(57)【要約】【課題】ワーク把持力の大小にかかわらずフィンガーが抜け落ち、ワークが落下することがない、かつハンド装置全体を交換することなくワークの形状に合わせてフィンガーのみをコスト安に交換できる産業用ロボットのハンド装置を提供。【解決手段】各フィンガー取付ベース43下面内側に対向して形成された（各フィンガー取付ベース43下面外側に内側に向けて形成してもよい）Ｔ字状断面をもつＴ字状水平盲溝46と、上部に各Ｔ字状水平盲溝46と嵌まり合うＴ字状頭部47とＴ字状頭部47から垂下するフィンガー部48からなる交換可能なフィンガー44と、Ｔ字状水平盲溝46にフィンガー44のＴ字状頭部47が嵌まり合った時の抜け止め部材 45a,45bとを有する。【選択図】図３
2009107079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業用ロボットのアーム先端に支持されたフレームと、前記フレームに１端を第１の水平軸の回りに回転可能に支持されかつ前記１端に延長かぎ形部を有する一対のＬ字状リンクと、各前記Ｌ字状リンクと平行に１端を前記フレームに回転可能に支持された平行リンクと、各前記Ｌ字状リンク他端と前記平行リンク他端に回動可能に水平に支持された一対のフィンガー取付ベースと、
各前記フィンガー取付ベース下面内側に対向して形成された、又は各前記フィンガー取付ベース下面外側に内側に向けて形成された、Ｔ字状断面をもつＴ字状水平盲溝と、上部に各前記Ｔ字状水平盲溝と嵌まり合うＴ字状頭部とＴ字状頭部から垂下するフィンガー部からなる交換可能なフィンガーと、
前記Ｔ字状水平盲溝に前記フィンガーのＴ字状頭部が嵌まり合った時の抜け止め部材とを有することを特徴とする産業用ロボットのハンド装置。
【請求項２】
産業用ロボットのアーム先端に支持されたフレームと、前記フレームに１端を第１の水平軸の回りに回転可能に支持されかつ前記１端に延長かぎ形部を有する一対のＬ字状リンクと、各前記Ｌ字状リンクと平行に１端を前記フレームに回転可能に支持された平行リンクと、一対の各前記Ｌ字状リンク他端と前記平行リンク他端に回動可能に水平に支持された一対のフィンガー取付ベースと、
一対の各前記フィンガー取付ベース下面に各前記フィンガー取付ベースに平行な横方向面にＴ字状断面をもつ横方向Ｔ字状水平溝と、上部に各前記横方向Ｔ字状水平溝と嵌まり合う横方向Ｔ字状頭部と横方向Ｔ字状頭部から垂下するフィンガー部からなる交換可能なフィンガーと、
前記横方向Ｔ字状水平溝に前記フィンガーの横方向Ｔ字状頭部が嵌まり合った時の抜け止め部材とを有することを特徴とする産業用ロボットのハンド装置。
【請求項３】
前記フレームは産業用ロボットのアーム先端に支持され、前記フレームに縦方向に回転可能に支持されたボールねじ又は台形ねじと、前記フレームに固定された前記ボールねじ又は台形ねじを回転駆動するサーボモータと、前記Ｌ字状リンクの前記延長かぎ形部端部に前記第１の水平軸と平行な第２の水平軸の回りに回転可能に支持されたカムフォロア、ローラピン又はリンクと、前記ボールねじ又は台形ねじのナットに固定されたハウジングと、前記カムフォロア、ローラ、ピン又はリンクを支持するブロックと、前記フレームに少なくともその１端が固定され他端が前記ブロックを前記ボールねじ又は台形ねじの軸方向に案内する直動軸受又は直動ガイドとからなり、
前記サーボモータを動作させることにより一対の前記Ｌ字状リンクの他端が開閉するようにされたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の産業用ロボットのハンド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は異種形状や寸法違い又は高さがばらつく場合を含む多品種のワークを把持可能な産業用ロボットのハンド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の製造ラインで作業を行う産業用ロボットのハンド装置には、ワークをハンドリングする用途で使用されるものが多く存在する。製造ラインへの素材の投入、加工機械へのワークの着脱、箱詰めなど、産業用ロボットを活用した自動化システムは非常に多様な分野で使われている。ハンドリングロボットの先端には、通常、ロボットハンド又はハンド装置と呼ばれるワークを把持するハンド装置が搭載される。
