JP5928729B2 - ロボットハンド - Google Patents

Description

本願の発明は、ワークを吸着保持するツールが指先部に備えられた上下左右方向の２自由度を有するロボットハンドに関するものであり、特に、一対の指先部の開閉動作に応じてこのハンド指先ツールを、格納位置と突出位置との間で出し入れ操作することができる格納機構を備えたロボットハンドに関するものである。

自動車工場における生産自動化のための産業用マニピュレータ、マスタースレーブ式ロボットハンド、電動義手、など、多種多様な用途に対応するために数多くのロボットハンドが存在する。

産業用マニピュレータの従来技術として特許文献１には、一対の指先部の先端に把持用爪が備えられ、両爪の対向面に真空吸着用小孔が開口され、かつ、両爪の先端に吸着パッドが取付けられ、両爪間の開閉駆動を行う物品把持ハンドが開示されている。この物品把持ハンドは、直立姿勢で物品を把持する場合、爪の把持のみによる場合の把持か、または、爪による把持と爪対向面の吸着用小孔での真空吸着とによる場合の把持を選択し、また水平姿勢で物品を把持する場合、両爪の先端の吸着パッドでの真空吸着による場合の把持を選択して、物品の硬さ強度に応じた把持力で物品を把持することができる。

実開平６−３５８８号公報

従来のロボットハンドには、以下のような解決すべき課題が残されている。
以下、図１及び図２を参照して、従来のロボットハンドが有する課題について説明する。
図１（ａ）は、従来のロボットハンド１の先端に取付けられた吸引機構（指先ツール）５により、ワーク２１を吸引していることを示す概略図である。また、図１（ｂ）は、従来のロボットハンド１の一対の指先部４，４により、ワーク２１を把持していることを示す概略図である。しかしながら、図２（ｂ）（ｃ）に示すように指先部４に取付けられた指先ツール５を用いた吸引機能と一対の指先部４，４を用いた通常の把持機能の両方を、上下左右方向の２自由度のみを有するロボットハンドに備えた場合、一対の指先部４，４で丸いワーク２１ｃを把持する際に、指先部４に取付けられた指先ツール５が邪魔となって丸いワーク２１ｃを把持することができなくなってしまう。

また、図２（ａ）（ｂ）に示すように、薄いワーク２１ａまたは小さなワーク２１ｂを把持または吸引保持して運搬するために、上下左右方向の２自由度のみを持つロボットハンド１の指先部４に爪６や吸引用の指先ツール５が取付けられている場合、薄いワーク２１ａの把持及び小さなワーク２１ｂの吸引運搬作業能率向上のために、爪６または指先ツール５が指先部４から突出している場合がある。この際、ロボットハンド１に爪６や指先ツール５を取付けたまま丸いワーク２１ｃを運搬作業しようとすると、図２（ｃ）に示すように、指先ツール５を用いた吸引保持と一対の指先部４，４を用いた通常の把持を同時に成立させることが困難であった。
さらに、爪６や指先ツール５が丸いワーク２１ｃを把持することを阻害しないように、爪６や指先ツール５を駆動し、退避させる場合、爪６や指先ツール５の駆動用の動力源を別途設ける必要があり、ロボットハンドの小型化が困難であった。

本願の発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、ロボットハンドの指先部を駆動するための動力によって指先ツールを格納位置に配置させることにより、指先ツールを用いた吸引保持機能と一対の指先部を用いた通常の把持機能をワークの形状に応じて切り換えて、指先ツールが床面に接触して通常把持の妨げになることを防ぐロボットハンドを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本願の請求項１のロボットハンドに係る発明は、開閉動作してワークを把持する一対の指先部と、該一対の指先部を開閉動作する一対のリンク部と、前記一対の指先部の少なくとも一方に設けられ、ワークを吸着保持する吸着具と、を備えるロボットハンドにおいて、前記一対の指先部の開閉動作に応じて前記吸着具を格納位置と突出位置との間で出し入れ操作する吸着具出入れ機構を備えることを特徴とする。
本願の請求項１のロボットハンドに係る発明によれば、一対の指先部によりワークを把持する場合、吸着具を格納位置に配置して、一方の指先部に取付けられた吸着具が床面に接触して一対の指先部による通常把持の妨げになることを防ぐことができる。

