(57)【要約】【課題】エンコーダーを備えていても小さくできるロボットハンドを提供する。【解決手段】第１モーター５ａ及び第２モーター５ｂと、回転軸の回転角度を検出するエンコーダーと、第１モーター５ａ及び第２モーター５ｂを制御する制御回路が設置された回路基板６と、を備え、エンコーダーは、目盛が設置され回転軸に設置された第１回転板２４及び第２回転板２６と、目盛の動きを検出する第１検出部２８及び第２検出部２９と、を備え、回路基板６には第１検出部２８及び第２検出部２９が設置され、第１検出部２８及び第２検出部２９はそれぞれ第１回転板２４及び第２回転板２６の回転角度を検出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のモーターと、
前記モーターの回転軸の回転角度を検出するエンコーダーと前記モーターを制御する制御回路とが同一の面に設置された回路基板を備え、
前記エンコーダーは、前記回転軸に設置された回転板と、光を前記回転板に照射して反射する光を検出することにより前記回転板の回転角度を検出する検出部と、を有することを特徴と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、
複数の前記回転板は１つの仮想平面上に配置されていることを特徴とするロボットハンド。
【請求項３】
請求項２に記載のロボットハンドであって、
複数の前記回転軸は平行に配置されていることを特徴とするロボットハンド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のロボットハンドであって、
前記モーターの位置と前記回路基板の位置とを案内する基体部を備えることを特徴と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、
前記回路基板は前記回転軸と対向する場所に孔を有することを特徴とするロボットハンド。
【請求項６】
請求項５に記載のロボットハンドであって、
前記基体部は前記回転軸の軸方向から平面視して四角形の形状であり、
前記四角形の重心から４辺の中点を通る２本の線で、前記四角形を４つの区画に分割したときの３つの区画に前記モーターをそれぞれ配置し、前記モーターが配置されない１つの区画に小型回路基板を配置することを特徴とするロボットハンド。
【請求項７】
可動部と、
前記可動部に設置されたロボットハンドと、を備え、
前記ロボットハンドは、
複数のモーターと、
前記モーターの回転軸の回転角度を検出するエンコーダーと前記モーターを制御する制御回路とが同一の面に設置された回路基板を備え、
前記エンコーダーは、
目盛が設置され前記回転軸に設置された回転板と、
前記目盛の動きを検出する検出部と、を備え、
前記回路基板には複数の前記検出部が設置され、各前記検出部はそれぞれ異なる前記回転板の回転を検出することを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンドおよびロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のロボット技術の進歩により、工業製品の製造現場では多くの産業用ロボットが使用されるようになっている。これらのロボットが被把持物を把持するためのロボットハンドは様々な環境で被把持物を把持する必要がある。そして、小型のロボットハンドは作業用の装置と干渉し難くすることができる。
【０００３】
複数の指を開閉して被把持物を把持するロボットハンドが特許文献１に開示されている。それによると、ロボットハンドは複数の指部を備えている。そして、各指部にはモーターが設置されている。そして、各モーターには回転軸の回転角度を検出するエンコーダーが設置されている。そして、ロボットハンドを制御する制御部には各エンコーダーから配線を介して信号が伝送されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３０５８０号公報
【特許文献２】特開昭６０−２５１１０６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のロボットは複数のモーターを備え、各モーターに設置されたエンコーダーと制御部との間には配線が設置されていた。また、特許文献２にはモーターと制御部およびエンコーダーと制御部との間の配線でケーブルを用いることが開示されていた。配線を設置するためには一般に配線のためのケーブル用の空間が必要となる。従って、ケーブル用の空間を設けるためにはロボットハンドを必然的に大きくしなくてはいけない。そこで、エンコーダーを備えていても小さくできるロボットハンドが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例にかかるロボットハンドであって、複数のモーターと、前記モーターの回転軸の回転角度を検出するエンコーダーと前記モーターを制御する制御回路とが同一の面に設置された回路基板を備え、前記エンコーダーは、前記回転軸に設置された回転板と、光を前記回転板に照射して反射する光を検出することにより前記回転板の回転角度を検出する検出部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、ロボットハンドはモーターを複数備え、各モーターは回転軸を回転させる。そして、エンコーダーが回転軸の回転角度を検出する。回転軸には回転板が設置され、回路基板に搭載された検出部が回転板に光を照射する。そして、回転板を反射した光を検出部が検出することにより回転角度を検出する。回路基板には複数の検出部が設置されている。そして、回路基板にはモーターを制御する制御回路が設置されている。制御回路は検出部の出力を入力してモーターの回転軸の回転角度の情報を得る。そして、制御回路はモーターを目標とする回転角度に制御する。回路基板には制御回路と検出部とが設置されている。従って、検出部から制御回路へは基板に設置された配線を介して伝達される。その結果、検出部から制御回路へ信号を送信するためのケーブルを設置する空間が不要となる為、ロボットハンドを小さくすることができる。
