JPH0569363A

JPH0569363A - 親子ハンド

Info

Publication number: JPH0569363A
Application number: JP3267047A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakamura; 紘中村; Tetsuji Sugiura; 哲二杉浦; Sadao Ishihara; 貞男石原; Takeshi Niwa; 健史丹羽
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Koki KK
Priority date: 1991-09-17
Filing date: 1991-09-17
Publication date: 1993-03-23
Anticipated expiration: 2016-02-13
Also published as: JP3135147B2

Abstract

(57)【要約】【目的】１つのハンドでは扱えない多種のワークを把
持するハンドにおいて、ハンド交換処理を単純化し交換
時間を短縮化する。【構成】親ハンドを、ワークと子ハンドの両者を把持
可能とする。子ハンドには開拡方向への付勢手段を配し
ておく。子ハンドの非使用時にはその付勢力で子ハンド
置台に固定しておく。子ハンド使用時には親ハンドで子
ハンドを把持する。【作用】従前のように、ワーク用ハンドを一旦取外
し、別のワーク用ハンドを取付けるという２度の処理が
いらない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工業用ロボットのため
のハンドに関し、特に２種類以上のワークを把持可能と
するために２種類以上の開閉爪を使いわけるハンドに関
する。

【０００２】

【従来の技術】２種類以上のワークを把持するために、
２種類以上の開閉爪を使いわける技術が知られており、
例えば特開昭５９−１１５１８５号公報に開示されてい
る。同公報記載の技術では複数種類の開閉爪（これをワ
ーク用ハンドという）を用意するとともに、ワーク用ハ
ンドを把持するマザーハンドを用いる。このマザーハン
ドはいずれの種類のワーク用ハンドをも把持可能であ
り、このマザーハンドでワークに適合したワーク用ハン
ドを把持する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方式
のハンドでは、マザーハンド自体ではワークを把持する
ことができない。このため従前から使用しているワーク
用ハンドでは把持できないワークを新たに把持する際に
は、まずマザーハンドに固定されている従前のワーク用
ハンドを取外し、これを所定位置に収容した後に、新た
なワーク用ハンドに接近してこれをマザーハンドで把持
しなければならない。すなわち必ず取外しと取付けの両
作業を必要とする。このためワーク用ハンドの交換に時
間を要する。そこで本発明では、ハンド交換作業を簡単
化できるハンドを開発することにした。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
子ハンド置台に載置された子ハンドを親ハンドに着脱可
能とした親子ハンドであって、該親ハンドはワーク把持
用の１対の親開閉爪とその親開閉爪を開閉させるアクチ
ュエータと該子ハンド置台の近傍に設置された揺動手段
によって付勢される方向と逆方向に常時付勢されている
揺動レバーを有し、該子ハンドは外側から該親開閉爪に
よって把持可能な１対の子開閉爪とその子開閉爪を開拡
方向に付勢する付勢手段と該親開閉爪によって該子開閉
爪が把持された状態で該揺動レバーと係合する係合ピン
を有し、該係合ピンは該揺動レバーが該揺動手段により
揺動され、該揺動レバーと該係合ピンが非係合状態とな
ることにより、該親ハンドと該子ハンドの着脱を可能と
する親子ハンドを創出した。

【０００５】

【作用】本発明の親子ハンドによると、親ハンド自体が
ワークを把持することができる。そしてこの親ハンドで
把持できないワークを扱うときには、該親ハンドによっ
て子ハンドが把持され、そして親開閉爪を閉じさせるア
クチュエータによって子ハンドが閉じられる。子ハンド
置台に取付けられている子ハンドに親ハンドを接近させ
ることにより、親ハンドに設けられた揺動レバーをレバ
ー揺動手段によって揺動させ、親ハンドによって子ハン
ドを把持すると同時にレバー揺動手段を解除して揺動レ
バーを閉じる方向に揺動させることにより子ハンドの装
着が完了する。また子ハンドの装着を解除する場合は以
上の動作の逆を行う。この親子ハンドによると、親ハン
ドでは扱えないワークを扱うときには単に子ハンドを取
付けるだけでよく、従来のように一旦ワーク用ハンドを
取外す手間がかからない。また子ハンドでは扱えないワ
ークを扱うときには単に子ハンドを取外すだけでよく、
従来のようにさらに他のワーク用ハンドを取付ける必要
はない。このためワーク交換時のハンド交換作業が従来
に比して短縮化されるのである。

