ロボットハンド
【課題】ロボットハンドにて簡単な構造で先端部の非装着時に流体流路および伝送経路を遮断する。
【解決手段】ロボットハンドでは、ハンド本体部３と把持部を有するハンド先端部４とが着脱自在である。ハンド本体部３は、第２穴部３５２、第２穴部３５２内に設けられる摺動部３８および付勢部３９、把持部の駆動用の流体が流れる第２流体流路３４２、並びに、把持部からの信号が伝送される伝送経路３７を有する。これらの流路および経路の一部は摺動部３８に形成される。ハンド先端部４の非装着時には、摺動部３８が付勢部３９に付勢されて遮断位置に位置し、これらの流路および経路が遮断され、ハンド先端部４の装着時には、ハンド先端部４により押されて摺動部３８が接続位置に位置し、これらの流路および経路が摺動部３８を介して接続される。これにより、簡単な構造でハンド先端部４の非装着時に第２流体流路３４２および伝送経路３７が遮断される。
【解決手段】ロボットハンドでは、ハンド本体部３と把持部を有するハンド先端部４とが着脱自在である。ハンド本体部３は、第２穴部３５２、第２穴部３５２内に設けられる摺動部３８および付勢部３９、把持部の駆動用の流体が流れる第２流体流路３４２、並びに、把持部からの信号が伝送される伝送経路３７を有する。これらの流路および経路の一部は摺動部３８に形成される。ハンド先端部４の非装着時には、摺動部３８が付勢部３９に付勢されて遮断位置に位置し、これらの流路および経路が遮断され、ハンド先端部４の装着時には、ハンド先端部４により押されて摺動部３８が接続位置に位置し、これらの流路および経路が摺動部３８を介して接続される。これにより、簡単な構造でハンド先端部４の非装着時に第２流体流路３４２および伝送経路３７が遮断される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを把持するロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動組立ライン等において組立ロボットが用いられており、組立ロボットでは、ワークを把持するロボットハンドがロボットアームに接続されることにより、ロボットハンドが３次元的に移動可能とされる。ロボットハンドでは、圧縮エアを用いた把持部の駆動により、ワークの把持および解放が行われる。また、各種ワークに対応するために、把持部を有する先端部と、ロボットアームに接続された本体部とが着脱自在とされるロボットハンドも知られており、このようなロボットハンドでは、先端部を離脱した際に、圧縮エアが漏れ出すことを避けるため、本体部における圧縮エアの流路も遮断されることが好ましい。
【０００３】
特許文献１では、ロボットアームに各種ツール等を着脱するためのロボットアームカップリング装置が開示されており、当該装置では、ツール側アタッチメントをアーム側アタッチメントに対して装着または離脱した際に、アーム側アタッチメントにおける圧縮エアの流路も接続または遮断される。具体的には、アーム側アタッチメントの本体にアーム側流体通路と連通する装着孔が設けられ、装着孔内では、開閉ボールが圧縮バネにより装着孔の吐出口を閉鎖するように付勢される。ツール側アタッチメントをアーム側アタッチメントに連結すると、ツール側アタッチメントの接続口部の先端部が装着孔内に挿嵌して進入し、開閉ボールが圧縮バネの弾性力に抗して押圧され、これにより、アーム側流体通路内に供給される圧縮エアがツールに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ロボットハンドの先端部では、把持部におけるワークの把持状態を示す信号が取得されることがあり、先端部からの当該信号を伝送する伝送経路が本体部にも設けられる。この場合、予期しない不具合が生じることがある。
【０００６】
また、特許文献１の装置では、装着孔内の開閉ボールを押圧するのみで、圧縮エアの流路が簡単に開放されてしまうため、圧縮エアの流路が誤って開放される虞がある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ロボットハンドにおいて、簡単な構造で先端部の非装着時に流体流路および伝送経路を遮断することを目的としており、流体流路が誤って接続されることをより確実に防止することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、ロボットハンドであって、本体部と、前記本体部に着脱自在に装着されるとともに、ワークを把持する把持部を有する先端部とを備え、前記本体部が、穴部と、前記穴部の中心軸に沿って前記穴部内を摺動する摺動部と、前記中心軸に沿う一の方向へと前記摺動部を付勢する付勢部と、前記把持部の駆動用の流体が流れる流体流路と、前記把持部におけるワークの把持状態を示す信号が伝送される伝送経路とを備え、前記流体流路の一部が前記摺動部に形成され、前記伝送経路の一部が前記摺動部に設けられ、前記先端部の非装着時に、前記摺動部が前記付勢部に付勢されて遮断位置に位置することにより、前記流体流路および前記伝送経路のそれぞれが遮断され、前記先端部の装着時に、前記先端部により直接的または間接的に押されて前記摺動部が接続位置に位置することにより、前記流体流路および前記伝送経路のそれぞれが前記摺動部を介して接続される。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロボットハンドであって、前記摺動部が前記遮断位置から前記接続位置を通り過ぎた位置まで移動した場合に、前記流体流路および前記伝送経路のそれぞれが遮断される。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のロボットハンドであって、前記本体部が、前記先端部と結合する結合機構と、前記結合機構の駆動用の電気的回路と、前記電気的回路を遮断する回路遮断部とをさらに備え、前記先端部を前記本体部への装着位置に配置した際に、前記先端部が前記回路遮断部と接触することにより、前記回路遮断部による前記電気的回路の遮断が解除される。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のロボットハンドであって、前記結合機構の駆動により、前記先端部が有する移動部材が移動し、前記移動部材が前記摺動部を押すことにより前記摺動部が前記接続位置に配置される。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、ロボットハンドであって、本体部と、前記本体部に着脱自在に装着されるとともに、ワークを把持する把持部を有する先端部とを備え、前記本体部が、穴部と、前記穴部の中心軸に沿って前記穴部内を摺動する摺動部と、前記中心軸に沿う一の方向へと前記摺動部を付勢する付勢部と、前記把持部の駆動用の流体が流れる流体流路とを備え、前記流体流路の一部が前記摺動部に形成され、前記先端部の非装着時に、前記摺動部が前記付勢部に付勢されて遮断位置に位置することにより、前記流体流路が遮断され、前記先端部の装着時に、前記先端部により直接的または間接的に押されて前記摺動部が接続位置に位置することにより、前記流体流路が前記摺動部を介して接続され、前記摺動部が前記遮断位置から前記接続位置を通り過ぎた位置まで移動した場合に、前記流体流路が遮断される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１ないし４の発明では、ロボットハンドにおいて、簡単な構造で先端部の非装着時に流体流路および伝送経路を遮断することができる。
【００１４】
また、請求項２の発明では、流体流路および伝送経路のそれぞれが誤って接続されることをより確実に防止することができ、請求項３の発明では、先端部の誤装着を防止することができる。
【００１５】
請求項５の発明では、流体流路が誤って接続されることをより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】組立ロボットの側面図である。
【図２】ハンド本体部の底面図である。
【図３】ハンド本体部の断面図である。
【図４】電気的回路の構成を示すブロック図である。
【図５】第２穴部近傍を拡大して示す図である。
【図６】ハンド先端部の部分断面図である。
【図７】ロボットハンドを示す図である。
【図８】摺動部および係合穴部近傍を示す図である。
【図９】摺動部および係合穴部近傍を示す図である。
