ハンドおよびロボット
【課題】異なる大きさや形状のワークを確実に把持すること。
【解決手段】直線軸に沿って互いに接近する向きあるいは遠ざかる向きにスライドする１組のスライド部と、スライド部のそれぞれに固定され、先端部分に把持爪を有する把持部とを備え、把持部は、上記の直線軸および把持爪の先端を含む平面と直交する向きの回転軸まわりに回転する関節部、たとえば、把持爪の先端向きを変更するように回転する第１の関節部と、第１の関節部の位置を変更するように回転する第２の関節部とを備えるようにハンドおよびロボットを構成する。
【解決手段】直線軸に沿って互いに接近する向きあるいは遠ざかる向きにスライドする１組のスライド部と、スライド部のそれぞれに固定され、先端部分に把持爪を有する把持部とを備え、把持部は、上記の直線軸および把持爪の先端を含む平面と直交する向きの回転軸まわりに回転する関節部、たとえば、把持爪の先端向きを変更するように回転する第１の関節部と、第１の関節部の位置を変更するように回転する第２の関節部とを備えるようにハンドおよびロボットを構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンドおよびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、部品箱の中などに置かれたボルトや電子部品といったワークを、アームの終端可動部に設けられたハンドによって把持して移動させる動作を行うロボットが知られている。
【０００３】
かかるロボットは、ハンドに設けられた２つ以上の把持爪でワークを挟み込むことによって把持動作を行う（たとえば、特許文献１参照）。なお、各把持爪は、ハンドが有する個別の移動部にそれぞれ固定されており、各移動部が直線軸上を移動して相互に接近することによって、ワークは把持爪に挟み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８３２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のハンドおよびロボットは、把持可能なワークの大きさが、上記した移動部の可動範囲によって制限されるという問題があった。
【０００６】
具体的には、移動部が相互に最も遠ざかっている場合の把持爪の間隔を上回る大きさのワークを把持することができなかった。また、移動部が最も接近している場合の把持爪の間隔を下回る大きさのワークを把持することもできなかった。
【０００７】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、異なる大きさや形状のワークを確実に把持することができるハンドおよびロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の開示するハンドおよびロボットは、一つの態様において、直線軸に沿って互いに接近する向きあるいは遠ざかる向きにスライドする１組のスライド部と、前記スライド部のそれぞれに固定され、先端部分に把持爪を有する把持部とを備え、前記把持部は、前記直線軸および前記把持爪の先端を含む平面と直交する向きの回転軸まわりに回転する関節部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本願の開示するハンドおよびロボットの一つの態様によれば、異なる大きさや形状のワークを確実に把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１に係るハンドの把持間隔変更方法の説明図である。
【図２】図２は、実施例１に係るハンドの構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施例１に係るハンドの模式構成を示す図である。
【図４】図４は、スライド機構の説明図である。
【図５】図５は、回転アクチュエータの構成例を示す図である。
【図６】図６は、回転アクチュエータの断面図である。
【図７】図７は、回転アクチュエータの組み込み例を示す図である。
【図８】図８は、実施例２に係るハンドの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本願の開示するハンドおよびロボットの実施例を詳細に説明する。なお、以下に示す各実施例における例示で本発明が限定されるものではない。
【００１２】
また、以下では、ハンドを人間の手と見立てた場合の指に相当する部材を「把持部」と、かかる「把持部」に含まれ、指先から第１関節までに相当する部材を「把持爪」と、それぞれ記載する。また、１対の「把持爪」の間隔については、「把持間隔」と記載する。
【００１３】
なお、以下では、把持部に少なくとも２つの回転関節を設けた場合の実施例を実施例１として、かかる把持部に回転軸の異なる回転関節をさらに組み合わせた場合の実施例を実施例２として、それぞれ説明する。
【実施例１】
【００１４】
まず、実施例１に係るハンドの把持間隔変更方法について、図１を用いて説明する。図１は、実施例１に係るハンド２０の把持間隔変更方法の説明図である。なお、図１の（Ａ）には、ロボットのアーム１に取り付けられた状態のハンド２０を、図１の（Ｂ）には、ハンド２０の把持間隔を大きくする場合を、図１の（Ｃ）には、ハンド２０の把持間隔を小さくする場合を、それぞれ示している。
【００１５】
図１の（Ａ）に示したように、実施例１に係るハンド２０は、ロボットが備えるアーム１の終端可動部３１に取り付けられる。また、実施例１に係るハンド２０は、図示しない１対の移動部（以下、「スライド部」と記載する）にそれぞれ固定された１対の把持部２１を備えている。また、把持部２１は、その先端に把持爪２２を含んでいる。
【００１６】
なお、図１の（Ａ）には、把持部２１の先端が、鉛直下向き（図中のＺ軸の負方向）である場合について示している。また、以下では、図１の（Ａ）に示したように、把持部２１全体が直線状にまっすぐ伸びている状態を、把持部２１の「基準姿勢」として説明する。
【００１７】
そして、把持対象であるワークは、１対のスライド部が、図中のＹ軸に平行な直線軸上を相互に接近するようにスライドすることによって、把持爪２２の間に挟み込まれ、把持される。
【００１８】
すなわち、把持力は、上記のＹ軸に平行な直線軸に沿って付勢される。したがって、確実にワークを把持するためには、把持爪２２の対向する面の向きが、Ｙ軸と直交する図中のＸ軸およびＺ軸を含むＸＺ平面に平行であることが好ましい。
【００１９】
このため、把持部２１は、少なくとも２つの回転関節を備えており、実施例１に係るハンド２０の把持間隔変更方法では、かかる回転関節の回転動作によって、ワークの大きさや形状に応じた把持間隔の変更を行う。
【００２０】
具体的には、図１の（Ｂ）に示したように、実施例１に係るハンド２０は、その把持部２１に回転関節である第１関節２３および第２関節２５を備えている。なお、図１の（Ｂ）は、Ｘ軸の正方向からみたハンド２０を簡略的に示している。ここで、図１の（Ｂ）に示したように、１対のスライド部４４を相互に最も遠ざけた場合の基準姿勢における把持間隔がＤ１であるものとする。
【００２１】
たとえば、把持対象であるワークの大きさがかかる把持間隔Ｄ１を上回る場合、図１の（Ｂ）に示したように、実施例１に係るハンド２０の把持間隔変更方法では、第１関節２３を相互に遠ざけるように第２関節２５を回転動作させる。また、所定の把持力を確保するために、第１関節２３は、把持爪２２の対向する面の向きを、ＸＺ平面と平行に保持する。
【００２２】
これにより、把持間隔を、Ｄ１を上回るＤ１’へ変更することができるので、把持間隔Ｄ１を上回る大きさのワークが把持可能となる。
