JP2021065986A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】隣り合うワークの間隔が狭い場合でも、ワークを安定した状態で支持することができるロボットハンドを提供する。【解決手段】一定の間隔に並べられたワークを把持するロボットハンドであって、長さ方向の一端部を指先部分とし、この指先部分でワークを下から支持するための指部と、指部の状態を、指先部分を伸ばした第１状態と、ワークを支持するために指先部分を曲げた第２状態とに変更可能な指部状態変更機構と、指部によって支持されるワークを上から押さえる押さえ部と、指部の指先部分と押さえ部との間の距離を変更する距離変更機構とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ワークを把持するロボットハンドに関する。

ワークを把持する装置としてロボットハンド（マニピュレータ）が知られている。特許文献１には、第１棒および第２棒を有する２つの把持部の間にワークを挟んで把持する構成のロボットハンドが記載されている。近年では、種々の製品の製造工程において、自動化を目的にロボットハンドの活用が盛んになっている。

一方で、光学レンズの製造工程では、各々の工程間で光学レンズを移動させる場合に、複数の光学レンズを一方向に一定間隔で並べて収容するレンズ収容ラックが使用される。また、光学レンズの製造工程に含まれるレンズ検査工程やレンズコーティング工程などでは、レンズ収容ラックに収容された光学レンズを1枚ずつ取り出して作業を行う必要がある。

光学レンズは、レンズ自身の光学性能を保つために、把持可能な部分が、レンズ有効径以外のレンズ外周部（レンズ端面）に限られている。また、レンズ収容ラックには、複数の光学レンズが狭い間隔で一列に並んで収容されている。このため、光学レンズをレンズ収容ラックから取り出す作業をロボットハンドで行うことが難しい状況になっている。

特開２０１６−５２７００号公報

特許文献１に記載のロボットハンドでは、第１棒の下端部および第２棒の下端部がそれぞれワークの形状にあわせて予め曲げられている。このため、隣り合うワークの間隔が狭い場合は、第１棒の下端部や第２棒の下端部がワークに接触する恐れがある。また、特許文献１に記載のロボットハンドでは、ワークを下から受けて支持するだけの構成になっているため、軽量のワークを取り扱う場合にワークの支持状態が不安定になる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、隣り合うワークの間隔が狭い場合でも、ワークを安定した状態で支持することができるロボットハンドを提供することにある。

本発明は、一定の間隔に並べられたワークを把持するロボットハンドであって、長さ方向の一端部を指先部分とし、この指先部分でワークを下から支持するための指部と、指部の状態を、指先部分を伸ばした第１状態と、ワークを支持するために指先部分を曲げた第２状態とに変更可能な指部状態変更機構と、指部によって支持されるワークを上から押さえる押さえ部と、指部の指先部分と押さえ部との間の距離を変更する距離変更機構とを備えるロボットハンドである。

本発明によれば、隣り合うワークの間隔が狭い場合でも、ワークを安定した状態で支持することができる。

本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略正面図である。 本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略側面図である。 指部を第２状態とした場合のロボットハンドを示す概略側面図である。 指部長さ変更機構の構成の一例を示す概略図である。 指部間隔変更機構の構成の一例を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの制御系の構成例を示すブロック図である。 複数の光学レンズをレンズ収容ラックに並べて収容した状態を示す概略平面図である。 図７のＢ−Ｂ位置での断面概略図である。 本発明の第１実施形態において、把持対象の光学レンズをロボットハンドで把持する場合の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの動作途中の状態を示す概略側面図（その１）である。 本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの動作途中の状態を示す概略側面図（その２）である。 本発明の第１実施形態に係るロボットハンドで光学レンズを把持した状態を示す概略側面図である。 本発明の第１実施形態に係るロボットハンドで光学レンズを把持した状態を示す概略正面図である。 指部の間隔を光学レンズの大きさに合わせて変更した例を示す概略正面図である。 指部の間隔を光学レンズの形状に合わせて変更した例を示す概略正面図である。 本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略正面図である。 本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの制御系の構成例を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態において、把持対象の光学レンズをロボットハンドで把持する場合の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの動作途中の状態を示す概略側面図である。 本発明の第３実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略正面図である。 本発明の第３実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略側面図である。 本発明の第３実施形態に係るロボットハンドの制御系の構成例を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略正面図である。 本発明の第４実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略側面図である。 本発明の第５実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略側面図である。 本発明の第６実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略側面図である。 本発明の第７実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略側面図であり、（Ａ）は指部を第１状態とした場合、（Ｂ）は指部を第２状態とした場合を示している。 本発明の第８実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略正面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

＜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ハンドの構成を示す概略正面図であり、図２は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略側面図である。図２は、図１に示すロボットハンドをＡ方向から見た場合を示している。以降の説明では、各部の構成や位置、配置関係などを明確にするために、図１の左右方向をＸ方向、図１の上下方向をＺ方向、図２の左右方向をＹ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する方向である。

図１および図２に示すように、ロボットハンド１０は、本体部１２と、指部１４と、押さえ部１６と、を備えている。本体部１２は、指部１４と押さえ部１６とを支持している。本体部１２には、指部１４の状態を変更可能な指部状態変更機構３１と、指部１４の長さＬａを変更する指部長さ変更機構３３と、指部１４の間隔Ｐａを変更する指部間隔変更機構３５と、が設けられている。

