(57)【要約】  【課題】箱状のワークを把持し、さらに、破損や汚損させずに筒状のワークを把持する。  【解決手段】ロボットハンドは、ロボットアームの先端部に固定されるベースと、前記ベースに固定された棒状の第１の爪と、前記ベースに設けられた駆動部と、前記駆動部に固定され前記第１の爪に略平行に配置された棒状の第２の爪と、を備え、前記第２の爪は、前記第１の爪に対して近付く又は離れる方向に前記駆動部により移動可能であり、前記第１の爪及び前記第２の爪はそれぞれ、前記第１の爪と前記第２の爪を近付く方向に移動させることで第１のワークをその外側から把持する対向する内側面と、前記第１の爪と前記第２の爪を離れる方向に移動させることで第２のワークをその内側から把持する外側面と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームの先端部に固定されるベースと、
前記ベースに固定された棒状の第１の爪と、
前記ベースに設けられた駆動部と、
前記駆動部に固定され前記第１の爪に略平行に配置された棒状の第２の爪と、を備え、
前記第２の爪は、前記第１の爪に対して近付く又は離れる方向に前記駆動部により移動可能であり、
前記第１の爪及び前記第２の爪はそれぞれ、前記第１の爪と前記第２の爪を近付く方向に移動させることで第１のワークをその外側から把持する対向する内側面と、前記第１の爪と前記第２の爪を離れる方向に移動させることで第２のワークをその内側から把持する外側面と、を有する
ロボットハンド。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットハンドであって
前記第１の爪及び前記第２の爪の外側面は、曲面に形成されている
前記第１の爪及び前記第２の爪の内側面は、平面に形成されている
ロボットハンド。
【請求項３】
請求項２に記載のロボットハンドであって、
前記第１の爪及び前記第２の爪の外側面の曲率半径は、前記第２のワークの中空部の内周面の曲率半径と同じ又はそれよりも小さい
ロボットハンド。
【請求項４】
請求項１に記載のロボットハンドであって、
前記第１の爪の先端部は、前記第２の爪の先端部よりも突出している
ロボットハンド。
【請求項５】
請求項１に記載のロボットハンドであって、
前記ベースに設けられ前記第１の爪の先端よりも後方に配置された、前記第２のワークを押圧するための板部材
を備えるロボットハンド。
【請求項６】
請求項１に記載のロボットハンドであって、
前記ロボットアームの先端部に固定され、前記ベースをスライド移動可能に保持する駆動部
を備えるロボットハンド。
【請求項７】
請求項１に記載のロボットハンドであって、
前記第１の爪は、前記ベースに対して着脱交換可能であり、
前記第２の爪は、前記駆動部に対して着脱交換可能である
ロボットハンド。
【請求項８】
請求項１に記載のロボットハンドであって、
前記第１の爪及び前記第２の爪の外側面又は前記第１の爪及び前記第２の爪の内側面の少なくとも一方に設けられた滑り止め
を備えるロボットハンド。
【請求項９】
ロボットアームと前記ロボットアームに装着されたロボットハンドを備えるロボットであって、
前記ロボットハンドは、
前記ロボットアームの先端部に固定されるベースと、
前記ベースに固定された棒状の第１の爪と、
前記ベースに設けられた駆動部と、
前記駆動部に固定され前記第１の爪に略平行に配置された棒状の第２の爪と、を備え、
前記第２の爪は、前記第１の爪に対して近付く又は離れる方向に前記駆動部により移動可能であり、
前記第１の爪及び前記第２の爪はそれぞれ、前記第１の爪と前記第２の爪を近付く方向に移動させることで第１のワークをその外側から把持する対向する内側面と、前記第１の爪と前記第２の爪を離れる方向に移動させることで第２のワークをその内側から把持する外側面と、を有する
ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンド、及びロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ワークの内周面を把持するための、膨張可能なチューブを備えるつかみ装置が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、ワークを吸着パッドで吸着上昇させ、ワークの下にフォークつめを挿入し、吸着パッドを下降させることにより、ワークを保持するハンド装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６１９８０号公報
【特許文献２】特開平０６−３２０４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のつかみ装置は、例えば製品である長尺のシートやフィルムが筒状の芯材に巻かれたワーク（筒状部を有するワーク）を、その芯材の内側でチューブを膨張させることで把持することができる。そして、当該つかみ装置を備えるロボットは、把持したワークを箱などのケースへ挿入したり（インケース作業）ケースから取り出したり（アンケース作業）することができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１のつかみ装置は、筒状部分を有するワークを把持する専用のものであり、箱状のワークを外側から把持することはできない。箱状のワークを外側から把持するためには、ロボットのつかみ装置を別のハンド装置に交換するか、別のロボットを用意する必要があり、作業効率や設備コストにおいて問題がある。
