JP2017177311A - ロボットハンドおよびロボット - Google Patents
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Abstract
【課題】振動による動作精度の低下を低減することのできるロボットハンドおよびロボットを提供する。【解決手段】対象物を吸着する開口部を有し、前記対象物に接触させる接触部と、前記開口部の圧力を変化させる第1ポンプと、を有し、前記第1ポンプは、駆動源としての圧電素子を備えていることを特徴とするロボットハンド。また、前記第1ポンプは、撓み変形するダイアフラムを有するダイアフラムポンプであり、前記圧電素子の駆動によって前記ダイアフラムが前記撓み変形する。また、前記圧電素子は、前記ダイアフラムに配置されている。【選択図】図2
Description
本発明は、ロボットハンドおよびロボットに関するものである。
例えば、工業製品の製造工程で用いられるロボット(産業用ロボット)として、特許文献1に記載のロボットが知られている。特許文献1に記載のロボットは、ベース部と、関節を介してベース部に接続されている第1アームと、関節を介して第1アームに接続されている第2アームと、関節を介して第2アームに接続されているロボットハンドと、を有している。また、ロボットハンドには、半導体ウェハ等のワークを吸着するための吸着部と、吸着部へ真空圧を供給するための真空ポンプと、が配置されている。
しかしながら、特許文献1のロボットでは、仮に真空ポンプの駆動源がDCモーター等の比較的大きな振動が発生するものである場合には、この振動に起因してロボットハンドが振動してしまい、ロボットハンドの動作精度が悪化してしまう。
本発明の目的は、振動による動作精度の低下を低減することのできるロボットハンドおよびロボットを提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のロボットハンドは、開口部を備え、対象物に接触させる接触部と、
前記開口部と連通している第1ポンプと、を有し、
前記第1ポンプは、圧電素子を備えていることを特徴とする。
これにより、第1ポンプから発生する振動を低減することができるため、振動による動作精度の低下を低減することのできるロボットハンドが得られる。
本発明のロボットハンドは、開口部を備え、対象物に接触させる接触部と、
前記開口部と連通している第1ポンプと、を有し、
前記第1ポンプは、圧電素子を備えていることを特徴とする。
これにより、第1ポンプから発生する振動を低減することができるため、振動による動作精度の低下を低減することのできるロボットハンドが得られる。
本発明のロボットハンドでは、前記第1ポンプは、前記圧電素子の駆動によって撓み変形するダイアフラムを有することが好ましい。
これにより、第1ポンプの小型化を図ることができると共に、より振動の少ない第1ポンプとなる。
これにより、第1ポンプの小型化を図ることができると共に、より振動の少ない第1ポンプとなる。
本発明のロボットハンドでは、前記圧電素子は、前記ダイアフラムに配置されていることが好ましい。
これにより、圧電素子の駆動力を効率的にダイアフラムに伝達することができる。また、第1ポンプの小型化を図ることもできる。
これにより、圧電素子の駆動力を効率的にダイアフラムに伝達することができる。また、第1ポンプの小型化を図ることもできる。
本発明のロボットハンドでは、前記圧電素子の駆動を前記ダイアフラムに伝達する伝達部を有していることが好ましい。
これにより、圧電素子の配置の自由度が増す。
これにより、圧電素子の配置の自由度が増す。
本発明のロボットハンドでは、前記第1ポンプは、前記開口部の圧力を低減させることができることが好ましい。
これにより、対象物を吸着することができる。
これにより、対象物を吸着することができる。
本発明のロボットハンドでは、前記開口部の圧力を増加させることができる第2ポンプを有していることが好ましい。
これにより、より確実に、吸着した対象物をリリースすることができる。
これにより、より確実に、吸着した対象物をリリースすることができる。
本発明のロボットハンドでは、前記第1ポンプは、前記第2ポンプを兼ねていることが好ましい。
これにより、ロボットハンドの小型化を図ることができる。
これにより、ロボットハンドの小型化を図ることができる。
本発明のロボットハンドでは、前記接触部を保持し、前記第1ポンプが配置されている保持部を有することが好ましい。
これにより、第1ポンプを開口部の近くに配置することができ、圧力損失を低減することができる。
これにより、第1ポンプを開口部の近くに配置することができ、圧力損失を低減することができる。
本発明のロボットハンドでは、前記接触部と前記対象物との接触を検知する接触検知部を有していることが好ましい。
これにより、より確実に、接触部と対象物との接触を検知することができる。
これにより、より確実に、接触部と対象物との接触を検知することができる。
本発明のロボットハンドでは、前記接触検知部は、感圧部を有していることが好ましい。
これにより、接触検知部の構成が比較的簡単なものとなる。
これにより、接触検知部の構成が比較的簡単なものとなる。
