JPS5997886A

JPS5997886A - 工業用ロボツトのメカニカルハンド

Info

Publication number: JPS5997886A
Application number: JP20538482A
Authority: JP
Inventors: 島田　「よし」隆; 門脇　公広; 等村田; 井内　照夫
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1982-11-25
Filing date: 1982-11-25
Publication date: 1984-06-05

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ハンドに係り、
特に、所定の取付部に板状のパネル材２組付ける作業に
おいて使用される工業用ロボットのメカニカルハンドの
改良に関する。

一般に、この種の作業の一例として、自動車のフロント
ウィンドウパネルの取付作業について説明すると、第１
図に示すように、コンベア１で移載されてきた車体Ｂを
所定位置で停止させる一方、ロボツ）Ｒの動作軌跡を予
めティーチングしておき、ロボツ）Ｒのアーム３（以下
ロボットアームという）に取付けられたメカニカルハン
ド■１によってフロントウィンドウパネルＰ（以下パネ
ル材という）を把持した後、上記ティーチング情報に基
づいて上記ロボットアーム３を作動させ、上記パネル材
Ｐを車体Ｂの取付７ランジ部４に組付けるようにしたも
のがある。尚、第１図中、５は上記ロボット几を摺動支
持するガイドレール、６は組付けられるパネル材を載置
する仮置台、７は仮置台６上のパネル材Ｐを仮保持する
クランパ、１６けパネル材Ｐの周縁に塗布された接着剤
である。

このような作業において、従来のメカニカルハンド■、
け、第２図に示すように、ロボットアーム３に固定され
るベース部材８と、このベース部材８の先端に固定され
且つロボットアーム３の半径方向に延びる板状の支持プ
レート９と、この支持プレート９に複数段けられパネル
材Ｐを吸着固定する吸着ヘッド１０とを備えている。

このタイプにおいて、上記吸着ヘッド１０は、例えばバ
キュームカップで構成されており、この吸着ヘッド１０
は、上記ロボットアーム３の軸方向に沿って進退移動す
る支持ロッド１１を介して前記支持プレート９に取付け
られ、上記支持ロッド１１の係止フランジ１１ａと支持
プレート９との間にスプリング１２を介装することによ
って浮動支持されると共に、上記支持ロッド１１とボー
ルジョイント１３結合されている。このため、上記メカ
ニカルハンドＨ１を用いてパネル材Ｐを把持する場合に
は、上記吸着ヘッド１０の吸着面とパネル材Ｐの表面に
当接させ、上記吸着ヘッド１０でパネル材Ｐを吸着する
ようにすればよい。

この状態において、上記吸着ヘッド１０は、前記ボール
ジヨイント１３によりパネル材Ｐの表面曲率に追従して
移動し、しかもスプリング１２の付勢力によってパネル
材Ｐの表面に押し付けられることから、上記吸着ヘッド
１０けパネル材Ｐの表面に密接した状態に保たれること
になり、その分、吸着ヘッド１０の吸着動作を確実にし
ている。尚、第２図中、１４け支持ロッド１１内の供給
路を介して吸着ヘッド１０にバキュームを供給する供給
管である。

ところで、上述した作業にあっては、例えば、車体Ｂの
停止位置に誤差が生じた場合あるいはロボット凡の動作
に誤差が生じたような場合、ティーチング軌跡に則った
パネル材Ｐと車体Ｂの取付７ランジ部４との相対位置関
係が狂ってしまい、第２図に示すようにパネル材Ｐが上
記取付７ランジ部４からずれた車体パネル１５面に衝合
してしまう虞れがある。このような場合、従来のメカニ
カルハンドＨ，けロボットアーム３に完全に固定された
剛体であったので、前記、＜ネル材Ｐと車体パネル１５
との衝合によりパネル材Ｐや車体パネル１５が損傷した
り、メカニカルハンドＨ１あるいはロボットアーム３が
破損するという事態ト生じ、上記取付７ランジ部４にノ
ぐネル材Ｐを絹付けることが困難になってしまう。