（発明の様態）
以下、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、請求可能発明と称する）の態様を例示し、例示された各態様について説明する。ここでは、各態様を、特許請求の範囲と同様に、項に区分すると共に各項に番号を付し、必要に応じて他の項の記載を引用する形式で記載する。これは、請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施形態の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得る。
本願の発明は、以下の（１）〜（５）項の態様で構成される。（１）、（２）項の態様が請求項１，２に相当する。

（１）開閉動作してワークを把持する一対の指先部と、該一対の指先部を開閉動作する一対のリンク部と、前記一対の指先部の少なくとも一方に設けられ、ワークを吸着保持する吸着具と、を備えるロボットハンドにおいて、
前記一対の指先部の開閉動作に応じて前記吸着具を格納位置と突出位置との間で出し入れ操作する吸着具出入れ機構を備えることを特徴とするロボットハンド（請求項１に相当）。
（１）項のロボットハンドによれば、吸着具を指先部から突出させた状態でワークを吸着保持することができると共に、吸着具を指先部内に格納させた状態で一対の指先部によりワークを把持することもできる。
この際に、吸着具を用いた吸着保持機能と一対の指先部を用いた通常の把持機能を、一対の指先部の開閉動作に応じて吸着具出入れ機構を作動させることにより、ワークの形状に応じて切り換えることができる。

（２）前記吸着具出入れ機構は、前記一対のリンク部の通常動作範囲外で前記一対のリンク部の少なくとも一方に接触するスイッチで作動することを特徴とする（１）項に記載のロボットハンド（請求項２に相当）。
（２）項のロボットハンドによれば、吸着具を用いた吸着保持機能と一対の指先部を用いた通常の把持機能を、動力源を追加することなくワークの形状に応じて切り換えることができる。

（３）前記吸着具出入れ機構は、一方向にバネ付勢された前記スイッチと、前記スイッチの押圧動作により一方向に回転する第１爪車と、該第１爪車と噛み合わされ、前記第１爪車と反対方向に回転する第２爪車と、該第２爪車の一方向への回転を阻止する逆転防止爪と、前記第２爪車と一体に回転し、前記吸着具を格納位置と突出位置との間で出し入れするカム部と、から構成されることを特徴とする（２）項に記載のロボットハンド。
（３）項のロボットハンドによれば、吸着具出入れ機構を指先部に備えることにより、指先部に取付けられた吸着具を吸着具出入れ機構により格納位置と突出位置との間で指先部に出し入れする並進動作を、動力源を追加することなく実現することができる。

（４）前記吸着具出入れ機構は、一方向にバネ付勢された前記スイッチと、円筒状の溝カム部と、前記スイッチの先端部に取付けられて、前記吸着具を格納位置と突出位置との間で出し入れすると共に、前記溝カム部に係合する係合部を備えたバネピン部と、から構成されることを特徴とする（２）項に記載のロボットハンド。
（４）項のロボットハンドによれば、（３）項とは別の形態の吸着具出入れ機構を指先部に備えることにより、指先部に取付けられた吸着具を吸着具出入れ機構により格納位置と突出位置との間で指先部に出し入れする並進動作を、動力源を追加することなく実現することができる。

（５）前記吸着具出入れ機構は、一方向にバネ付勢された前記スイッチと、前記スイッチの押圧動作により一方向に回転するラチェット部と、該ラチェット部と噛み合わされ、前記吸着具を格納位置と突出位置との間で出し入れするカム部と、から構成されることを特徴とする（２）項に記載のロボットハンド。
（５）項のロボットハンドによれば、（３）項及び（４）項とは別の形態の吸着具出入れ機構を指先部に備えることにより、指先具に取付けられた吸着具を機構により格納位置と突出位置との間で指先部に出し入れする回転動作を、動力源を追加することなく実現することができる。

