JP7092469B2 - 産業用ロボットのハンドおよび産業用ロボット - Google Patents

Description

本発明は、搬送対象物を搬送する産業用ロボットのハンドに関する。また、本発明は、このハンドを備える産業用ロボットに関する。

従来、液晶ディスプレイ用のガラス基板を搬送する産業用ロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の産業用ロボットのハンドは、直線状に形成される２本のフォークと、フォークの長手方向と上下方向とに直交する方向で２本のフォークのピッチを変更するフォークピッチ変更機構とを備えている。フォークピッチ変更機構は、駆動源であるモータと、モータの出力軸に連結されるネジ部材と、２本のフォークのうちの一方のフォークに固定されるナット部材と、他方のフォークに固定されるナット部材とを備えている。

特開２０１７－１９０６１号公報

本願発明者は、フォークピッチ変更機構を有するハンドのコストを低減するため、フォークピッチ変更機構の駆動源であるモータとして、比較的安価なＤＣモータの採用を検討している。しかしながら、フォークピッチ変更機構の駆動源がＤＣモータである場合には、ＤＣモータの電源が切れている状態で、フォークの長手方向と上下方向とに直交する方向（直交方向）の外力がフォークに作用すると、フォークが直交方向にずれてしまうおそれがある。そこで、本願発明者は、ＤＣモータの電源が切れている状態で直交方向の外力がフォークに作用してもフォークが直交方向にずれないように、モータの出力軸に連結されるネジ部材として、外周面に台形ネジまたは角ネジが形成されるネジ部材の採用を検討している。

一方、近年、直交方向の幅が異なる多くの種類の搬送対象物を共通のハンドで搬送したいとのニーズがある。かかるニーズに応えるためには、２本のフォークのピッチの変更量を大きくする必要があり、２本のフォークのピッチの変更量を大きくするためには、ネジ部材の長さを長くする必要がある。しかしながら、ネジ部材の長さが長くなると、ネジ部材の直進性（直線性）が低下するおそれがある。また、外周面に台形ネジまたは角ネジが形成されるネジ部材の直進性が低下すると、ネジ部材が回転するときのネジ部材とナット部材との接触抵抗が大きくなり、その結果、ネジ部材を回転させるためのトルクが大きくなってネジ部材を回転させることができなくなるおそれがある。

すなわち、外周面に台形ネジまたは角ネジが形成されるネジ部材の直進性が低下すると、ネジ部材を回転させることができなくなって、２本のフォークのピッチを円滑に変更できなくなるおそれがある。なお、フォークピッチ変更機構の駆動源として、容量の大きなＤＣモータを採用すれば、ネジ部材を回転させるためのトルクが大きくなってもネジ部材を回転させることは可能であるが、この場合には、ＤＣモータのコストが高くなる。

そこで、本発明の課題は、複数のフォークのピッチを変更するフォークピッチ変更機構を備える産業用ロボットのハンドにおいて、複数のフォークのピッチの変更量が比較的大きくても、フォークピッチ変更機構の駆動源であるモータのコストを低減しつつ、複数のフォークのピッチを円滑に変更することが可能な産業用ロボットのハンドを提供することにある。また、本発明の課題は、このハンドを備える産業用ロボットを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の産業用ロボットのハンドは、搬送対象物を搬送する産業用ロボットのハンドにおいて、直線状に形成される複数のフォークと、フォークの長手方向と上下方向とに直交する直交方向における複数のフォークのピッチを変更するフォークピッチ変更機構と、フォークを直交方向へ案内するガイド機構とを備え、フォークピッチ変更機構は、駆動源であるモータと、外周面に台形ネジまたは角ネジが形成されるとともにモータの出力軸に連結されるネジ部材と、ネジ部材に係合するナット部材と、フォークの基端側に固定されるスライド部材とを備え、ナット部材は、スライド部材に対して直交方向に直交する方向への移動が可能となるように、スライド部材に保持され、ナット部材には、ネジ部材が挿通される挿通穴が直交方向でナット部材を貫通するように形成され、直交方向における挿通穴の一部分に台形ネジまたは角ネジに係合するメネジが形成されていることを特徴とする。

本発明の産業用ロボットのハンドでは、モータの出力軸に連結されるネジ部材の外周面に台形ネジまたは角ネジが形成されている。そのため、本発明では、モータとして比較的安価なＤＣモータが使用されても、モータの電源が切れている状態で直交方向の外力がフォークに作用したときの直交方向へのフォークのずれを防止することが可能になる。
また、本発明では、ネジ部材に係合するナット部材は、直交方向に直交する方向への移動が可能となるように、スライド部材に保持されている。すなわち、本発明では、ガイド機構によって直交方向に案内されるフォークに固定されたスライド部材に対して、ナット部材は、直交方向に直交する方向への移動が可能となっている。そのため、本発明では、複数のフォークのピッチの変更量を大きくするためにネジ部材の長さが長くなって、その結果、ネジ部材の直進性が低下しても、ネジ部材が回転するときのネジ部材とナット部材との接触抵抗を低減することが可能になる。したがって、本発明では、ネジ部材の長さが長くなってネジ部材の直進性が低下しても、また、容量の小さな安価なモータを使用しても、ネジ部材を回転させて、複数のフォークのピッチを円滑に変更することが可能になる。すなわち、本発明では、複数のフォークのピッチの変更量が比較的大きくても、フォークピッチ変更機構の駆動源であるモータのコストを低減しつつ、複数のフォークのピッチを円滑に変更することが可能になる。
また、本発明では、ナット部材に、ネジ部材が挿通される挿通穴が直交方向でナット部材を貫通するように形成され、直交方向における挿通穴の一部分に台形ネジまたは角ネジに係合するメネジが形成されている。そのため、ネジ部材とナット部材との噛み合い長さを短くすることが可能になる。したがって、ネジ部材に対してナット部材が傾いても、ネジ部材が回転するときのネジ部材とナット部材との接触抵抗を低減することが可能になる。したがって、モータの容量をより低減することが可能になる。この場合には、たとえば、メネジが形成されるメネジ部の直交方向の長さは、台形ネジまたは角ネジのピッチの略１．５倍となっている。

