JPH0329118Y2

JPH0329118Y2 -

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Publication number: JPH0329118Y2
Application number: JP16908787U
Authority: JP
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1987-11-06
Publication date: 1991-06-21
Also published as: JPH0174085U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案はロボツト用の物品把持装置としてのハ
ンドに関し、例えば、種々の形状、重量の物品を
把持もしくは吸着するための複数の把持及び吸着
部材としてのフインガを具備するハンドに関する
ものである。

［従来の技術］従来より、ロボツトに装着されるハンド装置と
して、１種類のみの物品を把持する指物品を備え
た装置が知られている。

また、指物品により物品を確実に保持するため
に、物品を正しく把持する位置に調整する機能を
備えたハンド装置として、例えば、特開昭61−
256004号公報が知られている。

また、特公昭62−18317号公報には、ハンド本
体と、このハンド本体に一端部を取り付けられ、
アクチユエータによりハンド本体に対して相対移
動して、物品を把持するための一対の爪とを有
し、一方の爪に物品吸着用の吸着孔を設け、この
吸着孔と真空発生器とを互いに連結した構成が知
られている。

更に、１つの把持装置により、種々の形状の異
なる把持対象物を把持するために、複数本の爪体
を有し、これら爪体を油圧シリンダにより駆動す
る装置として、特公昭51−6939号公報が知られて
いる。

［考案が解決しようとする課題］しかしながら、これら従来のハンド装置におい
ては、１つの組立ラインに複数種類の物品を搬送
し、各物品を順次把持して組み立てする機能を有
した把持装置の要求に対応することが出来ないで
いた。

例えば、具体的には、カメラに用いられる絞り
ユニツトの組立工程において、上述したような把
持装置が要望されている。即ち、絞りユニツト
は、絞り支持リングと、絞り羽根及びこの絞り羽
根を回動する操作リングから構成されている。こ
こで、絞り支持リングと操作リングとは、金属製
又は比較的硬いプラスチツク材で成形・加工され
ている。従つて、絞り支持リングや操作リングの
把持は、リング側面を指部材で押圧把持すること
が可能である。

一方、絞り羽根は、一般的には金属製である
が、その肉厚寸法は非常に薄く、1/100mm程度の
厚さである。また、この絞り羽根は平坦性も厳し
く要求され、絞りばね自身と、絞り羽根の積層体
の回転において、羽根の曲がり・反り返りは、厳
しく規制されている。このため、絞り羽根を、こ
れの側面を押圧して、羽根の反り曲りを生じさせ
るようにして把持することは許されないものであ
る。

ここで、上述したような絞りユニツトの組立作
業を自動化・無人化するためには、このよううな
絞り支持リング、絞り羽根、及び操作リングを、
順次、把持装置で把持して、組立ステーシヨンで
自動組立作業を行なうことになる。しかしなが
ら、これら物品の把持態様が異なるため、１台の
把持装置で、これら物品を把持する事が困難であ
る。このため、夫々の把持態様に応じて、複数種
類の把持装置を用意しなければならず、コストの
点でも、また、設備スペースの点でも、問題とな
つている。

また、１種類の把持態様で、異なる把持態様の
物品を強引に把持しようとすると、この把持動作
により、物品が損傷する虞が有る。更に、組立ス
テーシヨンにおいて、例えば、組立ロボツトのフ
インガにおいては、物品の把持態様に応じて把持
装置を選択・交換している。この為、この組立ロ
ボツトは、ロボツトアームとハンド装置との間
に、フインガ着脱装置を備えていなければならな
い。この結果、構造の複雑性に伴ない、作業時間
においても、フインガ交換に要する時間が長くか
かり、作業性の点でも問題が指摘されている。

この考案は上述した問題点に鑑みなされたもの
で、この考案の目的は、複数の種類の形状・重量
の異なる物品を把持もしくは吸着する複数種のフ
インガ並びにフインガを駆動する駆動手段である
シリンダを放射状に配設することで、フインガの
動作点を放射状形の中心点に収束してフインガの
動作時の安定性を得ることを第一の目的とする。

