(57)【要約】  ロボットアーム（２）は把持装置（４）に取付けられる。把持装置（４）は、ハウジング（６）と、互いに対して線形に移動する２つの把持フィンガーソケット（９，１０）と、から構成される。それぞれの把持フィンガーソケット（９，１０）には電動又は空圧カップリングが設けられ、これにより、様々な把持フィンガー（１７，２７，３７）が接続される。駆動ドライブ（１３）は、把持フィンガーソケット（９，１０）の間に設けられ、駆動ドライブには、ボルト等の回転締め手段を取外す又は取付けるための用具が配置されている。比較的単純な構成であるため、例えば処理機において、数百キログラムの重量を持ち上げ、正確に配置可能である。【選択図】  図１
2013528125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアーム（２）を装着するための接続部（５）が設けられるハウジング（６）であって、前記ハウジングに対して及び互いに対して制御された状態で移動する２つの把持フィンガーソケット（９，１０）が設けられるハウジング（６）と、
それぞれの前記把持フィンガーソケット（９，１０）について設けられる把持フィンガー（１７，２７，３７）と、
前記ハウジング（６）に取付けられる回転ドライブ（３０）であって、カップリング部分（１５）を備える回転ドライブ（３０）と、
を具備する把持装置（４）。
【請求項２】
前記カップリング部分（１５）は、回転軸（１８）の方向に平行移動で移動可能な、請求項１の把持装置。
【請求項３】
前記カップリング部分（１５）は、前記把持フィンガー（１７，２７，３７）の間に配置される、請求項１又は２の把持装置。
【請求項４】
前記ハウジングには、前記把持フィンガーソケットのための線形ガイド（７，８）が設けられる、請求項１乃至３のいずれか１の把持装置。
【請求項５】
前記把持フィンガーソケットには、前記把持フィンガーをロック又は解放するための空圧、電動、又は、液圧のカップリングが設けられている、請求項１乃至４のいずれか１の把持装置。
【請求項６】
前記回転ドライブ（１３）は、セルフロック（４１）設計ある、請求項１乃至５のいずれか１の把持装置。
【請求項７】
前記把持フィンガーソケット及び前記機械のその他の部分は、少なくとも１５０ｋｇの荷積に設計される、請求項１乃至６のいずれか１の把持装置。
【請求項８】
前記ハウジングには、３次元の可視システムが設けられ、
対象を発見し、前記対象に接近するための制御ユニットが設けられる、
請求項１乃至７のいずれか１の把持装置。
【請求項９】
前記把持フィンガーは、共通のサーボモータ（４３）によって駆動される、請求項１乃至８のいずれか１の把持装置。
【請求項１０】
前記把持フィンガーソケットは、位置、力、及び／又は、速度を介して、変位制御される請求項１乃至９のいずれか１の把持装置。
【請求項１１】
前記フィンガーソケットは、サーボモータによって位置変化可能である、請求項１０の把持装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか１の前記把持装置と、
前記把持装置（４）が取付けられるロボットアーム（２）と、
を具備するアセンブリ。
【請求項１３】
ある対象を、回転締め手段が設けられる別のある対象に対して固定する方法であって、
前記ある対象を請求項１０の前記アセンブリを用いて前記把持フィンガー（１７，２７，３７）で把持することと、
前記ある対象を前記別のある対象に対していて位置決めすることと、
前記把持装置の前記回転ドライブ（１３）によって所望の位置で前記ある対象を固定することと、
前記把持フィンガーを前記ある対象から離す移動を行うことと、
を具備する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットアームを装着するための接続部が設けられるハウジングを備える、把持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術として、対象を掴み、移動するためのロボットアームと組み合わせて使用する様々な種類の把持装置が、周知である。
【０００３】
中型／大型シリーズの場合の加工物の処理を自動化するために、ロボットアームのためのアタッチメントの適用が特に周知であり、これにより、締付け装置等との一緒で１０〜１００キログラムの重量である比較的に重い製品を、移動可能となる。このような把持装置は、特に移動させる対象に対応させて設計される。このことは、特に把持フィンガーの形状について、適切である。このため、このような把持装置は、中型／大型シリーズの製造に用いられる。