また、上記の課題を解決するため、本発明の産業用ロボットのハンドは、搬送対象物を搬送する産業用ロボットのハンドにおいて、直線状に形成される複数のフォークと、フォークの長手方向と上下方向とに直交する直交方向における複数のフォークのピッチを変更するフォークピッチ変更機構と、フォークを直交方向へ案内するガイド機構とを備え、フォークピッチ変更機構は、駆動源であるモータと、外周面に台形ネジまたは角ネジが形成されるとともにモータの出力軸に連結されるネジ部材と、ネジ部材に係合するナット部材と、フォークの基端側に固定されるスライド部材とを備えるとともに、２本のフォークのピッチを変更し、ナット部材は、スライド部材に対して直交方向に直交する方向への移動が可能となるように、スライド部材に保持され、ネジ部材は、順ネジが形成される順ネジ部と、逆ネジが形成される逆ネジ部と、順ネジ部と逆ネジ部とを繋ぐカップリングとを備え、順ネジ部には、２本のフォークのうちの一方のフォークに固定されたスライド部材に保持されるナット部材が係合し、逆ネジ部には、２本のフォークのうちの他方のフォークに固定されたスライド部材に保持されるナット部材が係合していることを特徴とする。
本発明の産業用ロボットのハンドでは、モータの出力軸に連結されるネジ部材の外周面に台形ネジまたは角ネジが形成されている。そのため、本発明では、モータとして比較的安価なＤＣモータが使用されても、モータの電源が切れている状態で直交方向の外力がフォークに作用したときの直交方向へのフォークのずれを防止することが可能になる。
また、本発明では、ネジ部材に係合するナット部材は、直交方向に直交する方向への移動が可能となるように、スライド部材に保持されている。すなわち、本発明では、ガイド機構によって直交方向に案内されるフォークに固定されたスライド部材に対して、ナット部材は、直交方向に直交する方向への移動が可能となっている。そのため、本発明では、複数のフォークのピッチの変更量を大きくするためにネジ部材の長さが長くなって、その結果、ネジ部材の直進性が低下しても、ネジ部材が回転するときのネジ部材とナット部材との接触抵抗を低減することが可能になる。したがって、本発明では、ネジ部材の長さが長くなってネジ部材の直進性が低下しても、また、容量の小さな安価なモータを使用しても、ネジ部材を回転させて、複数のフォークのピッチを円滑に変更することが可能になる。すなわち、本発明では、複数のフォークのピッチの変更量が比較的大きくても、フォークピッチ変更機構の駆動源であるモータのコストを低減しつつ、複数のフォークのピッチを円滑に変更することが可能になる。
また、本発明では、フォークピッチ変更機構は、２本のフォークのピッチを変更し、ネジ部材は、順ネジが形成される順ネジ部と、逆ネジが形成される逆ネジ部と、順ネジ部と逆ネジ部とを繋ぐカップリングとを備え、順ネジ部には、２本のフォークのうちの一方のフォークに固定されたスライド部材に保持されるナット部材が係合し、逆ネジ部には、２本のフォークのうちの他方のフォークに固定されたスライド部材に保持されるナット部材が係合しており、別体で形成された順ネジ部と逆ネジ部とがカップリングによって繋がれている。そのため、順ネジ部と逆ネジ部とが一体で形成されている場合と比較して、ネジ部材の、一体で形成されている部分の長さを短くすることが可能になる。したがって、ネジ部材の直進性の低下を抑制することが可能になる。

本発明において、たとえば、フォークピッチ変更機構は、スライド部材にナット部材を取り付けるためのボルトと、円筒状に形成されるとともに内周側にボルトが挿通される円筒部を有する円筒部材とを備え、ナット部材には、円筒部が配置される丸穴状の配置穴が直交方向でナット部材を貫通するように形成され、スライド部材には、ボルトの先端部がねじ込まれるネジ穴が形成され、配置穴の内径は、円筒部の外径よりも大きくなっており、直交方向におけるナット部材の厚さは、直交方向における円筒部の長さよりも薄くなっている。この場合には、比較的簡易な構成で、直交方向に直交する方向への移動が可能となるように、スライド部材にナット部材を保持させることが可能になる。

本発明のハンドは、ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームと、アームの基端側が回動可能に連結される本体部とを備える産業用ロボットに用いることができる。この産業用ロボットでは、複数のフォークのピッチの変更量が比較的大きくても、フォークピッチ変更機構の駆動源であるモータのコストを低減しつつ、複数のフォークのピッチを円滑に変更することが可能になる。

以上のように、本発明では、複数のフォークのピッチの変更量が比較的大きくても、フォークピッチ変更機構の駆動源であるモータのコストを低減しつつ、複数のフォークのピッチを円滑に変更することが可能になる。