【図１０】摺動部の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る組立ロボット１の側面図である。組立ロボット１は、多数の部品から構成される組立体を自動的に組み立てる自動組立ライン等において用いられる産業用ロボットである。図１の組立ロボット１は、多自由度（例えば、６自由度）のロボットアーム１１、ロボットアーム１１の先端に着脱可能に取り付けられるロボットハンド２、および、組立ロボット１の全体制御を担う制御部１２を備え、ロボットアーム１１によりロボットハンド２が自在に移動可能とされる。ロボットハンド２は、ロボットアーム１１に取り付けられるハンド本体部３、および、ハンド本体部３に着脱自在に装着されるハンド先端部４を備え、ハンド先端部４にはワークを把持する複数の把持部５が設けられる。
【００１８】
図２は、ハンド本体部３の底面図であり、図３は図２中の矢印Ａ−Ａの位置におけるハンド本体部３の断面図である。
【００１９】
ハンド本体部３は、所定の中心軸Ｊ１を中心とする厚い円板状の本体３１を有し、本体３１の上下方向（図３中の上下方向に対応し、重力方向であるとは限らない。後述の図５ないし図１０において同様。）の下側における面３１１（以下、単に「下面３１１」という。）において、中央にはハンド先端部４と結合する結合機構３２が設けられる。図３に示すように、結合機構３２は、本体３１の内部に設けられるシリンダ部３２１、シリンダ部３２１内にて中心軸Ｊ１方向に移動するピストン部３２２、および、本体３１の下面３１１から突出する有底円筒状の結合部３２３を有する。シリンダ部３２１には、圧縮エアの流路が接続されており、当該流路に接続された後述の電磁弁３３１のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、ピストン部３２２が図３中の上下方向（中心軸Ｊ１方向）に移動する。
【００２０】
ピストン部３２２には、中空の結合部３２３内に配置される押出部３２６が接続される。また、中心軸Ｊ１を中心とする結合部３２３の外周面には複数のボール支持孔が設けられており、各ボール支持孔内には結合用ボール３２５が配置されて保持される。結合機構３２において、ピストン部３２２が図３中の下方へと移動すると、厚い円板状の押出部３２６の側面により結合用ボール３２５が中心軸Ｊ１から離れる方向（すなわち、中心軸Ｊ１を中心とする径方向の外側）へと押し出され、結合用ボール３２５の一部が結合部３２３の外周面から突出する。
【００２１】
図２および図３に示すように、本体３１の下面３１１には、有底（ただし、図３中の上側が底面となる。）の第１穴部３５１および第２穴部３５２が中心軸Ｊ１に平行に形成され、第１穴部３５１および第２穴部３５２のそれぞれでは、中心軸Ｊ１に垂直な断面は円である。図２に示すように、ハンド本体部３の本体３１の側面には、電磁弁３３１，３３２および伝送基板３３３が固定され、伝送基板３３３は、図２中の右側に配置される電磁弁３３２の下方（図３中の下側）に配置される。なお、図３では、電磁弁３３１，３３２を二点鎖線にて示している。
【００２２】
本体３１の内部には、図３に示すように、外部に設けられた圧縮エア供給源９１に接続される流体流路３４が形成される。流体流路３４は分岐しており、一方の第１流体流路３４１は電磁弁３３１（の一のポート）に接続され、他方の第２流体流路３４２は第２穴部３５２を介して複数の電磁弁３３２に接続される。本体３１の内部には、さらに、一端が伝送基板３３３に接続されるとともに他端が制御部１２（図１参照）に接続される伝送経路３７、および、結合機構３２の駆動用の電気的回路３６が形成される。ハンド先端部４がハンド本体部３に装着されていない状態（すなわち、ハンド先端部４がハンド本体部３から離脱された状態）では、伝送経路３７の一部は第２穴部３５２により遮断され、電気的回路３６の一部も第１穴部３５１により遮断される。このように、第２穴部３５２は伝送経路３７を遮断する経路遮断部であり、第１穴部３５１は電気的回路３６を遮断する回路遮断部である。第１穴部３５１の側面には、電気的回路３６の２つの端子３５０が形成される。
【００２３】
図４は、電気的回路３６の構成を示すブロック図である。電気的回路３６は、電磁弁３３１に接続されて電磁弁３３１のＯＮ／ＯＦＦを制御するものであり、電気的回路３６には、電源部３６１およびトリガ部３６２、並びに、回路遮断部である第１穴部３５１が設けられる。電気的回路３６の動作については後述する。
【００２４】
図５は、図３の第２穴部３５２近傍を拡大して示す図である。第２穴部３５２内には、略円柱状の摺動部３８が挿入される。摺動部３８の上部の直径は第２穴部３５２の直径よりも僅かに小さく、後述するように、摺動部３８は第２穴部３５２の中心軸Ｊ１１に沿って第２穴部３５２内を摺動する。摺動部３８では、下部の直径が上部の直径よりも小さく、中心軸Ｊ１１方向の中央近傍において、下方を向く環状面３８１が形成される。また、第２穴部３５２の開口縁には内側に突出する環状突出部３５３が設けられる。摺動部３８と第２穴部３５２の底面との間には圧縮バネである付勢部３９が設けられ、付勢部３９により摺動部３８が中心軸Ｊ１１に沿って下方へと付勢される。これにより、摺動部３８の環状面３８１が環状突出部３５３に当接し、摺動部３８の先端（下端）が本体３１の下面３１１から突出する。以下、環状面３８１が環状突出部３５３に当接する摺動部３８の位置を「遮断位置」という。
【００２５】
摺動部３８内には図５中の左右方向に伸びる貫通孔３８２、および、導電性材料にて形成された伝送部３８３が形成される。なお、摺動部３８自体は絶縁性材料にて形成される。既述のように、本体３１内の第２流体流路３４２は、第２穴部３５２を経由しており、第２穴部３５２の側面には、第２流体流路３４２の２つの開口３５４が形成される。各開口３５４の周囲には環状のパッキン３５５が設けられる。また、伝送経路３７は第２穴部３５２により遮断されており、第２穴部３５２の側面には、伝送経路３７の２つの端子３５６が形成される。図５に示すように、摺動部３８の環状面３８１が環状突出部３５３に当接した状態（すなわち、遮断位置）では、摺動部３８の貫通孔３８２が開口３５４よりも下方に配置されて、各開口３５４が摺動部３８の他の部位により閉塞される。また、摺動部３８の伝送部３８３が端子３５６よりも下方に配置され、２つの端子３５６間が摺動部３８の他の部位により電気的に遮断される。
【００２６】
図６は、ハンド先端部４の部分断面図であり、中心軸Ｊ１を含む面にて切断した断面を部分的に示している（後述の図７において同様）。ハンド先端部４がハンド本体部３に装着された状態では、ハンド先端部４の中心軸と、ハンド本体部３の中心軸Ｊ１とが一致するため、以下の説明では、ハンド先端部４の中心軸にも符号Ｊ１を付す。
【００２７】
ハンド先端部４は、中心軸Ｊ１を中心とする厚い円板状の本体４１を有し、本体４１の下部（図６中の下側の部位）には複数の把持部５が接続される。本体４１の上面４１１（図６中の上側の面）において中央には、中心軸Ｊ１を中心とする有底の結合穴４２が形成される。後述するように、ハンド先端部４がハンド本体部３に装着された状態では、ハンド本体部３の結合部３２３（図３参照）が結合穴４２内に挿入されて、ハンド先端部４とハンド本体部３とが結合される。また、本体４１の上面４１１には、中心軸Ｊ１に平行に突出する円柱状の突起部４３が設けられる。絶縁性材料にて形成される突起部４３の外周面には、金属等の導電性材料にて導電部４３１が形成される。なお、突起部４３の表面に絶縁性材料の膜が形成され、当該膜上に導電部４３１が形成されてもよい。
【００２８】
本体４１の上面４１１において結合穴４２の近傍には有底の係合穴部４４が中心軸Ｊ１に平行に形成され、係合穴部４４の中心軸Ｊ１に垂直な断面は円である。なお、係合穴部４４近傍の構造については後述する。把持部５にはワークの把持状態（すなわち、ワークを把持しているか否か）を検出する把持検出部（図示省略）が設けられる。また、上面４１１の外縁部には、ハンド先端部４内の伝送経路（図示省略）を介して把持検出部に接続される基板４７（ハンド本体部３の伝送基板３３３（図３参照）に対向する基板であるため、以下、「対向基板４７」という。）が設けられる。
【００２９】
次に、ハンド先端部４をハンド本体部３に装着する際の動作について説明する。ハンド先端部４をハンド本体部３に装着する際には、図７に示すように、作業者によりハンド先端部４の結合穴４２がハンド本体部３の結合部３２３に嵌め込まれて、ハンド先端部４の（本体４１の）上面４１１とハンド本体部３の（本体３１の）下面３１１とが当接する。このとき、ハンド先端部４の突起部４３がハンド本体部３の第１穴部３５１内に挿入され、かつ、ハンド本体部３の摺動部３８の先端がハンド先端部４の係合穴部４４内に挿入されるように、ハンド先端部４がハンド本体部３に対して位置合わせされる。また、ハンド本体部３の伝送基板３３３の端子３３４が、ハンド先端部４の対向基板４７の端子に接触する。このようにして、ハンド先端部４がハンド本体部３への装着位置に配置される。
【００３０】
