(57)【要約】【課題】把持対象物が脆い材質で構成された場合であっても、当該把持対象物を把持しても把持ハンドの把持力によって把持対象物が容易に破損することがなく、確実に把持対象物を把持することができる把持ハンドを提供する。【解決手段】把持対象物を把持する把持ハンドであって、長手方向に伸縮可能なロッドを有する伸縮部と、前記ロッドの端部に取り付けられた可動ブラケットと、前記可動ブラケットと前記長手方向に離間して配置されるとともに、前記伸縮部に対して位置が固定された固定ブラケットと、弾性変形可能な把持部を備え、前記把持部は、一端が前記可動ブラケットに取り付けられ、他端が前記固定ブラケットに取り付けられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
把持対象物を把持する把持ハンドであって、
長手方向に伸縮可能なロッドを有する伸縮部と、
前記ロッドの端部に取り付けられた可動ブラケットと、
前記可動ブラケットと前記長手方向に離間して配置されるとともに、前記伸縮部に対して位置が固定された固定ブラケットと、
弾性変形可能な把持部を備え、
前記把持部は、一端が前記可動ブラケットに取り付けられ、他端が前記固定ブラケットに取り付けられることを特徴とする把持ハンド。
【請求項２】
請求項１に記載の把持ハンドにおいて、
前記把持部の両端の少なくともいずれか一方は、前記長手方向に対して外方又は内方に傾いて前記可動ブラケット又は前記固定ブラケットに取り付けられることを特徴とする把持ハンド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の把持ハンドにおいて、
前記固定ブラケットは、円環状に形成されると共に、前記伸縮部に取付けられたフランジ部材から延設された案内部材に取り付けられ、
前記可動ブラケットは、前記案内部材を挿通する挿通部を備えることを特徴とする把持ハンド。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の把持ハンドにおいて、
前記把持部は、合成樹脂からなる丸棒部材であることを特徴とする把持ハンド。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の把持ハンドにおいて、
前記伸縮部は、緩衝機構を介して取付基部に取り付けられ、
前記緩衝機構は、前記伸縮部を長手方向に沿って案内する直動案内部材と、前記伸縮部を長手方向の一方側へ付勢する付勢部材とを備えることを特徴とする把持ハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、把持装置に着脱自在に取り付けて把持対象物を把持する把持ハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、把持対象物を把持する把持爪を有するロボットハンドは種々の形態が知られているが、このようなロボットハンドにおいて、把持対象物に応じて適切な把持ハンドの形状を採用している。
【０００３】
このような把持ハンドにおいて、把持対象物の強度が高く、把持ハンドによる把持力によって容易に変形又は破損しない場合は、一対の爪部を開閉動作させて把持対象物の外周面又は内周面を把持する方法が採用されている。
【０００４】
しかしながら、把持対象物の材質が脆い場合や薄い場合には、把持ハンドの把持力によって把持対象物が破損する可能性があり、この破損を防止するために把持力を小さくすると把持対象物の安定的な把持を図ることができないという問題があった。
【０００５】
そこで、アイスクリームやソフトクリームなどの冷菓用の容器として用いられるウエハースからなる円錐形の可食容器（カップコーン）の外周に紙などのシートを円錐状にして作成したコーンスリーブを装着する場合、特許文献１に記載されているように、コーンスリーブ取出部位の開口内に二個の係止部材が対向配置して設けられ、かつ、該係止部材は、挿入されたスリーブ取出コアが最前部のコーンスリーブを支持することにより、コーンスリーブの取り出し方向への移動が禁止されているときに、コーンスリーブとの係止を開放する開放位置と、最前部からいくつかのコーンスリーブの上端開口側の一方側の端縁部と、これらの端縁部と対向する他方側の端縁部とを係止して、コーンスリーブの取り出し方向への移動を禁止するとともに、挿入されたスリーブ取出コアによって最前部のコーンスリーブのみが他のコーンスリーブより分離されて取り出される係止位置との間を移動自在であるという構成を備えたコーンスリーブ装着装置が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１０５８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されているようなコーンスリーブ装着装置は、脆性ワークであるカップコーンに脆性ワークであるコーンスリーブを装着することができるものの、コーンスリーブを装着した後は、移載搬送路に沿って移動してコーン集積部上に移載されるという構成を備えており、コーン集積部から梱包材への梱包作業は、作業者が手作業で行わなくてはならないという問題があった。
