WO2021107071A1 - ロボットハンド - Google Patents

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WO2021107071A1
WO2021107071A1 PCT/JP2020/044144 JP2020044144W WO2021107071A1 WO 2021107071 A1 WO2021107071 A1 WO 2021107071A1 JP 2020044144 W JP2020044144 W JP 2020044144W WO 2021107071 A1 WO2021107071 A1 WO 2021107071A1
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WO
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swing
screw gear
robot hand
gear portion
rotating shaft
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/044144
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English (en)
French (fr)
Inventor
篠塚幸男
Original Assignee
シナノケンシ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シナノケンシ株式会社 filed Critical シナノケンシ株式会社
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Priority to US17/764,835 priority patent/US20220314464A1/en
Priority to CN202080073391.3A priority patent/CN114599490A/zh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B25J15/0206—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers
    • B25J15/0213—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers actuated by gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B25J15/0206—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/04—Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof
    • B25J15/0475—Exchangeable fingers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B25J15/10—Gripping heads and other end effectors having finger members with three or more finger members

Definitions

  • the present invention relates to a robot hand.
  • Patent Document 1 describes a robot hand.
  • the claw member is driven by a worm gear powered by a motor and a gear that meshes with the worm gear.
  • the claw portion is fixed to the gear on the front side in the axial direction of the robot hand. Therefore, there is a limit to the object that can be gripped by the claw portion. Moreover, since the periphery of the gear is covered with a cover, the size of the robot hand is increased. Furthermore, since the area around the portion where the claw and the gear are fixed is also covered with a cover, it is necessary to first remove such a cover when replacing the claw, which complicates the replacement work. ..
  • the worm gear is suitable for applications where a strong gripping force is required because of its high reduction ratio, but it is difficult to finely control the gripping force. Therefore, when the gripping object is soft or food, etc. , It may not be suitable.
  • an object of the present invention is to provide a robot hand in which the range of objects that can be gripped is expanded, the size is reduced, the claw portion can be easily replaced, and the gripping force can be finely controlled. To do.
  • the object is a motor having a rotating shaft, an accommodating member accommodating a tip portion of the rotating shaft, and a plurality of swinging members that swing with respect to the accommodating member due to the rotation of the rotating shaft.
  • the rotating shaft includes a plurality of claw members that swing together with each of the swinging members, and a shaft screw gear portion is formed on the outer periphery of the rotating shaft, and the swinging member has the shaft on a part of the outer circumference.
  • the claw member includes a swinging screw gear portion that meshes with the screw gear portion and a fixed surface provided on a part of the outer periphery thereof via the swing center of the swing member on the side opposite to the rotating shaft.
  • the accommodating member can be achieved by a robot hand that detachably exposes the first fixing member.
  • the shaft screw gear portion is a screw gear formed or integrated on the outer circumference of the rotating shaft.
  • the swing screw gear portion is a screw gear formed or integrated with the swing member.
  • the range of objects that can be gripped has been expanded, the size has been reduced, the claws can be easily replaced, and a robot hand capable of finely controlling the gripping force can be provided.
  • FIG. 1 is a perspective view of a robot hand.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the robot hand.
  • FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of the bracket.
  • 4A and 4B are external views of the rotating shaft.
  • 5A to 5C are external views of the swing member.
  • FIG. 6 is a partial perspective view showing the adjustment shim.
  • FIG. 1 is a perspective view of the robot hand 1.
  • FIG. 1 shows the X, Y, and Z directions that are orthogonal to each other.
  • the robot hand 1 includes a motor 3, a bracket 10, support members 20a and 20b, claw members 30a to 30c, and a cover 60.
  • the motor 3 is a drive source for opening and closing the claw members 30a to 30c, and is, for example, a stepping motor.
  • the bracket 10 is attached to the tip side of the motor 3.
  • the claw members 30a to 30c are oscillatingly held by the bracket 10, which will be described in detail later.
  • the bracket 10 has a substantially columnar shape, but three recesses 15 are formed on the outer peripheral side surface at substantially equal angular intervals.
  • Support members 20a and 20b are held in one recess 15, and the base end portion of the claw member 30a is swingably supported between the support members 20a and 20b.
  • the claw members 30a to 30c are members having the same shape, but have different reference numerals for convenience of explanation.
  • a disk-shaped cover 60 is fixed to the tip end side of the bracket 10.
  • An opening 61 is formed in the cover 60 so that the central axis A1 passes through the cover 60.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the robot hand 1.
  • the motor 3 is not shown.
  • the swing member 50 is fixed to the base end portion of the claw member 30a by a screw S.
  • the rocking member 50 will be described in detail later.
  • the rotating shaft 40 is the rotating shaft of the motor 3.
  • the tip of the rotating shaft 40 is housed in the bracket 10.
  • the bracket 10 is an example of a housing member.
  • FIG. 3 is a diagram showing the internal configuration of the bracket 10.
  • the bracket 10, the cover 60, and the claw members 30b and 30c are not shown.
  • the rotating shaft 40 is shown in a simplified manner.
  • the support member 20b is shown separated from the swing member 50 for easy understanding.
  • 4A and 4B are external views of the rotating shaft 40.
  • 5A to 5C are external views of the swing member 50.
  • the rotating shaft 40 will be described.
  • the rotary shaft 40 has a shaft screw gear portion 41 formed on the outer peripheral portion on the tip end side protruding from the main body of the motor 3, and is formed in a hollow shaft shape having a through hole 43.
  • the shaft screw gear portion 41 is formed by cutting the rotary shaft 40 or the like, or a cylindrical member having the shaft screw gear portion 41 formed (not shown) may be fitted to the rotary shaft 40. Good. Finally, the structure may be such that the shaft screw gear portion 41 is integrally provided on the outer peripheral portion of the rotating shaft 40.
  • the through hole 43 penetrates the rotation center of the rotation shaft 40 in the axial direction. The diameter of the through hole 43 is constant in the longitudinal direction of the rotating shaft 40, but is not limited to this.
  • a cylindrical outer peripheral surface 45 having a constant outer diameter is formed from the center of the rotating shaft 40 in the axial direction to the base end side, and a permanent magnet (not shown) constituting the motor 3 is fixed to the cylindrical outer peripheral surface 45. Will be done.
  • the rotating shaft 40 is made of a metal such as stainless steel, but is not limited thereto.
  • the rotating shaft 40 is formed in a hollow shaft shape in this way, as shown in FIG. 2, the through hole 43 of the rotating shaft 40 and the opening 61 of the bracket 10 communicate with each other, and inside these, for example, Multi-functionality can be achieved by mounting a camera that photographs the object to be gripped, an air suction / ejection device that can inject or suck air toward the object to be gripped through the through hole 43 and the opening 61, and the like. ..
