JPS637293A - 把持装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、マニピュレータを把持ツールに関し、特に
、細い長尺対象物を、その長さ軸方向に沿って直角にセ
ンタリングし把持するために、マニピュレータのアーム
の端に取り付けられる把持装置に関する６ Ｂ、従来技術 マニピュレータ・アームの端に取付けられる最近の把持
装置は、互いに近接対向し駆動装置の制御の下で間に配
置された対象物を把持するための把持指を取付けられて
いる。この種のツールまたは把持指は、長細い対象物を
特に端を立てて直立しているときにつかむために使用す
る際に、対象物が指の間に中心づけられ傾かないように
対象物を正確に位置決めする必要がある。すなわち、も
し対象物が傾斜しあるいは中心から外れると、対象物を
穴に挿入するようなことが達成し得なくなる。

マニピュレータ・アームを位置決めすることのできる精
度はある程度アームの端に支持された重量に依存する。

それゆえ、アームの端に取付けられるツールは可能な限
り軽くなくてはならない。

ツールはまた把持指に容易に取付可能でなくてはならず
、実行動作のサイクル時間が著しく損われることのない
ように容易且つ迅速に定位置にロックするための手段を
備えていなくてはならない。

現在の高速マニピュレータのさまざまな応用技術を考慮
すると、ツールを、軽く、容易に着脱でき、定位置にロ
ックできるようにすることが必要であるのみならず、よ
り重要なことは、ツールを取上げるべき対象物を中心法
めし、保持している間にその軸方向の方向を維持するこ
とができるようにすることである。

知るところの最も近い従来技術は米国特許第４１０５２
４１号である。これには、可撓性の把持ケーブルが横切
って延在する開口を規定する把持ヘッドが開示されてい
る。これらの把持ケーブルは、緊張した第１の位置から
移動可能であり、互いに交差するように均一な円周上の
間隔でヘッドの開孔を横切って延びている。これにより
、第１の位置で把持ケーブルとの係合によりヘッドに関
連して対心的に部品が位置決めされる把持穴が規定され
、その穴が拡大される第２の位置で部品を取外すことが
許容される。そして、ケーブルを。

第１の位置と第２の位置の間で移動するための駆動手段
がヘッド上に取付けられている。

この米国特許は、マニピュレータの指に容易に且つ迅速
に取付可能であり、また指を互いに離隔させるにつれて
長尺の対象物をその長さ軸方向に間してセンタリングし
把持するような軽量ツールを開示しない。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 この発明の目的は、軽量であり、長尺部材をその長さ軸
方向とは交差する方向にセンタリングして把持すること
のできる把持装置を提供することにある。

Ｄ０問題点を解決するための手段 要約すると、本発明は、互いに接離可能に駆動可能なマ
ニピュレータ把持体の個々の指に取付可能な第１及び第
２のクランプ手段を有するツールから成る。

第１のクランプには、直角方向に延びるように第１の閉
ループ保持バンドが取付けられ、第２のクランプには、
第１の保持バンドと平行に延び少くとも第１の閉ループ
保持バンドと幅だけ離隔された一対の閉ループ保持バン
ドが取付けられている。そして第１の閉ループ保持バン
ドは、その一対の閉ループ保持バンドの間の隙間に進入
または後退し、これにより、平行に対向する指が互いに
接離するにつれてその３つにバンド内に規定される領域
に可変な作業空間を形成する。この作業空間内に垂直に
延びる長尺の対象物は、指が互いに離れるように駆動さ
れるにつれて閉ループ保持バンドによりセンタリングさ
れて把持され、以て、その長さ方向の軸が作成空間に関
して垂直に保持され、把持腕に関連してセンタリングさ
れる。そして、指が近接駆動されるにつれて対象物は解
放される。

