JP2000263486A - ロボット用ハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のハンドは摺動部材が多いため、多くの
課題が存在していた。 【解決手段】 開口部１を有する収容空間２が形成され
た基体３と、その収容空間２内にスライド可能に収容さ
れた可動体４と、可動体４が収容された収容空間２の開
口部１を閉塞するプレート５と、プレート５の上面の中
心部よりも外周寄り２以上の箇所に設けらた保持爪６と
を備え、前記可動体４は収容空間２内にエアーが供給さ
れるとスライドしてプレート５の中心部を外側に押し出
してプレート５を中心部から外周側に下り傾斜に湾曲さ
せ、収容空間２内のエアーを排気するとエアー供給時と
逆方向にスライドしてプレート５の中心部の押しを解除
してプレート５が湾曲前の状態に復帰するようにし、前
記保持爪６はプレート５が前記の様に湾曲すると外側に
傾斜してワーク７を保持又は開放し、プレート５が復元
すると内側に戻ってワーク７を開放又は保持するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は機械部品を始めとす
る各種ワークを保持するロボット用ハンドの改良に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】機械部品、電気部品、光学部品等の各種
ワークを加工する場合、ロボットによりワークを１個づ
つ保持して加工箇所へ移動したり、他の加工箇所へ移し
替えたり、加工済のワークを加工ラインから外部へ搬出
したりしている。この場合、ワークの保持はロボットの
アームの先端に取り付けられているハンドにより行なわ
れている。この種のハンドには各種形状、構造、機能の
ものがあるが、基本的にはワークの二箇所或は三箇所を
保持する爪と、この爪を内側と外側に水平移動させて開
閉させる駆動部とを備えており、その駆動部は複数の部
材が組み合わされて構成され、それら部材が機械的に動
作（摺動）して爪を開閉させるようにしてある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のロボット用ハン
ドには次のような課題があった。 １．駆動部を構成する複数の部材が機械的に摺動して爪
を開閉させるものであるため、各部材間にはそれらが動
作するための隙間（クリアランス）が必要になる。しか
し、その隙間がガタつきの原因となり、また、経年変化
によって隙間が広がるとガタツキが大きくなって爪の開
閉距離が変化し、ワークの保持が不安定となったり、著
しい場合は保持したワークが落下したりすることさえあ
る。 ２．長期間使用していると、前記隙間に塵芥が侵入し、
動作不良が生じたり、トラブルの原因となる。 ３．部材同士をスムーズに摺動させるためには、各部材
間に潤滑油を給油する必要があるが、給油した潤滑油が
滴下する虞れがあるため、クリーンルーム等では使用す
ることができない。 ４．部材同士をスムーズに摺動させるためには、摺動し
合う部材同士の切削や研磨の精度を高めなければならな
いため加工コストが高くなる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は前記諸問題を解
決し、更に、構造が簡潔で加工、製作が容易であり、動
きが円滑でワークの保持が確実であり、長期間使用して
もガタツキが発生しにくく、更には、ワークを保持した
ことを感知することも可能なロボット用ハンドを提供す
ることにある。

【０００５】本件出願の第１のロボット用ハンドは、開
口部を有する収容空間が形成された基体と、その収容空
間内にスライド可能に収容された可動体と、可動体が収
容された収容空間の開口部を閉塞するプレートと、プレ
ートの上面の中心部よりも外周寄り２以上の箇所に設け
らた保持爪とを備え、前記可動体は収容空間内にエアー
が供給されるとスライドしてプレートの中心部を外側に
押し出してプレートを中心部から外周側に下り傾斜に湾
曲させ、収容空間内のエアーを排気するとエアー供給時
と逆方向にスライドしてプレートの中心部の押しを解除
してプレートが湾曲前の状態に復帰するようにし、前記
保持爪はプレートが前記の様に湾曲すると外側に傾斜し
てワークを保持又は開放し、プレートが復元すると内側
に戻ってワークを開放又は保持するものである。

【０００６】本件出願の第２のロボット用ハンドは、プ
レートの上面の中心部よりも外周寄り２以上の箇所に、
支持具が設けられ、その支持具の上に保持爪を着脱可能
としたものである。

【０００７】本件出願の第３のロボット用ハンドは、保
持爪によりワークが保持されたことを感知する感知機構
を備えたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明のロボッ
ト用ハンドの第１の実施形態を図１〜図３に基づいて詳
細に説明する。本実施形態に示すロボット用ハンドは図
２に示すように開口部１を有する収容空間２が形成され
た基体３と、その収容空間２内に上下にスライド可能に
収容される可動体４と、可動体４が収容された収容空間
２の開口部１を閉塞するプレート５と、プレート５の上
面中心部よりも外周寄り３箇所に設けられる保持爪６と
を備えてなる。

