JPH07116984A - ロボットハンド及びそれを使用した部品供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 種々の部品に応じて姿勢を変えて取り上げ、
所定の姿勢に変換する。 【構成】 ハンド軸１１の先端に設けるハンド支持部１
２に、着脱部２を介してエアシリンダ３を装着する。エ
アシリンダから延びるサポータ４に、部品吸着ノズル５
を旋回可能に支持させ、エアシリンダロッド３１の先端
部と吸着ノズルとを連結し、ロッドの往復運動を吸着ノ
ズルの旋回運動に変換するよう連接板５４を設ける。そ
して、ロッドの移動ストロークを規制し、吸着ノズルの
旋回による傾き角を所定の角度に設定するストッパ２６
を設け、ハンド支持部に保持姿勢変更部１３をネジ嵌合
し、この保持姿勢変更部に係合した場合にそれを一時固
定する回転拘束部１４をアームに付設する。吸着姿勢を
変更する際は、ハンド軸を上昇させて回転拘束部に保持
姿勢変更部を係合し、ハンド軸の回転により保持姿勢変
更部を軸線方向に移動させ、ストッパ２６の上下位置を
変更させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、部品を吸着して保持す
るロボットハンド、及びそれを使用した部品供給装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】種々の姿勢にある複数個の部品の中か
ら、特定の姿勢のものをピックアップし、所定の位置に
自動的に供給する装置の一例として、実開平４−１０９
８１５号公報に記載されたものを掲げることができる。
すなわち、パーツフィーダの部品搬送トラックの所定位
置を透光板で構成し、それに対応する位置に画像検出手
段を設け、検出された画像によって透光板上の部品の姿
勢をそれぞれ識別する。識別結果に対応してロボットハ
ンドの姿勢を垂直下向きか水平横向きかに変換し、部品
の取り出し確率を向上させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような部品供給装
置では、部品の姿勢を変換する際、９０°回転姿勢にし
か変換することができない。部品が直方体状であれは意
図する着地面を真下向きへと変換できるものの、例えば
断面Ｌ字形状の部品が両端部を下にして斜め状態に置か
れていると、意図する着地面を真下に向けることかでき
ず、所定の供給姿勢を実現できない場合がある。これ
は、垂直多関節型ロボットを使ってピックアップすれば
解決するのであるが、高価であるため、部品供給装置と
しての価格競争力の面で得策とは云えない。本発明は、
水平多関節型ロボットに装着でき、任意の姿勢にある部
品の、如何なる傾斜面にも対応してピックアップし、意
図する着地面を真下に向けさせるロボットハンドを提供
し、種々の形状の部品に自動的に対応可能、かつ安価な
部品供給装置を得ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のロボットハンド
では、先端にハンド支持部を備えるハンド軸を、ロボッ
トアームに回転可能かつ昇降可能に支持し、ハンド支持
部にエアシリンダを装着する。このエアシリンダのハウ
ジング先端から延びるサポータに、部品保持手段を、ハ
ンド軸の軸線に直交する軸線を回転中心として旋回可能
に支持させ、エアシリンダのロッド先端部と部品保持手
段とを連結し、ロッドの往復運動を部品保持手段の旋回
運動に変換するリンク機構を設ける。そして、エアシリ
ンダロッドの移動ストロークを規制し、部品保持手段の
旋回による傾き角を所定の角度に設定する保持姿勢設定
手段を設け、部品を保持する際には、ロッドを移動させ
て部品保持手段を所定の傾きに保ち、保持した部品を移
載する際には、ロッドを逆移動させて、部品保持手段の
保持中心をハンド軸の軸線上に一致させる。さらに、ハ
ンド支持部に、ハンド軸の軸線方向への移動とその軸線
まわりの回転を可能に保持姿勢変更手段を嵌合して、こ
の保持姿勢変更手段に係合した場合にそれを一時固定す
る回転拘束手段をロボットアームに付設し、部品保持手
段の保持姿勢を変更する際に、ハンド軸を上昇させて回
転拘束手段に保持姿勢変更手段を係合させ、ハンド軸の
回転により保持姿勢変更手段を軸線方向に移動させ、保
持姿勢設定手段の位置を変更させる。

【０００５】また、本発明の部品供給装置では、水平多
関節型ロボットのアームに前述のハンド軸を回転可能か
つ昇降可能に支持し、容器内に任意の姿勢でばらばらに
置かれた複数個の部品を画像認識して特定の姿勢にある
部品を保持させ、保持した部品を移送する際に所定の姿
勢に変換し、変換後の保持位置を視覚認識して部品の保
持位置ずれ量を算出し、そのずれ量を補正して目標位置
に載置させる。