更に、前述のシリンダを収納する収納体を略Ｄ
形状の横断面形状を持つ半円筒状として、この収
納体の平面部分へ下ろした垂線と支持及駆動手段
の長手軸とを傾斜を持たせることでシリンダの配
設個数を最大限にして、装置全体を小型化するこ
とを第二の目的とする。

［問題を解決するための手段］上記の目的を達成するために本考案のロボツト
用ハンドは、ロボツトアームに固定される基部材
に設けられる駆動手段と、該駆動手段により駆動
される一対の移動体と、該移動体の夫々に固着さ
れ互いに平行に開閉移動する一対の第一把持部材
と、前記移動体内に配設された複数のシリンダ
と、前記シリンダの夫々に設けられたピストンと
接続され、前記第一把持部材の前記開閉移動方向
と直交する方向に案内されて進退駆動される第二
把持部材並びに吸引部材とを具備し、前記シリン
ダは略放射状形に配設され、前記第二把持部材並
びに吸引部材は前記放射状形の略中心点近傍に収
束されるようにしている。

また、前記移動体は横断面形状が略半円の略半
円筒形で形成され、前記駆動手段の駆動軸の長手
方向軸の垂直面に対して所定角度傾斜するように
前記移動体を支持して駆動し、前記移動体に配設
される前記シリンダの個数を最大にするようにし
ている。

［作用］そこで、本考案によるロボツト用ハンドは複数
の種類の形状・重量の異なる物品を把持もしくは
吸着する複数種のフインガ並びにフインガを駆動
する駆動手段であるシリンダを放射状に配設する
ことで、フインガの動作点を放射状形の中心点に
収束させるようにしてフインガの動作時の安定性
を得るようにしている。

更に、前述のシリンダを収納する収納体を半円
の横断面形状を持つ半円筒状として、この収納体
の平面部分へ下ろした垂線と支持及駆動手段の長
手軸とを傾斜を持たせることでシリンダの配設個
数を最大限にして、装置全体を小型化することが
できるようにしている。

［実施例］以下に、本考案に関わるロボツト用ハンドの一
実施例の構成を添付図面を参照して、詳細に説明
する。

（全体構成）第１図はロボツトのハンド取付部３に、本考案
になるハンド１を取付ける状態を示した一部切欠
き外観斜視図であるが、本図に全体の構成が示さ
れている。第１図において、ロボツトアーム５の
一端に固着された空気圧分配板２８に位置決めさ
れて取り付けられる空気圧中継板２６にハンド１
が固定される。この固定のために、ハンド１のベ
ースとなる略コの字形状の基部２の上部、即ち前
述の空気圧中継板２６に対向する面には４箇所の
取付突部２ｄが基板２と一体的に設けられてお
り、この各々の取付部２ｄにスペーサ９を介して
前述の空気中継板２６にネジ止めする事でハンド
１はロボツトアーム５に固定されるようになる。

一方、空気圧分配板２８には略同心円状に配置
される８本の真空圧管３０と、10本の空気圧管３
２が一端を空気圧分配板２８の底面と同一面で開
放にして、他端を図示しない真空、空気圧源に接
続して設けられている。また、この空気分配板２
８に位置決めされて取付けられる空気圧中継板２
６には前述の真空圧管３０並びに空気圧管３２と
に対応する同位置にＬ字管２７の一端が突出して
設けられており、空気分配板２８と空気中継板２
６とが固着された状態では、Ｌ字管２７の突出部
が、空気圧３２の開放部に自動的に圧入されるよ
うになつている。従つて、Ｌ字管２７には空気漏
れ防止のためのシール材等が設けられている。こ
こで、Ｌ字管２７の代わりに中実の空気圧中継板
２６に機械穴明加工によりＬ字管を構成して両口
部に管を設けてもよい。

そして、このＬ字管２７の他端は空気圧中継板
２６の外周面に放射状に突出するように設けられ
ており、この突出した部分には各々に柔軟性のあ
る真空チユーブ２４と空気圧チユーブ３４の一端
が圧入、もしくは挿入後抜け防止されて設けられ
ている。この、真空チユーブ２４は後述するフイ
ンガ組立体１００に真空圧を供給するために、ま
た空気圧チユーブ３２は後述するシリンダC_oへ
空気圧を供給するために各々の他端が接続される
ようになつている。