図８は、ハンド本体部３の摺動部３８近傍、および、ハンド先端部４の係合穴部４４近傍を示す図である。図８に示すように、係合穴部４４内には、第１移動部材４６１が挿入され、第１移動部材４６１の下側（図８中の下側）の端面は傾斜面４６１ａとなっている。また、ハンド先端部４の本体４１において、係合穴部４４と結合穴４２との間には中心軸Ｊ１（図７参照）に垂直な方向に伸びる貫通孔４５が形成されており、貫通孔４５内には第２移動部材４６２が挿入される。第２移動部材４６２の係合穴部４４側の端面は、第１移動部材４６１の傾斜面４６１ａと当接する傾斜面４６２ａであり、結合穴４２側の端面は結合穴４２側に突出して、１つの結合用ボール３２５に対向する。
【００３１】
ハンド先端部４がハンド本体部３への装着位置に配置された直後では、結合用ボール３２５の大部分（およそ全体）が結合部３２３の外周面よりも内側に位置する。また、摺動部３８が付勢部３９により下面３１１側へと付勢されている（すなわち、摺動部３８が遮断位置に位置する）ことにより、摺動部３８の先端が第１移動部材４６１を下方に押し下げるとともに、傾斜面４６１ａ，４６２ａを介して第２移動部材４６２が結合穴４２側へと押し込まれる。
【００３２】
一方で、図７に示すように、ハンド先端部４の突起部４３がハンド本体部３の第１穴部３５１内に挿入されることにより、第１穴部３５１内において、電気的回路３６の２つの端子３５０が導電部４３１に接触し、２つの端子３５０間が電気的に接続する。すなわち、ハンド先端部４の突起部４３が第１穴部３５１内の２つの端子３５０と接触することにより、第１穴部３５１による電気的回路３６の遮断が解除される。
【００３３】
続いて、図４の電気的回路３６において、作業者がトリガ部３６２をＯＮにすることにより、電源部３６１から電磁弁３３１に電力が供給され、電磁弁３３１がＯＮ状態となる。これにより、電磁弁３３１から図７のシリンダ部３２１内に圧縮エアが供給され、ピストン部３２２が図７中の下方へと移動する。そして、押出部３２６により各結合用ボール３２５が外側へと押し出され、図９に示すように、結合用ボール３２５の一部が結合部３２３の外周面から突出する。結合用ボール３２５は、結合穴４２の側面に形成された溝部４２１内に嵌り込み、ハンド先端部４とハンド本体部３とが結合される。
【００３４】
このとき、図９に示す結合用ボール３２５により、第２移動部材４６２が係合穴部４４側に押し込まれる。また、第２移動部材４６２により傾斜面４６２ａ，４６１ａを介して第１移動部材４６１が上方へと押し出される。そして、第１移動部材４６１が付勢部３９に抗して摺動部３８を上方へと押すことにより、摺動部３８が第２穴部３５２の中心軸Ｊ１１に沿って一定距離だけ移動する。これにより、摺動部３８の貫通孔３８２が第２穴部３５２の開口３５４の位置に配置され、伝送部３８３が端子３５６に接触する。すなわち、摺動部３８が接続位置に位置し、第２穴部３５２内において、第２流体流路３４２の２つの開口３５４が貫通孔３８２を介して空間的に連通し、伝送経路３７の２つの端子３５６が伝送部３８３を介して電気的に接続する。このように、ハンド先端部４の第１移動部材４６１により直接的に押されて摺動部３８が接続位置に位置することにより、第２流体流路３４２および伝送経路３７のそれぞれが摺動部３８を介して接続される。以上の動作により、ハンド先端部４のハンド本体部３への装着が完了する。
【００３５】
図７に示すハンド先端部４では、第２流体流路３４２を介して複数の電磁弁３３２に圧縮エアが供給されることにより、各電磁弁３３２に接続された把持部５の駆動が可能となる。また、把持部５におけるワークの把持状態を示す信号が、ハンド先端部４内の伝送経路、対向基板４７、伝送基板３３３およびハンド本体部３内の伝送経路３７を介して制御部１２（図１参照）へと伝送される。制御部１２では、把持部５からの当該信号を参照しつつ電磁弁３３２のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、把持部５にてワークの把持および解放が行われる。なお、電磁弁３３２と把持部５との間の圧縮エアの流路、および、ハンド先端部４内の伝送経路の図示は省略している。
【００３６】
ハンド先端部４をハンド本体部３から離脱する際には、図４の電気的回路３６において、作業者がトリガ部３６２をＯＦＦにすることにより、電磁弁３３１がＯＦＦ状態となる。これにより、電磁弁３３１から図７のシリンダ部３２１内への圧縮エアの供給が停止されるとともにシリンダ部３２１内が大気圧に戻され、内部のバネの作用によりピストン部３２２が押出部３２６と共に図７中の上方へと移動する。その結果、結合用ボール３２５の外側への押し出しが解除され、ハンド先端部４とハンド本体部３との結合が解除される。また、付勢部３９の付勢により摺動部３８が図９に示す接続位置から図８に示す遮断位置へと移動し、第２流体流路３４２が摺動部３８により遮断され、伝送経路３７も電気的に遮断される。摺動部３８の移動により第１移動部材４６１が下方に押し下げられ、第２移動部材４６２が結合穴４２側へと押し込まれる。そして、ハンド先端部４がハンド本体部３から取り外され、ハンド本体部３からのハンド先端部４の離脱が完了する。ハンド先端部４の取り外しにより、電気的回路３６が第１穴部３５１にて遮断される（図３参照）。
【００３７】
ここで、図３のハンド本体部３において第２穴部３５２が存在しないロボットハンドを比較例として想定する。このような比較例のロボットハンドでは、ハンド先端部４の非装着時に第２流体流路３４２および伝送経路３７のそれぞれが遮断されず、また、ハンド先端部４の非装着により電磁弁３３２からハンド先端部４へと向かう流路が開放された状態になるため、次にハンド先端部４を装着するまで、当該流路において圧縮エアが漏れてしまう。なお、把持部５には複動型のエアシリンダが用いられるため、当該エアシリンダに接続される２つの電磁弁３３２の一方は必ずＯＮ状態となっている。また、ハンド先端部４の非装着時において、伝送基板３３３はハンド本体部３の表面に露出した状態となるため、上記比較例のロボットハンドでは、何らかの部材が伝送基板３３３に接触して短絡すると、伝送経路３７に接続された制御部１２が損傷する可能性があり、作業者において感電の虞もある。
【００３８】
これに対し、図７のロボットハンド２のハンド本体部３では、把持部５の駆動用の圧縮エアが流れる第２流体流路３４２の一部が摺動部３８に形成され、把持部５におけるワークの把持状態を示す信号の伝送経路３７の一部が摺動部３８に設けられる。そして、ハンド先端部４の非装着時に、摺動部３８が付勢部３９に付勢されて遮断位置に位置することにより、第２流体流路３４２および伝送経路３７のそれぞれが遮断され、ハンド先端部４の装着時に、ハンド先端部４により直接的に押されて摺動部３８が接続位置に位置することにより、第２流体流路３４２および伝送経路３７のそれぞれが摺動部３８を介して接続される。これにより、簡単な構造でハンド先端部４の非装着時に第２流体流路３４２および伝送経路３７を遮断することができる。その結果、ハンド先端部４の非装着時に圧縮エアの漏れ、あるいは、伝送経路３７の短絡や、これによる制御部１２の損傷等を防止することができる。また、伝送経路３７の切断箇所が第２穴部３５２内に配置され、ハンド本体部３の表面に露出しないため、当該切断箇所における短絡がより確実に防止される。
【００３９】
実際の自動組立ライン等では多品種少量生産に対応するために、ロボットハンド２において様々な種類のハンド先端部が準備され、生産する組立体に合わせて取り替えられる。この場合に、例えば、把持部が設けられないハンド先端部をハンド本体部３に装着することもあり、このようなハンド先端部に対して、ハンド本体部３内における第２流体流路３４２および伝送経路３７が接続される必要はない。
【００４０】
そこで、ロボットハンド２では、把持部が設けられないハンド先端部に係合穴部４４を設けないことにより、このようなハンド先端部をハンド本体部３に取り付けた場合に、図１０に示すように、摺動部３８の先端がハンド本体部３の下面３１１の位置となるまで、摺動部３８が上方に押し込まれる。その結果、摺動部３８の貫通孔３８２が開口３５４よりも上方に配置されて、各開口３５４が摺動部３８の他の部位により閉塞され、摺動部３８の伝送部３８３が端子３５６よりも上方に配置され、２つの端子３５６間が遮断される。
【００４１】
以上のように、ロボットハンド２では、摺動部３８が遮断位置から接続位置を通り過ぎた位置まで移動した場合に、第２流体流路３４２および伝送経路３７のそれぞれが遮断される。このように、第２穴部３５２内にて、いわゆる３ポジション型のスイッチが構成されることにより、第２流体流路３４２および伝送経路３７のそれぞれが誤って接続されることをより確実に防止することができる。
【００４２】
