JPS60249584A - ロボツトハンドの芯出し装置 - 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】 〔発明の対象〕 本発明は産業用ロボットに使用される、ロボットハンド
の芯出し装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来の産業用ロボットによる組立作業において、種々の
要因により部品間の位置ずれが生じ、このために“こじ
り”や“かしり”などによる機械のロスタイムや部品の
損傷が生じる場合がしばしばあり、この現象は特にクリ
アランスが数μｍ〜数１０μｍの精密な組立において顕
著である。

この問題の解決方法としてロボットアームとハンドの間
にＲＣＣデバイス（Ｒｅｍｏｔｅ　ＣｅｎｔｅｒＣｏｍ
ｐｌｉａｎｃｅ）の機構が使用されているものがある。

前記ＲＣＣデバイスについては、１９８２．８．１発行
ロボット設計ハンドブックに記載されており、これを第
１図により説明すれば、１は軸、２は穴で３がＲＣＣデ
バイスで、シリンダー４．ピストン５、弾性部材６．ロ
ボットハンド７、よりなり軸１を穴２に挿入する場合に
、（Ｃ１に示すように穴に面取り２ａがあり、軸の先端
が２ａにあたって反力Ａが水平方向Ｂ、及び垂直方向Ｃ
に分力として作用し水平方向の力Ｂにより、上・下・左
右移動自由な弾性部材６により、（ａｌの点線に示すよ
うに軸１は水平方向に移動し、ｌｄｌに示すように軸は
穴に挿入される。

また第２図に示すように軸と穴との回転方向の誤差があ
る場合には＋ａ）に示すように軸の先端は穴の側面２ｂ
に接触し、軸の側面は穴の端部２Ｃに接触する、その結
果生じたモーメントによりコンプライアンスのセンター
の周りに回転が生じ弾性部材６により、（ｂ）に示すよ
うに軸１は穴２と平行になり、挿入されるものである。

〔従来技術の問題点とその技術的分析〕この前記ＲＣＣ
デバイス機構について、軸を穴に挿入する場合には、弾
性部材の上下、又は左右の移動により数μｍ〜数１０μ
ｍの誤差の場合には容易に挿入されるがいづれの場合も
穴に面取り２ａが実施されており、面取り傾斜により横
方向へのモーメントの生ずることが必要条件となってお
り、微細な穴においても、又複雑な形状の位置にある穴
においても必ず面とりを実施せねばならないという問題
点がある。

〔技術的課題〕

そこで、本発明はロボットハンドにて軸を穴に挿入する
場合に、多少の芯ズレがあっても、穴に損取りを必要と
しない芯出し装置を、その技術的課題とするものである
。

〔技術的手段〕

上記技術的課題を解決するために講した技術的手段は、
ロボットハンドとロボットアームの先端部に設けたピス
トンロッドとを、両端にユニバーサルジョインを有する
連結軸にて連結し、前記連結軸の軸芯に対して直角に円
盤を固着し、前記円盤に発光体よりなる発信部を複数個
以上配置、し、ロボットハンドとピストンシリンダーに
、前記円盤の発光体に相対する面に、２次元的光センサ
−（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｖｊ
ｃｅ＋以下Ｐ、Ｓ、以下上ンサーという）を前記発光体
と同数膜は受光部とし、発光体の光の位置をＰ、Ｓ、Ｄ
、センサーに投射された位置により、連結軸の傾斜角を
算定し電気信号に変換してコンピュータに入力し、コン
ピュータの信号によりロボットアーム先端部のピストン
ロッドを規定位置に修正移動後、ロボットハンドを固定
し、軸を穴に挿入するものである。

〔技術的手段の作用〕

上記技術的手段は次のように作用する。すなわちロボッ
トアームの先端にピストンを設ケ、ピストン軸とハンド
とを両端にユニバーサルジヨイントを有する連結軸で連
結し、／’ｔンドをシリンダー４に固定する場合には、
ピストンロッドを上昇させて、ピストンシリンダーの円
筒部にノ飄ンドの円周部を固定し、ピストンロッドを下
降させることによりハンドは自由となるものである。

