JP6939196B2 - 把持装置 - Google Patents

Description

本発明は、把持装置に関する。

組立作業やハンドリング作業を行う際に、ロボット等に取り付けられて各種部品を把持する把持装置が用いられる。特許文献１に記載の把持装置は、筐体の内部に複数種類の把持爪が設けられている。特許文献１の把持装置は、把持爪の回転動作により把持爪の切り替えを行い、把持爪が平行方向に移動することで開閉動作を行う。これにより、種々の部品を把持する。また、特許文献２に記載されているロボットハンドは、フレームに設けられた爪が支点ピンを中心に揺動することで開閉動作を行う。これにより部品を把持する。

特開２０１５−４７１号公報 特開２０００−２８８９７１号公報

このような把持装置において、多数の部品が配置された環境で他の部品に干渉しないように部品を取り出す、あるいは、狭いスペースに部品を設置する場合がある。このため、把持装置の小型化が要求されている。一方、外径形状や大きさが異なる多種多様な部品に対応できるように、把持爪の開閉ストロークを大きくすることが要求される。

特許文献１では、筐体の内部に複数種類の把持爪が設けられているため、把持爪の開閉ストロークの大きさが筐体の大きさにより制限される。把持爪の開閉ストロークを大きくするには、筐体自体を大きくする必要があり小型化が困難となる可能性がある。特許文献２では、一対の爪がそれぞれ支点ピンを中心に揺動する。このため、支点ピンどうしを結ぶ仮想線に対して垂直な方向において、爪の先端とフレームとの距離が変化する。爪の位置が変化することにより、部品を把持することが困難になる可能性がある。

本発明は、外形寸法が異なる種々の部品を把持することができるとともに、小型化が可能な把持装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る把持装置は、１対のカム孔を備える基部と、前記基部に設けられた１対の指部と、１対の前記指部のそれぞれの一端側に設けられたカムフォロアと、前記基部に設けられ、前記指部を支持する支持部と、を有し、前記指部には、前記指部の長手方向に沿って長孔が設けられており、前記支持部が前記長孔の内部に配置されて、前記指部が前記基部に揺動可能に設けられ、１対の前記カム孔は、互いに近づく方向に凸となる形状を有し、前記カムフォロアが前記カム孔の内壁に接する。

これによれば、指部が基部に揺動可能に設けられているため、１対の指部の先端どうしの間隔を、基部の大きさよりも大きく開くことが可能である。また、カム孔とカムフォロアを含むカム機構が設けられる。カムフォロアがカム孔に沿って移動することにより、指部の開閉動作を行うと同時に、指部の開閉角度に応じて、指部の、基部の外周よりも外側の部分の長さを変更することができる。これにより、基部と、指部の先端との距離を所定の大きさに一定に保った状態で、指部の開閉動作を行うことができる。したがって、本態様の把持装置は、外形寸法が異なる種々の部品を把持することができるとともに、小型化が可能である。

本発明の一態様に係る把持装置において、前記支持部は、前記カム孔の中心線の延長線と交差する位置に設けられる。これによれば、カムフォロアの移動によって、指部は、支持部に対して揺動しつつ、支持部と長孔との相対位置が変化する。これにより、基部と、指部の先端との距離を所定の大きさに一定に保つことができる。

本発明の一態様に係る把持装置は、基部と、前記基部に揺動可能に設けられた１対の指部と、前記指部を長手方向に伸縮させる直動アクチュエータとを有し、前記直動アクチュエータは、１対の前記指部の開閉角度に応じて、前記指部の、前記基部の外周よりも外側の部分の長さを変更する。これによれば、直動アクチュエータの動作により、指部の開閉角度に応じて指部の長さを変更できる。

本発明の一態様に係る把持装置において、前記直動アクチュエータは、回転モータと、ボールねじと、リニアガイドとを含み、前記回転モータの回転力が前記ボールねじに伝達され、前記指部が前記リニアガイドに沿った方向に移動する。このような構成であっても、指部の長さを変更できる。

本発明によれば、外形寸法が異なる種々の部品を把持することができるとともに、小型化が可能である。

図１は、第１の実施形態に係る把持装置を有するピッキング装置の概略構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る把持装置の斜視図である。 図３は、第１の実施形態に係る把持装置の正面図である。 図４は、第１の実施形態に係る把持装置の一部の斜視図である。 図５は、第１の実施形態に係る把持装置の一部の正面図である。 図６は、第１の実施形態に係る把持装置の一部の側面図である。 図７は、第１の実施形態に係る把持装置の開閉動作を説明するための正面図である。 図８は、第１の実施形態に係る把持装置の開閉動作を説明するための正面図である。 図９は、第１の実施形態に係る把持装置の制御ブロック図である。 図１０は、第１の実施形態の変形例に係る把持装置を示す正面図である。 図１１は、第２の実施形態に係る把持装置の正面図である。 図１２は、第２の実施形態に係る把持装置の指部が開いた状態を示す正面図である。 図１３は、第２の実施形態の変形例に係る駆動部の一例を示す側面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る把持装置を有するピッキング装置の概略構成を示す図である。本実施形態に係るピッキング装置２００は、作業エリア２１４内のトレー２１３にランダムに積み上げ収容されたワーク（対象物）２１５のピッキング及び搬送作業を行うためのものである。

図１に示すように、本実施形態のピッキング装置２００は、多関節アーム２０２と、多関節アーム２０２の先端に取り付けられた把持装置１と、を含む。多関節アーム２０２及び把持装置１は、制御装置２０４によって位置及び姿勢が制御される。

多関節アーム２０２は、基台２０３の上に設置される。多関節アーム２０２は、基台２０３から順に、第１アーム部２２１ａ、第２アーム部２２１ｂ、第３アーム部２２１ｃ、及び第４アーム部２２１ｄを有している。