【０００６】

【作用】特定の姿勢にある部品がその姿勢のまま保持さ
れ、保持された状態で所定の姿勢へと変換される。姿勢
変換後の部品保持状態が認識され、保持位置ずれ量の補
正によって正確に目標位置に移送される。また、別の姿
勢にある部品や、それとは異なる部品の移送に対応すべ
く、部品を保持する姿勢が自動的に変更される。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例について、図に基づいて説明
する。図１は本発明のロボットハンドの一実施例を示す
一部を破断した正面図であり、ハンド軸１１はロボット
のアーム１０に回転可能かつ昇降可能に支持され、その
先端に継手１１１を固定している。継手１１１には軸１
２１がキー結合されており、軸１２１はハンド支持部１
２に上下動可能、回転不能に係合される。ハンド支持部
１２の軸１２１との係合部分は、後述する部品吸着ノズ
ル５が、部品を指定の位置に着地させるとき、ハンド軸
１１に加わる上下方向の衝撃力を緩衝する働きをする
が、詳細な説明は省略する。ハンド支持部１２は、径小
部と径大部を有する段差付きの円柱形状をしており、径
小部の軸方向中心から軸１２１を突出させている。そし
て、径小部の周囲にはネジが切られており、これに保持
姿勢変更部１３がネジ嵌合される。保持姿勢変更部１３
は、リング形状のハンド支持部１２との嵌合部分に加
え、その上面の周縁に所定の角度の間隔を隔てて嵌合爪
１３１を突出させており（図１においては向かい合う位
置にそれぞれ嵌合爪１３１を設けている）、ハンド軸１
１が上昇したとき、後述する回転拘束部１４の凹部に係
合することになる。

【０００８】また、ハンド支持部１２は、径大部と径小
部の段差面に、一対の軸方向貫通孔１２２を、軸線に対
して対称位置となるように設けており、これに一対のピ
ン１２３をそれぞれ上下摺動可能に嵌合する。各ピン１
２３の上端部には、ボール１２４がはめ込まれており、
ピン上端部が、径小部にネジ嵌合された保持姿勢変更部
１３の底面に転がり接触することになる。各ピンの下端
部は、ハンド支持部１２の底面から突出し、後述する中
継板２４の上面に当接する。

【０００９】回転拘束部１４は、外周に径小部と径大部
を有する円筒形状をしており、ロボットアーム１０に取
付板１０１を介して、ハンド軸の軸心と同心に固定さ
れ、その内周空間は、ハンド軸１１が上昇端へ移動する
際、継手１１１を進入させる大きさを有している。回転
拘束部１４の下端面には、ハンド軸が上昇したとき保持
姿勢変更部１３の嵌合爪１３１がはまり込むように、凹
部１４１を所定の角度の間隔を隔てて下向きに設けてお
り、ここに嵌合爪１３１がはまり込めば、保持姿勢変更
部１３が回転を拘束される。

【００１０】１５は鍔状のエア配管ホース用ホルダであ
り、回転拘束部１４の外周の径小部と径大部との段差面
に載る形で、回転自在に支持される。ホルダ１５の上面
には、アームからのエア配管用ホース１５１等を渦巻き
状に数回巻いた状態で載置し、ホース末端部を、ホルダ
１５の縁に固定する配管継手１５２に接続する。配管継
手１５２からは図１の一点鎖線が示すように、ハンド支
持部１２の図示しないエア吸引路に配管ホースが接続さ
れ、さらにロボットハンド１のエア吸引路へと連通する
ことになる。このように、ホルダ１５に配管ホース等が
支持されるため、ハンド軸１１がアーム１０に対して例
えば正方向に１回転するとホース等の渦巻きが締まり、
逆方向に１回転すると渦巻きが緩むことになり、ロボッ
トハンドに至る配管ホース等の巻き付き動作に対応して
いる。

【００１１】２はロボットハンド１の着脱部で、ハンド
支持部１２の径大部と同径の円柱形であり、ハンド支持
部１２の下面に着脱可能に、かつハンド支持部の軸心に
自身の軸心が一致するように装着される。着脱部２は、
上面中央に、上方から見て長方形の凹部２１を有し、そ
の凹部の底面から着脱部の下面に至る一対の貫通孔２２
を、軸線に対して線対称の位置に、後述するエアシリン
ダ３の径より大きい間隔で穿たれ、さらに一対の貫通孔
２２に挟まれる形で、軸心を中心とする丸孔２３が設け
られている。２４は、ハンド支持部１２の一対のピン１
２３を受け止める中継板で、凹部２１に上下移動自在に
はまり込む。中継板２４には、貫通孔２２に対応する位
置に一対のシャフト２５を吊り下げるように固定し、こ
のシャフト２５を一対の貫通孔２２に上下摺動可能に嵌
合する。一対のシャフト２５は、着脱部２を貫通して下
方に延び、下端部にストッパ２６が取り付けられ、エア
シリンダ３に固定されたガイド２７に案内されて上下移
動する。（ストッパ２６については後述する。）２８
は、中継板２４を常に上方に押し上げようとする圧縮コ
イルバネであり、中継板の上面を一対のピン１２３の下
面に当接させる働きをする。