【０００６】

【実施例】次に本発明を具現化した一実施例について説
明する。図１はこの実施例に係るハンドが組込まれたロ
ボット先端部の全体平面図を示しており、この先端部は
工業用ロボットのアーム２の先端に固定されて用いられ
る。この先端部は図１におけるＷに示されるような湾曲
した長尺ワークを把持するのに適したハンドであり、ア
ーム２に固定される第１フレーム４と、その第１フレー
ム４に対して回転自在に組付けられた第２フレーム１０
と、第２フレーム１０を第１フレーム４に対して回転さ
せる回転力付与機構８とを備えている。第２フレーム１
０は屈曲した長尺ワークが把持できるように両端同士が
所定の角度を有した「く」の字形状をしており、この一
端１０ａには後記する親ハンド２１が組付けられてい
る。親ハンド２１は親開閉爪２２ａ，２２ｂと該親開閉
爪２２ａ，２２ｂを開閉させるアクチュエータ１２，１
３，１４，１６，１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂ，２
４が組付けられている。また第２フレーム１０の他端１
０ｂにはワーク他端を支持する支持部材６８とそれを進
退させる進退機構６０，６４，６６，７０ａ，７０ｂが
組付けられている。

【０００７】また親ハンド２１には子ハンド３０が脱着
可能となっており、厚板のワークは親ハンド２１で、薄
板のワークは子ハンド３０で把持可能となっている。さ
らに支持部材６８はワークの種別にあわせて交換可能と
なっている。

【０００８】次に詳細構造を説明する。図１において第
１フレーム４はアーム２のフランジ２ａに固定されるフ
ランジ４ａとフランジ４ａに溶接された中間フレーム４
ｂとフランジ４ｃ，４ｄによって該中間フレーム４ｂに
固定された中央フレーム４ｅとで構成されている。中央
フレーム４ｅには図１の紙面に対し垂直方向に貫通孔が
形成され、図１０によく示されるように、ここにシャフ
ト兼ギヤ６が抜け落ち不能で回転可能に支承されてい
る。

【０００９】このシャフト兼ギヤ６には図２によく示さ
れているようにラック８ｄが噛合っている。ラック８ｄ
は継手８ｃを介してシリンダ８ａのロッド８ｂに接続さ
れている。シリンダ８ａは筒状カバ８ｅを介して第１フ
レーム４に固定されている。第１フレーム４には筒状カ
バ８ｅの延長線上に今１つの筒状カバ８ｆが固定されて
おり、ラック８ｄはシリンダ８ａによってカバ８ｅ，８
ｆ中で進退される。ラック８ｄが進退されると、シャフ
ト兼ギヤ６は第１フレーム４に対して回転される。

【００１０】図３及び図１０に良く示されているよう
に、シャフト兼ギヤ６の下端は第１フレーム４の下方に
突出し、この突出部６ａに受板１０ｄを介して第２フレ
ーム１０が固定されている。図１に良く示されるよう
に、ラック８ｄが後退すると第２フレーム１０は図１の
実線に示す位置にあり、ラック８ｄが前進すると第２フ
レーム１０は仮想線に示すように１８０゜回転される。
すなわち第１フレーム４に対して第２フレーム１０がシ
ャフト６を介して回転自在となっており、シリンダ８ａ
とラック８ｄとギヤ６によって第２フレーム１０が第１
フレーム４に対して回転される。

【００１１】次に第２フレーム１０の下面側の構造を説
明する。図３は図１のIII −III 線に沿った一部破断面
を示す図であり、第２フレーム１０の図示右方端部１０
ａに親ハンド２１が組付けられている。また図示左方端
部１０ｂに支持部材６８とその進退機構が組付けられて
いる。

