JP2019136796A - ロボットハンド、ロボットハンドユニット、ロボットおよび作業ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】従来のロボットと比べて、前回とは異なる作業を行う際の準備作業に要する時間が短縮されているロボットハンド、ロボットハンドユニット、ロボットおよび作業ユニットを提供する。【解決手段】ロボットハンド２は、被把持物を把持している第１状態と被把持物を把持していない第２状態とを切替可能に設けられている第１把持部材４および第２把持部材５を備える。第１把持部材４は、第１状態において被把持物に対向する第１面４Ａおよび第１面４Ａと反対側に位置する第２面４Ｂを有している。ロボットハンド２は、第１把持部材４の第２面４Ｂに固定されており、第１状態において第１把持部材４および第２把持部材５に把持されている被把持物としての作業ユニット１０に、駆動力を入力可能に設けられている第１駆動部６をさらに備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットハンド、ロボットハンドに把持される作業ユニットを備えるロボットハンドユニット、ロボットハンドを備えるロボット、ロボットおよびロボットハンドに把持される作業ユニットに関する。

近年の生産現場における生産形態は、多品種少量生産から、生産機種および生産量の変化に対応可能である変種変量生産へと移行している。このような生産形態の変遷に応じて、汎用性の高い設備が求められており、そのような設備の構成要素としてロボットが多用されている。ここで言うロボットとは、予め教示された動作を再現することで動作するティーチングプレイバック式のロボットや、２軸もしくは３軸の直交するスライド軸により構成される直交ロボットを指す。ロボットにより実施される作業は、部品組み立て、ねじ締め、および搬送等、多岐に渡る。

従来のロボットでは、このような複数種の作業を実施可能とするために、予め複数種の作業ユニットが準備されている。各作業ユニットは、特定の作業に適した構成とされている。そして、従来のロボットは、複数種の作業ユニットの中から予定されている作業に応じて選択された１つの作業ユニットがロボットアームの先端に取り付けられることにより、当該作業を実施することができる。

例えば、部品組立作業および搬送作業が実施される場合、互いが開閉動作する複数の把持部材で部品を把持するハンドを搭載した作業ユニットがロボットアームの先端に取り付けられる。これにより、ロボットハンドを備えるロボットが実現される。複数の把持部材は、例えばプレート等で構成されている。また、ねじ締め作業が実施される場合、ドライバービットおよび該ドライバービットを駆動するためのモータを備える作業ユニットがロボットアームの先端に取付けられる。これにより、ネジ締め機を備えるロボットが実現される。

特開平３−２５６６８６号公報参照には、ハンドを搭載した交換部材または工具を搭載した交換部材と結合離脱可能な保持側部材を備え、ロボットアームの先端に取り付けられる作業工具自動交換装置が開示されている。

特開平３−２５６６８６号公報

しかしながら、従来のロボットでは、前回とは異なる作業を行う場合に、前回の作業に用いた作業ユニットをロボットアームから離脱させ、その後予定する作業に用いる作業ユニットをロボットアームに結合させるという準備作業が必要である。例えば、１つのロボットにより部品組立作業とネジ締め作業とが連続して実施される場合、両作業の間に実施される準備工程では、ハンドを搭載した作業ユニットおよびドライバービットを搭載した作業ユニットの一方をロボットアームから離脱させ、その後これらの他方をロボットアームに結合させる必要がある。そのため、従来のロボットでは、上記準備作業に比較的に長い時間を要するという問題がある。

本発明の主たる目的は、従来のロボットと比べて、前回とは異なる作業を行う際の準備作業に要する時間が短縮されているロボットハンド、ロボットハンドユニット、ロボットおよび作業ユニットを提供することにある。

本発明に係るロボットハンドは、被把持物を把持している第１状態と被把持物を把持していない第２状態とを切替可能に設けられている複数の把持部を備える。複数の把持部の少なくとも１つは、第１状態において被把持物に対向する第１面および第１面と反対側に位置する第２面を有している。ロボットハンドは、複数の把持部の少なくとも１つの第２面に固定されており、第１状態において複数の把持部に把持されている被把持物に、駆動力を入力可能に設けられている第１駆動部をさらに備える。

本発明に係るロボットハンドは、把持している被把持物に駆動力を入力可能に設けられている。そのため、被把持物がロボットハンドから入力された上記駆動力を出力可能に設けられている作業ユニットとして構成されていれば、ロボットハンドが被把持物を把持している第１状態にあるときに該作業ユニットによる作業が実施され、ロボットハンドが被把持物を把持していない第２状態にあるときにロボットハンドによる作業が実施され得る。本発明に係るロボットハンドによる第１状態と第２状態との切替は、従来のロボットでの作業ユニットの離脱および結合作業よりも容易に、短時間に行われ得る。その結果、本発明によれば、従来のロボットと比べて、前回とは異なる作業を行う際の準備作業に要する時間が短縮されているロボットハンド、ロボットハンドユニット、ロボットおよび作業ユニットを提供することができる。

実施の形態１に係るロボットハンドを備えるロボットを示す概略図である。 図１に示されるロボットハンドを第２面側から視た概略平面図である。 図１に示されるロボットハンドを下方から視た概略平面図である。 図１に示されるロボットハンドに把持される作業ユニットを示す概略図である。 図４に示される作業ユニットを第３面側から視た概略平面図である。 図４に示される作業ユニットを上方から視た概略平面図である。 図１に示されるロボットハンドが図４に示される作業ユニットを把持する直前の状態を示す概略図である。 図１に示されるロボットハンドが図４に示される作業ユニットを把持している状態を示す概略図である。 実施の形態２に係るロボットハンドを備えるロボットを示す概略図である。 図９に示されるロボットハンドに把持される作業ユニットを示す概略図である。 図１０に示される作業ユニットを第３面側から視た概略平面図である。 図１０に示される作業ユニットを上方から視た概略平面図である。 実施の形態３に係るロボットハンドを備えるロボットを示す概略図である。 図１３に示されるロボットハンドを第２面側から視た概略平面図である。 図１３に示されるロボットハンドに把持される作業ユニットを示す概略図である。 図１５に示される作業ユニットを第３面側から視た概略平面図である。 図１３に示されるロボットハンドが図１５に示される作業ユニットを把持する直前の状態を示す概略図である。 図４に示される作業ユニットの変形例を示す概略図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。また、説明の便宜上、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向が導入されており、Ｚ方向の正側が上方、Ｚ方向の負側が下方とされている。