本発明の構成はさらに、アーム・ツールの端を把持体の
指に位置決めしロックするための位置決め及びロック回
転止め機構を有する。

Ｅ、実施例 第１図を参照すると、７５６５製造システムの名称でイ
ンターナショナル・ビジネス・マシーンズ社によって市
販されているいわゆるボックス・フレーム・タイプのロ
ボットまたはマニピュレータ１０が図示されている。そ
こに図示されているアーム・ツールの端部を除くロボッ
トの他の部分は、制御システムも含めて、当業者に知ら
れている６本発明のアーム・センタリング及び把持ツー
ルの端部はこのマニピュレータに限定されるものではな
いが、対象物を把持するために対向する指をもつタイプ
の把持装置をもつほとんどのロボットに適用可能である
。

マニピュレータ１０は、オーバーヘッド・キャリッジ・
アセンブリ１２をもつテーブル１１を有する。アセンブ
リ１２は、テーブル１上上の作業空間全体に互ってＸ、
Ｙ及びＺ方向に移動するためのアーム１３を支持する。

アーム１３はその下端に、腕機構１４を支持する。腕機
構１４は把持体１５に取付けられ、この把持体１５によ
り、ツールは把持しマニピュレータすることができる。

アーム１３の自由度３及び腕機構１４のさまざまな自由
度により把持体１５を、さまざまな作業を実行するため
に必要に応じて制御手段により移動し配向することがで
きる。

把持体１５は、アーム１３のさまざまな動作ユニットに
油圧線１８を介して接続された油圧力源１７を制御する
コンピュータ１６によって制御される。

さまざまなスイッチ及びセンサを動作させるための電力
は、制御コンピュータ１６から電線１９を介して分配さ
れる。マニピュレータ１０内の把持体１５中、及び他の
箇所のさまざまなセンサからのフィードバックは、ケー
ブル２０を介してコンピュータ１６に分配される。

第２図は１把持体１５の詳細な構造を示す斜視図である
。把持体１５は、第１図の腕機構１４からのシャフト２
１によって支持され、プレート２２．２３及び対向する
一対の指２４．２５によって与えられるフレーム構造を
有する。そして、それぞれの指２４．２５は、フレーム
から分節平行リンク２６によって吊下げられている。リ
ンク２６はは、指２４．２６が移動する間にそれらを平
行状態に保つように取付けられている。

リンク２６は、そのフレーム内に配置された油圧モータ
２７によって操作あるいは制御され、油圧モータ２７は
ラック２８を変位させて、リンク２６に接続された一対
のセクタ・ギヤを駆動する。

油圧モータ２７は油圧力源１７を介してコンピュータ１
６によって制御される。指２４．２５は。

その対向面を互いに平行状態に維持しつつ互いに接離移
動するように操作可能である。アーム末端ツールである
クランプ３１及び３２はそれぞれ。

把持体１５の指２４．２５に接続されている。第３図に
示すように、クランプ３１及び３２は各々、Ｌ字形のフ
ランジ３５．３６をもつ対向する平坦面３３．３４を有
し、それらのフランジは、その後面から左右の側端に沿
って垂直方向に延びている。Ｌ字形フランジ３５．３６
の水平部分３５Ａ。

３６Ａは、指２４の幅に等しい距離で互いに対向する。

各り字形のフランジ３５．３６は各クランプ３１．３２
の対向する側端に沿って溝を形成し。

以てクランプは、個々の指２４．２５に摺接嵌合するこ
とができる。クランプ３１．３２は、クランプ３１．３
２の平坦面の背面に配置されたスプリング負荷ボール止
め具３８により取付けられ定位置にロックされる６ボー
ル３８は、クランプが取付けられる指２４中の孔または
切欠き部分と協働する。この孔４２はボール３８を受は
入れ、位置決めし、アーム・ツールの端部をさらに操作
するだめに個々のクランプ３１．３２を定位置に保持す
る。