第１アーム部２２１ａは、第１軸２２２ａを介して基台２０３と回動可能に連結されている。第２アーム部２２１ｂは、第２軸２２２ｂを介して第１アーム部２２１ａと回動可能に連結されている。第３アーム部２２１ｃは、第３軸２２２ｃを介して第２アーム部２２１ｂと回動可能に連結されている。第４アーム部２２１ｄは、第４軸２２２ｄを介して第３アーム部２２１ｃと回動可能に連結されている。ハンドエフェクタ２２３は、第５軸２２２ｅを介して、第４アーム部２２１ｄの先端に回動可能に連結されている。

第１軸２２２ａ、第２軸２２２ｂ、第３軸２２２ｃ、第４軸２２２ｄ及び第５軸２２２ｅには、それぞれ駆動部としてロータリアクチュエータ（図示せず）が設けられている。

ハンドエフェクタ２２３には、把持装置１が取り付けられている。すなわち、把持装置１は、ハンドエフェクタ２２３を介して多関節アーム２０２に支持されている。把持装置１の第１指部２１と第２指部２２とを開閉動作により、ワーク２１５のピッキング及び搬送作業を行うことができる。

作業エリア２１４内の所定位置には、俯瞰センサ２０５が設けられている。俯瞰センサ２０５としては、例えばカメラや赤外線センサが用いられる。制御装置２０４は、俯瞰センサ２０５によって取り込まれた画像を解析することで、ピッキング装置２００と、トレー２１３内のワーク２１５との位置を把握することができる。

ハンドエフェクタ２２３には、ハンドアイセンサ２０６が取り付けられている。ハンドアイセンサ２０６としては、例えばステレオ３Ｄカメラやレーザスキャナが用いられる。制御装置２０４は、ハンドアイセンサ２０６によって取り込まれた画像を解析することで、ワーク２１５の３次元形状を検出することができる。

次に、把持装置１の構成について説明する。図２は、第１の実施形態に係る把持装置の斜視図である。図３は、第１の実施形態に係る把持装置の正面図である。図４は、第１の実施形態に係る把持装置の一部の斜視図である。図５は、第１の実施形態に係る把持装置の一部の正面図である。図６は、第１の実施形態に係る把持装置の一部の側面図である。

図２及び図３に示すように、本実施形態の把持装置１は、筐体１００と、駆動装置１０２と、アタッチメント５と、基部１０と、１対の第１指部２１と第２指部２２と、第１カムフォロア２５と、第２カムフォロア２６と、を備える。

筐体１００は、駆動装置１０２及び基部１０を支持する部材である。例えば、筐体１００は、ロボットハンド等の多関節アーム２０２（図１参照）に接続される。

駆動装置１０２は、第１指部２１及び第２指部２２を駆動させる装置であり、例えば直動アクチュエータである。直動アクチュエータとして、エア式直動アクチュエータ、電動式直動アクチュエータ、超音波式直動アクチュエータ、圧電式直動アクチュエータ等を用いることができる。駆動装置１０２は、筐体１００に固定されている。駆動装置１０２は、直動運動するシャフト１０２ａを備える。

図２に示すように、アタッチメント５は、シャフト１０２ａに連結される。アタッチメント５は、シャフト１０２ａと共に直動運動する。アタッチメント５は、第１プレート５０１と、第２プレート５０２と、を備える。第１プレート５０１は、シャフト１０２ａの長手方向に対して垂直である。第２プレート５０２は、第１プレート５０１に対して垂直である。第２プレート５０２は、第１プレート５０１から駆動装置１０２とは反対側に延びている。第２プレート５０２は、第１アッパーカム孔１５１と、第２アッパーカム孔１５２と、を備える。

以下の説明において、第１方向Ｄｘ、第２方向Ｄｙ及び第３方向Ｄｚが用いられる。シャフト１０２ａの長手方向に沿う方向を第２方向Ｄｙとする。第２プレート５０２に対して垂直な方向を第３方向Ｄｚとする。第２方向Ｄｙ及び第３方向Ｄｚの両方に対して垂直な方向を第１方向Ｄｘとする。なお、これに限定されず、第２方向Ｄｙは第１方向Ｄｘに対して９０°以外の角度で交差してもよい。第３方向Ｄｚは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに対して９０°以外の角度で交差してもよい。また、「正面視」とは、第３方向Ｄｚから見た場合をいう。

図３に示すように、第１アッパーカム孔１５１と第２アッパーカム孔１５２との間の第１方向Ｄｘにおける距離は、駆動装置１０２のある方向に向かうに従って小さくなっている。第１アッパーカム孔１５１は、縦孔１５１ａと、横孔１５１ｂと、を含む。縦孔１５１ａの長手方向は、第２方向Ｄｙに対して角度をなす。縦孔１５１ａは、駆動装置１０２のある方向に向かうに従って第２アッパーカム孔１５２に近付いている。横孔１５１ｂは、縦孔１５１ａと交差する。例えば、横孔１５１ｂは、第１方向Ｄｘに沿っている。このため、第１アッパーカム孔１５１は、第３方向Ｄｚから見て略Ｌ字状である。

第２アッパーカム孔１５２は、縦孔１５２ａと、横孔１５２ｂと、を含む。縦孔１５２ａの長手方向は、第２方向Ｄｙに対して角度をなす。縦孔１５２ａは、駆動装置１０２のある方向に向かうに従って第１アッパーカム孔１５１に近付いている。横孔１５２ｂは、縦孔１５２ａと交差する。例えば、横孔１５２ｂは、第１方向Ｄｘに沿っている。このため、第２アッパーカム孔１５２は、正面視で略Ｌ字状である。正面視で、第２アッパーカム孔１５２は、第２方向Ｄｙに平行な直線を対称軸として第１アッパーカム孔１５１と対称である。

図４及び図６に示すように、基部１０は、第１面１０ｃと、第１面１０ｃとは反対側の第２面１０ｄとを有する板状の部材である。基部１０は、正面視で、互いに対向する辺１０ａと辺１０ｂとを有する矩形状である。基部１０の辺１０ａは、筐体１００と接続されている。例えば、基部１０は筐体１００と一体に形成されている。なお、これに限定されず、基部１０は、多角形状、円形状、楕円形状等であってもよい。なお、図４から図６では、筐体１００の図示が省略されている。