【０００７】
特許文献２に記載のハンド装置は、箱状のワークを外側から把持することができる。また、理論的には、筒状のワークを外側から把持することができるかもしれない。
【０００８】
しかしながら、特許文献２のハンド装置を筒状のワークの把持に用いた場合、吸着パッドとフォークつめで、製品であるシートやフィルムに直接接触することになる。これは、製品の破損や汚損につながる。また、当該ハンド装置の吸着パッドとフォークつめは、曲面であるワークの外側の把持には適していないため、ワークの落下を招く。
【０００９】
本発明の目的は、箱状のワークを把持することができ、さらに、破損や汚損させずに筒状のワークを把持することができるロボットハンドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決する本発明の一態様は、ロボットハンドであって、ロボットアームの先端部に固定されるベースと、前記ベースに固定された棒状の第１の爪と、前記ベースに設けられた駆動部と、前記駆動部に固定され前記第１の爪に略平行に配置された棒状の第２の爪と、を備え、前記第２の爪は、前記第１の爪に対して近付く又は離れる方向に前記駆動部により移動可能であり、前記第１の爪及び前記第２の爪はそれぞれ、前記第１の爪と前記第２の爪を近付く方向に移動させることで第１のワークをその外側から把持する対向する内側面と、前記第１の爪と前記第２の爪を離れる方向に移動させることで第２のワークをその内側から把持する外側面と、を有する。
【００１１】
前記第１の爪及び前記第２の爪の外側面は、曲面に形成され、前記第１の爪及び前記第２の爪の内側面は、平面に形成されてもよい。
【００１２】
前記第１の爪及び前記第２の爪の外側面の曲率半径は、前記第２のワークの中空部の内周面の曲率半径と同じ又はそれよりも小さくてもよい。
【００１３】
前記第１の爪の先端部は、前記第２の爪の先端部よりも突出していてもよい。
【００１４】
前記ロボットハンドは、前記ベースに設けられ前記第１の爪の先端よりも後方に配置された、前記第２のワークを押圧するための板部材を備えてもよい。
【００１５】
前記ロボットハンドは、前記ロボットアームの先端部に固定され、前記ベースをスライド移動可能に保持する駆動部を備えてもよい。
【００１６】
前記第１の爪は、前記ベースに対して着脱交換可能であり、前記第２の爪は、前記駆動部に対して着脱交換可能であってもよい。
【００１７】
前記ロボットハンドは、前記第１の爪及び前記第２の爪の外側面又は前記第１の爪及び前記第２の爪の内側面の少なくとも一方に設けられた滑り止めを備えてもよい。
【００１８】
上位の課題を解決する本発明の他の態様は、ロボットアームと前記ロボットアームに装着されたロボットハンドを備えるロボットであって、前記ロボットハンドは、前記ロボットアームの先端部に固定されるベースと、前記ベースに固定された棒状の第１の爪と、前記ベースに設けられた駆動部と、前記駆動部に固定され前記第１の爪に略平行に配置された棒状の第２の爪と、を備え、前記第２の爪は、前記第１の爪に対して近付く又は離れる方向に前記駆動部により移動可能であり、前記第１の爪及び前記第２の爪はそれぞれ、前記第１の爪と前記第２の爪を近付く方向に移動させることで第１のワークをその外側から把持する対向する内側面と、前記第１の爪と前記第２の爪を離れる方向に移動させることで第２のワークをその内側から把持する外側面と、を有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、箱状のワークを把持することができ、さらに、破損や汚損させずに筒状のワークを把持することができる。
【００２０】
上記した以外の課題、構成、および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第１実施形態に係るロボットハンド及びそれを装着したロボットの構成例を示す図である。
【図２】図２は、閉じた状態のロボットハンドの構成例を示す図であり、（Ａ）は側面を示し、（Ｂ）は正面を示す。
【図３】図３は、開いた状態のロボットハンドの構成例を示す図であり、（Ａ）は側面を示し、（Ｂ）は正面を示す。
【図４】図４は、箱状のワークを把持するロボットハンドの例を示す図であり、（Ａ）は把持する直前の状態を示し、（Ｂ）は把持した状態を示す。
【図５】図５は、筒状のワークを把持するロボットハンドの例を示す図であり、（Ａ）は把持する直前の状態を示し、（Ｂ）は把持した状態を示す。
【図６】図６は、ロボットが箱状のワークを把持する一連の動作例を説明する図である。
【図７】図７は、ロボットが筒状のワークを把持して箱状のワークに箱詰めする一連の動作例を説明する図である。
【図８】図８は、コンベヤに置くワークの姿勢を説明する図であり、（Ａ）はワークを立てて置いた場合を示し、（Ｂ）はワークを寝かせて置いた場合を示す。
【図９】図９は、ロボットハンドの変形例を示す図であり、（Ａ）は筒状のワークを把持する直前の状態を示し、（Ｂ）は当該ワークを把持した状態を示す。
【図１０】図１０は、ロボットハンドの他の変形例を示す図であり、（Ａ）は筒状のワークを把持する直前の状態を示し、（Ｂ）は当該ワークを把持した状態を示す。
【図１１】図１１は、爪部の変形例を示す図であり、（Ａ）は滑り止めを外側に設けた場合、（Ｂ）は滑り止めを内側に設けた場合を示す。
