JP2007276057A - ワーク把持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットに連結されるフレームと、そのフレームに支持された第１乃至第３のクランプ装置を有し、第１乃至第３のクランプ装置のクランプをワークに係合させて、該ワークを把持するワーク把持装置において、１台のワーク把持装置によって各種形態のワークを把持して運搬できるようにする。
【解決手段】第２のクランプ装置９Ａを第１のクランプ装置９に対して接近又は離隔する方向に移動可能にフレーム７に支持すると共に、第３のクランプ装置９Ｂを、第１及び第２のクランプ装置９，９Ａのピンクランプ１４，１４Ａを結ぶ直線Ｌに対して、直交する方向に移動可能にフレーム７に支持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロボットのアームに連結されるフレームと、該フレームに支持された第１乃至第３のクランプ装置とを有し、その各クランプ装置のクランプをワークに係合させて該ワークを把持するワーク把持装置に関するものである。

上記形式のワーク把持装置は、自動車工場などの各種工場、又はその他の個所において広く採用されている。ワーク把持装置によって把持されたワークは、ロボットのアームの作動によって、所定の位置に運搬される。

ところで、この種のワーク把持装置によって把持されて運搬されるワークには各種の形態の物があり、その大きさや形状は一定していない。これに対し、従来のワーク把持装置は、第１乃至第３のクランプ装置が、ロボットのアームに連結されたフレームに対して位置不動に固定され、各クランプ装置間の間隔が一定していた。このため、１つのワーク把持装置によって、異なった形態のワークを把持して運搬することはできなかった。そこで従来は、クランプ装置間の間隔が異なる複数種類のワーク把持装置を用意しておき、運搬すべきワークの形態に合わせてワーク把持装置を選択し、その選択したワーク把持装置をロボットのアームに連結して当該形態のワークを把持していた。ところが、このようにすると、複数のワーク把持装置を用意しなければならないので、多大なコストを必要とするだけでなく、複数のワーク把持装置を設置する広いスペースを必要とし、さらにワーク把持装置を交換する作業が必要となる欠点を免れない。

２つのクランプ装置を有し、その両クランプ装置の間の間隔を調整可能としたワーク把持装置も提案されているが（特許文献１参照）、このワーク把持装置は、クランプ装置の数が２つであるため、ワークの形態によっては、そのワークを安定した状態に把持することができない欠点を有している。

特開２０００−１６７７９１号公報

本発明の目的は、上記従来の欠点を除去したワーク把持装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、ロボットのアームに連結されるフレームと、該フレームに対して位置不動に支持された第１のクランプ装置と、該第１のクランプ装置に対して接近又は離隔する方向に移動可能に前記フレームに対して支持された第２のクランプ装置と、該第２のクランプ装置を前記第１のクランプ装置に対して接近又は離隔する方向に移動させる第１の駆動装置と、前記第１のクランプ装置がワークに係合する個所と前記第２のクランプ装置が前記ワークに係合する個所とを結ぶ直線に対してほぼ直交する方向に移動可能に前記フレームに対して支持された第３のクランプ装置と、該第３のクランプ装置を前記直線に対してほぼ直交する方向に移動させる第２の駆動装置とを具備して成るワーク把持装置を提案する（請求項１）。

また、上記請求項１に記載のワーク把持装置において、前記第１及び第２のクランプ装置は、退避位置と突出位置との間を揺動可能なピンクランプと、該ピンクランプを揺動させるクランプ駆動装置とを有し、退避位置を占めた前記ピンクランプを前記ワークに形成された孔に挿通した後、該ピンクランプを突出位置に揺動させて、当該ピンクランプをワークに係合させるように構成されていると有利である（請求項２）。

さらに、上記請求項１又は２に記載のワーク把持装置において、前記第３のクランプ装置は、複数の歯が形成された歯付きクランプを有し、該歯付きクランプの歯が前記ワークの縁部に係合するように構成されていると有利である（請求項３）。

本発明によれば、把持すべきワークの形態に合わせて、第２のクランプ装置と第３のクランプ装置を移動させることができるので、１つのワーク把持装置によって、各種形態のワークを把持することができる。