【０００８】
また、脆い材質からなる把持対象物を把持する際には、把持対象物が破損しない程度の把持力まで把持力を小さくするか、把持面積を大きくすることで圧力の分散を図る必要があるが、把持力を小さくすると把持対象物を安定して把持することができず、把持面を大きくすると、把持対象物の形状が変化するとその都度把持ハンドの把持面の形状を変更する必要があるため、把持力の調整が容易でかつ安定して把持対象物を把持することができる把持ハンドが求められていた。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、把持対象物が脆い材質で構成された場合であっても、当該把持対象物を把持しても把持ハンドの把持力によって把持対象物が容易に破損することがなく、確実に把持対象物を把持することができる把持ハンドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る把持ハンドは、把持対象物を把持する把持ハンドであって、長手方向に伸縮可能なロッドを有する伸縮部と、前記ロッドの端部に取り付けられた可動ブラケットと、前記可動ブラケットと前記長手方向に離間して配置されるとともに、前記伸縮部に対して位置が固定された固定ブラケットと、弾性変形可能な把持部を備え、前記把持部は、一端が前記可動ブラケットに取り付けられ、他端が前記固定ブラケットに取り付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、弾性変形可能な把持部を固定ブラケットと可動ブラケットによって保持し、可動ブラケットの移動によって把持部を弾性変形させて把持対象物の外周又は内周を把持するので、把持対象物の材質が脆い場合や薄い形状である場合でも把持対象物を破損することなく安定して把持対象物の把持を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る把持部を備えた把持装置の構成を説明するための斜視図。
【図２】アーム部の構成を説明するための側面図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る把持部の斜視図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る把持部の構造を説明するための拡大図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る把持部の使用状態を説明するための図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る把持部の把持状態を説明するための図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る把持部の斜視図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る把持部の使用状態を説明するための図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る把持部の把持状態を説明するための図。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る把持部の斜視図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る把持部の使用状態を説明するための図。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る把持部の把持状態を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る把持ハンドの実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係る把持部を備えた把持装置の構成を説明するための斜視図であり、図２は、アーム部の構成を説明するための側面図であり、図３は、本発明の第１の実施形態に係る把持部の斜視図であり、図４は、本発明の第１の実施形態に係る把持部の構造を説明するための拡大図であり、図５は、本発明の第１の実施形態に係る把持部の使用状態を説明するための図であり、図６は、本発明の第１の実施形態に係る把持部の把持状態を説明するための図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係る把持装置１は、基台１２に回転固定部１１を介して載置されたアーム部１０を備えている。アーム部１０は、制御部１５によって把持ハンド２１の把持動作及び把持ハンド２１の移動などの動作が制御されている。さらに、基台１２の外部には、把持対象物であるワークを収納する収納部１３,１４が備え付けられている。
