JP2005118958A - ロボットハンド及びハンドリングロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 ロボットハンドの干渉可能性とコストを低下させ、多様なワーク形状への対応力を向上させる。また、ワークハンドリングの形態の多様化を図る。
【解決手段】 ハンドベース１０上のサーボモータで駆動される第１種の把持爪と、アクチュエータを持たない第２種の把持爪１２、２２を各保持部に取り付けて使用する。把持爪１２、２２は、第１種の把持爪（不図示）の移動方向と垂直な方向に移動可能である。ロボット１の動作で、定置スタンド部材３０の当接面３１又は３２に把持爪１２又は２２を当接させて外力を印加し、ハンドベース１０に対する相対的な位置を変更し、ブレーキ機構でロック（解除可能）することができる。各把持爪はプルボルトと着脱機構を利用して着脱可能とされており、ロボット動作による把持爪の自動交換も可能である。ワークにプルボルトを予め付けておけば、同着脱機構をワーク把持に転用できる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ワークのハンドリングを行なう産業用ロボットにおけるハンド構造、並びに、同ロボットハンド構造に関連したハンドリングロボットシステムに関する。

ハンドリング作業を行う産業用ロボットがハンドリング対象とするワークは１種類でなく、その形状やサイズにも単一でない場合が殆どである。そのため、ワークの把持に用いるワーク把持用のロボットハンド（以下、単に「ハンド」ともいう）を１式のみ用意したロボットシステムでは対応しきれない場合が多い。また、単一ワークをハンドリング対象とするケースであっても、ハンドリングの作業内容に応じてワークの把持部分を変更する必要を生じることがある。この場合も変更前後の把持部分の形状が異なれば、やはりハンドは１式のみでは適切に対応できない。更に、把持爪にワークの形状に合わせた形状が要求される場合、単一のハンドでハンドリング作業を行う事は困難である。

このような事態に対処するために、従来は、ワーク種類数、作業種類数等に合わせて複数種類のハンドを準備し、ハンド交換を行うことが一般的であった。ここで、複数種類用意されるハンドの各々は、所要数の把持爪（把持部材）と、それら把持爪に把持動作を行なわせるためのアクチュエータ（モータ、エアシルンダ等）及び同アクチュエータで把持爪を駆動するための駆動機構を組み込んだものである場合が多い。また、ハンド交換にはハンド交換用着脱装置が広く利用されている。例えば、図１に例示したように、６軸の自由度を持つハンドリングロボット（ロボットの機構部）１を用いて、形状の異なる複数種類（ここでは３種類）のワーク６、７、８のハンドリングを行なう場合、各ワークの把持に適したハンド３、４、５を使い分けてハンドリング作業を実行する。

ハンドリングロボット（以下、単にロボットともいう）１のアーム先端部にはハンド交換用着脱装置２が設けられており、用意されたハンド３〜５のいずれか１つがハンド交換用着脱装置２を介してロボットに取り付けられる。図１には、ハンド３を取り付けて、ワーク６を把持した状態が示されている。各ハンド３〜５には、それぞれワーク６〜８の把持に適した配置、形状及びサイズを有する把持爪と、それら把持爪に把持動作を行なわせるためのアクチュエータが組み込まれている。ロボット１の各軸は周知の態様でロボット制御装置（図示省略）により制御される一方、ハンド交換用着脱装置２及び各ハンドの把持動作のためのアクチュエータの制御もロボット制御装置によって行なわれる。

ハンドの交換、例えばハンド３からハンド４への交換を行なう場合には、ロボット１を例えばハンド３の定置ホルダへのアクセス位置へ移動させて、ロボット制御装置からハンド交換用着脱装置２にハンド解放の指令を送り、ハンド３の拘束を解き、ハンド３をハンド３の定置ホルダへ戻す。次いで、ロボット１を例えばハンド４の定置ホルダへのアクセス位置へ移動させてから、ハンド交換用着脱装置２にハンド４を係合させ、ロボット制御装置からハンド４をロックする指令ハンド交換用着脱装置２に送る。これにより、ハンド３からハンド４への交換が完了する。なお、ハンド交換用着脱装置２には、ハンド着脱に際して、各ハンドに組み込まれたアクチュエータへの信号系統等の接／断も行なうための機構も装備されている。

