(57)【要約】【課題】複数個の部品を同時に把持可能かつ、短時間に段取り替えが可能である、小型、軽量、安価なハンド装置を提供する。【解決手段】ハンド装置１００は、メインシャフト２２の下端に回転軸Ｒと軸心を合わせて取り付けられ、回転軸Ｒから等距離の位置に複数の開閉機構５Ｌ、５Ｒを備えたツールテーブル５と、メインシャフト２２の外周に取り付けられ、メインシャフト２２の周囲を回転可能なホルダ４４と、ホルダ４４に取り付けられ軸方向に駆動軸４０を伸縮させる開閉シリンダ４１と、軸方向に移動することで開閉機構５Ｌ、５Ｒを開閉させるカムフォロア５３Ｌ、５３Ｒに係止可能である、駆動軸４０の下端に取り付けられた係止部４５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非回転部と、前記非回転部に接続され、回転軸を中心に回転する回転部を有するロボット手先に取り付けられるハンド装置であって、
前記回転部に前記ハンド装置全体を接続するハンド固定部と、
前記ハンド固定部から前記回転軸の軸方向に延びるメインシャフトと、
前記メインシャフトの下端に前記回転軸と軸心を合わせて取り付けられ、前記回転軸から等距離の位置に複数の開閉機構を備えたツールテーブルと、
前記メインシャフトの外周に取り付けられ、前記メインシャフトの周囲を回転可能なホルダと、前記ホルダに取り付けられ前記軸方向に駆動軸を伸縮させる開閉シリンダと、前記軸方向に移動することで前記開閉機構を開閉させるカムフォロアに係止可能である、前記駆動軸の下端に取り付けられた係止部とを備えたハンド装置。
【請求項２】
前記ホルダに取り付けられ、前記ホルダを前記ロボット手先の前記非回転部、又は、前記ツールテーブルに固定する回転防止ピンを有するアクチュエータ部を備えた請求項１に記載のハンド装置。
【請求項３】
前記開閉機構の前記カムフォロアが前記係止部に係止されていない状態において、前記開閉機構を開状態、又は閉状態に維持する引っ張りバネが、前記カムフォロアと前記ツールテーブルのテーブル本体との間に接続されている請求項１又は請求項２に記載のハンド装置。
【請求項４】
前記ツールテーブルは、前記回転軸に対して垂直に突出し前記係止部を係止可能な係止棒を備え、
前記ホルダは、前記軸方向に移動可能であり、
前記ホルダは、前記係止部を前記係止棒に係止させた状態で、複数の前記カムフォロアを同時に前記軸方向に押圧するハンド開閉プレートを備えた請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のハンド装置。
【請求項５】
前記カムフォロアへの押圧により、複数の前記開閉機構が同時に開く請求項４に記載のハンド装置。
【請求項６】
前記カムフォロアへの押圧により、複数の前記開閉機構が同時に閉じる請求項４に記載のハンド装置。
【請求項７】
前記ホルダは、前記カムフォロアの上端又は下端に当接して、前記開閉機構の開閉状態の変更を規制する開閉規制リングを備えた請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のハンド装置。
【請求項８】
前記開閉規制リングは、前記係止部が軸方向に移動可能な切り欠き部を有する請求項７に記載のハンド装置。
【請求項９】
前記ホルダは、ベアリングを介して前記メインシャフトに取り付けられている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のハンド装置。
【請求項１０】
前記ホルダは、リニアボールブッシュを介して前記メインシャフトに取り付けられている請求項４から請求項６のいずれか１項に記載のハンド装置。
【請求項１１】
前記ツールテーブルは交換可能である請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のハンド装置。
【請求項１２】
前記メインシャフトと前記ツールテーブルの間にツールテーブル取付部を備え、
前記ツールテーブル取付部は、上側に開口する取付凹部を備え、
前記取付凹部の中心に下方に貫通する長穴状のプレート穴を備え、
前記ツールテーブルは、下方に開口するテーブル内凹部を備え、
前記テーブル内凹部の天井の中央に、前記軸方向に貫通するシャフトを備え、
前記シャフトの上部に固定され、前記プレート穴の前記軸方向に垂直な断面形状と同じ形をしたプレートと、
前記プレートの下面から突出する位置決めピンと、
前記ツールテーブルに設けられ、前記位置決めピンと嵌め合わされる、位置決めピン穴と、
前記シャフトに前記テーブル内凹部側から挿通された圧縮バネと、
前記シャフトの下端に取り付けられたバネ受とを備えた請求項１１に記載のハンド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、部品の搬送や組立を行うロボットの手先に取り付けるハンド装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、生産コストの低減や品質安定化のため、生産現場の自動化が進んでおり、汎用性が高く、複雑な動作が可能なロボットが多く導入されている。ロボットで部品の搬送、組立を行う場合、チャック機構によって物品を把持する方法が多く用いられる。この場合、チャック機構は、アクチュエータによる１軸の動作を、開閉機構によって２つ以上のフィンガの開閉動作に変換する。一般に、フィンガには把持対象とする部品に合せた形状の爪を取付けて使用する。生産品種の切り換えにより、把持対象とする部品を変更する場合は、使用する爪を交換する必要がある。そこで、１つのハンドで複数の部品を把持できるよう様々なハンドが提案されている。
【０００３】