本願の請求項１の発明に係るロボットハンドによれば、一対の指先部によりワークを把持する場合、吸着具を格納位置に配置して指先部に取付けられた吸着具が床面に接触して通常把持の妨げになることを防ぐことができる。換言すると、吸着具を用いた吸着保持機能と一対の指先部を用いた通常の把持機能を、吸着具駆動用の動力源を別途必要とすることなくワークの形状に応じて切り換えることができる。
本願の請求項２の発明に係るロボットハンドによれば、吸着具駆動用の動力源が不要となることにより、ロボットハンドの把持動作、吸着保持動作、及び、運搬動作に必要なエネルギを軽減する小型化したロボットハンドを提供することができる。

図１（ａ）は、ロボットハンドの先端に取付けられた吸引機構を用いて、ワークを吸引していることを示す概略図であり、図１（ｂ）は、ロボットハンドの一対の指先部を用いて、ワークを把持していることを示す概略図である。 図２（ａ）は、薄いワークを把持するために、ロボットハンドの指先部に爪が取付けられた場合の概略図である。図２（ｂ）は、小さいワークを吸引保持するために、ロボットハンドの指先部に吸引用のノズルなどの指先ツールが取付けられた場合の概略図である。図２（ｃ）は、指先ツールが丸いワークを把持することを阻害する場合の概略図である。 図３は、本発明に係るロボットハンドの基本構成図である。 図４（ａ）（ｂ）は、本発明に係るロボットハンドの吸引保持作業フローを示す図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るロボットハンドの一対の指先部４，４を用いた通常の把持作業フローを示す図である。 図６は、本発明に係る一対の平行リンクを有するロボットハンドの構成図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るロボットハンドの一対の指先部の開閉動作状態を示す図である。 図８（ａ）（ｂ）は、本発明に係るロボットハンドにおいて、吸着具を用いてワークを吸着保持した場合の概略図である。 図９（ａ）（ｂ）は、本発明に係るロボットハンドにおいて、吸着具を指先部内に格納し、一対の指先部によりワークを通常把持した場合の概略図である。 図１０は、本発明に係るロボットハンドの吸着具出入れ機構の第１実施形態における構成図である。 図１１（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係るロボットハンドの吸着具出入れ機構の第１実施形態における吸着具の並進出し入れ動作を示す図である。 図１２（ａ）（ｂ）は、本発明に係るロボットハンドの吸着具出入れ機構の第２実施形態における構成図である。 図１３（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係るロボットハンドの吸着具出入れ機構の第２実施形態における吸着具の並進出し入れ動作を示す図である。 図１４は、本発明に係るロボットハンドの吸着具出入れ機構の第３実施形態における構成図である。 図１５（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係るロボットハンドの吸着具出入れ機構の第３実施形態における吸着具の回転出し入れ動作を示す図である。

以下、本願の発明に係る好適な実施の形態を、添付図面を参照しながら説明するが、以下に記載される装置及びその各構成要素、各部品、各箇所、各材料は、本願の発明の実施の形態の一例であり、これに限られるものではない。また、図中、同一の符号を付した部分は同一物、同一部材を表し、装置や部材の各寸法、各比率は実際のものを反映したものではなく、概略的に示したものである。

図３及び図４を参照して、本発明に係るロボットハンドの基本構成について説明する。
図３及び図４は、床上に存在するワーク２１を運搬する上下左右方向の２自由度のみを有するロボットハンド１において、指先部４に取付けられた吸着具５を用いた吸引機能と一対の指先部４，４を用いた通常の把持機能を有し、かつ、動力源を追加することなくワーク２１の形状に応じて切り換えることができるロボットハンド１を示す。
図３及び図４に示されているように、ロボットハンド１は、ワーク２１を把持する一対の指先部４，４を開閉動作する動力を発生させるモータなどを含む動力部２、動力部２に回転するように一端が取付けられた一対のリンク部３，３、一対のリンク部３，３の他端に取付けられた一対の指先部４，４、ハンド指先ツールとして一対の指先部４，４の少なくとも一方に取付けられ、一対の指先部４，４から突出してワーク２１を吸着保持する吸着具５、及び、吸着具５を格納位置と突出位置との間で出し入れ操作する吸着具出入れ機構７（ここでは図示せず）から構成される。

