JPS5953181A - 工業用ロボツトのメカニカルハンド - 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】 本発明は、工業用ロボットのメカニカルノ・ンドに係如
、特に、所定の取付部にワークを組付ける際に必要な工
業用ロボットのメカニカル／・ンドの改良に関する。

一般に、この種のワーク組付作業として、自動車のスト
ラット型フロントサスペンションのストラットアッシー
（以下ストラットという。）の組付作業を例に挙げて説
明すると、コンベアで搬送されて゛きた車体を所定位置
で停止させる一方、ロボットの動作軌跡を予めティーチ
ングしておき、このロボットに取付けられたメカニカル
ハンドによって前記ワーク（ストラット）を把持した後
、上記ティーチング情報に基づいてロボットを作動させ
、上記ワークを車体の取付部位に組付けるようにしたシ
ステムが考えられる。

このようなシステムにおいて用いられる従来のメカニカ
ルハンドＨは、第１図に示すように、ロボットに連結固
定される本体１と、この本体１の先端に設けられワーク
を把持する一対のクランプアーム２とから成シ、このク
ランプアーム２は、本体１に取付けられたエアシリンダ
３のピストンロッド３ａにリンク機構４を介して連結さ
れ、ピストンロッド３ａの進退移動に伴って開閉動する
ようになっていた。

ところで、上述したシステムにあっては、車体の停止位
置精度は、現在の制御技術においては自ずと限度があっ
てロボットの動作精度に比べて一般に低いものであり、
しかもメカニカルハンドＨで把持されたワークはロボッ
トと一体的に動くものであることから、ワークと車体の
取付部位との相対位置関係が狂ってしまい、ワークの組
付けが困難になってしまう。

このような不具合を解決する手段としては、第１図に二
点鎖線で示すように、メカニカルハンドＨのクランプア
ーム２の対向面に弾性プレート５を空隙６を介して装着
し、この弾性プレート５によってワークを弾性支持する
ようにしておき、図示外のガイド手段によシワークを車
体の取付部位に導くと共に、そのときのワークの相対移
動代を前記弾性プレートｔの弾性変形で吸収するように
したものが考えられる。

然しなから、このような従来のメカニカルハンドにあっ
ては、ワーク搬送時においてワークを落下させることな
く、ワークを確実に把持するには、前記弾性プレート５
の弾性率をある程度小さくしなければならず、その分、
弾性プレート５の弾性変形量が小さくなってし゛まい、
ワ一り組付時におけるワークの相対移動代を充分に確保
することができず、結果的にワークを車体の所定部位に
組付けることができないという不具合が生ずる。

本発明は以上の観点に立って為されたものであって、そ
の目的とするところは、ワークとその取付部との相対位
置関係が狂うことを前提とし、ワークの把持具合を損う
ことなく、しかも所定のガイド手段を用いてワークを取
付部に組付ける際に、ワークと取付部との相対位置関係
の狂いを吸収できるようにしてワークの組付けを可能と
した工業用ロボットのメカニカルハンドを提供すること
にある。

そして、本発明の要旨とするところは、ロボットに固定
される本体と、この本体に設けられ−−−ワー クを浮動可能に把持するクランプ部材と、ワークの動き
を拘束するように前記クランプ部材を固定するロック部
材とを備え、ワーク搬送時には前記ロック部材の作用に
よってワークのがたつきを有効に防止すると共に、ワー
ク組付時にはワークを浮動状態にしてロボットに負荷が
かからないようにした工業用ロボットのメカニカルハン
ドにある。

以下、添付図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な
説明する。

第２図はワークであるストラットの組付工程の概略を示
す斜視説明図である。第２図において、車体Ｂは、コン
ベア１０上に載置されて移動しストラット組付位置に達
したときに位置決めされるようになってお如、このコン
ベア１０に近接した作業場にはス）ラツ）Ｐを搬送する
ためのロボツ）Ｒが設置されていて、このロボツ）Ｈの
多関節アーム１１の先端にはストツク）Ｐを把持するメ
カニカルハンドＨが取付けられている。