【００１２】３は、取付ブロック３０を介して、着脱部
２の下面中央に下向きに固定されるエアシリンダで、そ
のロッド３１（図２）の軸心はハンド軸１１の軸心と一
致している。図２はロボットハンド１の先端部の詳細を
示す一部破断正面図であり、図３はその一部破断側面図
である。４はエアシリンダ３の本体下部に取り付けられ
たサポータで、部品吸着ノズル５を垂直旋回可能に支持
する。サポータ４は、円柱の軸方向に四角柱状の貫通中
空部を設けその四角柱の一側面が開口した形状（断面が
ほぼＣ字形状）をしており、対向する内面間にシャフト
４１を渡し固定している。シャフト４１は、ホルダ５１
を回転可能に支持し、サポータ４の内面間に挟まれる形
としている。このシャフト４１の軸線とロッド３１の軸
線とは直交する関係にあり、シャフト４１の軸線を回転
軸としてホルダ５１が回転する。ホルダ５１の下端には
部品吸着ノズル５が装着され、そのノズルの軸線はロッ
ド３１の軸線の延長線上に位置している。

【００１３】部品吸着ノズル５から図示しない真空源迄
の吸引路について説明する。シャフト４１とロッド３１
の軸線が交わる地点の、シャフト４１の外周に切り欠き
溝４２を一周にわたって設け、シャフト４１の一端から
軸心部を通って切り欠き溝４２の位置に至る孔４３を穿
ち、この孔と切り欠き溝４２を径方向の孔で連通させて
いる。ホルダ５１には、吸着ノズル５を装着した部位か
らシャフト４１の切り欠き溝４２に至る孔５２が穿た
れ、吸着ノズル５の吸引孔５０からシャフト４１の孔４
３に至る部品吸引路が形成される。４４は、ホルダ５１
がシャフト４１の外周を回転摺動することによる、エア
漏れを防止するシールリングで、切り欠き溝４２の両側
にはめ込まれる。４５はシャフト４１の孔４３に通じる
ように取り付けられたエア配管用の継手であり、これに
図１の下側に示す一点鎖線のように、着脱部２の図示し
ない吸引路に至る配管ホースを接続する。

【００１４】ホルダ５１の上端部は、中央部が切り欠か
れた形の溝部を有しており、この溝部に渡すピン５３に
回転自在に連接板５４の一端を支持させる。ロッド３１
の先端部も、中央部が切り欠かれた形の溝部を有してお
り、この溝部に渡すピン３２に回転自在に前記の連接板
５４の他端を支持させ、ロッド３１とホルダ５１を、連
接板５４を介して連結させる。こうして、ロッド３１の
往復運動により、ホルダ５１が、シャフト４１の軸線を
回転中心として回転するリンク機構が構成され、吸着ノ
ズル５が旋回することになる。本実施例の場合、図５に
示すようにロッド３１が押し出されると吸着ノズル５が
水平姿勢に近づき、引き込まれると図３に示すように垂
直姿勢に近くなる。

【００１５】ピン３２は、ロッド３１の径方向を貫通し
て図２で云う左右に延び、サポータ４の壁面に穿たれた
上下方向に長い左右一対のガイド孔を通り、さらにサポ
ータ４の外面より突出させる。前述した着脱部２から延
びる一対のシャフト２５に取り付けられた、ストッパ２
６は、中央にサポータ４の外周面よりやや大きい径の丸
穴を有する長方形の板で、この丸穴にサポータ４を貫通
させて、ピン３２の突出部分の下方に位置している。ロ
ッド３１が押し出されると、ストッパ２６の上面にピン
３２が当接し、ロッド３１の押し出しストロークが規制
される。そして、中継板２４を昇降させることにより、
ストッパ２６をサポータ４の外周面に沿って上下移動さ
せ、ロッド３１の押し出しストロークを所望の値に調整
できるように、シャフト２５の長さが設定されている。
この押し出しストロークの調整は、吸着ノズルの旋回角
度の調整に他ならない。４７は、ロッド３１が引き込ま
れたとき、ホルダ５１に当接して回転を制止し、吸着ノ
ズル５を正確にロッド３１の軸線と一致（図３で云う垂
直姿勢）させる調整ビスであり、サポータ４の壁面にネ
ジ結合されている。

【００１６】図４は図１のロボットハンド１において、
部品吸着ノズル５の代わりに部品把持手段５００を装着
した状態を示す一部破断正面図で、図５はその一部破断
側面図である。部品把持手段５００は、部品吸着ノズル
５と同様にホルダ５１に装着され、フィンガホルダ５０
１、左右で一対のフィンガ５１０と５２０、ピストン５
３０とそのピストンロッド５３１、圧縮コイルバネ５４
０等からなる。フィンガホルダ５０１は、四角柱状の本
体上部に円柱状のネック部を有し、ネック部上端部が、
ホルダ５１下端部の吸着ノズル５をネジ込んだ所にネジ
込まれる。この時、ホルダ５１の旋回方向と、後述する
フィンガ５１０と５２０の挟持方向とが直交するように
ネジ固定する。フィンガホルダ５０１は、ネック部から
本体下面に開口する嵌合穴５０２を有し、嵌合穴５０２
は、より小径の穴５０３を通じてネック部上面にも開口
している。嵌合穴５０２には、ピストン５３０を往復摺
動可能にはめ込み、そのピストンロッド５３１を本体部
下面から突出させ、その先端部にフィンガ５１０と５２
０との係合ピン５３２を固定する。ピストンロッド５３
１の軸線はロッド３１の軸線の延長線上に位置してい
る。５０４は、ピストンロッド５３１を貫通させて摺動
自在に保持しつつ、嵌合穴５０２からピストンロッド５
３１の落下を防止するブシュである。

