JP3482805B2 - ロボットのハンド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ロボットのハン
ド装置に関するもので、例えば紡績工場の製品出荷ヤー
ドにおいて使用されるロボットのハンド装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】まず、紡績工場で製造される糸巻きにつ
いて説明する。図１７（イ）は、糸巻きの構造を示す断
面図であって、図中、１は糸巻きの全体を示し、１ａは
棒状のボビン、１ａａはボビン１ａの首、１ａｂはボビ
ン１ａのつば、１ａｃはボビン１ａのフランジ、１ａｄ
はボビン１ａの中央を貫通している貫通穴である。この
ボビン１ａは一般にプラスチックで製作されており、こ
のボビン１ａにヤーン１ｂと呼ばれる織り糸を巻いたも
のが糸巻き１である。図１７（ロ）に糸巻き１の具体例
３種を示す。糸巻き１の形状、寸法はボビン１ａに巻か
れるヤーン１ｂの種類、太さ、巻かれる長さによって異
なる。また、糸巻き１は紡織機にセットされて使用され
るため、それぞれの紡織機に適合した形状、寸法をして
おり、種類が多く標準化はなされていない。

【０００３】さて、紡績工場では、この糸巻き１が製造
されており、これをマテハンするためのロボットのハン
ド装置が使用されている。図１４、図１５、図１６は、
その一例を示したもので、図１４は製品出荷ヤードの一
部を示す立面図、図１５は図１４のＡ部拡大図、図１６
はハンド装置の正面図である。図において、１は糸巻
き、２はロボット、２ａはロボット２のアーム、３はキ
ャスタ３ａを有する移動式の台車で上下方向にピン３ｂ
が複数個ほぼ等間隔で固定されている。そしてそれぞれ
のピン３ｂに糸巻き１が保持されている。４は、糸巻き
１を載置する平板状のパレット、５はロボット２のアー
ム２ａの先端に取り付けられて糸巻き１をマテハンする
ハンド装置である。

【０００４】図１５は台車３に糸巻き１が保持されてい
る状態を示す。即ち、台車３に固定されたピン３ｂにボ
ビン１ａの貫通穴１ａｄが嵌合して糸巻き１が保持され
る。また、ハンド装置５は図１６に詳細を示すように、
糸巻き１を把持するための一対の把持ツメ５ａと、把持
ツメ５ａを開閉するための駆動部５ｂと、把持した糸巻
き１の姿勢を変えるための旋回機構５ｃとを有してい
る。なお、把持ツメ５ａはボビン１ａの首１ａａを確実
に掴めるよう首１ａａの形状に合わせてある。

【０００５】従来のロボットのハンド装置５は上記のよ
うに構成されて次のように動作する。まず、紡績工場の
製造ライン（図示せず）から糸巻き１が台車３によって
ロボット２の作業範囲内の所定位置（図１４に示す位
置）に搬送されてくる。この状態でロボット２が動作し
ハンド装置５が糸巻き１に対向する。そしてハンド装置
５がさらに糸巻き１に接近して把持ツメ５ａが閉じボビ
ン１ａの首１ａａを把持する。そしてこの把持状態でロ
ボット２が動作し、糸巻き１がピン３ｂから図１５に矢
印Ｙで示す方向へ引き抜かれる。図１６は糸巻き１がピ
ン３ｂから引き抜かれてハンド５にほぼ水平に把持され
た状態を示す。

【０００６】この後、ロボット２が動作し、さらにハン
ド装置５の旋回機構５ｃが動作して、糸巻き１はフラン
ジ１ａｃを下方にしてパレット４上に垂直な姿勢で載置
される。（図１４に鎖線で示す） そしてこの後、以上の動作が繰り返されて所要数の糸巻
き１がパレット４上に整列して載置される。なお、糸巻
き１が載置された後のパレット４は、一旦倉庫（図示せ
ず）に保管される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のロボ
ットのハンド装置は、紡績工場の省力化に役立っている
が反面、次のような問題点があった。まず、前述したよ
うに糸巻き１は種類が多い。従って糸巻き１を構成する
ボビン１ａも多種あり、これをロボットのハンド装置５
で確実にマテハンするためには、ボビン１ａの首１ａａ
の形状に合わせて、把持ツメ５ａを何種類も用意せねば
ならなかった。このため、把持ツメ５ａの製作に費用が
かかり、また糸巻き１の種類が変わる度に把持ツメ５ａ
を交換せねばならぬという問題点があった。