【００２３】
また、図１の（Ｃ）に示したように、スライド部４４を相互に最も近づけた場合の基準姿勢における把持間隔がＤ２であるものとする。
【００２４】
たとえば、把持対象であるワークの大きさがかかる把持間隔Ｄ２を下回る場合、実施例１に係るハンド２０の把持間隔変更方法では、第１関節２３を相互に近づけるように第２関節２５を回転動作させる。また、図１の（Ｂ）の場合と同様に、第１関節２３は、把持爪２２の対向する面の向きを、ＸＺ平面と平行に保持する。
【００２５】
これにより、把持間隔を、Ｄ２を下回るＤ２’へ変更することができるので、把持間隔Ｄ２を下回る大きさのワークが把持可能となる。
【００２６】
なお、図１の（Ｃ）では、第１関節２３および第２関節２５を、把持爪２２を含む把持部２１の軸の太さよりも大きく表現しているが、これらの各部材の大小関係を限定するものではない。
【００２７】
したがって、第１関節２３の径をより小さくすることによって、把持爪２２の対向する面同士をさらに近づけることができる。すなわち、把持間隔Ｄ２’をさらに小さくすることができる。
【００２８】
このように、実施例１に係るハンド２０の把持間隔変更方法によれば、ワークの大きさに応じて把持間隔を変更することができるので、異なる大きさのワークであっても、ハンドの交換などを行うことなく把持することができる。
【００２９】
ところで、図１の（Ｂ）および（Ｃ）では、把持爪２２の対向する面の向きをＸＺ平面に平行に保持する場合を示したが、ワークの被把持部位が窪んでいるといった状況に応じて、把持爪２２の先端向きを相互に接近する向きへ第１関節２３の回転動作によって変更してもよい。かかる点については、図２を用いて後述する。
【００３０】
また、図示していないが、実施例１に係るハンド２０が備える、スライド部４４をスライドさせるスライド機構は、サーボモータの回転駆動を伝達してスライド部４４をスライドさせるので、所定の把持力を確保することができる。
【００３１】
したがって、実施例１に係るハンド２０の把持間隔変更方法によれば、異なる大きさや形状のワークを確実に把持することができる。なお、スライド機構の詳細については、図４を用いて後述する。
【００３２】
次に、実施例１に係るハンド２０の構成例について、図２を用いて説明する。図２は、実施例１に係るハンド２０の構成例を示す図である。なお、図２の（Ａ）には、実施例１に係るハンド２０の構成例を、図２の（Ｂ）には、把持間隔を大きくした場合の外観図を、それぞれ示している。
【００３３】
また、図２の（Ａ）では、一方の把持部２１を構成する各部材にのみ符号を付しているが、他方の把持部２１の構成も同様であるため、かかる他方については符号の付与を省略している。
【００３４】
図２の（Ａ）に示したように、ハンド２０は、１対の把持部２１と、スライド機構４０とを備えている。把持部２１は、ワークに接する先端部から順に、把持爪２２と、第１関節２３と、第１把持部２４と、第２関節２５と、第２把持部２６とを備えている。
【００３５】
把持爪２２は、対向面Ｓの向きが他方の把持爪２２の対向面Ｓの向きと平行に保持されている場合、かかる対向面Ｓの全体でワークと接する。すなわち、把持力を効率的に伝えることができるので、確実にワークを把持することができる。
【００３６】
第１関節２３および第２関節２５は、内部に回転駆動機構である回転アクチュエータ１００（図示せず）を組み込んだ回転関節である。また、第１関節２３は、把持爪２２と第１把持部２４とを、第２関節２５は、第１把持部２４と第２把持部２６とを、それぞれ回転アクチュエータ１００（図示せず）を用いて連結する。なお、回転アクチュエータ１００の詳細については、図５から図７を用いて後述する。
【００３７】
また、把持部２１が含む第２把持部２６は、スライド機構４０が含むスライド部４４へ固定される。したがって、１対の把持部２１は、１対のスライド部４４のスライド動作にあわせてスライドされる。なお、かかるスライド部４４のスライド動作を含むハンド２０の模式構成については図３を用いて、スライド機構４０の詳細については図４を用いて、それぞれ後述する。
【００３８】
そして、第１関節２３は回転軸ＡＸｒ１まわりに、第２関節２５は回転軸ＡＸｒ２まわりにそれぞれ回転して、把持間隔を大きくしたり小さくしたりする。
【００３９】
たとえば、図２の（Ｂ）に示したように、第２関節２５が、第１関節２３を互いに遠ざけるように回転動作をすることによって（図中の矢印参照）、ハンド２０は、把持間隔を大きくすることができる。
【００４０】
ところで、図２の（Ａ）および（Ｂ）には、対向面Ｓから先端にかけてＲを付けた把持爪２２を示しているが、把持爪２２の形状を限定するものではない。仮に、このＲ付けを含め、把持爪２２の対向面Ｓから先端にかけて傾きを設けたものとする。
【００４１】
かかる場合、第１関節２３の回転動作によって把持爪２２の先端向きを相互に接近する向きへ変更すると、たとえば、被把持部位に窪みのあるようなワークを把持する際にかかる窪みへ把持爪２２を挿し込みやすいといったメリットを得ることができる。
【００４２】
また、把持爪２２の対向面Ｓの先端に傾きがある場合、被把持部位の位置を低く抑えることができるので、高さの少ないワークであっても把持しやすいというメリットを得ることもできる。
【００４３】
ここで、実施例１に係るハンド２０の模式構成について、図３を用いて説明する。図３は、本実施例１に係るハンド２０の模式構成を示す図である。
【００４４】
なお、図３の（Ａ）には、ハンド２０の模式構成を、図３の（Ｂ）には、１対の把持部２１の間隔を大きくした様子を、同じく（Ｃ）には、１対の把持部２１の間隔を小さくした様子を、それぞれ示している。
【００４５】
また、図３の（Ａ）〜（Ｃ）では、各関節などを誇張して図示しているが、実際の各関節の大きさや１対の把持部２１の間隔を限定するものではない。
【００４６】
図３の（Ａ）に示すように、ハンド２０は、軸ＡＸｓ２に沿って端部４５まで移動可能な１対のスライダ部４４を備える。そして、スライダ部４４には、１対の把持部２１がそれぞれ固定される。
【００４７】
ここで、１対のスライダ部４４が、軸ＡＸｓ２に沿って互いに接近する向きへ移動する動作によって、１対の把持部２１がワークを挟み込み、互いに遠ざかる向きへ移動する動作によって、１対の把持部２１で挟み込んだワークを解放する。
【００４８】
また、図３の（Ａ）に示すように、把持爪２２は、第１関節２３の回転軸ＡＸｒ１を支点として、両矢印で示した向きにその先端向きを変更する。かかる把持爪２２の先端向きは、ワークの大きさや形状などに応じて任意の角度とすることができる。
【００４９】
なお、図３の（Ａ）に示す回転軸ＡＸｒ１は、厳密には異なる２つの回転軸であるが、１対の第１関節２３の同様の動作を説明する便宜上、同一の符号を付している。かかる点は、回転軸ＡＸｒ２についても同様とする。
【００５０】
また、図３の（Ａ）に示すように、第１把持部２４は、第２関節２５の回転軸ＡＸｒ２を支点として、両矢印で示した向きにその角度を変更する。すなわち、第１把持部２４に連結された第１関節２３の位置を変更する。
【００５１】
なお、図３の（Ａ）には、第１関節２３および第２関節２５による変更を施していない状態、すなわち、把持部２１が基準姿勢である状態を示している。
【００５２】
そして、図３の（Ｂ）に示すように、１対のスライダ部４４がそれぞれ端部４５に接した状態、すなわち、スライダ部４４が最大可動範囲に達した状態での基準姿勢における１対の把持部２１の間隔をＤ１とする。なお、言い換えるならば、間隔Ｄ１は、第２把持部２６の間隔の最大値である。
【００５３】