これらの真空圧と空気圧の供給の制御手段とし
ては供給源と真空圧管３０、空気圧管３２の間に
設けられた不図示の電磁弁及び電磁弁を駆動／制
御する不図示の駆動／制御手段が用いられるが、
この電磁弁の駆動／制御は後述するフインガ組立
体１００の動作及びサーボモータの動作と連動し
て行なわれる。

（ハンドの説明）第２図は第１図のハンド１を示す一部切欠き外
観斜視図である。第２図において、ハンド１のベ
ースとなる略コの字形状の基部２は左側板２ｂと
前述の４個の取付突部２ｄを形成している天板２
ａと右側板２ｃとモータ板２とで一体的に構成さ
れる。

即ち、天板２ａの左端には左側板２ｂが、右端
には右側板２ｃがネジ止めされて各々天板２ａに
たいして垂設されている。また、右側板２ｃ上に
はモータ板２ｄが同じくネジ止めされて、天板２
ｃに対して垂設されている。これら左側板２ｂと
右側板２ｃは一対のガイド軸１６ａ，１６ｂを回
転不自由に軸支する一方、ネジ軸８を不図示の軸
受で回転自由に軸支しており、ネジ軸８は２本の
ガイド軸１１ａ，１１ｂの略中央部に位置するよ
うにしている。また、ガイド軸１１ａ，１１ｂと
ネジ軸８は各々平行に設けて後述するシリンダ収
納体を平行移動可能にしている。次に、ネジ軸８
が右側板２ｃ内の軸受で軸支される他端にはプー
リ６ｂが固着されている。

不図示の制御／駆動手段により制御及び駆され
るサーボモータ４は前述のモータ板２ｄに固着さ
れており、このサーボモータ４の出力軸４ａには
モータプーリ６ａが固着され、歯付ベルト１０が
前述のプーリ６ｂとの間に一定張力を与えて噛合
されている。

左シリンダ収納体１２及び右シリンダ収納体１
４は一対のガイド軸１１ａ，１１ｂにより平行移
動可能に軸受６０により軸支されている。

一方、前述のネジ軸８は略中央部を中心にして
右ネジ部８ａと左ネジ部８ｂとを有しており、こ
れらに各々螺合する雌ネジ部６１を備える左シリ
ンダ収納体１２と右シリンダ収納体１４とをネジ
軸８に螺合させており、ネジ軸８の回転時には右
ネジ部８ａと左ネジ部８ｂの終点部を中心として
左シリンダ収納体１２と右シリンダ収納体１４と
を相互に接近もしくは離間させる様にしている。

この左シリンダ収納体１２と右シリンダ収納体
１４の下方外縁部には前述のガイド軸１１ａに対
して遊挿されて固着される左アングル１６と右ア
ングル１８とが設けられている。これら、左アン
グル１６と右アングル１８は後述する把持動作時
に耐えるだけの十分な剛性を有しており、左シリ
ンダ収納体１２の平面部１２ａと右シリンダ収納
部１４の平面部１４ａとが当接する状態では、左
アングル１６のフラツト面１６ａと右アングル１
８のフラツト面１８ａも略同様に当接する位置関
係としてある。

また、左アングル１６と右アングル１８には後
述するシリンダピストンP_oを案内するガイド穴
６３が機械加工もしくは案内部材を圧入して設け
られており、図中に示したフインガF₂ととF₄と
F₅とを上下方向に摺動可能に支持している。

これらフインガF_oは(イ)小型部品の把持、(ロ)小
型部品の吸引、(ハ)中型部品の吸引の三種類の機能
が備えられており、これらの機能の目的のために
(イ)用としてピン４２が、(ロ)用として中空管が、(ハ)
用として吸引パツド４１が夫々のフインガF_oに
備えられている。

（フインガ部の説明）前述のフインガF_oを上下方向に摺動動作させ
る構成部分を、特にフインガ部として説明する。
第３図は第２図のＸ−X′継面を示した継面図で
ある。