【０００９】図２に示す基体３はアルミ製で外周面１０
にはアルマイト処理が施されたものであり、中央部に上
方開口の開口部１を有する収容空間２が形成されてお
り、周壁１１内に一端が収容空間２の底面１５に開口
し、他端が基体３の外周面１０に開口する通気路１９が
形成されている。図１に示すように前記通気路１９の外
側開口部２１には筒状の接続部２４が突設されており、
それに接続したエアーホース２５を通して前記収容空間
２内に圧縮エアーを供給したり、供給した収容空間２内
の圧縮エアーを排気したりすることができるようにして
ある。

【００１０】図２の可動体４は耐摩耗性に優れた真鍮製
としてあり、図３に示すように基体３の収容空間２内に
図３の矢印ａ−ｂ方向（上下）にスライド可能なるよう
に収容されている。この可動体４は前記通気路１９の内
側開口部２７（図２）から、可動体４の底面２９（図
２）と収容空間２の底面１５（図２）との間の供給空間
３１（図３）に圧縮エアーが供給されると、その圧力に
よって図３の矢印ａ方向にスライドし、供給された圧縮
エアーが供給空間３１から排気されると図中の矢印ｂ方
向にスライドするようにしてある。図３に示すように可
動体４の外周面と収容空間２の内周面との間の上下２箇
所には、パッキン（例えばＯリング）３３を介在させ
て、供給空間３１内に供給された圧縮エアーが外部に漏
れないように気密性を保持してある。

【００１１】図２に示す円盤状のプレート５は薄い（例
えば０．６ｍｍ程度）の鋼板により真円形に形成されて
おり、中心部に貫通孔３５が開口され、外周部３７がそ
の内側よりも肉厚に形成され、その外周部３７に周方向
に均一間隔で取付け穴３９が開口されている。このプレ
ート５は図３に示すように、可動体４が収容された収容
空間２の開口部１の上に被せると共に可動体４の先端４
１を前記貫通孔３５に圧入して、可動体４をプレート５
に固定し、プレート５の外周部３７の取付け穴３９（図
２）から基体３の周縁に形成された螺子穴４３（図２）
にビス４５をねじ込むことにより、基体３の周縁に固定
して開口部１を閉塞するものである。このような連結構
造とすることにより、図３の供給空間３１内に圧縮エア
ーを供給して可動体４を図中の矢印ａ方向（上方）にス
ライドさせると、可動体４によってプレート５の中心部
が上方に押し上げられ、プレート５が中心部から外周側
に下り傾斜に湾曲し、供給空間３１内の圧縮エアーを排
気するとプレート５の復元力によって可動体４を矢印ｂ
方向に押し戻して元の水平状態に復帰する。可動体４に
よりプレート５の中心部は約０．６ｍｍ程度押し上げら
れる。

【００１２】図２の保持爪６は合成樹脂によりＬ字状に
形成されており、図１に示すようにプレート５の上面中
心部よりも外周寄りに周方向に１２０度間隔で突設され
た３本の金属製の支持具８の上面にビス止めしてある。
この取り付け構造とすることにより、図３の可動体４に
よりプレート５の中心部が上方に押し上げられると、夫
々の支持具８が外側（図３の矢印ｃ方向）に傾斜し、そ
の先に取り付けられている保持爪６が同方向に傾斜して
外側に開き、その外側に待機しているワーク７を保持す
る。可動体４による押上が解除されてプレート５が元の
水平状態に復帰すると支持具８の傾斜が内側（図３の矢
印ｄ方向）に戻り、保持爪６も同方向に戻って内側に閉
じ（元に戻り）、ワーク７の保持を開放するようにして
ある。例えばプレート５の中心部が約０．６ｍｍ押し上
げられると、夫々の保持爪６は図３の矢印ｃ方向に約
０．８°程度開くようにしてある。

【００１３】前記支持具８は図１に示すように略Ｌ字状
に形成されており、図２に示すようにその下部をプレー
ト５の上面に固定するプレート固定部４８とし、そこに
プレート固定用穴５０を形成し、その両側にプレート位
置決め穴５２を形成し、上部を保持爪６を取り付け可能
な保持爪取付け部５４とし、そこに保持爪固定用ねじ穴
５６を形成し、その両側に保持爪位置決め穴５８を形成
してある。図３に示すように夫々の支持具８はプレート
５の内面にあてがわれた止め具６４を使用してプレート
５の上面の所定位置に固定されている。

