(57)【要約】【課題】交換する部品をできるだけ小さくして保管場所の確保を容易にできると共に、別途駆動源を備えることなく把持爪の自動交換を行うことができる把持爪を提供する。【解決手段】把持対象物を把持する把持爪であって、把持爪本体を備える爪アダプタ部材と、前記把持爪本体を開閉せしめる開閉機構に前記爪アダプタ部材を取り付けるための係合部を有する爪ベース部材とを備え、前記爪アダプタ部材及び前記爪ベース部材は、前記爪ベース部材の動作に応じて係合および解除を行う着脱機構を備える。【選択図】図２１
2018079560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
把持対象物を把持する把持爪であって、
把持爪本体を備える爪アダプタ部材と、前記把持爪本体を開閉せしめる開閉機構に前記爪アダプタ部材を取り付けるための係合部を有する爪ベース部材とを備え、
前記爪アダプタ部材及び前記爪ベース部材は、前記爪ベース部材の動作に応じて係合および解除を行う着脱機構を備えることを特徴とする把持爪。
【請求項２】
請求項１に記載の把持爪において、
前記着脱機構は、前記係合部と、前記爪アダプタ部材に形成された、前記開閉機構の開閉動作によって前記爪ベース部材に形成された前記係合部に係合するとともに、前記開閉機構の開閉方向に沿って移動可能なフック部材と、前記フック部材を前記開閉機構の開閉方向に付勢する付勢機構を有することを特徴とする把持爪。
【請求項３】
請求項２に記載の把持爪において、
前記爪アダプタ部材は、前記着脱機構を動作せしめる開閉手段が形成された爪ストッカ部材に載置可能であり、
前記爪ストッカ部材は、前記開閉方向に突出するとともに、前記開閉機構の開閉動作に伴って前記フック部材を前記開閉方向に沿って移動せしめる押込突起が形成されることを特徴とする把持爪。
【請求項４】
請求項２または３に記載の把持爪において、
前記フック部材は、前記係合部と係合するクランプ部を備え、
前記クランプ部は、前記開閉方向に対して傾斜した傾斜面を備えることを特徴とする把持爪。
【請求項５】
請求項１に記載の把持爪において、
前記着脱機構は、前記係合部と、前記爪アダプタ部材に形成されると共に、前記係合部と係合可能な係合溝が外周面に形成された連結部と、前記係合部を回転軸周りに軸支した回転軸と、前記回転軸周りに前記係合部を付勢する付勢手段とを有し、前記爪ベース部材の昇降動作に伴って前記爪アダプタ部材と前記爪ベース部材との係合及び解除を行うことを特徴とする把持爪。
【請求項６】
請求項５に記載の把持爪において、
前記爪ベース部材は、前記連結部が挿通可能な挿通孔を備え、
前記挿通孔の内周面から出没自在に取り付けられる前記係合部を有していることを特徴とする把持爪。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の把持爪において、
前記付勢手段の付勢方向と逆方向に前記係合部を回動させるように前記係合部に当接する係止部によって前記係合部と前記連結部の係合を解除することを特徴とする把持爪。
【請求項８】
把持爪本体を備える爪アダプタ部材と、前記把持爪本体を開閉せしめる開閉機構に前記爪アダプタ部材を取り付ける爪ベース部材と、前記爪アダプタを載置する爪ストッカ部材を備え、
前記爪ストッカ部材は、前記爪ベース部材と前記爪アダプタ部材との係合の解除の際に、前記爪アダプタ部材に形成された連結部と係合した係合部を回動せしめる係止部を備えることを特徴とする把持爪着脱機構。
【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爪及び把持爪を把持装置に着脱自在に取り付ける把持爪着脱機構に関する。
【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、把持対象物の形状に応じて把持爪を交換することが行われている。
【０００３】
把持爪の交換作業は、ロボットハンドを用いた作業の自動化に伴って、交換作業も自動で行うことができることが望まれており、例えば、下記特許文献１に記載されているように、グリッパ本体に開閉自在に設けられ把持ワーク中心線と平行な子爪取付穴を有する一組の親爪と、治具台上に隙間を有して固着され前記親爪に対応する放射状の切欠き溝を有する切欠きプレートと該切欠きプレートと前記治具台の隙間に上下移動可能かつばねにより常時切欠きプレート側に付勢されるベースプレートとを備える子爪収納治具と、該子爪収納治具が載置されるワーク搬送テーブルと、前記子爪取付穴に着脱可能に嵌挿されるガイド部と両側面に前記切欠きプレートの底面に当接する鰭状凸部とを有し各種ワーク把持径に対応する複数組の子爪と、前記親爪に前記子爪を係脱自在にクランプするボールプランジャ部材とを設けてなり、空の子爪収納治具と予め収納する子爪収納治具上にグリッパ本体を位置決めして子爪の交換を行うローダ又はロボットのワーク把持爪自動交換装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８１６８０１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に記載されているようなロボットのワーク把持爪自動交換装置は、簡単な装置で広範囲のワーク把持径に対応できるワーク把持爪自動交換装置を構成することができるが、親爪の先端に取り付ける子爪の交換を自動で行うため、子爪の形状を把持対象物の形状に合わせて交換することは難しく、多様な把持対象物の把持を行うことができないと言う問題があった。
