JP2011173183A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】ワークに対して、左右１対の平面により把持する場合であっても、把持状態を安定させることを可能とするロボットハンドを提供する。
【解決手段】ワーク１２を把持するロボットハンド１１であって、一対の爪１３、１４と、一対の爪１３、１４の間隔を開位置と閉位置の間で開閉するチャック装置１６を備える。爪の一方である爪１３は、その中間位置に、閉位置において、ワーク１２の表面に接触する単一の凸部分１３ａを有し、爪の他方である爪１４は、開位置と閉位置を結ぶ開閉方向に直交する方向の２箇所に、閉位置において、ワーク１２の表面に接触する一対の凸部分１４ａを有する、ことを特徴とするロボットハンド。
【選択図】図３

Description

本発明は、搬送ロボットのロボットハンドに関する。

搬送ロボットは、取出位置にあるワークを別の位置まで搬送する産業用ロボットであり、ワークを把持するためのロボットハンドを有する。この場合、当該対象物を傷つけることがないように確実に把持してから搬送する必要がある。

上記点を重視したロボットハンドについて、例えば特許文献１に記載されている。

特許文献１は、種々の形状のワークを安定的に把持するとともに、十分な保持力を確保して組立作業や分解作業を確実に行うことを目的とする。
そのために、このロボットハンドは、フィンガ部分に接続されている粉体ホルダ内の粉体封入量を制御することによって、把持対象のワークの形状に合わせて粉体ホルダの形状を変化させ、安定的にワークの把持を行うことが可能になっている。

特開２００３−８０４８６号公報、「ロボットハンド及びその把持方法並びにその制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体」

ロボットハンドを用いてワークに対して左右１対の平面により把持する場合、図１（Ａ）（平面図）、図１（Ｂ）（側面図）のようにロボットハンド１においてワーク２を爪３及び爪４によって安定した形で把持ができればよいが、加工精度や取付け角度、把持姿勢などにより２点支持となることがあり、図１（Ｃ）（側面図）のように把持が不安定になる場合がある。
このような場合に、ワークが落下等することによってワークを傷つけてしまうことがあった。

そこで、本発明の目的は、ワークに対して、左右１対の平面により把持する場合であっても、把持状態を安定させることを可能とするロボットハンドを提供することである。

前記目的を達成するため、本発明によると、ワークを把持するロボットハンドであって、一対の爪と、前記爪の間隔を開位置と閉位置の間で開閉するチャック装置と、を備え、前記爪の一方は、前記開位置と閉位置を結ぶ開閉方向に直交する方向の２箇所に、前記閉位置において、ワークの表面に接触する１対の凸部分を有し、前記爪の他方は、前記凸部分の中間位置に、前記閉位置において、前記ワークの表面に接触する単一の凸部分を有する、ことを特徴とするロボットハンドが提供される。

上述した本発明のロボットハンドでは、単一の凸部分を有する爪が必ず１対の凸部分を有する爪の間で接触するため、単一の凸部分を有する爪とワークが１点で接触し、１対の凸部分を有する爪とワークが１点で接触した場合であっても、モーメントが働いて１対の凸部分を有する爪とワークが２点で接触するようになる。即ち、１対の爪は、ワークに対して３点で接触することになるため、ワークを安定した形で把持することができる。

上記本発明によると、前記チャック装置は、前記一対の爪をそれぞれ片持支持する１対の片持支持部材と、片持支持部材の相対位置を連続的に変化させるアクチュエータとを備える。

このように、一対の爪がそれぞれ別の片持支持部材に接続されており、さらに一対の片持支持部材を変化させるアクチュエータを備えることによって、爪の開閉が可能になる。

また、上記本発明によると、前記ワークの表面に接触する単一の凸部分は、鉛直方向の幅が前記ワークの表面に接触する一対の凸部分の間隔よりも小さくなるように設定されている。

このように、一方の爪におけるワークの表面に接触する一対の凸部分の間隔よりも、他方の爪におけるワークの表面に接触する単一の凸部分の幅を小さくすることによって、確実にモーメントを発生させることで、１対の爪はワークに対して常に３点で接触させることができる。