【００１２】まず親ハンド２１について説明する。第２
フレーム１０の右端部１０ａには垂直下方にフランジ１
０ｄが固定されている。フランジ１０ｄにシリンダ１２
が固定され、シリンダ１２のピストンロッド１３はフラ
ンジ１０ｄを貫いて進退可能となっている。図３と図６
に良く示されているように、ピストンロッド１３の先端
には平面略コ字状のブロック１４が固定されている。ま
た第２フレーム１０の図示右方端部近傍には、第２フレ
ーム１０の両サイドに沿って垂直下方に一対のフランジ
１０ｃ，１０ｅが固定されている。このフランジ１０
ｃ，１０ｅから内側に向けてブロック１４の上下を狭持
するように計４個のローラ２６が形成されており、ブロ
ック１４はこのローラ２６によって案内されつつ、図
３、図６中で左右方向に進退する。

【００１３】ブロック１４にはコ字形の対向する２辺間
にわたってピン１６が固定されている。そしてピン１６
によって１対のレバー１８ａ，１８ｂの一端が軸支され
る。１対のレバー１８ａ，１８ｂの他端はピン２０ａ，
２０ｂを介して１対の親開閉爪２２ａ，２２ｂに対して
軸支される。１対の親開閉爪２２ａ，２２ｂのそれぞれ
の略中央部を貫くようにピン２４が配置されており、ピ
ン２４は前記した１対のフランジ１０ｃ，１０ｅに対し
て固定されている。

【００１４】かかる構造を備えているために、シリンダ
１２のピストンロッド１３が図３の左方へ進出すると、
一対のピン２０ａ，２０ｂが外方に開き、これにより一
対の親開閉爪２２ａ，２２ｂの図示左方端部同士が接近
し、ワークを把持可能となっている。すなわち１対の親
開閉爪２２ａ，２２ｂと、シリンダ１２、ピストンロッ
ド１３、ブロック１４、ピン１６、１対のレバー１８
ａ，１８ｂ、１対のピン２０ａ，２０ｂ、ならびに固定
ピン２４で構成される開閉用アクチュエータで親ハンド
２１が形成されている。この親ハンド２１は厚板のワー
クを把持するように設計されており、薄板のワークを把
持する場合に備えて子ハンド３０が用意されている。

【００１５】図５に良く示されているように、この子ハ
ンド３０はロボットのアーム２によって接近可能な位置
に固定された子ハンド置台５０上に常時維持されてい
る。子ハンド置台５０には一対の係合ピン５２ａ，５２
ｂが固定されている。子ハンド３０は図５に良く示され
ているように、１対の子開閉爪３２ａ，３２ｂが図示右
方端部でヒンジピン３６（係合ピン）によって軸支され
て構成されており、図示３８に示すばねによって常時は
開拡側に付勢されている。一対の子開閉爪３２ａ，３２
ｂの外側には係合ピン５２ａ，５２ｂと対応する位置に
係合孔３３ａ，３３ｂが形成されており、子ハンド３０
が置台５０に置かれている間はばね３８の付勢力によっ
て、係合孔３３ａ，３３ｂが係合ピン５２ａ，５２ｂと
係合して図５に示される姿勢で置台５０に固定されてい
る。なおヒンジピン３６は図６に示されるように、子開
閉爪３２ａ，３２ｂの側方に張出している。

【００１６】一方、親開閉爪２２ａ，２２ｂの開閉中心
となるピン２４には、その両端に揺動レバー４２ａ，４
２ｂが回動可能となっている。揺動レバー４２ａ，４２
ｂの右方側は常時ばね４０ａ，４０ｂによって図４，５
において下方に付勢され、図示左方側のフック４４ａ，
４４ｂは図示時計回転方向に付勢されている。フック４
４ａ，４４ｂは親開閉爪２２ａ，２２ｂに子開閉爪３２
ａ，３２ｂを挿入したときに、サブクランプのヒンジピ
ン３６と係合可能となっている。子ハンド置台５０には
シリンダ５４（レバー揺動手段）が固定されており、こ
のピストンロッド５０の上端に一対のレバー４２ａ，４
２ｂの図示右端部を上方に押し上げるローラ５８ａ，５
８ｂが取付けられている（ローラ５８ａは図４，５にお
いてローラ５８ｂの陰に並列に設けられているため図示
は略している。）。