【０００６】
また、多様な把持対象物を把持する自動組立工程では、ロボットハンド自体を交換することで多種類の把持対象物に対応しているが、このような方法によれば、異なる把持爪の形状を有する複数のロボットハンドを保管しておくスペースが必要になるほか、ロボットハンドの着脱に別途駆動源が必要となり、把持爪の交換装置の小型化を図ることが難しいという問題があった。
【０００７】
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、交換する部品をできるだけ小さくして保管場所の確保を容易にできると共に、別途駆動源を備えることなく把持爪の自動交換を行うことができる把持爪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】
【０００８】
本発明に係る把持爪は、把持対象物を把持する把持爪であって、把持爪本体を備える爪アダプタ部材と、前記把持爪本体を開閉せしめる開閉機構に前記爪アダプタ部材を取り付けるための係合部を有する爪ベース部材とを備え、前記爪アダプタ部材及び前記爪ベース部材は、前記爪ベース部材の動作に応じて係合および解除を行う着脱機構を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る把持爪着脱機構は、把持爪本体を備える爪アダプタ部材と、前記把持爪本体を開閉せしめる開閉機構に前記爪アダプタ部材を取り付ける爪ベース部材と、前記爪アダプタを載置する爪ストッカ部材を備え、前記爪ストッカ部材は、前記爪ベース部材と前記爪アダプタ部材との係合の解除の際に、前記爪アダプタ部材に形成された連結部と係合した係合部を回動せしめる係止部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、把持爪の着脱を別途駆動源を備えることなく、爪アダプタ部材及び爪ベース部材は、爪ベース部材の動作に応じて係合および解除を行う着脱機構を備えるので、容易に把持対象物の形状に合わせた把持爪本体の交換作業を行うことができる。また、把持爪本体を取り付けた爪アダプタ部材を交換するので、交換対象物の小型化を図ることができ、作業スペースの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る把持爪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爪の斜視図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る把持爪の分解図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る把持爪の開閉機構の斜視図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る把持爪の爪ベース部材及び爪アダプタ部材の分解図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る把持爪の爪ベース部材の斜視図。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る把持爪の爪ベース部材の裏面を示す斜視図。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る把持爪の爪アダプタ部材の斜視図。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る把持爪の蓋部材の斜視図。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る把持爪のフック部材の斜視図。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る把持爪の交換動作を示す図。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る把持爪の交換動作を示す詳細図。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る把持爪の交換動作を示す詳細図。