実施の形態１．
＜ロボットの構成＞
図１に示されるように、ロボット１００は、ロボットアーム１と、ロボットハンド２とを備える。ロボットアーム１は、ロボットハンド２の姿勢を変更可能に設けられている。ロボット１００は例えば垂直多関節ロボットである。ロボットアーム１は、複数（例えば５軸または６軸）の関節と、各関節軸周りに各関節を回転駆動するための複数のアクチュエータとを備えている。この場合、ロボットハンド２は、ロボットアーム１によって、例えばＸ方向に垂直な面内に移動可能に設けられている。複数のアクチュエータは、例えばサーボモータを含む。ロボットアーム１の一端には、ロボットハンド２が固定されている固定部１Ａが配置されている。ロボットアーム１の固定部１Ａは、例えばロボットハンド２を着脱可能に設けられていてもよい。固定部１Ａがロボットハンド２を着脱可能に設けられている場合、固定部１Ａはロボットハンド２に換えて回転部材を回転可能に支持するように設けられていてもよい。なお、図１では、説明の便宜上、ロボットハンド２の一部が断面図として示されている。

ロボットハンド２は、ロボットハンド２の第１駆動部６によって駆動され得る作業ユニット１０（図４参照）を被把持物として把持可能に設けられている。また、ロボットハンド２は、ロボットハンド２の第１駆動部６によって駆動され得ない物体を被把持物として把持可能である。

＜ロボットハンドの構成＞
図１〜図３に示されるように、ロボットハンド２は、複数の把持部材から成るグリッパハンド３と、第１駆動部６と、第２駆動部７とを備える。グリッパハンド３は、例えば第１把持部材４および第２把持部材５を含む。図示しない被把持物は、グリッパハンド３の第１把持部材４と第２把持部材５との間に把持される。第１把持部材４および第２把持部材５は、被把持物を把持している第１状態と、被把持物を把持していない第２状態とを切り替え可能に設けられている。第１把持部材４および第２把持部材５の形状および寸法は、被把持物を把持可能な限りにおいて任意に設定され得る。なお、図１〜図３は、第２状態にあるロボットハンド２を示しており、被把持物を示してない。

図１および図３に示されるように、第１把持部材４は、第１状態において被把持物と対向する第１面４Ａと、第１面４Ａと反対側に位置する第２面４Ｂとを有している。第２把持部材５は、第１状態において被把持物と対向する第５面５Ａと、第５面５Ａと反対側に位置する第６面５Ｂとを有している。第１状態において、第１面４Ａおよび第５面５Ａは、被把持物を挟んで互いに対向するように配置され、かつ該被把持物の外周面と接触するように設けられている。第１状態において、第１把持部材４の第１面４Ａは、例えば第２把持部材５の第５面５Ａと平行である。第１状態において、第２面４Ｂおよび第６面５Ｂは、被把持物の外周面と接触しないように設けられている。第１状態および第２状態において、第１把持部材４の第１面４Ａおよび第２把持部材５の第５面５Ａは、例えばＹ方向と直交するように配置される。

第１把持部材４および第２把持部材５は、第１面４Ａおよび第５面５Ａと直交する方向、例えばＹ方向において相対的に移動可能である。第２状態における第１面４Ａと第５面５Ａとの間の最短距離は、第１状態における第１面４Ａと第５面５Ａとの間の最短距離よりも長い。第１把持部材４および第２把持部材５は、例えば第２状態における第１面４Ａと第５面５Ａとの間の中点を結ぶ中心線が第１状態における第１面４Ａと第５面５Ａとの間の中点を結ぶ中心線と重なるように、第２駆動部７により駆動される。

図１および図２に示されるように、第１把持部材４には、第１面４Ａから第２面４Ｂまで達する貫通孔４Ｃが配置されている。貫通孔４Ｃは、駆動力伝達部６Ｂの一部を収容可能に設けられている。駆動力伝達部６Ｂにおいて第１面４Ａ側に位置する端部が貫通孔４Ｃ内に配置されている。貫通孔４Ｃの形状および寸法は、第１駆動部６の駆動力伝達部６Ｂと干渉しないように、設定されている。

図１および図２に示されるように、第１把持部材４には、第１面４Ａに対して凹んでいる少なくとも１つの凹部４Ｄが配置されている。図２に示されるように、凹部４Ｄは例えば複数配置されており、複数の凹部４Ｄは例えばＸ方向に互いに間隔を隔てて配置されている。第２把持部材５は、第５面５Ａに対して凹んでいる少なくとも１つの凹部５Ｄを有している。凹部５Ｄは例えば複数配置されており、複数の凹部５Ｄは例えばＸ方向に互いに間隔を隔てて配置されている。

凹部４Ｄ，５Ｄは、後述する作業ユニット１０の凸部１６Ａ，１６Ｂと嵌め合うように設けられている。凹部４Ｄ，５Ｄの各平面形状は、任意の形状であればよいが、例えば円形状または楕円形状である。例えば、凸部１６Ａ，１６Ｂの各平面形状が円形状である場合、凹部４Ｄ，５Ｄの一方の平面形状が円形状であって、凹部４Ｄ，５Ｄの他方の平面形状が楕円形状であってもよい。例えば、凸部１６Ａの平面形状が円形状であって凸部１６Ｂの平面形状が矩形状（より具体的には例えば菱形）である場合、凹部４Ｄ，５Ｄの各平面形状が円形状または楕円形状であってもよい。凹部４Ｄは、例えば第１面４Ａから第２面４Ｂに達する貫通孔として設けられている。凹部４Ｄは、例えば第５面５Ａから第６面５Ｂに達する貫通孔として構成されている。凹部４Ｄは、例えば貫通孔４Ｃよりも第２駆動部７から離れた位置に設けられている。凹部４Ｄの第１面４Ａ上での開口面積は、例えば貫通孔４Ｃの第１面４Ａ上での開口面積よりも小さい。