第１指部２１と第２指部２２とは、基部１０に揺動可能に設けられる。図５に示すように、第１指部２１と第２指部２２とは、第１方向Ｄｘに間隔を有して隣り合って設けられる。第１指部２１及び第２指部２２は、それぞれ長尺状であり、基部１０の辺１０ｂに対して交差する方向に長手を有して配置される。第１指部２１及び第２指部２２は、正面視で、基部１０と重なる部分と、基部１０の外周の辺１０ｂよりも外側に配置される部分とを有する。

第１指部２１は、長手方向の一端側に長孔３３が設けられ、他端側に固定部２１ａが設けられる。同様に、第２指部２２は、長手方向の一端側に長孔３４が設けられ、他端側に固定部２２ａが設けられる。長孔３３は、第１指部２１の長手方向に沿って長手を有し、第１内壁３３ａと第２内壁３３ｂとを有する。第１内壁３３ａと第２内壁３３ｂとは、第１指部２１の長手方向に対向しており、第１内壁３３ａは第１指部２１の一端側に設けられ、第２内壁３３ｂは第１指部２１の中央部側に設けられる。

同様に、長孔３４は、第２指部２２の長手方向に沿って長手を有し、第１内壁３４ａと第２内壁３４ｂとを有する。第１内壁３４ａと第２内壁３４ｂとは第２指部２２の長手方向に対向し、第１内壁３４ａは第２指部２２の一端側に、第２内壁３４ｂは第２指部２２の中央部側に位置する。

図４及び図５に示すように、基部１０には、支持部１１、１２が設けられる。支持部１１、１２は、円柱状であり、それぞれ長孔３３、３４を第３方向Ｄｚに貫通している。図６に示すように、支持部１２は、張出部１２ａと、軸部１２ｂとを含む。軸部１２ｂは、基部１０の第１面１０ｃから第３方向Ｄｚに突出して長孔３４を貫通する。張出部１２ａは、軸部１２ｂの端部に設けられ、長孔３４の幅（短手方向の長さ）よりも大きい径を有する。張出部１２ａと基部１０との間に第２指部２２が配置される。このような構成により、第２指部２２は、基部１０に対して揺動可能に、且つ、長手方向に移動可能に設けられる。なお、図６では、第１指部２１及び支持部１１は図示していないが、同様の構成で支持部１１は、長孔３３を貫通して設けられ、第１指部２１は、基部１０に対して揺動可能に、且つ、長手方向に移動可能に設けられる。

固定部２１ａ及び固定部２２ａは、それぞれ第１指部２１及び第２指部２２の幅よりも小さい幅を有している。図６に示すように、固定部２２ａには、貫通孔２４が設けられている。固定部２２ａには、例えばボルト等のねじ部材を用いて、貫通孔２４を介して種々の部材が取り付けられる。なお、貫通孔２４はねじ穴であってもよい。また、図６では省略して示すが、固定部２１ａにおいても貫通孔が設けられ種々の部材が取り付けられる。

固定部２１ａ及び固定部２２ａには、把持装置１が把持する対象の部品等に適した指先部を取り付けることができる。図２に示すように、固定部２２ａ及び固定部２１ａには、それぞれ例えば爪部４１及び爪部４２が設けられる。把持装置１は、第１指部２１と第２指部２２とを閉じることで、爪部４１と爪部４２との間に部品を把持することができる。

爪部４１は、取付部４１ａと、把持部４１ｂと、を有する。爪部４２は、取付部４２ａと、把持部４２ｂと、を有する。取付部４１ａ及び取付部４２ａは、それぞれ固定部２１ａ、２２ａに取り付けられる。把持部４１ｂ及び把持部４２ｂは、把持対象を挟んで把持する部分である。把持部４１ｂ及び把持部４２ｂは、取付部４１ａ及び取付部４２ａに対して角度をなしている。把持部４１ｂには、凹部４１ｃ、凹部４１ｄ、凹部４１ｅ及び凹部４１ｆが形成されている。把持部４２ｂには、凹部４２ｃ、凹部４２ｄ、凹部４２ｅ及び凹部４２ｆが形成されている。このような爪部４１及び爪部４２を設けることにより、様々な把持対象を把持することができる。

図５に示すように、基部１０には、１対の第１カム孔３１と第２カム孔３２とが設けられている。図６に示すように、第２カム孔３２は、基部１０の第１面１０ｃから第２面１０ｄに貫通する貫通孔である。図６には図示しない、第１カム孔３１も同様の貫通孔である。なお、これに限定されず、第１カム孔３１及び第２カム孔３２は、第１面１０ｃから第２面１０ｄに向かって凹状に形成された溝であってもよい。

図５に示すように、第１カム孔３１と第２カム孔３２とは、互いに近づく方向に凸となる湾曲形状となっている。すなわち、第１カム孔３１は、第２カム孔３２に近づく方向に凸となる湾曲形状を有する。正面視で、第１カム孔３１は、第２カム孔３２とは反対側に位置する点を中心とした円弧を描く。第２カム孔３２は、第１カム孔３１に近づく方向に凸となる湾曲形状を有する。正面視で、第２カム孔３２は、第１カム孔３１とは反対側に位置する点を中心とした円弧を描く。具体的には、第１カム孔３１の一端３１ａと、第２カム孔３２の一端３２ａとの第１方向Ｄｘでの距離は、第１カム孔３１の中間部と第２カム孔３２の中間部との距離よりも大きい。第１カム孔３１の他端３１ｂと、第２カム孔３２の他端３２ｂとの第１方向Ｄｘでの距離は、第１カム孔３１の中間部と第２カム孔３２の中間部との距離よりも大きい。

