(57)【要約】【課題】フィンガとワークの位置関係に柔軟に対応してワークのピッキングを確実に行うことが可能なエンドエフェクタを提供する。【解決手段】エンドエフェクタ１は、ワーク２を把持するフィンガ３０，３１と、フィンガ３０，３１と連結されるリンク部材２０と、リンク部材２０を駆動するアクチュエータロッド５５と、フィンガ３０，３１のそれぞれを所定の方向に付勢する引張りばね４０，４１とを備える。フィンガ３０，３１ではリンク剛性が異なり、リンク部材２０とアクチュエータロッド５５との接続部２０ａからリンク部材２０とフィンガ３０，３１のそれぞれの接続部２０ｂ，２０ｃまでの距離Ｌ１，Ｌ２が異なる値を取る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持する複数のフィンガと、
前記複数のフィンガと連結されるリンク部材と、
前記リンク部材を駆動する駆動手段と、
前記複数のフィンガのそれぞれを所定の方向に付勢する付勢手段と、を備えるエンドエフェクタであって、
前記複数のフィンガのうち少なくとも２つのフィンガはリンク剛性が異なり、
前記リンク部材と前記駆動手段との接続部から前記リンク部材と前記少なくとも２つのフィンガとのそれぞれの接続部までの距離が異なる値を取ることを特徴とするエンドエフェクタ。
【請求項２】
前記リンク部材と前記駆動手段との接続部まわりのモーメントの合計がゼロとなっていることを特徴とする請求項１に記載のエンドエフェクタ。
【請求項３】
前記ワークを吸着保持する吸着ロッドが、前記駆動手段の駆動方向と略平行な方向において前記リンク部材を貫通するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項４】
前記複数のフィンガを支持する支持部材を備え、
前記吸着ロッドは、前記支持部材を貫通していることを特徴とする請求項３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項５】
前記支持部材および前記リンク部材と前記吸着ロッドとは、前記吸着ロッドの長手方向で相対移動が可能であることを特徴とさせる請求項４に記載のエンドエフェクタ。
【請求項６】
ワークを把持する把持ユニットと、
ワークを吸着保持する吸着ユニットと、
前記吸着ユニットに対して前記把持ユニットの位置を移動させる移動手段と、を備えるエンドエフェクタであって、
前記把持ユニットは、
支持部材と、
前記支持部材に支持された複数のフィンガと、
前記複数のフィンガをワークを把持する閉状態と把持したワークを解放する開状態との間で遷移させる駆動手段と、を有し、
前記吸着ユニットは、
前記支持部材の略中心を貫通するように配置された吸着ロッドを有し、
前記移動手段は、前記吸着ロッドの長手方向に前記把持ユニットを移動させることを特徴とするエンドエフェクタ。
【請求項７】
前記把持ユニットは、前記吸着ロッドが前記ワークを吸着保持する際に前記ワークに当接しない退避位置と、前記吸着ロッドに吸着保持されているワークを前記複数のフィンガで把持することが可能な把持位置と、の間で移動可能であることを特徴とする請求項６記載のエンドエフェクタ。
【請求項８】
前記吸着ロッドの長手方向において、前記複数のフィンガが前記開状態にあるときの前記把持ユニットの厚みが前記吸着ロッドの長さよりも短いことを特徴とする請求項６又は７に記載のエンドエフェクタ。
【請求項９】
前記移動手段は、
前記吸着ロッドの長手方向に沿って前記吸着ロッドに配置されたラックと、
前記把持ユニットに配置されて前記ラックと噛み合うピニオンと、
前記把持ユニットを前記吸着ロッドの長手方向に案内する案内手段と、
前記ピニオンを回転させるモータと、を備え、
前記ピニオンと前記モータは前記支持部材に配置されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のエンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタを保持するエンドエフェクタ移動手段と、を備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットアームに取り付けられてワークをピッキングするエンドエフェクタと、エンドエフェクタを有する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業製品の組み立てや梱包、物流工程には、部品や完成品、梱包済みの製品等のワークをピッキングする作業が存在する。ワークをピッキングする技術として、複数のフィンガを有するエンドエフェクタをロボットアームに取り付け、フィンガの開閉によってワークを把持し、ピッキングする技術が一般的に用いられている。