第１把持部材４および第２把持部材５を構成する材料は、特に制限されるものではないが、好ましくはアルミニウム（ＡＬ）である。このようにすれば、第１把持部材４および第２把持部材５の強度低下を抑制しながらも、これらの軽量化を実現することができる。また、凹部４Ｄ，５Ｄの表面上に、ＡＬと比べて耐摩耗性に優れた材料からなる被覆膜が形成されていてもよい。また、凹部４Ｄ，５Ｄの表面上に、凹部４Ｄ，５Ｄと凸部１６Ａ，１６Ｂとが嵌め合された時の衝撃力を緩衝する緩衝部材が配置されていてもよい。

第１駆動部６は、第１状態においてグリッパハンド３に把持されている被把持物に、駆動力を入力可能に設けられている。図１〜図３に示されるように、第１駆動部６は、該駆動力を発生させる駆動力発生部６Ａと、駆動力発生部６Ａから入力された上記駆動力を第１状態においてグリッパハンド３に把持されている被把持物に伝達可能に設けられている駆動力伝達部６Ｂとを含む。

駆動力発生部６Ａは、第２面４Ｂ上に、すなわち第２面４Ｂに対して第１面４Ａ側とは反対側に、配置されている。駆動力発生部６Ａは、任意の駆動源を含み、例えばサーボモータを含む。駆動力発生部６Ａは、例えばＺ方向に沿った軸を中心とする回転力を発生可能に設けられている。駆動力発生部６Ａの回転軸は、例えば第２面４Ｂ上に配置されている。駆動力発生部６Ａの仕様は、ロボット１００に着脱される作業ユニット１０（図４参照）の出力に応じて選択され得る。作業ユニット１０の出力が大きく駆動力発生部６Ａが大きな駆動力を発生させる必要がある場合、駆動力発生部６Ａは例えば駆動源および減速機（図示しない）を含む。この場合、駆動力伝達部６Ｂには、減速機を介して駆動源から駆動力が供給される。

駆動力伝達部６Ｂの少なくとも一部は、第２面４Ｂよりも第１面４Ａ側に配置されており、被把持物と接触可能に設けられている。駆動力伝達部６Ｂにおいて被把持物と接触可能に設けられている部分の第１面４Ａ側に位置する端部は、第１面４Ａよりも第２面４Ｂ側に配置されている。つまり、第１駆動部６の全体は、第１面４Ａよりも第２面４Ｂ側に配置されている。言い換えると、駆動力発生部６Ａおよび駆動力伝達部６Ｂは、第１面４Ａよりも第２把持部材５側に突出していない。駆動力伝達部６Ｂは、任意の駆動力伝達機構を含んでいればよいが、例えば１つのギアを含む。該ギアは、例えば回転軸がＺ方向に延びるように配置された平歯車である。

第２駆動部７は、上記第１状態と上記第２状態とを切り替えるための駆動力を複数の把持部材の少なくともいずれかに入力可能に設けられている。第２駆動部７は、該駆動力を発生させる駆動力発生部７Ａと、駆動力発生部７Ａから入力される上記駆動力を第１把持部材４に伝達可能に設けられている駆動力伝達部７Ｂと、駆動力発生部７Ａから入力される上記駆動力を第２把持部材５に伝達可能に設けられている駆動力伝達部７Ｃとを含む。第１把持部材４は駆動力伝達部７Ｂに固定されており、第２把持部材５は駆動力伝達部７Ｃに固定されている。駆動力伝達部７Ｂ，７Ｃは、例えば第１把持部材４および第２把持部材５の各延在方向と直交する方向において相対的に移動可能に設けられており、例えばＹ方向において相対的に移動可能に設けられている。

第２駆動部７は、任意の駆動源により構成されていればよいが、例えばチャックシリンダにより構成されている。この場合、駆動力発生部７Ａは、例えば圧縮空気が内部に供給された状態と、圧縮空気が内部に供給されていない状態とを切替可能に設けられたチャックシリンダ本体として構成される。駆動力伝達部７Ｂ，７Ｃは、例えばチャックシリンダ本体が上記２つの状態間で切り替えられることにより駆動されるステージとして構成される。第１把持部材４と駆動力伝達部７Ｂに固定されており、第２把持部材５は駆動力伝達部７Ｃに固定されている。駆動力伝達部７Ｂ，７Ｃは、第１把持部材４の第１面４Ａおよび第５面５Ａと交差する方向、例えばＹ方向に、第１把持部材４および第２把持部材５を駆動可能に設けられている。

第２駆動部７は、例えば圧縮空気が駆動力発生部７Ａの内部に供給された状態にあるときに第１把持部材４および第２把持部材５を第１状態に保持し、圧縮空気が駆動力発生部７Ａの内部から排出された状態にあるときに第１把持部材４および第２把持部材５を第２状態に保持可能に設けられている。

好ましくは、ロボットハンド２は、複数の把持部材の中心、すなわち第１把持部材４と第２把持部材５とを結ぶ直線の中点と、第２駆動部７の中心、すなわち駆動力伝達部７Ｂと駆動力伝達部７Ｃとを結ぶ直線の中点とを通る中心軸Ｏ１を有している。

好ましくは、ロボットハンド２の中心軸Ｏ１は、ロボットアーム１の固定部１Ａの中心と重なるように配置されている。上述のように固定部１Ａがロボットハンド２を着脱可能に設けられており、かつ固定部１Ａがロボットハンド２に換えて回転部材を回転可能に支持するように設けられている場合には、ロボットハンド２の中心軸Ｏ１は該回転部材の回転軸と重なるように配置されている。このようにすれば、ロボットハンド２を制御するためのプログラムに用いられる座標が、固定部１Ａに取り付けられる回転部材を制御するためのプログラムに用いられる座標と一致するため、これらの制御プログラムの作成が容易となる。

＜作業ユニットの構成＞
図４〜図６に示されるように、作業ユニット１０は、基台１１と、軸受１２と、入力部１３と、中継部１４と、出力部１５とを含む。なお、図４では、説明の便宜上、入力部１３および中継部１４を除く作業ユニット１０の一部が断面図として示されている。