【００１４】前記の止め具６４は、図２に示すようにリ
ング状の肉厚の板材７２の３箇所にねじ穴６８が形成さ
れ、その両側に受穴６６が開設されている。同図に示す
ように前記ねじ穴６８及び受穴６６はプレート５に開口
されている差し込み穴６２及び貫通穴７４と対応する位
置に形成されて、プレート固定部４８のプレート固定用
穴５０に挿入し、さらにプレート５の貫通穴７４を貫通
させたボルト７０の先端を止め具６４のねじ穴６８にね
じ込むことによって、前記プレート固定部４８をプレー
ト５の上面に固定し、プレート固定部４８のプレート位
置決め穴５２に上半分が圧入され、下半分がプレート５
の差込み穴６２を貫通したノックピン６０の当該下半分
を止め具６４の受穴６６に夫々圧入することによって、
前記プレート固定部４８を正確な位置に位置決めするよ
うにしてある。

【００１５】前記支持具８の保持爪取付け部５４に保持
爪６を取り付けるには、図３に示すように前記保持爪位
置決め穴５８（図２）にノックピン８０の下半分を圧入
し、同ノックピン８０の上半分を保持爪６の圧入穴８２
（図２）に圧入して、保持爪６を保持爪取付け部５４に
位置決めし、その状態で保持爪固定用ねじ穴５６（図
２）にボルト８４をねじ込んで保持爪６を保持爪取付け
部５４に固定する。

【００１６】（使用例）図１〜図３に示す本発明のロボ
ット用ハンドを使用して、コンピューターのハードディ
スクや音楽用コンパクトディスク等のように円盤の中央
に穴９０が開口されているワーク７（図３）を保持・開
放する場合は、例えば次のようにする。 １．保持爪６が下を向くようにして本発明のロボット用
ハンドを図示されていないロボットのアームの先端に取
り付ける。 ２．ロボットのアームを動かして本発明のロボット用ハ
ンドをワーク７の上方に移動させる。 ３．本発明のロボット用ハンドの保持爪６を内側（図３
の矢印ｄ方向）に閉じた状態で、同保持爪６が当該ワー
ク７の前記穴９０の内側に配置されるようにロボットの
アームを動かす。 ４．基体３の収容空間２（供給空間３１）内に圧縮エア
ーを供給し、可動体４によってプレート５を押圧して同
プレート５を前記の様に湾曲させ、夫々の保持爪６を外
側（図３の矢印ｃ方向）に開かせる。保持爪６を外側に
開かせると同保持爪６の係止部９２がワーク７の穴９０
の内周面に押し付けられて係止し、当該ワーク７が保持
（内径クランプ）される。 ５．ワーク７が確実に保持された後に、ロボットのアー
ムを動かして当該ワーク７を所定の位置に移動させる。 ６．ワーク７を所定の位置まで移動させたら、基体３の
収容空間２（供給空間３１）内の圧縮エアーを排気す
る。圧縮エアーが排気されると、可動体４によるプレー
ト５の押圧が解除され、プレート５は復元力によって可
動体４を圧縮エアー供給時とは逆方向にスライドさせて
元の水平状態に復帰する。プレート５が元の状態に復帰
すると保持爪６が内側に閉じてワーク７が開放される。

【００１７】（実施の形態２）本発明のロボット用ハン
ドの第２の実施形態を図４に基づいて詳細に説明する。
図４に示す本発明のハンドの基本構成は前記図１〜図３
に示すものと同一である。異なるのは図４に示すよう
に、支持具８の先に取付ける保持爪６の向きを図１〜図
３に示すものとは逆にして、同保持爪６の係止部９２が
同保持爪６の上面の外側端部に位置するようにしたこと
である。これによって、可動体４によりプレート５を押
圧して同プレート５を中心部から外周側に下り傾斜に湾
曲させて外側（図４の矢印ｃ方向）に開かせた保持爪６
の内側にワーク７を配置した後に、可動体４によるプレ
ート５の押圧を解除して保持爪６を内側（図４の矢印ｄ
方向）に閉じると、夫々の保持爪６の係止部９２が当該
ワーク７の外周面に押し付けられて係止し、当該ワーク
７を保持する（外径クランプする）ことができ、再度可
動体４によりプレート５を押圧して同プレート５を前記
のように湾曲させて保持爪６を外側に開くとワーク７を
開放することができる。図４では内側に穴の開いていな
い単なる円盤状のワーク７を外径クランプする場合を図
示したが、図４に示すロボット用ハンドは図３に示すよ
うな中央に穴９０が開口されたワーク７を外径クランプ
することも可能であることは勿論である。

