JP5243233B2

JP5243233B2 - ロボットハンド

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Publication number: JP5243233B2
Application number: JP2008333225A
Authority: JP
Inventors: 雅幸掃部; 裕規高山
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: JP2010149270A

Description

本発明は、複数のフィンガーを有するロボットハンドに関するものである。

従来より、製造現場等においてワーク保管場所から目的とするワークを把持して取り出すためのロボットハンドが知られている。このロボットハンドには様々な機構のものがあり、例えば、複数のフィンガーを単一のモータで駆動する連動駆動ハンドなどが存在する。しかし、連動駆動ハンドでは、重量のあるワークが一対のフィンガーの間の中央に位置されていない場合には、ワークが先に片方のフィンガーにのみ当接すると、その抗力でモータが動けなくなり、ワークを確実に把持することができない。

そこで特許文献１に開示されたハンドでは、入力された動力を複数のフィンガーに個別の経路で与え、いずれかのフィンガーが動かなくなっても他の指に引き続き動力を与えることができる構成となっている。これによれば、１つのフィンガーが先にワークに当接して停止しても、残りのフィンガーはワークに当接するまで動き続けるため、ワークを安定して把持することが可能となっている。
特開２００２−１０３２６９号公報

ところで、ロボットハンドを用いた作業のサイクルタイムは短縮化することが望まれる。仮にモータからフィンガーに伝達される動力の減速比を小さく設定すれば、単純にフィンガーの動作速度を上げることはできるが、減速比を小さくするとフィンガーがワークを把持する力（トルク）が弱まることになる。

また、例えば人−ロボット協調作業において、ロボットハンドが把持したワークを人が押すことによってそのワークの位置を調整しようする場合に、人による外力がワークを介してフィンガーに伝わると、各フィンガーの把持力が不均一となる。このような場合に、各フィンガーの把持力を均一に保って柔軟な把持動作を行おうとすると、複雑な制御が必要となってしまう。

そこで本発明は、把持力を弱めることなく簡単に作業時間を短縮化し、柔軟な把持動作を行うことを目的としている。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係るロボットハンドは、第１及び第２のフィンガーと、前記第１及び第２のフィンガーにそれぞれ動力を伝達する第１及び第２の遊星歯車ユニットと、を備え、前記第１及び第２の遊星歯車ユニットは、太陽歯車と、前記太陽歯車の外歯に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車の公転に連動するように前記遊星歯車に接続された遊星腕と、前記遊星歯車の自転に連動するように前記遊星歯車の外歯に噛み合う内歯歯車と、を有し、前記第１の遊星歯車ユニットは、前記太陽歯車、前記遊星腕及び前記内歯歯車のいずれか１つを動力入力部とし、他の２つをそれぞれ第１動力出力部及び第２動力出力部とし、前記第２の遊星歯車ユニットも、前記太陽歯車、前記遊星腕及び前記内歯歯車のうち前記第１の遊星歯車ユニットと同じものをそれぞれ動力入力部、第１動力出力部及び第２動力出力部とし、前記第１の遊星歯車ユニットの前記動力入力部が、前記第２の遊星歯車ユニットを介さずに動力源に動力伝達可能に接続され、前記第１の遊星歯車ユニットの前記第１動力出力部が、前記第１のフィンガーに動力伝達可能に接続され、前記第２の遊星歯車ユニットの前記動力入力部が、前記第１の遊星歯車ユニットを介さずに動力源に動力伝達可能に接続され、前記第２の遊星歯車ユニットの前記第１動力出力部が、前記第２のフィンガーに動力伝達可能に接続され、前記第２動力出力部の運動抵抗が、前記第１動力出力部の運動抵抗よりも大きく設定されており、前記第１の遊星歯車ユニットの前記第２動力出力部は、前記第１及び第２のフィンガーが互いに近接／離反する方向に動力伝達しうるように、前記第２の遊星歯車ユニットの前記第２動力出力部に接続されていることを特徴とする。

前記構成によれば、複数のフィンガーがワークに当接してない状態では、複数の遊星歯車ユニットの第１動力出力部がそれぞれ複数のフィンガーを駆動し、フィンガーが把持動作を行う。つまり、何れのフィンガーもワークが当接していない状態では、フィンガーは通常の速度で動作し、フィンガーの位置合わせ操作が行いやすくなっている。そして、複数のフィンガーのうち何れかがワークに当接すると、そのフィンガーを駆動する遊星歯車ユニットの第１動力出力部は停止して第２動力出力部が回転動作する。その第２動力出力部の回転動力は、別の遊星歯車ユニットの第２動力出力部に伝達され、その別の遊星歯車ユニットの第１動力出力部の回転動力に加えられる。つまり、複数のフィンガーのうち何れかがワークに当接すると、別のフィンガーは、特別な制御を伴うことなく自動的にそれまでよりも速く駆動され、全てのフィンガーによるワークの把持が完了する。