基台１１は、第１状態においてロボットハンド２の第１把持部材４および第２把持部材５によって把持されてロボットハンド２に固定される部分である。基台１１は、例えば筒状に設けられている。図４に示されるように、基台１１は、第１状態においてロボットハンド２の第１把持部材４の第１面４Ａと接触する第３面１１Ａと、第１状態において第２把持部材５の第５面５Ａと接触する第４面１１Ｂとを有している。第３面１１Ａおよび第４面１１Ｂは、基台１１の外周面の一部である。

図４〜図６に示されるように、基台１１は、第３面１１Ａに対して突出している凸部１６Ａと、第４面１１Ｂに対して突出している凸部１６Ｂとを有している。第１状態において、凸部１６Ａは第１把持部材４の凹部４Ｄと嵌め合わされている。第１状態において、凸部１６Ｂは、第２把持部材５の凹部５Ｄと嵌め合わされている。凹部４Ｄ，５Ｄおよび凸部１６Ａ，１６Ｂは、第１状態においてロボットハンド２と作業ユニット１０との相対的な位置を制限する位置決め部材として作用する。具体的には、凹部４Ｄ，５Ｄおよび凸部１６Ａ，１６Ｂは、第１状態において駆動力伝達部６Ｂと入力部１３とが噛み合わされて、第１駆動部６の駆動力発生部６Ａにより生じた駆動力が駆動力伝達部６Ｂ、入力部１３および中継部１４を経て出力部１５に伝達され得るように、第１状態においてロボットハンド２と作業ユニット１０との相対的な位置を制限する。

軸受１２は、第１状態においてロボットハンド２に固定された基台１１に対し、出力部１５を回転可能に支持する部分である。軸受１２の種類は、特に制限されるものではないが、例えば転がり軸受である。軸受１２の外輪は、基台１１と嵌め合されて、基台１１に固定されている。軸受１２の内輪は、出力部１５と嵌め合されて、出力部１５に固定されている。これにより、出力部１５は、軸受１２によって、基台１１に対して回転可能に支持されている。

図４に示されるように、軸受１２の軸方向は、入力部１３、中継部１４および出力部１５の各回転軸Ｏ３，Ｏ４と平行であり、例えばＺ方向に沿っている。作業ユニット１０は、例えば回転軸Ｏ３，Ｏ４に沿った方向において互いに間隔を隔てて配置された複数の軸受１２を含む。複数の軸受１２は、例えば図示しない板状の固定部材によって、回転軸Ｏ３，Ｏ４に沿った方向における位置ズレが防止されている。軸受１２は、出力部１５の回転数、出力部１５に対し印加される回転軸Ｏ３，Ｏ４に沿った方向の荷重（アキシアル荷重）を考慮して選定されればよい。

入力部１３は、上記第１状態においてロボットハンド２の駆動力伝達部６Ｂから駆動力が入力される部分である。入力部１３は、中継部１４を介して該駆動力を出力部１５に伝達可能に設けられている。入力部１３は、例えば図示しない軸受によって、基台１１に回転可能に支持されている。該軸受の種類は、特に制限されるものではないが、例えば転がり軸受である。該軸受の外輪は例えば入力部１３に固定されている。該軸受の内輪は例えば基台１１に設けられていたＺ方向に沿って延びる軸部に固定されている。図４〜図６に示されるように、入力部１３は、例えば平歯車を含む。入力部１３の回転軸Ｏ３は、ロボットハンド２の中心軸Ｏ１および駆動力伝達部６Ｂの回転軸Ｏ２と平行に配置されている。入力部１３の一部は、基台１１の第３面１１Ａに対して突出するように配置されている。

中継部１４は、第１状態において駆動力伝達部６Ｂから入力部１３に入力された駆動力を出力部１５に伝達する部分である。中継部１４は、該駆動力を入力部１３から出力部１５へ伝達可能に設けられている。中継部１４は、出力部１５に固定されている。中継部１４は、例えば平歯車を含む。図５に示されるように、中継部１４の各歯は、入力部１３の各歯と噛み合うように配置されている。図４および図５に示されるように、中継部１４の回転軸Ｏ４は、入力部１３の回転軸Ｏ３と平行に配置されている。図４および図５に示されるように、中継部１４の回転軸Ｏ４は、出力部１５の回転軸Ｏ４と重なるように配置されている。

出力部１５は、第１状態において駆動力伝達部６Ｂから入力部１３に入力された駆動力を外部に出力するための部分である。出力部１５は、上記作業ユニット１０により実施される作業に応じて任意の構成を有していればよい。例えばネジ締め作業を目的とする上記作業ユニット１０の出力部１５は、ドライバービットを含む。例えば穴開け作業を目的とする作業ユニット１０の出力部１５は、ドリルビットを含む。好ましくは、出力部１５の回転軸Ｏ４は、ロボットハンド２の中心軸Ｏ１と重なるように配置されている。

出力部１５は、回転軸Ｏ４の延在方向において、中継部１４と連結されている一端と、該一端とは反対側に位置する他端とを有している。出力部１５の上記一端は、上記第１状態において第１把持部材４と第２把持部材５との間に配置されている領域内に配置されている。出力部１５の該他端は、上記第１状態において第１把持部材４と第２把持部材５との間に配置されている領域よりも外側に配置されている。出力部１５において中継部１４と連結されている上記一端と上記他端との間に位置する部分が、軸受１２に軸支されている。

出力部１５は、各軸受１２に嵌め合されている複数の第１部分と、当該複数の第１部分間に配置されている第２部分とを有している。第２部分の回転軸Ｏ４を中心とする外径は、各第１部分の回転軸Ｏ４を中心とする外径よりも大きい。これにより、出力部１５は、複数の軸受１２によって、回転軸Ｏ４の延在方向における位置ズレが抑制されている。

図６に示されるように、入力部１３の回転軸Ｏ３を中心とする最外径（歯先円直径）および中継部１４の回転軸Ｏ４を中心とする各最外径（歯先円直径）は、基台１１のＸ方向およびＹ方向の各幅よりも小さい。

なお、ロボットハンド２と、上記第１状態においてロボットハンド２に把持される上記作業ユニット１０とを併せて、ロボットハンドユニット２０（図７および図８参照）とよぶ。