【特許文献１】特開昭５９−１９２４８４号公報
【特許文献２】実公平６−１６６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、同一のロボットシステムが異種形状や寸法違い又は高さがばらつく場合を含む多数のワークをハンドリングする場合、同一のハンド装置では把持することができないことが多い。そこで、ワークの形状や寸法に適合した仕様の複数のハンド装置を準備し、これらをオートツールチェンジャを介してロボットに取り付け、生産品種変更時に、ロボットに搭載するハンド装置を取り替えることで対応する方法がある。しかしながら、オートツールチェンジャを介して取り付けられたハンド装置を取り替えるためには、交換動作のための時間が必要であり、頻繁に生産品種を変更する製造ラインの場合は、生産効率が落ちるという問題があった。さらに、多種の形状、寸法又は高さのワークに対応するためには、これに対応した多数のハンド装置を準備する必要があり、加えて、オートツールチェンジャも準備する必要があるなど、設備コストが高くなるというデメリットがあった。また、特許文献１、２に記載するように、ハンド装置全体を取り替えるのではなく、同一のハンド装置で、ハンド装置の爪のみ取り替えるものがある。
【０００４】
しかしながら、これらの特許文献１、２に記載する発明によれば、ハンド装置の爪であるフィンガーの挿入方向が鉛直方向で動作するとき、ワーク把持時のワーク把持力は、フィンガーとフィンガー受け具の間の摩擦係数に把持力を掛けた摩擦力であり、この摩擦力がワークの自重とロボット動作による反力以上でないと、フィンガーがフィンガー受け具から抜け落ち、ワークが落下するという課題があった。即ち重いワークを小さい把持力で持つことは困難であり、ワーク把持力を制御するためのセンサーや制御装置が必要となり、こすと増となり、また、常にフィンガーがフィンガー受け具から抜け落ち、ワークが落下するリスクがあるため、高価なワークを落下させると甚大な被害が発生するようなワークの搬送には使用できないという課題があった。
【０００５】
本発明の課題はかかる従来の課題を解決した、産業用ロボットのハンド装置で、ワーク把持力の大小にかかわらずフィンガーが抜け落ち、ワークが落下することがない、形状や寸法違いや高さがばらつく場合を含む多数のワークをすくいあげるように把持することができ、かつハンド装置全体を交換することなくワークの形状に合わせてフィンガーのみをコスト安に交換できる産業用ロボットのハンド装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため本発明の第１発明は、産業用ロボットのアーム先端に支持されたフレームと、前記フレームに１端を第１の水平軸の回りに回転可能に支持されかつ前記１端に延長かぎ形部を有する一対のＬ字状リンクと、各前記Ｌ字状リンクと平行に１端を前記フレームに回転可能に支持された平行リンクと、各前記Ｌ字状リンク他端と前記平行リンク他端に回動可能に水平に支持された一対のフィンガー取付ベースと、
各前記フィンガー取付ベース下面内側に対向して形成された、又は各前記フィンガー取付ベース下面外側に内側に向けて形成された、Ｔ字状断面をもつＴ字状水平盲溝と、上部に各前記Ｔ字状水平盲溝と嵌まり合うＴ字状頭部とＴ字状頭部から垂下するフィンガー部からなる交換可能なフィンガーと、
前記Ｔ字状水平盲溝に前記フィンガーのＴ字状頭部が嵌まり合った時の抜け止め部材とを有することを特徴とする産業用ロボットのハンド装置によって上述した本発明の課題を解決した。
【０００７】
本発明の第２発明は、産業用ロボットのアーム先端に支持されたフレームと、前記フレームに１端を第１の水平軸の回りに回転可能に支持されかつ前記１端に延長かぎ形部を有する一対のＬ字状リンクと、各前記Ｌ字状リンクと平行に１端を前記フレームに回転可能に支持された平行リンクと、一対の各前記Ｌ字状リンク他端と前記平行リンク他端に回動可能に水平に支持された一対のフィンガー取付ベースと、