上述した従来技術のように、ワーク形状等の多様性に、把持爪、アクチュエータ及び把持爪の駆動機構を含むハンドの交換で対応した場合、アクチュエータや駆動機構は共に、ワーク周辺の機器類に対して干渉する領域が広く、ハンドリング作業において支障を来たす問題がある。例えば、ハンド交換に備えて１０種類のハンドを用意する場合、使用中のハンドを除いて９個のハンドが、ロボットの動作範囲内に存在することになり、かなりの体積領域を占有することになり、干渉の危険性が増大する。

また、少数の種類のハンドで複数種類のワークハンドリングに対応しようとすれば、把持爪形状等がワークの形状に適したものとならず、把持ズレ、落下なども発生し易くなるという問題が起る。更に、ワークの形状に適した把持形状が必要な場合、ワークの種類それぞれに専用の把持形状爪を持ったハンドを準備する必要があり、システムのコスト増大の要因ともなっている。

そこで、本発明の基本的な目的は、このような従来技術の問題点を解決し、ハンドリングロボットシステムで使われるアクチュエータや同アクチュエータで把持爪に把持動作を行なわせるための駆動機構の点数を減らし、干渉の可能性とコスト低下を容易にすることにある。また、本発明は、ハンドの把持爪の着脱機構をワーク把持に兼用乃至転用する手法を提案することで、ワークハンドリングの形態の多様化を図ることを併せて企図するものである。

本発明は、アクチュエータの使用数を減らしても多種類のワーク形状に柔軟に対応できるように、把持動作を行なうためのアクチュエーターを持たないが、ハンドのベース部分に対する相対位置は調整可能な把持爪を採用することを提案する。また、アクチュエータを搭載するハンドのベース部分と把持爪とを分離可能とする考え方を導入する。これらの手法により、多種類の形状が大きく異なるワークをハンドリングする場合でもワーク形状に合わせた把持爪のみを準備することで適切な把持方法で安価にハンドリングロボットシステムを構築できるロボットハンド構造を提供する。また更に、例えば把持爪による把持に適さないワークのハンドリングにも適切に対応できるように、把持爪の着脱機構をワーク把持とその解除に兼用乃至転用する手法を併せて提案するものである。

具体的に言えば、本発明に係る、ロボットに取付けてワークのハンドリングを行なうロボット用ハンドは、ベース部材と、第１の爪機構と、第２の爪機構とを含む。ここで、前記第１の爪機構は、少なくとも１つの第１種の把持爪と、前記第１種の把持爪を可動に支持する第１の支持手段と、前記第１種の把持爪の前記ベース部材に対する相対位置を移動させるためのアクチュエータとを備える。

一方、前記第２の爪機構は、少なくとも１つの第２種の把持爪と、解除状態及び作動状態を持つブレーキ手段と、前記ブレーキ手段の解除状態において前記第２種の把持爪が外力を受けた時には前記第２種の把持爪の前記ベース部材に対する相対位置の移動を許容するとともに、前記ブレーキ手段の作動状態においては前記相対位置を保持するように、前記第２種の把持爪を支持する第２の支持手段とを備えている。

そして、前記ハンドを取り付けたロボットの動作領域内の所定位置に設けられた当接部材に対し、前記ロボットが前記第２種の把持爪を当接した状態で、前記ロボットの動作により前記ベース部材を移動させることにより、前記外力が与えられるようになっている。ここで、前記アクチュエータとしては、前記ロボットの各軸を制御するロボット制御手段によって制御されるサーボモータを用いることができる。