以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。

図１はロボット１と、そのロボット１に装着されたワーク把持装置２とを示す概略平面図である。ここに示したロボット１は、ロボット本体３と、その本体３から突出し、矢印Ａ，Ｂ方向に回動するアーム４とを有し、そのアーム４の先端部にワーク把持装置２が着脱可能に取り付けられている。ロボット１とワーク把持装置２とによって、ワーク運搬装置が構成されている。

ワーク把持装置２によって、各種形態のワークを把持することができるが、ここでは自動車のバックドアのインナパネルより成るワーク５を、バックドアのアウタパネル６のところまで運搬する例を示している。ワーク把持装置２を装着したアーム４は、先ず図１に矢印Ａで示した方向に回動し、そのワーク把持装置２が、ワーク５の上方位置に至ったところで、アーム４が停止し、次いでそのアーム４がワーク把持装置２と共に下降し、該ワーク把持装置２が後述するように、ワーク５を把持する。次いで、アーム４は、ワーク把持装置２とこれに把持されたワーク５と共に上昇した後、矢印Ｂ方向に回動する。このようにして、ワーク５が運搬され、そのワーク５がアウタパネル６の上方に至ったところで、アーム４が停止する。次いでそのアーム４がワーク把持装置２及びワーク５と共に下降し、インナパネルより成るワーク５がアウタパネル６に組み付けられ、ここでワーク把持装置２によるワーク５に対する把持が解除される。引き続き、アーム４はワーク把持装置２と共に上昇し、矢印Ａ方向に回動する。一方、互いに組み付けられたインナパネルとアウタパネル６は、ヘミング加工されて一体化される。

図２はワーク把持装置２を斜め下方から見た斜視図である。ここに示したワーク把持装置２は、ロボット１のアーム４の先端部に着脱可能に連結されたフレーム７を有し、このフレーム７には、第１乃至第３のサポート８，８Ａ，８Ｂが一体に固定されている。また、第１乃至第３のサポート８，８Ａ，８Ｂには、第１乃至第３のクランプ装置９，９Ａ，９Ｂがそれぞれ支持されている。

第１のクランプ装置９は、第１のサポート８に対して位置不動に支持されている。この第１のサポート８は前述のようにフレーム７に固定されているので、第１のクランプ装置９は、第１のサポート８を介して、フレーム７に対し位置不動に支持される。

一方、第２のクランプ装置９Ａは、第２のサポート８Ａに矢印Ｃ，Ｄで示した方向に摺動可能に組み付けられた基台１０Ａに固定支持され、その基台１０Ａが第２のサポート８Ａに案内されながら矢印Ｃ，Ｄ方向に摺動することにより、第２のクランプ装置９Ａは第１のクランプ装置９に対して接近し、又は離隔する方向に移動する。第２のサポート８Ａはフレーム７に固定されているので、第２のクランプ装置９Ａは、その第２のサポート８Ａを介して、第１のクランプ装置９に対して接近又は離隔する方向に移動可能にフレーム７に対して支持される。

また、第２のサポート８Ａには、第１のモータ１１Ａが固定支持され、この第１のモータ１１Ａの作動により、基台１０Ａが矢印Ｃ，Ｄ方向に駆動され、第２のクランプ装置９Ａが第１のクランプ装置９に対して接近又は離隔する方向に移動する。このように、第１のモータ１１Ａは、第２のクランプ装置９Ａを第１のクランプ装置９に対して接近又は離隔する方向に移動させる第１の駆動装置の一例を構成している。

第１及び第２のクランプ装置９，９Ａは、図３にも示すように、それぞれクランプ駆動装置１２，１２Ａと、各クランプ駆動装置１２，１２Ａに固定された中空な基準ピン１３，１３Ａと、その各基準ピン１３，１３Ａ内に設けられた爪状のピンクランプ１４，１４Ａとを有している。クランプ駆動装置１２，１２Ａは、例えばモータ又はエアシリンダなどから構成されていて、各ピンクランプ１４，１４Ａは、各クランプ駆動装置１２，１２Ａの作動によって、図３の（ａ）に示した基準ピン１３，１３Ａ内の退避位置と、該基準ピン１３，１３Ａに形成された開口１５，１５Ａを通して外部に突出した図３の（ｂ）に示した突出位置との間を揺動可能に支持されている。