【０００８】さらに、糸巻き１がハンド装置５に図１６
に示す姿勢で把持されると、ボビン１ａの首１ａａに曲
げモーメント Ｍ＝Ｗ・Ｌ （Ｗは糸巻き１の重量、Ｌはボビン１ａの首１ａａから
重心Ｇまでの距離）が加わる。ボビン１ａはプラスチッ
ク製で、強度がないため、特にボビン１ａの首１ａａに
変形、破損が生じないよう注意する必要があり、このた
め従来のロボットのハンド装置５ではボビン１ａの首１
ａａに大きな曲げモーメントが加わる大型の糸巻き（例
えば重量１０ＫＧを越えるもの）はマテハンすることが
できないという問題点があった。

【０００９】この発明は、かかる問題点を解決するため
なされたもので、糸巻きの種類に合わせた把持ツメを必
要とせず、また糸巻きを把持したときボビンの首に曲げ
モーメントが加わらないようにして大型の糸巻きもマテ
ハンができ、さらに糸巻きの脱落や障害物の検出、マテ
ハン作業の効率向上ができるロボットのハンド装置を提
供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明にかかるロボッ
トのハンド装置には、ロボットのアームに設けられ前後
進するロッドを有する駆動シリンダと、ロッドの先端に
設けられて糸巻きの首に係合するＶ字溝を有する掛け金
と、ロッドの先端に設けられ駆動されて糸巻きのつばを
押圧する押え金と、ロボットのアームに設けられ、駆動
シリンダのロッドの下方に上記ロッドの前後進方向に沿
って配置された受け金と、が設けられる。

【００１１】また、この発明にかかるロボットのハンド
装置には、駆動シリンダを所定の方向へ回動する駆動装
置が設けられる。

【００１２】また、この発明にかかるロボットのハンド
装置には、受け金に糸巻きまたは障害物を検出する非接
触式検出器が設けられる。

【００１３】また、この発明にかかるロボットのハンド
装置には、複数個のハンド部と、ハンド部を移動させる
移動装置とが設けられる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．この発明の実施の形態１を図１〜図１０
により説明する。図１はロボットのハンド装置の全体お
よび糸巻きとの関係を示す図、図２はハンド装置の部分
詳細図、図３はハンド装置が糸巻きを把持した状態を示
す正面図、図４、図５はハンド装置の部分詳細図、図
６、図７はハンド装置が糸巻きをパレット上に載置する
図、図８はハンド装置の動作フロー図、図９はハンド装
置が小型の糸巻きを保持した状態を示す図、図１０は小
型の糸巻きをパレット上に載置する図である。

【００１５】図において、１は糸巻き、２はロボット、
２ａはロボット２のアーム、３は台車、３ｂは台車３の
ピン、４はパレットである。１０はロボット２のアーム
２ａに取り付けられたハンド装置の全体であり、次の構
成からなっている。即ち、１１はフレーム１０ａに枢持
され駆動装置１２により駆動されて回動する駆動シリン
ダ、１１ａは駆動シリンダ１１のロッド、１３はロッド
１１ａの先端に固定された支持体、１４は支持体１３の
先端側に設けられＶ字溝１４ａを有する掛け金、１５は
支持体１３に固定されたエアシリンダ、１５ａはエアシ
リンダ１５のロッド、１６はロッド１５ａに固定された
押え金、１７は一側を駆動シリンダ１１に固定されロッ
ド１１ａの下方にロッド１１ａとほぼ平行に配置され他
側が開放された断面Ｖ字形の受け金である。２３はロボ
ット２およびロボットのハンド装置１０の動作を制御す
る制御装置である。（図１に示す）

【００１６】次に、この発明によるロボットのハンド装
置の動作について説明する。なお、以下の動作は全て制
御装置２３によって制御される。最初に、ハンド装置１
０が台車３に保持された糸巻き１を把持するまでの動作
について説明する。

【００１７】まず、ロボット２が動作して、ハンド装置
１０が台車３に保持された糸巻き１に対向する。（図８
のフローＦＬ０１） この対向位置において、 １．駆動シリンダ１１は、駆動装置１２により駆動され
て回動し、図１に示すとおりロボットのアーム２ａと角
度θをなす。これにより、駆動シリンダ１１のロッド１
１ａの軸芯と台車３のピン３ｂの軸芯とが平行に配置さ
れる。 ２．また、駆動シリンダ１１のロッド１１ａは前進位置
（ロッド１１ａが突出した位置）にあり、またエアシリ
ンダ１５のロッド１５ａも前進位置（ロッド１５ａが突
出した位置）にある。また、この状態において、糸巻き
１の首１ａａ、同じくつば１ａｂ、掛け金１４、押え金
１６、受け金１７のそれぞれの位置関係は図２に示すと
おりとなっている。

