JP5365156B2

JP5365156B2 - ロボット装置

Info

Publication number: JP5365156B2
Application number: JP2008297858A
Authority: JP
Inventors: 渡稲村; 光治曽根原
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2028-11-21
Also published as: JP2010120142A

Description

本発明は、把持爪が着脱可能となっている把持手段を有するマニピュレータを備えたロボット装置に関する。

従来、マニピュレータを備えたロボット装置が提案されている。このようなロボット装置においては、マニピュレータの把持手段（手先効果器）を着脱可能とし、把持手段を交換することによって、さまざまな作業に対応できるように構成されたものが提案されている。すなわち、マニピュレータは、把持手段の交換により、さまざまな形状の作業対象物について、把持等の作業を行うことができる。このようなロボット装置において、把持手段の交換は、ツールチェンジャを用いて行っていた。

また、多数の形状の異なる把持爪を有することにより、さまざまな作業に対応できるようになされた把持手段も提案されている。

さらに、特許文献１には、図９に示すように、把持爪１０１のみを交換可能としたロボット装置が記載されている。また、このロボット装置においては、把持爪１０１を多角形柱状とし、把持爪の各側面を弾性の異なる材質により構成し、把持爪を回転させて把持面を切り替えることにより、多種の作業対象物に対応させることも記載されている。

特開平６−３９７７２号公報

ところで、従来のロボット装置において、さまざまな作業に対応させる場合に、把持手段を交換することは煩雑であり、多数の把持手段を構成しなければならないことから、製造コストの高騰を招き、また、信号線、電力線、空圧配管なども分離できるようにしなければならないため、装置構成の複雑化、大型化、重量増加が招来される。

また、把持手段に、多数の形状の異なる把持爪を設けることは、装置構成の複雑化、大型化を招く。

さらに、特許文献１に記載されたロボット装置においては、図９に示すように、把持爪１０１を交換するためには、アクチュエータ１０２を備えた着脱機構１０３が必要である。この着脱機構１０３は、構造、操作が複雑であり、また、製造コストも高い。

さらに、このロボット装置において、把持爪１０１の固定は、図１０に示すように、把持爪１０１の周囲に、ばね１０４により出入するようにした複数の球状突起１０５を配置し、この球状突起１０５を凹部１０６に係合させて支えているだけである。そのため、作業対象となるワークを把持したときの荷重方向について、把持爪を支える力が弱く、重いワークを把持すると、把持爪１０１ごと抜けてしまう虞がある。

そこで、本発明は、前記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置構成の複雑化、大型化、重量増加を招来することなく、さまざまな形状の作業対象物について把持等の作業を行うことができるようになされ、また、作業対象となるワークを把持したときの荷重方向について把持爪を支える力が十分に確保され、重いワークを把持することができるようになされたロボット装置を提供することにある。

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係るロボット装置は、以下の構成を有するものである。

〔構成１〕
把持爪が着脱可能となっている把持手段を有するマニピュレータを備えたロボット装置であって、把持手段は、２本以上の把持爪が装着され装着された各把持爪を相対的に接離させる方向に移動操作することにより各把持爪により、作業対象となるワークを把持し、または、解放する機能を有し、この把持手段において把持爪が装着される装着部は、把持爪装着部と該把持爪とが分離される構成であり、各把持爪が把持手段に対してワークを把持するための移動方向に移動されたときに該各把持爪に係合してワークを把持したときの該ワークによる荷重を支持する保持手段を備え、保持手段は、基端部が把持手段に固定された保持部材からなり、各把持爪がワークを把持した状態においては、保持部材の先端側が、把持爪装着部を貫通した保持孔を貫通して、把持爪に達した保持孔に係合することを特徴とするものである。

本発明に係るロボット装置においては、構成１を有することにより、保持手段は、基端部が把持手段に固定された保持部材からなり、各把持爪がワークを把持した状態においては、保持部材の先端側が、把持爪装着部を貫通した保持孔を貫通して、把持爪に達した保持孔に係合して、ワークを把持したときの該ワークによる荷重を支持するので、装置構成の簡素化、小型化、軽量化が可能であり、把持爪の交換により、さまざまな形状の作業対象物について把持等の作業を行うことができ、また、作業対象となるワークを把持したときの荷重方向について把持爪を支える力が十分に確保され、重いワークを把持することができる。したがって、金属性の機械部品など、把持爪に設けた係合部に引掛けて支えなければ把持できないような重量の大きなワークを把持した場合においても、把持爪が抜けてしまうことがない。