【０００９】
［適用例２］
上記適用例にかかるロボットハンドにおいて、複数の前記回転板は１つの仮想平面上に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、回転板は１つの仮想平面上に配置されている。各検出部は回転板から同じ距離離れた場所に配置される。従って、複数の検出部を平坦な回路基板に配置することができる。
【００１１】
［適用例３］
上記適用例にかかるロボットハンドにおいて、複数の前記回転軸は平行に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、各モーターの回転軸は平行に配置されている。回転板は回転軸と直交するので、各回転板は平行に配置することができる。従って、回転軸の軸方向に回転板の位置を調整することにより、回転板を同じ仮想平面に沿って配置することができる。
【００１３】
［適用例４］
上記適用例にかかるロボットハンドにおいて、前記モーターの位置と前記回路基板の位置とを案内する基体部を備えることを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、モーターの位置と回路基板の位置とは基体部に案内される。これにより、モーターに対して回路基板を所定の位置に配置することができる。そして回路基板の所定の場所には検出部が設定されている。従って、モーターに設置された回転板を検出部が確実に検出することができる。
【００１５】
［適用例５］
上記適用例にかかるロボットハンドにおいて、前記回路基板は前記回転軸と対向する場所に孔を有することを特徴とする。
【００１６】
本適用例によれば、回路基板は回転軸と対向する場所に孔を有している。従って、回転軸が製造上の理由により回路基板側に長くなるときにも回転軸と回路基板とが干渉することを防止することができる。
【００１７】
［適用例６］
上記適用例にかかるロボットハンドにおいて、前記基体部は前記回転軸の軸方向から平面視して四角形の形状であり、前記四角形の重心から４辺の中点を通る２本の線で、前記四角形を４つの区画に分割したときの３つの区画に前記モーターをそれぞれ配置し、前記モーターが配置されない１つの区画に小型回路基板を配置することを特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、３つのモーターと小型回路基板とが並んで配置されている。そして、四角形を四つに分割したときの３つの区画にモーターが配置され、１つの区画に小型回路基板が配置されている。従って、四角形上の総ての空間にモーター及び小型回路基板が配置されている。従って、ロボットハンドの内部には無駄な空間が少ない為、小型のロボットハンドにすることができる。
【００１９】
［適用例７］
本適用例にかかるロボットであって、可動部と、前記可動部に設置されたロボットハンドと、を備え、前記ロボットハンドは、複数のモーターと、前記モーターの回転軸の回転角度を検出するエンコーダーと前記モーターを制御する制御回路とが同一の面に設置された回路基板を備え、前記エンコーダーは、目盛が設置され前記回転軸に設置された回転板と、前記目盛の動きを検出する検出部と、を備え、前記回路基板には複数の前記検出部が設置され、各前記検出部はそれぞれ異なる前記回転板の回転を検出することを特徴とする。
【００２０】
本適用例によれば、ロボットは可動部を備え、可動部にはロボットハンドが設置されている。従って、ロボットは可動部を移動することによりロボットハンドを移動させる。ロボットハンドはモーターを備え、モーターは回転軸を回転する。そして、エンコーダーが回転軸の回転角度を検出する。回転軸には回転板が設置され、回転板には目盛が設置されている。そして、回路基板に搭載された検出部が目盛を検出する。回路基板には複数の検出部が設置されている。そして、各検出部はそれぞれ異なる回転板の目盛を検出する。回路基板にはモーターを制御する制御回路が設置されている。制御回路は検出部の出力を入力してモーターの回転軸の回転角度の情報を得る。そして、制御回路はモーターを目標とする回転角度に制御する。回路基板には制御回路と検出部とが設置されている。従って、検出部から制御回路へは基板に設置された配線を介して伝達される。その結果、検出部から制御回路へ信号を送信するためのケーブルを設置する空間が不要となる為、ロボットハンドを小さくすることができる。
【００２１】
［適用例８］
上記適用例にかかるロボットハンドにおいて、前記検出部は光を前記回転板に照射して反射する光を検出することを特徴とする。
【００２２】
本適用例によれば、検出部は光を回転板に照射して反射する光を検出する。検出部が透過光を検出する方式のときには、検出部は回転板の片面に発光する部位を配置し別の片面に受光する部位を配置する必要がある。この方式に比べて反射光を検出する方式では発光する部位と受光する部位とを回転板の同じ面側に配置することができる。従って、透過光を検出する方式の検出部に比べて本適用例では容易に回転板に検出部を配置して組み立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態にかかわるロボットハンドの構造を示す概略斜視図。