【００１８】（実施の形態３）本発明のロボット用ハン
ドの第３の実施形態を図５（ａ）に基づいて詳細に説明
する。図５（ａ）に示す本発明のロボット用ハンドの基
本構成は前記図１〜図３に示すものと同一である。異な
るのはワーク７を確実に保持したことを感知可能な感知
機構９を設けたことである。具体的には図５（ａ）に示
すように基体３及び可動体４を貫通して、一端が保持爪
６の上面とほぼ同位置に達し、保持爪６がワーク７を確
実に保持すると、前記一端が保持されたワーク７に当た
って図５（ａ）の下方に押し下げられるようにした検知
棒１００と、検知棒１００が所定位置より下方に押し下
げられると開閉接点が閉じるようにしたスイッチ１０２
を設けることによって、保持爪６が確実にワーク７を保
持したこと感知可能としてある。具体的には、保持爪６
がワーク７を確実に保持すると、保持されたワーク７の
表面に検知棒１００の一端が当たって、同検知棒１００
が図５（ａ）の下方に押し下げげられ、前記スイッチ１
０２の開閉接点が閉じて信号が出力されるようにしてあ
る。図５（ａ）に示す本発明のロボット用ハンドも保持
爪６の取り付け向きを変更することによって、内径クラ
ンプ及び外径クランプの双方に対応することができるこ
とは勿論である。尚、図５（ａ）に示す検知棒１００
は、図３に示すような中央に穴９０が開口されたワーク
７の場合でも、その穴９０の外側のワーク７表面に当該
検知棒１００の一端が接触するように同一端を図５
（ｂ）に示すような３つ又にしてある。もっとも、同様
の目的を達成するためには検知棒１００の一端を２又や
４つ又等としてもよい。また、中央に穴９０が開口され
ていないワーク７の保持専用に使用する場合には検知棒
１００の一端を必ずしも３つ又等にする必要はない。

【００１９】図５（ａ）に示すロボット用ハンドを使用
する場合にはスイッチ１０２から出力される信号が入力
するまで、当該ハンドが取り付けられたロボットのアー
ムを動かさないように設定する。尚、前記検知棒１００
を複数本設けると共に、夫々の検知棒１００ごとにスイ
ッチ１０２を設け、全てのスイッチ１０２からの信号の
入力があるまでアームを動かさないように設定すること
もできる。このようにすると、ワーク７が傾いて保持さ
れている場合にもアームの動きを停止させることがで
き、ワーク７の落下をより確実に防止することができ
る。

【００２０】（発明の他の実施形態）前記実施形態では
可動体４の押圧によってプレート５を最大で約０．６mm
押し上げることによって、夫々の保持爪６を約０．８°
外側に開かせるようにしたが、収容空間２（供給空間３
１）内に供給する圧縮エアーの圧力を変更して可動体４
がプレート５を押圧する力を調節し、プレート５の湾曲
の程度を変更することによって保持爪６の開閉角度を調
節することができる。また、プレート５の上面から保持
爪６までの距離を変更することによって（支持具８の長
さを変更することによって）、プレート５の湾曲の程度
を変えることなく保持爪６の開閉角度を調節することも
できる。さらには、プレート５の厚み又は素材を変更す
ることによって同プレート５の復元力を変更することに
より、又は供給する圧縮エアーの圧力を変更することに
より、ワーク７を保持する力を調節することもできる。

【００２１】前記実施形態では安定性を考慮して保持爪
６の数を３つにしたが、保持爪６の数は３つに限られる
ものではなく、２つ以上であれば幾つであってもよい。
また、夫々の保持爪６の配置間隔を変更することによっ
て、より大きなワーク又はより小さなワークを保持可能
とすることもできる。さらに、図示した保持爪６の係止
部９２は直線的であるが、ワークの形状に応じて湾曲さ
せることもできる。

【００２２】図示したプレート５は外周部３７を他の部
分より肉厚としてあるが、必ずしも外周部３７を肉厚に
する必要はない。また、プレート５の厚みは前記数値に
限定されるものではなく、可動体４の押圧によって前記
のように湾曲可能な肉厚であればよいが、原則としてプ
レート５の径が大きくなるに従って厚みを厚くする。さ
らにプレート５は焼き入れをして強度を高めておくこと
が望ましい。