この不具合を解消するためには、車体Ｂの停止位置精度
及びロボツ）Ｈの動作精度を極めて向上させる必要があ
るが、現在の制御技術においては自ずと限度があり、結
局、取付７ランジ部４にパネル材Ｐを組付けることがで
きないという事態を生ずる。

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、パネル材と取付“部との相対位
置関係が狂うことを前提とし、パネル材の把持具合を損
うことなく、シかも、所定のガイド？用いることにより
、パネル材と取付部との相対位置関係の狂いを吸収して
確実にパネル材？取付部に組付けられるようにした工業
用ロボットのメカニカルハンドを提供することにある。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、その目
的は、車体等の取付部とパネル材との間の相対的な位置
関係が狂っても、パネル材の把持具合を損うことなく、
パネル材と取付部との相対位置関係の狂いを吸収して確
実にパネル材を取付部に組付けられるようにした工業用
ロボットのメカニカルハンドを提供することである。

本発明は、上記目的分達成するために、ベース部材に可
動機構を取付けると共に、この可動機構を、ベース部材
に回動可能に取付けられる一方、このベース部材に対し
て回転規制される第１フレームと、第１フレームに対し
てほぼ平行に、互いに異なる二方向へスライド移動可能
に取付けられ、且つこのスライド移動を規制された第２
７レームとから構成したことを要旨とするものである。

第１フレームは、ベース部材と当該第１フレームとの間
に連結したエアシリンダ装置により、空気ばね作用を利
用して回転規制される。このエアシリンダには例えばダ
ブルシリンダ装置が用いられ、一方のシリンダのピスト
ンロッドと突出状態に、他方のシリンダのヒストンロッ
ドと後退状態にして第１フレームとベース部材との間に
連結される。第２フレームは、第１フレームにガイド部
材を介して連結され、この第２フレームの二方向へのス
ライド移動は、」二に述べた上回様のダブルシリンダ装
置によって移動規制されている。このため、吸着ヘッド
でパネル材を支持した際に当該パネル材に外力が加わっ
たような場合、パネル材け１汲着ヘッド及び可動機構の
浮動によって変位し、パネル材取付部との間の相対位置
関係の狂いを吸収することが出来る。

以下、本発明と添付図面に示す実施例に基づいて詳細に
説明する。

第３図乃至第９図は本発明の一実施例を示す図である。

この実施例に係る工業用ロボットのメカニカルハンド■
２け、ロボットアームに固定サレルヘース部材８と、こ
のベース部材８に連結された可動機構列と、この可動機
構列に浮動支持される吸着ヘッド１０とから成る。

ベー・ス部材８け、中心部に内腔８ａを有する筒状体か
ら成り、一端にはロボットアーム３Ａに結合する取付７
ランジ８ｂを有すると共に、他端には可動機構２０ｆ！
：連結するための支持７ランジ８０と有している。

可動機構冗は、略井桁構造に組合わせた梁部材から成り
、ベース部材８の支持７ランジ部８ｃにベアリング２２
と介して回動可能に取付けられた第１フレーム２１と、
この第１フレーム２１ト同様の構造と有し、当該第１フ
レーム２１と一定の間隔をあけて重なり合って配置支持
された第２７レームｎと、第２　フレームｎを第１フレ
ーム２１にスライド移動可能に連結するガイド部材２４
　。