【図２】ロボットハンドの構造を示す概略斜視図。
【図３】（ａ）は、ロボットハンドの構造を示す模式側断面図、（ｂ）は、ロボットハンドの構造を示す要部模式拡大断面図。
【図４】（ａ）は、ロボットハンドの構造を示す模式側断面図、（ｂ）は、検出部を説明するための模式図。
【図５】（ａ）はモーターの構成を示す模式底面図、（ｂ）はモーターの構成を示す模式底面図。
【図６】ロボットハンドの電気制御ブロック図。
【図７】第２の実施形態にかかわり、（ａ）は、スカラー型ロボットの構造を示す模式正面図、（ｂ）は、双腕ロボットの構造を示す模式正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本実施形態では、ロボットハンドと、このロボットハンドを備えたロボットとの特徴的な例について、図１〜図７に従って説明する。以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかわるロボットハンドについて図１〜図６に従って説明する。図１は、ロボットハンドの構造を示す概略斜視図である。図１に示すように、ロボットハンド１は四角形の基板２を備えている。基板２はロボットハンド１を図示しないロボットに装着する場所となっている。基板２の４辺のうち図中手前側の辺が延びる方向をＸ方向とする。基板２の四つ角は直角となっており、基板２の４辺のうちＸ方向と直交する方向をＹ方向とする。図中上下方向をＺ方向とする。
【００２５】
基板２の外周に近い場所で各辺の中程の場所には支持柱３が立設されている。支持柱３の図中上側には伝達部４が接続されている。伝達部４の内部には歯車を複数配置した輪列が設置されている。伝達部４の基板２側には３個のモーター５が設置されている。各モーター５の回転軸には歯車が設置され、この歯車は伝達部４の歯車と噛合する。これにより、モーター５の回転軸のトルクは伝達部４の輪列に伝達される。
【００２６】
ロボットハンド１の−Ｙ方向側且つ−Ｘ方向側のモーター５をモーターとしての第１モーター５ａとする。ロボットハンド１の−Ｙ方向側且つ＋Ｘ方向側のモーター５をモーターとしての第２モーター５ｂとする。ロボットハンド１の＋Ｙ方向側且つ＋Ｘ方向側のモーター５をモーターとしての第３モーター５ｃとする。
【００２７】
モーター５の基板２側には回路基板６が設置されている。回路基板６にはモーター５を駆動する駆動回路やモーター５の回転角度を検出する検出部が設置されている。さらに、モーター５の回転角度を制御する制御回路が設置されている。
【００２８】
伝達部４の図中上側には指部７、ステージ移動部８及びステージ９が設置されている。伝達部４の中央にステージ移動部８が配置され、ステージ移動部８の図中上側にステージ９が配置されている。そして、ステージ移動部８はステージ９を図中上下方向に往復移動させる。
【００２９】
ステージ移動部８の周囲には角筒状に指部７が配置されている。指部７は四隅に直方体をした指先支持部１０を備えている。指先支持部１０の図中上側には角柱状の指先部１１が設置されている。指先部１１は指先支持部１０から指部７の中央に向かって斜めに延在している。そして、４つの指先部１１は指先支持部１０の中央で接触する配置となっている。
【００３０】
Ｚ方向側から見て４つの指先支持部１０が配置された場所を四角形の四隅の位置とするとき、四角形の辺に相当する場所には第１指移動案内部１２及び第２指移動案内部１３が配置されている。第１指移動案内部１２はステージ移動部８の＋Ｘ方向及び−Ｘ方向に位置し、第２指移動案内部１３はステージ移動部８の＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に位置する。第１指移動案内部１２及び第２指移動案内部１３はそれぞれ指先支持部１０の間に位置している。
【００３１】
第１指移動案内部１２及び第２指移動案内部１３には複数の貫通孔が設置され、貫通孔には第１指ガイド棒１４及び第２指ガイド棒１５が挿入されている。そして、第１指ガイド棒１４は第１指移動案内部１２及び第２指移動案内部１３を挟む一対の指先支持部１０を通過する仮想線に沿って延在している。指先支持部１０にはＸ方向に延在する２つの貫通孔とＹ方向に延在する２つの貫通孔が設置されている。そして、各孔に第１指ガイド棒１４が挿入されている。指先支持部１０に挿入されＸ方向に延びる第１指ガイド棒１４のうち１つは指先支持部１０に固定され、１つは貫通孔を摺動する。同様に、指先支持部１０に挿入されＹ方向に延びる第１指ガイド棒１４のうち１つは指先支持部１０に固定され、１つは貫通孔を摺動する。
【００３２】
第１指移動案内部１２及び第２指移動案内部１３はそれぞれステージ移動部８を挟む位置に配置されている。第１指移動案内部１２にはＸ方向に延びる貫通孔が２つ設置され、各貫通孔には第２指ガイド棒１５が挿入されている。２つの第２指ガイド棒１５のうち１つは第１指移動案内部１２に固定され、１つは貫通孔を摺動する。第２指移動案内部１３にはＹ方向に延びる貫通孔が４つ設置され、各貫通孔には第２指ガイド棒１５が挿入されている。４つの第２指ガイド棒１５のうち２つは第２指移動案内部１３に固定され、２つは貫通孔を摺動する。
【００３３】