指部１４は、本体部１２の下面１２ａからＺ方向の一方（図１の下方）に伸びている。よって、Ｚ方向は、指部１４の長さ方向に相当する。指部１４の長さＬａは、Ｚ方向において、本体部１２の下面１２ａを基準に規定される指部１４の寸法である。指部１４は、Ｘ方向に所定の間隔Ｐａで２つ設けられている。２つの指部１４は共通の構成を有する。指部１４は、長さ方向（Ｚ方向）の一方側を基端側１４ａとし、長さ方向の他方側の端部を指先部分１４ｂとしている。

指部状態変更機構３１は、指部１４の状態を、次に述べる第１状態と第２状態とに変更可能な機構である。第１状態は、図１および図２に示すように、指部１４の指先部分１４ｂを伸ばした状態である。指部１４を第１状態にすると、指部１４は、基端側１４ａから指先部分１４ｂまで真っ直ぐに伸びた状態になる。このため、ワークが狭い間隔で並んでいても、ワークとワークの間（隙間）に指部１４を挿入することができる。これに対し、第２状態は、図３に示すように、指部１４の指先部分１４ｂを曲げた状態である。指部１４を第２状態にした場合は、指先部分１４ｂの曲げ形状を利用してワークを下から支持することができる。

２つの指部１４における指先部分１４ｂの曲げ方向は、互いに同じ方向になっている。また、２つの指部１４における指先部分１４ｂの曲げ形状も、互いに同じ形状になっている。本実施形態においては、各々の指部１４の指先部分１４ｂが円弧状に湾曲した形状で曲がるようになっている。このような曲げ形状とすることにより、ワークを下からすくうように受けて支持することができる。

指部１４の指先部分１４ｂには滑り止め部２２が設けられている。滑り止め部２２は、図示しないワークを指部１４によって下から受けて支持する場合、指部１４とワークとの滑りを抑制する部分である。滑り止め部２２は、指部１４の指先部分１４ｂを摩擦抵抗の高い材料、たとえばゴムなどで被覆することにより形成される。滑り止め部２２は、指部１４の指先部分１４ｂ全体を被覆するように設けてもよいし、指部１４の指先部分１４ｂとワークとが接触する部分にのみ設けてもよい。

指部状態変更機構３１は、たとえば内視鏡の先端部を湾曲させる曲げ機構と同様の機構によって構成することができる。一例を挙げると、特開２００９−０００１８０号公報に記載された「内視鏡の湾曲装置」と同様の曲げ機構を採用することができる。この公報に記載の曲げ機構では、図示はしないが、可撓性を有する湾曲対象部分にワイヤガイドによってワイヤを通し、このワイヤの一端と他端を湾曲対象部分に固定している。また、湾曲対象部から離れた位置でワイヤを駆動プーリに巻回している。そして、駆動プーリを所定の方向に回転させて、ワイヤによる引っ張りと緩みを湾曲対象部分に同時に発生させることにより、湾曲対象部分を湾曲させる構成となっている。なお、指部１４の指先部分１４ｂを曲げる機構は、他の機構であってもかまわない。

押さえ部１６は、本体部１２の下面１２ａから下方に突出する状態で配置されている。押さえ部１６は、Ｘ方向において、２つの指部１４の間に１つ配置されている。また、押さえ部１６は、Ｘ方向において、２つの指部１４から等距離の位置に配置されている。押さえ部１６は、図３に示すように、指部１４の指先部分１４ｂを曲げてワーク（図示せず）を支持する場合に、このワークを上から押さえるための部分となる。押さえ部１６の下部は半球状に形成されている。押さえ部１６の下端部１６ａは、ワークを押さえ部１６によって上から押さえる場合に、ワークに接触する部分となる。また、図３に示すように、指部１４の指先部分１４ｂを曲げた状態では、指部１４の指先部分１４ｂの頂部２４と押さえ部１６の下端部１６ａとが、ロボットハンド１０の側面方向から見て同一線（図中一点鎖線で示す）上に配置される構成になっている。ロボットハンド１０の側面方向は、図１に示すＸ方向と平行な方向である。

指部長さ変更機構３３は、指部１４の長さＬａを変更可能な機構であれば、どのような構成であってもよく、指部間隔変更機構３５は、指部１４の間隔Ｐａを変更可能な機構であれば、どのような構成であってもよい。以下に、各機構の一例を述べる。

図４は、指部長さ変更機構３３の構成の一例を示す概略図である。
図４に示すように、指部長さ変更機構３３は、モータ３３０と、モータ３３０の駆動にしたがって回転するピニオンギア３３２と、ピニオンギア３３２と噛み合うラック３３４と、ラック３３４をＺ方向に移動可能に支持するラック支持部材３３６とを備えている。ラック３３４は、Ｚ方向に起立して配置されており、このラック３３４の下端部に指部１４が連結されている。

上記構成の指部長さ変更機構３３においては、モータ３３０の駆動にしたがってピニオンギア３３２が回転すると、ラック３３４がラック支持部材３３６に案内されながらＺ方向に移動する。このとき、指部１４は、ラック３３４と一体にＺ方向に移動する。また、ピニオンギア３３２が一方向に回転すると、指部１４がラック３３４と一体に上方に移動し、ピニオンギア３３２がそれと反対方向に回転すると、指部１４がラック３３４と一体に下方に移動する。すなわち、Ｚ方向におけるラック３３４および指部１４の移動方向は、ピニオンギア３３２の回転方向によって決まる。したがって、モータ３３０を駆動源としてピニオンギア３３２の回転方向と回転量を制御することにより、指部１４の長さＬａを変更することが可能となる。