図４（ａ）（ｂ）は、ロボットハンド１の吸着具５を用いた吸引作業フローを示している。ロボットハンド１によりワーク２１を吸引保持する場合、ロボットハンド１は一対の指先部４，４が開いた状態（図４（ａ））から閉じた状態（図４（ｂ））に操作され、指先部４に取付けられた吸着具５を用いてワーク２１を吸引保持する。

一方、図５（ａ）〜（ｃ）は、ロボットハンド１の一対の指先部４，４を用いた通常の把持作業フローを示している。ロボットハンド１によりワーク２１を把持する場合、まずロボットハンド１は一対のリンク部３，３を介して一対の指先部４，４が開いた状態（図５（ａ）に示す通常動作範囲）からさらに開いた状態（図５（ｂ）に示す通常動作範囲外）にされ、それによって、吸着具出入れ機構を作動させて一方の指先部４に取付けられた吸着具５の角度または位置を変化させる。その結果、図５（ｃ）のように、一方の指先部４に取付けられた吸着具５が床面に接触しないため、ロボットハンド１の一対の指先部４，４によりワーク２１を把持することができる。
このように、ロボットハンド１における一対の指先部４，４の開閉動作に伴って吸着具５の角度または位置を変化させるために、別途駆動用の動力源が不要であるため、小型化したロボットハンドを提供することができ、さらに、ワークの形状に応じた吸着具５の位置変更を人間が手を触れることなく実施することが可能である。
以下、本発明に係るロボットハンド及び吸着具出入れ機構の実施の形態について説明するが、以下の実施の形態では、上記のロボットハンドの基本構成がすべて含まれている。

図６を参照して、本発明に係るロボットハンド２２の好適な実施の形態について説明する。
ロボットハンド２２は一対の平行リンク３’，３’を備えており、さらに、上記のロボットハンド１の基本構成に加えて、ワークの形状（例えば、ワークが通常把持するより吸着保持するほうが運搬しやすいほど小さい場合）に応じて吸着具５の位置を変更するためのスイッチ部８が一方の指先部４に取付けられ、このスイッチ部８は、一対の平行リンク３’，３’が完全に開いたとき（図７（ｃ）に示す通常動作範囲外）に、一方の平行リンク３’の下端部がスイッチ部８を下方に押すように配置されている。

図７は、本発明に係るロボットハンド２２の一対の指先部の開閉操作を示しており、図７（ａ）はロボットハンド２２の一対の指先部４，４が閉じた状態、図７（ｂ）は、ワークを把持するためにロボットハンド２２の一対の指先部４，４が通常の動作範囲で開いた状態、及び、図７（ｃ）は、吸着具出入れ機構７を操作するスイッチ部８を押すために通常の動作範囲外としてロボットハンド２２の一対の指先部４，４が完全に開いた状態、を示している。
ロボットハンド２２によりワークを把持するための一連の動作は、図７（ａ）〜（ｂ）の範囲で行われる。ロボットハンド２２の一対の指先部４，４は、一方の指先部４に取付けられた吸着具５の位置を変位させるための吸着具出入れ機構７のスイッチ部８を押すために、図７（ｂ）に示す通常動作範囲からさらに開いた図７（ｃ）に示す通常動作範囲外の状態にされる。これより、スイッチ部８を押すための動力源を新たに追加する必要がなくなり、一対の指先部４，４の開閉に必要な動力源２を用いることにより一方の指先部４に取付けられた吸着具５の出し入れを行うことができる。

図８（ａ）（ｂ）は、上記の本発明の第１または第２実施形態に係る吸着具出入れ機構７，７’を、本発明に係るロボットハンド２２に適用し、ロボットハンド２２が吸着具５を用いてワーク２１を吸着保持した場合の概略図である。
図８（ａ）（ｂ）に示されているように、一方の指先部４に取付けられ、ワーク２１の形状に応じて吸着具出入れ機構７，７’により一方の指先部４から突出させることができる吸着具５が用いられたときに、ロボットハンド２２は、従来の吸引保持型ロボットハンド（図１（ａ）参照）と同様に吸着保持作業を行うことができる。