ステージ移動部８を挟む第１指移動案内部１２を通過する２つの第２指ガイド棒１５はＸ方向の仮想線に沿って延在する。４つの第２指ガイド棒１５はステージ移動部８を挟む第２指移動案内部１３を通過するＹ方向の仮想線に沿って延在する。第１指ガイド棒１４及び第２指ガイド棒１５は指先支持部１０、第１指移動案内部１２及び第２指移動案内部１３が移動する移動方向を規制する。
【００３４】
図２は、ロボットハンドの構造を示す概略斜視図であり、各指先部１１が離れた状態を示す図である。図２に示すように、第２指ガイド棒１５の側面には溝が等間隔に形成されたラックギア１５ａが設置されている。ステージ移動部８の近くには第２指ガイド棒１５のラックギア１５ａと噛合するピニオンが設置されている。
【００３５】
そして、１つのモーター５の回転軸のトルクが伝達部４を介してピニオンに伝達される。ピニオンが回転することにより第２指ガイド棒１５が移動する。第２指ガイド棒１５の移動によりロボットハンド１は第１指移動案内部１２とステージ移動部８との間隔を変えることができる。２つの第１指移動案内部１２は同時にステージ移動部８に接近し、同時にステージ移動部８から離れるようになっている。このとき、４つの指先部１１は同時にＸ方向にて接近し、同時に離れるようになっている。
【００３６】
同様に、別のモーター５の回転軸のトルクが伝達部４を介してピニオンに伝達される。このモーター５は第１指移動案内部１２を移動させるモーター５とは異なるモーター５である。ピニオンが回転することにより第２指ガイド棒１５が移動する。第２指ガイド棒１５の移動によりロボットハンド１は第２指移動案内部１３とステージ移動部８との間隔を変えることができる。２つの第２指移動案内部１３は同時にステージ移動部８に接近し、同時にステージ移動部８から離れるようになっている。このとき、４つの指先部１１は同時にＹ方向にて接近し、同時に離れるようになっている。従って、モーター５のトルクが伝達部４に伝達され、伝達部４より伝達されたトルクにより指先部１１が開閉するようになっている。
【００３７】
ステージ９からは−Ｚ方向に延びる駆動軸１６、案内部としての第１案内棒１７及び案内部としての第２案内棒１８が設置され、駆動軸１６、第１案内棒１７及び第２案内棒１８はステージ移動部８に挿入されている。ステージ移動部８は駆動軸１６をＺ方向に移動させる。駆動軸１６は第１案内棒１７及び第２案内棒１８の間に配置されている。
【００３８】
図３（ａ）は、ロボットハンドの構造を示す模式側断面図である。図３（ｂ）は、ロボットハンドの構造を示す要部模式拡大断面図であり、モーター５の近辺を拡大した図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、支持柱３上には基体部としての輪列下受板２１が設置され、輪列下受板２１上には輪列上受部２２が設置されている。輪列下受板２１と輪列上受部２２との間には複数の歯車が設置されている。複数の歯車により輪列が構成されている。モーター５は輪列下受板２１に固定されている。
【００３９】
モーター５は略四角柱の形状をしており四隅の近くにはＺ方向に延在する貫通孔５ｄが４つ形成されている。そして、４つの貫通孔５ｄのうち対角に位置する２つの貫通孔５ｄを用いてモーター５が輪列下受板２１にねじ固定されている。そして、残りの２つの貫通孔５ｄと対向する場所の輪列下受板２１には基体部としての基板支持柱２１ａが設置されている。基板支持柱２１ａは貫通孔５ｄを貫通する。そして、基板支持柱２１ａに回路基板６がねじ固定されている。
【００４０】
輪列下受板２１及び基板支持柱２１ａ等により基体部が構成されている。第１モーター５ａは輪列下受板２１に案内されてＸ方向及びＹ方向の位置が制限される。同様に、回路基板６は基板支持柱２１ａに案内されてＸ方向及びＹ方向の位置が制限される。従って、モーター５及び回路基板６は輪列下受板２１によって精度良く位置合わせされるので、モーター５と回路基板６とはＸ方向及びＹ方向の位置が精度よく合わせて組み立てられる構造となっている。
【００４１】
尚、輪列下受板２１がモーター５を案内する方法は、例えば、貫通孔５ｄに合わせた突起を輪列下受板２１に設けることにより実現できる。他にも、モーター５の外形形状に合わせた突起を輪列下受板２１に設けても良い。また、基板支持柱２１ａが回路基板６を案内するには、例えば、回路基板６に孔を形成し、孔に合わせた突起を基板支持柱２１ａに設けることにより実現することができる。
【００４２】
第１モーター５ａの回転軸２３には第１回転板２４が設置され、第２モーター５ｂの回転軸２５には第２回転板２６が設置されている。回転軸２３と回転軸２５とは平行に配置されている。回転軸２３と第１回転板２４とは直交しており、回転軸２５と第２回転板２６とは直交している。従って、第１回転板２４と第２回転板２６とは平行となる。さらに、第１回転板２４と第２回転板２６とは同じ仮想平面２７に沿って配置されている。そして、仮想平面２７と回路基板６とは平行に配置されている。
【００４３】
第１回転板２４及び第２回転板２６には等角度に目盛が配置されている。そして、回路基板６には第１回転板２４の目盛を検出する第１検出部２８が設置されている。さらに、回路基板６には第２回転板２６の目盛の移動を検出する第２検出部２９が設置されている。第１検出部２８と第１回転板２４との距離は第２検出部２９と第２回転板２６との距離と同じ距離となっている。第１回転板２４と第１検出部２８とで第１モーター５ａのエンコーダーが構成されている。そして、第２回転板２６と第２検出部２９とで第２モーター５ｂのエンコーダーが構成されている。
【００４４】