一対の各前記フィンガー取付ベース下面に各前記フィンガー取付ベースに平行な横方向面にＴ字状断面をもつ横方向Ｔ字状水平溝と、上部に各前記横方向Ｔ字状水平溝と嵌まり合う横方向Ｔ字状頭部と横方向Ｔ字状頭部から垂下するフィンガー部からなる交換可能なフィンガーと、
前記横方向Ｔ字状水平溝に前記フィンガーの横方向Ｔ字状頭部が嵌まり合った時の抜け止め部材とを有することを特徴とする産業用ロボットのハンド装置によって上述した本発明の課題を解決した。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の第１、２発明のハンド装置を有する産業用ロボットでは、各前記フィンガー取付ベース下面内側に対向して形成された、又は各前記フィンガー取付ベース下面外側に内側に向けて形成された、Ｔ字状断面をもつＴ字状水平盲溝と、上部に各前記Ｔ字状水平盲溝と嵌まり合うＴ字状頭部とＴ字状頭部から垂下するフィンガー部からなる交換可能なフィンガーを有すること、
又は一対の各前記フィンガー取付ベース下面に各前記フィンガー取付ベースに平行な横方向面にＴ字状断面をもつ横方向Ｔ字状水平溝と、上部に各前記横方向Ｔ字状水平溝と嵌まり合う横方向Ｔ字状頭部と横方向Ｔ字状頭部から垂下するフィンガー部からなる交換可能なフィンガーとのフィンガーを有を有することにより、
産業用ロボットのハンド装置で、ワーク把持力の大小にかかわらずワーク把持力を調節する装置を必要とせず、フィンガーが抜け落ち、ワークが落下することがなく、かつハンド装置全体を交換することなくワークの形状に合わせてフィンガーのみをコスト安に交換でき、また交換したフィンガーの固定位置精度がよい産業用ロボットのハンド装置を提供するものとなった。本発明の第２発明のハンド装置ではワークをフィンガーの内側で掴む内掴できるだけでなく、ワークをフィンガーの外側で掴む外掴みも可能である。
【０００９】
好ましくは、フレームは産業用ロボットのアーム先端に支持され、前記フレームに縦方向に回転可能に支持されたボールねじ又は台形ねじと、前記フレームに固定された前記ボールねじ又は台形ねじを回転駆動するサーボモータと、前記Ｌ字状リンクの前記延長かぎ形部端部に前記第１の水平軸と平行な第２の水平軸の回りに回転可能に支持されたカムフォロア、ローラピン又はリンクと、前記ボールねじ又は台形ねじのナットに固定されたハウジングと、前記カムフォロア、ローラ、ピン又はリンクを支持するブロックと、前記フレーム１に少なくともその１端が固定され他端が前記ブロックを前記ボールねじ又は台形ねじの軸方向に案内する直動軸受又は直動ガイドとからなり、前記サーボモータを動作させることにより一対の前記Ｌ字状リンクの他端が開閉するようにされたことにより、サーボモータ制御による精度の高い産業用ロボットのハンド装置を提供するものとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態を、図１〜図４を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態の産業用ロボットのハンド装置を示す一部を切り欠いた概略側面ブロック図、図２は本発明の第２実施形態の産業用ロボットのハンド装置を示す一部を切り欠いた概略側面ブロック図、図３（ａ）は図１のフィンガー取付ベースとフィンガーの拡大斜視図、（ｂ）は（ａ）のフィンガーとは異なるフィンガーの拡大斜視図、図４（ａ）は図２のフィンガー取付ベースとフィンガーの拡大斜視図、（ｂ）は（ａ）のフィンガーとは異なるフィンガーの拡大斜視図、をそれぞれ示す。
【００１１】
本発明の第１発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置では、図１に示すように、図示しない産業用ロボットのアーム先端に支持されたフレーム 1と、フレーム 1に１端22を第１の水平軸 5の回りに回転可能に支持されかつ前記１端22に延長かぎ形部17を有する一対のＬ字状リンク41と、各Ｌ字状リンク41と平行に１端をフレーム 1に回転可能に支持された平行リンク42と、各Ｌ字状リンク41他端と平行リンク42他端に回動可能に水平に支持された一対のフィンガー取付ベース43と、