すなわち、本発明は、装置構成の複雑化、大型化、重量増加を招来することなく、さまざまな形状の作業対象物について把持等の作業を行うことができるようになされ、また、作業対象となるワークを把持したときの荷重方向について把持爪を支える力が十分に確保され、重いワークを把持することができるようになされたロボット装置を提供することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

〔ロボット装置の構成〕
図１は、本発明に係るロボット装置の構成を示す模式的な側面図である。

本発明に係るロボット装置は、図１に示すように、マニピュレータ１を有し、このマニピュレータ１により、作業対象となるワーク２０１の把持、運搬及び他の部材への組立が可能となされているものである。ワーク２０１は、作業台２０２上の所定の位置に載置されている。

マニピュレータ１は、複数のアクチュエータ（駆動装置）とリンク（剛体の構造物）１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄとによって構成され、ロボットベース４上に設置されている。すなわち、ロボットベース４、各リンク１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのそれぞれの間は、回動（屈曲）、または、旋回可能な関節２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを介して接続されており、それぞれアクチュエータによって相対駆動されるようになっている。各アクチュエータは、図示しないコンピュータなどの制御手段によって制御される。

最も先端側のリンク１ｄの先端側（以下、「手先」という。）には、最も先端側の関節２ｅを介して、先端効果器として、把持手段となる把持機構５が接続されている。最も先端側の関節２ｅは、最も先端側のリンク１ｄの軸回りに把持機構５を旋回可能とする関節である。

把持機構５は、制御手段によって制御される。把持機構５は、把持爪装着部９を介して着脱可能な複数の把持爪６を備えている。把持機構５は、把持爪６の開閉、すなわち、装着された各把持爪６を相対的に接離させる方向への移動操作が可能となっている。把持機構５は、これら把持爪６を相対的に接近させる（閉じる）ことによって、ワーク２０１を把持する機能を有している。また、把持機構５は、これら把持爪６を相対的に離間させる（開く）ことによって、保持していたワーク２０１を解放することができる。この実施の形態においては、把持爪６は、四角柱状に構成されている。各把持爪６の相対向する側面部は、把持面６ｂとなっている。この把持面６ｂは、把持する対象のワーク２０１に適合した形状及び材質により形成されている。

このマニピュレータ１においては、順次先端側のリンクの位置が制御されることにより、手先の位置が制御され、この手先において把持機構５によって、ワーク２０１を把持することができる。

図２は、本発明に係るロボット装置の要部の構成を示す斜視図である。

把持機構５には、図２に示すように、保持手段となる保持部材７が設けられている。この保持部材７は、基端部が把持機構５に固定されており、各把持爪６が把持機構５に対してワーク２０１を把持するための移動方向に移動されたときに、各把持爪６に係合し、ワーク２０１を把持したときのワーク２０１による荷重を支持するようになっている。

図３は、本発明に係るロボット装置の要部の構成を示す側面図である。

すなわち、保持爪６は、図３に示すように、把持面６ｂと同一方向の側面部において、保持部材７の先端部に対向しており、この保持部材７の先端側に対応した位置に、保持孔８を有している。各把持爪６は、図３中矢印Ｘで示すワーク２０１を把持するための移動方向に移動されると、保持孔８に保持部材７の先端側を係合させることとなる。

図４は、本発明に係るロボット装置において、保持孔に保持部材が係合した状態を示す側面図である。

図４に示すように、保持孔８に保持部材７の先端側が係合されると、ワーク２０１を把持するための移動方向に直交する方向である図４中矢印Ｚで示すワーク２０１による荷重は、保持部材７によって支持されるので、把持爪６は、把持機構５に装着した状態に保持される。

そして、図３に示すように、各把持爪６が互いに離間されワーク２０１を解放した状態においては、保持孔８への保持部材７の係合が解除されるので、把持爪６の交換が可能となる。すなわち、把持面６ｂの形状や材質を種々のワーク２０１に応じて作成した様々な把持爪６を用意しておき、作業に応じて交換して利用することができる。

図７は、本発明に係るロボット装置における保持孔及び保持部材の他の例を示す側面図である。

なお、把持機構５において把持爪６が装着される装着部が、把持爪装着部９（固定部分）と把持爪６（交換部分）とが分離される構成である場合においては、保持孔８は、図７に示すように、把持爪装着部９を貫通して、把持爪６に達するものとしてもよい。この場合には、各把持爪６がワーク２０１を把持した状態においては、保持部材７の先端側は、把持爪装着部９の保持孔を貫通して、把持爪６の保持孔８に係合することとなる。このとき、把持爪６は、把持爪装着部９に対して、保持部材７を介しても保持されることとなり、より確実に保持される。

