(57)【要約】      （修正有）【課題】多様な形状のワークを把持可能でかつ予定された位置と姿勢でワークを把持できるロボットハンドを提供する。【解決手段】支持部材104と、支持部材に対して少なくとも一方が可動な第１保持部材106aと第２保持部材106bと、各々が第１保持部材の配置面に直交する方向にスライド可能に案内され第１保持部材の配置面に点在配置されている第１ロッド群302aと、各々が第２保持部材の配置面に直交する方向にスライド可能に案内され第２保持部材の配置面に点在配置されている第２ロッド群302bと、配置面間の距離を調整して固定する保持部材用アクチュエータ114と、各々の第１ロッドのスライド位置を調整して固定する第１アクチュエータ群108aと、各々の第２ロッドを第１ロッド群に向けて送りだす第２アクチュエータ群108bと、保持部材用アクチュエータと第１アクチュエータ群の固定位置を切換える制御装置を備えている。【選択図】  図１
2007069333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状を異にする複数種類のワーク群の任意種類のワークを種類毎に予め決められている位置と姿勢で把持可能なロボットハンドであって、
ロボットアームに取付けられる支持部材と、
支持部材に対して少なくとも一方が移動可能に支持されている第１保持部材と第２保持部材と、
各々が第１保持部材の配置面に直交する方向にスライド可能に案内されているとともに第１保持部材の配置面に点在配置されている複数の第１ロッドから構成される第１ロッド群と、
各々が第２保持部材の配置面に直交する方向にスライド可能に案内されているとともに第２保持部材の配置面に点在配置されている複数の第２ロッドから構成される第２ロッド群と、
第１保持部材と第２保持部材の配置面同士を平行に維持するとともに配置面間の距離を調整して固定する保持部材用アクチュエータと、
各々の第１ロッドに取付けられており各々の第１ロッドのスライド位置を調整して固定する複数の第１アクチュエータから構成される第１アクチュエータ群と、
各々の第２ロッドに取付けられており第２ロッドを第１ロッド群に向けて送りだす複数の第２アクチュエータから構成される第２アクチュエータ群と、
保持部材用アクチュエータと第１アクチュエータ群の固定位置を、ワーク種別に合わせて切換える制御装置と、
を備えるロボットハンド。
【請求項２】
前記第１保持部材に固定された第１係止部材と、
前記第２保持部材に固定された第２係止部材と
をさらに備える請求項１のロボットハンド。
【請求項３】
ワークを把持するロボットであって、
先端に請求項１のロボットハンドを備える多関節のロボットアーム
を備えるロボット。
【請求項４】
溶接作業領域内に配置されている溶接機器を用いて第１ワークと第２ワークを溶接する方法であって、
第１の請求項３のロボット（第１ロボット）を用いて、第１ワークを溶接作業領域まで搬送する工程と、
第２の請求項３のロボット（第２ロボット）を用いて、第２ワークを溶接作業領域まで搬送する工程と、
第１ロボットで第１ワークを把持し、第２ロボットで第２ワークを把持し、溶接機器に向かい合う位置を溶接線が通過するように第１ロボットと第２ロボットを協調制御して、溶接機器を用いて第１ワークと第２ワークを溶接する工程と、
第１ロボットまたは第２ロボットの一方による把持を解除する工程と、
第１ロボットまたは第２ロボットの他方を用いて、溶接されたワークを溶接作業領域から搬送する工程と、
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンドに関する。詳しくは、様々な形状のワークを把持することができる汎用のロボットハンドと、そのロボットハンドを利用したロボットと、そのロボットを利用した溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の製造を行う工場では、加工処理を実施する加工機器が工場内の所定エリアに据付けられ、加工の対象とされるワークを加工機器が据付けられたエリアへ順次搬送していくことで、製品の製造を行う。
【０００３】
このような一連の製造工程においては、加工処理を施されたワークはその形状を変化させながら搬送されていくため、加工処理を行う際のワークの把持には各工程でワークの形状に合わせた専用の治具を用いている。工程間でのワークの搬送も、ワークの形状に合わせた専用の搬送治具を用いて行っている。
【０００４】
例えばワークを溶接する工程においては、工程の前後でワークの形状が大きく変化するため、溶接前のワークを搬送する装置と、溶接時にワークを把持する装置と、溶接後のワークを搬送する装置をそれぞれ別個に用意し、作業者によってワークの着脱を行う必要があった。異なる治具の間でワークの着脱を行う必要があり、生産性を低下させる要因となっていた。
【０００５】
