JP2020037149A - ロボットハンドおよびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】打ち抜き刃を把持して、木型に形成された溝に嵌め込むのに適したロボットハンドを提供する。【解決手段】Ｘ軸方向に延在する第１のレール１１と、Ｘ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に第１のレール１１に支持され、Ｙ軸方向に延在する第２のレール１２および第３のレール１３と、Ｙ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に第２のレール１２および第３のレール１３にそれぞれ支持され、Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能で、Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材２１、２２を含む第１のチャック１５および第２のチャック１６と、を備える。第１のレール１１は、Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能に、ロボットマニピュレータに支持される。【選択図】図１

Description

本発明は、打ち抜き型の木型に形成された溝に打ち抜き刃を挿入するためのロボットハンド、および該ロボットハンドを備えるロボットに関する。

紙、プラスチックシート、ダンボールまたは合成紙等の基材から、所望の形状のブランクを打ち抜くために、木型に打ち抜き刃と罫線刃を嵌め込んだ打ち抜き型が用いられる。例えば、特許文献１には、ブランクの折り曲げ罫線が交叉している打ち抜き型が記載されている。特許文献１の打ち抜き型は、基材を所望の形状に打ち抜き成形する打ち抜き刃と罫線刃を合板等の木型に直角に植え込まれている打ち抜き型であって、罫線刃が交叉する罫線刃の交叉方向の先端近傍の高さが先端方向に徐々に低くなるようにＣ面取りされている。

打ち抜き型は、木槌、銅ハンマーまたは特殊なゴムハンマーを使って手作業で、打ち抜き刃と罫線刃を木型に形成された溝に嵌め込んで作成される。打ち抜き刃と罫線刃を溝に嵌め込むには熟練者の作業を要し、時間がかかっている。

ところで、製品の組立にロボットが利用されている。組立に用いられるロボットは、ロボットアームの先に把持する物品に合わせたロボットハンドを備えている。ロボットハンドは、対向する一対の挟持面を有する単純な挟み込みか、人の手を模した関節を有する多指のハンドが多く用いられている。

例えば、特許文献２には、台紙付製品、ブリスターパック等の表裏の一方の面が偏平で他方の面が凹凸や膨出を有する異形物品を把持できるロボットハンドが記載されている。特許文献２のロボットハンドは、物品を着脱自在に把持する把持部を備える。把持部は、開閉可能に対向する挟持面と、各挟持面に対応する吸着部を各挟持面に並列して有する。各挟持面は、ロボットハンドの先端側からロボットアーム側に延び、把持部は、ロボットアームの先端におけるロボットハンドの突出方向と平行な仮想軸を中心に旋回可能である。

特許文献３には、多様な物品を安定して把持できる多指ロボットハンドが記載されている。特許文献３のロボットハンドは、根元関節を介して３本の指機構が連結された第１掌部と、根元関節を介して１本の指機構が連結された第２掌部と、第１掌部と第２掌部とを連結する掌関節と、を備える。掌関節は、第１掌部に対する第２掌部の連結角度が変わるのを許容するように構成されている。掌関節、曲げ関節、根元関節の曲げ関節、根元関節は、何れも互いに平行な回動軸を有し、この回動軸回りの回動動作によって屈曲する。

特開２００６−９５６５３号公報 特開２０１７−１４８９２４号公報 特開２００８−１４９４４８号公報

従来のロボットハンドは、対向する一対の挟持面を有する単純な挟み込みか、人の手を模した関節を有する多指のハンドであって、多様で複雑な折り曲げ形状の打ち抜き刃を把持して、木型に形成された溝に嵌め込むには不向きであった。

本発明は上述のような事情に鑑みてなされたもので、打ち抜き刃を把持して、木型に形成された溝に嵌め込むのに適したロボットハンドおよびロボットを提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係るロボットハンドは、Ｘ軸方向に延在する第１のレールと、それぞれが独立に、Ｘ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に第１のレールに支持され、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に延在する第２のレールおよび第３のレールと、Ｙ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に第２のレールに支持され、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のいずれにも直交するＺ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能で、Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材を含む第１のチャックと、Ｙ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に第３のレールに支持され、Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能で、Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材を含む第２のチャックと、を備える。第１のレールは、Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能に、ロボットマニピュレータに支持される。

好ましくは、第１のチャックとは独立に、Ｙ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に第２のレールに支持され、Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能で、Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材を含む第３のチャックをさらに備える。