例えば、開閉動作を行う１組のスライド部と、スライド部に固定された支持部と、支持部に取付けられた軸まわりに回転する回転部と、上記回転軸と直行してそれぞれ異なる向きに取付けられる複数の支持爪と、支持爪を交換するためのモータを有することで、モータの回転により複数の支持爪を切り換え、ひとつのハンドで形状の異なる複数種の部品を把持できるようにしているものとして特許文献１に示すような技術が提案されている。
【０００４】
また、複数のエアチャックおよびそれらを個々に開閉するための複数の電磁弁およびそれらにエアを供給するためのエアだまりを有するハンド先端部と、ハンド先端を取付ける際に圧縮エアをハンド先端まで供給するための機構を有する着脱機構を有しており、複数個の部品を同時に把持可能かつ複数のエアチャックに異なる爪を取付けることで複数種類を把持可能で、さらにハンド先端を交換することでさらに多くの種類の爪を交換可能としている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２３６２５８号公報（段落００３５、図２Ｂ）
【特許文献２】特開２０１３−０９４８９２（段落０００９〜００１１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ロボットを用いる生産システムでは、生産量、品種が頻繁に変化する変種変量生産への対応が求められる。変種変量生産に柔軟に対応するには、生産機種切り換え時の段取り時間を短くできることや、より多くの機種に対応できることが必要である。また、生産性向上のためには生産システムのサイクルタイムを短縮する必要がある。同じ工程内で複数個の部品をロボットで搬送する場合、ハンド装置が複数個の部品を同時に把持可能であれば、ロボット手先が部品取得位置から部品搬送先までを往復する回数を短縮でき、サイクルタイムの短縮が可能となる。
【０００７】
特許文献１に記載の技術では、チャックの先端にサーボモータによって切換え可能な複数個の爪を有している。このモータを回転させることで爪を切換え、複数種類の部品を把持可能かつ、爪を回転させる短い時間で対象部品の切換えが可能である。また、爪のみを切換えることで同じ駆動源で複数種類の爪を開閉可能であり、アクチュエータ数の削減も可能である。
しかし、複数個の爪は同じ開閉機構で動作することからすべての爪が同期して開閉するため、同時に把持できる部品は一つだけであり、複数個の部品を同時に把持できない。また、爪を交換可能にするには、モータの回転を伝達する機構が交換用の爪側に必要であるため小型、軽量化、安価なハンドシステムの構築が困難であるという課題があった。
【０００８】
また特許文献２では、複数のチャックを有することから各チャックに異なる爪を取付けることで１つのハンドで複数種の部品を把持可能であり、チャックが独立していることから複数個の部品を同時に把持可能である。またハンド先端部は交換可能であることから、ハンド先端部を多く用いることで多くの機種に対応可能である。しかし、爪と同じ数だけ爪を開閉するためのアクチュエータとその動作を制御するための電磁弁が必要であることから、装置を小型、軽量化し、安価なハンド装置を提供することが困難である。またハンド先端を交換する際はアクチュエータ部分も交換する必要があるため、エア供給路を切断、再接続するための機構が別途必要であり、その分コストが増えるという課題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数個の部品を同時に把持可能かつ、短時間に段取り替えが可能である、小型、軽量、安価なハンド装置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】
この発明に係るハンド装置は、
非回転部と前記非回転部に接続され、回転軸を中心に回転する回転部を有するロボット手先に取り付けられるハンド装置であって、
前記回転部に前記ハンド装置全体を接続するハンド固定部と、
前記ハンド固定部から前記回転軸の軸方向に延びるメインシャフトと、
前記メインシャフトの下端に前記回転軸と軸心を合わせて取り付けられ、前記回転軸から等距離の位置に複数の開閉機構を備えたツールテーブルと、
前記メインシャフトの外周に取り付けられ、前記メインシャフトの周囲を回転可能なホルダと、前記ホルダに取り付けられ前記軸方向に駆動軸を伸縮させる開閉シリンダと、前記軸方向に移動することで前記開閉機構を開閉させるカムフォロアに係止可能である、前記駆動軸の下端に取り付けられた係止部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るハンド装置によれば、１つの開閉シリンダを利用して複数の開閉機構の開閉と、操作対象となる開閉機構の切り換えが可能であることから、小型、軽量かつ安価なハンド装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るハンド装置と、ハンド装置を取り付けるロボット手先１の一部断面正面模式図である。
【図２】図１の開閉機構をＡ方向に見た矢視図と、閉状態の開閉機構を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るハンド装置が部品を把持する際に、ロボット手先の回転部と同期して回転する部分を示す一部断面正面模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る複数の開閉機構を切換える際に、ロボット手先の回転部と同期して回転する部分を示す一部断面正面模式図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る２つの開閉機構を動作させる際の係止部と各カムフォロアの位置関係を示すハンド装置の底面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係るハンド装置の一部断面側面模式図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係るハンド装置の一部断面側面模式図である。
