JPH0577189A - 長物把持回転ハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １台のロボットで長尺ワークを両端支持した
状態で回転させることのできるハンドを開発する。 【構成】 アーム２に固定される第１フレーム４に第２
フレーム１０を回転可能とし、シリンダ８ａとラック８
ｄで回転されるようにする。第２フレーム１０の一端に
はメインクランプ２２とその開閉機構を、他端には支持
部材６８とその進退機構を設ける。 【作用】 メインクランプ２２と支持部材６８で長尺ワ
ークを両端支持し、ラック８ｄで第２フレーム１０を回
転させると、長尺ワークが両端支持された状態で回転さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一端を把持するだけで
はワークの姿勢を安定化させるのが困難な程度に長尺の
ワークを扱う工業用ロボットのためのハンドに関する。
特にこの発明は、長尺ワークを両端支持した状態で回転
させるハンドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ロボットのハンドでワークを搬送する場
合、ワークが短尺であって一端を把持すればワークの姿
勢が安定する場合には比較的問題が少ない。しかるに、
ワークが長尺であってワークの一端を把持するだけでは
ワークが撓んでしまったり、あるいは重心位置と把持位
置間の距離に起因するモーメントに抗するだけの把持力
が確保できないために、ワークの姿勢が安定化しない場
合には、ロボットで搬送させるのが困難となる。この場
合、ロボットによらないで人手で搬送したり、ロボット
でワークの重心位置を把持させたり、あるいは２台のロ
ボットを協調動作させてワークの両端を把持する方式が
とり得る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら人手によ
る搬送が好ましくないことは言うまでもない。またワー
クの重心位置を把持する方式では、多品種のワークを扱
うことが困難であり、またどうしても把持位置が正確に
できない。さらに多くの加工機において、ハンドがワー
クの重心位置に接近できず、ワーク端部でしか把持し得
ないことが多い。２台の協調ロボットによる場合には、
それ自体がコスト高になるとともに、ワークを例えば１
８０゜反転させるといった動きを実現することが著しく
困難となる。そこで本発明では、１台のロボットでワー
クを両端支持するとともに、その状態でワークを回転さ
せることのできるロボット用のハンドを開発することと
した。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
工業用ロボットのアームに取付けられ、長尺ワークを両
端支持して回転させる長物把持回転ハンドであり、該工
業用ロボットのアームに固定される第１フレーム、該第
１フレームに回転自在に組付けられた第２フレーム、該
第２フレームを該第１フレームに対して回転させる回転
力付与機構、該第２フレームの一端に組付けられ、該長
尺ワークの一端を把持するメインクランプと同メインク
ランプを開閉させるクランプ開閉機構、該第２フレーム
の他端に組付けられ、該長尺ワークの他端を支持する支
持部材と同支持部材を進退させる進退機構とを備えた長
物把持回転ハンドを創出した。

【０００５】

【作用】さて本発明のハンドによると、ロボットのアー
ム位置の調整により、メインクランプをワークの一端に
位置させることができ、この位置でワークの一端を把持
できる。またワークの他端を支持する支持部材が進退機
構で進退されるため、ロボットのアームでメインクラン
プをワークの一端に位置させるときに、他端側の支持部
材がワークと干渉することが避けられる。干渉を避けた
あと進退機構を作動させることで、ワーク他端は他端支
持部材で支持される。この状態で第２フレームが第１フ
レームに対して回転されると、ワークは両端支持された
状態で回転される。

