JPH02218580A

JPH02218580A - ロボット

Info

Publication number: JPH02218580A
Application number: JP3773689A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Saito; 斉藤　保行
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-02-17
Filing date: 1989-02-17
Publication date: 1990-08-31
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JP2699520B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、ワークを所定箇所の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ビン（ワ
ーク）を−個づつ取り出して、該ヒンジビンを所定箇所
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０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５ｍ、６ａが図
示しないヒンジビン等を挟持すようになっている。

ヒンジビンを挟持したら、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ビンを持ち
上げ、次いでアーム１を回動させてヒンジビンを所定位
置まで搬送する。そして、支持ブラケット２を回動させ
てヒンジビンを降下させて該ヒンジビンを穴（図示せず
）に挿入させる。ヒンジビ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、ヒンジビンが爪５ａ、６ａから敲れる。

（発明が解決しようとする課Ｎ）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
、ヒンジビン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、
ａｂ等線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＃ＩＩＬ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、ヒンジビンＰを傾いた状態で挿入すると、ヒン
ジビンＰが穴Ｈによって傷がつν萬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＃よ、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
ａｉ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１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１１ｍ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２１３．２７はフィンガ２１．２２に固定されて
いてギヤ２８．２７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。２
９は孔２９ａ、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２３の後端部側には後述するヒンジビン３３（
ワーク）を穴に挿入するときにヒンジビン３３に加わる
荷重を検出する荷重センサＳｌが設けられ、フィンガ２
１．２２にはヒンジビン３３を把持するときの荷重を検
出する荷重センサＳｓ。

Ｓ参が設けられている。シャーシ２３の先端部にはヒン
ジビン３３の存在とその受取位置やヒンジビン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ビン３３を把持する
ゲージ４０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４
２ａの内側に接着されたビニール４２ｂとから構成され
ている。４５は袋部４２の端部を締め付けるバンド、４
６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８１−３４か
らの出力に基づいてハンドモータ３１や、ロボット１０
の胴部１１．アーム１３を回動させるアクチュエータ５
２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
ンジビン３３をｆｉｌｌづつ取り出してブロック体６２
まで搬送し、該ヒンジビン３３をそのブロック体６２に
形成された穴（組付位置）６２ａ〜８２ｄ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
フローチャートに蔦づいて説明する。

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上のヒンジビン３３の上に位置するまで
胴部１１が回動され、次いでヒンジビン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では、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０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ビン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はヒンジビン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ビン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
Ｓ　＊　＋　Ｓ　Ｓ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Ｓｒ１に進む、ノ
ーであればＳｒ５に戻り、把持力が所定値以上になるま
でＢＴ５〜７の動作が繰り返し行なわれる。

Ｓｒ１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、ヒンジビン３３がパレット６１
から抜かれる。そして、Ｓｒ１で、距離センサＳ４の出
力が変化したか否か、すなわち、ヒンジビン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５Ｔ１２に進
み、ノーであれば５ＴＩＯに進む。

５ＴＩＯでは、ロボット１０の動作が停止され、５ＴＩ
Ｉでハンドモータ３１が逆回転されてフィンガ２１．２
２は拡開されてＳｒ１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がヒンジビ
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。

ＳＴＩ　２では、胴体１１が回動されて把持したヒンジ
ビン３３が搬送さ瓢　このヒンジビン３３が挿入すべき
ブロック体θ２の六８２ａの位置にきたとき胴体１１の
回動が停止され、ヒンジビン３３と穴６２ａとの位置合
わせが行われる（ＳＴＩ３）、５Ｔ１４では、アーム１
３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、ヒンジビン
３３の先端が穴６２ｍ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、ヒンジビン３３の中心３３ａ
線が六６２ａの中心＆９６２ｈから僅かにずれて傾いた
場合、ヒンジビン３３は穴８２ａに対して傾いた状態で
挿入されることとなる。

５Ｔ１５では、その挿入動作により＃重センサＳ１の出
力が所定値以上となったとき、すなわちヒンジビン３３
が穴８２ａに引っ掛かった場合、その挿入動作が解除さ
れる。５Ｔ１８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、５Ｔ１７
でフィンガ２１，２２の把持力が弱められる。そして、
５Ｔ１８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、ヒンジビン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、ヒンジビン３３は穴８２ａ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２
１．２２が振られるときにヒンジビン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
もヒンジビン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２
１．２２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。

５Ｔ１９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。５Ｔ２０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でヒンジビン３３が把持
されることとなる。そして、５Ｔ２１で挿入動作が行な
われる。

