JPH04169384A - 工業用ロボット - Google Patents

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 本発明は工業用ロボットに係り、特にワークのドアを自
動的に開くよう構成した工業用ロボットに関する。

従来の技術 例えば自動車用ボデーを塗装する塗装ラインにおいては
、ボデーにドアが開閉自在に取付けられたまま搬送され
、ボデー及びドアの塗装作業が行われる。自動車の組立
ラインでは塗装工程の後ドアを閉位置に係止するロック
機構及びドアの窓ガラスがドアの内部に組付けられるよ
うになっているので、塗装前はこれらの部品がまだ組付
けられていない。

そして、塗装ラインではボデー内部及びドア内側を塗装
する前にロックされていないドアを開くための工業ロボ
ットが設けられている。この種の工業用ロボットとして
は、アーム先端に設けられたバキュームカップをドアの
外側に押し付けてバキュームカップ内のエアを吸引しな
がらドアを開ける型式のロボットと、ドアのガラス収納
溝をセンサで検知してハンドに設けられたエアシリンダ
のロッドをガラス収納溝に嵌入させ、ドアを開方向に回
動させる型式のロボットとがある。

発明が解決しようとする課題 従来の工業用ロボットでは、ロックされていないドアを
開けるようになっていたため、ボデーを搬送する搬送ラ
インにおいては、塗装工程に入る手前で搬送中の振動等
によりドアが勝手に開いてしまうことがある。その場合
、開いたドアが周辺機器等に当接して損傷してしまった
り、あるいは周辺機器の方が損傷してしまうおそれがあ
った。

そのため、ボデーか搬送ラインで搬送されているとき、
ドアが開かないようにドアを仮止めするためのドアロッ
ク治具をドアに取付けることが考えられている。しかし
、このドアロック治具は作業員が手動でロック解除する
構成であるので、その操作が面倒であり、ロック解除の
ために作業員を配置しなければならない。

又、上記ドアロック治具のロック解除操作をロボットに
より行うことも考えられるが、ロボットがドアロック治
具のロック解除レバーを操作しながらドアを開方向に回
動させるように動作させようとすると、ロック解除を確
認することが離しく、さらにロボットハンドがドアロッ
ク解除レバーをロック解除位置に回動させながらドアを
開方向に回動させる場合、手首部に無理な力が作用しや
すく、より大きな駆動力を要することになる。従って、
ロボットを使用してドアのロックを解除し、そしてドア
を自動的に開けることが難しく、しかも手首部の動作が
復雑となりティーチング操作が面倒であった。

そこで、本発明は上記課題を解決した工業用ロボットを
提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、 ワークのドアをロックするドアロック治具の被操作部を
ロック解除位置に変位させるドアロック解除手段と、 前記ドアロック解除手段によりロック解除された後、前
記ドアロック治具をドア開方向に変位させるドア開放手
段と、 を備えてなるハンドを、アーム先端に設けてなる。

又、前記ドア開放手段は、空気シリンダにより前記ドア
ロック治具をドア開方向に変位させるように構成されて
いる。

作用 ロボットのアーム先端にドアロック解除手段とドア開放
手段とを有するハンドが設けられているので、ドアロッ
ク解除手段がドアロック治具のドアロックを解除してか
らドア開放手段によりドアを開ける。これによりドアロ
ックを解除する前にドアを開ける動作が行われず、ハン
ドによりドアを損傷することなく安全に開くことができ
る。

実施例 ８１図は及び第２図に本発明になる工業用ロボットの一
実施例を示す。両図中、自動車のボデー１が塗装ライン
に搬送される途中にボデー１に取付けられたドア２が勝
手に開いたりしないようにするため、ドア２の窓２ａの
内側にはドアロック治具３が取付けられている。尚、窓
２ａの窓ガラス及びドア２に内蔵されるロック機構（図
示せず）は塗装工程後に組み付けられるため、塗装前は
ドアロック治具３を窓２ａから簡単に取り付けることが
できる。

