JPH0644621Y2 - ロボット用ハンド - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この考案はロボット用ハンドに関し、さらに詳細にいえ
ば、適正サイズのワークであるか否かを検出することが
できるロボット用ハンドに関する。

＜従来の技術、および考案が解決しようとする課題＞ 従来から産業用ロボットには、ワーク、ツール等を把持
するためのハンドが装着されており、ロボットアームを
動作させることによりハンドを所望箇所まで移動させた
状態でワーク、ツール等を把持し、必要な作業を行なわ
せるようにしている。

しかし、ハンドは一般的にロボットアームの先端部に開
閉可能に装着されているだけであり、ロボットアームが
予め教示された所定位置まで移動した時点でハンドの開
閉動作を行なうのであるから、そのままでは適正なサイ
ズのワークを把持したか否を検出することができない。
即ち、ワーク把持完了の検出は、一般的に把持爪を移動
させるためのモータへの通電量の増加に基づいて行なわ
れるのであるから、把持したか否かの判別は行なうこと
ができるが、ワークのサイズについては検出することが
できないという問題がある。

また、このような問題を解消させるために、把持爪支持
部の所定位置に近接スイッチを、設け、把持したと判別
された状態における近接スイッチの状態に基づいてワー
クのサイズが適正であるか否かを判断することが考えら
れる。しかし、このような構成を採用した場合には、近
接スイッチの取付け位置によって判別できるワークサイ
ズが定まってしまうのであるから、ロボット用ハンドと
しての汎用性が大巾に損なわれてしまうことになる。ま
た、このような点を考慮して近接スイッチを複数個設け
ることも考えられるが、近接スイッチを著しく小さい間
隔で多数取付けることは不可能であるから、余り汎用性
を高めることができないのみならず、信号線数が増加し
てしまい、また、サイズの差が余り大きくないワークの
識別は不可能であるという問題がある。

また、被検出面積が変化するドグをロボットハンドの移
動部に装着し、ロボットハンドの固定部にセンサを装着
し、センサによるドグの検出信号に基づいて把持物品の
サイズを検出する装置（実開昭59−15905号公報参
照）、丸物素材の芯出しと同時に素材径を計測すべく、
一方の爪の移動に連動するラック・ピニオン機構を採用
し、しかもピニオンにより動作させるポテンシオメータ
を設けた装置（特開昭58−56792号公報参照）、圧縮空
気により駆動される把持装置であって、パルスエンコー
ダで開度を検出することにより、任意の開度を得ること
ができる把持装置（実開昭63−21584号公報参照）、複
数のスリットを有するドグをロボットハンドの一方の把
持アームに装着し、ロボットハンドの他方の把持アーム
にセンサを装着し、センサによりスリットの通過回数を
カウントして把持アームのストローク量を検出するロボ
ットハンド装置（特開昭63−99190号公報参照）が提案
されている。

しかし、何れの装置も、把持方向におけるワークのサイ
ズを検出することができるだけであり、把持方向と直交
する方向におけるワークのサイズを検出すること、ある
いはワークの有無を検出することは全く不可能である。
したがって、例えば外径が互に等しく、高さが互に異な
るワークであっても、適正なワークか否かを検出するこ
とが全く不可能であり、適用可能なワークの種類が制限
されてしまうことになる。

＜考案の目的＞ この考案は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
把持方向におけるワークのサイズのみならず、把持方向
と直交する方向におけるワークのサイズ、ワークの有無
の検出を簡単に行なうことができるロボット用ハンドを
提供することを目的としている。

＜課題を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するための、この考案のロボット用ハ
ンドは、ハンド本体に対してワーク把持部がフローティ
ング機構を介して接離可能に連結されてあるとともに、
ハンド本体、ワーク把持部の一方に対して接離状態検出
用の部材が、他方に対してワーク把持部の移動方向に配
列された上記部材検出用の複数の検出手段が、それぞれ
設けられてあり、ワーク把持部の所定位置に、互に接離
する把持爪の一方により動作させられるポテンショメー
タが設けられてある。

第２の考案のロボット用ハンドは、ハンド本体に対して
ワーク把持部がフローティング機構を介して接離可能に
連結されてあるとともに、ハンド本体、ワーク把持部の
一方に対して接離状態検出用の部材が、他方に対してワ
ーク把持部の移動方向に配列された上記部材検出用の複
数の検出手段が、それぞれ設けられてあり、ワーク把持
部の所定位置に、互に接離する把持爪の一方により動作
させられるディジタルスケールが設けられてある。

