(57)【要約】【課題】  複数の指体によって把持対象物を把持するエンドエフェクタの作業スピードを向上する。【解決手段】  複数の指体２０により把持対象物Ｘを把持するようにしたエンドエフェクタ１において、複数の指体２０のうち、少なくとも一つの指体２０には、把持対象物Ｘに接触する把持面ａを移動させる搬送部２０ｃを備えている。そして、搬送部２０ｃは、把持面ａに略直交する軸を中心にして駆動回転するように構成する。この構成により、把持対象物Ｘの進退、自転、姿勢変化など、把持対象物Ｘに対する様々な作業をスピーディに行うことができる。【選択図】  図１
2018043331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の指体により把持対象物を把持するようにしたエンドエフェクタにおいて、
前記複数の指体のうち、少なくとも一つの指体には、把持対象物に接触する把持面を移動させる搬送部が具備され、
前記搬送部は、前記把持面に略直交する軸を中心にして駆動回転するように設けられていることを特徴とするエンドエフェクタ。
【請求項２】
前記搬送部が、ベルトコンベヤであることを特徴とする請求項１記載のエンドエフェクタ。
【請求項３】
前記複数の指体には、対向して配置される二つの指体が含まれ、これら二つの指体に、それぞれ、前記搬送部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のエンドエフェクタ。
【請求項４】
前記搬送部を、前記複数の指体にそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載のエンドエフェクタ。
【請求項５】
前記把持面を移動する駆動源と、前記搬送部を駆動回転する駆動源とを、それぞれ別々に設けて制御するようにしたことを特徴とする請求項１〜４何れか１項記載のエンドエフェクタ。
【請求項６】
前記搬送部を駆動回転する駆動源は、出力軸を正方向と逆方向へ回転させるモータであり、前記指体の延設方向に沿って該指体に支持されていることを特徴とする請求項５記載のエンドエフェクタ。
【請求項７】
前記指体は、前後の節部間を屈曲及び伸展させるように構成され、前記搬送部は、指先側の節部に設けられていることを特徴とする請求項１〜６何れか１項記載のエンドエフェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばハンドロボット等の末端部に設けられて、把持対象物を把持するエンドエフェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の発明には、例えば特許文献１に記載されるように、ベース（１）と、ベース（１）に装着された５本の指機構（２〜６）と、これら５本の指機構（２〜６）をそれぞれ駆動する駆動部とを備えたロボットハンドがある。
このロボットハンドでは、一部の前記指機構を、複数の関節部を有しかつ指機構全体を回転させる回転部が設けられた回転指機構とし、他の前記指機構を、前記回転指機構で把持された把持対象物の把持状態を変更する補助指機構としている。
この従来技術によれば、一旦把持した把持対象物を、その把持状態を維持したまま移動したり、姿勢を変えたり等、人間の手のような様々な把持動作が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４９４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来技術では、例えば、蛇口を回す操作をするには、複数の指機構で蛇口を掴む動作と、ロボットハンド全体を回転させる動作と、複数の指機構を開放する動作とを、順次に切り替えて繰り返す必要がある。また、把持した状態の把持対象物を移動したり姿勢変化させたりするには、５本の指機構を所定の順序で複雑に動作させて、把持対象物の持ち換えを行う必要がある。
このように、前記従来技術では、人間の手の指の動きを模した複雑な動作を行うようにしているため、構造や制御が複雑になる上、作業スピードを上げるのが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来事情に鑑みて、本発明は、以下の構成を具備するものである。
複数の指体により把持対象物を把持するようにしたエンドエフェクタにおいて、前記複数の指体のうち、少なくとも一つの指体には、把持対象物に接触する把持面を移動させる搬送部が具備され、前記搬送部は、前記把持面に略直交する軸を中心にして駆動回転するように設けられていることを特徴とするエンドエフェクタ。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、以上説明したように構成されているので、簡素な構造によって作業スピードを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係るエンドエフェクタの一例を示す斜視図である。
【図２】同エンドエフェクタの要部斜視図であり、内部構造の一部を透視して示している。
【図３】搬送部の要部斜視図であり、内部構造の一部を透視して示している。
【図４】同エンドエフェクタの斜視図であり、各搬送部を９０度回転させた状態を示す。
【図５】（ａ）は搬送部を縦方向へ向けた状態の斜視図、（ｂ）は搬送部を横方向へ向けた状態を示す斜視図である。
