JP2020049615A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】自重を小さく抑制しながら寸法の大きく異なるワークを把持する。【解決手段】ロボットの先端に取り付けられる第１部分２と、第１部分に着脱可能かつワークを把持可能な一対の把持片１２を備える第２部分３とを備え、第１部分が、第１ベース４と、一方向に第１ストロークで移動可能に支持された第１可動部材５と、第１可動部材を移動させるアクチュエータ６と、第２部分を着脱する着脱機構７とを備え、第２部分が、着脱機構により着脱される第２ベース１０と、一方向に第１ストロークより大きな第２ストロークで移動可能に支持されかつ少なくとも一方の把持片が固定された第２可動部材１１とを備え、第１可動部材に第１係合部８が設けられ、第２可動部材に、第１ストローク以下の間隔をあけて複数設けられ、着脱機構による第２ベースの装着位置において第１係合部に係合する第２係合部１３が設けられているロボットハンド１である。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットハンドに関するものである。

従来、小さいワークから大きいワークまで把持できるロボットハンドとしては、一対の把持片の開閉間隔を変更可能な大きなストロークを有するサーボハンド（例えば、特許文献１参照。）あるいはエアシリンダ等の長いストロークのアクチュエータを用いたロボットハンドが知られている。

特開２０１８−１０３２９４号公報

しかしながら、サーボハンドあるいは長いストロークのアクチュエータを有するロボットハンドは、それ自体の重量が大きくなり易いという不都合がある。
本発明は、自重を小さく抑制しながら寸法の大きく異なるワークを把持することができるロボットハンドを提供することを目的としている。

本発明の一態様は、ロボットの先端に取り付けられる第１部分と、該第１部分に対して着脱可能であり、かつ、ワークを把持可能な一対の把持片を備える第２部分とを備え、前記第１部分が、前記ロボットに取り付けられる第１ベースと、該第１ベースに対して一方向に第１ストロークで移動可能に支持された第１可動部材と、該第１可動部材を移動させるアクチュエータと、前記第１ベースに設けられ前記第２部分を着脱する着脱機構とを備え、前記第２部分が、前記着脱機構により着脱される第２ベースと、該第２ベースに対して一方向に前記第１ストロークよりも大きな第２ストロークで移動可能に支持されかつ少なくとも一方の前記把持片が固定された第２可動部材とを備え、前記第１可動部材に、第１係合部が設けられ、前記第２可動部材に、該第２可動部材の移動方向に、前記第１ストローク以下の間隔をあけて複数設けられ、前記着脱機構による前記第２ベースの装着位置において前記第１係合部に係合する第２係合部が設けられているロボットハンドである。

本態様によれば、ロボットの作動により先端に取り付けた第１部分を第２部分との装着位置まで移動させることにより、第１部分の第１可動部材に設けられた第１係合部を第２部分の第２可動部材に設けられたいずれかの第２係合部に係合させた状態で、着脱機構の作動により、第１部分に第２部分を装着状態にする。これにより、アクチュエータの作動により第１可動部材を一方向に第１ストロークで往復移動させると、第２可動部材も一方向に第１ストロークで往復移動させられ、そのときの一対の把持片のストローク範囲内に配置される大きさのワークを把持することができる。

一対の把持片のストローク範囲（第１のストローク範囲という。）よりも大きなワークを把持する場合には、アクチュエータの作動によって、一対の把持片が最も離れた状態として、着脱機構の作動により、第１部分と第２部分とを切り離し、第１係合部と第２係合部との係合が解除される位置まで第１部分を退避させる。この状態で、アクチュエータを作動させて、第２係合部の間隔の整数倍分だけ把持片どうしを近接させ、再度、第１部分を第２部分の装着位置に配置する。

これにより、第１係合部と第２係合部とが再度係合した状態となるので、この位置で、着脱機構により第１部分に第２部分を装着すれば、一対の把持片は、上述した第１のストローク範囲の外側において第１ストロークで往復移動する新たなストローク範囲で動作するようになる。この新たなストローク範囲よりもさらに大きなワークを把持する場合には、上記動作を繰り返すことにより、一対の把持片間の間隔を徐々に大きくして行くことができる。
すなわち、本態様によれば、小さいストロークで駆動するアクチュエータを用いて、自重を小さく抑制しながら寸法の大きく異なるワークを把持することができる。

上記態様においては、前記第１係合部または前記第２係合部の一方が突起、他方が該突起を嵌合させる凹部であってもよい。
この構成により、第１部分を第２部分との装着位置に移動させる動作により、突起と凹部とを簡易に係合させて、アクチュエータの動作により一対の把持片の間隔を変化させることができる。

また、上記態様においては、前記アクチュエータがエアシリンダであってもよい。
この構成により、第１ストロークが十分に短い場合には、アクチュエータをエアシリンダによって構成することにより、第１部分の効率的な小型軽量化を図ることができる。