【００２３】前記実施形態ではプレート５の中央に開口
した貫通穴３５に可動体４の先端４１を圧入したが、プ
レート５の中央に貫通穴３５を開口することなく、プレ
ート５の内面中央に可動体４の先端４１をあてがって、
可動体４が図３の矢印ａ方向にスライドするとプレート
５の中央が同方向に押し上げられるようにしてもよい。

【００２４】

【発明の効果】本件出願の第１のロボット用ハンドは、
２以上の保持爪が配置されたプレートを湾曲させること
によって、プレート上の保持爪を開閉させてワークを保
持・開放するので次のような効果を有する。 １．機械的に摺動する部材がないため、部材間に隙間
（クリアランス）を設ける必要がない。従って、前記隙
間が原因となってガタツキが生じることがない。さらに
経年変化によって同隙間が広がってガタツキ大きくな
り、ワークの保持が不安定となったり、保持したワーク
が落下したりするといったこともない。 ２．部材間に設けられた隙間に塵芥が侵入し、動作不良
やトラブルが生じることがない。 ３．部材間に潤滑油を給油する必要がないため、給油し
た潤滑油が床に滴下することがなく、クリーンルーム等
でも安心して使用することができる。 ４．高精度な加工を要するため生産コストが高くつく部
材が非常に少ないため、生産コストを低く抑えることが
できる。

【００２５】本件出願の第２のロボット用ハンドは、上
記効果に加えて特に次のような効果を有する。 １．プレートの上面の中心部よりも外周寄り２以上の箇
所に、支持具を設け、その支持具の上に保持爪を設けた
ので、プレートを僅かに湾曲させるだけで保持爪を必要
な範囲で開閉させることができる。また、プレートの湾
曲の程度を変化させることなく、支持具の長さを変える
だけで、保持爪の開閉角度を調節することができる。 ２．支持具の上に保持爪を着脱可能としたので、保持爪
を交換することによって様々な種類のワークを保持・開
放することができる。 ３．保持爪の向きを変えるだけで内径クランプ、外径ク
ランプの双方に対応することができる。

【００２６】本件出願の第３のロボット用ハンドは、上
記効果に加えて特に次のような効果を有する。 １．ワークが確実に保持されたことを感知可能な感知機
構を備えたので、ワークの落下を確実に防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロボット用ハンドの第１の実施形態を
示す説明斜視図。

【図２】本発明のロボット用ハンドの第１の実施形態を
示す組み立て説明図。

【図３】本発明のロボット用ハンドの第１の実施形態を
示す説明断面図。

【図４】本発明のロボット用ハンドの第２の実施形態を
示す説明断面図

【図５】（ａ）は本発明のロボット用ハンドの第３の実
施形態を示す説明断面図、（ｂ）は検知棒を示す底面
図。

【符号の説明】

１ 開口部 ２ 収容空間 ３ 基体 ４ 可動体 ５ プレート ６ 保持爪 ７ ワーク ８ 支持具 ９ 感知機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開口部（１）を有する収容空間（２）が形
   成された基体（３）と、その収容空間（２）内にスライ
   ド可能に収容された可動体（４）と、可動体（４）が収
   容された収容空間（２）の開口部（１）を閉塞するプレ
   ート（５）と、プレート（５）の上面の中心部よりも外
   周寄り２以上の箇所に設けらた保持爪（６）とを備え、
   前記可動体（４）は収容空間（２）内にエアーが供給さ
   れるとスライドしてプレート（５）の中心部を外側に押
   し出してプレート（５）を中心部から外周側に下り傾斜
   に湾曲させ、収容空間（２）内のエアーを排気するとエ
   アー供給時と逆方向にスライドしてプレート（５）の中
   心部の押しを解除してプレート（５）が湾曲前の状態に
   復帰するようにし、前記保持爪（６）はプレート（５）
   が前記の様に湾曲すると外側に傾斜してワーク（７）を
   保持又は開放し、プレート（５）が復元すると内側に戻
   ってワーク（７）を開放又は保持することを特徴とする
   ロボット用ハンド。
2. 【請求項２】プレート（５）の上面の中心部よりも外周
   寄り２以上の箇所に、支持具（８）が設けられ、その支
   持具（８）の上に保持爪（６）を着脱可能としたことを
   特徴とする請求項１記載のロボット用ハンド。
3. 【請求項３】保持爪（６）によりワーク（７）が保持さ
   れたことを感知する感知機構（９）を備えたことを特徴
   とする請求項１又は請求項２記載のロボット用ハンド。