本発明のロボットハンドでは、前記接触部を複数有していることが好ましい。
これにより、例えば、対象物を把持することができる。
これにより、例えば、対象物を把持することができる。
本発明のロボットは、基台と、
前記基台に対して回動可能に接続されているアームと、
前記アームに接続されているロボットハンドと、を有し、
前記ロボットハンドは、対象物を吸着する開口部と、
前記開口部の圧力を変化させる第1ポンプと、を有し、
前記第1ポンプは、駆動源としての圧電素子を備えていることを特徴とする。
これにより、ポンプから発生する振動を低減することができるため、ロボットハンドの振動を低減することができる。そのため、振動による動作精度の低下を低減することのできるロボットが得られる。
前記基台に対して回動可能に接続されているアームと、
前記アームに接続されているロボットハンドと、を有し、
前記ロボットハンドは、対象物を吸着する開口部と、
前記開口部の圧力を変化させる第1ポンプと、を有し、
前記第1ポンプは、駆動源としての圧電素子を備えていることを特徴とする。
これにより、ポンプから発生する振動を低減することができるため、ロボットハンドの振動を低減することができる。そのため、振動による動作精度の低下を低減することのできるロボットが得られる。
以下、本発明のロボットハンドおよびロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係るロボットを示す側面図である。図2は、図1に示すロボットが備えているロボットハンドを示す部分断面正面図である。図3は、図2に示すロボットハンドが有する第1ポンプを示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1中の上側を「上」とも言い、下側を「下」とも言う。
図1は、本発明の第1実施形態に係るロボットを示す側面図である。図2は、図1に示すロボットが備えているロボットハンドを示す部分断面正面図である。図3は、図2に示すロボットハンドが有する第1ポンプを示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1中の上側を「上」とも言い、下側を「下」とも言う。
図1に示すロボット10は、ロボット本体100と、ロボット本体100に接続可能なロボットハンド1と、を有している。ロボットハンド1は、ロボット10のエンドエフェクターとして用いることができる。
[ロボット本体]
図1に示すように、ロボット本体100は、水平多関節ロボット(スカラロボット)であって、図示しない床面にボルト等によって固定されている基台110と、基台110に対して回動可能に接続されているアーム120と、を有している。また、アーム120は、関節機構を介して基台110に回動可能に接続されている第1アーム130と、関節機構を介して第1アーム130に回動可能に接続されている第2アーム140と、第2アーム140に設けられている作業ヘッド150と、を有している。
図1に示すように、ロボット本体100は、水平多関節ロボット(スカラロボット)であって、図示しない床面にボルト等によって固定されている基台110と、基台110に対して回動可能に接続されているアーム120と、を有している。また、アーム120は、関節機構を介して基台110に回動可能に接続されている第1アーム130と、関節機構を介して第1アーム130に回動可能に接続されている第2アーム140と、第2アーム140に設けられている作業ヘッド150と、を有している。
基台110は、図示しない床面にボルト等によって固定されている。また、基台110内には、第1アーム130を基台110に対して軸J1まわりに回動させる駆動部191が設置されている。また、第2アーム140内には、第2アーム140を第1アーム130に対して軸J2まわりに回動させる駆動部192が設置されている。
また、作業ヘッド150は、第2アーム140の先端部に配置されている。作業ヘッド150は、第2アーム140の先端部に同軸的に配置されているスプラインナット151およびボールネジナット152と、スプラインナット151およびボールネジナット152に挿通されたスプラインシャフト153と、を有している。スプラインシャフト153は、第2アーム140に対して、その軸まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に昇降可能となっている。そして、このようなスプラインシャフト153の先端部(下端部)にエンドエフェクターとしてのロボットハンド1が取りつけられている。
第2アーム140内には、回転モーター194と、昇降モーター195とが配置されている。回転モーター194の駆動力は、スプラインナット151に伝達され、スプラインナット151が正逆回転すると、スプラインシャフト153が軸J3まわりに正逆回転する。一方、昇降モーター195の駆動力は、ボールネジナット152に伝達され、ボールネジナット152が正逆回転すると、スプラインシャフト153が上下に移動する。
[ロボットハンド]