  • the rotating shaft 40 has a hollow shaft shape, the weight is reduced, and thereby the weight of the entire robot hand 1 is also reduced. Further, the heat generated by the motor 3 and the frictional heat due to the engagement between the shaft screw gear portion 41 and the swing screw gear portion 51, which will be described later, can be appropriately dissipated.
  • the swing member 50 has a substantially fan shape having a predetermined thickness.
  • a central hole 53 penetrating in the thickness direction is formed.
  • the support pin P3 is press-fitted into the center hole 53 so as to penetrate the swing member 50 in the thickness direction.
  • One end of the support pin P3 is rotatably supported by a bearing (not shown) inserted into the holding hole 23 of the support member 20b shown in FIG.
  • the support member 20a also rotatably supports the other end of the support pin P3.
  • the rocking member 50 is made of, for example, a copper-based metal, but is not limited thereto.
  • a swing screw gear portion 51 having a plurality of teeth is formed in a portion formed in an arc shape around the center hole 53.
  • the swing screw gear portion 51 is formed within a predetermined angle range centered on the center hole 53.
  • the angle at which the swing screw gear portion 51 is formed with respect to the angle at which the claw members 30a to 30c can be opened needs to be sufficiently large so that the meshing of the gears can be ensured.
  • the range of meshing between the shaft screw gear portion 41 and the swing screw gear portion 51 is about 40 °.
  • the claw members 30a to 30c can be opened up to about 90 ° with respect to the central axis A1.
  • the swing screw gear portion 51 is formed up to about 270 ° (not shown) by reducing the area of the surface 56 described later without providing the surface 59 described later, the claw members 30a to 30c can be maximized. It can be opened at 180 ° or more, and can be stored in a groove (not shown) provided on the outer edge of the robot hand 1.
  • the claw members 30a to 30c may be used.
  • the openable range may be larger or smaller than those mentioned above.
  • the surfaces 56 and 59 are formed continuously with respect to the swing screw gear portion 51 shown in FIG. 5 in the outer peripheral direction centered on the center hole 53.
  • the surfaces 56 and 59 are substantially orthogonal to each other. No teeth are formed on the surfaces 56 and 59, unlike the swing screw gear portion 51.
  • the swing member 50 is not provided with teeth over the entire outer circumference, and the swing screw gear portion 51 is formed on a part of the outer circumference, so that the swing member 50 is miniaturized.
  • the swing screw gear portion 51 meshes with the shaft screw gear portion 41 of the rotating shaft 40.
  • the swing member 50 swings with the support pin P3 as a fulcrum, whereby the claw member 30a can be opened and closed.
  • the swing screw gear portion of the swing member for swinging the claw members 30b and 30c also meshes with the shaft screw gear portion 41 of the rotating shaft 40.
  • the rotation of the rotating shaft 40 opens and closes the three claw members 30a to 30c, so that the object to be gripped can be gripped.
  • the motor 3 is a stepping motor, the rotating shaft 40 can be stopped at a predetermined rotation angle position.
  • each of the claw members 30a to 30c can be stopped at a predetermined position within the swing range.
  • the shaft screw gear portion 41 is integrally formed on the rotating shaft 40 of the motor 3, the number of parts is reduced as compared with the case where the rotating shaft and the screw gear are separately provided. At the same time, it is advantageous for miniaturization.
  • the effect of using a screw gear will be explained. Since the shaft screw gear portion 41 and the swing screw gear portion 51 are meshed screw gears, a smaller reduction ratio can be realized as compared with the case where, for example, a power transmission mechanism in which the worm gear and the worm wheel mesh with each other is used. In other words, the gripping force of the claw members 30a to 30c is suppressed as compared with the case of using the worm gear and the worm wheel, and the gripping force can be finely controlled. As a result, the robot hand 1 can grip a soft member such as food with an appropriate force, and is suitable for use as a collaborative robot used in the same work space as a person, for example.
  • the shaft screw gear portion 41 and the swing screw gear portion 51 it is possible to suppress an increase in manufacturing cost as compared with the case where a cam member is used, for example.
  • a cam member it is necessary to design it as a dedicated product in consideration of the resolution of the stoptable position of the motor 3, whereas the shaft screw gear portion 41 and the swing screw gear portion 51 are designed by JIS. This is because it has been widely used in the world because it has been standardized by the above, and it has accumulated knowledge, and it is possible to procure parts that have both versatility and low cost.
  • the gripping force of the claw members 30a to 30c is generated by the meshing of the shaft screw gear portion 41 and the swing screw gear portion 51, so that the claw members 30a to 30c rotate the reaction force when gripping the object. It can be detected by the motor 3 via the shaft 40.
  • the reaction force causes the current consumption of the motor 3 to fluctuate. It is possible to detect that the claw member has come into contact with the object by detecting this fluctuation.
  • the same effect can be obtained by attaching a torque sensor (not shown) such as a magnetostrictive type to the rotating shaft 40.
  • the meshing of the shaft screw gear portion 41 and the swing screw gear portion 51 can transmit the force from the rotating shaft 40 to the claw members 30a to 30c and vice versa, it is possible to control the fine gripping force and the reaction force against gripping. Can be detected, and the function of gripping a delicate object such as a soft object or food can be realized.
  • the screw gear by using the screw gear, the reduction ratio is smaller than that of the power transmission mechanism in which the worm gear and the worm wheel mesh with each other, so that the claw members 30a to 30c can be opened and closed at high speed. There is also an advantageous effect.
  • a convex portion 57 is formed on the surface 56, and is engaged with a concave portion formed at the base end portion of the claw member 30a as shown in FIG. Further, two screw holes 58 are formed on the surface 56 so as to sandwich the convex portion 57, and the above-mentioned screws S are screwed into the surface 56.
  • the bracket 10 is formed so as to expose the head of the screw S described above. With such a structure, the screw S can be easily removed, and the claw member 30a can be easily replaced. When the screw S is replaced due to wear or breakage, or when the work (object to be gripped) is replaced. It is possible to reduce the work man-hours. In this way, the replaceability of the claw member 30a is improved.
  • the high replacement workability of the claw member 30a means that the assembly workability of the robot hand 1 is also high, and the assembly man-hours can be reduced, which contributes to the reduction of production cost.
  • the bracket 10 is formed so as to expose the head of the screw S described above, the robot hand 1 is miniaturized, and more specifically, it is miniaturized in the radial direction centered on the central axis A1. There is.
  • the screw S is an example of the first fixing member.
  • the claw member 30a is fixed to the surface 56 of the swing member 50 provided on the side opposite to the rotation shaft 40 via the swing center of the swing member 50.