尚、回転軸２３に第１回転板２４を設置する方法は特に限定されない。例えば、リング状のハブに第１回転板２４を接着し、ハブを回転軸２３に圧入しても良い。回転軸２５に第２回転板２６を設置する方法も同様の方法にて設置することができる。
【００４５】
図４（ａ）は、ロボットハンドの構造を示す模式側断面図であり、−Ｘ方向から見た図である。図４（ａ）に示すように、輪列下受板２１と回路基板６との間には小型回路基板としての第１補助基板３０、小型回路基板としての第２補助基板３１及び小型回路基板としての第３補助基板３２が設置されている。第１補助基板３０〜第３補助基板３２は支持柱３３に支持され、支持柱３３は回路基板６に固定されている。そして、第１補助基板３０〜第３補助基板３２は配線３４により回路基板６に接続されている。
【００４６】
図４（ｂ）は、検出部を説明するための模式図である。図４（ｂ）に示すように、第１回転板２４は回路基板６側に等間隔に突起２４ａが配置され、突起２４ａの配列が目盛を形成している。そして、第１回転板２４は第１検出部２８を向く面が光を反射し易い光沢面または鏡面となっている。第１検出部２８は発光素子３５及び投光レンズ３６を備えている。発光素子３５は光を照射することができれば良く、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）や電球等を用いることができる。投光レンズ３６は照射する光を第１回転板２４に集光させる。
【００４７】
第１検出部２８は受光素子３７及び集光レンズ３８を備えている。集光レンズ３８は第１回転板２４にて反射した光を集光させて受光素子３７を照射する。受光素子３７は照射された光の輝度に応じた電気信号を出力する。発光素子３５から照射された光が突起２４ａを照射するときには光が乱反射するので、受光素子３７に向かう光量は小さくなる。一方、発光素子３５から照射された光が突起２４ａと突起２４ａとの間を照射するときでは反射光が受光素子３７に向かって進行するので、受光素子３７に向かう光量は大きくなる。従って、第１回転板２４が回転するとき受光素子３７は正弦波のような波形を出力する。そして、波形の凹凸の数を数えることにより第１回転板２４の回転角度を検出することができる。
【００４８】
第１検出部２８は反射光を用いて第１回転板２４の角度を検出する。そして、回路基板６に設置された第１検出部２８には発光素子３５と受光素子３７とが設置されている。第１回転板２４の片面側に回路基板６を配置することにより第１検出部２８の設置ができる。透過光を検出する検出素子を用いるときには第１回転板２４を挟むように発光素子３５と受光素子３７とを配置する必要がある。この透過光を検出する検出素子を用いるときに比べて第１検出部２８は容易に第１検出部２８を配置することができる。
【００４９】
図５（ａ）はモーターの構成を示す模式底面図であり、ロボットハンド１から基板２及び回路基板６を除去した図である。図５（ａ）に示すように、輪列下受板２１は回転軸２３の軸方向から見たときの形状が四角形となっている。四角形の重心をとおり辺と平行な線で４つの区画に分割したときの３つの区画には第１モーター５ａ、第２モーター５ｂ及び第３モーター５ｃがそれぞれ配置されている。そして、残りの１つの区画には第１補助基板３０、第２補助基板３１及び第３補助基板３２が配置されている。従って、輪列下受板２１と回路基板６との間には総ての空間を占めるようにモーター５及び第１補助基板３０〜第３補助基板３２が配置されている。従って、ロボットハンド１の内部には無駄な空間が少ない為、小型のロボットハンド１にすることができる。
【００５０】
第３モーター５ｃの回転軸３９には第３回転板４０が設置されている。そして、回路基板６には第３回転板４０と対向する場所に第３検出部４１が設置されている。第３回転板４０と第３検出部４１とで第３モーター５ｃのエンコーダーが構成されている。第２回転板２６及び第３回転板４０は第１回転板２４と同様な構造であり同様の機能を備えている。第２検出部２９及び第３検出部４１は第１検出部２８と同様な構造であり同様の機能を備えている。第３モーター５ｃの回転軸３９が第１モーター５ａの回転軸２３及び第２モーター５ｂの回転軸２５が延在するＺ軸方向と平行になるように第３モーター５ｃが輪列下受板２１に設置されている。そして、第３回転板４０は回転軸３９と直交しており、第３回転板４０も仮想平面２７に沿って配置されている。そして、第３検出部４１と第３回転板４０との距離は第１検出部２８と第１回転板２４との距離と同じ距離となっている。
【００５１】
図５（ｂ）はモーターの構成を示す模式底面図であり、ロボットハンド１から基板２を除去した図である。図５（ａ）に示すように、第１モーター５ａの回転軸２３と対向する場所では回路基板６に孔６ａが設置されている。同様に、第２モーター５ｂの回転軸２５と対向する場所では回路基板６に孔６ａが設置され、第３モーター５ｃの回転軸３９と対向する場所では回路基板６に孔６ａが設置されている。従って、回転軸２３、回転軸２５及び回転軸３９が製造上の理由により回路基板６側に長くなるときにも回転軸２３、回転軸２５及び回転軸３９と回路基板６とが干渉することを防止することができる。さらに、駆動軸１６と対向する場所では回路基板６に孔６ｂが設置されている。従って、ステージ９が移動する距離を長くするときには駆動軸１６を長くすることができる。このとき駆動軸１６が回路基板６と干渉することを防止することができる。
【００５２】
回路基板６には第１検出部２８〜第３検出部４１が設置されている。そして、回路基板６は仮想平面２７と平行に配置されている。従って、第１検出部２８と第１回転板２４との距離、第２検出部２９と第２回転板２６との距離、第３検出部４１と第３回転板４０との距離は同じ距離となっている。
