JP2710836B2 - 部品把持用ハンド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、部品の組み付け作業において、組み付け
られる部品を把持するための部品把持用ハンド装置に関
する。

［従来の技術］ 従来、部品の組み付け作業において、組み付けられる
部品を把持するためのハンド装置としては、各部品の形
状に応じて、これらに専用のハンド装置を予め用意して
おき、把持する部品が変更される毎にハンド装置も変更
するよう設定されている。

例えば、部品が丸物形状である場合には、コレツトチ
ヤツクが従来から有り、形状が丸物である範囲で、その
大きに拘らず、ほとんどの丸物部材を把持することが可
能である。一方、２本のフインガ部材を有し、これらフ
インガ部材により部品を両側より挟み込む事により把持
するハンド装置も従来より知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来構成のハンド装置においては、形
状毎の専用ハンド装置として構成されているので、その
目的とする形状であれば、大小を問わず把持することが
可能であるが、目的とする形状でない場合には、良好に
把持することが出来ず、種々のハンド装置を備えておか
なければならず、コストの点でも、スペースの点でも問
題である。

本願発明に関する先行技術、特に、フインガを３本備
え、これら３本のフインガを駆動軸によつて駆動して物
品を把持する装置として、特開昭57−1686号公報、実開
昭60−74985号公報が知られている。

また、特開昭61−33883号公報には、物体または加工
片を自動的に掴むロボツトの把持装置であつて、一方向
及び反対方向に選択的に回転させることができ出力駆動
部材として働くシヤフトを持つモータと、前記出力駆動
部材によつて駆動できる複数のグリツパ・アツセンブリ
であつて、各グリツパ・アツセンブリがシヤフトに固定
されシヤフトから横方向に突出するレバーを持つ回転自
在のシヤフトであつて該シヤフトの末端部から横方向に
突出したグリツパ・フインガ手段を有するグリツパ・ア
ツセンブリと、前記のグリツパ・アツセンブリのシヤフ
トと前記出力駆動部材の中間にある連結手段と、連結手
段を制御して、少なくとも全部の前記グリツパ・フイン
ガが前記物体と接触するまでは、前記出力部材から前記
連結手段を介して前記グリツパ・アツセンブリのシヤフ
トに伝えられるトルクを比較的低い値に制限し、前記グ
リツパ・フインガが前記物体と接触した後においては、
少なくともスリツプを起こさずに物体を取り扱うのに適
当な大きさの比較的高いトルクに変更する手段とから成
ることを特徴とする把持装置が開示されている。

この発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、
この発明の目的は、１つのハンド装置を備えるだけで、
様々な形状の部品を確実に把持することの出来る部品把
持用ハンド装置を提供する事である。

また、この発明の他の目的は、物品を把持するための
フインガを少なくとも３本有し、各フインガの移動量・
移動方向を夫々異なることの出来る用に、各フインガに
独立の駆動手段を備え、更に、各駆動手段に物品に応じ
た動作を行なわせることの出来る物品把持用ハンド装置
を提供することである。

また、この発明の別の目的は、夫々独立的に回転する
３本の軸に第１のアームを夫々固定し、各第１のアーム
に物品を把持するフインガを取り付けると共に、各フイ
ンガに対して各々に伸縮する第２のフインガを設けるこ
との出来る物品把持用ハンド装置を提供することであ
る。

また、この発明の更に別の目的は、駆動手段、例え
ば、モータによつて駆動力が与えられる少なくとも３本
のフインガが部材を有するハンド装置において、物品把
持の信頼性を向上させることの出来る物品把持用ハンド
装置を提供することである。

また、この発明の更に他の目的は、フインガ部材によ
つて物品を把持した信号を出力するようになし、この把
持信号によつて次の工程に移行するようになすことの出
来る物品把持用ハンド装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発
明に係わる物品把持用ハンド装置は、ハンド本体と、こ
のハンド本体に取り付けられた少なくとも３本の軸と、
前記各軸を各々回転する回転手段と、前記各軸に取り付
けられた第１のアームと、前記各第１のアームに設けら
れ、物品を把持するためのフインガと、これらフィンガ
により物品を把持するために、前記第１のアームの回動
を制御する制御手段であつて、前記回転手段の回転方向
及び回転角を規定するための制御手段と、この制御手段
に前記回転手段の回転方向及び回転角をテイーチングす
るテイーチング手段とを具備することを特徴としてい
る。

［実施例］ 以下に、この発明に係わる部品把持用ハンド装置の一
実施例の構成を添付図面を参照して、詳細に説明する。

第１図に示すように、この一実施例のハンド装置10
は、図示しないロボツトのアーム12に取り付けられるも
のであり、このロボツトアーム12の先端に着脱自在に取
着される取付部材14を備えている。この取付部材14に
は、上下方向に沿つて延出する接続ロツド16を介してハ
ンド本体18が連結されている。

ここで、このハンド本体18は、平面形状を略三角形状
に設定された平板から形成されており、各角部には、駆
動モータとしての可逆転可能なサーボモータ20a,20b,20
cが配設されている。換言すれば、このハンド本体18上
には、一直線上に位置しない状態で、略三角形の各頂角
に位置するようにして、３台のサーボモータ20a,20b,20
cの出力軸24a,24b,24cが配設されている。尚、上述した
接続ロツド16の下端は、ハンド本体18の重心点において
接続されるよう設定されている。

各サーボモータ20a,20b,20cは、各々上下方向に沿つ
て延出する駆動軸（図示せず）を備え、各駆動軸の下端
には減速機構22a,22b,22cが接続されている。これら減
速機構22a,22b,22cの出力軸24a,24b,24cの下端は、ハン
ド本体18を貫通してこれの下方に延出している。一方、
各駆動軸の上端は、対応するサーボモータ20a,20b,20c
から上方に突出しており、各上端には、各々の回転量を
検出するエンコーダ26a,26b,26cが接続されている。