【００１７】さて、厚板ワークを扱っていた状態から薄
板ワークを扱う状態に切換えるときには、親開閉爪２２
ａ，２２ｂを広げた状態でアーム２が移動し、子開閉爪
３２ａ，３２ｂの外側に親開閉爪２２ａ，２２ｂをかぶ
せる。このときシリンダ５４がピストンロッド５６を上
昇させているため、揺動レバー４２は図示反時計方向に
回転され、フック４４ａ，４４ｂとピン３６が干渉する
ことがない。親ハンド２１中に子ハンド３０が挿入され
た状態でシリンダ５４がピストンロッド５６を収縮させ
る。するとレバー４２ａ，４２ｂは図４に示すように時
計方向に回転し、フック４４ａ，４４ｂとピン３６が係
合する。すなわち子開閉爪３２ａ，３２ｂが親開閉爪２
２ａ，２２ｂから抜け落ちなくなる。すなわちフック４
４ａ，４４ｂとピン３６によって親ハンド２１と子ハン
ド３０の離脱を禁止する係合手段が形成されている。こ
の状態で親開閉爪２２ａ，２２ｂが閉じられる。すると
子開閉爪３２ａ，３２ｂも閉じられ、係合ピン５２ａ，
５２ｂと係合孔３３ａ，３３ｂとの係合が解除される。
これにより子開閉爪３２ａ，３２ｂは子ハンド置台５０
から離れて移動可能となる。そこでアーム２はワーク把
持位置に復帰し、板薄ワークの把持を行なう。

【００１８】なお薄板ワークから厚板ワークに切替わる
際には、シリンダ５４がピストンロッド５６を収縮し、
かつ親開閉爪２２ａ，２２ｂが閉じられた状態でアーム
２が動き子開閉爪３２ａ，３２ｂを図４に示す位置、す
なわち係合ピン５２ａ，５２ｂに対して係合孔３３ａ，
３３ｂが対応する位置に移動させる。そして親開閉爪２
２ａ，２２ｂを開き、ピストンロッド５６を上昇させ
る。これによって子ハンド３０は置台５０に固定され、
また親ハンド２１は子ハンド３０と離れて移動可能とな
る。

【００１９】次に第２フレーム１０の図示左方端部１０
ｂにおける支持部材６８とその進退機構を説明する。図
３に良く示されているように第２フレーム１０の左端１
０ｂには垂直下方にフランジ６１が固定され、ここにシ
リンダ６０が固定されている。シリンダ６０のピストン
ロッド６４は先太となっており、ロッド６４はフランジ
６１を貫いて進退可能となっている。また第２フレーム
１０の下面には両サイドに沿って一対のガイドレール７
０ａ，７０ｂが固定されている（図７参照）。そしてこ
のガイドレール７０ａ，７０ｂに案内されて支持部材６
８がスライド可能となっている。図７，８に良く示され
るように、支持部材６８の上面には１対のフランジ６８
ａ，６８ｂがスライド方向に伸びており、この間にフッ
ク６６がピン６５によって揺動可能となっている。フッ
ク６６は降下すると、ロッド６４の細太部と係合し、上
方向に回動されるとロッド６４と支持部材６８の結合関
係を解除する（図３、図９参照）。

【００２０】支持部材６８の先端はワーク受け６８ｃと
なっている。また支持部材６８はワークの種類に応じて
多種用意されており、未使用時には図９に示すように、
受け台８０上に固定されている。受け台８０にはピン８
２，８４が立設されており、一方支持部材６８には係合
孔６８ｄ，６８ｅが形成されている。ピンと孔との係合
によって支持部材６８は位置決めされている。ピン８４
はフック６６を下方から押し上げている。この状態でア
ーム２の位置が調整され、ガイドレール７０ａ，７０ｂ
が図示右方に移動する。これによってガイドレール７０
ａ，７０ｂは支持部材６８を案内しながらロッド６４が
支持部材６８に当接するまで右方に進出する。そしてこ
の状態でアーム２がガイドレール７０ａ，７０ｂを介し
て支持部材６８を上方に持ち上げる。するとフック６６
がロッド６４の先太部に係合し、支持部材６８はシリン
ダ６０でスライド可能となる。別の支持部材６８に交換
する場合には逆の作動が実現されて現在取付けられてい
る支持部材が置き台８０におかれる。

