(57)【要約】【課題】把持部で把持した把持対象の回転精度を向上させることができるとともに、その回転量も大きくすることが可能なロボットハンドを得ること。【解決手段】本発明のロボットハンド１は、把持対象を把持して回転させるロボットハンドであって、把持対象を挟み込んで把持すべく平行に開閉動作する一対の把持部１１，１２と、把持対象を把持した状態において、把持部同士の相対的な位置をずらすように、把持対象の回転軸Ｏと垂直な方向に少なくとも一方の把持部を移動させる移動手段と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
把持対象を把持して回転させるロボットハンドであって、
前記把持対象を挟み込んで把持すべく平行に開閉動作する一対の把持部と、
前記把持対象を把持した状態において、前記把持部同士の相対的な位置をずらすように、前記把持対象の回転軸と垂直な方向に少なくとも一方の把持部を移動させる移動手段と、を有することを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
前記移動手段は、前記一対の把持部の両方をそれぞれ反対方向に略等しい移動量で移動させることを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。
【請求項３】
前記一対の把持部が前記把持対象を挟み込む圧力を略一定に保持する定圧化手段をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載のロボットハンド。
【請求項４】
前記把持部同士の対向面には、凹み部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のロボットハンド。
【請求項５】
前記把持部同士の対向面には、滑り止め処理が施されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンド、特にワーク等の把持対象を回転させるロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワーク等の把持対象を把持するロボットハンドが利用されている。例えばロボットのアームの先端にロボットハンドを設けることで、ロボットが把持対象を把持して移動させることができるようになる。このようなロボットハンドでは、把持対象を把持することに加えて、把持対象を回転させる動作が要求される場合がある。
【０００３】
そこで、把持対象を挟み込んで把持する一対の把持部を、把持部の挟み込む方向と垂直に互いに逆方向に回転させることで、把持対象を回転させる技術が、例えば特許文献１に開示されている。また、把持対象を把持する３本のフィンガーの位置関係を調節することで把持対象を回転させる技術が、例えば特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−２７８７４号公報
【特許文献２】特開平６−１５５３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示の技術では、把持部が回転動作を行うため、把持部の根元と先端とで、把持部の移動量が異なる。したがって、把持部と把持対象との間で滑りが生じやすく、精度よく回転量を制御することが難しいという問題がある。また、特許文献２に開示の技術では、フィンガーの移動だけでは、把持対象の回転量を大きくしにくいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、把持部で把持した把持対象の回転精度を向上させることができるとともに、その回転量も大きくすることが可能なロボットハンドを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、把持対象を把持して回転させるロボットハンドであって、把持対象を挟み込んで把持すべく平行に開閉動作する一対の把持部と、把持対象を把持した状態において、把持部同士の相対的な位置をずらすように、把持対象の回転軸と垂直な方向に少なくとも一方の把持部を移動させる移動手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、把持部が把持対象の回転軸と垂直な方向に移動するので、把持対象を回転させる過程で、把持部と把持対象との間で滑りを生じにくくすることができ、把持対象の回転精度を向上させることができるという効果を奏する。また、把持対象の回転軸と垂直な方向への把持部の移動により把持対象を回転させるので、その回転量を大きくすることができるという効果を奏する。例えば、把持部の移動方向における長さが、把持対象の回転方向における外周長さ以上であれば、把持部の移動により把持対象を３６０度以上回転させることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るロボットハンドの概略構成を示す外観正面図である。