図３に示すように、各フィンガー取付ベース43下面内側に対向して形成された（各フィンガー取付ベース43下面外側に内側に向けて形成してもよい）Ｔ字状断面をもつＴ字状水平盲溝46と、上部に各Ｔ字状水平盲溝46と嵌まり合うＴ字状頭部47とＴ字状頭部47から垂下するフィンガー部48からなる交換可能なフィンガー44と、Ｔ字状水平盲溝46にフィンガー44のＴ字状頭部47が嵌まり合った時の抜け止め部材 45a,45bとを有する。抜け止め部材 45aはフィンガー取付ベース43の穴に内蔵されたスプイングにおされたボールからなるボールプランジャー、抜け止め部材 45bはボールプランジャーのボールが嵌まる丸穴である。図３に示すように、フィンガー44のＴ字状頭部47をフィンガー取付ベース43下面内側からＴ字状水平盲溝46に外側に向けて嵌め込まれ、往き止まりで、抜け止め部材 45a,45bで抜け止めされる。図示しない、各フィンガー取付ベース43下面外側に内側に向けて形成されたＴ字状断面をもつＴ字状水平盲溝とすることにより、ワークをフィンガーの外側で掴む外掴みが可能になる。
【００１２】
本発明の第１発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置では、図１に示すように、ハンド装置のフレーム１には縦方向に回転可能に支持されたボールねじ２（台形ねじでもよい）が回転自在に固定されている。フレーム１にはボールねじ２を回転駆動するサーボモータ３が固定されている。ボールねじ２の軸端とサーボモータ３の軸端にはそれぞれプーリ10、11が固定されており、プーリ10、11の間にはタイミングベルト12が掛けられている。さらにンド装置は、フレーム１に１端16を第１の水平軸15の回りに回転可能に支持されかつ１端に延長かぎ形部17を有する３個の（２個又は３個以上であってもよい）Ｌ字状リンク41と、各Ｌ字状リンク41の１端16の延長かぎ形部17端部に第１の水平軸15と平行な第２の水平軸19の回りに回転可能に支持されたカムフォロア 5（ローラ又はピンでもよい）と、ボールねじ 2のナット20に固定されカムフォロア 5を回転可能に支持する溝 7を有するブロック 6と、フレーム 1に１端を固定され他端がブロック 6をボールねじ 2の軸方向に案内する図示しない２本のシャフト及びボールブッシュからなる直動ガイド（直動軸受でもよい）とを有する。
【００１３】
ここで、サーボモータ 3を作動させると、プーリ10、11とタイミングベルト12を介してボールねじ 2が回転し、ボールねじナット20に固定されているブロック 6がスライドする。ブロック 6の溝 7にカムフォロア 5が引っかかっているために、Ｌ字状リンク41が揺動し、開閉する。予め記録した位置にサーボモータ 3を動作させることで、自在な位置にＬ字状リンク41を開閉することができ、目的のワークのサイズに合わせて、クランプ動作をさせることができる。また、Ｌ字状リンク41でワークをクランプした上で、サーボモータ 3をＬ字状リンク41がクランプする方向に動作する方向に動作するように電流（ストール電流）を流すことで、図示しないワークをクランプする電流を加減することでクランプ力を調整できることにより、サーボモータ制御による精度の高い産業用ロボットのハンド装置を提供するものとなった。
【００１４】
本発明の第２発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置では、図２に示すように、図示しない産業用ロボットのアーム先端に支持されたフレーム 1と、フレーム 1に１端22を第１の水平軸 5の回りに回転可能に支持されかつ前記１端22に延長かぎ形部17を有する一対のＬ字状リンク41と、各Ｌ字状リンク41と平行に１端をフレーム 1に回転可能に支持された平行リンク42と、各Ｌ字状リンク41他端と平行リンク42他端に回動可能に水平に支持された一対のフィンガー取付ベース43と、
図４に示すように、各フィンガー取付ベース43下面に各フィンガー取付ベース43に平行な横方向面にＴ字状断面をもつ横方向Ｔ字状水平溝56と、上部に各横方向Ｔ字状水平溝56と嵌まり合う横方向Ｔ字状頭部57と横方向Ｔ字状頭部57から垂下するフィンガー部58からなる交換可能なフィンガー54と、横方向Ｔ字状水平溝56にＴ字状頭部57が嵌まり合った時の抜け止め部材 55a,55bとを有する。抜け止め部材 55aはフィンガー取付ベース43の穴に内蔵されたスプイングにおされたボールからなるボールプランジャー、抜け止め部材 55bはボールプランジャーのボールが嵌まる丸穴である。図４に示すように、フィンガー54のＴ字状頭部57をフィンガー取付ベース43下面の横方向Ｔ字状水平溝56に各フィンガー取付ベース43に直行するよう、横方向に向けて嵌めあったとき、抜け止め部材 55a,55bで抜け止めされる。