指部長さ変更機構３３の構成としては、２つの指部１４をそれぞれ別々のラック３３４に連結させ、２つのモータ３３０によるピニオンギア３３２の回転によって各々の指部１４の長さを変更してもよい。その場合は、２つの指部１４に対応する２つのモータ３３０を、互いに同期させながら同じ方向に同じ回転量ずつ回転させればよい。また、図示はしないが、２つの指部１４を連結させ、共通のモータを駆動源として、指部１４の長さＬａを変更可能な構成を採用してもよい。

このように、指部長さ変更機構３３によって指部１４の長さＬａを変更すると、Ｚ方向において、指部１４の指先部分１４ｂと押さえ部１６との間の距離Ｌｂ（図３参照）が変わる。すなわち、指部１４の長さＬａを長くすると、その分だけ距離Ｌｂが長くなり、指部１４の長さＬａを短くすると、その分だけ距離Ｌｂが短くなる。よって、指部長さ変更機構３３は、上記の距離Ｌｂを変更する距離変更機構に相当する。図３においては、指先部分１４ｂを曲げた状態、すなわち指部１４を第２状態とし、この状態のもとで指部１４の指先部分１４ｂと押さえ部１６の下端部１６ａとの間の距離Ｌｂを規定している。

図５は、指部間隔変更機構３５の構成の一例を示す概略図である。
図５に示すように、指部間隔変更機構３５は、図示しないモータの駆動にしたがって回転するピニオンギア３５２と、ピニオンギア３５２と噛み合う一対のラック３５４ａ，３５４ｂと、一方のラック３５４ａに固定された移動部材３５５ａと、他方のラック３５４ｂに固定された移動部材３５５ｂと、移動部材３５５ａに取り付けられた支持部材３５６ａと、移動部材３５５ｂに取り付けられた支持部材３５６ｂとを備えている。

一対のラック３５４ａ，３５４ｂは、ピニオンギア３５２を間に挟んで互いに対向する状態に配置されている。移動部材３５５ａ，３５５ｂは、それぞれＸ方向に移動可能に案内支持されている。支持部材３５６ａには指部１４が取り付けられ、支持部材３５６ｂにも指部１４が取り付けられている。

上記構成の指部間隔変更機構３５においては、モータ（図示せず）の駆動にしたがってピニオンギア３５２が回転すると、一対のラック３５４ａ，３５４ｂはＸ方向で互いに反対方向に移動する。このとき、移動部材３５５ａと支持部材３５６ａは、ラック３５４ａと同じ方向に移動し、移動部材３５５ｂと支持部材３５６ｂは、ラック３５４ｂと同じ方向に移動する。したがって、ピニオンギア３５２の回転により、ラック３５４ａが図５の右方向に、ラック３５４ｂが図５の左方向に移動した場合は、２つの指部１４の間隔Ｐａが狭くなる。また、ピニオンギア３５２の回転により、ラック３５４ａが図５の左方向に、ラック３５４ｂが図５の右方向に移動した場合は、２つの指部１４の間隔Ｐａが広くなる。よって、モータを駆動源としてピニオンギア３５２の回転方向と回転量を制御することにより、２つの指部１４の間隔Ｐａを変更することが可能となる。

図６は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの制御系の構成例を示すブロック図である。
図６に示すように、ロボットハンド１０は、上述した構成の他に、制御部４１と、駆動部４３と、圧力センサ４５とを備えている。制御部４１は、指部状態変更機構３１、指部長さ変更機構３３および指部長さ変更機構３３をそれぞれ制御対象とし、これらの制御対象の動作を制御するものである。駆動部４３は、制御部４１から与えられる制御指令に基づいて、指部状態変更機構３１、指部長さ変更機構３３および指部間隔変更機構３５を個別に駆動するものである。圧力センサ４５は、ワークを押さえ部１６で上から押さえる場合に、押さえ部１６の下端部１６ａとワークとの接触部分に生じる圧力を検出するセンサである。圧力センサ４５は、たとえば、押さえ部１６の下端部１６ａに設けられる。圧力センサ４５の検出結果は制御部４１に与えられる。

一方、ロボットコントローラ４７は、ロボットハンド１０およびロボットアーム４９の動作を制御するものである。ロボットコントローラ４７は、信号ライン５１を介してロボットハンド１０の制御部４１とシリアル通信を行うと共に、電源ライン５３を介してロボットハンド１０に電源を供給する。また、ロボットコントローラ４７は、信号ライン５５を介してロボットアーム４９の制御部（図示せず）とシリアル通信を行うと共に、電源ライン５７を介してロボットアーム４９に電源を供給する。

続いて、本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの動作を説明するのに先立って、このロボットハンドが把持の対象とするワークについて説明する。
本発明の第１実施形態においては、ワークの一例として光学レンズを挙げる。
図７は、複数の光学レンズをレンズ収容ラックに並べて収容した状態を示す概略平面図であり、図８は、図７のＢ−Ｂ位置での断面概略図である。
図７および図８に示すように、レンズ収容ラック６１は、平面視長方形の箱形に形成されている。レンズ収容ラック６１には、複数の光学レンズ７１が収容されている。光学レンズ７１は、図８に示すように、レンズ光軸方向から見て円形のレンズである。各々の光学レンズ７１は、垂直に立てた縦向きの姿勢で、一方向（図例では水平方向）に一定の間隔で並んでいる。また、各々の光学レンズ７１は、互いにレンズ光学面を対向する状態で配置されている。レンズ光学面は、ワークの主面に相当する。

