JPS6341719B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は工業用ロボツトに関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

パレツト上に積み上げられたワークを１つずつ
工作機械に運び、また、加工を終えたワークをパ
レツト上に積み上げる作業を省力化及び自動化す
るために工業用ロボツトが使用されはじめてい
る。このような目的で使用される従来の工業用ロ
ボツトは、固定ベースと、該固定ベースに対して
旋回動作及び上下動作を行なうロボツト上胴部
と、このロボツト上胴部の先端部から水平方向に
進退駆動されるロボツトアームと、このロボツト
アームの先端に取り付けられて旋回、首振動作等
を行なう手首部と、この手首部に取り付けられた
ワーク把持用ハンドとから大略構成されており、
このような工業用ロボツトのロボツト動作は、予
めロボツト制御装置に教示されたロボツト作業指
令に従つて遂行されるようになつている。

ところが、上記従来構成の工業用ロボツトの場
合、ワーク把持用ハンドを上下動させるためには
ロボツトアーム及びロボツト胴部全体を上下動さ
せねばならないため、装置全体が大型化するとと
もに大きな動力が必要になるという問題が生じて
いた。また、ワーク把持用ハンドを工業用ロボツ
トのロボツトアームと一緒に上下動させる方法の
場合、ロボツトアームの先端のワーク把持用ハン
ドが把持しようとするワークの上方に到達した
後、ロボツトアームを下降させることとなるが、
そのロボツトアームの下方に把持しようとするワ
ークとそのワークよりも高い位置まで積み上げら
れたワークとが存在していると、ロボツトアーム
が別のワークと干渉して把持しようとするワーク
の位置まで下降できなくなるという問題が生じ
る。このため、パレツト上等にワークを高密度に
積み上げることができなくなるという問題が生じ
ていた。

例えば、実公昭49−30211号公報に開示されて
いるハンド機構は作動杆とともに上下動可能とな
つているが、この作動杆が水平ロボツトアームに
取り付けられて水平ロボツトアームと一緒に上下
動する場合には、上述した問題が発生する。

一方、特開昭54−49756号公報には、ロボツト
アームの先端に取り付けたシリンダ装置によりハ
ンド機構を上下移動させ、このハンド機構の上下
移動を利用してハンド機構に設けた把持アームを
開閉動作させる構造が開示されているが、この従
来構造においては、ハンド機構がシリンダ装置に
よつて下降したときにハンド機構に設けられた作
動レバーが所定高さ位置にある当接子に当接する
ことを条件として把持アームの開閉動作が行なわ
れるため、高さが一定しないワークを次々と把持
して別の場所に移すような作業にはこの従来装置
を適用することができない。

更に、上述した従来装置のように、ロボツトア
ームの先端にハンド機構を上下動させるシリンダ
装置が直接取り付けられていると、工業用ロボツ
トをパレツト上へのワークの積上げ作業或いはパ
レツト上に積み上げられたワークを把持して別の
場所に移す作業等以外の作業に使用することが困
難になるという問題が生じる。

したがつて、本発明の目的は、パレツト等の上
に高密度に積み上げられたワークを少ない動力
で、しかも、別のワークの干渉等を受けることな
く、円滑に把持して次々と別の箇所に移したり、
パレツト等の上に高密度にワークを積み上げたり
することができる工業用ロボツトを提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、ワー
ク把持用爪を有するワーク把持用ハンドをシリン
ダ装置のピストン・ロツドアツセンブリの進退動
作によつて進退動作させる工業用ロボツトにおい
て、前記シリンダ装置をロボツトアームの先端手
首部に取り付けたハンド機構により着脱可能に把
持し、前記ワーク把持用ハンドを前記ピストン・
ロツドアツセンブリの先端部に対しピストン・ロ
ツドアツセンブリの進退動方向に摺動変位可能に
設けるとともに、前記ピストン・ロツドアツセン
ブリと前記ワーク把持用ハンドとの間に前記ワー
ク把持用ハンドを前記ピストン・ロツドアツセン
ブリの前進方向に付勢するばねを設け、更に、前
記ワーク把持用ハンドがばねのばね力に抗して前
記ピストン・ロツドアツセンブリに対し変位した
ときにその変位を検出する検出スイツチを設けた
構成とする。