また、ロボットハンド２のハンド本体部３では、結合機構３２の駆動用の電気的回路３６を遮断する第１穴部３５１が回路遮断部として設けられ、ハンド先端部４をハンド本体部３への装着位置に配置した際に、ハンド先端部４が第１穴部３５１と接触することにより、第１穴部３５１による電気的回路３６の遮断が解除される。したがって、仮に誤ったハンド先端部が装着位置に配置された場合には、結合機構３２が駆動せず、ハンド先端部がハンド本体部３に結合されないため、ハンド先端部の誤装着を確実に防止することができる。
【００４３】
さらに、ロボットハンド２では、結合機構３２の駆動により、ハンド先端部４が有する第１移動部材４６１が移動し、第１移動部材４６１が摺動部３８を押すことにより摺動部３８が接続位置に配置される。これにより、不適切なハンド先端部が装着位置に配置され、万一、結合が行われたとしても、摺動部３８が接続位置に配置されないため、ハンド先端部の駆動が不能となる。その結果、ハンド先端部の誤装着に容易に気付くことが可能となる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００４５】
ロボットハンド２の設計によっては、図５の摺動部３８において貫通孔３８２のみが形成され、伝送部３８３が省略されてもよい。このようなハンド本体部では、ハンド先端部の非装着時に、摺動部３８が付勢部３９に付勢されて遮断位置に位置することにより、流体流路が遮断され、ハンド先端部の装着時に、ハンド先端部により押されて摺動部３８が接続位置に位置することにより、流体流路が摺動部３８を介して接続される。また、摺動部３８が遮断位置から接続位置を通り過ぎた位置まで移動した場合に、流体流路が遮断されることにより、流体流路が誤って接続されることをより確実に防止することができる。
【００４６】
ハンド先端部４の非装着時に流体流路および伝送経路のそれぞれを遮断し、ハンド先端部４の装着時に流体流路および伝送経路のそれぞれを接続するロボットハンド２では、摺動部の可動範囲の一端が接続位置とされ、いわゆる２ポジション型のスイッチが構成されてもよい。ただし、図１０を参照して説明したように、３ポジション型のスイッチを構成することにより、流体流路および伝送経路のそれぞれが誤って接続されることをより確実に防止することができる。
【００４７】
ロボットハンドでは、ハンド先端部４とハンド本体部３との間に他の部材を介在させ、ハンド先端部４の装着時に、当該部材により摺動部３８が押されて、流体流路および伝送経路のそれぞれを接続する接続位置に摺動部３８が配置されてもよい。このようなロボットハンドでは、摺動部３８がハンド先端部４により間接的に押されて接続位置に位置すると捉えることができる。
【００４８】
図３のハンド本体部３において、第２穴部３５２の配置は本体３１の下面３１１に限定されず、例えば、本体３１の側面に第２穴部が設けられてもよい。この場合、当該第２穴部内の摺動部３８を押し込むための部材がハンド先端部に設けられ、ハンド先端部の装着時に、摺動部３８が当該部材により押されて接続位置に配置される。
【００４９】
ロボットハンド２では、摺動部３８の先端に磁石が設けられるとともに、摺動部３８に対向するハンド先端部４上の位置にも磁石が配置され、これらの磁石間の磁気的な斥力により、摺動部３８が接続位置に配置されてもよい。また、上記磁石間の磁気的な引力により摺動部３８が接続位置に配置される場合には、摺動部３８を上方に付勢する引張バネが付勢部３９として設けられる。付勢部３９としてバネ以外の弾性部材が用いられてもよく、さらに、第２穴部３５２の底面および摺動部３８に磁石を設けることにより、摺動部３８が磁気的に付勢されてもよい。このように、摺動部３８を第２穴部３５２の中心軸Ｊ１１に沿う一の方向へと付勢する付勢部は様々な態様にて実現されてよい。
【００５０】
摺動部３８の外周面において中心軸Ｊ１１を中心とする周方向に沿う溝部が形成され、摺動部３８が接続位置に配置された際に、当該溝部を介して流体流路が接続されてもよい。同様に、摺動部３８の外周面に伝送部が設けられてもよい。以上のように、摺動部３８に形成される流体流路の一部、および、摺動部３８に設けられる伝送経路の一部は、摺動部３８の内部以外に配置されてもよい。
【００５１】
図３のハンド本体部３では、連結用の電磁弁３３１に接続される第１流体流路３４１と、把持部５の駆動用の電磁弁３３２に接続される第２流体流路３４２とが連通するが、ロボットハンド２の設計によっては、これらの流路が個別に設けられて圧縮エア供給源に接続されてもよい。また、電磁弁３３１，３３２は必ずしもハンド本体部３上に設けられる必要はなく、ハンド本体部３に近接した他の位置に設けられてもよい。
【００５２】
流体流路を流れる把持部駆動用の流体は、圧縮エア以外に水や油等であってもよい。また、把持部におけるワークの把持状態を示す信号が伝送される伝送経路３７は、電気信号を伝送する導電線以外に、光信号を伝送する光伝送線等であってもよい。
【００５３】
ハンド本体部３の第１穴部３５１において、第２穴部３５２と同様の構成が用いられてもよい（ただし、摺動部における貫通孔３８２は不要である。）。この場合、ハンド先端部４をハンド本体部３への装着位置に配置した際に、ハンド先端部４が第１穴部３５１内の摺動部と接触して摺動部が第１穴部３５１の中心軸に沿って移動し、摺動部に設けられた伝送部が２つの端子３５０と接続して、第１穴部３５１による電気的回路３６の遮断が解除される。
【００５４】
図１の組立ロボット１では、ロボットアーム１１に取り付けられたハンド本体部３に対してハンド先端部４が着脱自在とされるが、ロボットアーム１１の先端が図３のハンド本体部３と同様の構成とされて、当該先端にハンド先端部４が着脱自在にて直接取り付けられてもよく、この場合、ロボットアーム１１、または、その先端がロボットハンドにおける本体部と捉えることができる。
【００５５】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせられてよい。
【符号の説明】
【００５６】
２ ロボットハンド
３ ハンド本体部
４ ハンド先端部
５ 把持部
３２ 結合機構
３６ 電気的回路
３７ 伝送経路
３８ 摺動部
３９ 付勢部
３４２ 第２流体流路
３５１ 第１穴部
３５２ 第２穴部
３８２ 貫通孔
３８３ 伝送部
４６１ 第１移動部材
Ｊ１１ （第２穴部の）中心軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを把持するロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動組立ライン等において組立ロボットが用いられており、組立ロボットでは、ワークを把持するロボットハンドがロボットアームに接続されることにより、ロボットハンドが３次元的に移動可能とされる。ロボットハンドでは、圧縮エアを用いた把持部の駆動により、ワークの把持および解放が行われる。また、各種ワークに対応するために、把持部を有する先端部と、ロボットアームに接続された本体部とが着脱自在とされるロボットハンドも知られており、このようなロボットハンドでは、先端部を離脱した際に、圧縮エアが漏れ出すことを避けるため、本体部における圧縮エアの流路も遮断されることが好ましい。
【０００３】
特許文献１では、ロボットアームに各種ツール等を着脱するためのロボットアームカップリング装置が開示されており、当該装置では、ツール側アタッチメントをアーム側アタッチメントに対して装着または離脱した際に、アーム側アタッチメントにおける圧縮エアの流路も接続または遮断される。具体的には、アーム側アタッチメントの本体にアーム側流体通路と連通する装着孔が設けられ、装着孔内では、開閉ボールが圧縮バネにより装着孔の吐出口を閉鎖するように付勢される。ツール側アタッチメントをアーム側アタッチメントに連結すると、ツール側アタッチメントの接続口部の先端部が装着孔内に挿嵌して進入し、開閉ボールが圧縮バネの弾性力に抗して押圧され、これにより、アーム側流体通路内に供給される圧縮エアがツールに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ロボットハンドの先端部では、把持部におけるワークの把持状態を示す信号が取得されることがあり、先端部からの当該信号を伝送する伝送経路が本体部にも設けられる。この場合、予期しない不具合が生じることがある。
【０００６】
