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把持すること。
【解決手段】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、かかるスライド部のそれぞれに固定される支持部と、少なくとも１つの支持部の先端部に取り付けられ、上記のスライド部のスライド軸と平行な回転軸まわりに回転する回転部と、上記の回転軸と直交し、かつ、それぞれ異なる向きに取り付けられる複数の把持爪とを備え、上記の１組のスライド部は、互いに平行な上記のスライド軸に沿ってそれぞれスライドするようにハンドおよびロボットを構成する。
【解決手段】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、かかるスライド部のそれぞれに固定される支持部と、少なくとも１つの支持部の先端部に取り付けられ、上記のスライド部のスライド軸と平行な回転軸まわりに回転する回転部と、上記の回転軸と直交し、かつ、それぞれ異なる向きに取り付けられる複数の把持爪とを備え、上記の１組のスライド部は、互いに平行な上記のスライド軸に沿ってそれぞれスライドす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、いわゆるピック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、ハンドの先端部に設けられた複数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、前述の挟み込みは、各移動部が相互に接近する向きへ移動することによって行われる。
【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、把持爪の大きさや形状が一定であるため、把持対象となるワークの大きさや形状などによっては、ワークを把持しづらい場合があるという問題があった。
【０００６】
この点、特許文献１の技術は、移動部の移動量を調整することによってワークの多様性に対応できるとしているが、そもそも把持爪の形状がワークにそぐわない場合には、やはりワークを把持しづらかった。
【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、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る支持部と、少なくとも１つの前記支持部の先端部に取り付けられ、前記スライド部のスライド軸と平行な回転軸まわりに回転する回転部と、前記回転軸と直交し、かつ、それぞれ異なる向きに取り付けられる複数の把持爪と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把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、ワークピッキングシステム１の配置例を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施例に係るハンドの斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施例に係るハンドの構成例を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施例に係るハンドの側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施例に係るハンドの断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、スライド機構の平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、スライド機構の側面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、把持爪の形状の具体例パターンＡを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、把持爪の形状の具体例パターンＢを示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、把持爪の形状の具体例パターンＣを示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、把持爪の形状の具体例パターンＤを示す図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、把持爪の形状の具体例パターンＥを示す図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、把持爪の形状の具体例パターンＦを示す図である。
【図６】図６は、部品箱と把持爪との位置関係を示す図である。
【図７】図７は、変形例に係るスライド機構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。
【実施例】
【００１２】
まず、実施例に係るハンドを備えたロボットを含むワークピッキングシステムの配置例について、図１を用いて説明する。図１は、ワークピッキングシステム１の配置例を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、ワークピッキングシステム１は、ロボット１０と、３次元計測部３０とを備える。ロボット１０は、たとえば、７軸の多軸ロボットであり、終端可動部には、ハンド２０が設けられる。ハンド２０は、いわゆるエンドエフェクタであり、ロボット１０は、かかるエンドエフェクタを交換可能な汎用ロボットである。なお、ハンド２０の詳細については、図２Ａ以降を用いて後述する。
【００１４】
また、図１に示すように、ロボット１０は、右アーム１０ａと、左アーム１０ｂとを備える、いわゆる双腕ロボットである。ここで、右アーム１０ａおよび左アーム１０ｂは、それぞれが多軸ロボット（図１では７軸ロボット）であり、左アーム１０ｂのエンドエフェクタとしてハンド２０が設けられる。
【００１５】
なお、右アーム１０ａには、所定のエンドエフェクタが設けられ、ワークがバラ積みされた部品箱２００を把持する。このように、ロボット１０は、右アーム１０ａで把持した部品箱２００から、左アーム１０ｂに設けられたハンド２０でワークをつまみ出す動作を行う。
【００１６】
なお、ロボット１０は、右アーム１０ａおよび左アーム１０ｂが設けられた胴部１０ｃを、床面などに固定される支持部１０ｄに対して水平面に沿って旋回させる機構を有している。
【００１７】
３次元計測部３０は、部品箱２００における各ワークの位置を計測する機器であり、計測領域が鉛直方向側となるように、スタンド３１などを介して固定される。
【００１８】
次に、実施例に係るハンド２０の構成例について、図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する。図２Ａは、実施例に係るハンド２０の斜視図である。また、図２Ｂは、実施例に係るハンド２０の構成例を示す図である。
【００１９】
なお、説明を分かりやすくするために、図２Ａおよび図２Ｂには、鉛直上向きを正方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明に用いる他の図面においても示す場合がある。
【００２０】
また、以下では、１対で構成される構成要素については、１対のうちの一方の各部材にのみ符号を付し、他方については符号の付与を省略する場合がある。かかる場合、双方の構成は同様であるものとする。
【００２１】
図２Ａに示すように、実施例に係るハンド２０は、左アーム１０ｂの終端可動部１０ｂａに対して取り付けられる。ここで、終端可動部１０ｂａは、図２Ａに示す軸ＡＸｚを回転軸として回転する。したがって、ハンド２０もまた、かかる終端可動部１０ｂａの回転にあわせて回転することとなる。なお、図２Ａでは、軸ＡＸｚが、図中のＺ軸と平行である場合を示している。
【００２２】