好ましくは、第２のチャックとは独立に、Ｙ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に第３のレールに支持され、Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能で、Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材を含む第４のチャックをさらに備える。

好ましくは、第２のレールおよび第３のレールとは独立に、Ｘ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に第１のレールに支持され、Ｙ軸方向に延在する第４のレールと、Ｙ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に第４のレールに支持され、Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能で、Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材を含む第５のチャックと、をさらに備える。

好ましくはあるいは、第１のレールに支持され、Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能で、Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材を含む第６のチャックをさらに備える。

本発明の第２の観点に係るロボットは、垂直多関節型のロボットマニピュレータと、本発明の第１の観点に係るロボットハンドと、を備える。ロボットマニピュレータの手首部に、ロボットハンドの第１のレールがＺ軸に平行な軸の周りに回動可能に支持される。

本発明のロボットハンドは、互いに離れた任意の挟み角度の２つのチャックで打ち抜き刃を把持できるので、打ち抜き刃を把持して、木型に形成された溝に嵌め込むのに適している。

本発明の実施の形態１に係るロボットハンドの斜視図 実施の形態１に係るロボットハンドを備えるロボットの例を示す図 打ち抜き型の例を示す平面図 打ち抜き刃の例を示す斜視図 本発明の実施の形態２に係るロボットハンドの斜視図 実施の形態２の変形例に係るロボットハンドの斜視図 本発明の実施の形態３に係るロボットハンドの斜視図 本発明の実施の形態４に係るロボットハンドの斜視図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るロボットハンドの斜視図である。ロボットハンド１は、ベース１０に固定されＸ軸方向に延在して互いに平行な２本の第１のレール１１と、それぞれが独立にＸ軸方向に移動可能に第１のレール１１に支持され、Ｘ軸に直交するＹ軸方向に延在する第２のレール１２および第３のレール１３とを備える。第２のレール１２には、Ｙ軸方向に移動可能に支持される第１のチャック１５が配置されている。第３のレール１３には、Ｙ軸方向に移動可能に支持される第２のチャック１６が配置されている。

第１のチャック１５および第２のチャック１６はそれぞれ独立に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のいずれにも直交するＺ軸方向に平行な軸の周りに回動可能である。第１のチャック１５および第２のチャック１６はそれぞれ、Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材２１，２２を含む。

第２のレール１２および第３のレール１３はそれぞれ、第１のレール１１にリニアガイドで移動可能に支持されている。第１のレール１１にはブロック３１，３２が嵌合し、ブロック３１，３２と第１のレール１１の間に介在する鋼球のころがり運動で、ブロック３１，３２は滑らかに摺動可能に支持される。第２のレール１２および第３のレール１３はそれぞれ、２本の第１のレール１１のそれぞれに嵌合する２つのブロック３１，３２に固定されている。

第２のレール１２および第３のレール１３はそれぞれ、ボールねじ３９，４０のナット４５が固定され、ナット４５に螺合するねじ軸４２，４３の回転でＸ軸方向に移動する。第３のレール１３に固定されるナットは、図１では隠れて見えない。ねじ軸４２，４３はそれぞれ、軸方向に移動しないように両端部がベアリングで回転可能に支持されている。ねじ軸４２，４３の一端は、図示しないカップリングでモータ４７，４８の軸に連結されている。ねじ軸４２，４３は、モータ４７，４８によって回転し、モータ４７，４８の回転を止めることによって、任意の位置でナット４５、すなわち第２のレール１２および第３のレール１３を停止することができる。第１のレール１１に平行に、ブロック３１，３２のＸ軸方向の位置を検出する、図示しないリニアスケールが配置されている。リニアスケールでブロック３１，３２の位置を検出し、指定する位置になるようにモータ４７，４８を制御することで、所望の位置にブロック３１，３２を停止することができる。

第１のチャック１５および第２のチャック１６はそれぞれ、第２のレール１２および第３のレール１３にリニアガイドで移動可能に支持されている。第２のレール１２および第３のレール１３にはそれぞれブロック３３，３４が嵌合し、ブロック３３，３４と第２のレール１２および第３のレール１３の間に介在する鋼球のころがり運動で、ブロック３３，３４は滑らかに摺動可能に支持される。

