの把
持状態にバラツキが生ずることはない。

【００４６】さらに本実施例では、クランプアーム５の
幅Ｈに比較してワークのサイズが大きい場合であって
も、押圧体４とクランプハンド５とによりワークを把持
しているので、ワークがワーク把持用ハンドから脱落す
ることがない。

【００４７】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れないのは勿論であり、種々変形可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明では、ワークに押圧
体を押圧すると共にクランプアームを係合してワークを
把持しており、また基部構造体は先部構造体に対して不
動にされているため、ワーク、ワーク把持用ハンドおよ
びロボットハンドが一体的になされた状態で、ワークが
安定的に把持される。したがって、ワークの寸法・形状
の大小に拘らず、ワークを安定した状態に把持でき、信
頼性が高い。また不用意にロボットハンドが大きな角度
で傾斜しても、ワークを安定した状態で把持することが
できる。さらに、ワーク把持用ハンドにより確実に把持
されるまで、ワークを移動させないようになっているの
で、ワークの把持状態が安定する。このため、種々の寸
法・形状のワークを、安定した状態で把持でき、ワーク
がワーク把持用ハンドから脱落する虞れはない。

【００４９】また、ロボットハンドの後退移動動作によ
りワークの把持作業が完了するようになっているので、
ロボットハンドには、ワークおよびワーク把持用ハンド
の自重以外の力が加わることがなく、またワークには、
押圧体の押圧力およびクランプアームのクランプ力以外
の力が加わることがない。さらに、クランプアームをワ
ークの係合段部の下方から引上げられるようにしてワー
クの係合段部に係合させているので、ワークの高さ位置
にバラツキがあっても、このバラツキは、クランプアー
ムを係合段部の下方から引上げる際に、クランプアーム
と係合段部とが当接する位置までの距離のバラツキとし
て許容される。したがって、ワークの高さ位置にバラツ
キが生じても、ロボットハンドの前進移動位置すなわち
ティーチング高さを調整する必要はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係るワーク把持用ハンド
の一断面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図４】 従来のワーク把持用ハンドを示す側面図であ
る。

【図５】 従来のワーク把持用ハンドを示す部分拡大側
面図である。

【符号の説明】

１…ロボットハンド、 ２…ワーク把持
用ハンド、２ａ…上部ハンド（基部構造体）、 ２ｂ
…下部ハンド（先部構造体）、３…ワーク、
４…押圧体、５…クランプアーム、
１４…第１シリンダ（第１駆動手段）、１５
…第２シリンダ（第２駆動手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 15/08 B25J 17/02 B25J 18/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを移載するロボットハンドに取り
   付けるワーク把持用ハンドであって、 前記ロボットハンドの軸方向先端に固定される基部構造
   体に対して前記軸方向に進退移動自在に設けられた先部
   構造体と、 この先部構造体に取り付けられ、前記基部構造体に対し
   て当該先部構造体を前記軸方向に進退移動させる第１駆
   動手段と、 前記先部構造体に対して前記軸方向に進退移動自在に設
   けられ前記ワークに当接する押圧体と、 前記ワークに当接された押圧体を当該ワークに押圧し
   て、前記先部構造体を前記押圧体に対して後退移動させ
   る第２駆動手段と、 前記先部構造体に前記進退移動方向と直交する方向であ
   ってかつ相互に反対方向に移動自在に設けられ、前記ワ
   ークの係合段部に係合された際、前記押圧体との協働に
   より前記ワークを把持する一対のクランプアームとを備
   えることを特徴とするワーク把持用ハンド。
2. 【請求項２】 前記先部構造体に、前記押圧体を前進方
   向に付勢する弾発部材を取り付けたことを特徴とする請
   求項１に記載のワーク把持用ハンド。
3. 【請求項３】 前記先部構造体に固定され、前記先部構
   造体および前記基部構造体が前進移動する際に、前記押
   圧体を押圧して前記ワークに当接させる第１ストッパを
   備える請求項１に記載のワーク把持用ハンド。