本発明は、また、前記第１種の把持爪及び前記第２種の把持爪の内の少なくとも１つは、前記第１及び前記第２の支持手段のいずれかに対して着脱可能に設けることを提案する。ここで、前記着脱可能に設けられた把持爪のために、該着脱可能に設けられた把持爪の後部には係合部が設け、前記各把持爪の支持手段には、前記係合部との係合及び係合の解除を行なう着脱機構が設けることができる。

また、前記着脱可能に設けられた把持爪には、爪本体と、該爪本体後部に設けたねじ穴に取付けられたプルボルトを装備させることができる。このようにプルボルトを使用する場合、前記係合部は前記プルボルトの後部に設けることができる。また、前記着脱可能に設けられた把持爪の交換は、ロボットの動作により自動的に行なうこともできる。

更に、本発明はこのような着脱機構をワーク把持に兼用乃至転用するハンドリングロボットシステムを提案する。このハンドリングロボットシステムは、ロボット用ハンドを取付けたロボットを用いて、後部に係合部を設けたプルボルトを予め取付けられたワークのハンドリングを行なうものである。このシステムでは、前記着脱機構は、前記着脱可能な把持爪が外された状態において、前記着脱可能な把持爪に代えて、前記プルボルトの前記係合部を前記着脱機構により係合させることにより、前記ワークを把持する。

本発明により、アクチュエーターを持たない可動の把持爪をもつことでハンドの小型化が可能となり、ハンドと周辺の干渉領域を縮小することが可能になった。また、把持爪のみを交換可能とすることで、安価にロボットシステムを構築することが可能となり、ハンドリングについても安定した動作が行えるようになった。更に、一式のハンドのみでもワーク毎に適した把持爪配置でハンドリングを行なうことが可能となった。また更に、ハンドの把持爪の着脱機構をワーク把持とその解除に兼用乃至転用することで、ワークハンドリングの形態の多様化を図り、例えば把持爪での把持に適さないワークのハンドリングにも、特別な機構などを追加しなくとも適切に対応できるようにになった。

図２は、本発明の実施形態におけるロボットシステムの構成の概要を説明する図である。同図において、符号１は６軸の自由度を持つハンドリングロボットで、その各軸は周知の態様でロボット制御装置（図示省略）により制御される。このロボット１の機構部の構成自体は、図１に示したものと特に変わらないが、後述するように、アーム先端部に本発明の特徴を備えたロボットハンド（以下、「ハンド機構」ともいう）が取り付けられている。ハンド機構は、ロボット１のアーム先端部に取付けて固定されるロボットハンドベース部材１０と、後述する態様で、「複数の把持爪」をハンドベース部材１０に対して相対移動が可能に支持する手段を備えている。ここで、複数の把持爪の一部は、把持動作のためのアクチュエータを持つ把持爪であり、残りは把持動作のためのアクチュエータを持たない把持爪である。

ここでは便宜上、前者を「第１種の把持爪」と呼び、後者を「第２種の把持爪」と呼ぶことにする。図２以下では、第１種の把持爪は符号１１、１３、１５で例示され、第２種の把持爪は符号１２、１４、１６、２２で例示されている。第２種の把持爪は、後述する態様で、外部の当接部材とロボット移動を利用して外力を受けることで、ハンドベース部材１０に対する相対位置を変更できるようになっている。その相対位置の保持はブレーキ機構を利用して行なわれ、ブレーキ機構のロックを解除すれば再度移動が可能となっている。

また、後述するように、本実施形態では、第２種の把持爪の位置調節は、第１種の把持爪の把持動作持の移動方向と直交している。但し、場合によっては、一部または全部の第２種の把持爪の位置調節時の移動方向を、第１種の把持爪の把持動作持の移動方向と斜交した方向あるいは平行な方向とすることもあり得る。いずれにしろ、これら第２種の把持爪の位置調節により、複数の把持爪の配置が可変となり、多様なワーク形状あるいはワークサイズへの対応力が向上する。