  • the base end portion of the claw member 30a is fixed to the outside of the swing center of the swing member 50 in the radial direction about the central axis A1. That is, a wide distance is secured between the base end portion of the claw member 30a and the central axis A1, and the same applies to the other claw members 30b and 30c. Therefore, a large member can be gripped, and the range of objects that can be gripped is expanded. In this way, the robot hand 1 can grip a large member while reducing the size.
  • An arc-shaped regulation groove 55 centered on the center hole 53 is formed on the fan-shaped side surface 52a of the swing member 50.
  • the support member 20b has a substantially rectangular shape, and a fitting hole 25 is formed on a surface of the swing member 50 facing the side surface 52a, and the fitting hole 25 has a regulation pin P5.
  • the base end of the is press-fitted.
  • the tip of the regulation pin P5 is movably inserted in the regulation groove 55 of the swing member 50. That is, the outer diameter of the regulation pin P5 is formed to be smaller than the width of the regulation groove 55.
  • the swing member 50 swings in one direction so that the claw member 30a opens, the regulation pin P5 comes into contact with one end of the regulation groove 55. As a result, further swinging of the swinging member 50 in that direction is restricted.
  • the swing member 50 swings in the opposite direction so that the claw member 30a closes, the regulation pin P5 comes into contact with the other end of the regulation groove 55. As a result, further swinging of the swinging member 50 in that direction is restricted. In this way, the swing range of the claw member 30a is regulated.
  • the shaft screw gear is used when the robot hand maintenance worker accidentally moves the swing member 50 when replacing the claw member 30a.
  • a similar regulation groove is formed on the side surface of the rocking member 50 shown in FIGS. 5A to 5C opposite to the side surface 52a on which the regulation groove 55 is formed, and the support member 20a holds the swing member 50.
  • the swing range of the swing member 50 is regulated by the regulation pin and the regulation groove.
  • the swing range of the claw members 30b and 30c is regulated by the same configuration.
  • the regulation pin P5 and the regulation groove 55 are examples of the regulation unit.
  • the regulation pin P5 is an example of a regulation protrusion.
  • the regulation pin P5 and the regulation groove 55 to which the tip thereof moves need not be provided on both side surfaces (side surface 52a and the side surface on the opposite side thereof) of the swing member 50, and may be one of the side surfaces.
  • each of the support members 20a and 20b is fixed to the bracket 10 by a screw T.
  • the bracket 10 is formed so as to expose the head of the screw T. Therefore, the swing member 50 can be easily removed from the bracket 10 by removing the screw T and removing the support members 20a and 20b from the bracket 10. As a result, the replaceability of the swing member 50 is improved. For example, when the swing screw gear portion 51 is worn, it may be necessary to replace the swing member 50. In such a case, the above configuration is effective.
  • the screw T is an example of the second fixing member.
  • the shaft screw gear portion 41 and the swing screw gear portion 51 both rotate due to sliding contact, unlike the meshing of general spur gears. Therefore, in general, the metal material of the gear on the output side is softer than the metal material of the gear on the input side in consideration of ease of sliding and the like. Therefore, the gear on the output side is more likely to wear than the gear on the input side.
  • the swing screw gear portion 51 on the output side can be easily replaced, even if the swing screw gear portion 51 is made of a material softer than the shaft screw gear portion 41, it swings. When the moving screw gear portion 51 is worn, the swing member 50 can be easily replaced. Further, the high replacement workability of the swing member 50 means that the assembly workability at the time of production is also high, and the assembly man-hours can be reduced, which contributes to the reduction of the production cost.
  • the support members 20a and 20b are fixed to the bracket 10 with the screws T formed so as to expose the head in this way, the replacement workability and the assembly workability of the swing member 50 are high. This facilitates adjustment when the swing member 50 is assembled to the robot hand 1.
  • the finish of the gear members such as the shaft screw gear portion 41 and the swing screw gear portion 51 and the dimensions of the bracket 10, etc., and these also cause variations in the distance between the centers of the respective gears. If the robot hand 1 is designed in consideration of these variations, the backlash of the swing member 50 becomes large.
  • the backlash of the swinging member is required to be as small as possible.
  • a shim is sandwiched between the support members 20a and 20b and the bracket 10, and the swing member is adjusted by adjusting the distance between the support members 20a and 20b in the radial direction from the central axis A1. It is possible to reduce the backlash of the 50 (shaft screw gear portion 41 and swing screw gear portion 51) and guide the robot hand 1 to improve the assembly accuracy.
  • FIG. 6 is a partial perspective view for showing an example of the shim, and mainly shows the support members 20a and 20b, the swing member 50, the claw member 30a, the screw T, and the shim 21, and the other parts are omitted. ing. Further, the support members 20a and 20b are expressed transparently. In the drawings prior to FIG. 6, one screw T was provided for each of the support members 20a and 20b for the sake of simplification of the description, but in FIG. 6, two screws T are provided for each.
  • the support members 20a and 20b are fixed to the bracket 10 (not shown in FIG. 6) by screws T, but in FIG. 6, the side in contact with the bracket 10 is facing up.
  • the shim 21 is a thin metal plate, and has two holes for passing the screw T.
  • FIG. 6 as an example for clarifying the existence of the shim 21, only one shim 21 is provided on the side of the support member 20b, and the shim 21 is not provided on the side of the support member 20a.
  • a plurality of sheets are provided in layers for adjustment, the number of sheets is different between the support member 20a side and the support member 20b side, and the number of sheets is the same for the support member 20a side and the support member 20b side. It is also possible.
  • Such adjustment can be easily performed both in the assembly at the time of production and in the replacement of the swing member 50, and the support members 20a and 20b are supported by the screws T formed so as to expose the head as in the present invention. Is fixed to the bracket 10, which makes it possible.
  • the swing member 50 has a substantially fan shape having a predetermined thickness, and a central hole 53 penetrating in the thickness direction is formed, and the swing member 50 swings at a portion formed in an arc shape around the center hole 53.
  • a drive screw gear portion 51 is formed.
  • a surface 56 is formed on the oscillating screw gear portion 51 in the outer peripheral direction centered on the center hole 53, and a convex portion 57 is formed on the surface 56 at the base end portion of the claw member 30a. It is engaged with the formed recess.
  • the base end portion of the claw member 30a is the radial outer peripheral side of the portion where the shaft screw gear portion 41 and the swing screw gear portion 51 are engaged with each other when viewed from the central axis A1, that is, the substantially cylindrical bracket 10. It means that it is located near the outer edge of the side surface. Since a disk-shaped cover 60 is provided on the tip end side of the bracket 10, the meshing portion between the shaft screw gear portion 41 and the swing screw gear portion 51 is not exposed to the object to be gripped. There is. This prevents the lubricant applied to the screw gear and the metal powder generated by the wear of the mesh from being directly scattered on the object to be gripped.