【００１６】
このような構成を備えることで、本実施形態に係る把持装置１は、アーム部１０が収納部１３,１４に移動することで、把持ハンド２１が収納部１３，１４から把持対象物を其々取り出して、所定の作業を行うことが可能となっている。
【００１７】
図２に示すように、アーム部１０は、基台１２に対して回転固定部１１を介して回転可能に取り付けられている。また、アーム部１０は、回転固定部１１に取り付けられ、基台１２と略垂直に交わる第１軸４１の周りに回動自在な第１リンク部４２と、第１リンク部４２の一端に第２軸４３を介して取り付けられ、第１リンク部４２の第１軸４１に交差する水平な第２軸４３周りに前後方向に回動自在な第２リンク部４４と、第２リンク部４４の先端に設けられ当該第２リンク部４４の第２軸４３に平行する第３軸４５周りに前後方向に回動自在な第３リンク部４６と、第３リンク部４６の先端に設けられ第４軸４７の軸周りに回動自在な第４リンク部４８とからなるハンド移動部２０と、第４リンク部４８の先端に取り付けられたハンドエフェクタとしての把持ハンド２１とを備えている。把持ハンド２１はこのように構成されているので、三次元的に移動可能とされている。
【００１８】
図３に示すように、把持ハンド２１は、第４リンク部４８に取り付けられる取付基部２０ａと、伸縮部３１を直線方向に案内する直動ガイド２０ｂとを備えた取付けブラケット２０ｃに取り付けられている。また、直動ガイド２０ｂは、図示しない付勢部材によって長手方向に沿って把持ハンド２１の先端側に付勢されており、直動ガイド２０ｂと付勢部材によって緩衝機構を構成している。このように本実施形態に係る把持ハンド２１は、伸縮部３１が取り付けられた緩衝機構を備えているので、把持ハンド２１の長手方向Ｘに沿った移動を案内するとともに、取付けブラケット２０ｃに当接する際の衝撃を低減させている。把持ハンド２１は、このような緩衝機構を介して取付けブラケット２０ｃに取り付けられているので、把持対象物を把持する際に、把持ハンド２１が把持対象物に当接する際に過剰な接触圧を把持対象物に付与しないように構成されている。
【００１９】
図４に示すように、把持ハンド２１は、長手方向Ｘに沿って出没自在に取り付けられて伸縮可能なロッド３２を有する伸縮部３１と、伸縮部３１の一端に取り付けられた円板状の固定ブラケット３５と、ロッド３２の先端部に取り付けられた可動ブラケット３３とを備え、固定ブラケット３５と可動ブラケット３３の間には、複数の棒状部材で構成された把持部２２が取り付けられている。
【００２０】
伸縮部３１は、ロッド３２を出没自在に伸縮することができる部材であり、直動アクチュエータが好適に用いられる。伸縮部３１の駆動源は圧縮エアやサーボモータ又は、ソレノイドなど、把持ハンド２１が設置される環境に応じて適宜最適な駆動源を選択することができる。本実施形態に係る把持ハンド２１は、圧縮エアを駆動源とした直動アクチュエータを用いた場合について説明を行う。
【００２１】
図３に示すように、伸縮部３１は、ロッド３２を出没させるために駆動源から圧縮エアを導入又は排出する駆動バルブを備えており、該駆動バルブから圧縮エアを導入又は排出することで、空気圧の変動を利用してロッド３２の出没動作を行っている。
【００２２】
また、図４に示すように、ロッド３２の先端には、可動ブラケット３３が取り付けられている。可動ブラケット３３の把持部２２の取り付け部分には、把持部取付部３４が形成されており、把持部取付部３４は、把持部２２と可動ブラケット３３の取付角度を長手方向Ｘに沿った方向から外方側に傾いて取り付けるように傾斜して構成されている。
【００２３】
固定ブラケット３５は、円板状の部材であり、伸縮部３１の一端に取り付けられるとともに、ロッド３２が挿通可能な貫通孔３６が形成されている。また、固定ブラケット３５の周縁部に沿って、把持部２２の一端が取り付けられている。
【００２４】
把持部２２は、弾性変形可能な丸棒部材であり、例えば合成樹脂，シリコンやゴム等の他、アルミニウム合金やステンレス鋼などの金属からなる線材で構成しても構わない。
【００２５】
このように構成された把持ハンド２１は、伸縮部３１が伸縮することで可動ブラケット３３が長手方向Ｘに沿って移動し、該移動によって可動ブラケット３３が固定ブラケット３５側に移動した際に、把持部２２が弾性変形して外方に湾曲することで把持対象物の内周面を把持することができる。
【００２６】
具体的には、図５に示すように、可食容器などの脆性材料から成る中空円錐状の把持対象物５０を把持する場合、把持ハンド２１の伸縮部３１のロッド３２を固定ブラケット３５から離間する方向に移動させることで、把持部２２を窄めた状態で把持対象物５０の中空部に挿入する。このとき、把持対象物５０に対して把持ハンド２１と一体又は別体に構成された図示しないカメラ等によって、画像処理を行うことで把持対象物５０の位置や向きの情報を制御部１５において演算することで、把持対象物５０の位置や向きを特定している。