また製品のモデルチェンジや生産の合理化のために、製造工程を変更することがある。製造工程に変更が生じると、製造に用いている設備の再設計・再製作が必要となる。変更前と変更後で同じ加工機器を使用する場合であっても、扱うワークの形状が異なる場合、そのワークの形状に合わせた専用の把持治具が必要となり、その都度新たな把持治具を準備しなければならなかった。
【０００６】
扱うワークの形状に関わらず把持することが可能な装置を実現できれば、ワークの搬送や加工の際の把持を共通の装置で実施することができる。工程間でのワークの着脱作業が不要となって、生産効率は大きく向上する。また、製造工程に変更があった場合でも、ワークを搬送したり加工の際に把持したりする装置は、そのまま流用することが可能であり、製造工程を変更するためのコストは大きく低減する。
【０００７】
そこで、多種多様な形状のワークを把持することが可能な装置に関する技術が開発されている。例えば特許文献１には、多芯ブロックを用いたロボットハンドが開示されている。図９に特許文献１のロボットハンドの概要を示す。
【０００８】
図９の（ａ）に示すように、このロボットハンドは、指９１０ａ、９１０ｂを備えている。このロボットハンドは、ワーク９０２を指９１０ａ、９０１ｂで挟み込んで把持する。指９１０ａは指９１０ｂと対向する面に多芯ブロック９１２ａを備えている。多芯ブロック９１２ａは互いに独立して移動可能な複数の芯９１４ａから構成されている。芯９１４ａは付勢手段９１６ａによって初期位置へ復帰するように付勢されている。指９１０ｂも同様に、指９１０ａと対向する面に多芯ブロック９１２ｂを備えている。多芯ブロック９１２ｂを構成する複数の芯９１４ｂは互いに独立して移動可能であって、芯９１４ｂは初期位置へ復帰するように付勢手段９１６ｂによって付勢されている。
【０００９】
ワーク９０２を挟んで対向する指９１０ａと指９１０ｂを互いに近づけていくと、芯９１４ａ、９１４ｂはワーク９０２と接触し、図９（ｂ）に示すように、ワーク９０２の外形形状にならって移動する。芯９１４ａ、９１４ｂは付勢手段９１６ａ、９１６ｂによって付勢されているから、移動した芯９１４ａ、９１４ｂはワーク９０２の表面形状にならった位置で、ワーク９０２の表面を押圧する。これによって、ワーク９０２を把持することができる。このロボットハンドによれば、多種多様な形状のワークを挟み込んで把持することができる。
【特許文献１】特開平５−１６９３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の技術はさらなる改善の余地を残している。
特許文献１に記載の技術では、ロボットハンドでワークを把持した際に、ロボットハンドに対するワークの相対的な位置と姿勢を正確に決めることができないという問題があった。上記のロボットハンドでワークを把持すると、芯９１４ａまたは芯９１４ｂがどの程度移動した位置でワークを把持するのか、実際に把持した状態で計測してみなければ分からない。またワークがどのような姿勢でロボットハンドに把持されているのか、実際に把持した状態で計測してみなければ分からない。さらに、ワークを把持した状態で、ワークに外力が負荷された場合には、ロボットハンドに対するワークの相対的な位置と姿勢が変動してしまう。従って、特許文献１に記載の技術では、ロボットハンドでワークを把持した際に、ロボットハンドに対するワークの相対的な位置と姿勢を正確に決めることができないという問題があった。
【００１１】
種々の形状のワークを把持することができるロボットハンドを用いて、ワークを加工する際にワークの位置と姿勢を調整しようとする場合、予め決められた位置と姿勢でワークを把持できることが要求される。
【００１２】
本発明では上記の課題を解決する。本発明では、多種多様な形状のワークを把持することが可能なロボットハンドであって、予め定められた位置と姿勢でワークを把持可能なロボットハンドを提供する。
また本発明では、上記のロボットハンドを利用したロボットと、そのロボットを利用して、ワークの着脱作業を不要とすることができる溶接方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のロボットハンドは、形状を異にする複数種類のワーク群の任意種類のワークを種類毎に予め決められている位置と姿勢で把持可能なロボットハンドである。
そのロボットハンドは、ロボットアームに取付けられる支持部材と、支持部材に対して少なくとも一方が移動可能に支持されている第１保持部材と第２保持部材と、各々が第１保持部材の配置面に直交する方向にスライド可能に案内されているとともに第１保持部材の配置面に点在配置されている複数の第１ロッドから構成される第１ロッド群と、各々が第２保持部材の配置面に直交する方向にスライド可能に案内されているとともに第２保持部材の配置面に点在配置されている複数の第２ロッドから構成される第２ロッド群と、第１保持部材と第２保持部材の配置面同士を平行に維持するとともに配置面間の距離を調整して固定する保持部材用アクチュエータと、各々の第１ロッドに取付けられており各々の第１ロッドのスライド位置を調整して固定する複数の第１アクチュエータから構成される第１アクチュエータ群と、各々の第２ロッドに取付けられており第２ロッドを第１ロッド群に向けて送りだす複数の第２アクチュエータから構成される第２アクチュエータ群と、保持部材用アクチュエータと第１アクチュエータ群の固定位置をワーク種別に合わせて切換える制御装置を備えている。