そのため、塗装ラインに搬送されるボデー１のドア２は
ドアロック治具３により閉位置にロックされている。

第１図に示すように塗装ラインの入口にはドア２を開く
よう動作する工業用ロボット４が設置されている。この
工業用ロボット４は多関節型のロボットで、アーム５先
端の手首部５ａにはドアロック治具３のロック解除とロ
ック解除されたドア２の開方向への回動操作とを行うハ
ンド６か装着されている。このハンド６には後述するよ
うにドアロック解除手段としての第１のシリンダ機構６
Ａ（第５図参照）と、ドア２を開方向に押圧するドア開
放手段としての第２のシリンダ機構６Ｂとが設けられて
いる。

７は電磁弁ユニットで、空気源８と第１．第２のシリン
ダ機構６Ａ、６Ｂとを接続する空気配管９の途中に設け
られ、後述するように第１．第２のシリンダ機構６Ａ、
６Ｂに圧縮空気を供給する。

１０は制御盤で、ボデー１が塗装ラインの入口に搬送さ
れたことが検出されると工業用ロボット４がドア開動作
を行うプログラムが入力されている。

又、この制御盤ｌＯには工業用ロボット４のドア開動作
に連動してハンド６の第１．第２のシリンダ機構６Δ、
６Ｂに空気を供給するよう電磁弁ユニット７へ開弁信号
を出力する制御プログラムも入力されている。

ここで、ドアロック治具３の構成について説明する。第
２図乃至第４図に示す如く、ドアロック治具３はドア２
の内側に取り付けられドア２を内側よりロックする。即
ち、ドアロック治具３はドア２の内側に当接するベース
１１と、ベース１１の上端より逆Ｕ字状に突出するロッ
ク１２と、ベース１１の平面部１１ａに摺動自在に設け
られた係止ロッド１３とよりなる。フック１２は第３図
に示すようにドア２のガラス取付溝２ｂに引っ掛けられ
る。又、フック１２の上面には位置検出用のロッド１４
が突出している。このロッド１４は後述するようにドア
２を開くときノ１ンド６に掛止される。

係止ロッド１３はベース１１の平面部１１ａに固着され
たコ字状のガイド部１５内に摺動自在に挿入され、係止
ロッＦ１３の上面には被操作部としての操作レバー１６
が起立している。この操作レバー１６はガイド部１５の
上面に穿設された長孔１５ａを貫通して上方に延在して
いる。

従って、操作レバー１６がＢ方向（第４図中）に押圧さ
れると係止ロッド１３がガイド部１５より突出しボデー
１のセンタピラー１ａ内側に対向する位置に変位する。

これにより、搬送途中の振動等によりドア２が入方向に
回動しようとしても係止ロッド１３がセンタピラー１ａ
に当接しドア２を閉位置にロックする。よって、ドア２
がボデーｌの搬送中勝手に開いて周辺機器に衝突するこ
とが防止される。

尚、ドアロック治具３によりドア２のロックを解除する
際は操作レバー１６をＣ方向にスライドさせるだけで良
い。

次に、工業用ロボット４のアーム５先端に取り付けられ
たハンド６の構成につき説明する。第５図乃至第７図に
示す如く、ハンド６は大略ドアロック治具３によるドア
ロックを解除する第１のシリンダ機構６Ａと、ドア２を
開方向（Ａ方向）に回動させる第２のシリンダ機構６Ｂ
と、ドアロック治具３のロッド１４を光学的に検出する
光反射型のセンサ１７とよりなる。

１８はベースで、その中央部に手首部５ａの軸５ｂが嵌
合固定された連結部材１９の軸１９ａを軸支する軸受１
８ａが圧入されている。軸１９ａの先端には抜は防止用
のナツト２０が螺着されている。従って、ベース１８は
連接郡部材１９を介して手首部５ａに支持され、軸１９
ａを中心に水平方向（Ｄ方向）回動可能に設けられてい
る。そのため、ハンド６が誤ってドア２あるいは周辺機
器等に当接しても、ベース１８がＤ方向に回動してハン
ド６あるいは当接した部材が損傷することを防止しつる
。