よって、駆動源からの回転動力を減速機で減速する場合に、フィンガーの動作速度を上げるために減速比を小さくする必要がない。その結果、フィンガーによるワークを把持する力（トルク）を小さくすることなく簡単に作業時間を短縮化することが可能となる。さらに、この機構によれば、ワークを把持した状態で何らかの外力があるフィンガーに加わった場合に、そのフィンガーに対応する遊星歯車ユニットの第２動力出力部から別の遊星歯車ユニットの第２動力出力部に動力が流れるため、特別な制御を伴うことなく自動的に各フィンガーの把持力が均一に保たれるように作用することとなる。よって、例えば、人−ロボット協調作業において、ロボットハンドが把持したワークを人が押すことによってそのワークの位置を調整しようする場合にも柔軟な把持動作を行うことが可能となる。

本発明に係る別のロボットハンドは、複数のフィンガーと、前記複数のフィンガーにそれぞれ動力を伝達する複数の遊星歯車ユニットと、を備え、前記遊星歯車ユニットは、太陽歯車と、前記太陽歯車の外歯に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車の公転に連動するように前記遊星歯車に接続された遊星腕と、前記遊星歯車の自転に連動するように前記遊星歯車の外歯に噛み合う内歯歯車と、を有し、前記太陽歯車、前記遊星腕及び前記内歯歯車のいずれか１つを動力入力部とし、他の２つをそれぞれ第１動力出力部及び第２動力出力部とし、前記複数の遊星歯車ユニットの前記動力入力部が、動力源に動力伝達可能に接続され、前記複数の遊星歯車ユニットのうち１つの前記第１動力出力部が、前記複数のフィンガーのうち１つに動力伝達可能に接続され、前記複数の遊星歯車ユニットのうち別の１つの前記第１動力出力部が、前記複数のフィンガーのうち別の１つに動力伝達可能に接続され、前記複数の遊星歯車ユニットのうち１つの前記第２動力出力部は、前記複数のフィンガーが互いに近接／離反する方向に動力伝達しうるように、前記複数の遊星歯車ユニットのうち別の１つの前記第２動力出力部に接続されており、前記フィンガーは、３つ以上設けられており、前記遊星歯車ユニットは、前記フィンガーの１つ当たりに直列状に複数設けられ、前記直列状の複数の遊星歯車ユニットのうち１つの前記第２動力出力部は、隣接する別の前記直列状の複数の遊星歯車ユニットのうち１つの前記第２動力出力部に動力伝達可能に接続されており、前記直列状の複数の遊星歯車ユニットのうち別の１つの前記第２動力出力部は、反対側に隣接するさらに別の前記直列状の複数の遊星歯車ユニットのうち１つの前記第２動力出力部に動力伝達可能に接続されており、前記複数のフィンガーをそれぞれ駆動する前記複数の遊星歯車ユニットの前記第２動力出力部は、互いに循環するように動力伝達可能に接続されていることを特徴とする。

前記構成によれば、フィンガーが３つ以上ある場合でも、フィンガーの１つ当たりに複数の遊星歯車ユニットを直列接続し、フィンガーごとに設けた各遊星歯車ユニットの第２動力出力部同士を互いに接続することで、簡単な構成で作業時間の短縮化を図ることができる。しかも、フィンガーごとに設けた各遊星歯車ユニットの第２動力出力部同士は循環的に接続されているので、例えばフィンガーが３つある場合に２つのフィンガーが停止すると、その２つのフィンガーのための駆動力の両方が残り１つのフィンガーのための駆動力に加えられ、把持作業の完了直前のフィンガー動作をより高速化することができる。

前記直列状の複数の遊星歯車ユニットは、互いの回転軸線が平行で且つ逆向きとなるように並んで２つ設けられ、前記第２動力出力部には外歯部が一体的に設けられており、前記直列状の複数の遊星歯車ユニットのうち上流側の遊星歯車ユニットの前記第２動力出力部の前記外歯部が、隣接する別の前記直列状の複数の遊星歯車ユニットのうち下流側の遊星歯車ユニットの前記第２動力出力部の前記外歯部に噛み合っていてもよい。

前記構成によれば、直列状の複数の遊星歯車ユニットは、互いの回転軸線が平行となるように並んで２つ設けられているので、ロボットハンドの全長をコンパクト化することができる。また、直列状の複数の遊星歯車ユニットは互いに逆向きとなるように配置し、第２動力出力部の外歯部により直接噛み合わされているので、動力伝達用の歯車の使用個数を低減することができる。