＜作用＞ 以上の構成のロボット用ハンドであれば、互に接離する
把持爪の一方により動作させられるポテンショメータが
設けられてあるので、ポテンショメータから出力される
電気信号に基づいて把持爪同士の間隔、即ちワークサイ
ズを識別することができる。そして、ポテンショメータ
から出力される電気信号は連続的に変化するのであるか
ら、例えば、任意の閾値を設定することにより、任意の
サイズのワークであるか否かを判別することができる。
また、フローティング機構を介してハンド本体に連結さ
れたワーク把持部は外力に応じてハンド本体に接近し、
接近の程度に応じて、接離状態検出用の部材を検出して
いる検出手段の数が変化するので、把持爪による把持方
向と直交する方向におけるワークのサイズ、ワークの有
無を検出することができる。したがって、把持方向のサ
イズが互に等しく、かつ把持方向と直交する方向のサイ
ズが互に異なるワークを識別することができる。また、
ワークの有無も検出することができる。

他の構成のロボット用ハンドであれば、互に接離する把
持爪の一方により動作させられるディジタルスケールが
設けられてあるので、ディジタルスケールから出力され
るディジタル信号に基づいて把持爪同士の間隔、即ちワ
ークサイズを識別することができる。そして、ディジタ
ルスケールから出力される電気信号は連続的に変化する
のであるから、例えば、任意の閾値を設定することによ
り、任意のサイズのワークであるか否かを判別すること
ができる。さらに、ディジタル処理を行なう処理系に上
記信号を供給する場合にはA/D変換器が不要となり、全
体として構成を簡素化できる。また、フローティング機
構を介してハンド本体に連結されたワーク把持部は外力
に応じてハンド本体に接近し、接近の程度に応じて、接
離状態検出用の部材を検出している検出手段の数が変化
するので、把持爪による把持方向と直交する方向におけ
るワークのサイズ、ワークの有無を検出することができ
る。したがって、把持方向のサイズが互に等しく、かつ
把持方向と直交する方向のサイズが互に異なるワークを
識別することができる。また、ワークの有無も検出する
ことができる。

＜実施例＞ 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第７図はこの考案のロボット用ハンドを装着した産業用
ロボットの一例を示す概略図であり、組立用スカラ型ロ
ボット（６）のアーム先端部にロボット用ハンド（７）
が装着されているとともに、ロボット用ハンドに対して
開閉動作のための圧力流体を供給するための切替弁
（８）が設けられている。そして、ロボット用ハンド
（７）の押付け状態、開閉状態を示す信号を取込むとと
もに、切替弁（８）に対して必要な制御信号を供給する
ロボットコントローラ（９）が設けられている。ロボッ
トコントローラ（９）からロボットアームを動作させる
ための制御信号が出力されることは勿論である。尚、
（91）は、後述するポテンショメータ（51）からの出力
信号をディジタル化するためのA/D変換器である。

したがって、ワーク、ツール等に対してロボット用ハン
ド（７）が所定の押付け状態になるまでロポットアーム
を動作させ、所定の開閉状態になるまでロボット用ハン
ド（７）を開閉させることによりワーク、ツール等の把
持、開放を行なうことができる。

第６図はこの考案のロボット用ハンドの一実施例を示す
概略正面図であり、図示しないロボットアームに装着さ
れるハンド本体（１）と、ワーク、ツール等を把持する
ワーク把持部（２）と、ワーク把持部（２）を接離可能
にハンド本体（１）に連結するとともに、ハンド本体
（１）から離れる方向に付勢するフローティング機構
（３）と、ワーク把持部（２）に一体的に装着された状
態検出部（４）と、ワーク把持部（２）に装着された把
持位置検出部（５）とを有している。

第１図Ａは把持位置検出部を示す正面図、同図Ｂは側面
図であり、ワーク把持部（２）にポテンショメータ（5
1）が取付けられているとともに、接離可能な１対の把
持爪（21）（22）の一方に対してポテンショメータ（5
1）の可動部（52）が連結されている。

したがって、ポテショメータ（51）の両固定端子間に所
定の電圧を印加しておけば、把持爪（21）（22）の開度
に対応する電圧が一方の固定端子と可動端子とから出力
される。