〔作用〕

上記構成を有する工業用ロボツトにおいては、
ワーク把持用ハンドを把持しようとするワークの
上方に位置させた後、ロボツトアームを下降させ
ることなく、シリンダ装置でワーク把持用ハンド
を下降させることにより、ワークを把持すること
ができるので、ワーク把持用ハンドの昇降のため
にロボツトアームを上下動させる必要がなくな
り、シリンダ装置により最小限の動力でワーク把
持用ハンドを昇降させることが可能となる。

また、ワーク把持用ハンドを把持しようとする
ワークの上方に位置させた後、ロボツトアームを
下降させることなく、シリンダ装置でワーク把持
用ハンドを下降させることができるので、ロボツ
トアームが別のワークに干渉する虞れがなくな
る。したがつて、パレツト等の上に高密度に積み
上げられたワークを次々と把持する作業やパレツ
ト等の上にワークを高密度に積み上げる作業等を
支障なく行なうことができる。

シリンダ装置によつて前進せしめられたワーク
把持用ハンドが把持しようとするワークに押し付
けられると、ワーク把持用ハンドはワークに当接
した位置で止まるがピストン・ロツドアツセンブ
リはシリンダ装置によつて前進を続けるためにば
ね力に抗してワーク把持用ハンドとピストン・ロ
ツドアツセンブリとの間に相対変位が生じる。し
たがつて、検出スイツチはこの変位を検出するこ
とにより、ワーク把持用ハンドがワーク把持位置
に到達したことを検出することができる。そし
て、検出スイツチによる検出信号によりシリンダ
装置の作動を停止させることができる。

また、ワークを把持したワーク把持用ハンドを
シリンダ装置によつてパレツト、ワーク加工装置
等のワーク受取り部に向けて前進させる場合に、
ワーク把持用ハンドに把持されたワークがワーク
受取り部に当接すると、ワーク把持用ハンドはそ
の位置で止まるがピストン・ロツドアツセンブリ
はシリンダ装置の作動によつて前進を続けるため
にばね力に抗してワーク把持用ハンドとピスト
ン・ロツドアツセンブリとの間に相対変位が生じ
る。したがつて、検出スイツチはこの変位を検出
することにより、ワーク把持用ハンドがワーク解
放位置に到達したことを検出することができる。
そして、検出スイツチによる検出信号によりシリ
ンダ装置の作動を停止させることができる。

以上のように、ワーク把持用ハンドとピスト
ン・ロツドアツセンブリとの相対変位を検出スイ
ツチによつて検出するので、この検出スイツチに
よつて、ワーク把持用ハンドがワーク把持位置及
びワーク解放位置に達したことをそれぞれ検出
し、その検出信号によつてシリンダ装置を的確に
停止させることができるようになる。

更に、ワーク把持用ハンドを進退駆動させるシ
リンダ装置はロボツトアームの先端手首部に取り
付けられた別のハンド機構によつて着脱可能に把
持されているので、ワークやワーク積み上げ形態
の変更等に合わせてシリンダ装置やワーク把持用
ハンドを簡単に交換することができるとともに、
シリンダ装置をロボツトアームの先端手首部のハ
ンド機構から取り外すことによつて、工業用ロボ
ツトをワーク積み上げ作業等以外の作業に使用す
ることが可能となり、工業用ロボツトの用途の変
更が容易になる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示し
ている。第１図を参照すると、工業用ロボツトの
上胴部１０は回転台１１とともに水平方向に旋回
可能となつており、また、上胴部１０は回転台１
１に設けられた垂直ロツド１２に沿つて上下移動
可能となつている。上胴部１０にはロボツトアー
ム１３が長手方向に進退移動可能に設けられてお
り、ロボツトアーム１３の先端部には該ロボツト
アーム１３の長手方向軸線を中心として回転可能
な手首部１４が設けられている。手首部１４は首
振り機能をおうするものであつてもよい。