前記フィンガー及びそれを駆動する前記遊星歯車ユニットは、それぞれ４つ以上の偶数個設けられており、前記４つの遊星歯車ユニットの前記第２動力出力部は、中継歯車を介して互いに循環するように動力伝達可能に接続されていてもよい。

前記構成によれば、フィンガー及び遊星歯車ユニットが４つ以上の偶数個であるので、各フィンガーが互いに近接／離反する方向に動力伝達しうるように、第２動力出力部同士を中継歯車を介して容易に接続することができ、ロボットハンドをコンパクト化することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、把持力を弱めることなく簡単に作業時間を短縮化し、柔軟な把持動作を行うことが可能となる。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。

（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１の正面図である。図２は図１のII−II線断面図である。図１及び２に示すように、ロボットハンド１は、ケーシング２と、そのケーシング２に設けられた左右一対のフィンガーＦ１，Ｆ２とを有し、ケーシング２を産業用ロボット（図示せず）のアーム先端に取り付けて使用するものである。

フィンガーＦ１，Ｆ２の根元部には、フィンガーＦ１，Ｆ２を互いに近接／離反させるように駆動するための左右一対の駆動軸３，４がそれぞれ接続されている。駆動軸３，４には、動力源であるモータ１７からの回転動力を伝達するための左右一対の遊星歯車ユニット５，６がそれぞれ接続されている。

遊星歯車ユニット５，６は、太陽歯車９，１０と、太陽歯車９，１０の外歯に噛み合う複数の遊星歯車１１，１２と、遊星歯車１１，１２の公転に連動するように遊星歯車１１，１２に接続された遊星腕１３，１４と、遊星歯車１１，１２の自転に連動するように遊星歯車１１，１２の外歯に噛み合う内歯歯車１５，１６とを有している。太陽歯車９，１０は動力入力部とし、遊星腕１３，１４は第１動力出力部とし、内歯歯車１５，１６は第２動力出力部としている。

太陽歯車９，１０には入力軸７，８が一体的に接続されている。右側の遊星歯車ユニット５の入力軸７にはモータ１７の出力軸１８が一体的に接続されている。入力軸７，８には、外歯歯車１９，２０が一体的に外嵌されている。右側の外歯歯車１９と左側の外歯歯車２０との間には、偶数個（図１及び２では２つ）の中継歯車２１，２２が噛み合わされており、外歯歯車１９から外歯歯車２０へと互いの回転が逆方向となるように回転動力を伝達している。なお、中継歯車２１，２２を設けずに、２つの外歯歯車１９，２０を直接噛み合わせてもよい。

内歯歯車１５，１６には、その外周に外歯部１５ａ，１６ａが一体的に設けられている。右側の内歯歯車１５の外歯部１５ａと、左側の内歯歯車１６の外歯部１６ａとの間には、奇数個（図１及び２では１つ）の中継歯車２３が噛み合わされている。これにより、右側の内歯歯車１５と左側の内歯歯車１６とは、同方向に回転するように互いに動力伝達可能となっている。

第２動力出力部である内歯歯車１５，１６には中継歯車２３が噛み合わされているため、第１動力出力部である遊星腕１３，１４の運動抵抗に比べて内歯歯車１５，１６の運動抵抗が大きくなっている。よって、遊星腕１３，１４が外部からの負荷が掛かっていない状態（例えば、遊星腕１３，１４に動力伝達可能に接続されたフィンガーＦ１，Ｆ２にワークからの反力等が掛かっていない状態）では、太陽歯車９，１０の回転動力は全て遊星腕１３，１４に伝達され、内歯歯車１５，１６は回転しない。

右側の遊星腕１３にのみ外部から負荷が掛かった状態（例えば、遊星腕１３に動力伝達可能に接続されたフィンガーＦ１にワークからの反力等が掛かった状態）では、当該負荷が内歯歯車１５の運動抵抗を超えることで、内歯歯車１５が回転し始めて、太陽歯車９の回転動力が内歯歯車１５に分流され、左側の内歯歯車１６が回転する（左側の遊星腕１４にのみ負荷が掛かった状態も同様の原理である）。

ここで、遊星歯車ユニットの太陽歯車、遊星腕及び内歯歯車の各軸の減速比について説明する。表１は、太陽歯車の歯数をａ、内歯歯車の歯数をｃとした場合における各軸の回転数を示したものである。