第２図はワークサイズ検出のための電気的構成を示すブ
ロック図であり、ポテンショメータ（51）の可動端子か
らの出力電圧をA/D変換器（91）によりディジタル化
し、ディジタル化された電圧信号を、予め所定の基準電
圧が設定されている比較器（53）（54）に供給し、両比
較器具（53）（54）からの出力信号をエンコーダ（55）
に供給している。

したがって、両比較器（53）（54）の基準電圧に基づい
て定まるワークサイズの範囲内であるか、この範囲より
大きいか、小さいかを示す信号がエンコーダ（55）から
出力され、この信号に基づいてロボットコントローラ
（９）により必要なロボット制御を行なわせることがで
きる。尚、上記各比較器（53）（54）の基準電圧はロボ
ット教示動作等により簡単に設定、変更し得ることが好
ましい。また、上記各比較器（53）（54）を用いること
なくソフトウェアにより同様な動作を行なわせることも
できる。

第４図Ａはフローティング機構および状態検出部とを詳
細に示す正面図、同図Ｂは側面図であり、ハンド本体
（１）とワーク把持部（２）とがガイド軸（31）により
接離可能に連結されているとともに、コイルばね（32）
により両者を離すようにスライド付勢されている。そし
て、ワーク把持部（２）の所定位置からハンド本体
（１）に向かって突出する取付板（41）の所定位置に、
上記スライド方向に並ぶように２個の近接スイッチ（4
2）（43）が取付けられている。さらに、ハンド本体
（１）の所定位置からワーク把持部（２）に向かって突
出するように近接スイッチ駆動用の突出板（44）が取付
けられている。

したがって、ワーク把持部（２）に全く外力が作用して
いない場合には、第５図Ａに示すように、何れの近接ス
イッチ（42）（43）も突出板（44）と正対せず、ワーク
把持部（２）に外力が作用して所定位置までハンド本体
（１）に接近した場合には、第５図Ｂに示すように、一
方の近接スイッチ（42）のみが突出板（44）と正対し、
ワーク把持部（２）がさらにハンド本体（１）に接近し
た場合には、第５図Ｃに示すように両近接スイッチ（4
2）（43）が突出板（44）と正対する。

上記の構成の産業用ロボットの動作は次のとおりであ
る。

先ず、ワーク、ツール等を把持するために必要なロボッ
トアームの動作、ワーク把持部（２）の押付け状態、把
持のために必要な把持爪（21）（22）の位置等をティー
チング、ペンダント等を用いて予め教示しておく。

その後は、教示データに基づくロボット動作を行なわせ
ることにより、所定位置に配置されているワーク、ツー
ル等を把持することができる。そして、把持したワーク
・ツール等に基づく必要な処理を行なった後は、把持状
態を解除するとともに、待機位置まで移動することによ
り次の一連の動作に備える。

以上の説明は、所期のワーク、ツール等が所定位置に正
確にセットされた場合の動作であり、ワーク、ツール等
が存在しない場合、異なる種類のワーク、ツール等がセ
ットされた場合等においては、以下のようにして異常状
態を検出することができる。即ち、ワーク、ツール等が
存在しない場合には、ロボット用ハンド（７）を予め教
示された位置まで移動させても外力が全く作用しないの
で、ワーク把持部（２）がハンド本体（１）から最も離
れた状態のままである。したがって、第５図Ａに示すよ
うに、何れの近接スイッチ（42）（43）も突出板（44）
と正対せず、OFFのままであるから、両近接スイッチ（4
2）（43）から出力されるOFF信号に基づいてワーク、ツ
ール等が存在しないことを検出することができる。ま
た、正規の高さよりも高いワーク、ツール等がセットさ
れている場合には、ロボット用ハンド（７）を予め教示
された位置まで移動させるまでの間に、ワーク把持部
（２）がハンド本体（１）に著しく接近する。したがっ
て、第５図Ｃに示すように、両近接スイッチ（42）（4
3）が突出板（44）と正対し、ONになるのであるから、
両近接スイッチ（42）（43）から出力されるON信号に基
づいて間違ったワーク、ツール等がセットされているこ
とを検出することができる。後者の場合には、検出信号
に基づいてロボット動作を停止させることにより、ロボ
ット用ハンド（７）に異常反力が作用することを未然に
防止することができ、ロボット用ハンドまたはワーク、
ツール等の破損を未然に防止することができる。尚、第
５図A,Cの状態は、間違ったワーク、ツール等がセット
されている場合のみならず、教示ミスにより異なる位置
に向かってロボット動作を行なわせた場合にも発生す
る。