上述のようなピンクランプ１４，１４Ａを備えたクランプ装置９，９Ａ自体は従来より周知な装置であり（特開２０００−１６７７９１号公報及び特開２０００−１７６８７３号公報を参照）、かかる第１のクランプ装置９のクランプ駆動装置１２は第１のサポート８に固定され、これによって第１のクランプ装置９が第１のサポート８に対して位置不動に支持される。また、第２のクランプ装置９Ａのクランプ駆動装置１２Ａは、第２のサポート８Ａに対して摺動可能に組み付けられた基台１０Ａに固定され、これによって第２のクランプ装置９Ａが基台１０Ａに対して固定支持される。

一方、図１に示したワーク５には、互いに離間して位置する一対の孔１６，１６Ａが形成されている。かかるワーク５をワーク把持装置２によって把持するには、前述のように、ロボット１のアーム４を、矢印Ａ方向に回動させ、そのアーム４に支持されたワーク把持装置２がワーク５の上方位置に至ったとき、アーム４を停止させ、次いでそのアーム４をワーク把持装置２と共に下降させる。これにより、図３の（ａ）に示すように、下降する第１及び第２のクランプ装置９，９Ａの基準ピン１３，１３Ａが、これに内設されたピンクランプ１４，１４Ａと共に、ワーク５に形成された孔１６，１６Ａにそれぞれ挿入される。このとき、各ピンクランプ１４，１４Ａは退避位置を占めている。各基準ピン１３，１３Ａとピンクランプ１４，１４Ａが、各孔１６，１６Ａに挿通されると、図３の（ｂ）に示すように、各ピンクランプ１４，１４Ａが、各クランプ駆動装置１２，１２Ａによって、突出位置に移動する。これによって各ピンクランプ１４，１４Ａは、各孔１６，１６Ａの周辺のワーク部分に係合する。

上述のように、本例のワーク把持装置２の第１及び第２のクランプ装置９，９Ａは、退避位置と突出位置との間を揺動可能なピンクランプ１４，１４Ａと、そのピンクランプ１４，１４Ａを揺動させるクランプ駆動装置１２，１２Ａとを有し、退避位置を占めたピンクランプ１４，１４Ａをワーク５に形成された孔１６，１６Ａに挿通した後、該ピンクランプ１４，１４Ａを突出位置に揺動させて、その各ピンクランプ１４，１４Ａをワーク５に係合させるように構成されている。

一方、図２に示したように、第３のサポート８Ｂにも、矢印Ｅ，Ｆ方向に摺動可能な基台１０Ｂが組み付けられ、その基台１０Ｂに前述の第３のクランプ装置９Ｂが固定されている。ここに例示した第３のクランプ装置９Ｂは、上下方向に配列された複数の歯１７が形成された歯付きクランプ１８を有し、かかるクランプ１８の基部が基台１０Ａに固定されている。

また、第３のサポート８Ｂには、第２のモータ１１Ｂが固定支持され、この第２のモータ１１Ｂの作動によって、基台１０Ｂが第３のクランプ装置９Ｂと共に矢印Ｅ，Ｆ方向に移動する。

ここで、図２に示すように、第１のクランプ装置９のピンクランプ１４が前述のようにワーク５に係合する個所と、第２のクランプ装置９Ａのピンクランプ１４Ａがワーク５に係合する個所を結ぶ直線Ｌを考えたとき、基台１０Ｂと、これに固定された歯付きクランプ１８より成る第３のクランプ装置９Ｂは、この直線Ｌに対してほぼ直交する方向Ｅ，Ｆに移動可能にフレーム７に対して支持されている。第２のモータ１１Ｂは、第３のクランプ装置９Ｂを上述の直線Ｌに対してほぼ直交する方向Ｅ，Ｆに移動させる第２の駆動装置の一例を構成する。

前述のように、アーム４を図１に矢印Ａで示した方向に回動させ、ワーク把持装置２がワーク５の上方に至ったとき、そのアーム４を停止させ、次いでアーム４をワーク把持装置２と共に下降させるが、その下降時に、歯付きクランプ１８は、図１に示したワーク５に接触することなく、そのワーク５に形成された窓孔１９中を下方に移動する。このとき、歯付きクランプ１８の歯１７は、窓孔１９を区画するワーク５の縁部２０に対向している。