【図２】図２は、筐体内部に設けられた移動機構の概略構成を示す図である。
【図３】図３は、把持部で把持対象を把持した状態を示す図であって、（ａ）把持部の進退位置が略等しい状態を示す図、（ｂ）把持部を退避方向に、把持部を進出方向に移動させて把持対象を回転させた状態を示す図、（ｃ）把持部を進出方向に、把持部を退避方向に移動させて把持対象を回転させた状態を示す図である。
【図４】図４は、ロボットハンドの外観正面図であって、（ａ）四角形断面の把持対象を把持した状態を示す図、（ｂ）四角形断面の把持対象を回転させた状態を示す図である。
【図５】図５は、ロボットのアームに本実施の形態１に係るロボットハンドを取り付けた状態を例示する図である。
【図６】図６は、本実施の形態１の変形例１に係るロボットハンドの外観正面図であって、（ａ）把持対象を把持した状態を示す図、（ｂ）（ｃ）把持対象を回転させた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかるロボットハンドの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るロボットハンドの概略構成を示す外観正面図である。ロボットハンド１は、ワーク等の把持対象を把持するための装置である。ロボットハンド１は、一対の把持部１１，１２を有する。把持部１１，１２は、矢印Ｘに示す方向に平行に移動可能であり、開閉動作が可能となっている。把持部１１，１２を閉じることで把持対象を挟み込んで把持することができる。把持部１１，１２同士の対向面１１ａ，１２ａには、把持対象を確実に把持できるように滑り止め処理が施されている。例えば、対向面１１ａ，１２ａをゴム部材で構成してもよい。また、対向面１１ａ，１２ａの表面を粗面にして摩擦抵抗を増すように構成してもよい。また、把持部１１，１２は、開閉方向と垂直な方向（矢印Ｙに示す方向）に直線移動可能になっている。以下、矢印Ｘに示す方向への把持部１１，１２の移動を開閉方向への移動といい、矢印Ｙに示す方向への把持部１１，１２の移動を進退方向への移動という。また、把持部１１，１２の移動を進退方向への移動について、筐体２から離れる方向を進出方向への移動といい、筐体２に近づく方向を退避方向への移動という。
【００１２】
把持部１１，１２は筐体２の内部に設けられた移動機構（移動手段）４によって移動される。図２は、筐体内部に設けられた移動機構４の概略構成を示す図である。まず、把持部１１，１２を開閉移動させる機構について説明する。
【００１３】
把持部１１，１２には、その根元側に筐体２内部に向けて延びる進退用ガイドレール１３３，１３４が取り付けられている。進退用ガイドレール１３３，１３４は、その途中で進退用ガイドブロック１３１，１３２に形成された開口１３１ａ，１３２ａを貫通する。進退用ガイドブロック１３１，１３２と一体に形成された開閉用ガイドブロック３１，３２は、開閉用ガイドレール３０上をスライド移動可能になっている。これにより、開閉用ガイドブロック３１，３２の開閉方向の移動に合わせて、進退用ガイドレール１３３，１３４、および把持部１１，１２が開閉方向に移動する。
【００１４】
開閉用ガイドブロック３１，３２は、ベルト４３と連結されている。ベルト４３は、開閉用ガイドブロック３１，３２よりも開閉方向に対して外側に配置されたプーリ４１，４２との間に掛けられており、プーリ４１，４２の回転に合わせてベルト４３も回転する。なお、開閉用ガイドブロック３１，３２のうち、一方の開閉用ガイドブロック３１は、プーリ４１，４２を挟んだ一方側を通るベルト４３部分に連結され、他方の開閉用ガイドブロック３２は、プーリ４１，４２を挟んだ他方側を通るベルト４３部分に連結される。プーリ４１には、開閉用モータ２１の回転軸部２１ａが接続されており、回転軸部２１ａの回転に合わせてプーリ４１も回転する。
【００１５】
上記構成により、開閉用モータ２１の回転軸部２１ａを回転させてプーリ４１を回転させると、ベルト４３の回転に合わせて把持部１１，１２が開閉移動する。具体的には、矢印Ｐに示す方向にプーリ４１を回転させると把持部１１，１２が開くように移動し、矢印Ｑに示す方向にプーリ４１を回転させると把持部１１，１２が閉じるように移動する。
【００１６】
なお、開閉用モータ２１には、定圧制御部２４が接続されている。定圧制御部２４は、把持部１１，１２が把持対象を把持する把持圧力が略一定となるように、開閉用モータ２１を制御する定圧化手段として機能する。定圧制御部２４は、図示しない圧力検出部で検出した把持圧力に基づいて、開閉用モータ２１に対する電流制御を行い、把持圧力の一定化を図る。
【００１７】
