JP2013193155A - ロボットシステム及びロボットハンドの爪保持機構 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト化を図る。
【解決手段】ロボットシステム１は、アーム１２と、アーム１２に設けられたハンド１２とを有するロボット１０と、ハンド１３に取り付けられ、ワークＷを保持するための複数個の爪部材４０とを有している。ハンド１３は、アーム１２に連結され、アクチュエータを備えたハンド本体部１３１と、ハンド本体部１３１に連結され、アクチュエータにより駆動する爪保持機構１３２とを備えている。爪保持機構１３２は、複数個の爪部材４０のうち２個を交換自在に保持する。
【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、ロボットシステム及びロボットハンドの爪保持機構に関する。

従来、ロボットに設けられたロボットアームの先端部にロボットハンドを装着する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術においては、ロボットアーム（アーム）の先端部にＡＴＣ（オートツールチェンジャ）が取り付けられると共に、置台に載置された複数個のロボットハンド（ハンド）の上端部に上記ロボットアーム側のＡＴＣと結合するように構成されたＡＴＣが取り付けられている。そして、置台に載置された複数個のロボットハンドの中から作業に適合したロボットハンドが選択され、ロボットアーム側とロボットハンド側との両者のＡＴＣを介して、ロボットアームの先端部にロボットハンドが装着される。

特開平９−２７７１８７号公報（段落［０００３］、図３）

上記従来技術では、例えば対象物の形状や大きさ等に応じて、複数個のロボットハンドを使い分けている。しかしながら、一般にはロボットハンドごとにアクチュエータが必要となるので、複数個のロボットハンドを使い分ける場合には、コストがかかるという問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、低コスト化を図ることができるロボットシステム及びロボットハンドの爪保持機構を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、ロボットアームと、前記ロボットアームに設けられたロボットハンドと、前記ロボットハンドに取り付けられ、対象物を保持するための複数個の爪部材と、を有し、前記ロボットハンドは、前記ロボットアームに連結され、アクチュエータを備えたハンド本体部と、前記ハンド本体部に連結され、前記アクチュエータにより駆動する爪保持機構と、を備え、前記爪保持機構は、前記複数個の爪部材のうち少なくとも２個を交換自在に保持するロボットシステムが適用される。

本発明によれば、低コスト化を図ることができる。

一実施の形態のロボットシステムの全体構成を模式的に表すシステム構成図である。 ロボットの構成を模式的に表す説明図である。 ハンドの構成を説明するための説明図である。 爪保持部の構成を説明するための説明図である。 爪保持部の構成を説明するための説明図である。 爪格納ボックス及び押圧装置の外観を表す斜視図である。 爪保持機構に爪部材を取り付ける動作を説明するための説明図である。 爪保持機構から爪部材を取り外す動作を説明するための説明図である。 ロボットシステムでの作業手順を説明するための説明図である。 ロボットシステムでの作業手順を説明するための説明図である。 ロボットシステムでの作業手順を説明するための説明図である。 ロボットシステムでの作業手順を説明するための説明図である。 ロボットシステムでの作業手順を説明するための説明図である。 ナットランナの先端ツールを自動交換可能とする変形例における、ナットランナ、先端ツール、及び締結部材を表す説明図である。 ナットランナ及び先端ツールの構成を模式的に表す説明図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、本実施形態のロボットシステム１は、複数の工程を含む機械製品の組み立て作業を行うための作業エリア１００に設けられている。作業エリア１００は、その周囲が鉄柵２で囲まれており、人間の立ち入りが制限されている。この作業エリア１００には、メンテナンス作業者用の出入口のドアＤ１が２箇所設けられている。また、作業エリア１００は、３つのエリア１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃに区分されており、各エリア１００Ａ〜１００Ｃには、ワーク台１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃがそれぞれ設置されている。また、エリア１００Ａには、搬出入用のドアＤ２が設けられている。さらに、作業エリア１００では、作業で必要な複数個（複数種類）の部品や工具等のワークＷ（対象物）が、ワーク台１０１Ａ〜１０１Ｃや適宜の位置にそれぞれ載置されている。

ロボットシステム１は、上記３つのエリア１００Ａ〜１００Ｃに亘って設けられた走行軸３に沿って走行する２台の走行台車４Ａ，４Ｂと、２台のロボット１０Ａ，１０Ｂと、天井クレーン（この例ではホイスト）２０と、コントローラ３０とを有している。