このとき、かかる間隔Ｄ１を上回る大きさのワークが把持対象である場合、ハンド２０は、１対の第１関節２３の位置を相互に遠ざけるように第１把持部２４の向きを変更することによって、把持間隔を、間隔Ｄ１を上回る間隔Ｄ１’へ変更することができる。
【００５４】
なお、図３の（Ｂ）には、把持爪２２の先端向きを変更していない場合を示しているが、ワークの大きさ、形状、把持爪２２の先端の形状などに応じてワークを確実に把持できるように、把持爪２２の先端向きを変更できることは言うまでもない。すなわち、間隔Ｄ１’は間隔Ｄ１を上回る任意の間隔とすることができる。
【００５５】
また、図３の（Ｃ）に示すように、１対のスライダ部４４が、相互に最も接近した状態での基準姿勢における１対の把持部２１の間隔をＤ２とする。なお、言い換えるならば、間隔Ｄ２は、第２把持部２６の間隔の最小値である。
【００５６】
このとき、かかる間隔Ｄ２を下回る大きさのワークが把持対象である場合、ハンド２０は、１対の把持爪２２の先端を相互に接近させるようにその先端向きを変更することによって、把持間隔を、間隔Ｄ２を下回る間隔Ｄ２’へ変更することができる。
【００５７】
なお、図３の（Ｃ）には、ある程度の幅を有する間隔Ｄ２’を例示しているが、やはりワークの大きさ、形状、把持爪２２の先端の形状などに応じてワークを確実に把持できるように、把持爪２２の先端向きを変更できることは言うまでもない。すなわち、間隔Ｄ２’は間隔Ｄ２を下回る任意の間隔とすることができる。
【００５８】
ここで、スライド部４４をスライドさせるスライド機構４０について、図４を用いて説明しておく。図４は、スライド機構４０の説明図である。
【００５９】
図４に示したように、スライド機構４０は、サーボモータ４１と、ハウジング４２と、左右ねじシャフト４２ａと、軸受４２ｂと、ベルトプーリ部４３と、１対のスライド部４４とを備えている。
【００６０】
サーボモータ４１は、回転軸ＡＸｓ１まわりに回転駆動する回転駆動機構である。そして、かかるサーボモータ４１の回転駆動力は、ベルトプーリ部４３を介して左右ねじシャフト４２ａへ伝達される。
【００６１】
左右ねじシャフト４２ａは、ハウジング４２に設けられた軸受４２ｂによって回転自在に支持されており、ベルトプーリ部４３を介して伝達されたサーボモータ４１の回転駆動力によって回転軸ＡＸｓ２まわりに回転する。
【００６２】
ここで、左右ねじシャフト４２ａの１対のスライド部４４と係合する一端側と他端側においては、それぞれ逆向きのねじ（左右ねじ）が形成されている。
【００６３】
また、１対のスライド部４４には、左右ねじシャフト４２ａを貫通させる穴に、それぞれ同方向のねじが形成されている。したがって、１対のスライド部４４は、左右ねじシャフト４２ａの回転に伴い、左右ねじシャフト４２ａに沿ってそれぞれ逆方向へスライドする。
【００６４】
すなわち、１対のスライド部４４が、左右ねじシャフト４２ａに沿って互いに接近する向きへスライドする動作によって、１対のスライド部４４へ固定された１対の把持部２１がワークを挟み込み、互いに遠ざかる向きへスライドする動作によって、挟み込んだワークを解放することとなる。
【００６５】
このように、一対の把持部２１の間隔は、サーボモータ４１によって変更されるので、ワークを適切な把持力で確実に把持することができる。
【００６６】
次に、実施例１に係るハンド２０が備える第１関節２３および第２関節２５に組み込まれる回転アクチュエータ１００について具体的に説明してゆく。まず、図５を用いて、回転アクチュエータ１００の構成例について説明する。図５は、回転アクチュエータ１００の構成例を示す図である。
【００６７】
図５に示したように、回転アクチュエータ１００は、本体部１０１と、回転部１０２ａおよび回転部１０２ｂと、固定側リンク１０３と、コの字状の回転側リンク１０４とを備える。本体部１０１は、後述する回転駆動機構を内蔵しており、固定側リンク１０３は、かかる本体部１０１に連接される。
【００６８】
また、回転側リンク１０４は、回転部１０２ａおよび回転部１０２ｂに連接されており、回転部１０２ａが、本体部１０１内部の回転駆動機構から回転駆動の伝達を受けて回転軸ＡＸｒ１あるいは回転軸ＡＸｒ２まわりに回転するのに併せて回転する（図中に示した両矢印参照）。
【００６９】
次に、回転アクチュエータ１００の回転駆動機構について、図６を用いて説明する。図６は、回転アクチュエータ１００の断面図である。図６に示したように、回転アクチュエータ１００は、フレーム１１１と、その端部に取り付けられるブラケット１１２およびブラケット１１３とで、本体部１０１の外殻を形成する。なお、ブラケット１１２はモータの負荷側に、ブラケット１１３は、モータの反負荷側に、それぞれ対応する。
【００７０】
モータの固定子１１４は、フレーム１１１の内壁に固定される。モータの回転子１１５は、その負荷側の端部をブラケット１１２から露出し、一方の反負荷側の端部でベアリング１１６を介してブラケット１１３に回転自在に支持される。
【００７１】
すなわち、フレーム１１１、ブラケット１１２およびブラケット１１３はモータのハウジングとしても機能することとなる。このように、本体部１０１の外殻とモータのハウジングとを共有することで、部品点数を減らし、回転アクチュエータ１００をコンパクトに構成することができる。
【００７２】
回転部１０２ａは、ベアリング１２４を介してブラケット１１２に回転自在に支持される。また、回転部１０２ｂは、ベアリング１２５を介してブラケット１１３に回転自在に支持される。そして、回転側リンク１０４は、かかる回転部１０２ａおよび回転部１０２ｂに連接される。
【００７３】
すなわち、回転側リンク１０４は、本体部１０１のブラケット１１２およびブラケット１１３の双方において支持されることとなる。このように、ブラケット１１２およびブラケット１１３の双方で回転側リンク１０４を支持することで、第１関節２３および第２関節２５を回転モーメントに対して強固なものとすることができる。
【００７４】
また、回転子１１５は、負荷側の端部においては、ねじなどを用いて回転部１０２ａへ直接固定され、ブラケット１１２に対してはベアリング１２４を介して間接的に回転自在に支持される。
【００７５】
すなわち、回転駆動機構の回転軸ＡＸｒ１あるいは回転軸ＡＸｒ２を回転部１０２ａへ直接固定することにより、負荷側における回転軸ＡＸｒ１あるいは回転軸ＡＸｒ２の軸受けを省略することができる。このように、かかる回転軸ＡＸｒ１あるいは回転軸ＡＸｒ２の支持構造と回転部１０２ａの支持構造とを共有することで、部品点数を減らし、回転アクチュエータ１００をコンパクトに構成することができる。
【００７６】
なお、ここでは、回転駆動機構の一例としてモータを直結する場合を示したが、減速機付きモータであってもよいし、他の回転アクチュエータであってもよい。また、フレーム１１１の内部に、たとえば、モータの回転角度を検出するためのエンコーダのようなセンサを組み込んでもよい。
【００７７】
次に、これまで説明した回転アクチュエータ１００の第１関節２３および第２関節２５への組み込み例について、図７を用いて説明する。図７は、回転アクチュエータ１００の組み込み例を示す図である。
【００７８】
なお、図７には、１対の把持部２１のうちの一方についてのみ回転アクチュエータ１００を組み込んだ例を図示しているが、他方の破線で示した把持部２１についても同様であるため、かかる他方についてはここでの記載を省略する。
【００７９】
また、説明を分かりやすくするために、図７では、回転アクチュエータ１００の固定側リンク１０３を網掛け線で示している。
【００８０】