また、図２Ａに示すように、ハンド２０は、図示しない移動部（以下、「スライド部」と記載する）を含むスライド機構２１と、１対の支持部２２と、回転機構２４とを備えている。また、支持部２２は、それぞれ先端部に把持対象であるワークを把持する把持爪部２３を備えている。
【００２３】
なお、把持爪部２３には複数の把持爪が備えられており、ハンド２０は、ワークの大きさや形状に応じて、把持動作に用いる把持爪を切り換えることができる。
【００２４】
以下、ハンド２０の構成例をより詳細に説明する。図２Ｂに示すように、ハンド２０が備えるスライド機構２１は、１対のスライド部２１ａを備えている。
【００２５】
また、スライド機構２１は、１つのスライド用サーボモータ２１ｂを備えており、かかるスライド用サーボモータ２１ｂの駆動に基づき、各スライド部２１ａを図中のＸ軸に平行なスライド軸（図示せず）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させる。
【００２６】
なお、各スライド部２１ａの互いに接近する向きへのスライドは、ワークを把持する動作に対応する。また、互いに遠ざかる向きへのスライドは、把持したワークを解放する動作に対応する。なお、スライド機構２１の詳細については、図４Ａおよび図４Ｂを用いて後述する。
【００２７】
また、図２Ｂに示すように、１対の支持部２２は、各スライド部２１ａへそれぞれ固定される。したがって、支持部２２は、スライド部２１ａの挙動と同様の動きを示すこととなる。
【００２８】
また、図２Ｂに示すように、把持爪部２３は、図中のＸ軸に平行な軸ＡＸｒ１まわりに回転する回転部２３ａをさらに備えている。
【００２９】
かかる回転部２３ａの回転は、ハンド２０が備える回転機構２４の動作に基づく。図２Ｂに示すように、回転機構２４は、１つの回転用サーボモータ２４ａと、回転用主動ベルトプーリ部２４ｂと、スプラインシャフト２４ｃと、回転用従動ベルトプーリ部２４ｄとを備えている。
【００３０】
そして、回転部２３ａは、回転用サーボモータ２４ａの駆動に基づく回転の伝達を、かかる回転用主動ベルトプーリ部２４ｂ、スプラインシャフト２４ｃおよび回転用従動ベルトプーリ部２４ｄを介して受け、回転する。かかる点についての詳細は、図３Ａおよび図３Ｂを用いて後述する。
【００３１】
また、図２Ｂに示すように、かかる回転部２３ａには、把持爪２３ｂ、把持爪２３ｃおよび把持爪２３ｄの３つの把持爪が取り付けられる。なお、以下では、かかる３つの把持爪が取り付けられている場合を例に挙げて説明を行うが、把持爪の数を限定するものではない。
【００３２】
かかる各把持爪は、他方の支持部２２の先端部の各把持爪と対になっている。すなわち、図２Ｂに示す例では、把持爪２３ｂは同じ形状の把持爪２３ｂに、把持爪２３ｃは同じく把持爪２３ｃに、把持爪２３ｄは同じく把持爪２３ｄに、それぞれ対応し、対向することとなる。
【００３３】
そして、回転部２３ａの回転にあわせて、かかる各把持爪の組み合わせは同期して回転する。たとえば、回転部２３ａは、把持爪２３ｂが、把持対象であるワークの大きさや形状に適している場合、把持爪２３ｂの先端の向きが、かかるワークの把持動作に適した方向へ向くように回転する。
【００３４】
このとき、把持爪２３ｂの組み合わせは、同期してその先端の向きを同じ方向へ向けることとなる。なお、かかる点は、ワークに適する把持爪が、把持爪２３ｃまたは把持爪２３ｄである場合についても、同様である。また、回転部２３ａの回転角は、３次元計測部３０（図１参照）の計測結果に基づいて制御される。
【００３５】
このようにして、実施例に係るハンド２０は、ワークの大きさや形状に応じて、把持動作に用いる把持爪を切り換えることができる。
【００３６】
なお、ワークは、図２Ｂに示す各把持爪の対向面Ｓにおいて把持される。ここで、かかる対向面Ｓには種々の素材を用いることができる。たとえば、ワークを把持した際にすべりにくくするためにゴムなどを用いることとしてもよい。また、熱を持つワークに対しては、セラミックスのような耐熱性に優れた素材を用いてもよい。
【００３７】
また、対向面Ｓに対して直接加工を施してもよい。たとえば、対向面Ｓへ線条の加工を施して凹凸を形成し、摩擦力を高めてもよい。
【００３８】
次に、実施例に係るハンド２０が備える回転機構２４の詳細について、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明する。図３Ａは、実施例に係るハンド２０の側面図である。また、図３Ｂは、実施例に係るハンド２０の断面図である。なお、図３Ａは、Ｘ軸の正方向からみた場合を、図３Ｂは、図３Ａに示すＡ−Ａ断面をＹ軸の負方向からみた場合を、それぞれ示している。
【００３９】
上述した図２Ｂを用いた説明と一部重複するが、図３Ａに示すように、ハンド２０が備える回転機構２４は、図中のＸ軸に平行な軸ＡＸｒ３まわりに回転駆動する回転用サーボモータ２４ａの回転を、回転用サーボモータ２４ａとスプラインシャフト２４ｃ（図３Ａにおいては図示せず）との間に架けられた回転用主動ベルトプーリ部２４ｂを介して、スプラインシャフト２４ｃへ伝達する。
【００４０】
そして、かかる回転の伝達を受けたスプラインシャフト２４ｃは、図中の軸ＡＸｒ２まわりに回転し、かかる回転を、スプラインシャフト２４ｃと回転部２３ａとの間に架けられた回転用従動ベルトプーリ部２４ｄを介して、回転部２３ａへ伝達する。
【００４１】
そして、かかる回転の伝達を受けた回転部２３ａは、図中の軸ＡＸｒ１まわりに回転し、把持動作に用いる把持爪を切り換える。ここで、回転部２３ａへ取り付けられる各把持爪の形状や取り付け方向について説明しておく。
【００４２】
回転部２３ａへ取り付けられる各把持爪は、ワークの大きさに応じた異なる所定幅のものを複数取り付けることができる。たとえば、図３Ａに示す把持爪２３ｂ、把持爪２３ｃおよび把持爪２３ｄのように、所定幅を順に大、中、小とすることができる。
【００４３】
また、各把持爪の形状、たとえば、上述した対向面Ｓの形状を、ワークの形状に応じてそれぞれ異ならせてもよい。かかる点の具体例については、図５Ａから図５Ｆを用いて後述する。なお、かかるワークの大きさに応じた対応、および、ワークの形状に応じた対応を組み合わせることができるのは言うまでもない。
【００４４】
また、取り付け方向に関しては、図３Ａに示すように、回転部２３ａの回転中心（すなわち、回転軸である軸ＡＸｒ１との交点）から放射状に延伸する向きに、言い換えれば、軸ＡＸｒ１と直交し、かつ、放射状に延びる向きに、各把持爪を取り付けることができる。
【００４５】
なお、「放射状に延びる向き」に関しては、これに限らなくともよい。たとえば、軸ＡＸｒ１と直交するが、上記の回転中心を逸れた向きに各把持爪を取り付けることとしてもよい。したがって、各把持爪の取り付け方向に関しては、軸ＡＸｒ１と直交し、かつ、それぞれ異なる向きに、と言い換えることができる。
【００４６】
ここで、図３Ｂを用いて、回転機構２４についてさらに詳細に説明する。図３Ｂに示すように、各スライド部２１ａには、それぞれ支持部２２が固定される。
【００４７】
そして、かかる支持部２２には、図中のＸ軸に平行な軸ＡＸｒ２に沿って、スプラインシャフト２４ｃが貫通している。また、スプラインシャフト２４ｃには、１対のナット部２４ｅが設けられており、かかるナット部２４ｅは、それぞれ対応する支持部２２へ連結される。
【００４８】
そして、回転用サーボモータ２４ａとスプラインシャフト２４ｃの一端との間には回転用主動ベルトプーリ部２４ｂが架けられ、スプラインシャフト２４ｃのナット部２４ｅと回転部２３ａとの間には回転用従動ベルトプーリ部２４ｄが架けられる。
【００４９】
また、回転部２３ａは、支持部２２の先端部において、図示しないベアリングなどを介して回転自在に軸支される。そして、かかる回転部２３ａには、回転軸である軸ＡＸｒ１と直交し、かつ、それぞれ異なる向きに、把持爪２３ｂや把持爪２３ｃなどが取り付けられる。
【００５０】
そして、かかる構成において、回転用サーボモータ２４ａが駆動すると、かかる駆動に基づく回転を回転用主動ベルトプーリ部２４ｂが伝達し、スプラインシャフト２４ｃを軸ＡＸｒ２まわりに回転させる。かかるスプラインシャフト２４ｃの回転は、すなわち、１対のナット部２４ｅを同期して回転させる。