図３に示す第１アッパーカム孔１５１の中心線Ｃ１５１と第２アッパーカム孔１５２の中心線Ｃ１５２との間の第１方向Ｄｘにおける最大距離Ｄ１は、図５に示す第１カム孔３１の中心線Ｃ３１と第２カム孔３２の中心線Ｃ３２との間の第１方向Ｄｘにおける最大距離Ｄ３と等しい。図３に示す第１アッパーカム孔１５１の中心線Ｃ１５１と第２アッパーカム孔１５２の中心線Ｃ１５２との間の第１方向Ｄｘにおける最小距離Ｄ２は、図５に示す第１カム孔３１の中心線Ｃ３１と第２カム孔３２の中心線Ｃ３２との間の第１方向Ｄｘにおける最小距離Ｄ４と等しい。中心線Ｃ１５１は、第１アッパーカム孔１５１のうち幅が一定である部分において、対向する内壁のそれぞれから等距離にある線分である。中心線Ｃ１５２は、第２アッパーカム孔１５２のうち幅が一定である部分において、対向する内壁のそれぞれから等距離にある線分である。中心線Ｃ３１は、第１カム孔３１のうち幅が一定である部分において、対向する内壁のそれぞれから等距離にある線分である。中心線Ｃ３２は、第２カム孔３２のうち幅が一定である部分において、対向する内壁のそれぞれから等距離にある線分である。

支持部１１は、第１カム孔３１の他端３１ｂと隣り合って配置される。また、支持部１１は、辺１０ｂに対して垂直な方向で、辺１０ｂと第１カム孔３１の一端３１ａとの間に配置される。支持部１２は、第２カム孔３２の他端３２ｂと隣り合って配置される。また、支持部１２は、辺１０ｂに対して垂直な方向で、辺１０ｂと第２カム孔３２の一端３２ａとの間に配置される。支持部１１及び支持部１２は、それぞれ中心線Ｃ３１、中心線Ｃ３２の延長線と交差する位置に設けられる。

第１カムフォロア２５は、第１指部２１に設けられている。例えば、第１カムフォロア２５は、第１指部２１の固定部２１ａとは反対側の端部に位置する。第１カムフォロア２５の一部は、第１アッパーカム孔１５１の内壁に接している。第１カムフォロア２５の一部は、第１カム孔３１の内壁に接している。すなわち、第１カムフォロア２５は、第１アッパーカム孔１５１から第１カム孔３１に亘って設けられている。第１カムフォロア２５は、第１アッパーカム孔１５１に沿って移動可能であり、且つ第１カム孔３１に沿って移動可能である。なお、第１方向Ｄｘは、シャフト１０２ａの長手方向に対して直交し且つ第１カムフォロア２５の長手方向に対して直交する方向であるということもできる。

第２カムフォロア２６は、第２指部２２に設けられている。例えば、第２カムフォロア２６は、第２指部２２の固定部２２ａとは反対側の端部に位置する。第２カムフォロア２６の一部は、第２アッパーカム孔１５２の内壁に接している。第２カムフォロア２６の一部は、第２カム孔３２の内壁に接している。すなわち、第２カムフォロア２６は、第２アッパーカム孔１５２から第２カム孔３２に亘って設けられている。第２カムフォロア２６は、第２アッパーカム孔１５２に沿って移動可能であり、且つ第２カム孔３２に沿って移動可能である。

第１カムフォロア２５及び第２カムフォロア２６は、それぞれ第１カム孔３１及び第２カム孔３２に沿って移動可能であれば、どのような構成であってもよい。図６に示すように、例えば、第２カムフォロア２６は、張出部２６ａ、２６ｃと、軸部２６ｂと、を有する。張出部２６ａと軸部２６ｂとが第２指部２２の一端側に固定される。軸部２６ｂは第２カム孔３２を貫通して設けられる。張出部２６ｃは、第２カム孔３２の幅よりも大きい径を有し、基部１０の第２面１０ｄ側に配置される。このような構成により、第２カムフォロア２６は、第２カム孔３２に沿って移動可能となっている。第２カムフォロア２６は、第２カム孔３２の内壁と接する位置に、例えば転がり軸受を備えていてもよい。なお、図６には図示しない、第１カムフォロア２５も同様の構成である。

本実施形態の把持装置１は、第１カム孔３１、第２カム孔３２、第１カムフォロア２５及び第２カムフォロア２６により構成されるカム機構を有する。図５に示すように、第１指部２１の一端側に、駆動装置１０２により第２方向Ｄｙの力Ｆが加えられると、第１カムフォロア２５は第１カム孔３１に沿って移動する。この第１カムフォロア２５の動作により、第２方向Ｄｙの力Ｆが、第１方向Ｄｘの力に変換され、第１指部２１の開閉動作が行われる。第２指部２２も同様に、一端側に、第２方向Ｄｙの力Ｆが加えられると、第２カムフォロア２６は第２カム孔３２に沿って移動する。これにより第２方向Ｄｙの力Ｆが、第１方向Ｄｘの力に変換され、第２指部２２の開閉動作が行われる。

次に、図５、図７及び図８を参照して、本実施形態の把持装置１の開閉動作について説明する。図７及び図８は、第１の実施形態に係る把持装置の開閉動作を説明するための正面図である。図５は、第１指部２１と第２指部２２とが閉じた状態を示す。具体的には、閉じた状態は、第１指部２１の端部２１ｅと第２指部２２の端部２２ｅとの間の、第１方向Ｄｘでの距離Ｌ２が最も小さくなる状態である。なお、本実施形態では、第１指部２１の端部２１ｅは、固定部２１ａの先端であって、第３方向Ｄｚから見て仮想線Ｂ１に重なる部分である。仮想線Ｂ１は、正面視で第１カムフォロア２５の中心と支持部１１の中心とを通る直線である。第２指部２２の端部２２ｅは、固定部２２ａの先端であって第３方向Ｄｚから見て仮想線Ｂ２に重なる部分を示す。仮想線Ｂ２は、正面視で第２カムフォロア２６の中心と支持部１２の中心とを通る直線である。