レンズ収容ラック６１は、第１レンズ支持部材６３、第２レンズ支持部材６５および第３レンズ支持部材６７を有している。第１レンズ支持部材６３にはＶ字形の溝６３ａが形成されている。また、第２レンズ支持部材６５にはＶ字形の溝６５ａが形成され、第３レンズ支持部材６７にもＶ字形の溝６７ａ（図８参照）が形成されている。第１レンズ支持部材６３の溝６３ａと第２レンズ支持部材６５の溝６５ａは、光学レンズ７１の直径相当の距離を隔てて対向している。第３レンズ支持部材６７の溝６７ａは、上向きに配置されている。光学レンズ７１の外周部は、各々の溝６３ａ，６５ａ，６７ａに係合されている。これにより、第１レンズ支持部材６３の溝６３ａと第２レンズ支持部材６５の溝６５ａは、図８に示すように光学レンズ７１の中心７１ａを通る水平線Ｈ上において、それぞれ光学レンズ７１を支持している。また、第３レンズ支持部材６７の溝６７ａは、図８に示すように光学レンズ７１の中心７１ａを通る垂直線Ｖ上において、光学レンズ７１の自重を受けながら、光学レンズ７１を支持している。なお、第３レンズ支持部材６７の位置や形状は、ロボットハンド１０の指部１４と干渉しないように、必要に応じて変更可能である。

続いて、上述のようにレンズ収容ラック６１に収容された複数の光学レンズ７１のうち、いずれかの光学レンズ７１を把持対象とし、この把持対象の光学レンズ７１をロボットハンド１０で把持する場合の動作について、図９のフローチャートを用いて説明する。

まず、制御部４１は、駆動部４３を介して指部状態変更機構３１を動作させることにより、指部１４を第１状態にする（ステップＳ１）。これにより、指部１４は基端側１４ａから指先部分１４ｂまで伸びた状態になる。なお、動作開始時の初期状態において、指部１４が第１状態になっている場合は、ステップＳ１で指部状態変更機構３１を動作させる必要はない。

次に、図７の左右方向で隣り合う複数の光学レンズ７１のうち、把持対象の光学レンズ７１とこれに隣り合う光学レンズ７１との間にロボットハンド１０の指部１４を挿入する（ステップＳ２）。この動作は、ロボットコントローラ４７からの制御指令に基づくロボットアーム４９の動作によって行われる。その際、ロボットアーム４９は、把持対象の光学レンズ７１の上方にロボットハンド１０を位置決めした後、ロボットハンド１０を鉛直方向に沿って下降させる。これにより、ロボットハンド１０の指部１４が光学レンズ７１の間に挿入される。その際、制御部４１は、指部１４の状態を第１状態に保持したままとする。このため、隣り合う光学レンズ７１の間隔が狭い場合でも、それらの光学レンズ７１の間に指部１４を挿入することができる。

次に、制御部４１は、圧力センサ４５の検出結果を監視しながら、押さえ部１６が、把持対象の光学レンズ７１に接触したか否かを判断する（ステップＳ３）。そして、押さえ部１６が光学レンズ７１に接触していないと判断した場合、すなわち圧力センサ４５の検出圧力が初期状態から変化していない場合は、ステップＳ３でＮｏと判断する。この場合は、ステップＳ２に戻って、ロボットアーム４９によるロボットハンド１０の下降を継続させる。

ロボットハンド１０を下降させていくと、図１０に示すように、押さえ部１６の下端部１６ａが光学レンズ７１の上端部に接触する。このように押さえ部１６が光学レンズ７１に接触すると、圧力センサ４５の検出圧力が初期状態よりも高くなる。そこで、上記ステップＳ３において、制御部４１は、圧力センサ４５の検出圧力が初期状態よりも高くなった場合に、押さえ部１６が光学レンズ７１に接触したと判断する。この時点でロボットコントローラ４７は、ロボットアーム４９によるロボットハンド１０の下降を停止する。

制御部４１は、押さえ部１６が光学レンズ７１に接触したと判断すると、駆動部４３を介して指部状態変更機構３１を動作させることにより、指部１４の状態を第１状態から第２状態に変更する（ステップＳ４）。指部１４の状態を第２状態に変更すると、図１１に示すように、指部１４の指先部分１４ｂが円弧状に曲がった状態になる。この段階では、指部１４の指先部分１４ｂは光学レンズ７１に接触していない。

次に、制御部４１は、駆動部４３を介して指部長さ変更機構３３を動作させることにより、指部１４の長さＬａを短くする（ステップＳ５）。これにより、指部１４の指先部分１４ｂが徐々に光学レンズ７１に近づいていく。

次に、制御部４１は、圧力センサ４５の検出結果を監視しながら、押さえ部１６の押圧力が所定値以上となったか否かを判断する（ステップＳ６）。押さえ部１６の押圧力とは、押さえ部１６によって光学レンズ７１を上から押さえるときに、光学レンズ７１に加えられる押圧力をいう。この押圧力は圧力センサ４５を用いて検出することが可能である。制御部４１は、押さえ部１６の押圧力が所定値未満であれば、ステップＳ６でＮｏと判断してステップＳ５に戻り、指部長さ変更機構３３の動作を継続する。

また、制御部４１は、押さえ部１６の押圧力が所定値以上となった場合は、その時点で指部長さ変更機構３３の動作を停止する。これにより、図１２および図１３に示すように、光学レンズ７１は、２つの指部１４と１つの押さえ部１６によって把持された状態となる。この場合、指部１４と押さえ部１６とは、いずれも光学レンズ７１の外周部に接触して、光学レンズ７１を３点で支持する。このため、光学レンズ７１の光学性能に悪影響を与えるおそれはない。なお、図１２においては、便宜上、指部１４の指先部分１４ｂが光学レンズ７１の下端部に接触した状態になっているが、実際には図１３に示すように光学レンズ７１の下端部からＸ方向にずれた位置で指部１４の指先部分１４ｂが光学レンズ７１に接触することになる。