また、各出力軸24a,24b,24cの下端には、取付板28a,2
8b,28cが固着されており、夫々の取付板28a,28b,28cの
一方の外側縁には、フインガ取着板30a,30b,30cが着脱
自在に接続されている。尚、互いに接続された取付板28
a,28b,28cとフインガ取着板30a,30b,30cとは、各サーボ
モータ20a,20b,20cの回転中心から径方向に沿つて延出
した第１のアームL₁,L₂,L₃を夫々構成している。

ここで、各フインガ取着板30a,30b,30cの上面には、
圧縮空気を駆動源として駆動される駆動シリンダ機構32
a,32b,32cが取り付けられており、これら駆動シリンダ
機構32a,32b,32cのピストン動作によつて伸縮駆動する
ピストン（第３のアーム）34a,34b,34cが、上下方向に
沿つて進退自在に支持されると共に、対応するフインガ
取着板30a,30b,30cを貫通した状態で下方に取り出され
ている。

一方、各フインガ取着板30a,30b,30cの下面には、中
空筒体から形成された固定の第１のフインガ部材（第２
のアーム）36a,36b,36cが対応する駆動シリンダ機構32
a,32b,32cと同軸に固着されている。ここで、各ピスト
ン34a,34b,34cの下端は、対応する第１のフインガ部材3
6a,36b,36cの内部を貫通した状態で、これら第１のフイ
ンガ部材36a,36b,36cの下端よりも更に下方に取り出さ
れた状態に延出しており、可動の第２のフインガ部材を
構成している。

尚、各可動の第２のフインガ部材34a,34b,34cは、対
応する駆動シリンダ機構32a,32b,32cの一方の入力ポー
トに圧縮空気が導入されることにより引き込み駆動さ
れ、対応する固定の第１のフインガ部材36a,36b,36c内
に引き込まれるよう設定されている。一方、各可動の第
２のフインガ部材34a,34b,34cは、対応する駆動シリン
ダ機構32a,32b,32cの他方の入力ポートに圧縮空気が導
入されることにより押し出し駆動され、対応する第１の
フインガ部材36a,36b,36cから下方に取り出されるよう
設定されている。

以上の説明から明白なように、可動の第２のフインガ
部材34a,34b,34cは、第１のフインガ部材36a,36b,36cよ
りも小径に設定されているものである。

ここで、第２図に示すように、３台のサーボモータ20
a,20b,20cの互いの回転中心間の距離をl₁,l₂,l₃とし、
各サーボモータ20a,20b,20cに取り付けられた第１のア
ームL₁,L₂,L₃における、対応するサーボモータ20a,20b,
20cの回転中心と駆動シリンダ機構32a,32b,32cの駆動軸
との間の距離、即ち、各第１のアームL₁,L₂,L₃における
作動半径をr₁,r₂,r₃とすると、これらl₁,l₂,l₃とr₁,r₂,
r₃との間には、以下のような関係が規定されるものであ
る。即ち、 r₁＜min（l₁,l₃） r₂＜min（l₁,l₂） r₃＜min（l₂,l₃） ここで、min（a,b）は、複数の数値a,bの中の最小値
を取ることを示す関数として定義されるものである。

この関係から、一のサーボモータに取り付けられた第
１のアームＬの半径ｒは、他の２台のサーボモータの回
転中心までの距離ｌの中で短い方の距離ｌよりも小さい
値に設定されることになる。換言すれば、各第１のアー
ムL₁,L₂,L₃は、自身の回転中心回りに、360度自由に回
転することが出来るよう設定され、この結果、各第１の
フインガ部材36a,36b,36cは，半径r₁,r₂,r₃の円周上を
各々自由に旋回することが出来ることになる。

尚、これら第１のアームL₁,L₂,L₃の夫々の半径r₁,r₂,
r₃は、フインガ取着板30a,30b,30cの長さを夫々異なる
長さに設定することにより、自由に設定することが出来
るものである。

一方、第３図に示すように、各サーボモータ20a,20b,
20cには、モータドライバ38a,38b,38cが夫々接続されて
おり、これらモータドライバ38a,38b,38cからの駆動信
号に基づいて各サーボモータ20a,20b,20cは駆動制御さ
れるよう設定されている。

また、各サーボモータ20a,20b,20cの駆動状態、即
ち、対応する駆動軸の回転量を検出するエンコーダ26a,
26b,26cは、位置検出回路40a,40b,40cに各々接続されて
おり、各位置検出回路40a,40b,40cは、対応するエンコ
ーダ26a,26b,26cからの検出信号に基づいて、対応する
第１のアームL₁,L₂,L₃の回転角度位置を正確に検出する
ことが出来るように設定されている。

これらモータドライバ38a,38b,38c及び位置検出回路4
0a,40b,40cは、全体の制御動作を司るNC制御ユニツト42
に接続されており、この制御ユニツト42には、フインガ
の動作手順を予め教示・記憶しておくテイーチングユニ
ツト44が接続されている。ここで、この制御ユニツト42
は、このテイーチングユニツト44において教示・記憶さ
れた内容に従い、各第１のアームL₁,L₂,L₃の現在角度位
置を検出しつつ、所定形状のワークを３本の第１のフイ
ンガ部材36a,36b,36cで把持するよう各モータドライバ3
8a,38b,38cに制御信号を出力するよう設定されている。

また、第３図に示すように、この制御ユニツト42に
は、更に、通電時間設定回路46と逆起電力検出回路48と
が接続されている。

ここで、この通電時間設定回路46は、物品W_Aを把持す
べく、第１のアームL₁,L₂,L₃を初期位置から回動するた
めにサーボモータ20a,20b,20cの夫々のモータコイル
（図示せず）への通電時間を所定時間だけとなるように
設定するよう構成されている。尚、この所定時間は、サ
ーボモータ20a,20b,20cの起動に伴ない第１のアームL₁,
L₂,L₃が初期位置から時計方向に沿つて回動した際、対
応する第１のフインガ部材36a,36b,36cがワークW_Aの外
周面に当接し、更に、当接してから外周面を内方に向け
て押圧して、各第１のフインガ部材36a,36b,36cにより
ワークW_Aへの押圧力が発生して実質的にワークW_Aを把持
することが出来るようになるまでに要する時間として規
定されている。