図７に示したように、把持部２１が含む第１関節２３および第２関節２５に対して、図５および図６を用いて説明した回転アクチュエータ１００を組み込むことができる。具体的には、第１関節２３については、回転アクチュエータ１００の回転側リンク１０４と把持爪２２とを連結し、固定側リンク１０３と第１把持部２４とを連結する。このように連結することで、把持爪２２が回転軸ＡＸｒ１まわりに回転することができる（図中の第１関節２３における両矢印を参照）。
【００８１】
また、第２関節２５については、回転アクチュエータ１００の回転側リンク１０４と第１把持部２４とを連結し、固定側リンク１０３とスライド部４４に固定された第２把持部２６とを連結する。このように連結することで、第１把持部２４が回転軸ＡＸｒ２まわりに回転することができる（図中の第２関節２５における両矢印を参照）。
【００８２】
なお、回転アクチュエータ１００と、把持爪２２、第１把持部２４および第２把持部２６との連結については特にその連結方法を限定するものではない。たとえば、連結箇所にタップ穴を穿ったうえでねじ止めすることとしてもよいし、あらかじめ嵌合可能なように設けた切り欠きを嵌合することとしてもよい。
【００８３】
また、図示しないが、回転アクチュエータ１００と、把持爪２２、第１把持部２４および第２把持部２６との連結箇所において接触するような電気信号の接続コネクタをあらかじめ設けることとしてもよい。かかる場合、電気信号の配線ケーブル数などを削減できるため、回転アクチュエータ１００をコンパクトに構成することが可能となる。
【００８４】
上述したように、実施例１に係るハンドおよびロボットは、直線軸に沿って互いに接近する向きあるいは遠ざかる向きにスライドする１対のスライド部と、スライド部のそれぞれに固定され、先端部分に把持爪を有する把持部と、把持部に含まれ、上記の直線軸および把持爪の先端を含む平面と直交する向きの回転軸まわりに回転する第１関節および第２関節とを備える。
【００８５】
したがって、実施例１に係るハンドおよびロボットによれば、異なる大きさや形状のワークを確実に把持することができる。
【００８６】
ところで、上述した実施例１では、把持爪を含む把持部に少なくとも２つの関節を設けた場合について説明したが、かかる把持部に回転軸の異なる関節をさらに組み合わせることとしてもよい。そこで、以下に示す実施例２では、少なくとも２つの関節を設けた把持部に回転軸の異なる関節をさらに組み合わせた場合について説明する。
【実施例２】
【００８７】
図８は、実施例２に係るハンド２０ａの構成例を示す図である。なお、図８は、図２に示した実施例１に係るハンド２０の構成例と対応しており、第３関節２７と第３把持部２８とがさらに設けられている点以外は、図２と同様であるので、以下では、両者に共通する説明を省略するか、簡単な説明にとどめることとする。
【００８８】
図８に示すように、実施例２に係るハンド２０ａは、回転軸ＡＸｒ１および回転軸ＡＸｒ２と向きの異なる回転軸ＡＸｐまわりに回転動作する第３関節２７と、かかる第３関節２７および第１関節２３を連結する第３把持部２８とをさらに備える。
【００８９】
なお、図８には、回転軸ＡＸｐが、図中のＸ軸に平行な向きである回転軸ＡＸｒ１および回転軸ＡＸｒ２と直交する向き、すなわち、Ｙ軸に平行な向きである場合について示している。
【００９０】
また、把持爪２２は、第３関節２７に連結されており、第３関節２７によって回転軸ＡＸｐまわりにその先端向きを変更する（図中の両矢印参照）。なお、第３関節２７には、図５から図７を用いて説明した回転アクチュエータ１００を組み込むことができる。
【００９１】
したがって、第３関節２７に回転アクチュエータ１００を組み込む場合、回転アクチュエータ１００の固定側リンク１０３と第３把持部２８とが連結され、回転側リンク１０４と把持爪２２とが連結される。
【００９２】
このように、把持爪２２の先端向きを、１対の把持部２１の間隔を変更する方向（すなわち、回転軸ＡＸｐに沿った方向）と直交する方向に変更可能とすることによって、たとえば、図中のＸ軸の正負方向にワークが散在している場合であっても、把持爪２２のみを動かすことでワークを把持することが可能となる。
【００９３】
すなわち、ハンド２０ａの位置そのものをワークの位置に応じて動かす必要がないので、ロボットが備えるハンド２０ａの位置を変更する機構にかかる負担を軽減することができる。
【００９４】
このように、実施例２に係るハンドおよびロボットは、少なくとも２つの関節を設けた把持部に回転軸の異なる関節をさらに組み合わせることとしたので、ワークが散在している場合であっても、ワークの位置に応じて１対の把持爪の先端向きを変更することによって、ワークを把持することができる。また、ハンドの位置を変更する機構にかかる負担を軽減することができる。
【００９５】
なお、上述した各実施例では、スライド部およびかかるスライド部に固定される把持部が１対である場合について示したが、これに限定されるものではない。たとえば、スライド部およびかかるスライド部に固定される把持部が３つ以上である場合に本願の開示する技術を適用することとしてもよい。
【００９６】
また、上述した各実施例では、把持部が備える各関節を回転アクチュエータによって動作させる場合について説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、スライド部を駆動するサーボモータの駆動力を、リンク機構を用いて順次伝達することによって各関節を動作させることとしてもよい。
【００９７】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施例に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１ アーム
２０、２０ａ ハンド
２１ 把持部
２２ 把持爪
２３ 第１関節
２４ 第１把持部
２５ 第２関節
２６ 第２把持部
２７ 第３関節
２８ 第３把持部
４０ スライド機構
４１ サーボモータ
４２ ハウジング
４２ａ 左右ねじシャフト
４２ｂ 軸受
４３ ベルトプーリ部
４４ スライド部
１００ 回転アクチュエータ
１０１ 本体部
１０２ａ、１０２ｂ 回転部
１０３ 固定側リンク
１０４ 回転側リンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンドおよびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、部品箱の中などに置かれたボルトや電子部品といったワークを、アームの終端可動部に設けられたハンドによって把持して移動させる動作を行うロボットが知られている。
【０００３】
かかるロボットは、ハンドに設けられた２つ以上の把持爪でワークを挟み込むことによって把持動作を行う（たとえば、特許文献１参照）。なお、各把持爪は、ハンドが有する個別の移動部にそれぞれ固定されており、各移動部が直線軸上を移動して相互に接近することによって、ワークは把持爪に挟み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８３２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のハンドおよびロボットは、把持可能なワークの大きさが、上記した移動部の可動範囲によって制限されるという問題があった。
【０００６】
具体的には、移動部が相互に最も遠ざかっている場合の把持爪の間隔を上回る大きさのワークを把持することができなかった。また、移動部が最も接近している場合の把持爪の間隔を下回る大きさのワークを把持することもできなかった。