（１）：内歯歯車を固定し（回転数：０）、太陽歯車に入力される回転数を１とした場合には、遊星腕からはａ／（ａ＋ｃ）の回転数が出力される。
（２）：遊星腕を固定し（回転数：０）、太陽歯車に入力される回転数を１とした場合には、内歯歯車からは−ａ／ｃの回転数が出力される。
（３）：太陽歯車を固定し（回転数：０）、内歯歯車に入力される回転数を１とした場合には、遊星腕からはｃ／（ａ＋ｃ）の回転数が出力される。
（４）：太陽歯車を固定し（回転数：０）、内歯歯車に入力される回転数をａ／ｃとした場合には、前記（３）の値にａ／ｃを乗じることで、遊星腕からはａ／（ａ＋ｃ）の回転数が出力されることが分かる。
（５）：太陽歯車に入力される回転数を１とし、内歯歯車に入力される回転数をａ／ｃとした場合には、前記（１）と前記（４）とを足し合わせることで、遊星腕からは２ａ／（ａ＋ｃ）の回転数が出力されることが分かる。即ち、太陽歯車だけでなく内歯歯車にも同方向の回転動力が与えられると、遊星腕の回転数は増加する。本発明は、この原理を利用している。

図１及び２に示すように、モータ１７の出力軸１８が回転すると、右側の遊星歯車ユニット５は、内歯歯車１５が停止した状態で太陽歯車９が回転することにより、遊星腕１３が回転して右側の駆動軸３が回転する。また、モータ１７の出力軸１８の回転動力は、右側の外歯歯車１９、中継歯車２１，２２、左側の外歯歯車２０及び入力軸８を介して、右側の太陽歯車１０にも伝達される。そうすると、左側の遊星歯車ユニット６は、内歯歯車１６が停止した状態で太陽歯車１０が回転することにより、遊星腕１４が回転して左側の駆動軸４が回転する。このようにして、左右のフィンガーＦ１，Ｆ２が互いに近接して把持動作が行われる。このとき、フィンガーＦ１，Ｆ２が速く動きすぎることで指先を僅かな隙間に挿入する操作等が難しくならないように、モータ１７の回転数を設定している。

図３に示すように、ワークＷが左右のフィンガーＦ１，Ｆ２の間の中心に配置されていないと、左右のフィンガーＦ１，Ｆ２が互いに近接する過程で、ワークＷは片方のフィンガーＦ１にのみ先に当接することとなる。そうすると、ワークＷからの反力により、そのフィンガーＦ１の駆動軸３を駆動する遊星歯車ユニット５の遊星腕１３は停止し、内歯歯車１５が回転し始める。その内歯歯車１５の回転動力は、中継歯車２３を介して左側の遊星歯車ユニット６の内歯歯車１６に伝達される。なお、このときの内歯歯車１６の回転方向は、フィンガーＦ２がワークＷに近づく方向（フィンガーＦ１，Ｆ２が互いに近接する方向）に一致する。

このように内歯歯車１６が回転すると、左側の遊星腕１４は、太陽歯車１０と内歯歯車１６との両方の回転動力により回転させられることとなる。このときの遊星腕１４の回転数（速度）は、表１の（５）に示したように、太陽歯車１０のみの回転動力により遊星腕１４を回転させる場合に比べて、２倍の速さとなる。つまり、一方のフィンガーＦ１が先にワークＷに当接すると、他方のフィンガーＦ２は自動的にそれまでよりも速く駆動されて即座にワークＷに当接する。

よって、モータ１７からの回転動力を遊星歯車ユニット５，６等で減速する場合に、フィンガーＦ１，Ｆ２の動作速度を上げるために減速比を小さくする必要がない。その結果、フィンガーＦ１，Ｆ２によるワークＷを把持する力（トルク）を小さくすることなく簡単に作業時間を短縮化することが可能となる。さらに、この機構によれば、ワークＷを把持した状態で何らかの外力（人−ロボット協調作業において、ロボットハンドが把持したワークを人が押す力等）があるフィンガーＦ１に加わった場合に、フィンガーＦ１→遊星腕１３→内歯歯車１５→中継歯車２３→隣の内歯歯車１６→隣の遊星腕１４→隣のフィンガーＦ２の順番で外力が伝達され、特別な制御を伴うことなく自動的に各フィンガーＦ１，Ｆ２の把持力が均一に保たれるように作用し、把持作業を柔軟に行うことが可能となる。

（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１００の上面図である。図５は図４に示すロボットハンド１００の展開図である。図４及び５に示すように、本実施形態のロボットハンド１００は、中心点に向けて近接／離反するように１２０°間隔で配置された３つのフィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３を有している。フィンガーＦ１，Ｆ２、Ｆ３には、それぞれ駆動軸１０１〜１０３が設けられており、それら駆動軸１０１〜１０３に傘歯車１０４〜１０６が固定されている。これら傘歯車１０４〜１０６の１つ当たりには、２つの遊星歯車ユニット１０７〜１１２が直列接続されて設けられている。なお、遊星歯車ユニット１０７〜１１２自体の構成は、第１実施形態と同様である。