【００５３】
図６は、ロボットハンドの電気制御ブロック図である。図６に示すように、ロボットハンド１は回路基板６、第１補助基板３０、第２補助基板３１及び第３補助基板３２を備え、各基板は配線３４により接続されている。回路基板６には第１モーター駆動回路４２が設置され、第１モーター駆動回路４２には第１モーター５ａが接続されている。第１モーター駆動回路４２は第１モーター５ａに駆動電流を供給して駆動する回路である。
【００５４】
回路基板６には他にも第１検出部２８及び第１検出部駆動回路４３が設置されている。第１検出部駆動回路４３は発光素子３５に電力を供給し発光素子３５を発光させる。そして、第１検出部駆動回路４３は、受光素子３７が出力する信号を入力してノイズ成分を除去しアナログ信号をデジタル信号に変換する回路である。第１モーター駆動回路４２及び第１検出部駆動回路４３は制御回路としての第１モーター制御回路４４と接続されている。第１モーター制御回路４４は第１検出部駆動回路４３が出力する信号を入力して第１モーター５ａの回転軸２３の角度と目標とする角度とを比較演算する。そして、第１モーター５ａの回転軸２３の角度が目標の角度となるように第１モーター駆動回路４２に駆動条件を出力する回路である。
【００５５】
回路基板６には他にも第２モーター駆動回路４５、第２検出部２９、第２検出部駆動回路４６及び制御回路としての第２モーター制御回路４７を備えている。第２モーター駆動回路４５は第２モーター５ｂ及び第２モーター制御回路４７と接続されている。第２検出部駆動回路４６は第２検出部２９及び第２モーター制御回路４７と接続されている。回路基板６には他にも第３モーター駆動回路４８、第３検出部４１、第３検出部駆動回路４９及び制御回路としての第３モーター制御回路５０を備えている。第３モーター駆動回路４８は第３モーター５ｃ及び第３モーター制御回路５０と接続されている。第３検出部駆動回路４９は第３検出部４１及び第３モーター制御回路５０と接続されている。
【００５６】
第１モーター５ａ〜第３モーター５ｃは同じ構造のモーターに揃えることができ、モーター構造には交流モーター、直流モーター、ステップモーター等を用いることができる。本実施形態では、例えば、第１モーター５ａ〜第３モーター５ｃにステップモーターを用いている。従って、第１モーター５ａ〜第３モーター５ｃを駆動する第１モーター駆動回路４２〜第３モーター駆動回路４８はステップモーターを駆動する駆動回路となっている。
【００５７】
第２検出部２９及び第３検出部４１は第１検出部２８と同様の構造となっている。従って、第１検出部２８〜第３検出部４１を駆動する第１検出部駆動回路４３〜第３検出部駆動回路４９は同じ構成の駆動回路となっている。第１モーター制御回路４４と同様に第２モーター制御回路４７は第２モーター５ｂの回転軸２５が目標とする回転角度となるように制御する。同様に第３モーター制御回路５０は第３モーター５ｃの回転軸３９が目標とする回転角度となるように制御する。第１モーター制御回路４４〜第３モーター制御回路５０は第１モーター５ａ〜第３モーター５ｃが脱調しないように回転速度を制御する。さらに、第１モーター制御回路４４〜第３モーター制御回路５０は第１モーター５ａ〜第３モーター５ｃを駆動する電流を制御することにより各モーターの出力トルクを制御する。
【００５８】
第１検出部２８から第１モーター制御回路４４までの配線は回路基板６に設置されている。同様に、第２検出部２９から第２モーター制御回路４７までの配線は回路基板６に設置されている。第３検出部４１から第３モーター制御回路５０までの配線は回路基板６に設置されている。従って、各検出部から各モーター制御回路までケーブルを設置する空間が不要となる為、ロボットハンド１を小さくすることができる。
【００５９】
回路基板６には、さらに、制御回路としての第１統合制御回路５１及び入出力回路５２を備えている。第１モーター制御回路４４〜第３モーター制御回路５０及び入出力回路５２は第１統合制御回路５１に設置された配線により第１統合制御回路５１と接続されている。従って、各モーター制御回路から第１統合制御回路５１までケーブルを設置する空間が不要となる為、ロボットハンド１を小さくすることができる。
【００６０】
入出力回路５２は図示しないロボットを制御するロボット制御装置５３と接続されている。ロボットハンド１はこのロボットに取り付けられている。ロボット制御装置５３から入出力回路５２を介して第１統合制御回路５１にロボットハンド１の動作を指示する指示信号が出力される。ロボットハンド１の動作とは指部７を開く動作、閉じる動作、ステージ９を突き出す動作、ステージ９を引き込む動作等の動作である。
【００６１】
指部７及びステージ９を移動するとき第１統合制御回路５１は第１モーター５ａ〜第３モーター５ｃの回転軸２３〜回転軸３９の回転角度の目標値を演算する。そして、目標値を第１モーター制御回路４４〜第３モーター制御回路５０に出力する。第１モーター制御回路４４〜第３モーター制御回路５０は回転軸２３〜回転軸３９の角度を検出し目標の角度になるように回転軸２３〜回転軸３９を制御する。
【００６２】
第１補助基板３０には第２統合制御回路５４が設置され、第２補助基板３１には第３統合制御回路５５が設置されている。さらに、第３補助基板３２には第４統合制御回路５６が設置されている。第１統合制御回路５１〜第４統合制御回路５６は機能を分担して第１モーター制御回路４４〜第３モーター制御回路５０を指示する信号を演算する。