【０００７】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、異なる大きさや形状のワークを確実に把持することができるハンドおよびロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の開示するハンドおよびロボットは、一つの態様において、直線軸に沿って互いに接近する向きあるいは遠ざかる向きにスライドする１組のスライド部と、前記スライド部のそれぞれに固定され、先端部分に把持爪を有する把持部とを備え、前記把持部は、前記直線軸および前記把持爪の先端を含む平面と直交する向きの回転軸まわりに回転する関節部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本願の開示するハンドおよびロボットの一つの態様によれば、異なる大きさや形状のワークを確実に把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１に係るハンドの把持間隔変更方法の説明図である。
【図２】図２は、実施例１に係るハンドの構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施例１に係るハンドの模式構成を示す図である。
【図４】図４は、スライド機構の説明図である。
【図５】図５は、回転アクチュエータの構成例を示す図である。
【図６】図６は、回転アクチュエータの断面図である。
【図７】図７は、回転アクチュエータの組み込み例を示す図である。
【図８】図８は、実施例２に係るハンドの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本願の開示するハンドおよびロボットの実施例を詳細に説明する。なお、以下に示す各実施例における例示で本発明が限定されるものではない。
【００１２】
また、以下では、ハンドを人間の手と見立てた場合の指に相当する部材を「把持部」と、かかる「把持部」に含まれ、指先から第１関節までに相当する部材を「把持爪」と、それぞれ記載する。また、１対の「把持爪」の間隔については、「把持間隔」と記載する。
【００１３】
なお、以下では、把持部に少なくとも２つの回転関節を設けた場合の実施例を実施例１として、かかる把持部に回転軸の異なる回転関節をさらに組み合わせた場合の実施例を実施例２として、それぞれ説明する。
【実施例１】
【００１４】
まず、実施例１に係るハンドの把持間隔変更方法について、図１を用いて説明する。図１は、実施例１に係るハンド２０の把持間隔変更方法の説明図である。なお、図１の（Ａ）には、ロボットのアーム１に取り付けられた状態のハンド２０を、図１の（Ｂ）には、ハンド２０の把持間隔を大きくする場合を、図１の（Ｃ）には、ハンド２０の把持間隔を小さくする場合を、それぞれ示している。
【００１５】
図１の（Ａ）に示したように、実施例１に係るハンド２０は、ロボットが備えるアーム１の終端可動部３１に取り付けられる。また、実施例１に係るハンド２０は、図示しない１対の移動部（以下、「スライド部」と記載する）にそれぞれ固定された１対の把持部２１を備えている。また、把持部２１は、その先端に把持爪２２を含んでいる。
【００１６】
なお、図１の（Ａ）には、把持部２１の先端が、鉛直下向き（図中のＺ軸の負方向）である場合について示している。また、以下では、図１の（Ａ）に示したように、把持部２１全体が直線状にまっすぐ伸びている状態を、把持部２１の「基準姿勢」として説明する。
【００１７】
そして、把持対象であるワークは、１対のスライド部が、図中のＹ軸に平行な直線軸上を相互に接近するようにスライドすることによって、把持爪２２の間に挟み込まれ、把持される。
【００１８】
すなわち、把持力は、上記のＹ軸に平行な直線軸に沿って付勢される。したがって、確実にワークを把持するためには、把持爪２２の対向する面の向きが、Ｙ軸と直交する図中のＸ軸およびＺ軸を含むＸＺ平面に平行であることが好ましい。
【００１９】
このため、把持部２１は、少なくとも２つの回転関節を備えており、実施例１に係るハンド２０の把持間隔変更方法では、かかる回転関節の回転動作によって、ワークの大きさや形状に応じた把持間隔の変更を行う。
【００２０】
具体的には、図１の（Ｂ）に示したように、実施例１に係るハンド２０は、その把持部２１に回転関節である第１関節２３および第２関節２５を備えている。なお、図１の（Ｂ）は、Ｘ軸の正方向からみたハンド２０を簡略的に示している。ここで、図１の（Ｂ）に示したように、１対のスライド部４４を相互に最も遠ざけた場合の基準姿勢における把持間隔がＤ１であるものとする。
【００２１】
たとえば、把持対象であるワークの大きさがかかる把持間隔Ｄ１を上回る場合、図１の（Ｂ）に示したように、実施例１に係るハンド２０の把持間隔変更方法では、第１関節２３を相互に遠ざけるように第２関節２５を回転動作させる。また、所定の把持力を確保するために、第１関節２３は、把持爪２２の対向する面の向きを、ＸＺ平面と平行に保持する。
【００２２】
これにより、把持間隔を、Ｄ１を上回るＤ１’へ変更することができるので、把持間隔Ｄ１を上回る大きさのワークが把持可能となる。
【００２３】
また、図１の（Ｃ）に示したように、スライド部４４を相互に最も近づけた場合の基準姿勢における把持間隔がＤ２であるものとする。
【００２４】
たとえば、把持対象であるワークの大きさがかかる把持間隔Ｄ２を下回る場合、実施例１に係るハンド２０の把持間隔変更方法では、第１関節２３を相互に近づけるように第２関節２５を回転動作させる。また、図１の（Ｂ）の場合と同様に、第１関節２３は、把持爪２２の対向する面の向きを、ＸＺ平面と平行に保持する。
【００２５】
これにより、把持間隔を、Ｄ２を下回るＤ２’へ変更することができるので、把持間隔Ｄ２を下回る大きさのワークが把持可能となる。
【００２６】
なお、図１の（Ｃ）では、第１関節２３および第２関節２５を、把持爪２２を含む把持部２１の軸の太さよりも大きく表現しているが、これらの各部材の大小関係を限定するものではない。
【００２７】
したがって、第１関節２３の径をより小さくすることによって、把持爪２２の対向する面同士をさらに近づけることができる。すなわち、把持間隔Ｄ２’をさらに小さくすることができる。
【００２８】
このように、実施例１に係るハンド２０の把持間隔変更方法によれば、ワークの大きさに応じて把持間隔を変更することができるので、異なる大きさのワークであっても、ハンドの交換などを行うことなく把持することができる。
【００２９】
ところで、図１の（Ｂ）および（Ｃ）では、把持爪２２の対向する面の向きをＸＺ平面に平行に保持する場合を示したが、ワークの被把持部位が窪んでいるといった状況に応じて、把持爪２２の先端向きを相互に接近する向きへ第１関節２３の回転動作によって変更してもよい。かかる点については、図２を用いて後述する。
【００３０】
また、図示していないが、実施例１に係るハンド２０が備える、スライド部４４をスライドさせるスライド機構は、サーボモータの回転駆動を伝達してスライド部４４をスライドさせるので、所定の把持力を確保することができる。
【００３１】
したがって、実施例１に係るハンド２０の把持間隔変更方法によれば、異なる大きさや形状のワークを確実に把持することができる。なお、スライド機構の詳細については、図４を用いて後述する。
【００３２】
次に、実施例１に係るハンド２０の構成例について、図２を用いて説明する。図２は、実施例１に係るハンド２０の構成例を示す図である。なお、図２の（Ａ）には、実施例１に係るハンド２０の構成例を、図２の（Ｂ）には、把持間隔を大きくした場合の外観図を、それぞれ示している。
【００３３】