更に、これら第１種及び第２種の把持爪の内、少なくとも１つ、好ましくは全部は、後述する態様で、各把持爪を支持する支持部に対して着脱自在となっている。図２では、３種類のワーク６〜８の把持に適した第１種及び第２種の把持爪の組（１１、１２）、（１３、１４）及び（１５、１６）が用意され、その内の把持爪１１、１２がハンド機構に取付けて使用されている様子が描けられている。但し、図示の都合上、第１種及び第２種の把持爪は１個づつしか示されていないが、後述するように、本実施形態では第２種の把持爪は２個が同時にハンド機構に取付けられて使用される。

なお、一般には、第１種の把持爪、第２種の把持爪いずれも１個以上適当個数取り付けて使用されて良く、把持対象ワークの種類に応じて、取り付る把持爪の個数が変わることもあり得る。いずれにしろ、このように把持爪を着脱自在とすることで、多様なワーク形状への対応力が更に向上する。

次に、本実施形態におけるハンド機構の構造と機能を図３以下を参照図に加えて説明する。先ず図３を参照すると、ハンドベース１０上に把持動作のためのアクチュエータとしてサーボモータ４０が搭載され、このサーボモータ４０の減速機（図示省略）を介した出力軸の回転運動は、プーリ、ベルト等を利用した電動機構４１を介してボールネジ機構４２に伝えられるようになっている。ボールネジ機構４２は周知のように回転運動を直線運動に変換するもので、ハンドベース１０に対して固定されている。

そして、サーボモータ４０が動作すると、その回転の向きに応じて、第１種の把持爪１１を支持する支持部（第１の支持部）４３が図中左方向及び右方向に移動する。これにより、把持爪１１のハンドベース１０に対する相対的な位置が変化する。サーボモータ４０は、６軸ロボット１の機構部の各軸を駆動するサーボモータとは別に設けられたもので、ここでは第７番目の軸を駆動するアクチュエータであり、他のサーボモータと同じく、ロボット制御装置（図示省略）によって電流を供給され、その回転の位置、速度、トルク等が制御される。

本例では、ロボット制御装置で「ハンド閉める」の指令が出力されると、第１の把持爪１１を支持する第１の支持部４３がワーク（図３では図示省略）把持のために図中右方向に移動し、「ハンド開く」の指令が出力されると、ワーク把持解除のために第１の支持部４３が図中左方向に移動する。これに対して、把持爪１２は第２種の把持爪である。また、図３では描かれていないが、もう１つの第２種の把持爪（図４の符号２２を参照）が支持部６０と同様の支持部に支持されている。ここでは、これら第２種の把持爪の位置調節について、把持爪１２を例にとって説明する。

支持部６０は、ブレーキ機構５０と一体的に結合されており、このブレーキ機構５０の制動部材が、後述する態様でリニアガイド５１に嵌合されている。従って、ブレーキ機構５０のロック動作が解除しておけば、把持爪１２は、支持部６０、ブレーキ機構５０とともに、図３中で前後（紙面に垂直）に移動可能な状態を維持する。上述したもう１つの第２種の把持爪についても同様である。

図４は、例示により、ブレーキ機構５０の円環状制動部材による制動作用（ロック作用）を説明する断面図である。

同図において、符号５１はリニアガイドを表わし（一部のみ描示）、同リニアガイド５１に、支持部６０に設けられた嵌合部６２と、制動部材５２の２つの円環状の嵌合部５３、５４が嵌合されている。これらの内、嵌合部６２は適当な軸受機構によりブレーキ機構でロックされない限り、一定の大きさを越える外力を受ければリニアガイド５１上で滑らかに動けるようになっている。一方、嵌合部５３、５４の内径は、リニアガイド５１を構成する円筒状のバーの外径よりも僅かに大きく設計されており、且つ、ブレキ機構５０の不動部（例えばハウジング、フレーム）に固定された軸５６周りで傾斜可能に設けられている。