【００１７】フィンガホルダ５０１の本体部は、図５に
示すように側面から見ると、開口部を下方に向けたコの
字形状をしており、図５における左側の下方突出部を前
スカート、右側の下方突出部を後スカートと呼ぶことと
する。この前スカートと後スカートの各内面にシャフト
５１１と５２１をそれぞれ設け、フィンガ５１０、５２
０を回動自在に支持させる。すなわち、図４における右
フィンガ５１０は、後スカート内面に固着されたシャフ
ト５１１に回動自在に支持され、左フィンガ５２０は、
前スカート内面に固着されたシャフト５２１に回動自在
に支持され、両フィンガは並行して回動する。

【００１８】左右の各フィンガは、ピストンロッド５３
１の下端部に貫通固定された係合ピン５３２を中心とす
る、対称形状をしており、各々略Ｌ字形状で、その屈曲
部分がそれぞれ前述のシャフト５１１、５２１に支持さ
れている。各フィンガは、対向する側面の各下方端部分
に、互いに近づく方向に延びる把持板５１２、５２２を
有し、両把持板５１２、５２１の把持面は対面状態にあ
る。各フィンガのもう一方の端部には、係合ピン５３２
を係合させる切り欠き部を設け、図５のように、係合ピ
ン５３２のピストンロッドより前側を、左フィンガ５２
０の切り欠き部に摺動自在にはめ込み、ピストンロッド
より後側を、右フィンガ５１０の切り欠き部に摺動自在
にはめ込む。こうして、ピストンロッド５３１が押し出
されると、係合ピン５３２とともに、各フィンガの切り
欠き部も各シャフト５１１、５２１を支点として下が
り、把持板５１２と５２２は、各シャフト５１１、５２
１を支点として互いに遠ざかる方向へ動く、すなわち把
持板が開くことになる。反対に、ピストンロッド５３１
を引き込めば、把持板５１２と５２２は、各シャフト５
１１、５２１を支点として互いに近づく方向へ動き、把
持板が閉じることとなる。また、両把持板５１２と５２
２による把持中心は、ピストンロッド５３１の軸線の延
長線上に位置している。

【００１９】部品把持手段５００のピストン５３０を吸
引する際の、図示しない真空源迄の吸引路については、
部品吸着ノズルの場合とほぼ同じであり、ホルダ５１の
孔５２に、穴５０３を介して嵌合穴５０２のピストン５
３０より上部が連通し、真空源に至るピストン吸引路が
形成される。５４０は、嵌合穴５０２の上端面とピスト
ン５３０の上面間にはめ込まれた圧縮コイルバネであ
り、ピストンロッド５３１を常時押し出す方向、さらに
は左右のフィンガ５１０、５２０を常時開く方向に付勢
している。

【００２０】図６は、前述のロボットハンド１を水平多
関節ロボット６のハンド軸１１に装着し、部品供給装置
１００を構成した例を示す図であり、部品供給装置１０
０は水平多関節ロボット６、部品供給部７、部品保持位
置認識部８からなる。水平多関節ロボット６は、ベース
６０上に固定され、制御装置６１によって、各アームの
旋回動作、ハンド軸１１の上下移動とその上下移動軸線
まわりのθ回転動作、ロボットハンド１内のエアシリン
ダ３のロッド進退動作をそれぞれ制御する。そして、水
平多関節ロボット６は、部品供給部７から部品Ｐａある
いはＰｂを取り上げて姿勢変換し、部品保持位置認識部
８へ移送して保持状態を認識させ、部品供給先９の所定
位置に、保持位置認識結果を反映させて各々載置できる
ように配置される。

【００２１】部品供給部７は、箱体７０、円筒ドラム７
１、認識テーブル７２、４５°ハーフミラー７３、照明
手段７４、撮像カメラ７５を主要な構成要素としてい
る。円筒ドラム７１は、箱体７０の上部に回転可能に支
持され、内部に形状の異なる部品ＰａとＰｂがばらばら
に供給される。認識テーブル７２は透光板であり、円筒
ドラムから少量ずつ落下してくる部品を受け取り、図示
しない水平振動付与手段により図６で云う左右に往復運
動して、複数個の部品ＰａとＰｂを左方向へ進ませる。
４５°ハーフミラー７３は、認識テーブル７２の認識エ
リアの真下に配置され、さらにその下に配置される照明
手段７４の光を真上に透光させ、前記認識エリア内の複
数個の部品の反射光画像を水平に反射させて、自身の真
横に配置される撮像カメラ７５に撮像させる。撮像され
た画像は図示しない認識装置に送られ、特定の姿勢をと
る部品が選び出されて、その位置情報がロボットの制御
装置６１に送られる。