第３図において、右シリンダ収納体１４には略
同心円状に５個のシリンダC_oの内、シリンダC₂
が機械加工もしくはシリンダ完成体を固着して設
けられている。このシリンダC_oの上端部には小
径部が連通して設けられており、この小径部に連
通する横穴には前述の空気圧を供給するための空
気圧チユーブ３４が横穴の端部に固着された口金
に圧入もしくは挿入後にクランプされることで設
けられている。ここで、シリンダ完成体を使用の
場合にはＬ字管を同様に設けて、これに空気圧チ
ユーブ３４を接続して構成するようにしてもよ
い。

このシリンダC_oの下端部はシリンダの直径と
同径で開口となつており、この開口部からピスト
ン４３が挿入されるようにしている。このピスト
ン４３には、ピストン４３の外周部に沿う様に凹
部が加工されており、この凹部には空気漏れ防止
のシール材４４がシリンダC_oの内面に着接する
状態で設けられている。ピストン４３の底面の中
心部に固着されるピストンロツド４０とシリンダ
C_oの間には戻しスプリング４５が設けられるが、
この圧縮コイルスプリング４５の上端はピストン
４３の底面に接し、下端は右シリンダ収納体１４
に固着される底板４６により規制されるようにし
て、戻しスプリング４５の自然状状態ではピスト
ン４３の上端をシリンダC_oの上端部へ当接させ
るだけの圧縮力を有するようにしており、空気圧
が供給されない場合にピストン４３を図の実線の
位置まで付勢するようにしている。

空気圧チユーブ３４を介して空気圧がこのシリ
ンダC_o内に供給されると、ピストン４３は図中
破線で示される位置に移動することになる。

一方、前述のピストン４３とピストンロツド４
０と戻しスプリング４５とをシリンダC_o内にセ
ツトして、底板４６を固着した後で、ピストンロ
ツド４０の下端に連結板A_oがネジ止め等により
固着される。

この連結板A_oの一端にはフインガF_oが固着さ
れており、このフインガF_oは前述したように右
アングル１８内のガイド穴６３に摺動自在に案内
されている。第３図ではフインガF₂には吸引パ
ツド４１がセツトされている例を示しており、フ
インガF₂は中空管で構成されており、一端は前
述の真空チユーブ２４に接続されて、真空圧を吸
引パツド４１に供給する構成としている。

従つて、このフインガF_oを上下移動させるた
めの組立体はシリンダC_oと底面４６で構成され
る筒体部と右アングル１８内のガイド穴６３との
２箇所で摺動案内されることになるが、特にガイ
ド穴６３での摺動の精度が本機能では重要であ
り、この部分のみの案内でも構わない。

第４図はこのようにして構成されるフインガ部
を備える左／右シリンダ収納体１２，１４を前述
のハンド部に組付けた状態の第２図の下面図を示
したものである。

第４図は説明のためにネジ軸８を回転させて矢
印Ｙ，Y′方向に左シリンダ収納体１２と右シリ
ンダ収納体１４を離間させて、相方の平面部１２
ａと１４ａとを離した状態を示したものである。
第４図より明らかなように、半円筒形の形状を有
したこれらシリンダ収納体は各々のシリンダ収納
体１２，１４を支持するネジ軸８の垂線から平面
部１２ａと１４ａとを150゜傾けて構成することに
より、30゜の間隔でシリンダC_oを設ける場合には
シリンダC_oの数をネジ軸８を挟んで３個と２個
に無駄なく同心円弧上に設けることができるよう
になる。

このようにして、構成される各々のシリンダ
C_oには前述したフインガF_oが各々一体的に設け
られる。

これらフインガF_oは前述した機能(イ)、(ロ)、(ハ)
を各々備えるが、第４図ではF₁とF₅が(ロ)、F₄が
(イ)、F₂とF₃が(ハ)の機能を分担している様子を示
した。第４図に示す様に、これらのフインガF_o
に固着される連結枝A_oが互いに干渉しない位置
関係になる様にフインガF_oは各々右アングル１
８に設けられたガイド穴６３に摺動自在に案内さ
れる。

第４図では右シリンダ収納体１４についてのみ
説明したが、左シリンダ収納体１２も異なるネジ
方向の雌ネジ６１がもうけられることを除いては
同様に構成される。

従つて、このように構成されるのでフインガ
F_oは全てが対称の位置に配置されるので後述す
る動作時には基本的には左右のフインガF_oが一
対で用られることになる。