そして、上記ロボツ）Ｒは、予め定められたティーチン
グ情報に基づいてストツク）Ｐを所定位置に搬送した後
、ストラットタフ−１２上面の位置決め孔１３にストツ
ク）Ｐのアッパケース１４を嵌合させると共に、ストラ
ットタワー１２上面のボルト挿通孔１５に前記アッパケ
ース１４に立設された組付ボルト１６を貫通させて、ス
トラットＰを組付位置に設定するものである。そして更
に、組付位置に設定されたストツク）Ｐは、他のロボッ
トＲ／に取付けられたナツト締付装置Ｎを用いて前記ス
トラットＰの組付ボルト１６にナツト１７を締付けるこ
とにより、車体Ｂに固定されるようになっている。尚、
第１図中、１８はストラットＰを仮保持するため仮置台
、１９はナツト締付装置Ｎにナツト１１を供給するナツ
ト供給装置である。

この実施例において、」二記ストラツ）Ｐを把持するメ
カニカルハンドＨは、第２図乃至第６図に示スように、
ロポツ）Ｈのアーム１１に固定される本体２０と、この
本体２０に設けられ上記ストラットＰの軸部Ｐｓを車体
取付面（ストラットタワ−１２上面）と平行な平面にお
いて前記ストツク）Ｐを浮動可能に把持するクランプ部
材２１と、上記ストラットＰの動きを拘束するように上
記クランプ部材２１を固定するロック部材２２とで構成
されている。

上記本体２０は、第４図及び第５図“に示すように、板
状のベースプレート２３の下面にロボットＲのアーム１
１と連結される取付ブラケット２４を取付ける一方、上
記ベースプレート２３の孔２３ａにはロボットＲのアー
ム１１と同軸にスト２ツトＰの一端を支持する支持シャ
フト２５を上下方向に摺動自在に取付け、この支持シャ
フト２５の下端にストッパ部２６を設けると共に、支持
シャフト２５の上端フランジ２５ａとベースプレート２
３との間にスプリング２Ｔを介装して前記支持シャフト
２５を常時上方へ付勢するようにしである。そして、上
記ベースプレート２３には上記支持シャフト２５と平行
に支柱２８が立設されており、この支柱２８の支持シャ
フト２５側には回り止めプレート２９が突設されていて
、ストラットＰの軸部ｐｓに突設した固定用ブラケット
Ｐｂが衣枡づＭ、ようになっている。そして又、上記支
柱２８の上部前後方向両側には一対の円筒部３０が形成
されておシ、各円筒部３０内にはボールブツシュ３１を
介して支持ロッド３２が軸方向に摺動自在に取付けられ
ていて、この支持ロッド３２の下端にはストッパ部３３
が設けられると共に、支持ロッド３２の上部にはクラン
プ部材２１の取付ブラケット３４が取付けられ、この取
付ブラケット３４と前記円筒部３０との間にスプリング
３５が介装されて前記支持ロッド３２が常時上方に付勢
されるようになっている。

又、上記クランプ部材２１は、第３図及び第６図に示す
ように、上記取付ブラケット３４に枢軸３６で軸着され
且つ上記ベースプレート２３と平行な平面において開閉
する一対の可動アーム３１と、これらの可動アーム３７
の相対向する部位に夫々一対の７０−ティング機構３８
を介して取付けられストラットＰの軸部ｐｓに当接する
当接板３９とから成る。このタイプにおいて、上記可動
アーム３７及び当接板３９は夫々拡開しだコ字形形状を
有して対称的に配置されておシ、夫々のフローティング
機構３８は、可動アーム３７と当接板３９の拡開部分間
に設けられ、ストラットＰの軸部Ｐ８の半径方向に向か
って９０°毎に配置されている。