図５に示すように、閉じた状態では、第１カムフォロア２５は第１カム孔３１の一端３１ａに位置する。これにより、第１指部２１は、基準線Ａ１と平行方向に向けられる。基準線Ａ１は、正面視で中心線Ｃ３１の、駆動装置１０２（図２参照）側の端部と、支持部１１の中心とを通る直線である。このとき、長孔３３の第２内壁３３ｂ側に支持部１１が位置する。つまり、第１指部２１の、長孔３３が設けられた部分は、基部１０と重なっており、第１指部２１の、長孔３３が設けられていない部分が、基部１０の辺１０ｂよりも外側に位置する。

同様に、第２カムフォロア２６は第２カム孔３２の一端３２ａに位置する。これにより、第２指部２２は、基準線Ａ２と平行方向に向けられる。基準線Ａ２は、正面視で中心線Ｃ３２の、駆動装置１０２（図２参照）側の端部と、支持部１２の中心とを通る直線である。このとき、長孔３４の第２内壁３４ｂ側に支持部１２が位置する。つまり、第２指部２２の、長孔３４が設けられた部分は、基部１０と重なっており、第２指部２２の、長孔３４が設けられていない部分が、基部１０の辺１０ｂよりも外側に位置する。

ここで、基部１０の一方の辺１０ａと、第１指部２１の端部２１ｅ及び第２指部２２の端部２２ｅとの間の、第２方向Ｄｙにおける距離を、距離Ｌ１とする。また、図５に示す例では、閉じた状態で、基準線Ａ１と基準線Ａ２とが平行になる。つまり、第１指部２１と第２指部２２とが平行状態となっているがこれに限定されない。閉じた状態で、第１指部２１と第２指部２２とが所定の角度を形成するように配置されていてもよい。

図７は、閉じた状態と、開いた状態との間の中間状態を示す。図７に示すように、第１指部２１の一端側に加えられる第２方向Ｄｙの力Ｆ（図５参照）によって、第１カムフォロア２５は第１カム孔３１に沿って移動する。第１カムフォロア２５は、第２方向Ｄｙにおいて辺１０ａから辺１０ｂに向かう方向に移動しつつ、第１方向Ｄｘにおいて、第２カムフォロア２６に近づく方向に移動する。同時に、第２指部２２の一端側に加えられる第２方向Ｄｙの力Ｆによって、第２カムフォロア２６は第２カム孔３２に沿って移動する。第２カムフォロア２６は、第２方向Ｄｙにおいて辺１０ａから辺１０ｂに向かう方向に移動しつつ、第１方向Ｄｘにおいて、第１カムフォロア２５に近づく方向に移動する。第１カムフォロア２５と第２カムフォロア２６とは、第１方向Ｄｘにおいて、互いに近づく方向に移動する。

このような動作により、第１指部２１は、仮想線Ｂ１と平行方向に向けられる。ここで、仮想線Ｂ１と基準線Ａ１とがなす角度を、第１指部２１の開閉角度θ１とする。第２指部２２も、仮想線Ｂ２と平行方向に向けられる。ここで、仮想線Ｂ２と基準線Ａ２とがなす角度を、第２指部２２の開閉角度θ２とする。第１指部２１の端部２１ｅと第２指部２２の端部２２ｅとの間の、第１方向Ｄｘでの距離Ｌ２は、図５の閉じた状態よりも大きくなる。

また、第１カムフォロア２５及び第２カムフォロア２６は、第２方向Ｄｙにも移動することで、それぞれ支持部１１、１２との間の距離が小さくなる。このため、第１指部２１、第２指部２２は、基部１０の外側に押し出されるように移動する。図７に示す中間状態では、支持部１１は、長孔３３の第１内壁３３ａと第２内壁３３ｂとの間に位置する。支持部１２は、長孔３４の第１内壁３４ａと第２内壁３４ｂとの間に位置する。

図５に示す閉じた状態と比較して、基部１０の辺１０ｂよりも外側において、第１指部２１及び第２指部２２のそれぞれの長手方向の長さが長くなる。このような動作により、開閉角度θ１、θ２に応じて、第１指部２１及び第２指部２２の、基部１０の辺１０ｂよりも外側に位置する部分の長さが変更される。図７に示す中間状態での距離Ｌ１は、図５の閉じた状態での距離Ｌ１と一致する。これにより、一定の距離Ｌ１を保ちつつ、第１指部２１及び第２指部２２の開閉角度θ１、θ２が変化する。

図８は、第１指部２１と第２指部２２とが開いた状態を示す。図８に示すように、第１指部２１の一端側に加えられる第２方向Ｄｙの力Ｆ（図５参照）によって、第１カムフォロア２５は第１カム孔３１に沿って移動する。第１カムフォロア２５は、第２方向Ｄｙにおいて辺１０ａから辺１０ｂに向かう方向にさらに移動しつつ、第１方向Ｄｘにおいて第２カムフォロア２６から離れる方向に移動する。

同時に、第２指部２２の一端側に加えられる第２方向Ｄｙの力Ｆによって、第２カムフォロア２６は第２カム孔３２に沿って移動する。第２カムフォロア２６は、第２方向Ｄｙにおいて辺１０ａから辺１０ｂに向かう方向にさらに移動しつつ、第１方向Ｄｘにおいて第１カムフォロア２５から離れる方向に移動する。図７に示す中間状態に比較して、第１カムフォロア２５と第２カムフォロア２６とは、第１方向Ｄｘにおいて、互いに離れる方向に移動する。

このような動作により、第１指部２１の開閉角度θ１及び第２指部２２の開閉角度θ２がさらに大きくなる。第１指部２１の端部２１ｅと第２指部２２の端部２２ｅとの間の、第１方向Ｄｘでの距離Ｌ２は、図７の中間状態よりも大きくなる。

第１カムフォロア２５及び第２カムフォロア２６は、それぞれ支持部１１、１２との間の距離がさらに小さくなる。このため、第１指部２１、第２指部２２は、基部１０の外側に押し出されるように移動する。具体的には、支持部１１は、長孔３３の第１内壁３３ａと近接する。支持部１２は、長孔３４の第１内壁３４ａと近接する。