【０００４】
従来は、小型シリーズ、すなわち例えば５〜１００ピースでは、部分的には手によって、処理ステーションでの位置決めが行われてきた。この場合、様々な製品が様々な処理機に自動的に供給される一方で、交換には人間の干渉が必要となる。複雑な操作の別のある一例として、対象の再配置が、国際出願番号がＰＣＴ／ＮＬ２００９／０５０５８７であるＰＣＴ出願で、解決されている。別の複雑なステップは、ある対象から別のある対象への交換である。実際に、製品の交換は、高い頻度において手動で行われる。別の課題が、鋳物及び／又は自由形成部分（freely formed parts）の場合に、生じる。このため、自動荷積のための高価な自動締付け装置を開発する必要があり、これにより、小型シリーズの場合、締付けは手動で行われてきた。
【０００５】
米国特許第５１８４８６１号明細書には、把持装置が開示され、ここでは、複数の把持フィンガーがスライドに強固に接続され、把持フィンガーは、互いの位置から、互いに対して移動可能である。それぞれの把持フィンガーの端部にはローラが設けられ、ローラの間で、規定の形状の補助部分が受けられ、さらなる別の対象が補助部分に配置され、補助部分は、把持フィンガーの間の用具で操作可能である。
【０００６】
独国特許発明第１０２００５０５８３１２号明細書には、制限された角度範囲で動作可能なロボットアームの一部が、開示されている。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、特別に適用される又は特別な適用ではない把持フィンガーを用いて様々な加工物を掴むことが可能で、かつ、位置決め、固定等の様々な特有の操作を実行可能な把持装置を、提供することにある。このような把持装置を可能な限り普遍的に使用することにより、処理される対象の交換において、異なる把持装置が必要とならない。
【０００８】
前記目的を達成するために、把持装置は、ロボットアームを装着するための接続部が設けられるハウジングであって、前記ハウジングに対して及び互いに対して制御された状態で移動する２つの把持フィンガーソケットが設けられるハウジングと、それぞれの前記把持フィンガーソケットについて設けられる把持フィンガーと、前記ハウジングに取付られる回転ドライブであって、カップリング部分を備える回転ドライブと、を備える。
【０００９】
本発明では、交換可能な把持フィンガーが挿入状態で取付けられる把持フィンガーソケット、及び、回転ドライブが、組み合わせて設けられている。回転ドライブによって、締付け要素等の様々な対象を固定又は解放可能となり、それぞれの対象は、把持フィンガーによって強固に保持され、移動（位置変化）可能となる。把持フィンガーが把持フィンガーソケットから取り外し可能であるため、処理される所望の対象に対応させて、異なる把持フィンガーを使用可能である。
【００１０】
なお、ここでは、処理設備を参照として説明したが、ここで記述する把持装置によってその他の動作が行われてもよい。
【００１１】
本発明によれば、把持装置によって、広い範囲の操作が、広い範囲の製品で比較的低コストで行われ、把持装置の許容が向上する。
【００１２】
本発明のある有効な実施形態では、前記カップリング部分は、回転軸の方向に平行移動で移動可能である。カップリング部分には、様々な用具を接続可能であり、これにより、ボトル等の様々な締付け手段の締め（ネジ締め）及び／又は緩め（ネジ緩め）を行うことが、可能となる。平行に移動可能であるため、例えば挿入された位置において、把持装置は把持フィンガーによって対象を把持可能であり、その状態においてのみ、用具はボルト等の締付け手段に到達可能に配置され、その後、緩め又は締めが行われる。
【００１３】