そして、上記フローティング機構３８は、可動アーム３
７の取付孔４０内に嵌装固定された球面軸受４１と、こ
の球面軸受４１に中空球面軸４２を介して枢支されるス
リーブ４３と、このスリーブ４３を貫通して摺動可能に
装着された摺動体４４と、当援板３９の取付孔４５内に
嵌挿固定された球面軸受４６と、この球面軸受４６に中
空球面軸ａ→を介して枢支され且つ上記摺動体４４の先
端に連結固定される連結体４７と、上記摺動体４４の先
端に取付けたワッシャ４Ｂと上記スリーブ４３に一体的
に設けた７ランジ４３ａとの間に介装され且つ前記摺動
体４４をストツク）Ｐの軸心Ｐｏに向かつて付勢するス
プリング４９と、上記摺動体４４の一端に設けられスリ
ーブ４３の一端に当接させて摺動体４４の移動量を規制
するストップワッシャ５０とで構成されている。尚、第
６図中、５１．５２は球面軸受４２　、４６を固定する
ための止めリング、５３はスリーブ４３を固定するだめ
のナツトである。

又、上記取付ブラケット３４にはクランプ部材２１を駆
動する一対のエアシリンダ５４が取付けられており、夫
々のエアシリンダ５４のピストンロッド５４ａが可動ア
ーム３７の基端に連結され、ピストンロッド５４ａの進
退移動に応じて上記可動アーム３７が開閉するようにな
っている。そして、上記可動アーム３７の相対向する側
にはボルトストツバ５５が突設されており、このボルト
ストッパ５５は取付ブラケット３４に設けたストッパ片
５６に当接して可動アーム３７の閉位置を規制するよう
になっている。

更に、上記ロック部材２２は、第２図及び第６図に示す
ように、夫々の可動アーム３１の外側に取付ケられ且つ
ピストンロッド５７ａがストラットＰの軸部ｐｓの半径
方向に進退する一対のエアシリンダ５７と、可動アーム
３７に開設されエアシリンダ５７のピストンロッド５７
ａが挿入される挿通孔５８と、この挿通孔５８内にポー
ルブツシュ５９を介して嵌挿され且つピストンロッド５
７ａに連結されるアダプタ６０とから成り、ピストンロ
ッド５７ａ突出時にはアダプタ６０が当接板３９の可動
アーム３７側面に当接し、との当接板３９をストラット
Ｐの軸部Ｐｓに圧接させるものであって、クランプ部材
２１を固定支持するようになっている。

従って、この実施例に係る工業用ロボットのメカニカル
ハンドＨを用いてストラットＰを車体Ｂに組付ける場合
を説明すれば、第２図に示すように、先ず、ロボツ）Ｒ
は、仮置台１８上に載置されるストラットＰをメカニカ
ルハンドＨで把持した後、コンベアＩｂで移送されてく
る車体Ｂと干渉しない位置に待機する。この工程におい
ては、先ず、第３図及び第６図に示すように、図示外の
制御装置からの指令信号によシ、メカニカルハンドＨの
エアシリンダ５４のピストルハンドＨを仮置台１８のス
トツク）Ｐ上方に移動させ、しかも本体２０を下方に向
けて配置した後、メカニカルハンドＨを降下させ、支持
シャフト２５にストラットＰの底部が当接し且つスプリ
ング２７がストラットＰの自重と釣合う位置で停止する
。この後、図示外の制御装置からの指令信号によって、
エアシリンダ５４のピストンロッド５４ａが後退作動し
てクランプ部材２１が閉動作し、当接板３９がストラッ
トＰの軸部Ｐｓに当接する。そして、ロック部材２２を
構成するエアシリンダ５７めピストンロッド５７ａが突
出作動することから、アタプタ６０が当接板３９の外側
面に当接して当接板３９がストラットＰの軸部Ｐ８に圧
接されることになシ、ストラットＰはクランプ部材２１
によって礒実に把持される。この状態において、ｖＪ７
図及び第８図に示すように、ロボットＲのアーム１１が
所定角度、例えば３０°回転すると、メカニカルハンド
Ｈの回シ止めプレート２９内にストツク）Ｐの固定用ブ
ラケットＰｂが嵌挿していてアーム１０の回転力がスト
ツク）Ｐに伝達されることになるが、ストラットＰのア
ッパケース１４に立設した組伺ボルト１６は、仮置台１
８に開設した位置決めスリット６１に嵌合した状態にあ
るので、組付ボルト１６が位置決めスリット６１内を移
動している間はストツク）Ｐ全体が回転することになり
、組付ポルト１６が位置決めスリット６１の端部に当接
した後はストラットＰの軸部Ｐａのみが回転しアッパケ
ース１４は空回りすることになる。このため、上記組付
ボルト１６とロボットＲとの相対位置関係が一義的に定
まることになり、この状態において、ロボットＲはスト
ツク）Ｐを仮置台１８から抜きとり所定位置に待機する
。尚、第７図及び第８図において、６２はストツク）Ｐ
のアッパケース１４部分が嵌合するように仮置台１８に
設けられた嵌合孔、６３はストラットＰの軸部ｐｓを挾
持するクリップである。