【００５１】
そして、かかるナット部２４ｅの回転を回転用従動ベルトプーリ部２４ｄが伝達し、１対の回転部２３ａを同期して軸ＡＸｒ１まわりに回転させる。この結果、１対の回転部２３ａにそれぞれ対向するように取り付けられた把持爪２３ｂの組み合わせ、把持爪２３ｃの組み合わせおよび把持爪２３ｄの組み合わせは、それぞれ同期しつつ回転し、その先端を軸ＡＸｒ１と直交する任意の向きへ向けることとなる。
【００５２】
このように、各把持爪の先端を任意の向きへ向けられることで、把持対象となるワークの形状などに応じて把持動作に用いる把持爪を切り換え、かつ、かかるワークが部品箱２００の内壁面付近に位置するような場合であっても、ハンド２０をかかる内壁面に接触させることなく、ワークを把持することが可能となる。かかる点については、図６を用いて後述する。
【００５３】
次に、実施例に係るハンド２０が備えるスライド機構２１の詳細について、図４Ａおよび図４Ｂを用いて説明する。図４Ａは、スライド機構２１の平面図である。また、図４Ｂは、スライド機構２１の側面図である。なお、図４Ａは、Ｚ軸の負方向からみた場合を、図４Ｂは、Ｘ軸の負方向からみた場合を、それぞれ示している。
【００５４】
図４Ａに示すように、ハンド２０が備えるスライド機構２１は、１対のスライド部２１ａと、１つのスライド用サーボモータ２１ｂと、１対のシャフト２１ｃと、スライド用主動ベルトプーリ部２１ｄと、スライド用従動ベルトプーリ部２１ｅと、ハウジング２１ｆとを備えている。
【００５５】
１対のスライド部２１ａは、スライド軸であるシャフト２１ｃに沿ってスライドする部材である。スライド用サーボモータ２１ｂは、図中のＸ軸に平行な軸ＡＸｓ３まわりに回転駆動する回転駆動機構である。
【００５６】
１対のシャフト２１ｃは、１対のスライド部２１ａにそれぞれ対応するスライド軸であり、スライド部２１ａを貫通して互いに略平行となるように配置され、ハウジング２１ｆに設けられた図示しないベアリングを介して回転自在に支持される。
【００５７】
ここで、１対のシャフト２１ｃのうちの一方の外周面には、右ねじが形成されており、他方の外周面には、左ねじが形成されている。また、１対のスライド部２１ａには、それぞれシャフト２１ｃを貫通させる穴に、貫通するシャフト２１ｃと同方向のねじが形成されている。
【００５８】
そして、シャフト２１ｃとスライド部２１ａとは、かかるねじの形成されている部分で嵌合している。なお、以下では、かかるねじの形成されている部分を、「ねじ部」と記載する場合がある。
【００５９】
また、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、スライド用サーボモータ２１ｂと１対のシャフト２１ｃのうちの一方との間には、スライド用主動ベルトプーリ部２１ｄが架けられる。また、１対のシャフト２１ｃの双方の間には、スライド用従動ベルトプーリ部２１ｅが架けられる。
【００６０】
かかる構成において、スライド用サーボモータ２１ｂが駆動すると、かかる駆動に基づく回転をスライド用主動ベルトプーリ部２１ｄが伝達し、スライド用主動ベルトプーリ部２１ｄが架けられた一方のシャフト２１ｃを、軸心である軸ＡＸｓ２まわりに回転させる。
【００６１】
そして、かかる一方のシャフト２１ｃの回転をスライド用従動ベルトプーリ部２１ｅが伝達し、他方のシャフト２１ｃを、軸心である軸ＡＸｓ１まわりに回転させる。すなわち、１つのスライド用サーボモータ２１ｂの駆動に基づき、１対のシャフト２１ｃは同一方向へ同期して回転する。
【００６２】
かかる１対のシャフト２１ｃの回転は、ねじ作用によって直線運動に変換され、ねじ部において嵌合している１対のスライド部２１ａをシャフト２１ｃに沿ってスライドさせる。
【００６３】
このとき、上述したように、１対のシャフト２１ｃのねじ部のねじ向きは逆向きであるため、１対のスライド部２１ａは、それぞれ逆向きへスライドする。すなわち、１対のスライド部２１ａが、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２１ａへ固定された１対の支持部２２の先端に位置する把持爪がワークを把持し、互いに遠ざかる向きへスライドする動作によって、把持したワークを解放することとなる。
【００６４】
このように、スライド機構２１を、１対のスライド部２１ａを互いに略平行な１対のシャフト２１ｃに沿ってそれぞれスライドさせる構成とすることによって、ハンド２０が、コンパクトでありつつも把持動作に関して長いストロークを得られるようにすることができる。
【００６５】
次に、ワーク１００の形状に応じて把持爪の形状を異ならせる場合の具体例について、図５Ａから図５Ｆを用いて説明する。図５Ａから図５Ｆは、順に、把持爪の形状の具体例パターンＡ〜Ｆを示す図である。なお、図５Ａから図５Ｆは、いずれも、これまでに示したＹ軸の負方向からみた場合を示している。したがって、上述の対向面Ｓとは直交する向きである。
【００６６】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、把持爪の形状は、ワーク１００の高さに応じて異なるものとすることができる。なお、ここでは、ワーク１００の形状は、Ｙ軸の負方向からみた場合に矩形であるものとする。
【００６７】
たとえば、図５Ａに示すように、ワーク１００が所定の高さを有する場合、把持爪は、同様に所定の高さを有する対向面Ｓを持つ形状とすることができる。一方、図５Ｂに示すように、ワーク１００がそれほど高さを有しない場合、把持爪は、同様にそれほど高さを有しない対向面Ｓを持つ形状とすることができる。
【００６８】
また、図５Ｃおよび図５Ｄに示すように、把持爪の形状は、ワーク１００が把持されるうえで不安定な形状である場合に、かかるワーク１００の形状に応じたものとすることができる。
【００６９】
たとえば、図５Ｃに示すように、ワーク１００の形状が、Ｙ軸の負方向からみた場合に円状であるものとする。かかる場合、把持爪は、対向面Ｓの間にかかるワーク１００を収めて確実に把持できるように、対向面Ｓを窪ませた形状とすることができる。
【００７０】
一方、図５Ｄに示すように、ワーク１００の被把持部位が窪んでいるような場合、把持爪は、対向面Ｓをかかる被把持部位へ挿し込んで確実に把持できるように、突き出した形状とすることができる。
【００７１】
また、図５Ｅおよび図５Ｆに示すように、把持爪の形状だけではなく、部品箱２００の深さに応じて把持爪の長さを異なるものとすることができる。たとえば、図５Ｅに示すように、所定の深さを有する部品箱２００の中のワーク１００を把持する場合、把持爪に対して所定の長さを持たせることができる。
【００７２】
一方、図５Ｆに示すように、浅い部品箱２００の中のワーク１００を把持する場合には、短い把持爪とすることができる。なお、図５Ｅおよび図５Ｆに示すように、ワーク１００がきわめて小さいような場合、把持爪は、ピンセット状に尖った形状とすることができる。
【００７３】
また、図５Ａから図５Ｆでは、Ｙ軸の負方向からみた場合に対向面Ｓがいずれも鋭角的な形状である例を示したが、把持爪の形状を限定するものではなく、たとえば、Ｒを付けた形状としてもよい。
【００７４】
次に、把持爪の先端を任意の向きへ向けられる場合の利点について、図６を用いて説明する。図６は、部品箱２００と把持爪２３ｂとの位置関係を示す図である。なお、説明を簡略化する観点から、図６においては、把持動作に用いる把持爪として把持爪２３ｂへ切り換え済みであるものとし、他の把持爪については図示を省略している。また、上述した軸ＡＸｒ１が紙面と垂直となるように図示している。
【００７５】
上述した図３Ｂを用いた説明と一部重複するが、回転部２３ａを回転させることによって把持爪の先端を任意の向きへ向けられる場合、図６に示すように、左アーム１０ｂ（図１参照）ならびにハンド２０を部品箱２００に接触させることなく、部品箱２００の内壁面付近に位置するワーク１００（図５Ａから図５Ｆを参照）を把持することが可能となる。
【００７６】