【００１８】次に掛け金１４のＶ字溝１４ａが糸巻き１
の首１ａａに係合する。（図８のフローＦＬ０２） 即ち、アーム２ａが動作し、ハンド装置１０全体が図１
に示す矢印ａの方向へ移動する。そして、掛け金１４の
Ｖ字溝１４ａが糸巻き１の首１ａａに当接したところで
アーム２ａの動作が停止する。

【００１９】次に押え金１６が糸巻き１のつば１ａｂを
押圧する。（図８のフローＦＬ０３） 即ち、エアシリンダ１５が動作しロッド１５ａが図１に
示す矢印ｂの方向へ後退する。これにより押え金１６が
糸巻き１のつば１ａｂを押圧する。この状態を図４に示
す。以上の動作、即ち図８のフローＦＬ０１からＦＬ０
３に示す動作により、糸巻き１が把持される。

【００２０】次に駆動シリンダ１１のロッド１１ａが引
退し、糸巻き１を受け金１７上に載置して保持する。
（図８のフローＦＬ０４） 即ち、駆動シリンダ１１が動作し、ロッド１１ａが図１
に示す矢印ｃの方向へ後退する。これにより糸巻き１を
ピン３ｂから引き抜いて、断面Ｖ字形の受け金１７上に
載置して保持する。なお、この時、糸巻き１はピン３ｂ
から引き抜かれる直前に受け金１７上に載置されて保持
される。この状態を図３、図５に示す。以上の動作によ
り糸巻き１がハンド装置１０に保持される。

【００２１】この後、ロボット２が動作して、ハンド装
置１０がパレット４の上部へ移動する。（図８のフロー
ＦＬ０５）

【００２２】次にハンド装置１０が保持した糸巻き１を
パレット４上に載置完了するまでの動作について説明す
る。

【００２３】図３において、まず、駆動装置１２が動作
して、駆動シリンダ１１が矢印ｄの如く回動する。これ
により、ハンド装置１０が糸巻き１を図６に示す姿勢で
保持する。（図８のフローＦＬ０６） 即ち、パレット４上の高さＨ（例えば、２００ｍｍ程
度）なる位置において、ハンド装置１０の掛け金１４が
糸巻き１の首１ａａに係合し、押え金１６が糸巻き１の
つば１ａｂを押圧して、糸巻き１を吊り下げた状態で保
持する。

【００２４】次に、駆動シリンダ１１が動作し、ロッド
１１ａが図７に矢印ｅで示す如く前進して、糸巻き１を
パレット４上の所定位置に載置する。（図８のフローＦ
Ｌ０７） 即ち、駆動シリンダ１１のロッド１１ａが下方へ距離Ｈ
だけ前進して、糸巻き１をパレット４上に載置する。

【００２５】次に、エアシリンダ１５が動作し、ロッド
１５ａが図７に矢印ｆで示す如く前進する。これによ
り、押え金１６が糸巻き１のつば１ａｂから離れる。
（図８のフローＦＬ０８）

【００２６】次に、ロボット２のアーム２ａが動作し、
ハンド装置１０が図７に矢印ｇで示す如く移動する。即
ち、掛け金１４が糸巻き１の首１ａａから離れる方向へ
移動し、糸巻き１の首１ａａから外れる。（図８のフロ
ーＦＬ０９）

【００２７】この後、ロボット２のアーム２ａが動作
し、ハンド装置１０が図７に矢印ｈで示す如く上昇す
る。（図８のフローＦＬ１０） これによって、糸巻き１をパレット４上に載置する動作
が完了する。

【００２８】そしてこの後、以上の動作、即ち図８に示
すフローＦＬ０１からＦＬ１０までの動作が繰り返され
て、所定数の糸巻き１がパレット４上に整列して載置さ
れる。

【００２９】次に、ロボットのハンド装置１０が例えば
小型の糸巻き１を把持した状態を図９および図１０に示
す。即ち、図９に示すとおり駆動シリンダ１１のロッド
１１ａが水平状態にあるときには、糸巻き１はロッド１
１ａの軸芯と角度αを成して傾斜し、また図１０に示す
とおり駆動シリンダ１１のロッド１１が垂直状態にある
ときには、糸巻き１は重力によって、ほぼ垂直な姿勢と
なり、糸巻き１と受け金１７との間に隙間ｓが生ずる。
これは押え金１６の押圧力を、糸巻き１が掛け金１４の
Ｖ字溝から逸脱しない程度（例えば５ＫＧ程度）に小さ
くして、押え金１６がつば１ａｂから受ける力に押し負
けて移動するよう構成してあるためで、（即ち、ロッド
１５ａが前進するよう構成してあるためで）これにより
大きさの異なる糸巻き１であっても、それぞれが受け金
１７に載置して保持される。