ブロック３３，３４にはそれぞれエンドレスのベルト５０，５１の一箇所が固定されている。ベルト５０，５１はそれぞれ駆動プーリ５５，５６と従動プーリ６０，６１に掛け回され、モータ６５，６６で駆動プーリ５５，５６を回転することによってベルト５０，５１が回転し、ブロック３３，３４はＹ軸方向に移動する。モータ６５，６６の回転を止めることによって、任意の位置でブロック３３，３４を停止することができる。第２のレール１２および第３のレール１３にそれぞれ平行に、ブロック３３，３４のＹ軸方向の位置を検出する、図示しないリニアスケールが配置されている。リニアスケールでブロック３３，３４の位置を検出し、指定する位置になるようにモータ６５，６６を制御することで、所望の位置にブロック３３，３４を停止することができる。

第１のチャック１５および第２のチャック１６はそれぞれ、Ｚ軸に平行な軸の周りに回転可能に回転台７０，７１に支持され、回転台７０，７１はブロック３３，３４に固定されている。第１のチャック１５および第２のチャック１６はそれぞれ、モータ７６，７７を回転させることで回転する。回転台７０，７１にはロータリエンコーダが組み込まれており、第１のチャック１５および第２のチャック１６それぞれの回転角度を検出できる。ロータリエンコーダで回転角度を検出し、指定する回転角度になるようにモータ７６，７７を制御することで、第１のチャック１５および第２のチャック１６をそれぞれ所望の回転角度に停止することができる。

第１のチャック１５および第２のチャック１６の把持部材２１，２２はそれぞれ、Ｚ軸に平行な軸の周りに回転対称に配置されている。第１のチャック１５および第２のチャック１６それぞれの回転角度範囲は、１８０°あればよい。把持部材２１，２２は、第１のチャック１５および第２のチャック１６それぞれの任意の回転角度において、互いに近接および離反する方向に作動し得る。把持部材２１，２２は、例えば、圧縮空気の作用で閉じたり開いたりする。第１のチャック１５および第２のチャック１６それぞれの回転動作と把持部材２１，２２の開閉動作は独立であって、把持部材２１，２２の閉じた状態および開いた状態いずれでも、回転することができる。第１のチャック１５および第２のチャック１６の、第１のレール１１からのＺ軸方向の高さは同じである。

図１では、モータ４７，４８，６５，６６，７６，７７を駆動するための配線、リニアスケールの配線、およびロータリエンコーダの配線が省略されている。また、把持部材２１，２２を作動させるための空気の配管も省略されている。モータ４７，４８，６５，６６，７６，７７、リニアスケールおよびロータリエンコーダの配線は、図示しない制御装置に接続され、制御装置の指令で、第１のチャック１５および第２のチャック１６は任意の位置および角度に制御される。把持部材２１，２２を作動させる空気の配管は、電磁弁を介して圧縮空気溜まりに接続されている。制御装置の指令で電磁弁を作動することで、把持部材２１，２２が開閉動作する。

第１のチャック１５および第２のチャック１６は、作動範囲で相対的に任意の位置および任意の角度に制御できるので、どのような角度に折れ曲がった打ち抜き刃であっても、その任意の２箇所を把持することができる。第１のチャック１５および第２のチャック１６は、相互の相対的な位置と角度を保って、第１のレール１１の中心に対して平行移動しうる。

図２は、実施の形態１に係るロボットハンドを備えるロボットの例を示す図である。ロボット９９は、垂直多関節型のロボットマニピュレータ９０と、図１に示すロボットハンド１とを備える。

垂直多関節型のロボットマニピュレータ９０は、基台９１、胴９２、下腕９３、上腕９４、前腕部９５および手首９６を備え、Ｓ軸、Ｌ軸、Ｕ軸、Ｒ軸、Ｂ軸およびＴ軸の６自由度を有する。ロボットマニピュレータ９０の胴９２は、基台９１に対してＳ軸の周りに旋回可能である。通常、Ｓ軸が垂直に配置される。下腕９３は胴９２に対してＳ軸に直交するＬ軸の周りに回動可能であり、下腕９３は前後に作動する。上腕９４は下腕９３に対して、Ｌ軸に平行なＵ軸の周りに回動可能である。Ｌ軸は上腕９４の上げ下げに相当する。前腕部９５は、上腕９４に対して、Ｌ軸に直交またはねじれの位置にあるＲ軸の周りに回動可能である。Ｒ軸は腕の回転に対応する。