【図１５】本発明の第１の実施形態に係る把持爪の爪アダプタ部材の爪ストッカ部材への位置決め方法を説明するための図。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る把持爪の斜視図。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る把持爪の爪ベース部材及び爪アダプタ部材の分解図。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る把持爪の爪ベース部材の構造を説明するための斜視図。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る把持装置の爪ストッカ部材を説明するための斜視図。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る把持爪の爪ストッカ部材の構造を説明するための斜視図。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る把持爪の交換動作を説明する詳細図。
【図２２】本発明の第２の実施形態に係る把持爪の交換動作を説明する詳細図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施形態］
以下、本発明に係る把持爪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。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る把持爪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爪の斜視図であり、図４は、本発明の第１の実施形態に係る把持爪の分解図であり、図５は、本発明の第１の実施形態に係る把持爪の開閉機構の斜視図であり、図６は、本発明の第１の実施形態に係る把持爪の爪ベース部材及び爪アダプタ部材の分解図であり、図７は、本発明の第１の実施形態に係る把持爪の爪ベース部材の斜視図であり、図８は、本発明の第１の実施形態に係る把持爪の爪ベース部材の裏面を示す斜視図であり、図９は、本発明の第１の実施形態に係る把持爪の爪アダプタ部材の斜視図であり、図１０は、本発明の第１の実施形態に係る把持爪の蓋部材の斜視図であり、図１１は、本発明の第１の実施形態に係る把持爪のフック部材の斜視図であり、図１２は、本発明の第１の実施形態に係る把持爪の交換動作を示す図であり、図１３は、本発明の第１の実施形態に係る把持爪の交換動作を示す詳細図であり、図１４は、本発明の第１の実施形態に係る把持爪の交換動作を示す詳細図であり、図１５は、本発明の第１の実施形態に係る把持爪の爪アダプタ部材の爪ストッカ部材への位置決め方法を説明するための図である。
【００１４】
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によって把持動作及びハンド部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。
【００１５】
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。
【００１６】
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ハンド部２１とを備えている。ハンド部２１はこのように構成されているので、アーム部１０の先端に取り付けられたハンド部２１は三次元的に移動可能とされている。
【００１７】
図３に示すように、ハンド部２１は、第４リンク部４８に取り付けられる取付基部２０ａと、開閉機構２２と、開閉機構２２によって開閉自在に取り付けられた一対の把持爪３０とを備えている。なお、把持爪３０は、爪ストッカ部材５０に保管することができ、爪ストッカ部材５０には、把持対象物の形状に合わせた把持爪形状を有する交換用把持爪３０ａ〜３０ｃが保管されている。
【００１８】
図４に示すように、把持爪３０は、取付基部２０ａの開閉機構２２に取り付けられた爪ベース部材２３と爪アダプタ部材３１とが係合及び解除を行うことができ、この係合及び解除によって爪アダプタ部材３１を爪ベース部材２３から取り外して、他の把持爪本体３２が取り付けられた爪アダプタ部材に交換可能に構成されている。
【００１９】
爪アダプタ部材３１は、把持対象物の形状に合わせた把持爪本体３２と、爪ベース部材２３に係合可能であると共に、開閉機構２２の開閉動作に伴って爪ベース部材との係合及び解除を行う着脱機構を備えている。なお、把持爪本体３２は、例えば爪アダプタ部材３１に締結ボルトで固定されている。
【００２０】
