JPH09155782A - ハンド取り付け構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取り扱われる被把持部材や作業形態に合わせ
て、把持ハンドを把持移動装置の作業部材に柔結合させ
たり、剛結合させたりでき、また交換される把持ハンド
側をコンパクトかつ安価にでき、これにより把持ハンド
側の保管スペースを縮小できると共に、交換用の設備コ
ストを低減できるハンド取り付け構造を提供する。 【解決手段】 作業部材１１に固着される固定フレーム
２１と、把持ハンド１３が連結される可動フレーム２３
との間に、防振部材２２及び可動フレーム２３のロック
機構４１を有するダンパユニット１０２を設け、また作
業部材１１側の一部を構成する可動フレーム２３に、把
持ハンド１３を着脱させるハンドロック手段１０３を設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハンド取り付け構
造に係り、更に詳しくは、取り扱われる被把持部材や作
業形態に合わせて、把持移動装置の作業部材に把持ハン
ドを柔結合したり、剛結合したりできるハンド取り付け
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の生産ラインの仕上げエリ
アなどには、一般的に、生産性を向上させるために多関
節アームを持った産業用ロボットが配備されている。こ
の産業用ロボットは、多関節アームをＸ、Ｙ、Ｚ、θ方
向へ回動又は旋回させて、多関節アームの先部の把持ハ
ンドに把持されたワークを３次元的に可動させることに
より、ワーク加工ステージ内の各加工装置を使用して、
例えば切断や研磨などの仕上げ加工を行なうものであ
る。把持ハンドは、製造車種の変更に応じて、取り扱わ
れるワークを変更できるように、多関節アームの先部に
着脱可能に取り付けられている。把持ハンドの取り付け
構造として、例えば特開平３−２９４１９６号公報の
「ロボットハンド」の明細書中に記載されたものなどが
知られている。このものは、多関節アームに着脱可能に
連結される連結部材（把持ハンド側）と、ワークの把持
ハンドとを、防振部材を介して連結する一方、連結部材
及び把持ハンドの間に、把持ハンドのハンドロック手段
を設けることにより、ワークの加工形態に合わせて、把
持ハンドを多関節アームに、柔結合させたり、剛結合さ
せたりできるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術のハンド取り付け構造においては、このように多
関節アームに着脱可能に連結される連結部材が、多関節
アーム側の部材でなく、把持ハンド側の部材であるの
で、把持ハンドの交換時には、把持ハンドの外に、防振
部材や高価なシリンダなどを有する連結部材を含めて交
換される。これにより、製造車種などに応じて保管され
る多数個の把持ハンド側の保管スペースが大きくなると
共に、交換用の設備コストが嵩張るという問題点があっ
た。本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、取り
扱われる被把持部材や作業形態に合わせて、把持ハンド
を把持移動装置の作業部材に柔結合させたり、剛結合さ
せたりでき、また交換される把持ハンド側をコンパクト
かつ安価にでき、これにより把持ハンド側の保管スペー
スを縮小できると共に、交換用の設備コストを低減でき
るハンド取り付け構造を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載のハンド取り付け構造は、被把持部材の把持移動装
置の可動する作業部材の先部に、前記被把持部材の把持
ハンドを着脱可能に取り付けるハンド取り付け構造にお
いて、前記作業部材に固着される固定フレームと、前記
把持ハンドが連結される可動フレームとの間に、防振部
材及び前記可動フレームのロック機構を有するダンパユ
ニットを設け、また前記作業部材側の一部を構成する可
動フレームに、前記把持ハンドを着脱させるハンドロッ
ク手段を設けるようにした。