本発明の実施の形態にかかる産業用ロボットの平面図である。 図１に示す産業用ロボットの側面図である。 図１に示すハンドの基部の内部の構造を説明するための平面図である。 図１に示すフォークの動作を説明するための平面図である。 図３のＥ部におけるフォークピッチ変更機構の構成を説明するための平面図である。 図３のＦ部におけるフォークピッチ変更機構の構成を説明するための平面図である。 図３のＧ－Ｇ方向からフォークピッチ変更機構の構成を説明するための側面図である。 （Ａ）は図５のＨ部の拡大図であり、（Ｂ）は図５のＪ部の拡大図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（産業用ロボットの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボット１の平面図である。図２は、図１に示す産業用ロボット１の側面図である。

本形態の産業用ロボット１（以下、「ロボット１」とする。）は、所定の搬送対象物２を搬送するための水平多関節型のロボットである。搬送対象物２は、たとえば、液晶ディスプレイ用のガラス基板である。この搬送対象物２は、長方形の平板状に形成されている。本形態のロボット１は、大きさの異なる多くの種類の搬送対象物２を搬送することが可能になっている。

ロボット１は、搬送対象物２が搭載される２個のハンド３と、２個のハンド３のそれぞれが先端側に連結される２本のアーム４と、２本のアーム４を支持する本体部５と、本体部５を水平方向に移動可能に支持するベース６とを備えている。本体部５は、アーム４の基端側を支持するとともに上下動可能なアームサポート７と、アームサポート７を上下動可能に支持する支持フレーム８と、本体部５の下端部分を構成するとともにベース６に対して水平移動可能な基台９と、支持フレーム８の下端が固定されるとともに基台９に対して回動可能な旋回フレーム１０とを備えている。

アーム４は、第１アーム部１２と第２アーム部１３との２個のアーム部によって構成されている。第１アーム部１２の基端側は、アームサポート７に回動可能に連結されている。すなわち、アーム４の基端側は、本体部５に回動可能に連結されている。第１アーム部１２の先端側には、第２アーム部１３の基端側が回動可能に連結されている。第２アーム部１３の先端側には、ハンド３が回動可能に連結されている。すなわち、アーム４の先端側には、ハンド３が回動可能に連結されている。ロボット１は、２本のアーム４のそれぞれを伸縮させる２個のアーム駆動機構を備えている。

支持フレーム８は、アームサポート７を介してハンド３およびアーム４を昇降可能に保持している。この支持フレーム８は、アームサポート７を昇降可能に保持する柱状の第１支持フレーム１４と、第１支持フレーム１４を昇降可能に保持する柱状の第２支持フレーム１５とを備えている。ロボット１は、第１支持フレーム１４に対してアームサポート７を昇降させる昇降機構と、第２支持フレーム１５に対して第１支持フレーム１４を昇降させる昇降機構と、第１支持フレーム１４を上下方向に案内するガイド機構と、アームサポート７を上下方向へ案内するガイド機構とを備えている。

第２支持フレーム１５の下端は、旋回フレーム１０に固定されている。旋回フレーム１０は、上述のように、基台９に対して回動可能となっている。ロボット１は、基台９に対して旋回フレーム１０を回動させる回動機構を備えている。基台９は、上述のように、ベース６に対して水平移動可能となっている。ロボット１は、ベース６に対して基台９を水平移動させる水平移動機構を備えている。

（ハンドの構成）
図３は、図１に示すハンド３の基部１７の内部の構造を説明するための平面図である。図４は、図１に示すフォーク１８、１９の動作を説明するための平面図である。

ハンド３は、第２アーム部１３の先端側に回動可能に連結される基部１７と、上面側に搬送対象物２が載置される複数のフォーク１８、１９とを備えている。本形態のハンド３は、２本のフォーク１８と２本のフォーク１９との合計４本のフォーク１８、１９を備えている。また、ハンド３は、フォーク１８、１９の上面側に固定されるとともに搬送対象物２が載置される複数の載置部材（図示省略）と、この載置部材に載置される搬送対象物２の下面を真空吸着する複数の吸着機構（図示省略）とを備えている。

基部１７は、中空状に形成されるとともに上下方向の厚さが薄い扁平な略直方体状に形成されている。フォーク１８、１９は、直線状に形成されている。４本のフォーク１８、１９は、基部１７から水平方向の同方向へ突出している。また、４本のフォーク１８、１９は、互いに平行に配置されている。フォーク１８、１９の長手方向（図３等のＸ方向）を「前後方向」とし、上下方向と前後方向とに直交する図３等のＹ方向を「左右方向」とすると、２本のフォーク１８は、左右方向の内側に配置され、２本のフォーク１９は、左右方向の外側に配置されている。本形態の左右方向（Ｙ方向）は、フォーク１８、１９の長手方向と上下方向とに直交する直交方向である。

フォーク１８、１９は、炭素繊維を含有する樹脂で形成されている。また、フォーク１８、１９は、中空状に形成されるとともに細長い略直方体状に形成されている。フォーク１８、１９の上下の両面は、平面となっている。また、フォーク１８、１９の左右の両側面は、左右方向に直交する平面となっている。フォーク１８、１９の上下方向の厚さは、フォーク１８、１９の基端から先端に向かうにしたがって次第に薄くなっている（図２参照）。

フォーク１８、１９の基端部は、中空状に形成される基部１７の内部に配置されている。図３に示すように、基部１７の内部には、左右方向における２本のフォーク１８のピッチを変更するフォークピッチ変更機構２６と、左右方向における２本のフォーク１９のピッチを変更するフォークピッチ変更機構２７とが配置されている。すなわち、ハンド３は、フォークピッチ変更機構２６、２７を備えている。

