JP2011212813A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】把持部の形状が異なる複数種類のワークを別々に把持する場合に、作動を中断することなくかつ部品を交換することなく、ワークの把持部を把持することができ、かつ把持部の形状が大きくことなっても対応でき、使用していない部分がワーク等に干渉するおそれが少ないロボットハンドを提供する。
【解決手段】把持部５ａの形状が異なる複数種類のワーク５を別々に把持するロボットハンド１０。長手方向に延びる１対の爪１２と、爪の間隔を開位置と閉位置の間で開閉するチャック装置１４とを備える。１対の爪１２の少なくとも一方は、長手方向の異なる位置に、複数種類のワークＡ、Ｂ、Ｃの把持部に、それぞれ対応した形状の複数の凹溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、把持部の形状が異なる複数種類のワークを別々に把持するロボットハンドに関する。

ロボットハンドは、例えば多関節ロボットのアーム先端部に取り付けられ、ワークを把持して搬送するために通常用いられる。
また、１台のロボットハンドで、形状又は材質の異なるワークを把持する場合、従来はロボットハンド又はその爪を交換することで異なるワークに対応していた。しかし、この場合、ワークの形状又は材質が変化する毎に、ロボットの作動を中断し、ロボットハンド又はその爪を交換する必要があり、ロボットの稼働率が低下する問題点があった。

そこで、ロボットハンド又はその爪を交換することなく、単一のロボットハンドで複数のワークを把持する手段として、特許文献１，２が既に提案されている。

特許文献１は、１つのロボットハンドで多種多様な形状や硬さを持つ複数の部品を把持できることを目的とする。
そのため、このロボットハンドは、回転可能でかつ円周方向の所定位置で制止可能に設けられた指を備え、指の周囲にそれぞれ弾性の異なる複数の把持部を設けたものである。

特許文献２は、複数種類の部品に対応可能な、汎用性のあるロボットハンドを目的とする。
そのため、このロボットハンドは、下記構成を具備することを特徴とする。
（１） ｎ角柱形状（但し、ｎは３以上の整数）をなし各側面は異なる弾性を有する爪部、前記爪部を先端に支持し円筒形状をなし側面には所定の弾性力で突出するｎ個の突起部を等間隔で配設し先端には前記爪部を装着した本体からなる把持部、
（２） 前記把持部の本体と略同一径の把持部保持穴を有し、前記把持部保持穴の内周には前記突起部と略同一形状の位置決め溝を等間隔で配設した指部、
（３） 複数の指部を各指部の対向方向に進退自在に支持する指部駆動手段。

特開平２−３０３７８５号公報、「ロボットハンド」 特開平６−３９７７２号公報、「ロボットハンド」

把持部の形状が異なる複数種類のワークを別々に把持する場合に、従来はロボットハンド又はその爪を交換することで異なるワークに対応していた。
しかし、この場合、ロボットの作動を中断し、ロボットハンド又はその爪を交換する必要があり、ロボットの稼働率が低下する問題点があった。またこの場合、信号線、電力線、空圧配管なども分離できなければならず、機構が複雑になり高価となる。また、ロボットハンドの重量が重くなる問題点があった。

また、特許文献１，２のようなロボットハンドで、複数種類のワークを別々に把持する場合、把持部の形状が大きく異なると、その形状に対応した爪（又は指）が構成できない問題点があった。
さらに、ロボットハンドの異なる位置に複数の爪を設け、ロボットハンドの姿勢を変えて、異なる爪で異なるワークを把持するように構成すると、使用していない爪がワーク等に干渉するおそれがあった。

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、把持部の形状が異なる複数種類のワークを別々に把持する場合に、作動を中断することなくかつ部品を交換することなく、ワークの把持部を把持することができ、かつ把持部の形状が大きくことなっても対応でき、使用していない部分がワーク等に干渉するおそれが少ないロボットハンドを提供することにある。

本発明によれば、把持部の形状が異なる複数種類のワークを別々に把持するロボットハンドであって、
長手方向に延びる１対の爪と、
前記爪の間隔を開位置と閉位置の間で開閉するチャック装置と、を備え、
前記１対の爪の少なくとも一方は、長手方向の異なる位置に、前記複数種類のワークの異なる把持部に、それぞれ対応した形状の複数の凹溝を有する、ことを特徴とするロボットハンドが提供される。

本発明の実施形態によれば、ワークの把持時において、前記１対の爪に作用する反力を検出する力覚センサを備える。

また、本発明の実施形態によれば、前記チャック装置は、前記１対の爪を平行に保持して長手方向末端部で片持支持する１対の片持支持部材と、該片持支持部材の相対位置を連続的に変化させるアクチュエータとを備える。