【図１２】図１２は、ロボットアームの直線運動を説明する図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係る開いた状態のロボットハンドの構成例を示す図であり、（Ａ）は側面を示し、（Ｂ）は正面を示す。
【図１４】図１４は、ロボットハンドの直線動作を示す図である。
【図１５】実施形態に係るロボットハンドを備えるロボットを配置した箱詰めシステムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の複数の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るロボットハンド２及びそれを装着したロボット１の構成例を示す図である。以下の説明では、ロボット１の前後方向をＸ軸、左右方向をＹ軸、上下方向をＺ軸とする。また、ＸＹ面は水平であり、ＹＺ面は垂直であるものとする。
【００２４】
ロボット１の構成は、特に限定されない。図１の例では、ロボット１は、アーム型ロボットであり、設置ベース１１、ボディ１２、ロボットアーム１３、及びアーム先端部１４を備える。
【００２５】
設置ベース１１は、床に固定される。ボディ１２は、設置ベース１１の上に設けられ、Ｚ軸回りに回転することができる。ロボットアーム１３は、その基部がボディ１２に固定され、そのアーム先端部１４がボディ１２の上方に配置されている。ロボットアーム１３は、複数のリンクを複数のジョイントで接続して構成されており、各ジョイントを連動させることにより、アーム先端部１４の姿勢を保ったまま位置をＸ軸方向及びＺ軸方向に移動させることができる。ロボットアーム１３は、ボディ１２の回転動作に伴って、アーム先端部１４をＺ軸回りに旋回させることもできる。
【００２６】
アーム先端部１４は、後に詳述するロボットハンド２を着脱自在に保持する。アーム先端部１４に設けられている駆動部１４１は、その軸Ｐ１回りに回転動作することができる。駆動部１４１に保持されているロボットハンド２は、軸Ｐ１回りの回転動作に伴って旋回することができる。通常は、軸Ｐ１が垂直になるように制御されるが、傾くように制御されてもよい。
【００２７】
ボディ１２内には、ロボットアーム１３を動作させる駆動部（図示せず）、ボディ１２を動作させる駆動部（図示せず）などの機構が内蔵されている。駆動部１４１を含む各駆動部は、ロボット１の外に設置された制御装置（図示せず）と接続され、各駆動部の動作（回転方向や回転速度など）は、制御装置により制御される。制御装置は、ボディ１２内に設置されてもよい。
【００２８】
図２は、閉じた状態のロボットハンド２の構成例を示す図であり、（Ａ）は側面を示し、（Ｂ）は正面を示す。図３は、開いた状態のロボットハンド２の構成例を示す図であり、（Ａ）は側面を示し、（Ｂ）は正面を示す。
【００２９】
ロボットハンド２は、ベース２１、第１の爪２２、第２の爪２３、及び駆動部２４を備える。
【００３０】
ベース２１は、アーム先端部１４の駆動部１４１に対して固定されており、軸Ｐ１回りの回転動作に伴って旋回することができる。図２及び図３の例では、ベース２１は、複数の板材を組み合わせたフレーム構造であり、その下部は上部よりも前方に延出している。ベース２１の前面２１１は、側面から見た場合に、上部から下部に掛けて曲面に形成されている。
【００３１】
ベース２１の下部の先端であって第１の爪２２の先端よりも後方には、平面状の板部材２１２が設けられている。この板部材２１２の前面は、第１の爪２２及び第２の爪２３の長手方向に対して略垂直に配置されており、後述するようにワークＷ１に当接して押圧することができる。
【００３２】
第１の爪２２は、前後方向に長い棒状に形成されており、その基部の上面がベース２１の下面２１３に対して固定されている。第１の爪２２の上面２２１（本発明の外側面に相当する）は、前方から見た場合に、上方に凸な曲面に形成されている。第１の爪２２の下面２２２（本発明の内側面に相当する）は、平面に形成されている。第１の爪２２の先端は、側面から見た場合に、徐々に外径が小さく尖るように形成されている。
【００３３】
駆動部２４は、ベース２１の下部の、第１の爪２２の後ろに設けられている。駆動部２４は、その軸Ｐ２方向に沿って上下動作することができる。本実施形態では、軸Ｐ２は、軸Ｐ１と平行である。駆動部２４の動作は、制御装置によって制御される。駆動部２４は、例えばエアシリンダや電動シリンダにより実現できる。
【００３４】
第２の爪２３は、前後方向に長い棒状に形成されており、その基部の上面が駆動部２４の下面に対して固定されている。第２の爪２３の上面２３２（本発明の内側面に相当する）は、平面に形成されており、第１の爪２２の下面２２２と略平行に対向している。第２の爪２３の下面２３１（本発明の外側面に相当する）は、前方から見た場合に、下方に凸な曲面に形成されている。第２の爪２３の先端は、側面から見た場合に、徐々に外径が小さく尖るように形成されている。
【００３５】
駆動部２４が上下方向に動作することにより、第２の爪２３の上面２３２を第１の爪２２の下面２２２に対して近付けたり（閉じる）第１の爪２２の下面２２２から離したり（開く）することができる。これにより、第１の爪２２と第２の爪２３でワークを把持したり解放したりすることができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、第１の爪２２の先端は、第２の爪２３の先端よりも前方に突出して配置されている。すなわち、下方から見た場合に、第１の爪２２の下面２２２の一部は、第２の爪２３と重なっていない。この構造は、後述するように箱状のワークＷ１のフラップＷ１２を押さえるのに役立つ。