【図６】対抗する二つの搬送部のみ回転させた状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本実施の形態の第１の特徴は、複数の指体により把持対象物を把持するようにしたエンドエフェクタにおいて、前記複数の指体のうち、少なくとも一つの指体には、把持対象物に接触する把持面を移動させる搬送部が具備され、前記搬送部は、前記把持面に略直交する軸を中心にして駆動回転するように設けられている。
【０００９】
第２の特徴は、把持対象物をソフトに把持するために、前記搬送部をベルトコンベヤとした（図３参照）。
【００１０】
第３の特徴として、作業性の良好な動作を可能にするために、前記複数の指体には、対向して配置される二つの指体が含まれ、これら二つの指体に、それぞれ、前記搬送部を設けた。
【００１１】
第４の特徴は、より作業性の良好な動作を可能にするために、前記搬送部を、前記複数の指体にそれぞれ設けた。
【００１２】
第５の特徴は、より複雑な作業を可能にするために、前記把持面を移動する駆動源と、前記搬送部を駆動回転する駆動源とを、それぞれ別々に設けて制御するようにした（図２及び図３参照）。
【００１３】
第６の特徴として、特に指体の細身化を実現するために、前記搬送部を駆動回転する駆動源は、出力軸を正方向と逆方向へ回転させるモータであり、前記指体の延設方向に沿って該指体に支持されている（図２参照）。
【００１４】
第７の特徴として、より作業性の良好な動作を可能にするために、前記指体は、前後の節部間を屈曲及び伸展させるように構成され、前記搬送部は、指先側の節部に設けられている。
【００１５】
＜具体的実施態様＞
次に、上記特徴を有する具体的な実施態様について、図面に基づいて詳細に説明する。
このエンドエフェクタ１は、掌部１０と、掌部１０から突出した複数（図示例によれば４つ）の指体２０とを備え、これら複数の指体２０により把持対象物Ｘを把持するように構成される。
【００１６】
掌部１０は、中空状（例えば中空円柱状）の部材であり、その内部に、各指体２０の基端側を回動させるモータ１１を有する。
この掌部１０の一面（図示例によれば下面）側には、複数の指体２０に対応するように、支持部材１３が複数設けられる。
【００１７】
第１のモータ１１は、双方向の回転角度を制御可能な電動モータであればよく、例えば、直流ステッピングモータが用いられ、図示しない制御部によって回転角（あるいは回転量）を制御されている。
この第１のモータ１１の出力軸には、ウォームギヤ１２が固定されている。
【００１８】
各支持部材１３は、指体２０の基端側を回転自在に枢支する部材であり、図示例によれば２枚の突片状に形成され、指体２０側のギヤ２１及び軸部２２を回転自在に支持している。
【００１９】
指体２０は、掌部１０側の第１の節部２０ａと、第１の節部２０ａの指先側に接続された第２の節部２０ｂと、指体２０の指先側の外面に支持された搬送部２０ｃとを具備している。
【００２０】
指体２０は、搬送部２０ｃを掌部１０の中心軸へ向けるようにして、掌部１０の周方向に間隔を置いて複数配設される。
図示例によれば、４つの指体２０のうち、２つの指体２０は、円柱状の把持対象物Ｘの径方向の両側に位置するように、対向して配置される。そして、他の２つの指体２０は、前記径方向に直交する径方向の両側に位置するように、対向して配置される（図１参照）。この配置によれば、４つの指体２０は、円柱状の把持対象物Ｘの外周面に対し、周方向において等間隔に接触する。
【００２１】
第１の節部２０ａと第２の節部２０ｂの各々は、略筒状（図示例によれば四角形筒状）に形成される。
【００２２】
第１の節部２０ａの基端側には、ギヤ２１及び軸部２２とが固定されている（図２参照）。
ギヤ２１は、ウォームギヤ１２に噛み合った平歯車である。
軸部２２は、ギヤ２１の中心部に挿通され回転不能に固定される。この軸部２２は、第１の節部２０ａに対し回転不能に固定され、支持部材１３に対しては回転自在に支持されている。
したがって、第１のモータ１１によってウォームギヤ１２が回転すると、指体２０が、軸部２２を中心にして、掌部１０の中心側へ屈曲したり、逆方向へ伸展したりする。
【００２３】
また、第１の節部２０ａ内の指先側には、第２のモータ２３（例えば、直流ステッピングモータ）が支持されている（図２参照）。
この第２のモータ２３は、指先側へ向けた出力軸に傘歯車２３ａを固定している。傘歯車２３ａは、後述する第２の節部２０ｂ内の傘歯車２４に噛み合っている。
【００２４】
第２の節部２０ｂの基端側には、傘歯車２４及び軸部２５が固定されている。
傘歯車２４は、第１の節部２０ａ側の傘歯車２３ａに対し直交して噛み合っている。
傘歯車２４の中心部には、軸部２５が挿通され回転不能に固定される。この傘歯車２４は、第２の節部２０ｂに対し回転不能に固定され、第１の節部２０ａに対しては回転自在に支持されている。
よって、第２のモータ２３によって傘歯車２３ａ，２４が回転すると、第２の節部２０ｂが屈曲したり伸展したりする。
【００２５】
また、第２の節部２０ｂ内の指先側には、第２の節部２０ｂの延設方向に沿って第３のモータ２６（例えば、直流ステッピングモータ）が支持されている。
この第３のモータ２６は、指先側へ向けた出力軸に傘歯車２６ａを固定している。この第３のモータ２６は、直交する傘歯車２７に噛み合っている。