前記カップリング部分は、前記把持フィンガーの間に配置されることにより、特に単純な構成が達成される。把持フィンガーソケットが、互いに向かう又は互いから離れる線形（直線）動作のみを行うことにより、さらに構成が単純化される。本発明の特有の変形例では、把持装置が接続可能なロボットアームが組み合わされ、把持フィンガーのいかなる位置への配置が実現可能である。把持フィンガーは、単純な手法で交換されることが好ましく、すなわち、把持フィンガーソケットに対して固有の位置で接続可能である。接続は、空圧、電動、又は、液圧及びこれらの組み合わせによって、効果的に行われる。把持装置では、把持フィンガーは、例えばフックアタッチメント等によってある方向について固定される保管位置（storage position）まで移動可能であり、保管位置でカップリングを解除することにより、把持フィンガーソケットから把持フィンガーが分離される。そして、把持装置の把持フィンガーソケットは、別の把持フィンガーが設けられる別の位置まで移動する。把持フィンガーは、互いに大きく形状が異なる２つの分離部分から構成されている。パレットを用いる場合、パレットに２つの突出部分を設けることが可能であり、突出部分は、把持フィンガーのカップリング部分に係止され（match）、把持フィンガーソケットに収容可能であり、把持フィンガーソケットに連結される。
【００１４】
本発明では、移動可能な有効重量は、１５０ｋｇ以上であり、これは、ある目的にのみ適用されるロボットを用いることなく達成される。
【００１５】
対象の発見及び接近のため、及び、把持装置のその他の動作のために、可視化システムがハウジングに設けられ、可視化システムは、可視化システムの動作に影響を与える制御ユニットに連結されている。外部に設けられるソフトウェアでは、接近する対象の形状が記憶され、これにより、最適な手法で対象への接近及び対象の把持が可能となる。このような可視システムは、レーザーと操作的に連動するカメラから構成されている。このようなカメラは、２次元カメラ又は３次元カメラである。
【００１６】
グリップフィンガーソケットの互いに向かう移動は、サーボモータによって制御されることが好ましい。これにより、力、位置、及び、速度が決定され、これらの要素を介して、取付けられる把持フィンガーは、（例えば、電流の通過によって）対象を把持する。前述のようにして、異なるサイズ及び形状の対象に係合することが、可能となる。また、回転ドライブは、サーボモータの影響を受けることが好ましく、この場合、同様にして伝達されるトルクが決定される。また、ロボットアームと把持装置との間に分離力センサを含んでもよく、これにより、把持装置によって持ち上げられる重量が決定され、把持フィンガーに作用する圧力が計測される。
【００１７】
前述のようにカップリング部分を回転することは、ロボットアームによって把持装置を回転させることと組み合わせて、用いられる。一般に、ロボットアームの回転は、把持装置に接続されるケーブル等によって制限される。しかし、ロボットアームの回転により、カップリング部分のための回転ドライブによる力に比べ、大きい力が作用する。
【００１８】
すなわち、ロボットアームによって、比較的制限された角度において比較的大きい力が作用する。このことは、対象を追加で固定する、又は、対象を最初に解放する際に、重要となる。すなわち、このことは、把持装置とともにロボットアームが回転する状態において、カップリング部分が把持装置に対して回転しない場合に、重要となる。これは、対応する（サーボ）モータによってセルフロック構成（self-locking construction）を介してカップリング部分を駆動することにより、達成され、セルフロック構成として例えば螺旋車輪を備えるウォームがある。
【００１９】
また、本発明は、ある対象を、回転締め手段が設けられる別のある対象に対して固定する方法であって、前記ある対象を前記アセンブリを用いて前記把持フィンガーで把持することと、前記ある対象を前記別のある対象に対していて位置決めすることと、前記把持装置の前記回転ドライブによって所望の位置で前記ある対象を固定することと、前記把持フィンガーを前記ある対象から離す移動を行うことと、を備える。
【００２０】
本発明については、図面とともに示される例示的な実施形態を参照として、以下に詳細に説明する。本発明は、これらの実施例で示される使用に加え、多くのその他の使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る把持装置及びロボットアームの一部を外ｒｙ買う的に示す斜視図。
【図２】図１とは把持フィンガーソケットが位置変化した状態で、図１の把持装置を示す前面図。
【図３】図２の把持装置の線分ＩＩＩに沿った断面図。
【図４】（ａ）（ｂ）は、本発明に係る把持装置の第１の使用例を示す図。
【図５】（ａ）（ｂ）は、本発明に係る把持装置の前述の使用例とは別の使用例を示す図。