  • the robot hand In general, the robot hand often performs the operation of gripping the gripping object placed on the table from directly above. Therefore, it is necessary to pay attention to unnecessary contamination from the robot hand to the gripping object, and it is preferable to prevent the polluted substance inside the robot hand from reaching the gripping object through the gap on the tip side of the robot hand.
  • the tip end side of the robot hand 1 can be covered with a simple cover by locating the base end portions of the claw members 30a to 30c near the outer edge of the side surface of the bracket 10 of the robot hand 1. This makes it possible to prevent the polluted substance inside the robot hand 1 from reaching the gripping object.
  • the cover 60 is formed with an opening 61, which is intended to be multifunctional through a through hole 43 when the rotating shaft 40 is made into a hollow shaft shape, and is inside the robot hand 1. It has a structure that does not leak pollutants. Further, since the structure does not leak the polluted substances inside the robot hand 1, it also has a function of reducing the invasion of dust from the outside of the robot hand 1. The durability of the robot hand 1 can be improved by preventing foreign matter from entering the meshing portion between the shaft screw gear portion 41 and the swing screw gear portion 51.
  • the number of teeth of the shaft screw gear portion 41 may be a multiple of 3.
  • the swing screw gear portion 51 combined with the claw members 30a to 30c requires that the teeth are relatively different in phase by 120 °. .. That is, three types of swing screw gear portions 51 are required.
  • the number of teeth of the shaft screw gear portion 41 is a multiple of 3
  • the swing screw gear portions 51 combined with the above-mentioned claw members 30a to 30c can all have the same shape.
  • the shape of the swing screw gear portion 51 can be unified, the cost can be reduced, and secondary effects such as elimination of work mistakes during assembly can be generated.
  • the number of teeth of the shaft screw gear portion 41 may be a multiple of 2.
  • the number of teeth of the shaft screw gear portion 41 may be a multiple of 6. That is, when m (m is an integer of 2 or more) pairs of claw members and swinging members are provided, the number of teeth of the shaft screw gear portion 41 may be a multiple of m.
  • the regulation groove 55 is formed on the swinging member 50 side, and the regulation pin P5 is fixed to the non-swinging support member 20b, but the present invention is not limited to this.
  • the regulation pin P5 is fixed at a position radially away from the center hole 53 on the side surface 52a of the rocking member 50, and the regulation pin P5 can move inside on the surface of the support member 20b facing the side surface 52a. Therefore, a regulation groove may be provided to regulate the movement range of the regulation pin P5. In this way, it is possible to reverse the relationship between the regulation pin P5 and the regulation groove as long as the replacement of the swing member 50 and the assembly of the robot hand 1 are not hindered.
  • the claw member 30a and the swing member 50 are separate bodies, but may be integrally formed.