また、逆起電力検出回路48は、第１のフインガ部材36
a,36b,36cの押圧力を予め定められた許容値以内の力と
なるように設定するために設けられている。即ち、第１
のフインガ部材36a,36b,36cがワークW_Aの外周面に当接
した状態で更に内方に押し付けられることにより、各サ
ーボモータ20a,20b,20cの各々のモータコイルには逆起
電力が発生することになり、この電圧値は、第１のフイ
ンガ部材36a,36b,36cによる押し付け力（押圧力）に対
応した値となるものである。このようにして、この各モ
ータコイルに発生した逆起電力を検出して、この逆起電
力の電圧値が所定値以上とならないように制御すること
により、第１のフインガ部材36a,36b,36cによる押圧力
は、所定の許容値以内となるよう規制されることにな
る。

以上ように構成されるハンド装置10において、以下
に、種々の形状のワークを３本の第１のフインガ部材36
a,36b,36cで把持する把持動作について説明する。

先ず、何れの形状のワークを保持する場合において
も、図示しないロボツトの制御手順に基づいて、把持し
ようとするワークの外周に３本の第１のフインガ部材36
a,36b,36cが位置するように、ハンド本体18を移動す
る。また、各駆動シリンダ機構32a,32b,32cにおいて
は、一方の入力ポートに圧縮空気が導入されるよう設定
されており、この結果、可動の第２のフインガ部材34a,
34b,34cは、対応する第１のフインガ部材36a,36b,36c内
に取り込まれた状態となされている。

そして、第4A図に示す円筒状のワークW_Aを把持する場
合には、制御ユニツト42は、テイーチングユニツト44か
らの設定情報に基づいて、各モータドライバ38a,38b,38
cに、同一方向に沿つて第１のアームL₁,L₂,L₃が回転す
るよう制御信号を出力する。この制御信号を受けて、各
モータドライバ38a,38b,38cは、対応する第１のアームL
₁,L₂,L₃を例えば時計方向に沿つて回動駆動するよう駆
動信号を出力する。このようにして、円筒状のワークW_A
は、第１のアームL₁,L₂,L₃の回転に伴ない旋回する３本
の第１のフインガ部材36a,36b,36cにより外周を等分に
配分された状態で確実に把持されることになる。

ここで、第５図には、第4A図に示す円筒形のワークW_A
を第１図及び第２図に示すハンド装置10により把持する
ための制御ユニツト42における具体的な制御手順を示す
フローチヤートが示されている。以下に、このフローチ
ヤートチヤートに基づき、円筒形のワークW_Aを把持する
場合における制御手順を説明する。

先ず、ステツプS10に示すように、第１のアームL₁,
L₂,L₃が夫々原点位置にあるか否かが判別される。そし
て、このステツプS10においてNOと判断された場合、即
ち、第１のアームL₁,L₂,L₃が夫々原点位置にあることが
確認されない場合には、ステツプS12において図示しな
いロボツトの制御部からの物品把持命令信号が出ること
を待ち、この物品把持命令信号が出ると、ステツプS14
において、サーボモータ20a,20b,20cを夫々時計方向に
駆動して、対応する第１のアームL₁,L₂,L₃を時計方向に
沿つて回動する。そして、このようにサーボモータ20a,
20b,20cを夫々駆動している最中、ステツプS16におい
て、各位置検出回路40a,40b,40cを介して、対応するエ
ンコーダ26a,26b,26cから原点信号が出力されることを
待つ。

そして、ステツプS16において原点信号が各エンコー
ダ26a,26b,26cから出力されたことが検出されると、ス
テツプS18において、この検出時点における各第１のア
ームL₁,L₂,L₃の回動位置を初期位置として設定し、各々
の回動駆動量をリセツトする。このようにして、各第１
のアームL₁,L₂,L₃における初期位置が正確に設定される
ことになる。

尚、ステツプS10においてYESと判断された場合、即
ち、予め第１のアームL₁,L₂,L₃が原点位置にあることが
確認される場合には、ステツプS12,S14,S16を経ること
なく、直接ステツプS18に飛び、各第１のアームL₁,L₂,L
₃の停止位置を初期位置として設定する。

そして、このように第１のアームL₁,L₂,L₃の初期位置
を夫々設定した後において、ハンド装置10におけるワー
クW_Aの具体的な把持動作が開始されることになる。ここ
で、第4A図に示す円筒形のワークW_Aを把持する場合に
は、各第１のアームL₁,L₂,L₃を接続ロツド16の軸中心線
に対して同方向に同じ回転量だけ回転するようにサーボ
モータ20a,20b,20cを制御すれば良いものである。

即ち、ステツプS18において第１のアームL₁,L₂,L₃の
初期位置が夫々設定されると、ステツプS20において、
サーボモータ20a,20b,20cが夫々時計方向に駆動され、
対応する第１のアームL₁,L₂,L₃が夫々時計方向に沿つて
回動駆動されることになる。また、このステツプS20が
開始されると同時に、ステツプS22において、通電時間
設定回路46における図示しないタイマが起動され、予め
設定された通電時間の計時動作が開始されることにな
る。

この後、ステツプS24において、ステツプS22で起動し
たタイマを監視して、所定の通電時間がタイムアツプし
たか否かが判別される。そてい、このステツプS24にお
いて所定の通電時間がタイムアツプしたことが検出され
ると、上述したように、第１のフインガ部材36a,36b,36
cによりワークW_Aが十分な押圧力で把持される状態が達
成されることを意味することになるので、ステツプS26
において、サーボモータ20a,20b,20cの夫々のモータコ
イルへの通電動作を停止する。

このようにして、ハンド装置10において円筒形のワー
クW_Aの把持動作が終了すると、ステツプS28において、
図示しないロボツトの制御部からの制御信号に基づき、
ロボツトアーム12は移動され、このロボツトアーム12の
移動に伴ない、ハンド装置10は移動され、これに把持さ
れたワークW_Aも移動されることになる。そして、ステツ
プS30において、このハンド装置10が所定の位置まで搬
送されたことが検出されると、ステツプS32において、
このロボツトアーム12の移動動作が停止される。