【００２７】
次に、図６に示すように、ロッド３２を駆動して可動ブラケット３３を固定ブラケット３５側に移動させる。このとき、可動ブラケット３３の把持部取付部３４は、長手方向Ｘに対して外方に向けて傾いた傾斜面に形成され、該把持部取付部３４に把持部２２の一端が取り付けられているので、把持部２２は把持対象物５０の内周面に向けて屈曲する。そして、屈曲した把持部２２が把持対象物５０の内周面にソフトに当接することで把持対象物５０の把持を行っている。このとき、伸縮部３１によるロッド３２の引きこみ量を調整することで把持部２２の屈曲状態を調整することができるので、把持対象物５０の形状や材質に合った把持力を容易に調整することができる。
【００２８】
また、本実施形態に係る把持ハンド２１は、可動ブラケット３３が固定ブラケット３５よりも小径に構成されているので、中空円錐状の把持対象物を把持する際に、奥深くまで可動ブラケット３３を挿入することができ、確実に中空円錐状の把持対象物を把持することができる。
【００２９】
［第２の実施形態］
以上説明した第１の実施形態に係る把持ハンド２１では、中空円錐状の把持対象物を確実に把持することができるように可動ブラケット３３が固定ブラケット３５に対して小径に形成された場合について説明を行った。次に説明する第２の実施形態の把持ハンド２１ａは、第１の実施形態とは異なる形態を有する実施例について説明を行うものである。なお、上述した第１の実施形態の場合と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る把持部の斜視図であり、図８は、本発明の第２の実施形態に係る把持部の使用状態を説明するための図であり、図９は、本発明の第２の実施形態に係る把持部の把持状態を説明するための図である。
【００３１】
図７に示すように、本実施形態に係る把持ハンド２１ａは、固定ブラケット３５ａが可動ブラケット３３ａの先端側に配置されている点で第１の実施形態に係る把持ハンド２１と相違する。
【００３２】
固定ブラケット３５ａは、円環状の部材であり、伸縮部３１の一端に取り付けられたフランジ部材３５ｂから立設する案内部材３７を介して取付けらえている。また、固定ブラケット３５ａの把持部２２の取り付け部分には、把持部取付部３４ａが形成されており、把持部取付部３４ａは、把持部２２と固定ブラケット３５ａの取付角度を長手方向Ｘに沿った方向から外方側に傾いて取り付けるように傾斜して構成されている。案内部材３７は、固定ブラケット３５ａを固定することができればどのような形状で構成されても構わないが、例えば円柱状に形成すると好適である。
【００３３】
また、ロッド３２の先端には円板状の可動ブラケット３３ａが取り付けられており、可動ブラケット３３ａの把持部２２の取り付け部分には、固定ブラケット３５ａと対応するように把持部取付部３４ａが形成されており、把持部取付部３４ａは、把持部２２と可動ブラケット３３ａの取付角度を長手方向Ｘに沿った方向から外方側に傾いて取り付けるように傾斜して構成されている。また、可動ブラケット３３ａは、案内部材３７と干渉を避けるように案内部材３７を挿通する挿通部３８が形成されている。この挿通部３８によって可動ブラケット３３ａは長手方向Ｘに沿って案内されるので、可動ブラケット３３ａの水平を保ったまま円滑に長手方向Ｘに沿った移動を実現することができる。
【００３４】
このように構成された把持ハンド２１ａは、伸縮部３１が伸縮することで可動ブラケット３３ａが長手方向Ｘに沿って移動し、該移動によって可動ブラケット３３ａが固定ブラケット３５ａ側に移動した際に、把持部２２が弾性変形して外方に湾曲することで把持対象物の内周面を把持することができる。
【００３５】
具体的には、図８に示すように、脆性材料から成る中空円円柱状の把持対象物５１を把持する場合、把持ハンド２１ａの伸縮部３１のロッド３２を固定ブラケット３５ａから離間する方向に移動させることで、把持部２２を窄めた状態で把持対象物５１の中空部に挿入する。
【００３６】
次に、図９に示すように、ロッド３２を駆動して可動ブラケット３３ａを固定ブラケット３５ａ側に移動させる。このとき、可動ブラケット３３ａ及び固定ブラケット３５ａの把持部取付部３４ａは、長手方向Ｘに対して外方に向けて傾いた傾斜面に形成され、該把持部取付部３４ａに把持部２２の両端が取り付けられているので、把持部２２は把持対象物５１の内周面に向けて屈曲する。そして、屈曲した把持部２２が把持対象物５１の内周面に当接することで把持対象物５１の把持を行っている。このとき、伸縮部３１によるロッド３２の突出し量を調整することで把持部２２の屈曲状態を調整することができるので、把持対象物５１の形状や材質に合った把持力を容易に調整することができる。