  • the above-mentioned “m (m is an integer of 2 or more) pair of claw members and swinging member” becomes “a swinging member integrated with m (m is an integer of 2 or more)".
  • the support members 20a and 20b are separate from the bracket 10, but are not limited to this, and one of the support members 20a and 20b is a bracket as long as the replacement of the swing member 50 and the assembly of the robot hand 1 are not hindered. It may be formed integrally with 10.
  • the above-mentioned shim 21 can be used for adjustment on the side of the support member that is not integrally formed with the bracket 10.
  • the robot hand 1 of the above embodiment does not need to be specially designed like a cam or cam follower, and is widely used in the world than before. Since the shaft screw gear portion 41 and the swing screw gear portion 51, which are technologies having accumulated knowledge, have been used, cost reduction has been achieved. In addition, the load bearing capacity and durability are improved as compared with the case where a cam or a cam follower is used.

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Abstract

回転軸を有したモータと、前記回転軸の先端部を収容した収容部材と、前記回転軸が回転することにより前記収容部材に対して揺動する複数の揺動部材と、複数の前記揺動部材のそれぞれと共に揺動する複数の爪部材と、を備え、前記回転軸は、外周に軸ねじ歯車部が形成されており、前記揺動部材は、外周の一部に前記軸ねじ歯車部に噛み合う揺動ねじ歯車部と、外周の一部に当該揺動部材の揺動中心を介して前記回転軸とは反対側に設けられた固定面と、を含み、前記爪部材は、第１固定部材により取り外し可能に前記固定面に固定され、前記収容部材は、前記第１固定部材を取り外し可能に露出している、ロボットハンド。　

Description

ロボットハンド
　本発明は、ロボットハンドに関する。
　特許文献１には、ロボットハンドが記載されている。このようなロボットハンドは、モータの動力を受けたウォームギヤとそれに噛み合うギヤとにより爪部材が駆動する。
実用新案登録第３２１４０３９号公報
　上記特許文献１では、爪部は、歯車に対してロボットハンドの軸心方向の前方側に固定されている。このため、爪部により把持可能な対象物には制限がある。また、歯車の周辺はカバーにより覆われているため、ロボットハンドが大型化している。更に、爪部と歯車とが固定された部位の周辺もカバーにより覆われているため、爪部の交換の際には、まずこのようなカバーを取り外す必要があり、交換作業が煩雑化している。
　更に、ウォームギヤを用いると、減速比が高いため強い把持力が求められる用途には適するが、把持力の微細な制御の難易度が高いため、把持対象物が柔らかいものや食品等の場合には、適していないこともあり得る。
　そこで本発明は、把持可能な対象物の範囲が拡大しており、小型化され、爪部の交換作業も容易であり、把持力の微細な制御が可能なロボットハンドを提供することを目的とする。
　上記目的は、回転軸を有したモータと、前記回転軸の先端部を収容した収容部材と、前記回転軸が回転することにより前記収容部材に対して揺動する複数の揺動部材と、複数の前記揺動部材のそれぞれと共に揺動する複数の爪部材と、を備え、前記回転軸は、外周に軸ねじ歯車部が形成されており、前記揺動部材は、外周の一部に前記軸ねじ歯車部に噛み合う揺動ねじ歯車部と、外周の一部に当該揺動部材の揺動中心を介して前記回転軸とは反対側に設けられた固定面と、を含み、前記爪部材は、第１固定部材により取り外し可能に前記固定面に固定され、前記収容部材は、前記第１固定部材を取り外し可能に露出している、ロボットハンドによって達成できる。尚、軸ねじ歯車部は、回転軸の外周に形成または一体化されるねじ歯車である。揺動ねじ歯車部は、揺動部材に形成または一体化されるねじ歯車である。
　把持可能な対象物の範囲が拡大しており、小型化され、爪部の交換作業も容易であり、把持力の微細な制御が可能なロボットハンドを提供できる。
図１は、ロボットハンドの斜視図である。 図２は、ロボットハンドの部分断面図である。 図３は、ブラケットの内部構成を示した図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、回転軸の外観図である。 図５Ａ～図５Ｃは、揺動部材の外観図である。 図６は、調整用シムを示す部分斜視図である。
　図１は、ロボットハンド１の斜視図である。図１には、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を示している。ロボットハンド１は、モータ３、ブラケット１０、支持部材２０ａ及び２０ｂ、爪部材３０ａ～３０ｃ、及びカバー６０を含む。モータ３は、爪部材３０ａ～３０ｃを開閉するための駆動源であり、例えばステッピングモータである。
　ブラケット１０は、モータ３の先端側に取り付けられている。爪部材３０ａ～３０ｃは、詳しくは後述するが、ブラケット１０に揺動可能に保持されている。ブラケット１０は、略円柱状であるが、外周側面に略等角度間隔で３つの凹部１５が形成されている。一つの凹部１５には、支持部材２０ａ及び２０ｂが保持され、この支持部材２０ａ及び２０ｂの間で爪部材３０ａの基端部が揺動可能に支持されている。他の爪部材３０ｂ及び３０ｃも同様である。このため爪部材３０ａ～３０ｃは、Ｚ方向に平行な中心軸心Ａ１を中心として等角度間隔に配置されている。爪部材３０ａ～３０ｃは、同一形状の部材であるが説明の便宜上異なる符号を付している。ブラケット１０の先端側には、円板状のカバー６０が固定されている。カバー６０には、中心軸心Ａ１が通過するように開口６１が形成されている。
　図２は、ロボットハンド１の部分断面図である。図２においては、モータ３については図示を省略してある。図２に示すように爪部材３０ａの基端部には、ネジＳにより揺動部材５０が固定されている。揺動部材５０については詳しくは後述する。回転軸４０は、モータ３の回転軸である。回転軸４０の先端部はブラケット１０に収容されている。ブラケット１０は、収容部材の一例である。回転軸４０が回転すると揺動部材５０が所定の範囲を揺動し、揺動部材５０が揺動することにより爪部材３０ａも所定の範囲を揺動する。爪部材３０ｂ及び３０ｃについても同様である。即ち、回転軸４０が回転することにより爪部材３０ａ～３０ｃは開閉し、これにより対象物を把持することができる。尚、図２においては、回転軸４０及び揺動部材５０については簡略化して示している。