また、図９（ａ）（ｂ）は、上記の本発明の第１または第２実施形態に係る吸着具出入れ機構７，７’を、本発明に係るロボットハンド２２に適用し、吸着具５が吸着具出入れ機構７，７’により一方の指先部４内に格納され、吸着具５を用いずに一対の指先部４，４によりワーク２１を通常把持した場合の概略図である。
図９（ａ）（ｂ）に示されているように、ロボットハンド２２は、ワーク２１を把持するときに吸着具出入れ機構７，７’により吸着具５を一方の指先部４内に格納することによって、従来の吸引保持型ロボットハンド（図１（ｂ）参照）と同様に、吸着具５が床面に接触して破損するようなことがなくワーク２１を把持することができる。
図８，９に示されているように、本発明のロボットハンド２２は、第１または第２実施形態に係る吸着具出入れ機構７，７’を備えることにより、ワーク２１の形状に応じて、吸着具５を用いた吸着保持機能と一対の指先部４，４を用いた通常の把持機能を、動力源を追加することなく切り換えて用いることができる。

図１０を参照して、本発明の第１の実施形態に係る吸着具出入れ機構７について説明する。ロボットハンド２２の基本構成は、上記ロボットハンドの基本構成と同様である。
この第１の実施形態に係る吸着具出入れ機構７は、吸着具５、一対の指先部４，４が図７（ｃ）に示す通常動作範囲外である完全に開いた状態になったときに押されるスイッチ部８、スイッチ部８を元の位置に戻すためのバネ部９、スイッチ部８の並進動作を、爪車（第１爪車）１１に回転動作として伝達するクランク部１０、クランク部１０によって回転させられ矢印Ｒの方向に回転するときのみに爪車（第２爪車）１２に噛み合う爪車１１、爪車１１により矢印Ｒと反対方向に回転させられる爪車１２、爪車１２が逆転する（矢印Ｒ方向に回転）ことを防止するための逆転防止用の爪１３、吸着具５を押し出すために爪車１２と一体に設けたカム部１４、及び、吸着具５を元の位置に戻すためのバネ部１５、から構成されている。
図１０に示されているような吸着具出入れ機構７を一方の指先部４に備えることにより、一方の指先部４に変位自在に取付けられた吸着具５を指先部４から出し入れする並進動作を、動力源を追加することなく実現する。

図１１（ａ）〜（ｅ）のように、一方の指先部４に取付けられた吸着具５を、完全に開いた一対の平行リンク３’，３’（図７（ｃ））によりスイッチ部８を下方に押すことにより並進させて、吸着具出入れ機構７により指先部４から出し入れすることができる。
図１１（ａ）は、ロボットハンド２２がワーク２１を一対の指先部４，４により把持するときの吸着具出入れ機構７の状態を示している。この状態では、吸着具５は指先部４内に格納されている。
図１１（ｂ）は、ロボットハンド２２によりワーク２１を吸着保持するために、一対の指先部４，４を図７（ｃ）の完全に開いた状態にすることによって、一対の平行リンク３’，３’によりスイッチ部８が押された状態を示している。このとき、スイッチ部８の下方への並進運動はクランク部１０によって爪車１１に矢印Ｒ方向の回転動作として伝達され、これに伴って、爪車１１に噛み合って配置されている爪車１２が矢印Ｓ方向に回転する。そのときに、爪車１２と共に矢印Ｓ方向に回転するカム部１４により、吸着具５は下方向に押し出される。

図１１（ｃ）は、一対の指先部４，４が図７（ｃ）の完全に開いた状態から図７（ａ）または（ｂ）の状態に戻され、スイッチ部８が一対の平行リンク３’，３’から解放された状態を示している。このとき、スイッチ部８はバネ部９のバネ力により上方に移動して元の位置に戻るが、爪車１２は、逆転防止用の爪１３によって回転を阻止されているので、爪車１２と共に回転するカム部１４により吸着具５は吸着具出入れ機構７から突出した状態に保持される。
図１１（ｄ）は、ロボットハンド２２によりワーク２１を吸着保持する作業が終了し、吸着具５を一方の指先部４内に格納するために、一対の指先部４，４を再び図７（ｃ）の完全に開いた状態にすることによって、スイッチ部８が押された状態を示している。このとき、スイッチ部８の並進動作は、クランク部１０によって爪車１１に矢印Ｒ方向の回転動作として伝達され、爪車１１に噛み合わされた爪車１２が矢印Ｓ方向に回転する。そのときに、爪車１２と共に回転するカム部１４も矢印Ｓ方向に回転し、吸着具５はバネ部１５のバネ力によって上方向に押し戻される。
図１１（ｅ）は、一対の指先部４，４が図７（ｃ）の完全に開いた状態から図７（ａ）または（ｂ）の状態に再び戻され、スイッチ部８が一対の平行リンク３’，３’から解放された状態を示している。このとき、スイッチ部８はバネ部９のバネ力により上方に移動して元の位置に戻るが、爪車１２は、逆転防止用の爪１３によって回転することを防止されるので、吸着具５は上方向に押し出された状態のままになり、一方の指先部４内に格納されることになる。