２１は連結部材１９の抑圧機構で、連結部材Ｉ９の側面
に横方向より当接する押圧子２１ａと、押圧子２１ａを
連結部材■９に押圧するコイルバネ２１ｂと、押圧子２
１ａを摺動自在に支持する支柱２１ｃと、よりなる。支
柱２１ｃはベースＩ８に固定されている。又、連結部材
１９の逆側には上記抑圧機構２１と同様な構成とされた
抑圧機構２２が設けられている。従って、連結部材１９
はベース１８に設けられ一対の抑圧機構２１゜２２によ
り両方向から押圧されており、ベース１８はＤ方向に回
動したとき両抑圧機構２１゜２２の押圧力がバランスす
る原点位置（第５図に示す）に復帰する。

又ベース１８の底部には前記センサ１７が取付けられて
おり、センサ１７はハンド６の正面にドアロック治具３
のロッドＩ４が位置したことを検出するよう取付角度が
調整されている。又このセンサ１７は上記光反射型セン
サに限らず、例えばロッド１４を検出するための接触レ
バーを有するリミットスイッチを用いるようにしても良
い。

２８は第１の空気シリンダで、ブラケット２６の上面に
コ字状の取付具２９を介して取付けられている。空気シ
リンダ２８はＸ、、Ｘ、方向に対して角度α傾斜する向
きに取付けられ、電磁弁ユニット７からのエア供給によ
りＹ＋、￥を方向に摺動するピストンロッド２８ａを有
する。ピストンロッド２８ａは先端部にコ字状の連接具
３０が固定されている。

３Ｉはロック解除用のアームで、基端部かブラケット２
６より起立した軸２６ａにより回動自在に支持され、先
端にはドアロック治具３の操作レバー■６を押圧する幅
広の押圧部３］ａを有する。

このアーム３１の中間位置にはピストンロッド２８ａの
連結具３０がビン３０ａを介して連接されている。その
ため、ピストンロッド２８ａがＹ、方向に駆動されると
、アーム３１は第５図中−点鎖線で示す動作前の位置か
ら実線で示すロック解除位置へＥ方向へ回動し、ドアロ
ック治具３の操作レバー１６をＣ方向に押圧する。

３２はロック解除確認用のマイクロスイッチで、空気シ
リンダ２８の側面に固定されている。ピストンロッド２
８ａの先端には検出レバー３３が設けられており、ピス
トンロッド２８ａがＹ１方向に変位しアーム３０がロッ
ク解除位置へ回動したとき、検出レバー３３の当接部３
３ａがマイクロスイッチ３２の接片３２ａに当接し、マ
イクロスイッチ３２を閉成させる。すなわち、マイクロ
スイッチ３２の検出信号が出力されることによりドアロ
ック治具３のロック解除が確認される。従って、上記第
１のシリンダ機構６Ａは空気シリンダ２８、アーム３１
．マイクロスイッチ３２．検出レバー３３により構成さ
れている。

３４は第２の空気シリンダて、ベース１８の側面に固定
されている。この空気シリンダ３４は電磁弁ユニット７
からのエア供給によりＸ、、Ｘ。

方向に摺動するピストンロッド３４ａを有する。

ピストンロッド３４の先端にはブラケット２６に固定さ
れたロッド２６ｂに摺動自在に嵌合するキャップ３５を
有する。このキャップ３５とブラケット２６との間には
キャップ３５をＸ、方向に押圧するコイルバネ３６が巻
装されている。従って、ブラケット２６はピストンロッ
ド３４ａの摺動によりＸ、、Ｘ、方向に駆動されるよう
設けられている。

