JPS6080585A - 傾斜した被保持面を有する物品用のロボツトハンド - 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】 この発明は傾斜した被保持面を有する物品用のロボット
ハンドに関する。

トによって把持せしめようとすれば、ビジョンセンサー
により物品の平面上での載置位置を検出して、当該検出
値に基づき教示された把持位置を修正して行うことがで
きる。

しかし、例えばプレス加工により所定形状に型打ちされ
た板金を多数重ねて載置した場合のように、その上面が
Ｘ、Ｙいずれの方向へも傾斜している物品の場合には、
ビジョンセンサーＹ方向への傾斜具合いを正確に検出す
ることが困難であって、ロボットによってハンドリング
せしめることが極めて困難であった。

この発明は、上記の多数重ねて載置したプレス板金のよ
うに、その上面つまりロボットによる被保持面がＸ、Ｙ
いずれの方向へも傾斜し、しかもその傾斜量、傾斜の向
きが種々異る物品であっても確実に保持してハンドリン
グできるロボットハンドを提供するものであり、要旨と
するところは、吸着パッド等のワーク保持手段を少くと
も３箇所設けたワーク保持平面と、該ワーク保持平面と
ロボットアームとの間を連結する組合せ支持枠とからな
り、該組合せ支持枠が上記アームに対して第１の軸まわ
りで回動自在に連結された第１の支持枠と、該第１の支
持枠に対して第２の軸まわりで回動自在に連結され、か
つワーク保持平面を固定した第２の支持枠とからなり、
上記第１の軸と第２の軸とは直交配置してあって、上記
アームと第１の支持枠間および第１の支持枠と第２の支
持枠間には、夫々物品の被保持面に倣って、アームに対
する第１の支持枠および第１の支持枠に対する第２の支
持枠の連結姿勢を変更するサーボ機構を介装した点にあ
る。

以下、図面に基づいて実施例を説明する。

第１図は平面図、第２図は第１図矢印方向より見た一部
省略側面図であるが、この実施例のロボットハンドは、
平面視が略Ｈ字状になった支持枠（１）の各先端に仮想
一平面（Ｆ）に揃えて数句けた４つの吸着パッド（Ｈｌ
）〜（Ｈ４）と、該吸着パッド（Ｈｌ）〜（Ｈ４）によ
り構成されるワークの保持面ＣＦ）とロボットアーム（
２）との間をいずれの方向（ｘ、ｙ軸方向）においても
傾動自在に連結する組合せ支持枠（３）とからなり、以
下、組合せ支持枠（３）について詳細に説明する。

すなわち、該組合せ支持枠（３）は、ロボットアーム（
２）に対して第１の軸（Ｓｌ）まわりで回動自在となっ
た第１の支持枠（４）と、該第１の支持枠（４）に対し
て第２の軸（Ｓ２）まわりで回動自在となった第２の支
持枠（１）つまり前記Ｈ字状支持枠（１）とからなり、
上記第１の軸（Ｓｌ）と第２の軸（Ｓ２）とは直交配置
してあり、よってロボットアーム（２）が空間に固定さ
れていても上記第２の支持枠（１）が、第１図Ｘ方向に
おける傾斜に対しては第２の軸（Ｓ２）まわりで回動し
、第１図Ｙ方向における傾斜に対しては第１の支持枠（
４）を介して第１の軸（Ｓｌ）まわりで回動し、結局い
ずれの方向へも傾斜しうるようになっているが、上記第
１支持枠（４）とロボットアーム（２）間および第１支
持枠（４）と第２支持枠（１）間の連結箇所には次のよ
うなサーボ回動装置（５）　（６）を介装しである。