このロボットシステム１では、各エリア１００Ａ〜１００Ｃで、複数のワークＷを組み付けることにより、それぞれ半完成品としてのユニットａとユニットｂとユニットｃとの組み立て加工を行なう。すなわち、ユニットａ、ユニットｂ、及びユニットｃは、それぞれ複数のワークＷの集合体である。その後、ユニットａとユニットｂとユニットｃとをさらに組み立て、最終的に組み立て済品としてのユニットａｂｃ（後述の図１１等参照）が製造される。本実施形態では、このユニットａｂｃが最終的な被加工物品となる（詳細は後述）。

各ロボット１０Ａ，１０Ｂは、各走行台車４Ａ，４Ｂ上にそれぞれ設置されている。

また、ロボットシステム１には、各ロボット１０Ａ，１０Ｂのハンド１３（後述の図２参照）に取り付けられて、ワークＷを把持するための複数個（複数対）の爪部材４０が設けられている。例えば、１種類の爪部材４０で保持できるワークＷは１〜１０種類程度であり（爪部材４０ごとに保持するワークＷが決められており）、全てのワークＷを保持するためには、爪部材４０を使い分ける必要がある。これら複数対の爪部材４０のうち、特定の４対の爪部材４０（例えば使用頻度の高い爪部材４０等）は、各ロボット１０Ａ，１０Ｂに対応して各走行台車４Ａ，４Ｂ上にそれぞれ設置された爪格納ボックス５０Ａ，５０Ｂに格納されている。すなわち、各ロボット１０Ａ，１０Ｂ及び各爪格納ボックス５０Ａ，５０Ｂは、走行軸３に沿って移動可能となっている。これにより、ロボット１０Ａ，１０Ｂは、互いに近くに移動した状態で、例えば重量や体積の大きさワークＷ等を保持しつつ搬送する等の協調動作を行うことできるようになっている。なお、特に図示はしていないが、特定のエリアでしか使用されない爪部材４０（例えば使用頻度の低い爪部材４０等）については、当該爪部材４０が使用される位置に配置された爪格納ボックス５０に格納されている。

また、上記各エリア１００Ａ〜１００Ｂには、例えば作業台（図示省略）等が設置された作業領域１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃがそれぞれ設けられている。また、走行軸３を挟んで作業領域１０２Ａの反対側には、搬出台車１０３が配設されている。搬出台車１０３は、上記ユニットａｂｃを載せつつドアＤ２を通って図示省略の次工程に移動可能となっている。

ホイスト２０は、作業エリア１００の上方に設けられた天井クレーンであり、走行レール（図示省略）から懸架用のフック２０Ａを垂下し、コントローラ３０の制御により懸架用フック２０Ａの巻き上げ及び巻き戻しができるようになっている。このホイスト２０は、重量や体積の大きなワークの一例である上記ユニットａｂｃ等を懸垂して支持する。例えば、協調動作する上記ロボット１０Ａ，１０Ｂと、このホイスト２０とによって、ユニットａｂｃを保持しつつ搬送するようになっている。具体的には、ホイスト２０によってユニットａｂｃにかかる垂直方向の力（重量）を支持しつつ、ロボット１０Ａ，１０Ｂによってユニットａｂｃを回転しないように保持した状態で水平方向に移動させることにより位置・姿勢決めして、ユニットａｂｃを保持しつつ搬送するようになっている。

コントローラ３０は、記憶装置、電子演算装置、及び入力装置（いずれも図示省略）を有するコンピュータから構成されている。このコントローラ３０は、ロボット１０Ａ，１０Ｂ、ホイスト２０、及び走行台車４Ａ，４Ｂと相互通信可能に接続されており、これらの動作を制御する。また、コントローラ３０には、予め、適宜の入力装置（例えばプログラミングペンダント等）を介し、作業における上記ロボット１０Ａ，１０Ｂ、ホイスト２０、及び走行台車４Ａ，４Ｂの動作の態様が教示されている。

なお、この例では、コントローラ３０によりロボット１０Ａ，１０Ｂ、ホイスト２０、及び走行台車４Ａ，４Ｂの動作を制御する構成としているが、これに限られず、例えば、ロボット１０の動作を制御するコンピュータと、ホイスト２０の動作を制御するコンピュータと、走行台車４の動作を制御するコンピュータとを別体で構成してもよい。

図２に示すように、ロボット１０は、上記走行台車４上に固定された基台１１と、この基台１１に設けられたアーム１２（ロボットアーム）と、このアーム１２の先端に設けられたハンド１３（ロボットハンド）とを有している。

アーム１２は、第１構造材１２１、第２構造材１２２、第３構造材１２３、第４構造材１２４、第５構造材１２５、第６構造材１２６、及びフランジ部１２７を有している。また、アーム１２（第１〜第６構造材１２１〜１２６及びフランジ部１２７）に設けられた７個の関節部には、アクチュエータＡｃ１，Ａｃ２，Ａｃ３，Ａｃ４，Ａｃ５，Ａｃ６，Ａｃ７がそれぞれ内蔵されており、各可動部の回転位置は、アクチュエータＡｃに内蔵されたエンコーダからの信号として上記コントローラ３０へ入力されるようになっている。