図１２（ａ）（ｂ）を参照して、本発明の第２の実施形態に係る吸着具出入れ機構７’について説明する。ロボットハンド２２の基本構成は、上記ロボットハンドの基本構成と同様である。
この第２の実施形態に係る吸着具出入れ機構７’は、吸着具５、吸着具５に連結され、一対の指先部４，４が図７（ｃ）に示す通常動作範囲外である完全に開いた状態になったときに下方に押されるスイッチ部８、スイッチ部８を元の位置に戻すためのバネ部９、図１２（ｂ）に示すように回転する円筒部品１６の内部に吸着具５を一方の指先部４から出し入れすることができるように溝が任意に形成された溝カム部１７、及び、図１２（ｂ）に示すようにスイッチ部８の側面に取付けられ、溝カム部１７に沿って移動することができるバネピン部１８、から構成されている。
図１２（ａ）（ｂ）に示されているような吸着具出入れ機構７’を一方の指先部４に備えることにより、スイッチ部８に連結された吸着具５を一方の指先部４から出し入れする並進動作を、動力源を追加することなく実現する。この吸着具出入れ機構７’は、ノック式ボールペンのペン先を出し入れする機構に類似した原理に基づいている。

図１３（ａ）〜（ｅ）のように、一方の指先部４に取付けられスイッチ部８に当接された吸着具５を、完全に開いた一対の平行リンク３’，３’（図７（ｃ）に示す通常動作範囲外）によりスイッチ部８を下方に押すことにより並進させて、吸着具出入れ機構７’により指先部４から出し入れすることができる。
図１３（ａ）は、ロボットハンド２２がワーク２１を一対の指先部４，４により把持するときの吸着具出入れ機構７’の状態を示している。この状態では、吸着具５は指先部４内に格納されている。
図１３（ｂ）は、ロボットハンド２２によりワーク２１を吸着保持するために、一対の指先部４，４を図７（ｃ）の完全に開いた状態にすることによって、一対の平行リンク３’，３’によりスイッチ部８が押された状態を示している。このとき、スイッチ部８の下方への並進運動によって、スイッチ部８の先端に取付けられたバネピン部１８は、円筒部品１６内部に形成された溝カム部１７の下端部（バネピン部１８の真下に位置される溝カム部１７の下端部分）を押す。これに伴い円筒部品１６が回転することで、バネピン部１８は溝カム部１７に沿って移動し、スイッチ部８に連結されている吸着具５を下方向に押し出すことができる。

図１３（ｃ）は、一対の指先部４，４が図７（ｃ）の完全に開いた状態から図７（ａ）または（ｂ）の状態に戻り、スイッチ部８が一対の平行リンク３’，３’から解放された状態を示している。このとき、スイッチ部８はバネ部９のバネ力により上方に移動して元の位置の手前まで戻るため、スイッチ部８の側面に取付けられたバネピン部１８は、溝カム部１７に沿って進むが、スイッチ部８に連結されている吸着具５は吸着具出入れ機構７’から突出したロック位置（図１３（ｃ）の位置）に保持される。
図１３（ｄ）は、ロボットハンド２２によりワーク２１を吸着保持する作業が終了し、吸着具５を一方の指先部４内に格納するために、一対の指先部４，４を再び図７（ｃ）の完全に開いた状態にすることによって、スイッチ部８が押された状態を示している。このとき、スイッチ部８の図１３（ｄ）における下方向への並進運動によって、スイッチ部８の先端に取付けられたバネピン部１８は、円筒部品１６内部に形成された溝カム部１７の下端部を再び押す。それに伴って円筒部品１６が回転することで、バネピン部１８は溝カム部１７に沿って再び移動し、スイッチ部８に連結されている吸着具５を再び押し出すことになる。
図１３（ｅ）は、一対の指先部４，４が図７（ｃ）の完全に開いた状態から図７（ａ）または（ｂ）の状態に再び戻り、スイッチ部８が一対の平行リンク３’，３’から解放された状態を示している。このとき、スイッチ部８がバネ部９のバネ力により上方に移動して元の位置に戻るため、スイッチ部８の側面に取付けられているバネピン部１８は、溝カム部１７に沿って進むことができ、スイッチ部８に連結されている吸着具５は一方の指先部４内に格納する位置（図１３（ｅ）の位置）まで移動させられる。