その後、上述のように指部１４と押さえ部１６によって光学レンズ７１を把持しながら、ロボットハンド１０を上昇させることにより、光学レンズ７１の間から指部１４を引き抜く（ステップＳ７）。この動作は、ロボットコントローラ４７からの制御指令に基づくロボットアーム４９の動作によって行われる。その際、ロボットアーム４９は、ロボットハンド１０を鉛直方向に沿って上昇させる。これにより、把持対象の光学レンズ７１をレンズ収容ラック６１から取り出すことができる。

以上述べたように、本発明の第１実施形態においては、各々の指部１４を第１状態（指先部分１４ｂを伸ばした状態）にして光学レンズ７１の間に挿入した後、各々の指部１４を第１状態から第２状態（指先部分１４ｂを曲げた状態）に変更する。そして、光学レンズ７１を２つの指部１４で下から受けて支持する一方、光学レンズ７１を１つの押さえ部１６で上から押さえることで、光学レンズ７１を把持する。このため、隣り合う光学レンズ７１の間隔が狭い場合でも、把持対象の光学レンズ７１を安定した状態で支持することができる。

また、本発明の第１実施形態においては、各々の指部１４を第２状態にしたときに、指部１４の指先部分１４ｂの頂部２４と押さえ部１６の下端部１６ａとが、ロボットハンド１０の側面方向から見て同一線上に配置される構成となっている。これにより、把持対象の光学レンズ７１をより安定した状態で支持することができる。

また、本発明の第１実施形態においては、各々の指部１４の指先部分１４ｂに滑り止め部２２が設けられている。このため、各々の指部１４を第２状態にして光学レンズ７１を支持する場合に、指部１４と光学レンズ７１との滑りを抑制し、安定した支持状態を得ることができる。

また、本発明の第１実施形態においては、２つの指部１４の間隔Ｐａを変更する指部間隔変更機構３５を備えた構成となっている。このため、共通のロボットハンド１０を使用して、大きさの異なる光学レンズや、形状の異なる光学レンズなどを把持することができる。たとえば、図１４に示すように、上述した光学レンズ７１よりも小さい光学レンズ７３を把持する場合は、指部間隔変更機構３５の動作により、光学レンズ７３の直径に合わせて指部１４の間隔Ｐａを狭めることにより、小径の光学レンズ７３を安定して把持することができる。また、図示はしないが、光学レンズ７１よりも大きい光学レンズを把持する場合は、指部間隔変更機構３５の動作により、その光学レンズの直径に合わせて指部１４の間隔Ｐａを広げることにより、大径の光学レンズを安定して把持することができる。また、図１５に示すように、横長の長方形に近い形状の光学面を有する光学レンズ７５を把持する場合は、指部間隔変更機構３５の動作により、光学レンズ７５の長辺部の長さに合わせて指部１４の間隔Ｐａを調整することにより、横長の光学レンズ７５を安定して把持することができる。

このように、光学レンズの大きさや形状に合わせて指部１４の間隔Ｐａを変更（調整）することにより、ロボットハンド１０の汎用性を高めることができる。また、多品種少量生産の製造現場においては、把持対象となるワークの大きさや形状に合わせてロボットハンドを交換する必要がなくなるため、生産効率を高めることができる。

なお、指部１４の指先部分１４ｂに滑り止め部２２を設ける構成は、後述する他の実施形態にも適用可能である。また、上記図３に示したように、第２状態にある指部１４の指先部分１４ｂの頂部２４と、押さえ部１６の下端部１６ａとが、ロボットハンド１０の側面方向から見て同一線上に配置される構成も、他の実施形態に適用可能である。

また、本発明の第１実施形態においては、押さえ部１６の下部を半球状に形成し、その下端部１６ａを光学レンズ７１に接触させる構成となっているが、押さえ部１６の形状は他の形状であってもよい。また、後述する他の実施形態においては、上記第１実施形態で挙げた構成部分と同様の部分または対応する部分に同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

＜第２実施形態＞
図１６は、本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略正面図であり、図１７は、本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの制御系の構成例を示すブロック図である。
図１６および図１７に示すように、本発明の第２実施形態に係るロボットハンド１０は、上記第１実施形態で挙げた指部長さ変更機構３３に代えて押さえ部長さ変更機構３７を備えた構成となっている。また、本発明の第２実施形態に係るロボットハンド１０は、図１７に示すように、第１圧力センサ４６と第２圧力センサ４８とを備えた構成となっている。

押さえ部長さ変更機構３７は、押さえ部１６の長さＬｃを変更する機構である。押さえ部１６の長さＬｃは、Ｚ方向において、本体部１２の下面１２ａを基準に規定される押さえ部１６の寸法である。押さえ部長さ変更機構３７は、図示はしないが、たとえば上記図４に示す指部長さ変更機構３３と同様に、ラックアンドピニオンを用いて構成することが可能である。

ここで、押さえ部長さ変更機構３７によって押さえ部１６の長さＬｃを変更すると、第２状態の指部１４の指先部分１４ｂと押さえ部１６との間の距離Ｌｂ（図３参照）が変わる。すなわち、押さえ部１６の長さＬｃを長くすると、その分だけ距離Ｌｂが短くなり、押さえ部１６の長さＬｃを短くすると、その分だけ距離Ｌｂが長くなる。よって、押さえ部長さ変更機構３７は、上記の距離Ｌｂを変更する距離変更機構に相当する。