ハンド１３は、アーム１２の先端に設けられたフランジ部１２７に取り付けられたハンド本体１３１と、このハンド本体１３１に取り付けられた爪保持機構１３２とを有している。ハンド本体１３１には、サーボモータを有するアクチュエータ（図示省略）が内蔵されており、可動部の回転位置は、アクチュエータに内蔵されたエンコーダからの信号として上記コントローラ３０に入力されるようになっている。爪保持機構１３２は、上記複数対の爪部材４０のうち一対の爪部材４０を交換可能に保持するように構成されている（詳細は後述）。

図３に示すように、ハンド本体１３１には、対向するように一対のピストン１３３が設けられている。一対のピストン１３３は、上記ハンド本体１３１に内蔵されたアクチュエータにより互いに遠近する方向（図３中の矢印参照）に駆動する。爪保持機構１３２は、この一対のピストン１３３に連結された一対の爪保持部１３４を備えている。一対の爪保持部１３４は、左右対称に構成されており、一対のピストン１３３の駆動に連動して、互いに遠近する方向に移動可能となっていると共に、一対の爪部材４０を交換可能に保持するように構成されている。

以下、図３、図４、及び図５を用いて、爪保持部１３４の詳細構造を説明する。なお、図４には、爪保持部１３４が爪部材４０を保持していない状態を表し、図４（ａ）は、後述のリンク部材１３８が後述の係止姿勢となっている状態に対応し、図４（ｂ）は、後述のリンク部材１３８が後述の解除姿勢となっている状態に対応する。図５には、爪保持部１３４が爪部材４０を保持している状態を表し、図５（ａ）は、後述のリンク部材１３８が後述の係止姿勢となっている状態に対応し、図５（ｂ）は、後述のリンク部材１３８が後述の解除姿勢となっている状態に対応する。

図３、図４（ａ）（ｂ）、及び図５（ａ）（ｂ）に示すように、各爪保持部１３４は、爪保持部本体１５０と、他方の爪保持部材１３４と対向する側（内側）に設けられた受入スペース１３５と、４個のリンク部材１３６，１３７，１３８，１３９と、２個のシャフトＳＨ１，ＳＨ２と、２個の連結部材１４０，１４１と、圧縮ばね１４２（弾性部材）とを有するリンク機構となっている。

受入スペース１３５は、爪部材４０を受け入れる（挿入する）スペースである。

リンク部材１３６（第２リンク部材）は、シャフトＳＨ１（第２回転軸）回りに回動自在に設けられている。このリンク部材１３６の一端側は、一部が外部に露出しており、その露出した面１３６ａが、特許請求の範囲に記載の操作面を構成している。なお、以下適宜、この面１３６ａを操作面１３６ａと称する。リンク部材１３６の他端側は、連結部材１４０を介しリンク部材１３７の一端側と連結されている。また、リンク部材１３６は、操作面１３６ａが押圧されていないときには、爪保持部本体１５０に設けられた凹部１５０ａに収容された上記圧縮ばね１４２により付勢されて、図４（ａ）及び図５（ａ）に示す姿勢となっている。すなわち、圧縮ばね１４２は、操作面１３６ａが押圧されていないときに、リンク部材１３６を図４（ａ）及び図５（ａ）に示す姿勢となるように付勢している。そして、図４（ａ）及び図５（ａ）に示す姿勢のときに操作面１３６ａが押圧された場合には、リンク部材１３６は、シャフトＳＨ１回りの一方側方向（第１方向。図４（ａ）及び図５（ａ）に示す矢印Ａ１方向）に回動して、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示す姿勢となる。そして、押圧が解除された場合には、リンク部材１３６は、シャフトＳＨ１回りの他方側方向（図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示す矢印Ａ２方向）に回動して、図４（ａ）及び図５（ａ）に示す姿勢に戻る。

リンク部材１３７は、その他端側が連結部材１４１を介しリンク部材１３８（第１リンク部材）と連結されている。すなわち、このリンク部材１３７は、リンク部材１３６とリンク部材１３８とを連結している。