【００３７】
また、本実施形態では、第１の爪２２の外径寸法は、第２の爪２３の外径寸法よりも大きい（太い）。これは、後述するように筒状のワークＷ２を持ち上げるときの荷重に対する剛性を考慮したものである。
【００３８】
図４は、箱状のワークＷ１を把持するロボットハンド２の例を示す図であり、（Ａ）は把持する直前の状態を示し、（Ｂ）は把持した状態を示す。ワークＷ１は、例えば、空の段ボール箱のようなケースである。図４では、ワークＷ１は、上下方向に長い直方体であり、上面が開放された状態で横に寝かされている。ワークＷ１の開口の周囲には、複数のフラップＷ１２が接続されている。
【００３９】
図４（Ａ）に示すように、ロボットハンド２が開いた状態では、第１の爪２２と第２の爪２３の間には空隙が形成される。従って、この空隙にワークＷ１の側壁Ｗ１１が位置するように、第２の爪２３をワークＷ１の開口からワークＷ１内に挿入することができる。また、図４（Ｂ）に示すように、駆動部２４により第２の爪２３を第１の爪２２に近付けることで、ワークＷ１の側壁Ｗ１１を第１の爪２２の下面２２２と第２の爪２３の上面２３２とで挟んで把持することができる。
【００４０】
ワークＷ１の側壁Ｗ１１は平らな板であり、かつ、第１の爪２２の下面２２２及び第２の爪２３の上面２３２も平面であるため、より広い接触面積でしっかりワークＷ１を把持することができる。
【００４１】
図５は、筒状のワークＷ２を把持するロボットハンド２の例を示す図であり、（Ａ）は把持する直前の状態を示し、（Ｂ）は把持した状態を示す。ワークＷ２は、例えば長尺のシートやフィルムなどの製品Ｗ２１が円筒状の芯材Ｗ２２に巻かれたものである。図５では、筒状のワークＷ２は、上下方向に長く（径方向よりも軸方向に長い）、横に寝かされている。
【００４２】
図５（Ａ）に示すように、ロボットハンド２が閉じた状態では、第１の爪２２と第２の爪２３の合計の外径寸法は、ワークＷ２の芯材Ｗ２２の内径寸法よりも小さい。従って、第１の爪２２及び第２の爪２３をワークＷ２の芯材Ｗ２２の開口から内側に挿入することができる。また、図５（Ｂ）に示すように、駆動部２４により第２の爪２３を第１の爪２２から離すことで、ワークＷ２の内周壁を第１の爪２２の上面２２１と第２の爪２３の下面２３１とで押圧して把持することができる。
【００４３】
ワークＷ２の芯材Ｗ２２の内周面は曲面であり、かつ、第１の爪２２の上面２２１及び第２の爪２３の下面２３１も曲面であるため、より広い接触面積でしっかりワークＷ２を把持することができる。
【００４４】
なお、上面２２１及び下面２３１の曲率半径は、作業対象であるワークＷ２の内周面の曲率半径と同程度又はそれ以下であることが好ましい。内径寸法の異なる複数種類のワークＷ２を作業対象とする場合、上面２２１及び下面２３１の曲率半径は、最小のワークＷ２の曲率半径と同程度又はそれ以下であることが好ましい。最小のワークＷ２に適合するロボットハンド２を用意しておけば、作業対象が変わっても、第１の爪２２及び第２の爪２３、又はロボットハンド２の交換作業を省略することができる。
【００４５】
図６は、ロボット１が箱状のワークＷ１を把持する一連の動作例を説明する図である。図７は、ロボット１が筒状のワークＷ２を把持して箱状のワークＷ１に箱詰め（インケース）する一連の動作例を説明する図である。ロボットハンド２の動作を（１）から（９）の工程に分けて説明する。ロボット１の図示は省略している。
【００４６】
（１）最初に、ロボットハンド２は、爪を開いた状態で、ワークＷ１から離れて配置されている。また、ワークＷ１は、テーブルやコンベヤなどの作業領域上に横に置かれている。ワークＷ１の開口の周囲には、４枚のフラップＷ１２が接続されている。４枚のフラップＷ１２は、ワークＷ２を挿入する際に妨げとならないように、外側に開くように癖が付けられている。
【００４７】
（２）次に、ロボットハンド２は、第１の爪２２の下面２２２のうち第２の爪２３の先端よりも前側の部分で、上側のフラップＷ１２を下方に押さえつけるように、下面２２２の高さが側壁Ｗ１１の高さに来るまで（もちろん遊びがあってもよい）、下方に移動する。これにより、（３）の動作で、第１の爪２２の先端が上側のフラップＷ１２の内側面に衝突しないようにすることができる。
【００４８】
（３）次に、ロボットハンド２は、第２の爪２３がワークＷ１の開口からワークＷ１内に挿入されるように、所定距離だけ前方に移動する。ここで、第１の爪２２及び第２の爪２３それぞれの外径寸法は、ワークＷ１の内径寸法よりも小さい。
【００４９】
（４）次に、ロボットハンド２は、第２の爪２３を上方に移動し、第１の爪２２の下面２２２及び第２の爪２３の上面２３２により、上側のフラップＷ１２及び側壁Ｗ１１を把持する。
【００５０】
その後、ロボットハンド２は、ワークＷ１を把持したまま、例えば他の作業領域の上方に移動し、ワークＷ１を作業領域上に置き、爪を開くことによりフラップＷ１２及び側壁Ｗ１１に対する把持を解除し、第２の爪２３をワークＷ１から引き抜く。
【００５１】
