JPH11333776A - 組立ハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型ながらも対応することができるワークの
外形寸法についての制限が少ないものとする。 【解決手段】 同一円周上に配置された複数個の回転軸
１３と、これら回転軸１３に回転を伝達する駆動部と、
各回転軸１３に固着したアーム１５と、各アーム１５の
先端に設けられるとともに回転軸１３の軸方向に突出し
ているチャック部材１６とからなる。チャック部材１６
は回転軸１３が配された円周の内周側だけでなく、外周
側まで移動させることができ、把持することができるワ
ークの外形寸法の制限が小さい。しかも各チャック部材
の駆動は、各回転軸を回転させるだけでよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、組立ロボットなど
においてワークの把持を行う組立ハンドに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】組立ロボットなどにおけるワークの把持
を行なう部分であるマニピュレータと称されている組立
ハンドは、各種のものが提供されているが、ワークが単
純な形状のものである場合、ワークの外面に複数個（通
常３個）のチャック部材を接触させることでワークの把
持を行うようにしたものが多く、たとえば特開平９−２
２５８８１号公報には直線移動を行う複数個のチャック
部材をその各移動経路が放射状となるように配置したも
のが示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この場合、把持するこ
とができるワークの外形寸法に制限が多く、この制限を
小さくしようとすれば、組立ハンドがかなり大きくなっ
てしまう。

【０００４】また、従来の組立ハンドでエア式のもので
は把持力が一定で柔軟なワークには対応することができ
ず、電動式のものにおいても、位置決め制御のみで把持
力の制御ができないものは大半であり、適切な把持力制
御を行う組立ハンドが望まれている。もちろん、把持力
の制御を行うことができるものも提供されているが、こ
れらは歪ゲージといった力センサを用いて力の検出を行
っており、校正が複雑であるという問題を有している。

【０００５】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
であって、その目的とするところは小型ながらも対応す
ることができるワークの外形寸法についての制限が少な
い組立ハンドを提供するにあり、また他の目的とすると
ころは吸着も行うことができたり、把持力の制御を適切
に行うことができる組立ハンドを提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして本発明に係る組
立ハンドは、同一円周上に配置された複数個の回転軸
と、これら回転軸に回転を伝達する駆動部と、各回転軸
に固着したアームと、各アームの先端に設けられるとと
もに回転軸の軸方向に突出しているチャック部材とから
なることに特徴を有している。

【０００７】チャック部材は回転軸が配された円周の内
周側だけでなく、外周側まで移動させることができるた
めに、把持することができるワークの外形寸法の制限が
小さいものであり、しかも各チャック部材の駆動は、各
回転軸を回転させるだけでよい。

【０００８】ここにおけるチャック部材は、その先端に
吸着パッドを備えたものであれば、吸着によってワーク
の保持を行うこともできる。また、チャック部材を中空
構造として内部を吸着パッドに至るエア流路としたり、
回転軸を中空軸として内部を吸着パッドに至るエア流路
としておけば、配管の手間を少なくすることができる。

【０００９】駆動部をＮＣ制御する制御部を備えたもの
とするのが好ましく、ここでの制御部には、チャック部
材がワークに接触するまでは駆動部を速度制御し、チャ
ック部材がワークに接触してからは駆動部をトルク制御
するものを好適に用いることができる。

【００１０】速度制御とトルク制御の切り換えを駆動部
におけるモータ電流に基づいて行ったり、速度制御とト
ルク制御の切り換えを駆動部のエンコーダーから計算さ
れた偏差速度の積分値と事前設定された閾値との比較で
行ったりすると、力センサーを用いることなく、チャッ
ク部材のワークへの接触を検知して制御を切りかえるこ
とができる。また、制御部はワーク接触までの速度制御
を、チャック部材によるワークの把持時の目標トルクか
ら計算された速度を目標値として行うと、チャック部材
がワークに接触する時のオーバーシュートを抑えること
ができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施の形態の一例に
基づいて詳述すると、図４は本発明に係る組立ハンド１
を備えたＮＣ制御の４自由度型組立ロボットＲを示して
おり、該ロボットＲに設けられた組立ハンド１は、２自
由度を有している組立テーブル２と協同して、６自由度
の組立作業をこなすものとなっている。

【００１２】組立ハンド１は、その中央に配された正逆
回転自在なモータ（パルスモータ）１０を動力としてワ
ークの把持を行うもので、フレーム１１によって支持さ
れているモータ１０の出力軸にはギア１２が取り付けら
れている。またフレーム１１はモータ１０を中心とする
円周上に等間隔で３個の回転軸１３を支持しており、各
回転軸１３には上記ギア１２と噛み合うギア１４とアー
ム１５とが固着されている。そして各アーム１５の先端
には回転軸１３の軸方向に突出する状態でチャック部材
１６が取り付けられている。