【０００３】
ここで、複数のフィンガを単一のアクチュエータで駆動する技術として、リンク機構を用いたフィンガの駆動技術が知られている。例えば特許文献１には、リンク機構を用いて複数のフィンガを単一のアクチュエータで均等に開閉する技術が開示されている。一方、フィンガを駆動するリンク機構を回動可能に支持することにより、フィンガの姿勢をワークの位置や形状に倣わせる技術が知られている。例えば特許文献２には、２本のフィンガを駆動するリンク部材を回動可能に支持することで、エンドエフェクタの中心からずれた位置でのワークの把持を可能とする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６１５７７号公報
【特許文献２】特開２０１２−２０６２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１，２において、フィンガの配置は実質的に点対称又は線対称であり、リンク部材も同様に点対称また線対称の形状である。そして、複数のフィンガを均等に開閉するために、リンク機構又はリンク部材の中心をアクチュエータによって駆動している。そのため、リンク部材の中心にワークの把持を補助する機構等の別の機構を配置することが難しい。
【０００６】
本発明は、フィンガとワークの位置関係に柔軟に対応してワークのピッキングを確実に行うことが可能なエンドエフェクタ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】
【０００７】
本発明に係るエンドエフェクタは、ワークを把持する複数のフィンガと、前記複数のフィンガと連結されるリンク部材と、前記リンク部材を駆動する駆動手段と、前記複数のフィンガのそれぞれを所定の方向に付勢する付勢手段と、を備えるエンドエフェクタであって、前記複数のフィンガのうち少なくとも２つのフィンガはリンク剛性が異なり、前記リンク部材と前記駆動手段との接続部から前記リンク部材と前記少なくとも２つのフィンガとのそれぞれの接続部までの距離が異なる値を取ることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フィンガとワークの位置関係に柔軟に対応して、フィンガによるワークのピッキングを確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係るエンドエフェクタの概略断面図である。
【図２】図１のエンドエフェクタに対するワークの配置例を示す断面図である。
【図３】図２の状態からのエンドエフェクタによるワークのピッキング動作を説明する図である。
【図４】第２実施形態に係るエンドエフェクタの概略断面図である。
【図５】第３実施形態に係るエンドエフェクタの斜視図である。
【図６】図５のエンドエフェクタの上面図である。
【図７】第４実施形態に係るエンドエフェクタの斜視図である。
【図８】第５実施形態に係るエンドエフェクタの概略断面図である。
【図９】図８のエンドエフェクタでのフィンガの動作を説明する断面図である。
【図１０】図８のエンドエフェクタの動作例を説明する第１の図である。
【図１１】図８のエンドエフェクタの動作例を説明する第２の図である。
【図１２】第６実施形態に係るエンドエフェクタの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係るエンドエフェクタについて、添付図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ、第１実施形態に係るエンドエフェクタ１の第１の状態及び第２の状態を示す断面図である。説明の便宜上、図１（ａ），（ｂ）に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定める。エンドエフェクタ１は、ベース部１０と支持部１２，１３からなる支持部材、リンク部材２０、フィンガ３０，３１、引張りばね４０，４１、リンクロッド５０，５１及びアクチュエータロッド５５を備える。図１（ａ）の第１の状態とはフィンガ３０，３１を開いた状態（開状態）であり、図１（ｂ）の第２の状態とはフィンガ３０，３１を閉じた状態（閉状態）である。