リンク部材１３８は、２個の突出部１３８ａ，１３８ｂを備えており、シャフトＳＨ２（第１回転軸）回りに回動自在に設けられている。そして、シャフトＳＨ２回りに回動することにより、受入スペース１３５に挿入された爪部材４０を係止する係止姿勢（図４（ａ）及び図５（ａ）に示す姿勢）と、爪部材４０の係止を解除する解除姿勢（図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示す姿勢）とに遷移可能に構成されている。すなわち、リンク部材１３８が係止姿勢であるときには、突出部１３８ａが、受入スペース１３５内に突出して、受入スペース１３５に挿入された爪部材４０のワークＷと接触する面４０Ｗａとは反対側の面４０Ｗｂに接触可能となっている。そして、爪部材４０が受入スペース１３５の奥まで挿入されたときに、突出部１３８ａが、爪部材４０の面４０Ｗｂに設けられた凹部４０ａに係止することにより、当該位置（図３及び図５（ａ）に示す位置）で爪部材４０が係止されるようになっている。また、リンク部材１３８は、その一部（図中の符号１３８ｃで示す部分）が外部に露出するようになっている。なお、以下適宜、この符号１３８ｃで示す部分を操作部１３８ｃと称する。

リンク部材１３９には、凹部１３９ａが設けられており、この凹部１３９ａに上記リンク部材１３８の突出部１３８ｂが嵌合することにより、リンク部材１３８，１３９が連結されている。また、リンク部材１３９は、その先端部１３９ｂが外部に露出するようになっている。なお、以下適宜、この先端部１３９ｂを操作部１３９ｂと称する。

以上のようにリンク部材１３６〜１３９が連結されることにより、リンク部材１３６〜１３９が連動するようになっている。本実施形態では、リンク部材１３６の操作面１３６ａ、リンク部材１３８の操作部１３８ｃ、及び、リンク部材１３９の操作部１３９ｂのいずれかを押圧することにより、リンク部材１３６〜１３９を連動させることができるようになっている。

すなわち、上記操作面１３６ａ、操作部１３８ｃ、及び操作部１３９ｂのいずれも押圧されていないときには、リンク部材１３６が上記のように圧縮ばね１４２により付勢されることにより、リンク部材１３６〜１３９は、図４（ａ）及び図５（ａ）に示す姿勢となっている。つまり、リンク部材１３８は、上記係止姿勢となっている。

このようなときに、上記操作面１３６ａ、操作部１３８ｃ、及び操作部１３９ｂのいずれかが押圧された場合には、リンク部材１３６が矢印Ａ１方向に回動すると共に、リンク部材１３８がシャフトＳＨ２回りの一方側方向（第２方向。図４（ａ）及び図５（ａ）に示す矢印Ｂ１方向）に回動すると共に、リンク部材１３９が一方側方向（図４（ａ）及び図５（ａ）に示す矢印Ｃ１方向）に駆動するように、リンク部材１３６〜１３９が互いに連動する。これにより、リンク部材１３６〜１３９は、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示す姿勢となる。つまり、リンク部材１３８は、上記解除姿勢となる。

そして、押圧が解除された場合には、リンク部材１３６が矢印Ａ２方向に回動すると共に、リンク部材１３８がシャフトＳＨ２回りの他方側方向（図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示す矢印Ｂ２方向）に回動すると共に、リンク部材１３９が他方側方向（図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示す矢印Ｃ２方向）に駆動するように、リンク部材１３６〜１３９が互いに連動する。これにより、リンク部材１３６〜１３９は、図４（ａ）及び図５（ａ）に示す姿勢に戻る。つまり、リンク部材１３８は、上記係止姿勢に戻る。

図６（ａ）（ｂ）に示すように、爪格納ボックス５０には、特定の４対の爪部材４０が格納されている。この爪格納ボックス５０には、押圧装置６０が取り付けられている。押圧装置６０は、爪格納ボックス５０に格納された特定の４対の爪部材４０に対応して爪格納ボックス５０の外壁部に設けられた、４つの突出部６１ａを備えた押圧部材６１を一対備えている。押圧装置６０は、上記コントローラ３０と相互通信可能に接続されており、押圧装置６０の動作（後述する一対の押圧部材６１の上下方向の駆動等）は、コントローラ３０により制御される。なお、押圧装置６０の動作を制御するコンピュータをコントローラ３０とは別に設けてもよい。

一対の押圧部材６１は、上下方向に駆動可能に構成されており、上方に駆動することにより、当該一対の押圧部材６１に設けられた一対の突出部６１ａの先端部を、ロボット１０の上記一対の爪保持部１３４にそれぞれ備えられたリンク部材１３６の操作面１３６ａに接触させて押圧して、一対の爪保持部１３４による一対の爪部材４０の保持を解除するようになっている。一対の爪保持部１３４による保持が解除された一対の爪部材４０は、重力により落下して、爪格納ボックス５０に格納される。