図７に示す中間状態と比較して、基部１０の辺１０ｂよりも外側において、第１指部２１及び第２指部２２のそれぞれの長手方向の長さが長くなる。このような動作により、開閉角度θ１、θ２に応じて、第１指部２１及び第２指部２２の、基部１０の辺１０ｂよりも外側に位置する部分の長さが変更される。つまり、図８に示す開いた状態での距離Ｌ１は、図５の閉じた状態での距離Ｌ１及び図７の中間状態での距離Ｌ１と一致する。これにより、一定の距離Ｌ１を保ちつつ、第１指部２１及び第２指部２２が開いた状態となる。

以上説明したように、本実施形態の把持装置１は、第１カム孔３１、第１カムフォロア２５、第２カム孔３２及び第２カムフォロア２６によりカム機構を構成する。カム機構の動作により、第１カムフォロア２５及び第２カムフォロア２６が移動することで、第１指部２１及び第２指部２２の開閉角度θ１、θ２が変化する。このため、距離Ｌ２が基部１０の幅、すなわち辺１０ｂの長さよりも大きくなるように、第１指部２１と第２指部２２とを開くことができる。したがって、基部１０の幅の増大を抑制して把持装置１の小型化を図るとともに、外径形状の異なる種々の部品を把持することができる。

また、カム機構の動作により、１対の第１指部２１及び第２指部２２の開閉角度θ１、θ２に応じて、第１指部２１及び第２指部２２の、基部１０の外周よりも外側の部分の長さが変更される。つまり、カム機構は、長さ調整機構としても機能する。これにより、一定の距離Ｌ１を保ちつつ、第１指部２１及び第２指部２２の開閉動作を行うことができる。このため、外径形状の異なる種々の部品を把持することができる。また、本実施形態では、固定部２１ａ、２２ａに取り付けられる爪を交換するＡＴＣ（Auto Tool changer）を設けない構成とすることもできる。さらに、把持装置１を動作させるロボットの多関節アーム２０２（図１参照）側で、第１指部２１及び第２指部２２の開閉度合いに応じて高さの調整を行う必要がなくなる。把持装置１は、ロボットの制御プログラム及びロボットの動作を簡略化でき、リードタイムを短縮できる。

図９は、第１の実施形態に係る把持装置の制御ブロック図である。制御装置１０１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、サーバシステム等のコンピュータである。制御装置１０１は、記憶部１０１Ａと演算部１０１Ｂとを含む。記憶部１０１Ａはハードディスク、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含む。演算部１０１Ｂは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含む。

入力部１１０は、キーボードやタッチパネル等の情報入力装置である。入力部１１０から、把持装置１の動作に関する情報や、動作プログラムが記憶部１０１Ａに入力される。

駆動装置１０２は、把持装置１を駆動させる装置であり、例えば直動アクチュエータである。直動アクチュエータとして、エア式直動アクチュエータ、電動式直動アクチュエータ、超音波式直動アクチュエータ、圧電式直動アクチュエータ等を用いることができる。駆動装置１０２は制御装置１０１からの制御信号により動作する。駆動装置１０２から入力される駆動力により、上述した第１指部２１及び第２指部２２の開閉動作が行われる。

センサ部１０３は、例えば、角度センサ、速度センサ、圧力センサ等を含む。センサ部１０３は、第１指部２１及び第２指部２２の動作状態を検出し、各種情報を制御装置１０１に出力する。制御装置１０１は、第１指部２１及び第２指部２２の動作状態に応じて駆動装置１０２を駆動する。このようにして、把持装置１の動作が制御される。なお、図９に示す構成は、あくまで一例であり適宜変更することができる。

（第１の実施形態の変形例）
図１０は、第１の実施形態の変形例に係る把持装置を示す正面図である。図１０に示す把持装置１Ａでは、第１指部２１及び第２指部２２に、それぞれ爪部４３、４４が取り付けられている。爪部４３、４４は、それぞれ四角柱状であり、互いに対向する面に、溝４３ａ、４４ａが設けられている。本変形例では、溝４３ａと溝４４ａとの間に部品を挟んで把持することができる。なお、これに限定されず、第１指部２１及び第２指部２２には、把持対象の部品に適した爪部を、適宜選択して取り付けることができる。爪部は、例えば、円柱、三角柱、四角柱、平板などの単純形状であってもよい。

以上説明したように、本実施形態の把持装置１は、１対の第１カム孔３１及び第２カム孔３２を備える基部１０と、基部１０に設けられた１対の第１指部２１及び第２指部２２と、１対の第１指部２１及び第２指部２２のそれぞれの一端側に設けられた第１カムフォロア２５及び第２カムフォロア２６と、基部１０に設けられ、第１指部２１及び第２指部２２を支持する支持部１１及び支持部１２と、を有する。第１指部２１及び第２指部２２には、それぞれの長手方向に沿って長孔３３、３４が設けられている。支持部１１、１２がそれぞれ長孔３３、３４の内部に配置されて、第１指部２１及び第２指部２２が基部１０に揺動可能に設けられる。１対の第１カム孔３１及び第２カム孔３２は、互いに近づく方向に凸となる形状を有し、第１カムフォロア２５及び第２カムフォロア２６がそれぞれ第１カム孔３１及び第２カム孔３２の内壁に接する。

これによれば、１対の第１指部２１及び第２指部２２の端部２１ｅと端部２２ｅとの距離Ｌ２を、基部１０の大きさ（辺１０ｂの長さ）よりも大きく開くことが可能である。また、長さ調整手段としてカム機構を備えているので、基部１０と、第１指部２１及び第２指部２２との距離Ｌ１を所定の大きさに一定に保った状態で、開閉動作を行うことができる。つまり、第１カムフォロア２５及び第２カムフォロア２６が、それぞれ第１カム孔３１及び第２カム孔３２に沿って移動することで、第１指部２１及び第２指部２２の開閉動作が行われる。同時に、第１指部２１及び第２指部２２の開閉角度θ１、θ２に応じて、第１指部２１及び第２指部２２の、基部１０の外周よりも外側の部分の長さを変更することができる。したがって、本実施形態の把持装置１は、外形寸法が異なる種々の部品を把持することができるとともに、小型化が可能である。