【００６３】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、回路基板６には第１検出部２８〜第３検出部４１と第１検出部駆動回路４３〜第３検出部駆動回路４９とが設置されている。そして、第１検出部２８〜第３検出部４１から第１検出部駆動回路４３〜第３検出部駆動回路４９へは回路基板６に設置された配線を介して伝達される。さらに、回路基板６には第１モーター制御回路４４〜第３モーター制御回路５０が設置されている。従って、第１検出部駆動回路４３〜第３検出部駆動回路４９から第１モーター制御回路４４〜第３モーター制御回路５０へは回路基板６に設置された配線を介して伝達される。その結果、第１検出部２８〜第３検出部４１から第１モーター制御回路４４〜第３モーター制御回路５０へ信号を送信するためのケーブルを設置する空間が不要となる為、ロボットハンド１を小さくすることができる。同様に、第１モーター制御回路４４〜第３モーター制御回路５０は第１統合制御回路５１に設置された配線により第１統合制御回路５１と接続されている。従って、各モーター制御回路から第１統合制御回路５１までケーブルを設置する空間が不要となる為、ロボットハンド１を小さくすることができる。
【００６４】
（２）本実施形態によれば、第１回転板２４〜第３回転板４０は同じ仮想平面２７に沿って配置されている。第１検出部２８〜第３検出部４１は同じ構造でありそれぞれ第１回転板２４〜第３回転板４０から同じ距離離れた場所に配置される。従って、第１検出部２８〜第３検出部４１を平坦な回路基板６に配置することができる。
【００６５】
（３）本実施形態によれば、第１モーター５ａ〜第３モーター５ｃの回転軸２３、回転軸２５及び回転軸３９は平行に配置されている。第１回転板２４〜第３回転板４０は回転軸２３、回転軸２５及び回転軸３９と直交するので、第１回転板２４〜第３回転板４０は平行に配置することができる。従って、回転軸２３、回転軸２５及び回転軸３９の軸方向に第１回転板２４〜第３回転板４０の位置を調整することにより、第１回転板２４〜第３回転板４０を同じ仮想平面２７に沿って配置することができる。
【００６６】
（４）本実施形態によれば、第１検出部２８は光を第１回転板２４に照射して反射する光を検出する。検出部が透過光を検出する方式のときには、検出部は回転板の片面に発光する部位を配置し別の面に受光する部位を配置する必要がある。この方式に比べて反射光を検出する本実施形態の方式では発光素子３５と受光素子３７とを第１回転板２４の同じ面の側に配置することができる。従って、第１検出部２８は透過光を検出する方式の検出部に比べて容易に組み立てることができる。
【００６７】
（５）本実施形態によれば、第１モーター５ａ〜第３モーター５ｃの位置と回路基板６の位置とは輪列下受板２１及び基板支持柱２１ａに案内される。そして、第１モーター５ａに設置された第１回転板２４を第１検出部２８が検出するように基体部がモーター及び回路基板を案内している。従って、第１検出部２８は確実に第１回転板２４の回転を検出することができる。同様に、第２検出部２９は確実に第２回転板２６の回転を検出し、第３検出部４１は確実に第３回転板４０の回転を検出することができる。
【００６８】
（６）本実施形態によれば、回路基板６は回転軸２３、回転軸２５及び回転軸３９と対向する場所に孔６ａを有している。従って、回転軸２３、回転軸２５及び回転軸３９が製造上の理由により回路基板６側に長くなるときにも回転軸２３、回転軸２５及び回転軸３９と回路基板６とが干渉することを防止することができる。
【００６９】
（７）本実施形態によれば、輪列下受板２１は回転軸２３の軸方向から見たときの形状が四角形となっている。そして、第１モーター５ａ〜第３モーター５ｃと第１補助基板３０〜第３補助基板３２とが並んで配置されている。四角形を四つの区画に分割したときの３つの区画に第１モーター５ａ〜第３モーター５ｃが配置され、１つの区画に第１補助基板３０〜第３補助基板３２が配置されている。従って、基板２と輪列下受板２１との間の総ての空間に第１モーター５ａ〜第３モーター５ｃ及び第１補助基板３０〜第３補助基板３２が配置されている。従って、ロボットハンド１の内部には空いている空間が少ない為、小型のロボットハンド１にすることができる。
【００７０】
（第２の実施形態）
次に、上記実施形態のロボットハンド１を備えたロボットについて図７（ａ）及び図７（ｂ）を用いて説明する。図７（ａ）は、スカラー型ロボットの構造を示す模式正面図である。図７（ａ）に示すようにロボット６０は、第１アーム６１を備えている。そして、第１アーム６１と接続して可動部としての第２アーム６２が設置されている。第２アーム６２と接続してロボットハンド６３が設置されている。ロボットハンド６３を用いてロボット６０は被把持物を把持することが可能になっている。そして、ロボットハンド６３には第１の実施形態におけるロボットハンド１が用いられている。
【００７１】
図７（ｂ）は、双腕ロボットの構造を示す模式正面図である。図７（ｂ）に示すようにロボットとしての双腕ロボット６４は本体部６５を備えている。そして、本体部６５に接続して一対の腕部６６が設置されている。各腕部６６には第１リンク６７、可動部としての第２リンク６８、ロボットハンド６９がこの順に設置されている。そして、ロボットハンド６９には第１の実施形態におけるロボットハンド１が用いられている。