【図６】（ａ）（ｂ）は、本発明に係る把持装置の前述の使用例とは別の使用例を示す図。
【図７】本発明に係る把持装置の前述の使用例とは別の使用例を示す図。
【図８】（ａ）（ｂ）は、本発明に係る把持装置の前述の使用例とは別の使用例を示す図。
【図９】本発明に係る把持装置の前述の使用例とは別の使用例を示す図。
【発明の詳細な説明】
【００２２】
図１では、ロボットアーム２及び把持装置４から構成される本発明に係るアセンブリの全体が、参照符号１で示されている。把持装置４には、接続部５を有するハウジング６が設けられている。ロボットアーム２と接続部５との間には、慣用のカップリング３が設けられている。
【００２３】
ロボットアーム２は、部分的にのみ示されており、従来技術として周知であるいかなる構成のロボットアームであってもよい。
【００２４】
ハウジング６には、参照符号７，８で示される２つのガイドが、設けられている。ガイドは、線形ガイドとして設計され、把持フィンガーソケット９，１０が、これらのガイドに沿って移動（位置変化）する。これらの移動は、特にサーボモータ等のモータによって行われ、ハウジングに対する把持フィンガーソケットの位置が、正確に決定される。本発明の特に単純な実施形態では、把持フィンガーソケット９，１０の移動は、矢印１１で示すように行われ、互いに対して同一方向又は反対方向であり、単一のモータ４３によって、把持フィンガーソケット１０が、互いに対して向かうか、又は、互いに対して離れる。
【００２５】
回転ドライブ１３（図３参照）は、回転駆動部分１４と、それを囲む固定スリーブ１５と、から構成され、把持フィンガーソケット９，１０の間に設けられている。回転駆動部分１４は、左方向又は右方向へ、ウォーム４１を備えるサーボモータ４２によって回転され、この場合、回転の方向の少なくとも一方はトルク駆動され、すなわち、印加される最大の回転力は、ソフトウェアによって制御される。スリーブ１５は、回転軸１８の方向に沿って往復移動可能である。ある実施例では、１５ｍｍの値が、平行移動において移動するスリーブのストロークとなる。この移動は、空圧で制御される移動であり、ピストンシリンダー（図示しない）によって達成され、ピストンシリンダー（スリーブ１５がピストンの一部であってもよい）は、ハウジング６及び関連する制御ユニットに設けられている。スリーブ１５は、異なる様々な用具を保持する設計であり、参照符号１６で用具の例が示されている。クリックフィット接続によって、用具１６は、スリーブ１５に保持され、対応する歯部を介して回転駆動される。自由端で用具１６を把持し（gripping）、把持装置（又はスリーブ１５）を離す移動を行うことにより、このようなクリックフィット接続は単純な手法で容易に解除される。このように把持することには、例えば、いかなる構成の後方に用具を装着することが、含まれる。
【００２６】
また、回転駆動部分１４の内部のボア２９を通して、空気などの流体が導入され、スリーブが平行移動によって移動可能となる。空圧を用いることにより、スリーブ１５の移動に加えて、追加のバネ動作が発生し、これにより、例えば、用具１６がボルトヘッドに対して弾性的に押出される。そして、低回転において、用具がそれぞれのボルトヘッドを掴む（grab）。これは、用具の戻り移動においても同様に適用され、能動的な引込みが発生する。また、弾性動作によって、空圧制御されたある弾力性を用いて、ある対象をその他の対象に対して押出すことが、可能となる。
【００２７】
図１では、把持フィンガーソケット１０の開口２６に挿入配置することが可能な把持フィンガー１７が、示されている。把持フィンガー１７の端部は、それぞれの把持フィンガーソケットにおいて、開口２６の後方でカップリング１２と協働する設計である。示される実施例では、コーンを備える構成が示され、このようなコーンは、把持フィンガーソケットにおいてピン２８によって、固定されて回転しない単一の位置で、把持フィンガー１８の端部に固定されている。このようなピンは、電気的に又は空圧的に作動される。
【００２８】
コーンを備えるこのような構成によって、把持フィンガーソケットに対して把持フィンガーが回転しないことが確実でない場合は、把持フィンガーソケットに対して把持フィンガーの回転位置を固定する部分を、さらに設けてもよい。この部分として、センタリングピン、止め面（stop faces）等がある。
【００２９】
