JPH08132383A - ハンドリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重いワークを保持可能な構成でありながら、
全体の構成を小形化すると共に、別体の位置決め装置を
不要にする。 【構成】 本発明のハンドリング装置は、ロボットのア
ーム１２等に取付けられる装置基部１１を設け、一端側
にワーク１７を保持する保持部１６を有する保持アーム
１４を上記装置基部１１に回動可能に設け、上記保持ア
ーム１４の保持部１６側の変形量を検知する距離検出器
２３を設け、装置基部１１に保持アーム１４を回動駆動
する駆動装置２４を設け、そして、保持アーム１４を反
変形方向へ上記変形量に応じて回動させることにより、
保持アーム１４の保持部１６を変形前の位置へ復帰させ
るように構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットのアーム等に
取付けられるものであって、ワークを保持するハンドリ
ング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のハンドリング装置の一例を図６
ないし図８に示す。これら図６ないし図８において、装
置基部１は、ロボットのアーム２の先端部に取付けられ
ている。上記装置基部１の下端部には、一対の保持アー
ム３（１個のみ図示）が図６中左方へ向けて延びるよう
に固定されている。この保持アーム３の左端側が保持部
４となっており、この保持部４上にワーク５がワーク取
付治具６を介して載置されて保持されるように構成され
ている。この場合、ワーク５はワーク取付治具６上に載
置されて固定されている。

【０００３】また、ワーク取付治具６は、治具ベース７
上に載置されている。ここで、図６及び図７に示すよう
に、ワーク取付治具６の左端部には、位置決め凸部６ａ
が突設されている。また、治具ベース７の左端部には、
上記位置決め凸部６ａが嵌合する位置決め孔７ａが形成
されている。上記位置決め凸部６ａが位置決め孔７ａに
嵌合することにより、ワーク取付治具６と治具ベース７
とが位置決めされるように構成されている。更に、上記
保持アーム３の保持部４には位置決め凸部４ａが突設さ
れていると共に、ワーク取付治具６には上記位置決め凸
部４ａが嵌合する位置決め孔６ｂが形成されている（図
８も参照）。上記位置決め凸部４ａが位置決め孔６ｂに
嵌合することにより、保持アーム３とワーク取付治具６
とが位置決めされる構成となっている。

【０００４】上記構成において、保持アーム３によりワ
ーク５を保持する場合、図６に示すように、ロボットの
アーム２を移動制御して保持アーム３の保持部４の位置
決め凸部４ａをワーク取付治具６の位置決め孔６ｂに嵌
合させる。この後、装置基部１を上昇させると、図７に
示すように、保持アーム３上にワーク５を載置保持した
状態でワーク５を移送させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成では、図
７に示すように、保持アーム３上にワーク５を載置保持
して装置基部１を上昇させると、ワーク５の重量とスパ
ン（図６中符号ａにて示す距離）が長いこととにより保
持アーム３が下方へたわみ変形する。この場合、保持ア
ーム３の左端部は、基準面Ａから変形量ｄ１だけ下方へ
変形する。このため、ロボットのアーム２を移動制御し
て、移送先の治具ベース７上にワーク取付治具６を載置
しようとするときに、保持アーム３の上記たわみ変形に
より保持アーム３の位置決め凸部４ａの軸芯がワーク取
付治具６の位置決め孔６ａの軸芯に対して斜めになるの
で、装置本体１を下降させるだけでは、位置決め凸部４
ａを位置決め孔６ａに嵌合させることができないという
問題点が生ずる。

【０００６】これに対して、従来においては、ワーク５
の重量に対して保持アーム３のたわみ変形が極力少なく
なるように保持アーム３の剛性を高くすると共に、図８
に示すように、保持アーム３のたわみ変形を想定して予
め保持アーム３を反対方向に変形させておくようにして
いた。しかし、この剛性を高くする方法では、ワーク５
の重量が重くなったり、スパンａが長くなったりする
と、保持アーム３の剛性を、重くなるまたは長くなる倍
率の２乗、３乗で高くしなければならないので、ハンド
リング装置の構成が非常に大型化するという欠点があっ
た。

【０００７】このような欠点を解消する構成として、従
来より、上記したハンドリング装置とは別に位置決め装
置を設けたものが考えられている。この構成では、保持
アーム３上に載置保持したワーク５を移送先の治具ベー
ス７上に載置する場合、保持アーム３（即ち、ハンドリ
ング装置）からワーク５を別体の位置決め装置へ受け渡
した後、上記位置決め装置により位置決めしながらワー
ク５を移送先の治具ベース７上に載置するように構成さ
れている。しかし、上記構成では、別体の位置決め装置
が必要になるので、そのための配設スペースが別途必要
になると共に、製造コストが高くなるという不具合が生
じた。