【００１４】
本発明のロボットハンドでは、第１保持部材と第２保持部材をワークを挟んで対向するように配置したのち、第１ロッド群と第２ロッド群をスライドして、各ロッドの先端をワークの外形形状にならわせる。第１ロッド群はワークの表面形状に合わせてそれぞれの第１ロッドのスライド位置を調整して固定される。反対側の表面に第１ロッド群が接触しているワークに対して、第２ロッド群が送り出されて、ワークの表面が第１ロッド群と第２ロッド群によって押圧される。第１ロッド群と第２ロッド群がワークの表面を押圧することで、ワークを挟み込んで把持することができる。このロボットハンドによれば、どのような形状のワークも把持することができる。
【００１５】
上記のロボットハンドでは、第１ロッド群のそれぞれの第１ロッドのスライド位置は調整された位置で固定することができる。ロボットハンドでワークを把持したときのロボットハンドに対するワークの位置と姿勢は、第１ロッド群がワークと接触する位置に応じて変化する。従って、第１ロッド群のスライド位置をワーク種別に合わせて予め調整して固定することによって、予め定められた位置と姿勢でワークを把持することができる。またワークに予期せぬ外力が負荷された場合でも、ロボットハンドとワークの相対的な位置と姿勢を変動させることなく維持することができる。
【００１６】
上記のロボットハンドによれば、第１保持部材と第２保持部材の配置面間の距離を、ワークの大きさに合わせて調整することができる。従って、ワークを挟み込むために、第１ロッド群および第２ロッド群のストロークを必要以上に長いものとする必要がない。それゆえ、第１ロッド群および第２ロッド群は、座屈や曲げに対する強度が低くても損傷することがなく、それぞれのロッド径を小さく抑えることができる。従って、それぞれのロッドを小型化することが可能であり、第１ロッド群および第２ロッド群を密に配置して、安定してワークを把持することができる。
【００１７】
なお第１保持部材と第２保持部材は、一方が支持部材に固定されて、他方が支持部材に対して移動可能であってもよいし、両方が支持部材に対して移動可能であってもよい。
【００１８】
上記したロボットハンドは、前記第１保持部材に固定された第１係止部材と、前記第２保持部材に固定された第２係止部材をさらに備えることが好ましい。
【００１９】
ワークを挟み込んで把持していると、ロボットハンドが加工機器と干渉してしまったり、加工しようとする部位を挟みこんでしまったりして、把持したワークの加工に支障をきたす場合がある。このような場合に、上記のロボットハンドによれば、第１保持部材に固定された第１係止部材と第２保持部材に固定された第２係止部材をワークに係止することによって、ワークを把持することができる。
【００２０】
第１保持部材と第２保持部材の位置関係は、保持部材用アクチュエータによって調整可能である。上記したロボットハンドによれば、どのような形状のワークについても、第１係止部材と第２係止部材の位置を調整することによって、第１係止部材と第２係止部材を係止して把持することができる。
【００２１】
第１係止部材および第２係止部材は、ワークの外縁に係止してもよいし、ワークが他の用途に利用される孔を備える場合にはその孔に係止してもよいし、ワークにハンドリング用の孔を設けてその孔に係止してもよい。
【００２２】
上記のロボットハンドを利用して、種々の形状のワークを搬送することが可能なロボットを具現化することもできる。本発明のロボットは、ワークを把持するロボットである。そのロボットは、先端に上記したロボットハンドを備える多関節のロボットアームを備えている。
【００２３】
上記のロボットによれば、種々の形状のワークを把持して搬送することができる。また、ワークの加工を行う際に、任意の位置と姿勢でワークの位置決めをすることができる。またワークを挟み込んで把持すると加工が困難となる場合には、ロボットハンドが備えている第１係止部材と第２係止部材を係止することでワークを把持することができる。
上記のロボットによれば、ワークの搬送と、加工時の位置と姿勢の調整を、同じ装置を用いて実施することができる。
【００２４】