また、本発明の別の実施形態によれば、前記チャック装置は、前記１対の爪を単一の回転軸を中心とした回転駆動により開閉するアクチュエータを備える。

上記本発明の構成によれば、１対の爪の少なくとも一方が、長手方向の異なる位置に、複数形状の凹溝を有するので、ワーク把持部の形状に対応した凹溝を選択することにより、前記複数種類のワークを別々に把持することができる。
従って、爪の長手方向の異なる位置をワークの把持部に位置決めし、チャック装置により爪の間隔を開位置から閉位置に移動することにより、作動を中断することなくかつ部品を交換することなく、把持部の形状が異なる複数種類のワークを別々に把持することができる。

また、１対の爪の少なくとも一方の長手方向の異なる位置に複数形状の凹溝を設けるだけであるので、把持部の形状が大きくことなっても対応できる。

さらに、複数形状の凹溝は同一の爪の長手方向の異なる位置に設けられるので、ロボットハンドの姿勢を変えずに、同一の爪の異なる位置で異なるワークを把持する。そのため、使用していない爪はなく、爪がワーク等に干渉するおそれが少ない。

本発明のロボットハンドを備えたロボットの全体構成図である。 本発明によるロボットハンドの第１実施形態図である。 本発明によるロボットハンドの第２実施形態図である。 本発明によるロボットハンドの第３実施形態図である。

本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明のロボットハンドを備えたロボットの全体構成図である。
この図において、１はロボット、２はロボットアーム、３はロボットの手先部である。
ロボット１は、この例では、テーブル４の上面に固定された垂直多関節ロボットであるが、本発明はこれに限定されず、その他のロボット（スカラロボットや直交ロボット）であってもよい。

本発明のロボットハンド１０は、ロボットの手先部３に搭載され、ロボット１により、所定の作動範囲で３次元的に移動され、かつ自由な姿勢をとることができるようになっている。

この図において、５はワーク、６はワーク支持台、７はワークテーブルである。
ワーク５は、把持部５ａの形状が異なる複数種類のワークから選択される。ロボットハンド１０で把持される把持部５ａの形状は、１対の爪（後述する）で把持できる限りで任意である。後述する例（図２（Ｃ））では、把持部５ａの断面形状が円形Ａ、楕円形Ｂ、及び矩形Ｃである。

ワーク支持台６は、ワークテーブル７の上面に位置し、ワーク５の下端部を保持する縦穴６ａを有する。この縦穴６ａはワーク５の下端部を保持しワーク５の軸線を鉛直に保持するようになっている。
なお、ワーク支持台６はこの例に限定されず、ワーク５の把持部５ａをロボットハンド１０で把持できるようにワークの姿勢を保持できる限りで、その他の構造又は装置であってもよい。

図２は、本発明によるロボットハンドの第１実施形態図である。この図において、（Ａ）は図１のロボットハンド１０の拡大図、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ矢視図、（Ｃ）は図２（Ｂ）のＣ−Ｃ矢視図である。

図２において、本発明のロボットハンド１０は、１対の爪１２、及びチャック装置１４を備える。

１対の爪１２は、長手方向（図２（Ａ）で左右方向）に延び、この例では図２（Ｂ）において左右方向に、それぞれ移動できるように支持されている。

チャック装置１４は、１対の爪１２の間隔を「開位置」と「閉位置」の間で開閉する。
「開位置」は、１対の爪１２の最小間隔がワーク５の把持部５ａの最大寸法より大きい位置であり、把持部５ａに干渉することなく、把持部５ａを１対の爪１２の間に位置決めできるように設定されている。
「閉位置」は、１対の爪１２の最小間隔がワーク５の把持部５ａを把持する位置より小さい位置であり、把持部５ａを１対の爪１２の間に挟んで固定できるように設定されている。

この例において、チャック装置１４は、１対の爪１２を平行に保持して長手方向末端部で片持支持する１対の片持支持部材１４ａと、片持支持部材１４ａの相対位置を連続的に変化させるアクチュエータ１４ｂとを備える。
片持支持部材１４ａは、図示しないリニアガイドにより図２（Ｂ）で左右方向に案内されている。また、アクチュエータ１４ｂは、例えば直動の電動シリンダ、ラック＆ピニオン機構とモータ、ネジ棒とモータ等である。

また、本発明のロボットハンド１０は、ワーク１の把持時において、１対の爪１２に作用する反力を検出する力覚センサ１５を備える。
力覚センサ１５は、例えばロードセル、歪みゲージ、又は圧力センサであるが、本発明は反力又は圧力を検出できる限りで、これらに限定されない。
かかる力覚センサ１５を備えることにより、ワーク１の把持時において、１対の爪１２に作用する反力、すなわちワークの把持部５ａに作用する力を検出し、１対の爪１２をその位置で停止することができる。