図１４を参照して、本発明の第３の実施形態に係る吸着具出入れ機構７’’について説明する。ロボットハンド２２の基本構成は、上記ロボットハンドの基本構成と同様である。
この第３の実施形態に係る吸着具出入れ機構７’’は、カム部２０によって回転させられる吸着具５’、一対の指先部４，４が図７（ｃ）の完全に開いた状態になったときに押されるスイッチ部８、スイッチ部８を元の位置に戻すためのバネ部９、ラチェット部１９、カム部２０、及び、吸着具５’を元の位置に戻すためのバネ部１５、から構成されている。ラチェット部１９は、スイッチ部８の並進動作によって回転させられ、スイッチ部８によって加えられる力がなくなると元の位置に戻るように形成されている。カム部２０は、ラチェット部１９がスイッチ部８により１回力を加えられる度に吸着具５’に対して凹凸を交互に繰り返すように回転し、逆回転することがないように形成されている。
図１４に示されているような吸着具出入れ機構７’’を一方の指先部４に備えることにより、指先部４に回転自在に取付けられた吸着具５’を吸着具出入れ機構７’’から出し入れする回転動作を、動力源を追加することなく実現する。

図１５（ａ）〜（ｅ）のように、指先部４に取付けられた吸着具５’を、完全に開いた一対の平行リンク３’，３’（図７（ｃ）に示す通常動作範囲外）によりスイッチ部８を下方に押すことにより、本発明に係る吸着具出入れ機構の第１，２実施形態のように吸着具５を並進移動させて吸着具を一方の指先部から突出／格納させるのではなく、吸着具５’を回転させて、吸着具出入れ機構７’’により一方の指先部４から出し入れすることができる。
図１５（ａ）は、ロボットハンド２２がワーク２１を一対の指先部４，４により把持するときの吸着具出入れ機構７’’の状態を示している。この状態では、吸着具５’は指先部４内に格納されている。このとき、吸着具５’が図１５（ａ）の状態から吸着具５’の回転軸まわりに矢印Ｖ方向（図１５（ｄ）参照）にこれ以上回転しないように、吸着具５’の右側側面下部に接触するストッパー（図示せず）が設けられている。
図１５（ｂ）は、ロボットハンド２２によりワーク２１を吸着保持するために、一対の指先部４，４を図７（ｃ）の完全に開いた状態にすることによって、一対の平行リンク３’，３’によりスイッチ部８が押された状態を示している。このとき、スイッチ部８の下方への並進運動はラチェット部１９を介してカム部２０に伝わり、カム部２０により矢印Ｔ方向の回転動作として吸着具５’に伝達され、バネ１５のバネ力による矢印Ｖ方向の回転トルクより大きい矢印Ｕ方向の回転トルクに伴い、吸着具５’は使用可能な位置まで矢印Ｕ方向に回転する。