又、ドアロック治具３の取付位置がずれていてブラケッ
ト２６にロッド１４が当接した場合、ピストンロッド３
４ａの駆動力はキャップ３５がロッド２６ｂを摺動動作
しバネ３６により吸収される。

ブラケット２６の前面にはドアロック治具３のロッド１
４を掛止してドア２を開方向に回動させるための掛止機
構３７が設けられている。この掛止機構３７はブラケッ
ト２６より先端側（Ｘ、方向）に突出する支持部３８．
３９の端部に掛止爪４０．４１が回動自在に支承されて
いる。一対の掛止爪４０．４１は互いに１８０度の向き
となるようにコイルバネ４２．４３の引張力により附勢
され、支持部３８．３９より突出するビン３８ａ。

３９ａに当接して第５図に示す位置に係止される。

一方の掛止爪４０はバネ４２により反時計方向に附勢さ
れ、他方の掛止爪４１はバネ４３により時計方向に附勢
されている。

従って、一対の掛止爪４０，４１はドアロック治具３の
ロッド１４がＸ＊方向に当接するとき、夫々バネ４２．
４３のばね力に抗して押圧方向に回動するが、ロッド１
４がＸ１方向に当接するときストッパとしてのビン３８
ａ、３９ａにより回動を阻止される。

４４は検出レバーで、ブラケット２６に固定されブラケ
ット２６と一体的にＸｌ、Ｘ＊方向に移動する。４５は
ロッド掛止位置検出用のマイクロスイッチで、４６はド
ア開位置検出用のマイクロスイッチである。検出レバー
４４の先端に設けられた当接部４４ａはブラケット２６
がＸ１方向に移動して掛止機構３７がロッド１４を掛止
したときマイクロスイッチ４５の接片４５ａに当接し、
ロッド１４をＸ、方向に変位させたときマイクロスイッ
チ４６の接片４６ａに当接する。即ち、マイクロスイッ
チ４５．４６からの検出信号によりロッド１４の掛止動
作、ドア２の開動作を確認できる。

尚、第２のシリンダ機構６Ｂは第２の空気シリンダ３４
、ブラケット２６、掛止機構３７、検出レバー４４、マ
イクロスイッチ４５．４６により構成されている。

本実施例ではドアロック治具３のロック解除、ドア開動
作を空気シリンダ２８．３４の駆動力により行う構成で
あるので、工場内の空気配管を利用して容易にエア供給
が行え且つエア圧力を調整することにより各部材に過大
な力を作用させずにロック解除、ドア開動作に必要な駆
動力を得ることができる。又、工業用ロボット４は、塗
装ラインで使用されるため、防爆上空気シリンダ２８゜
３４は有利であり、又各マイクロスイッチ３２゜４５．
４６は本質安全防爆構造となっている。

上記構成になるハンド６を有する工業用ロボット４及び
ハンド６の動作につき説明する。

第１図に示すようにボデー１が塗装ラインに搬送される
際ドア２には前述したようにドアロック治具３が取付け
られている。そのため、ボデーｌはドア２が閉位置にロ
ックされた状態で塗装ラインに搬送される。

そして、ボデー１が塗装ラインの入口に到着すると、工
業用ロボット４は制御盤ｌＯにより制御されて、アーム
５先端に装着されたハンド６をドア２のドアロック治具
３に近接させる。

ハンド６に設けられたセンサ１７がドアロック治具３の
ロッド１４を検出すると、アーム５及び手首部５ａはハ
ンド６がドアロック治具３より一定の距離を保ちなから
ボデー１の搬送方向ヘボデーｌと同一速度で移動するよ
うに動作する。そのとき、ハンド６の先端に設けらた掛
止機構３７は第１図中１点鎖線で示す位置にあり、一対
の掛止爪４０．４１の先端がドアロック治具３のロッド
１４に対向する。