第１圧力センサ４６は、光学レンズ７１を２つの指部１４で下から受けて支持する場合に、指部１４の指先部分１４ｂと光学レンズ７１との接触部分に生じる圧力を検出するセンサである。第１圧力センサ４６の検出結果は制御部４１に与えられる。第１圧力センサ４６は、たとえば、一方または両方の指部１４の指先部分１４ｂに設けられる。

第２圧力センサ４８は、ワークである光学レンズ７１を押さえ部１６で上から押さえる場合に、押さえ部１６の下端部１６ａと光学レンズ７１との接触部分に生じる圧力を検出するセンサである。第２圧力センサ４８の検出結果は制御部４１に与えられる。第２圧力センサ４８は、たとえば、押さえ部１６の下端部１６ａに設けられる。

続いて、本発明の第２実施形態に係るロボットハンド１０を用いて、把持対象の光学レンズ７１を把持する場合の動作について、図１８のフローチャートを用いて説明する。

まず、制御部４１は、駆動部４３を介して指部状態変更機構３１を動作させることにより、指部１４を第１状態にする（ステップＳ１１）。次に、図７の左右方向で隣り合う複数の光学レンズ７１のうち、把持対象の光学レンズ７１とこれに隣り合う光学レンズ７１との間にロボットハンド１０の指部１４を挿入する（ステップＳ１２）。ここまでは、上記第１実施形態のステップＳ１およびステップＳ２と同様である。

次に、制御部４１は、駆動部４３を介して指部状態変更機構３１を動作させることにより、指部１４の状態を第１状態から第２状態に変更する（ステップＳ１３）。このとき、指部１４の指先部分１４ｂは指部状態変更機構３１の動作によって徐々に曲がっていき、その曲がる途中で光学レンズ７１に接触する。そして、指部１４の指先部分１４ｂが予め決められた形状（円弧状）に曲げられた状態では、光学レンズ７１が指部１４によって下からすくうように支持される。

次に、制御部４１は、第１圧力センサ４６の検出圧力が、予め設定された第１閾値圧力以上になったか否かを判断する（ステップＳ１４）。第１圧力センサ４６の検出圧力は、指部１４の状態が第１状態から第２状態へと変化するときに、指部１４の指先部分１４ｂが光学レンズ７１に接触することで、初期状態よりも高くなる。また、第１圧力センサ４６の検出圧力は、光学レンズ７１を指部１４によって下からすくい、これによって光学レンズ７１の自重が指部１４の指先部分１４ｂに加わることで、第１閾値圧力以上となる。この段階では、図１９に示すように、各々の指部１４の指先部分１４ｂが円弧状に曲がって光学レンズ７１を支持した状態となるが、押さえ部１６の下端部１６ａは光学レンズ７１に接触していない。なお、図１９においては、便宜上、指部１４の指先部分１４ｂが光学レンズ７１の下端部に接触した状態になっているが、実際には上記第１実施形態の場合（図１３参照）と同様に、光学レンズ７１の下端部からＸ方向にずれた位置で指部１４の指先部分１４ｂが光学レンズ７１に接触することになる。

次に、制御部４１は、駆動部４３を介して押さえ部長さ変更機構３７を動作させることにより、押さえ部１６の長さＬｃを長くする（ステップＳ１５）。これにより、押さえ部１６の下端部１６ａが徐々に光学レンズ７１に近づいていく。

次に、制御部４１は、第２圧力センサ４８の検出圧力が、予め設定された第２閾値圧力以上になったか否かを判断する（ステップＳ１６）。第２圧力センサ４８の検出圧力は、押さえ部１６の下端部１６ａが光学レンズ７１に接触する前はゼロとなり、押さえ部１６の下端部１６ａが光学レンズ７１に接触すると上昇し始める。制御部４１は、第２圧力センサ４８の検出圧力が第２閾値圧力未満であれば、上記ステップＳ１５に戻って押さえ部長さ変更機構３７の動作を継続する。

また、制御部４１は、第２圧力センサ４８の検出圧力が第２閾値圧力以上となった場合は、その時点で押さえ部長さ変更機構３７の動作を停止する。これにより、光学レンズ７１は、上記図１２および図１３に示したように、２つの指部１４と１つの押さえ部１６によって把持された状態となる。

その後、上述のように指部１４と押さえ部１６によって光学レンズ７１を把持しながら、ロボットハンド１０を上昇させることにより、光学レンズ７１の間から指部１４を引き抜く（ステップＳ１７）。

以上述べた本発明の第２実施形態においても、各々の指部１４を第１状態（指先部分１４ｂを伸ばした状態）として光学レンズ７１の間に挿入した後、各々の指部１４を第１状態から第２状態（指先部分１４ｂを曲げた状態）に変更する。そして、光学レンズ７１を２つの指部１４で下から受けて支持する一方、光学レンズ７１を１つの押さえ部１６で上から押さえることで、光学レンズ７１を把持する。このため、隣り合う光学レンズ７１の間隔が狭い場合でも、把持対象の光学レンズ７１を安定した状態で支持することができる。

＜第３実施形態＞
図２０は、本発明の第３実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略正面図であり、図２１は、本発明の第３実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略側面図である。また、図２２は、本発明の第３実施形態に係るロボットハンドの制御系の構成例を示すブロック図である。図２１は、図２０に示すロボットハンドをＣ方向から見た場合を示している。
図２０および図２１に示すように、本発明の第３実施形態に係るロボットハンド１０は、１つの指部１４と、２つの押さえ部１６とを備えた構成となっている。また、本発明の第３実施形態に係るロボットハンド１０は、図２０および図２２に示すように、押さえ部間隔変更機構３９を備えた構成となっている。