【０００６】

【実施例】次に本発明を具現化した一実施例について説
明する。図１はこの実施例に係るハンドの全体平面図を
示しており、このハンドは工業用ロボットのアーム２の
先端に固定されて用いられる。このハンドは図１におけ
るＷに示されるような湾曲した長尺ワークを把持するの
に適したハンドであり、アーム２に固定される第１フレ
ーム４と、その第１フレーム４に対して回転自在に組付
けられた第２フレーム１０と、第２フレーム１０を第１
フレーム４に対して回転させる回転力付与機構８とを備
えている。第２フレーム１０は屈曲した長尺ワークが把
持できるように両端同士が所定の角度を有した「く」の
字形状をしており、この一端１０ａには後記するメイン
クランプ２２と該クランプを開閉させるクランプ開閉機
構１２，１３，１４，１６，１８ａ，１８ｂ，２０ａ，
２０ｂ，２４が組付けられている。また第２フレーム１
０の他端１０ｂにはワーク他端を支持する支持部材６８
とそれを進退させる進退機構６０，６４，６６，７０
ａ，７０ｂが組付けられている。

【０００７】またメインクランプ２２にはサブクランプ
３０が脱着可能となっており、厚板のワークはメインク
ランプ２２で、薄板のワークはサブクランプ３０で把持
可能となっている。さらに支持部材６８はワークの種別
にあわせて交換可能となっている。

【０００８】次に詳細構造を説明する。図１において第
１フレーム４はアーム２のフランジ２ａに固定されるフ
ランジ４ａとフランジ４ａに溶接された中間フレーム４
ｂとフランジ４ｃ，４ｄによって該中間フレーム４ｂに
固定された中央フレーム４ｅとで構成されている。中央
フレーム４ｅには図１の紙面に対し垂直方向に貫通孔が
形成され、図１０によく示されるように、ここにシャフ
ト兼ギヤ６が抜け落ち不能で回転可能に支承されてい
る。

【０００９】このシャフト兼ギヤ６には図２によく示さ
れているようにラック８ｄが噛合っている。ラック８ｄ
は継手８ｃを介してシリンダ８ａのロッド８ｂに接続さ
れている。シリンダ８ａは筒状カバ８ｅを介して第１フ
レーム４に固定されている。第１フレーム４には筒状カ
バ８ｅの延長線上に今１つの筒状カバ８ｆが固定されて
おり、ラック８ｄはシリンダ８ａによってカバ８ｅ，８
ｆ中で進退される。ラック８ｄが進退されると、シャフ
ト兼ギヤ６は第１フレーム４に対して回転される。

【００１０】図３及び図１０に良く示されているよう
に、シャフト兼ギヤ６の下端は第１フレーム４の下方に
突出し、この突出部６ａに受板１０ｄを介して第２フレ
ーム１０が固定されている。図１に良く示されるよう
に、ラック８ｄが後退すると第２フレーム１０は図１の
実線に示す位置にあり、ラック８ｄが前進すると第２フ
レーム１０は仮想線に示すように１８０゜回転される。
すなわち第１フレーム４に対して第２フレーム１０がシ
ャフト６を介して回転自在となっており、シリンダ８ａ
とラック８ｄとギヤ６によって第２フレーム１０が第１
フレーム４に対して回転される。

【００１１】次に第２フレーム１０の下面側の構造を説
明する。図３は図１のIII −III 線に沿った一部破断面
を示す図であり、第２フレーム１０の図示右方端部１０
ａにメインクランプ２２とその開閉機構が組付けられて
いる。また図示左方端部１０ｂに支持部材６８とその進
退機構が組付けられている。

【００１２】第２フレーム１０の右端部１０ａには垂直
下方にフランジ１０ｄが固定されている。フランジ１０
ｄにシリンダ１２が固定され、シリンダ１２のピストン
ロッド１３はフランジ１０ｄを貫いて進退可能となって
いる。図３と図６に良く示されているように、ピストン
ロッド１３の先端には平面略コ字状のブロック１４が固
定されている。また第２フレーム１０の図示右方端部近
傍には、第２フレーム１０の両サイドに沿って垂直下方
に一対のフランジ１０ｃ，１０ｅが固定されている。こ
のフランジ１０ｃ，１０ｅから内側に向けてブロック１
４の上下を狭持するように計４個のローラ２６が形成さ
れており、ブロック１４はこのローラ２６によって案内
されつつ、図３、図６中で左右方向に進退する。