そして、制動部材５２の基部５５には、図示しない駆動機構（例えば電磁駆動機構、エアシリンダ等）により、モーメントを印加し得るようになっている。即ち、ロボット制御装置から、ブレーキ機構５０に「ブレーキ作動（ロックオン）」の指令が与えられると、例えば図中右周りのモーメントが基部５５に印加され、嵌合部５３、５４が図中右周りの向きで傾斜し、両者に挟まれた嵌合部６２とともに、リニアガイド５１上での移動がロックされる。

そして、ロボット制御装置から、ブレーキ機構５０に「ブレーキ解除（ロックオフ）」の指令が与えられると、基部５６にモーメントが印加されなくなり、嵌合部５３、５４と嵌合部６２が、再度リニアガイド５１上で移動できるようになる。なお、上述したもう１つの第２種の把持爪についても同様のブレーキ機構が設けられており、リニアガイド５１上での位置保持（ロック状態）とその解除が、ロボット制御装置からの指令で行えるようになっている。

従って、第２種の把持爪の位置を変更するには、ブレーキ機構５０の位置保持状態を解除した状態で、位置変更したい第２種の把持爪に対して、移動可能な方向に沿った外力が加わるようにすれば良い。その具体的なやり方について、把持爪１２の位置調節を例にとり、図５を参照して説明する。図５は、図３において右方から見た状態が描かれており、ロボット１は図２の状態から手首軸を９０度回転した状態が示されている。

図５に示したように、本実施形態では、第２種の把持爪１２、２２の位置変更に、定置スタンド部材３０を利用する。定置スタンド部材３０は、第２種の把持爪１２、２２を当接させる当接面３１、３２を有する部材で、ロボット１の動作範囲内の適当な位置（邪魔にならない位置）に設置される。この設置位置（姿勢を含む；以下、同様）を決めたら、例えば次の手順で、ロボット１（ロボット制御装置）に、第２種の把持爪の位置調節のための準備を行なう。

（１）把持爪１２のブレーキ機構５０と、把持爪２２のブレーキ機構（図示省略）を解除しておき、人手で、第２種の把持爪１２、２２を基準状態の位置（例えば把持爪１２、２２が最も離れる位置）に移動させる。
（２）各ブレーキ機構５０外を作動させ、把持爪１２、２２をロックする。
（３）手動送りでロボット１を操作し、図中左方から把持爪１２を当接面３１に当接させ、その時のロボット１の現在位置を記憶する。これを便宜上、「第１当接位置」と呼ぶことにする。
（４）手動送りでロボット１を操作し、図中右方から把持爪１２を当接面３２に当接させ、その時のロボット１の現在位置を記憶する。これを便宜上、「第２当接位置」と呼ぶことにする。
（５）手動送りでロボット１を操作し、図中右方から把持爪２２を当接面３２に当接させ、その時のロボット１の現在位置を記憶する。これを便宜上、「第３当接位置」と呼ぶことにする。
（６）手動送りでロボット１を操作し、図中左方から把持爪２２を当接面３１に当接させ、その時のロボット１の現在位置を記憶する。これを便宜上、「第３当接位置」と呼ぶことにする。

以上、第１〜第４位置を記憶しておけば、プログラム動作で、把持爪１２あるいは２２の位置を調節レンジ内の任意の位置に変更し、設定することができる。例えば、図５のケースで、把持爪１２の位置を図示された位置から左方に移動させてロックしたい時には、先ず第１の位置より小距離だけ左方にロボット１を移動させる。次いで、ロボット１を右方に移動させ、第１の位置で位置決めする。ブレーキ機構５０は、例えばここで解除する。そして、希望する距離だけロボット１を更に右方に移動させられて位置決めする。

これにより、その途中で（把持爪１２が上述した基準位置にあれば最初から）、把持爪１２が当接面３１に当接し、その後のロボット１の移動距離（ハンドベース１０の移動距離に等しい）と同じ距離だけ、把持爪１２が左方に移動する。移動が完了したら、ブレーキ機構５０を作動させ、把持爪１２をロックする。把持爪１２の右方への位置変更や、把持爪２２の右方あるいは左方への位置変更についても、同様のプログラム動作によって実行可能なことは説明を要しないであろう。