【図８】図７に示すハンド装置の底面図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係るハンド装置の一部断面側面模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係るハンド装置の一部断面側面模式図である。
【図１１】図１０に示すハンド装置の底面図である。
【図１２】この発明の実施の形態４に係るハンド装置と、ハンド装置を取り付けるロボット手先の一部断面正面模式図である。
【図１３】図１２に示すハンド装置の底面図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係るハンド装置におけるツールテーブルの交換方法を説明する要部正面図である。
【図１５】この発明の実施の形態５に係るハンド装置にツールテーブを取り付けている状態の位置決めプレートとプレート穴の関係を示す模式図及び、ハンド装置からツールテーブルを取り外す時の位置決めプレートとプレート穴の関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図を用いて説明する。
なお、本明細書中で、「内側」、「外側」、「周方向」、「軸方向」、「径方向」という場合は、特に断らない限り、ハンド装置の中心軸側を「内側」、その反対を「外側」、ハンド装置の回転方向を「周方向」、ハンド装置の回転軸方向を「軸方向」、ある場所から中心軸に向かう方向或いはその反対方向を「径方向」とする。また、「上」、「下」という場合は、ロボット手先側を「上」、その反対側を「下」とする。また「高さ」とは、ツールテーブルの底面を基準として、そこから軸方向の座標上の距離をいうものとする。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態１に係るハンド装置１００と、ハンド装置１００を取り付けるロボット手先１の一部断面正面模式図である。
ロボット手先１は、回転しない非回転部１１と、回転軸Ｒを中心に回転する回転部１２とから構成されており、非回転部１１には、ハンド装置１００のアクチュエータ部４（後述）に設けた回転防止ピン４３を挿入してアクチュエータ部４を非回転部１１に固定するためのロボット側アクチュエータ固定穴１３が設けられている。
【００１５】
ハンド装置１００のハンド固定部２１は、ロボット手先１の回転部１２に固定されていて、ロボット手先１の回転部１２が回転すると、通常はそれに連動してハンド装置１００全体が回転する。ハンド固定部２１に固定された円柱状のメインシャフト２２の外周面には、ベアリング３が取り付けられ、このベアリング３を介して外側に、後述するアクチュエータ部４が取り付けられている。
【００１６】
ツールテーブル５は、メインシャフト２２の下端面に固定されている円盤状のツールテーブル取付部２３に固定されており、回転部１２の動作に合せて回転する。ツールテーブル５は、回転部１２の回転軸Ｒから等距離の位置に設置された開閉機構５Ｌ、５Ｒとそれらを取り付けるテーブル本体５０から構成される。
【００１７】
アクチュエータ部４は、ハンド装置１００の後述するフィンガに固定された爪を開閉する開閉機構５Ｌ、５Ｒを駆動する。アクチュエータ部４は、回転部１２の回転運動に対して同期して回転することもできるし、非回転部１１に固定して回転しないようにすることもできる。アクチュエータ部４は、開閉シリンダ４１と、開閉シリンダ４１内の図示しないピストンに接続された駆動軸４０と、駆動軸４０の下端４０ｅに接続され駆動軸４０の上下動に連動する係止部４５と、アクチュエータ部４の回転を規制する回転防止ピン４３を上下動させる切換シリンダ４２と、ベアリング３の周囲に開閉シリンダ４１、切換シリンダ４２、回転防止ピン４３を連結して保持するホルダ４４から構成される。図１に示すように係止部４５は、断面が内側に開口するコ字形状の係止溝４５Ｍを有する。
【００１８】
図２（ａ）は、図１の開閉機構５Ｌを図１のＡ方向に見た矢視図である。
開閉機構５Ｌは、両端に長穴Ｎ１、Ｎ２を有し、直角に曲がる部分に丸穴Ｎ３を有するＬ字形状をした２本のリンク５１Ｌ１、５１Ｌ２を備える。リンク５１Ｌ１、５１Ｌ２は、テーブル本体５０に固定されたリンク支点５２Ｌ１、５２Ｌ２に、それぞれ丸穴Ｎ３を通して、リンク支点５２Ｌ１、５２Ｌ２を中心として回転可能に保持されている。
【００１９】
カムフォロア５３Ｌは、図２の紙面上下方向に移動することにより、リンク５１Ｌ１とリンク５１Ｌ２をリンク支点５２Ｌ１、５２Ｌ２を中心に回転させる。テーブル本体５０の側面下方には、水平にレール５４Ｌ、５４Ｒが取り付けられている。レール５４Ｌには、このレール５４Ｌに沿って左右に摺動可能に２つのフィンガ５５Ｌ１、５５Ｌ２を備える。
【００２０】
ボルト５６Ｌ１、５６Ｌ２は、リンク５１Ｌ１、５１Ｌ２のそれぞれの長穴Ｎ２に通してから、フィンガ５５Ｌ１、５５Ｌ２にそれぞれ固定されている。ボルト５６Ｌ１、５６Ｌ２の外周面は、それぞれの長穴Ｎ２の内周面を摺動可能である。
【００２１】
カムフォロア５３Ｌは、リンク５１Ｌ１とリンク５１Ｌ２の上側の長穴Ｎ１内に長穴Ｎ１内を摺動可能に通されていて、上方をフック５２Ｌ３に固定された引張りバネ７Ｌによって上方に引っ張られている。図２（ａ）に示すように、通常、カムフォロア５３Ｌは、引張りバネ７Ｌによって上方向へ引き上げられているため、一対のフィンガ５５Ｌ１、５５Ｌ２は閉じた状態にある。