【００２２】部品保持位置認識部８は、箱体８０、４５
°ハーフミラー８１、照明手段８２、撮像カメラ８３を
主要な構成要素としている。箱体８０は、ロボットハン
ド１が部品供給部７から部品供給先９へ移動する経路の
途中に配置し、ロボットハンド１が部品保持位置認識の
ため一時移動停止する位置の真下に、４５°ハーフミラ
ー８１を配置している。４５°ハーフミラー８１は、照
明手段８２の光を真上に透光させ、部品吸着ノズル５に
吸着保持された部品Ｐの反射光画像を水平に反射させ
て、自身の真横に配置される撮像カメラ８３に撮像させ
る。撮像された画像は図示しない認識装置に送られ、部
品吸着ノズル５の吸着中心に対する部品ＰａあるいはＰ
ｂの保持位置ずれを算出し、そのずれ量がロボットの制
御装置６１に送られる。

【００２３】本実施例における部品供給先９は、図６で
云う奥行き方向に延びるコンベア９０に、支持かつ位置
決め停止されたパレット９１上のワークＷであり、ワー
クＷは、パレット９１に位置決め載置され、部品Ｐａを
取り付ける突起部Ａと、部品Ｐｂを取り付ける突起部Ｂ
を有している。突起部Ａは部品Ｐａの突起部が嵌合する
凹所を有し、突起部Ｂは部品Ｐｂの突起部が嵌合する切
り欠き部を有しており、それらの所在位置がロボットの
制御装置６１にあらかじめ入力されている。

【００２４】このような構成を有する本実施例の動作に
ついて説明する。部品供給動作を開始する前に、ロボッ
トハンド１のストッパ２６の上下位置をまず部品Ｐａ用
に決定しておく。すなわち、図７に示すように、エアシ
リンダ３のロッド３１が押し出されて、ピン３２がスト
ッパ２６に当接し、吸着ノズルが図７で云う反時計方向
の旋回を停止したとき、部品吸着ノズル５の吸着面と水
平面との傾斜角が、部品Ｐａの被吸着面と水平面との傾
斜角に等しくなるような位置に、ストッパ２６を保持す
る。部品Ｐａの場合、ワークＷの突起部Ａに嵌合させる
べく、持ち上げたとき自身の突起部を下向きにするた
め、図７における左側の斜面を被吸着面とする。（部品
Ｐｂの場合、ワークＷの突起部Ｂに嵌合させるべく、同
じく持ち上げたとき自身の突起部を下向きにするため、
図７における右側の斜面が被吸着面になる。）

【００２５】部品Ｐａの被吸着面の決定とそれに対応し
たストッパ２６の保持を終え、部品供給動作を開始す
る。図７において、円筒ドラム７１を回転させ、少量ず
つ落下する複数個の部品Ｐａ、Ｐｂが、認識テーブル７
２の認識エリア内に送り出されると、認識テーブル７２
を一旦停止し、撮像カメラ７５に部品画像を取り込ませ
る。本実施例の場合、前述のように部品Ｐａ、Ｐｂ共、
突起部を下向きにして取り上げる必要があるため、水平
面に突起部を下向きに部品を置き、垂直下方から光を照
射し、部品から反射される反射光画像の特徴をそれぞれ
記憶しておく。そして、取り込んだ部品画像の中から記
憶した画像に近い画像を選び出し（この選出方法につい
ては本発明の主旨ではないため詳述を省略する）、その
画像の位置と向きの情報をロボット制御装置６１へ送
る。

【００２６】制御装置６１は、選出された各画像の位置
と向き情報から部品Ｐａの内まずひとつを選び、各アー
ムを旋回させ、その画像の主である部品の上方にハンド
軸１１を移動させる。同時に、ロボットハンド１のロッ
ド３１を押し出させ、吸着ノズル５を所定の傾斜角度に
保持させる。ハンド軸１１は、部品Ｐａの向きに対応し
てθ回転させ、当該部品の真上から、ハンド軸の軸心と
吸着ノズルの吸着面中心との水平距離間隔分ずらした位
置に停止させる。そして、制御装置６１が、ハンド軸１
１を降下させると、吸着ノズル５の吸着面がその傾斜角
を保ちながら垂直に降下し、部品Ｐａの被吸着面に平行
に接する。それから、図示しない真空源と吸着ノズルの
吸引孔５０を連通させて部品Ｐａを吸着保持させ、ハン
ド軸１１を水平移送高さまで上昇させる。この上昇と同
時に、ロボットハンド１のロッド３１を引き込ませて、
吸着ノズル５をロッド３１の軸線と一致させ、部品Ｐａ
の姿勢を突起部が真下に向くよう変換する。