また、図２の（Ａ）では、一方の把持部２１を構成する各部材にのみ符号を付しているが、他方の把持部２１の構成も同様であるため、かかる他方については符号の付与を省略している。
【００３４】
図２の（Ａ）に示したように、ハンド２０は、１対の把持部２１と、スライド機構４０とを備えている。把持部２１は、ワークに接する先端部から順に、把持爪２２と、第１関節２３と、第１把持部２４と、第２関節２５と、第２把持部２６とを備えている。
【００３５】
把持爪２２は、対向面Ｓの向きが他方の把持爪２２の対向面Ｓの向きと平行に保持されている場合、かかる対向面Ｓの全体でワークと接する。すなわち、把持力を効率的に伝えることができるので、確実にワークを把持することができる。
【００３６】
第１関節２３および第２関節２５は、内部に回転駆動機構である回転アクチュエータ１００（図示せず）を組み込んだ回転関節である。また、第１関節２３は、把持爪２２と第１把持部２４とを、第２関節２５は、第１把持部２４と第２把持部２６とを、それぞれ回転アクチュエータ１００（図示せず）を用いて連結する。なお、回転アクチュエータ１００の詳細については、図５から図７を用いて後述する。
【００３７】
また、把持部２１が含む第２把持部２６は、スライド機構４０が含むスライド部４４へ固定される。したがって、１対の把持部２１は、１対のスライド部４４のスライド動作にあわせてスライドされる。なお、かかるスライド部４４のスライド動作を含むハンド２０の模式構成については図３を用いて、スライド機構４０の詳細については図４を用いて、それぞれ後述する。
【００３８】
そして、第１関節２３は回転軸ＡＸｒ１まわりに、第２関節２５は回転軸ＡＸｒ２まわりにそれぞれ回転して、把持間隔を大きくしたり小さくしたりする。
【００３９】
たとえば、図２の（Ｂ）に示したように、第２関節２５が、第１関節２３を互いに遠ざけるように回転動作をすることによって（図中の矢印参照）、ハンド２０は、把持間隔を大きくすることができる。
【００４０】
ところで、図２の（Ａ）および（Ｂ）には、対向面Ｓから先端にかけてＲを付けた把持爪２２を示しているが、把持爪２２の形状を限定するものではない。仮に、このＲ付けを含め、把持爪２２の対向面Ｓから先端にかけて傾きを設けたものとする。
【００４１】
かかる場合、第１関節２３の回転動作によって把持爪２２の先端向きを相互に接近する向きへ変更すると、たとえば、被把持部位に窪みのあるようなワークを把持する際にかかる窪みへ把持爪２２を挿し込みやすいといったメリットを得ることができる。
【００４２】
また、把持爪２２の対向面Ｓの先端に傾きがある場合、被把持部位の位置を低く抑えることができるので、高さの少ないワークであっても把持しやすいというメリットを得ることもできる。
【００４３】
ここで、実施例１に係るハンド２０の模式構成について、図３を用いて説明する。図３は、本実施例１に係るハンド２０の模式構成を示す図である。
【００４４】
なお、図３の（Ａ）には、ハンド２０の模式構成を、図３の（Ｂ）には、１対の把持部２１の間隔を大きくした様子を、同じく（Ｃ）には、１対の把持部２１の間隔を小さくした様子を、それぞれ示している。
【００４５】
また、図３の（Ａ）〜（Ｃ）では、各関節などを誇張して図示しているが、実際の各関節の大きさや１対の把持部２１の間隔を限定するものではない。
【００４６】
図３の（Ａ）に示すように、ハンド２０は、軸ＡＸｓ２に沿って端部４５まで移動可能な１対のスライダ部４４を備える。そして、スライダ部４４には、１対の把持部２１がそれぞれ固定される。
【００４７】
ここで、１対のスライダ部４４が、軸ＡＸｓ２に沿って互いに接近する向きへ移動する動作によって、１対の把持部２１がワークを挟み込み、互いに遠ざかる向きへ移動する動作によって、１対の把持部２１で挟み込んだワークを解放する。
【００４８】
また、図３の（Ａ）に示すように、把持爪２２は、第１関節２３の回転軸ＡＸｒ１を支点として、両矢印で示した向きにその先端向きを変更する。かかる把持爪２２の先端向きは、ワークの大きさや形状などに応じて任意の角度とすることができる。
【００４９】
なお、図３の（Ａ）に示す回転軸ＡＸｒ１は、厳密には異なる２つの回転軸であるが、１対の第１関節２３の同様の動作を説明する便宜上、同一の符号を付している。かかる点は、回転軸ＡＸｒ２についても同様とする。
【００５０】
また、図３の（Ａ）に示すように、第１把持部２４は、第２関節２５の回転軸ＡＸｒ２を支点として、両矢印で示した向きにその角度を変更する。すなわち、第１把持部２４に連結された第１関節２３の位置を変更する。
【００５１】
なお、図３の（Ａ）には、第１関節２３および第２関節２５による変更を施していない状態、すなわち、把持部２１が基準姿勢である状態を示している。
【００５２】
そして、図３の（Ｂ）に示すように、１対のスライダ部４４がそれぞれ端部４５に接した状態、すなわち、スライダ部４４が最大可動範囲に達した状態での基準姿勢における１対の把持部２１の間隔をＤ１とする。なお、言い換えるならば、間隔Ｄ１は、第２把持部２６の間隔の最大値である。
【００５３】
このとき、かかる間隔Ｄ１を上回る大きさのワークが把持対象である場合、ハンド２０は、１対の第１関節２３の位置を相互に遠ざけるように第１把持部２４の向きを変更することによって、把持間隔を、間隔Ｄ１を上回る間隔Ｄ１’へ変更することができる。
【００５４】
なお、図３の（Ｂ）には、把持爪２２の先端向きを変更していない場合を示しているが、ワークの大きさ、形状、把持爪２２の先端の形状などに応じてワークを確実に把持できるように、把持爪２２の先端向きを変更できることは言うまでもない。すなわち、間隔Ｄ１’は間隔Ｄ１を上回る任意の間隔とすることができる。
【００５５】
また、図３の（Ｃ）に示すように、１対のスライダ部４４が、相互に最も接近した状態での基準姿勢における１対の把持部２１の間隔をＤ２とする。なお、言い換えるならば、間隔Ｄ２は、第２把持部２６の間隔の最小値である。
【００５６】
このとき、かかる間隔Ｄ２を下回る大きさのワークが把持対象である場合、ハンド２０は、１対の把持爪２２の先端を相互に接近させるようにその先端向きを変更することによって、把持間隔を、間隔Ｄ２を下回る間隔Ｄ２’へ変更することができる。
【００５７】
なお、図３の（Ｃ）には、ある程度の幅を有する間隔Ｄ２’を例示しているが、やはりワークの大きさ、形状、把持爪２２の先端の形状などに応じてワークを確実に把持できるように、把持爪２２の先端向きを変更できることは言うまでもない。すなわち、間隔Ｄ２’は間隔Ｄ２を下回る任意の間隔とすることができる。
【００５８】
ここで、スライド部４４をスライドさせるスライド機構４０について、図４を用いて説明しておく。図４は、スライド機構４０の説明図である。
【００５９】
図４に示したように、スライド機構４０は、サーボモータ４１と、ハウジング４２と、左右ねじシャフト４２ａと、軸受４２ｂと、ベルトプーリ部４３と、１対のスライド部４４とを備えている。
【００６０】
サーボモータ４１は、回転軸ＡＸｓ１まわりに回転駆動する回転駆動機構である。そして、かかるサーボモータ４１の回転駆動力は、ベルトプーリ部４３を介して左右ねじシャフト４２ａへ伝達される。
【００６１】
左右ねじシャフト４２ａは、ハウジング４２に設けられた軸受４２ｂによって回転自在に支持されており、ベルトプーリ部４３を介して伝達されたサーボモータ４１の回転駆動力によって回転軸ＡＸｓ２まわりに回転する。
【００６２】
ここで、左右ねじシャフト４２ａの１対のスライド部４４と係合する一端側と他端側においては、それぞれ逆向きのねじ（左右ねじ）が形成されている。
【００６３】