具体的には、動力伝達経路の下流側となる後段の遊星歯車ユニット１０７〜１０９の遊星腕１１３〜１１５には、傘歯車１１６〜１１８が固定されており、その傘歯車１１６〜１１８がフィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３の傘歯車１０４〜１０６に噛み合わされている。後段の遊星歯車ユニット１０７〜１０９の入力軸１１９〜１２１は、動力伝達経路の上流側となる前段の遊星歯車ユニット１１０〜１１２の遊星腕１２２〜１２４に一体的に接続されている。前段の遊星歯車ユニット１１０〜１１２の入力軸１２５〜１２７には、モータ等の動力源が動力伝達可能に接続されている。１つのフィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３に対応する直列接続された２つの遊星歯車ユニット１０７〜１１２は、回転軸線が同軸上にあり、各フィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３ごとの遊星歯車ユニット１０７〜１１２の回転軸線は互いに略平行に配置されている。

あるフィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３に対応する後段の遊星歯車ユニット１０７〜１０９の内歯歯車１２８〜１３０の外歯部は、一方側に隣接するフィンガーＦ２，Ｆ３，Ｆ１に対応する前段の遊星歯車ユニット１１１，１１２，１１０の内歯歯車１３２，１３３，１３１の外歯部に、偶数個（図４及び５では２つ）の中継歯車１３４〜１３９を介して接続されている。つまり、遊星歯車ユニット１０７〜１１２の内歯歯車１２８〜１３３は、互いに循環するように動力伝達可能に接続されている。このとき、第２動力出力部である内歯歯車１２８〜１３３には中継歯車１３４〜１３９が噛み合わされているため、第１動力出力部である遊星腕１１３〜１１５，１２２〜１２４の運動抵抗に比べて内歯歯車１２８〜１３３の運動抵抗が大きくなっている。

以上の構成によれば、前段の遊星歯車ユニット１１０〜１１３の入力軸１２５〜１２８が駆動されると、前段の遊星歯車ユニット１１０〜１１２では、内歯歯車１３１〜１３３が停止した状態で太陽歯車（図示せず）が回転し、遊星腕１２２〜１２４が回転する。それにより、後段の遊星歯車ユニット１０７〜１０９の入力軸１１９〜１２１が回転する。後段の遊星歯車ユニット１０７〜１０９でも、内歯歯車１２８〜１３０が停止した状態で太陽歯車（図示せず）が回転し、遊星腕１１３〜１１５が回転する。そして、遊星腕１１３〜１１５の回転動力が、傘歯車１１６〜１１８，１０４〜１０６を介して駆動軸１０１〜１０３を駆動し、フィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３が中心点に向かって動作する把持動作が行われる。

このとき、ワークが各フィンガーＦ１，Ｆ２、Ｆ３の間の中心に配置されていないと、フィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３が互いに近接する過程で、例えば１つのフィンガーＦ１にのみ先にワークが当接することとなる。そうすると、ワークからの反力により、そのフィンガーＦ１を駆動する後段の遊星歯車ユニット１０７の遊星腕１１３は停止し、内歯歯車１２８が回転し始める。その内歯歯車１２８の回転動力は、中継歯車１３４，１３７を介して、一方側に隣接するフィンガーＦ２に対応する前段の遊星歯車ユニット１１１の内歯歯車１３２に伝達される。なお、このときの内歯歯車１３２の回転方向は、フィンガーＦ２がワークに近づく方向に一致する。

このように内歯歯車１３２が回転すると、フィンガーＦ２に対応する前段の遊星歯車ユニット１１１の遊星腕１２３は、太陽歯車（図示せず）と内歯歯車１３２との両方の回転動力により、それまでより速く回転させられることとなる。そして、次にフィンガーＦ２がワークに当接すると、そのフィンガーＦ２を駆動する後段の遊星歯車ユニット１２９の遊星腕１１４は停止し、内歯歯車１２９が回転し始める。その内歯歯車１２９の回転動力は、中継歯車１３５，１３８を介して、一方側に隣接するフィンガーＦ３に対応する前段の遊星歯車ユニット１１２の内歯歯車１３３に伝達される。このとき、フィンガーＦ３に対応する内歯歯車１３３には、フィンガーＦ１，Ｆ２に対応する内歯歯車１２８，１２９の２つの回転動力が伝達されることになるので、内歯歯車１３３はさらに速く回転することとなる。よって、把持作業の完了直前のフィンガー動作をより高速化することができる。