＜ロボットの使用方法＞
図７および図８に示されるように、ロボット１００は、上記第１状態とされたロボットハンド２が把持している被把持物としての作業ユニット１０を第１駆動部６によって駆動させることができ、作業ユニット１０を用いた特定の作業、例えばネジ締め作業を行うことができる。また、図１に示されるように、ロボット１００は、上記第２状態とされたロボットハンド２を用いて任意の被把持物を把持することができ、第１状態時に実施される作業とは異なる作業、例えば部品組立作業および搬送作業を行うことができる。

上記第１状態は、第１駆動部６によらず、第２駆動部７によって保持される。上記第１状態において、作業ユニット１０の動作は、第２駆動部７によらず、第１駆動部６によって制御される。上記第２状態において、グリッパハンド３の動作は、第１駆動部６によらず、第２駆動部７によって制御される。

上記第２状態から上記第１状態への切替作業は、例えば以下の手順で実施される。
まず、ロボットハンドユニット、すなわちロボットハンド２および作業ユニット１０が準備される。ロボットハンド２は、ロボットアーム１に固定される。作業ユニット１０は、ロボットハンド２が移動可能な範囲内に配置される。作業ユニット１０は、例えば出力部１５の回転軸Ｏ４がＺ方向に沿うとともに、出力部１５の上記他端が上記一端よりも下方に位置するように配置される。

次に、図７に示されるように、第２状態にあるロボットハンド２が作業ユニット１０を把持可能な位置に配置される。ロボットハンド２は、ロボットハンド２の中心軸Ｏ１が出力部１５の回転軸Ｏ４と重なるように、かつ、凹部４Ｄ，５Ｄが作業ユニット１０の基台１１の凸部１６Ａ，１６Ｂと駆動力伝達部７Ｂ，７Ｃの移動方向において重なるように、配置される。ロボットハンド２は、例えば凹部４Ｄ，５Ｄが凸部１６Ａ，１６ＢとＹ方向において重なるように、配置される。

次に、第２駆動部７が駆動されることにより、図８に示されるようにロボットハンド２の第１把持部材４および第２把持部材５が作業ユニット１０を把持する上記第１状態が実現される。上記第１状態では、駆動力伝達部６Ｂと入力部１３とが噛み合わされることにより、ロボットハンド２および作業ユニット１０に駆動力発生部６Ａから駆動力伝達部６Ｂ、入力部１３、および中継部１４を経て出力部１５に至る駆動力伝達経路が形成される。

また、上記第１状態から上記第２状態への切り替え作業は、例えば以下の手順で実施される。

まず、上記第１状態にあるロボットハンド２が、作業ユニット１０が配置されるべき場所の上方に移動される。次に、第２駆動部７が駆動されることにより、第１面４Ａが第３面１１Ａに接触しかつ第５面５Ａが第４面１１Ｂに接触していた上記第１状態が解消され、作業ユニット１０がロボットハンド２から解放される。その結果、ロボットハンド２が作業ユニット１０を把持していない第２状態が実現される。

＜作用効果＞
ロボット１００は、ロボットハンド２を備える。ロボットハンド２は、被把持物を把持している第１状態と被把持物を把持していない第２状態とを切替可能に設けられている第１把持部材４および第２把持部材５を備える。第１把持部材４は、第１状態において被把持物に対向する第１面４Ａおよび第１面４Ａと反対側に位置する第２面４Ｂを有している。ロボットハンド２は、第１把持部材４の第２面４Ｂに固定されており、第１状態において第１把持部材４および第２把持部材５に把持されている被把持物としての作業ユニット１０に、駆動力を入力可能に設けられている第１駆動部６をさらに備える。

このようなロボットハンド２は、上記第１状態にあるときに、上述した従来のロボットにおいて工具を含む交換部材が保持部材に取り付けられた状態と同様の作業、例えばネジ締め作業を実施することができる。また、ロボットハンド２は、上記第２状態にあるときに、従来のロボットにおいてハンドを含む交換部材が保持部材に取り付けられた状態と同様の作業、例えば部品組立作業及び搬送作業、を実施することができる。さらに、上記第１状態と上記第２状態との間の切替作業は、上述のように、ロボットハンド２に対する作業ユニット１０の着脱作業のみによって実現される。そのため、ロボットハンド２によれば、ハンドを含む交換部材と工具を含む交換部材とを必須とし、かつ両交換部材の一方の離脱作業および他方の結合作業を必須とする従来のロボットと比べて、上記第１状態と上記第２状態との切替作業が容易であり、かつ該切替作業に要する時間を短縮することができる。

さらに、ロボットハンド２が作業ユニット１０を駆動するための第１駆動部６を備えるため、作業ユニットが自身を駆動するための駆動部を備えている場合と比べて、作業ユニット１０を小型化できる。

また、第１駆動部６が上記第１状態において被把持物と接触する第１面４Ａに固定されている場合には、上記第１状態において把持されている被把持物と第１駆動部６との干渉を防止することは困難である。この場合、被把持物の形状および寸法は第１駆動部６の形状および寸法に応じて制限される。これに対し、上記ロボットハンド２では、第１駆動部６が上記第１状態において被把持物と接触しない第２面４Ｂに固定されている。そのため、上記第１状態において第１駆動部６により駆動されない被把持物は、上記ロボットハンド２によって第１駆動部６と干渉しないように把持され得る。また上記第１状態において第１駆動部６により駆動される作業ユニット１０は、上記ロボットハンド２によって入力部１３のみが第１駆動部６の駆動力伝達部６Ｂと噛み合わされるように把持され得る。その結果、ロボットハンド２における被把持物の形状および寸法の許容範囲は、第１駆動部６が上記第１状態において被把持物と接触する第１面４Ａに固定されている場合のそれらと比べて、広い。

上記ロボットハンド２において、第１駆動部６は、駆動力を発生させる駆動力発生部６Ａと、駆動力発生部６Ａから入力される駆動力を第１状態において第１把持部材４および第２把持部材５に把持されている被把持物としての作業ユニット１０に伝達可能に設けられている駆動力伝達部６Ｂとを含む。駆動力伝達部６Ｂにおいて第１面４Ａ側に位置する端部が第１面４Ａよりも第２面４Ｂ側に配置されている。