上記のロボットを利用することで、溶接の前後でワークの着脱が不要な溶接方法を実現することができる。本発明の方法は、溶接作業領域内に配置されている溶接機器を用いて第１ワークと第２ワークを溶接する方法である。その方法は、第１の上記したロボット（第１ロボット）を用いて第１ワークを溶接作業領域まで搬送する工程と、第２の上記したロボット（第２ロボット）を用いて第２ワークを溶接作業領域まで搬送する工程と、第１ロボットで第１ワークを把持し第２ロボットで第２ワークを把持し溶接機器に向かい合う位置を溶接線が通過するように第１ロボットと第２ロボットを協調制御して溶接機器を用いて第１ワークと第２ワークを溶接する工程と、第１ロボットまたは第２ロボットの一方による把持を解除する工程と、第１ロボットまたは第２ロボットの他方を用いて溶接されたワークを溶接作業領域から搬送する工程を備えている。
【００２５】
本発明の方法によれば、溶接前のワークを搬送する装置と、溶接時にワークの位置と姿勢を制御する装置と、溶接後のワークを搬送する装置が共通であるから、従来の溶接で必要とされていた、搬送装置へのワークの着脱作業と、溶接時のワーク把持装置へのワークの着脱作業を、省略することができる。ワークの取り付けや取り外しの作業が不要なため、作業者の負担を軽減することができる。また溶接に係る時間を短縮することができる。
また本発明の方法で利用するロボットは、どのような形状のワークについても把持することが可能であるから、製造工程に変更を生じて、扱うワークに変更が生じても、ワークの搬送や把持に用いる装置をそのまま使用することができ、製造工程を変更するために要するコストを低減することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のロボットハンドによれば、多種多様な形状のワークを把持することができる。このロボットハンドによれば、予め定められた位置と姿勢でワークを把持することができる。
本発明のロボットによれば、多種多様な形状のワークを把持して、搬送したり、位置決めをしたりすることができる。
本発明の溶接方法によれば、ワークの搬送と溶接時の位置決めを、同一の装置を利用して行うため、ワークの着脱作業が不要となり、作業者の負担が軽減する。溶接に要する時間を短縮することができる。製造工程に変更を生じた場合であっても、装置を再製作することなく対応することが可能であり、製造工程を変更するコストが低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を具現化した実施例について図面を参照して説明する。最初に実施例の主要な特徴を列記する。
（形態１）  第１アクチュエータ群は、第１ロッド群のそれぞれのロッドをスライドさせる油圧式シリンダであって、第２アクチュエータ群は、第２ロッド群のそれぞれのロッドをスライドさせる油圧式シリンダである。
【実施例】
【００２８】
（第１実施例）
以下、本発明を具現化した実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は本実施例のロボットハンド１０２の構成を模式的に示す縦断面図である。ロボットハンド１０２は、支持部材１０４と、ハンドユニット１０６ａ、１０６ｂと、サーボアクチュエータ１１４と、シリンダ駆動装置１１６と、コントローラ１２０を備えている。
【００２９】
ハンドユニット１０６ａは、支持部材１０４に固定されている。ハンドユニット１０６ａは、ケーシング１１８ａと、ケーシング１１８ａに収容された複数のフィンガーユニット１０８ａを備えている。それぞれのフィンガーユニット１０８ａは、先端に接触部１１０ａを備える伸縮可能なロッド３０２ａを備えている。それぞれのフィンガーユニット１０８ａは、ロッド３０２ａがハンドユニット１０６ｂを向く方向へ伸縮するように、ケーシング１１８ａに配置されている。
本実施例のロボットハンド１０２では、ハンドユニット１０６ａが第１保持部材に相当し、複数のロッド３０２ａが第１ロッド群に相当し、複数のフィンガーユニット１０８ａが第１アクチュエータ群に相当する。
【００３０】
またハンドユニット１０６ａは、係止ピン１１２ａを備えている。係止ピン１１２ａは、ハンドユニット１０６ａからハンドユニット１０６ｂを向く方向に直交する方向へ突出しており、ハンドユニット１０６ａのケーシング１１８ａに固定されている。係止ピン１１２ａは、先端部近傍に凹部６１０ａを備えている。
本実施例のロボットハンド１０２では、係止ピン１１２ａが第１係止部材に相当する。
【００３１】
ハンドユニット１０６ｂは、支持部材１０４ａにスライド可能に支持されている。ハンドユニット１０６ｂは、サーボアクチュエータ１１４によって駆動されて、ハンドユニット１０６ａに対し、位置を調整することができる。ハンドユニット１０６ｂは、ケーシング１１８ｂと、ケーシング１１８ｂに収容された複数のフィンガーユニット１０８ｂを備えている。それぞれのフィンガーユニット１０８ｂは、先端に接触部１１０ｂを備える伸縮可能なロッド３０２ｂを備えている。それぞれのフィンガーユニット１０８ｂは、ロッド３０２ｂがハンドユニット１０６ａを向く方向へ伸縮するように、ケーシング１１８ｂに配置されている。
本実施例のロボットハンド１０２では、ハンドユニット１０６ｂが第２保持部材に相当し、複数のロッド３０２ｂが第２ロッド群に相当し、複数のフィンガーユニット１０８ｂが第２アクチュエータ群に相当する。