【０００５】

【作用】請求項１記載のハンド取り付け構造において、
把持ハンド側からの振動は、ハンドロック手段を介して
可動フレームに伝わり、それから固定フレームを経て作
業部材に伝達されるが、作業部材側の可動フレームと固
定フレームとの間には、ダンパユニットの防振部材が介
在されており、これにより把持ハンドは作業部材に柔結
合されている。従って、把持ハンド側からの振動は、防
振部材により吸収され、例えば被把持部材鋳造後の砂落
とし、切断、研削などの各種仕上げ加工の安定化が図れ
たり、仕上げ加工による作業部材側の金属疲労を低減で
きたり、又は壊れ易い被把持部材を移載する際に、床面
との衝突損傷などが防止できる。また、例えば被把持部
材の仕上げ加工時に、精度を要求される細かな加工を行
なう場合や、被把持部材の移載時における床面への衝突
損傷をほとんど考慮しなくてもよい場合などには、ロッ
ク機構を用いて、可動フレームを固定フレームにロック
すれば、把持ハンドは作業部材に固定されて剛結合とな
り、こうした高精度の加工や、比較的雑に扱ってもよい
被把持部材の移載などの作業にも対応できる。把持ハン
ド交換時には、ハンドロック手段を介してロック状態を
解除して、把持ハンドを、作業部材側の可動フレームか
ら取り外し、次に取り扱われる被把持部材用の把持ハン
ドをハンドロック手段を介してロックすれば把持ハンド
が交換されるので、交換部品は、必要最小限度の把持ハ
ンドだけとなり、交換される把持ハンド側をコンパクト
かつ安価にでき、これにより把持ハンド側の保管スペー
スを縮小できると共に、交換用の設備コストを低減でき
る。

【０００６】

【発明の効果】請求項１記載のハンド取り付け構造にお
いては、このように把持ハンドを、防振部材及びロック
機構を有するダンパユニットを介して、作業部材に連結
するようにしたので、取り扱われる被把持部材や作業形
態に合わせて、把持移動装置の作業部材に把持ハンドを
柔結合したり、剛結合したりできる。また、把持ハンド
を、ハンドロック手段を介して、防振部材側となる可動
フレームに着脱可能に取り付けるようにしたので、交換
される把持ハンド側がこの把持ハンドだけとなり、これ
により把持ハンド側の保管スペースを縮小できると共
に、交換用の設備コストを低減でき、さらに把持ハンド
の自動着脱も可能になる。

【０００７】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の一実施の形
態に係るハンド取り付け構造の把持ハンド及びダンパユ
ニットの分解斜視図、図２はハンド取り付け構造が適用
された産業用ロボットの作業状態を示す正面図、図３は
把持ハンド及びダンパユニットの組み立て状態を示す平
面図、図４は把持ハンド及びダンパユニットの組み立て
状態を示す側面図、図５はダンパユニットのロック機構
の要部拡大縦断面図である。

【０００８】図２に示すように、本発明の一実施の形態
に係るハンド取り付け構造１００が適用された把持移動
装置の一例である産業用ロボット１２は、被把持部材の
一例であるワークＡの鋳造ラインの仕上げ加工エリアに
配設された自動鋳物仕上げ装置１０に組み込まれてい
る。自動鋳物仕上げ装置１０は、産業用ロボット１２の
作業部材の一例である多関節アーム１１を可動して、６
軸の多関節アーム１１の先部に設けられた把持ハンド１
３を、ワーク仕上げステージのハンマーリング装置１６
付近に移動させ、そこで把持ハンド１３に把持されたワ
ークＡの中子を、ハンマーリング装置１６の作業工具で
ある打撃ハンマ１５により砂に分解して、排出するもの
である。なお、産業用ロボット１２は、予めティーチン
グを行なうことにより、把持したワークＡをその可動範
囲の任意位置へ任意の姿勢で搬送できるロボットであ
り、またハンマーリング装置１６は、駆動シリンダ４６
のロッドを小幅に高速度で出し入れさせることにより、
打撃ハンマ１５を高速振動させる。次に、図１〜５を参
照してハンド取り付け構造１００を詳細に説明する。