【００３０】この実施の形態１に示すロボットのハンド
装置は、以上の構成と動作とにより次の効果を有する。
まず、このハンド装置においては、掛け金１４のＶ字溝
１４ａが糸巻き１の首１ａａに係合し、また押し金１６
が糸巻き１のつば１ａｂを押圧する。さらに、糸巻き１
の重量は、受け金１７により支持される構成にしてあ
る。このため、糸巻き１の首１ａａおよびつば１ａｂの
形状が多種あっても、一組の掛け金１４と押し金１６と
により首１ａａを把持することができる。従って、従来
装置のように首１ａａの形状に合わせた把持ツメを何種
類も用意する必要がないため、費用の削減および把持ツ
メの交換作業を省略できる。

【００３１】また、図３に示すように糸巻き１が水平状
態に保持されているとき、糸巻き１の首１ａａには糸巻
き１の自重Ｗによる曲げモーメントＭが加わらないの
で、大型の糸巻き１をマテハンすることが可能である。
また、駆動装置１２を設けることにより糸巻き１の姿勢
を変えられるので、フランジ１ａｃを下方にして保持し
てパレット４上に載置することができる。

【００３２】実施の形態２．この発明の実施の形態２を
図１１および図１２により説明する。図１１はハンド装
置１０が糸巻き１を保持した状態を示す立面図、図１２
は図１１のＸＩＩ矢視図である。図において、１８は受
け板１７上に固定されたビームセンサで、投光器１８ａ
と受光器１８ｂとからなる。即ち、糸巻き１が受け金１
７上に保持されている状態では、光ビーム１８ｃは遮ら
れているが、糸巻き１がマテハンの途中に受け金１７か
ら脱落すると受光器１８ｂが光ビーム１８ｃを検知して
動作し、この検知信号に基づいて例えばロボット２を停
止させることができる。

【００３３】また、１９は受け板１７の先端部に固定さ
れた障害物検出用のビームセンサで、ビームセンサ１８
と同様に投光器１９ａと受光器１９ｂとからなり、ハン
ド装置１０に障害物（図示せず）が接近した場合にロボ
ット２を緊急停止させることができる。なお、このビー
ムセンサの受け金１７への取付け位置を適宜変更するこ
とによって、例えば、糸巻き１が台車３のピン３ｂに正
常に保持されていない状態を検出することも可能であ
る。

【００３４】実施の形態３．この発明の実施の形態３を
図１３により説明する。図１３はハンド装置２０の側面
図で図５相当図である。図において２０ａ，２０ｂは駆
動シリンダ１１、掛け金１４、押え金１６、受け金１７
からなるハンド部、２１ａ，２１ｂはハンドフレーム２
０ｃに設けられ、ハンド部２０ａ，２０ｂを移動させ
て、その相対距離Ｐを変化させる移動装置である。即
ち、ハンド部２０ａ，２０ｂはハンドフレーム２０ｃに
移動装置２１ａ，２１ｂを介して取り付けられている。
これにより、複数の糸巻き１（図１３では２個）を同時
に保持でき、またハンド部２０ａ，２０ｂを例えば、台
車３のピン３ｂの配列ピッチＰに合わせることができる
ので、ロボットを使用したマテハン作業の効率は向上さ
せることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１のロボットのハンド装置には、ロボットのアームに設
けられ前後進するロッドを有する駆動シリンダと、ロッ
ドの先端に設けられて糸巻きの首に係合するＶ字溝を有
する掛け金と、ロッドの先端に設けられ駆動されて糸巻
きのつばを押圧する押え金と、ロボットのアームに設け
られ、駆動シリンダのロッドの下方に上記ロッドの前後
進方向に沿って配置された受け金と、が設けられる。こ
れにより、一組の掛け金と押え金と受け金とにより、多
種の形状、寸法の糸巻きを保持できるので、費用の削減
と作業効率が向上する。また、糸巻きの首には糸巻きの
自重による曲げモーメントが加わらず、破損や変形がな
いので、大型の糸巻きをマテハンすることができる。

【００３６】また、この発明の請求項２のロボットのハ
ンド装置には、さらに駆動シリンダを所定の方向へ回動
する駆動装置が設けられる。これにより、保持した糸巻
きの姿勢を所定の方向に変えられるので、例えば、糸巻
きのフランジを下方にしパレット上に載置することがで
きる。従って、マテハン作業の作業範囲が拡大する。