【０００８】そこで、本発明の目的は、重いワークを保
持可能な構成でありながら、全体の構成を小形化できる
と共に、別体の位置決め装置を不要にすることができる
ハンドリング装置を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のハンドリング装
置は、ロボットのアーム等に取付けられる装置基部を備
え、この装置基部に回動可能に設けられ一端側にワーク
を保持する保持部を有する保持アームを備え、この保持
アームの保持部側の変形量を検知する変形量検知手段を
備え、前記装置基部に設けられ前記保持アームを回動駆
動する駆動手段を備え、そして、前記保持アームを反変
形方向へ前記変形量に応じて回動させることにより前記
保持部を変形前の位置へ復帰させる復帰制御手段を備え
て成るところに特徴を有する。

【００１０】本発明の他のハンドリング装置は、ロボッ
トのアーム等に取付けられる装置基部を備えると共に、
ワークを保持する保持部材を備え、そして、基端部が前
記装置基部に固定されると共に、先端部が前記保持部材
に回動可能に設けられた平行リンク式の保持アームを備
えて成るものである。

【００１１】

【作用】上記手段によれば、ワークの重量により保持ア
ームがたわみ変形した場合には、変形量検知手段により
保持アームの保持部側の変形量を検知すると共に、復帰
制御手段により保持アームを反変形方向へ変形量に応じ
て回動させることにより保持部を変形前の位置へ復帰さ
せる。この構成の場合、重いワークを保持可能な構成で
ありながら、保持アームの剛性を高くする必要がなくな
るから全体の構成を小形化でき、また、別体の位置決め
装置を不要にし得る。

【００１２】一方、装置基部に平行リンク式の保持アー
ムの基端部を固定して設けると共に、ワークを保持する
保持部材に上記保持アームの先端部を回動可能に設ける
構成とすると、ワークの重量が保持部材を介して保持ア
ームに作用して保持アームがたわみ変形する場合、保持
アームが平行リンク式であるから、保持部材ひいてはワ
ークが下方へ平行に移動する。このため、特別な位置決
め処理を行う必要がなくなる。従って、上記構成とほぼ
同様な効果を得ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例について図１な
いし図４を参照しながら説明する。まず、図１ないし図
３において、ハンドリング装置の装置基部１１は、矩形
枠状をなしており、その上面部がロボットのアーム１２
の先端部に取付けられている。このロボットは、いわゆ
るティーチングタイプのロボットである。上記装置基部
１１の下面部の両端部には、回動支持部１３、１３が下
方へ向けて突設されている。これら回動支持部１３，１
３は、対向する一対の突片部１３ａ、１３ａを有してい
る（図３参照）。

【００１４】そして、各回動支持部１３には、それぞれ
長尺状の保持アーム１４、１４がピン１５、１５を介し
て回動可能に軸支されている。この場合、各保持アーム
１４の中間部分の図１中やや右寄り部位が軸支される構
成となっている。上記各保持アーム１４の一端側（図１
中左端側）が保持部１６となっており、この保持部１６
上にワーク１７がワーク取付治具１８を介して載置され
て保持されるように構成されている。この場合、ワーク
１７はワーク取付治具１８上に載置されて固定されてい
る。

【００１５】また、上記保持アーム１４の保持部１６に
は、位置決め凸部１９が上方へ向けて突設されていると
共に、ワーク取付治具１８には、上記位置決め凸部１９
が嵌合する位置決め孔１８ａが形成されている。上記位
置決め凸部１９は、ピン状の凸部１９ａと、この凸部１
９ａを保持アーム１４にねじ止めするねじ１９ｂとから
構成されている。上記位置決め凸部１９が位置決め孔１
８ａに嵌合することにより、保持アーム１４とワーク取
付治具１８とが位置決めされる構成となっている。

【００１６】また、上記ワーク取付治具１８は、治具ベ
ース２０上に載置される構成となっている。ここで、図
４に示すように、ワーク取付治具１８の左端部下部に
は、位置決め凸部２１が下方へ向けて突設されていると
共に、治具ベース２０の左端部には、上記位置決め凸部
２１が嵌合する位置決め孔２０ａが形成されている。上
記位置決め凸部２１は、ピン状の凸部２１ａと、この凸
部２１ａをワーク取付治具１８にねじ止めするねじ２１
ｂとから構成されている。上記位置決め凸部２１が位置
決め孔２０ａに嵌合することにより、ワーク取付治具１
８と治具ベース２０とが位置決めされるように構成され
ている。