第３図に示すように、左端のクランプ３１は。

その前面３３から延び、最外方部である内向角部４６で
終端する一対の閉ループ保持バンド４４゜４５を有する
。この一対の閉ループ保持バンド４４．４５は、クラン
プの左右の側端から平行な平面内で延びている。一対の
保持バンド４４．４５はその平行面において少くともそ
のバンドの幅Ｗだけ互いに離隔されている。第４図に示
すように、一対のバンド４４．４５は、内向角度４６間
の外側端間で接続することができる（第４図）。２つの
バンド４４．４５間のこの接続４７は、一対の保持バン
ド４４．４５の各バンドの外方チップの内向角部４６と
同じ内向角を有している。この角度は、把持すべき細い
部材が適合する角部または溝を与えるように、約９０°
である。第３図及び第４図に示すように、把持体の他方
の指に取付けられた他方のクランプ３２からは単一の閉
ループ保持バンド４８が延出する。この閉ループ保持バ
ンド４８は、対向クランプ３２の面の左右の側端から直
角方向に延出し、これによって、そのバンドは、前記一
対のバンド４４．４５間の間隙に適合する。この単一の
閉ループ保持バンド４８は。

前記一対の保持バンド４４．４５と同様にほぼ９０６の
内向角をもつ。この隅または角４９は、一対の保持バン
ド４４．４５が横切る水平平坦領域内にある。保持バン
ド４８は、クランプ３２の前面３４の方を向く左右の部
分をもつ。この右方の部分は、クランプ３２の前面３４
から出発し側方の角まで延びる第１の直線セグメント８
０と、角８５から外方の角４９まで延びるセグメント８
１をもつ。左方の部分はクランプ３２の前面３４から延
出する第１の直線セグメント８２をもつ。第２の直線セ
グメント８３は角８６から外方の角４９まで延びる。

保持バンド４４．４５の各々は、ほぼ９０’の横方向の
角部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ及び５２ｄをもち、各角部
は内向きであって実質的に五角形状である保持バンド内
の対向する角部を形成する。

これらの横方向の角部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ及び５２
ｄは、ループ４４．４５の各側部を２つの直線セグメン
トに分割する。ループ４４の右側の直線セグメント７０
．７１は、クランプ３１の表面３３から角５２ａへと、
角５２ａから外方の角４６へと、それぞれ延びている。

ループ４４の直線セグメント７２．７３は、クランプ３
１の表面３３から角５２ｂへと、角５２ｂから外方の角
３６へと、それぞれ延びている。同様に、ループ４５の
右側の直線セグメント７４．７５は、クランプ３１の表
面３３から角５２ｃへと、角５２ｃから外方の角５２ｃ
へと、それぞれ延びている。ループ４５の左側の直線セ
グメント７６．７７は、クランプ３１の表面３３から角
５２ｄへと、角５２ｄから外方の角４６へと、それぞれ
延びている。

第４図に示すコネクタ４７は、一対の閉ループ保持バン
ド４４．４５によって加えられる対向把持力に対向して
単一の閉ループ保持バンド４８によって加えられる把持
圧力が、把持される部分に屈曲または損傷をひき起こす
に十分である適用例に使用される６尚、接続部４７の幅
は、単一の閉ループ保持バンド４８が接続部４７の内向
角または溝にある把持す八きピンに押しつけられるよう
に、そのピンの直径に対して十分小さくなくてはならな
いことを理解されたい。保持バンド４８は、クランプ３
２の前面の方へ向く左右の部分を有する。その右側の部
分は、クランプ３２の前面から出発し側方の角８５へ延
びる。直線セグメント８１は角８５から外方の角４９へ
延びる。その左側の部分はクランプ３２の前面３４から
横方向の角８６へ延びる前方直線セグメント８２を有す
る。