指部１４は、上記第１実施形態および第２実施形態と同様に、指部状態変更機構３１によって第１状態と第２状態とに変更可能に構成されている。また、指部１４の長さＬａは、指部長さ変更機構３３により変更可能に構成されている。指部１４は、Ｘ方向において、２つの押さえ部１６の間に配置されている。また、指部１４は、Ｘ方向において、２つの押さえ部１６から等距離の位置に配置されている。

押さえ部１６は、Ｘ方向に所定の間隔Ｐｂで２つ設けられている。押さえ部間隔変更機構３９は、２つの押さえ部１６の間隔Ｐｂを変更する機構である。押さえ部間隔変更機構３９は、図示はしないが、たとえば上記図５に示す指部間隔変更機構３５と同様に、ラックアンドピニオンを用いて構成することが可能である。

本発明の第３実施形態に係るロボットハンド１０を用いて、把持対象の光学レンズ７１を把持する場合の動作は、次に述べるとおり、基本的に上記第１実施形態の場合（図９）の同様である。
まず、制御部４１は、駆動部４３を介して指部状態変更機構３１を動作させることにより、指部１４を第１状態にする。次に、ロボットアーム４９の動作により、ロボットハンド１０の指部１４を光学レンズ７１の間に挿入する。

次に、制御部４１は、圧力センサ４５の検出結果を監視しながら、各々の押さえ部１６が、把持対象の光学レンズ７１に接触したか否かを判断する。そして、各々の押さえ部１６が光学レンズ７１に接触したと判断すると、制御部４１は、駆動部４３を介して指部状態変更機構３１を動作させることにより、指部１４の状態を第１状態から第２状態に変更する。

次に、制御部４１は、駆動部４３を介して指部長さ変更機構３３を動作させることにより、指部１４の長さＬａを短くする。次に、制御部４１は、圧力センサ４５の検出結果を監視しながら、押さえ部１６の押圧力が所定値以上となったか否かを判断する。そして、押さえ部１６の押圧力が所定値以上となったと制御部４１が判断すると、これをきっかけにロボットコントローラ４７がロボットアーム４９を動作させ、ロボットハンド１０の上昇によって指部１４を引き抜く。以上の動作により、把持対象の光学レンズ７１をレンズ収容ラック６１から取り出すことができる。

本発明の第３実施形態においては、指部１４を第１状態（指先部分１４ｂを伸ばした状態）として光学レンズ７１の間に挿入した後、指部１４を第１状態から第２状態（指先部分１４ｂを曲げた状態）に変更する。そして、光学レンズ７１を１つの指部１４で下から受けて支持する一方、光学レンズ７１を２つの押さえ部１６で上から押さえることで、光学レンズ７１を把持する。このため、隣り合う光学レンズ７１の間隔が狭い場合でも、把持対象の光学レンズ７１を安定した状態で支持することができる。

また、本発明の第３実施形態においては、２つの押さえ部１６の間隔Ｐｂを変更する押さえ部間隔変更機構３９を備えた構成となっている。このため、把持対象となる光学レンズ７１の大きさや形状に合わせて押さえ部１６の間隔Ｐｂを変更（調整）することにより、共通のロボットハンド１０を使用して、大きさや形状の異なる光学レンズを把持することができる。

なお、本発明の第３実施形態においては、指部長さ変更機構３３を備えた構成を採用しているが、指部長さ変更機構３３に代えて、押さえ部長さ変更機構３７を備えた構成を採用することも可能である。

＜第４実施形態＞
図２３は、本発明の第４実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略正面図であり、図２４は、本発明の第４実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略側面図である。図２４は、図２３に示すロボットハンドをＤ方向から見た場合を示している。
図２３および図２４に示すように、本発明の第４実施形態に係るロボットハンド１０においては、２つの指部１４と１つの押さえ部１６とを備える点は上記第１実施形態と同様であるが、２つの指部１４における指先部分１４ｂの曲げ方向が、互いに反対方向になっている点が上記第１実施形態と異なる。具体的には、図２３の右側に配置された指部１４の指先部分１４ｂは、図の奥側から手前側に向かって曲がる構成となっているのに対し、図２３の左側に配置された指部１４の指先部分１４ｂは、図の手前側から奥側に向かって曲がる構成となっている。このように２つの指部１４における指先部分１４ｂの曲げ方向が異なる構成であっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

＜第５実施形態＞
図２５は、本発明の第５実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略側面図である。
図２５に示すように、本発明の第５実施形態に係るロボットハンド１０においては、指部１４と押さえ部１６とが一体構造になっている。指部１４は、上記第１実施形態の場合（図１参照）と同様に、Ｘ方向に所定の間隔で２つ設けられ、押さえ部１６は、各々の指部１４に一体に形成される。

このように指部１４と押さえ部１６とを一体構造とした場合は、次のような動作によって光学レンズ７１を把持することができる。
まず、指部１４を第１状態に保持したまま、光学レンズ７１の間に指部１４を挿入することにより、光学レンズ７１の上端部に押さえ部１６を接触させる。次に、指部１４の状態を第１状態から第２状態に変更することにより、指部１４の指先部分１４ｂを光学レンズ７１に接触させる。このとき、指部１４の指先部分１４ｂは円弧状に曲がりながら光学レンズ７１を上方に押圧する。これにより、光学レンズ７１を把持することができる。