本発明においては、ロボツトアーム１３の先端
の手首部１４にハンド機構１５が取り付けられて
おり、このハンド機構１５にシリンダ装置２０の
固定ベース２１が着脱可能に把持されている。

第２図を参照すると、油圧若しくはエア圧を駆
動源とするシリンダ装置２０の固定ベース２１に
はシリンダハウジング２２が取り付けられ、シリ
ンダハウジング２２にはピストン・ロツドアツセ
ンブリ２３が進退動可能に設けられている。ピス
トン・ロツドアツセンブリ２３の先端には可動ベ
ース２４が取り付けられている。可動ベース２４
にはピストン・ロツドアツセンブリ２３と平行な
ガイドロツド２５が取り付けられており、ガイド
ロツド２５は固定ベース２１に設けられた軸受２
６に摺動可能に嵌合し且つシリンダハウジング２
２側（図中上方）に延びている。

可動ベース２４にはワーク把持用ハンド３０が
クツシヨン機構を介して支持されている。ワーク
把持用ハンド３０はピストン部材３１を有してい
る。ピストン部材３１は可動ベース２４の中央に
設けられたボス部２７に嵌合しており、ボス部２
７は可動ベース２４の進退方向（図中上下方向）
に延びている。ピストン部材３１の上端には可動
ベース２４の上面に当接可能なストツパフランジ
３２が設けられ、ピストン部材３１の中間部には
ピストンフランジ３３が設けられている。ピスト
ンフランジ３３と可動ベース２４との間にはクツ
シヨンばねとしての圧縮ばね３４が介装されてお
り、このばね力によつてピストン部材３１は図中
下方すなわちピストン・ロツドアツセンブリ２３
の伸長方向に付勢され、ストツパフランジ３２が
可動ベース２４の上面に当接した状態に保たれる
ようになつている。

ここでは、ボス部２７の内面の上下端部には小
径鍔部２７Ａが形成されており、ピストン部材３
１の外周にはこれら小径鍔部２７Ａに適合可能な
突出鍔部３１Ａがそれぞれ形成されている。ピス
トン部材２７のストツパフランジ３２が可動ベー
ス２４の上面に当接しているときはこれら鍔部２
７Ａ，３１Ａは互いに係合し合つているため、ボ
ス部２７とピストン部材３１との軸線が一致した
状態に保たれるが、可動ベース２４に対しピスト
ン部材３１が上方に変位するとこれら鍔部２７
Ａ，３１Ａの係合が外れるため、ピストン部材３
１は可動ベース２４のボス部２７に対し若干の揺
動を行なうことができるようになる。このような
構成とすれば、ワーク把持用ハンド３０とワーク
との若干のずれに対するワーク把持用ハンド３０
の適応性が増し、円滑なハンドリングを行なわせ
ることができることとなる。

ピストン部材３１の下端には下部フランジ３５
が取り付けられている。下部フランジ３５には複
数個の爪支持用ブラケツト３６が着脱可能にねじ
止めされており、各爪支持用ブラケツト３６には
ピストン部材３１の周囲に配置された複数個のワ
ーク把持用爪３７の各々がピン３８を介して揺動
可能に軸支されている。

ピストン部材３１の外周にはシリンダ部材３９
が摺動可能に設けられている。シリンダ部材３９
はピストン部材３１のピストンフランジ３３の外
周面に摺動可能に嵌合するシリンダ部４０と該シ
リンダ部４０の下端部に設けられたシリンダフラ
ンジ部４１とからなつており、シリンダフランジ
部４１の内周面はピストン部材３１の外周面に摺
動可能に嵌合している。ピストンフランジ３３の
外周面及びシリンダフランジ部４１の内周面に設
けられた溝にそれぞれシールリング４２，４３が
装着されており、ピストンフランジ３３とシリン
ダフランジ部４１との間に圧力導入室４４が画成
されるようになつている。４５は圧力導入管４４
に圧縮エア、作動油等を導入するためのパイプ
で、このパイプ４５はピストンフランジ３３に固
定され且つ可動ベース２４及び固定ベース２１を
貫通して上方に延びている。