上記ロボットハンド２では、第１駆動部６の全体が第１面４Ａよりも第２面４Ｂ側に配置されている。そのため、第１駆動部６は、上記第１状態において把持されている被把持物であって第１駆動部６により駆動されない被把持物と干渉しない。その結果、上記ロボットハンド２における被把持物の形状および寸法の許容範囲は、第１駆動部６が上記第１状態において被把持物と接触する第１面４Ａに固定されている場合のそれらと比べて、十分に広い。さらに、上記ロボットハンド２における被把持物の形状および寸法の許容範囲は、駆動力伝達部６Ｂにおいて第１面４Ａ側に位置する端部が第１面４Ａに対して突出するように第２把持部材５側に配置されている場合のそれらと比べて、広い。

上記ロボットハンド２において、第１把持部材４には、第１面４Ａから第２面４Ｂまで達する貫通孔４Ｃが配置されている。第１駆動部６の駆動力伝達部６Ｂにおいて第１面４Ａ側に位置する端部が貫通孔４Ｃ内に配置されている。第１駆動部６の駆動力伝達部６Ｂにおいて第１面４Ａ側に位置する端部は、上記第１状態において作業ユニット１０の入力部１３と接続される部分である。

このようにすれば、駆動力伝達部６Ｂが第１把持部材４と干渉しないように配置され得る。さらに、このようにすれば、中継部１４に接続されている出力部１５の上記一端が、軸受１２に固定されている出力部１５の部分に対し、回転軸Ｏ４の延在方向において出力部１５の上記他端とは反対側に配置され得る。言い換えると、出力部１５の上記一端と上記他端とが、回転軸Ｏ４の延在方向において軸受１２を挟むように配置され得る。そのため、このようなロボットハンド２および該ロボットハンド２に把持されるように設けられた作業ユニット１０は、出力部１５の上記一端と上記他端とが回転軸Ｏ４の延在方向において軸受１２の一方の側にのみ配置される場合と比べて、高寿命である。

上記ロボットハンド２において、駆動力発生部６Ａは回転軸を有するモータである。駆動力伝達部６Ｂは、上記第１状態において第１把持部材４および第２把持部材５により把持されている被把持物に、駆動力発生部６Ａから供給された回転駆動力を伝達可能に設けられている。

このようなロボットハンド２によれば、上記第１状態において把持する作業ユニット１０に回転駆動力を出力させることができる。そのため、ロボットハンド２は、作業ユニット１０を用いて、例えばネジ締め作業、穴開け作業等を実施することができる。

上記ロボットハンド２は、上記第１状態と上記第２状態とを切り替えるための駆動力を第１把持部材４および第２把持部材５に入力可能に設けられている第２駆動部７をさらに備える。

上記ロボットハンド２によれば、上記第１状態では第２駆動部７の駆動条件が一定とされ、第１駆動部６の駆動条件のみが作業工程に応じて制御されればよい。また、上記第２状態では、第２駆動部７の駆動条件のみが作業工程に応じて制御されればよい。そのため、ロボットハンド２では、各作業の制御が容易である。

上記ロボットハンドユニット２０は、ロボットハンド２と、被把持物としての作業ユニット１０とを備える。作業ユニット１０は、駆動力伝達部６Ｂから駆動力が入力される入力部１３と、入力部１３に入力された駆動力を出力する出力部１５とを含む。

このようなロボットハンドユニット２０では、上記第１状態と上記第２状態との間の切替作業が、上述のようにロボットハンド２に対する作業ユニット１０の着脱作業のみによって実現される。そのため、ロボットハンドユニット２０によれば、ハンドを含む交換部材と工具を含む交換部材とを必須とし、かつ両交換部材の一方の離脱作業および他方の結合作業を必須とする従来のロボットと比べて、上記第１状態と上記第２状態との切替作業が容易であり、かつ該切替作業に要する時間を短縮することができる。

上記ロボットハンドユニット２０において、作業ユニット１０は、上記第１状態において第１把持部材４および第２把持部材５に把持される基台１１と、基台１１に固定された軸受１２とをさらに含む。出力部１５は軸受１２によって基台１１に対して回転可能に支持されており、入力部１３に入力された駆動力によって回転される。ロボットハンド２は、上記第１状態において第１把持部材４および第２把持部材５と作業ユニット１０とを相対的に位置決めする位置決め部をさらに含む。上記位置決め部は、第１面４Ａに設けられた凹部４Ｄと、第３面１１Ａに設けられており、かつ凹部４Ｄと嵌合可能に設けられている凸部１６Ａとを有している。

このようなロボットハンドユニット２０によれば、ロボットハンド２が作業ユニット１０を把持するときに凸部１６Ａが凹部４Ｄに嵌め合されることによって、駆動力伝達部６Ｂから入力部１３に駆動力が伝達され得るように、ロボットハンド２と作業ユニット１０とを位置決めできる。そのため、上記ロボットハンドユニット２０では、位置決め部材としての凹部４Ｄおよび凸部１６Ａにより、上記位置決めが容易に実施され得る。さらに、上記位置決め部材が凹部４Ｄおよび凸部１６Ａによって構成されており、上記第１状態ではこれらが嵌め合されている。そのため、上記ロボットハンドユニット２０における凹部４Ｄおよび凸部１６Ａは、上記第１状態でのロボットハンド２と作業ユニット１０との相対的な位置ズレを防止できる。

上記ロボット１００は、ロボットハンド２またはロボットハンドユニット２０と、第１把持部材４および第２把持部材５が固定されているロボットアーム１とを備える。このようなロボット１００は、上述したロボットハンド２またはロボットハンド２による上述した効果を奏することができる。

上記作業ユニット１０は、上記ロボットハンド２に把持される被把持物として構成されている。上記作業ユニット１０は、例えばネジ締めユニットとして構成されている。ネジ締めユニットとしての上記作業ユニット１０は、上記第１状態において第１把持部材４および第２把持部材５に把持される基台１１と、基台１１に固定された軸受１２と、駆動力伝達部６Ｂから駆動力が入力される入力部１３と、軸受１２によって基台１１に対して回転可能に支持されており、入力部１３に入力された駆動力によって回転される出力部１５とを備える。

このようなネジ締め作業ユニットとしての作業ユニット１０は、上記ロボットハンド２に把持されている上記第１状態において、第１駆動部６から入力部１３に入力された駆動力を出力部１５から回転駆動力として出力することができる。適切な締め付けトルクが出力部１５からネジに印加されるように第１駆動部６が制御されることにより、ネジ締め作業ユニットでは適切なトルク管理が実施され得る。よって、上記ネジ締め作業ユニットによれば、適切なネジ締め作業を行うことができる。