次に、車体Ｂが所定位置に停止すると、図示外め制御装
置から車体停止完了信号が発せられ、ロポツ）Ｒは、第
９図に示すように、ストラットタワ−１２下方位置に組
付ボルト１６が上方を向くようストラットＰを搬送して
停止する。このとき、メカニカルハンドＨは、ストラッ
トＰの動きを拘束するようにストラットＰを把持してい
るので、ストツク）Ｐ搬送時においてストラツ）Ｐがが
たつくことはない。このように搬送されたストラットＰ
は、ロボツ）Ｈの動作精度に比べて車体の停止位置精度
が低いことから、車体Ｂの位置決め孔１３の位置に対し
て一般に車体前後方向にずれている。尚、この実施例に
おいては、上記ストラットＰと車体Ｂの位置決め孔１３
とのずれを修正するために、第９図に示すようなガイド
手段Ｇが配置されている。このガイド手段Ｇは、上下方
向に進退移動可能に設けられていて、常時は上記ストラ
ットＰの上部に対向した位置において位置決め固定され
る一方、所望のときにストツク）Ｐの単体取付面と平行
な平面において浮動状態に設定され且つ任意の位置で固
定されるようになっている。ぞして、上記ガイド手段Ｇ
は、上下方向に進退移動するシャフト６４と、このシャ
フト６４の先端に固定され上記車体Ｂの位Ｉｔ決め孔１
３に自己求心的に係合するガイド部材６５と、このガイ
ド部材６５の先端に進退可能に設けられ且つストラット
Ｐのアッパケース１４にＣｉ］設した保合孔６６に係合
する係合部材６７と、上記ガイド部材６５及び係合部材
６γを常時下方に向けて付勢するスプリ゛ング６８及び
６９とから成っている。

この状態において、上記ガイド手段Ｇが下方に向かって
移動すると、第１０図に示すように、上記ガイド手段Ｇ
の係合部材６γは、ストラットＰの上部に対向した位Ｉ
Ｆ’ｔにあるから、車体Ｂの位置決め孔１３を通過しス
トツク）Ｐのアッパケース１４の保合孔６６に係合する
。このとき、上記ガイド部材６５は位置決め孔１３縁の
７ランジ１３ａに接近した位置に配置されている。この
後、図示外の制御装置から発せられるストツク）Ｐと係
合部材６Ｔとの係合完了信号により、第６図に示すよう
に、メカニカルハンドＨのロック部材２２のロック状態
が解除される。即ち、エアシリンダ５７のピストンロッ
ド５７ａが後退作動１／　、アダプタ６０がクランプ部
材２１０当接板３９に非当接の状態になり、ストラット
Ｐはフローティング機構３どによって半径方向及び上下
方向に浮動支持されることになる。このとき、同時に上
記ガイド手段Ｇも浮動状態に設定される。