なお、当然のことであるが、プログラム動作ではなく、ロボット１の手動送りと、ブレーキ機構の手動のロックオン／ロックオフ切換で、第２種の把持爪１２、２２の位置変更とロックが可能であることも上記説明明らかである。また、各第２種の把持爪１２、２２をどこでロックするかは、把持対象のワークの把持が安定して確実に行えるように選択すれば良い。

以上、把持爪１１、１２、２２をハンド機構に取り付けたケースを例にとり、第１種及び第２種の把持爪の「ハンドベース１０に対する相対位置の移動」に関して説明したが、既述の通り、第１種及び第２種の把持爪の内、少なくとも一部は、着脱機構を利用して交換可能である。本実施形態では、プルボルトとそれに適合した着脱機構を用いて、システムで用意される把持爪１１、１２、２２、１４〜１６（図２参照）のいずれもが各保持部に付設された着脱機構を用いて交換可能となっている。各把持爪の着脱機構はプルボルトとの組み合わせを利用した同様のものなので、ここでは図６を参照して、把持爪１２の着脱を例にとって説明し、更に、図７、図８を参照図に加えて、着脱機構の詳細と同着脱機構のワーク把持への転用（兼用）について説明する。

先ず図６は、把持爪１２の着脱について概要を説明する図である。同図に示されているように、把持爪１２にはプルボルト７０が固定されている。そのために、例えばプルボルト７０の前部（把持爪固定側の部分）には、ネジ山が形成され、把持爪１２の所定箇所に同ネジ山と係合するネジ溝付のネジ穴が形成されており、このネジ穴にプルボルト７０を螺合させることで把持爪１２にプルボルト７０が固定されるようになっている。

把持爪１２の支持部３０側には、開口がプルボルト７０を受け入れる開口が設けられ、その奥には着脱機構６１が設けられている。この着脱機構６１は、プルボルト７０を押し込むことでプルボルト７０の後部（把持爪固定側とは反対側の部分）と自動的に係合する。また、ロボット制御装置からの保持指令によってその係合を保持（ロック）し、保持解除指令によってそれを解除するように構成されている。

図７は、着脱機構の構成の概要を示した断面図である。この着脱機構は、複数個（ここでは２個を図示）の球状体７１、７２を非遊動状態と遊動状態との間で切り換えて、プルボルト７０の保持状態と保持状態を選択できるようにしたものである。図７において、符号７３は球状体制御部材で、符号７４は円環状のテーパースリーブである。球状体制御部材７３は、プルボルト７０の後部（係合部）を受け入れる略円筒形の部材で、その先端（図中右端）近くに、球状体７１、７２を収容するとともに、テーパースリーブ７４との位置関係に応じて球状体７１、７２の動きを規制する孔が設けられている。

この孔は、円筒の径方向への貫通孔であるが、内部及びテーパースリーブ７４側の出口は、球状体７１、７２の直径より僅かに大きく設計され、テーパースリーブ７４と反対側（円筒の中心軸側）の出口は球状体７１、７２の直径より僅かに小さく設計されている。また、テーパースリーブは、支持部６０と同様、ハンドベース（図７では図示せず）に固定されたもので、球状体制御部材７３の動きには左右されず不動である。

説明の都合上、図７では、球状体制御部材７３は、「保持状態」と「保持解除状態」が分割並記されているが、実際にはいずれか一方あるいはその中間状態にある。図６で示したようにプルボルト７０を取り付けた把持爪を支持部６０に装着する場合には、球状体制御部材７３を保持解除状態としておき、プルボルト７０の後部を支持部６０の開口から押し込み、次いで、ロボット制御装置から保持指令をエアシリンダ機構に送れば良い。エアシリンダ機構により図中左方への保持力が発生すると、球状体制御部材７３が左方に付勢され、球状体７１、７２の動きが規制され、テーパースリーブ７４に押し付けられる。