【００２２】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の状態から開閉機構５Ｌを閉じた状態を示す図である。カムフォロア５３Ｌを下向きに動作させる（後述）ことによって、リンク５１Ｌ１、リンク５１Ｌ２の回転動作を介してフィンガ５５Ｌ１、５５Ｌ２を左右に開くことができる。そして、開閉するフィンガ５５Ｌ１、５５Ｌ２の先端に取り付けた対象部品の形状に合せた爪５８Ｌ１、５８Ｌ２によって部品を把持することができる。開閉機構５Ｒの基本構成は、上述の開閉機構５Ｌと同じである。
【００２３】
図３は、ハンド装置１００が部品を把持する際に、ロボット手先１の回転部１２と同期して回転する部分を示す一部断面正面模式図である。この状態では、回転部１２以下に描かれている部材全てが、回転部１２の回転に同期して、回転軸Ｒを中心に回転する。
【００２４】
テーブル本体５０は、上面の外周部にアクチュエータ部４の回転防止ピン４３を挿入するための複数のテーブル側アクチュエータ固定穴５９Ｌ、５９Ｒを有していて、回転防止ピン４３を、いずれかのテーブル側アクチュエータ固定穴５９Ｌ、５９Ｒに挿入した状態で回転部１２を回転させると、図３のハッチング部分（ハンド固定部２１、メインシャフト２２、ツールテーブル取付部２３、アクチュエータ部４、ツールテーブル５）が連動して回転する。
【００２５】
図４は、開閉機構５Ｌ、５Ｒの内の一方から他方へ、開閉対象とする開閉機構を切換える際に、ロボット手先１の回転部１２と同期して回転する部分を示す一部断面正面模式図である。アクチュエータ部４の回転防止ピン４３をロボット手先１の非回転部１１のロボット側アクチュエータ固定穴１３に挿入してからロボット手先１の回転部１２を回転させると、図４のハッチング部分（ハンド固定部２１、メインシャフト２２、ツールテーブル取付部２３、ツールテーブル５）は連動して回転するが、アクチュエータ部４は非回転部１１に固定されているので回転しない。したがって、回転防止ピン４３をロボット側アクチュエータ固定穴１３に挿入した状態でハンド装置１００を１８０度回転させると、図１の開閉機構５Ｌと開閉機構５Ｒは位置が入れ替わることになる。
【００２６】
このように開閉機構５Ｌと開閉機構５Ｒの位置を入れ替える前に、係止溝４５Ｍの高さを開閉シリンダ４１によって反対側のカムフォロア５３Ｌの高さに合わせておく必要がある。これにより、回転してきたカムフォロア５３Ｌが係止溝４５Ｍの中に入る。そして、回転防止ピン４３をテーブル側アクチュエータ固定穴５９Ｒ側に入れてアクチュエータ部４をツールテーブル５に固定し、開閉シリンダ４１を駆動して駆動軸４０を図１の高さと同じになるまで降下させると、図２（ｂ）のように爪５８Ｌ１、５８Ｌ２が開く。
【００２７】
図５（ａ）、（ｂ）は、開閉機構５Ｌ、５Ｒを動作させる際の係止部４５とカムフォロア５３Ｌ、５３Ｒの位置関係を示すハンド装置１００の底面図である。
図１におけるハンド装置１００の開閉機構５Ｒにて部品を把持する場合は、図３に示すように切換シリンダ４２によって回転防止ピン４３をテーブル側アクチュエータ固定穴５９Ｌに挿入した状態で、回転部１２を回転させることによって把持しようとする部品に合せてフィンガ５５Ｒ１、５５Ｒ２の動作方向を変更する。次に、開閉シリンダ４１の動作によって、まずカムフォロア５３Ｒを下方向に押し下げて爪５８Ｒ１、５８Ｒ２を開き、次にカムフォロア５３Ｒを引き上げて爪５８Ｒ１、５８Ｒ２を閉じることで部品を把持する。
【００２８】
このとき開閉機構５Ｒを動作させるカムフォロア５３Ｒは、図５（ａ）に示すように下面からみると係止部４５と位置が一致し、係止溝４５Ｍの中にカムフォロア５３Ｒが挿入されている必要がある。
【００２９】
次に、反対側の開閉機構５Ｌにて部品を把持させる場合は、図４のように回転防止ピン４３をロボット側アクチュエータ固定穴１３に挿入し、回転部１２を１８０度回転させて開閉機構５Ｌと開閉機構５Ｒの位置を入れ替えることで図５（ｂ）に示す状態にする。ここで回転防止ピン４３をテーブル側アクチュエータ固定穴５９Ｒに挿入し、上述の開閉機構５Ｒの場合と同様に、爪５８Ｌ１、５８Ｌ２を開閉することができる。このとき、反対側のカムフォロア５３Ｒは引張りバネ７Ｒによって上方に引き上げられるため、爪５８Ｒ１、５８Ｒ２は閉じた状態を維持して部品を把持し続けることができる。
【００３０】
このように、本発明の実施の形態１に係るハンド装置１００は、複数の開閉機構５Ｌ、５Ｒを有し、ロボット手先１の回転部１２の回転と、アクチュエータ部４に備えた回転防止ピン４３を固定する側をロボット手先１の非回転部１１側あるいは、ツールテーブル５のテーブル本体５０側に切り換えることができるので、アクチュエータ部４を用いてまず一方の開閉機構５Ｌの開閉状態を変更した後、開閉機構５Ｒ側をアクチュエータ部４側に回転させ、開閉対象を開閉機構５Ｒに切り換えてから開閉機構５Ｒを開閉できる。このように、１つの開閉シリンダ４１で複数の開閉機構５Ｌ、５Ｒをそれぞれ独立して開閉することができる。
また、連続して複数の部品を把持し、引っ張りバネ７Ｌ、７Ｒの力によって同時に把持状態を継続できる。
【００３１】
また、短時間で爪の段取り替えが可能となる。また、少ない駆動源で複数の開閉機構の開閉と、操作対象となる開閉機構の切り換えが可能であることから、小型、軽量かつ安価なハンド装置を構成可能であるという、従来にはない顕著な効果を得ることができる。
また、部品を把持する爪形状は開閉機構別に変更できるので、複数種類の部品を連続して把持し、それぞれの把持状態を維持することもできる。
【００３２】
また、本実施の形態では、回転部１２はロボットに取り付けられたモータによって駆動されているが、任意の角度の回転動作を行うものであれば、サーボモータやステッピングモータ、エア駆動の回転動作を行うアクチュエータであっても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３３】