フォークピッチ変更機構２６では、２本のフォーク１８のうちの一方のフォーク１８と他方のフォーク１８とが左右の逆方向へ同じ量だけ移動して２本のフォーク１８の左右方向のピッチが変更される。同様に、フォークピッチ変更機構２７では、２本のフォーク１９のうちの一方のフォーク１９と他方のフォーク１９とが左右の逆方向へ同じ量だけ移動して２本のフォーク１９の左右方向のピッチが変更される。

本形態では、ロボット１で搬送される搬送対象物２の大きさが決まると、ロボット１が搬送対象物２を搬送する搬送動作の前に、フォークピッチ変更機構２６は、必要に応じて２本のフォーク１８の左右方向のピッチを変更し、フォークピッチ変更機構２７は、必要に応じて２本のフォーク１９の左右方向のピッチを変更する。すなわち、フォークピッチ変更機構２６、２７は、ロボット１による搬送対象物２の搬送動作中に、フォーク１８、１９の左右方向のピッチを変更することはない。フォークピッチ変更機構２６、２７は、たとえば、図４に示すように、ロボット１で搬送される搬送対象物２の大きさに応じて、フォーク１８、１９の左右方向のピッチを変更する。フォークピッチ変更機構２６、２７の詳細な構成については後述する。

また、基部１７の内部には、２本のフォーク１８の移動範囲における左右方向の内側端側でフォーク１８を検知するための検知機構２１と、２本のフォーク１９の移動範囲における左右方向の外側端側でフォーク１９を検知するための検知機構２２と、左右方向で隣接するフォーク１８とフォーク１９とが接近したことを検知するための検知機構２３とが配置されている。すなわち、ハンド３は、検知機構２１～２３を備えている。

検知機構２１は、基部１７のベースフレーム５５に固定されるセンサ５６と、２本のフォーク１８のうちの一方のフォーク１８の基端部に固定される検知板５７とを備えている。検知機構２２は、ベースフレーム５５に固定されるセンサ５８と、２本のフォーク１９のうちの一方のフォーク１９の基端部に固定される検知板５９とを備えている。センサ５６、５８は、発光素子と受光素子とを有する透過型の光学式センサである。本形態では、検知機構２１を用いて、２本のフォーク１８の原点位置が検知される。また、検知機構２２を用いて、２本のフォーク１９の原点位置が検知される。

検知機構２３は、２本のフォーク１９のうちの他方のフォーク１９の基端部に固定されるセンサ６０と、２本のフォーク１８のうちの他方のフォーク１８の基端部に固定される検知板６１とを備えている。センサ６０は、発光素子と受光素子とを有する透過型の光学式センサである。また、ベースフレーム５５には、センサ６２が固定されている。センサ６２は、発光素子と受光素子とを有する透過型の光学式センサである。本形態では、センサ６２と検知板５９とによって、２本のフォーク１９の移動範囲における左右方向の外側の限界位置にフォーク１９が近づいたことを検知するための検知機構２４が構成されている。

（フォークピッチ変更機構の構成）
図５は、図３のＥ部におけるフォークピッチ変更機構２６、２７の構成を説明するための平面図である。図６は、図３のＦ部におけるフォークピッチ変更機構２６、２７の構成を説明するための平面図である。図７は、図３のＧ－Ｇ方向からフォークピッチ変更機構２６、２７の構成を説明するための側面図である。図８（Ａ）は、図５のＨ部の拡大図であり、図８（Ｂ）は、図５のＪ部の拡大図である。

フォークピッチ変更機構２６は、駆動源であるモータ２９と、モータ２９の出力軸に連結されるネジ部材３０と、２本のフォーク１８のうちの一方のフォーク１８の基端側（基端部）に固定されるスライド部材３１と、２本のフォーク１８のうちの他方のフォーク１８の基端側（基端部）に固定されるスライド部材３１と、２個のスライド部材３１のそれぞれに取り付けられるとともにネジ部材３０に係合する２個のナット部材３２とを備えている。また、フォークピッチ変更機構２６は、ネジ部材３０の回転量を検出するエンコーダ３３を備えている。

フォークピッチ変更機構２７は、フォークピッチ変更機構２６と同様に構成されている。すなわち、フォークピッチ変更機構２７は、モータ２９と同様に構成されるモータ３４と、ネジ部材３０と同様に構成されるネジ部材３５と、２本のフォーク１９のうちの一方のフォーク１９の基端側（基端部）に固定されるスライド部材３６と、２本のフォーク１９のうちの他方のフォーク１９の基端側（基端部）に固定されるスライド部材３６と、２個のスライド部材３６のそれぞれに取り付けられるとともにネジ部材３５に係合する２個のナット部材３７と、ネジ部材３５の回転量を検出するエンコーダ３８とを備えている。

モータ２９、３４は、ＤＣモータである。ネジ部材３０、３５は、細長い棒状に形成されている。ネジ部材３０、３５は、ネジ部材３０、３５の軸方向と左右方向とが一致するように配置されており、左右方向を回転の軸方向として回転する。また、ネジ部材３０とネジ部材３５とは、前後方向に所定の間隔をあけた状態で配置されている。ネジ部材３０の一端には、カップリング４１を介してモータ２９の出力軸が連結され、ネジ部材３５の一端には、カップリング４１を介してモータ３４の出力軸が連結されている。