すなわち、いずれのサーボ回動装置（５）　（６）も同
一構造であるので、説明は一方のサーボ回動装置（５）
について行うが、当該サーボ回動装置（５）は第３〜６
図に示したように、円筒形のケーシング（７）と、該ケ
ーシング（７）内に形成した扇型のベーン室（８）に挿
通したベーン（９）付き固定軸（Ｓｌ）と、同じくケー
シング（７）内に形成した切換弁室（１１）に挿通した
センサー軸（１２）および該センサー軸（１２）に固定
したセンサーアーム（１３）とからなっており、センサ
ーアーム（１３）の両端には、夫々ばね（１４）によっ
て常時下方へ突出付勢されているセンサーヘッド（１５
）が取付けられていて、該センサーヘッド（１５）　、
センサーアーム（１３）を介してセンサー軸（１２）が
回動すると、センサー軸（１２）に固定した切換弁（１
６）がケーシング（７）に対して第５図から第６図のよ
うに変位するので、ポンプ側ポート（ｐｐ）と前記ベー
ン室（８）のベーン（９）によって仕切られたＡ室側ポ
ート（ＰＡ）とが連絡し、タンク側ポー）（ＴＰ）とベ
ーン室Ｂ室側ポート（ＰＢ）とが連絡して圧油がＡ室（
ハ）内に流入し、ケーシング（７）を前記センサー軸（
１２）の切換弁（１６）が再び第５図の中立状態になる
方向へ回動するようになっている。センサー軸（１２）
が反対方向へ回動した場合も同様に、圧油がＢ室（１３
）内へ流入し、ケーシング（７）がセンサー軸（１２）
回動方向へ回動するようになっている。つまり、固定軸
（Ｓｌ）を基準として、ケーシング（７）が常時センサ
ー軸（１２）と同一回動角度を保つようになっているの
である。

上記のようなサーボ回動装置（５）（６）を、ロボット
アーム（２）と第１支持枠（４）間には、アーム（２）
に固定軸（Ｓｌ）を固定（Ｋｌ）Ｌ、ケーシング（７）
に第一支持枠（４）を、アーム状に突出して固定するこ
とによって介装連結し、第１支持枠（４）と第２支持枠
（１）間には、アーム（２）に設けた第１の軸（ＳＬ）
　（つまり前記固定軸（Ｓｌ）　）　と同一軸上で回動
自在となった回動軸（１７）に固定軸（ｓ２）を固定（
Ｋ２）　ｔ、、ケーシング（７）に軸受（１８）を介し
て前記第１支持枠（４）を連結すると共に、第２支持枠
（１）を固定することによって介装連結しである。（１
９）はロボットアーム（２）に対して前者のサーボ回動
装置（５）のケーシング（７）を回動自在に支持せしめ
る軸受である。

ｔ、ｘオ、（２１）は、上記のように設けたサーボ回動
装置（５）　（６）の各センサーアーム（１３）を、常
時は水平姿勢に、つまり前記中立姿勢に付勢しておく圧
縮ばねであり、該ばね（２１）は、センサーアーム（１
３）に突設したＬ字アーム部分（１３ａ）と前記各軸受
（１８）　（１９）のハウジング上に突設した２本のア
ーム（２２）間に介装しである。

（２３）は、センサーヘッド（１５）の支軸上端位置を
検出するリミットスイッチであり、センサーヘッド（１
５）の下端は前記吸着パッド（Ｈｌ）〜（Ｈ４）先端に
より構成されるワーク保持面（ト）より若干低位になる
ように設定しである。また（２４）は吸着パッドの下方
付勢用ばねである。

以上のようになっているので、この実施例のロボットハ
ンドを用いて、第７．８図示のように重ねられたプレス
板金を吸着持ち上げうる。

すなわち、ロボットアーム（２）を移動してハンドを当
該板金（Ｗ）上に持たらした第２図示の状態では、前記
Ｘ、Ｙ方向に延びるセンサーアーム（１３）は夫々ばね
（２１）によって水平な中立状態に保たれているので、
各サーボ回動装置（５）　（６）のケーシング（７）も
中立を保ち、第２支持枠（１）つまりワーク保持面（ト
）も水平を保っているが、この状態からアーム（２）を
垂直に降下させると、第７図例示の場合、まずＹ軸方向
に延びるセンサーアーム（１３）一端のセンサーヘッド
（１５）がワーク上面（Ｗａ）に当接し、第７図時計方
向のモーメントを生じて他端のセンサーヘッド（１５）
がワーク上面に当接するまで回動する。このセンサーア
ーム（１３）の回動により、前述のように第１支持枠（
４）も、サーボ回動袋＠（５）によって同一角度回動し
、第１支持枠（４）に対しＸ軸まわりでは回動不能に連
結されている第２支持枠（１）つまりワーク保持面（Ｆ
）がＹ軸方向においてワーク上面に倣って傾斜する。そ
して上記回動動作はセンサーヘッド（１５）上端に臨ま
せた前記リミットスイッチ（２３）がセンサーアーム（
１３）両端共にＯＮになったとき（第８図）、つまりセ
ンサーアーム（１３）がワーク上面に完全に平行となっ
て両端のセンサーヘッド（１５）が同一量後退させられ
た時点で停止するが、この時点ではまだワーク保持面（
Ｆ）はワーク上面（Ｗａ　）に対してＹ方向の傾斜にの
み倣っただけなので、吸着パッドも一側の２個のパッド
（Ｈ１）　（Ｈ２）がワーク面に吸着したのみであり、
さらにアーム（２）を降下しつづけるとワーク保持面（
Ｆ）がＸ、Ｙいずれの方向においても完全にワーク上面
に倣って、ワークを持ち上げうるようになる。