本実施形態に係る一対の把持爪本体３２は其々鏡面対称に形成された部材であり、把持爪本体３２には、把持対象物を把持可能なように、把持面は、把持対象物に応じた形状に形成されている。また、把持爪本体３２は、把持する把持対象物を損傷しないように、比較的硬度の低い材料で構成されており、例えばアルミニウム合金などで形成されていても構わないし、把持対象物を把持することで、把持爪３１が摩耗しにくくするために、硬度の高い材料で構成されても構わない。なお、把持爪本体３２は、把持する把持対象物の形状に合わせて適宜爪アダプタ部材３１に組み替えて使用することが可能となっている。
【００２１】
図５に示すように、開閉機構２２は、一対の把持爪本体３２を圧力や電力等の外部からの駆動源の入力によって一定のストロークで互いに離間及び近接するように開閉可能な要素部品であり、開閉機構２２に取り付けられた爪ベース部材２３を介して把持爪本体３２，３２を開閉することにより把持対象物を把持・解放することが可能となっている。なお、本実施形態において開閉機構２２は、制御部１５から得た信号によって駆動するソレノイドを用いた場合について説明を行ったが、駆動源を別途用意してエアやオイルを用いても構わないし、電動モータで構成されても構わない。
【００２２】
次に、図６を参照して本実施形態に係る把持爪３０の爪アダプタ部材３１と爪ベース部材２３の着脱機構の構成について説明を行う。本実施形態に係る把持爪３０の着脱機構は、開閉機構２２に取り付けられた爪ベース部材２３と、該爪ベース部材２３に係合及び解除自在に取り付けられた爪アダプタ部材３１とを備えており、爪アダプタ部材３１は、爪アダプタ本体３１ａと、開閉機構２２の開閉方向に移動可能に組み付けられたフック部材３３とを備えており、フック部材３３は、爪アダプタ本体３１ａと蓋部材３４とによって挟まれて垂直方向への移動を規制されている。
【００２３】
図７及び図８に示すように、爪ベース部材２３は、概略平板状の部材であり、上面に開閉機構２２が取り付けられる取付溝２４が形成されている。取付溝２４は、開閉機構２２の開閉方向Ｘに沿って形成されており、開閉機構２２への取り付けは、取付溝２４に開閉機構２２を組付けた後、取付溝２４に形成された位置決めピン２５ａを開閉機構２２に挿通して位置決めをしたうえで、締結ボルト２５ｂ，２５ｂによって締結固定されている。
【００２４】
また、爪ベース部材２３の開閉方向Ｘの一端には、後述する押込突起５１の挿入を許容する押込突起用溝２６が押込突起５１と対応するように形成されている。さらに、爪ベース部材２３の開閉方向に沿った両側面２８ａ，２８ａには、係合部２８が形成されている。係合部２８は、円柱状のピン部材を用いると好適であり、開閉方向Ｘに沿って２以上形成されると好適である。さらに、両側面２８ａ，２８ａには、爪ベース部材２３の上面と面一に形成されると共に開閉方向Ｘと直交する方向に突出する鍔部２７，２７が形成されている。
【００２５】
また、爪ベース部材２３の裏面（爪アダプタ部材３１と対向する面）には、爪アダプタ部材３１に向かって延設された固定部２９が形成されている。固定部２９は係合部２８と同様に円柱状のピン部材を用いると好適であるが、係合部２８よりも大径に形成されるとより好適である。
【００２６】
図９に示すように、爪アダプタ本体３１ａである付勢機構は、概略平板状の部材であり、上面にフック部材３３が移動可能に組み付けられるフック部材用溝３５が開閉方向Ｘに沿って形成されている。また、フック部材用溝３５の開閉方向Ｘに沿った一端には、上述した爪ベース部材２３の押込突起用溝２６に対応した押込突起用溝３８が形成され、フック部材３３を開閉方向Ｘに沿って付勢する付勢手段３７が取り付けられている。付勢手段３７は、フック部材３３を開閉方向Ｘに沿って付勢することができれば、どのような部材を用いても構わないが、例えばコイルバネが好適に用いられる。
【００２７】
さらに、フック部材用溝３５には、フック部材３３を開閉方向Ｘに沿って案内する案内部３６ａ，３６ａが取り付けられており、フック部材用溝３５の溝底面から立設した被固定部台座３５ａには、爪ベース部材２３に形成された固定部２９が挿通可能な被固定部３６が形成されている。被固定部３６は、開閉方向Ｘに対して略直交する方向に延びる長孔
形状であり、被固定部３６の幅は、固定部２９が挿通可能且つ開閉方向Ｘにガタのないように形成され、被固定部３６の長さは、固定部２９の幅方向の位置ずれを吸収できる程度に形成されている。
【００２８】
また、爪アダプタ本体３１ａの開閉方向Ｘに沿った両側面には、開閉方向Ｘに沿って爪アダプタ固定部５４が形成されており、爪アダプタ固定部５４は、爪アダプタ本体３１ａの底部に向けて開口した導入溝５５と、導入溝５５と直交すると共に開閉方向Ｘに沿って延びる水平溝５６と、水平溝５６の一端に形成された水平溝５６よりも幅広に形成された固定溝５７とを備えている。
【００２９】
さらに、爪アダプタ本体３１ａの開閉方向Ｘに沿った両側面には、爪アダプタ本体３１ａの上面から開閉方向Ｘに沿って立設する規制部３９，３９が形成されており、規制部３９，３９の互いに対向する面３９ａ，３９ａの間には、爪ベース部材２３の側面２８ａ，２８ａが係合可能に形成されており、規制部３９の上面は爪ベース部材２３の鍔部２７と当接可能に形成されている。