上述した本発明によると、ロボットハンドがワークを把持する際に、ロボットハンドの爪とワークが常に３点で接触するように調整されるため、ワークを安定した形で把持することができる。

従来技術によるロボットハンドの構成図である。 本発明のロボットハンドを備えたロボットの全体構成図である。 本発明の第１実施例におけるロボットハンドの構成図である。 本発明の第２実施例におけるロボットハンドの構成図である。 本発明の第３実施例におけるロボットハンドの構成図である。

本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図２は、本発明のロボットハンドを備えたロボットの全体構成図である。
この図において、１１はロボットハンド、１２はワーク、１７はロボット、１８はロボットアーム、１９はテーブル、２０はロボットの手先部、２１はワークテーブル、２２はワーク支持台である。

本発明のロボットハンド１１は、ロボットの手先部２０に搭載され、ロボット１７により、所定の作動範囲で３次元的に移動され、かつ自由な姿勢をとることができるようになっている。

ロボット１７は、この例ではテーブル１９の上面に固定された垂直多関節ロボットであるが、本発明はこれに限定されず、その他のロボット（スカラロボットや直交ロボット）であってもよい。

ワーク支持台２２は、ワークテーブル２１の上面に位置し、ロボットハンド１１によるワーク１２の把持を容易にするためにワーク１２を固定する。

本発明の第１実施例におけるロボットハンドの構成図である。
図３（Ａ）（平面図）、図３（Ｂ）（側面図）は、本発明の第１実施例によるロボットハンド１の構成図である。
この図において、１３はワークの表面に単一の凸部分１３ａによって接触する爪、１４はワークの表面に１対の凸部分１４ａによって接触する爪、１５は支持フレーム、１６はチャック装置である。

ロボットハンド１１が有するワーク１２を把持するための爪は、ワーク１２の表面に単一の凸部分１３ａによって接触する爪１３と、ワーク１２の表面に一対の凸部分１４ａによって接触する爪１４の２種類を備えている。本実施例では、前記２つの爪は姿勢を保持しながらその一端を片持ち支持されている。

ワーク１２の表面に単一の凸部分１３ａによって接触する爪１３は、ワーク１２の表面に一対の凸部分１４ａによって接触する爪１４の２つの凸部分１４ａの中間位置に凸部分１３ａを有している。

支持フレーム１５は、チャック装置１６と一対の爪１３、１４をそれぞれ接続している。

チャック装置１６、前記２つの爪を「開位置」と「閉位置」の間で開閉する。
「開位置」は、把持対象であるワーク１２を爪１３と爪１４の間に位置する領域に移動するようにロボットハンド１１を操作する際に、爪１３が把持予定の全てのワーク１２に接触せずに該操作が完了するように設定されている。
「閉位置」は、把持予定の全てのワーク１２を把持しようとした際に、爪１３と爪１４の間に位置する領域が最小になることなく、把持が完了するように設定されている。
この例おいて、チャック装置１６は、爪１３及び爪１４をそれぞれ片持支持する１対の片持支持部材１６ａと、片持支持部材１６ａの相対位置を連続的に変化させるアクチュエータ１６ｂとを備える。
片持支持部材１６ａは、図示しないリニアガイドにより図では水平方向に案内されている。アクチュエータ１６ｂは、例えば直動の電動シリンダである。

図３（Ｃ）（側面図）は、ワーク１２を把持する過程で、爪１３、１４とワーク１２がそれぞれ１つの接点によって把持されている状態の図である。
この図において、接点２３は爪１３、１４とワーク１２の接点である。

把持の過程で図３（Ｃ）のような状況は不安定な状況になったとしても、ワーク１２には図の矢印方向にモーメントが働くため、爪１４において２点でワークと接するようにワーク１２は反時計回りに回転する。
そのため、ワーク１２を把持する過程で不安定な状況になっても、モーメントによって爪とワークが３点で接するように調整される。