また、本実施の形態では、アクチュエータ部４を非回転部１１側に固定するか、或いはツールテーブル５側に固定するかを回転防止ピン４３の挿入によって実施したが、２部品間回転運動の連動、非連動を切換えらせる方法であれば、クラッチなどの異なる方法を用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３４】
また本実施の形態では、メインシャフト２２とアクチュエータ部４の間にベアリング３を取付けているが、アクチュエータ部４のメインシャフト２２に対して回転部１２の回転方向に自由度を確保できる方法であれば、無給油ブッシュなどの異なる部品を用いても同様の効果を得られることは言うまでもない。
【００３５】
さらに、本実施の形態では、開閉機構５Ｒ、５Ｌの２つの開閉機構を有する構成にて説明したが、テーブル本体５０に取付け可能である限り多くの開閉機構を取付けることが可能であり、その場合においても、テーブル側アクチュエータ固定穴５９の数とロボット側アクチュエータ固定穴１３の数を増やすだけで同様に全ての開閉機構の開閉と切換えが可能である。
【００３６】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係るハンド装置を図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図６は、実施の形態１のハンド装置１００に対して、２つの開閉機構５Ｌ、５Ｒを同時に開くことができる機能を追加したハンド装置２００の一部断面側面模式図である。図６では、開閉機構５Ｌは閉じている。図６では見えないが反対側にある開閉機構５Ｒも閉じている。また、図中の白抜きで表示したフック５２Ｌ３と引張りバネ７Ｌは、実際にはハンド開プレート２４５ａの後ろ側にあるので見えない。
図７は、２つの開閉機構５Ｌ、５Ｒを同時に開いた状態を示す一部断面側面模式図である。
図８は、図７に示すハンド装置２００の底面図である。
【００３７】
図６のツールテーブル２０５は、図１の開閉機構５Ｌ側が正面を向くように、回転軸Ｒを中心に９０度回転した状態であり、ツールテーブル２０５は、係止部４５の係止溝４５Ｍを引っ掛ける係止棒５７を備える。係止棒５７は、テーブル本体５０の側面から外側に向かって突出していて、この係止棒５７自体は動かない。
【００３８】
また、本実施の形態では、実施の形態１のベアリング３をリニアボールブッシュ２０３に交換している。リニアボールブッシュ２０３の下には、引張りバネ７Ｌ、７Ｒより十分バネ定数の大きいアクチュエータ部圧縮バネ２０７を加え、メインシャフト２２２をアクチュエータ部圧縮バネ２０７の圧縮時の長さと開閉機構５Ｌ、５Ｒの開閉に必要な開閉シリンダ４１のストローク分だけ長くしている。
【００３９】
さらに、各開閉機構５Ｌ、５Ｒのカムフォロア５３Ｌ、５３Ｒと周方向に同じ間隔で（本例では、カムフォロアは２つなので周方向に１８０度ずらして反対側に）ハンド開プレート２４５ａ、２４５ｂをホルダ２４４に固定して取り付けている。通常状態では、図６のように各ハンド開プレート２４５ａ、２４５ｂの軸方向の下端部２４５ａＬ、２４５ｂＬの位置は、カムフォロア５３Ｌ、５３Ｒの上端部５３ＬＵ、５３ＲＵと同じ位置になる。
【００４０】
実施の形態１と同様に、係止部４５は開閉シリンダ４１を介してホルダ２４４に接続されているので、回転部１２の回転軸Ｒの延長線上から見た係止部４５とハンド開プレート２４５ａ、２４５ｂとの相対位置関係はハンド装置２００が回転しても変化しない。
【００４１】
また、回転軸Ｒを中心とした円筒座標系において、係止棒５７の先端部と、カムフォロア５３Ｌ、５３Ｒの上端部５３ＬＵ、５３ＲＵの相対位置関係を、係止溝４５Ｍの中央部と、ハンド開プレート２４５ａ、２４５ｂの下端部２４５ａＬ、２４５ｂＬの相対位置関係と同じにできることが必要である。
【００４２】
アクチュエータ部２０４は、通常、アクチュエータ部圧縮バネ２０７によってハンド固定部２１に押し付けられている。図６の状態から開閉機構５Ｌを個別に開閉するには、実施の形態１、図４と同様に、回転防止ピン４３を、ロボット側アクチュエータ固定穴１３に挿入して、アクチュエータ部２０４が回転しないように固定した状態で、回転部１２を回転させてツールテーブル２０５を回転させる。
【００４３】
次に、係止溝４５Ｍの中にカムフォロア５３Ｌを挿入した状態で、回転防止ピン４３をテーブル側アクチュエータ固定穴５９Ｒに挿入しアクチュエータ部２０４をテーブル本体５０に固定する。そして駆動軸４０を押し下げると、開閉機構５Ｌが開く。同様に係止溝４５Ｍの中にカムフォロア５３Ｒを挿入した状態で駆動軸４０を押し下げると、開閉機構５Ｒが開く。その状態から駆動軸４０を上方に駆動すると、開閉機構は個別に閉じる。これは実施の形態１と同じである。
【００４４】
次に、２つの開閉機構５Ｌ、５Ｒを同時に開く場合について説明する。開閉機構５Ｌ、５Ｒを個別に開閉して部品を把持した後、それぞれの開閉機構５Ｌ、５Ｒを同時に開いて、把持している部品を同時に放したいというニーズがある。この場合は、図４と同様に回転防止ピン４３を、ロボット側アクチュエータ固定穴１３に挿入して、アクチュエータ部２０４が回転しないように固定した状態で回転部１２を回転させ、これに連動してツールテーブル２０５を回転させる。
【００４５】
次に、図６に示すように係止溝４５Ｍ内に係止棒５７を挿入した状態で回転防止ピン４３を、テーブル側アクチュエータ固定穴５９Ｍ側に挿入し、アクチュエータ部２０４をテーブル本体５０側に固定する。この状態で、図７に示すように開閉シリンダ４１を、駆動軸４０を上方に引き上げる方向（縮める）に駆動する。実際には、メインシャフト２２２から、係止棒５７までの全ての部品が固定されているので、アクチュエータ部２０４全体が反作用によりリニアボールブッシュ２０３と共に下方に移動する。