図2に示すロボットハンド1は、例えば、吸着により対象物であるワークWを保持できるようになっている。このようなロボットハンド1は、ワークWを吸着する開口部23を備えてワークWに接触させる接触部2と、開口部23と連通しており、開口部23の圧力を変化させる第1ポンプ4と、を有している。そして、図3に示すように、第1ポンプ4は、駆動源としての圧電素子43を備えている。このように、第1ポンプ4の駆動源を圧電素子43とすることで、例えば、駆動源がモーターの場合と比較して第1ポンプ4の振動が小さくなる。そのため、第1ポンプ4の作動に起因するロボットハンド1の振動を低減することができ、ロボットハンド1の動作精度の低下を低減することができる。
図2に示すロボットハンド1は、例えば、吸着により対象物であるワークWを保持できるようになっている。このようなロボットハンド1は、ワークWを吸着する開口部23を備えてワークWに接触させる接触部2と、開口部23と連通しており、開口部23の圧力を変化させる第1ポンプ4と、を有している。そして、図3に示すように、第1ポンプ4は、駆動源としての圧電素子43を備えている。このように、第1ポンプ4の駆動源を圧電素子43とすることで、例えば、駆動源がモーターの場合と比較して第1ポンプ4の振動が小さくなる。そのため、第1ポンプ4の作動に起因するロボットハンド1の振動を低減することができ、ロボットハンド1の動作精度の低下を低減することができる。
以下、このようなロボットハンド1について詳細に説明する。なお、ワークWとしては、特に限定されず、例えば、集積回路等の半導体ウェハ、発振器、物理量センサー等の電子デバイス等が挙げられる。
図2に示すように、ロボットハンド1は、前述した接触部2および第1ポンプ4の他に、接触部2を保持している保持部6と、第2ポンプ8と、接触部2とワークWとの接触を検知する接触検知部3と、接触検知部3の検知結果に基づいて第1、第2ポンプ4、8の作動を制御する制御部5と、を有している。
保持部6は、ロボット本体100のスプラインシャフト153に接続される接続部としての基部61と、基部61に固定され、基部61から下側へ延びている管状のシャフト62と、を有している。ただし、保持部6の構成としては、特に限定されず、例えば、シャフト62を省略してもよい。
シャフト62の先端部には接触部2が配置されている。図2に示すように、接触部2は、シャフト62に接続されている本体部21と、本体部21の先端部に配置されている吸着パッド22と、吸着パッド22の先端面に開放する貫通孔により構成されている開口部23と、を有している。そして、開口部23は、シャフト62内に配置されている配管Hを介して第1ポンプ4および第2ポンプ8に接続されている。
吸着パッド22は、ワークWに接触させる部位である。吸着パッド22は、弾性を有しており、ワークWと接触した際に弾性変形するようになっている。そのため、接触部2をワークWに押し付けた際に過度な押圧力がワークWに加わり難くなり、ワークWの破損のおそれが低減する。また、接触部2をワークWに押し付けた際に吸着パッド22のワークWとの接触面22a(先端面)がワークWの被吸着面W1に倣って変形するため、より確実に、吸着パッド22をワークWと密着させることができる。そのため、より確実に、接触部2によってワークWを吸着することができると共に、空気漏れが少ない分、第1ポンプ4の負担も減る。
以上、接触部2について説明したが、接触部2の構成としては、これに限定されず、例えば、吸着パッド22は、省略してもよい。この場合、開口部23は、例えば、本体部21の先端面に開放する貫通孔により構成すればよい。また、本体部21の形状も特に限定されず、長尺でなくてもよい。
第1ポンプ4および第2ポンプ8は、図2に示すように、基部61(保持部6)に配置され、それぞれ、配管Hを介して開口部23と接続されている。このように、第1ポンプ4および第2ポンプ8を基部61に配置することで、第1ポンプ4および第2ポンプ8を開口部23の近くに配置することができ、配管Hを短くすることができるため、圧力損失を低減することができる。
第1ポンプ4は、開口部23内の空気を吸引し、開口部23内の圧力を低減させることができる吸引ポンプであり、第2ポンプ8は、開口部23内に空気を排出し、開口部23内の圧力を増加させることができる排出ポンプである。そのため、開口部23をワークWに接触させた状態で第1ポンプ4を作動することで開口部23にワークWを吸着することができ、開口部23にワークWが吸着している状態で第2ポンプ8を作動することで開口部23からワークWをリリースする(離脱させる)ことができる。また、このように、吸引用(吸着用)の第1ポンプ4と、排出用(リリース用)の第2ポンプ8と、を有することで、ワークWの吸着とリリースの速度を高めることができる。すなわち、ワークWを素早く吸着し、ワークWを素早くリリースすることができる。
次に、第1ポンプ4および第2ポンプ8の構成について説明するが、第1ポンプ4および第2ポンプ8は、互いに同様の構成であるため、以下では、第1ポンプ4について代表して説明し、第2ポンプ8については、その説明を省略する。
第1ポンプ4は、撓み変形するダイアフラム421を有するダイアフラムポンプであり、圧電素子43の駆動によってダイアフラム421が撓み変形するように構成されている。このように、第1ポンプ4をダイアフラムポンプとすることで、第1ポンプ4の小型化を図ることができると共に、より振動の少ない第1ポンプ4となる。このような第1ポンプ4は、図3に示すように、ベース基板41と、ベース基板41に接合され、ダイアフラム421を有しているダイアフラム基板42と、ダイアフラム421に配置され、ダイアフラム421を変形させる駆動源としての圧電素子43と、を備えている。