（５）ワークＷ２は、テーブルやコンベヤなどの作業領域上に横に置かれている。ロボットハンド２は、爪を閉じた状態で、第１の爪２２及び第２の爪２３の先端部が芯材Ｗ２２の開口の正面に位置するように移動する。ここで、閉じた状態の第１の爪２２及び第２の爪２３の合計の外径寸法は、芯材Ｗ２２の筒部の内径寸法よりも小さい。
【００５２】
（６）次に、ロボットハンド２は、第１の爪２２及び第２の爪２３が芯材Ｗ２２の開口から芯材Ｗ２２内に挿入されるように、所定距離だけ前方に移動する。
【００５３】
（７）次に、ロボットハンド２は、第２の爪２３を下方に移動し、第１の爪２２の上面２２１及び第２の爪２３の下面２３１により芯材Ｗ２２の内周壁を外方向へ押圧し、これによりワークＷ２を把持する。ここで、ロボットハンド２は、第１の爪２２及び第２の爪２３の合計の外径寸法が少なくとも芯材Ｗ２２の内径寸法よりも大きく、爪を開くことができる。
【００５４】
その後、ロボットハンド２は、ワークＷ２を把持したまま、ワークＷ１が置かれている作業領域の近くまで移動する。そして、ロボットハンド２は、ワークＷ２の端部がワークＷ１の開口の正面に位置するように移動する。ワークＷ１は、例えば作業領域に対して固定されたストッパー部材などによって、少なくともワークＷ２を挿入する方向への動きが制限されている。
【００５５】
（８）次に、ロボットハンド２は、ワークＷ１の方向に移動することにより、ワークＷ２のワークＷ１への挿入（インケース）を開始する。
【００５６】
本実施形態では、ワークＷ１の内径寸法は、ワークＷ２の外径寸法よりも大きいのが望ましい。このようにすれば、ワークＷ２をワークＷ１の内周面から離間させて、摩擦を生じさせずに挿入することができる。それでも、ワークＷ１の内周面とワークＷ２の外周面の接触によって、ワークＷ２の挿入方向と反対方向に一定以上の反力が発生した場合、ワークＷ２が第１の爪２２及び第２の爪２３に対して滑って、当該反対方向にずれる。この場合は、ベース２１の下部の板部材２１２に芯材Ｗ２２の端面が当たることで、ワークＷ２のずれが制限され、挿入を継続することができる。
【００５７】
（９）ロボットハンド２は、ワークＷ２をワークＷ１の底部まで挿入すると、移動を停止する。停止するタイミングは、例えば、所定値以上の反力を検出したか否かで判定することができる。この反力は、板部材２１２に芯材Ｗ２２の端面が当たることで発生する。なお、ワークＷ１の大きさによっては、ワークＷ２の挿入中に上側のフラップＷ１２がベース２１の前面２１１に当たる場合がある。しかし、前面２１１は下から上に掛けて曲面に形成されているため、フラップＷ１２はこの前面２１１に沿って滑って開き、引っ掛かりが防止される。
【００５８】
その後、ロボットハンド２は、爪を閉じることによりワークＷ２に対する把持を解除し、第１の爪２２及び第２の爪２３をワークＷ２から引き抜く。そして、工程（１）に戻る。
【００５９】
なお、ロボットハンド２は、ワークＷ２を把持してワークＷ１から取り出す（アンケース）作業など、その他の作業も実行できることは言うまでもないので、説明を省略する。
【００６０】
図８は、コンベヤに置くワークＷの姿勢を説明する図であり、（Ａ）はワークＷを立てて置いた場合を示し、（Ｂ）はワークＷを寝かせて置いた場合を示す。図の例では、コンベヤＣ１とコンベヤＣ２が並べて設置されており、コンベヤＣ１とコンベヤＣ２の間には、隙間（図中の上向きの矢印）が存在する。図中の左側が上流であり、右側が下流である。
【００６１】
ワークＷ２が箱詰めされたワークＷ１は、縦長であるため、縦に立てて置いた場合は不安定である。一方、横に寝かせておいた場合は安定する。従って、図８（Ａ）の場合は、ワークＷ１は、コンベヤ間の隙間において転倒する可能性が高い。図８（Ｂ）の場合は、ワークＷ１は、コンベヤ間の隙間において転倒することはない。
【００６２】
本実施形態では、ワークＷ１及びワークＷ２のいずれも横に寝かせて扱っている。これにより、コンベヤやテーブルなどの作業領域上でのワークの転倒による破損や汚損を防止している。
【００６３】
図９は、ロボットハンド２の変形例を示す図であり、（Ａ）は筒状のワークＷ２を把持する直前の状態を示し、（Ｂ）は当該ワークＷ２を把持した状態を示す。
【００６４】
図９に示すワークＷ２の芯材Ｗ２２の内径寸法は、図５と比べて大きい。このようなワークＷ２を扱う場合、図５と比べてより大きい（太い）外径寸法を有する第１の爪２２及び第２の爪２３を備えるロボットハンド２を用いることができる。第１の爪２２及び第２の爪２３は、ロボットハンド２に対して着脱交換可能であってもよい。これにより、芯材Ｗ２２の太さに応じて適切に接触面積を広く保つことができる。また、細い爪を使って駆動部２４のストローク（爪を開いたときの外径寸法）が不足し把持力が不足する場合に、太い爪を使うことで把持力を確保することができる。
【００６５】
図１０は、ロボットハンド２の他の変形例を示す図であり、（Ａ）は筒状のワークＷ２を把持する直前の状態を示し、（Ｂ）は当該ワークＷ２を把持した状態を示す。
【００６６】
図１０に示すワークＷ２の長さは、図５に比べて長い。このようなワークＷ２を扱う場合、図５と比べてより長い第１の爪２２及び第２の爪２３を備えるロボットハンド２を用いることができる。第１の爪２２及び第２の爪２３は、ロボットハンド２に対して着脱交換可能であってもよい。これにより、芯材Ｗ２２の長さに応じて適切に接触面積を広く保つことができ、ワークＷ２の自重による芯材Ｗ２２の変形や損傷を防止することができる。
【００６７】