アーム４が最下方位置に至ったとき、第２のモータ１１Ｂが作動し、基台１０Ｂと歯付きクランプ１８が図２に矢印Ｅで示した方向に移動し、その歯付きクランプ１８の歯１７が、ワーク５の縁部２０に係合する。このとき、前述のように、第１及び第２のクランプ装置９，９Ａのピンクランプ１４，１４Ａがワーク５に係合するので、ワーク５は第１乃至第３のクランプ装置９，９Ａ，９Ｂによって把持される。次いで、アーム４が、ワーク把持装置２と、これに把持されたワーク５と共に上昇し、ワーク５が図１に示したアウタパネル６のところに運搬される。この運搬時、ワーク５は、第１乃至第３の３つのクランプ装置９，９Ａ，９Ｂによって把持されているので、傾くようなことなく、安定した状態で運搬される。

ワーク５がアウタパネル６の上に載せられ、これらが組み付けられると、図３の（ｂ）に示した各ピンクランプ１４，１４Ａは、クランプ駆動装置１２，１２Ａの作動によって、図３の（ａ）に示した退避位置に揺動し、各ピンクランプ１４，１４Ａとワーク５の係合が解除される。同時に、第２のモータ１１Ｂの作動によって、歯付きクランプ１８が矢印Ｆ方向に移動され、その歯１７がワーク５の縁部２０から離れる。このようにしてワーク把持装置２によるワーク５への把持状態が解除される。このため、アーム４を上昇させることによって、支障なくワーク把持装置をワーク５から離間させることができる。

図１に示したワーク５の一対の孔１６，１６Ａの間の間隔Ｇと、その孔１６，１６Ａから縁部２０までの距離Ｈが異なるワーク５を把持するときは、図２に示した第１のモータ１１Ａを作動させて、両ピンクランプ１４，１４Ａの間の間隔が、把持すべきワーク５の間隔Ｇに合致するように、第２のクランプ装置９Ａを矢印Ｃ，Ｄ方向に移動させると共に、歯付きクランプ１８の歯１７をワーク５の縁部２０に係合させるべく、その歯付きクランプ１８を第２のモータ１１Ｂの作動によって矢印Ｅ方向に移動させるとき、その移動量を把持すべきワーク５の距離Ｈに合わせて制御する。このようにして、いかなる形態のワークも、１台のワーク把持装置２によって確実に把持し、これを支障なく運搬することができる。

ロボットとそのロボットに装着されたワーク把持装置の概略を示す平面図である。 ワーク把持装置を斜め下方から見たときの斜視図である。 ピンクランプの作用を説明する部分断面図である。

符号の説明

１ ロボット
２ ワーク把持装置
４ アーム
５ ワーク
７ フレーム
９ 第１のクランプ装置
９Ａ 第２のクランプ装置
９Ｂ 第３のクランプ装置
１２，１２Ａ クランプ駆動装置
１４，１４Ａ ピンクランプ
１６，１６Ａ 孔
１７ 歯
１８ 歯付きクランプ
２０ 縁部

Claims (3)

1. ロボットのアームに連結されるフレームと、該フレームに対して位置不動に支持された第１のクランプ装置と、該第１のクランプ装置に対して接近又は離隔する方向に移動可能に前記フレームに対して支持された第２のクランプ装置と、該第２のクランプ装置を前記第１のクランプ装置に対して接近又は離隔する方向に移動させる第１の駆動装置と、前記第１のクランプ装置がワークに係合する個所と前記第２のクランプ装置が前記ワークに係合する個所とを結ぶ直線に対してほぼ直交する方向に移動可能に前記フレームに対して支持された第３のクランプ装置と、該第３のクランプ装置を前記直線に対してほぼ直交する方向に移動させる第２の駆動装置とを具備して成るワーク把持装置。
2. 前記第１及び第２のクランプ装置は、退避位置と突出位置との間を揺動可能なピンクランプと、該ピンクランプを揺動させるクランプ駆動装置とを有し、退避位置を占めた前記ピンクランプを前記ワークに形成された孔に挿通した後、該ピンクランプを突出位置に揺動させて、当該ピンクランプをワークに係合させるように構成されている請求項１に記載のワーク把持装置。
3. 前記第３のクランプ装置は、複数の歯が形成された歯付きクランプを有し、該歯付きクランプの歯が前記ワークの縁部に係合するように構成されている請求項１又は２に記載のワーク把持装置。

Images