次に、第２の空気シリンダ３４に電磁弁ユニット７から
圧縮空気が供給され、ピストンロッド３４ａはＸ、方向
に駆動される。これにより掛止機構３７及び第１のシリ
ンダ機構６Ａを有するブラケット２６が一対のガイドシ
ャフト２３．２４に支持されなからＸ１方向に移動する
。そのため、ドアロック治具３のロッド１４は掛止機構
３７の掛止爪４０，４１の先端間に当接し、掛止爪４０
゜４１はバネ４２．４３のバネ力に抗してロッド１４の
抑圧方向に回動する。よって、ロッド１４は第５図及び
第６図に示すように掛止爪４０゜４Ｉ及び支持部３８．
３９、ブラケット２６により囲まれた空間４７間に相対
的に進入する。

このように、ロッド１４が掛止機構３７により掛止され
ると、ブラケット２６に固定された検出レバー４４の当
接部４４ａがマイクロスイッチ４５の接片４５ａを閉成
方向に押圧する。マイクロスイッチ４５の検出信号によ
りロッド１４の掛止が確認されると、電磁弁ユニット７
は第１の空気シリンダ２８に圧縮空気を供給し、ピスト
ンロッド２８ａをＹ１方向に駆動する。

ピストンロッド２８ａはアーム３１に連結されているの
で、ピストンロッド２８ａがＹ、方向に駆動されるとと
もに、アーム３１は第５図中１点鎖線で示す位置から実
線で示すロック解除位置へＥ方向に回動し、ドアロック
治具３の操作レバー１６をＣ方向に押圧する。従って、
ドアロック治具３の係止ロッド１３が操作レバー１６と
ともにロック解除位置に摺動し、ボデー１のセンタピラ
ー１ａより離間する。これで、ドアロック治具３による
ドアロックが解除される。

このとき、ピストンロッド２８ａに設けられた検出レバ
ー３３の当接部３３ａがマイクロスイッチ３２の接片３
２ａを閉成方向に押圧する。制御盤１０はこのマイクロ
スイッチ３２からの検出信号によりロック解除を確認す
ることができる。

マイクロスイッチ３２から検出信号が出力されると、第
２のエアシリンダ３４への空気供給が切替えられピスト
ンロッド３４ａはＸ２方向に駆動される。そのため、掛
止機構３７はブラケット２６とともに同方向に移動する
。

掛止機構３７の掛止爪４０．４１は支持部材３８．３９
のビン３８ａ、３９ａに当接し逆方向の回動が阻止され
ているので、掛止機構３７がＸ、方向に変位すると、ド
アロック治具３のロッド１４に当接し、これをＸ、方向
に押圧する。ドアロック治具３によるドア２のロックは
解除されているので、掛止機＄１１３７が第５図中１点
鎖線で示す位置に至ると、ドア２はロッド１４のＸ、方
向の変位により開かれる。

同時にブラケット２６に設けられた検出レバー４４の当
接部４４ａがマイクロスイッチ４６の接片４６ａを閉成
方向に押圧する。制御盤１０はこのマイクロスイッチ４
６から出力された信号によりドア２が開いたことを確認
し、その後工業用ロボット４のアーム５及び手首部５ａ
を動作させ、ドア２を全開位置まで回動させる。

このように、ハンド６に設けられた第１．第２のシリン
ダ機構６Ａ、６Ｂによりドアロック治具３によりドア２
のロックが解除され、且つドア２が開かれるため、工業
用ロボット４はハンド６をドア２に近接させ且つボデー
１の搬送に追従させるだけであり、アーム５及び手首部
５ａ等の動作が単純化され、ティーチング操作が容易と
なっている。

又、ドアロック治具３は第３図、第４図に示す構成に限
らず、第８図に示すような構成としても良い。第８図中
、ベース１１にはＬ字状の係止ロッド４８が回動自在に
支承されている。係止ロッド４８はベース１１より側方
に突出する当接部４８ａと、上方に延在する操作レバー
４８ｂとを有する。又、係止ロッド４８は軸１１ｂによ
り支承され、コイルバネ４９のバネ力により反時計方向
に附勢されている。５０は係止ロッド４８をロック位置
（第８図中実線で示す）に係止するストッパピンで、５
１は係止ロッド４８をロック解′除位置（７第８図中１
点鎖線で示す）に係止するストッパピンである。