（第３実施形態）
図６は本発明の第３実施形態に係るロボットハンド２００の上面図である。図７は図６に示すロボットハンド２００の展開図である。図６及び７に示すように、本実施形態のロボットハンド１００は、中心点に向けて近接／離反するように１２０°間隔で配置された３つのフィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３を有している。フィンガーＦ１，Ｆ２、Ｆ３には、それぞれ傘歯車２０４〜２０６が固定されている。これら傘歯車２０４〜２０６の１つ当たりには、２つの遊星歯車ユニット２０７〜２１２が直列接続されて設けられている。これら直列状の２つの遊星歯車ユニット２０７と２１０，２０８と２１１，２０９と２１２は、互いの回転軸線が平行で且つ上下逆向きとなるように並んで配置されており、各フィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３ごとの遊星歯車ユニット２０７〜２１２の回転軸線も互いに略平行に配置されている。なお、遊星歯車ユニット２０７〜２１２自体の構成は、第１実施形態と同様である。

具体的には、動力伝達経路の下流側となる後段の遊星歯車ユニット２０７〜２０９の遊星腕２１３〜２１５には、傘歯車２１６〜２１８が固定されており、その傘歯車２１６〜２１８がフィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３の傘歯車２０４〜２０６に噛み合わされている。後段の遊星歯車ユニット２０７〜２０９の入力軸２１９〜２２１には外歯歯車２３５〜２３７が固定され、前段の遊星歯車ユニット２１０〜２１２の遊星腕２２２〜２２４にも外歯歯車２４１〜２４３が固定されており、それら外歯歯車２３５〜２３７，２４１〜２４３は奇数個（図６及び７では１つ）の中継歯車２３８〜２４０を介して接続されている。前段の遊星歯車ユニット２１０〜２１２の入力軸２２５〜２２７には、モータ等の動力源が動力伝達可能に接続されている。

あるフィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３に対応する後段の遊星歯車ユニット２０７〜２０９の内歯歯車２２８〜２３０の外歯部は、一方側に隣接するフィンガーＦ２，Ｆ３，Ｆ１に対応する前段の遊星歯車ユニット２１１，２１２，２１０の内歯歯車２３２，２３３，２３１の外歯部に直接噛み合わされている。つまり、遊星歯車ユニット２０７〜２１２の内歯歯車２２８〜２３３は、互いに循環するように動力伝達可能に接続されている。このとき、後段の遊星歯車ユニット２０７〜２０９の内歯歯車２２８〜２３０には、前段の遊星歯車ユニット２１１，２１２，２１０の内歯歯車２３２，２３４，２３１が噛み合わされているため、第１動力出力部である遊星腕２１３〜２１５の運動抵抗に比べて内歯歯車２２８〜２３３の運動抵抗が大きくなっている。

以上の構成によれば、前段の遊星歯車ユニット２１０〜２１３の入力軸２２５〜２２８が駆動されると、前段の遊星歯車ユニット２１０〜２１２では、内歯歯車２３１〜２３３が停止した状態で太陽歯車（図示せず）が回転し、遊星腕２２２〜２２４が回転する。それにより、後段の遊星歯車ユニット２０７〜２０９の入力軸２１９〜２２１が回転する。後段の遊星歯車ユニット２０７〜２０９でも、内歯歯車２２８〜２３０が停止した状態で太陽歯車（図示せず）が回転し、遊星腕２１３〜２１５が回転する。そして、遊星腕２１３〜２１５の回転動力が、傘歯車２１６〜２１８，２０４〜２０６を介してフィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３を駆動し、フィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３が中心点に向かって動作する把持動作が行われる。

このとき、ワークが各フィンガーＦ１，Ｆ２、Ｆ３の間の中心に配置されていないと、フィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３が互いに近接する過程で、例えば１つのフィンガーＦ１にのみ先にワークが当接することとなる。そうすると、ワークからの反力により、そのフィンガーＦ１を駆動する後段の遊星歯車ユニット２０７の遊星腕２１３は停止し、内歯歯車２２８が回転し始める。その内歯歯車２２８の回転動力は、一方側に隣接するフィンガーＦ２に対応する前段の遊星歯車ユニット２１１の内歯歯車２３２に伝達される。なお、このときの内歯歯車２３２の回転方向は、フィンガーＦ２がワークに近づく方向に一致する。

このように内歯歯車２３２が回転すると、フィンガーＦ２に対応する前段の遊星歯車ユニット２１１の遊星腕２２３は、太陽歯車（図示せず）と内歯歯車２３２との両方の回転動力により、それまでより速く回転させられることとなる。そして、次にフィンガーＦ２がワークに当接すると、そのフィンガーＦ２を駆動する後段の遊星歯車ユニット２２９の遊星腕２１４は停止し、内歯歯車２２９が回転し始める。その内歯歯車２２９の回転動力は、一方側に隣接するフィンガーＦ３に対応する前段の遊星歯車ユニット２１２の内歯歯車２３３に伝達される。このとき、フィンガーＦ３に対応する内歯歯車２３３には、フィンガーＦ１，Ｆ２に対応する内歯歯車２２８，２２９の２つの回転動力が伝達されることになるので、内歯歯車２３３はさらに速く回転することとなる。よって、把持作業の完了直前のフィンガー動作をより高速化することができる。