図１１は、爪部の変形例を示す図であり、（Ａ）は滑り止め２５を外側に設けた場合、（Ｂ）は滑り止め２６を内側に設けた場合を示す。
【００６８】
図１１（Ａ）に示すように、第１の爪２２の上面２２１と第２の爪２３の下面２３１のそれぞれに、それらの曲面形状に沿った曲面状の滑り止め２５を設けてもよい。図１１（Ｂ）に示すように、第１の爪２２の下面２２２と第２の爪２３の上面２３２のそれぞれに、それらの平面形状に沿った平面状の滑り止め２６を設けてもよい。もちろん、各爪に滑り止め２５，２６の両方を設けてもよい。滑り止め２５，２６の素材は、例えば、表面に溝、穴、凹凸などのパターンが形成された樹脂シートや金属板などである。
【００６９】
芯材Ｗ２２の内面の性状によっては摩擦係数が低く滑り易いことがあり、例えばロボット１の旋回動作による遠心力でワークＷ２の位置ずれや落下を招くおそれがある。そこで図１１（Ａ）に示すように滑り止め２５を設けることで、摩擦係数を高く保ち滑りにくくすることが可能となる。また、ワークＷ１の壁面が滑り易い場合には、図１１（Ｂ）に示すように滑り止め２６を設けることで、摩擦係数を高く保ち滑りにくくすることが可能となる。
【００７０】
以上、本発明の第１実施形態について説明した。本実施形態に係るロボットハンド２よれば、箱状のワークを把持することができ、さらに、破損や汚損せずに筒状のワークを把持することができる。また、同一のロボットハンド２で、筒状のワークのインケース作業及びアンケース作業を実行できる。また、同一のロボットハンド２で、異なる把持方法（ワークを外側から把持する又は内側から把持する）を実現することにより、ロボットハンド２を簡易な構造で軽量かつ小型に作製することができる。
【００７１】
［第２実施形態］
第２実施形態に係るロボットハンド３について説明する。以下、第２実施形態の構成要素のうち第１実施形態の構成要素と共通するものについては同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
【００７２】
図１２は、ロボットアームの直線運動を説明する図である。一般的な産業ロボットのロボットアームは、複数のリンクを複数のジョイントで接続して構成されている。各ジョイントの協調した回転運動により各リンクの姿勢が変化し、これによりロボットアームの先端部Ｅを任意の位置に移動させることができる。
【００７３】
図１２の例では、ロボットアームは、ジョイントＪ１〜Ｊ３、ジョイントＪ１とＪ２を接続するリンクＬ１、ジョイントＪ２とＪ３を接続するリンクＬ２、及びジョイントＪ３に接続された先端部Ｅから構成されている。ジョイントＪ１〜Ｊ３の協調した回転運動により、ジョイントＪ３及び先端部Ｅは直線運動することができる（図中の太い矢印）。
【００７４】
ここで、各リンクの運動は、各ジョイントの回転運動を基にしている。そのため、ロボットアームの先端部の直線運動は、微視的に見れば円弧運動の連続により成り立っており、各円弧の矢高ほど進行方向と直交する方向にも運動している。この円弧運動の連続によって見掛け上の直線運動を生成することを「直線補完」と呼ぶことができる。
【００７５】
図１２の例では、ジョイントＪ３及び先端部Ｅの直線運動は、連続する円弧ａにより構成されており、微視的には各円弧ａの矢高ｄほど進行方向と交差する方向にも運動している。
【００７６】
ところで、実際には、矢高ｄの運動は、ワークＷに対して影響を与える可能性がある。例えば、ワークＷ１の内径寸法に対してワークＷ２の外径寸法が僅かに小さいだけの場合を考える。この場合、ワークＷ２をワークＷ１に挿入した際に、矢高ｄの運動によって、ワークＷ２の外周面がワークＷ１の内周面に衝突を繰り返し、ワークＷ２又はワークＷ１が破損あるいは汚損することがある。
【００７７】
第２実施形態に係るロボットハンド３は、上述のような問題の少なくとも一部を解決するための構造を備える。
【００７８】
図１３は、第２実施形態に係る開いた状態のロボットハンド３の構成例を示す図であり、（Ａ）は側面を示し、（Ｂ）は正面を示す。
【００７９】
ロボットハンド３は、第１実施形態に係るロボットハンド２と異なり、さらに駆動部３１を備える。駆動部３１は、駆動部１４１に対して固定されており、軸Ｐ１回りの回転動作によって旋回することができる。ベース２１の上部は、駆動部３１に対してスライド動作可能に保持されており、駆動部３１によって軸Ｐ１と直交する方向に直線動作することができる。駆動部３１は、例えばリニアガイドであり、制御装置によって制御される。
【００８０】
図１４は、ロボットハンド３の直線動作を示す図である。駆動部３１の駆動により、ロボットハンド３は、例えば水平方向に直線動作することができる。例えば、図７の（８）、（９）の工程で、ロボットハンド３を右方向に直線移動させることができる。
【００８１】
以上、本発明の第２実施形態について説明した。本実施形態に係るロボットハンド３によれば、直線補完による進行方向と交差する方向の動作を排除して、爪部を文字通り直線運動させることができる。これにより、インケース作業やアンケース作業時のワークＷの破損や汚損を防止することができる。
【００８２】
［箱詰めシステムの例］
最後に、上述したロボットハンド２又はロボットハンド３を備えるロボット１を配置した箱詰め（インケース）システム５００の構成例について説明する。図１５は、当該箱詰めシステム５００の構成例を示す図である。
【００８３】