【００１３】ブロック１４にはコ字形の対向する２辺間
にわたってピン１６が固定されている。そしてピン１６
によって１対のレバー１８ａ，１８ｂの一端が軸支され
る。１対のレバー１８ａ，１８ｂの他端はピン２０ａ，
２０ｂを介して１対のメインクランプ爪２２ａ，２２ｂ
に対して軸支される。１対のクランプ爪２２ａ，２２ｂ
のそれぞれの略中央部を貫くようにピン２４が配置され
ており、ピン２４は前記した１対のフランジ１０ｃ，１
０ｅに対して固定されている。

【００１４】かかる構造を備えているために、シリンダ
１２のピストンロッド１３が図３の左方へ進出すると、
一対のピン２０ａ，２０ｂが外方に開き、これにより一
対のメインクランプ爪２２ａ，２２ｂの図示左方端部同
士が接近し、ワークを把持可能となっている。すなわち
１対のメインクランプ爪２２ａ，２２ｂによってメイン
クランプ２２が構成され、これがシリンダ１２、ピスト
ンロッド１３、ブロック１４、ピン１６、１対のレバー
１８ａ，１８ｂ、１対のピン２０ａ，２０ｂ、ならびに
固定ピン２４で構成される開閉機構で開閉されるのであ
る。このメインクランプ２２は厚板のワークを把持する
ように設計されており、薄板のワークを把持する場合に
備えてサブクランプ３０が用意されている。

【００１５】図５に良く示されているように、このサブ
クランプ３０はロボットのアーム２によって接近可能な
位置に固定された置台５０上に常時維持されている。置
台５０には一対の係合ピン５２ａ，５２ｂが固定されて
いる。サブクランブ３０は図５に良く示されているよう
に、１対のサブクランプ爪３２ａ，３２ｂが図示右方端
部でヒンジピン３６によって軸支されて構成されてお
り、図示３８に示すばねによって常時は開放側に付勢さ
れている。一対のサブクランプ爪３２ａ，３２ｂの外側
には係合ピン５２ａ，５２ｂと対応する位置に係合孔３
３ａ，３３ｂが形成されており、置台５０に置かれてい
る間は係合孔３３ａ，３３ｂが係合ピン５２ａ，５２ｂ
と係合して図５に示される姿勢でサブクランプ３０が置
台５０に固定されている。なおヒンジピン３６は図６に
示されるように、サブクランプ爪３２ａ，３２ｂの側方
に張出している。

【００１６】一方、メインクランプ爪２２ａ，２２ｂの
開閉中心となるピン２４には、その両端に揺動レバー４
２ａ，４２ｂが回動可能となっている。揺動レバー４２
ａ，４２ｂの右方側は常時ばね４０ａ，４０ｂによって
図４，５において下方に付勢され、図示左方側のフック
４４ａ，４４ｂは図示時計回転方向に付勢されている。
フック４４ａ，４４ｂはメインクランプ爪２２ａ，２２
ｂにサブクランプ爪３２ａ，３２ｂを挿入したときに、
サブクランプのヒンジピン３６と係合可能となってい
る。置台５０にはシリンダ５４が固定されており、この
ピストンロッド５０の上端に一対のレバー４２ａ，４２
ｂの図示右端部を上方に押し上げるローラ５８ａ，５８
ｂが取付けられている（ローラ５８ａは図４，５におい
てローラ５８ｂの陰に並列に設けられているため図示は
略している。）。

