(57)【要約】      （修正有）【課題】一台で外形形状が大きく異なる二種類以上のワークを把持可能な物品把持装置を提供する。【解決手段】ハンド本体１に設けられ、互いに近接、離間動作が可能な一対の外爪２ａ、２ｂと、ハンド本体１に設けられたガイド５ａ、５ｂによって案内され、外爪２と同方向に動作可能な一対の内爪６と、を備え、一対の外爪２ａ、２ｂの先端と一対の内爪６の先端とが互いに異なる方向に向くよう形成され、一対の外爪２に、一対の外爪２ａ、２ｂが互いに近接したとき一対の内爪６ａ、６ｂに当接してこれらを互いに近接させる突起部２ｃ、２ｄが設けられた物品把持装置とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンド本体に備えた一対の爪を互いに近接させてワークを把持する物品把持装置において、
前記ハンド本体に設けられ、互いに近接、離間動作が可能な一対の外爪と、
前記ハンド本体に設けられたガイドによって案内され、前記外爪と同方向に動作可能な一対の内爪と、を備え、
前記一対の外爪の先端と前記一対の内爪の先端とが互いに異なる方向に向くよう形成され、
前記一対の外爪に、前記一対の外爪が互いに近接したとき前記一対の内爪に当接してこれらを互いに近接させる突起部が設けられたことを特徴とする物品把持装置。
【請求項２】
前記一対の内爪に、これらが互いに離間する方向に付勢する離間用バネが設けられたことを特徴とする請求項１記載の物品把持装置。
【請求項３】
前記一対の内爪が前記離間用バネによって離間したときに前記一対の内爪と当接するストッパが前記ハンド本体に設けられたことを特徴とする請求項２記載の物品把持装置。
【請求項４】
前記ストッパが前記ハンド本体に交換可能に形成され、前記ストッパの交換によって前記一対の内爪が互いに離間する長さを調整可能に構成されたことを特徴とする請求項３記載の物品把持装置。
【請求項５】
前記一対の内爪及び前記一対の外爪の先端に弾性体を備えたことを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の物品把持装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の物品把持装置をアームの先端に備えたことを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品の加工・組立等に使用されるロボットにおいて、物品を把持する把持装置（ハンド）に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、生産効率向上のため工場の高操業が求められていることから、ロボットによる作業の自動化が進められている。特に組立作業に使用されるロボットには物品把持動作は欠かせず、様々な物品を安定して把持することが必要とされる。ところが、把持を必要とする組立作業への適用はあまり十分とは言えず、この作業の自動化が求められている。
ロボットのアーム先端に装着されてワークを把持する物品把持装置は、従来、爪を平行に案内するガイドを備え、物品の大きさが変わっても安定した把持を実現するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
この従来例を図７及び図８を用いて説明する。図７は従来の物品把持装置の要部切欠斜視図、図８は同装置の断面図である。１０１はハンド本体で、内部に圧力流体を流通させる流路１０２と、この流路１０２に連通し、中心軸を略同一にして相対向して配線されたシリンダ１０３、１０４が形成されている。上記シリンダ１０３の内径はシリンダ１０４のものより大きく形成され、各シリンダ１０３、１０４内にはピストン１０５、１０６が摺動自在に配置されている。１０７、１０８は略コ字状に形成された爪保持体で、略平行に配された第１部材１０７ａ、１０８ａならびに第２部材１０７ｂ、１０８ｂと、各第１部材と第２部材に対し略直角で、両部材の、同じ側の一端部と連結する第３部材１０７ｃ、１０８ｃを有している。１０９、１１０は互いに平行に位置されるよう、両端部をハンド本体１０１に保持されたガイドで、上記爪保持部１０７、１０８の第１部材１０７a、１０８aならびに第２部材１０７ｂ、１０８ｂを貫通して、上記爪保持体１０７、１０８をガイド１０９、１１０に沿って摺動自在に保持している。