【００１３】今、モータ１０を一方向に回転させたなら
ば、ギア１２，１４の噛み合いによって各回転軸１３は
図３に示すように同方向に回転し、モータ１０を逆方向
に回転させれば、各回転軸１３も逆方向に回転する。こ
こで、ある回転軸１３におけるアーム１５がモータ１０
の軸芯である中心側に向かう時、他の２つの回転軸１３
におけるアーム１５もやはり中心側に向かうようにセッ
トしているために、３つのチャック部材１６と上記中心
との間隔は上記モータ１０の回転により同時に同じだけ
変化するものであり、このためにチャック部材１６によ
るワークの把持が可能となっている。また、チャック部
材１６は各回転軸１３が位置している円周の外周側に位
置するところにおいてもワークの把持が可能であるため
に、小型ながらも把持することができるワークの外形寸
法についての制限が小さいものである。

【００１４】しかも、図示例のチャック部材１６は、そ
の端面が突出方向にばね４０で付勢された吸着パッド４
として形成されており、ワークは各チャック部材１６の
吸着パッド４による吸着でも保持することができるよう
になっている。なお、吸着パッド４に至るエア流路４１
は、中空構造のチャック部材１６の中心部及び筒軸であ
る回転軸１３の内部を通るものとなっており、吸着パッ
ド４への流路は回転軸１３及びアーム１５の回転にかか
わらず確保されるようになっている。

【００１５】上記組立ハンド１の駆動制御に関するブロ
ック図を図５に示す。図中５は演算装置、６はモータ１
０用のドライバー、１９はモータ１０に付設されたエン
コーダであり、演算装置５における制御プログラム５０
からＤ／Ａコンバータを通じてドライバ６に送られる速
度指令あるいはトルク指令に基づいてモータ１０の駆動
が行われ、該モータ１０の回転についての位置パルスが
エンコーダ１９からカウンター５３を通じて制御プログ
ラム５０側に送られるとともにモータ駆動電流値がＡ／
Ｄコンバータを通じて制御プログラム５０側に送られ
る。なお、ここには上記吸着によるワーク保持の場合に
対応するものは図示していない。

【００１６】ここにおいて、速度指令とトルク指令の両
方を備えているのは、チャック部材１６がワークに接触
するまでの間の動作制御と、ワークに接触してからの動
作制御とを異ならせているためである。すなわち、図６
に示すように、チャック部材１６がワークに接触したと
判断されるまでは速度制御によってモータ１０を駆動
し、接触したと判断された後はトルク制御によってモー
タ１０を駆動するようにしている。ワークが接触するま
ではチャック部材１６を迅速に動かすものの、ワークに
接触した後は、ワークが柔軟物であってもハンドリング
ができるように把持の力制御を行っているものである。
なお、吸着でワークを保持する場合は、図６にも示すよ
うに、位置制御を行うものとしている。

【００１７】チャック部材１６がワークに接触したかど
うかの判断は、図７に示すように、モータ電流ｉを利用
して行うものとしている。つまり、モータ電流ｉが所定
電流値ｉｍａｘを超えたならばワークにチャック部材１
６が接触したと判断するのである。歪センサー等の力セ
ンサーを用いることなく接触情報を得られるようにして
いるわけである。

【００１８】モータ電流ｉによる接触検出に代えて、図
８及び図９に示すように、エンコーダ１９から計算され
た偏差速度ＥＶの積分値が予め設定してある閾値Ｓｄｅ
ｓｔを越えたかどうかによって速度制御からトルク制御
への切り換えを行うようにしてもよい。この場合も力セ
ンサーを用いることなく接触情報を得ることができる。

【００１９】また、ワークに接触するまでの速度制御
は、図９に示すように、入力された把持時の目標トルク
から計算された速度が目標値Ｓｄｅｓｔとなるようにし
ておくと、目標トルクに応じた接近速度を得ることがで
きるために、チャック部材１６がワークに接触する時の
オーバーシュートを少なくすることができる。