すなわち、爪保持機構１３２に爪部材４０を取り付ける場合には、ロボット１０は、爪保持機構１３２の一対の爪保持部１３３にそれぞれ設けられた受入スペース１３５が、爪格納ボックス５０に格納された、次の作業工程での保持対象となるワークＷの形状・大きさ等に応じた一対の爪部材４０の上方に位置するように、動作する。その後、図７に示すように、ハンド１３を下降させ、受入スペース１３５に爪部材４０を挿入する。このとき、爪部材４０が受入スペース１３５のある程度まで挿入されると、リンク部材１３８の突出部１３８ａが爪部材４０の一端部（図７中の上端部）に接触して、当該一端部が突出部１３８ａを押圧する。これにより、係止姿勢であったリンク部材１３８が矢印Ａ１方向に回動すると共に、リンク部材１３８が矢印Ｂ１方向に回動すると共に、リンク部材１３９が矢印Ｃ１方向に駆動するように、リンク部材１３６〜１３９が互いに連動する。その後、爪部材４０が受入スペース１３５の奥まで挿入されると、突出部１３８ａが爪部材４０の凹部４０ａに挿入されるため、リンク部材１３８が上記矢印Ａ２方向に回動すると共に、リンク部材１３８が上記矢印Ｂ２方向に回動すると共に、リンク部材１３９が上記矢印Ｃ２方向に駆動するように、リンク部材１３６〜１３９が互いに連動する。これにより、突出部１３８ａが凹部４０ａを係止した状態となり、爪保持機構１３２に爪部材４０が取り付けられる。

一方、爪保持機構１３２から爪部材４０を取り外す場合には、ロボット１０は、リンク部材１３６の操作面１３６ａが、爪保持機構１３２に取り付けられた一対の爪部材４０が格納されていた位置に対応する位置に設けられた、押圧装置６０の一対の突出部６１ａの上方に位置するように、動作する。すると、図８に示すように、上記コントローラ３０の制御により押圧装置６０の一対の押圧部材６１が上方に駆動して、当該押圧部材６１の突出部６１ａが操作面１３６ａを押圧する。これにより、係止姿勢であったリンク部材１３８が矢印Ａ１方向に回動すると共に、リンク部材１３８が矢印Ｂ１方向に回動すると共に、リンク部材１３９が矢印Ｃ１方向に駆動するように、リンク部材１３６〜１３９が互いに連動する。これにより、リンク部材１３８の突出部１３８ａによる爪部材４０の凹部４０ａの係止が解除された状態となり、爪保持機構１３２から爪部材４０が取り外される。取り外された爪部材４０は、重力により落下して、爪格納ボックス５０の元の位置に格納される。

したがって、例えば、ワークＷを把持する工程になったら、ロボット１０は、爪保持機構１３２にワークＷの形状・大きさ等に応じた爪部材４０を上述のようにして取り付けて、ワークＷを把持する。そして、爪保持機構１３２に現段階で取り付けられている爪部材４０で把持できないワークＷを把持する工程になったら、ロボット１０は、当該爪部材４０を上述のようにして取り外し、ワークＷの形状・大きさ等に応じた別の爪部材４０を上述のようにして取り付けて、ワークＷを把持するのである。

以下、図１、図９、図１０、図１１、図１２、及び図１３を用いて、ロボットシステム１での作業手順について説明する。

まず、図１に示すように、各エリア１００Ａ〜１００Ｃにおいて、ロボット１０Ａ，１０Ｂ（又は、どちらか一方でもよい）は、予めコントローラ３０に記憶された作業手順に沿って、上述のようにワーク台１０１Ａ〜１０１ＣのワークＷを把持して、ユニットａ、ユニットｂ、及びユニットｃを組み立てる。なお、ユニットａ、ユニットｂ、及びユニットｃの組み立て作業は、それぞれ順序良く実行されてもよいし、ロボット１０Ａ，１０Ｂにより並行して実行されてもよい。

ユニットａ、ユニットｂ、及びユニットｃの組み立て作業が完了すると、図９に示すように、ロボット１０Ａ，１０Ｂは、ハンド１３の爪保持機構１３２に、ユニットｃを保持するための爪部材４０をそれぞれ取り付ける。そして、協調してユニットｃを保持しつつ持ち上げて、ユニットｃを走行軸３の真上に移送する。その後、走行台車４Ａ，４Ｂが動作し、ユニットｃがエリア１００Ｃからエリア１００Ｂに移送される。そして、エリア１００Ｂの作業領域１０２Ｂにてユニットｃとユニットｂとの組み付け作業が実行され、ユニットｃとユニットｂとが組み付けられた半完成品であるユニットｂｃ（図１０参照）が製造される。ユニットｂｃは、図１０に示すように、ロボット１０Ａ，１０Ｂにより協調して保持されて、エリア１００Ａの作業領域１０２Ｂにおけるユニットａ上の所定の位置に載せられる。そして、ユニットａにユニットｂｃを組み付ける作業が実行され、最終的な被加工物品となるユニットａｂｃ（図１１参照）が製造される。