【００４６】
アクチュエータ部２０４全体が降下し、ハンド開プレート２４５ａ、２４５ｂの下端部２４５ａＬ、２４５ｂＬがカムフォロア５３Ｌ、５３Ｒの上部を押し下げることにより、開閉機構５Ｌ、５Ｌを同時に開くことができる。
【００４７】
本発明の実施の形態２に係るハンド装置２００によれば、実施の形態１の動作に加えて複数の開閉機構５Ｌ、５Ｒを同時に開くことができるので、物の製造工程におけるサイクルタイムの短縮を図り、生産性を向上させることができるという顕著な効果を奏する。
【００４８】
なお、本実施の形態では全ての開閉機構を同時に開く構成を説明したが、図８に示す平面図上において係止棒の先端部と開閉対象とする全ての開閉機構のカムフォロアの上端部との相対位置関係と、係止溝の中央部と開閉に使用する全てのハンド開プレートの下端部との相対位置が一致できれば良く、ハンド開プレートの数と開閉機構の数を増やすことで同時に開く開閉機構の数を任意に設定可能である。
【００４９】
また、同じハンド装置上に上述の位置関係にある開閉機構の組み合わせを複数用意しておけば、必要に応じて開く開閉機構のグループを選択することも可能となる。
【００５０】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３に係るハンド装置を図を用いて実施の形態１、２と異なる部分を中心に説明する。
図９は、２つの開閉機構を同時に開いた状態におけるハンド装置３００の一部断面側面模式図である。
図中の白抜きで表示したフック５２Ｌ４と引張りバネ３０７Ｌは、実際にはハンド閉プレート３４５ａの後ろ側にあるので見えない。
図１０は、２つの開閉機構を同時に閉じた状態におけるハンド装置３００の一部断面側面模式図である。
図１１は、図１０に示すハンド装置３００の底面図である。
【００５１】
実施の形態２のハンド装置２００と比較すると、ハンド装置３００の開閉機構３０５Ｌ、３０５Ｒの開閉態様は全て逆になる。すなわち、通常の状態において開閉機構３０５Ｌと開閉機構３０５Ｒは、いずれも開いていて、開閉機構３０５Ｌ、３０５Ｒは個別に実施の形態１と同様に開閉できる。また同時に、２つの開閉機構３０５Ｌと開閉機構３０５Ｒを閉じることができる。
【００５２】
図９、図１０に示すように、本実施の形態では、アクチュエータ部圧縮バネ３０７がリニアボールブッシュ２０３の上面に取付けられ、ホルダ３４４にハンド閉プレート３４５ａ、３４５ｂが取付けられている。さらに、一端をカムフォロア５３Ｌ、５３Ｒに固定した引張りバネ３０７Ｌ、３０７Ｒの他端部側を引っ掛けるフック５２Ｌ４、５２Ｒ４は、カムフォロア５３Ｌ、５３Ｒの軸方向下方のテーブル本体５０の下端部近辺に取付けられている。引張りバネ３０７Ｌ、３０７Ｒによりカムフォロア５３Ｌ、５３Ｒを下向きに引っ張っているので、外力が加わらない限り開閉機構３０５Ｌ、３０５Ｒは開かれている構造となっている。
【００５３】
アクチュエータ部３０４は、通常、アクチュエータ部圧縮バネ３０７によってツールテーブル取付部２３の上面に押し付けられている。開閉機構３０５Ｌ、３０５Ｒを同時に閉じる場合は、図４と同様に回転防止ピン４３をロボット側アクチュエータ固定穴１３に挿入した状態で回転部１２を回転させ、図９に示すように係止溝４５Ｍに係止棒５７を挿入する。この状態で、図１０に示すように開閉シリンダ４１を駆動軸４０が延びるように動作させると、メインシャフト３２２から、係止棒５７までの全ての部品が固定されているので、アクチュエータ部３０４のホルダ３４４とハンド閉プレート３４５ａ、３４５ｂが反作用により、リニアボールブッシュ２０３と共に上方に移動する。このとき、ハンド閉プレート３４５ａと裏側のハンド閉プレート３４５ｂが、カムフォロア５３Ｌと裏側のカムフォロア５３Ｒを下方から上方に押し上げることで、開閉機構３０５Ｌ、３０５Ｌを同時に閉じることができる。
【００５４】
本発明の実施の形態３に係るハンド装置３００によれば、全ての開閉機構を個別で開閉できるだけでなく、実施の形態２とは反対に、複数個の部品を同時搬送する際に、複数の部品を同時に把持し、同時に開放することができる。これにより、製品の製造に必要なサイクルタイムの短縮を図れ、生産性が向上するという顕著な効果を得ることができる。また実施の形態２と同様に、ハンド閉プレートの数を変えることで、同時に動作させる開閉機構の数を設定可能である。なお、ここでは、開閉機構を閉じて把持し、開いて開放することとしたが、部品によっては爪を開くことによって把持し、閉じることによって開放できる部品もあることは言うまでもない。また、必要とされる係止棒５７とカムフォロア５３Ｌ、５３Ｒの位置関係と、係止溝４５Ｍと２つのハンド閉プレート３４５ａ、３４５ｂとの位置関係については実施の形態２と同様である。
【００５５】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４に係るハンド装置を図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１２は、この発明の実施の形態４に係るハンド装置４００と、ハンド装置４００を取り付けるロボット手先１の一部断面正面模式図である。図１２の４００Ｃ部分は、開閉規制リング４４５の断面と開閉規制リング４４５の内側の構成を示している。
図１３は、図１２に示すハンド装置４００の底面図である。
【００５６】
ハンド装置４００は、実施の形態１のハンド装置１００の機能に加えて、それぞれの開閉機構５Ｌ、５Ｒの状態（開状態又は閉状態）を維持する機能を追加している。ハンド装置４００の構成は、実施の形態１のハンド装置１００に対して、アクチュエータ部４０４の円盤状のホルダ４４４に開閉規制リング４４５を取付けたものである。