【００２０】なお、目標トルクに応じた速度目標値は、
たとえば前者が４Ｎであれば４ｍ／ｓ、６Ｎであれば
３．６ｍ／ｓ、１０Ｎであれば３．０ｍ／ｓ、１５Ｎで
あれば２．４ｍ／ｓ、２０Ｎであれば１．８ｍ／ｓとす
ることができ、これは予めデータテーブルとして制御プ
ログラム５０内に組み込んでおくとよい。計算によって
求める場合に比して応答性を高くすることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明に係る組立ハンド
は、同一円周上に配置された複数個の回転軸と、これら
回転軸に回転を伝達する駆動部と、各回転軸に固着した
アームと、各アームの先端に設けられるとともに回転軸
の軸方向に突出しているチャック部材とからなるため
に、チャック部材は回転軸が配された円周の内周側だけ
でなく、外周側まで移動させることができるために、把
持することができるワークの外形寸法の制限が小さいも
のであって、多様なワークに対応することができるもの
であり、しかも各チャック部材の駆動は、各回転軸を回
転させるだけでよく、構造的にも簡単で安価に提供する
ことができる。

【００２２】そしてチャック部材の先端に吸着パッドを
設けておけば、把持だけでなく、吸着によってワークの
保持を行うこともできるために、対応することができる
ワークが更に多様なものとなる。また、チャック部材を
中空構造として内部を吸着パッドに至るエア流路とした
り、回転軸を中空軸として内部を吸着パッドに至るエア
流路としておけば、配管を簡略化することができる上
に、配管が組立作業の邪魔になってしまうようなことも
ない。

【００２３】駆動部をＮＣ制御する制御部を備えたもの
とするのが好ましく、ここでの制御部には、チャック部
材がワークに接触するまでは駆動部を速度制御し、チャ
ック部材がワークに接触してからは駆動部をトルク制御
するものを好適に用いることができる。このような制御
部を用いることで、迅速な動きと柔軟物からなるワーク
への対応が可能となる。

【００２４】速度制御とトルク制御の切り換えを駆動部
におけるモータ電流に基づいて行ったり、速度制御とト
ルク制御の切り換えを駆動部のエンコーダーから計算さ
れた偏差速度の積分値と事前設定された閾値との比較で
行ったりすると、力センサーを用いることなく、チャッ
ク部材のワークへの接触を検知して制御を切りかえるこ
とができ、また校正も簡単であるために信頼性のある動
作を得ることができる。

【００２５】また、制御部はワーク接触までの速度制御
を、チャック部材によるワークの把持時の目標トルクか
ら計算された速度を目標値として行うと、チャック部材
がワークに接触する時のオーバーシュートを抑えること
ができ、ワークの破損、あるいはチャック部材の損傷と
いった事態を避けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の斜視図である。

【図２】同上の概略断面図である。

【図３】同上の正面図である。

【図４】同上の組立ハンドを供えた組立ロボットの斜視
図である。

【図５】同上の制御部のブロック回路図である。

【図６】同上の動作説明図である。

【図７】同上の他例の動作説明図である。

【図８】同上の更に他例の動作説明図である。

【図９】同上の動作についてのタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 組立ハンド １０ モータ １３ 回転軸 １５ アーム １６ チャック部材

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一円周上に配置された複数個の回転軸
   と、これら回転軸に回転を伝達する駆動部と、各回転軸
   に固着したアームと、各アームの先端に設けられるとと
   もに回転軸の軸方向に突出しているチャック部材とから
   なることを特徴とする組立ハンド。
2. 【請求項２】 チャック部材はその先端に吸着パッドを
   備えていることを特徴とする請求項１記載の組立ハン
   ド。
3. 【請求項３】 チャック部材は中空構造であって内部が
   吸着パッドに至るエア流路となっていることを特徴とす
   る請求項２記載の組立ハンド。
4. 【請求項４】 回転軸は中空軸であって内部が吸着パッ
   ドに至るエア流路となっていることを特徴とする請求項
   ２または３記載の組立ハンド。
5. 【請求項５】 駆動部をＮＣ制御する制御部を備えてい
   ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載
   の組立ハンド。
6. 【請求項６】 制御部はチャック部材がワークに接触す
   るまでは駆動部を速度制御し、チャック部材がワークに
   接触してからは駆動部をトルク制御するものであること
   を特徴とする請求項５記載の組立ハンド。
7. 【請求項７】 制御部は速度制御とトルク制御の切り換
   えを駆動部におけるモータ電流に基づいて行うものであ
   ることを特徴とする請求項６記載の組立ハンド。
8. 【請求項８】 制御部は速度制御とトルク制御の切り換
   えを駆動部のエンコーダーから計算された偏差速度の積
   分値と事前設定された閾値との比較で行うものであるこ
   とを特徴とする請求項６記載の組立ハンド。
9. 【請求項９】 制御部はワーク接触までの速度制御を、
   チャック部材によるワークの把持時の目標トルクから計
   算された速度を目標値として行うものであることを特徴
   とする請求項６〜８のいずれかの項に記載の組立ハン
   ド。