そして、ステツプS34において、サーボモータ20a,20
b,20cを夫々反時計方向に駆動して、対応する第１のア
ームL₁,L₂,L₃を反時計方向に沿つて回動する。このよう
にして、第１のフインガ部材36a,3b,36cによるワークW_A
の把持状態が解除され、ワークW_Aは移動位置に残される
ことになる。この後、各サーボモータ20a,20b,20cの反
時計方向の駆動は、ステツプS36において、対応するエ
ンコーダ26a,26b,26cから原点信号が出るまで継続され
る。そして、ステツプS36において、各エンコーダ26a,2
6b,26cから原点信号が出たことが検出されることによ
り、ステツプS38において各サーボモータ20a,20b,20cへ
の通電が停止される。このようにして、各第１のアーム
L₁,L₂,L₃は、各々原点位置において、停止した状態を維
持されることになる。

このようにして、一連のハンド装置10におけるワーク
W_Aの把持動作が終了して、この制御ユニツト42における
制御手順は終了する。

尚、上述したように、この一実施例のハンド装置10
は、逆起電力検出回路48を備えているので、ステツプS2
4において、設定時間がタイムアツプするまでの間にお
いて、この逆起電力検出回路48が、各モータコイルに発
生した逆起電力を検出した場合には、設定時間のタイム
アツプを待たずに、制御ユニツト42は、この逆起電力の
電圧値が所定値以上とならないようにサーボモータ20a,
20b,20cへの通電を遮断するように制御する。このよう
にして、第１のフインガ部材36a,36b,36cによる押圧力
は、所定の許容値以内となるよう規制されることにな
る。

ここで、上述した一実施例においては、ワークW_Aが３
本の第１のフインガ部材36a,36b,36cにより所定の押圧
力で把持された状態において、各サーボモータ20a,20b,
20cのモータコイルへの通電が遮断されるように説明し
たが、この発明は、このような構成に限定されることな
く、例えば、第6A図及び第6B図を参照して他の実施例と
して示すように、モータコイルへの通電状態を継続し
て、把持状態を電気的に確保するように構成しても良
い。

以下に、ワークW_Aが３本の第１のフインガ部材36a,36
b,36cにより把持された後において、モータコイルへの
通電の電流量が実質的に一定に維持されるようになされ
た他の実施例の構成を説明する。即ち、以下に説明する
他の実施例においては、上述した一実施例とは異なり通
電時間設定回路46や逆起電力検出回路48が備えられてお
らず、替わりに、トルク保持回路50と一定トルク検出回
路52とが接続されている。

尚、以下の説明においては、各サーボモータ20a,20b,
20cにおける制御系は同一であるので、サーボモータ20a
における制御系のみを説明し、サーボモータ20b,20cに
おける制御系の説明を省略する。

即ち、第6A図に示すように、サーボモータ20aに接続
されたモータドライバ38aは、モータコイルへの通電用
としてのNPN型の第１のトランジスタTR₁と第１の抵抗R₁
とから構成されており、この第１のトランジスタTR₁の
エミツタは入力端に、また、コレクタは、第１の抵抗R₁
を介してサーボモータ20aのモータコイルに夫々接続さ
れている。

ここで、このモータドライバ38aには、ワークW_Aを把
持する押圧力、即ち、第１のフインガ部材36aの回転ト
ルクを一定に保持するためのトルク保持回路50が接続さ
れている。このトルク保持回路50は、図示するように、
第１の抵抗R₁の両端に並列に接続されたPNP型の第２の
トランジスタTR₂と、第１のトランジスタTR₁のベースと
エミツタとの間に並列に接続されたNPN型の第３のトラ
ンジスタTR₃と、第２及び第３の抵抗R₁,R₂とから構成さ
れている。

詳細には、第２のトランジスタTR₂のベースは、第１
のトランジスタTR₁のコレクタと第１の抵抗R₁との連接
点に接続され、エミツタは、第１の抵抗R₁とモータコイ
ルとの連接点に接続されている。また、第２のトランジ
スタTR₂のコレクタと第３のトランジスタTR₃のベースと
は、第３の抵抗R₃を介して互いに接続され、第３のトラ
ンジスタTR₃のコレクタは、第１のトランジスタTR₁のベ
ースに接続されると共に、第２の抵抗R₂を介してアース
されている。

また、このトルク保持回路50において一定に保持した
トルクの値を検出するための一定トルク検出回路52は、
NPN型の第４のトランジスタTR₄と第４及び第５の抵抗
R₄,R₅を備えた状態で構成されている。即ち、第４のト
ランジスタ_４のエミツタは上述した入力端に、ベースは
第４の抵抗R₄を介して第２のトランジスタTR₂のコレク
タに、夫々接続され、また、コレクタは第５の抵抗R₅を
介してアースされている。そして、この第４のトランジ
スタTR₄のコレクタには一定トルクを検出するための検
出端が接続されている。

以上のように構成された制御系において、図示しない
ロボツトの制御部から物品把持命令信号が出力される
と、この信号に応じて、入力端から所定の電圧が供給さ
れることになる。即ち、この入力端から供給された電流
により、モータドライバ38aにおいて第１のトランジス
タTR₁がオンされ、この結果、電流はこの第１のトラン
ジスタTR₁を通つて、対応するサーボモータ20aのモータ
コイルに通電されることになる。このようにして、サー
ボモータ20aは起動して、第１のアームL₁は回動し始め
ることとなる。

ここで、第6B図に示すように、第１のアームL₁の回動
開始時点t₀から、第１のアームL₁に取り付けられた第１
のフインガ部材36aがワークW_Aに当接する時点t₁までの
間は、サーボモータ20₁には、何等負荷が作用しないの
で、モータコイルに流れる電流、即ち、サーボモータ20
aにおいて発揮されるトルクは小さいものである。この
結果、検出端に現れる電流値も第6B図に示すように小さ
い値となる。