シリンダ部材３１のシリンダフランジ部４１の
下面には複数個のブラケツト４６が着脱可能にね
じ止めされており、各ブラケツト４６と各ワーク
把持用爪３７とがリンク４７を介して連結されて
いる。

ピストン部材３１の下部フランジ３５とシリン
ダ部材３９のシリンダフランジ部４１との間には
圧縮ばね４８が介装されており、このばね力によ
りシリンダフランジ部４１はピストンフランジ３
３下面に押圧されている。圧力導入室４４に例え
ば圧縮エアが導入されると、シリンダフランジ部
４１は圧縮ばね４８のばね力に抗してピストンフ
ランジ３３に対し下方に押し下げられ、このシリ
ンダフランジ部４１の下降に伴つてワーク把持用
爪３７がワーク把持動作を行なう。一方、圧力導
入室４４の圧力を解放すると、シリンダフランジ
部４１が圧縮ばね４８によつて上方に復帰せしめ
られ、この結果、ワーク把持用爪３７はワーク解
放位置まで復帰する。

ここではワーク把持用爪３７、ブラケツト４６
及びリンク４７はフランジ状ワークの外周把持用
として構成されているが、環状若しくは筒状ワー
クの内周把持用として構成したものであつてもよ
い。また、ブラケツト３６，４６を下部フランジ
３５及びシリンダフランジ部４１から取り外すこ
とにより、外周把持用のものと内周把持用のもの
とを交換することができる。ワーク把持用爪３７
は最低２個あればよいが、必要に応じて３個又は
４個以上とすることができる。また、ワーク把持
用爪３７の配置は、ワーク形状（例えば円形、矩
形等）に合せて自由に選定できる。更に、ワーク
形状の変更に合せて下部フランジ３５及びシリン
ダフランジ部４１に対するブラケツト３６，４６
の取り付け位置を変更できるようにすることがで
きる。

シリンダ装置２０にはピストン・ロツドアツセ
ンブリ２３のストロークの上限を検出する上限検
出スイツチ４９と該ストロークの下限を検出する
下限検出スイツチ５０とが設けられている。一
方、ガイドロツド２５にはワーク把持用ハンド３
０のワーク把持用爪３７がワーク把持又は解放位
置に達したか否かを検出するための中間検出スイ
ツチ５１が設けられており、パイプ４５にはこの
検出スイツチ５１のスイツチレバー５１Ａに当接
可能な突起５２が設けられている。

ここでは、検出スイツチ５１は、クツシヨン機
構の働きによる可動ベース２４とワーク把持用ハ
ンド３０のピストン部材３１との相対変位を検出
するように配置されているので、ワーク把持用ハ
ンド３０がパレツト５４（第１図参照）上の未加
工ワークに当接した場合のみならず、ワーク把持
用ハンド３０が把持された加工済ワークがパレツ
ト５４若しくはパレツト５４上のワークに当接し
た場合にも円滑に作動することとなる。なお、検
出スイツチ５１の配設位置は図示位置に限られ
ず、また、検出スイツチ５１は図示リミツトスイ
ツチ以外の形式のものであつてもよい。

検出スイツチ４９，５０，５１の検出信号はロ
ボツトの制御装置（図示せず）に取り込まれ、該
制御装置からシリンダ装置２０及び圧力導入室４
４への圧力源導入・解放装置（図示せず）に制御
信号が送られる。

上記実施例においては、ワーク把持用ハンド３
０が所定パレツト５４上の最下段のワークを把持
する位置、並びにパレツト（通常は別のパレツ
ト）上にワークを載置しワークを解放する位置が
シリンダ装置２０の作動ストロークのほぼ下限位
置となるように、ロボツトアーム１３の高さをロ
ボツト制御装置に教示させておくことができる。