〔その他の実施の形態〕
図５は、本発明に係るロボット装置の要部の構成の他の例を示す側面図である。

このロボット装置において、各保持爪６は、図５に示すように、互いに離反する方向の側面部が把持面６ｂとなされ、互いに離間されることにより、これら把持面６ｂにより、例えば、円筒状のワークを内側面において支持するものであってもよい。

この場合にも、保持部材７は、先端部を各保持爪６の把持面６ｂと同一方向の側面部に対向させるように、すなわち、各把持爪６の外側に設ける。この場合の各把持爪６も、保持部材７の先端側に対応した位置に、保持孔８を有している。

図６は、本発明に係るロボット装置において、保持孔に保持部材が係合した状態の他の例を示す側面図である。

そして、各把持爪６は、図６中矢印Ｘで示すワーク２０１を把持するための移動方向に移動されると、保持孔８に保持部材７の先端側を係合させることとなる。図６に示すように、保持孔８に保持部材７の先端側が係合されると、ワーク２０１を把持するための移動方向に直交する方向である図６中矢印Ｚで示すワーク２０１による荷重は、保持部材７によって支持されるので、把持爪６は、把持機構５に装着した状態に保持される。

そして、図５に示すように、各把持爪６が互いに接近されワーク２０１を解放した状態においては、保持孔８への保持部材７の係合が解除されるので、把持爪６の交換が可能となる。

図８は、本発明に係るロボット装置における把持爪の構成の他の例を示す斜視図である。

このロボット装置において、各保持爪６は、図８に示すように、異なる方向に複数の把持面６ｂ，６ｂを有し、装着方向を変えて（回転させて）把持機構５に装着されるものであってもよい。この場合において、各把持面６ｂ，６ｂは、対象とするワーク２０１の形状に合わせて、矩形状や円弧状の凹部等を有するものとすることができる。

そして、この把持爪６は、各把持面６ｂ，６ｂと同一方向の各側面部に、保持孔８を有している。

この把持爪６によりワーク２０１を把持した場合においては、把持を行っている把持面６ｂと同一方向の保持孔８に、保持部材７の先端側が係合され、ワーク２０１による荷重が保持部材７によって支持され、把持爪６は、把持機構５に装着した状態に保持される。

そして、各把持爪６がワーク２０１を解放した状態においては、保持孔８への保持部材７の係合が解除されるので、把持爪６の交換、または、回転が可能となる。

なお、本発明に係るロボット装置において、把持機構５に装着される把持爪６は、２本に限定されず、３本以上が装着されることとしてもよい。

本発明に係るロボット装置の構成を示す模式的な側面図である。本発明に係るロボット装置の要部の構成を示す斜視図である。本発明に係るロボット装置の要部の構成を示す側面図である。本発明に係るロボット装置において、保持孔に保持部材が係合した状態を示す側面図である。本発明に係るロボット装置の要部の構成の他の例を示す側面図である。本発明に係るロボット装置において、保持孔に保持部材が係合した状態の他の例を示す側面図である。本発明に係るロボット装置における保持孔及び保持部材の他の例を示す側面図である。本発明に係るロボット装置における把持爪の構成の他の例を示す斜視図である。従来のロボット装置の把持爪の構成を示す斜視図である。従来のロボット装置の把持爪の要部構成を示す平面図である。

符号の説明

１マニピュレータ
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄリンク
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ関節
５把持機構
４ロボットベース
６把持爪
７保持部材
８保持孔
２０１ワーク
２０２作業台

Claims

把持爪が着脱可能となっている把持手段を有するマニピュレータを備えたロボット装置であって、
前記把持手段は、２本以上の把持爪が装着され、装着された各把持爪を相対的に接離させる方向に移動操作することにより、各把持爪により、作業対象となるワークを把持し、または、解放する機能を有し、この把持手段において前記把持爪が装着される装着部は、把持爪装着部と該把持爪とが分離される構成であり、
前記各把持爪が前記把持手段に対して前記ワークを把持するための移動方向に移動されたときに、該各把持爪に係合して、前記ワークを把持したときの該ワークによる荷重を支持する保持手段を備え、
前記保持手段は、基端部が前記把持手段に固定された保持部材からなり、前記各把持爪が前記ワークを把持した状態においては、前記保持部材の先端側が、前記把持爪装着部を貫通した保持孔を貫通して、前記把持爪に達した保持孔に係合する
ことを特徴とするロボット装置。