そして上記爪保持体１０７、１０８は、爪保持体１０７の第１ならびに第２部材１０７ａ、１０７ｂの間に爪保持体８の第１部材１０８ａが位置し、第３部材１０７ｃ、１０８ｃがガイド１０９、１１０をはさんで対向するように配置されている。１１１、１１２は爪保持体１０７、１０８に取付けられた爪、１１３は爪保持体１０７、１０８に各端部を係止し両爪保持体１０７、１０８を互いに近づく方向に付勢するスプリングである。１０７ｄ、１０８ｄは、上記爪保持体１０７、１０８に一体に形成した突起部で、上記ピストン１０５、１０６が、この突起部に当接して、爪保持体１０７、１０８を作動させる。１１４はハンド本体１０１に設けられ、爪保持体１０７の移動を規制するストッパで、上記爪保持１０７の停止位置を微調整できるよう構成されている。１１５は爪保持体１０８の突起部１１８ｄに設けた遮光板でハンド本体１０１に設けたフォトカプラー１１６を遮光して、物品の把持不良の状態を検出するよう構成されている。１１７は爪１１１、１１２に設けた小物品用の吸着孔である。
上記構成において、ハンド本体１０１の流路１０２に圧力流体が作用し、ピストン１０５、１０６が相反する方向に移動すると、このピストン１０５、１０６により爪保持体１０７、１０８が各ピストン１０５、１０６と同方向に移動し、爪保持体１０７、１０８が各ピストン１０５、１０６と同方向に移動し、爪保持体１０７、１０８に固着された爪１１１、１１２が互いに接近し、物品を把持することができる。この際、爪把持体７を作動させるピストン１０５はピストン１０６より大きい受圧面積を有するため、ピストン１０６よりも作動力が大きく、かつ爪保持体１０７側に同爪保持体１０７のストッパ１１４が設けられているため、物品の保持において、爪１１１の位置が確実に定まり、この位置を基準にして他の爪１１２の位置が決まることになる。
このように、従来の物品把持装置は、物品の把持位置が一元的に定まることから、位置精度が向上するものである。また、爪は平行移動によって把持するため、物品の大きさが変わっても何ら把持状態が変化することなく、安定した把持が実現できる。さらに、ピストン１０５、１０６とシリンダ１０３、１０４からなるアクチェータとは別に、爪１１１、１１２の移動を安定化させるため、爪保持体１０７、１０８をガイド１０９、１１０で案内して把持の際に爪の姿勢が変化するよう構成しており、爪に強い把持力を持たせることが可能であることから、把持精度、把持安定性ともに向上した装置である。
【特許文献１】特開昭５８-１９６９９１号公報（図２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来の物品把持装置は一つのハンドで一つの爪しか作動できず、機器の組立を自動化させようとする場合、把持するワークの種類の数だけハンドを用意するか、またはハンドの爪を付け換える交換器等が必要となっていた。そのため多数のハンドを設置するために広い空間が必要となる問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、一台のハンドで外形形状が大きく異なる二種類以上のワークを把持可能とすることで、従来のハンドに比しハンドの必要総数と設置空間を省くことを課題とする。そして、例えばコネクタと基板の嵌合やプラスチックケースと金属ヒートシンクの組付け等の必要なサーボユニットなどの機器の組立において一台のハンドで機器の組立の自動化をさらに進めることができる物品把持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】
【０００４】