ロボツト制御装置に所定の教示を行なつた後に
おいてロボツトがパレツト上の未加工ワークを把
持するときは、ワーク把持用ハンド３０が所望の
未加工ワークの真上位置に達したときにロボツト
アーム１３の水平旋回運動が停止し、次にシリン
ダ装置２０が作動してワーク把持用ハンド３０が
ピストン・ロツドアツセンブリ２３の下降動作に
伴つて下降する。ワーク把持用爪３７若しくはワ
ーク把持用ハンド３０の他の部分が所望の未加工
ワークに当接するとワーク把持用ハンド３０は下
降を停止するので、下降を続ける可動ベース２４
とピストン部材３１との間に相対変位が生じる
（第３図参照）。なお、当接時の衝撃はクツシヨン
機構をなす圧縮ばね３４によつて吸収されるの
で、ワークに傷が付いたりロボツト、ハンド等に
不都合な衝撃が加わるようなことはない。

可動ベース２４とピストン部材３１との相対変
位は検出スイツチ５１によつて検出され、この検
出信号に基づいてシリンダ装置２０のピストン・
ロツドアツセンブリ２３の下降動作が停止され
る。次いで、パイプ４５を通して圧力導入室４４
に圧縮エア等が供給され、圧力導入室４４の容積
増大に伴つてシリンダ部材３９が下降する。この
シリンダ部材３９の下降に伴つてワーク把持用爪
３７の先端部が縮径方向に移動し、未加工ワーク
の外周を把持する。

その後、シリンダ装置２０のピストン・ロツド
アツセンブリ２３が上限位置まで上昇し、次い
で、ロボツトアーム１３は未加工ワークを工作機
械のワーク装着位置に向けて移送する。

ワークが最下位置から上限積重ね位置までの間
のどの高さ位置にあつても、検出スイツチ５１の
作動によつてそのワークの高さ位置を検出するこ
とができるので、バンド３０の各下降停止位置を
プログラムに組み込む必要はない。また、パレツ
ト５４上のワーク積重ね高さが種々異なつている
場合であつても、各ワーク積層体における最上部
ワークに当接するまでハンド３０のピストン部材
３１が途中停止することなく下降するので、無駄
な動作が生じることはない。

一方、加工機械から加工済ワークをハンド３０
によつて取り出して所定パレツト上に積み上げる
場合は、ハンド３０に把持された加工済ワークが
パレツト上面若しくはパレツトに積まれたワーク
の上面に当接したときに検出スイツチ５１が作動
し、シリンダ装置２０のピストン・ロツドアツセ
ンブリ２３の下降動作が停止される。その後、圧
力導入室４４内の圧力が解放されてワーク把持爪
３７がワーク解放動作を行なう。

以上のように、ロボツトアーム１３がパレツト
上の所定位置まで水平旋回した後は、シリンダ装
置２０によつてハンド３０が上下運動せしめられ
るので、重量物である上部胴１０、ロボツトアー
ム１３等をハンドリング等のために上下動させる
必要がなくなる。このため、上部胴１０の上下ス
トロークを小さくできるとともに、重量物を上下
動させるための動力を低減させることができるよ
うになる。

第４図及び第５図は本発明の他の実施例を示す
ものである。これら図において第１図ないし第３
図中の構成要素と同様の構成要素には共通の参照
符号が付されている。本実施例の基本的構成は上
記実施例と同様であるが、本実施例におけるワー
ク把持用ハンド３０はシヤフト状ワークの把持に
適するように構成されている。

第４図及び第５図を参照すると、可動ベース２
４のボス部２７にはシリンダ部材５５の上面から
上方に延びた軸部５６が摺動可能に嵌合されてお
り、軸部５６の上端にストツパフランジ５７が設
けられている。クツシヨンばねとしての圧縮ばね
５８はシリンダ部材５５の上面と可動ベース２４
の下面との間に介装されている。シリンダ部材５
５の下方には爪支持ブロツク５９が配置されてい
る。この爪支持ブロツク５９はシリンダ部材５５
の両側面に固定された２枚の支持板６０間に固定
されている。支持ブロツク５９には２つのワーク
把持用爪６１がそれぞれ軸６２を介して揺動可能
に支持されている。シリンダ部材５５内にはピス
トン部材６３が摺動可能に嵌合されている。ピス
トン部材６３の下面にはブラケツト６４が固定さ
れており、ブラケツト６４と各ワーク把持用爪６
１とがリンク６５を介して連結されている。ピス
トン部材６３の上面側には圧力導入室６６が形成
されており、該圧力導入室６６に圧縮エア、作動
液等を導くためのパイプ４５がシリンダ部材５５
に固定されている。６７はピストン部材６３を上
方に付勢するばね、６８はシールリングである。