【００１１】
ベース部１０は、不図示の補助部材等を介して不図示のロボットアーム等のエンドエフェクタ移動手段に取り付けられ、これにより搬送装置（ピッキング装置）が構成される。ベース部１０には、リンクロッド５０，５１の軸方向がＺ軸と略平行になるようにリンクロッド５０，５１を挿通させるための孔が設けられている。フィンガ３０は、支持部１２に対してＹ軸と平行な軸まわりに回転可能に支持されている。同様に、フィンガ３１は、支持部１３に対してＹ軸と平行な軸まわりに回転可能に支持されている。
【００１２】
フィンガ３０は、ベース部１０とフィンガ３０との間に張架された引張りばね４０によって、矢印Ａ１方向に付勢されている。フィンガ３１は、ベース部１０とフィンガ３１との間に張架された引張りばね４１によって、矢印Ｂ１方向に付勢されている。つまり、フィンガ３０，３１は、開方向に付勢されている。
【００１３】
フィンガ３０，３１はそれぞれ、リンクロッド５０，５１を介して、リンク部材２０に接続されている。リンクロッド５０とフィンガ３０との接続部はＹ軸と平行な軸まわりに回転可能に構成されており、同様に、リンクロッド５１とフィンガ３１との接続部もＹ軸と平行な軸まわりに回転可能に構成されている。また、リンクロッド５０，５１はそれぞれ、リンク部材２０に対して接続部２０ｂ，２０ｃにおいて、Ｙ軸と平行な軸まわりに回転可能に接続されている。
【００１４】
リンク部材２０には、アクチュエータロッド５５が接続部２０ａにおいて、Ｙ軸と平行な軸まわりに回転可能に接続されている。アクチュエータロッド５５には、不図示のアクチュエータが接続されている。アクチュエータの駆動に応じて、アクチュエータロッド５５は、矢印Ｄ，Ｅで示す駆動方向、つまり、矢印Ｄで示すＺ軸正方向と矢印Ｅで示すＺ軸負方向に駆動される。
【００１５】
アクチュエータロッド５５がＺ軸方向に駆動されると、リンク部材２０、リンクロッド５０，５１を介してフィンガ３０，３１が同時に駆動される。つまり、エンドエフェクタ１は、１つのアクチュエータで２本のフィンガ３０，３１を駆動する構造となっている。具体的には、図１（ａ）に示すようにアクチュエータロッド５５が矢印Ｅ方向に駆動されると、フィンガ３０，３１はそれぞれ矢印Ａ１，Ｂ１で示す開方向へ駆動される。一方、図１（ｂ）に示すようにアクチュエータロッド５５が矢印Ｄ方向に駆動されると、フィンガ３０，３１はそれぞれ矢印Ａ２，Ｂ２で示す閉方向へ駆動される。
【００１６】
エンドエフェクタ１では、引張りばね４０によって発生するフィンガ３０の接続部まわりの回転モーメント（つまり、フィンガ３０のリンク剛性）と、引張りばね４１によるフィンガ３１のリンク剛性とが異なっている。このようなリンク剛性の差は、引張りばね４０，４１にばね剛性（ばね定数）の異なるものを用いることやフィンガ３０，３１のそれぞれに対する引張りばね４０，４１の固定位置を調整することによって、実現することができる。フィンガ３０，３１のリンク剛性の差によって、フィンガ３０を開状態から閉状態へ遷移させる際にリンクロッド５０に発生する力Ｆ１と、フィンガ３１を開状態から閉状態へ移動させる際にリンクロッド５１に発生する力Ｆ２とは、異なる大きさとなる。
【００１７】
リンク部材２０において、リンクロッド５０との接続部２０ｂからアクチュエータロッド５５との接続部２０ａまでの距離を‘Ｌ１’とする。また、リンク部材２０において、リンクロッド５１との接続部２０ｃからアクチュエータロッド５５との接続部２０ａまでの距離を‘Ｌ２’とする。エンドエフェクタ１では、距離Ｌ１と距離Ｌ２は異なる値を取る。つまり、‘Ｌ１≠Ｌ２’となっている。
【００１８】
先述の通り、力Ｆ１，Ｆ２との間には‘Ｆ１≠Ｆ２’の関係が成り立っているが、力Ｆ１，Ｆ２と距離Ｌ１，Ｌ２の間には‘Ｆ１×Ｌ１＝Ｆ２×Ｌ２’の関係が成り立っている。つまり、リンク部材２０について、アクチュエータロッド５５との接続部２０ａまわりのモーメントは釣り合っており、モーメントの合計は実質的にゼロ（０）となっている。よって、アクチュエータロッド５５がＺ軸正方向（矢印Ｄ方向）に駆動される場合、リンク部材２０は水平姿勢（ＸＹ面と平行な姿勢）に保たれ、その結果、リンクロッド５０，５１の下端のＺ軸方向での移動距離は同じとなる。すなわち、図１（ｂ）に示すように、フィンガ３０，３１を均等に閉じさせる動作が可能となっている。