手首９６は、前腕部９５の先端に、Ｒ軸に直交するＢ軸の周りに回動可能に支持される。手首９６は、前腕部９５への支持部に対して、Ｂ軸に直交するＴ軸の周りに回動可能である。ロボットハンド１の中心を通るＺ軸に平行な軸が、手首９６のＴ軸に一致するように、ロボットハンド１が手首９６に固定される。ロボットハンド１のＺ軸は、Ｂ軸の周りに回動可能であり、ロボットハンド１は、中心を通るＺ軸の周りに回動可能である。図示しないロボット制御装置によって、ロボットマニピュレータ９０のＳ軸、Ｌ軸、Ｕ軸、Ｒ軸、Ｂ軸およびＴ軸それぞれにとりつけられたモータを駆動制御して角度を調節することによって、手首９６の位置とＴ軸の向きおよび回転角度を可動範囲の任意の点に制御できる。

図３は、打ち抜き型の例を示す平面図である。図３の外枠は木型１１０の外形を表す。枠内の太い実線は打ち抜き刃を、細い実線は罫線刃を示す。実線の太さは図示の便宜であって、打ち抜き刃と罫線刃の厚さには関係がない。紙、プラスチックシート、ダンボールまたは合成紙等の基材から図３の打ち抜き型１００で打ち抜かれ、罫線刃で折り曲げ線が形成されたブランクからは、直方体の箱が形成される。

打ち抜き刃は、分割された太い実線部分の側面形状を有する帯状の刃である。罫線刃は、分割された細い実線の側面形状を有する帯状の刃である。図３の打ち抜き型は、例えば、１４個の打ち抜き刃と、１２枚の罫線刃から構成されている。木型１１０には、太い実線で示される打ち抜き刃用の溝と、細い実線で示される罫線刃用の溝が形成されている。打ち抜き刃および罫線刃は、木型１１０に形成された溝に植え込まれる。

図４は、打ち抜き刃の例を示す斜視図である。図４の例は、図３の打ち抜き刃１０１を示す。打ち抜き刃１０１は、一定の幅を有し片側に切断刃が形成された帯状の鋼材を、折り曲げ、切断して形成される。打ち抜き刃１０１には、溝の方向の移動を防止する切り欠きが形成される。

打ち抜き刃１０１の切断刃が形成された辺を上にし、打ち抜き刃１０１の帯状の幅方向を垂直にして、平らな台に載置しておく。図２に示すロボット９９で、ロボットハンド１のＺ軸を下に向け、手首９６のＴ軸の回転角度、ならびに、第１のチャック１５および第２のチャック１６の位置と回転角度を、打ち抜き刃１０１の形状に合わせて調節する。その姿勢で、打ち抜き刃１０１の上からロボットハンド１を打ち抜き刃１０１まで下ろして、第１のチャック１５および第２のチャック１６を閉じれば、打ち抜き刃１０１をロボットハンド１で把持することができる。打ち抜き刃１０１を把持したまま、ロボットハンド１を木型１１０の溝の上に移動し、手首９６の位置と回転角度を調節してロボットハンド１を下ろせば、打ち抜き刃１０１を溝に嵌め込むことができる。

図３に示すように、多くの打ち抜き刃は折り曲げて形成されているので、折り曲げられた打ち抜き刃の一つの面を把持しても、その面に交わる面を溝に嵌め込む抵抗で、打ち抜き刃を溝に嵌め込むことができない。たとえ平面状の打ち抜き刃または罫線刃であっても、溝に嵌め込む抵抗は一様ではないので、一箇所だけで把持したのでは、溝に嵌め込むことができない。

図１のロボットハンド１によれば、折り曲げて形成された交わる２つの面を有する打ち抜き刃を、交わる２つの面それぞれで把持できるので、打ち抜き刃を木型の溝に嵌め込むことができる。平面状の打ち抜き刃または罫線刃であっても、離れた２箇所で把持できるので、木型の溝に嵌め込むことができる。

さらに、第１のチャック１５および第２のチャック１６は、相互の相対的な位置と角度を保って、第１のレール１１の中心に対して平行移動させることができるので、打ち抜き刃に対する力の作用点を変えて溝に嵌め込むことができる。例えば、第１のチャック１５を第１のレール１１の中心に近く配置して嵌め込む力をかけ、次に、第２のチャック１６を中心に近く配置して嵌め込む力をかけるというような嵌め込み方ができる。