【００３０】
図１０に示すように、蓋部材３４は、爪アダプタ本体３１の規制部３９，３９の間に取り付けてフック部材３３を固定する部材であり、爪ベース部材２３及び爪アダプタ本体３１ａの押込突起用溝２６，３８に対応した押込突起用溝３４ａが形成されている。また、爪ベース部材２３の固定部２９が挿通される挿通孔３４ｂ及び後述するフック部材３３のクランプ部３３ａが挿通されるクランプ部用溝３４ｃがそれぞれ固定部２９並びにクランプ部３３ａに対応する位置に形成されている。なお、蓋部材３４は、締結ボルト３４ｄによって爪アダプタ本体３１ａに締結されている。
【００３１】
図１１に示すように、フック部材３３である着脱機構は、平板状のフック本体４０と、上述した爪ベース部材２３の係合部２８と係合するようにフック本体４０から立設するクランプ部３３ａを備えている。クランプ部３３ａは、フック本体４０の概略四隅又は対角位置に配置されると好適であり、開閉方向Ｘに対して傾斜した傾斜面３３ｂが形成されている。
【００３２】
また、フック本体４０には、爪アダプタ本体３１ａに形成された被固定部台座３５ａとの干渉を防止する逃げ溝３３ｃが形成されており、案内部３６ａに対応する位置にフック案内溝３６ｂが形成されている。フック案内溝３６ｂは、フック部材３３の移動するストローク量を確保できるように開閉方向Ｘに沿って所定の長さに形成される。
【００３３】
また、フック本体４０の開閉方向Ｘに沿った一端には、爪アダプタ本体３１ａの付勢手段３７に対応する位置に付勢手段用受け部３７ａが形成されている。この付勢手段用受け部３７ａが付勢手段３７の付勢力を受けることでフック部材３３を開閉方向Ｘに沿って付勢することが可能となる。
【００３４】
このように、爪ベース部材２３及び爪アダプタ部材３１が構成されているので、爪ベース部材２３の固定部２９が爪アダプタ部材３１の被固定部３６に挿通されることで、爪ベース部材２３と爪アダプタ部材３１との開閉方向Ｘに沿った位置を固定することができる。また、爪ベース部材２３は、爪アダプタ部材３１の規制部３９，３９の互いに対向する面３９ａ，３９ａの間に組み付けられるので、開閉方向Ｘと直交する方向の位置を固定することができる。さらに、図１３（ｂ）に示すように、爪ベース部材２３の鍔部２７と係合部２８の間にフック部材３３のクランプ部３３ａが挿入されているので、爪ベース部材２３と爪アダプタ部材３１の垂直方向の位置を固定している。なお、クランプ部３３ａは、傾斜面３３ｂが形成されているので、該傾斜面３３ｂが鍔部２７と係合部２８の間に挿入されて楔として作用するので、爪ベース部材２３と爪アダプタ部材３１とを隙間なく組
み付けることが可能となる。また、爪アダプタ部材３１の交換を繰り返し行った場合には、クランプ部３３ａの摩耗などが生じる可能性があるが、摩耗などによって爪ベース部材２３と爪アダプタ部材３１の間に隙間が生じた場合でも当該傾斜面３３ｂの挿入具合を前進させることで隙間の発生させることなく連結を維持することができる。ここで、フック部材３３は、付勢手段３７によって開閉方向Ｘに付勢されているので、クランプ部３３ａは、付勢手段３７の付勢力によって鍔部２７と係合部２８の間に挿入されて爪ベース部材２３と爪アダプタ部材３１の連結を維持している。
【００３５】
また、本実施形態に係る把持爪３０によれば、爪アダプタ部材３１をハンド部２１から取り外して交換作業を行うことができるので、交換する部品をできるだけ小さくして保管場所の確保を容易にできる。さらに、把持爪３０の開閉動作を行う開閉機構２２の駆動によって着脱機構を動作させることができるので、別途駆動源を備えることなく把持爪３０の自動交換をより容易に行うことができる。
【００３６】
次に、図３及び図１２〜図１５を参照して、本実施形態に係る把持爪の爪ベース部材２３と爪アダプタ部材３１の着脱機構の動作について説明を行う。図３に示すように、本実施形態に係る把持爪３０の着脱は、交換用把持爪３３ａ〜３０ｃが保管された爪ストッカ部材５０を用いて着脱を行うと好適である。
【００３７】
爪ストッカ部材５０には、爪アダプタ部材３１が載置可能な保持孔５０ａが形成されており、該保持孔５０ａには、開閉方向Ｘに沿って互いに対向するように突出する押込突起５１と、爪アダプタ本体３１ａに形成された爪アダプタ固定部５４に係合するように開閉方向Ｘと略直交する向きに突出する固定突起５２が形成されている。また、保持孔５０ａの爪アダプタ本体３１ａの載置面には、爪アダプタ部材３１を垂直方向Ｚに向けて付勢する固定維持機構５３が取り付けられている。固定維持機構５３は、爪アダプタ部材３１を垂直方向Ｚに向けて付勢することができれば如何なる構成を採用しても構わないが、例えば板バネ等が好適に用いられる。このように構成された爪アダプタ部材３１は、開閉機構２２の開閉動作によって爪ストッカ部材５０に形成された押込突起５１と共働して爪ベース部材２３との係合及び解除を行うことが可能な把持爪着脱機構を構成している。