ネジ部材３０、３５は、ネジ部材３０、３５の一端側を構成する順ネジ部３０ａ、３５ａと、ネジ部材３０、３５の他端側を構成する逆ネジ部３０ｂ、３５ｂとを備えている。順ネジ部３０ａ、３５ａには、順ネジが形成され、逆ネジ部３０ｂ、３５ｂには、逆ネジが形成されている。順ネジ部３０ａ、３５ａに形成される順ネジ、および、逆ネジ部３０ｂ、３５ｂに形成される逆ネジは台形ネジである。すなわち、ネジ部材３０、３５の外周面には、台形ネジが形成されている。

順ネジ部３０ａと逆ネジ部３０ｂとは、別体で形成されており、カップリング４２によって繋がれている。同様に、順ネジ部３５ａと逆ネジ部３５ｂとは、別体で形成されており、カップリング４２によって繋がれている。すなわち、ネジ部材３０は、順ネジ部３０ａと逆ネジ部３０ｂとを繋ぐカップリング４２を備え、ネジ部材３５は、順ネジ部３５ａと逆ネジ部３５ｂとを繋ぐカップリング４２を備えている。本形態では、順ネジ部３０ａと逆ネジ部３０ｂとカップリング４２とによってネジ部材３０が構成され、順ネジ部３５ａと逆ネジ部３５ｂとカップリング４２とによってネジ部材３５が構成されている。順ネジ部３０ａ、３５ａの両端部、および、逆ネジ部３０ｂ、３５ｂの両端部は、ベースフレーム５５に取り付けられた軸受４３に回転可能に支持されている。なお、本形態の順ネジ部３０ａ、３５ａおよび逆ネジ部３０ｂ、３５ｂは、転造で形成された転造ネジである。

スライド部材３１は、直方体状に形成されている。スライド部材３６は、スライド部材３１と同様に、直方体状に形成されている。スライド部材３６は、図７に示すように、平板状の固定部材４４に固定されている。固定部材４４は、フォーク１９の基端部に固定されている。同様に、スライド部材３１は、フォーク１８の基端部に固定された固定部材４４に固定されている。すなわち、スライド部材３１は、固定部材４４を介してフォーク１８の基端部に固定され、スライド部材３６は、固定部材４４を介してフォーク１９の基端部に固定されている。

ナット部材３２は、直方体状に形成されている。ナット部材３７は、ナット部材３２と同様に直方体状に形成されている。ナット部材３２は、２個のボルト４５によってスライド部材３１に取り付けられ、ナット部材３７は、２個のボルト４５によってスライド部材３６に取り付けられている。すなわち、フォークピッチ変更機構２６、２７は、スライド部材３１、３６にナット部材３２、３７を取り付けるためのボルト４５を備えている。

また、フォークピッチ変更機構２６、２７は、鍔付きの円筒状に形成される円筒部材４６を備えている。フォークピッチ変更機構２６、２７は、ボルト４５と同じ数の円筒部材４６を備えている。円筒部材４６は、円筒状に形成されるとともに内周側にボルト４５が挿通される（具体的には、ボルト４５の軸部が挿通される）円筒部４６ａと、円筒部４６ａの一端から鍔状に広がる円環状の鍔部４６ｂとから構成されている（図８参照）。

スライド部材３１には、ネジ部材３０との干渉を防止するための切欠き部３１ａと、ネジ部材３５との干渉を防止するための切欠き部３１ｂとが形成されている。同様に、スライド部材３６には、ネジ部材３０との干渉を防止するための切欠き部３６ａと、ネジ部材３５との干渉を防止するための切欠き部３６ｂとが形成されている。また、スライド部材３１には、図８（Ａ）に示すように、ボルト４５の先端部がねじ込まれる２個のネジ穴３１ｃが形成されている。ネジ穴３１ｃは、スライド部材３１の左右方向の一方の側面に形成されている。同様に、スライド部材３６には、図８（Ｂ）に示すように、ボルト４５の先端部がねじ込まれる２個のネジ穴３６ｃが形成されている。ネジ穴３６ｃは、スライド部材３６の左右方向の一方の側面に形成されている。

図８（Ａ）に示すように、ナット部材３２には、ネジ部材３０が挿通される挿通穴３２ａが形成されている。挿通穴３２ａは、左右方向でナット部材３２を貫通している。また、挿通穴３２ａは、ナット部材３２の中心に形成されている。左右方向における挿通穴３２ａの一部分には、ネジ部材３０の台形ネジに係合するメネジが形成されている。すなわち、メネジは、左右方向における挿通穴３２ａの全域には形成されていない。本形態では、メネジが形成されるメネジ部３２ｂの左右方向の長さは、ネジ部材３０の台形ネジのピッチの略１．５倍となっている。

ナット部材３２と同様に、ナット部材３７には、ネジ部材３５が挿通される挿通穴３７ａが形成されている（図８（Ｂ）参照）。また、左右方向における挿通穴３７ａの一部分には、ネジ部材３５の台形ネジに係合するメネジが形成されている。メネジが形成されるメネジ部３７ｂの左右方向の長さは、ネジ部材３５の台形ネジのピッチの略１．５倍となっている。