（動作説明）以上のように構成されるハンド及びフインガで
は基本的動作は以下の様に行なわれる。即ち、前
述の(イ)の機能状態を示す第５図ｂにおいて、ロボ
ツトアーム５はハンドを非把持部材５１の穴の略
中心の所定位置まで移動させる。次に左シリンダ
収納体１２と右シリンダ収納体１４を前述の穴の
略中心部に一対のF₄のピン４２が位置するよう
にサーボモータ４の作用で移動させる。この時点
で空気圧が各々のシリンダC₄に供給され、フイ
ンガF₄が下降されてピン４２が穴の中心部に入
り込む。この状態を保つてサーボモータ４が更に
作用して、第５図ｂに示す様に両穴の内面を把持
する様になる。

この時点でロボツトアーム５が次の工程へ移動
するよう作用して、非把持部材５１を移行する。
この場合の非把持部材５１には電気回路基板や
CCDセンサ基板のように平板状であることが望
ましい。

次に、(ロ)の状態は(ハ)の機能と略同様に行なわれ
るので、(ハ)の機能の説明で(ロ)を代用すると、第５
図ｃに示されるように、非吸引部材５２はカメラ
の絞りマスクの様に把持の困難な形状及び材質の
部材を示している。ここで、フインガF₂が非吸
引部材５２の所定位置まで移動されて、フインガ
F₂が所定位置まで下降する動作までは前述の(イ)
の動作と同様に行なわれる。この様に動作して吸
引パツド４１が非吸引部材５２の面上に当接する
位置になると、前述の真空チユーブ２４を介して
真空圧が吸引パツドに供給される結果、非吸引部
材５２は吸引される状態になる。この時点でロボ
ツトアーム５が次の工程へ移動するよう作用し
て、非吸引部材５２を移行する。

最後に、第５図ａに示す様に、非把持物体５０
が容積的に比較的大きく重量のある物体である場
合に、アングル１６，１８のフラツト面１６ａ，
１８ａで把持する様子を示したものである。

この状態を保ち、ロボツトアーム５が次の工程
へ移動するよう作用して、非把持物体５０を移行
する。

第６図は前述した実施例の構成要素のロボツト
アーム５、ハンド１、シリンダC_o、フインガF_o
及び吸引パツド４１の動作を制御／駆動する一例
としてのブロツク図を示したものである。

第６図において、制御回路２００には基本動作
プログラムを記憶させたROMとロボツトのテイ
ーチングの際に位置データ量等を書き込むRAM
と全体の制御を行なうCPUとが内蔵されている。
この制御回路２００は以下の駆動回路を集中制御
する。即ち、ロボツトアーム５の駆動を行なうロ
ボツト駆動回路２０２と、ハンド１に備えられた
サーボモータ４の駆動を行なうサーボモータ駆動
回路２０３と、フインガF_oの動作を行なうシリ
ンダC_oに空気圧源２０７から送られる空気圧を
供給及び遮断する電磁弁２０５の駆動を行なう電
磁弁駆動回路２０４と、吸引パツド４１に真空圧
源２０６から送られる真空圧を供給及び遮断する
電磁弁２０５の駆動を行なう電磁弁駆動回路２０
４である。

ここで、前述の(ハ)の機能、即ち中型部品の吸引
動作機能では第６図のブロツク図で示した構成要
素が全て使われるので、この動作をフローチヤー
ト図の第７図に示して代表して説明する。

以下、第５図ｃと第７図を参照して説明する。
まず、中型部品の吸収及び移行動作が開始される
と、ステツプＳ１でロボツトアーム５を非吸引部
品の所定位置まで移動させる。次に、ステツプＳ
２で非吸引部品上の吸引パツド４１に吸引される
位置まで左シリンダ収納体１２と右シリンダ収納
体１４とがサーボモータ４が作用することで離間
させられると、ステツプＳ３に移り、このステツ
プＳ３で空気圧源２０７に接続している電磁弁が
開かれ、シリンダC₂に空気圧が供給される。