【００３８】
次に図１２〜図１４を参照して爪ベース部材２３と爪アダプタ部材３１の係合の解除方法について説明を行う。なお、以下の説明において、説明を容易にするためにハンド部２１は省略して図示する。第１に図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハンド部２１を操作して爪ストッカ部材５０の保持孔５０ａの上方に把持爪３０を移動した後、把持爪３０を下降させて保持孔５０ａに把持爪３０を載置する。
【００３９】
図１３（ａ）に示すように、把持爪３０を保持孔５０ａに載置した状態では、爪ベース部材２３，爪アダプタ本体３１ａ及び蓋部材３４にそれぞれ形成された押込突起用溝２６，３８，３４ａに対向するように押込突起５１が配置される。
【００４０】
次に、図１２（ｃ）に示すように、開閉機構２２を動作させて把持爪３０を開く動作を行う。この動作によって、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、押込突起５１が爪ベース部材２３，爪アダプタ本体３１ａ及び蓋部材３４にそれぞれ形成された押込突起用溝２６，３８，３４ａに挿入されて、フック部材３３を図１４（ａ）の左方向に押し込むように移動させる。このとき、フック部材３３は、案内部３６ａがフック案内溝３６ｂに係合しているので、開閉方向Ｘに沿って案内される。
【００４１】
このフック部材３３の移動によって、クランプ部３３ａの鍔部２７及び係合部２８の間への挿入が解除されるので、爪ベース部材２３と爪アダプタ部材３１との連結が解除される。その後、図１２（ｄ）に示すように、ハンド部２１を上昇させると、爪アダプタ部材
３１は、爪ストッカ部材５０に載置されたまま、爪ベース部材２３のみを移動させて、他の把持爪への交換を行うことができる。したがって、この押込突起５１が、フック部材３３を押し込むことで、着脱機構を動作せしめる開閉手段を構成している。なお、把持爪３０の装着の工程は、上述した爪ベース部材２３と爪アダプタ部材３１の係合の解除と逆の工程を行うことで、装着を行うことができる。
【００４２】
次に、図１５を参照して爪アダプタ部材３１と爪ストッカ部材５０の位置決め方法について説明を行う。ハンド部２１を操作して爪ストッカ部材５０の保持孔５０ａに爪アダプタ部材３１を挿入すると、図１５（ａ）に示すように、ハンド部２１の下降に伴って、保持孔５０ａに形成された固定突起５２が爪アダプタ部材３１に形成された爪アダプタ固定部５４の導入溝５５に挿通される。
【００４３】
また、図１５（ｂ）に示すように、上述した爪ベース部材２３と爪アダプタ部材３１の解除動作の際に開閉機構２２を開く方向に動作させると、固定突起５２は、爪アダプタ固定部５４の水平溝５６内を移動した後、図１５（ｃ）に示すように、爪アダプタ固定部５４の端部に形成された固定溝５７に係合する。このとき、保持孔５０ａの載置面には、固定維持機構５３が形成されているので、爪アダプタ部材３１は、当該固定維持機構５３の付勢力によって図１５（ｃ）の上方向に付勢されて固定突起５２と固定溝５７との係合を維持している。なお、固定突起５２と固定溝５７の解除は、固定維持機構５３の付勢力に抗して爪アダプタ部材３１を下方に押し込むことで容易に解除を行うことができる。
【００４４】
このように、爪アダプタ部材３１は、爪ストッカ部材５０の保持孔５０ａに精度良く位置決めを行うことができるので、把持爪３０の交換をより確実に行うことが可能となる。
【００４５】
［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装置１では、開閉機構２２の開閉動作に応じて爪アダプタ部材と爪ベース部材の係合及び解除を行う着脱機構を備えた場合について説明を行った。次に説明する第２の実施形態に係る把持装置は、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。
【００４６】
図１６は、本発明の第２の実施形態に係る把持爪の斜視図であり、図１７は、本発明の第２の実施形態に係る把持爪の爪ベース部材及び爪アダプタ部材の分解図であり、図１８は、本発明の第２の実施形態に係る把持爪の爪ベース部材の構造を説明するための斜視図であり、図１９は、本発明の第２の実施形態に係る把持装置の爪ストッカ部材を説明するための斜視図であり、図２０は、本発明の第２の実施形態に係る把持爪の爪ストッカ部材の構造を説明するための斜視図であり、図２１は、本発明の第２の実施形態に係る把持爪の交換動作を説明する詳細図であり、図２２は、本発明の第２の実施形態に係る把持爪の交換動作を説明する詳細図である。
【００４７】