【００２１】さてこのハンドは、長尺ワークを両端支持
した状態でプレス機に搬入し、同プレス機で加工された
ワークを両端支持した状態で搬出するととも、これを１
８０゜反転させて隣接するプレス機に搬入するように用
いられる。このためにまず、第２フレーム１０が図１の
実線に示す位置で、親ハンド２１で未加工のワークの一
端を把持する。このとき支持部材６８は図３の左方位置
に後退しており、ワークの他端と支持部材６８の干渉は
生じない。ワークの一端が親ハンド２１に把持される
と、支持部材６８が図３の右方に進出し、受け６８ｃで
ワークの他端を下方から支持する。この状態でアーム２
が動き、ワークをワーク置き場からプレス機に移動させ
る。プレス機に搬入されると支持部材６８が後退し、つ
いで親ハンド２１がアンクランプされ、アーム２が移動
されてハンドがワークとの干渉を避けながらプレス機外
へ待避する。ここで加工が行われる。

【００２２】加工終了後ワークは再度親ハンド２１と支
持部材６８で両端支持された状態でプレス機外に搬出さ
れ、ここで第２フレーム１０が回転力付与機構８により
第１フレーム４に対して１８０゜回転される。その後ア
ーム２がハンドを隣接するプレス機内に移動させ、ワー
クを搬入する。そして支持部材６８がスライドされ、親
ハンド２１がアンクランプされた後ハンドはプレス機外
に待避する。これによってワークは隣接するプレス機で
加工される。このサイクルにおいて、ワークの厚みがか
わり親ハンド２１でワークを把持できない場合には、前
記したようにアーム２が親ハンド２１を子ハンド置き台
５０に近づけ、親ハンド２１中に子ハンド３０をくわえ
こむ。従来ハンドを交換する場合には、今までのハンド
を外し、新たなハンドを取付けるが、本実施例では親ハ
ンドを取外す必要がないため、ハンド交換の時間が短縮
化される。同様に子ハンド３０から親ハンド２１に交換
する場合にも子ハンド３０を外すだけでよいことから、
やはりハンド交換時間は短縮化される。

【００２３】また支持部材６８もワークの種類毎に交換
可能であり、その交換がロボットとハンドによって人手
を必要とせず実行される。このため本発明のハンドによ
ると、多様なワークを取扱うことができる。

【００２４】

【発明の効果】さて本発明によると、ハンド交換に要す
る時間が短縮化され、ロボット作業が高速化される。ま
た開閉爪の開閉のためのアクチュエータは親子のハンド
について共通であり、機構を簡単化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係わるハンドを組込んだロボット先
端の平面図。

【図２】第１フレームと回転力付与機構の平面図。

【図３】図１のIII −III 線断面図。

【図４】子ハンドを親ハンドで挟みこんだ様子を示す
図。

【図５】子ハンドが置台に固定されている様子を示す
図。

【図６】ハンド周辺の平面図。

【図７】支持部材近傍の断面図。

【図８】支持部材近傍の平面図。

【図９】置台に固定されている支持部材の様子を示す
図。

【図１０】ギヤ兼シャフトと第２フレームの関係を示す
図。

【符号の説明】

2 工業用ロボットのアーム 4 第１フレーム 6 ギヤ兼シャフト 8 回転力付与機構 10 第２フレーム 21 親ハンド 22a,22b 親開閉爪 12,13,14,16,18a,18b,20a,20b,24 アクチュエータ 30 子ハンド 32a,32b 子開閉爪 38 ばね 36,42,44 係合手段

フロントページの続き (72)発明者石原貞男愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者丹羽健史愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】子ハンド置台に載置された子ハンドを親
ハンドに着脱可能とした親子ハンドであって、該親ハンドはワーク把持用の１対の親開閉爪とその親開
閉爪を開閉させるアクチュエータと該子ハンド置台の近
傍に設置された揺動手段によって付勢される方向と逆方
向に常時付勢されている揺動レバーを有し、該子ハンドは外側から該親開閉爪によって把持可能な１
対の子開閉爪とその子開閉爪を開拡方向に付勢する付勢
手段と該親開閉爪によって該子開閉爪が把持された状態
で該揺動レバーと係合する係合ピンを有し、該係合ピンは該揺動レバーが該揺動手段により揺動さ
れ、該揺動レバーと該係合ピンが非係合状態となること
により、該親ハンドと該子ハンドの着脱を可能とする親
子ハンド。