実施の形態１に係るロボットハンド１によれば、互いに離れた任意の挟み角度に回転可能な２つのチャックで打ち抜き刃を把持できるので、打ち抜き刃を把持して、木型に形成された溝に嵌め込むのに適している。

実施の形態１では、第２のレール１２および第３のレール１３をボールねじ３９，４０で位置決めし、第１のチャック１５および第２のチャック１６をベルト駆動で位置決めする構成を示した。第２のレール１２および第３のレール１３をベルト駆動、ラックとピニオンまたはラックとウォームなどで位置決めしてもよい。また、第１のチャック１５および第２のチャック１６をボールねじ、ラックとピニオンまたはラックとウォームなどで位置決めしてもよい。第１のレール１１、第２のレール１２および第３のレール１３をそれぞれ、リニアガイドに代えて、リニアブッシュまたはボールスプラインなどを用いてもよい。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係るロボットハンドの斜視図である。実施の形態２では、第２のレール１２に、第１のチャック１５に加えて第３のチャック１７がＹ軸方向に移動可能に支持されている。第３のチャック１７は、第１のチャック１５と同様に、ベルト駆動でＹ軸方向に移動可能で任意の位置で停止できる。第３のチャック１７は、Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能である。第３のチャック１７は、Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材２３を含む。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

第２のレール１２には第３のチャック１７を回転可能に支持する回転台７２が固定されるブロック３５が嵌合し、ブロック３５と第２のレール１２の間に介在する鋼球のころがり運動で、ブロック３５は滑らかに摺動可能に支持される。ブロック３５にはエンドレスのベルト５２の一箇所が固定されている。ベルト５２は駆動プーリ５７と従動プーリ６２に掛け回され、モータ６７で駆動プーリ５７を回転することによってベルト５２が回転し、ブロック３５はＹ軸方向に移動する。モータ６７の回転を止めることによって、任意の位置でブロック３５を停止することができる。第２のレール１２に平行に、ブロック３５のＹ軸方向の位置を検出する、図示しないリニアスケールが配置されている。リニアスケールでブロック３５の位置を検出し、指定する位置になるようにモータ６７を制御することで、所望の位置にブロック３５を停止することができる。

第３のチャック１７は、Ｚ軸に平行な軸の周りに回転可能に回転台７２に支持され、回転台７２はブロック３５に固定されている。第３のチャック１７は、モータ７８を回転させることで回転する。回転台７２にはロータリエンコーダが組み込まれており、第３のチャック１７の回転角度を検出できる。ロータリエンコーダで回転角度を検出し、指定する回転角度になるようにモータ７８を制御することで、第３のチャック１７を所望の回転角度に停止することができる。

第３のチャック１７の把持部材２３は、Ｚ軸に平行な軸の周りに回転対称に配置されている。第３のチャック１７の回転角度範囲は、１８０°あればよい。把持部材２３は、第３のチャック１７の任意の回転角度において、互いに近接および離反する方向に作動し得る。把持部材２３は、例えば、圧縮空気の作用で閉じたり開いたりする。第３のチャック１７の回転動作と把持部材２３の開閉動作は独立であって、把持部材２３の閉じた状態および開いた状態いずれでも、回転することができる。第３のチャック１７の第１のレール１１からの高さは、第１のチャック１５の高さと同じである。

実施の形態２のロボットハンド１によれば、打ち抜き刃を互いに離れた３箇所で把持できるので、より安定して打ち抜き刃を木型の溝に嵌め込むことができる。例えば、図３の打ち抜き刃１０２または打ち抜き刃１０３のように、断面がコ字形状の両側の２箇所と中間の１箇所を把持して、溝に嵌め込むことができる。

図６は、実施の形態２の変形例に係るロボットハンドの斜視図である。変形例ではさらに、第３のレール１３に、第２のチャック１６に加えて第４のチャック１８がＹ軸方向に移動可能に支持されている。第４のチャック１８は、第２のチャック１６と同様に、ベルト駆動でＹ軸方向に移動可能で任意の位置で停止できる。第４のチャック１８は、Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能である。第４のチャック１８は、Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材２４を含む。その他の構成は、実施の形態２と同様である。