それに伴い、球状体７１、７２は内側（プルボルト７０側）へ移動し、その一部が球状体制御部材７３の内側面よりも内側（円筒中心軸側）へ突出することになる。その結果、プルボルト７０を引き抜こうとしても、その部に形成された肩部が図示したように球状体７１、７２に当接し、引き抜きは事実上不可能になる。これにより、プルボルト７０を取り付けた把持爪の装着が完了したことになる。プルボルト７０を取り付けた把持爪を取り外すには、ロボット制御装置から保持解除指令をエアシリンダ機構に送り、図中左方への保持力を解消させ、プルボルト７０を右方へ引き抜けば良い。プルボルト７０を右方へ引けば、球状体７１、７２は外側（プルボルト７０と反対側）へ移動し、内側（円筒中心軸側）への突出状態が解消される。その結果、プルボルト７０の引き抜きを阻止するものは無くなり、プルボルト７０とともに把持爪を取り外すことができる。

なお、上記の説明から容易に理解できるように、プルボルト７０が把持爪以外の別の物体に取り付けられていても、全く同様に、同物体の着脱を行なうことができる。従って、この着脱機構とプルボルトの組み合わせをワーク把持に兼用乃至転用することも可能である。図８は、その例を示している。同図に示されているように、把持対象ワーク６に、把持爪への取り付けと同様の態様（ネジ止め）でプルボルト７０を取り付けておき、これを上述した着脱機構６１を利用して、支持部６０に取り付ける。この取り付けにより、ワーク６が把持されたことになる。ワーク６を解放するには、例えばワーク６がハンド機構の真下にあるロボット姿勢で上述した「保持解除指令」をロボット制御装置からシリンダ機構に送れば良い（ワーク６とプルボルト７０の自重で、プルボルト７０が引き抜かれる）。

以上のようなプルボルトと着脱機構を利用した着脱は、ロボット制御装置を用いたプログラム動作で自動化することもできる。即ち、プルボルトを取り付けた把持爪またはワークをロボットの動作範囲内に位置決めしておき、予め着脱手順をロボット制御装置に教示しておけば良い。その際の着脱手順（プログラム動作）は例えば次のようなきわめて簡単なものとなる。

（１）ロボットをプルボルト７０を取り付けた把持爪またはワークの位置の近傍のアプローチ位置に位置決めする。アプローチ位置は、例えば支持部６０の開口が丁度プルボルト７０の真上で軸合わせした位置とする。
（２）エアシリンダ機構が保持解除状態であることを確認する。
（３）ロボットを真下に所定距離移動させる。
（４）エアシリンダ機構を保持状態とする。

次に、把持爪またはワークを取り外す手順は次のようになる。
（５）ロボットを取り外しを希望する把持爪またはワークの置き場まで移動させる。ロボット姿勢は、把持爪またはワークがハンド機構の真下にくるような姿勢とする。
（６）エアシリンダ機構を保持解除状態とする。これにより、自重で把持爪またはワークが支持部６０から取り外される。なお、自重に代えて、把持爪またはワークの置き場に把持爪またはワークの自動係止機構を用意しておき、把持爪またはワークを係止機構に係止した後にロボットを上昇させて、プルボルト付の把持爪またはワークを引き離すこともできる。

ハンド交換用着脱装置を用いてハンド交換を行なう従来例について説明する図である。 本発明の実施形態におけるロボットシステムの構成の概要を説明する図である。 図２中に示したロボットハンドの側面図である。 ブレーキ機構の制動作用（ロック作用）の作動／解除によって、図３中に示した第２種の把持爪の移動可能状態と位置保持状態（拘束状態）を切り替える様子を説明する断面図である。 第２種の把持爪（アクチュエータを持たない可動把持爪）をロボット動作で移動させる様子を示した図である。 実施形態における把持爪の着脱について説明する断面図である。 実施形態で採用した着脱機構について説明する断面図である。 図７に示した着脱機構を、プルボルト取り付け済みワークの把持に兼用乃至転用するケースについて説明する図である。