ユニットａｂｃの組み立て作業が完了すると、図１１に示すように、ホイスト２０が動作し、ロボット１０Ａ，１０Ｂにより、ホイスト２０の懸架用フック２０Ａがユニットａｂｃに連結される。そして、ロボット１０Ａ，１０Ｂは、ユニットａｂｃの決められた位置をそれぞれ保持する。その後、懸架用フック２０Ａが巻き上げられることにより、ユニットａｂｃが持ち上げられる。

そして、図１２に示すように、走行台車４Ａ，４Ｂの動作により、ロボット１０Ａとロボット１０Ｂとの距離を変えながら、持ち上げられたユニットａｂｃを搬出台車１０３側に移動させる。このとき、ユニットａｂｃが走行軸３上に達するまでの間は、ロボット１０Ａとロボット１０Ｂとの距離を次第に拡げるように、走行台車４Ａ，４Ｂが動作する。そして、ユニットａｂｃが走行軸３上を通過した後は、図１３に示すように、ロボット１０Ａとロボット１０Ｂとの距離が次第に小さくなるように、走行台車４Ａ，４Ｂが動作する。

以上のように、ロボット１０Ａ，１０Ｂが協働することで、小さいワークＷの搬送及び組み立て作業等は、各ロボット１０Ａ，１０Ｂがそれぞれ単独で実行することができる。また、複数のワークＷの集合体であるユニットｃやユニットｂｃの搬送に際しては、各ロボット１０Ａ，１０Ｂが協調して行うことで、より大きい重量であっても共通のロボットで搬送することができる。また、さらに大きい重量であるユニットａｂｃは、ホイスト２０により重力方向の荷重を支持しながら、各ロボット１０Ａ，１０Ｂ及び走行台車４Ａ，４Ｂを協調させることで、ロボット１０Ａ，１０Ｂのアーム１２，１２の干渉等を回避しつつ、ユニットａｂｃを水平に移動させることができる。

以上説明したように、本実施形態のロボットシステム１においては、ロボット１０のハンド１３に備えられた爪保持機構１３２が、複数対の爪部材４０のうち一対の爪部材４０を交換自在に保持するように構成されている。これにより、形状・大きさ等の異なる複数個のワークＷをそれぞれ保持する作業を行う場合でも、ハンド１３（ハンド本体部１３１に備えられたアクチュエータ）を共通とし、爪保持機構１３２に装着する一対の爪部材４０を、ワークＷの形状・大きさ等に応じて交換するだけでよくなる。この結果、複数個のハンドを用意して、ワークＷの形状・大きさ等に応じてこれらを例えばＡＴＣ（オートツールチェンジャー）等を使用して交換して用いる場合に比べ、低コスト化を図ることができる。また、本実施形態では、複数対の爪部材４０を保管する保管スペースを設けるだけでよくなるので、複数個のハンドを保管するスペースを設ける場合に比べ、省スペース化を図ることができる。この結果、上述のように、複数個の爪部材４０を格納した爪格納ボックス５０を、ロボット１０と同じ走行台車４上に設置して、ロボット１０と共に移動させることができる。

また、本実施形態では特に、爪保持機構１３２が一対の爪保持部１３３を備えており、一対の爪保持部１３３のそれぞれが、リンク部材１３６〜１３９を備えたリンク機構となっている。これにより、受入スペース１３５に受け入れた爪部材４０をリンク部材１３８によって係止することにより、当該爪部材４０を保持することができる。そして、係止姿勢のリンク部材１３８を解除姿勢に遷移させることにより、当該リンク部材１３８による爪部材４０の係止を解除することができ、当該爪部材４０の保持を解除することができる。

また、本実施形態では特に、リンク部材１３６は、露出した操作面１３６ａを備え、当該操作面１３６ａが押圧された場合に、上記矢印Ａ１方向に回動する。これにより、押圧部材６１等によって操作面１３６ａを押圧することにより、リンク部材１３６を上記矢印Ａ１方向に回動させることができる。この結果、係止姿勢のリンク部材１３８を解除姿勢に遷移させることができるので、当該リンク部材１３８による爪部材４０の係止を解除することができ、当該爪部材４０の保持を解除することができる。