また、上記態様においては、前記第１可動部材および前記第２可動部材が一対ずつ備えられ、前記アクチュエータが、一対の前記第１可動部材を同時に逆方向に移動させてもよい。
この構成により、一対の第１可動部材にそれぞれ設けられた第１係合部を、一対の第２可動部材にそれぞれ設けられた第２係合部に係合させて、一対の第１可動部材を同時に逆方向に移動させることにより、一対の第２可動部材に設けられた一対の把持片を同時に逆方向に移動させ、両開き構造のロボットハンドを構成することができる。

本発明によれば、自重を小さく抑制しながら寸法の大きく異なるワークを把持することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るロボットハンドの第１部分と第２部分とが分離した状態を示す斜視図である。 図１のロボットハンドの作用を説明するフローチャートである。 図１のロボットハンドの一対の把持片を最大限に離間させ、第１部分を第２部分との装着位置に配置した状態を示す斜視図である。 図３の把持片の間隔をシリンダのストローク分短くした状態を示す斜視図である。 図３の状態で着脱機構により第１部品と第２部品とを連結したロボットハンドにより、幅寸法の大きなワークを把持する動作を説明する斜視図である。 図５のロボットハンドをワークの把持位置に配置した状態を示す斜視図である。 図６のロボットハンドによりワークを把持した状態を示す斜視図である。 図４のロボットハンドの第１部分を第２部分から離間した状態を示す斜視図である。 図８のロボットハンドの第１部分の第１可動部材を最大限に近接させた状態を示す斜視図である。 着脱機構により第１部品と第２部品とを連結したロボットハンドにより、幅寸法の小さなワークを把持する動作を説明する斜視図である。 図１０のロボットハンドをワークの把持位置に配置した状態を示す斜視図である。 図１１のロボットハンドによりワークを把持した状態を示す斜視図である。

本発明の一実施形態に係るロボットハンド１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボットハンド１は、図１に示されるように、ロボットの先端に取り付けられる第１部分２と、第１部分２に着脱可能な第２部分３とを備えている。

第１部分２は、ロボットの先端に取り付けられる第１ベース４と、第１ベース４に対して一方向に沿って直線移動可能に支持された一対の第１可動部材５と、第１ベース４に固定され一対の第１可動部材５を同時に逆向きに移動させるシリンダ（アクチュエータ）６、例えばエアシリンダと、第１ベース４に固定されたＡＴＣ（着脱機構）７とを備えている。シリンダ６による一対の第１可動部材５のそれぞれのストロークは所定の第１ストロークである。

ＡＴＣ７は、第１部分２を取り付けたロボットを、第１可動部材５の移動方向に直交する方向（以下、着脱方向という。）に直線移動させることにより第１部分２を第２部分３に近接させて、第２部分３を着脱する。
各第１可動部材５の上述した着脱方向の先端面には、着脱方向に延びるピン（第１係合部、突起）８が設けられている。各第１可動部材５のピン８は、着脱方向に直交する方向に所定寸法だけずれた位置に配置されている。

第２部分３は、ＡＴＣ７によって着脱される着脱部９を備える第２ベース１０と、第２ベース１０に対して一方向に沿って直線移動可能に支持された一対の第２可動部材１１と、各第２可動部材１１に固定され、対向配置された一対の把持片１２とを備えている。
第２可動部材１１は、第１ストロークよりも十分に大きな第２ストロークだけ直線移動可能に第２ベース１０に支持されている。

各第２可動部材１１は、ＡＴＣ７が着脱部９を装着する位置に配置されたときに、各第１可動部材５の先端面が突き当たる位置に配置されているとともに、第１可動部材５に設けられたピン８を嵌合可能な複数の孔（第２係合部、凹部）１３をそれぞれ備えている。孔１３は、第２可動部材１１の移動方向に第１ストロークと同じ間隔をあけて等間隔に複数配列されている。
一対の第２可動部材１１は、移動方向に直交する方向に所定寸法だけずれて平行に配置されている。第２可動部材１１のズレ量は、上述した第１可動部材５のピン８のズレ量に等しい。

このように構成された本実施形態に係るロボットハンド１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るロボットハンド１を用いて最も大きいワーク（図５参照）Ｗを把持するには、図１に示されるように、第２部分３の一対の把持片１２が最も離間した位置に配置されている状態とする。そして、図２に示されるように、係数Ｎを初期化し（ステップＳ１）、第１部分２のシリンダ６の作動により一対の第１可動部材５を最も近接させた状態とする（ステップＳ２）。

ロボットを作動させて第１部分２を着脱方向に移動させることによって、第２部分３に近接させ、図３に示されるように、ＡＴＣ７を着脱部９の装着位置に配置する（ステップＳ３）。この位置で、第１部分２に設けられている第１可動部材５の先端面が、第２部分３の第２可動部材１１に突き当たる位置に配置され、第１可動部材５のピン８が第２可動部材１１の孔１３に嵌合する。これにより、第１可動部材５と第２可動部材１１とが、第１可動部材５および第２可動部材１１の移動方向に係合する。