（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態に係る把持装置の正面図である。図１２は、第２の実施形態に係る把持装置の指部が開いた状態を示す正面図である。本実施形態の把持装置１Ｂは、基部１０Ａと、第１指部５１と、第２指部５２と、爪部５７、５８と、駆動部６１、６２とを有する。

基部１０Ａは、対向する一方の辺１０Ａａと辺１０Ａｂとを有する矩形状である。なお、本実施形態では、基部１０Ａに第１カム孔３１、第２カム孔３２及び支持部１１、１２が設けられていない。基部１０Ａは、多角形状、円形状、楕円形状等であってもよい。基部１０Ａは、ロボットハンド等のアームに接続される筐体の一部であってもよい。

第１指部５１及び第２指部５２は、それぞれ支点ピン５３、５４を介して基部１０Ａの辺１０Ａｂ側に取り付けられる。第１指部５１と第２指部５２とは、第１方向Ｄｘに間隔を有して隣り合って設けられる。第１指部５１及び第２指部５２は、それぞれ長尺状であり、基部１０Ａの辺１０Ａｂに対して交差する方向に長手を有して配置される。第１指部５１及び第２指部５２は、それぞれ支点ピン５３、５４を中心に揺動可能となっている。

第１指部５１は、第１部分５１Ａと、第２部分５１Ｂとを含む。第１部分５１Ａが基部１０Ａに取り付けられ、第２部分５１Ｂは、第１部分５１Ａの長手方向に沿って、第１部分５１Ａに対して基部１０Ａの反対側に設けられる。第１部分５１Ａ及び第２部分５１Ｂは、中空の筒状である。第１部分５１Ａは、第２部分５１Ｂよりも大きい径を有しており、第２部分５１Ｂの少なくとも一部が、第１部分５１Ａの内部に設けられる。第２部分５１Ｂは、第１部分５１Ａに対して長手方向に移動可能に設けられる。

第２指部５２も、同様に第１部分５２Ａと、第２部分５２Ｂとを含む。第１部分５２Ａが基部１０Ａに取り付けられ、第２部分５２Ｂは、第１部分５２Ａの長手方向に沿って、第１部分５２Ａに対して基部１０Ａの反対側に設けられる。第１部分５２Ａ及び第２部分５２Ｂは、中空の筒状である。第１部分５２Ａは、第２部分５２Ｂよりも大きい径を有しており、第２部分５２Ｂの少なくとも一部が、第１部分５１Ａの内部に設けられる。第２部分５２Ｂは、第１部分５２Ａに対して長手方向に移動可能に設けられる。

駆動部６１は、第１指部５１の内部空間に配置される。駆動部６２は、第２指部５２の内部空間に配置される。駆動部６１、６２は、例えば直動アクチュエータである。直動アクチュエータとして、エア式直動アクチュエータ、電動式直動アクチュエータ、超音波式直動アクチュエータ、圧電式直動アクチュエータ等を用いることができる。駆動部６１、６２からの駆動力によって、第２部分５１Ｂ、５２Ｂはそれぞれ長手方向に移動する。これにより、第１指部５１及び第２指部５２の長さが伸縮可能となっている。

駆動部６１、６２の動作により、１対の第１指部５１及び第２指部５２の開閉角度に応じて、第１指部５１及び第２指部５２の、基部１０Ａの外周の辺１０Ａｂよりも外側の部分の長さが変更される。つまり、駆動部６１、６２は、長さ調整手段として機能する。

爪部５７は、支点ピン５５を介して、第１指部５１の第２部分５１Ｂの端部に設けられる。爪部５７は、支点ピン５５を中心に第１指部５１に対して揺動可能に設けられる。爪部５８は、支点ピン５６を介して、第２指部５２の第２部分５２Ｂの端部に設けられる。爪部５８は、支点ピン５６を中心に第２指部５２に対して揺動可能に設けられる。本実施形態では、爪部５７と爪部５８との間に部品等が把持される。なお、爪部５７及び爪部５８は、把持対象の部品の外形形状等に応じて、上述した、爪部４１から爪部４６（図７から図１０参照）を適宜取り付けることもできる。

本実施形態では、回転モータ等の駆動装置１０２（図９参照）からの駆動力によって、第１指部５１及び第２指部５２が開閉動作する。図１１に示す閉じた状態では、第１指部５１及び第２指部５２は、互いに平行に配置される。

図１２に示す開いた状態では、第１指部５１と第２指部５２とが互いに離れる方向に、支点ピン５３、５４を中心に揺動する。これにより、第１方向Ｄｘにおける爪部５７の端部と爪部５８の端部との距離Ｌ５が、閉じた状態と比較して大きくなる。本実施形態においても、開いた状態において、距離Ｌ５が、基部１０Ａの幅、すなわち辺１０Ａｂの長さよりも大きくなる。これにより、基部１０Ａの幅の増大を抑制して把持装置１Ｂの小型化を図るとともに、外径形状の異なる種々の部品を把持することができる。

また、図１２に示す開いた状態では、駆動部６１、６２は、第２部分５１Ｂ、５２Ｂをそれぞれ長手方向に移動させる。これにより、第１指部５１及び第２指部５２の、基部１０Ａの辺１０Ａｂよりも外側に位置する部分が長くなる。図１２に示す開いた状態での距離Ｌ６は、図１１の閉じた状態での距離Ｌ６と一致する。ここで、距離Ｌ６とは、基部１０Ａの一方の辺１０Ａａと、第１指部５１の爪部５７の先端及び第２指部５２の爪部５８の先端との間の、第２方向Ｄｙにおける距離を示す。このように、本実施形態の把持装置１Ｂにおいても、一定の距離Ｌ６を保ちつつ、第１指部５１及び第２指部５２が開いた状態となる。これにより、外径形状の異なる種々の部品を把持することができる。また、把持装置１Ｂを動作させるロボットの多関節アーム２０２（図１参照）側で、開閉度合いに応じて高さの調整を行う必要がなくなる。