この後、第１のフインガ部材36aがワークW_Aに当接す
ると、第１のアームL₁の回動は阻止されることとなり、
このため、サーボモータ20aにおける負荷が高まり、モ
ータコイルに流れる電流値が徐々に大きくなる。この結
果、第１の抵抗R₁の両端に発生する電位差は、この電流
の増大に伴ない高まることになる。そして、第6B図に示
すように、時点t₂に至り、この電位差が、トルク保持回
路50における第２のトランジスタTR₂の反転電圧よりも
高くなると、この時点で、第２のトランジスタTR₂はオ
ンし、従つて、第３のトランジスタTR₃もオンし、この
結果、モータドライバ38aを構成する第１のトランジス
タTR₁はオフすることとなる。このようにして、モータ
ドライバ38aは、モータコイルへの通電を停止し、モー
タコイルに流れる電流量は減少する。

この後、時点t₃に至ると、第１の抵抗R₁の両端に発生
する電位差は、第２のトランジスタTR₂の反転電圧より
も低くなり、この結果、第２のトランジスタTR₂はオフ
し、従つて、第３のトランジスタTR₃もオフし、この結
果、第１のトランジスタTR₁は、再びオンして、モータ
コイルへの通電を再開することになる。

このようにして、第１のトランジスタTR₁は、オン・
オフ動作を繰り返ることとなり、モータコイルへ通電さ
れる電流量は略一定の値に、即ち、サーボモータ20aに
より発揮されるトルクは実質的に一定の値に保持される
こととなる。

一方、このようにトルク保持回路50によりサーボモー
タ20aのトルクが一定に保持されたことは、一定トルク
検出回路52の検出端から出力される検出信号により検出
されるように構成されている。この結果、ロボツトの制
御部は、この一定トルク検出回路52からの検出信号に基
づき、ここから、サーボモータ20aにおいて一定トルク
が発揮されていることを検出した場合には、サーボモー
タ20aによるワークW_Aの把持が所定の押圧力で達成され
ていることを意味することになるので、ロボツトアーム
12を移動して、ワークW_Aを移動する動作を開始するよう
制御することになる。

このようにして、他の実施例においては、サーボモー
タ20aへの電流を遮断することなく、電流供給を継続し
た状態で、ワークW_Aを所定の押圧力で把持した状態を維
持することが可能となる。

また、第4B図に示すように起立した平板状のワークW_B
を把持する場合には、制御ユニツト42は、テイーチング
ユニツト44からの設定情報に基づいて、各モータドライ
バ38a,38b,38cに、以下に説明するような制御信号を出
力する。即ち、この場合においては、ワークW_Bにより、
３本の第１のフインガ部材36a,36b,36cは、１本と２本
の２群に分割されることになる。

ここで、１本に隔離された第１のフインガ部材36aを
回転駆動する為のモータドライバ38aには、この第１の
フインガ部材36aがワークW_Bにより早く当接することが
出来る方向に旋回するよう、制御信号が出力される。一
方、２本にまとめられた第１のフインガ部材36b,36cを
旋回駆動する為のモータドライバ38b,38cには、これら
が互いに開いた状態（即ち、互いに離間する方向に回動
される状態）でワークW_Bに当接するよう、制御信号が出
力される。この制御信号を受けて、各モータドライバ38
a,38b,38cは、対応するアームL₁,L₂,L₃を例えば時計方
向、反時計方向、そして時計方向に沿つて夫々回動駆動
するよう駆動信号を出力する。

このようにして、起立した平板状のワークW_Bは、３本
の第１のフインガ部材36a,36b,36cにより確実に把持さ
れることになる。

第7A図には、第4B図に示す板状のワークW_Bを把持する
際の各第１のフインガ36a,36b,36cの回動状態が示され
ると共に、このような板状のワークW_Bを把持するための
制御手順が第7B図にフローチヤートとして示されてい
る。尚、この制御手順においては、サーボモータ20a,20
b,20cの制御系として、上述したワークW_Aにおいて他の
実施例として説明した所の、ワークＷの把持動作が完了
した後においても、押圧力を保持するために、モータコ
イルへの通電を継続される構成を採用していることを前
提としている。

先ず、ステツプS40に示すように、第１のアームL₁,
L₂,L₃が夫々原点位置にあるか否かが判別される。そし
て、このステツプS40においてNOと判断された場合、即
ち、第１のアームL₁,L₂,L₃が夫々原点位置にあることが
確認されない場合には、ステツプS42において図示しな
いロボツトの制御部からの物品把持命令信号が出ること
を待ち、この物品把持命令信号が出ると、ステツプS44
において、サーボモータ20a,20b,20cを夫々時計方向に
駆動して、対応する第１のアームL₁,L₂,L₃を時計方向に
沿つて回動する。そして、このようにサーボモータ20a,
20b,20cを夫々駆動している最中、ステツプS46におい
て、各位置検出回路40a,40b,40cを介して、対応するエ
ンコーダ26a,26b,26cから原点信号が出力されることを
待つ。

そして、ステツプS46において原点信号が各エンコー
ダ26a,26b,26cから出力されたことが検出されると、ス
テツプS48において、この検出時点における各第１のア
ームL₁,L₂,L₃の回動位置を初期位置として設定し、各々
の回動駆動量をリセツトする。このようにして、各第１
のアームL₁,L₂,L₃における初期位置が正確に設定される
ことになる。ここで、板状のワークW_Bを把持する場合の
各第１のアームL₁,L₂,L₃の原点位置は、各第１のアーム
L₁,L₂,L₃が、三角形を構成するハンド本体18における対
応する頂角を２等分する２等分線に沿つて外方に向けて
延出する位置により各々規定されている。

尚、ステツプS40においてYESと判断された場合、即
ち、予め第１のアームL₁,L₂,L₃が原点位置にあることが
確認される場合には、ステツプS42,S44,S46を経ること
なく、直接ステツプS48に飛び、各第１のアームL₁,L₂,L
₃の停止位置を初期位置として設定する。