３とから成る。ガイド部材２４．２５のうち、一方のガ
イド部材２４け、パネル材Ｐを把持して取付ける際に、
第２フレームｎを上下方向に移動させるものであり、第
１フレーム２１の下面略四隅の部分に取付固定された凸
状部材２４ａとこの凸状部材２４ａを摺動可能に包持す
る凹状部材２４ｂとから成る。そして凸状部材２４ａと
凹状部材２４ｂとは、横断面が例えば了りとアリ溝のよ
うな互いに噛合する傾斜面溝造を有していて、互いに相
手部材？相対運動可能に支持する様になっている。また
、傾斜面構造を採る代りに、両部材２４ａ　、　２４ｂ
間にキーの作用を持ったスライドレールを嵌合させても
よい。ガイド部材２５は、パネル材Ｐを把持して取付け
る際に、第２フレームｎを、ガイド部材２４とは略直角
の方向即ち車幅方向（以下、便宜上幅方向という）に移
動させるもので、ガイド部材２４を構成する凹状部材２
４ｂの下面にコネクタ冗を介して固定され且つガイド部
材２４に対して略直角方向に延びる凹状部材２５ａとこ
の凹状部材２５ａにスライド可能に包持されると共に第
２フレームｎの上面に固着された凸状部材２５ｂとから
成る。また、凹状部材２５ａと凸状部材２５ｂとは、上
記凸、凹状部材２４ａ　、　２４ｂにおけると同様の構
造と有し、又改変することができる。また、ガイド部材
２４とガイド部材すとの相対方向は上記の如き直角とけ
限らず他の所定角度に設定されていてもよい。

そして、この可動機構２０において、第１フレーム２１
には取付板２７を介してエアシリンダ装置２８　（７）
　−ｍが連結され、このエアシリンダ装置２８の他端は
ベース部材８に固定した支持アーム２９に連結されてい
る。エアシリンダ装置２８Ｆｉ、ピストンロッド３１を
備えたシリンダ３０とピストンロッド３３分備えたシリ
ンダ３２とを、互いの基端部とコネクタ３４で固定結合
したダブルシリンダタイプのものが使用され、シリンダ
３０には、ピストンロッド３１を進退作動させるための
給気ボー　）　３０ａ　ｌ　３０ｂが設けられる一方、
シリンダ３２にはヒストンロッド３３を進退作動させる
ための給気ポー）　３２ａ　、　３２ｂが設けられてい
る。そして、シリンダ３０の給気ボート３０ａとシリン
ダ３２の給気ボート３２ｂとには常時所定圧力のエアが
供給されており、残りの給気ボート３０ｂ　＊　３２ａ
は大気開放状態となっている。このため、ピストンロッ
ド３１は後退位置に設定される一方、ピストンロッド３
３は前進位置に設定され、この設定状態の下でピストン
ロッド３１先端を取付板２７にビン３５止めし、ピスト
ンロッド３３の先端を支持アーム２９にピン３６止めし
ている。これにより、可動機描冗はエアシリンダ装置２
８の空気ばね作用を利用してベース部材８に回転規制さ
れる。

また、第１フレーム２１には支持ブラケット３７が取付
けられる一方、可動機構２００幅方向に対向する一対の
コネクタ２６の間には支持梁３８が架設され、これら支
持ブラケット３７と支持梁３８との間にはエアシリンダ
装置３９が連結されている。

エアシリンダ装置３９は、ピストンロッド４１を備えた
シリンダ４０とピストンワンド４３分備えたシリンダ４
２とを、互いの基端部とコネクタ４４で固定結合したダ
ブルシリンダタイプのものが使用され、各シリンダ４０
　、４２にはピストンロッド４１゜４３をそれぞれ進退
作動させるための給気ボート４０ａ　、　４０ｂ　、　
４２ａ　、　４２ｂが設けられている。そして、給気ボ
ー）　４０ｂ　ｌ　４２ａには常時所定圧力のエアが供
給されており、残りの給気ボー）　４０ａ　、　４２ｂ
は大気開放状態となっている。このためピストンロッド
４１Ｆｉ前進位置に設定される一方、ピストンロッド４
３け後退位置に設定され、この設定状態の下でピストン
ロッド４１の先端を支持梁３８に固定し、ピストンロッ
ド４３の先端を支持ブラケット３７に固定している。こ
れにより、エアシリンダ装置３９け、第１フレーム２１
に対して第２フレームｎを、エアシリンダ装置３９の空
気ばね作用を利用して上下方向に浮動支持する。かかる
上下方向の支持において、下向きにかかる外力はシリン
ダ４０によって支持されるが、この下向きの外力には第
２フレームｎやパネル材Ｐの重量が含まれ、強大々なり
易い。このため、シリンダ４０の支持力を増大するため
に当該シリンダ４０にはシリンダ４２に比較して大径の
ものが使われている。