５Ｔ２２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
よりヒンジビン３３が把持されて穴６２ａに挿入される
とき５Ｔ２３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がヒンジビン３３に対し
て滑ってヒンジビンが挿入されないとき、５Ｔ２４に進
む、５Ｔ２４では挿入動作が停止されて５Ｔ１６に戻り
、ヒンジビン３３が袋部４２により把持されて穴６２ａ
に挿入されるまで５Ｔ１６〜２２の動作が繰り返される
。

５Ｔ２３では、ヒンジビン３３の押し込み荷重の値が設
定値以下か否かが判断され、以下であればＳｒ２５に進
み、以下でないとき、すなわち、ヒンジビン３３の先端
部が穴６２ａの周壁に引っかかってヒンジビン３３が穴
６２ａに挿入されないとき、５Ｔ２４に移行し、５Ｔ１
６〜２３の動作が繰り返される。これにより、ヒンジビ
ン３３に傷をつけて挿入してしまうことが防止される。

５Ｔ２５では、荷重センサ３　ｔ　＊　Ｓ　ｍ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、ヒンジビン３３の傾きが修正されて小さくな
っているとき５Ｔ２７に進む、これは、例えば、第９図
に示すように、ヒンジビン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。

５Ｔ２７では、ヒンジビン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５Ｔ１Ｂに戻
り、ヒンジビン３３が規定値まで挿入されるまで５Ｔ１
６〜２５の動作が繰り返される。ヒンジビン３３が規定
値まで挿入されると、３Ｔ２８に進む。

Ｓｒ２　Ｂでは挿入動作が停止され、５Ｔ２９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、ヒンジビン３３の把持が解除される。そして、
５Ｔ３０でロボット１０は原位置に復帰されてヒンジビ
ン３３の挿入動作は終了する。

Ｓｒ１５で荷重センサＳｔ、Ｓｓの出力値の差が大きい
とき、すなわち、ヒンジビン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５Ｔ２６に進み、ヒン
ジビン３３の挿入動作が停止される。そして、Ｓｒ１１
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ビン３３に引き抜き荷重が
加えられる。

５Ｔ３２では＊ｍセンサＳｔ、Ｓｓ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、
ヒンジビン３３の傾きが小さいとき、５７１８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Ｓｚ、Ｓｓの出力値の差が大きいとき、すな
わち、ヒンジビン３３の傾きが大きいときＳｒ１３に進
む。

Ｓｒ１３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ビ
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＃重値がゼロのとき、すなわ
ち、ヒンジビン３３の先端部が穴８２ａの周壁に引つ掛
ていないとき、５Ｔ３４に進む、５Ｔ３４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５Ｔ１６に戻り、ノーのときエラーとなる。

５Ｔ３３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、ヒンジビン３３の先端部が穴６２ａの周
壁に引っ掛るとき、Ｓｒ１５に進む。

Ｓｒ１５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がヒンジビ
ン３３に対して滑ってしまうとき、５Ｔ３８に進む、８
Ｔ３６では、フィンガ２１．２２の把持力を弱めて５Ｔ
３７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ビン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
５Ｔ３２に戻る。

Ｓｒ１５で、距離センサＳ４の出力値に変化がないとき
、すなわち、ヒンジビン３３の先端部の引っ掛りが弱く
ヒンジビン３３は袋部４２に把持されて引き抜かれると
き、８Ｔ３８に進む、５ＴＳ８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、ヒンジビン３３の先端部の引っ掛りが強い場合
、５Ｔ３７に進み、上述のようにヒンジビン３３の傾き
が修正されて３Ｔ３２に戻る。

Ｓｒ１８で、引き抜き荷重が過大でないと判断されると
、５Ｔ３９に進み、引き抜き荷重が増加されて５Ｔ３２
に戻る。すなわち、ヒンジビン３３が挿入可能となる傾
きまで、Ｓｒ１７から３Ｔ３２に戻る動作と、５Ｔ３９
から５Ｔ３２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、ヒンジビ
ンを一個づつパレット６１から引き抜いて穴６２ａ〜６
２ｄ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物体を封入し
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物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＃４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図シよ袋部の部分断面図、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９ｒＭは
穴に対するヒンジビンの挿入状態を示した説明図、第１
０図は従来のロボットの概略構成図、第１１１１！ｉ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・・・ヒンジビン（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８２ａ・・・穴Ｊ・・・流動性磁性粉体Ｓｌ・・・荷重センサ第１因第２区１３−−−−〜−−−ヱーム２１．２２−−−−フィー／了３３−−−−−−−ニ：／う′ピン（′）−７）６２ａ
−−−＝−欠Ｓｌ−一一苅１１ンサ第因第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】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。