　図３は、ブラケット１０の内部構成を示した図である。図３においては、ブラケット１０、カバー６０、爪部材３０ｂ及び３０ｃについては図示を省略してある。尚、図３においては回転軸４０を簡略化して示している。また、図３では、支持部材２０ｂについては理解を容易にするために揺動部材５０から引き離して示している。図４Ａ及び図４Ｂは、回転軸４０の外観図である。図５Ａ～図５Ｃは、揺動部材５０の外観図である。最初に回転軸４０について説明する。回転軸４０は、モータ３の本体から突出した先端側の外周部に軸ねじ歯車部４１が形成されており、貫通孔４３を有した中空軸状に形成されている。軸ねじ歯車部４１は回転軸４０を切削加工などして形成するほか、円筒状部材に軸ねじ歯車部４１を形成したもの（図示していない）を回転軸４０に嵌合するなどしてもよい。最終的に回転軸４０の外周部に軸ねじ歯車部４１が一体に設けられた構造となればよい。貫通孔４３は、回転軸４０の回転中心を軸方向に貫通している。貫通孔４３の径は、回転軸４０の長手方向で一定であるがこれに限定されない。回転軸４０の軸方向での中心から基端側には、外径が一定である円筒外周面４５が形成され、円筒外周面４５には、モータ３を構成する不図示の永久磁石等が固定される。回転軸４０は、例えばステンレスなどの金属製であるがこれに限定されない。
　このように回転軸４０が中空軸状に形成されているため、図２に示すように、回転軸４０の貫通孔４３とブラケット１０の開口６１とは連通しており、これらの内部に、例えば把持対象物を撮影するカメラや、貫通孔４３及び開口６１を介して把持対象物に向けてエアーを噴射又は吸引可能なエアー吸引噴出装置等を実装するなどして多機能化を図ることができる。また、回転軸４０は中空軸状であるため軽量化されており、これによりロボットハンド１全体の重量も軽量化されている。さらには、モータ３の発熱や、後述する軸ねじ歯車部４１と揺動ねじ歯車部５１との噛み合いによる摩擦熱等を適切に放熱することができる。
　揺動部材５０は、所定の厚みを有した略扇状である。厚み方向に貫通した中心孔５３が形成されている。中心孔５３には、図３に示すように、揺動部材５０の厚み方向に貫通するように支持ピンＰ３が圧入される。支持ピンＰ３の一端は、図３に示した支持部材２０ｂの保持孔２３内に挿入される不図示の軸受により回転可能に支持される。支持部材２０ａについても同様に支持ピンＰ３の他端を回転可能に支持している。揺動部材５０は、例えば銅系の金属製であるがこれに限定されない。
　中心孔５３を中心として円弧状に形成された部位には、複数の歯を有した揺動ねじ歯車部５１が形成されている。揺動ねじ歯車部５１は、中心孔５３を中心とした所定の角度範囲内に形成されている。爪部材３０ａ～３０ｃを開くことができる角度に対して揺動ねじ歯車部５１が形成されている角度は、歯車の噛み合いを確保できるように十分大きくする必要がある。図２において軸ねじ歯車部４１と揺動ねじ歯車部５１との噛み合いの範囲は、約４０°である。揺動ねじ歯車部５１をほぼ１００°にわたって形成することで、図１から図３に開示したロボットハンドにおいては、閉じた状態を０°とすると爪部材３０ａ～３０ｃは回転軸の中心線である中心軸心Ａ１に対してそれぞれほぼ６０°まで開くようにすることができる。さらには揺動ねじ歯車部５１を１３０°近く形成（図示していない）すれば爪部材３０ａ～３０ｃを中心軸心Ａ１に対して其々ほぼ９０°まで開くようにすることもできる。くわえて、後述する面５９を設けず後述する面５６の面積を小さくすることによって揺動ねじ歯車部５１を２７０°程度まで形成（図示していない）すれば、爪部材３０ａ～３０ｃを最大で１８０°以上に開くことができ、ロボットハンド１の外縁部に設けた溝（図示していない）などに収納する構造とすることも可能である。これら例示した数値はあくまでも本実施例についてのものであり、噛み合い量（前述の例では４０°）は要求仕様に基づいたギヤの設計パラメータによって影響を受けるので、設計によっては爪部材３０ａ～３０ｃの開閉可能範囲が前述のものより大きいまたは小さい場合もありうる。また、図５に示す揺動ねじ歯車部５１に対して、中心孔５３を中心とした外周方向に連続して面５６及び５９が形成されている。面５６及び５９は、互いに略直交している。面５６及び５９には、揺動ねじ歯車部５１と異なり歯は形成されていない。このように、揺動部材５０は、外周全域にわたって歯が設けられているわけではなく、外周の一部に揺動ねじ歯車部５１が形成されているため、小型化が図られている。
　揺動ねじ歯車部５１は、図２及び図３に示すように、回転軸４０の軸ねじ歯車部４１と噛み合っている。これにより回転軸４０が回転すると揺動部材５０が支持ピンＰ３を支点として揺動し、これにより爪部材３０ａを開閉させることができる。同様に、爪部材３０ｂ及び３０ｃを揺動するための揺動部材の揺動ねじ歯車部も回転軸４０の軸ねじ歯車部４１に噛み合っている。これにより、回転軸４０が回転することにより３つの爪部材３０ａ～３０ｃが開閉し、把持対象物を把持することができる。また、モータ３はステッピングモータであるため、回転軸４０を所定の回転角度位置で停止させることが可能である。このため、爪部材３０ａ～３０ｃのそれぞれを、揺動範囲内の所定位置に停止させることができる。このように、モータ３の回転軸４０に軸ねじ歯車部４１が一体的に形成されているため、回転軸とねじ歯車とを別体に設けた場合と比較して、部品点数が削減されるとともに、小型化に有利である。
　ここで、ねじ歯車を用いることによる効果を説明する。軸ねじ歯車部４１と揺動ねじ歯車部５１とが噛みうねじ歯車としているため、例えばウォームギヤとウォームホイールが噛み合うような動力伝達機構を用いた場合と比較して、小さな減速比を実現できる。換言すれば、爪部材３０ａ～３０ｃによる把持力はウォームギヤとウォームホイールを用いた場合より抑えられているうえに微細な把持力の制御が可能であるということである。これにより、ロボットハンド１は、例えば食品などの柔らかい部材を適切な力で把持することができ、また、例えば人と同じ作業空間で使用される協働ロボットとして用いることに適している。また、軸ねじ歯車部４１と揺動ねじ歯車部５１を用いることにより、例えばカム部材を用いる場合と比較して、製造コストの増大を抑制できる。カム部材を用いる場合には、モータ３の停止可能位置の分解能等を考慮して専用品として設計する必要があるのに対して、軸ねじ歯車部４１や揺動ねじ歯車部５１の設計はＪＩＳなどで標準化されているため世間で広く利用されてきたことにより知見の蓄積があり、汎用性と低廉性を兼ね備えた部品を調達できるからである。また、上述したように爪部材３０ａ～３０ｃの把持力は軸ねじ歯車部４１と揺動ねじ歯車部５１の噛み合いによって発生するので爪部材３０ａ～３０ｃが対象物を把持した際の反力を回転軸４０を介してモータ３で検知することができる。例えば、爪部材３０ａ～３０ｃの何れかが把持対象物に接触した際に、その反力によりモータ３の消費電流が変動する。この変動を検出して爪部材が対象物に接触したことを検知することができる。回転軸４０に（図示しない）磁歪式などのトルクセンサーを取り付けることでも同様の効果がある。すなわち、軸ねじ歯車部４１と揺動ねじ歯車部５１の噛み合いは回転軸４０から爪部材３０ａ～３０ｃへの力の伝達とその逆伝達ができるため、微細な把持力の制御と把持に対する反力の検出が可能であり、柔らかいものや食品などの繊細な対象物を把持する機能が実現できるのである。なお、上述の通り、ねじ歯車を用いることにより、ウォームギヤとウォームホイールが噛み合うような動力伝達機構と比較して小さな減速比となるため、爪部材３０ａ～３０ｃの開閉動作を高速に行うことができるという有利な効果もある。