ベース基板41には、吸引孔または排出孔として機能する2つの貫通孔411、412が設けられている。そして、貫通孔411が配管Hに接続されており、貫通孔412が大気に解放している。
ダイアフラム基板42に設けられているダイアフラム421は、ベース基板41と対向して配置され、ダイアフラム421とベース基板41との間にはポンプ室Pが形成されている。また、ダイアフラム421は、ポンプ部ダイアフラム422と、ポンプ部ダイアフラム422を挟んで配置されている2つのバルブ部ダイアフラム423、424と、を有している。バルブ部ダイアフラム423、424は、貫通孔411、412と対向して配置され、貫通孔411、412と重なる部分には貫通孔411、412に向けて突出する台座425、426が設けられている。さらに、台座425、426の下面(貫通孔411、412と対向している面)にはパッキン441、442が配置されており、このパッキン441、442によって、通常状態において貫通孔411、412が閉じた状態に保たれている。
また、圧電素子43は、ポンプ部ダイアフラム422に配置され、ポンプ部ダイアフラム422を変形させる第1圧電素子431と、バルブ部ダイアフラム423に配置され、バルブ部ダイアフラム423を変形させる第2圧電素子432と、バルブ部ダイアフラム424に配置され、バルブ部ダイアフラム424を変形させる第3圧電素子433と、を有し、これら3つの圧電素子431、432、433は、それぞれ、制御部5の制御によって独立して駆動されるようになっている。このように、圧電素子43をダイアフラム421に配置することで、圧電素子43の駆動力を効率的にダイアフラム421に伝達することができる。また、第1ポンプ4の小型化を図ることもできる。
そして、第2、第3圧電素子432、433の駆動によってバルブ部ダイアフラム423、424を上側に動かすことで、貫通孔411、412を開くことができる。また、第1圧電素子431の駆動によってポンプ部ダイアフラム422を上側に動かすことで気体の吸引を、下側に動かすことで気体の排出を実現することができる。そして、ポンプ部ダイアフラム422と、バルブ部ダイアフラム423、424の駆動タイミングを制御することで、任意の方向への送気が可能となる。
そのため、第1ポンプ4では、貫通孔411から気体を吸引し、貫通孔412から気体を排出することで、開口部23内の圧力を低減させることができ、第2ポンプ8では、貫通孔812から気体を吸引し、貫通孔811から気体を排出することで、開口部23内の圧力を増加させることができ、開口部23からワークWをリリースすることができる。
以上のような第1ポンプ4は、圧電素子43を駆動源としているため、例えば、駆動源がモーターの場合と比較して振動が小さい。そのため、第1ポンプ4の作動に起因するロボットハンド1の振動を低減することができ、ロボットハンド1の動作精度の低下を低減することができる。第2ポンプ8についても同様である。
なお、第1ポンプ4および第2ポンプ8の構成としては、駆動源として圧電素子を用いていれば上記の構成に限定されず、異なる構成のダイアフラムポンプであってもよいし、ダイアフラムポンプ以外のポンプであってもよい。
接触検知部3は、接触部2とワークWとの接触を検知することができる。そして、この接触検知部3の検知結果に基づいて、制御部5が第1ポンプ4および第2ポンプ8の作動を制御するようになっている。このような構成によれば、例えば、第1ポンプ4および第2ポンプ8の作動時間を短くできたり、第1ポンプ4および第2ポンプ8の空引き(大気を吸引し続ける状態)を防止したりすることができる。そのため、第1ポンプ4および第2ポンプ8にかかる負担を低減することができ、第1ポンプ4および第2ポンプ8の長寿命化を図ることができる。また、ロボットハンド1の低消費電力化を図ることもできる。なお、本実施形態の接触検知部3は、図2に示すように、カメラ等の撮像装置33を有しており、この撮像装置33で撮像された画像に基づいて接触部2とワークWとの接触を検知するようになっている。
次に、制御部5による第1ポンプ4および第2ポンプ8の制御について説明する。制御部5は、接触部2がワークWに接触していない状態では第1ポンプ4を停止させる。そして、接触検知部3が接触部2とワークWとの接触を検知すると、制御部5は、第1ポンプ4を作動し、開口部23内の圧力を低減させることで(例えば、第1ポンプ4により開口部23を真空圧にすることで)、開口部23にワークWを吸着させる。このような制御によれば、第1ポンプ4の作動時間を短くできると共に、第1ポンプ4の空引きを防止でき、第1ポンプ4の長寿命化を図ることができる。また、接触部2がワークWに接触してから第1ポンプ4を作動させるため、ワークWとの接触前に開口部23に第1ポンプ4の作動による気流が発生せず、吸着前のワークWの位置ずれが発生し難い。