また、ナット部材３２には、円筒部４６ａが配置される丸穴状の配置穴３２ｃが形成されている。配置穴３２ｃは、左右方向でナット部材３２を貫通している。また、配置穴３２ｃは、前後方向における挿通穴３２ａの両側の２箇所に形成されている。ナット部材３２と同様に、ナット部材３７には、円筒部４６ａが配置される丸穴状の配置穴３７ｃが形成されている。配置穴３７ｃは、左右方向でナット部材３７を貫通するとともに、前後方向における挿通穴３７ａの両側の２箇所に形成されている。

配置穴３２ｃ、３７ｃの内径は、円筒部４６ａの外径よりも大きくなっており、配置穴３２ｃ、３７ｃの内周面と円筒部４６ａの外周面との間には、隙間が形成されている。鍔部４６ｂの外径は、配置穴３２ｃ、３７ｃの内径よりも大きくなっている。また、ナット部材３２、３７の厚さ（左右方向の厚さ）は、円筒部４６ａの長さ（左右方向の長さ）よりもわずかに薄くなっており、左右方向において、ナット部材３２、３７と鍔部４６ｂとの間、および、ナット部材３２、３７とスライド部材３１、３６との間の少なくともいずれか一方には、わずかな隙間が形成されている。なお、円筒部４６ａの内径は、ボルト４５の軸部の外径よりもわずかに大きくなっている。

ナット部材３２は、左右方向の一方側から円筒部４６ａの内周側に挿通されるとともにネジ穴３１ｃにねじ込まれるボルト４５によってスライド部材３１に取り付けられている。上述のように、配置穴３２ｃの内周面と円筒部４６ａの外周面との間に隙間が形成され、左右方向において、ナット部材３２と鍔部４６ｂとの間やナット部材３２とスライド部材３１との間にわずかな隙間が形成されているため、ナット部材３２は、スライド部材３１に対して左右方向に直交する方向へ移動可能となっている。すなわち、ナット部材３２は、左右方向に直交する方向へ移動可能となるようにスライド部材３１に保持されている。また、ナット部材３２は、スライド部材３１に対して左右方向にわずかに移動可能となっている。

同様に、ナット部材３７は、左右方向の一方側から円筒部４６ａの内周側に挿通されるとともにネジ穴３６ｃにねじ込まれるボルト４５によってスライド部材３６に取り付けられており、配置穴３７ｃの内周面と円筒部４６ａの外周面との間に隙間が形成され、左右方向において、ナット部材３７と鍔部４６ｂとの間やナット部材３７とスライド部材３６との間にわずかな隙間が形成されているため、ナット部材３７は、スライド部材３６に対して左右方向に直交する方向へ移動可能となっている。すなわち、ナット部材３７は、左右方向に直交する方向へ移動可能となるようにスライド部材３６に保持されている。また、ナット部材３７は、スライド部材３６に対して左右方向にわずかに移動可能となっている。

２本のフォーク１８のうちの一方のフォーク１８に固定されたスライド部材３１に保持されるナット部材３２は、順ネジ部３０ａに係合し、他方のフォーク１８に固定されたスライド部材３１に保持されるナット部材３２は、逆ネジ部３０ｂに係合している。同様に、２本のフォーク１９のうちの一方のフォーク１９に固定されたスライド部材３６に保持されるナット部材３７は、順ネジ部３５ａに係合し、他方のフォーク１９に固定されたスライド部材３６に保持されるナット部材３７は、逆ネジ部３５ｂに係合している。

２本のフォーク１８および２本のフォーク１９は、２本の共通のガイドレール４８によって左右方向に案内される。ガイドレール４８は、ガイドレール４８の長手方向と左右方向とが一致するように、ベースフレーム５５に固定されている。また、２本のガイドレール４８のうちの一方のガイドレール４８は、前後方向におけるベースフレーム５５の一端側に配置され、他方のガイドレール４８は、前後方向におけるベースフレーム５５の他端側に配置されている。

図７に示すように、フォーク１９の基端部に固定される固定部材４４には、２本のガイドレール４８のそれぞれに係合する２個のガイドブロック４９が固定されている。同様に、フォーク１８の基端部に固定される固定部材４４には、２本のガイドレール４８のそれぞれに係合する２個のガイドブロック４９が固定されている。本形態では、２本のガイドレール４８と２個のガイドブロック４９とによって、フォーク１８、１９を左右方向へ案内するガイド機構５０が構成されている。

フォークピッチ変更機構２６では、モータ２９が回転してネジ部材３０が回転すると、上述のように、一方のフォーク１８と他方のフォーク１８とが左右の逆方向へ同じ量だけ移動して２本のフォーク１８の左右方向のピッチが変更される。同様に、フォークピッチ変更機構２７では、モータ３４が回転してネジ部材３５が回転すると、上述のように、一方のフォーク１９と他方のフォーク１９とが左右の逆方向へ同じ量だけ移動して２本のフォーク１９の左右方向のピッチが変更される。

エンコーダ３３は、ネジ部材３０の他端に固定される検知板５１と、ベースフレーム５５に取り付けられるセンサ５２とを備えている。同様に、エンコーダ３８は、ネジ部材３５の他端に固定される検知板５３と、ベースフレーム５５に取り付けられるセンサ５４とを備えている。センサ５２、５４は、発光素子と受光素子とを備える透過型の光学式センサである。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、ネジ部材３０、３５の外周面に台形ネジが形成されている。そのため、本形態では、モータ２９、３４が比較的安価なＤＣモータであっても、モータ２９、３４の電源が切れている状態で左右方向の外力がフォーク１８、１９に作用したときの左右方向へのフォーク１８、１９のずれを防止することが可能になる。