そして、このように第１のアームL₁,L₂,L₃の初期位置
を夫々設定した後において、ステツプS50において、ロ
ボツトアーム12を移動して、ハンド装置10を、ワークW_B
に対して所定の姿勢を取る位置まで移動する。こので所
定の姿勢とは、第7A図に示すように、１本に分離された
第１のフインガ部材36aから、ワークW_Bまでの距離が、
丁度、第１のアームL₁の作動半径r₁と一致するように設
定されている。

次に、ステツプS52において、１本に分離された第１
のアームL₁を、対応するサーボモータ20aを駆動して、
第7A図に示すように、第１のフインガ部材36aがワークW
_Bの表面に接触する位置まで角度θ_１だけ反時計方向に
沿つて回動する。

一方、ステツプS54において、２本にまとめられた第
１のアームL₂,L₃を、対応するサーボモータ20b,20cを夫
々駆動して、第7A図に示すように、反時計方向及び時計
方向に夫々沿う状態で回動する。尚、これら第１のアー
ムL₂,L₃の回転方向は、これらの作動半径r₂,r₃の長さや
ワークW_Bの厚さ等により適宜定められるものである。
尚、ステツプS52において第１のフインガ部材36aがワー
クW_Bの表面に接触するタイミングと、ステツプS54にお
いて第１のフインガ部材36b,36cがワークW_Bの裏面に接
触するタイミングとは、同一となるように、夫々の起動
タイミングを規定されている。

この後、３本の第１のフインガ部材36a,36b,36cがワ
ークW_Bの表面及び裏面に当接した後において、ステツプ
S56において、一定トルク検出回路52から検出信号が出
力されることが判別される。そして、このステツプS56
において一定トルク検出回路52からの検出信号の出力が
検出されると、ワークW_Bは３本の第１のフインガ部材36
a,36b,36cにより確実に把持された状態が達成されたも
のと判断し、ステツプS58において、図示しないロボツ
トの制御部からの制御信号に基づき、ロボツトアーム12
は移動される。尚、このロボツトアーム12の移動に伴な
い、ハンド装置10は移動され、これに把持されたワーク
W_Bも移動されることになる。

そして、ステツプS60において、このハンド装置10が
所定の位置まで搬送されたことが検出されると、ステツ
プS62において、このロボツトアーム12の移動動作が停
止される。そして、ステツプS64において、サーボモー
タ20a,20b,20cを、夫々、把持動作の際の回転方向とは
逆の回転方向に沿つて駆動して、第１のアームL₁,L₂,L₃
を夫々回動する。このようにして、第１のフインガ部材
36a,36b,36cによるワークW_Bの把持状態が解除され、ワ
ークW_Bは移動位置に残されることになる。

この後、各サーボモータ20a,20b,20cの把持動作の際
とは反対の方向に夫々沿う駆動は、ステツプS66におい
て、対応するエンコーダ26a,26b,26cから原点信号が出
るまで継続される。そして、ステツプS66において、各
エンコーダ26a,26b,26cから原点信号が出たことが検出
されることにより、ステツプS68において、各サーボモ
ータ20a,20b,20cへの通電が停止される。このようにし
て、各第１のアームL₁,L₂,L₃は、各々原点位置におい
て、停止した状態を維持されることになる。このように
して、一連のハンド装置10におけるワークW_Bの把持動作
が終了して、この制御ユニツト42における制御手順は終
了する。

更に、第4C図に示すように任意形状のワークW_Cを把持
する場合には、制御ユニツト42は、テイーチングユニツ
ト44からの設定情報に基づいて、各モータドライバ38a,
38b,38cに、この任意形状のワークW_Cを３点で把持する
に最適となるよう設定された制御信号を出力する。

このようにして、任意形状のワークW_Cは、３本の第１
のフインガ部材36a,36b,36cにより確実に把持されるこ
とになる。

一方、第4D図に示すように、上面に把持用の３つの穴
D₁,D₂,D₃が形成されているワークW_Dを把持する場合にお
いては、制御ユニツト42は、テイーチングユニツト44か
らの設定情報に基づいて、先ず、各駆動シリンダ機構32
a,32b,32cの他方の入力ポートに圧縮空気を導入するよ
う切り換えて、可動の第２のフインガ部材（第３のアー
ム）34a,34b,34cを、対応する固定の第１のフインガ部
材（第２のアーム）36a,36b,36cの下端から更に下方に
取り出されるようにする。この後、制御ユニツト42は、
ハンド装置10全体を一旦に持ち上げ、３本の可動フイン
ガ部材34a,34b,34cが対応する穴の直上方に位置するよ
う各モータドライバ38a,38b,38cに制御信号を出力す
る。

そして、制御ユニツト42は、ハンド装置10全体を下降
させ、各可動の第２のフインガ部材34a,34b,34cを対応
する穴内に挿入させ、その後、各モータドライバ38a,38
b,38cに対して、対応する第１のアームL₁,L₂,L₃を回転
させて、可動の第２のフインガ部材34a,34b,34cが穴内
で旋回するように制御信号を出力する。この結果、各可
動の第２のフインガ部材34a,34b,34cは、対応する穴の
周面に当接し、ワークW_Dはこれら３本の可動の第２のフ
インガ部材34a,34b,34cにより確実に把持されることに
なる。

第8A図には、第4D図に示す穴付きワークW_Dを把持する
際の各第１のフインガ36a,36b,36cの回動状態が示され
ると共に、このような穴付きワークW_Dを把持するための
制御手順が第8B図にフローチヤートとして示されてい
る。尚、この制御手順においては、サーボモータ20a,20
b,20cの制御系として、上述したワークW_Bにおける場合
と同様に、ワークＷの把持動作が完了した後において
も、押圧力を保持するために、モータコイルへの通電を
継続される構成を採用していることを前提としている。

先ず、ステツプS70に示すように、第１のアームL₁,
L₂,L₃が夫々原点位置にあるか否かが判別される。そし
て、このステツプS70においてNOと判断された場合、即
ち、第１のアームL₁,L₂,L₃が夫々原点位置にあることが
確認されない場合には、ステツプS72において図示しな
いロボツトの制御部からの物品把持命令信号が出ること
を待ち、この物品把持命令信号が出ると、ステツプS74
において、サーボモータ20a,20b,20cを夫々時計方向に
駆動して、対応する第１のアームL₁,L₂,L₃を時計方向に
沿つて回動する。そして、このようにサーボモータ20a,
20b,20cを夫々駆動している最中、ステツプS76におい
て、各位置検出回路40a,40b,40cを介して、対応するエ
ンコーダ26a,26b,26cから原点信号が出力されることを
待つ。