ここで、ロボットハンド1は、配管H内に、配管H(開口部23)の圧力を検出可能な圧力センサーを有していてもよい。このような圧力センサーを有していることで、制御部5は、開口部23でワークWを吸着している状態において、圧力センサーの検出結果に基づいて、開口部23内の圧力(すなわち、接触部2とワークWとの接触力)が所定の範囲内に収まるように第1ポンプ4の作動を制御することができる。これにより、前記接触力が大き過ぎてワークWが破損したり、接触力が弱過ぎてワークWが不本意にリリースされたりする可能性を低減することができる。
また、制御部5は、開口部23にワークWが吸着されている状態において、第1ポンプ4を停止すると共に、第2ポンプ8を作動し、開口部23内の圧力を増加させることで(例えば、第2ポンプ8により開口部23を大気圧にすることで)開口部23からワークWをリリースする。これにより、より確実に、開口部23からワークWをリリースすることができる。そして、開口部23からワークWをリリースしたことを検知すると、制御部5は、第2ポンプ8の作動を停止する。
<第2実施形態>
図4は、本発明の第2実施形態に係るロボットハンドの断面図である。
図4は、本発明の第2実施形態に係るロボットハンドの断面図である。
本実施形態に係るロボットハンドは、主に、接触検知部およびポンプの構成が異なること以外は、前述した第1実施形態のロボットと同様である。
なお、以下の説明では、第2実施形態のロボットハンドに関し、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図4では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
本実施形態のロボットハンド1では、図4に示すように、接触検知部3は、吸着パッド22の先端部に配置されている感圧部31を備えており、この感圧部31がワークWと接触するようになっている。なお、感圧部31は、例えば、環状をなしており、開口部23を塞がないように配置されている。なお、本実施形態では、感圧部31は、吸着パッド22の一部として構成されている。
感圧部31は、ワークWとの接触によって受ける圧力に応じた検出信号を出力するようになっており、出力された検出信号から吸着パッド22とワークWとが接触しているか否か、さらには、吸着パッド22とワークWとが接触している場合には接触力(吸着力)を検知することができる。このように、接触検知部3が感圧部31を備えていることで、接触検知部3の構成が比較的簡単なものとなる。なお、感圧部31の配置としては、吸着パッド22をワークWに押し付けることにより生じる応力を受けることができれば特に限定されず、例えば、吸着パッド22の中央部や基端部に配置されていてもよい。
感圧部31としては特に限定されないが、例えば、感圧導電性樹脂を用いた構成であることが好ましい。この場合、感圧部31は、第1電極および第2電極が櫛歯状に噛み合って配置されている櫛歯電極を備える電極層31aと、この電極層31a上に配置され、感圧導電性樹脂をシート状にした樹脂部31bと、を有する構成とすることができる。また、樹脂部31bは、カーボンナノチューブを含んでいることが好ましい。これにより、感圧部31の構成が比較的簡単なものとなる。また、感圧部31の小型化や軽量化を図ることもできる。
特に、樹脂部31bがカーボンナノチューブを有する構成とすることで、感圧部31が受ける圧力と感圧部31から出力される検出信号との関係を線形(比例)にすることができる。そのため、優れた感圧特性が発揮され、特に、開口部23でワークWを吸着している際の接触力(吸着力)をより精度よく検知することができる。そのため、例えば、制御部5は、開口部23でワークWを吸着している状態において、感圧部31の検出結果に基づいて、開口部23内の圧力が所定の範囲内に収まるように第1ポンプ4の作動を精度よく制御することができる。これにより、接触力が大き過ぎてワークWが破損したり、接触力が弱過ぎてワークWが不本意にリリースされたりする可能性を低減することができる。
なお、樹脂部31bに含まれる樹脂材料としては特に限定されないが、例えば、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。また、感圧部31の他の構成としては、例えば、感圧導電性ゴム、基材に感圧導電インクを塗布したもの等が挙げられる。
また、本実施形態のロボットハンド1では、前述した第1実施形態の第2ポンプ8が省略されており、第1ポンプ4で吸気と排出の両方を行うように構成されている。言い換えると、第1ポンプ4が第2ポンプ8を兼ねている。具体的には、貫通孔411から気体を吸引し、貫通孔412から気体を排出すれば、開口部23内の圧力が低減し、接触部2にワークWを吸着させることができる(図3参照)。反対に、貫通孔412から気体を吸引し、貫通孔411から気体を排出すれば、開口部23内の圧力が増加し、開口部23からワークWをリリースすることができる(図3参照)。このような構成によれば、前述した第1実施形態と比較して、ポンプの数を減らせるため、ロボットハンド1の軽量化を図ることができる。
以上のような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
<第3実施形態>