ワークＷ１は、製函機５１０において一面が開放された状態に組み立てられ、コンベヤ５２０で搬送される。一方、ワークＷ２は、コンベヤ５３０で搬送される。ロボット１は、制御装置５の制御の下、ロボットハンド２（又はロボットハンド３）を使って、コンベヤ５２０上のワークＷ１を把持し、コンベヤ５４０上に置く。また、ロボット１は、ロボットハンド２（又はロボットハンド３）を使って、コンベヤ５３０上のワークＷ２を把持し、コンベヤ５４０上に置かれたワークＷ１の中に挿入する。ワークＷ２が挿入されたワークＷ１は、コンベヤ５４０で搬送され、封函装置５５０において開放面が封函される。
【００８４】
本実施形態に係るロボットハンド２（又はロボットハンド３）を用いることで、１台のロボット１でインケース作業を行うことができる。これにより、箱詰めシステム５００の作業効率の向上と設備コストの低減を実現することができる。もちろん、１台のロボット１でアンケース作業を行うこともできる。
【００８５】
本発明は、上記の各実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であり、それらの態様を含むものである。ある実施形態の一部の構成要素を、他の実施形態に加えたり、他の実施形態の一部の構成要素と置換したりしてもよい。ある実施形態の構成要素のうち、一部の構成要素を省略することもできる。
【００８６】
ある変形例では、第２の爪２３の先端の位置は、第１の爪２２の先端の位置と一致していてもよいし、第１の爪２２の先端の位置よりも突出していてもよい。これらの構成においても、ロボット１の動作を調整することによりインケース作業及びアンケース作業を実行することができる。
【００８７】
他の変形例では、ロボットハンド２は、第２の爪２３をベース２１に固定し、第１の爪２２を駆動部２４に固定し、第１の爪２２を軸Ｐ１に沿って動作させてもよい。また、さらに他の変形例では、第１の爪２２と第２の爪２３の両方が駆動部２４によって連動して動作するようにしてもよい。
【００８８】
さらに他の変形例では、第１の爪２２と第２の爪２３は、実施形態のように上下方向の位置関係で配置されるに限られず、横方向や斜め方向の位置関係に配置されてもよい。
【００８９】
なお、ロボット１やロボットハンド２等の各装置の各構成要素の配置、寸法、形状等の構成は、本発明の目的を達成できれば、上記に説明あるいは図示した例に限られない。また例えば、「水平」、「垂直」、「直交」、「平面」などの構成要素の関係や形状を表す言葉は、本発明の目的及び効果を達成できるのであれば、言葉どおりの厳密な意味に限られず、その意味と実質的に同一な場合も含むことができる。
【００９０】
本発明は、ロボットハンド、当該ロボットハンドを備えるロボットアーム、当該ロボットアームを備えるロボット、当該ロボットを含むロボットシステム、当該ロボットを制御する制御装置、当該ロボットの制御方法、当該制御装置のコンピュータ読み取り可能なプログラム、などの様々な態様で提供することができる。
【００９１】
また、本発明は、箱状や筒状のワークだけでなく、中空部及びそこに連通する開口を有する様々なワークの把持に適用できる。
【符号の説明】
【００９２】
１…ロボット、２…ロボットハンド、３…ロボットハンド、５…制御装置、１１…設置ベース、１２…ボディ、１３…ロボットアーム、１４…アーム先端部、２１…ベース、２２…第１の爪、２３…第２の爪、２４…駆動部、２５…滑り止め、２６…滑り止め、３１…駆動部、１４１…駆動部、２１１…前面、２１２…板部材、２１３…下面、２２１…上面、２２２…下面、２３１…下面、２３２…上面、５００…箱詰めシステム、５１０…製函機、５２０…コンベヤ、５３０…コンベヤ、５４０…コンベヤ、５５０…封函装置、Ｗ…ワーク、Ｗ１…ワーク、Ｗ２…ワーク、Ｗ１１…側壁、Ｗ１２…フラップ、Ｗ２１…製品、Ｗ２２…芯材
【図１】
2020001148.tif 000003
【図２】
2020001148.tif 000004
【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】
2020001148.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020001148.tif 000011
【図１０】
2020001148.tif 000012
【図１１】
2020001148.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月26日(2019.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームの先端部に固定されるベースと、
前記ベースに固定された棒状の第１の爪と、
前記ベースに設けられた駆動部と、
前記駆動部に固定され前記第１の爪に略平行に配置された棒状の第２の爪と、を備え、
前記第２の爪は、前記第１の爪に対して近付く又は離れる方向に前記駆動部により移動可能であり、
前記第１の爪及び前記第２の爪はそれぞれ、前記第１の爪と前記第２の爪を近付く方向に移動させることで第１のワークをその外側から把持する対向する内側面と、前記第１の爪と前記第２の爪を離れる方向に移動させることで第２のワークをその内側から把持する外側面と、を有し、
前記第１の爪及び前記第２の爪の前記外側面は、曲面に形成されており、
前記第１の爪及び前記第２の爪の前記内側面は、平面に形成されている