（第４実施形態）
図８は本発明の第４実施形態に係るロボットハンド３００の上面図である。図９は図８に示すロボットハンド３００の展開図である。図８及び９に示すように、本実施形態のロボットハンド３００は、中心に向けて近接／離反するように周方向に間隔をあけて配置された４つのフィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を有している。フィンガーＦ１，Ｆ２、Ｆ３，Ｆ４には、それぞれ傘歯車３０３〜３０６が固定されている。これら傘歯車３０４〜２０７の１つ当たりに、１つの遊星歯車ユニット３０７〜３１０が設けられている。これら４つの遊星歯車ユニット３０７〜３１０は、互いの回転軸線が平行となるように並んで配置されている。なお、遊星歯車ユニット３０７〜３１０自体の構成は、第１実施形態と同様である。

具体的には、遊星歯車ユニット３０７〜３１０の遊星腕３１２〜３１５には、傘歯車３１６〜３１９が固定されており、その傘歯車３１６〜３１９がフィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の傘歯車３０３〜３０６に噛み合わされている。遊星歯車ユニット３０７〜３０１０の入力軸３２０〜３２３には、モータ等の動力源が動力伝達可能に接続されている。遊星歯車ユニット３０７〜３１０の内歯歯車３２８〜３３１の外歯部は、隣接する遊星歯車ユニット３０７〜３１０の内歯歯車３２８〜３３１の外歯部に対して奇数個（図８及び９では１つ）の中継歯車３３４〜３３７を介してそれぞれ噛み合わされている。つまり、遊星歯車ユニット３０７〜３１０の内歯歯車３２８〜３３１は、互いに循環するように動力伝達可能に接続されている。このとき、遊星歯車ユニット３０７〜３１０の内歯歯車３２８〜３３１は隣接するもの同士が互いに噛み合わされているため、第１動力出力部である遊星腕３１２〜３１５の運動抵抗に比べて内歯歯車３２８〜３３１の運動抵抗が大きくなっている。

以上の構成によれば、遊星歯車ユニット３０７〜３１０の入力軸３２０〜３２３が駆動されると、内歯歯車３２８〜３３１が停止した状態で太陽歯車（図示せず）が回転し、遊星腕３１２〜３１５が回転する。それにより、傘歯車３１６〜３１９を介してフィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３、Ｆ４が駆動され、フィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３、Ｆ４が中心に向かって動作する把持動作が行われる。

このとき、ワークが各フィンガーＦ１，Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の間の中心に配置されていないと、フィンガーＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４が互いに近接する過程で、例えば１つのフィンガーＦ１にのみ先にワークが当接することとなる。そうすると、ワークからの反力により、そのフィンガーＦ１を駆動する遊星歯車ユニット３０７の遊星腕３１２は停止し、内歯歯車３２８が回転し始める。その内歯歯車３２８の回転動力は、隣接する遊星歯車ユニット３０８，３１０の内歯歯車３２９，３３１に伝達され、隣接するフィンガーＦ２，Ｆ４がそれまでより速く回転させられることとなる。このようにして、コンパクトな構成で、把持作業の完了直前のフィンガー動作を高速化することができる。

なお、遊星歯車ユニット１１０〜１１３，２１０〜２１３，３０７〜３１０の入力軸１２５〜１２７，２２５〜２２７，３２０〜３２３は、個別に複数のモータで駆動してもよいし、第１実施形態のように単一のモータで駆動してもよい。

以上のように、本発明に係るロボットハンドは、把持力を弱めることなく簡単に作業時間を短縮化し、柔軟な把持動作を行うことができる優れた効果を有し、産業用ロボットのアーム先端に取り付けるロボットハンド等に広く適用すると有益である。

本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの正面図である。図１のII−II線断面図である。図１に示すロボットハンドの把持動作を説明する図面である。本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの上面図である。図４に示すロボットハンドの展開図である。本発明の第３実施形態に係るロボットハンドの上面図である。図６に示すロボットハンドの展開図である。本発明の第４実施形態に係るロボットハンドの上面図である。図８に示すロボットハンドの展開図である。

符号の説明

1，100，200，300 ロボットハンド
5，6，107〜109，207〜209，307〜310 遊星歯車ユニット
9，10 太陽歯車
11，12 遊星歯車
13，14，113〜115，122〜124，213〜215，222〜224 遊星腕
15，16，128〜130，131〜133，228〜230，231〜233 内歯歯車
15a，16a 外歯部
F1，F2，F3，F4 フィンガー