（第２の実施形態の変形例）
図１３は、第２の実施形態の変形例に係る駆動部の一例を示す側面図である。駆動部６１、６２は、上述した直動アクチュエータに限定されない。図１３に示すように、本変形例の把持装置１Ｃにおいて、駆動部６１Ａは、第１指部５１の第１部分５１Ａの内部空間に配置される。駆動部６１Ａは、ボールねじ６３と、移動部６４と、回転モータ７１と、リニアガイド７４とを含むボールねじ機構である。駆動部６１Ａは、回転モータ７１から伝達された回転駆動力を、第１指部５１の長手方向に沿った方向の運動に変換して第２部分５１Ｂに伝達する。なお、図１３では、第１指部５１について示しているが、第２指部５２においても同様の駆動部６１Ａが設けられる。

図１３に示すように、ボールねじ６３は、第１指部５１の長手方向と平行な方向に配置される。ボールねじ６３は、リニアガイド７４の壁部を貫通するとともに移動部６４と噛み合う。ボールねじ６３は、リニアガイド７４に回転可能に支持されるとともに、第１指部５１の長手方向に移動しない状態で支持される。ボールねじ６３の一端側は、回転モータ７１と連結されている。回転モータ７１の出力がボールねじ６３に伝達され、ボールねじ６３が回転可能となっている。

移動部６４は、ねじ溝が形成されたねじ孔を有し、このねじ孔とボールねじ６３とが噛み合っている。移動部６４は、ガイドレール７４Ａに沿った方向に移動可能に設けられる。また、移動部６４は、ボールねじ６３とともに回転しないようにガイドレール７４Ａに支持される。これにより、移動部６４は、ボールねじ６３の回転とともに長手方向に移動する。また、移動部６４は、ボールねじ６３の回転方向により移動方向が切り替えられる。

移動部６４の上には、連結部６７Ａが設けられている。連結部６７Ａに、軸部６７を介して第２部分５１Ｂが連結されている。軸部６７は、ボールねじ６３の軸方向に沿った方向に延びており、移動部６４の移動とともに軸方向に移動可能となっている。

以上のような構成により、回転モータ７１の回転駆動がボールねじ６３に伝達されると、ボールねじ６３の回転とともに移動部６４が軸方向に移動する。これにより、移動部６４に連結された軸部６７も軸方向に移動する。このように、回転モータ７１の回転駆動が、駆動部６１Ａにより第１指部５１の長手方向に沿った方向の直線運動に変換され第２部分５１Ｂに伝達される。駆動部６１Ａの駆動力により、第１指部５１の第２部分５１Ｂが、第１部分５１Ａに対して移動する。これにより、第１指部５１の長さが伸縮する。

以上説明したように、本実施形態の把持装置１Ｂ、１Ｃにおいて、長さ調整手段は、第１指部５１及び第２指部５２を長手方向に伸縮させる直動アクチュエータである。これによれば、直動アクチュエータの動作により、第１指部５１及び第２指部５２の開閉角度に応じて第１指部５１及び第２指部５２の長さを変更できる。

また、本実施形態において直動アクチュエータは、回転モータ７１と、ボールねじ６３と、リニアガイド７４とを含み、回転モータ７１の回転力がボールねじ６３に伝達され、第１指部５１及び第２指部５２がリニアガイド７４に沿った方向に移動する。このような構成であっても、第１指部５１及び第２指部５２の開閉角度に応じて第１指部５１及び第２指部５２の長さを変更できる。

以上説明した把持装置１、１Ａから１Ｃの構成は適宜変更してもよい。例えば第１指部２１、５１及び第２指部２２、５２の形状や、開閉角度、長さ等はあくまで一例であり、適宜変更することができる。また、第１カム孔３１、第２カム孔３２、第１アッパーカム孔１５１及び第２アッパーカム孔１５２の形状も適宜変更することができる。例えば、第１カム孔３１及び第２カム孔３２は、湾曲形状に限定されず、屈曲した形状であってもよく、また、直線状の部分を含んでいても良い。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 把持装置
１０、１０Ａ 基部
１０ａ、１０ｂ、１０Ａａ、１０Ａｂ 辺
１０ｃ 第１面
１０ｄ 第２面
１１、１２ 支持部
２１、５１ 第１指部
２２、５２ 第２指部
２１ａ、２２ａ 固定部
２１ｅ、２２ｅ 端部
２４ 貫通孔
２５ 第１カムフォロア
２６ 第２カムフォロア
２６ａ、２６ｃ 張出部
２６ｂ 軸部
３１ 第１カム孔
３２ 第２カム孔
３３、３４ 長孔
４１、４２、４３、４４、５７、５８ 爪部
５３、５４、５５、５６ 支点ピン
６１、６１Ａ、６２ 駆動部
６３ ボールねじ
６４ 移動部
７１ 回転モータ
７４ リニアガイド
７４Ａ ガイドレール
２００ ピッキング装置
２０２ 多関節アーム
２２１ａ 第１アーム部
２２１ｂ 第２アーム部
２２１ｃ 第３アーム部
２２１ｄ 第４アーム部

Claims (1)

1. １対のカム孔を備える基部と、
   前記基部に設けられた１対の指部と、
   １対の前記指部のそれぞれの一端側に設けられたカムフォロアと、
   前記基部に設けられ、前記指部を支持する支持部と、を有し、
   前記指部には、前記指部の長手方向に沿って長孔が設けられており、
   前記支持部が前記長孔の内部に配置されて、前記指部が前記基部に揺動可能に設けられ、
   １対の前記カム孔は、互いに近づく方向に凸となる形状を有し、
   前記カムフォロアが前記カム孔の内壁に接し、
   前記支持部は、前記カム孔の中心線の延長線と交差する位置に設けられる把持装置。

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