図5は、本発明の第3実施形態に係るロボットハンドが有する第1ポンプを示す断面図である。図6は、図5に示す第1ポンプが有する圧電アクチュエーターの平面図である。
図5は、本発明の第3実施形態に係るロボットハンドが有する第1ポンプを示す断面図である。図6は、図5に示す第1ポンプが有する圧電アクチュエーターの平面図である。
本実施形態に係るロボットハンドは、主に、第1ポンプおよび第2ポンプの構成が異なること以外は、前述した第1実施形態のロボットハンドと同様である。
本実施形態の第1ポンプ4は、図5に示すように、ポンプ部ダイアフラム422を撓み変形させる駆動源である圧電アクチュエーター471(圧電素子)と、圧電アクチュエーター471の駆動をポンプ部ダイアフラム422に伝達する伝達部481と、バルブ部ダイアフラム423を撓み変形させる駆動源である圧電アクチュエーター472(圧電素子)と、圧電アクチュエーター472の駆動をバルブ部ダイアフラム423に伝達する伝達部482と、バルブ部ダイアフラム424を撓み変形させる駆動源である圧電アクチュエーター473(圧電素子)と、圧電アクチュエーター473の駆動をバルブ部ダイアフラム424に伝達する伝達部483と、を有している。このように、伝達部481、482、483を有することで、圧電アクチュエーター471、472、473の配置の自由度が増す。
また、伝達部481は、ローター4811と、一端部がローター4811の回転軸からずれた位置に接続され、他端部がポンプ部ダイアフラム422に接続されている連接部4812と、を有している。同様に、伝達部482は、ローター4821と、一端部がローター4821の回転軸からずれた位置に接続され、他端部がバルブ部ダイアフラム423に接続されている連接部4822と、を有している。また、伝達部483は、ローター4831と、一端部がローター4831の回転軸からずれた位置に接続され、他端部がバルブ部ダイアフラム424に接続されている連接部4832と、を有している。
このような構成では、圧電アクチュエーター471を駆動させてローター4811を回転させることで、ポンプ部ダイアフラム422を上下に撓み変形させることができ、圧電アクチュエーター472を駆動させてローター4821を回転させることで、バルブ部ダイアフラム423を上下に撓み変形させることができ、圧電アクチュエーター473を駆動させてローター4831を回転させることで、バルブ部ダイアフラム424を上下に撓み変形させることができる。そして、制御部5によって圧電アクチュエーター471、472、473の駆動を制御し、ポンプ部ダイアフラム422と、バルブ部ダイアフラム423、424の駆動タイミングを制御することで、前述した第1実施形態と同様に任意の方向への送気が可能となる。
なお、圧電アクチュエーター471の構成としては、特に限定されないが、例えば、図6に示すような構成とすることができる。図6に示す圧電アクチュエーター471は、ローター4811に当接する当接部4711aを備えている板状のベース4711と、ベース4711の一方の主面に2行×2列に並んで配置されている4つの圧電素子4712a、4712b、4712c、4712dと、他方の主面に2行×2列に並んで配置されている4つの圧電素子4713a、4713b、4713c、4713dと、を有している。
このような圧電アクチュエーター471では、一方の対角線上に位置する圧電素子4712a、4712d、4713a、4713dを通電により伸長させる状態と、他方の対角線上に位置する圧電素子4712b、4712c、4713b、4713cを通電により伸長させる状態と、を繰り返すことで当接部4711aが振動し、この振動によりローター4811を回転させることができる。圧電アクチュエーター472、473の構成についても同様である。
このような第3実施形態によっても前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
<第4実施形態>
図7は、本発明の第4実施形態に係るロボットハンドを示す斜視図である。図8は、図7に示すロボットハンドの制御系を示すブロック部である。
図7は、本発明の第4実施形態に係るロボットハンドを示す斜視図である。図8は、図7に示すロボットハンドの制御系を示すブロック部である。
本実施形態に係るロボットハンドは、主に、接触部を複数有していること以外は、前述した第1実施形態のロボットハンドと同様である。
なお、以下の説明では、第4実施形態のロボットハンドに関し、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図7および図8では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
本実施形態のロボットハンド1は、図7に示すように、接触部2としての指部24を3本(複数)有している。また、保持部6は、3つの指部24を支持する支持部66と、支持部66を駆動する駆動部67と、を備えている。駆動部67は、支持部66を軸J4まわりに回動させることができる。また、3本の指部24は、それぞれ、軸J4に近づく向きと離れる向きとに可動であり、例えば手を閉じたり開いたりするような動作が可能である。これにより、ロボットハンド1は、ワークWを把持したり、把持しているワークWをリリースしたりすることができる。