さらに、第２フレームｎの、幅方向に延びる一方の梁材
には支持プラケツ）　４７が取付けられ、この支持ブラ
ケット４７と、−ｈ記梁材上に設置された一方のコネク
タ２６との間にφシリンダ装置４９が連結されている。

エアシリンダ装置４９け、」二記二つのエアシリンダ装
置２８　、３９と同様、ヒストンロッド５１を備えたシ
リンダ５０とピストンロッド５３を備えたシリンダ５２
とを、互いの基端部をコネクタ５４で固定結合したダブ
ルシリンダタイプのものが使用され、各シリンダ５０　
、５２にはピストンロッド５１　、５３をそれぞれ進退
作動させるための給気ボートｓｏａ　、　５０ｂ　、　
５２ａ　、　５２ｂが設けられている。そして、給気ボ
ー）　５０ａ　、　ｊ））ｂには常時所定圧力のエアが
供給されており、残りの給気ボー）　５０ｂ　、　５２
ａは大気開放状態となっている。このため、ピストンロ
ッド５１け後退位置に設定される一方、ピストンロッド
５３け前進位置に設定され、この設定状態の下でピスト
ンロッド５１の先端を支持ブラケット４７にネジ４５結
合し、ピストンロッド５３の先端をコネクタ九にネジ４
６止めしている。これにより、エアシリンダ装Ｍ４９Ｆ
ｉ、第１フレーム２１に対して第２７レームｎを、エア
シリンダ装置４９の空気ばね作用分利用して幅方向に浮
動している。

更にまた、吸着ヘッド１０け、例えばベンチュリー効果
を利用して真空操作を行うバキュームカップで構成され
ており、この吸着ヘッド１０は、第２フレームｎの四つ
のコーナ部に取付けられたエアシリンダ５５に備えられ
、ロボットアーム３Ａの軸Ｓ方向に進退移動する支持ロ
ッド５６にポールジ目インド５７を介して連結されると
共に、この連結部において、支持ロッド５６と吸着ヘッ
ド１０との間にはスプリング５８が介装され、当該吸着
ヘッド１０の揺動？規制している。エアシリンダ５５は
上記エアシリンダ装置２８　、３９　、４９に用いられ
たシリンダと同様の型式のものが用いられるが、上の場
合と異なり、各エアシリンダ５５に設けられた二つの給
気ボートのいずれからもエアの供給が出来るようになっ
ており、必要に応じて吸着ヘッド１０の進退運動及び前
後方向への浮動支持を行う。なお、図中符号７５けリミ
ットスイッチを示し、これは吸着ヘッド１０に一体的に
取付けた接触子Ｈに係合可能な端子７６を有し、端子７
６の接触子Ｔ７への係脱によってオン、オフ作動し吸着
ヘッド１０の前進、後退状態？検知する。

エアシリンダ装置ｆｆ　２８　、３９　、４９、吸着ヘ
ッド１０及びエアシリンダ５５への給気操作は、例えば
第７図に示すような給気系によって行われる。即ち、空
気圧源６０からの空気流は一旦制御装置６１へ導かれ、
そこで圧力調整等がなされた後、各エアシリンダ装置ｆ
ｆ　２Ｂ　、　３９　、４９　、５５に向かう経路５９
と吸着ヘッド１０へ向かう経路７１とに分流される。エ
アシリンダ装置へ向かう経路は互いに並列な経路きなり
、エアシリンダ装置列へは経路６２が接続され、エアシ
リンダ装置３９へは経路Ｂが接続される一方、エアシリ
ンダ装Ｍ４９へは経路６４が接続され、エアシリンダ５
５には経路６５が接続されている。経路６２　、６３　
、６４には、それぞれレギュレータ６６　、６７　、６
８が接続され各シリンダ装置２８　、３９　、４９へ向
かう空気圧を設定するようになっている。そしてこれら
の経路６２　、６３　。