この結果、フインガF₂は非吸引部品上の吸引
位置へ下降させられる。ステツプＳ４では吸引パ
ツド４１に真空圧が前述の電磁弁が開くことで吸
引パツド４１が非吸引部品を吸着する動作が行な
われ、ステツプＳ５ではステツプＳ３で行なつた
シリンダC₂への空気圧を開放する動作が、例え
ば不図示の空気圧開放弁の開放により行なわれ、
戻りスプリング４５の作用でピストン４３が上方
へ移動させられる結果、ピストン４３と一体的に
構成されるフインガF₂が上昇させられる。

次にステツプＳ６でロボツトアーム５は次工程
の所定位置まで移行させられ、ステツプＳ７で再
度シリンダC₂に空気圧が供給されフインガF₂が
下降され、最後にステツプＳ８で吸引パツド４１
の真空圧が遮断され、ここで初めて非吸引部品を
離す動行が行なわれ、中型部品の吸引及び移行動
作を終了する。

以上説明したように、本考案になる一実施例で
は、少なくとも前述の(イ)、(ロ)、(ハ)及び大型重量物
の把持の４機能を１台のハンドで行なうことがで
きるようになるので、従来行なわれている非把持
もしくは非吸引部材が異なる毎に、専用のハンド
をロボツトアームから交換する必要がなくなる。
これにより、装置自体の大幅なコストダウンが可
能となるばかりか、従来交換に要していた段取り
時間の短縮が出来るようになつた。また、本考案
のハンドは空気圧、真空圧の供給系の配管作業は
位置作業のみで簡単に行なえるので、取付に要す
る時間は配管作業が含まれず、かなりの短時間で
ロボツトアームに取付けることができる。このこ
とは、点検、修理等を考慮すると重要なことであ
る。

［考案の効果］以上説明したように、この考案のロボツト用ハ
ンドは、複数の種類の形状・重量の異なる物品を
把持もしくは吸着する複数種の把持部材としての
フインガ並びにこのフインガを駆動する駆動手段
であるシリンダを放射状に配設することで、フイ
ンガの動作点を放射状形の中心点に収束して、フ
インガの動作時の安定性を得ることができるよう
になる。

更に、前述のシリンダを収納する収納体を横断
面形状が半円を持つ半円筒として、この収納体の
平面部分へ下ろした垂線と支持及駆動手段の長手
軸とを傾斜を持たせることでシリンダの配設個数
を最大限にして、装置全体を小型化することがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボツトアームと本考案のハンドを取
付ける状態を示した一部切欠き外観斜視図、第２
図は第１図のハンドを示す一部切欠き外観斜視
図、第３図は第２図のＸ−X′継面図、第４図は
第２図のハンド部の下面図、第５図ａ，ｂ，ｃは
第２図のハンドの使用例を示す外観斜視図、第６
図は実施例の構成要素を示したブロツク図、第７
図は第６図のブロツク図によるフローチヤート図
である。図中、１……ハンド、２……基部、３……ハン
ド取付部、４……サーボモータ、５……ロボツト
アーム、６ａ……モータプーリ、６ｂ……プー
リ、８……ネジ軸、１０……ベルト、１１ａ，１
１ｂ……ガイド軸、１２……左シリンダ収納体、
１４……右シリンダ収納体、１６……左アング
ル、１８……右アングル、C_o……シリンダ、A_o
……連結板、F_oフインガ、４３……ピストン、
４０……ピストンロツド、４５……戻しスプリン
グである。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) ロボツトアームに固定される基部材に設けら
れる駆動手段と、該駆動手段により駆動される一対の移動体
と、該移動体の夫々に固着され互いに平行に開閉
移動する一対の第１把持部材と、前記移動体内に配設された複数のシリンダ
と、前記シリンダの夫々に設けられたピストンと
接続され、前記第１把持部材の前記開閉移動方
向と直交する方向に案内されて進退駆動される
第２把持部材並びに吸引部材とを具備し、前記シリンダは略放射状形に配設され、前記第２把持部材並びに吸引部材は前記放射
状形の略中心点近傍に収束される事を特徴とす
るロボツト用ハンド。 (2) 前記移動体は横断面形状が略半円の略半円筒
形状で形成され、前記駆動手段の駆動軸の長手方向軸の垂直面
に対して所定角度傾斜するように前記移動体を
支持して駆動し、前記移動体に配設される前記シリンダの個数
を最大にする事を特徴とする実用新案登録請求
の範囲第１項に記載のロボツト用ハンド。