【００２６】
傘歯車２７は、その中心部に固定された軸部２８を介して、第２の節部２０ｂの先端側に回転自在に支持される。
軸部２８は、その掌部１０側の端部が第２の節部２０ｂを貫通して外部に露出しており、該端部に搬送部２０ｃを支持している。
【００２７】
上記構成の第３のモータ２６、傘歯車２６ａ，２７及び軸部２８は、搬送部２０ｃを、把持面ａに略直交する軸を中心にして駆動回転させる回転機構として機能する。
【００２８】
搬送部２０ｃは、図３に示すように、間隔を置いて略平行に設けられた一対のローラ２０ｃ１と、これらローラ２０ｃ１の外周面に巻かれたベルト２０ｃ２と、ローラ２０ｃ１を回転させる歯車機構２０ｃ３と、歯車機構２０ｃ３に回転力を伝達する第４のモータ２０ｃ４と、これらを支持する支持ブラケット２０ｃ５とを備える。
この搬送部２０ｃは、把持対象物Ｘに接触する把持面ａを、直線状の搬送方向に沿って移動するベルトコンベヤである。
【００２９】
一対のローラ２０ｃ１は、その両端側が、支持ブラケット２０ｃ５によって回転自在に支持されている。
ベルト２０ｃ２は、ゴム等の弾性材料によって無端輪帯状に形成される。
歯車機構２０ｃ３は、第４のモータ２０ｃ４の回転を減速してローラ２０ｃ１に伝達するように組み合わされた複数の平歯車によって構成される。前記各平歯車は、支持ブラケット２０ｃ５に対し回転自在に支持されている。
【００３０】
第４のモータ２０ｃ４は、例えば直流ステッピングモータであり、その出力軸に固定されたギヤの回転力を歯車機構２０ｃ３へ伝達している。この第４のモータ２０ｃ４のケーシングは、支持ブラケット２０ｃ５に支持されている。
支持ブラケット２０ｃ５は、第２の節部２０ｂの先端側の軸部２８に対し一体的に接続されている。
【００３１】
次に上記構成のエンドエフェクタ１について、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
先ず、複数の指体２０を把持対象物Ｘの周囲に配置し、第１のモータ１１及び第２のモータ２３の駆動により、各指体２０を屈曲運動させれば、図１に示すように、複数の指体２０によって把持対象物Ｘが把持される。
【００３２】
そして、この把持状態において、全ての指体２０の第４のモータ２０ｃ４（図３参照）を同時に同方向へ駆動すれば、把持対象物Ｘを、掌部１０に近づく方向（図１によれば上方）又は掌部１０から離れる方向へ移動することができる。
【００３３】
また、把持対象物Ｘを把持する前に、第３のモータ２６の駆動によって各指体２０の搬送部２０ｃを回転させ、各搬送部２０ｃの搬送方向を指体２０の延設方向に直交させ（図５（ｂ）参照）、この後、円柱状の把持対象物Ｘの外周部を把持し、全ての指体２０の第４のモータ２０ｃ４を同時に同方向へ駆動すれば、図４に示すように、把持対象物Ｘを自転させることができる。
【００３４】
また、複数の指体２０のうち、対向する二つの指体２０の搬送部２０ｃによって把持対象物Ｘを把持し、これら二つの指体２０の第４のモータ２０ｃ４（図３参照）を同時に同方向へ駆動すれば、把持対象物Ｘの姿勢を所定角度（図６によれば９０度）回転させることができる。
【００３５】
よって、上記構成のエンドエフェクタ１によれば、把持対象物Ｘの進退、自転、姿勢変化など、把持対象物Ｘに対する様々な作業を、簡素な構造及び動作によってスピーディに行うことができる。
【００３６】
なお、各指体２０を屈曲伸展させる機構は、上記実施態様に限定されず、例えば、複数のリンク機構や送りネジ機構等、図示例以外の機構を用いた態様とすることも可能である。
【００３７】
また、上記実施態様に加える構成として、例えば、各指体２０を隣接する他の指体２０側へ回動（内転及び外転）させる機構を具備してもよい。
【００３８】
また、上記実施態様では、特に好ましい態様として全ての指体２０の各々に搬送部２０ｃを設けたが、他例としては、一部の指体２０のみに搬送部２０ｃを設けた態様とすることも可能である。例えば、一つの指体２０のみに搬送部２０ｃを設けた態様では、搬送部２０ｃを有さない指体２０は、把持対象物Ｘを単に支えたり、滑らせたりするように機能する。
【００３９】
また、上記実施態様では、搬送部２０ｃをベルトコンベヤにより構成としたが、この搬送部２０ｃは、把持面を移動させる機構であればよく、この搬送部の他例としては、ローラコンベヤを用いた態様や、電磁ソレノイドにより把持面を直進運動させるようにした態様、送りネジ機構により把持面を直進運動させるようにした態様等とすることも可能である。
【００４０】
また、本発明は上述した実施態様に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１：エンドエフェクタ
１０：掌部
２０：指体
２０ａ：第１の節部
２０ｂ：第２の節部
２０ｃ：搬送部
１１，２３，２６，２０ｃ４：第１〜第４のモータ（駆動源）
ａ：把持面
Ｘ：把持対象物
【図１】
2018043331.tif 000003
【図２】
2018043331.tif 000004
【図３】
2018043331.tif 000005
【図４】
2018043331.tif 000006
【図５】
2018043331.tif 000007
【図６】
2018043331.tif 000008