上記には、ワーク、ツール等を把持する場合についての
み説明しているが、ワーク、ツール等を開放する場合に
も、両近接スイッチ（42）（43）からOFF信号またはON
信号が出力されることにより、相手側のワークが存在し
ていないこと、こじれ等に起因する装着ミスであること
等を検出することができる。

また、正規の位置に正規の高さのワーク、ツール等がセ
ットされている場合には、把持爪（21）（22）を接近さ
せることによりワーク、ツール等を把持するのである
が、把持爪（21）（22）の開度に対応する信号がポテン
ショメータ（51）から出力されるのであるから、出力信
号に基づいてワーク、ツール等の平面サイズを識別する
ことができる。即ち、上記出力信号は、A/D変換器（9
1）によりディジタル化されて両比較器（53）（54）に
供給されるのであるから、例えば、第３図Ｂに示すよう
に適正サイズのワークを把持した場合には、両比較器
（53）（54）からハイレベルおよびローレベルの信号が
出力され、第3Aに示すように小さいサイズのワークを把
持した場合には、両比較器（53）（54）からローレベル
の信号が出力され、第３図Ｃに示すように大きいサイズ
のワークを把持した場合には、両比較器（53）（54）か
らハイレベルの信号が出力される。そして、両比較器
（53）（54）からの出力信号に基づいてエンコーダ（5
5）からワークサイズを示すコード信号が出力される。
この結果、平面サイズのみが異なるワーク、ツール等で
あっても、適否を確実に判別することができる。

また、適正サイズであると判別すべきワークサイズの範
囲についても、A/D変換器（91）の分解能に基づいて定
まる範囲できめ細かく設定することができる。

尚、以上の説明から明らかなように、ポテンショメータ
（51）の本体部を一方の把持爪に取付け、ワーク把持部
（２）本体側にポテンショメータ（51）の可動部（52）
を連結しても同様の動作を行なわせることができる。

＜実施例２＞ 第８図は他の実施例を示す要部正面図であり、第１図の
実施例と異なる点は、ポテンショメータ（51）に代えて
ディジタルスケール（56）を設けた点のみである。

したがって、この実施例の場合には、把持爪（21）（2
2）の開度に対応するディジタル信号がディジタルスケ
ール（56）から出力されるのであるから、A/D変換器（9
1）を不要にして上記実施例と同様の作用を達成するこ
とができる。

尚、上記何れの実施例においても、ワーク把持部（２）
の相対位置を検出するための近接スイッチ（42）（43）
に代えてポテンショメータ（51）を使用することが可能
であり、この場合には検出すべき相対位置を簡単に変更
することができる。また、上記把持爪（21）（22）は、
外形把持のみならず内径把持をも行ない得るものである
ことが好ましく、広範囲のワーク、ツール等に対処する
ことができる。

＜具体例＞ 第９図はねじ締め用の電動ドライバを把持し得るように
したロボット用ハンドを示す概略斜視図であり、上記実
施例と異なる点は、把持爪（21）（22）の中間部から電
動ドライバ専用の把持爪（23）（24）を一体的に突出さ
せた点のみである。

第10図は電動ドライバ（10）の構成を示す概略縦断面
図、第11図はスタンドに保持された状態を示す概略斜視
図であり、電動ドライバ（10）の所定位置に把持のため
のホルダ（11）が一体的に設けられているとともに、内
部に交換可能なねじ締めビット（12）が設けられてい
る。そして、先端部に、フィーダ（14）から供給される
ボルトを収容し、ねじ締め可能状態になるように姿勢制
御するボルト保持部（13）が設けられている。尚、（1
5）は、必要とされない場合に電動ドライバ（10）を保
持しておくためのスタンドである。

したがって、この具体例においては、所定位置までロボ
ット動作を行なわせた後、把持爪（23）（24）を互に接
近させることにより、スタンド（15）から電動ドライバ
（10）を取出すことができる。この場合において、把持
爪（23）（24）の開度に基づいて、適正な電動ドライバ
（10）であるか否かを判別することができる。次いで、
電動ドライバ（10）をねじ締め箇所に正対させるように
ロボット動作を行なわせ、電動ドライバ（10）を駆動す
ることにより、ねじ締めを行なうことができる。