図３において、Ｄ１は爪１３の鉛直方向の幅、Ｄ２は爪１４の凸部分１４ａの間隔である。
Ｄ１の大きさをＤ２の大きさよりも小さく設定することで、上記モーメントが確実に発生するようになり、爪１３及び爪１４によってワーク１２を常に３点で把持できるようになっている。

本発明の第２実施例におけるロボットハンドの構成図である。
図４（Ａ）（平面図）、図４（Ｂ）（側面図）は、本発明の第２実施例によるロボットハンド１１の構成図である。

この図において、回転軸２４は爪１３、１４と支持フレーム１５の間で屈折させる際の屈折点となる。

本実施例において、爪１３、１４はチャック装置１６によって開位置と閉位置で開閉されるだけでなく、回転軸２４を屈折点として支持フレーム１５との間で屈折させることが可能である。
これによって爪１３、１４をそれぞれワーク１２方向に屈折させることによってワーク１２を把持することができる。
そのため、実施例１と比較してさらに爪１３、１４を柔軟に動作させてワーク１２を把持することができる。

本実施例において、前記２つの爪はその一端を片持ち支持されているが、姿勢が保持されていない点で前記第１実施例と異なる。

本発明の第３実施例におけるロボットハンドの構成図である。
図５（Ａ）（平面図）、図５（Ｂ）（平面図）は、本発明の第３実施例によるロボットハンド１１の構成である。
この構成により、アクチュエータ１６ｄにより、支持部材１６ｃを水平方向に移動させることによって、爪１３、１４を単一の回転軸である回転軸２５を中心に揺動させて、ハサミのように、爪１３、１４を開位置（図５（Ｂ））と閉位置（図５（Ａ））の間で開閉することができる。

この図において、１６ｃは支持部材、１６ｄはアクチュエータ、２５は回転軸、２６は支持フレームである。

支持部材１６ｃは、それぞれチャック装置１６と支持フレーム２６を接続しており、図示しないリニアガイドにより図では水平方向に案内されている。

アクチュエータ１６ｄは、支持部材１６ｃの相対位置を連続的に変化させ、爪１３、１４を開閉させることで、ワーク１２の把持を行う。

回転軸２５は、支持フレーム２６が回転移動する際に中心となる。

支持フレーム２６は、チャック装置１６と一対の爪１３、１４をそれぞれ接続するものであり、回転軸２５において交差している点において、第１実施例及び第２実施例と異なる。

この図において、回転軸２５はチャック装置１６の外側に位置しているが、チャック装置１６に内側に位置していてもよい。

なお、前記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、前記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１ ロボットハンド、２ ワーク、３、４ 爪、１１ ロボットハンド、
１２ ワーク、１３、１４ 爪、１３ａ、１４ａ 凸部分、
１５ 支持フレーム、１６ チャック装置、１６ａ 片持支持部材、
１６ｂ アクチュエータ、１６ｃ 支持部材、１６ｄ アクチュエータ、
１７ ロボット、１８ ロボットアーム、１９ テーブル、
２０ ロボットの手先部、２１ ワークテーブル、２２ ワーク支持台、
２３ 接点、２４ 回転軸、２５ 回転軸、２６ 支持フレーム

Claims (3)

1. ワークを把持するロボットハンドであって、
   一対の爪と、
   前記爪の間隔を開位置と閉位置の間で開閉するチャック装置と、を備え、
   前記爪の一方は、前記開位置と閉位置を結ぶ開閉方向に直交する方向の２箇所に、前記閉位置において、ワークの表面に接触する一対の凸部分を有し、
   前記爪の他方は、前記凸部分の中間位置に、前記閉位置において、前記ワークの表面に接触する単一の凸部分を有する、ことを特徴とするロボットハンド。
2. 前記チャック装置は、
   前記一対の爪をそれぞれ片持支持する１対の片持支持部材と、
   片持支持部材の相対位置を連続的に変化させるアクチュエータとを備える、ことを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記ワークの表面に接触する単一の凸部分は、鉛直方向の幅が前記ワークの表面に接触する一対の凸部分の間隔よりも小さくなるように設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。