図２（Ｃ）において、把持部５ａの断面形状は、円形Ａ、楕円形Ｂ、及び矩形Ｃである。しかし、本発明はこれに限定されず、その他の形状であってもよい。また、１対の爪１２で把持できる限りで、断面形状が変化しても良い。

図２（Ｃ）に示すように、この例において、１対の爪１２は、長手方向（図で上下方向）の異なる位置に、複数種類のワークの把持部５ａの断面形状Ａ，Ｂ，Ｃを把持可能な複数形状の凹溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃを有する。

凹溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃの形状は、この例では把持部５ａの断面形状Ａ，Ｂ，Ｃの片側が嵌合する形状である。しかし、本発明はこれに限定されず、断面形状Ａ，Ｂ，Ｃを把持できる限りで、その他の形状（例えばＶ型）であってもよい。

図３は、本発明によるロボットハンドの第２実施形態図である。
この例において、一方（図で右側）の爪１２のみが、長手方向（図で上下方向）の異なる位置に、把持部５ａの断面形状Ａ，Ｂを把持可能な複数形状の凹溝１２ａ、１２ｂを有し、他方（図で左側）の爪１２には、凹溝１２ａ、１２ｂに対向する位置に平面部を有している。
なお、この例で、断面形状Ｃを把持可能な凹溝１２ｃは、１対の爪１２の両方に設けている。
この例のように、上述した複数形状の凹溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、１対の爪１２の少なくとも一方に設ければよい。

図４は、本発明によるロボットハンドの第３実施形態図である。
この例において、チャック装置１４は、１対の爪１２を単一の回転軸１４ｃを中心に回転駆動するアクチュエータ１４ｄを備える。アクチュエータ１４ｄは、例えば直動の電動シリンダ、ラック＆ピニオン機構とモータ、ネジ棒とモータ等である。
この構成により、アクチュエータ１４ｄにより、１対の爪１２を単一の回転軸１４ｃを中心に揺動させて、ハサミのように、１対の爪１２の間隔を「開位置」と「閉位置」の間で開閉することができる。

上述した本発明の構成によれば、１対の爪１２の少なくとも一方が、長手方向の異なる位置に、複数種類のワーク５の把持部５ａを把持可能な複数形状の凹溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃを有するので、爪１２の長手方向の異なる位置でワーク５の把持部５ａを把持することにより、把持部５ａの形状が異なる複数種類のワーク５を別々に把持することができる。
従って、把持部５ａの形状が異なる複数種類のワーク５を別々に把持する場合に、爪１２の長手方向の異なる位置をワーク５の把持部５ａに位置決めし、チャック装置１４により爪１２の間隔を開位置から閉位置に移動することにより、作動を中断することなくかつ部品を交換することなく、把持部５ａの形状が異なる複数種類のワーク５を別々に把持することができる。

また、１対の爪１２の少なくとも一方の長手方向の異なる位置に複数形状の凹溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃを設けるだけであるので、把持部５ａの形状が大きくことなっても対応できる。

さらに、複数形状の凹溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃは同一の爪１２の長手方向の異なる位置に設けられるので、ロボットハンド１０の姿勢を変えずに、同一の爪１２の異なる位置で異なるワークの把持部５ａを把持するので、使用していない爪はなく、爪がワーク等に干渉するおそれが少ない。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１ ロボット、２ ロボットアーム、
３ ロボットの手先部、４ テーブル、
５ ワーク、５ａ 把持部、
６ ワーク支持台、６ａ 縦穴、７ ワークテーブル、
１０ ロボットハンド、１２ 爪、
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 凹溝
１４ チャック装置、１４ａ 片持支持部材、
１４ｂ アクチュエータ、１４ｃ 回転軸、
１４ｄ アクチュエータ、１５ 力覚センサ

Claims (4)

1. 把持部の形状が異なる複数種類のワークを別々に把持するロボットハンドであって、
   長手方向に延びる１対の爪と、
   前記爪の間隔を開位置と閉位置の間で開閉するチャック装置と、を備え、
   前記１対の爪の少なくとも一方は、長手方向の異なる位置に、前記複数種類のワークの異なる把持部に、それぞれ対応した形状の複数の凹溝を有する、ことを特徴とするロボットハンド。
2. ワークの把持時において、前記１対の爪に作用する反力を検出する力覚センサを備える、ことを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記チャック装置は、前記１対の爪を平行に保持して長手方向末端部で片持支持する１対の片持支持部材と、該片持支持部材の相対位置を連続的に変化させるアクチュエータとを備える、ことを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。
4. 前記チャック装置は、前記１対の爪を単一の回転軸を中心とした回転駆動により開閉するアクチュエータを備える、ことを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。