　面５６には、凸部５７が形成されており、図３に示すように爪部材３０ａの基端部に形成された凹部と係合している。また、面５６には、凸部５７を挟むように２つのネジ孔５８が形成されており、上述したネジＳが螺合する。ここで、ブラケット１０は上述したネジＳの頭部を露出するように形成されている。このような構造とすることで、ネジＳを容易に取り外すことができ、爪部材３０ａを容易に交換することが可能となり、摩耗や破損によって取り換える場合やワーク（把持対象物）の種類によって付け替える場合などで作業工数を低減することが可能となる。このように爪部材３０ａの交換作業性が向上している。爪部材３０ａの交換作業性が高いということはロボットハンド１の組立作業性も高いということであり、組立工数を削減できることから生産コスト低減に寄与する。尚、他の爪部材３０ｂ及び３０ｃも同様である。また、ブラケット１０は上述したネジＳの頭部を露出するように形成されているため、ロボットハンド１は小型化され、詳細には、中心軸心Ａ１を中心とした径方向に小型化されている。ネジＳは、第１固定部材の一例である。
　また、爪部材３０ａは、揺動部材５０の揺動中心を介して回転軸４０とは反対側に設けられた揺動部材５０の面５６に固定されている。換言すれば、爪部材３０ａの基端部は、揺動部材５０の揺動中心よりも、中心軸心Ａ１を中心とした径方向の外側に固定されている。即ち、爪部材３０ａの基端部と中心軸心Ａ１との間の間隔が広く確保されており、他の爪部材３０ｂ及び３０ｃについても同様である。このため、大きな部材を把持することができ、把持可能な対象物の範囲が拡大している。このように、ロボットハンド１としては小型化を図りながら、大きな部材をも把持することができる。
　揺動部材５０の扇状の側面５２ａには、中心孔５３を中心とした円弧状の規制溝５５が形成されている。また、図３に示すように支持部材２０ｂは略直方形状であって、揺動部材５０の側面５２ａに対向する面に嵌合孔２５が形成されており、嵌合孔２５には規制ピンＰ５の基端部が圧入される。また、規制ピンＰ５の先端は、揺動部材５０の規制溝５５内を移動可能に挿入される。即ち、規制ピンＰ５の外径は、規制溝５５の幅よりも小さく形成されている。揺動部材５０が支持ピンＰ３を支点として揺動することにより、規制ピンＰ５は規制溝５５内を相対移動する。ここで爪部材３０ａが開くように揺動部材５０が一方向に揺動していると、規制ピンＰ５が規制溝５５の一端に当接する。これにより、揺動部材５０のその方向でのそれ以上の揺動が規制される。同様に、爪部材３０ａが閉じるように揺動部材５０が反対方向に揺動していると、規制ピンＰ５は規制溝５５の他端に当接する。これにより、揺動部材５０のその方向でのそれ以上の揺動が規制される。このようにして、爪部材３０ａの揺動範囲は規制されている。規制ピンＰ５と規制溝５５によって揺動範囲を規制する構造とすることで、ロボットハンド保守作業者が爪部材３０ａを交換する際に誤って揺動部材５０を動かしてしまった場合に軸ねじ歯車部４１と揺動ねじ歯車部５１との噛み合いが外れる失敗を防ぐことができる。尚、図５Ａ～図５Ｃに示した、揺動部材５０の、規制溝５５が形成された側面５２ａとは反対側の側面にも、同様の規制溝が形成されており、支持部材２０ａが保持した規制ピンとこの規制溝とにより、揺動部材５０の揺動範囲が規制されている。爪部材３０ｂ及び３０ｃも同様の構成により揺動範囲が規制される。規制ピンＰ５及び規制溝５５は、規制部の一例である。規制ピンＰ５は規制突部の一例である。規制ピンＰ５とその先端が移動する規制溝５５は揺動部材５０の両側面（側面５２ａとその反対側の側面）に設ける必要はなく、どちらか一方の側面であってもよい。
　また、図２及び図３に示すように、支持部材２０ａ及び２０ｂのそれぞれは、ブラケット１０にネジＴにより固定されている。ブラケット１０は、ネジＴの頭部を露出するように形成されている。このため、ネジＴを取り外して支持部材２０ａ及び２０ｂをブラケット１０から取り外すことにより、揺動部材５０を容易にブラケット１０から取り外すことができる。結果として、揺動部材５０の交換作業性が向上している。例えば、揺動ねじ歯車部５１が摩耗した場合にこのような揺動部材５０の交換が必要となることがあるが、このような際に上記構成は有効である。尚、他の爪部材３０ｂ及び３０ｃに対応した支持部材も同様である。ネジＴは第２固定部材の一例である。
　軸ねじ歯車部４１及び揺動ねじ歯車部５１は、一般的な平歯車同士の噛み合いとは異なり、摺動接触により双方が回転する。このため一般的には、摺動のしやすさ等を考慮して、出力側のギヤの金属材質は入力側のギヤの金属材質よりも軟質なものが用いられる。このため、出力側のギヤの方が入力側のギヤよりも摩耗しやすい。本実施例では、上述したように、出力側の揺動ねじ歯車部５１の交換が容易であるため、揺動ねじ歯車部５１に軸ねじ歯車部４１よりも軟質な材質を用いても、揺動ねじ歯車部５１が摩耗した場合には容易に揺動部材５０を交換することができる。また、揺動部材５０の交換作業性が高いということは生産時の組立作業性も高いということを意味し、組立工数を削減できることから生産コスト低減に寄与している。
　このように、頭部を露出するように形成されているネジＴで支持部材２０ａ及び２０ｂがブラケット１０に固定されていることから、揺動部材５０の交換作業性も組立作業性も高い。このことより、揺動部材５０をロボットハンド１へ組み付ける際の調整も容易となる。軸ねじ歯車部４１や揺動ねじ歯車部５１などの歯車部材の仕上がりやブラケット１０などの寸法にはバラツキが存在し、これらによって各歯車の中心間距離にもバラツキが生じる。これらのバラツキを考慮してロボットハンド１の設計を行うと、揺動部材５０のバックラッシが大きくなる。一方、ロボットハンド１の爪部材３０ａ～３０ｃの位置精度を向上するため揺動部材のバックラッシはなるべく小さくすることが求められる。このような二律背反を解決するために、支持部材２０ａ及び２０ｂとブラケット１０との間にシムを挟み込んで、中心軸心Ａ１から径方向における支持部材２０ａ及び２０ｂの距離を調整することで揺動部材５０（軸ねじ歯車部４１と揺動ねじ歯車部５１）のバックラッシを低減し、ロボットハンド１の組み上がり精度が向上するよう導くことが可能となる。
　図６はシムの一例を示すための部分斜視図であり、主に支持部材２０ａ及び２０ｂ、揺動部材５０、爪部材３０ａ、ネジＴ、シム２１を表しており、それ以外のものは省略している。また、支持部材２０ａ及び２０ｂは透明に表現している。図６より前の図では説明を簡略化するためにネジＴは支持部材２０ａ及び２０ｂのそれぞれに１つであったが、図６ではそれぞれ２つ備えている。支持部材２０ａ及び２０ｂはブラケット１０（図６では図示していない）にネジＴによって固定されるが、図６ではブラケット１０と接する側を上としている。シム２１は金属製の薄板であり、ネジＴを通すための孔が２つ穿孔されている。図６においては、シム２１の存在を明確にするための一例として、シム２１は支持部材２０ｂの側に１枚のみ設け、支持部材２０ａの側には設けていない状態としている。実際には、調整のために複数枚を重ねて設けることや、支持部材２０ａ側と支持部材２０ｂ側とで異なる枚数とすることや、支持部材２０ａ側と支持部材２０ｂ側とで同じ枚数とすることも可能である。このような調整は生産時の組立においても揺動部材５０の交換においても容易に行うことができ、本発明のように頭部を露出するように形成されているネジＴで支持部材２０ａ及び２０ｂがブラケット１０に固定されていることを特徴とすることによって実現が可能となる。