本形態では、ガイド機構５０によって左右方向に案内されるフォーク１８に固定されたスライド部材３１に、ナット部材３２が、左右方向に直交する方向への移動が可能となるように保持されている。そのため、本形態では、２本のフォーク１８のピッチの変更量を大きくするためにネジ部材３０の長さが長くなって、その結果、ネジ部材３０の直進性が低下しても、ネジ部材３０が回転するときのネジ部材３０とナット部材３２との接触抵抗を低減することが可能になる。

同様に、本形態では、ガイド機構５０によって左右方向に案内されるフォーク１９に固定されたスライド部材３６に、ナット部材３７が、左右方向に直交する方向への移動が可能となるように保持されているため、２本のフォーク１９のピッチの変更量を大きくするためにネジ部材３５の長さが長くなって、その結果、ネジ部材３５の直進性が低下しても、ネジ部材３５が回転するときのネジ部材３５とナット部材３７との接触抵抗を低減することが可能になる。

したがって、本形態では、ネジ部材３０、３５の長さが長くなってネジ部材３０、３５の直進性が低下しても、また、容量の小さな安価なモータ２９、３４を使用しても、ネジ部材３０、３５を回転させて、フォーク１８、１９のピッチを円滑に変更することが可能になる。すなわち、本形態では、フォーク１８、１９のピッチの変更量が比較的大きくても、モータ２９、３４のコストを低減しつつ、フォーク１８、１９のピッチを円滑に変更することが可能になる。

本形態では、ナット部材３２の挿通穴３２ａの左右方向の一部分にメネジが形成されており、このメネジは、左右方向における挿通穴３２ａの全域に形成されていない。そのため、本形態では、ネジ部材３０とナット部材３２との噛み合い長さを短くすることが可能になる。したがって、本形態では、ネジ部材３０に対してナット部材３２が傾いても、ネジ部材３０が回転するときのネジ部材３０とナット部材３２との接触抵抗を低減することが可能になり、その結果、モータ２９の容量をより低減することが可能になる。

同様に、本形態では、ナット部材３７の挿通穴３７ａの左右方向の一部分にメネジが形成されており、このメネジは、左右方向における挿通穴３７ａの全域に形成されていないため、ネジ部材３５とナット部材３７との噛み合い長さを短くすることが可能になる。したがって、本形態では、ネジ部材３５に対してナット部材３７が傾いても、ネジ部材３５が回転するときのネジ部材３５とナット部材３７との接触抵抗を低減することが可能になり、その結果、モータ３４の容量をより低減することが可能になる。

本形態では、別体で形成された順ネジ部３０ａと逆ネジ部３０ｂとがカップリング４２によって繋がれている。そのため、本形態では、順ネジ部３０ａと逆ネジ部３０ｂとが一体で形成されている場合と比較して、ネジ部材３０の、一体で形成されている部分の長さを短くすることが可能になる。したがって、ネジ部材３０の直進性の低下を抑制することが可能になる。同様に、本形態では、別体で形成された順ネジ部３５ａと逆ネジ部３５ｂとがカップリング４２によって繋がれているため、ネジ部材３５の、一体で形成されている部分の長さを短くすることが可能になり、その結果、ネジ部材３５の直進性の低下を抑制することが可能になる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態において、ネジ部材３０、３５の外周面に、台形ネジの代わりに角ネジが形成されていても良い。この場合であっても、上述した形態と同様の効果を得ることができる。また、上述した形態において、順ネジ部３０ａと逆ネジ３０ｂとが一体で形成されていても良いし、順ネジ部３５ａと逆ネジ３５ｂとが一体で形成されていても良い。さらに、上述した形態において、左右方向における挿通穴３２ａの全域にメネジが形成されていても良いし、左右方向における挿通穴３７ａの全域にメネジが形成されていても良い。

上述した形態において、円筒部材４６は、鍔部４６ｂを備えていなくても良い。この場合には、ボルト４５の頭部の外径は、配置穴３２ｃ、３７ｃの内径よりも大きくなっている。また、上述した形態において、ナット部材３２、３７が、左右方向に直交する方向へ移動可能となるようにスライド部材３１、３６に保持されているのであれば、フォークピッチ変更機構２６、２７は、円筒部材４６を備えていなくても良い。この場合には、たとえば、配置穴３２ｃ、３７ｃにボルト４５の軸部が配置されている。配置穴３２ｃ、３７ｃの内径は、ボルト４５の軸部の外径よりも大きくなっており、配置穴３２ｃ、３７ｃの内周面とボルト４５の軸部の外周面との間には隙間が形成されている。また、ボルト４５の頭部の外径は、配置穴３２ｃ、３７ｃの内径よりも大きくなっている。

上述した形態において、２本のフォーク１８のうちの一方のフォーク１８が左右方向で固定され、他方のフォーク１８が左右方向へ移動可能となっていても良い。この場合には、他方のフォーク１８が左右方向に移動することで、２本のフォーク１８のピッチが変更される。同様に、２本のフォーク１９のうちの一方のフォーク１９が左右方向で固定され、他方のフォーク１９が左右方向へ移動可能となっていても良い。この場合には、他方のフォーク１９が左右方向に移動することで、２本のフォーク１９のピッチが変更される。