また、本実施形態では特に、一対の爪保持部１３３のそれぞれは、操作面１３６ａが押圧されていないときに、リンク部材１３８を係止姿勢とするようにリンク部材１３６を付勢する圧縮ばね１４２を備えている。これにより、操作面１３６ａが押圧されていないときは、リンク部材１３８を係止姿勢とすることができるので、リンク部材１３８によって爪部材４０を係止することができ、当該爪部材４０を保持することができる。

また、本実施形態では特に、リンク部材１３８が突出部１３８ａを備え、複数個の爪部材４０のそれぞれは、面４０Ｗｂに突出部１３８ａにより係止される凹部４０ａを備えている。受入スペース１３５に受け入れた爪部材４０の凹部４０ａをリンク部材１３８の突出部１３８ａによって係止することにより、当該爪部材４０を確実に保持することができる。

また、本実施形態では特に、操作面１３６ａを押圧するための押圧部材６１を備えた押圧装置６０を有している。押圧装置６０の押圧部材６１によって操作面１３６ａを押圧することにより、リンク部材１３８を矢印Ｂ１方向に回動させることができる。この結果、係止姿勢のリンク部材１３８を解除姿勢に遷移させることができるので、当該リンク部材１３８による爪部材４０の係止を解除することができ、当該爪部材４０の保持を解除することができる。

なお、実施の形態は、上記内容に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順次説明する。

（１）ナットランナの先端ツールを自動交換可能とする場合
すなわち、爪保持機構１３２に取り付けられた一対の爪部材４０により保持したナットランナ（電動トルクレンチ）の先端に取り付けられる先端ツールを自動交換可能に構成してもよい。

図１４に示すように、本変形例においては、例えば前述の搬送台車４上にナットランナ２００が設置されている。ロボット１０は、ハンド１３の爪保持機構１３２に取り付けた一対の爪部材４０により、ナットランナ２００の被保持部２０１を保持することによって、ナットランナ２００を保持可能に構成されている。すなわち、ナットランナ２００も、特許請求の範囲に記載の対象物に相当する。

ナットランナ２００の先端には、前述の組み立て作業におけるワークＷ同士の締め付けで必要となるネジ、ボルト、ナット等の締結部材Ｂの種類に応じて用意された複数個の先端ツール３００のうち、１個を交換可能に取り付け可能となっている。これら複数個の先端ツール３００は、例えば前述の搬送台車４上等に設置された先端ツール台３０１にセットされている。また、締結部材Ｂは、多種用意されており、例えば前述のワーク台１０１上等に設置された供給台３０２にセットされている。

そして、締結部材Ｂの締め付けを行う工程になったら、ロボット１０は、爪保持機構１３２にナットランナ２００の被把持部２０１の形状・大きさ等に応じた爪部材４０を前述のようにして取り付けて、被把持部２０１を把持することにより、ナットランナ２００を把持する。そして、把持したナットランナ２００の先端に、そのときに必要な締結部材Ｂの種類に応じた先端ツール３００を取り付けて、締結部材Ｂの吸着及び締め付けを行うのである。そして、本変形例では、先端ツール３００の交換を人手で行うのではなく、自動化している。

図１５に示すように、ナットランナ２００には、３つのばね２０１，２０３，２０３が設けられており、それぞれ、締結部材Ｂの締め付け時に追従する機能、締め付け完了時の衝撃を緩和する機能、先端ツール３００を取り外すための機能を備えている。また、ナットランナ２００の先端には、先端ツール３００が取り付けられている。先端ツール３００は、ビット３２０と、円筒状のスリーブ３０３と、このスリーブ３０３と連通されたカバー部３０４とを有している。スリーブ３０３及びカバー部３０４には、同一軸線上にビット通路３５０が形成されており、このビット通路３５０には、ビット３２０が挿入されている。ビット３２０とビット通路３５０との間には、全周に亘って空気の通過可能な通路が形成されている。また、カバー部３０４におけるナットランナ２００の先端部に嵌合される部分には、開口部３９９が形成されており、先端ツール３００がナットランナ２００の先端に取り付けられた状態では、開口部３９９にはナットランナ２００に設けられたエアホース４００の一端側が接続されている。エアホース４００の他端側は、吸引型のエアポンプ（図示省略）に接続されており、エアホース４００を介してビット通路３５０から空気を吸引する。これにより、スリーブ３０３の先端に締結部材Ｂを吸着可能となっている。このように構成することにより、先端ツール３００の他のものに交換する場合でも、その都度エアホース４００の繋ぎ換えを行わなくてもよくなるので、先端ツール３００の交換を自動化することができるのである。

以上説明した本変形例によれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

（２）その他
以上では、爪保持機構１３２を一対の爪部材４０を交換可能に保持する構成としたが、これに限られず、爪保持機構を３つ以上の爪部材を交換可能に保持する構成としてもよい。