たとえば、図６における左側壁面近くのワーク１００を把持する場合には、位置７１にハンド２０を位置付けたうえで、把持爪２３ｂの先端側が左側壁面に近づくように把持爪２３ｂの先端を向けることで、左側壁面近くのワーク１００を適切に把持することができる。
【００７７】
また、図６における右側壁面近くのワーク１００を把持する場合には、位置７２にハンド２０を位置付けたうえで、把持爪２３ｂの先端側が右側壁面に近づくように把持爪２３ｂの先端を向けることで、右側壁面近くのワーク１００を適切に把持することができる。
【００７８】
上述したように、本実施例に係るハンドおよびロボットは、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る支持部と、支持部の先端部に取り付けられ、スライド部のスライド軸と平行な回転軸まわりに回転する回転部と、上記の回転軸と直交し、かつ、それぞれ異なる向きに取り付けられる複数の把持爪とを備える。
【００７９】
したがって、本実施例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把持することができる。
【００８０】
ところで、上述した実施例では、同じ形状の把持爪が１対になっている場合について説明したが、これに限られるものではない。たとえば、ワークの形状などに応じて、異なる形状の把持爪を１対としてもよい。
【００８１】
また、上述した実施例では、１対の支持部の双方の回転部を同期して回転させる場合について説明したが、これに限らなくともよい。たとえば、非対称な形状の複数種類のワークを把持する場合において、いずれの種類のワークも被把持部位の一端が常に同一形状であるものとする。
【００８２】
かかる場合、その同一形状の一端に対応する把持爪については切り換えることなく、片方の支持部の回転部のみを回転させ、被把持部位の他端に対応する把持爪についてのみ切り換えることとしてもよい。これは、少なくとも１つの支持部の先端部にのみ回転部を取り付けることで実現することができる。
【００８３】
また、上述した実施例では、１つの支持部の回転部にすべて異なる形状の把持爪を取り付ける場合を例に挙げたが、これに限られるものではない。たとえば、同じ形状ではあるが、対向面の素材などが異なるものを取り付けることとしてもよい。
【００８４】
また、上述した実施例では、各把持爪を回転部へ取り付ける例を示したが、取り付け方はこれに限られるものではなく、たとえば、アナログ時計の長針、短針および秒針のように、回転軸に対して重ねるように固定してもよい。
【００８５】
さらに、上述した実施例では、互いにねじの向きが逆向きであるねじ部を有する１対のシャフトをスライド軸とするスライド機構について説明したが、かかるねじ部のねじの向きを同一方向とし、一方のシャフトを、ギアなどを介して逆向きに回転させることとしてもよい。
【００８６】
また、スライド機構のスライド軸を１つとしてもよい。かかる変形例については、図７を用いて説明する。図７は、変形例に係るスライド機構２１Ａの構成例を示す図である。なお、図７を用いた説明では、上述した実施例に係るスライド機構２１と共通する構成要素については、説明を省略するか、簡単な説明にとどめることとする。
【００８７】
図７に示すように、変形例に係るスライド機構２１Ａは、１対のスライド部２１ａと、スライド用サーボモータ２１ｂと、１本の左右ねじシャフト２１ｇと、スライド用主動ベルトプーリ部２１ｄと、ハウジング２１ｆとを備えている。
【００８８】
ここで、軸ＡＸｓ３まわりに回転するスライド用サーボモータ２１ｂの回転駆動力は、スライド用主動ベルトプーリ部２１ｄを介して左右ねじシャフト２１ｇへ伝達される。
【００８９】
左右ねじシャフト２１ｇは、ハウジング２１ｆに設けられた軸受（図示せず）によって回転自在に支持されており、スライド用主動ベルトプーリ部２１ｄを介して伝達されたスライド用サーボモータ２１ｂの回転駆動力によって軸心である軸ＡＸｓ１まわりに回転する。
【００９０】
ここで、左右ねじシャフト２１ｇの１対のスライド部２１ａと嵌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。
【００９１】
また、１対のスライド部２１ａには、左右ねじシャフト２１ｇ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２１ａは、左右ねじシャフト２１ｇの回転に伴い、ねじ作用によって左右ねじシャフト２１ｇに沿ってそれぞれ逆方向へスライドする。
【００９２】
すなわち、１対のスライド部２１ａが、左右ねじシャフト２１ｇ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、ワークを把持する把持動作を行い、互いに遠ざかる向きへスライドする動作によって、把持したワークを解放する解放動作を行うことができる。
【００９３】
このように、スライド軸を１本の左右ねじシャフト２１ｇで構成することによって、部品点数を減らし、ハンド２０の軽量化および低コスト化を図ることができる。
【００９４】
また、上述した実施例では、スライド部およびかかるスライド部に固定される支持部が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支持部が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。
【００９５】
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】
【００９６】
１ ワークピッキングシステム
１０ ロボット
１０ａ 右アーム
１０ｂ 左アーム
１０ｂａ 終端可動部
１０ｃ 胴部
１０ｄ 支持部
２０ ハンド
２１、２１Ａ スライド機構
２１ａ スライド部
２１ｂ スライド用サーボモータ
２１ｃ シャフト
２１ｄ スライド用主動ベルトプーリ部
２１ｅ スライド用従動ベルトプーリ部
２１ｆ ハウジング
２１ｇ 左右ねじシャフト
２２ 支持部
２３ 把持爪部
２３ａ 回転部
２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 把持爪
２４ 回転機構
２４ａ 回転用サーボモータ
２４ｂ 回転用主動ベルトプーリ部
２４ｃ スプラインシャフト
２４ｄ 回転用従動ベルトプーリ部
２４ｅ ナット部
３０ ３次元計測部
３１ スタンド
１００ ワーク
２００ 部品箱
【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、いわゆるピック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、ハンドの先端部に設けられた複数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、前述の挟み込みは、各移動部が相互に接近する向きへ移動することによって行われる。
【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、把持爪の大きさや形状が一定であるため、把持対象となるワークの大きさや形状などによっては、ワークを把持しづらい場合があるという問題があった。
【０００６】
この点、特許文献１の技術は、移動部の移動量を調整することによってワークの多様性に対応できるとしているが、そもそも把持爪の形状がワークにそぐわない場合には、やはりワークを把持しづらかった。