上述した形態において、左右方向における２本のフォーク１９のピッチは固定されていても良い。この場合には、フォークピッチ変更機構２７が不要になる。また、この場合には、フォークピッチ変更機構２６によって２本のフォーク１８のピッチが変更されると、４本のフォーク１８、１９のピッチも変わる。同様に、左右方向における２本のフォーク１８のピッチは固定されていても良い。この場合には、フォークピッチ変更機構２６が不要になる。また、この場合には、フォークピッチ変更機構２７によって２本のフォーク１９のピッチが変更されると、４本のフォーク１８、１９のピッチも変わる。

上述した形態において、ハンド３は、２本のフォーク１８または２本のフォーク１９を備えていなくても良い。すなわち、ハンド３が備えるフォークの数は、２本であっても良い。また、ハンド３が備えるフォークの数は、３本であっても良い。この場合には、たとえば、真ん中に配置される１本のフォークが左右方向において固定され、残りの２本のフォークがフォークピッチ変更機構によって左右方向へ移動する。この場合には、１個のフォークピッチ変更機構によって３本のフォークのピッチが変更される。また、ハンド３が備えるフォークの数は、５本以上であっても良い。この場合には、５本以上のフォークの全てが左右方向へ移動可能になっていても良いし、５本以上のフォークの中に左右方向で固定されているフォークがあっても良い。

上述した形態では、ロボット１は、水平多関節型のロボットであるが、本発明が適用されるロボットは、水平多関節型のロボット以外の産業用ロボットであっても良い。たとえば、本発明が適用されるロボットは、上述の特許文献１に開示された産業用ロボットであっても良い。

１ ロボット（産業用ロボット）
２ 搬送対象物
３ ハンド
４ アーム
５ 本体部
１８、１９ フォーク
２６、２７ フォークピッチ変更機構
２９、３４ モータ
３０、３５ ネジ部材
３０ａ、３５ａ 順ネジ部
３０ｂ、３５ｂ 逆ネジ部
３１、３６ スライド部材
３１ｃ、３６ｃ ネジ穴
３２、３７ ナット部材
３２ａ、３７ａ 挿通穴
３２ｂ、３７ｂ メネジ部
３２ｃ、３７ｃ 配置穴
４２ カップリング
４５ ボルト
４６ 円筒部材
４６ａ 円筒部
５０ ガイド機構
Ｘ フォークの長手方向
Ｙ 直交方向

Claims (5)

1. 搬送対象物を搬送する産業用ロボットのハンドにおいて、
   直線状に形成される複数のフォークと、前記フォークの長手方向と上下方向とに直交する直交方向における複数の前記フォークのピッチを変更するフォークピッチ変更機構と、前記フォークを前記直交方向へ案内するガイド機構とを備え、
   前記フォークピッチ変更機構は、駆動源であるモータと、外周面に台形ネジまたは角ネジが形成されるとともに前記モータの出力軸に連結されるネジ部材と、前記ネジ部材に係合するナット部材と、前記フォークの基端側に固定されるスライド部材とを備え、
   前記ナット部材は、前記スライド部材に対して前記直交方向に直交する方向への移動が可能となるように、前記スライド部材に保持され、
   前記ナット部材には、前記ネジ部材が挿通される挿通穴が前記直交方向で前記ナット部材を貫通するように形成され、
   前記直交方向における前記挿通穴の一部分に前記台形ネジまたは前記角ネジに係合するメネジが形成されていることを特徴とするハンド。
2. 前記メネジが形成されるメネジ部の前記直交方向の長さは、前記台形ネジまたは前記角ネジのピッチの略１．５倍であることを特徴とする請求項１記載のハンド。
3. 搬送対象物を搬送する産業用ロボットのハンドにおいて、
   直線状に形成される複数のフォークと、前記フォークの長手方向と上下方向とに直交する直交方向における複数の前記フォークのピッチを変更するフォークピッチ変更機構と、前記フォークを前記直交方向へ案内するガイド機構とを備え、
   前記フォークピッチ変更機構は、駆動源であるモータと、外周面に台形ネジまたは角ネジが形成されるとともに前記モータの出力軸に連結されるネジ部材と、前記ネジ部材に係合するナット部材と、前記フォークの基端側に固定されるスライド部材とを備えるとともに、２本の前記フォークのピッチを変更し、
   前記ナット部材は、前記スライド部材に対して前記直交方向に直交する方向への移動が可能となるように、前記スライド部材に保持され、
   前記ネジ部材は、順ネジが形成される順ネジ部と、逆ネジが形成される逆ネジ部と、前記順ネジ部と前記逆ネジ部とを繋ぐカップリングとを備え、
   前記順ネジ部には、２本の前記フォークのうちの一方の前記フォークに固定された前記スライド部材に保持される前記ナット部材が係合し、
   前記逆ネジ部には、２本の前記フォークのうちの他方の前記フォークに固定された前記スライド部材に保持される前記ナット部材が係合していることを特徴とするハンド。
4. 前記フォークピッチ変更機構は、前記スライド部材に前記ナット部材を取り付けるためのボルトと、円筒状に形成されるとともに内周側に前記ボルトが挿通される円筒部を有する円筒部材とを備え、
   前記ナット部材には、前記円筒部が配置される丸穴状の配置穴が前記直交方向で前記ナット部材を貫通するように形成され、
   前記スライド部材には、前記ボルトの先端部がねじ込まれるネジ穴が形成され、
   前記配置穴の内径は、前記円筒部の外径よりも大きくなっており、
   前記直交方向における前記ナット部材の厚さは、前記直交方向における前記円筒部の長さよりも薄くなっていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のハンド。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のハンドと、前記ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームと、前記アームの基端側が回動可能に連結される本体部とを備えることを特徴とする産業用ロボット。

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