次に軸を把持して、芯ズレのある穴に挿入する場合に （１）　ワークである軸をハンドに固着後、空気又は油
圧にて作動するピストンロッドを上昇させて連結軸を固
定し、穴の中心付近に軸を移動する、（２）　ピストン
を下降して、軸を穴の上部に接触させる、この場合軸と
穴との芯ズレにより、ノ＼ンドは傾斜状態となる、この
位置で前記Ｐ、Ｓ、Ｄ、センサーにより、受光部の光点
の位置により連結軸とシリンダー底面、及び連結軸とノ
＼ンドとの傾　斜角を判断し、コンピュータに信号を送
り、（３）次にＰ、Ｓ、Ｄ、センサーよりの信号により
コンピュータが作動し、ロボットアームに固定しである
シリンダーを芯ズレ分だけロボットアームを移動させ、 （４）次にピストロッドが上昇して、連結軸及びロボッ
トハンドが、シリンダーに固定され、軸と穴の中心線は
一致する、 （５）　ロボットアームに固定したシリンダーが下降し
て、軸は穴に挿入される。

以上の作動により、芯ズレ位置が修正されて、正しい芯
出しを行うものである。

〔本発明によって生じた特有の効果〕 本発明は、次の特有の効果を生じる。すなわち芯ズレの
検出について、自由状態にしうる２個のユニバーサルジ
ヨイント及びＰ、Ｓ、Ｄ、センサーにより、外部からの
応力に対するコンプライアンスによることなく、容易に
芯出しができ、更に＋１１　製品において、一定位置か
らの距離の寸法検査にも応用することができ、 （２）測定部品の平面において、平面に角度がある場合
には、連結軸をフリーにして、ハンドに測定片を固定し
て移動すれば前記平面の角度により連結軸が傾斜するこ
とにより角度の測定ができ、 （３）　さらに測定部品の平面において、ハンドに測定
子を固定し移動することにより、平面に凹凸がある場合
又はエッヂがある場合には、連結軸の微少な１頃斜をＰ
、Ｓ、Ｄ、センサーにて定量的に測定ができるものであ
る。

〔実施例〕

以下、上記技術的手段の一具体例を示す実施例について
第３図〜第６図により説明する。

ロボットアームの先端部に固着され、空気圧にてロボッ
トピストン１１が上下するシリンダー１０に、空気の出
入口１０ａ、１２ａがあり、１２はシリンダーの底部で
ある。

１３はピストンロッドｌｌａの工法の軸受部で、１４は
連結軸で、ユニバーサルジヨイント１４ａ、１４ｂがあ
り、前記連結軸はピストンロッドの軸受部１３とロボッ
トハンド１６とを連結している。１５は円盤で連結軸に
直角に固定されており、１７はワークを把持する把持部
で移動又は回転式になっている。１８はハント１６とシ
リンダ一端部１０ｂとの固着のための接触部であり、２
０ａ＋　２０ｂ及び２１ａ、２１ｂはＰ、Ｓ、Ｄ、セン
サーでハンド１６及びシリンダー１２にそれぞれ取付け
られており、１９ａ、１９ｂは前記円盤１５に取付けた
発光部でありＰ、Ｓ、Ｄ、センサーの電気信号ばロボッ
ト全体及びアームの操作を支持するコンピュータに入力
されている。

以上の構成において、その作用を第４図に説明する。軸
と穴との芯ズレ距離をＳとして、軸１を穴２に挿入開始
の場合を＋８＋に示す。次にピストンロッドｌｌａが下
降してハンド１６は自由となり、軸１は穴２の上部に接
触しハンド１６と円盤１５は傾斜し円盤の傾斜により発
光部１９よりの発光により、ハンド及びシリンダー底部
のＰ、Ｓ、Ｄ、センサーにより、連結軸１４及び軸の傾
斜より芯ズレ距離Ｓを図示されていないコンピュータに
より算定するこれを（ｂ）に示す。