【００１９】
次に、外的要因によりフィンガ３０，３１に不均等に閉じる動作が生じる例について説明する。図２は、図１（ａ）の第１の状態にあるエンドエフェクタ１に対してワーク２が配置された状態の一例を示す断面図であり、ワーク２のＸ軸方向の中心Ｃｗとエンドエフェクタ１のＸ軸方向の中心ＣｅとがＸ軸方向でずれている状態を示している。なお、リンク部材２０のＸ軸方向中心を通り、且つ、Ｚ軸と平行な軸の位置を、エンドエフェクタ１のＸ軸方向の中心Ｃｅと定義する。
【００２０】
図３は、図２の状態からのエンドエフェクタ１によるワーク２のピッキング動作を説明する図である。図３（ａ）は、図２の状態からアクチュエータロッド５５が矢印Ｄ方向に駆動された後のエンドエフェクタ１の第１の遷移状態を示している。アクチュエータロッド５５が矢印Ｄ方向に駆動されると、前述の通り、リンク部材２０は水平状態を保持して、矢印Ｄ方向に移動する。すると、ワーク２の中心Ｃｗがフィンガ３０よりもフィンガ３１に近いため、フィンガ３１がワーク２に当接し、フィンガ３１はそれ以上閉じなくなる。こうして、フィンガ３１はワーク２との当接位置で不動状態となって、リンクロッド５１もそれ以上動かなく（Ｚ軸正方向へ移動することができなく）なる。一方、フィンガ３０はワーク２に当接していないため、更に閉じる動作を行うことが可能な状態となっている。
【００２１】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の状態からアクチュエータロッド５５が更に矢印Ｄ方向に駆動された後のエンドエフェクタ１の第２の遷移状態を示している。図３（ａ）の状態からアクチュエータロッド５５を更に矢印Ｄ方向へ移動させると、リンク部材２０はリンクロッド５１との接続部２０ｃを支点として回転して傾くことで、リンクロッド５０は更にＺ軸正方向に移動することができる。これにより、フィンガ３０は、更に閉じる動作を行って、ワーク２に当接した位置でそれ以上は動かなくなる。こうして、ワーク２はフィンガ３０，３１により把持された状態となる。
【００２２】
上記説明の通り、第１実施形態に係るエンドエフェクタ１では、リンク部材２０を介してフィンガ３０，３１を１つのアクチュエータで開閉する際に、リンク部材２０の中心以外を駆動して、フィンガ３０，３１を開閉させることができる。また、エンドエフェクタ１では、リンク部材２０に対するワーク２の位置や姿勢に応じて、閉動作時に一方のフィンガがワークに当接した後には他方のフィンガのみが閉動作を行うことができる、つまり、不均等に閉じる動作を行うことができるように構成されている。こうして、エンドエフェクタ１は、エンドエフェクタ１の中心（リンク部材２０の中心）とワーク２の中心とがずれていても、フィンガ３０，３１でワーク２を把持することができる。
【００２３】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係るエンドエフェクタ１０１の概略断面図である。エンドエフェクタ１０１の構成要素であって、第１実施形態に係るエンドエフェクタ１の構成要素と同じものについては、同じ符号を付して、共通する説明を省略する。エンドエフェクタ１０１は、ベース部１１０、リンク部材１２０、フィンガ３０，３１、引張りばね４０，４１、リンクロッド５０，５１、アクチュエータロッド５５、吸着ロッド１６０を備える。
【００２４】
ベース部１１０には、リンクロッド５０，５１を挿通させて配置するための孔部に加えて、吸着ロッド１６０の軸方向がＺ軸方向と平行となるように吸着ロッド１６０を挿通、配置するための貫通孔１１１が形成されている。リンク部材１２０にも、貫通孔１１１と同様に、吸着ロッド１６０を挿通、配置するための貫通孔１２１が設けられている。貫通孔１１１，１２１はそれぞれ、ベース部１１０とリンク部材１２０においてＺ軸と直交する面の略中心に形成されている。
【００２５】