【００２７】部品Ｐａの姿勢を変換した後、制御装置６
１は、各アームを旋回させ、部品保持位置認識部８の４
５°ハーフミラー８１の真上にハンド軸１１を移動させ
る。そして、撮像カメラ８３に吸着ノズル５に保持され
た部品Ｐａの、照明手段８２による反射光画像を取り込
ませる。図示しない認識装置が、取り込んだ画像の部品
吸着ノズル５の吸着中心に対する部品Ｐａの保持位置ず
れを算出し、そのずれ量情報がロボットの制御装置６１
に送られる。その後制御装置６１は、各アームを旋回さ
せ、パレット９１に位置決めされたワークＷの突起部Ａ
上に、保持位置ずれを補正しながらハンド軸１１を移動
させる。移動停止後ハンド軸１１を下降させ、突起部Ａ
の凹所に部品Ｐａをはめ込み、図示しない真空源と吸着
ノズルの吸引孔５０との連通を遮断させる。それからハ
ンド軸１１を上昇端へと移動させながら、ハンド軸のθ
回転角を原点に戻し、図９に示すように、回転拘束部１
４の凹部１４１に保持姿勢変更部１３の嵌合爪１３１を
はめ込み、保持姿勢変更部１３の回転をロックさせる。

【００２８】次に、制御装置６１は、選出された各画像
の位置と向き情報から部品Ｐｂの内まずひとつを選び、
各アームを旋回させ、その画像の主である部品の上方に
ハンド軸１１を移動させる。この移動途中で制御装置６
１は、ハンド軸１１及びハンド支持部１２を所定量回転
させ、ハンド支持部１２に対する保持姿勢変更部１３の
上下方向の相対位置を変化させる。すると、圧縮コイル
バネ２８と中継板２４によって保持姿勢変更部１３の下
面に押し付けられている一対のピン１２３も付随して移
動し、シャフト２５によって中継板２４と連結されたス
トッパ２６は、図９の場合、サポータ４の外周面に沿っ
て上昇し、図１のときより上に保持位置が変更される。
この部品Ｐｂに対する保持姿勢変更動作が終了してか
ら、ロボットハンド１のロッド３１を押し出させ、吸着
ノズル５を部品Ｐｂの特定姿勢に応じた傾斜角度に保持
させる。そして、部品Ｐａの場合と同様に部品Ｐｂを認
識テーブル７２から取り上げ、姿勢を変換し、ワークＷ
の突起部Ｂに組み付ける。

【００２９】こうしてワークＷに部品ＰａとＰｂが組み
付けられると、当該パレット９１が排出され、次なるパ
レット９１が新たに所定位置に供給され同様の部品供給
動作が繰り返される。そして、この部品供給動作を、選
出された特定の姿勢の部品ＰａとＰｂ全てについて行
い、特定姿勢の部品が認識エリアになくなれば、部品供
給部７の円筒ドラム７１を回転させて部品を認識テーブ
ル７２上に落下させ、認識エリア内に新たに部品群を送
り込み、同様の動作を行わせる。

【００３０】部品Ｐａ、Ｐｂに代わって、位置決め供給
のための適当な吸着面を持たない部品Ｑａ、Ｑｂ（図
８）を、部品供給先９のワークＷ上の図示しない嵌合部
に装着するようなときは、部品吸着ノズル５の代わりに
部品把持手段５００をロボットハンド１に取り付ける。
この場合の動作について、部品吸着ノズル５の場合の動
作との相違点についてのみ説明する。前述と同様、部品
供給を開始する前に、ロボットハンド１のストッパ２６
の上下位置をまず部品Ｑａ用に決定しておく。すなわ
ち、図８に示すように、エアシリンダ３のロッド３１が
押し出されてピン３２がストッパ２６に当接し、部品把
持手段５００が図８で云う反時計方向の旋回を停止した
とき、傾斜したフィンガホルダ５０１と水平面との傾斜
角が、部品Ｑａの被把持部分と水平面との傾斜角に等し
くなるよう、ストッパ２６を保持する。（部品Ｑａの場
合、ワークＷに嵌合させるべく、持ち上げたとき突起部
ｑ１を下向きにするため、図８における左側斜面のボス
部ｑ２の側面を把持面とする）そして、複数個の部品Ｑ
ａ、Ｑｂを、認識テーブル７２の認識エリア内に送り出
し、撮像カメラ７５に部品画像を取り込ませる。この場
合も、水平面に突起部ｑ１、ｑ３を下向きに部品Ｑａ、
Ｑｂを置き、垂直下方から光を照射したときに部品から
反射される反射光画像の特徴を記憶しておき、取り込ん
だ部品画像の中から記憶した画像に近い画像を選び出
し、その画像の位置と向きの情報をロボット制御装置６
１へ送る。