この後、上記ガイド手段Ｇが下方に向かって移動してい
くと、第１１図に示すように、上記ガに啓７１ｉ＃　Ｌ
ながら位置決め孔１３に嵌合する。このどき、ガイド部
材６５の自己求心運動に伴って係合部材６７も移動する
ことになるが、この保合部材６γはスプリング６９の作
用によってスト２ツトＰに押し付けられており、しかも
ストツク）Ｐは浮動支持されているので、ストラットＰ
は保合部材６７の移動に追従して移動する。この状態に
おいて、上記ストツク）Ｐは車体の位置決め孔１３に対
応した位置に設定されており、この段階で上記ガイド手
段Ｇの位置が固定される。

この後、ロボノ）Ｒはストツク）Ｐを車体組刊位置１で
上昇させる。このとき、ストラットＰの各組付ボルト１
６が車体Ｂの各ボルト挿通孔１５から例えば２°の角度
分だけ位相を予めずらしたものに設定されているとする
と、第１２図に示すように、上記組付ボルト１６はスト
ラットタワ−１２上部下面に当接する。この状態におい
て、ストツク）Ｐの上昇移動は車体Ｂによって拘束され
ることから、ストラットＰ自体が上昇することはなく、
メカニカルハンドＨの本体２０に設けた支持シャフト２
５及び支持ロッド３２が夫々ストラツ）Ｐの軸方向に向
かって且つスプリング２７　、３５の付勢力に抗して移
動することになる。

この結果、ストツク）Ｐの組付ボルト１６はスプリング
２７．３５の付勢力によってストラットタワー／２の上
部下面に圧接されている。この状態から、ロボツ）Ｈの
アーム１１が所定角度、例えば４°回転すると、これに
伴ってストツク）Ｐが回転する。このとき、ストラット
Ｐの組付ボルト１６はストラットタワー１２の上部下面
に摺接しながら移動し、車体Ｂのボルト挿通孔１５の位
置に合致したとき、第１３図に示すように、組付ボルト
１６はスプリング２７．３５の付勢力によってボルト挿
通孔１５を貫通する。この場合、ストラットＰは、組付
ボルト１６とボルト挿通孔１５との位相差（この実施例
では２°）よシ多く回転することになるが、組付ボルト
１６がボルト挿通孔１５に貫通した後はストラットＰの
アッパケース１４の回転が拘束されることになるので、
ストラットＰの軸部Ｐａのみが空回りすることになる。

この状態において、ストツク）Ｐは車体Ｂの組付は位置
に設定されることになる。

この後、ナツト締付装置Ｎによって上記組付ボルト１６
にナツト１７が締付けられ、ストラットＰが車体Ｂに固
定される。この状態において、メカニカルハンドＨのク
ランプ部材２１が開いてストツク）Ｐの軸部Ｐ８の把持
状態が解除された後、ロボットＲは、組付けたスト２ツ
トＰと干渉しないようにメカニカルハンドＨを後退させ
、元位置に復帰して次の工程に備える。このとき、同時
にガイド手段Ｇも上方に移動し、次の工程に備える。

尚、上記実施例にあっては、メカニカルハンドＨの本体
２０は、ストラットＰの下端を支持シャフト２５で支持
するようにしているが、この支持シャフト２５は必要な
ものではなく、クランプ部材２１のみを用いてストツク
）Ｐを把持するようにしてもよい。又、上記クランプ部
材２１は、可動アーム３７と当接板３９との間に７０−
ティング機構３８を介装してなるものであるが、必ずし
もこれに限定されるものではなく、一対のクランプアー
ムをフローティング機構を介して本体２０に直接取付け
る等適宜設計変更して差し支えない。更に、上記実施例
では、フローティング機構３８は、ストツク）Ｐをその
半径方向及び軸方向に浮動支持するものであるが、少く
とも半径方向にのみ浮動支持するものであれば適宜設計
変更して差支えない。更に又、クランプ部材２１を固定
するロック部材２２についても、実施例で示したものに
限定されないことは勿論である。