様々な機能のための制御ユニットが、参照符号２１で示され、これ以上詳細には示さない。カメラ１９及びレーザー４９から構成される可視システムが、設けられている。カメラは、２次元（２Ｄ）カメラであることが好ましく、レーザーと組み合わせて３次元（３Ｄ）システムを形成する。必要となるソフトウェアは、（ＰＣ等のように）外部に設けられることが好ましい。可視システムによって、把持装置の対象を発見すること及び対象に接近することの制御が、可能となる。把持フィンガーの締付け力は、サーボモータによって決定される。
【００３０】
図２は、２つの把持フィンガーソケットが完全に閉じた位置を示し、すなわち、これらが当接する位置を示している。
【００３１】
図４では、本発明の使用例が示されている。
【００３２】
図４（ａ）（ｂ）は、対象３０の締付けを示している。ここでは、特別に設計胃された把持フィンガー１７が用いられる。
【００３３】
図５は、異なる把持フィンガー２７が用いられる変形例を示している。把持フィンガーを交換することは、把持フィンガーを含む把持装置を保管位置（storage position）に移動させる単純な手法によって行われ、保管位置では、（フック、ラッチ等によって）把持フィンガーの置換方向が遮断されている。そして、カップリング１２を解除することによって、それぞれの把持フィンガーが取外され、別の把持フィンガーが配置される。構成は、把持フィンガーがソケットに対して１つの位置のみに配置されることが、好ましく、これにより、本発明において高度の正確性を達成可能となり、把持フィンガーは、把持フィンガーソケットに対して１００分の１（１／１００）ｍｍ単位の正確性の位置に、固定される。
【００３４】
図６（ａ）（ｂ）は、対象３１を締付ける状態を示し、ボルト等が用具１６によってネジ閉めされている。それぞれの対象に接近させる際には、用具１６は、できる限りハウジング６の内部の位置で保持され、これにより、把持フィンガーは自由に対象３１を締付け可能となる。所望の締付けが発生すると、平行移動で移動する用具１６は、外へ移動し、それぞれの締め（ネジ締め）又は緩め（ネジ緩め）を行う。それぞれのボルト等が完全に係合する前に、用具１６はボルトヘッド等に対して空圧によって押出され、ボルトヘッドを中心として数回だけ回転した後に、空洞内へ引込まれる（fall）。回転に対する抵抗は迅速に増加するため、ボルトを回転させるためのサーボモータは、係合が発生し、かつ、所望のトルクが印加されていることを検知する。ネジ締め及びネジ緩めが行われていない間には、スリーブの変位によって必要な自由空間が形成される。
【００３５】
図７は、把持フィンガーに係止される（match）２つのカップリング部分（明確には示さない）が設けられるパレット３７を、示している。本発明の把持装置によって、ここで示すチャック等の比較的重い対象が、容易に移動される。
【００３６】
図８は、把持ジョー２０での把持を示している。把持ジョーは把持フィンガーによって所望の位置に配置され、締付けられる対象が設けられる場合、把持フィンガーを用いて把持ジョーを互いに対して向かう移動を行い、例えば歯によって決定される離散した位置（discrete position）に位置させる。そして、ボルト２２を固定するための把持ジョーの位置に、用具１６によって固定する。
【００３７】
最後に、図９は、締付け要素２４及びボルト２５による対象の締付けを示している。この場合も同様に、本発明の普遍的な把持装置によって、ほとんど寸法変更等を行うことなく、このような締付けが達成される。このような場合、把持フィンガー及び／又は用具のみが、調整される。
【００３８】
本発明の把持装置では、多くの種類の対象を把持し、所望の要求で対象を締付け及び／又は位置決めすることが可能となり、回転ドライブによって対象を固定又は解放することが可能となる。本発明によると、比較的重い対象を、規定の位置でなくても高い精度で配置することが可能となる。把持装置自体の重量は、比較的軽く、例えばここでは、３５キログラムより軽い重量である。
【００３９】
前述の実施例では、本発明が有効に使用される多くの使用例が説明されている。
【図１】
2013528125.tif 000003
【図２】
2013528125.tif 000004
【図３】
2013528125.tif 000005
【図４】
2013528125.tif 000006
【図５】