【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、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る支持部と、少なくとも１つの前記支持部の先端部に取り付けられ、前記スライド部のスライド軸と平行な回転軸まわりに回転する回転部と、前記回転軸と直交し、かつ、それぞれ異なる向きに取り付けられる複数の把持爪と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把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、ワークピッキングシステム１の配置例を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施例に係るハンドの斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施例に係るハンドの構成例を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施例に係るハンドの側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施例に係るハンドの断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、スライド機構の平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、スライド機構の側面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、把持爪の形状の具体例パターンＡを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、把持爪の形状の具体例パターンＢを示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、把持爪の形状の具体例パターンＣを示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、把持爪の形状の具体例パターンＤを示す図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、把持爪の形状の具体例パターンＥを示す図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、把持爪の形状の具体例パターンＦを示す図である。
【図６】図６は、部品箱と把持爪との位置関係を示す図である。
【図７】図７は、変形例に係るスライド機構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。
【実施例】
【００１２】
まず、実施例に係るハンドを備えたロボットを含むワークピッキングシステムの配置例について、図１を用いて説明する。図１は、ワークピッキングシステム１の配置例を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、ワークピッキングシステム１は、ロボット１０と、３次元計測部３０とを備える。ロボット１０は、たとえば、７軸の多軸ロボットであり、終端可動部には、ハンド２０が設けられる。ハンド２０は、いわゆるエンドエフェクタであり、ロボット１０は、かかるエンドエフェクタを交換可能な汎用ロボットである。なお、ハンド２０の詳細については、図２Ａ以降を用いて後述する。
【００１４】
また、図１に示すように、ロボット１０は、右アーム１０ａと、左アーム１０ｂとを備える、いわゆる双腕ロボットである。ここで、右アーム１０ａおよび左アーム１０ｂは、それぞれが多軸ロボット（図１では７軸ロボット）であり、左アーム１０ｂのエンドエフェクタとしてハンド２０が設けられる。
【００１５】
なお、右アーム１０ａには、所定のエンドエフェクタが設けられ、ワークがバラ積みされた部品箱２００を把持する。このように、ロボット１０は、右アーム１０ａで把持した部品箱２００から、左アーム１０ｂに設けられたハンド２０でワークをつまみ出す動作を行う。
【００１６】
なお、ロボット１０は、右アーム１０ａおよび左アーム１０ｂが設けられた胴部１０ｃを、床面などに固定される支持部１０ｄに対して水平面に沿って旋回させる機構を有している。
【００１７】
３次元計測部３０は、部品箱２００における各ワークの位置を計測する機器であり、計測領域が鉛直方向側となるように、スタンド３１などを介して固定される。
【００１８】
次に、実施例に係るハンド２０の構成例について、図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する。図２Ａは、実施例に係るハンド２０の斜視図である。また、図２Ｂは、実施例に係るハンド２０の構成例を示す図である。
【００１９】
なお、説明を分かりやすくするために、図２Ａおよび図２Ｂには、鉛直上向きを正方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明に用いる他の図面においても示す場合がある。
【００２０】
また、以下では、１対で構成される構成要素については、１対のうちの一方の各部材にのみ符号を付し、他方については符号の付与を省略する場合がある。かかる場合、双方の構成は同様であるものとする。
【００２１】
図２Ａに示すように、実施例に係るハンド２０は、左アーム１０ｂの終端可動部１０ｂａに対して取り付けられる。ここで、終端可動部１０ｂａは、図２Ａに示す軸ＡＸｚを回転軸として回転する。したがって、ハンド２０もまた、かかる終端可動部１０ｂａの回転にあわせて回転することとなる。なお、図２Ａでは、軸ＡＸｚが、図中のＺ軸と平行である場合を示している。
【００２２】
また、図２Ａに示すように、ハンド２０は、図示しない移動部（以下、「スライド部」と記載する）を含むスライド機構２１と、１対の支持部２２と、回転機構２４とを備えている。また、支持部２２は、それぞれ先端部に把持対象であるワークを把持する把持爪部２３を備えている。
【００２３】
なお、把持爪部２３には複数の把持爪が備えられており、ハンド２０は、ワークの大きさや形状に応じて、把持動作に用いる把持爪を切り換えることができる。
【００２４】
以下、ハンド２０の構成例をより詳細に説明する。図２Ｂに示すように、ハンド２０が備えるスライド機構２１は、１対のスライド部２１ａを備えている。
【００２５】
また、スライド機構２１は、１つのスライド用サーボモータ２１ｂを備えており、かかるスライド用サーボモータ２１ｂの駆動に基づき、各スライド部２１ａを図中のＸ軸に平行なスライド軸（図示せず）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させる。
【００２６】
なお、各スライド部２１ａの互いに接近する向きへのスライドは、ワークを把持する動作に対応する。また、互いに遠ざかる向きへのスライドは、把持したワークを解放する動作に対応する。なお、スライド機構２１の詳細については、図４Ａおよび図４Ｂを用いて後述する。
【００２７】
また、図２Ｂに示すように、１対の支持部２２は、各スライド部２１ａへそれぞれ固定される。したがって、支持部２２は、スライド部２１ａの挙動と同様の動きを示すこととなる。
【００２８】
また、図２Ｂに示すように、把持爪部２３は、図中のＸ軸に平行な軸ＡＸｒ１まわりに回転する回転部２３ａをさらに備えている。
【００２９】
かかる回転部２３ａの回転は、ハンド２０が備える回転機構２４の動作に基づく。図２Ｂに示すように、回転機構２４は、１つの回転用サーボモータ２４ａと、回転用主動ベルトプーリ部２４ｂと、スプラインシャフト２４ｃと、回転用従動ベルトプーリ部２４ｄとを備えている。
【００３０】
そして、回転部２３ａは、回転用サーボモータ２４ａの駆動に基づく回転の伝達を、かかる回転用主動ベルトプーリ部２４ｂ、スプラインシャフト２４ｃおよび回転用従動ベルトプーリ部２４ｄを介して受け、回転する。かかる点についての詳細は、図３Ａおよび図３Ｂを用いて後述する。
【００３１】
また、図２Ｂに示すように、かかる回転部２３ａには、把持爪２３ｂ、把持爪２３ｃおよび把持爪２３ｄの３つの把持爪が取り付けられる。なお、以下では、かかる３つの把持爪が取り付けられている場合を例に挙げて説明を行うが、把持爪の数を限定するものではない。
【００３２】
かかる各把持爪は、他方の支持部２２の先端部の各把持爪と対になっている。すなわち、図２Ｂに示す例では、把持爪２３ｂは同じ形状の把持爪２３ｂに、把持爪２３ｃは同じく把持爪２３ｃに、把持爪２３ｄは同じく把持爪２３ｄに、それぞれ対応し、対向することとなる。
【００３３】