【００１７】一方、装置基部１１の下端部の図１中左部
には、ほぼＬ字状をなす支持部材２２の一方の辺部２２
ａの基端部２２ｂが取付固定されている。この支持部材
２２の他方の辺部２２ｃは、保持アーム１４に沿って図
１中左方へ延設されており、その先端部２２ｄがワーク
取付治具１８の図１中左端部の下面と対向するように配
置されている。そして、上記先端部２２ｄには、変形量
検知手段である距離検出器２３が配設されている。この
距離検出器２３は、例えば渦電流式或いは光学式（三角
測量式や位相差式）或いは超音波式の距離センサから構
成されており、距離検出器２３の上面とワーク取付治具
１８の図１中左端部の下面との距離を検知して、検知信
号を出力するように構成されている。これにより、距離
検出器２３は、保持アーム１４の保持部１６側の下方へ
の変形量ｄ１（図７参照）を検知可能な構成となってい
る。

【００１８】さて、上記装置基部１１の図１中右端部に
は、前記保持アーム１４を回動駆動する駆動手段として
駆動装置２４が配設されており、以下、この駆動装置２
４について説明する。上記駆動装置２４のフレーム２５
は、全体としてほぼコ字状をなしており、装置基部１１
の右端部に取付固定されている。上記フレーム２５の上
壁部２５ａの上面には、正逆回転可能なモータ２６が設
けられている。また、フレーム２５の上壁部２５ａ及び
下壁部２５ｂには、回転軸２７が両者を貫通すると共に
回動可能に設けられている。この回転軸２７の上端部に
取付けられたプーリ２８と上記モータ２６のシャフトに
取付けられたプーリ２９との間に、ベルト３０が掛け渡
されている（図３参照）。

【００１９】上記回転軸２７の下端部は、フレーム２５
の下壁部２５ｂを貫通して下方へ突出されており、更
に、該下端部にはねじ部３１が形成されている。一方、
一対の保持アーム１４の図１中右端部間には、連結部材
３２が軸３３、３３を介して橋架状に連結されている。
この連結部材３２の中央部には、雌ねじ部が形成された
ねじ孔が形成されており、このねじ孔に上記回転軸２７
のねじ部３１が螺挿される構成となっている。

【００２０】この構成の場合、モータ２６により回転軸
２７が回転駆動されると、その回転方向に応じて連結部
材３２が上または下方向に移動駆動され、ひいては保持
アーム１４がピン１５を回動中心として回動駆動される
ように構成されている。また、上記駆動装置２４のモー
タ２６は、マイクロコンピュータ等からなる制御回路
（図示しない）により通電制御される構成となってい
る。この制御回路は、復帰制御手段としての機能を有し
ており、前記距離検出器２３から与えられる検出信号と
予め記憶されている制御プログラムとに従って上記モー
タ２６を駆動制御するように構成されている。

【００２１】次に、上記構成の作用を説明する。今、ワ
ーク１７がワーク取付治具１８上に載置されていると共
に、このワーク取付治具１８が治具ベース２０上に位置
決め凸部２１及び位置決め孔２０ａにより高精度に位置
決めされて載置されているとする。この状態で、まず、
保持アーム１４によりワーク１７（即ち、ワーク取付治
具１８）を保持する場合、図１に示すように、ロボット
のアーム１２を移動制御して保持アーム１４の保持部１
６の位置決め凸部１９をワーク取付治具１８の位置決め
孔１８ａに嵌合させて位置決めすると共に、保持アーム
１４の保持部１６の上面をワーク取付治具１８の下面に
当接させる。この場合、予め駆動装置２４のモータ２６
を通電駆動して保持アーム１４を回動させることによ
り、保持アーム１４の保持部１６の上面とワーク取付治
具１８の下面とが平行になるように設定しておく構成と
なっている。

【００２２】続いて、上記位置決め並びに当接させた状
態において、距離検出器２３によりワーク取付治具１８
の下面と距離検出器２３との間の距離を測定することに
より、ワーク取付治具１８の下面の初期位置、即ち、保
持アーム１４の初期位置を検知する。そして、この検知
した初期位置を制御回路内のメモリに記憶する。この
後、ロボットのアーム１２を移動駆動させることによ
り、装置基部１１を上昇させると共に、該装置基部１１
（即ち、ワーク１７）を予め決められた移送先の治具ベ
ース２０へ向けて移動させる（いわゆるハンドリングを
実行する）。