この状態で、図４に示されるように、シリンダ６を駆動して、矢印に示されるように、一対の第１可動部材５を相互に最大限に離間させることにより（ステップＳ４）、第１可動部材５に係合している第２可動部材１１を近接させることができる。すなわち、この状態では、一対の把持片１２は、最も離間した間隔Ａから、シリンダ６のストロークＢでそれぞれ移動することができ、以下の条件式（１）に示される幅寸法Ｘを有するワークＷを把持することができる。
Ａ−２ＮＢ＜Ｘ≦Ａ＋２（Ｎ―１）Ｂ （１）

幅寸法Ｘが上記条件式（１）を満足するワークＷである場合（ステップＳ５）には、ＡＴＣ７の作動により着脱部９を装着することにより、第１部分２と第２部分３とを連結して一体のロボットハンド１を構成する（ステップＳ６）。
これにより、図５から図７に示されるように、短いストロークのシリンダ６の駆動により最大限の幅寸法を有するワークＷを把持することができる。

幅寸法Ｘが条件式（１）の下限以下のワークＷを把持するには、図８に示されるように、ロボットの作動により第１部分２を第２部分３から着脱方向に一旦離間させ（ステップＳ７）、係数Ｎをインクリメントして（ステップＳ８）、図９に示されるように、ステップＳ２からの工程を繰り返す。

これにより、ピン８を嵌合させる孔１３を隣接する孔１３に係合させることができ、把持片１２のストローク範囲を内側に移動させ、図１０から図１２に示されるように、より小さな幅寸法のワークＷを把持することができる。
このように、本実施形態に係るロボットハンド１によれば、シリンダ６のストロークを比較的小さい第１ストロークに抑えつつ、第１ストロークではカバーできない範囲で大きさの異なるワークＷを把持することができる。すなわち、小さいストロークで駆動するシリンダ６を用いて、自重を小さく抑制しながら寸法の大きく異なるワークＷを把持することができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、第１部分２の第１可動部材５の移動方向と、第２部分３の第２可動部材１１の移動方向とを逆方向にしたが、これに限定されるものではなく、同一方向に移動させることにしてもよい。
また、第１可動部材５にピン８、第２可動部材１１に孔１３を設けたが、逆でもよい。

また、第２可動部材１１に、シリンダ６のストロークと同一のピッチで複数の孔１３を設けたが、ストロークを調整できるアクチュエータであれば、孔１３の間隔はアクチュエータの第１ストロークと同一である必要はなく、第１ストローク以下であればよい。ストロークを調整できるアクチュエータとしてモータおよびボールねじ等の直動機構を採用してもよい。

また、本実施形態においては、第１可動部材５および第２可動部材１１を一対ずつ設けることにより、一対の把持片１２を両方とも同一ストロークで逆方向に移動させるロボットハンド１を構成したが、これに代えて、第１可動部材５および第２可動部材１１を１つずつ設け、一方の把持片１２を固定してもよい。

１ ロボットハンド
２ 第１部分
３ 第２部分
４ 第１ベース
５ 第１可動部材
６ シリンダ（アクチュエータ）
７ ＡＴＣ（着脱機構）
８ ピン（第１係合部、突起）
１０ 第２ベース
１１ 第２可動部材
１２ 把持片
１３ 孔（第２係合部、凹部）
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. ロボットの先端に取り付けられる第１部分と、該第１部分に対して着脱可能であり、かつ、ワークを把持可能な一対の把持片を備える第２部分とを備え、
   前記第１部分が、前記ロボットに取り付けられる第１ベースと、該第１ベースに対して一方向に第１ストロークで移動可能に支持された第１可動部材と、該第１可動部材を移動させるアクチュエータと、前記第１ベースに設けられ前記第２部分を着脱する着脱機構とを備え、
   前記第２部分が、前記着脱機構により着脱される第２ベースと、該第２ベースに対して一方向に前記第１ストロークよりも大きな第２ストロークで移動可能に支持され、かつ、少なくとも一方の前記把持片が固定された第２可動部材とを備え、
   前記第１可動部材に、第１係合部が設けられ、
   前記第２可動部材に、該第２可動部材の移動方向に、前記第１ストローク以下の間隔をあけて複数設けられ、前記着脱機構による前記第２ベースの装着位置において前記第１係合部に係合する第２係合部が設けられているロボットハンド。
2. 前記第１係合部または前記第２係合部の一方が突起、他方が該突起を嵌合させる凹部である請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記アクチュエータがエアシリンダである請求項１または請求項２に記載のロボットハンド。
4. 前記第１可動部材および前記第２可動部材が一対ずつ備えられ、
   前記アクチュエータが、一対の前記第１可動部材を同時に逆方向に移動させる請求項１から請求項３のいずれかに記載のロボットハンド。
   

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