請求項１に記載の発明は、ハンド本体に備えた一対の爪を互いに近接させてワークを把持する物品把持装置において、前記ハンド本体に設けられ、互いに近接、離間動作が可能な一対の外爪と、前記ハンド本体に設けられたガイドによって案内され、前記外爪と同方向に動作可能な一対の内爪と、を備え、前記一対の外爪の先端と前記一対の内爪の先端とが互いに異なる方向に向くよう形成され、前記一対の外爪に、前記一対の外爪が互いに近接したとき前記一対の内爪に当接してこれらを互いに近接させる突起部が設けられたことを特徴とする物品把持装置とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記一対の内爪に、これらが互いに離間する方向に付勢する離間用バネが設けられたことを特徴とする請求項１記載の物品把持装置とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記一対の内爪が前記離間用バネによって離間したときに前記一対の内爪と当接するストッパが前記ハンド本体に設けられたことを特徴とする請求項２記載の物品把持装置とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記ストッパが前記ハンド本体に交換可能に形成され、前記ストッパの交換によって前記一対の内爪が互いに離間する長さを調整可能に構成されたことを特徴とする請求項３記載の物品把持装置とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記一対の内爪及び前記一対の外爪の先端に弾性体を備えたことを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の物品把持装置とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５いずれかに記載の物品把持装置をアームの先端に備えたことを特徴とするロボットとするものである。
【発明の効果】
【０００５】
以上説明したように本発明に係わる物品把持装置は、一つの駆動源に対し、二つの爪を同時に作動させることができため、機器の組立を自動化するのに必要なハンドの数とハンドの設置空間を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
前記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものであり、これを図１および図２を用いて説明する。図１は本発明の物品把持装置の正面図で、図２は側面図である。図のカッコで囲んだ部材は、手前の部材に隠れ見えないが、紙面の反対側に存在する同じ機能を持った部材を指すものとして併記している。
１はハンド本体で、その内部に圧力流体を流通させる流路をもち、流路に圧力流体を流入させ、図示しないピストンを作動させると、ハンド作動部１a、１bを一元的方向に接近または離間する機構を有している。あるいは、サーボモータのようなモータを収容していて、ハンド作動部を一元的方向に接近または離間させる。
ハンド作動部１a、１bは四角板の形状で、この先端に外爪２ａ、２ｂが取付けられる。外爪２ａ、２ｂの位置決めのため、外爪２ａ、２ｂが有する位置決めノックにハンド作動部１a、１bが嵌められ位置決めされる。ハンド作動部１a、１bは外爪２ａ、２ｂとの取付け部寸法を公差管理している。
ハンド作動部１ａ、１ｂに取付けられる外爪２ａ、２ｂは、後述する内爪６a、６bの被把持物との干渉を防ぐため、図２のようにくの字形の形状である。また、外爪２ａ、２ｂの被把持物の保護のため、先端の把持部にゴムシート３ａ，３ｂを有している。また、外爪２a、２bが互いに近接するよう動作したとき、後述する内爪６a、６bのそれぞれの背面と当接してこれらを押すため、外爪２ａ、２ｂの互いが対向する内面には、突起部２ｃ、２dを有している。また、外爪２ａ、２ｂは、ハンド作動部１a、１ｂを嵌めることで位置決めするため、断面を凹状とした位置決めノック２e、２fを有している。本実施例では外爪２a、２bに凹状の位置決めノック２e、２fを設け、ハンド作動部１a、１ｂが嵌り込むことで位置決めする関係となっているが、逆にハンド作動部１a、１ｂに凹状の位置決めノックを設け、外爪２a、２bが嵌り込むことで位置決めする関係としても良い。
一方、ハンド本体１にはガイドササエ４ａ、４b、４c、４dが設けられている。ガイドササエ４ａ、４b、４c、４dは、後述する内爪６a、６bを外爪２ａ、２ｂの動作方向に平行な動作となるよう案内するガイド５a、５ｂを備えている。また、ガイドササエ４ａ、４b、４c、４dが互いに対向する面にストッパ８a、８ｂを有する。なお、ストッパ８a、８bはガイドササエに対して取替可能となっている。