【００２３】ここで、保持アーム１４の保持部１６上に
ワーク１７及びワーク取付治具１８を載置保持して装置
基部１１を上昇させると、ワーク１７の重量とスパン
（図１中符号ａにて示す距離）が長いこととにより、保
持アーム１４が下方へ向けてたわみ変形する。この場
合、保持アーム１４がたわみ変形する状態は、従来構成
の図７に示す状態とほぼ同じである。即ち、保持アーム
１４の左端部は、基準面Ａ（保持アーム１４がたわみ変
形する前の状態のときの保持アーム１４の上面）から変
形量ｄ１だけ下方へ変形する。このとき、本実施例で
は、上記変形量ｄ１を距離検出器２３により検知すると
共に、この検知信号を制御回路に与えるように構成され
ている。

【００２４】そして、制御回路は、上記検知信号を受け
ると、駆動装置２４のモータ２６を通電駆動して保持ア
ーム１４を反変形方向（図１及び図４中右回り方向）へ
変形量ｄ１に応じて回動させることにより，保持アーム
１４の保持部１６を変形前の位置へ復帰させる。具体的
には、距離検出器２３により検出する変形量ｄ１が零に
なるまで保持アーム１４を回動駆動させる。これによ
り、回動アーム１４が初期位置に戻り、保持アーム１４
の保持部１６の上面とワーク取付治具１８の下面とが平
行状態となる（図４参照）。

【００２５】このような平行状態となると、ワーク取付
治具１８の位置決め凸部２１の軸芯と治具ベース２０の
位置決め孔２０ａの軸芯とが互いに合うようになる。従
って、ロボットのアーム１２を移動制御して装置基部１
１を下降させると、上記位置決め凸部２１が位置決め孔
２０ａに嵌合する。これにより、ワーク取付治具１８と
治具ベース２０とが高精度に位置決めされる。

【００２６】このような構成の本実施例によれば、保持
アーム１４が下方へ向けてたわみ変形した場合に、駆動
装置２４のモータ２６を通電駆動して保持アーム１４を
反変形方向（図１中右回り方向）へ距離検出器２３によ
り検知した変形量ｄ１に応じて回動させることにより、
保持アーム１４の保持部１６を変形前の位置へ復帰させ
る構成としたので、重いワーク１７を保持可能な構成で
ありながら、保持アーム１４の剛性をそれほど高くする
必要がなくなる。このため、従来構成とは異なり、ハン
ドリング装置の全体構成を小形化でき、また、別体の位
置決め装置を不要にすることができ、ひいては製造コス
トを低減し得る。

【００２７】尚、上記実施例では、保持アーム１４を回
動駆動する駆動装置２４の駆動源をモータ２６により構
成したが、これに限られるものではなく、空気圧シリン
ダや油圧シリンダにより構成しても良い。

【００２８】図５は本発明の第２の実施例を示すもので
あり、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第
１の実施例と同一部分には、同一符号を付している。上
記第２の実施例では、図５に示すように、装置基部１１
に代わる装置基部３４をロボットのアーム１２に取付け
固定している。そして、上記装置基部３４の両側面部に
は、平行リンク式の保持アーム３５の基端部が固定され
ている。具体的には、平行リンク式の保持アーム３５
は、それぞれ対をなす２組のリンク部材３６及び３７か
ら構成されており、これらリンク部材３６及び３７の形
状はほぼ逆へ字状である。

【００２９】上記リンク部材３６及び３７の基端部であ
る上端部３６ａ及び３７ａは、装置基部３４の両側面部
に取付け固定されている。この場合、リンク部材３６及
び３７は、その上端部３６ａ及び３７ａに対して図１中
左斜め下方に延びると共に平行状態となるように配置さ
れている。そして、リンク部材３６及び３７の先端部で
ある下端部３６ｂ及び３７ｂは、保持部１６に代わる保
持部材３８の両側面部に軸３９、３９を介して回動可能
に連結されている。この場合、保持部材３８は、その上
面（載置面）が水平面となるようにリンク部材３６及び
３７の下端部３６ｂ及び３７ｂに連結される構成となっ
ている。上記保持部材３８の上面に、ワーク１７がワー
ク取付治具１８を介して載置保持されるように構成され
ている。尚、保持部材３８の上面には、ワーク取付治具
１８の位置決め孔１８ａに嵌合する位置決め凸部が突設
されている。