【０００９】図１、３、４に示すように、ハンド取り付
け構造１００は、多関節アーム１１に固着される固定フ
レーム２１と、把持ハンド１３が連結される枠形の可動
フレーム２３との間に、防振部材の一例である防振ゴム
２２及びロック機構４１を有するダンパユニット１０２
を設け、また多関節アーム１１側の一部を構成する可動
フレーム２３に、把持ハンド１３を着脱させる一対のハ
ンドロック手段の一例であるエアシリンダ１０３を配設
したものである。固定フレーム２１は、四隅が三角形に
切欠された矩形板であり、その各角部の把持ハンド１３
側の面にそれぞれ小片の支持板２７が、対角配置された
ものどうし略対向状態で立設されている。各支持板２７
の外面には、厚肉な略Ｖ字状の防振ゴム２２が当接さ
れ、各防振ゴム２２の外面に略Ｖ字形のガイド片２８が
当接されている。各ガイド片２８の外面中央部からは、
短いボルト２９が突出しており、ボルト２９の先端部
は、矩形枠形の可動フレーム２３の内側四隅に配設され
た取り付け座３１のボルト孔に、ナットを介して、締着
状態で挿入されている。

【００１０】このように、枠形の可動フレーム２３が、
固定フレーム２１の四隅に配設された略Ｖ字形をした厚
肉の防振ゴム２２により揺動可能に弾性支持されている
ので、把持ハンド１３側より伝わってきた衝撃力を良好
に吸収できるダンパユニット１０２を、比較的安価に提
供できる。図１、４に示すように、可動フレーム２３の
把持ハンド１３側の面の中央部一帯には、一端側が開口
された平面視してコの字形のブロック挿入ガイド１０４
が固着されており、ブロック挿入ガイド１０４の対向す
る両側板に、前記エアシリンダ１０３が配設されてい
る。図４の部分拡大図に示すように、エアシリンダ１０
３のロッド１０３ａは、ブロック挿入ガイド１０４の両
側板に形成されたロッド孔１０４ａを通して、ブロック
挿入ガイド１０４内側へ出し入れされ、後述する連結ブ
ロック１０８の両側面の中央部に形成された係止凹部１
０８ａに係脱される。

【００１１】図１、４、５に示すように、前記ロック機
構４１は、固定フレーム２１と可動フレーム２３との間
に設けられている。ロック機構４１の多関節アーム１１
側は、固定フレーム２１の各辺中央部付近の多関節アー
ム１１側の面に固着された４個のエアシリンダ４２を有
しており、そのロッド４２ａが、固定フレーム２１に形
成されたロッド孔２１ａを介して、固定フレーム２１の
把持ハンド１３側に突出している。この各突出部に円錐
状の楔４３が固着されており、各ロッド孔２１ａの形成
部の把持ハンド１３側の面には、ロッド４２ａの若干幅
の出し入れにより、楔４３の元部が嵌脱される逆円錐台
状窪み４５を有する台座１０５が固着されている。ロッ
ク機構４１の可動フレーム２３側は、可動フレーム２３
の各辺中央部付近から枠内側に突出する４個のロック部
材１０６を有しており、各ロック部材１０６に、楔４３
の中央部が嵌脱可能に挿入される逆円錐台状窪み４４が
形成されている。楔４３、ロック部材１０６及び台座１
０５の表面は、小ビス１０７により周端部が固着された
防塵ゴムシート４４ａにより、揺動可能に被覆されてい
る。

【００１２】図１、３、４に示すように、前記把持ハン
ド１３は、長方形の取り付け座３８を有しており、取り
付け座３８の中央部の多関節アーム１１側の面となる裏
面に、ブロック挿入ガイド１０４に装着可能な直方体の
連結ブロック１０８が設けられている。取り付け座３８
の幅方向両端部の表面には、ワークＡが載置されるＬ字
形のストッパ付きガイド３２が対配置されており、スト
ッパとなる屈曲した先端部間にワークＡの一側面が当接
する棒状の当接片３９が横架されている。一方、取り付
け座３８の他端部の表面には、板状の支持部材３３が立
設されており、支持部材３３の両側に一対のエアシリン
ダ３４が配設されている。各ロッド３４ａの先端には押
さえ金具３５が横架されており、押さえ金具３５の両端
部と、各エアシリンダ３４の裏面に固着されてそれぞれ
側方へ突出した突片１１１との間に、ピン１１２、１１
３とスプリング３６、３７とを有する、押さえ金具３５
の弾性支持体が配設されている。