【００７２】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、ロボット６０のロボットハンド６３には第１の実施形態におけるロボットハンド１が用いられている。ロボットハンド１はエンコーダーの検出部、モーター制御回路及び第１統合制御回路５１が１つの回路基板６に設置されている。従って、信号を送信するためのケーブルを設置する空間が不要となっている為、ロボットハンド１は小さい構造となっている。その結果、ロボット６０は、小さいロボットハンド６３を備えた装置にすることができる。
【００７３】
（２）本実施形態によれば、双腕ロボット６４のロボットハンド６９には第１の実施形態におけるロボットハンド１が用いられている。ロボットハンド１はエンコーダーの検出部、モーター制御回路及び第１統合制御回路５１が１つの回路基板６に設置されている。従って、信号を送信するためのケーブルを設置する空間が不要となっている為、ロボットハンド１は小さい構造となっている。その結果、双腕ロボット６４は、小さいロボットハンド６３を備えた装置にすることができる。
【００７４】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
【００７５】
（変形例１）
前記第１の実施形態では、第１検出部２８は反射光を利用して第１回転板２４の回転を検出した。第１回転板２４の回転を検出するのには磁気を用いても良い。第１回転板２４に放射状の磁気パターンを配置して、回路基板６に磁気センサーを配置しても良い。このように、磁気式のエンコーダーにしても良い。第１回転板２４に光の反射を減衰させる汚れが付着しても品質良く検出することができる。
【００７６】
（変形例２）
前記第１の実施形態では、ロボットハンド１に３つのモーターが設置された。モーターの個数は２つでも良く、４つ以上でも良い。この場合にも、各モーターの回転軸に回転板を設置し、回転板を仮想平面２７に沿って配置する。そして、各回転板の回転を検出する検出部を回路基板６に設置することによりロボットハンドを小さくすることができる。
【００７７】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、伝達部４に複数の歯車を配置した。伝達部４にはベルトとプーリーを配置しても良い。各種のトルク伝達方法を用いることができる。
【００７８】
（変形例４）
前記第１の実施形態では、指先部１１が４つ設置された。指先部１１の個数は２つでも良く、３つでも良い。また、５つ以上でも良い。被把持物を把持しやすい個数にしても良い。
【００７９】
（変形例５）
前記第１の実施形態では、第１回転板２４の表面が反射し易く、突起２４ａは反射し難い形態となっていた。第１回転板２４の表面が反射し難く、突起２４ａが反射し易い形態にしても良い。このときにも、第１検出部２８は第１回転板２４の回転を検出することができる。例えば、黒化した銅板にニッケルメッキを施し、フォトリソブラフィによりニッケルをエッチングして目盛のパターンを形成しても良い。このように製造し易い形態にしても良い。
【００８０】
（変形例６）
前記第１の実施形態では、ラックとピニオンとを組み合わせて指先部１１を移動させたが、他の機構を用いても良い。カムを用いても良く、回転機構を用いても良い。てこの構造を用いて力点を回動させても良い。指先の移動形態に合わせた機構にしても良い。
【００８１】
（変形例７）
前記第１の実施形態では、第１検出部２８に１つの受光素子３７を設置したが、第１回転板２４の回転方向を知るために、受光素子３７を複数設置しても良い。２つの受光素子３７は互いに位相が９０°ずれた第１相の方形波と第２相の方形波を出力するように配置しても良い。そして、第１回転板２４が回転するとき、第１相の方波形が第２相の方形波より９０°進んでいたら時計回り、第２相の方形波が第１相の方波形より９０°進んでいたら反時計回りと判別する。このようにして第１回転板２４の回転方向を知ることができる。
【００８２】
突起２４ａの検出方法において、第１相の方波形の立ち上がりエッジと第２相の方形波の立ち上がりエッジとを検出し数える。さらに、第１相の方波形の立ち下がりエッジと第２相の方形波の立ち下がりエッジとを検出し数える。これにより、第１回転板２４の１周に突起２４ａが４００個しかないときにも、１周に４倍の１６００分割の分解能で回転軸２３の角度を知ることができる。
【符号の説明】
【００８３】
４…伝達部、５ａ…モーターとしての第１モーター、５ｂ…モーターとしての第２モーター、５ｃ…モーターとしての第３モーター、６…回路基板、６ａ…孔、７…指部、２１ａ…基体部としての基板支持柱、２１…基体部としての輪列下受板、２３，２５，３９…回転軸、２４…回転板及びエンコーダーとしての第１回転板、２６…回転板及びエンコーダーとしての第２回転板、２７…仮想平面、２８…検出部及びエンコーダーとしての第１検出部、２９…検出部及びエンコーダーとしての第２検出部、３０…小型回路基板としての第１補助基板、３１…小型回路基板としての第２補助基板、３２…小型回路基板としての第３補助基板、４０…回転板及びエンコーダーとしての第３回転板、４１…検出部及びエンコーダーとしての第３検出部、４４…制御回路としての第１モーター制御回路、４７…制御回路としての第２モーター制御回路、５０…制御回路としての第３モーター制御回路、５１…制御回路としての第１統合制御回路、６０…ロボット、６４…ロボットとしての双腕ロボット。
【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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