第３のレール１３には、第４のチャック１８を回転可能に支持する回転台７３が固定されるブロック３６が嵌合し、ブロック３６と第３のレール１３の間に介在する鋼球のころがり運動で、ブロック３６は滑らかに摺動可能に支持される。ブロック３６にはエンドレスのベルト５３の一箇所が固定されている。ベルト５３は駆動プーリ５８と従動プーリ６３に掛け回され、モータ６８で駆動プーリ５８を回転することによってベルト５３が回転し、ブロック３６はＹ軸方向に移動する。モータ６８の回転を止めることによって、任意の位置でブロック３６を停止することができる。第３のレール１３に平行に、ブロック３６のＹ軸方向の位置を検出する、図示しないリニアスケールが配置されている。リニアスケールでブロック３６の位置を検出し、指定する位置になるようにモータ６８を制御することで、所望の位置にブロック３６を停止することができる。

第４のチャック１８は、Ｚ軸に平行な軸の周りに回転可能に回転台７３に支持され、回転台７３はブロック３６に固定されている。第４のチャック１８は、モータ７９を回転させることで回転する。回転台７３にはロータリエンコーダが組み込まれており、第４のチャック１８の回転角度を検出できる。ロータリエンコーダで回転角度を検出し、指定する回転角度になるようにモータ７９を制御することで、第４のチャック１８を所望の回転角度に停止することができる。

第４のチャック１８の把持部材２４は、Ｚ軸に平行な軸の周りに回転対称に配置されている。第４のチャック１８の回転角度範囲は、１８０°あればよい。把持部材２４は、第４のチャック１８の任意の回転角度において、互いに近接および離反する方向に作動し得る。把持部材２４は、例えば、圧縮空気の作用で閉じたり開いたりする。第４のチャック１８は、把持部材２４の閉じた状態および開いた状態いずれでも、回転することができる。変形例では、第１から第４のチャック１５，１６，１７，１８の第１のレール１１からの高さがそろっており、第１から第４のチャック１５，１６，１７，１８の把持部材２１，２２，２３，２４の先端が、常に同一平面上にあるように配置されている。

変形例のロボットハンド１によれば、打ち抜き刃を４箇所で把持できる。さらに、３箇所で把持するチャックの組み合わせを変えながら、打ち抜き刃を溝に嵌め込むことができる。例えば、第１、第２および第３のチャック１５，１６，１７で把持して嵌め込む力を加え、次に、第１、第２および第４のチャック１５，１６，１８で把持して嵌め込む力を加えるというような嵌め込み方ができる。

図５および図６においても、図１と同様に、制御装置への配線および圧縮空気溜まりへの配管が省略されている。実施の形態２およびその変形例においても、第３のチャック１７および第４のチャック１８の位置決めをベルト駆動以外に、ボールねじ、ラックとピニオンまたはラックとウォームなどを用いてもよい。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係るロボットハンドの斜視図である。実施の形態３に係るロボットハンド１は、実施の形態１の構成に加えて、第４のレール１４および第５のチャック１９を備える。第５のチャック１９は、Ｙ軸方向に移動可能に第４のレール１４に支持される。第５のチャック１９は、Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能である。第５のチャック１９は、Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材２５を含む。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

第４のレール１４は、第１のレール１１にリニアガイドで移動可能に支持されている。第１のレール１１にはブロック３７が嵌合し、ブロック３７と第１のレール１１の間に介在する鋼球のころがり運動で、ブロック３７は滑らかに摺動可能に支持される。第４のレール１４は、２本の第１のレール１１のそれぞれに嵌合する２つのブロック３７に固定されている。

第４のレール１４にはボールねじ４１のナット４６が固定され、ナット４６に螺合するねじ軸４４の回転でＸ軸方向に移動する。ねじ軸４４は、軸方向に移動しないように両端部がベアリングで回転可能に支持されている。ねじ軸４４の一端は、図示しないカップリングでモータ４９の軸に連結されている。ねじ軸４４は、モータ４９によって回転し、モータ４９の回転を止めることによって、任意の位置でナット４６、すなわち第４のレール１４を停止することができる。第１のレール１１に平行に、ブロック３７のＸ軸方向の位置を検出する、図示しないリニアスケールが配置されている。リニアスケールでブロック３７の位置を検出し、指定する位置になるようにモータ４９を制御することで、所望の位置にブロック３７を停止することができる。