６４はシリンダ装置２Ｂ　、　３９　、４９の手前で二
つに分岐し、上で述べた様な常時エア供給される給気ボ
ートに所定圧力の空気を送る。これに対して、エアシリ
ンダ５５に接続された経路６５には経路切換スイッチ７
０が組込まれており、この切換スイッチ７０の切換操作
により高圧の空気とエアシリンダ５５に設けた二つの給
気ポートのいずれかに選択的に供給しピストンロッド５
６を進退運動させるようになっている。切換スイッチ７
０は予めロボットにインプットされたティーチング情報
に基づいて切換作動される。また、この経路６５内にも
レギュレータ６９が組込まれ、エアシリンダ５５に供給
される空気の圧力を設定するようにしている。

空気が送られる。この吸着社＝ニｈＯには真空作動装Ｍ
７２が連結され、ベンチュリー効果によって吸着％１０
に負圧を生じさせパネル材Ｐを吸着する一方、スイッチ
切換によって吸着）ニーー怖に直接高圧空気分送り、パ
ネル材Ｐを離脱させるようになっている。

かかる構成を有するメカニカルハンドＨ７によってパネ
ル材Ｐを車体Ｂの取付７ランジ部４に取付ける場合につ
いて説明する。先ず、ノぐネル材Ｐけ、第８図に示すよ
うに、基台８１に立設した支柱８２と、この支柱８２の
上端に取付けられた受部材８３とから成る仮置台８０の
上に、その外側面を下方に向けて略水平状態に載置され
る。他方、ロボット凡のロボットノＡンド３Ａにはメカ
ニカルハンドＨ２が結合されており、スタート位置に設
定されている。作動開始と共にロボツ）Ｒは、当該ロボ
ツ）Ｒに入力されたティーチング情報に基づいてメカニ
カルハンドＨ７を、吸着ヘッド１０が上方を向いた状態
で仮置台８０上に載置されたパネル材Ｐの下方へ持って
行く。このとき、吸着ヘッド１０け、メカニカルハンド
Ｈ２がパネル材Ｐ下側の狭い空間に入り得る様後退位置
に設定されていることが必要であり、かかる抜去１０を
真空作動させ、パネル材Ｐｆｔしっかりと吸着支持する
。次いで、エアシリンダ５５が作動してピストンロッド
５６を前進させ、パネル材Ｐをすくい上げる様に持上げ
仮置台８０から外すと共に、ティーチング情報に基づい
てラインＬ上を流れて来た自動車の所定位置までパネル
材Ｐを反転させながら搬送する。そして、このように搬
送されて来たパネル材Ｐを車体Ｂの取付７ランジ部４に
取付ける場合には、ロボットアーム３Ａに支持されたパ
ネル材Ｐを取付７ランジ部４に近づけて行く。ロボット
凡のティーチング動作に伴ってパネル材Ｐを取付７ラン
ジに組付けようとすると、パネル材Ｐと取付７ランジ部
４との相対位置関係が一般的に狂っているが、当該取付
７ランジ部４の入口部分に外方に拡開するガイドテーパ
面佃を形成しておけば、パネル材Ｐの一側縁は第９図に
実線で示すように上記ガイドテーパ面に当接する。この
状態から更にパネル材Ｐを車体方向へ押し付けて行くと
、パネル材Ｐはガイドテーパ面４８からの規制力を受け
て面方向に浮動し、或は回転しようとする。