以上では、ロボット１０を７軸ロボットで構成したが、これに限られず、ロボットを６軸以下のロボットで構成してもよい。

また、以上では、ロボット１０をアーム１２を１つだけ有する単腕ロボットで構成したが、これに限られず、ロボットをアームを２つ以上有する複腕ロボットで構成してもよい。

また、以上では、ロボットシステム１に、アーム１２及びハンド１３等を備えたロボット１０を２台設置していたが、これに限られず、１台だけ設置してもよいし、３台以上設置してもよい。

また、以上では、ロボットシステム１を機械製品の組み立て作業を行う場合に適用したが、これに限られず、ロボットシステムを他の作業を行う場合にも適用可能である。

また、以上既に述べた以外にも、前述の実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用してもよい。

その他、一々例示はしないが、前述の実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ ロボットシステム
１２ アーム（ロボットアーム）
１３ ハンド（ロボットハンド）
１３１ ハンド本体部
１３２ 爪保持機構
１３４ 爪保持部
１３５ 受入スペース
１３６ リンク部材（第２リンク部材）
１３６ａ 操作面
１３７ リンク部材
１３８ リンク部材（第１リンク部材）
１３９ リンク部材
１４２ 圧縮ばね（弾性部材）
４０ 爪部材
６０ 押圧装置
６１ 押圧部材
２００ ナットランナ（対象物）
ＳＨ１ シャフト（第２回転軸）
ＳＨ２ シャフト（第１回転軸）
Ｗ ワーク（対象物）

Claims (8)

1. ロボットアームと、
   前記ロボットアームに設けられたロボットハンドと、
   前記ロボットハンドに取り付けられ、対象物を保持するための複数個の爪部材と、
   を有し、
   前記ロボットハンドは、
   前記ロボットアームに連結され、アクチュエータを備えたハンド本体部と、
   前記ハンド本体部に連結され、前記アクチュエータにより駆動する爪保持機構と、
   を備え、
   前記爪保持機構は、
   前記複数個の爪部材のうち少なくとも２個を交換自在に保持する
   ことを特徴とする、ロボットシステム。
2. 前記爪保持機構は、
   対向するように前記ハンド本体部に連結され、前記アクチュエータにより互いに遠近する方向に駆動すると共に、複数対の前記爪部材のうち一対を交換可能に保持する一対の爪保持部を備え、
   前記一対の爪保持部のそれぞれは、
   他方の前記爪保持部と対向する側に設けられ、前記爪部材を受け入れる受入スペースと、
   前記受入スペースに受け入れた前記爪部材を係止可能な第１リンク部材を含む複数個のリンク部材と、
   を備える
   ことを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記複数個のリンク部材は、
   第１回転軸回りに回動自在に設けられ、当該第１回転軸回りに回動することにより、前記爪部材を係止する係止姿勢と前記爪部材の係止を解除する解除姿勢とに遷移可能な前記第１リンク部材と、
   前記第１リンク部材に連結され、第２回転軸回りに回動自在に設けられると共に、当該第２回転軸回りの第１方向に回動することにより、前記係止姿勢の前記第１リンク部材を前記第１回転軸回りの第２方向に回動させ前記解除姿勢とする第２リンク部材と、
   を含むことを特徴とする、請求項２に記載のロボットシステム。
4. 前記第２リンク部材は、
   露出した操作面を備え、当該操作面が押圧された場合に、前記第１方向に回動する
   ことを特徴とする、請求項３に記載のロボットシステム。
5. 前記一対の爪保持部のそれぞれは、
   前記操作面が押圧されていないときに、前記第１リンク部材を前記係止姿勢とするように前記第２リンク部材を付勢する弾性部材を備える
   ことを特徴とする、請求項４に記載のロボットシステム。
6. 前記第１リンク部材は、
   前記受入スペース内に突出して、前記受入スペースに受け入れられた前記爪部材の前記対象物と接触する面とは反対側の面に接触する突出部を備え、
   前記複数個の爪部材のそれぞれは、
   前記対象物と接触する面とは反対側の面に、前記突出部により係止される凹部を備える
   ことを特徴とする、請求項２乃至５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
7. 前記操作面を押圧するための押圧部材を備えた押圧装置をさらに有する
   ことを特徴とする、請求項４乃至６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
8. ロボットアームに連結されアクチュエータを備えたハンド本体部、に連結され、前記アクチュエータにより駆動する、ロボットハンドの爪保持機構であって、
   対象物を保持するための複数個の爪部材のうち少なくとも２個を交換自在に保持する
   ことを特徴とする、ロボットハンドの爪保持機構。

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