また、特許文献１の装置では、装着孔内の開閉ボールを押圧するのみで、圧縮エアの流路が簡単に開放されてしまうため、圧縮エアの流路が誤って開放される虞がある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ロボットハンドにおいて、簡単な構造で先端部の非装着時に流体流路および伝送経路を遮断することを目的としており、流体流路が誤って接続されることをより確実に防止することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、ロボットハンドであって、本体部と、前記本体部に着脱自在に装着されるとともに、ワークを把持する把持部を有する先端部とを備え、前記本体部が、穴部と、前記穴部の中心軸に沿って前記穴部内を摺動する摺動部と、前記中心軸に沿う一の方向へと前記摺動部を付勢する付勢部と、前記把持部の駆動用の流体が流れる流体流路と、前記把持部におけるワークの把持状態を示す信号が伝送される伝送経路とを備え、前記流体流路の一部が前記摺動部に形成され、前記伝送経路の一部が前記摺動部に設けられ、前記先端部の非装着時に、前記摺動部が前記付勢部に付勢されて遮断位置に位置することにより、前記流体流路および前記伝送経路のそれぞれが遮断され、前記先端部の装着時に、前記先端部により直接的または間接的に押されて前記摺動部が接続位置に位置することにより、前記流体流路および前記伝送経路のそれぞれが前記摺動部を介して接続される。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロボットハンドであって、前記摺動部が前記遮断位置から前記接続位置を通り過ぎた位置まで移動した場合に、前記流体流路および前記伝送経路のそれぞれが遮断される。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のロボットハンドであって、前記本体部が、前記先端部と結合する結合機構と、前記結合機構の駆動用の電気的回路と、前記電気的回路を遮断する回路遮断部とをさらに備え、前記先端部を前記本体部への装着位置に配置した際に、前記先端部が前記回路遮断部と接触することにより、前記回路遮断部による前記電気的回路の遮断が解除される。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のロボットハンドであって、前記結合機構の駆動により、前記先端部が有する移動部材が移動し、前記移動部材が前記摺動部を押すことにより前記摺動部が前記接続位置に配置される。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、ロボットハンドであって、本体部と、前記本体部に着脱自在に装着されるとともに、ワークを把持する把持部を有する先端部とを備え、前記本体部が、穴部と、前記穴部の中心軸に沿って前記穴部内を摺動する摺動部と、前記中心軸に沿う一の方向へと前記摺動部を付勢する付勢部と、前記把持部の駆動用の流体が流れる流体流路とを備え、前記流体流路の一部が前記摺動部に形成され、前記先端部の非装着時に、前記摺動部が前記付勢部に付勢されて遮断位置に位置することにより、前記流体流路が遮断され、前記先端部の装着時に、前記先端部により直接的または間接的に押されて前記摺動部が接続位置に位置することにより、前記流体流路が前記摺動部を介して接続され、前記摺動部が前記遮断位置から前記接続位置を通り過ぎた位置まで移動した場合に、前記流体流路が遮断される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１ないし４の発明では、ロボットハンドにおいて、簡単な構造で先端部の非装着時に流体流路および伝送経路を遮断することができる。
【００１４】
また、請求項２の発明では、流体流路および伝送経路のそれぞれが誤って接続されることをより確実に防止することができ、請求項３の発明では、先端部の誤装着を防止することができる。
【００１５】
請求項５の発明では、流体流路が誤って接続されることをより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】組立ロボットの側面図である。
【図２】ハンド本体部の底面図である。
【図３】ハンド本体部の断面図である。
【図４】電気的回路の構成を示すブロック図である。
【図５】第２穴部近傍を拡大して示す図である。
【図６】ハンド先端部の部分断面図である。
【図７】ロボットハンドを示す図である。
【図８】摺動部および係合穴部近傍を示す図である。
【図９】摺動部および係合穴部近傍を示す図である。
【図１０】摺動部の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る組立ロボット１の側面図である。組立ロボット１は、多数の部品から構成される組立体を自動的に組み立てる自動組立ライン等において用いられる産業用ロボットである。図１の組立ロボット１は、多自由度（例えば、６自由度）のロボットアーム１１、ロボットアーム１１の先端に着脱可能に取り付けられるロボットハンド２、および、組立ロボット１の全体制御を担う制御部１２を備え、ロボットアーム１１によりロボットハンド２が自在に移動可能とされる。ロボットハンド２は、ロボットアーム１１に取り付けられるハンド本体部３、および、ハンド本体部３に着脱自在に装着されるハンド先端部４を備え、ハンド先端部４にはワークを把持する複数の把持部５が設けられる。
【００１８】
図２は、ハンド本体部３の底面図であり、図３は図２中の矢印Ａ−Ａの位置におけるハンド本体部３の断面図である。
【００１９】
ハンド本体部３は、所定の中心軸Ｊ１を中心とする厚い円板状の本体３１を有し、本体３１の上下方向（図３中の上下方向に対応し、重力方向であるとは限らない。後述の図５ないし図１０において同様。）の下側における面３１１（以下、単に「下面３１１」という。）において、中央にはハンド先端部４と結合する結合機構３２が設けられる。図３に示すように、結合機構３２は、本体３１の内部に設けられるシリンダ部３２１、シリンダ部３２１内にて中心軸Ｊ１方向に移動するピストン部３２２、および、本体３１の下面３１１から突出する有底円筒状の結合部３２３を有する。シリンダ部３２１には、圧縮エアの流路が接続されており、当該流路に接続された後述の電磁弁３３１のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、ピストン部３２２が図３中の上下方向（中心軸Ｊ１方向）に移動する。
【００２０】
ピストン部３２２には、中空の結合部３２３内に配置される押出部３２６が接続される。また、中心軸Ｊ１を中心とする結合部３２３の外周面には複数のボール支持孔が設けられており、各ボール支持孔内には結合用ボール３２５が配置されて保持される。結合機構３２において、ピストン部３２２が図３中の下方へと移動すると、厚い円板状の押出部３２６の側面により結合用ボール３２５が中心軸Ｊ１から離れる方向（すなわち、中心軸Ｊ１を中心とする径方向の外側）へと押し出され、結合用ボール３２５の一部が結合部３２３の外周面から突出する。
【００２１】
図２および図３に示すように、本体３１の下面３１１には、有底（ただし、図３中の上側が底面となる。）の第１穴部３５１および第２穴部３５２が中心軸Ｊ１に平行に形成され、第１穴部３５１および第２穴部３５２のそれぞれでは、中心軸Ｊ１に垂直な断面は円である。図２に示すように、ハンド本体部３の本体３１の側面には、電磁弁３３１，３３２および伝送基板３３３が固定され、伝送基板３３３は、図２中の右側に配置される電磁弁３３２の下方（図３中の下側）に配置される。なお、図３では、電磁弁３３１，３３２を二点鎖線にて示している。
【００２２】
本体３１の内部には、図３に示すように、外部に設けられた圧縮エア供給源９１に接続される流体流路３４が形成される。流体流路３４は分岐しており、一方の第１流体流路３４１は電磁弁３３１（の一のポート）に接続され、他方の第２流体流路３４２は第２穴部３５２を介して複数の電磁弁３３２に接続される。本体３１の内部には、さらに、一端が伝送基板３３３に接続されるとともに他端が制御部１２（図１参照）に接続される伝送経路３７、および、結合機構３２の駆動用の電気的回路３６が形成される。ハンド先端部４がハンド本体部３に装着されていない状態（すなわち、ハンド先端部４がハンド本体部３から離脱された状態）では、伝送経路３７の一部は第２穴部３５２により遮断され、電気的回路３６の一部も第１穴部３５１により遮断される。このように、第２穴部３５２は伝送経路３７を遮断する経路遮断部であり、第１穴部３５１は電気的回路３６を遮断する回路遮断部である。第１穴部３５１の側面には、電気的回路３６の２つの端子３５０が形成される。
【００２３】
図４は、電気的回路３６の構成を示すブロック図である。電気的回路３６は、電磁弁３３１に接続されて電磁弁３３１のＯＮ／ＯＦＦを制御するものであり、電気的回路３６には、電源部３６１およびトリガ部３６２、並びに、回路遮断部である第１穴部３５１が設けられる。電気的回路３６の動作については後述する。
【００２４】