【００３２】
またハンドユニット１０６ｂは、係止ピン１１２ｂを備えている。係止ピン１１２ｂは、ハンドユニット１０６ｂから見てハンドユニット１０６ａを向く方向に直交する方向に突出しており、ハンドユニット１０６ｂのケーシング１１８ｂに固定されている。係止ピン１１２ｂは、先端部近傍に凹部６１０ｂを備えている。
本実施例のロボットハンド１０２では、係止ピン１１２ｂが第２係止部材に相当する。
【００３３】
ハンドユニット１０６ａとハンドユニット１０６ｂは、フィンガーユニット１０８ａの接触部１１０ａとフィンガーユニット１０８ｂの接触部１１０ｂが互いに対向する関係で配置されている。係止ピン１１２ａと係止ピン１１２ｂは、互いに平行となるように、ハンドユニット１０６ａ、１０６ｂに配置されている。
【００３４】
サーボアクチュエータ１１４は、支持部材１０４の内部に収容されている。サーボアクチュエータ１１４は、コントローラ１２０によって制御されており、ハンドユニット１０６ｂを駆動して、ハンドユニット１０６ａと１０６ｂの間の距離を調整する。
【００３５】
シリンダ駆動装置１１６は、支持部材１０４の内部に収容されている。シリンダ駆動装置１１６は、ハンドユニット１０６ａのフィンガーユニット１０８ａおよびハンドユニット１０６ｂのフィンガーユニット１０８ｂと接続しており、フィンガーユニット１０８ａ、１０８ｂの作動油を制御する。シリンダ駆動装置１１６はコントローラ１２０によって制御されており、ロッド３０２ａの伸縮位置を調整して固定する。またシリンダ駆動装置１１６はロッド３０２ｂをロッド３０２ａに向けて送り出す。
【００３６】
コントローラ１２０は、汎用のコンピュータであって、サーボアクチュエータ１１４とシリンダ駆動装置１１６を制御する。コントローラ１２０は、サーボアクチュエータ１１４が調整するハンドユニット１０６ａと１０６ｂの間の距離を、把持するワークの種別に合わせて切り替えることができる。またコントローラ１２０は、シリンダ駆動装置１１６が調整して固定するロッド３０２ａの伸縮位置を、把持するワークの種別に合わせて切り替えることができる。
【００３７】
図２は図１のハンドユニット１０６ａを視点Ａから見た図である。図２によく示すように、ハンドユニット１０６ａには、ハンドユニット１０６ｂと対向する面の縦方向と横方向に、フィンガーユニット１０８ａがそれぞれ４列ずつ配置されている。
【００３８】
図２ではハンドユニット１０６ａを示しているが、ハンドユニット１０６ｂについても同様に、ハンドユニット１０６ａと対向する面の縦方向と横方向に、フィンガーユニット１０８ｂがそれぞれ４列ずつ配置されている。
【００３９】
以下ではフィンガーユニット１０８ａと１０８ｂの構成について説明する。フィンガーユニット１０８ａと１０８ｂは同様の構成を備えているため、以下では符号を省略してフィンガーユニット１０８と呼んで説明する。
図３はフィンガーユニット１０８の構成を模式的に示す縦断面図である。フィンガーユニット１０８は、ロッド３０２と収容部３０４を備えている。
ロッド３０２は、一方の端部が収容部３０４内に収容された棒状の部材であって、他方の端部には先端が卵形に形成された接触部１１０を備えている。
収容部３０４は、ロッド駆動室３０６を備えている。ロッド駆動室３０６は、ロッド３０２を油圧によって駆動する。ロッド駆動室３０６の作動油出入り口３０８、３１０は、図１のシリンダ駆動装置１１６と接続しており、シリンダ駆動装置１１６によって油圧が制御され、ロッド３０２に荷重が付与される。作動油出入り口３０８への加圧によってロッド３０２は収容部３０４から外部へ（図３の右方向へ）押し出される。作動油出入り口３１０への加圧によってロッド３０２は収容部３０４の内部へ（図３の左方向へ）引き戻される。上述のように、フィンガーユニット１０８は油圧によってロッド３０２を伸縮する油圧式シリンダを構成している。
【００４０】
シリンダ駆動装置１１６は、フィンガーユニット１０８ａとフィンガーユニット１０８ｂを異なる方式で駆動する。
フィンガーユニット１０８ａに関して、シリンダ駆動装置１１６は、フィンガーユニット１０８ａの作動油出入り口３０８および３１０を通じた作動油の流量を調整して、ロッド３０２ａの位置を調整する。ロッド３０２ａが所望の位置まで移動すると、シリンダ駆動装置１１６はフィンガーユニット１０８ａの作動油出入り口３０８および３１０を通じた作動油の移動を禁止する。これによって、フィンガーユニット１０８ａはロッド３０２ａが所望の位置に移動したところでその位置を固定することができる。
フィンガーユニット１０８ｂに関して、シリンダ駆動装置１１６は、フィンガーユニット１０８ｂの作動油出入り口３０８および３１０の油圧を調整して、ロッド３０２ｂに所望の荷重が付与されるように駆動する。
【００４１】
図４は本実施例のロボットハンド１０２を用いてワーク６０２を挟み込んで把持する様子を示している。