吸着ロッド１６０は、不図示の部材に保持されている。なお、図４には、吸着ロッド１６０が、リンク部材１２０及びベース部１１０と接触してない構成を示している。この場合に吸着ロッド１６０の保持部材とベース部１１０の保持部材とが吸着ロッド２６０の長手方向での相対移動が可能な構成とすると、後述する第５実施形態に係るエンドエフェクタ３０１と同様の動作（図１０，１１参照）を行うことが可能になる。一方、ベース部１１０に形成された貫通孔１１１において吸着ロッド１６０がベース部１１０に固定されている構造とすることで、吸着ロッド１６０による吸着保持とフィンガ３０，３１による把持を同時に実行可能な構成としてもよい。
【００２６】
ベース部１１０の貫通孔１１１は、Ｘ軸方向において支持部１２，１３間の略中央（真ん中）に設けられている。また、リンク部材１２０の貫通孔１２１は、Ｘ軸方向においてリンク部材１２０とリンクロッド５０，５１との接続部１２０ｂ，１２０ｃ間の略中央に設けられている。
【００２７】
ここで、第１実施形態での定義に準ずる距離Ｌ１と距離Ｌ２とが等しいと仮定すると、アクチュエータロッド５５と吸着ロッド１６０の配設位置が重なってしまうため、吸着ロッド１６０を配置することはできなくなる。これに対して、第１実施形態に係るエンドエフェクタ１と同様に、エンドエフェクタ１０１でも‘Ｌ１≠Ｌ２’となっていることで、Ｘ軸方向においてフィンガ３０，３１間の中央に吸着ロッド１６０を配置することが可能となっている。
【００２８】
吸着ロッド１６０は、中空状で、フィンガ３０，３１側の先端に吸着パッド１７０が取り付けられた棒状部材である。吸着ロッド１６０の上部開口１６１を通じて吸着ロッド１６０の内部が負圧に調整されることにより、吸着ロッド１６０は、吸着パッド１７０にて不図示のワークを吸着保持する。つまり、エンドエフェクタ１０１では、吸着パッド１７０によるワークの吸着保持とフィンガ３０，３１によるワークの機械的な把持を併用することにより、より確実にワークを保持すること可能となっている。
【００２９】
＜第３実施形態＞
第３実施形態に係るエンドエフェクタは、概略、２本のフィンガを有するエンドエフェクタを３本のフィンガを有するエンドエフェクタに改造したものである。
【００３０】
図５（ａ），（ｂ）はそれぞれ、第３実施形態に係るエンドエフェクタ２０１の第１の状態及び第２の状態を示す断面図である。説明の便宜上、図５（ａ），（ｂ）に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定める。エンドエフェクタ１は、支持部材２１０、リンク部材２２０、フィンガ２３０，２３１，２３２、リンクロッド２５０，２５１，２５２及びアクチュエータロッド２５５を備える。図５（ａ）の第１の状態とはフィンガ２３０〜２３２を開いた開状態であり、図５（ｂ）の第２の状態とはフィンガ２３０〜２３２を閉じた閉状態である。
【００３１】
エンドエフェクタ２０１において、フィンガ２３０〜２３２は、支持部材２１０に回転可能に支持されている。フィンガ２３０〜２３２はそれぞれ、例えば支持部材２１０との支持部に仕込まれたねじりコイルばね等の不図示の付勢部材によって開方向へ付勢されている。付勢部材の付勢力によるフィンガ２３０の支持部まわりの回転モーメント、つまり、フィンガ２３０のリンク剛性は、フィンガ２３１，２３２のそれぞれのリンク剛性と異なっている。このようなリンク剛性の違いは、第１実施形態で説明したように、付勢力の異なる付勢部材を用いることによって実現可能である。
【００３２】
フィンガ２３０〜２３２はそれぞれ、リンクロッド２５０〜２５２を介して円環状のリンク部材２２０と接続されている。フィンガ２３０とリンクロッド２５０との接続部は、リンク部材２２０がＺ軸方向に移動した際のフィンガ２３０の開閉動作が可能となるように回転可能となっている。また、リンクロッド２５０とリンク部材２２０との接続部は、リンク部材２２０の上面がＸＹ面と所定の角度で傾斜した状態を取ることができるように、回転可能となっている。フィンガ２３１とリンクロッド２５１との接続部及びフィンガ２３２とリンクロッド２５２との接続部、並びに、リンクロッド２５１，２５２とリンク部材２２０との接続部についても、同様である。
【００３３】