次に、把持部１１，１２を進退移動させる機構について説明する。進退用ガイドレール１３３，１３４の把持部１１，１２が設けられた他端側には、ラック５１，５２が設けられている。ラック５１，５２には、それぞれピニオンギア６１，６２が噛み合わされている。これにより、ピニオンギア６１，６２の回転に合わせて進退用ガイドレール１３３，１３４および把持部１１，１２が進退方向に直線移動することができる。なお、進退用ガイドレール１３３，１３４および把持部１１，１２の進退方向への直線移動は、進退用ガイドブロック１３１，１３２によって規定されている。
【００１８】
ピニオンギア６１，６２は、それぞれプーリ４５，４６と連動して回転するようになっている。進退用モータ２２の回転軸部２２ａに連結されたプーリ４４と、プーリ４５との間にはベルト４７が掛けられており、プーリ４４の回転に合わせてプーリ４５が回転する。プーリ４６も同様に、進退用モータ２２の回転軸部２２ａに連結されたプーリ４４との間にベルト４８が掛けられており、プーリ４４の回転に合わせてプーリ４６が回転する。
なお、プーリ４４は、プーリを二段に重ねた形状となっており、ベルト４７とベルト４８の両方を掛けることができるようになっている。
【００１９】
上記構成により、進退用モータ２２の回転軸部２２ａを回転させてプーリ４４を回転させると、プーリ４５，４６の回転に合わせて把持部１１，１２が進退移動する。具体的には、矢印Ｒに示す方向にプーリ４４を回転させると、把持部１１が退避方向に移動し、把持部１２が進出方向に移動する。また、プーリ４４を矢印Ｓに示す方向に回転させると、把持部１１が進出方向に移動し、把持部１２が退避方向に移動する。すなわち、プーリ４４を回転させることで、把持部１１，１２をそれぞれ反対方向に平行移動させて、お互いの相対位置をずらすことができる。
【００２０】
また、把持部１１と把持部１２の進退方向への移動量が略等しくなるようになっている。具体的には、ラック５１，５２やピニオンギア６１，６２のギア比を、把持部１１側と把持部１２側とで等しくしたり、プーリ４５，４６のサイズを把持部１１側と把持部１２側とで等しくしたりすることで、把持部１１と把持部１２の進退方向への移動量を略等しくしている。
【００２１】
なお、移動機構４は、プーリ４４に対して矢印Ｕに示す方向に付勢力を加える付勢手段６を有する。付勢手段６は、例えばコイルバネである。付勢手段６によりプーリ４４に対して付勢力を加えることで、把持部１１，１２の開閉動作によりプーリ４５，４６が移動した場合でも、プーリ４４とプーリ４５との距離と、プーリ４４とプーリ４６との距離を一定に保つようにプーリ４４を移動させることができ、プーリ４４の回転を確実にプーリ４５，４６に伝えることができる。もちろん、プーリ４４の移動に合わせて進退用モータ２２も移動可能に設けてある。
【００２２】
次に、ロボットハンド１による把持対象の回転について説明する。図３は、把持部１１，１２で把持対象を把持した状態を示す図であって、（ａ）把持部１１，１２の進退位置が略等しい状態を示す図、（ｂ）把持部１１を退避方向に、把持部１２を進出方向に移動させて把持対象を回転させた状態を示す図、（ｃ）把持部１１を進出方向に、把持部１２を退避方向に移動させて把持対象を回転させた状態を示す図である。
【００２３】
図３に示すように、把持部１１，１２が等しい移動量で反対方向に平行移動するので、把持対象の回転軸Ｏをほとんど移動させずに、把持対象を回転させることができる。また、把持部１１，１２が把持対象の回転軸Ｏと垂直な方向に移動するので、把持対象を回転させる過程で、把持部１１，１２と把持対象との間で滑りを生じにくくすることができる。これにより、把持対象の回転精度を向上させることができる。
【００２４】
また、把持対象の回転軸Ｏと垂直な方向への把持部１１，１２の移動により把持対象を回転させるので、その回転量を大きくすることができる。例えば、対向面１１ａ，１２ａの進退方向における長さが、把持対象の外周長さ以上であれば、把持部１１，１２の進退移動により把持対象を３６０度以上回転させることも可能となる。
【００２５】
図４は、ロボットハンド１の外観正面図であって、（ａ）四角形断面の把持対象を把持した状態を示す図、（ｂ）四角形断面の把持対象を回転させた状態を示す図である。図４に示すように、四角形断面の把持対象を回転させると、その回転の過程で把持部１１，１２の開閉間隔が変化する。ロボットハンド１の移動機構４は、把持圧力を略一定にする定圧制御部２４を備えているので、回転により把持部１１，１２の開閉幅が変化する場合であっても、略一定の把持圧で把持対象を安定して把持することができる。なお、四角形断面の断面形状は、回転により把持部１１，１２の開閉幅が変化する断面形状の例示であり、把持対象の断面形状はこれに限られない。
【００２６】