又、ガイド手段Ｇについても、実施例で示したものに限
定されるものではなく、ストラットＰ以外のワークＰ′
を車体等の被取付部材Ｂ’に組付ける場合には、第１４
図（ａ）に示すように、ワークＰ′に保合凸部７０を設
ける一方、被取付部材Ｂ′の位置決め孔／３’に上記係
合凸部７０を自己求心的に位置決め孔／３’に導くガイ
ドテーパ面７１を形成してもよいし、又、第１４図（ｂ
）に示すように、ワークＰ′の保合凸部７０の先端にテ
ーパ状のガイド而７２を形成してもよいし、更には、第
１４図（ａ）に示すように、ワークＰ／にガイド用のク
リップＴ３を設けてもよく、適宜設計変更できる。更に
、上記実施例では、ワークとしてストラットＰを例に挙
げて説明しているが、必ずしもこれに限られないことは
勿論である。

以上説明してきたように、本発明に係る工業用ロボット
のメカニカルハンドによれば、ロボットに固定される本
体と、この本体に設けられ−−ワー クを浮動可能に把持するクランプ部材と、ワークの動き
を拘束するように前記クランプ部材を固定するロック部
材とを備えているので、ワーク搬送時には前記ロック部
材の作用によってワークのガタッキを有効に防止してワ
ークの把持具合を確実にできると共に、ワーク組付時に
は、ロボットに負荷をかけることなく、所定のガイド手
段を用いて浮動状態のワークを取付部に確実に導くこと
が可能になり、ワークとその成句部との相対位置関係の
狂いを有効に吸収することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の工業用ロボットのメカニカルハンドの一
例を示す説明図、第２図は本発明が適用されるストラッ
トの組付工程の一例を示す斜視図、第３図は本発明に係
る工業用ロボットのメカニカルハンドの一実施例を示す
全体斜視図、第４図はその一部破断正面図、第５図はそ
の一部破断右側面図、第６図はその一部破断正面図、第
７図はストラットの仮置台の一例を示す斜視図、第８図
は仮置台上のストラットを把持するメカニカルハンドの
状態を示す断面図、第９図は組付前のストラットと車体
との位置関係を示す断面図、第１０図乃至第１３図はス
トラットの各組付工程を示す要部断面図、第１４図（ａ
）乃至（ｃ）は夫々ガイド手段の変形例を示す断面図で
ある。 Ｂ・・・車体　　　　　　Ｈ・・・メカニカルハンドＧ
・・・ガイド手段　　　　Ｐ・・・ストラット（ワーク
）Ｒ・・・ロボット１３・・・位置決め孔１５・・・ボ
ルト挿通孔　　１６・・・組付ボルト２０・・・本体　
　　　　　２１・・・クランプ部材２２・・・ロック部
材　　　２７．３５　　・・・スプリング３７・・・可
動アーム　　　３８・・・フローティング機構３９・・
・当接板　　　　　４３・・・スリーブ４４・・・摺動
体　　　　　４７・・・連結体４９・・・スプリング 特許出願人　日産自動車株式会社 代理人弁理士土橋　皓 第１図 第　１０　　図 第１１図 ＼２ 第１２図 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ロボットに固定される本体と、この本体に設けられ
   昔北、ワークを浮動可能に把持するクランプ部材と、ワ
   ークの動きを拘束するように前記クランプ部材を固定す
   るロック部材とを備えていることを特徴とする工業用ロ
   ボットのメカニカルハンド。 ２）上記クランプ部材は、本体に開閉可能に設けられた
   一対の可動アームと、この可動アームの相対向する部位
   にフローティング機構を介して取付けられた当接板とで
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の工業用ロボットのメカニカルハンド。 ３）上記フローティング機構は、可動アームに軸支され
   るスリーブと、このスリーブ内を摺動する摺動体と、当
   接板に一端が軸支され且つ上記摺動体に他端が連結され
   る連結体と、上記摺動体を当接板側に付勢するスプリン
   グとで構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の工業用ロボットのメカニカルハンド。 ４）上記本体は、ワークの取付面と直交する方向に伸縮
   可能に構成されると共に、この本体の伸張方向にワーク
   を付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする特許
   請求、の範囲第１項記載の工業用ロボットのメカニカル
   ゛ノ・ンド。