【００１５】
図２に示すように、本発明の第２発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置では、図１に示す水平軸19の回りに回転可能に支持されたカムフォロア 5（ローラ又はピンでもよい）とブロック 6に設けられたカムフォロア 5を回転可能に支持する溝 7とを有する代わりに、第２発明の実施形態では、その１端は各Ｌ字状リンク41の１端16の延長かぎ形部17端部に第１の水平軸15と平行な第２の水平軸19の回りに回転可能に支持され他端はブロック 6に第１の水平軸15と平行な第３の水平軸18の回りに回転可能に支持されたリンク 8を有しする点以外は、図１に示す本発明の第１発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置と同じで、ほぼ同様な効果を奏する。
【００１６】
本発明の第１、第２発明の実施形態の産業用ロボットのハンド装置では、各前記フィンガー取付ベース下面内側に対向して形成された、又は各前記フィンガー取付ベース下面外側に内側に向けて形成された、Ｔ字状断面をもつＴ字状水平盲溝と、上部に各前記Ｔ字状水平盲溝と嵌まり合うＴ字状頭部とＴ字状頭部から垂下するフィンガー部からなる交換可能なフィンガーを有することにより、
又は一対の各前記フィンガー取付ベース下面に各前記フィンガー取付ベースに直交する横方向面にＴ字状断面をもつ横方向Ｔ字状水平溝と、上部に各前記横方向Ｔ字状水平溝と嵌まり合う横方向Ｔ字状頭部と横方向Ｔ字状頭部から垂下するフィンガー部からなる交換可能なフィンガーとのフィンガーを有を有することにより、
産業用ロボットのハンド装置で、ワーク把持力の大小にかかわらずワーク把持力を調節する装置を必要とせず、フィンガーが抜け落ち、ワークが落下することがなく、かつハンド装置全体を交換することなくワークの形状に合わせてフィンガーのみをコスト安に交換でき、また交換したフィンガーの固定位置精度がよい産業用ロボットのハンド装置を提供するものとなった。本発明の第２発明の実施形態のハンド装置ではワークをフィンガーの内側で掴む内掴できるだけでなく、ワークをフィンガーの外側で掴む外掴みも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態の産業用ロボットのハンド装置を示す一部を切り欠いた概略側面ブロック図。
【図２】本発明の第２実施形態の産業用ロボットのハンド装置を示す一部を切り欠いた概略側面ブロック図。
【図３】（ａ）は図１のフィンガー取付ベースとフィンガーの拡大斜視図、（ｂ）は（ａ）のフィンガーとは異なるフィンガーの拡大斜視図をそれぞれ示す。
【図４】（ａ）は図２のフィンガー取付ベースとフィンガーの拡大斜視図、（ｂ）は（ａ）のフィンガーとは異なるフィンガーの拡大斜視図をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００１８】
１：ハンド装置のフレーム、２：ボールねじ、３：サーボモータ、５：カムフォロア
６：ブロック、７：溝、８：リンク、15：第１の水平軸、16：１端、17：延長かぎ形部
18：第３の水平軸、19：第２の水平軸、20：ボールねじナット、22：Ｌ字状リンクの１端40：ハンド装置、41：フィンガー、42：平行リンク、43、53 ：フィンガー取付ベース
44、54：フィンガー、45a,45b 、55a,55b：抜け止め部材、46：Ｔ字状水平盲溝
47：Ｔ字状頭部、48、58：フィンガー部、56：横方向Ｔ字状水平
57：溝横方向Ｔ字状頭部
【図１】
2009107079.tif 000003
【図２】
2009107079.tif 000004
【図３】
2009107079.tif 000005
【図４】
2009107079.tif 000006