図５は、図３の第２穴部３５２近傍を拡大して示す図である。第２穴部３５２内には、略円柱状の摺動部３８が挿入される。摺動部３８の上部の直径は第２穴部３５２の直径よりも僅かに小さく、後述するように、摺動部３８は第２穴部３５２の中心軸Ｊ１１に沿って第２穴部３５２内を摺動する。摺動部３８では、下部の直径が上部の直径よりも小さく、中心軸Ｊ１１方向の中央近傍において、下方を向く環状面３８１が形成される。また、第２穴部３５２の開口縁には内側に突出する環状突出部３５３が設けられる。摺動部３８と第２穴部３５２の底面との間には圧縮バネである付勢部３９が設けられ、付勢部３９により摺動部３８が中心軸Ｊ１１に沿って下方へと付勢される。これにより、摺動部３８の環状面３８１が環状突出部３５３に当接し、摺動部３８の先端（下端）が本体３１の下面３１１から突出する。以下、環状面３８１が環状突出部３５３に当接する摺動部３８の位置を「遮断位置」という。
【００２５】
摺動部３８内には図５中の左右方向に伸びる貫通孔３８２、および、導電性材料にて形成された伝送部３８３が形成される。なお、摺動部３８自体は絶縁性材料にて形成される。既述のように、本体３１内の第２流体流路３４２は、第２穴部３５２を経由しており、第２穴部３５２の側面には、第２流体流路３４２の２つの開口３５４が形成される。各開口３５４の周囲には環状のパッキン３５５が設けられる。また、伝送経路３７は第２穴部３５２により遮断されており、第２穴部３５２の側面には、伝送経路３７の２つの端子３５６が形成される。図５に示すように、摺動部３８の環状面３８１が環状突出部３５３に当接した状態（すなわち、遮断位置）では、摺動部３８の貫通孔３８２が開口３５４よりも下方に配置されて、各開口３５４が摺動部３８の他の部位により閉塞される。また、摺動部３８の伝送部３８３が端子３５６よりも下方に配置され、２つの端子３５６間が摺動部３８の他の部位により電気的に遮断される。
【００２６】
図６は、ハンド先端部４の部分断面図であり、中心軸Ｊ１を含む面にて切断した断面を部分的に示している（後述の図７において同様）。ハンド先端部４がハンド本体部３に装着された状態では、ハンド先端部４の中心軸と、ハンド本体部３の中心軸Ｊ１とが一致するため、以下の説明では、ハンド先端部４の中心軸にも符号Ｊ１を付す。
【００２７】
ハンド先端部４は、中心軸Ｊ１を中心とする厚い円板状の本体４１を有し、本体４１の下部（図６中の下側の部位）には複数の把持部５が接続される。本体４１の上面４１１（図６中の上側の面）において中央には、中心軸Ｊ１を中心とする有底の結合穴４２が形成される。後述するように、ハンド先端部４がハンド本体部３に装着された状態では、ハンド本体部３の結合部３２３（図３参照）が結合穴４２内に挿入されて、ハンド先端部４とハンド本体部３とが結合される。また、本体４１の上面４１１には、中心軸Ｊ１に平行に突出する円柱状の突起部４３が設けられる。絶縁性材料にて形成される突起部４３の外周面には、金属等の導電性材料にて導電部４３１が形成される。なお、突起部４３の表面に絶縁性材料の膜が形成され、当該膜上に導電部４３１が形成されてもよい。
【００２８】
本体４１の上面４１１において結合穴４２の近傍には有底の係合穴部４４が中心軸Ｊ１に平行に形成され、係合穴部４４の中心軸Ｊ１に垂直な断面は円である。なお、係合穴部４４近傍の構造については後述する。把持部５にはワークの把持状態（すなわち、ワークを把持しているか否か）を検出する把持検出部（図示省略）が設けられる。また、上面４１１の外縁部には、ハンド先端部４内の伝送経路（図示省略）を介して把持検出部に接続される基板４７（ハンド本体部３の伝送基板３３３（図３参照）に対向する基板であるため、以下、「対向基板４７」という。）が設けられる。
【００２９】
次に、ハンド先端部４をハンド本体部３に装着する際の動作について説明する。ハンド先端部４をハンド本体部３に装着する際には、図７に示すように、作業者によりハンド先端部４の結合穴４２がハンド本体部３の結合部３２３に嵌め込まれて、ハンド先端部４の（本体４１の）上面４１１とハンド本体部３の（本体３１の）下面３１１とが当接する。このとき、ハンド先端部４の突起部４３がハンド本体部３の第１穴部３５１内に挿入され、かつ、ハンド本体部３の摺動部３８の先端がハンド先端部４の係合穴部４４内に挿入されるように、ハンド先端部４がハンド本体部３に対して位置合わせされる。また、ハンド本体部３の伝送基板３３３の端子３３４が、ハンド先端部４の対向基板４７の端子に接触する。このようにして、ハンド先端部４がハンド本体部３への装着位置に配置される。
【００３０】
図８は、ハンド本体部３の摺動部３８近傍、および、ハンド先端部４の係合穴部４４近傍を示す図である。図８に示すように、係合穴部４４内には、第１移動部材４６１が挿入され、第１移動部材４６１の下側（図８中の下側）の端面は傾斜面４６１ａとなっている。また、ハンド先端部４の本体４１において、係合穴部４４と結合穴４２との間には中心軸Ｊ１（図７参照）に垂直な方向に伸びる貫通孔４５が形成されており、貫通孔４５内には第２移動部材４６２が挿入される。第２移動部材４６２の係合穴部４４側の端面は、第１移動部材４６１の傾斜面４６１ａと当接する傾斜面４６２ａであり、結合穴４２側の端面は結合穴４２側に突出して、１つの結合用ボール３２５に対向する。
【００３１】
ハンド先端部４がハンド本体部３への装着位置に配置された直後では、結合用ボール３２５の大部分（およそ全体）が結合部３２３の外周面よりも内側に位置する。また、摺動部３８が付勢部３９により下面３１１側へと付勢されている（すなわち、摺動部３８が遮断位置に位置する）ことにより、摺動部３８の先端が第１移動部材４６１を下方に押し下げるとともに、傾斜面４６１ａ，４６２ａを介して第２移動部材４６２が結合穴４２側へと押し込まれる。
【００３２】
一方で、図７に示すように、ハンド先端部４の突起部４３がハンド本体部３の第１穴部３５１内に挿入されることにより、第１穴部３５１内において、電気的回路３６の２つの端子３５０が導電部４３１に接触し、２つの端子３５０間が電気的に接続する。すなわち、ハンド先端部４の突起部４３が第１穴部３５１内の２つの端子３５０と接触することにより、第１穴部３５１による電気的回路３６の遮断が解除される。
【００３３】
続いて、図４の電気的回路３６において、作業者がトリガ部３６２をＯＮにすることにより、電源部３６１から電磁弁３３１に電力が供給され、電磁弁３３１がＯＮ状態となる。これにより、電磁弁３３１から図７のシリンダ部３２１内に圧縮エアが供給され、ピストン部３２２が図７中の下方へと移動する。そして、押出部３２６により各結合用ボール３２５が外側へと押し出され、図９に示すように、結合用ボール３２５の一部が結合部３２３の外周面から突出する。結合用ボール３２５は、結合穴４２の側面に形成された溝部４２１内に嵌り込み、ハンド先端部４とハンド本体部３とが結合される。
【００３４】
このとき、図９に示す結合用ボール３２５により、第２移動部材４６２が係合穴部４４側に押し込まれる。また、第２移動部材４６２により傾斜面４６２ａ，４６１ａを介して第１移動部材４６１が上方へと押し出される。そして、第１移動部材４６１が付勢部３９に抗して摺動部３８を上方へと押すことにより、摺動部３８が第２穴部３５２の中心軸Ｊ１１に沿って一定距離だけ移動する。これにより、摺動部３８の貫通孔３８２が第２穴部３５２の開口３５４の位置に配置され、伝送部３８３が端子３５６に接触する。すなわち、摺動部３８が接続位置に位置し、第２穴部３５２内において、第２流体流路３４２の２つの開口３５４が貫通孔３８２を介して空間的に連通し、伝送経路３７の２つの端子３５６が伝送部３８３を介して電気的に接続する。このように、ハンド先端部４の第１移動部材４６１により直接的に押されて摺動部３８が接続位置に位置することにより、第２流体流路３４２および伝送経路３７のそれぞれが摺動部３８を介して接続される。以上の動作により、ハンド先端部４のハンド本体部３への装着が完了する。
【００３５】
図７に示すハンド先端部４では、第２流体流路３４２を介して複数の電磁弁３３２に圧縮エアが供給されることにより、各電磁弁３３２に接続された把持部５の駆動が可能となる。また、把持部５におけるワークの把持状態を示す信号が、ハンド先端部４内の伝送経路、対向基板４７、伝送基板３３３およびハンド本体部３内の伝送経路３７を介して制御部１２（図１参照）へと伝送される。制御部１２では、把持部５からの当該信号を参照しつつ電磁弁３３２のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、把持部５にてワークの把持および解放が行われる。なお、電磁弁３３２と把持部５との間の圧縮エアの流路、および、ハンド先端部４内の伝送経路の図示は省略している。
【００３６】