係止ロッド４８は当接部４８ａをボデー■のセンタピラ
ー１ａに当接させてドア２をロックする。

この場合、バネ４９が軸１１ｂの左側に位置しているの
で、係止ロッド４８はストッパピン５０に押圧されてド
アロック位置に保持される。しかし、操作レバー４８ｂ
が上記ハンド６によりＣ方向に押圧されると、係止ロッ
ド４８は時計方向に回動する。この場合、バネ４９が軸
１１ｂの右側に位置しているので、係止ロッド４８はス
トッパピン５１に押圧されてロック解除位置に保持さる
。即ち、ロック解除動作後に係止ロッド４８がドアロッ
ク位置に復帰することが防止され、これによるハンド６
あるいはドア２等の損傷が防止される。

発明の効果 上述の如く、本発明になる工業用ロボットは、ドアロッ
ク解除手段とドア開放手段とを備えてなるハンドがアー
ム先端に設けられているので、ドアロック治具によるド
アロツタを自動的に解除してドアを開けることができ、
従来ドアを開けるため必要されていた作業員を配置せず
に済み省力化を図ることができる。又、ドアロック解除
とドア開動作を別々の手段で行うことができるので、ロ
ック解除前にドアを開けようとしてドアあるいは手首部
等が損傷することを防止でき、安全にドアを開けること
ができる。しかも、ハンドがドアロック解除とドアの開
放動作を行うことができるので、ロボットのアーム等の
動作を単純化することができ、ティーチング操作を簡略
化することができる。又、ドア開放手段に空気シリンダ
を用いることにより、ドアを開く際の駆動力を調整しや
すく、臆装ライン等における防爆上有利である等の特長
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる工業用ロボットの一実施例を説明
するための平面図、第２図はドアロック治具が取付けら
れた状態を示す正面図、第３図及び第４図はドアロック
治具を説明するための側面図、斜視図、第５図乃至第７
図はハンドの平面図。 右側面図、左側面図、第８図はドアロック治具の変形例
の斜視図である。 ■・・・ボデー、２・・・ドア、３・・・ドアロック治
具、４・・・工業用ロボット、５・・・アーム、５ａ・
・・手首部、６・・・ハンド、６Ａ・・・第１のシリン
ダ機構、６Ｂ・・・第２のシリンダ機構、７・・・電磁
弁ユニット、８・・・空気源、１０・・・制御盤、１２
・・・フック、１３・・・係止ロッド、１４・・・ロッ
ド、１５・・・ガイド部、１６・・・操作レバー、１７
・・・センサ、２１．２２・・・押圧機構、２３．２４
・・・ガイドシャフト、２６・・・ブラケット、２８・
・・第１の空気シリンダ、３！・・・アーム、３２・・
・マイクロスイッチ、３３川検出レバー、３４・・・第
２の空気シリンダ、３７・・・掛止機構、４０．４１・
・・掛止爪、４４・・・検出レバー、４５゜４６・・・
マイクロスイッチ。 特許出願人　ト　キ　コ　株式会社 １　第１図 第２図 （−Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークのドアをロックするドアロック治具の被操
   作部をロック解除位置に変位させるドアロック解除手段
   と、 前記ドアロック解除手段によりロック解除された後、前
   記ドアロック治具をドア開方向に変位させるドア開放手
   段と、 を備えてなるハンドを、アーム先端に設けてなることを
   特徴とする工業用ロボット。
2. （２）前記ドア開放手段は、空気シリンダにより前記ド
   アロック治具をドア開方向に変位させることを特徴とす
   る請求項（１）記載の工業用ロボット。