【００１３】両エアシリンダ３４のロッド３４ａを突出
させると、当接片３９及び押さえ金具３５の両端部に固
着された当接片４０間でワークＡが強固に把持されると
共に、仮にワークＡに衝撃などがかかっても、スプリン
グ３６、３７により付勢されている押さえ金具３５が、
その衝撃方向に容易に追随してワークＡが落下しないよ
うになっている。また、エアシリンダ３４のロッド３４
ａを引き込ませると、スプリング３６、３７を縮めなが
ら押さえ金具３５が後退し、ワークＡの把持状態が解除
される。なお、図１において、符号１０９ａは連結ブロ
ック１０８に設けられた、エアシリンダ３４へのエア供
給口、符号１０９ｂはブロック挿入ガイド１０４に設け
られた、エアシリンダ１０３へのエア供給管であり、図
２において、符号１９は排砂処理コンベアである。

【００１４】次に、本発明の一実施の形態に係るハンド
取り付け構造１００が適用された産業用ロボット１２の
動作を説明する。図２に示すように、自動鋳物仕上げ装
置１０においては、ワーク搬送装置により仕上げ加工エ
リアへワークＡが搬送されてくると、産業用ロボット１
２が多関節アーム１１を可動させて把持ハンド１３を接
近させる。図１に示すように、ワークＡは、エアシリン
ダ３４のロッド３４ａの突出により、両当接片３９、４
０間で把持され、その後、多関節アーム１１を可動させ
てワークＡをハンマーリング装置１６付近まで移動さ
せ、ワークＡの中子を、打撃ハンマ１５により殴打して
壊す。このとき、エアシリンダ４２のロッド４２ａは突
出され、楔４３が、可動フレーム２３側のロック部材１
０６の逆円錐台状窪み４４及び固定フレーム２１側の台
座１０５の逆円錐台状窪み４５から一括して外され、こ
れにより固定フレーム２１に対して可動フレーム２３
は、揺動可能な状態になっている。

【００１５】従って、加工中の把持ハンド１３側からの
振動は、エアシリンダ１０３を介して可動フレーム２３
に伝わり、それから固定フレーム２１を経て多関節アー
ム１１に伝達されるが、把持ハンド１３と多関節アーム
１１とは、可動、固定フレーム２３、２１間に防振ゴム
２２が介在されることで柔結合になっているので、防振
ゴム２２により振動が吸収され、打撃ハンマ１５による
ワークＡの中子壊しの作業の安定化や、多関節アーム１
１の把持ハンド１３側の金属疲労の防止などが図れる。
なお、例えばドリル装置を用いて、ワークＡの正確な位
置に孔開け加工を行なう場合などには、エアシリンダ４
２のロッド４２ａが引き込められて、楔４３が、可動フ
レーム２３側のロック部材１０６の逆円錐台状窪み４４
及び固定フレーム２１側の台座１０５の逆円錐台状窪み
４５に一括して嵌め込まれ、可動フレーム２３が固定フ
レーム２１に固定された状態で、産業用ロボット１２の
制御部により、多関節アーム１１の先端に把持されたワ
ークＡの姿勢や位置を制御して、回転中のドリルの刃先
に、ワークＡの穿孔位置を合致させて孔開け加工が行な
われる。このように、ロック機構４１を用いて、可動フ
レーム２３を固定フレーム２１にロックすれば、把持ハ
ンド１３は多関節アーム１１に固定される剛結合とな
り、高精度の孔開け加工が可能になる。

【００１６】把持ハンド１３の交換時には、エアシリン
ダ１０３のロッド１０３ａを引き込ませて、把持ハンド
１３の連結ブロック１０８のロック状態を解除し、この
連結ブロック１０８をブロック挿入ガイド１０４から引
き抜いて、把持ハンド１３を可動フレーム２３から取り
外す。その後、次に取り扱われるワークＡ用の把持ハン
ド１３を、エアシリンダ１０３のロッド１０３ａを突出
させて、新たな把持ハンド１３の連結ブロック１０８に
嵌入してロックすることで、把持ハンド１３が交換され
る。これにより、交換部品は、必要最少限度の把持ハン
ド１３だけとなり、交換される把持ハンド１３側をコン
パクトかつ安価にでき、これにより把持ハンド１３側の
保管スペースを縮小できると共に、交換用の設備コスト
を低減できる。また、把持ハンド１３は、可動フレーム
２３に設けられたエアシリンダ１０３により着脱される
ので、把持ハンド１３の自動着脱が可能になる。