ガイド５a、５bに摺動自在に保持される内爪６ａ、６ｂは、外爪２ａ、２ｂの被把持物との干渉を防ぐため、図２のように外爪２ａ、２ｂとは逆くの字形の形状となっている。また、内爪６ａ、６ｂの間にはこれらが離間するように付勢する離間用バネ７が設けられている。また、外爪２ａ、２ｂ同様、被把持物の保護のため先端の把持部にゴムシート３c、３dを有する。上記外爪２a、２bが互いに近接しておらず、上記突起部２ｃ、２ｄが内爪６a、６bの背面に当接していないとき、離間用バネ７の作用によって内爪６a、６bが離間し、内爪６a、６bの背面にストッパ８a、８bが当接して、内爪６a、６bの互いの間に一定の隙間ができるようになっている。
【０００８】
以上で構成された本発明の物品把持装置の動作を、図３、図４、図５および図６を用いて説明する。図３は本発明の物品把持装置の把持動作時の正面図で、図４は流れ図である。
まず、ハンド本体１に圧力流体を流入し作動させるとハンド作動部１ａ、１ｂは一定の範囲で互いに接近または、離間するように作動する。図に示すようにハンド作動部１ａ、１ｂが互いに接近する方向に作動すると、ハンド作動部１a、１bに取付けられた外爪２ａ、２ｂも作動しワークＡを把持する。このとき、外爪２a、２bの突起部２ｃ、２ｄが内爪６a、６bの背面とそれぞれ当接し、離間用バネ７の付勢力に打ち勝って内爪６a、６bが互いに近接する。従って、内爪６a、６bはワークＡよりも小さいワークＢを把持可能であるので、ワークＢのように内爪６a、６bによって把持したほうが適切なワークに対しては、内爪６a、６bによって把持する。
次に図５は本発明の物品把持装置の離間動作時の正面図で、図６はその流れ図である。図に示すようにハンド作動部１a、１bが互いに離間する方向に作動すると、ハンド作動部１a、１bに取付けられた外爪２a、２bも作動し、ワークＡから離間する。外爪６a、６bはハンド作動部１a、１bが止まるまで離れる。またハンド作動部１ａ、１ｂが互いに離間する方向に作動し始めると離間用バネ７の反発力によって内爪６ａ、６ｂはワークＢからガイド５a、５bに沿って互いに離間し始め、ガイドササエのストッパ８ａ、８ｂにあたるまで離間する。内爪６a、６bの離間する長さは、ストッパ８a、８ｂを長さが異なるものに取替えることで調整できる。
【０００９】
このように、内爪６a、６bで把持する場合は外爪の突起部２c、２dで内爪６a、６bを押すことで作動させ、そして逆に内爪６a、６bがワークより離間する場合は内爪６a、６bに取付けられた離間用バネ７の弾性力で離間させる。またストッパ８a、８bを長さの異なるものに取替えることで内爪６a、６bの離間する長さを調整する機構を備えているので、外爪２a、２bと内爪６a、６bとで二種類以上のワークを把持することができ、且つ把持精度、把持安定性が高い装置である。
また、本発明は一つのハンドに対し、形状の異なるワークを把持することができる、くの字形の外爪２a、２bと、外爪２a、２bに対し角度を有する、逆くの字形の内爪６a、６bと、を備え、外爪２a、２bを動作させたと同時に、外爪２a、２bの突起部によって内爪６a、６bを駆動するよう構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施例を示す物品把持装置の正面図
【図２】本発明の第１実施例を示す物品把持装置の側面図
【図３】本発明の第１実施例を示す物品把持装置の把持動作のときの正面図
【図４】本発明の第１実施例を示す物品把持装置の把持動作の流れ図
【図５】本発明の第１実施例を示す物品把持装置の離間動作を示す正面図
【図６】本発明の第１実施例を示す物品把持装置の離間動作の流れ図
【図７】従来の物品把持装置の要部切欠斜視図
【図８】従来の物品把持装置の断面図
【符号の説明】
【００１１】
１ ハンド本体
１a、１b  ハンド作動部
２a、２b  外爪
２c、２d  外爪の突起部
２e、２f  外爪の位置決めノック
３a、３b 、３c、３d  ゴムシート
４a、４ｂ、４c、４d  ガイドササエ
５a、５ｂ  ガイド
６a、６ｂ  内爪
７  離間用バネ
８a、８ｂ  ストッパ 
【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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