すなわち、第７．８図の例の場合、ワーク上面（Ｗａ　
）は、さらにＸ方向にも傾斜していて紙面を貫く方向奥
側へ向かって下がっており、この場合さらに降下を続け
ることによって、前記Ｘ１方向に延びるセンサーアーム
（１３）がワーク上面（Ｗａ　）に倣って回動し、すで
にＹ軸方向においてはワーク面に傾斜が一致している第
２支持枠（１）が同−角度倣い回動しＸ軸方向において
も傾斜が一致されていて、Ｘ、Ｙいずれの方向において
も傾斜が一致し、残りの吸着パッド（Ｈ３）（Ｈ４）も
ワーク上面（Ｗａ　）に吸着するのである。なお、上記
センサーアーム（１３）つまり第２支持枠（１）の回動
動作もセンサーヘッド（１５）上端のリミットスイッチ
（２３）がセンサーアーム（１３）両端共にＯＮになっ
たとき停止するが、この際、前記一方のセンサーアーム
（１３）　上の２個のリミットスイッチ（２３）は既に
ＯＮになっており、４個のリミットスイッチ（２３）が
全てＯＮとなった時点でロボットアーム（２）の降下動
作が停止され、ワーク保持面（Ｆ）の４個の吸着パツド
（Ｈｌ）〜（Ｈ４）全てが完全にワーク上面（Ｗａ）に
吸着したこととなって、以後アーム（２）を持ち上げれ
ば最上位のワーク（旬を吸着持ち上げうるのである。

、持ち上げの際には、各センサーアーム（１３）が前記
ばね（２１）によって再び中立姿勢へと付勢復帰される
ので、第１支持枠（４）および、第２支持枠（１）が夫
々サーボ回動装置（５）　（６）によって水平状態に戻
され、ワーク（５）はアーム（２）の旋回または移動に
よって水平な姿勢で移送される。

なお、上記例では各センサーアーム（１３）のセンサー
ヘッド（１５）が、互いに他のセンサーアーム（１３）
上のセンサーヘッド（１５）同士ヲ結ぶ仮想直線（ＬＩ
ＸＬ２）をまたがる位置に（（Ｌｌ）（Ｈ２）が交差す
るように）設けであるので、上記一連の動作゛、つまり
第２支持枠（１）がＹ方向においてワーク面に倣う回動
動作と、Ｘ方向においてワーク面に倣う回動動作とが、
きわめて円滑に行われる。

すなわち、上記のように（Ｌｌ）（Ｈ２）が交差してい
るので、Ｙ方向に延びるセンサーアーム（１３）が回動
を停止する以前にＸ方向に延びるセンサーアーム（１３
）の一端側のセンサーヘッド（１５）がワーク上面に当
たり、該Ｘ方向に延びるセンサー７−ム（１３）も回動
を開始するので（第９図）、それだけＹ方向に延びるセ
ンサーアーム（工３）のセンサーヘッド（１５）に加わ
る負荷が低減されていると共に、倣い動作も短時間で行
われる。これに対し、各センサーアーム（１３）のセン
サーヘッド（１５）が、互いに他のセンサーアーム（１
３）上のセンサーヘッド（１５）同士を結ぶ仮想直線（
ＬＩＸＬ２）をまたがない位置に設けてあれば（（Ｌｌ
）（Ｈ２）がｄ握じ−ない場合には）（第１０図）、上
記例ではＹ方向に延びるセンサーアーム（１３）が回動
を停止してしまってから、以後Ｘ方向に延びるセンサー
アーム（１３）が倣い回動動作を開始することになり、
それた゛けＹ方向に延びるセンサーアーム（１３）のセ
ンサーヘッド（１５）に加わる接圧負荷が大となると共
に、倣い動作にががる時間も大となる。

また、上記例では吸着パッド（Ｈｌ）〜（Ｈ４）をワー
ク保持手段として用いたが、これに替えてグリップ爪を
有する通常のグリッパであってもよいし、磁石を用いた
吸着ヘッドであってもよい。