図５は、ロボット１０のアームに本実施の形態１に係るロボットハンド１を取り付けた状態を例示する図である。ロボット１０のアームは、１または複数の可動軸を有して、ワーク等の把持対象を所定の姿勢で所定の位置に移動させる。従来、把持対象を回転させる際に、回転軸の移動を抑えたいという要求がある場合には、ロボットのアームに多くの可動軸を備える必要があり、ロボットのコストの増大を招いてしまう場合があった。一方、ロボット１０のアームにロボットハンド１を取り付けることで、アームの可動軸を回転させずに把持対象を回転させることができるようになる。すなわち、ロボットハンド１をロボット１０のアームに取り付けることで、アームの可動軸に頼らずに、回転軸の移動を抑えて把持対象を回転させることができる。これにより、ロボット１０のアームが備えるべき可動軸の数を抑えて、ロボット１０のコストの増大を抑えることができる。
【００２７】
なお、図２に示す移動機構４から、「プーリ４５、ベルト４７、ピニオンギア６１」または、「プーリ４６、ベルト４８、ピニオンギア６２」のいずれか一方を省略して移動機構４を構成してもよい。この場合、把持対象を回転させる際に、一方の把持部だけが進退移動するので、把持対象の回転軸の移動を抑えにくくなるものの、把持部と把持対象との滑りを抑えて回転精度の向上を図ることができる。また、把持対象の回転量を大きくすることもできる。
【００２８】
なお、把持部１１，１２に開閉移動および進退移動をさせるための移動機構は、図２に示す構成に限られない。すなわち、移動機構４の構成は、把持対象を把持するための把持部１１，１２の開閉移動と、把持対象を回転させるために把持部１１，１２の相対的な位置関係をずらす進退移動とを実現できる構成であればよい。例えば、本実施の形態１では、１つの開閉用モータ２１で把持部１１，１２の両方を開閉移動させているが、把持部１１，１２それぞれを開閉移動させるモータ等の駆動手段を設けて、把持部１１，１２の開閉移動を別々に制御するように構成してもよい。また、１つの進退用モータ２２で把持部１１，１２の両方を進退移動させているが、把持部１１，１２それぞれを進退移動させるモータ等の駆動手段を設けて、把持部１１，１２の進退移動を別々に制御するように構成してもよい。
【００２９】
図６は、本実施の形態１の変形例１に係るロボットハンド１の外観正面図であって、（ａ）把持対象を把持した状態を示す図、（ｂ）（ｃ）把持対象を回転させた状態を示す図である。本変形例１では、把持部１１，１２の対向面１１ａ，１２ａに凹み部１１ｂ，１２ｂが形成されている。対向面１１ａ，１２ａに凹み部１１ｂ，１２ｂを形成することで、安定して把持対象を把持することができるようになる。また、対向面１１ａ，１２ａに凹み部１１ｂ，１２ｂを形成すると把持対象を回転させた際に把持部１１，１２の開閉幅が変化する。上述したように、定圧制御部２４を備えることで、把持部１１，１２の開閉幅が変化する場合であっても、略一定の把持圧で把持対象を安定して把持することができる。また、凹み部１１ｂ，１２ｂのうち、把持対象を回転させた場合に把持対象に接触している接触面同士を平行とすることで、把持対象の回転軸の移動を抑えることができる。なお、凹み部１１ｂ，１２ｂは、把持対象の形状に合わせて様々な形状で形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明にかかるロボットハンドは、ロボットのアームに有用であり、特に、ワーク等の把持対象を回転させるロボットのアームに適している。
【符号の説明】
【００３１】
１  ロボットハンド
２  筐体
４  移動機構（移動手段）
６  付勢手段
１０  ロボット
１１，１２  把持部
１１ａ，１２ａ  対向面
１１ｂ，１２ｂ  凹み部
２１  開閉用モータ
２１ａ  回転軸部
２２  進退用モータ
２２ａ  回転軸部
２４  定圧制御部（定圧化手段）
３０  開閉用ガイドレール
３１，３２  開閉用ガイドブロック
４１，４２  プーリ
４３  ベルト
４４，４５，４６  プーリ
４７，４８  ベルト
５１，５２  ラック
６１，６２  ピニオンギア
１３１，１３２  進退用ガイドブロック
１３１ａ，１３２ａ  開口
１３３，１３４  進退用ガイドレール
Ｏ  回転軸
Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｕ，Ｘ，Ｙ  矢印
【図１】
2011115914.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2011115914.tif 000006
【図５】
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【図６】
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