【００５７】
開閉規制リング４４５は、図１２、図１３に示すように回転軸Ｒを中心軸としたリング状の部品であり、下端部には、径方向内側に突出するフランジ部４４５Ｆを有する。また、開閉規制リング４４５は、図に示すように、アクチュエータ部４０４の係止部４５の動作範囲のみ軸方向に切り欠かれている。この部分が切り欠き部４４５Ｋである。
【００５８】
開閉規制リング４４５のフランジ部４４５Ｆの下面４４５ＦＬの軸方向の高さは、開閉機構５Ｌ、５Ｒが開いた状態におけるカムフォロア５３Ｌ、５３Ｒの上端部５３ＬＵ、５３ＲＵの高さに等しい。図１２では、開閉規制リング４４５のフランジ部４４５Ｆの上面４４５ＦＵ上に、開閉機構５Ｌが閉じた状態のカムフォロア５３Ｌの下端部５３ＬＬが乗っている。これにより、開閉機構５Ｌは閉じた状態が維持されている。反対に、開閉機構５Ｒのカムフォロア５３Ｒは、フランジ部４４５Ｆの下面４４５ＦＬの下に係止され、開閉機構５Ｒは開いた状態に維持されている。
【００５９】
次に、図１２、図１３を用いて、図１２のように開いている開閉機構５Ｒを閉じた状態に維持する方法を説明する。
図１３では、開閉機構５Ｒのカムフォロア５３Ｒはフランジ部４４５Ｆの下面４４５ＦＬに保持されているので、引っ張りバネ７Ｌにより引き上げられてもカムフォロア５３Ｒは上昇できず、開閉機構５Ｒは開いた状態を維持している。ここで、開閉機構５Ｒを閉じるには、まず、係止部４５の係止溝４５Ｍの高さを現在のカムフォロア５３Ｒの高さに合わせる。次に、回転部１２を回転させることにより、カムフォロア５３Ｒを係止溝４５Ｍの中に挿入する。次に、アクチュエータ部４０４を駆動して、係止溝４５Ｍの下面が、フランジ部４４５Ｆの上面４４５ＦＵと同じ高さになるまで係止部４５を引き上げる。ここで再度、回転部１２を回転させると、カムフォロア５３Ｒがフランジ部４４５Ｆの上面４４５ＦＵに乗り、開閉機構５Ｒは閉じた状態に維持される。開閉機構５Ｌについても同様であり、また、閉じている開閉機構５Ｌ、５Ｒを開いた状態に維持するにはこの反対の手順となる。
【００６０】
本発明の実施の形態４に係るハンド装置４００によれば、同じハンド装置４００内に開閉機構を閉じることによって部品を把持する爪と、開閉機構を開くことによって部品を把持できる爪が混在していても、複数個の部品を同時に把持することが可能となり、製造対象となる製品の生産性が向上するという従来にはない顕著な効果を得ることができる。
【００６１】
なお、切り欠き部４４５Ｋにおける開閉規制リング４４５と係止部４５との間の周方向の隙間は、カムフォロア５３Ｌ、５３Ｒの径より小さい必要がある。隙間の方が大きいと、フランジ部４４５Ｆの下面４４５ＦＬに保持しておきたいカムフォロア５３Ｌ，５３Ｒが、隙間から上側に抜け出る場合があるからである。なお、この隙間は極力小さいことが望ましい。
【００６２】
また、本実施の形態においてツールテーブル５を交換する時は、すべてのカムフォロアを図１３のカムフォロア５３Ｌ、５３Ｒのように、開閉規制リング４４５のフランジ部４４５Ｆの下面４４５ＦＬ側に位置させておく必要がある。
【００６３】
また、本実施の形態のハンド装置４００に対して、実施の形態３と同様にベアリング３をリニアボールブッシュ２０３に交換し、リニアボールブッシュ２０３の上面にアクチュエータ部圧縮バネ２０７を加え、メインシャフト２２を延長し、テーブル本体５０の側面から径方向外側に突出し係止溝４５Ｍに係止可能な係止棒５７（図７参照）を開閉規制リング４４５の内側に設けることにより、開閉規制リング４４５自体をアクチュエータ部４０４により軸方向上方に移動させることができる。これにより、開いた状態にある開閉機構５Ｌ、５Ｒ（この時、カムフォロア５３Ｌ，５３Ｒはどちらもフランジ部４４５Ｆの下面にある）を同時に閉じることが可能となる。
【００６４】
実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５に係るハンド装置を、図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１４は、実施の形態５に係るハンド装置におけるツールテーブル５０５の交換方法を説明する要部正面図である。
図１５（ａ）は、ハンド装置５００にツールテーブル５０５を取り付けている状態の位置決めプレート８３とプレート穴５２３Ｐの関係を示す模式図である。
図１５（ｂ）は、ハンド装置５００からツールテーブル５０５を取り外す時の位置決めプレート８３とプレート穴５２３Ｐの関係を示す模式図である。
交換方法の説明を簡単にするために、交換作業に関連しない開閉機構５Ｌ、５Ｒ、アクチュエータ部４は省略している。
【００６５】
実施の形態１では、ツールテーブル取付部２３の下に直接、ツールテーブル５を取り付けていたが、ツールテーブル５を交換可能にする仕組みは無かった。本実施の形態では、開閉機構を取り付けたツールテーブル５０５を交換可能とするために、メインシャフト５２２、ツールテーブル取付部５２３、テーブル本体５５０に、加工を施している。
【００６６】
まず、テーブル本体５５０は、下側に開口するように内部を刳り抜いてテーブル内凹部５５０ａが設けられている。このテーブル内凹部５５０ａの天井の中央には、回転軸Ｒと軸心が重なるようにシャフト８１を通したボールスプライン８２が、当該ボールスプライン８２の上端面がテーブル本体５５０の上面と面一になるように貫通して取付けられている。このシャフト８１の上端面には、下向き突出する位置決めピン８３Ｐを有する細長い位置決めプレート８３が水平に取り付けられ、シャフト８１の下端面には圧縮バネ８４を通してバネ受８５が取付けられている。したがって、シャフト８１は、いずれの方向にもボールスプライン８２から抜けることはない。
【００６７】