図１６に示すように、本実施形態に係る把持装置１´は、ハンド部２１の開閉機構２２に取り付けられた爪ベース部材２３´が図示しないアーム部の動作によって移動し、爪ベース部材２３´の昇降動作に応じて爪ベース部材２３´と爪アダプタ部材３１´の係合及び解除を行う着脱機構を備えている。なお、爪アダプタ部材３１´を備える把持爪３０´は、爪ストッカ部材５０´に保管することができ、爪ストッカ部材５０´には、把持対象物の形状に合わせた把持爪形状を有する交換用把持爪３０ａ〜３０ｃが保管されている。
【００４８】
次に、図１７及び図１８を参照して本実施形態に係る把持爪３０´の爪アダプタ部材３１´と爪ベース部材２３´の着脱機構の構成について説明を行う。爪アダプタ部材３１´は、把持爪本体３２が取り付けられた爪アダプタ部材本体３４´と、該爪アダプタ部材本体３４´から爪ベース部材２３´に向けて突出する略円柱状の連結部３３´を備えている。連結部３３´の外周面には、周方向に沿って係合溝３３ａ´が形成されており、該係合溝３３ａ´に後述する係合部２５´が係合することで爪アダプタ部材３１´と爪ベース部材２３´の係合を行っている。
【００４９】
図１８に示すように、爪ベース部材２３´は、爪アダプタ部材３１´の連結部３３´が挿通可能な挿通孔２４´と、挿通孔２４´の内周面から出没自在に取り付けられた係合部２５´と、該係合部２５´を軸周りに回転可能に軸支する回転軸２６´と、係合部２５´を回転軸２６´回りの一方向に付勢する付勢手段２７´とを有している。係合部２５´は、付勢手段２７´と当接するばね受け部２５ａ´が形成されており、該ばね受け部２５ａ´が付勢手段２７´の付勢力を受けて係合部２５´を回転軸２６´回り（図１８における時計回り方向）に付勢して、係合部２５´の先端が挿通孔２４´の内周面から突出するように構成されている。なお、付勢手段２７´は、例えば弦巻ばね等が用いられる。
【００５０】
また、係合部２５´の基端側には、被係止部２８´が形成されており、該被係止部２８´に後述する係止部５１´が当接して係合部２５´を付勢方向とは逆方向に回動させることが可能に構成されている。なお、爪ベース部材２３´には、係止部５１´との接触を防止して係止部５１´と被係止部２８´の確実な当接を実現するための逃げ溝２９´が形成されている。
【００５１】
次に、図１９を参照して爪ストッカ部材５０´について説明を行う。爪ストッカ部材５０´は、把持爪３０´を載置する載置部５５´と係止部５１´が回動自在に組み付けられた爪着脱機構６０とを備えている。載置部５５´には、水平方向に所定の付勢力で付勢された押え部５６´が形成されており、該付勢力によって把持爪３０´を保持している。押え部５６´は、例えば球状部材をばね等で所定の方向に付勢したボールプランジャなどが好適に用いられる。
【００５２】
爪着脱機構６０は、係止部５１´と、該係止部５１´に取り付けられた連結シャフト５２´と、係止部５１´を連結シャフト５２´回りに回動させるアクチュエータ５４´を備えている。図２０に示すように、係止部５１´は、第２の付勢部材５９´によって連結シャフト５２´回りに付勢されており、アクチュエータ５４´の直線運動に応じてアクチュエータ５４´に取り付けられたアーム５７´に形成された動作ピン５８´を介して回動可能に構成されている。また、連結シャフト５２´は、カップリング５３´で連結されており、アクチュエータ５４´の動作による各係止部５１´の同期を図っている。
【００５３】
次に、図１６，図２１及び図２２を参照して、本実施形態に係る把持装置１´の爪ベース部材２３´と爪アダプタ部材３１´の着脱機構の動作について説明を行う。図１６に示すように、本実施形態に係る把持爪３０´の着脱は、交換用把持爪３０ａ´〜３０ｃ´が保管された爪ストッカ部材５０´を用いて着脱を行うと好適である。
【００５４】
爪ストッカ部材５０´には、交換用把持爪３０ａ´〜３０ｃ´を水平方向に保持する押え部５６´によって交換用把持爪３０ａ´〜３０ｃ´が載置されている。図２１（ａ）に示すように、爪ベース部材２３´と爪アダプタ部材３１´の係合を行う場合には、ハンド部２１に取り付けられた爪ベース部材２３´を爪ストッカ部材５０´に載置された任意の把持爪上に移動させる。
【００５５】
その後、図２１（ｂ）に示すように、ハンド部２１を下降させることで、爪ベース部材２３´に形成された挿通孔２４´に爪アダプタ部材３１´に形成された連結部３３´を挿通させる。このとき、付勢手段２７´によるばね応力によって挿通孔２４´の内周面に突出した係合部２５´は、連結部３３´が挿通されることで該ばね応力に抗するように付勢方向と反対方向（図２１（ｂ）における反時計回り）に回動する。図２１（ｃ）に示すように、連結部３３´が充分に挿通孔２４´に挿通されると、連結部３３´に形成された係合溝３３ａ´に係合部２５´が係合し、図１８に示す付勢手段２７´によるばね応力によって係合溝３３ａ´と係合部２５´の係合が維持されて爪ベース部材２３´と爪アダプタ部材３１´の係合が行われる。