ワーク６０２を挟み込んで把持する場合、ワーク６０２がハンドユニット１０６ａおよび１０６ｂの間に位置するように、ロボットハンド１０２を移動する。このとき、ロッド３０２ａを所定の長さだけ伸ばした状態で、ワーク６０２がハンドユニット１０６ａのロッド３０２ａの接触部１１０ａの一部と接触するように、ロボットハンド１０２の位置を調整する。また、ワーク６０２とロボットハンド１０２の相対的な姿勢を、支持部材１０４を基準として予め決めておく。その後、ハンドユニット１０６ｂを駆動して、ワーク６０２の大きさに応じて、ハンドユニット１０６ａと１０６ｂの間の距離を調整する。ハンドユニット１０６ａと１０６ｂの間の距離は、ロッド３０２ｂがフィンガーユニット１０８ｂ内に完全に収容された状態で、ワーク６０２の表面に接触部１１０ｂが接触しない限りにおいて、最も短い距離となるように調整される。
【００４２】
ハンドユニット１０６ｂの位置が決まると、フィンガーユニット１０８ａを駆動して、ロッド３０２ａの位置を調整する。ロッド３０２ａのうちでワーク６０２に接触していないものは、ワーク６０２の形状に応じて、ワーク６０２の表面に接触する位置まで伸びる。ワーク６０２の表面に接触したところで、ロッド３０２ａは位置を固定される。
その後フィンガーユニット１０８ｂを駆動して、ロッド３０２ｂをワーク６０２に向けて送り出す。それぞれのロッド３０２ｂは、接触部１１０ｂがワーク６０２に接触するまで伸び、ワーク６０２に接触したところで停止する。ワーク６０２に接触したロッド３０２ｂは、シリンダ駆動装置１１６によって負荷される油圧に応じて、ワーク６０２の表面を押圧する。
【００４３】
フィンガーユニット１０８ａ、１０８ｂは、ハンドユニット１０６ａ、１０６ｂの互いに対向する面の縦横に配置されており、各ロッド３０２ａ、３０２ｂは、ワーク６０２の表面を押圧する。押圧による摩擦と、接触部１１０ａ、１１０ｂとワーク６０２との引っ掛かりによって、ワーク６０２は把持される。
【００４４】
上記のように、本実施例のロボットハンド１０２によれば、ワーク６０２の外形形状に応じてロッド３０２ａ、３０２ｂが伸びて、ワーク６０２を把持する。同一のロボットハンド１０２を用いて、種々の形状のワークを把持することができる。
ワーク６０２を把持した状態でロボットハンド１０２を移動することによって、ワーク６０２を搬送することができる。またワーク６０２を加工する際に、ワーク６０２を把持したロボットハンド１０２の位置と姿勢を固定することで、ワーク６０２の位置と姿勢を固定することができる。
【００４５】
本実施例のロボットハンド１０２によれば、ハンドユニット１０６ａは支持部材１０４に対して固定されており、ワーク６０２を把持した状態で、ロッド３０２ａの一部はハンドユニット１０６ａから所定の長さだけ伸びた状態でワーク６０２と接触している。従って、支持部材１０４に対して予め決められた位置でワーク６０２を把持することができる。またワーク６０２と支持部材１０４との相対的な姿勢は、予め決めておくことができる。本実施例のロボットハンド１０２によれば、予め決められた位置と姿勢でワーク６０２を把持することができる。
【００４６】
本実施例のロボットハンド１０２によれば、対向するハンドユニット１０６ａ、１０６ｂの間の距離をワーク６０２の大きさに合わせて調整することができる。従って、ワークを挟み込むために、ロッド３０２ａ、３０２ｂのストロークを必要以上に長いものとする必要がない。ロッド３０２ａ、３０２ｂの座屈や曲げに対する強度が低くてもロッド３０２ａ、３０２ｂが損傷することがないため、ロッド径を小さく抑えることができる。これによって、フィンガーユニット１０８ａ、１０８ｂは小型化される。フィンガーユニット１０８ａ、１０８ｂを密に配置することができる。
【００４７】
本実施例のロボットハンド１０２によれば、ロッド３０２ａ、３０２ｂからワーク６０２へ作用する負荷を、シリンダ駆動装置１１６によるフィンガーユニット１０８ｂの油圧の制御によって調整することができる。必要以上に大きな負荷をかけることなくワーク６０２を把持することが可能であり、ワーク６０２の損傷を防ぐことができる。
【００４８】
上記したように、本実施例のロボットハンド１０２によれば、種々の形状のワーク６０２を、予め決められた位置と姿勢で挟み込んで把持し、搬送することができる。また本実施例のロボットハンド１０２は、ワーク６０２に対して加工を行う際にワーク６０２の位置および姿勢を固定しておくための治具として使用することもできる。
しかしながら、ワークを固定しておくための治具として使用する場合、加工の内容によっては、上記のように挟み込んで把持すると不便な場合がある。例えばワーク６０２を溶接する場合、ロボットハンド１０２と溶接トーチが干渉する場合がある。またワーク６０２の溶接線上を把持してしまう場合がある。
このような場合、本実施例のロボットハンド１０２は、ワーク６０２を挟み込んで把持するのではなく、ワーク６０２に係止ピン１１２ａ、１１２ｂを係止して、ワーク６０２を把持することもできる。