3つの指部24は、支持部66の軸J4の周方向に離散的に配列されている。これら指部24は、支持部66に接続され、関節機構を介して支持部66に接続されている基節部241と、基節部241に接続されている中節部242と、中節部242に接続されている末節部243と、を有している。そして、各指部24の末節部243の腹には開口部23が設けられており、開口部23の周囲には感圧部31が配置されている。また、図8に示すように、各指部24の開口部23には配管Hを介して専用の第1ポンプ4および第2ポンプ8が接続されており、制御部5が各第1ポンプ4および第2ポンプ8の作動を独立して制御することで、各指部24でのワークWの吸着、リリースを独立して制御することができる。
このような第4実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
<第5実施形態>
図9は、本発明の第5実施形態に係るロボットが有するロボット本体を示す斜視図である。
図9は、本発明の第5実施形態に係るロボットが有するロボット本体を示す斜視図である。
本実施形態に係るロボットは、主に、ロボット本体の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態のロボットと同様である。
なお、以下の説明では、第5実施形態のロボットに関し、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。
図9に示すロボット本体200は、例えば床や天井に固定される基台210と、関節機構221を介して基台210に連結され、関節機構221を軸に回動する第1アーム231と、関節機構222を介して第1アーム231に連結され、関節機構222を軸に回動する第2アーム232と、関節機構223を介して第2アーム232の先端に連結され、関節機構223を軸に回動する第3アーム233と、関節機構224を介して第3アーム233の先端に連結され、関節機構224を軸に回動する第4アーム234と、関節機構225を介して第4アーム234の先端に連結され、関節機構225を軸に回動する第5アーム235と、関節機構226を介して第5アーム235の先端に連結され、関節機構226を軸に回動する第6アーム236と、を有している。また、第6アーム236にはハンド接続部240が設けられており、ハンド接続部240には、ロボットハンド1が装着可能となっている。
このような第5実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
<第6実施形態>
図10は、本発明の第6実施形態に係るロボットが有するロボット本体を示す斜視図である。
図10は、本発明の第6実施形態に係るロボットが有するロボット本体を示す斜視図である。
本実施形態に係るロボットは、主に、ロボット本体の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態のロボットと同様である。
なお、以下の説明では、第6実施形態のロボットに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。
図10に示すロボット本体300は、例えば床や天井に固定される基台310と、基台310に接続されている胴体320と、胴体320の左右に接続されている一対の多関節ロボットアーム330と、胴体320に設けられているステレオカメラ360および信号灯370と、を有している。
また、基台310には、ロボット本体300の移動を容易とする複数の車輪(図示せず)と、各車輪をロックするロック機構(図示せず)と、ロボット本体300を移動する際に把持するハンドル311と、が設けられている。さらに、基台310には、作業台に当接させるためのバンパー312、緊急時にロボット本体300を停止させるための非常停止ボタン313、入力装置314等が設けられている。
胴体320は、基台310に対して昇降可能かつ回動可能に接続されている。各多関節ロボットアーム330は、関節機構を介して胴体320に連結されている第1肩部331と、関節機構を介して第1肩部331に連結されている第2肩部332と、捻り機構を介して第2肩部332の先端に連結されている上腕部333と、関節機構を介して上腕部333の先端に連結されている第1前腕部334と、捻り機構を介して第1前腕部334の先端に連結されている第2前腕部335と、関節機構を介して第2前腕部335の先端に連結されている手首部336と、捻り機構を介して手首部336の先端に連結されている連結部337と、を有している。また、連結部337にはハンド部338が設けられており、ハンド部338には、ロボットハンド1が装着可能となっている。
このような第6実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
以上、本発明のロボットハンドおよびロボットについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