【００５６】
次に、爪ベース部材２３´と爪アダプタ部材３１´との係合を解除する場合は、図１６に示すように、交換用把持爪３０ａ´〜３０ｃ´が載置されていない、載置部５５´上にハンド部２１を移動させる。その後、爪ベース部材２３´と爪アダプタ部材３１´とが係合した状態でハンド部２１を下降させて当該載置部５５´に爪アダプタ部材３１´を載置する。このとき、図２０に示すようにアクチュエータ５４´を駆動させて係止部５１´を第２の付勢部材５９´の付勢方向と反対方向に回動させて、係止部５１´と爪ベース部材２３´との干渉を防止する。次に、図２０及び図２２（ａ）に示すように、アクチュエータ５４´を逆方向に駆動させ、アーム５７´に形成された動作ピン５８´と係止部５１´の係合を解除することで、係止部５１´を第２の付勢部材５９´の付勢方向に回動させる。このとき、第２の付勢部材５９´の付勢力によって回動された係止部５１´は係合部２５´の被係止部２８´と当接することで、係合部２５´を回転軸２６´回りに付勢手段２７´の付勢力に抗して係合部２５´を回動させる。この状態では、係合部２５´の先端は挿通孔２４´の内周面から飛び出さず、爪ベース部材２３´内に没入した状態となるため、係合部２５´と係合溝３３ａ´との係合が解除される。
【００５７】
その後、図２０及び図２２（ｂ）に示すように図１６に示すハンド部２１を上昇させると、ハンド部２１に取り付けられた爪ベース部材２３´と爪アダプタ部材３１´との連結が解除されて爪アダプタ部材３１´が図１９に示す載置部５５´に載置されたまま爪ベース部材２３´のみが上昇する。そして、図２２（ｃ）に示すようにさらに爪ベース部材２３´が上昇すると、係止部５１´と被係止部２８´の係合が解除されて係止部５１´が図１８に示す付勢手段２７´のばね応力によって回転軸２６´回りに回動する。
【００５８】
このように、本実施形態に係る把持爪は、ハンド部２１の上下移動に伴って爪アダプタ部材３１´と爪ベース部材２３´の係合及び解除を行うことができるので、複雑な制御などを行うことなく簡便且つ確実に把持爪の交換を行うことが可能となる。
【００５９】
また、挿通孔２４´の内周面から付勢手段２７´によって付勢された係合部２５´が突出しているので、連結部３３´を挿通孔２４´に挿通するだけで爪ベース部材２３´と爪アダプタ部材３１´の係合を容易に実現することができる。
【００６０】
また、爪ベース部材２３´と爪アダプタ部材３１´の係合の解除をアクチュエータ５４´によって回動される係止部５１´によって行うことができるので、爪ベース部材２３´と爪アダプタ部材３１´の係合の解除を容易に実現することができる。
【００６１】
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、第１の実施形態では、爪ストッカ部材５０に載置された交換用把持爪３０ａ〜３０ｃの数は、３つであった場合について説明を行ったが、その数は任意に設定しても構わない。
【００６２】
また、第１の実施形態に係る把持爪３０では、開閉機構２２を開く際に、爪ベース部材２３と爪アダプタ部材３１の解除を行う場合について説明を行ったが、開閉機構２２を閉じる際に爪ベース部材２３と爪アダプタ部材３１の解除を行うように押込突起等の位置を適宜変更しても構わない。
【００６３】
また、第２の実施形態に係る把持爪３０´は、一対の把持爪をそれぞれ一つずつ交換する爪ストッカ部材５０´について説明を行ったが、載置部５５´の位置を調整して一対の把持爪３０´を同時に交換できるように構成しても構わない。
【００６４】
また、本実施形態に係る把持装置は、単一のアーム部からなる把持装置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装置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】
【００６５】
２２  開閉機構，    ２３，２３´  爪ベース部材，    ２４´  挿通孔，    ２５´  係合部，    ２６´  回転軸，    ２８  係合部，    ３０，３０´  把持爪，    ３１，３１´  爪アダプタ部材，    ３２  把持爪本体，    ３３  フック部材，    ３３´  連結部，    ３６  被固定部，    ３７  付勢手段，    ３９  規制部，    ５０  ，５０´  爪ストッカ部材，    ５１  押込突起，    ５１´  係止部，    ５２  固定突起，    ５３  固定維持機構，    ５４  爪アダプタ固定部，    Ｘ  開閉方向。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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