＜第６実施形態＞
図２６は、本発明の第６実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略側面図である。
図２６に示すように、本発明の第６実施形態に係るロボットハンド１０においては、指部１４の指先部分１４ｂが直角に曲がる構成になっている。指部１４の指先部分１４ｂは、回転軸８１を中心に矢印方向に９０°回転することができる。これにより、指部１４の状態を、図中実線で示す第１状態（指先部分１４ｂを伸ばした状態）と図中二点鎖線で示す第２状態（指先部分１４ｂを曲げた状態）とに切り替え可能になっている。このような構成の指部１４を採用した場合でも、指部１４の指先部分１４ｂと押さえ部１６とによって光学レンズ７１を把持することができる。

＜第７実施形態＞
図２７は、本発明の第７実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略側面図であり、（Ａ）は指部を第１状態とした場合、（Ｂ）は指部を第２状態とした場合を示している。
図２７（Ａ），（Ｂ）に示すように、本発明の第７実施形態に係るロボットハンド１０においては、指部１４が中空構造になっている。指部１４の長さ方向の端部には開口部８３が形成されている。指部１４の内部には、複数（図例では３つ）の関節部材８５が収容されている。これらの関節部材８５は、たとえば、図示しないワイヤの操作により、指部１４の開口部８３に対して出し入れ可能に構成されている。また、各々の関節部材８５は、図示しない連結ピンによって互いに連結されている。連結ピンは、連結の対象となる関節部材８５を回転自在に支持するピンである。関節部材８５の連結部分には、図示しないねじりコイルバネが取り付けられている。各々の関節部材８５は、このねじりコイルバネの付勢力によって図の時計回り方向に付勢されている。

上記構成からなるロボットハンド１０において、指部１４を第１状態とする場合は、図２７（Ａ）に示すように、各々の関節部材８５を指部１４の内部に収容する。また、指部１４を第２状態とする場合は、図２７（Ｂ）に示すように、各々の関節部材８５を指部１４の開口部８３から押し出すようにする。このとき、開口部８３から押し出された関節部材８５は、ねじりコイルバネの付勢力によって図の時計回り方向に回転する。その結果、指部１４の指先部分１４ｂが曲がった状態、すなわち第２状態となる。このような構成のロボットハンド１０であっても、指部１４の指先部分１４ｂと押さえ部１６とによって光学レンズ７１を把持することができる。

＜第８実施形態＞
図２８は、本発明の第８実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略正面図である。
図２８に示すように、本発明の第８実施形態に係るロボットハンド１０は、３つの指部１４と１つの押さえ部１６とを備えた構成となっている。３つの指部１４のうち、両側２つの指部１４の指先部分１４ｂは、図の奥側から手前側に向かって曲がる構成になっており、中央の指部１４の指先部分１４ｂは、図の手前側から奥側に向かって曲がる構成になっている。このように３つの指部１４を備えるロボットハンド１０であっても、各々の指部１４の指先部分１４ｂと押さえ部１６とによって光学レンズ７１を把持することができる。

なお、上述した各々の実施形態においては、ワークとして光学レンズを例に挙げて説明したが、本発明は光学レンズ以外のワークを把持する場合にも広く適用することができる。

１０…ロボットハンド
１４…指部
１４ａ…基端側
１４ｂ…指先部分
１６…押さえ部
１６ａ…下端部
２２…滑り止め部
２４…頂部
３１…指部状態変更機構
３３…指部長さ変更機構
３５…指部間隔変更機構
３７…押さえ部長さ変更機構
３９…押さえ部間隔変更機構
７１，７３，７５…光学レンズ（ワーク）

Claims (11)

1. 一定の間隔に並べられたワークを把持するロボットハンドであって、
   長さ方向の一端部を指先部分とし、この指先部分で前記ワークを下から支持するための指部と、
   前記指部の状態を、前記指先部分を伸ばした第１状態と、前記ワークを支持するために前記指先部分を曲げた第２状態とに変更可能な指部状態変更機構と、
   前記指部によって支持される前記ワークを上から押さえる押さえ部と、
   前記指部の前記指先部分と前記押さえ部との間の距離を変更する距離変更機構と
   を備えるロボットハンド。
2. 前記指部は、所定の間隔で配置された２つの指部によって構成され、
   前記押さえ部は、前記２つの指部の間に配置された１つの押さえ部によって構成されている
   請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記２つの指部の間隔を変更する指部間隔変更機構を備える
   請求項２に記載のロボットハンド。
4. 前記２つの指部における前記指先部分の曲げ方向が、互いに同じ方向である
   請求項２または３に記載のロボットハンド。
5. 前記２つの指部における前記指先部分の曲げ方向が、互いに反対方向である
   請求項２または３に記載のロボットハンド。
6. 前記押さえ部は、所定の間隔で配置された２つの押さえ部によって構成され、
   前記指部は、前記２つの押さえ部の間に配置された１つの指部によって構成されている
   請求項１に記載のロボットハンド。
7. 前記２つの押さえ部の間隔を変更する押さえ部間隔変更機構を備える
   請求項６に記載のロボットハンド。
8. 前記距離変更機構は、前記指部の長さを変更する指部長さ変更機構によって構成されている
   請求項１〜７のいずれか一項に記載のロボットハンド。
9. 前記距離変更機構は、前記押さえ部の長さを変更する押さえ部長さ変更機構によって構成されている
   請求項１〜７のいずれか一項に記載のロボットハンド。
10. 前記指部の前記指先部分に滑り止め部が設けられている
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のロボットハンド。
11. 前記指部の前記指先部分は円弧状に曲がるものであり、
    前記指部を前記第２状態としたときの前記指先部分の頂部と、前記押さえ部の下端部とは、ロボットハンドの側面方向から見て同一線上に配置される
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載のロボットハンド。

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