【００３１】制御装置６１は、選出された各画像の位置
と向き情報からまずひとつを選び、各アームを旋回さ
せ、その画像の主である部品Ｑａの上方にハンド軸１１
を移動させる。同時に、ロボットハンド１のロッド３１
を押し出させ、フィンガホルダ５０１を所定の傾斜角度
に保持させる。ハンド軸１１は、部品Ｑａの向きに対応
してθ回転させ、当該部品のボス部ｑ２の真上から、ハ
ンド軸の軸心と、両フィンガの把持板５１２と５２２の
下面における横方向中心（図５における左右方向）との
水平距離間隔分ずらした位置に停止させる。そして、制
御装置６１が、ハンド軸１１を降下させると、各フィン
ガ５１０、５２０の把持板５１２、５２２がその傾斜を
保ちながら垂直に降下し、部品Ｑａのボス部ｑ２の側面
を挾み込むように、その近傍に停止する。それから、図
示しない真空源と嵌合穴５０２を連通させてピストン５
３０を吸引し、ピストンロッド５３１及び係合ピン５３
２を引き込む。係合ピン５３２が引き込まれると、左右
のフィンガ５１０と５２０とが、それぞれシャフト５１
１と５２１を中心として回動し、各把持板５１２と５２
２が閉じる方向に移動して、ボス部ｑ２の側面を挟持す
ることになる。この状態でハンド軸１１を水平移送高さ
まで上昇させ、同時に、ロボットハンド１のロッド３１
を引き込ませて、ピストンロッド５３１をロッド３１の
軸線と一致させ、部品Ｑａの姿勢を突起部ｑ１が真下に
向くよう変換する。

【００３２】部品Ｑａの姿勢を変換した後、制御装置６
１は、前述と同様に部品保持位置認識部８で、左右の把
持板５１２と５２２の把持中心に対する部品Ｑａの保持
位置ずれを算出し、そのずれ量をロボットの制御装置６
１に送る。その後制御装置６１は、各アームを旋回さ
せ、パレット９１に位置決めされたワークＷの図示しな
い嵌合部上に、保持位置ずれを補正しながらハンド軸１
１を移動させる。移動停止後ハンド軸１１を下降させ、
嵌合部に部品Ｑａをはめ込み、図示しない真空源と嵌合
穴５０２との連通を遮断させる。すると、ピストン５３
０は吸引を解かれ、圧縮コイルバネ５４０によって押し
戻されてピストンロッド５３１を押し出す。両フィンガ
５１０と５２０は、それぞれシャフト５１１と５２１を
中心として回動し、把持板５１２と５２２を開く方向に
移動させてボス部ｑ２の挟持を解く。その後ハンド軸１
１を上昇端へと移動させながら、ハンド軸のθ回転角を
原点に戻し、回転拘束部１４の凹部１４１に保持姿勢変
更部１３の嵌合爪１３１をはめ込み、保持姿勢変更部１
３の回転をロックさせる。

【００３３】次に、制御装置６１は、選出された各画像
の位置と向き情報から部品Ｑｂの内まずひとつを選び、
その部品の上方にハンド軸１１を移動させる。この移動
途中で制御装置６１は、ハンド軸１１及びハンド支持部
１２を所定量回転させ、ハンド支持部１２に対する保持
姿勢変更部１３の上下方向の相対位置を変化させて、ス
トッパ２６の保持位置を変更する。この部品Ｑｂに対す
る保持姿勢変更動作が終了してから、ロボットハンド１
のロッド３１を押し出させ、部品把持手段５００を部品
Ｑｂの特定姿勢に応じた傾斜角度に保持させる。そし
て、部品Ｑａの場合と同様に、部品Ｑｂのボス部ｑ４の
側面を挟持して認識テーブル７２から取り上げ、姿勢を
変換し、ワークＷの図示しない嵌合部に組み付ける。ワ
ークＷに部品ＱａとＱｂが組み付けられると、当該パレ
ット９１が排出され、次なるパレット９１が新たに所定
位置に供給され、前述と同様な部品供給動作が繰り返さ
れる。

【００３４】本実施例では、ロボットハンドの部品吸着
手段として、真空吸引方式を採用したが、電磁力による
吸引方式も容易に適用できる。また、部品把持手段とし
て、ピストンを真空吸引して往復運動させる方式とした
が、電磁力によってピストンを往復運動させる方法にも
展開可能である。さらに、ホルダ５１において、部品吸
着ノズル装着部及びフィンガホルダ５０１の装着部はネ
ジ込み式としたが、着脱可能かつ回転不能として両装着
形状を共通化すれば、部品によって、吸着方式と把持方
式いずれにも簡単に切り換えることもできる。そして、
本実施例では、ロボットハンド１を水平多関節ロボット
のアームに装着することとしたが、直角座標型ロボット
に装着してもよい。

【００３５】

【発明の効果】保持姿勢設定手段であるストッパ２６の
上下位置を自動的に変更することにより、種々の部品の
特定姿勢に対応でき、意図する着地面を真下に向けるこ
とができる。従って、同一のロボットハンドで種々の部
品のピックアップに対応でき、各部品に応じた形状の把
持装置を製作する必要がなく、安価である。また、本発
明のロボットハンドを使用して部品供給装置を構成し、
部品組付けラインを形成すれば、機種切り替え時の段取
り替え時には、ストッパ２６の位置を自動変更するのみ
であるため、所要時間を短縮できる。さらに、装置運転
中、部品毎にあるいは載置姿勢毎に、自動的に保持姿勢
を変更できるため、異なる形状の部品を混在させて供給
することが可能となり、コンパクトな部品組付けライン
を構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明ロボットハンドの一実施例の構成を示
す、一部破断正面図である。