そして、回転部２３ａの回転にあわせて、かかる各把持爪の組み合わせは同期して回転する。たとえば、回転部２３ａは、把持爪２３ｂが、把持対象であるワークの大きさや形状に適している場合、把持爪２３ｂの先端の向きが、かかるワークの把持動作に適した方向へ向くように回転する。
【００３４】
このとき、把持爪２３ｂの組み合わせは、同期してその先端の向きを同じ方向へ向けることとなる。なお、かかる点は、ワークに適する把持爪が、把持爪２３ｃまたは把持爪２３ｄである場合についても、同様である。また、回転部２３ａの回転角は、３次元計測部３０（図１参照）の計測結果に基づいて制御される。
【００３５】
このようにして、実施例に係るハンド２０は、ワークの大きさや形状に応じて、把持動作に用いる把持爪を切り換えることができる。
【００３６】
なお、ワークは、図２Ｂに示す各把持爪の対向面Ｓにおいて把持される。ここで、かかる対向面Ｓには種々の素材を用いることができる。たとえば、ワークを把持した際にすべりにくくするためにゴムなどを用いることとしてもよい。また、熱を持つワークに対しては、セラミックスのような耐熱性に優れた素材を用いてもよい。
【００３７】
また、対向面Ｓに対して直接加工を施してもよい。たとえば、対向面Ｓへ線条の加工を施して凹凸を形成し、摩擦力を高めてもよい。
【００３８】
次に、実施例に係るハンド２０が備える回転機構２４の詳細について、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明する。図３Ａは、実施例に係るハンド２０の側面図である。また、図３Ｂは、実施例に係るハンド２０の断面図である。なお、図３Ａは、Ｘ軸の正方向からみた場合を、図３Ｂは、図３Ａに示すＡ−Ａ断面をＹ軸の負方向からみた場合を、それぞれ示している。
【００３９】
上述した図２Ｂを用いた説明と一部重複するが、図３Ａに示すように、ハンド２０が備える回転機構２４は、図中のＸ軸に平行な軸ＡＸｒ３まわりに回転駆動する回転用サーボモータ２４ａの回転を、回転用サーボモータ２４ａとスプラインシャフト２４ｃ（図３Ａにおいては図示せず）との間に架けられた回転用主動ベルトプーリ部２４ｂを介して、スプラインシャフト２４ｃへ伝達する。
【００４０】
そして、かかる回転の伝達を受けたスプラインシャフト２４ｃは、図中の軸ＡＸｒ２まわりに回転し、かかる回転を、スプラインシャフト２４ｃと回転部２３ａとの間に架けられた回転用従動ベルトプーリ部２４ｄを介して、回転部２３ａへ伝達する。
【００４１】
そして、かかる回転の伝達を受けた回転部２３ａは、図中の軸ＡＸｒ１まわりに回転し、把持動作に用いる把持爪を切り換える。ここで、回転部２３ａへ取り付けられる各把持爪の形状や取り付け方向について説明しておく。
【００４２】
回転部２３ａへ取り付けられる各把持爪は、ワークの大きさに応じた異なる所定幅のものを複数取り付けることができる。たとえば、図３Ａに示す把持爪２３ｂ、把持爪２３ｃおよび把持爪２３ｄのように、所定幅を順に大、中、小とすることができる。
【００４３】
また、各把持爪の形状、たとえば、上述した対向面Ｓの形状を、ワークの形状に応じてそれぞれ異ならせてもよい。かかる点の具体例については、図５Ａから図５Ｆを用いて後述する。なお、かかるワークの大きさに応じた対応、および、ワークの形状に応じた対応を組み合わせることができるのは言うまでもない。
【００４４】
また、取り付け方向に関しては、図３Ａに示すように、回転部２３ａの回転中心（すなわち、回転軸である軸ＡＸｒ１との交点）から放射状に延伸する向きに、言い換えれば、軸ＡＸｒ１と直交し、かつ、放射状に延びる向きに、各把持爪を取り付けることができる。
【００４５】
なお、「放射状に延びる向き」に関しては、これに限らなくともよい。たとえば、軸ＡＸｒ１と直交するが、上記の回転中心を逸れた向きに各把持爪を取り付けることとしてもよい。したがって、各把持爪の取り付け方向に関しては、軸ＡＸｒ１と直交し、かつ、それぞれ異なる向きに、と言い換えることができる。
【００４６】
ここで、図３Ｂを用いて、回転機構２４についてさらに詳細に説明する。図３Ｂに示すように、各スライド部２１ａには、それぞれ支持部２２が固定される。
【００４７】
そして、かかる支持部２２には、図中のＸ軸に平行な軸ＡＸｒ２に沿って、スプラインシャフト２４ｃが貫通している。また、スプラインシャフト２４ｃには、１対のナット部２４ｅが設けられており、かかるナット部２４ｅは、それぞれ対応する支持部２２へ連結される。
【００４８】
そして、回転用サーボモータ２４ａとスプラインシャフト２４ｃの一端との間には回転用主動ベルトプーリ部２４ｂが架けられ、スプラインシャフト２４ｃのナット部２４ｅと回転部２３ａとの間には回転用従動ベルトプーリ部２４ｄが架けられる。
【００４９】
また、回転部２３ａは、支持部２２の先端部において、図示しないベアリングなどを介して回転自在に軸支される。そして、かかる回転部２３ａには、回転軸である軸ＡＸｒ１と直交し、かつ、それぞれ異なる向きに、把持爪２３ｂや把持爪２３ｃなどが取り付けられる。
【００５０】
そして、かかる構成において、回転用サーボモータ２４ａが駆動すると、かかる駆動に基づく回転を回転用主動ベルトプーリ部２４ｂが伝達し、スプラインシャフト２４ｃを軸ＡＸｒ２まわりに回転させる。かかるスプラインシャフト２４ｃの回転は、すなわち、１対のナット部２４ｅを同期して回転させる。
【００５１】
そして、かかるナット部２４ｅの回転を回転用従動ベルトプーリ部２４ｄが伝達し、１対の回転部２３ａを同期して軸ＡＸｒ１まわりに回転させる。この結果、１対の回転部２３ａにそれぞれ対向するように取り付けられた把持爪２３ｂの組み合わせ、把持爪２３ｃの組み合わせおよび把持爪２３ｄの組み合わせは、それぞれ同期しつつ回転し、その先端を軸ＡＸｒ１と直交する任意の向きへ向けることとなる。
【００５２】
このように、各把持爪の先端を任意の向きへ向けられることで、把持対象となるワークの形状などに応じて把持動作に用いる把持爪を切り換え、かつ、かかるワークが部品箱２００の内壁面付近に位置するような場合であっても、ハンド２０をかかる内壁面に接触させることなく、ワークを把持することが可能となる。かかる点については、図６を用いて後述する。
【００５３】
次に、実施例に係るハンド２０が備えるスライド機構２１の詳細について、図４Ａおよび図４Ｂを用いて説明する。図４Ａは、スライド機構２１の平面図である。また、図４Ｂは、スライド機構２１の側面図である。なお、図４Ａは、Ｚ軸の負方向からみた場合を、図４Ｂは、Ｘ軸の負方向からみた場合を、それぞれ示している。
【００５４】
図４Ａに示すように、ハンド２０が備えるスライド機構２１は、１対のスライド部２１ａと、１つのスライド用サーボモータ２１ｂと、１対のシャフト２１ｃと、スライド用主動ベルトプーリ部２１ｄと、スライド用従動ベルトプーリ部２１ｅと、ハウジング２１ｆとを備えている。
【００５５】
１対のスライド部２１ａは、スライド軸であるシャフト２１ｃに沿ってスライドする部材である。スライド用サーボモータ２１ｂは、図中のＸ軸に平行な軸ＡＸｓ３まわりに回転駆動する回転駆動機構である。
【００５６】
１対のシャフト２１ｃは、１対のスライド部２１ａにそれぞれ対応するスライド軸であり、スライド部２１ａを貫通して互いに略平行となるように配置され、ハウジング２１ｆに設けられた図示しないベアリングを介して回転自在に支持される。
【００５７】
ここで、１対のシャフト２１ｃのうちの一方の外周面には、右ねじが形成されており、他方の外周面には、左ねじが形成されている。また、１対のスライド部２１ａには、それぞれシャフト２１ｃを貫通させる穴に、貫通するシャフト２１ｃと同方向のねじが形成されている。
【００５８】
そして、シャフト２１ｃとスライド部２１ａとは、かかるねじの形成されている部分で嵌合している。なお、以下では、かかるねじの形成されている部分を、「ねじ部」と記載する場合がある。
【００５９】
また、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、スライド用サーボモータ２１ｂと１対のシャフト２１ｃのうちの一方との間には、スライド用主動ベルトプーリ部２１ｄが架けられる。また、１対のシャフト２１ｃの双方の間には、スライド用従動ベルトプーリ部２１ｅが架けられる。