【００３７】また、この発明にかかる請求項３のロボッ
トのハンド装置には、受け金に糸巻きまたは障害物を検
出する非接触式検出器が設けられる。これにより、保持
した糸巻きが脱落したり、正常な位置にない状態が検出
でき、またハンド装置に障害物が接近するのを検知でき
るので、確実で安全性の高いマテハン作業が可能とな
る。

【００３８】また、この発明にかかる請求項４のロボッ
トのハンド装置には、複数個のハンド部と、ハンド部を
移動させる移動装置とが設けられる。これにより、複数
の糸巻きを同時に保持できるので、時間当りのマテハン
数量が増加し作業効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１によるロボットのハ
ンド装置と糸巻きとの関係を示す立面図である。

【図２】 図１のＩＩ矢視断面図である。

【図３】 この発明の実施の形態１によるロボットのハ
ンド装置が糸巻きを保持した状態を示す正面図である。

【図４】 図３のＩＶ矢視断面図である。

【図５】 図３のＶ矢視断面図である。

【図６】 この発明の実施の形態１によるロボットのハ
ンド装置が糸巻きをパレット上に載置する方法を説明し
た立面図である。

【図７】 この発明の実施の形態１によるロボットのハ
ンド装置が糸巻きをパレット上に載置する方法を説明し
た立面図である。

【図８】 この発明の実施の形態１によるロボットのハ
ンド装置の動作フロー図である。

【図９】 この発明の実施の形態１によるロボットのハ
ンド装置が小型の糸巻きを保持した状態を示す立面図で
図３相当図である。

【図１０】 この発明の実施の形態１によるロボットの
ハンド装置が小型の糸巻きをパレット上に載置する方法
を説明した図６相当図である。

【図１１】 この発明の実施の形態２によるロボットの
ハンド装置が糸巻きを保持した状態を示す立面図で図３
相当図である。

【図１２】 図１１のＸＩＩ矢視断面図である。

【図１３】 この発明の実施の形態３によるロボットの
ハンド装置の断面図で図５相当図である。

【図１４】 紡績工場の製品出荷ヤードの一部を示す立
面図である。

【図１５】 図１４のＡ部拡大図である。

【図１６】 従来のロボットのハンド装置の正面図であ
る。

【図１７】 糸巻きの構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 糸巻き、２ ロボット、１０ ハンド装置、１１
駆動シリンダ、１１ａロッド、１２ 駆動装置、１４
掛け金、１６ 押え金、１７ 受け金、１８ビームセン
サ（非接触式検出器）、１９ ビームセンサ（非接触式
検出器）、２０ ハンド装置、２０ａ ハンド部、２１
ａ 移動装置。

───────────────────────────────────────────────────── 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 D01H 9/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱状をなし、一端につば、そのつばに
   沿って溝状の首が設けられ、他端にはフランジが設けら
   れて、上記首と上記フランジとの間に織り糸が巻かれた
   糸巻きを保持するロボットのハンド装置において、 ロボットのアームに設けられ前後進するロッドを有する
   駆動シリンダと、 上記ロッドの先端に設けられて上記糸巻きの首に係合す
   るＶ字溝を有する掛け金と、 上記ロッドの先端に設けられ駆動されて上記糸巻きのつ
   ばを押圧する押え金と、 上記ロボットのアームに設けられ、上記駆動シリンダの
   ロッドの下方に上記ロッドの前後進方向に沿って配置さ
   れた受け金と、 を備え、上記駆動シリンダのロッドを前進させた状態で
   上記糸巻きの首に上記掛け金のＶ字溝を係合させ、かつ
   上記糸巻きのつばを上記押え金で押圧して把持し、この
   後、上記駆動シリンダのロッドを後退させて、上記糸巻
   きを上記受け金上に載置して、糸巻きを保持することを
   特徴とするロボットのハンド装置。
2. 【請求項２】 ロボットのアームに駆動装置が設けら
   れ、上記駆動装置の動作によって、上記アームに枢持さ
   れた駆動シリンダが所定の方向へ回動することを特徴と
   する請求項１に記載のロボットのハンド装置。
3. 【請求項３】 受け金に糸巻きまたは障害物を検出する
   非接触式検出器を備えたことを特徴とする請求項１また
   は請求項２に記載のロボットのハンド装置。
4. 【請求項４】 ロボットのアームに複数個のハンド部が
   設けられ、上記ハンド部を移動させる移動装置を備えた
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロボ
   ットのハンド装置。