ねじ締めされるワークがセットされていない場合には、
ロボット用ハンド（７）が所定位置まで移動してもワー
ク把持部（２）に外力が作用しないので、上記実施例と
同様にワークが存在しないことを検出することができ
る。逆に、正規のワークよりも高いワークがセットされ
ている場合、ワークのセット状態が不適切である場合に
は、ロボット用ハンド（７）が所定位置に移動する前に
ワーク把持部（２）がハンド本体（１）に著しく接近す
るので、上記実施例と同様にワークのセットミスを検出
することができる。

また、この具体例において、電動ドライバ（10）を単に
仮締めのために使用すれば、通常の組立作業用のスカラ
型ロボットで十分に対処することができ、従来のねじ締
めロボットと比較して著しく安価なねじ締めロボットを
提供することができる。また、この具体例は、電動ドラ
イバ（10）を把持する状態と他のワーク、ツール等を把
持する状態とを選択することができるので、汎用性を著
しく向上させることができる。

尚、この考案は上記の実施例に限定されるものではな
く、例えば、近接スイッチの数を減少させ、または増加
させることが可能であるほか、近接スイッチ（42）（4
3）に代えて光電スイッチ等を使用することが可能であ
り、さらに、ワークの外径把持のみならず内径把持に適
用することが可能であるほか、この発明の要旨を変更し
ない範囲内において種々の設計変更を施すことが可能で
ある。

＜考案の効果＞ 以上のように第１の考案は、把持爪の開度をアナログ電
気信号として取出すことができ、この信号に基づいてワ
ーク等のサイズをきめ細かく検出することができ、しか
も、ハンド部を所定位置まで移動させた状態において、
接離状態検出用の部材を検出している検出手段の数に基
づいてワークの有無、把持方向と直交する方向における
ワークのサイズを検出することができるという特有の実
用的効果を奏する。

第２の考案は、把持爪の開度をディジタル電気信号とし
て取出すことができ、この信号に基づいてワーク等のサ
イズをきめ細かく検出することができるとともに、ディ
ジタル信号処理部に検出信号を取込む場合においてA/D
変換器が不要となり、構成を簡素化することができ、し
かも、ハンド部を所定位置まで移動させた状態におい
て、接離状態検出用の部材を検出している検出手段の数
に基づいてワークの有無、把持方向と直交する方向にお
けるワークのサイズを検出することができるという特有
の実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは把持位置検出部を示す正面図、 同図Ｂは側面図、 第２図はワークサイズ検出のための電気的構成を示す
図、 第３図はワークサイズ検出動作を概略的に示す図、 第４図Ａはフローティング機構および状態検出部とを詳
細に示す正面図、 同図Ｂは側面図、 第５図は近接スイッチと突出板との関係を説明する図、 第６図はこの発明のロボット用ハンドの一実施例を示す
概略正面図、 第７図はこの発明のロボット用ハンドを装着した産業用
ロボットの一例を示す概略図、 第８図は他の実施例を示す要部正面図、 第９図はねじ締め用の電動ドライバを把持し得るように
したロボット用ハンドを示す概略斜視図、 第10図は電動ドライバの構成を示す概略縦断面図、 第11図はスタンドに保持された状態を示す概略斜視図。 （21）（22）…把持爪、（51）…ポテンショメータ、 （56）…ディジタルスケール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−56792（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−99190（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−55076（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−15905（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−21584（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ハンド本体（１）に対してワーク把持部
   （２）がフローティング機構（３）を介して接離可能に
   連結されてあるとともに、ハンド本体（１）、ワーク把
   持部（２）の一方に対して接離状態検出用の部材（44）
   が、他方に対してワーク把持部（２）の移動方向に配列
   された上記部材（44）検出用の複数の検出手段（42）
   （43）が、それぞれ設けられてあり、ワーク把持部
   （２）の所定位置に、互に接離する把持爪（21）（22）
   の一方により動作させられるポテンショメータ（51）が
   設けられてあることを特徴とするロボット用ハンド。
2. 【請求項２】ハンド本体（１）に対してワーク把持部
   （２）がフローティング機構（３）を介して接離可能に
   連結されてあるとともに、ハンド本体（１）、ワーク把
   持部（２）の一方に対して接離状態検出用の部材（44）
   が、他方に対してワーク把持部（２）の移動方向に配列
   された複数の上記部材（44）検出用の検出手段（42）
   （43）が、それぞれ設けられてあり、ワーク把持部
   （２）の所定位置に、互に接離する把持爪（21）（22）
   の一方により動作させられるディジタルスケール（56）
   が設けられてあることを特徴とするロボット用ハンド。