第２の直線セグメント８３は、側方向の角８６から外方
の角４９へ延びる。

第４図において、単一のバンド４８が一対のバンド４４
及び４５の間に介在して存在しているとき単一のバンド
４８と、バンド対４４．４５の間には共通のスペースま
たは領域６０が存在していることが見てとれる。この領
域６０は単一のバンド４８の外方端の内向きの角４９と
、バンド４４及び４５の接続部４７と、バンド４４及び
４５の直線セグメントによって規定される。この領域は
、一対のバンド４４．４５と単一のバンド４８が接離す
るにつれて変化する。単一のバンド４８とバンド対４４
．４５が近接移動し単一のバンド４８がバンド対４４．
４５の間の領域にさらに入り込むと、共通の領域は拡大
される。同様に、マニピュレータ指、すなわち単一のバ
ンド４８と一対のバンド４４．４５が互いに遠ざかるに
つれ、共通の領域は縮小される。

第７図は、アーム・ツールが最大限に開いた状態を示す
。この開口位置では、保持バンド対４４．４５の一部と
、交差点を越えて延びる単一の保持に、この正方形領域
６０は、保持バンド対４４゜４５と単一の保持バンド４
８が互いに離れてゆくにつれて縮小され、第５図に示す
ように、この領域は小さい把持領域にまで縮減される。

一対の保持バンド４４．４５の平行なバンドの間の接続
部は、単一のバンドと一対のバンドが互いに離れてゆく
とき単一の保持バンド４８の外方の内向角と交差するこ
とが理解されよう。こうして、例えばビンなどのような
直立する細い部分をもつ部品は、保持バンド４４．４５
と、単一の保持バンド４８とによって規定される正方形
領域６０内に位置決めされ一対の保持バンドと単一の保
持バンドがマニピュレータによって互いに離隔されると
、センタリングされ把持されることになる。指が大きい
正方形を規定する開口位置から閉口位置に移動されるに
つれて、一対のバンド４４．４５と単一のバンド４８は
、対象物を包囲する範囲を狭め、最終的に対象物がロボ
ットの把持体に加えられた圧力により角４６．４９によ
って把持され定位置に保持される。尚、このアーム・ツ
ールの必要な動作は、通常の把持体によって行なわれる
把持動作とは逆であることに注意されたい。また、保持
バンド４４．４５の先端の角度は９０°であるとして示
されているが、把持すべき部品のサイズに応じて他の角
度にしてもよい。

Ｆ８発明の詳細 な説明したように、この発明によれば、細い部材を正確
に位置決めして把持することのできるマニピュレータ用
の把持装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構成を適用することのできるマニピ
ュレータの斜視図。 第２図は、本発明の把持体の、内部様溝を一部示す斜視
図。 第３図は１本発明の把持体の分解斜視図、第４図は、保
持バンドの係合状態の斜視図、第５図は、保持バンドの
係合状態の平面図。 第６図は、保持バンドの係合状態の側面図。 第７図は、保持バンドが最大限に近接した状態の平面図
である。 １５・・・・把持体、２４．２５・・・・指、３１．３
２・・・・クランプ、４４．４５．４８・・・・保持バ
ンド。 館９図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）互いにほぼ平行に対向し、接離するように移動可
   能とした一対の指と、 （ｂ）上記一連の指を、ほぼ平行の状態を保つたままで
   互いに近接または離隔するように駆動するための駆動手
   段と、 （ｃ）上記一方の指に取付けられた第１のクランプと、 （ｄ）上記他方の指に取付けられた第２のクランプと、 （ｅ）上記第１のクランプに取付けられ、該第１のクラ
   ンプから予定の平面内でほぼ垂直に延びる第１の閉ルー
   プ保持バンドと、 （ｆ）上記第２のクランプに、上記第１の閉ループ保持
   バンドの幅よりも広い隙間を規定するように取付けられ
   、上記一対の指の近接移動により上記第１の閉ループ保
   持バンドが該隙間で移動できるように延びる一対の第２
   の閉ループ保持バンドとを具備し、 （ｇ）上記第１の閉ループ保持バンドの先端の内側と、
   上記一対の第２の閉ループ保持バンドの先端の内側は、
   その両内側間に物品を保持し得るような形状である、 把持装置。