第５のチャック１９は、第４のレール１４にリニアガイドで移動可能に支持されている。第４のレール１４にはブロック３８が嵌合し、ブロック３８と第４のレール１４の間に介在する鋼球のころがり運動で、ブロック３８は滑らかに摺動可能に支持される。

ブロック３８にはエンドレスのベルト５４の一箇所が固定されている。ベルト５４は駆動プーリ５９と従動プーリ６４に掛け回され、モータ６９で駆動プーリ５９を回転することによってベルト５４が回転し、ブロック３８はＹ軸方向に移動する。モータ６９の回転を止めることによって、任意の位置でブロック３８を停止することができる。第４のレール１４に平行に、ブロック３８のＹ軸方向の位置を検出する、図示しないリニアスケールが配置されている。リニアスケールでブロック３８の位置を検出し、指定する位置になるようにモータ６９を制御することで、所望の位置にブロック３８を停止することができる。

第５のチャック１９は、Ｚ軸に平行な軸の周りに回転可能に回転台７４に支持され、回転台７４はブロック３８に固定されている。第５のチャック１９は、モータ８０を回転させることで回転する。回転台７４にはロータリエンコーダが組み込まれており、第５のチャック１９の回転角度を検出できる。ロータリエンコーダで回転角度を検出し、指定する回転角度になるようにモータ８０を制御することで、第５のチャック１９を所望の回転角度に停止することができる。

第５のチャック１９の把持部材２５は、Ｚ軸に平行な軸の周りに回転対称に配置されている。第５のチャック１９の回転角度範囲は、１８０°あればよい。把持部材２５は、第５のチャック１９の任意の回転角度において、互いに近接および離反する方向に作動し得る。把持部材２５は、例えば、圧縮空気の作用で閉じたり開いたりする。第５のチャック１９の回転動作と把持部材２５の開閉動作は独立であって、把持部材２５の閉じた状態および開いた状態いずれでも、回転することができる。

図７においても、図１と同様に、制御装置への配線および圧縮空気溜まりへの配管が省略されている。実施の形態３においても、第４のレール１４をベルト駆動、ラックとピニオンまたはラックとウォームなどで位置決めしてもよい。また、第５のチャック１９をボールねじ、ラックとピニオンまたはラックとウォームなどで位置決めしてもよい。第４のレール１４は、リニアガイドに代えて、リニアブッシュまたはボールスプラインなどを用いてもよい。

実施の形態３のロボットハンド１によれば、実施の形態２と同様に、打ち抜き刃を互いに離れた３箇所で把持できるので、より安定して打ち抜き刃を木型の溝に嵌め込むことができる。実施の形態３のロボットハンド１では、打ち抜き刃を溝に嵌め込む力の作用点に対して把持する３箇所の配置の自由度が高い。

実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４に係るロボットハンドの斜視図である。実施の形態４では、実施の形態１の構成に加えて、第１のレール１１に支持される第６のチャック２０を備える。第６のチャック２０は、第１のレール１１に対してＺ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能である。第６のチャック２０は、Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材２６を含む。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

第６のチャック２０は、Ｚ軸に平行な軸の周りに回転可能に回転台７５に支持され、回転台はベース１０に固定されている。第６のチャック２０はベース１０を介して第１のレール１１に支持されている。第６のチャック２０は、回転台７５に組み込まれたモータ８１を回転させることで回転する。回転台７５にはロータリエンコーダが組み込まれており、第６のチャック２０の回転角度を検出できる。ロータリエンコーダで回転角度を検出し、指定する回転角度になるようにモータ８１を制御することで、第６のチャック２０を所望の回転角度に停止することができる。

第６のチャック２０の把持部材２６は、Ｚ軸に平行な軸の周りに回転対称に配置されている。第６のチャック２０の回転角度範囲は、１８０°あればよい。把持部材２６は、第６のチャック２０の任意の回転角度において、互いに近接および離反する方向に作動し得る。把持部材２６は、例えば、圧縮空気の作用で閉じたり開いたりする。第６のチャック２０の回転動作と把持部材２６の開閉動作は独立であって、把持部材２６の閉じた状態および開いた状態いずれでも、回転することができる。第６のチャック２０の第１のレール１１からの高さは、第１のチャック１５および第２のチャック１６の高さと同じである。図８においても、図１と同様に、制御装置への配線および圧縮空気溜まりへの配管が省略されている。