【００６０】
かかる構成において、スライド用サーボモータ２１ｂが駆動すると、かかる駆動に基づく回転をスライド用主動ベルトプーリ部２１ｄが伝達し、スライド用主動ベルトプーリ部２１ｄが架けられた一方のシャフト２１ｃを、軸心である軸ＡＸｓ２まわりに回転させる。
【００６１】
そして、かかる一方のシャフト２１ｃの回転をスライド用従動ベルトプーリ部２１ｅが伝達し、他方のシャフト２１ｃを、軸心である軸ＡＸｓ１まわりに回転させる。すなわち、１つのスライド用サーボモータ２１ｂの駆動に基づき、１対のシャフト２１ｃは同一方向へ同期して回転する。
【００６２】
かかる１対のシャフト２１ｃの回転は、ねじ作用によって直線運動に変換され、ねじ部において嵌合している１対のスライド部２１ａをシャフト２１ｃに沿ってスライドさせる。
【００６３】
このとき、上述したように、１対のシャフト２１ｃのねじ部のねじ向きは逆向きであるため、１対のスライド部２１ａは、それぞれ逆向きへスライドする。すなわち、１対のスライド部２１ａが、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２１ａへ固定された１対の支持部２２の先端に位置する把持爪がワークを把持し、互いに遠ざかる向きへスライドする動作によって、把持したワークを解放することとなる。
【００６４】
このように、スライド機構２１を、１対のスライド部２１ａを互いに略平行な１対のシャフト２１ｃに沿ってそれぞれスライドさせる構成とすることによって、ハンド２０が、コンパクトでありつつも把持動作に関して長いストロークを得られるようにすることができる。
【００６５】
次に、ワーク１００の形状に応じて把持爪の形状を異ならせる場合の具体例について、図５Ａから図５Ｆを用いて説明する。図５Ａから図５Ｆは、順に、把持爪の形状の具体例パターンＡ〜Ｆを示す図である。なお、図５Ａから図５Ｆは、いずれも、これまでに示したＹ軸の負方向からみた場合を示している。したがって、上述の対向面Ｓとは直交する向きである。
【００６６】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、把持爪の形状は、ワーク１００の高さに応じて異なるものとすることができる。なお、ここでは、ワーク１００の形状は、Ｙ軸の負方向からみた場合に矩形であるものとする。
【００６７】
たとえば、図５Ａに示すように、ワーク１００が所定の高さを有する場合、把持爪は、同様に所定の高さを有する対向面Ｓを持つ形状とすることができる。一方、図５Ｂに示すように、ワーク１００がそれほど高さを有しない場合、把持爪は、同様にそれほど高さを有しない対向面Ｓを持つ形状とすることができる。
【００６８】
また、図５Ｃおよび図５Ｄに示すように、把持爪の形状は、ワーク１００が把持されるうえで不安定な形状である場合に、かかるワーク１００の形状に応じたものとすることができる。
【００６９】
たとえば、図５Ｃに示すように、ワーク１００の形状が、Ｙ軸の負方向からみた場合に円状であるものとする。かかる場合、把持爪は、対向面Ｓの間にかかるワーク１００を収めて確実に把持できるように、対向面Ｓを窪ませた形状とすることができる。
【００７０】
一方、図５Ｄに示すように、ワーク１００の被把持部位が窪んでいるような場合、把持爪は、対向面Ｓをかかる被把持部位へ挿し込んで確実に把持できるように、突き出した形状とすることができる。
【００７１】
また、図５Ｅおよび図５Ｆに示すように、把持爪の形状だけではなく、部品箱２００の深さに応じて把持爪の長さを異なるものとすることができる。たとえば、図５Ｅに示すように、所定の深さを有する部品箱２００の中のワーク１００を把持する場合、把持爪に対して所定の長さを持たせることができる。
【００７２】
一方、図５Ｆに示すように、浅い部品箱２００の中のワーク１００を把持する場合には、短い把持爪とすることができる。なお、図５Ｅおよび図５Ｆに示すように、ワーク１００がきわめて小さいような場合、把持爪は、ピンセット状に尖った形状とすることができる。
【００７３】
また、図５Ａから図５Ｆでは、Ｙ軸の負方向からみた場合に対向面Ｓがいずれも鋭角的な形状である例を示したが、把持爪の形状を限定するものではなく、たとえば、Ｒを付けた形状としてもよい。
【００７４】
次に、把持爪の先端を任意の向きへ向けられる場合の利点について、図６を用いて説明する。図６は、部品箱２００と把持爪２３ｂとの位置関係を示す図である。なお、説明を簡略化する観点から、図６においては、把持動作に用いる把持爪として把持爪２３ｂへ切り換え済みであるものとし、他の把持爪については図示を省略している。また、上述した軸ＡＸｒ１が紙面と垂直となるように図示している。
【００７５】
上述した図３Ｂを用いた説明と一部重複するが、回転部２３ａを回転させることによって把持爪の先端を任意の向きへ向けられる場合、図６に示すように、左アーム１０ｂ（図１参照）ならびにハンド２０を部品箱２００に接触させることなく、部品箱２００の内壁面付近に位置するワーク１００（図５Ａから図５Ｆを参照）を把持することが可能となる。
【００７６】
たとえば、図６における左側壁面近くのワーク１００を把持する場合には、位置７１にハンド２０を位置付けたうえで、把持爪２３ｂの先端側が左側壁面に近づくように把持爪２３ｂの先端を向けることで、左側壁面近くのワーク１００を適切に把持することができる。
【００７７】
また、図６における右側壁面近くのワーク１００を把持する場合には、位置７２にハンド２０を位置付けたうえで、把持爪２３ｂの先端側が右側壁面に近づくように把持爪２３ｂの先端を向けることで、右側壁面近くのワーク１００を適切に把持することができる。
【００７８】
上述したように、本実施例に係るハンドおよびロボットは、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る支持部と、支持部の先端部に取り付けられ、スライド部のスライド軸と平行な回転軸まわりに回転する回転部と、上記の回転軸と直交し、かつ、それぞれ異なる向きに取り付けられる複数の把持爪とを備える。
【００７９】
したがって、本実施例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把持することができる。
【００８０】
ところで、上述した実施例では、同じ形状の把持爪が１対になっている場合について説明したが、これに限られるものではない。たとえば、ワークの形状などに応じて、異なる形状の把持爪を１対としてもよい。
【００８１】
また、上述した実施例では、１対の支持部の双方の回転部を同期して回転させる場合について説明したが、これに限らなくともよい。たとえば、非対称な形状の複数種類のワークを把持する場合において、いずれの種類のワークも被把持部位の一端が常に同一形状であるものとする。
【００８２】
かかる場合、その同一形状の一端に対応する把持爪については切り換えることなく、片方の支持部の回転部のみを回転させ、被把持部位の他端に対応する把持爪についてのみ切り換えることとしてもよい。これは、少なくとも１つの支持部の先端部にのみ回転部を取り付けることで実現することができる。
【００８３】
また、上述した実施例では、１つの支持部の回転部にすべて異なる形状の把持爪を取り付ける場合を例に挙げたが、これに限られるものではない。たとえば、同じ形状ではあるが、対向面の素材などが異なるものを取り付けることとしてもよい。
【００８４】
また、上述した実施例では、各把持爪を回転部へ取り付ける例を示したが、取り付け方はこれに限られるものではなく、たとえば、アナログ時計の長針、短針および秒針のように、回転軸に対して重ねるように固定してもよい。
【００８５】
さらに、上述した実施例では、互いにねじの向きが逆向きであるねじ部を有する１対のシャフトをスライド軸とするスライド機構について説明したが、かかるねじ部のねじの向きを同一方向とし、一方のシャフトを、ギアなどを介して逆向きに回転させることとしてもよい。
【００８６】
また、スライド機構のスライド軸を１つとしてもよい。かかる変形例については、図７を用いて説明する。図７は、変形例に係るスライド機構２１Ａの構成例を示す図である。なお、図７を用いた説明では、上述した実施例に係るスライド機構２１と共通する構成要素については、説明を省略するか、簡単な説明にとどめることとする。