【００４９】
図５は本実施例のロボットハンド１０２を用いてワーク６０２に係止ピン１１２ａ、１１２ｂを係止することで把持する場合を示す。
ワーク６０２は孔５０２ａ、５０２ｂを備えている。ワーク６０２の孔５０２ａ、５０２ｂは、位置決め等の他の用途を目的として予め設けられている孔を利用してもよいし、ロボットハンド１０２で把持するための孔を設けてもよい。
ワーク６０２の孔５０２ａ、５０２ｂに対して、ロボットハンド１０２の一方の係止ピン１１２ａが一方の孔５０２ａに挿入可能なように、ロボットハンド１０２を移動する。その後、ハンドユニット１０６ｂを駆動して、他方の係止ピン１１２ｂが他方の孔５０２ｂに挿入可能となるように、ハンドユニット１０６ｂを移動する。
係止ピン１１２ａ、１１２ｂと孔５０２ａ、５０２ｂの位置が揃うと、ロボットハンド１０２を移動して、係止ピン１１２ａ、１１２ｂを孔５０２ａ、５０２ｂへ挿入する。
【００５０】
図６は係止ピン１１２ａ、１１２ｂをワーク６０２の孔５０２ａ、５０２ｂに係止する状況を模式的に示している。
【００５１】
図６の（ａ）に示すように、係止ピン１１２ａ、１１２ｂを孔５０２ａ、５０２ｂへ挿入した後、ハンドユニット１０６ｂをハンドユニット１０６ａから離す方向へ移動する。係止ピン１１２ｂは係止ピン１１２ａから離れる方向へ移動する。係止ピン１１２ａの凹部６１０ａの外側と孔５０２ａの外側６０４ａが接触し、係止ピン１１２ｂの凹部６１０ｂの外側と孔５０２ｂの外側６０４ｂが接触する。これによって、係止ピン１１２ａ、１１２ｂがワーク６０２に係止する。
【００５２】
また上記とは異なり、図６の（ｂ）に示すように、ハンドユニット１０６ｂをハンドユニット１０６ａへ近づける方向へ移動してもよい。この場合、係止ピン１１２ｂは係止ピン１１２ａに近づく。これによって、係止ピン１１２ａの凹部６１０ａの内側と孔５０２ａの内側６０６ａが接触し、係止ピン１１２ｂの凹部６１０ｂの内側と孔５０２ｂの内側６０６ｂが接触する。これによって、係止ピン１１２ａ、１１２ｂがワーク６２０に係止する。
【００５３】
係止ピン１１２ａ、１１２ｂがワーク６０２に係止すると、ロボットハンド１０２はワーク６０２を把持することができる。ワーク６０２を把持した状態でロボットハンド１０２を移動することで、ワーク６０２を搬送することができる。またワーク６０２を加工する際に、ワーク６０２を把持したロボットハンド１０２の位置と姿勢を固定しておくことで、ワーク６０２の位置と姿勢を固定しておくことができる。
【００５４】
上記のように、本実施例のロボットハンド１０２によれば、種々の形状のワークを挟み込んで把持することもできるし、係止ピン１１２ａ、１１２ｂをワークに係止して把持することもできる。このロボットハンド１０２は、ワークの搬送に利用することもできるし、加工の際の位置と姿勢の固定に利用することができる。このロボットハンド１０２によれば、工程を経る度に形状が変化していくワークを同一の装置によって把持することができる。ワーク把持治具を共通化することによって、ワークの着脱作業を省略して、作業者の負担を軽減することができる。
【００５５】
以下ではロボットハンド１０２を利用する一例として、図７を参照しながら、本実施例のロボットハンド１０２を利用した溶接方法について説明する。
ロボット７２０ａ、７２０ｂは、工場内での一連の加工工程において、ワークを搬送し、加工時のワークの位置と姿勢を固定する。
【００５６】
ロボット７２０ａはロボットハンド１０２ａと、多関節リンク７０６ａと、架台７２２ａを備えている。ロボットハンド１０２ａは図１のロボットハンド１０２と同様の構成を備えており、支持部材１０４ａを多関節リンク７０６ａの一端に固定されている。
多関節リンク７０６ａは、一方の端部をロボットハンド１０２ａに接続され、他方の端部を架台７２２ａに接続されている。多関節リンク７０６ａは、２軸について回転可能な複数の関節を備えている。それぞれの関節は図示されないアクチュエータによって回転駆動され、これらの関節を回転させることによって、ロボットハンド１０２ａの位置と姿勢を制御することができる。架台７２２ａは工場内の所定位置に固定されている。
【００５７】
ロボット７２０ｂも、ロボット７２０ａと同様に、ロボットハンド１０２ｂと、多関節リンク７０６ｂと、架台７２２ｂを備えている。ロボット７２０ｂの構成は、ロボット７２０ａの構成と同様であるから、詳細な説明は省略する。
【００５８】
溶接機器７０２は、溶接作業エリアに据付けられており、位置が固定された溶接トーチ７０４によってワークを溶接する。
【００５９】
ロボット７２０ａは、ワーク７１０を把持し、溶接機器７０２が設置されている溶接作業領域に搬送する。図７に示す例では、ワーク７１０は凸部を備えており、ロボット７２０ａはワーク７１０の凸部をロボットハンド１０２ａで挟み込んで把持している。ワーク７１０を把持したロボット７２０ａは、関節を駆動して溶接作業領域までワーク７１０を搬送する。