ハンド先端部４をハンド本体部３から離脱する際には、図４の電気的回路３６において、作業者がトリガ部３６２をＯＦＦにすることにより、電磁弁３３１がＯＦＦ状態となる。これにより、電磁弁３３１から図７のシリンダ部３２１内への圧縮エアの供給が停止されるとともにシリンダ部３２１内が大気圧に戻され、内部のバネの作用によりピストン部３２２が押出部３２６と共に図７中の上方へと移動する。その結果、結合用ボール３２５の外側への押し出しが解除され、ハンド先端部４とハンド本体部３との結合が解除される。また、付勢部３９の付勢により摺動部３８が図９に示す接続位置から図８に示す遮断位置へと移動し、第２流体流路３４２が摺動部３８により遮断され、伝送経路３７も電気的に遮断される。摺動部３８の移動により第１移動部材４６１が下方に押し下げられ、第２移動部材４６２が結合穴４２側へと押し込まれる。そして、ハンド先端部４がハンド本体部３から取り外され、ハンド本体部３からのハンド先端部４の離脱が完了する。ハンド先端部４の取り外しにより、電気的回路３６が第１穴部３５１にて遮断される（図３参照）。
【００３７】
ここで、図３のハンド本体部３において第２穴部３５２が存在しないロボットハンドを比較例として想定する。このような比較例のロボットハンドでは、ハンド先端部４の非装着時に第２流体流路３４２および伝送経路３７のそれぞれが遮断されず、また、ハンド先端部４の非装着により電磁弁３３２からハンド先端部４へと向かう流路が開放された状態になるため、次にハンド先端部４を装着するまで、当該流路において圧縮エアが漏れてしまう。なお、把持部５には複動型のエアシリンダが用いられるため、当該エアシリンダに接続される２つの電磁弁３３２の一方は必ずＯＮ状態となっている。また、ハンド先端部４の非装着時において、伝送基板３３３はハンド本体部３の表面に露出した状態となるため、上記比較例のロボットハンドでは、何らかの部材が伝送基板３３３に接触して短絡すると、伝送経路３７に接続された制御部１２が損傷する可能性があり、作業者において感電の虞もある。
【００３８】
これに対し、図７のロボットハンド２のハンド本体部３では、把持部５の駆動用の圧縮エアが流れる第２流体流路３４２の一部が摺動部３８に形成され、把持部５におけるワークの把持状態を示す信号の伝送経路３７の一部が摺動部３８に設けられる。そして、ハンド先端部４の非装着時に、摺動部３８が付勢部３９に付勢されて遮断位置に位置することにより、第２流体流路３４２および伝送経路３７のそれぞれが遮断され、ハンド先端部４の装着時に、ハンド先端部４により直接的に押されて摺動部３８が接続位置に位置することにより、第２流体流路３４２および伝送経路３７のそれぞれが摺動部３８を介して接続される。これにより、簡単な構造でハンド先端部４の非装着時に第２流体流路３４２および伝送経路３７を遮断することができる。その結果、ハンド先端部４の非装着時に圧縮エアの漏れ、あるいは、伝送経路３７の短絡や、これによる制御部１２の損傷等を防止することができる。また、伝送経路３７の切断箇所が第２穴部３５２内に配置され、ハンド本体部３の表面に露出しないため、当該切断箇所における短絡がより確実に防止される。
【００３９】
実際の自動組立ライン等では多品種少量生産に対応するために、ロボットハンド２において様々な種類のハンド先端部が準備され、生産する組立体に合わせて取り替えられる。この場合に、例えば、把持部が設けられないハンド先端部をハンド本体部３に装着することもあり、このようなハンド先端部に対して、ハンド本体部３内における第２流体流路３４２および伝送経路３７が接続される必要はない。
【００４０】
そこで、ロボットハンド２では、把持部が設けられないハンド先端部に係合穴部４４を設けないことにより、このようなハンド先端部をハンド本体部３に取り付けた場合に、図１０に示すように、摺動部３８の先端がハンド本体部３の下面３１１の位置となるまで、摺動部３８が上方に押し込まれる。その結果、摺動部３８の貫通孔３８２が開口３５４よりも上方に配置されて、各開口３５４が摺動部３８の他の部位により閉塞され、摺動部３８の伝送部３８３が端子３５６よりも上方に配置され、２つの端子３５６間が遮断される。
【００４１】
以上のように、ロボットハンド２では、摺動部３８が遮断位置から接続位置を通り過ぎた位置まで移動した場合に、第２流体流路３４２および伝送経路３７のそれぞれが遮断される。このように、第２穴部３５２内にて、いわゆる３ポジション型のスイッチが構成されることにより、第２流体流路３４２および伝送経路３７のそれぞれが誤って接続されることをより確実に防止することができる。
【００４２】
また、ロボットハンド２のハンド本体部３では、結合機構３２の駆動用の電気的回路３６を遮断する第１穴部３５１が回路遮断部として設けられ、ハンド先端部４をハンド本体部３への装着位置に配置した際に、ハンド先端部４が第１穴部３５１と接触することにより、第１穴部３５１による電気的回路３６の遮断が解除される。したがって、仮に誤ったハンド先端部が装着位置に配置された場合には、結合機構３２が駆動せず、ハンド先端部がハンド本体部３に結合されないため、ハンド先端部の誤装着を確実に防止することができる。
【００４３】
さらに、ロボットハンド２では、結合機構３２の駆動により、ハンド先端部４が有する第１移動部材４６１が移動し、第１移動部材４６１が摺動部３８を押すことにより摺動部３８が接続位置に配置される。これにより、不適切なハンド先端部が装着位置に配置され、万一、結合が行われたとしても、摺動部３８が接続位置に配置されないため、ハンド先端部の駆動が不能となる。その結果、ハンド先端部の誤装着に容易に気付くことが可能となる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００４５】
ロボットハンド２の設計によっては、図５の摺動部３８において貫通孔３８２のみが形成され、伝送部３８３が省略されてもよい。このようなハンド本体部では、ハンド先端部の非装着時に、摺動部３８が付勢部３９に付勢されて遮断位置に位置することにより、流体流路が遮断され、ハンド先端部の装着時に、ハンド先端部により押されて摺動部３８が接続位置に位置することにより、流体流路が摺動部３８を介して接続される。また、摺動部３８が遮断位置から接続位置を通り過ぎた位置まで移動した場合に、流体流路が遮断されることにより、流体流路が誤って接続されることをより確実に防止することができる。
【００４６】
ハンド先端部４の非装着時に流体流路および伝送経路のそれぞれを遮断し、ハンド先端部４の装着時に流体流路および伝送経路のそれぞれを接続するロボットハンド２では、摺動部の可動範囲の一端が接続位置とされ、いわゆる２ポジション型のスイッチが構成されてもよい。ただし、図１０を参照して説明したように、３ポジション型のスイッチを構成することにより、流体流路および伝送経路のそれぞれが誤って接続されることをより確実に防止することができる。
【００４７】
ロボットハンドでは、ハンド先端部４とハンド本体部３との間に他の部材を介在させ、ハンド先端部４の装着時に、当該部材により摺動部３８が押されて、流体流路および伝送経路のそれぞれを接続する接続位置に摺動部３８が配置されてもよい。このようなロボットハンドでは、摺動部３８がハンド先端部４により間接的に押されて接続位置に位置すると捉えることができる。
【００４８】
図３のハンド本体部３において、第２穴部３５２の配置は本体３１の下面３１１に限定されず、例えば、本体３１の側面に第２穴部が設けられてもよい。この場合、当該第２穴部内の摺動部３８を押し込むための部材がハンド先端部に設けられ、ハンド先端部の装着時に、摺動部３８が当該部材により押されて接続位置に配置される。
【００４９】
ロボットハンド２では、摺動部３８の先端に磁石が設けられるとともに、摺動部３８に対向するハンド先端部４上の位置にも磁石が配置され、これらの磁石間の磁気的な斥力により、摺動部３８が接続位置に配置されてもよい。また、上記磁石間の磁気的な引力により摺動部３８が接続位置に配置される場合には、摺動部３８を上方に付勢する引張バネが付勢部３９として設けられる。付勢部３９としてバネ以外の弾性部材が用いられてもよく、さらに、第２穴部３５２の底面および摺動部３８に磁石を設けることにより、摺動部３８が磁気的に付勢されてもよい。このように、摺動部３８を第２穴部３５２の中心軸Ｊ１１に沿う一の方向へと付勢する付勢部は様々な態様にて実現されてよい。
【００５０】
摺動部３８の外周面において中心軸Ｊ１１を中心とする周方向に沿う溝部が形成され、摺動部３８が接続位置に配置された際に、当該溝部を介して流体流路が接続されてもよい。同様に、摺動部３８の外周面に伝送部が設けられてもよい。以上のように、摺動部３８に形成される流体流路の一部、および、摺動部３８に設けられる伝送経路の一部は、摺動部３８の内部以外に配置されてもよい。
【００５１】