【００１７】さて、厚板ワークを扱っていた状態から薄
板ワークを扱う状態に切換えるときには、メインクラン
プ爪２２ａ，２２ｂを広げた状態でアーム２が移動し、
サブクランプ爪３２ａ，３２ｂの外側にメインクランプ
爪２２ａ，２２ｂをかぶせる。このときシリンダ５４が
ピストンロッド５６を上昇させるため、揺動レバー４２
は図示反時計方向に回転され、フック４４ａ，４４ｂと
ピン３６が干渉することがない。メインクランプ２２中
にサブクランプ３０が挿入された状態でシリンダ５４が
ピストンロッド５６を収縮させる。するとレバー４２
ａ，４２ｂは図４に示すように時計方向に回転し、フッ
ク４４ａ，４４ｂとピン３６が係合する。すなわちサブ
クランプ爪３２ａ，３２ｂがクランプ爪２２ａ，２２ｂ
から抜け落ちなくなる。この状態でメインクランプ爪２
２ａ，２２ｂが閉じられる。するとサブクランプ爪３２
ａ，３２ｂも閉じられ、係合ピン５２ａ，５２ｂと係合
孔３３ａ，３３ｂとの係合が解除される。これによりサ
ブクランプ爪３２ａ，３２ｂは置台５０から離れて移動
可能となる。そこでアーム２はワーク把持位置に復帰
し、板薄ワークの把持と回転を行なう。

【００１８】なお薄板ワークから厚板ワークに切替わる
際には、シリンダ５４がピストンロッド５６を収縮し、
かつメインクランプ爪２２ａ，２２ｂが閉じられた状態
でアーム２が動きサブクランプ爪３２ａ，３２ｂを図４
に示す位置、すなわち係合ピン５２ａ，５２ｂに対して
係合孔３３ａ，３３ｂが対応する位置に移動させる。そ
してメインクランプ爪２２ａ，２２ｂを開き、ピストン
ロッド５６を上昇させる。これによってサブクランプ爪
３２ａ，３２ｂは置台５０に固定され、またメインクラ
ンプ爪２２ａ，２２ｂはサブクランプ爪３２ａ，３２ｂ
と離れて移動可能となる。

【００１９】次に第２フレーム１０の図示左方端部１０
ｂにおける支持部材６８とその進退機構を説明する。図
３に良く示されているように第２フレーム１０の左端１
０ｂには垂直下方にフランジ６１が固定され、ここにシ
リンダ６０が固定されている。シリンダ６０のピストン
ロッド６４は先太となっており、ロッド６４はフランジ
６１を貫いて進退可能となっている。また第２フレーム
１０の下面には両サイドに沿って一対のガイドレール７
０ａ，７０ｂが固定されている（図７参照）。そしてこ
のガイドレール７０ａ，７０ｂに案内されて支持部材６
８がスライド可能となっている。図７，８に良く示され
るように、支持部材６８の上面には１対のフランジ６８
ａ，６８ｂがスライド方向に伸びており、この間にフッ
ク６６がピン６５によって揺動可能となっている。フッ
ク６６は降下すると、ロッド６４の細太部と係合し、上
方向に回動されるとロッド６４と支持部材６８の結合関
係を解除する（図３、図９参照）。

【００２０】支持部材６８の先端はワーク受け６８ｃと
なっている。また支持部材６８はワークの種類に応じて
多種用意されており、未使用時には図９に示すように、
受け台８０上に固定されている。受け台８０にはピン８
２，８４が立設されており、一方支持部材６８には係合
孔６８ｄ，６８ｅが形成されている。ピンと孔との係合
によって支持部材６８は位置決めされている。ピン８４
はフック６６を下方から押し上げている。この状態でア
ーム２の位置が調整され、ガイドレール７０ａ，７０ｂ
が図示右方に移動する。これによってガイドレール７０
ａ，７０ｂは支持部材６８を案内しながらロッド６４が
支持部材６８に当接するまで右方に進出する。そしてこ
の状態でアーム２がガイドレール７０ａ，７０ｂを介し
て支持部材６８を上方に持ち上げる。するとフック６６
がロッド６４の先太部に係合し、支持部材６８はシリン
ダ６０でスライド可能となる。別の支持部材６８に交換
する場合には逆の作動が実現されて現在取付けられてい
る支持部材が置き台８０におかれる。