アクチュエータロッド２５５は、リンク部材２２０に回転可能に接続されており、不図示のアクチュエータによってＺ軸方向に駆動される。図６は、エンドエフェクタ２０１の上面図であり、リンク部材２２０とアクチュエータロッド２５５及びリンクロッド２５０〜２５２との各接続部の位置関係を説明する図である。リンク部材２２０とアクチュエータロッド２５５との接続部を‘Ｏ’、リンク部材２２０とリンクロッド２５０，２５１，２５２のそれぞれとの接続部を‘Ｐ’，‘Ｑ’，‘Ｒ’とする。接続部Ｏ，Ｐ間の距離を‘Ｌ２１’、接続部Ｏ，Ｑ間の距離と接続部Ｏ，Ｒ間の距離をそれぞれ‘Ｌ２２’とすると、‘Ｌ２１≠Ｌ２２’となっている。しかし、フィンガ２３０〜２３２のリンク剛性及び距離Ｌ２１，Ｌ２２の値は、リンク部材２２０とアクチュエータロッド２５５の接続部ＯまわりのモーメントがＸ軸方向とＹ軸方向で釣り合うように、設定されている。
【００３４】
これにより、エンドエフェクタ２０１でも、第１実施形態に係るエンドエフェクタ１と同様に、３本のフィンガ２３０〜２３２を１つのアクチュエータで開閉することが可能となる。このとき、ワークを把持しない状態ではフィンガ２３０〜２３２は均等に開閉することができ、３本のフィンガ２３０〜２３２のうち１つがワークに当接した場合にはワークの位置や姿勢に応じて不均等に閉じる動作を行うことが可能となっている。
【００３５】
＜第４実施形態＞
図７は、第４実施形態に係るエンドエフェクタ２０２の概略構成を示す斜視図である。エンドエフェクタ２０２は、第３実施形態に係るエンドエフェクタ２０１に対して、フィンガ２３０〜２３２側の先端に吸着パッド２７０が取り付けられた吸着ロッド２６０を設けた構造を有している。なお、吸着ロッド２６０は、吸着ロッド１６０と同等であり、ここでの説明を省略する。リンク部材２２０及び支持部材２１０のＸＹ面内の略中心にはそれぞれ、吸着ロッド２６０を挿通させるための貫通孔２２１，２１１が形成されており、吸着ロッド２６０は軸方向がＺ軸と略平行となるように配置されている。エンドエフェクタ２０２では、第２実施形態に係るエンドエフェクタ１０１と同様に、ワークの吸着とフィンガ２３０〜２３２による機械的な把持とを併用したワークの保持が可能となっている。エンドエフェクタ２０２の使用態様は、エンドエフェクタ１０１の使用態様と同じであるため、ここでの説明は省略する。また、エンドエフェクタ２０２でのフィンガ２３０〜２３２の動作態様は、第３実施形態に係るエンドエフェクタ２０１でのフィンガ２３０〜２３２の動作態様と同じであり、説明を省略する。
【００３６】
＜第５実施形態＞
図８は、第５実施形態に係るエンドエフェクタ３０１の概略断面図である。説明の便宜上、図５（ａ），（ｂ）に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定める。
【００３７】
エンドエフェクタ３０１は、吸着ユニット３１０と把持ユニット３２０を備える。吸着ユニット３１０は、ベース部３１１、吸着ロッド３１２、吸着パッド３１３、レール３１４及びラック３１５を有する。把持ユニット３２０は、フィンガベース３２１、スライドブロック３２２、ピニオン３２３、昇降モータ３２４及びフィンガ３２５Ａ，３２５Ｂを有する。また、把持ユニット３２０は、フィンガロッド３２６Ａ，３２６Ｂ、フィンガ開閉リンク３２７Ａ，３２７Ｂ及びフィンガ開閉モータ３２８Ａ，３２８Ｂを有する。エンドエフェクタ３０１は、ベース部３１１を介して、不図示のロボットアーム等のエンドエフェクタ移動手段に取り付けられる。
【００３８】
吸着ユニット３１０において、吸着ロッド３１２は、中空状で、その下端に吸着パッド３１３が取り付けられている。吸着ロッド３１２に設けられている不図示の開口部から吸着ロッド３１２の内部へ負圧が供給されることにより、吸着パッド３１３にてワークの吸着保持することが可能となっている。また、吸着ロッド３１２には、その長手方向（Ｚ軸方向）に沿って、把持ユニット３２０を支持するレール３１４と、把持ユニット３２０をＺ軸方向で移動させるためのラック３１５が取り付けられている。把持ユニット３２０の支持方法と移動方法の詳細については後述する。
【００３９】
把持ユニット３２０においては、スライドブロック３２２、昇降モータ３２４、フィンガ開閉モータ３２８Ａ，３２８Ｂがフィンガベース３２１に対して固定されている。フィンガ３２５Ａ，３２５Ｂはそれぞれ、矢印Ｇ，Ｈ方向に回動可能にフィンガベース３２１に支持されている。スライドブロック３２２は、Ｚ軸方向に移動可能にレール３１４に嵌合しており、レール３１４とスライドブロック３２２とは、把持ユニット３２０をＺ軸方向で移動させるためのガイド（案内手段）として機能する。こうして、把持ユニット３２０は、Ｚ軸方向で移動可能に吸着ロッド３１２に支持されている。