2013528125.tif 000007
【図６】
2013528125.tif 000008
【図７】
2013528125.tif 000009
【図８】
2013528125.tif 000010
【図９】
2013528125.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月8日(2013.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアーム（２）を装着するための接続部（５）が設けられるハウジング（６）であって、前記ハウジングに対して及び互いに対して制御された状態で移動する２つの把持フィンガーソケット（９，１０）が設けられるハウジング（６）と、
それぞれの前記把持フィンガーソケット（９，１０）について設けられる把持フィンガー（１７，２７，３７）と、
前記ハウジング（６）に取付けられる回転ドライブ（３０）であって、回転軸（１８）の方向に平行移動で移動可能で、かつ、様々な締め手段を締め可能又は緩め可能にする様々な用具を接続するために配置されるカップリング部分（１５）を備える回転ドライブ（３０）と、
を具備し、
前記把持フィンガーソケットには、前記把持フィンガーをロック又は解放するための空圧、電動、又は、液圧のカップリングが設けられ、
前記把持フィンガーソケットは、前記把持フィンガーソケットに対して固有の位置で置換可能かつ接続可能である、
把持装置（４）。
【請求項２】
前記カップリング部分（１５）は、前記把持フィンガー（１７，２７，３７）の間に配置される、請求項１の把持装置。
【請求項３】
前記ハウジングには、前記把持フィンガーソケットのための線形ガイド（７，８）が設けられる、請求項１又は２の把持装置。
【請求項４】
前記回転ドライブ（１３）は、セルフロック（４１）設計ある、請求項１乃至３のいずれか１の把持装置。
【請求項５】
前記把持フィンガーソケット及び前記機械のその他の部分は、少なくとも１５０ｋｇの荷積に設計される、請求項１乃至４のいずれか１の把持装置。
【請求項６】
前記ハウジングには、３次元の可視システムが設けられ、
対象を発見し、前記対象に接近するための制御ユニットが設けられる、
請求項１乃至５のいずれか１の把持装置。
【請求項７】
前記把持フィンガーは、共通のサーボモータ（４３）によって駆動される、請求項１乃至６のいずれか１の把持装置。
【請求項８】
前記把持フィンガーソケットは、位置、力、及び／又は、速度を介して、変位制御される請求項１乃至７のいずれか１の把持装置。
【請求項９】
前記フィンガーソケットは、サーボモータによって位置変化可能である、請求項８の把持装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１の前記把持装置と、
前記把持装置（４）が取付けられるロボットアーム（２）と、
を具備するアセンブリ。
【請求項１１】
ある対象を、回転締め手段が設けられる別のある対象に対して固定する方法であって、
前記ある対象を請求項１０の前記アセンブリを用いて前記把持フィンガー（１７，２７，３７）で把持することと、
前記ある対象を前記別のある対象に対していて位置決めすることと、
前記把持装置の前記回転ドライブ（１３）によって所望の位置で前記ある対象を固定することと、
前記把持フィンガーを前記ある対象から離す移動を行うことと、
を具備する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
前述の実施例では、本発明が有効に使用される多くの使用例が説明されている。
以下、本発明の他の特徴的な技術事項を下記の通り付記する。 
記 
（付記項１）  
ロボットアーム（２）を装着するための接続部（５）が設けられるハウジング（６）であって、前記ハウジングに対して及び互いに対して制御された状態で移動する２つの把持フィンガーソケット（９，１０）が設けられるハウジング（６）と、
それぞれの前記把持フィンガーソケット（９，１０）について設けられる把持フィンガー（１７，２７，３７）と、
前記ハウジング（６）に取付けられる回転ドライブ（３０）であって、カップリング部分（１５）を備える回転ドライブ（３０）と、
を具備する把持装置（４）。
【国際調査報告】
2013528125.tif 000012
2013528125.tif 000013
2013528125.tif 000014