実施の形態２．
図９に示されるように、実施の形態２に係るロボット１０１は、実施の形態１に係るロボット１００と基本的に同様の構成を備えるが、作業ユニット１０に替えて中継部１４を備えていない作業ユニット１０Ａを備えている点で異なる。

図９〜図１２に示されるように、作業ユニット１０Ａは、基台１１と、軸受１２と、入力部１３と、出力部１５を備える。作業ユニット１０Ａは、図４に示される作業ユニット１０の中継部１４を備えていない。入力部１３は出力部１５に固定されている。入力部１３の回転軸は出力部１５の回転軸Ｏ４と重なるように配置されている。入力部１３および出力部１５は、一体として回転軸Ｏ４を中心として回転可能とされている。入力部１３の回転軸Ｏ４を中心とする最外径（歯先円直径）は、例えば基台１１のＸ方向およびＹ方向の各幅よりも大きい。図１２に示される入力部１３の回転軸Ｏ４を中心とする半径（基準円直径の半分）は、図６に示される作業ユニット１０の入力部１３の回転軸Ｏ３を中心とする半径（基準円直径の半分）よりも大きく、図６に示される入力部１３の最外径（歯先円直径）と中継部１４の半径（基準円直径の半分）との和と同等とされる。

図９に示されるように、実施の形態２に係るロボットハンド２Ａは、実施の形態１に係るロボットハンド２と基本的に同様の構成を備えているが、第２把持部材５において第１把持部材４の貫通孔４Ｃと回転軸Ｏ１を挟んで対向する部分に、凹部５Ｃが設けられている点で異なる。貫通孔４Ｃと凹部５Ｃとは、回転軸Ｏ１がＺ方向に沿って配置されている状態において、Ｚ方向の高さが等しくなるように配置されている。凹部５Ｃは、上記第１状態において第２把持部材５と作業ユニット１０Ａの入力部１３とが干渉しないように設けられている。すなわち、凹部５Ｃの第５面５Ａ上での開口面積は、第４面１１Ｂと同一面上での入力部１３の断面積超えである。凹部５Ｃの第５面５Ａに対する深さは、入力部１３において第４面１１Ｂに対して突出している部分の長さ超えである。凹部５Ｃは、例えば第５面５Ａから第６面５Ｂに達する貫通孔として設けられていてもよい。

このようなロボット１０１においても、上記第１状態において入力部１３と第１把持部材４および第２把持部材５との干渉が防止されている。そのため、ロボット１０１は、ロボット１００と同様に、動作し、および上記第１状態と上記第２状態とを切替可能に設けられており、ロボット１００と同様の効果を奏することができる。

実施の形態３．
図１３に示されるように、実施の形態３に係るロボット１０２は、実施の形態１に係るロボット１００と基本的に同様の構成を備えているが、上記位置決め部材が異なる構成を備えている点で異なる。ロボット１０２では、ロボットハンド２Ｂが上記位置決め部材として図１に示される凹部４Ｄに替えて凸部４Ｅを備えている点で、ロボット１００と異なる。

図１３および図１４に示されるように、第１把持部材４は第１面４Ａに対して突出している凸部４Ｅを有している。凸部４Ｅは、回転軸Ｏ１の延在方向において、貫通孔４Ｃよりも駆動力伝達部７Ｂと連結されている第１把持部材４の一端から離れた位置に配置されており、例えば第１把持部材４の一端とは反対側に位置する他端に配置されている。凸部４Ｅは、回転軸Ｏ１の延在方向において、駆動力伝達部７Ｂと対向するように配置されている。

図１３に示されるように、凸部４Ｅは、上記第１状態においてＺ方向の上方に向いて配置される上面４Ｆを有している。図１５に示されるように、作業ユニット１０Ｂの基台１１は、上記第１状態においてＺ方向の下方に向いて配置される下面１１Ｃを有している。凸部４Ｅの上面４Ｆは、基台１１の上記下面１１Ｃと、上記第１状態において接触するように設けられている。このような凸部４Ｅも、第１状態においてロボットハンド２Ｂと作業ユニット１０との相対的な位置を制限する位置決め部材として作用することができる。凸部４Ｅは、上記第１状態において作業ユニット１０Ｂの脱落を防止することができる。

凸部４Ｅは、上記上面４Ｆと接続されており、かつ上記上面４Ｆと交差する方向に延びる側面４Ｇをさらに有している。図１５および図１６に示されるように、好ましくは、作業ユニット１０Ｂの基台１１は、上記下面１１Ｃと接続されており、かつ上記下面１１Ｃと交差する方向に延びる側面１１Ｄをさらに有している。凸部４Ｅの側面４Ｇは、基台１１の上記側面１１Ｄと、上記第１状態において接触するように設けられている。言い換えると、基台１１は、その下面および第３面１１Ａとともに段差部を成すように配置された凹部１１Ｅを有している。図１７に示されるように、当該凹部１１Ｅは、上記第１状態において上記凸部４Ｅと嵌め合されるように設けられている。このような凸部４Ｅおよび凹部１１Ｅも、第１状態においてロボットハンド２Ａと作業ユニット１０Ｂとの相対的な位置を制限する位置決め部材として作用することができ、特に上記第１状態における作業ユニット１０Ｂの脱落を防止することができる。

第２把持部材５も、例えば第１把持部材４の凸部４Ｅと同様の構成を備える凸部５Ｅを有していてもよい。

＜変形例＞
上記実施の形態１〜３に係るロボットハンド２，２Ａ，２Ｂ、作業ユニット１０，１０Ａ，１０Ｂ、およびロボット１００，１０１，１０２は、例えば以下のように変形されてもよい。

複数の把持部材は、例えば回転軸Ｏ１を中心とする周方向において互いに間隔を隔てて配置された３以上の把持部材を有していてもよい。

ロボットハンド２，２Ａ，２Ｂは、複数の第１駆動部６を備えていてもよい。複数の第１駆動部６の各々は、複数の把持部材のうち異なる把持部材に固定されていてもよい。この場合、第１駆動部６が固定されている把持部材は、上述したロボットハンド２，２Ａ，２Ｂにおける第１把持部材４と同様の構成を有していればよい。