【００４０】
昇降モータ３２４の駆動軸に取り付けられたピニオン３２３はラック３１５と噛み合っており、昇降モータ３２４の駆動によって把持ユニット３２０をＺ軸方向で移動させることができる。フィンガロッド３２６Ａは、フィンガ３２５Ａ及びフィンガ開閉リンク３２７Ａに回転可能に連結されており、フィンガ開閉リンク３２７Ａはフィンガ開閉モータ３２８Ａの駆動軸に連結されている。これにより後述するように、フィンガ開閉モータ３２８Ａの駆動（回転）と連動して、フィンガ３２５Ａを開閉させることができるようになっている（図９（ｂ）参照）。フィンガ３２５Ｂ、フィンガロッド３２６Ｂ、フィンガ開閉リンク３２７Ｂ及びフィンガ開閉モータ３２８Ｂの関係は、前述のフィンガ３２５Ａ、フィンガロッド３２６Ａ、フィンガ開閉リンク３２７Ａ及びフィンガ開閉モータ３２８Ａの関係と同様である。よって、フィンガ開閉モータ３２８Ｂの駆動（回転）と連動して、フィンガ３２５Ｂを開閉させることができるようになっている。
【００４１】
なお、エンドエフェクタ３０１が図８に示す状態にあるとき、つまり、把持ユニット３２０がＺ軸正方向の端部近傍に位置しているときに、「把持ユニット３２０は退避位置にある」、と定義する。
【００４２】
図９は、エンドエフェクタ３０１の動作を説明する図である。図９（ａ）は、昇降モータ３２４を駆動して、把持ユニット３２０を図８に示す退避位置から吸着パッド３１３側（Ｚ軸負方向側）へ移動させた状態を示す断面図である。エンドエフェクタ３０１が図９（ａ）に示す状態にあるとき、つまり、把持ユニット３２０がＺ軸負方向の端部近傍に位置しているときに、「把持ユニット３２０は把持位置にある」、と定義する。フィンガ３２５Ａ，３２５Ｂは、図８及び図９（ａ）の状態では不図示のワークを把持していない開状態となっている。
【００４３】
図９（ｂ）は、把持ユニット３２０による不図示のワークの把持動作を説明する断面図である。図９（ｂ）に示すように、フィンガ開閉リンク３２７Ａが反時計まわり方向に回転するようにフィンガ開閉モータ３２８Ａを駆動する。これにより、フィンガロッド３２６ＡはＺ軸正方向且つＸ軸負方向へ移動し、これに伴ってフィンガ３２５Ａは反時計まわり方向に回転して不図示のワークに当接する。同様に、フィンガ開閉リンク３２７Ｂが時計まわり方向に回転するようにフィンガ開閉モータ３２８Ｂを駆動する。これにより、フィンガロッド３２６ＢはＺ軸正方向且つＸ軸正方向へ移動し、これに伴ってフィンガ３２５Ｂは時計まわり方向に回転して不図示のワークに当接する。こうして、フィンガ３２５Ａ，３２５Ｂは、閉状態となって不図示のワークを把持する。
【００４４】
フィンガ３２５Ａ，３２５Ｂがワークを把持した状態（閉状態）で、エンドエフェクタ移動手段を駆動して、ワークを所定位置へ移動させた後に、フィンガ３２５Ａ，３２５Ｂが開状態となるように、フィンガ開閉モータ３２８Ａ，３２８Ｂを駆動する。これにより、ワークがフィンガ３２５Ａ，３２５Ｂから解放され、ワークの搬送が終了する。
【００４５】
図１０及び図１１は、エンドエフェクタ３０１によるワークのピッキング動作の一例を説明する図である。ここでは、ワーク２が箱３の隅にあるものとする。この場合、把持ユニット３２０を箱３の内部に挿入することができない。そこで、図１０に示すように、フィンガ３２５Ａ，３２５Ｂを開状態、且つ、把持ユニット３２０を退避位置とする。そして、エンドエフェクタ３０１の移動手段（不図示のロボットハンド等）により、把持ユニット３２０が箱３と干渉しないように、吸着ロッド３１２を箱３内に挿入し、吸着パッド３１３を、例えば、ワーク２の上面中央部に配置する。続いて、吸着パッド３１３にワーク２を吸着保持させる。
【００４６】
なお、吸着パッド３１３によるワーク２の吸着保持位置は、ワーク２の上面においてワーク２の重心に対応する位置とすることが望ましい。但し、吸着ロッド３１２を上昇させたときにワーク２を落下させることなく持ち上げることが可能であり、且つ、後述するようにフィンガ３２５Ａ，３２５Ｂによる把持が可能であれば、ワーク２に対する吸着位置は限定されない。
【００４７】