そして、ステツプS76において原点信号が各エンコー
ダ26a,26b,26cから出力されたことが検出されると、ス
テツプS78において、この検出時点における各第１のア
ームL₁,L₂,L₃の回動位置を初期位置として設定し、各々
の回動駆動量をリセツトする。このようにして、各第１
のアームL₁,L₂,L₃における初期位置が正確に設定される
ことになる。

ここで、穴付きワークW_Dを把持する場合の各第１のア
ームL₁,L₂,L₃の原点位置は、板状のワークW_Bの場合と同
様に、各第１のアームL₁,L₂,L₃が、三角形を構成するハ
ンド本体18における対応する頂角を２等分する２等分線
に沿つて外方に向けて延出する位置により各々規定され
ている。

尚、ステツプS70においてYESと判断された場合、即
ち、予め第１のアームL₁,L₂,L₃が原点位置にあることが
確認される場合には、ステツプS72,S74,S76を経ること
なく、直接ステツプS78に飛び、各第１のアームL₁,L₂,L
₃の停止位置を初期位置として設定する。

そして、このように第１のアームL₁,L₂,L₃の初期位置
を夫々設定した後において、ステツプS80において、サ
ーボモータ20a,20b,20cを駆動して、第２のフインガ部
材34a,34b,34cの中心位置が、第8A図に示すように、夫
々対応する穴D₁,D₂,D₃の中心位置を夫々一致するように
設定されている。尚、これらサーボモータ20a,20b,20c
における回転量及び回転方向は、制御ユニツト42におい
て、動作時間が最短となるようにして夫々定められてい
る。

次に、ステツプS82において、ロボツトアーム12を移
動することによりハンド装置10を所定位置まで移動す
る。尚、この所定位置は、第7A図に示すように、第２の
フインガ部材34a,34b,34cが夫々対応する穴D₁,D₂,D₃の
直上方位置にもたらされた位置により規定されている。

そして、ステツプS84において、駆動シリンダ機構32
a,32b,32cを夫々起動して、第２のフインガ部材34a,34
b,34cを対応する第１のフインガ部材36a,36b,36cから下
方に突出するように移動する。この結果、各第２のフイ
ンガ部材34a,34b,34cは、対応する穴D₁,D₂,D₃内に各々
挿入されることになる。尚、これら第２のフインガ部材
34a,34b,34cの下方への突出量は、制御ユニツト42から
の駆動信号により所定の値に定められている。

この後、ステツプS86において、サーボモータ20a,20
b,20cを夫々駆動して、時計方向、反時計方向、及び時
計方向に夫々沿う状態で回動する。尚、これら第１のア
ームL₂,L₃の回転方向は、何れか１台のサーボモータの
回転方向が他の２台のサーボモータの回転方向と異なる
ように規定されていれば良いものである。

このようにして、３本の第２のフインガ部材34a,34b,
34cがワークW_Dの対応する穴D₁,D₂,D₃の内周面に当接
し、ワークW_Dは、これら第２のフインガ部材34a,34b,34
cにより把持されることになる。このように把持動作が
行なわれた後において、ステツプS88において、一定ト
ルク検出回路52から検出信号が出力されることが判別さ
れる。

そして、このステツプS88において一定トルク検出回
路52からの検出信号の出力が検出されると、ワークW_Bは
３本の第１のフインガ部材36a,36b,36cにより確実に把
持された状態が達成されたものと判断し、ステツプS90
において、図示しないロボツトの制御部からの制御信号
に基づき、ロボツトアーム12は移動される。尚、このロ
ボツトアーム12の移動に伴ない、ハンド装置10は移動さ
れ、これに把持されたワークW_Dも移動されることにな
る。

そして、ステツプS92において、このハンド装置10が
所定の位置まで搬送されたことが検出されると、ステツ
プS94において、このロボツトアーム12の移動動作が停
止される。そして、ステツプS96において、サーボモー
タ20a,20b,20cを駆動して、第２のフインガ部材34a,34
b,34cの夫々の中心位置と対応する穴D₁,D₂,D₃の中心位
置とが一致するまで回動する。この回動により、ワーク
W_Dの把持状態は解除されることになる。

この後、ステツプS98において、駆動シリンダ機構32
a,32b,32cを夫々初期位置まで復帰させ、この結果、第
２のフインガ部材34a,34b,34cは、対応する穴D₁,D₂,D₃
から上方に抜き出されることになり、ワークW_Dは移動位
置に残されることになる。そして、ステツプS100におい
て、サーボモータ20a,20b,20cを、夫々、ステツプS80に
おいて定めた回転方向とは逆の回転方向に沿つて駆動し
て、第１のアームL₁,L₂,L₃を夫々回動する。

この後、各サーボモータ20a,20b,20cの駆動は、ステ
ツプS102において、対応するエンコーダ26a,26b,26cか
ら原点信号が出るまで継続される。そして、ステツプS1
02において、各エンコーダ26a,26b,26cから原点信号が
出たことが検出されることにより、ステツプS104におい
て、各サーボモータ20a,20b,20cへの通電が停止され
る。このようにして、各第１のアームL₁,L₂,L₃は、各々
原点位置において、停止した状態を維持されることにな
る。このようにして、一連のハンド装置10におけるワー
クW_Bの把持動作が終了して、この制御ユニツト42におけ
る制御手順は終了する。

以上詳述したように、この一実施例によれば、ハンド
装置10は、部品としてのワークを３本のフインガ部材
（固定の第１のフインガ部材36a,36b,36cまたは可動の
第２のフインガ部材34a,34b,34cに拘らず）により、把
持することが出来るようになるので、所謂汎用ハンド装
置として機能することが出来、ロボツトのアーム12に対
して１台のみ用意すれば、種々のワークの形状に良好に
適用することが可能となり、種々のハンド装置を予め用
意しておく必要が無くなり、コストの低廉化を図ること
が出来ると共に、スペースの有効利用を図ることが可能
となる。