また、１対のスライド部４４には、左右ねじシャフト４２ａを貫通させる穴に、それぞれ同方向のねじが形成されている。したがって、１対のスライド部４４は、左右ねじシャフト４２ａの回転に伴い、左右ねじシャフト４２ａに沿ってそれぞれ逆方向へスライドする。
【００６４】
すなわち、１対のスライド部４４が、左右ねじシャフト４２ａに沿って互いに接近する向きへスライドする動作によって、１対のスライド部４４へ固定された１対の把持部２１がワークを挟み込み、互いに遠ざかる向きへスライドする動作によって、挟み込んだワークを解放することとなる。
【００６５】
このように、一対の把持部２１の間隔は、サーボモータ４１によって変更されるので、ワークを適切な把持力で確実に把持することができる。
【００６６】
次に、実施例１に係るハンド２０が備える第１関節２３および第２関節２５に組み込まれる回転アクチュエータ１００について具体的に説明してゆく。まず、図５を用いて、回転アクチュエータ１００の構成例について説明する。図５は、回転アクチュエータ１００の構成例を示す図である。
【００６７】
図５に示したように、回転アクチュエータ１００は、本体部１０１と、回転部１０２ａおよび回転部１０２ｂと、固定側リンク１０３と、コの字状の回転側リンク１０４とを備える。本体部１０１は、後述する回転駆動機構を内蔵しており、固定側リンク１０３は、かかる本体部１０１に連接される。
【００６８】
また、回転側リンク１０４は、回転部１０２ａおよび回転部１０２ｂに連接されており、回転部１０２ａが、本体部１０１内部の回転駆動機構から回転駆動の伝達を受けて回転軸ＡＸｒ１あるいは回転軸ＡＸｒ２まわりに回転するのに併せて回転する（図中に示した両矢印参照）。
【００６９】
次に、回転アクチュエータ１００の回転駆動機構について、図６を用いて説明する。図６は、回転アクチュエータ１００の断面図である。図６に示したように、回転アクチュエータ１００は、フレーム１１１と、その端部に取り付けられるブラケット１１２およびブラケット１１３とで、本体部１０１の外殻を形成する。なお、ブラケット１１２はモータの負荷側に、ブラケット１１３は、モータの反負荷側に、それぞれ対応する。
【００７０】
モータの固定子１１４は、フレーム１１１の内壁に固定される。モータの回転子１１５は、その負荷側の端部をブラケット１１２から露出し、一方の反負荷側の端部でベアリング１１６を介してブラケット１１３に回転自在に支持される。
【００７１】
すなわち、フレーム１１１、ブラケット１１２およびブラケット１１３はモータのハウジングとしても機能することとなる。このように、本体部１０１の外殻とモータのハウジングとを共有することで、部品点数を減らし、回転アクチュエータ１００をコンパクトに構成することができる。
【００７２】
回転部１０２ａは、ベアリング１２４を介してブラケット１１２に回転自在に支持される。また、回転部１０２ｂは、ベアリング１２５を介してブラケット１１３に回転自在に支持される。そして、回転側リンク１０４は、かかる回転部１０２ａおよび回転部１０２ｂに連接される。
【００７３】
すなわち、回転側リンク１０４は、本体部１０１のブラケット１１２およびブラケット１１３の双方において支持されることとなる。このように、ブラケット１１２およびブラケット１１３の双方で回転側リンク１０４を支持することで、第１関節２３および第２関節２５を回転モーメントに対して強固なものとすることができる。
【００７４】
また、回転子１１５は、負荷側の端部においては、ねじなどを用いて回転部１０２ａへ直接固定され、ブラケット１１２に対してはベアリング１２４を介して間接的に回転自在に支持される。
【００７５】
すなわち、回転駆動機構の回転軸ＡＸｒ１あるいは回転軸ＡＸｒ２を回転部１０２ａへ直接固定することにより、負荷側における回転軸ＡＸｒ１あるいは回転軸ＡＸｒ２の軸受けを省略することができる。このように、かかる回転軸ＡＸｒ１あるいは回転軸ＡＸｒ２の支持構造と回転部１０２ａの支持構造とを共有することで、部品点数を減らし、回転アクチュエータ１００をコンパクトに構成することができる。
【００７６】
なお、ここでは、回転駆動機構の一例としてモータを直結する場合を示したが、減速機付きモータであってもよいし、他の回転アクチュエータであってもよい。また、フレーム１１１の内部に、たとえば、モータの回転角度を検出するためのエンコーダのようなセンサを組み込んでもよい。
【００７７】
次に、これまで説明した回転アクチュエータ１００の第１関節２３および第２関節２５への組み込み例について、図７を用いて説明する。図７は、回転アクチュエータ１００の組み込み例を示す図である。
【００７８】
なお、図７には、１対の把持部２１のうちの一方についてのみ回転アクチュエータ１００を組み込んだ例を図示しているが、他方の破線で示した把持部２１についても同様であるため、かかる他方についてはここでの記載を省略する。
【００７９】
また、説明を分かりやすくするために、図７では、回転アクチュエータ１００の固定側リンク１０３を網掛け線で示している。
【００８０】
図７に示したように、把持部２１が含む第１関節２３および第２関節２５に対して、図５および図６を用いて説明した回転アクチュエータ１００を組み込むことができる。具体的には、第１関節２３については、回転アクチュエータ１００の回転側リンク１０４と把持爪２２とを連結し、固定側リンク１０３と第１把持部２４とを連結する。このように連結することで、把持爪２２が回転軸ＡＸｒ１まわりに回転することができる（図中の第１関節２３における両矢印を参照）。
【００８１】
また、第２関節２５については、回転アクチュエータ１００の回転側リンク１０４と第１把持部２４とを連結し、固定側リンク１０３とスライド部４４に固定された第２把持部２６とを連結する。このように連結することで、第１把持部２４が回転軸ＡＸｒ２まわりに回転することができる（図中の第２関節２５における両矢印を参照）。
【００８２】
なお、回転アクチュエータ１００と、把持爪２２、第１把持部２４および第２把持部２６との連結については特にその連結方法を限定するものではない。たとえば、連結箇所にタップ穴を穿ったうえでねじ止めすることとしてもよいし、あらかじめ嵌合可能なように設けた切り欠きを嵌合することとしてもよい。
【００８３】
また、図示しないが、回転アクチュエータ１００と、把持爪２２、第１把持部２４および第２把持部２６との連結箇所において接触するような電気信号の接続コネクタをあらかじめ設けることとしてもよい。かかる場合、電気信号の配線ケーブル数などを削減できるため、回転アクチュエータ１００をコンパクトに構成することが可能となる。
【００８４】
上述したように、実施例１に係るハンドおよびロボットは、直線軸に沿って互いに接近する向きあるいは遠ざかる向きにスライドする１対のスライド部と、スライド部のそれぞれに固定され、先端部分に把持爪を有する把持部と、把持部に含まれ、上記の直線軸および把持爪の先端を含む平面と直交する向きの回転軸まわりに回転する第１関節および第２関節とを備える。
【００８５】
したがって、実施例１に係るハンドおよびロボットによれば、異なる大きさや形状のワークを確実に把持することができる。
【００８６】
ところで、上述した実施例１では、把持爪を含む把持部に少なくとも２つの関節を設けた場合について説明したが、かかる把持部に回転軸の異なる関節をさらに組み合わせることとしてもよい。そこで、以下に示す実施例２では、少なくとも２つの関節を設けた把持部に回転軸の異なる関節をさらに組み合わせた場合について説明する。
【実施例２】
【００８７】