さらに、上記サーボ回動装置（５）（６）は、センサー
軸（１２）の回動角度とケーシング（７）の回動角度を
油圧によって追従せしめて一致せしめるものであったが
、同期回転する電動機等を用いた電気作動によるサーボ
機構であってもよい。

また、各センサーヘッド（１５）の先端位置とセンサー
軸（１２）との距離（Ｄ）は小の方が、アーム（２）を
降下しつづける際のセンサーヘラ）’　（１５）の横方
向のずれが小となって、より確実なワーク上面（Ｗａ　
）のセンシングができ、安定した保持動作が得られやす
い。

いずれにしても、以上の説明で明らかなように、この発
明に係るロボットハンドは、吸着パッド等のワーク保持
手段を少くとも３箇所設けたワーク保持平面と、該ワー
ク保持平面とロボットアームとの間を連結する組合せ支
持枠とからなり、該組合せ支持枠が上記アームに対して
第１の軸まわりで回動自在に連結された第１の支持枠と
該第１の支持枠に対して第２の軸まわりで回動自在に連
結され、かつワーク保持平面を固定した第２の支持枠と
からなり、上記第１の軸と第２の軸とは直交配置してあ
って、上記アームと第１の支持枠間および第１の支持枠
と１第２の支持枠間には、夫々物品の被保持面に倣って
、アームに対する第１の支持枠および第１の支持枠に対
する第２の支持枠の連結姿勢を変更するサーボ機構を介
装しであるので、ロボットアームの下降動作により、ワ
ーク保持平面が第１、第２の軸まわりで倣い回動し、Ｘ
、Ｙ軸いずれの方向においてもワーク上面に平行となっ
た保持平面でもってワークを保持し得、持ち上げ搬送し
うるのである。したがって冒頭に述べた、多数重ねたプ
レス板金のような、その上面が傾斜し、しかもその傾斜
量、傾斜の向きが種々異る物品であっても確実に保持し
、移送しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るロボットハンドの平面図、第
２図は一方のセンサーアームの一端を省略して示した側
面図（第１図のト」線矢視図）、第３図はサーボ回動装
置の断面図、第４図は第３図のＩＶ−■線断面図、第５
図は第３図のＶ−Ｖ線断面図、第６図はセンサー軸が回
動した状態の第５図同様の断面図、第７．８図はワーク
保持動作を示した説明図、第９．１０図は仮想直線（Ｌ
Ｌ）（Ｌ２）が交差する場合と交差しない場合における
、ワーク保持動作の説明略図である。 （１）・・・・・・・第２の支持枠　（２）・・・・・
・・・・・ロボットアーム（３）・・・・・・・組合せ
支持枠　（４）・・・・・・・・・・第１の支持枠（５
Ｘ６）・・・・サーボ回動装置（サーボ機構）（Ｆ）・
・・・・・・　ワーク保持面　（Ｈｌ）〜（Ｈ４）・・
・吸着パッド（Ｓｌ）・・・第１の軸　（Ｓ２）・・・
・・・・第２の軸（Ｗａ　）・・・・ワーク上面 Ｖ−ＪＩ記 第２図 第（０図　第７０ 第５図　第４囲 １ビ 第７図 第８図 手続補正書（自発） 昭和５８年１１　月喧ρ日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 （特許庁審査官　殿） １、事件の表示 昭和５８年ｌ１ＬＦ　願第１９７舒ｑ号３、補正をする
者 事件との関係　特許　出願人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸着パッド等のワーク保持手段を少くとも３箇所設けた
   ワーク保持平面と、該ワーク保持平面とロボットアーム
   との間を連結する組合せ支持枠とからなるロボットハン
   ドであって、該組合せ支持枠が上記アームに対して第１
   の軸まわりで回動自在に連結された第１の支持枠と、該
   第１の支持枠に対して第２の軸まわりで回動自在に連結
   され、かつワーク保持平面を固定した第２の支持枠とか
   らなり、上記第１の軸と第２の軸とは直交配置してあっ
   て、上記アームと第１の支持枠間および第１の支持枠と
   第２の支持枠間には、夫々物品の被保持面に倣って、ア
   ームに対する第１の支持枠および第１の支持枠に対する
   第２の支持枠の連結姿勢を変更するサーボ機構を介装し
   であることを特徴とする傾斜した被保持面を有する物品
   用のロボットハンド。