この発明は、上述した一実施例の構成に限定されるこ
となく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可
能であることは言うまでもない。

例えば、上述した一実施例においては、第１のフイン
ガ部材36a,36b,36cは可動の第２のフインガ部材34a,34
b,34cを内蔵して、いずれのフインガ部材を用いようと
も、摩擦係合力を利用して把持するように説明したが、
これに限定されることなく、可動の第２のフインガ部材
34a,34b,34cの替りに、バキユーム管やバキユームパツ
ドを採用し、それらバキユーム管やバキユームパツドに
より吸引力を利用して部品を把持するように構成しても
良い。このように構成することにより、部品の形状に応
じて、摩擦係合力を利用することと、吸引力を利用する
こととを比較して最適の方が、選択的に採用されること
になり、より確実に且つ効率的に部品を把持することが
可能となる。

また、上述した一実施例においては、フインガ部材と
して、摩擦係合力を利用するための固定及び可動フイン
ガ部材を備えるように説明したが、これに限定されるこ
となく、例えば、バキユーム管やバキユームパツドをフ
インガ部材として備え、吸引力により部品を把持するよ
うに構成しても良いことは言うまでもない。

更に、上述した一実施例においては、接続ロツド16の
下端は、ハンド本体18の重心点において接続されるよう
に説明したが、これに限定されることなく、ハンド本体
18の何れの位置において接続され得るものである。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明に係わる部品把持用ハン
ド装置は、ハンド本体と、このハンド本体に取り付けら
れた少なくとも３本の軸と、前記各軸を各々回転する回
転手段と、前記各軸に取り付けられた第１のアームと、
前記各第１のアームに設けられ、物品を把持するための
フインガと、これらフィンガにより物品を把持するため
に、前記第１のアームの回動を制御する制御手段であつ
て、前記回転手段の回転方向及び回転角を規定するため
の制御手段と、この制御手段に前記回転手段の回転方向
及び回転角をテイーチングするテイーチング手段とを具
備することを特徴としている。

従つて、この発明によれば、１つのハンド装置を備え
るだけで、様々な形状の部品を確実に把持することの出
来る汎用の部品把持用ハンド装置が提供される事にな
る。

また、この発明によれば、物品を把持するためのフイ
ンガを少なくとも３本有し、各フインガの移動量・移動
方向を夫々異なることの出来る用に、各フインガに独立
の駆動手段を備え、更に、各駆動手段に物品に応じた動
作を行なわせることの出来る物品把持用ハンド装置が提
供されることになる。

また、この発明によれば、夫々独立的に回転する３本
の軸に第１のアームを夫々固定し、各第１のアームに物
品を把持するフインガを取り付けると共に、各フインガ
に対して各々に伸縮する第２のフインガを設けることの
出来る物品把持用ハンド装置が提供されることになる。

また、この発明によれば、駆動手段、例えば、モータ
によつて駆動力が与えられる少なくとも３本のフインガ
が部材を有するハンド装置において、物品把持の信頼性
を向上させることの出来る物品把持用ハンド装置が提供
されることになる。

また、この発明によれば、フインガ部材によつて物品
を把持した信号を出力するようになし、この把持信号に
よつて次の工程に移行するようになすことの出来る物品
把持用ハンド装置が提供されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わる物品把持用ハンド装置の一実
施例の構成を示す斜視図； 第２図は３本の第１のアームの旋回状態を示す上面図； 第３図は各サーボモータへの制御ユニツトの接続状態を
示す回路図； 第4A図乃至第4D図は、夫々、この一実施例のハンド装置
により把持される種々の形状のワークを示す上面図； 第５図は第4A図に示すワークを把持するための制御手順
を示すフローチヤート； 第6A図は第４図に示すワークＷを把持するための他の実
施例に係わる制御系の構成を示す回路図； 第6B図は第6A図に示す制御系に基づき検出端から出力さ
れる検出信号の状態を示す線図； 第7A図は第4B図に示すワークを把持する際の第１のフイ
ンガの回動状態を示す図； 第7B図は第4B図に示すワークを把持するための制御手順
を示すフローチヤート； 第8A図は第4D図に示すワークＷを把持する際の第２のフ
インガ部材の回動状態を示す図；そして、 第8B図は第4D図に示すワークを把持するための制御手順
を示すフローチヤートである。 図中、10……ハンド装置、12……ロボツトアーム、14…
…取付部材、16……接続ロツド、18……ハンド本体、20
a;20b;20c……サーボモータ、22a;22b;22c……減速機
構、24a;24b;24c……出力軸、26a;26b;26c……エンコー
ダ、28a;28b;28c……取付板、30a;30b;30c……フインガ
取着板、32a;32b;32c……駆動シリンダ機構、34a;34b;3
4c……ピストン（可動の第２のフインガ部材）、36a;36
b;36c……固定の第１のフインガ部材、38a;38b;38c……
モータドライバ、40a;40b;40c……位置検出回路、42…
…制御ユニツト、44……テイーチングユニツト、46……
通電時間設定回路、48……逆起電力検出回路、50……ト
ルク保持回路、52……一定トルク検出回路、D₁;D₂;D₃…
…穴、L₁;L₂;L₃……第１のアームである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハンド本体と、 このハンド本体に取り付けられた少なくとも３本の軸
   と、 前記各軸を各々回転する回転手段と、 前記各軸に取り付けられた第１のアームと、 前記各第１のアームに設けられ、物品を把持するための
   フインガと、 これらフィンガにより物品を把持するために、前記第１
   のアームの回動を制御する制御手段であつて、前記回転
   手段の回転方向及び回転角を規定するための制御手段
   と、 この制御手段に前記回転手段の回転方向及び回転角をテ
   イーチングするテイーチング手段とを具備することを特
   徴とする部品把持用ハンド装置。