【００３７】
［第３の実施形態］
以上説明した第１及び第２の実施形態に係る把持ハンド２１，２１ａでは、中空状の把持対象物の内周面を把持する場合について説明を行った。次に説明する第３の実施形態の把持ハンド２１ｂは、第１及び第２の実施形態とは異なる形態を有する実施例について説明を行うものである。なお、上述した第１及び第２の実施形態の場合と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る把持部の斜視図であり、図１１は、本発明の第３の実施形態に係る把持部の使用状態を説明するための図であり、図１２は、本発明の第３の実施形態に係る把持部の把持状態を説明するための図である。
【００３９】
図１０に示すように、本実施形態に係る把持ハンド２１ｂは、第２の実施形態に係る把持ハンド２１ａと同様に、固定ブラケット３５ａ´が可動ブラケット３３ｂの先端側に配置されている点で第２の実施形態に係る把持ハンド２１ａと同様の構成を有している。
【００４０】
しかし、可動ブラケット３３ｂ及び固定ブラケット３５ａ´の把持部取付部３４ｂの角度が第２の実施形態に係る把持ハンド２１ａと異なり、長手方向Ｘに対して外方に向けて傾いた傾斜面に形成され、該把持部取付部３４ｂに把持部２２の両端が取り付けられている。また、固定ブラケット３５ａ´には、導入孔３９が形成された円環状に形成されており、該導入孔３９に把持対象物を挿入することができるように構成されている。
【００４１】
このように構成された把持ハンド２１ｂは、伸縮部３１が伸縮することで可動ブラケット３３ｂが長手方向Ｘに沿って移動し、該移動によって可動ブラケット３３ｂが固定ブラケット３５ａ´側に移動した際に、把持部２２が弾性変形して内方に湾曲することで把持対象物の外周面を把持することができる。
【００４２】
具体的には、図１１に示すように、脆性材料から成る円柱状の把持対象物５２を把持する場合、把持ハンド２１ｂの伸縮部３１のロッド３２を固定ブラケット３５ａ´から離間する方向に移動させることで、把持部２２を窄めた状態で把持対象物５２を固定ブラケット３５ａ´の導入孔３９に挿入する。
【００４３】
次に、図１２に示すように、ロッド３２を駆動して可動ブラケット３３ｂを固定ブラケット３５ａ´側に移動させる。このとき、可動ブラケット３３ｂ及び固定ブラケット３５ａ´の把持部取付部３４ｂは、長手方向Ｘに対して内方に向けて傾いて把持部２２の両端を取り付けているので、把持部２２は把持対象物５２の外周面に向けて屈曲する。そして、屈曲した把持部２２が把持対象物５２の外周面に当接することで把持対象物５２の把持を行っている。このとき、伸縮部３１によるロッド３２の突出し量を調整することで把持部２２の屈曲状態を調整することができるので、把持対象物５２の形状や材質に合った把持力を容易に調整することができる。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲において、種々の変更が可能である。例えば、本実施形態では、把持部２２は弾性変形可能な丸棒部材で構成した場合について説明を行ったが、例えば平板状の部材で構成することで、把持対象物との把持面積を大きく確保して確実な把持を行うように構成しても構わない。
【００４５】
また、把持部２２の把持対象物との接触する把持面に凹凸形状に形成することで把持対象物の把持を安定化を図ることも可能である。また、第２及び第３の実施形態では、把持部取付部が長手方向Ｘに対して外方又は内方に傾斜した傾斜面で構成した場合について説明を行ったが、把持部取付部に把持部２２の端部を外方又は内方のいずれかに向けて付勢することができるような切り替え機構を設け、該切り替え機構によって把持部の屈曲方向を切り替えることで、把持対象物の形状に応じて把持対象物の外周又は内周を把持することができるように構成することも可能である。
【００４６】
また、本実施形態に係る把持ハンドは、単一のアーム部からなる把持ハンドについて説明を行ったが、アーム部を複数備えても構わないし、例えば、両腕を有する双腕ロボットの腕部に把持ハンドを適用しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４７】
２１  把持ハンド，    ２２  把持部，    ３１  伸縮部，    ３２  ロッド，    ３３，３３ａ，３３ｂ  可動ブラケット，    ３４，３４ａ，３４ｂ  把持部取付部，    ３５，３５ａ，３５ａ´  固定ブラケット，    ３５ｂ  フランジ部材，    ３７  案内部材，    ３８  挿通部，    Ｘ  長手方向。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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