　前述の通り、揺動部材５０は所定の厚みを有した略扇状であり、厚み方向に貫通した中心孔５３が形成されており、中心孔５３を中心として円弧状に形成された部位には揺動ねじ歯車部５１が形成されている。そして、揺動ねじ歯車部５１に対して中心孔５３を中心とした外周方向に面５６が形成されており、面５６には凸部５７が形成されており、爪部材３０ａの基端部に形成された凹部と係合している。このことより、爪部材３０ａの基端部は、中心軸心Ａ１からみて軸ねじ歯車部４１と揺動ねじ歯車部５１の噛み合っている箇所の径方向外周側、すなわち略円柱状のブラケット１０の側面外縁近傍に位置することを意味する。ブラケット１０の先端側には円板状のカバー６０が設けられているため、把持対象物に対して軸ねじ歯車部４１と揺動ねじ歯車部５１の噛み合っている箇所が露出しないようになっている。このことにより、ねじ歯車に塗布されている潤滑剤や噛み合いの摩耗によって生じる金属粉などが直接に把持対象物へ飛散することを防いでいる。
　一般にロボットハンドは、台上に載置された把持対象物を直上から把持する動作を行うことが多い。よって、ロボットハンドから把持対象物への不要な汚損に留意する必要があり、ロボットハンド内部の汚損物質がロボットハンド先端側の隙間を通って把持対象物に到達することを防止することが好ましい。本実施例のように、爪部材３０ａ～３０ｃの基端部がロボットハンド１のブラケット１０の側面外縁近傍に位置するようにすることで、ロボットハンド１の先端側を単純なカバーで覆うことが可能となり、ロボットハンド１の内部の汚損物質が把持対象物へ到達することを抑制できる。なお、カバー６０には開口６１が形成されているが、これは回転軸４０を中空軸状にした際の貫通孔４３を介して多機能化するためのものであり、ロボットハンド１の内部の汚損物質を漏洩しない構造となっている。また、ロボットハンド１の内部の汚損物質を漏洩しない構造であることにより、ロボットハンド１の外部から塵埃が侵入することを低減する機能も持つ。軸ねじ歯車部４１と揺動ねじ歯車部５１との噛み合い部へ異物が侵入しないようにすることで、ロボットハンド１の耐久性を向上することができる。
　尚、本実施例のように３つの爪部材３０ａ～３０ｃを用いるロボットハンド１の場合には、軸ねじ歯車部４１の歯数を３の倍数にしてもよい。軸ねじ歯車部４１の歯数が３の倍数以外の場合、爪部材３０ａ～３０ｃと組み合わされる揺動ねじ歯車部５１はそれぞれの歯が相対的に１２０°ずつ位相が異なったものを必要とする。すなわち、３種類の揺動ねじ歯車部５１が必要となってしまう。これに対し、軸ねじ歯車部４１の歯数を３の倍数にすると、前述の爪部材３０ａ～３０ｃと組み合わされる揺動ねじ歯車部５１は全て同じ形状のものを使用することが可能となる。これにより揺動ねじ歯車部５１の形状を統一できコストダウンとなるうえに、組付け時の作業ミスが無くなるなどの副次的な効果も発生する。また、同様の理由により、２つの爪部材を用いるロボットハンドの場合には、軸ねじ歯車部４１の歯数を２の倍数にしてもよい。更に、３つの爪部材を用いるロボットハンドと２つの爪部材を用いるロボットハンドとで回転軸４０を共通化するために、軸ねじ歯車部４１の歯数を６の倍数にしてもよい。即ち、ｍ（ｍは２以上の整数）対の爪部材及び揺動部材を備えている場合には、軸ねじ歯車部４１の歯数は、ｍの倍数であればよい。
　上記実施例では、揺動する揺動部材５０側に規制溝５５が形成され、揺動しない支持部材２０ｂに規制ピンＰ５が固定されていたがこれに限定されない。例えば、揺動部材５０の側面５２ａ上の中心孔５３から径方向に離れた位置に規制ピンＰ５を固定し、この側面５２ａと対向する支持部材２０ｂの面に、規制ピンＰ５が内部を移動可能であって規制ピンＰ５の移動範囲を規制する規制溝を設けてもよい。このように、揺動部材５０の交換やロボットハンド１の組立を阻害しない範囲で、規制ピンＰ５と規制溝との関係を逆にすることも可能である。
　上記実施例では、爪部材３０ａと揺動部材５０とは別体であったが一体に形成してもよい。この場合、前述の「ｍ（ｍは２以上の整数）対の爪部材及び揺動部材」は「ｍ（ｍは２以上の整数）個の爪部材と一体な揺動部材」となる。爪部材３０ｂ及び３０ｃについても同様である。支持部材２０ａ及び２０ｂは、ブラケット１０とは別体であるがこれに限定されず、揺動部材５０の交換やロボットハンド１の組立を阻害しない範囲で支持部材２０ａ及び２０ｂのどちらか一方がブラケット１０と一体に形成されていてもよい。この場合、ブラケット１０と一体に形成されていない支持部材の側で前述のシム２１による調整を行うことができる。
　尚、カムやカムフォロアを用いて爪部材を駆動するタイプのロボットハンドと比較すると、上記実施例のロボットハンド１では、カムやカムフォロアのように専用に設計する必要がなく、以前より世間で広く利用されてきた知見の蓄積を有している技術である軸ねじ歯車部４１及び揺動ねじ歯車部５１を用いるため、低コスト化が達成されている。また、カムやカムフォロアを用いた場合よりも、耐荷重性や耐久性が向上している。
　以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。
　

Claims (8)

  1. 　回転軸を有したモータと、
    　前記回転軸の先端部を収容した収容部材と、
    　前記回転軸が回転することにより前記収容部材に対して揺動する複数の揺動部材と、
    　複数の前記揺動部材のそれぞれと共に揺動する複数の爪部材と、
    　を備え、
    　前記回転軸は、外周に軸ねじ歯車部が形成されており、
    　前記揺動部材は、外周の一部に前記軸ねじ歯車部に噛み合う揺動ねじ歯車部と、外周の一部に当該揺動部材の揺動中心を介して前記回転軸とは反対側に設けられた固定面と、を含み、
    　前記爪部材は、第１固定部材により取り外し可能に前記固定面に固定され、
    　前記収容部材は、前記第１固定部材を取り外し可能に露出している、ロボットハンド。
  2. 　前記揺動部材を支持する支持部材を備え、
    　前記支持部材は、第２固定部材により取り外し可能に前記収容部材に固定され、
    　前記収容部材は、前記第２固定部材を取り外し可能に露出している、請求項１のロボットハンド。
  3. 　前記揺動部材の揺動範囲を規制する規制部を備えた、請求項１又は２のロボットハンド。
  4. 　前記規制部は、前記揺動部材及び収容部材の一方に形成された規制溝と、前記揺動部材及び収容部材の他方に形成され前記揺動部材の揺動により前記規制溝内を相対移動する規制突起と、を含む、請求項３のロボットハンド。
  5. 　前記揺動ねじ歯車部は、前記揺動部材の揺動中心から２７０°以下の角度範囲内に形成されている、請求項１乃至４の何れかのロボットハンド。
  6. 　前記揺動ねじ歯車部は、前記揺動部材の揺動中心から１８０°以下の角度範囲内に形成されている、請求項１乃至５の何れかのロボットハンド。
  7. 　ｍ（ｍは２以上の整数）対の前記爪部材及び揺動部材を備え、
    　前記軸ねじ歯車部の歯数は、前記ｍの倍数である、請求項１乃至６の何れかのロボットハンド。
  8. 　前記回転軸は、中空軸状である、請求項１乃至７の何れかのロボットハンド。
    　
PCT/JP2020/044144 2019-11-29 2020-11-27 ロボットハンド WO2021107071A1 (ja)

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