また、ツールテーブル取付部５２３は、上面中央部に上側に開口する取付凹部５２３Ｕを備え、さらにその中央に位置決めプレート８３を上下に貫通させて通すことができるプレート穴５２３Ｐを有する。また、取付凹部５２３Ｕの底面には、このプレート穴５２３Ｐを貫通させた位置決めプレート８３を回転させた時に、位置決めピン８３Ｐが真上を通る位置に位置決めピン８３Ｐと噛み合う位置決めピン穴５２３Ｑを有する。
【００６８】
ツールテーブル５０５の交換用にテーブル設置台９を用意し、テーブル本体５５０をテーブル設置台９の上に設置する。テーブル設置台９は、上面にテーブル固定ピン９１を有し、このテーブル固定ピン９１をバネ受８５の穴に合わせることでテーブル本体５５０が回転部１２の動作方向に対して回転しないように固定する。テーブル本体５５０がこれまで説明したように、その軸方向に垂直な断面が四角形の場合は必要ないが、同断面が円形である場合に効果がある。
【００６９】
図１４（ａ）、図１５（ａ）に示すように、ハンド装置５００に、ツールテーブル５０５が取り付けられているときは、位置決めピン８３Ｐは位置決めピン穴５２３Ｑに挿入されており、バネ受８５とテーブル本体５５０の間に挟まれた圧縮バネ８４の押圧力によって、テーブル本体５５０は、ツールテーブル取付部５２３に押しつけられて固定されている。
【００７０】
この状態から、ツールテーブル５０５を交換するときは、テーブル設置台９に、位置決めピン８３Ｐの長さ分だけテーブル本体５５０を押し付けることで位置決めピン８３Ｐを位置決めピン穴５２３Ｑから抜き（図１４（ｂ））、テーブル本体５５０を固定した状態で回転部１２を回転させてプレート穴５２３Ｐと位置決めプレート８３の長手方向の向きを合わせる。そして、ロボット手先１の動作によってツールテーブル取付部５２３を上昇させることで、ツールテーブル５０５を取外す（図１４（ｃ）、図１５（ｂ））。
【００７１】
反対に、ツールテーブル５０５を取付ける際は、ロボット手先１の回転動作により位置決めプレート８３とプレート穴５２３Ｐの向きを図１５（ｂ）のように合わせ、位置決めプレート８３をプレート穴５２３Ｐに挿入し、回転部１２の回転動作によって位置決めピン８３Ｐと位置決めピン穴５２３Ｑの位置を合わせた上で（図１４（ａ））、ロボット手先１の軸方向への動作によりハンド装置全体を上昇させることでツールテーブル５０５をツールテーブル取付部５２３に取り付けることができる。
【００７２】
本実施の形態におけるハンド装置５００によれば、開閉機構の交換時にシリンダなどのアクチュエータを切り離す必要がないため、アクチュエータの駆動源（エアや電気など）を切断、再接続するための機構が不要であり、ハンド装置全体を小型、軽量かつ安価に構成することができるという従来にはない顕著な効果を得ることができる。
【００７３】
尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１００，２００，３００，４００，５００  ハンド装置、１  ロボット手先、
３  ベアリング、４，２０４，３０４，４０４  アクチュエータ部、
５，２０５，５０５  ツールテーブル、５Ｌ，５Ｒ，３０５Ｌ，３０５Ｒ  開閉機構、
７Ｌ，７Ｒ，３０７Ｌ  バネ、９  テーブル設置台、１１  非回転部、１２  回転部、
１３  ロボット側アクチュエータ固定穴、２１  ハンド固定部、
２２，２２２，３２２，５２２  メインシャフト、
２３，５２３  ツールテーブル取付部、４０  駆動軸、４０ｅ  下端、
４１  開閉シリンダ、４２  切換シリンダ、４３  回転防止ピン、
４４，３４４，４４４  ホルダ、４５  係止部、４５Ｍ  係止溝、
５０，５５０  テーブル本体、５５０ａ  テーブル内凹部、
５１Ｌ１，５１Ｌ２  リンク、５２Ｌ１，５２Ｌ１  リンク支点、
５２Ｌ３，５２Ｌ４  フック、５３Ｌ，５３Ｒ  カムフォロア、５３ＬＬ  下端部、
５３ＬＵ  上端部、５４Ｌ，５３Ｒ  レール、
５５Ｌ１，５５Ｌ２，５５Ｒ１，５５Ｒ２  フィンガ、５６Ｌ１，５６Ｌ２  ボルト、
５７  係止棒、５８Ｌ１，５８Ｌ２，５８Ｒ１，５８Ｒ２  爪、
５９，５９Ｌ，５９Ｒ，５９Ｍ  テーブル側アクチュエータ固定穴、８１  シャフト、
８２  ボールスプライン、８３  プレート、８３Ｐ  ピン、８４  圧縮バネ、
８５  バネ受、９１  テーブル固定ピン、Ｎ１，Ｎ２  長穴、Ｎ３  丸穴、Ｒ  回転軸、２０３  リニアボールブッシュ、２０７，３０７  アクチュエータ部圧縮バネ、
２４５ａ，２４５ｂ  ハンド開プレート、２４５ａＬ  下端部、
３４５ａ，３４５ｂ  ハンド閉プレート、４４５  開閉規制リング、
４４５Ｆ  フランジ部、４４５ＦＬ  下面、４４５ＦＵ  上面、４４５Ｋ  切り欠き部、５２３Ｐ  プレート穴、５２３Ｑ  ピン穴、５２３Ｕ  取付凹部。
【図１】
2015213979.tif 000003
【図２】
2015213979.tif 000004
【図３】
2015213979.tif 000005
【図４】
2015213979.tif 000006
【図５】
2015213979.tif 000007
【図６】
2015213979.tif 000008
【図７】
2015213979.tif 000009
【図８】
2015213979.tif 000010
【図９】
2015213979.tif 000011
【図１０】
2015213979.tif 000012
【図１１】
2015213979.tif 000013
【図１２】
2015213979.tif 000014
【図１３】
2015213979.tif 000015
【図１４】
2015213979.tif 000016
【図１５】
2015213979.tif 000017