【図２】同ロボットハンドにおける部品保持手段の一実
施例を示す、一部破断正面図である。

【図３】同部品保持手段の一実施例を示す、一部破断側
面図である。

【図４】同ロボットハンドにおける部品保持手段の他の
実施例を示す、一部破断正面図である。

【図５】同部品保持手段の他の実施例を示す、一部破断
側面図である。

【図６】同ロボットハンドを使用した部品供給装置の一
実施例を示す、概略構成図である。

【図７】同ロボットハンドの部品吸着動作を説明する、
先端部の一部破断側面図である。

【図８】同ロボットハンドの部品把持動作を説明する、
先端部の一部破断側面図である。

【図９】同ロボットハンドの部品保持姿勢変更動作を説
明する、一部破断正面図である。

【符号の説明】

１ ロボットハンド １１ ハンド軸 １２ ハンド支持部 １３ 保持姿勢変更部 １４ 回転拘束部 ２ 着脱部 ２６ ストッパ（保持姿勢設定手段） ３ エアシリンダ ４ サポータ ５ 部品吸着ノズル ５４ 連接板（リンク機構の一部） ５００ 部品把持手段 ６ 水平多関節ロボット ７ 部品供給部 ８ 部品保持位置認識部 ９ 部品供給先 １００ 部品供給装置 Ｐ、Ｑ 部品

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の構成を有するロボットハンド。 ａ．ロボットアームに回転可能かつ昇降可能に支持さ
   れ、先端にはハンド支持部を備えたハンド軸。 ｂ．前記ハンド支持部に装着されるエアシリンダ。 ｃ．前記エアシリンダのハウジング先端から延び、部品
   保持手段を、ハンド軸の軸線に直交する軸線を回転中心
   として旋回可能に支持するサポータ。 ｄ．前記エアシリンダのロッド先端部と部品保持手段と
   を連結し、ロッドの往復運動を部品保持手段の旋回運動
   に変換するリンク機構。 ｅ．前記エアシリンダのロッドの移動ストロークを規制
   し、部品保持手段の旋回による傾き角を所定の角度に設
   定する保持姿勢設定手段。 ｆ．前記ハンド支持部に、ハンド軸の軸線方向への移動
   とその軸線まわりの回転を可能に嵌合し、ハンド支持部
   と一体回転する間は軸線方向位置は一定であり、ハンド
   支持部に対し相対回転すると軸線方向に移動して、前記
   保持姿勢設定手段の位置を変更する保持姿勢変更手段。 ｇ．前記ロボットアームに付設され、部品保持手段の姿
   勢変更時に、前記保持姿勢変更手段に係合して一時固定
   する回転拘束手段。 ｈ．部品を保持する際には、前記ロッドを移動させて部
   品保持手段を所定の傾きに保ち、保持した部品を移載す
   る際には、ロッドを逆移動させて、部品保持手段の保持
   中心をハンド軸の軸線上に一致させ、部品保持手段の保
   持姿勢を変更する際には、ハンド軸を上昇させて前記回
   転拘束手段に保持姿勢変更手段を係合させ、ハンド軸を
   所定量回転させる制御手段。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のロボットハンドにおい
   て、 前記部品保持手段を、部品吸着手段とすることを特徴と
   するロボットハンド。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のロボットハンドにおい
   て、 前記部品保持手段を、部品把持手段とすることを特徴と
   するロボットハンド。
4. 【請求項４】 容器内に任意の姿勢でばらばらに置かれ
   た複数個の部品を画像認識し、特定の姿勢にある部品を
   取り上げ、その部品を所定の姿勢に変換して供給するも
   のにして、 請求項２に記載のロボットハンドのハンド軸を、水平多
   関節型ロボットのアームに回転可能かつ昇降可能に支持
   して部品の吸着保持を行わせ、 保持した部品を移載する際に、部品の吸着位置を視覚認
   識し、部品の吸着位置ずれ量を算出し、そのずれ量を補
   正して目標位置に移載することを特徴とする部品供給装
   置。
5. 【請求項５】 容器内に任意の姿勢でばらばらに置かれ
   た複数個の部品を画像認識し、特定の姿勢にある部品を
   取り上げ、その部品を所定の姿勢に変換して供給するも
   のにして、 請求項３に記載のロボットハンドのハンド軸を、水平多
   関節型ロボットのアームに回転可能かつ昇降可能に支持
   して部品の把持を行わせ、 把持した部品を移載する際に、部品の把持状態を視覚認
   識し、部品の把持位置ずれ量を算出し、そのずれ量を補
   正して目標位置に移載することを特徴とする部品供給装
   置。