駆動力伝達部６Ｂは、第１把持部材４において駆動力伝達部７Ｂと接続されている一端とは反対側に位置する他端よりも、当該一端とは反対側に配置されていてもよい。第１把持部材４には、上記貫通孔４Ｃが設けられていなくてもよい。このようにしても、第１把持部材４と駆動力伝達部６Ｂとの干渉を防止することが出来る。

第１駆動部６は、Ｘ方向またはＹ方向に沿った回転軸周りの回転駆動力を発生させるように設けられていてもよい。また、上記回転軸Ｏ２と上記回転軸Ｏ４とは、互いに直交するように配置されていてもよい。例えば駆動力伝達部６Ｂと入力部１３とは、いわゆる交差軸歯車対を成すように接続されていてもよい。

第２駆動部７は、複数の把持部材の少なくとも１つがその他に対して相対的に移動可能なように設けられていてもよい。

第２駆動部７は、ロボットアーム１内に備え付けられていてもよい。すなわち、ロボットハンド２，２Ａ，２Ｂは、少なくともグリッパハンド３と第１駆動部６とを備えていればよい。

図１８に示されるように、出力部１５は、軸受１２に嵌め合されて固定されているシャフト１５Ａと、シャフト１５Ａに固定される先端部１５Ｂとを有していてもよい。出力部１５の回転軸Ｏ４は、シャフト１５Ａおよび先端部１５Ｂの各回転軸と一致する。回転軸Ｏ４の延在方向におけるシャフト１５Ａの一端は、中継部１４または入力部１３と接続される。回転軸Ｏ４の延在方向におけるシャフト１５Ａの他端には、凹部１５Ｃが設けられており、該凹部に先端部１５Ｂが固定されている。このような出力部１５では、先端部１５Ｂに汎用されているドライバービットを用いることができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

１ ロボットアーム、１Ａ 固定部、２，２Ａ，２Ｂ ロボットハンド、３ グリッパハンド、４ 第１把持部材、４Ａ 第１面、４Ｂ 第２面、４Ｃ 貫通孔、４Ｄ，５Ｄ，１１Ｅ，１５Ｃ 凹部、４Ｅ，５Ｅ，１６Ａ，１６Ｂ 凸部、４Ｆ 上面、４Ｇ，１１Ｄ 側面、５ 第２把持部材、５Ａ 第５面、５Ｂ 第６面、６ 第１駆動部、７ 第２駆動部、６Ａ，７Ａ 駆動力発生部、６Ｂ，７Ｂ，７Ｃ 駆動力伝達部、１０，１０Ａ，１０Ｂ 作業ユニット、１１ 基台、１１Ａ 第３面、１１Ｂ 第４面、１１Ｃ 下面、１２ 軸受、１３ 入力部、１４ 中継部、１５ 出力部、１５Ａ シャフト、１５Ｂ 先端部、２０ ロボットハンドユニット、１００，１０１，１０２ ロボット。

Claims (10)

1. 被把持物を把持している第１状態と前記被把持物を把持していない第２状態とを切替可能に設けられている複数の把持部材を備え、
   前記複数の把持部材の少なくとも１つは、前記第１状態において前記被把持物に対向する第１面および前記第１面と反対側に位置する第２面を有しており、
   前記複数の把持部材の少なくとも１つの前記第２面に固定されており、前記第１状態において前記複数の把持部材に把持されている前記被把持物に、駆動力を入力可能に設けられている第１駆動部をさらに備える、ロボットハンド。
2. 前記第１駆動部は、前記駆動力を発生させる駆動力発生部と、前記駆動力発生部から入力される前記駆動力を前記第１状態において前記複数の把持部材に把持されている前記被把持物に伝達可能に設けられている駆動力伝達部とを含み、
   前記駆動力伝達部において前記第１面側に位置する端部が前記第１面よりも前記第２面側に配置されている、請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記複数の把持部材の少なくとも１つには、前記第１面から前記第２面まで達する貫通孔が配置されており、
   前記駆動力伝達部において前記第１面側に位置する前記端部が前記貫通孔内に配置されている、請求項２に記載のロボットハンド。
4. 前記駆動力発生部は回転軸を有するモータであり、
   前記駆動力伝達部は、前記第１状態において前記複数の把持部材に把持されている前記被把持物に、前記駆動力発生部から供給された回転駆動力を伝達可能に設けられている、請求項２または３に記載のロボットハンド。
5. 前記第１状態と前記第２状態とを切り替えるための駆動力を前記複数の把持部材に入力可能に設けられている第２駆動部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボットハンド。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボットハンドと、
   前記被把持物としての作業ユニットとを備え、
   前記作業ユニットは、前記第１駆動部から前記駆動力が入力される入力部と、前記入力部に入力された前記駆動力を出力する出力部とを含む、ロボットハンドユニット。
7. 前記作業ユニットは、前記第１状態において前記複数の把持部材に把持される基台と、
   前記基台に固定された軸受とをさらに含み、
   前記出力部は前記軸受によって前記基台に対して回転可能に支持されており、前記入力部に入力された前記駆動力によって回転され、
   前記ロボットハンドは、前記第１状態において前記複数の把持部材と前記作業ユニットとを相対的に位置決めする位置決め部をさらに含む、請求項６に記載のロボットハンドユニット。
8. 前記基台は、前記第１状態において前記複数の把持部材の前記第１面と接触する第３面を有し、
   前記位置決め部は、前記第１面および前記第３面の一方に設けられた凹部と、前記第１面および前記第３面の他方に設けられており、かつ前記凹部と嵌合可能に設けられている凸部とを有している、請求項７に記載のロボットハンドユニット。
9. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボットハンドと、
   前記ロボットハンドが固定されているロボットアームとを備える、ロボット。
10. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボットハンドに把持される前記被把持物としての作業ユニットであって、
    前記第１状態において前記複数の把持部材に把持される基台と、
    前記基台に固定された軸受と、
    前記第１駆動部から前記駆動力が入力される入力部と、
    前記軸受によって前記基台に対して回転可能に支持されており、前記入力部に入力された前記駆動力によって回転される出力部とを備える、作業ユニット。
    

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