【００１７】以上、本発明の一実施の形態を示したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、要旨を逸脱し
ない範囲での設計の変更があっても本発明に含まれる。
例えば、実施の形態では、把持移動装置として、産業用
ロボットを示したが、これに限定しなくても、例えば移
載装置のように、取り付けられた把持ハンドにより被把
持部材を把持して、別個の位置に移載するようなもので
もよい。また、作業部材としては、産業用ロボットの多
関節アームに限定しなくても、例えば移載装置の把持ハ
ンドが取り付けられる長尺部材、短尺部材、ブロック部
材又は板部材などでもよい。さらに、ダンパユニット
は、実施の形態に示すものに限定しなくても、固定フレ
ームと可動フレームとの間に配置されて、把持ハンド側
からの振動を防止したり、可動フレームをロックしたり
できれば、どのような構造のものでもよい。実施の形態
では、防振部材として防振ゴムを採用したが、これに限
定しなくても、例えばスポンジやスプリングなどを採用
してもよい。そして、ロック機構は、実施の形態に示す
ようなエアシリンダを含むものに限定しなくても、その
他どのような構造のものでもよい。また、実施の形態で
は、ハンドロック手段として、エアシリンダを採用した
が、これに限定しなくても、例えば電動シリンダ、ソレ
ノイドなど、その他どのような構造のものでもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るハンド取り付け構
造の把持ハンド及びダンパユニットの分解斜視図であ
る。

【図２】ハンド取り付け構造が適用された産業用ロボッ
トの作業状態を示す正面図である。

【図３】把持ハンド及びダンパユニットの組み立て状態
を示す平面図である。

【図４】把持ハンド及びダンパユニットの組み立て状態
を示す側面図である。

【図５】ダンパユニットのロック機構の要部拡大縦断面
図である。

【符号の説明】

１０ 自動鋳物仕上げ装置 １１ 多関節ア
ーム １２ 産業用ロボット １３ 把持ハン
ド １５ 打撃ハンマ １６ ハンマー
リング装置 １９ 排砂処理コンベア ２１ 固定フレ
ーム ２１ａ ロッド孔 ２２ 防振ゴム ２３ 可動フレーム ２７ 支持板 ２８ ガイド片 ２９ ボルト ３１ 取り付け座 ３２ ストッパ
付きガイド ３３ 支持部材 ３４ エアシリ
ンダ ３４ａ ロッド ３５ 押さえ金
具 ３６ スプリング ３７ スプリン
グ ３８ 取り付け座 ３９ 当接片 ４０ 当接片 ４１ ロック機
構 ４２ エアシリンダ ４２ａ ロッド ４３ 楔 ４４ 逆円錐台
状窪み ４４ａ 防塵ゴムシート ４５ 逆円錐台
状窪み ４６ 駆動シリンダ １００ ハンド
取り付け構造 １０２ ダンパユニット １０３ エアシ
リンダ １０３ａ ロッド １０４ ブロッ
ク挿入ガイド １０４ａ ロッド孔 １０５ 台座 １０６ ロック部材 １０７ 小ビス １０８ 連結ブロック １０８ａ 係止
凹部 １０９ａ エア供給口 １０９ｂ エア
供給管 １１１ 突片 １１２ ピン １１３ ピン Ａ ワーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被把持部材の把持移動装置の可動する作
   業部材の先部に、前記被把持部材の把持ハンドを着脱可
   能に取り付けるハンド取り付け構造において、 前記作業部材に固着される固定フレームと、前記把持ハ
   ンドが連結される可動フレームとの間に、防振部材及び
   前記可動フレームのロック機構を有するダンパユニット
   を設け、また前記作業部材側の一部を構成する可動フレ
   ームに、前記把持ハンドを着脱させるハンドロック手段
   を設けたことを特徴とするハンド取り付け構造。