Claims

第１及び第２のフィンガーと、
前記第１及び第２のフィンガーにそれぞれ動力を伝達する第１及び第２の遊星歯車ユニットと、を備え、
前記第１及び第２の遊星歯車ユニットは、太陽歯車と、前記太陽歯車の外歯に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車の公転に連動するように前記遊星歯車に接続された遊星腕と、前記遊星歯車の自転に連動するように前記遊星歯車の外歯に噛み合う内歯歯車と、を有し、
前記第１の遊星歯車ユニットは、前記太陽歯車、前記遊星腕及び前記内歯歯車のいずれか１つを動力入力部とし、他の２つをそれぞれ第１動力出力部及び第２動力出力部とし、
前記第２の遊星歯車ユニットも、前記太陽歯車、前記遊星腕及び前記内歯歯車のうち前記第１の遊星歯車ユニットと同じものをそれぞれ動力入力部、第１動力出力部及び第２動力出力部とし、
前記第１の遊星歯車ユニットの前記動力入力部が、前記第２の遊星歯車ユニットを介さずに動力源に動力伝達可能に接続され、前記第１の遊星歯車ユニットの前記第１動力出力部が、前記第１のフィンガーに動力伝達可能に接続され、
前記第２の遊星歯車ユニットの前記動力入力部が、前記第１の遊星歯車ユニットを介さずに動力源に動力伝達可能に接続され、前記第２の遊星歯車ユニットの前記第１動力出力部が、前記第２のフィンガーに動力伝達可能に接続され、
前記第２動力出力部の運動抵抗が、前記第１動力出力部の運動抵抗よりも大きく設定されており、
前記第１の遊星歯車ユニットの前記第２動力出力部は、前記第１及び第２のフィンガーが互いに近接／離反する方向に動力伝達しうるように、前記第２の遊星歯車ユニットの前記第２動力出力部に接続されていることを特徴とするロボットハンド。
複数のフィンガーと、
前記複数のフィンガーにそれぞれ動力を伝達する複数の遊星歯車ユニットと、を備え、
前記遊星歯車ユニットは、太陽歯車と、前記太陽歯車の外歯に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車の公転に連動するように前記遊星歯車に接続された遊星腕と、前記遊星歯車の自転に連動するように前記遊星歯車の外歯に噛み合う内歯歯車と、を有し、
前記太陽歯車、前記遊星腕及び前記内歯歯車のいずれか１つを動力入力部とし、他の２つをそれぞれ第１動力出力部及び第２動力出力部とし、
前記複数の遊星歯車ユニットの前記動力入力部が、動力源に動力伝達可能に接続され、前記複数の遊星歯車ユニットのうち１つの前記第１動力出力部が、前記複数のフィンガーのうち１つに動力伝達可能に接続され、前記複数の遊星歯車ユニットのうち別の１つの前記第１動力出力部が、前記複数のフィンガーのうち別の１つに動力伝達可能に接続され、
前記複数の遊星歯車ユニットのうち１つの前記第２動力出力部は、前記複数のフィンガーが互いに近接／離反する方向に動力伝達しうるように、前記複数の遊星歯車ユニットのうち別の１つの前記第２動力出力部に接続されており、
前記フィンガーは、３つ以上設けられており、
前記遊星歯車ユニットは、前記フィンガーの１つ当たりに直列状に複数設けられ、
前記直列状の複数の遊星歯車ユニットのうち１つの前記第２動力出力部は、隣接する別の前記直列状の複数の遊星歯車ユニットのうち１つの前記第２動力出力部に動力伝達可能に接続されており、
前記直列状の複数の遊星歯車ユニットのうち別の１つの前記第２動力出力部は、反対側に隣接するさらに別の前記直列状の複数の遊星歯車ユニットのうち１つの前記第２動力出力部に動力伝達可能に接続されており、
前記複数のフィンガーをそれぞれ駆動する前記複数の遊星歯車ユニットの前記第２動力出力部は、互いに循環するように動力伝達可能に接続されていることを特徴とするロボットハンド。
前記直列状の複数の遊星歯車ユニットは、互いの回転軸線が平行で且つ逆向きとなるように並んで２つ設けられ、前記第２動力出力部には外歯部が一体的に設けられており、
前記直列状の複数の遊星歯車ユニットのうち上流側の遊星歯車ユニットの前記第２動力出力部の前記外歯部が、隣接する別の前記直列状の複数の遊星歯車ユニットのうち下流側の遊星歯車ユニットの前記第２動力出力部の前記外歯部に噛み合っていることを特徴とする請求項２に記載のロボットハンド。
前記フィンガー及びそれを駆動する前記遊星歯車ユニットは、それぞれ４つ以上の偶数個設けられており、
前記４つの遊星歯車ユニットの前記第２動力出力部は、中継歯車を介して互いに循環するように動力伝達可能に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。