図１５（ｃ）は、一対の指先部４，４が図７（ｃ）の完全に開いた状態から図７（ａ）または（ｂ）の状態に戻され、スイッチ部８が一対の平行リンク３’，３’から解放された状態を示している。このとき、スイッチ部８はバネ部９のバネ力により上方に移動して元の位置に戻り、かつ、ラチェット部１９は逆回転して元の位置に戻るが、逆回転することが阻止されているカム部２０は回転しない。このときに、カム部２０の先端部は、吸着具５’がバネ部１５のバネ力により矢印Ｖ方向に回転しないようにストッパー機構として機能するように配置されている。さらにこのとき、例えば、吸着具５’が図１５（ａ）の状態から吸着具５’の回転軸まわりに矢印Ｕ方向に９０°以上回転しないように、吸着具５’の左側側面下部に接触するストッパー（図示せず）が設けられている。従って、吸着具５’は、この図１５（ｃ）の状態において回転することができないロック状態となり、一方の指先部４から突出した状態に保持される。
図１５（ｄ）は、ロボットハンド２２によりワーク２１を吸着保持する作業が終了し、吸着具５’を一方の指先部４内に格納するために、一対の指先部４，４を再び図７（ｃ）の完全に開いた状態にすることによって、スイッチ部８が押された状態を示している。このとき、スイッチ部８の並進動作は、ラチェット部１９を介してカム部２０に伝えられ、カム部２０が再度矢印Ｔ方向に回転されるため、カム部２０の先端部による吸着具５’へのストッパー機能が解除され、吸着具５’はバネ部１５のバネ力により矢印Ｖ方向に回転し、吸着具５’の右側側面下部に接触するストッパー（図示せず）が機能し、一方の指先部４内に格納される。
図１５（ｅ）は、一対の指先部４，４が図７（ｃ）の完全に開いた状態から図７（ａ）または（ｂ）の状態に再び戻り、スイッチ部８が一対の平行リンク３’，３’から解放された状態を示している。このとき、スイッチ部８はバネ部９のバネ力により上方に移動して元の位置に戻り、かつ、ラチェット部１９は逆回転して元の位置に戻るが、逆転することを防止されているカム部２０は回転しないので、吸着具５’は一方の指先部４内に格納された状態に保持することができる（図１５（ａ）と同じ状態）。

本発明に係る吸着具出入れ機構の第３実施形態７’’は、本発明に係る吸着具出入れ機構の第１，２実施形態７，７’と同様に、一方の指先部４に取付けられた吸着具５’を、ワークの形状に応じて一方の指先部４から突出させてワーク２１を吸着保持することができる（図５（ａ）参照）。
また、ワーク２１を通常把持するときには吸着具５’を一方の指先部４内に格納することによって、吸着具５が床面に接触して破損するようなことなく一対の指先部４，４によりワーク２１を把持することができる（図５（ｃ）参照）。
従って、本発明に係るロボットハンド２２は、吸着具出入れ機構の第３実施形態７’’を備えることにより、本発明に係る吸着具出入れ機構の第１，２実施形態７，７’と同様に、ワーク２１の形状に応じて、吸着具５を用いた吸着保持機能と一対の指先部４，４を用いた通常の把持機能を切り換えて用いることができる。

本発明は、吸着具出入れ機構をロボットハンドに適用する場合について説明したが、吸着具出入れ機構を備えるシステムであれば、そのようなシステムに好適に適用することができる。

１…ロボットハンド、 ２…動力部、 ３，３，３’，３’…リンク部、
４，４…指先部、 ５，５’…吸着具、 ７，７’，７’’…吸着具出入れ機構、
８…スイッチ部、 ９…バネ部、 １０…クランク部、 １１…爪車（第１爪車）、
１２…爪車（第２爪車）、 １３…逆転防止用の爪、 １４…カム部、 １５…バネ部、
１６…円筒部品、 １７…溝カム部、 １８…バネピン部、 １９…ラチェット部、
２０…カム部、 ２１…ワーク、 ２２…ロボットハンド

Claims (2)

1. 開閉動作してワークを把持する一対の指先部と、該一対の指先部を開閉動作する一対のリンク部と、前記一対の指先部の少なくとも一方に設けられ、ワークを吸着保持する吸着具と、を備えるロボットハンドにおいて、
   前記一対の指先部の開閉動作に応じて前記吸着具を格納位置と突出位置との間で出し入れ操作する吸着具出入れ機構を備えることを特徴とするロボットハンド。
2. 前記吸着具出入れ機構は、前記一対のリンク部の通常動作範囲外で前記一対のリンク部の少なくとも一方に接触するスイッチで作動することを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。

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