この運動は可動機構２０のスライド運動又は回転運動に
よって吸収され、パネル材Ｐは第９［スに二点鎖線で示
すように上記ガイドテーバ而４８に導かれて取付７ラン
ジ部４０所定位置に組付けられる。

この後、上記組付けられたパネル材Ｐから吸着ヘッド１
０を外した後、上記ロボット几は元のスタート位置に復
帰し、次の作業工程に備える。

なお、上記実施例にあっては、吸着ヘッド１０は四個設
けられているが、数や配置関係については適宜設計変更
できる。また、上記パネル材Ｐはウィンドウパネルの他
車体と構成する各種パネル材を広く含むものであり、例
えば、上記パネル材Ｐが金属製であるような場合には、
上記吸着ヘッド１０と電磁石等で構成しても差支えない
。またエアシリンダ装置２８　、３９　、４９は、いず
れもシングルタイプのエアシリンダ３０等を二個、互い
に基端部を結合してダブルシリンダタイプにしであるが
、中間に隔壁が設けられ、これを境に両側にシリンダ室
を形成した一体構造のエアシリンダ装置としてもよい。

′Ｉ！、た、エアシリンダ装置３９については、パネル
材Ｐ等の重Ｎｋ考慮して上方への支持力を大きくすべく
エアシリンダ４０の径をエアシリンダ４２の径よりも大
きく設定しであるが、双方のエアシリンダ４０゜−４２
を同一型式のものにする一方、これらのエアシリンダ４
０　、４２に高圧空気を供給する経路６３の分岐後の部
分にそれぞれレギュレータと配置し、各エアシリンダ４
０　、４２の設定圧を異なったものにしてもよい。

以上説明したように、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、ロボットアームに固定される
ベース部材に回動及びスライド操作可能な可動機構と取
付け、これと介して吸着ヘッドと取付ける一方この可動
機構の連動？ダブルシリンダタイプのエアシリンダ装置
によって規制するようにしたため、当該エアシリンダ装
置の空気ばね作用を利用して可動機構の無制限の運動を
規制する一方で、吸着ヘッドによって支持したパネル材
に加わる外力を吸収することが出来る。よって、上記パ
ネル材は面方向に浮動可能となり、このパネル材と車体
等の取付部との間で相対位置関係に多少の狂いがあって
も、パネル材の組付けを確実にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は工業用ロボットを用いたパネル材組付工程の一
例を示す斜視図、第２図は従来における工業用ロボット
のメカニカルハンドの一例を示す図、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と示
す斜視図、第４図はこの実施例のメカニカルハンドの平
面図、第５図はこの実施例のメカニカルハンドの正面図
、第６図はこの実施例のメカニカルハンドの側面図、第
７図は、この実施例において用いられたエアシリンダ装
置のエア供給経路図、第８図は本発明によるパネル材組
付工程の一例を示す斜視図、第９図はパネル材組付時に
おけるメカニカルハンドの作業状態を示す模式図である
。

Claims

【特許請求の範囲】

ロボットアーム（３瞭固定されるベース部材（８）に可
動機構（２０）を回動及びスライド操作可能に取付け、
この可動機構（２０）に、パネル材ＣＰ）を吸着する吸
着ヘッド（１０）を浮動支持して成るメカニカルハンド
（Ｈ２）であって、上記可動機４’ｆｌｆｆ　（２０）
は、ベース部材（８）に回動可能に連結され、またこの
ベース部材（８）に対してダブルシリンダタイプのエア
シリンダ装置（２８）により回転規制された第１フレー
ム（２１）と、第１フレーム（２１）に対してほぼ平行
に、且つ互いに異なる二方向へスライド移動可能に取付
けられ、上記二方向へのスライド移動をダブルシリンダ
タイプのエアシリンダ装置（３９）　、　（４９）によ
り規制された第２フレーム（２３）とから構成されてい
ることと特徴とする工業用ロボットのメカニカルハンド
。