1…ロボットハンド、2…接触部、21…本体部、22…吸着パッド、22a…接触面、23…開口部、24…指部、241…基節部、242…中節部、243…末節部、3…接触検知部、31…感圧部、31a…電極層、31b…樹脂部、33…撮像装置、4…第1ポンプ、41…ベース基板、411、412…貫通孔、42…ダイアフラム基板、421…ダイアフラム、422…ポンプ部ダイアフラム、423、424…バルブ部ダイアフラム、425、426…台座、43…圧電素子、431…第1圧電素子、432…第2圧電素子、433…第3圧電素子、441、442…パッキン、471、472、473…圧電アクチュエーター、4711…ベース、4711a…当接部、4712a、4712b、4712c、4712d、4713a、4713b、4713c、4713d…圧電素子、481…伝達部、4811…ローター、4812…連接部、482…伝達部、4821…ローター、4822…連接部、483…伝達部、4831…ローター、4832…連接部、5…制御部、6…保持部、61…基部、62…シャフト、66…支持部、67…駆動部、8…第2ポンプ、811、812…貫通孔、10…ロボット、100…ロボット本体、110…基台、120…アーム、130…第1アーム、140…第2アーム、150…作業ヘッド、151…スプラインナット、152…ボールネジナット、153…スプラインシャフト、191、192…駆動部、194…回転モーター、195…昇降モーター、200…ロボット本体、210…基台、221、222、223、224、225、226…関節機構、231…第1アーム、232…第2アーム、233…第3アーム、234…第4アーム、235…第5アーム、236…第6アーム、240…ハンド接続部、300…ロボット本体、310…基台、311…ハンドル、312…バンパー、313…非常停止ボタン、314…入力装置、320…胴体、330…多関節ロボットアーム、331…第1肩部、332…第2肩部、333…上腕部、334…第1前腕部、335…第2前腕部、336…手首部、337…連結部、338…ハンド部、360…ステレオカメラ、370…信号灯、H…配管、J1、J2、J3、J4…軸、P…ポンプ室、W…ワーク、W1…被吸着面
Claims (12)
- 開口部を備え、対象物に接触させる接触部と、
前記開口部と連通している第1ポンプと、を有し、
前記第1ポンプは、圧電素子を備えていることを特徴とするロボットハンド。 - 前記第1ポンプは、前記圧電素子の駆動によって撓み変形するダイアフラムを有する請求項1に記載のロボットハンド。
- 前記圧電素子は、前記ダイアフラムに配置されている請求項2に記載のロボットハンド。
- 前記圧電素子の駆動を前記ダイアフラムに伝達する伝達部を有している請求項2に記載のロボットハンド。
- 前記第1ポンプは、前記開口部の圧力を低減させることができる請求項1ないし4のいずれか1項に記載のロボットハンド。
- 前記開口部の圧力を増加させることができる第2ポンプを有している請求項1ないし5のいずれか1項に記載のロボットハンド。
- 前記第1ポンプは、前記第2ポンプを兼ねている請求項6に記載のロボットハンド。
- 前記接触部を保持し、前記第1ポンプが配置されている保持部を有する請求項1ないし7のいずれか1項に記載のロボットハンド。
- 前記接触部と前記対象物との接触を検知する接触検知部を有している請求項1ないし8のいずれか1項に記載のロボットハンド。
- 前記接触検知部は、感圧部を有している請求項9に記載のロボットハンド。
- 前記接触部を複数有している請求項1ないし10のいずれか1項に記載のロボットハンド。
- 基台と、
前記基台に対して回動可能に接続されているアームと、
前記アームに接続されているロボットハンドと、を有し、
前記ロボットハンドは、対象物を吸着する開口部と、
前記開口部の圧力を変化させる第1ポンプと、を有し、
前記第1ポンプは、駆動源としての圧電素子を備えていることを特徴とするロボット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016071897A JP2017177311A (ja) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | ロボットハンドおよびロボット |
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Cited By (2)
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JP2019025642A (ja) * | 2017-07-28 | 2019-02-21 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | ロボットハンド装置、ロボットハンドシステム及び保持方法 |
WO2020080478A1 (ja) * | 2018-10-19 | 2020-04-23 | Thk株式会社 | アクチュエータシステム |
-
2016
- 2016-03-31 JP JP2016071897A patent/JP2017177311A/ja active Pending
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