【００３０】上記第２の実施例によれば、ワーク１７の
重量が保持部材３８を介して保持アーム３５に作用して
いない状態では、保持アーム３５のリンク部材３６、３
７並びに保持部材３８は、図５において実線で示す初期
位置にある。即ち、保持部材３８の上面は水平状態であ
る。この状態で、ロボットのアーム１２を移動駆動させ
ることにより、装置基部１１を上昇させると、ワーク１
７の重量により、保持アーム３５のリンク部材３６、３
７が基端部３６ａ、３７ａを支点として図５中左回り方
向（下方）へ向けて回動するようにしてたわみ変形する
（図５中１点鎖線参照）。この場合、保持アーム３５が
平行リンクであるから、保持アーム３５のリンク部材３
６、３７の先端部３６ｂ、３７ｂに回動可能に連結され
た保持部材３８は、その上面が水平状態を保ったまま図
５中右斜め下方へ移動する。

【００３１】即ち、保持部材３８は、基準面Ａ（保持ア
ーム３５がたわみ変形する前の状態のときの保持部材３
８の上面）から下方へ平行に変形量ｄ２だけ移動すると
共に、図５中右方へ平行に変形量ｄ３だけ移動する。こ
のため、特別な位置決め処理を行う必要がなくなる。具
体的には、ロボットにティーチングする際に、上記変形
量ｄ２、ｄ３を含んだ状態でティーチングしておけば、
ワーク１７の重みで上述したように生ずる平行な変形量
を吸収することができ、特別な位置決め処理を行う必要
がない。従って、上記第２の実施例においても、第１の
実施例とほぼ同様な作用効果を得ることができる。特
に、第２の実施例では、駆動装置や距離検出器が不要で
あるから、構成を大幅に簡単化することができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、一端側にワークを保持する保持部を有する保持アー
ムを装置基部に回動可能に設け、この保持アームの保持
部側の変形量を検知する変形量検知手段を設け、そし
て、保持アームが変形したときに、駆動手段により保持
アームを反変形方向へ変形量に応じて回動駆動させるこ
とにより、保持部を変形前の位置へ復帰させる構成とし
たので、重いワークを保持可能な構成でありながら、全
体の構成を小形化できると共に、別体の位置決め装置を
不要にすることができるという優れた効果を奏する。

【００３３】また、装置基部に平行リンク式の保持アー
ムの基端部を固定して設けると共に、ワークを保持する
保持部材に上記保持アームの先端部を回動可能に設ける
構成としても、ワークの重量により保持アームがたわみ
変形する際、保持部材及びワークが下方へ平行に移動す
るから、特別な位置決め処理を行う必要がなくなる。従
って、上記構成とほぼ同様な作用効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す一部破断正面図

【図２】上面図

【図３】側面図

【図４】作用説明用の一部破断正面図

【図５】本発明の第２の実施例を示す正面図

【図６】従来構成を示す図１相当図

【図７】保持アームがたわみ変形した状態を示す一部破
断正面図

【図８】保持アームがワークを保持する前の状態を示す
一部破断正面図

【符号の説明】

１１は装置基部、１２はアーム、１４は保持アーム、１
６は保持部、１７はワーク、１８はワーク取付治具、１
９は位置決め凸部、２０は治具ベース、２１は位置決め
凸部、２２は支持部材、２３は距離検出器（変形量検知
手段）、２４は駆動装置（駆動手段）、２５はフレー
ム、２６はモータ、２７は回転軸、３４は装置基部、３
５は保持アーム、３６、３７はリンク部材、３６ａ、３
７ａは上端部（基端部）、３６ｂ、３７ｂは下端部（先
端部）、３８は保持部材を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットのアーム等に取付けられる装置
   基部と、 この装置基部に回動可能に設けられ、一端側にワークを
   保持する保持部を有する保持アームと、 この保持アームの保持部側の変形量を検知する変形量検
   知手段と、 前記装置基部に設けられ、前記保持アームを回動駆動す
   る駆動手段と前記保持アームを反変形方向へ前記変形量
   に応じて回動させることにより前記保持部を変形前の位
   置へ復帰させる復帰制御手段とを備えて成るハンドリン
   グ装置。
2. 【請求項２】 ロボットのアーム等に取付けられる装置
   基部と、 ワークを保持する保持部材と、 基端部が前記装置基部に固定されると共に、先端部が前
   記保持部材に回動可能に設けられた平行リンク式の保持
   アームとを備えて成るハンドリング装置。