図８は、実施例２に係るハンド２０ａの構成例を示す図である。なお、図８は、図２に示した実施例１に係るハンド２０の構成例と対応しており、第３関節２７と第３把持部２８とがさらに設けられている点以外は、図２と同様であるので、以下では、両者に共通する説明を省略するか、簡単な説明にとどめることとする。
【００８８】
図８に示すように、実施例２に係るハンド２０ａは、回転軸ＡＸｒ１および回転軸ＡＸｒ２と向きの異なる回転軸ＡＸｐまわりに回転動作する第３関節２７と、かかる第３関節２７および第１関節２３を連結する第３把持部２８とをさらに備える。
【００８９】
なお、図８には、回転軸ＡＸｐが、図中のＸ軸に平行な向きである回転軸ＡＸｒ１および回転軸ＡＸｒ２と直交する向き、すなわち、Ｙ軸に平行な向きである場合について示している。
【００９０】
また、把持爪２２は、第３関節２７に連結されており、第３関節２７によって回転軸ＡＸｐまわりにその先端向きを変更する（図中の両矢印参照）。なお、第３関節２７には、図５から図７を用いて説明した回転アクチュエータ１００を組み込むことができる。
【００９１】
したがって、第３関節２７に回転アクチュエータ１００を組み込む場合、回転アクチュエータ１００の固定側リンク１０３と第３把持部２８とが連結され、回転側リンク１０４と把持爪２２とが連結される。
【００９２】
このように、把持爪２２の先端向きを、１対の把持部２１の間隔を変更する方向（すなわち、回転軸ＡＸｐに沿った方向）と直交する方向に変更可能とすることによって、たとえば、図中のＸ軸の正負方向にワークが散在している場合であっても、把持爪２２のみを動かすことでワークを把持することが可能となる。
【００９３】
すなわち、ハンド２０ａの位置そのものをワークの位置に応じて動かす必要がないので、ロボットが備えるハンド２０ａの位置を変更する機構にかかる負担を軽減することができる。
【００９４】
このように、実施例２に係るハンドおよびロボットは、少なくとも２つの関節を設けた把持部に回転軸の異なる関節をさらに組み合わせることとしたので、ワークが散在している場合であっても、ワークの位置に応じて１対の把持爪の先端向きを変更することによって、ワークを把持することができる。また、ハンドの位置を変更する機構にかかる負担を軽減することができる。
【００９５】
なお、上述した各実施例では、スライド部およびかかるスライド部に固定される把持部が１対である場合について示したが、これに限定されるものではない。たとえば、スライド部およびかかるスライド部に固定される把持部が３つ以上である場合に本願の開示する技術を適用することとしてもよい。
【００９６】
また、上述した各実施例では、把持部が備える各関節を回転アクチュエータによって動作させる場合について説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、スライド部を駆動するサーボモータの駆動力を、リンク機構を用いて順次伝達することによって各関節を動作させることとしてもよい。
【００９７】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施例に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１ アーム
２０、２０ａ ハンド
２１ 把持部
２２ 把持爪
２３ 第１関節
２４ 第１把持部
２５ 第２関節
２６ 第２把持部
２７ 第３関節
２８ 第３把持部
４０ スライド機構
４１ サーボモータ
４２ ハウジング
４２ａ 左右ねじシャフト
４２ｂ 軸受
４３ ベルトプーリ部
４４ スライド部
１００ 回転アクチュエータ
１０１ 本体部
１０２ａ、１０２ｂ 回転部
１０３ 固定側リンク
１０４ 回転側リンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線軸に沿って互いに接近する向きあるいは遠ざかる向きにスライドする１組のスライド部と、
前記スライド部のそれぞれに固定され、先端部分に把持爪を有する把持部と
を備え、
前記把持部は、
前記直線軸および前記把持爪の先端を含む平面と直交する向きの回転軸まわりに回転する関節部を備えることを特徴とするハンド。
【請求項２】
前記関節部は、
前記把持爪の先端向きを変更するように回転する第１の関節部、および、前記第１の関節部の位置を変更するように回転する第２の関節部であることを特徴とする請求項１に記載のハンド。
【請求項３】
前記把持部は、
前記第２の関節部と前記スライド部とを連結する固定リンクによって前記スライド部に固定され、
前記第２の関節部は、
前記固定リンクの間隔の最大値を上回る幅のワークを把持対象とする場合には、前記第１の関節部が互いに遠ざかるように回転角を調整することを特徴とする請求項２に記載のハンド。
【請求項４】
前記第２の関節部は、
前記固定リンクの間隔の最小値を下回る幅の前記ワークを把持対象とする場合には、前記第１の関節部が互いに接近するように回転角を調整することを特徴とする請求項３に記載のハンド。
【請求項５】
前記第１の関節部は、
前記把持爪の対向する面の向きを前記直線軸と直交する平面の向きと平行とするように回転角を調整することを特徴とする請求項２に記載のハンド。
【請求項６】
前記関節部は、
回転アクチュエータを備えることを特徴とする請求項１に記載のハンド。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載のハンド
を備えることを特徴とするロボット。
【請求項１】
直線軸に沿って互いに接近する向きあるいは遠ざかる向きにスライドする１組のスライド部と、
前記スライド部のそれぞれに固定され、先端部分に把持爪を有する把持部と
を備え、
前記把持部は、
前記直線軸および前記把持爪の先端を含む平面と直交する向きの回転軸まわりに回転する関節部を備えることを特徴とするハンド。
【請求項２】
前記関節部は、
前記把持爪の先端向きを変更するように回転する第１の関節部、および、前記第１の関節部の位置を変更するように回転する第２の関節部であることを特徴とする請求項１に記載のハンド。
【請求項３】
前記把持部は、
前記第２の関節部と前記スライド部とを連結する固定リンクによって前記スライド部に固定され、
前記第２の関節部は、
前記固定リンクの間隔の最大値を上回る幅のワークを把持対象とする場合には、前記第１の関節部が互いに遠ざかるように回転角を調整することを特徴とする請求項２に記載のハンド。
【請求項４】
前記第２の関節部は、
前記固定リンクの間隔の最小値を下回る幅の前記ワークを把持対象とする場合には、前記第１の関節部が互いに接近するように回転角を調整することを特徴とする請求項３に記載のハンド。
【請求項５】
前記第１の関節部は、
前記把持爪の対向する面の向きを前記直線軸と直交する平面の向きと平行とするように回転角を調整することを特徴とする請求項２に記載のハンド。
【請求項６】
前記関節部は、
回転アクチュエータを備えることを特徴とする請求項１に記載のハンド。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載のハンド
を備えることを特徴とするロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１７６４６１（Ｐ２０１２−１７６４６１Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４０９０３（Ｐ２０１１−４０９０３）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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