【００２１】さてこのハンドは、長尺ワークを両端支持
した状態でプレス機に搬入し、同プレス機で加工された
ワークを両端支持した状態で搬出するととも、これを１
８０゜反転させて隣接するプレス機に搬入するように用
いられる。このためにまず、第２フレーム１０が図１の
実線に示す位置で、メインクランプ２２で未加工のワー
クの一端を把持する。このとき支持部材６８は図３の左
方位置に後退しており、ワークの他端と支持部材６８の
干渉は生じない。ワークの一端がメインクランプ２２に
把持されると、支持部材６８が図３の右方に進出し、受
け６８ｃでワークの他端を下方から支持する。この状態
でアーム２が動き、ワークをワーク置き場からプレス機
に移動させる。プレス機に搬入されると支持部材６８が
後退し、ついでメインクランプ２２がアンクランプさ
れ、アーム２が移動されてハンドがワークとの干渉を避
けながらプレス機外へ待避する。ここで加工が行われ
る。

【００２２】加工終了後ワークは再度メインクランプ２
２と支持部材６８で両端支持された状態でプレス機外に
搬出され、ここで第２フレーム１０が回転力付与機構８
により第１フレーム４に対して１８０゜回転される。そ
の後アーム２がハンドを隣接するプレス機内に移動さ
せ、ワークを搬入する。そして支持部材６８がスライド
され、メインクランプ２２がアンクランプされた後ハン
ドはプレス機外に待避する。これによってワークは隣接
するプレス機で加工される。このサイクルにおいて、ワ
ークの厚みがかわりメインクランプ２２でワークを把持
できない場合には、前記したようにアーム２がハンドを
サブクランプ置き場５０に近づけ、メインクランプ２２
中にサブクランプ３０をくわえこむ。従来ハンドを交換
する場合には、今までのハンドを外し、新たなハンドを
取付けるが、本実施例ではメインクランプを取外す必要
がないため、ハンド交換の時間が短縮化される。同様に
サブクランプからメインクランプに交換する場合にもサ
ブクランプを外すだけでよいことから、やはりハンド交
換時間は短縮化される。

【００２３】また支持部材６８もワークの種類毎に交換
可能であり、その交換がロボットとハンドによって人手
を必要とせず実行される。このため本発明のハンドによ
ると、多様なワークを取扱うことができる。

【００２４】

【発明の効果】さて本発明によると一台のロボットで長
尺ワークの両端を支持した状態でこれを回転させること
ができるため、従来ロボットによる搬送が事実上不可能
であった長尺ワークの搬入・搬出が可能となり、労働負
荷の低減と生産能力の大幅な向上を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係わるハンドの平面図。

【図２】第１フレームと回転力付与機構の平面図。

【図３】図１のIII −III 線断面図。

【図４】サブクランプをメインクランプで挟みこんだ様
子を示す図。

【図５】サブクランプが置台に固定されている様子を示
す図。

【図６】クランプ周辺の平面図。

【図７】支持部材近傍の断面図。

【図８】支持部材近傍の平面図。

【図９】置台に固定されている支持部材の様子を示す
図。

【図１０】ギヤ兼シャフトと第２フレームの関係を示す
図。

【符号の説明】

2 工業用ロボットのアーム 4 第１フレーム 6 ギヤ兼シャフト 8 回転力付与機構 10 第２フレーム 22 メインクランプ 12,13,14,16,18a,18b,20a,20b,24 メインクランプ開閉
機構 30 サブクランプ 68 支持部材 60,64,66,70a,70b 支持部材進退機構

フロントページの続き (72)発明者 石原 貞男 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 丹羽 健史 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工業用ロボットのアームに取付けられ、
   長尺ワークを両端支持して回転させる長物把持回転ハン
   ドであり、 該工業用ロボットのアームに固定される第１フレーム、 該第１フレームに回転自在に組付けられた第２フレー
   ム、 該第２フレームを該第１フレームに対して回転させる回
   転力付与機構、 該第２フレームの一端に組付けられ、該長尺ワークの一
   端を把持するメインクランプと該メインクランプを開閉
   させるクランプ開閉機構、 該第２フレームの他端に組付けられ、該長尺ワークの他
   端を支持する支持部材と該支持部材を進退させる進退機
   構、とを備えた長物把持回転ハンド。