【００６０】
ロボット７２０ｂは、ワーク７０８を把持し、溶接機器７０２が設置されている溶接作業領域に搬送する。図７に示す例では、ワーク７０８は一対の孔を備えており、ロボット７２０ｂはワーク７０８に係止ピンを係止することで把持している。ワーク７０８を把持したロボット７２０ｂは、関節を駆動して溶接作業領域までワーク７０８を搬送する。
【００６１】
ワーク７０８、７１０が溶接作業領域へ搬送されると、溶接機器７０２を用いた溶接作業を実施するため、ロボット７２０ａ、７２０ｂはワーク７０８、７１０の位置決めを行う。
ワーク７０８、７１０が位置決めされると、溶接機器７０２によって仮止め溶接がなされる。仮止め溶接を行っている間、ロボット７２０ａ、７２０ｂは、溶接線が溶接トーチ７０４と向かい合う位置を通過するように、それぞれの関節を協調制御される。
【００６２】
溶接機器７０２による仮止め溶接が完了すると、ロボット７２０ｂはワーク７０８の把持を解除する。ワーク７０８とワーク７１０は仮止め溶接がされているため、図８に示すように、これらのワークはロボット７２０ａによって一体的に扱うことができる。
【００６３】
その後、溶接機器７０２を用いてワーク７０８と７１０の増し付け溶接を行う。ロボット７２０ａは、溶接線が溶接トーチ７０４と向かい合う位置を通過するように関節を駆動して、ワーク７０８と７１０の位置と姿勢を調整する。ワーク７０８と７１０の増し付け溶接が完了すると、ロボット７２０ａは溶接後のワークを溶接作業領域から次の工程へ搬送する。
【００６４】
本実施例の溶接方法によれば、溶接機器７０２へのワーク７０８、７１０の搬送と、溶接作業時のワーク７０８、７１０の把持と、溶接後のワークの搬送を、ロボット７２０ａ、７２０ｂによって行うことができる。従来のように、溶接前のワークの搬送、溶接時のワークの把持、溶接後のワークの搬送に、別個の装置を用意する必要がない。ワークの着脱作業を行う必要がないため、作業に係る工数が低減され、製造コストの低減がはかられる。また溶接工程を実施するための時間を短縮することができる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１はロボットハンド１０２の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図２はハンドユニット１０６ａの外観を示す図である。
【図３】図３はフィンガーユニット１０８の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図４】図４はロボットハンド１０２を用いてワーク６０２を挟み込んで把持した状態を示す図である。
【図５】図５はロボットハンド１０２を用いてワーク６０２に係止ピン１１２ａ、１１２ｂを係止して把持した状態を示す図である。
【図６】図６の（ａ）は、係止ピン１１２ａ、１１２ｂを互いに離れる方向へ動かしてワーク６０２を把持した状態を示す図である。図６の（ｂ）は、係止ピン１１２ａ、１１２ｂを互いに近付ける方向へ動かしてワーク６０２を把持した状態を示す図である。
【図７】図７はロボットハンド１０２を利用した溶接方法における、仮止め溶接の様子を模式的に示す図である。
【図８】図８はロボットハンド１０２を利用した溶接方法における、増し付け溶接の様子を模式的に示す図である。
【図９】図９の（ａ）は従来技術のロボットハンドがワーク９０２を把持する前の状態を模式的に示す図である。図９の（ｂ）は従来のロボットハンドがワーク９０２を把持した状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０２・・・ロボットハンド
１０４・・・支持部材
１０６ａ、１０６ｂ・・・ハンドユニット
１０８ａ、１０８ｂ・・・フィンガーユニット
１１０ａ、１１０ｂ・・・接触部
１１２ａ、１１２ｂ・・・係止ピン
１１４・・・サーボアクチュエータ
１１６・・・シリンダ駆動装置
１１８ａ、１１８ｂ・・・ケーシング
１２０・・・コントローラ
３０２ａ、３０２ｂ・・・ロッド
３０４・・・収容部
３０６・・・シリンダ駆動室
３０８、３１０・・・作動油出入り口
５０２ａ、５０２ｂ・・・孔
６０２・・・ワーク
６０４ａ、６０４ｂ・・・孔の外側
６０６ａ、６０６ｂ・・・孔の内側
６１０ａ、６１０ｂ・・・凹部
７０２・・・溶接機器
７０４・・・溶接トーチ
７０６ａ、７０６ｂ・・・多関節リンク
７０８、７１０・・・ワーク
７２０ａ、７２０ｂ・・・ロボット
７２２ａ、７２２ｂ・・・移動装置
９０２・・・ワーク
９１０ａ、９１０ｂ・・・指
９１２ａ、９１２ｂ・・・多芯ブロック
９１４ａ、９１４ｂ・・・芯
９１６ａ、９１６ｂ・・・付勢手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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