ロボットアームによりシリンダー１０を芯ズレの距離Ｓ
だけ移動させる。これで軸と穴との芯は完全に一致する
。これを（Ｃ１に示す。

次にピストン１１を上昇させて、ハンドとシリンダーを
固着する。これを。（ｄ）に示す、次に穴２に軸１を挿
入するものである。これをｔｅｌに示す。

第５図はＰ、Ｓ、Ｄ、センサーの説明図で、円盤１５に
取付けた複数個以上の発光部１９が、ハンドの裏面に固
定したＰ、Ｓ、Ｄ、センサーにより、連結軸１４が垂直
の場合にはセンサー２０ａの中心に光点があり、連結軸
１４がロボットハンド１６と傾斜角で交叉する場合には
発光部１９よりの光点はセンサーの周辺部ヘズレること
により、この光点の位置を電気信号に変換しコンピュー
タにより芯ズレの位置を算定するものである。

次に他の実施例として、本発明の芯出し装置を製品検査
に使用する場合を示す。

ｆａ）はロボットアームの先端部に固定したシリンダー
１０をＸ、Ｙ軸の原点に固定し、製品３０の穴３１の位
置寸法を測定するもので、製品３０を規定位置に固定し
、穴３１に軸３２を挿入する、 （ｂｌ　ピストンを下降して連結軸１４をフリーとする
、 （Ｃ１ロボットハンドを作用させて、軸３２を把持し、
Ｐ、Ｓ、Ｄ、センサーにより芯ズレ距離を算定し、コン
ピュータに入力し、芯ズレ距離Ｓを算定する。　このよ
うにして芯ズレＳの距離の算定ができ、穴３１の位置が
規定位置よりの一定位置にあるかないかにより定量的に
測定できるため、合否の判定をするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の説明図で、（ａｌはＲＣＣデバイスの
簡略した断面図、（ｂｌはワークの断面図、ＦＣ＋はワ
ークの一部拡大図であり、（ｄｌはＲＣＣデバイスの作
動中の断面図である。 第２図はその他の従来例で、（ａ）ばワークの拡大図、
ｆｂ）はＲＣ’Ｃデバイスの作動中の断面図である。 第３図は本実施例で（ａ）は断面図であり、（ｂｌはハ
ンドとシリンダーが固着した場合の断面図である。 第４図は本実施例の作動説明図で、（ａ）は作動開始前
、（ｂｌは軸が穴に吊下接触中、（Ｃ）はシリンダーの
センサーが移動し芯出し完了、（ｄｌはハンドがシリン
ダーに固着されたところ、（８１は作動完了を示す。 第５図は本実施例のＰ、Ｓ、Ｄ、センサーの説明図でｆ
ａｔはシリンダーのセンサーが垂直の場合であり、（ｂ
ｌはシリンダーのセンターが傾斜を有する場合を示す。 第６図は他の実施例の作動の説明図であり、（ａｌは作
動開始前であり、（ｂ）はハンドの移動中を示し、（Ｃ
）は作動の完了を示すものである。 １０・・・シリンダー、１１ａ・・・ピストンロッド、
１４・・・連結軸、１５・・・円盤、１９ａ、１９ｂ−
−−発光体、２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ａ・・・２
次元的光センサー特許出願人 １イレン精番ｊ！樟式会社 代表者中井令夫 第３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ゛　ロボットアームの端部に設けた、ピストンロッド、
   シリンダー及びロボットハンドからなるロボットハンド
   の芯出し装置において、ピストンロッドとロボットハン
   ドとを連結する、連結軸の両端をユニバーサルジヨイン
   トとし、連結軸に円盤を設け、円盤に発光体を複数配置
   し、前記シリンダー及びハンドに、発光体と相対する位
   置に２次元的光センサーを取付け、前記２次元的光セン
   サーの電気信号をコンピュータに入力し、コンピュータ
   の信号によりロボットアームを移動させる、ロボットハ
   ンドの芯出し装置。