実施の形態４のロボットハンド１では、第６のチャック２０に対する第１のチャック１５および第２のチャック１６の相対位置は任意であるから、実施の形態２または実施の形態３と同様に、打ち抜き刃を互いに離れた３箇所で把持できるので、より安定して打ち抜き刃を木型の溝に嵌め込むことができる。実施の形態４では、第６のチャック２０の第１のレール１１に対する位置は動かないので、第６のチャック２０に対する嵌め込む力の作用点を変えることができないが、実施の形態２または３に比べて構造が簡単であり、制御する要素が少なくて済む。実施の形態４の第６のチャック２０を備える構造は、実施の形態２または変形例に組み合わせることができる。

実施の形態のロボットハンドを備えるロボットは、垂直多関節型のロボットには限らない。例えば、極座標型ロボット、直角座標型ロボット、水平多関節型ロボットまたはパラレルリンク型ロボットなどを用いることができる。ロボットハンドをＺ軸の周りの任意の回転角度に保持して、Ｚ軸に直交する平面内とＺ軸の方向に移動して、木型の範囲をカバーできればどのような形式のロボットでも用いることができる。

１ ロボットハンド
１０ ベース
１１ 第１のレール
１２ 第２のレール
１３ 第３のレール
１４ 第４のレール
１５ 第１のチャック
１６ 第２のチャック
１７ 第３のチャック
１８ 第４のチャック
１９ 第５のチャック
２０ 第６のチャック
２１，２２，２３，２４，２５，２６ 把持部材
３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８ ブロック
３９，４０，４１ ボールねじ
４２，４３，４４ ねじ軸
４５，４６ ナット
４７，４８，４９ モータ
５０，５１，５２，５３，５４ ベルト
５５，５６，５７，５８，５９ 駆動プーリ
６０，６１，６２，６３，６４ 従動プーリ
６５，６６，６７，６８，６９ モータ
７０，７１，７２，７３，７４，７５ 回転台
７６，７７，７８，７９，８０，８１ モータ
９０ ロボットマニピュレータ
９１ 基台
９２ 胴
９３ 下腕
９４ 上腕
９５ 前腕部
９６ 手首
９９ ロボット
１００ 打ち抜き型
１０１，１０２，１０３ 打ち抜き刃
１１０ 木型

本発明の第２の観点に係るロボットは、垂直多関節型のロボットマニピュレータと、本発明の第１の観点に係るロボットハンドと、を備える。ロボットマニピュレータの手首部に、ロボットハンドの第１のレールがＺ軸方向に平行な軸の周りに回動可能に支持される。

Claims (6)

1. Ｘ軸方向に延在する第１のレールと、
   それぞれが独立に、前記Ｘ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に前記第１のレールに支持され、前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に延在する第２のレールおよび第３のレールと、
   前記Ｙ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に前記第２のレールに支持され、前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向のいずれにも直交するＺ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能で、前記Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材を含む第１のチャックと、
   前記Ｙ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に前記第３のレールに支持され、前記Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能で、前記Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材を含む第２のチャックと、
   を備え、
   前記第１のレールは、前記Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能に、ロボットマニピュレータに支持されるロボットハンド。
2. 前記第１のチャックとは独立に、前記Ｙ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に前記第２のレールに支持され、前記Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能で、前記Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材を含む第３のチャックをさらに備える、請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記第２のチャックとは独立に、前記Ｙ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に前記第３のレールに支持され、前記Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能で、前記Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材を含む第４のチャックをさらに備える、請求項２に記載のロボットハンド。
4. 前記第２のレールおよび前記第３のレールとは独立に、前記Ｘ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に前記第１のレールに支持され、前記Ｙ軸方向に延在する第４のレールと、
   前記Ｙ軸方向に移動可能かつ任意の位置で停止可能に前記第４のレールに支持され、前記Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能で、前記Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材を含む第５のチャックと、
   をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載のロボットハンド。
5. 前記第１のレールに支持され、前記Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回動可能かつ任意の角度に停止可能で、前記Ｚ軸方向に直交する方向に対向して互いに近接および離反する方向に作動し得る一対の把持部材を含む第６のチャックをさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載のロボットハンド。
6. 垂直多関節型のロボットマニピュレータと、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のロボットハンドと、
   を備え、
   前記ロボットマニピュレータの手首部に、前記ロボットハンドの前記第１のレールが前記Ｚ軸に平行な軸の周りに回動可能に支持されるロボット。

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