【００８７】
図７に示すように、変形例に係るスライド機構２１Ａは、１対のスライド部２１ａと、スライド用サーボモータ２１ｂと、１本の左右ねじシャフト２１ｇと、スライド用主動ベルトプーリ部２１ｄと、ハウジング２１ｆとを備えている。
【００８８】
ここで、軸ＡＸｓ３まわりに回転するスライド用サーボモータ２１ｂの回転駆動力は、スライド用主動ベルトプーリ部２１ｄを介して左右ねじシャフト２１ｇへ伝達される。
【００８９】
左右ねじシャフト２１ｇは、ハウジング２１ｆに設けられた軸受（図示せず）によって回転自在に支持されており、スライド用主動ベルトプーリ部２１ｄを介して伝達されたスライド用サーボモータ２１ｂの回転駆動力によって軸心である軸ＡＸｓ１まわりに回転する。
【００９０】
ここで、左右ねじシャフト２１ｇの１対のスライド部２１ａと嵌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。
【００９１】
また、１対のスライド部２１ａには、左右ねじシャフト２１ｇ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２１ａは、左右ねじシャフト２１ｇの回転に伴い、ねじ作用によって左右ねじシャフト２１ｇに沿ってそれぞれ逆方向へスライドする。
【００９２】
すなわち、１対のスライド部２１ａが、左右ねじシャフト２１ｇ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、ワークを把持する把持動作を行い、互いに遠ざかる向きへスライドする動作によって、把持したワークを解放する解放動作を行うことができる。
【００９３】
このように、スライド軸を１本の左右ねじシャフト２１ｇで構成することによって、部品点数を減らし、ハンド２０の軽量化および低コスト化を図ることができる。
【００９４】
また、上述した実施例では、スライド部およびかかるスライド部に固定される支持部が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支持部が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。
【００９５】
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】
【００９６】
１ ワークピッキングシステム
１０ ロボット
１０ａ 右アーム
１０ｂ 左アーム
１０ｂａ 終端可動部
１０ｃ 胴部
１０ｄ 支持部
２０ ハンド
２１、２１Ａ スライド機構
２１ａ スライド部
２１ｂ スライド用サーボモータ
２１ｃ シャフト
２１ｄ スライド用主動ベルトプーリ部
２１ｅ スライド用従動ベルトプーリ部
２１ｆ ハウジング
２１ｇ 左右ねじシャフト
２２ 支持部
２３ 把持爪部
２３ａ 回転部
２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 把持爪
２４ 回転機構
２４ａ 回転用サーボモータ
２４ｂ 回転用主動ベルトプーリ部
２４ｃ スプラインシャフト
２４ｄ 回転用従動ベルトプーリ部
２４ｅ ナット部
３０ ３次元計測部
３１ スタンド
１００ ワーク
２００ 部品箱
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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る支持部と、
少なくとも１つの前記支持部の先端部に取り付けられ、前記スライド部のスライド軸と平行な回転軸まわりに回転する回転部と、
前記回転軸と直交し、かつ、それぞれ異なる向きに取り付けられる複数の把持爪と
を備えることを特徴とするハンド。
【請求項２】
前記１組のスライド部は、
互いに平行な前記スライド軸に沿ってそれぞれスライドすることを特徴とする請求項１に記載のハンド。
【請求項３】
前記スライド軸を軸心まわりに回転させる１つのスライド用サーボモータ
をさらに備え、
前記スライド軸は、
外周面に所定の向きのねじを形成したねじ部を有しており、
前記スライド部は、
前記ねじ部において前記スライド軸と嵌合し、当該スライド軸の回転にともなうねじ作用によって前記スライド軸に沿ってスライドすることを特徴とする請求項１または２に記載のハンド。
【請求項４】
スプラインシャフトと、
前記スプラインシャフトを前記回転軸まわりに回転させる１つの回転用サーボモータと、
前記回転部のそれぞれに対応して設けられ、前記スプラインシャフトの回転を前記回転部へ伝達するベルトプーリ部と
をさらに備え、
前記回転部は、
前記ベルトプーリ部によって伝達された回転に従動して回転し、前記把持爪の先端の向きを前記回転軸と直交する任意の向きへ向けることを特徴とする請求項１に記載のハンド。
【請求項５】
前記把持爪は、
それぞれ対応する対の把持爪を有しており、
前記回転部は、
前記把持爪および前記対の把持爪を同期して回転させ、双方の先端の向きを同じ向きへ向けることを特徴とする請求項４に記載のハンド。
【請求項６】
請求項１〜５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】
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る支持部と、
少なくとも１つの前記支持部の先端部に取り付けられ、前記スライド部のスライド軸と平行な回転軸まわりに回転する回転部と、
前記回転軸と直交し、かつ、それぞれ異なる向きに取り付けられる複数の把持爪と
を備えることを特徴とするハンド。
【請求項２】
前記１組のスライド部は、
互いに平行な前記スライド軸に沿ってそれぞれスライドすることを特徴とする請求項１に記載のハンド。
【請求項３】
前記スライド軸を軸心まわりに回転させる１つのスライド用サーボモータ
をさらに備え、
前記スライド軸は、
外周面に所定の向きのねじを形成したねじ部を有しており、
前記スライド部は、
前記ねじ部において前記スライド軸と嵌合し、当該スライド軸の回転にともなうねじ作用によって前記スライド軸に沿ってスライドすることを特徴とする請求項１または２に記載のハンド。
【請求項４】
スプラインシャフトと、
前記スプラインシャフトを前記回転軸まわりに回転させる１つの回転用サーボモータと、
前記回転部のそれぞれに対応して設けられ、前記スプラインシャフトの回転を前記回転部へ伝達するベルトプーリ部と
をさらに備え、
前記回転部は、
前記ベルトプーリ部によって伝達された回転に従動して回転し、前記把持爪の先端の向きを前記回転軸と直交する任意の向きへ向けることを特徴とする請求項１に記載のハンド。
【請求項５】
前記把持爪は、
それぞれ対応する対の把持爪を有しており、
前記回転部は、
前記把持爪および前記対の把持爪を同期して回転させ、双方の先端の向きを同じ向きへ向けることを特徴とする請求項４に記載のハンド。
【請求項６】
請求項１〜５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２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図６】
【図７】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２３６２５８（Ｐ２０１２−２３６２５８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０７１４０（Ｐ２０１１−１０７１４０）
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【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１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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