図３のハンド本体部３では、連結用の電磁弁３３１に接続される第１流体流路３４１と、把持部５の駆動用の電磁弁３３２に接続される第２流体流路３４２とが連通するが、ロボットハンド２の設計によっては、これらの流路が個別に設けられて圧縮エア供給源に接続されてもよい。また、電磁弁３３１，３３２は必ずしもハンド本体部３上に設けられる必要はなく、ハンド本体部３に近接した他の位置に設けられてもよい。
【００５２】
流体流路を流れる把持部駆動用の流体は、圧縮エア以外に水や油等であってもよい。また、把持部におけるワークの把持状態を示す信号が伝送される伝送経路３７は、電気信号を伝送する導電線以外に、光信号を伝送する光伝送線等であってもよい。
【００５３】
ハンド本体部３の第１穴部３５１において、第２穴部３５２と同様の構成が用いられてもよい（ただし、摺動部における貫通孔３８２は不要である。）。この場合、ハンド先端部４をハンド本体部３への装着位置に配置した際に、ハンド先端部４が第１穴部３５１内の摺動部と接触して摺動部が第１穴部３５１の中心軸に沿って移動し、摺動部に設けられた伝送部が２つの端子３５０と接続して、第１穴部３５１による電気的回路３６の遮断が解除される。
【００５４】
図１の組立ロボット１では、ロボットアーム１１に取り付けられたハンド本体部３に対してハンド先端部４が着脱自在とされるが、ロボットアーム１１の先端が図３のハンド本体部３と同様の構成とされて、当該先端にハンド先端部４が着脱自在にて直接取り付けられてもよく、この場合、ロボットアーム１１、または、その先端がロボットハンドにおける本体部と捉えることができる。
【００５５】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせられてよい。
【符号の説明】
【００５６】
２ ロボットハンド
３ ハンド本体部
４ ハンド先端部
５ 把持部
３２ 結合機構
３６ 電気的回路
３７ 伝送経路
３８ 摺動部
３９ 付勢部
３４２ 第２流体流路
３５１ 第１穴部
３５２ 第２穴部
３８２ 貫通孔
３８３ 伝送部
４６１ 第１移動部材
Ｊ１１ （第２穴部の）中心軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットハンドであって、
本体部と、
前記本体部に着脱自在に装着されるとともに、ワークを把持する把持部を有する先端部と、
を備え、
前記本体部が、
穴部と、
前記穴部の中心軸に沿って前記穴部内を摺動する摺動部と、
前記中心軸に沿う一の方向へと前記摺動部を付勢する付勢部と、
前記把持部の駆動用の流体が流れる流体流路と、
前記把持部におけるワークの把持状態を示す信号が伝送される伝送経路と、
を備え、
前記流体流路の一部が前記摺動部に形成され、前記伝送経路の一部が前記摺動部に設けられ、
前記先端部の非装着時に、前記摺動部が前記付勢部に付勢されて遮断位置に位置することにより、前記流体流路および前記伝送経路のそれぞれが遮断され、
前記先端部の装着時に、前記先端部により直接的または間接的に押されて前記摺動部が接続位置に位置することにより、前記流体流路および前記伝送経路のそれぞれが前記摺動部を介して接続されることを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットハンドであって、
前記摺動部が前記遮断位置から前記接続位置を通り過ぎた位置まで移動した場合に、前記流体流路および前記伝送経路のそれぞれが遮断されることを特徴とするロボットハンド。
【請求項３】
請求項１または２に記載のロボットハンドであって、
前記本体部が、
前記先端部と結合する結合機構と、
前記結合機構の駆動用の電気的回路と、
前記電気的回路を遮断する回路遮断部と、
をさらに備え、
前記先端部を前記本体部への装着位置に配置した際に、前記先端部が前記回路遮断部と接触することにより、前記回路遮断部による前記電気的回路の遮断が解除されることを特徴とするロボットハンド。
【請求項４】
請求項３に記載のロボットハンドであって、
前記結合機構の駆動により、前記先端部が有する移動部材が移動し、前記移動部材が前記摺動部を押すことにより前記摺動部が前記接続位置に配置されることを特徴とするロボットハンド。
【請求項５】
ロボットハンドであって、
本体部と、
前記本体部に着脱自在に装着されるとともに、ワークを把持する把持部を有する先端部と、
を備え、
前記本体部が、
穴部と、
前記穴部の中心軸に沿って前記穴部内を摺動する摺動部と、
前記中心軸に沿う一の方向へと前記摺動部を付勢する付勢部と、
前記把持部の駆動用の流体が流れる流体流路と、
を備え、
前記流体流路の一部が前記摺動部に形成され、
前記先端部の非装着時に、前記摺動部が前記付勢部に付勢されて遮断位置に位置することにより、前記流体流路が遮断され、
前記先端部の装着時に、前記先端部により直接的または間接的に押されて前記摺動部が接続位置に位置することにより、前記流体流路が前記摺動部を介して接続され、
前記摺動部が前記遮断位置から前記接続位置を通り過ぎた位置まで移動した場合に、前記流体流路が遮断されることを特徴とするロボットハンド。
【請求項１】
ロボットハンドであって、
本体部と、
前記本体部に着脱自在に装着されるとともに、ワークを把持する把持部を有する先端部と、
を備え、
前記本体部が、
穴部と、
前記穴部の中心軸に沿って前記穴部内を摺動する摺動部と、
前記中心軸に沿う一の方向へと前記摺動部を付勢する付勢部と、
前記把持部の駆動用の流体が流れる流体流路と、
前記把持部におけるワークの把持状態を示す信号が伝送される伝送経路と、
を備え、
前記流体流路の一部が前記摺動部に形成され、前記伝送経路の一部が前記摺動部に設けられ、
前記先端部の非装着時に、前記摺動部が前記付勢部に付勢されて遮断位置に位置することにより、前記流体流路および前記伝送経路のそれぞれが遮断され、
前記先端部の装着時に、前記先端部により直接的または間接的に押されて前記摺動部が接続位置に位置することにより、前記流体流路および前記伝送経路のそれぞれが前記摺動部を介して接続されることを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットハンドであって、
前記摺動部が前記遮断位置から前記接続位置を通り過ぎた位置まで移動した場合に、前記流体流路および前記伝送経路のそれぞれが遮断されることを特徴とするロボットハンド。
【請求項３】
請求項１または２に記載のロボットハンドであって、
前記本体部が、
前記先端部と結合する結合機構と、
前記結合機構の駆動用の電気的回路と、
前記電気的回路を遮断する回路遮断部と、
をさらに備え、
前記先端部を前記本体部への装着位置に配置した際に、前記先端部が前記回路遮断部と接触することにより、前記回路遮断部による前記電気的回路の遮断が解除されることを特徴とするロボットハンド。
【請求項４】
請求項３に記載のロボットハンドであって、
前記結合機構の駆動により、前記先端部が有する移動部材が移動し、前記移動部材が前記摺動部を押すことにより前記摺動部が前記接続位置に配置されることを特徴とするロボットハンド。
【請求項５】
ロボットハンドであって、
本体部と、
前記本体部に着脱自在に装着されるとともに、ワークを把持する把持部を有する先端部と、
を備え、
前記本体部が、
穴部と、
前記穴部の中心軸に沿って前記穴部内を摺動する摺動部と、
前記中心軸に沿う一の方向へと前記摺動部を付勢する付勢部と、
前記把持部の駆動用の流体が流れる流体流路と、
を備え、
前記流体流路の一部が前記摺動部に形成され、
前記先端部の非装着時に、前記摺動部が前記付勢部に付勢されて遮断位置に位置することにより、前記流体流路が遮断され、
前記先端部の装着時に、前記先端部により直接的または間接的に押されて前記摺動部が接続位置に位置することにより、前記流体流路が前記摺動部を介して接続され、
前記摺動部が前記遮断位置から前記接続位置を通り過ぎた位置まで移動した場合に、前記流体流路が遮断されることを特徴とするロボットハンド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−７１３８２（Ｐ２０１２−７１３８２Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１８１５０（Ｐ２０１０−２１８１５０）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（００００００３０９）ＩＤＥＣ株式会社 (188)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（００００００３０９）ＩＤＥＣ株式会社 (188)
【Ｆターム（参考）】
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