支持ブロツク５９の下面にはワーク当接用のス
トツパ６９が固定されており、シヤフト状ワーク
はこのストツパ６９と２つのワーク把持用爪６１
とによつて把持されるようになつている。

本実施例においては、ワーク把持用ハンド３０
が可動ベース２４とともに下降してストツパ６９
が未加工シヤフト状ワークに当接すると、クツシ
ヨンばね５８が圧縮されて可動ベース２４とワー
ク把持用ハンド３０とが相対変位をし、この相対
変位によつて検出スイツチ５１が作動される。検
出スイツチ５１からの信号によりシリンダ装置２
０のピストン・ロツドアツセンブリ２３の下降が
停止され、圧力導入室６６に圧縮エア等が供給さ
れてワーク把持用爪６１が第４図に示す如く未加
工シヤフト状ワークを把持する。なお、ワーク把
持用ハンド３０が加工済シヤフト状ワーク３０を
把持した状態で下降する場合には、ハンド３０に
把持されている加工済シヤフト状ワーク３０がパ
レツト上の治具若しくは治具に積まれているワー
クに当接したときに検出スイツチ５１が作動す
る。

以上、図示実施例につき説明したが、本発明は
上記実施例の態様のみに限定されるものではな
く、例えば、ワーク把持用ハンドは他のいかなる
把持形式のものであつてもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明による
工業用ロボツトの構成によれば、パレツト等の上
に高密度に積み上げられたワークを少ない動力
で、しかも、別のワークの干渉等を受けることな
く、円滑に把持して次々と別の箇所に移したり、
パレツト等の上に高密度にワークを積み上げたり
することができる工業用ロボツトを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す工業用ロボツ
トの概略側面図、第２図は第１図に示すロボツト
の要部縦断面側面図、第３図は第１図に示すロボ
ツトのワーク把持状態を示す要部縦断面側面図、
第４図は本発明の他の実施例を示す工業用ロボツ
トの要部縦断面正面図、第５図は第４図に示すロ
ボツトの要部縦断面側面図である。 図において、１３はロボツトアーム、１４は手
首部、１５はハンド機構、２０はシリンダ装置、
２３はピストン・ロツドアツセンブリ、２４は可
動ベース、３０はワーク把持用ハンド、３７はワ
ーク把持用爪をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ワーク把持用爪３７を有するワーク把持用ハ
   ンド３０をシリンダ装置２０のピストン・ロツド
   アツセンブリ２３の進退動作によつて進退動作さ
   せる工業用ロボツトにおいて、 前記シリンダ装置２０をロボツトアーム１３の
   先端手首部１４に取り付けたハンド機構１５によ
   り着脱可能に把持し、前記ワーク把持用ハンド３
   ０を前記ピストン・ロツドアツセンブリ２３の先
   端部に対しピストン・ロツドアツセンブリ２３の
   進退動方向に摺動変位可能に設けるとともに、前
   記ピストン・ロツドアツセンブリ２３と前記ワー
   ク把持用ハンド３０との間に前記ワーク把持用ハ
   ンド３０を前記ピストン・ロツドアツセンブリ２
   ３の前進方向に付勢するばね３４を設け、更に、
   前記ワーク把持用ハンド３０がばね３４のばね力
   に抗して前記ピストン・ロツドアツセンブリ２３
   に対し変位したときにその変位を検出する検出ス
   イツチ５１を設けたことを特徴とする工業用ロボ
   ツト。