符号の説明

１ ロボット（機構部）
２ ハンド交換用着脱装置
３、４、５ ワーク把持ハンド
６、７、８ ワーク
９ ワーク（プルボルト取付済み）
１０ ハンドベース
１１、１３、１５ 把持爪（第１種）
１２、１４、１６、２２ 把持爪（第２種）
３０ 定置スタンド部材
３１ 第１の当接面
３２ 第２の当接面
４０ サーボモータ
４１ 電動機構
４２ ボールネジ機構
４３ 第１の支持部
５０ ブレーキ機構
５１ リニアガイド軸
５２ 制動部材
５３、５４ 制動部材の嵌合部
５５ 制動部材のモーメント印加部
５６ 制動部材の回転軸
６０ 第２の支持部
６１ 着脱機構
６２ 第２の支持部の嵌合部
７０ プルボルト
７１、７２ 球状体
７３ 球状体制御部材
７４ テーパースリーブ

Claims (7)

1. ロボットに取付けてワークのハンドリングを行なうロボット用ハンドにおいて、
   ベース部材と、第１の爪機構と、第２の爪機構とを含み、
   前記第１の爪機構は、少なくとも１つの第１種の把持爪と、
   前記第１種の把持爪を可動に支持する第１の支持手段と、
   前記第１種の把持爪の前記ベース部材に対する相対位置を移動させるためのアクチュエータとを備え、
   前記第２の爪機構は、少なくとも１つの第２種の把持爪と、
   解除状態及び作動状態を持つブレーキ手段と、
   前記ブレーキ手段の解除状態において前記第２種の把持爪が外力を受けた時には前記第２種の把持爪の前記ベース部材に対する相対位置の移動を許容するとともに、前記ブレーキ手段の作動状態においては前記相対位置を保持するように、前記第２種の把持爪を支持する第２の支持手段とを備え、
   前記ハンドを取り付けたロボットの動作領域内の所定位置に設けられた当接部材に対し、前記ロボットが前記第２種の把持爪を当接した状態で、前記ロボットの動作により前記ベース部材を移動させることにより、前記外力が与えられることを特徴とする、ロボット用ハンド。
2. 前記アクチュエータは、前記ロボットの各軸を制御するロボット制御手段によって制御されるサーボモータであることを特徴とする、請求項１に記載のロボット用ハンド。
3. 前記第１種の把持爪及び前記第２種の把持爪の内の少なくとも１つは、前記第１及び前記第２の支持手段のいずれかに対して着脱可能に設けられることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のロボット用ハンド。
4. 前記着脱可能に設けられた把持爪のために、該着脱可能に設けられた把持爪の後部には係合部が設けられ、
   前記各把持爪の支持手段には、前記係合部との係合及び係合の解除を行なう着脱機構が設けられていることを特徴とする、請求項３に記載のロボット用ハンド。
5. 前記着脱可能に設けられた把持爪は、爪本体と、該爪本体後部に設けたねじ穴に取付けられたプルボルトを備え、
   前記係合部は前記プルボルトの後部に設けられていることを特徴とする、請求項４に記載のロボット用ハンド。
6. 請求項３乃至請求項５の内の何れか１項に記載のロボット用ハンドを取付けたロボットを含むハンドリングロボットシステムにおいて、
   該ロボットの動作により前記着脱可能に設けられた把持爪の交換を自動的に行なうことを特徴とする、ハンドリングロボットシステム。
7. 請求項４に記載されたロボット用ハンドを取付けたロボットを用いて、後部に係合部を設けたプルボルトが予め取付けられたワークのハンドリングを行なうハンドリングロボットシステムであって、
   前記着脱機構は、前記着脱可能な把持爪が外された状態において、前記着脱可能な把持爪に代えて、前記プルボルトの前記係合部を前記着脱機構により係合させることにより、前記ワークを把持することを特徴とする、ハンドリングロボットシステム。
   

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