ロボットハンド。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットハンドであって、
前記第１の爪及び前記第２の爪の外側面の曲率半径は、前記第２のワークの中空部の内周面の曲率半径と同じ又はそれよりも小さい
ロボットハンド。
【請求項３】
ロボットアームの先端部に固定されるベースと、
前記ベースに固定された棒状の第１の爪と、
前記ベースに設けられた駆動部と、
前記駆動部に固定され前記第１の爪に略平行に配置された棒状の第２の爪と、を備え、
前記第２の爪は、前記第１の爪に対して近付く又は離れる方向に前記駆動部により移動可能であり、
前記第１の爪及び前記第２の爪はそれぞれ、前記第１の爪と前記第２の爪を近付く方向に移動させることで第１のワークをその外側から把持する対向する内側面と、前記第１の爪と前記第２の爪を離れる方向に移動させることで第２のワークをその内側から把持する外側面と、を有し、
前記第１の爪の先端部は、前記第２の爪の先端部よりも先にワークに接するように前記第２の爪の先端部よりも突出している
ロボットハンド。
【請求項４】
ロボットアームの先端部に固定されるベースと、
前記ベースに固定された棒状の第１の爪と、
前記ベースに設けられた駆動部と、
前記駆動部に固定され前記第１の爪に略平行に配置された棒状の第２の爪と、
前記ベースに設けられ前記第１の爪の先端よりも後方に配置された、第２のワークを押圧するための板部材と、を備え、
前記第２の爪は、前記第１の爪に対して近付く又は離れる方向に前記駆動部により移動可能であり、
前記第１の爪及び前記第２の爪はそれぞれ、前記第１の爪と前記第２の爪を近付く方向に移動させることで第１のワークをその外側から把持する対向する内側面と、前記第１の爪と前記第２の爪を離れる方向に移動させることで前記第２のワークをその内側から把持する外側面と、を有する
ロボットハンド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボットハンドであって、
前記ロボットアームの先端部に固定され、前記ベースをスライド移動可能に保持する駆動部
を備えるロボットハンド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボットハンドであって、
前記第１の爪は、前記ベースに対して着脱交換可能であり、
前記第２の爪は、前記駆動部に対して着脱交換可能である
ロボットハンド。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のロボットハンドであって、
前記第１の爪及び前記第２の爪の外側面又は前記第１の爪及び前記第２の爪の内側面の少なくとも一方に設けられた滑り止め
を備えるロボットハンド。
【請求項８】
ロボットアームと前記ロボットアームに装着されたロボットハンドを備えるロボットであって、
前記ロボットハンドは、
前記ロボットアームの先端部に固定されるベースと、
前記ベースに固定された棒状の第１の爪と、
前記ベースに設けられた駆動部と、
前記駆動部に固定され前記第１の爪に略平行に配置された棒状の第２の爪と、を備え、
前記第２の爪は、前記第１の爪に対して近付く又は離れる方向に前記駆動部により移動可能であり、
前記第１の爪及び前記第２の爪はそれぞれ、前記第１の爪と前記第２の爪を近付く方向に移動させることで第１のワークをその外側から把持する対向する内側面と、前記第１の爪と前記第２の爪を離れる方向に移動させることで第２のワークをその内側から把持する外側面と、を有し、
前記第１の爪及び前記第２の爪の前記外側面は、曲面に形成されており、
前記第１の爪及び前記第２の爪の前記内側面は、平面に形成されている
ロボット。
【請求項９】
ロボットアームと前記ロボットアームに装着されたロボットハンドを備えるロボットであって、
前記ロボットハンドは、
前記ロボットアームの先端部に固定されるベースと、
前記ベースに固定された棒状の第１の爪と、
前記ベースに設けられた駆動部と、
前記駆動部に固定され前記第１の爪に略平行に配置された棒状の第２の爪と、を備え、
前記第２の爪は、前記第１の爪に対して近付く又は離れる方向に前記駆動部により移動可能であり、
前記第１の爪及び前記第２の爪はそれぞれ、前記第１の爪と前記第２の爪を近付く方向に移動させることで第１のワークをその外側から把持する対向する内側面と、前記第１の爪と前記第２の爪を離れる方向に移動させることで第２のワークをその内側から把持する外側面と、を有し、
前記第１の爪の先端部は、前記第２の爪の先端部よりも突出している
ロボット。
【請求項１０】
ロボットアームと前記ロボットアームに装着されたロボットハンドを備えるロボットであって、
前記ロボットハンドは、
前記ロボットアームの先端部に固定されるベースと、
前記ベースに固定された棒状の第１の爪と、
前記ベースに設けられた駆動部と、
前記駆動部に固定され前記第１の爪に略平行に配置された棒状の第２の爪と、
前記ベースに設けられ前記第１の爪の先端よりも後方に配置された、第２のワークを押圧するための板部材と、を備え、
前記第２の爪は、前記第１の爪に対して近付く又は離れる方向に前記駆動部により移動可能であり、
前記第１の爪及び前記第２の爪はそれぞれ、前記第１の爪と前記第２の爪を近付く方向に移動させることで第１のワークをその外側から把持する対向する内側面と、前記第１の爪と前記第２の爪を離れる方向に移動させることで前記第２のワークをその内側から把持する外側面と、を有する
ロボット。