その後、図１１（ａ）に示すように、エンドエフェクタ３０１全体をＺ軸正方向へ移動させると共に、昇降モータ３２４を駆動して把持ユニット３２０を退避位置から把持位置へ移動させる。換言すれば、ワーク２が吸着パッド３１３に吸着保持された状態で、箱３から吸着ロッド３１２及びワーク２を引き抜きながら、把持ユニット３２０をＺ軸負方向へ降下させる。その際、把持ユニット３２０が退避位置から把持位置へ移動する速度をエンドエフェクタ３０１のＺ軸正方向への移動速度以下とすることにより、把持ユニット３２０と箱３との干渉を防ぐことができる。なお、図１１（ｂ）を参照して後述するようにフィンガ３２５Ａ，３２５Ｂによる把持によってワーク２を安定した状態に把持し直すことができれば、吸着保持されたワーク２を持ち上げる際にワーク２は傾いた状態であっても構わない。
【００４８】
最後に、図１１（ｂ）に示すように、フィンガ３２５Ａ，３２５Ｂを開状態から閉状態へ遷移させることにより、ワーク２が吸着パッド３１３に吸着保持され、且つ、フィンガ３２５Ａ，３２５Ｂによって把持された状態とする。これにより、エンドエフェクタ３０１は、ワーク２をより強固に保持することができ、ワーク２を所定位置へ搬送するためにエンドエフェクタ３０１を移動させた際にワーク２が落下してしまうのを防止することができる。なお、上述した手順の逆の手順により、把持したワーク２を把持ユニット３２０を進入させることができない場所へ載置することも可能である。
【００４９】
上記説明の通り、本実施形態に係るエンドエフェクタ３０１は、前述した第２実施形態に係るエンドエフェクタ１０１と同様の効果を奏する。また、エンドエフェクタ３０１によれば、ワーク２が箱３に収納されている等の環境や箱３内でのワーク２の位置に応じて、柔軟に、且つ、確実に、ワーク２のピッキングを行うことが可能になる。
【００５０】
＜第６実施形態＞
図１２は、第６実施形態に係るエンドエフェクタ４０１の斜視図である。第５実施形態では、フィンガ中間部に関節を有さない２本のフィンガ３２５Ａ，３２５Ｂを備えるエンドエフェクタ３０１について説明した。これに対して、エンドエフェクタ４０１は、中間部に関節を有する３本のフィンガ４２５Ａ，４２５Ｂ，４２５Ｃを有する把持ユニット４２０を備えており、それ以外の構成はエンドエフェクタ３０１と同じである。なお、図１２では、エンドエフェクタ４０１の構成要素であって、エンドエフェクタ３０１の構成要素と同じものについては、同じ符号を付しており、また、それらについてのここでの説明を省略する。
【００５１】
把持ユニット４２０は、図１２に示すＺ軸方向に沿って移動可能である。また、フィンガ４２５Ａ〜４２５Ｃはそれぞれ、フィンガベース３２１に対する開閉動作と関節部での開閉動作が可能となっている。こうして、把持可能なワークのサイズ、形状、重量の幅が広がり、多種のワークのピックアップ及び搬送に対応することが可能となっている。
【００５２】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。例えば、上記実施形態に示した部品や部材の機能、材質、形状、数とその相対配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明をそれらに限定するものではない。また、上記実施形態では、２本又は３本のフィンガを備えるエンドエフェクタについて説明したが、フィンガの数は複数であればよく、２本又は３本に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５３】
１，１０１    エンドエフェクタ
１０    ベース部
１２，１３    支持部
２０    リンク部材
３０，３１    フィンガ
４０，４１    引張りばね
５０，５１    リンクロッド
５５    アクチュエータロッド
１１１，１２１    貫通孔
１２０    リンク部材
１６０    吸着ロッド
３１０    吸着ユニット
３１５    ラック
３２０    把持ユニット
３２３    ピニオン
３２４    昇降モータ
【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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