把持機
【課題】形状の異なる多品種のワークを把持可能である汎用性の高い把持機を提供することを目的とする。
【解決手段】アクチュエータにより指部を開閉してワークを把持する把持機である汎用ハンド５０であって、前記アクチュエータは、当該アクチュエータ自体を前記指部の開閉方向に揺動自在にフローティング支持するフローティング機構を有する。また、３つの前記アクチュエータである電動チャック８、１６、２４を備え、そのうち２つの電動チャック１６、２４は、それぞれ一対の指部を有するとともに各一対の指部の開閉方向が平行になるように配置され、残る１つの電動チャック８は、前記２つの電動チャック１６、２４が有する前記各一対の指部の開閉方向に対して直交する方向に、前記２つの電動チャック１６、２４を開閉することで、前記２つの電動チャック１６、２４が有する前記各一対の指部を前記直交する方向に開閉する。
【解決手段】アクチュエータにより指部を開閉してワークを把持する把持機である汎用ハンド５０であって、前記アクチュエータは、当該アクチュエータ自体を前記指部の開閉方向に揺動自在にフローティング支持するフローティング機構を有する。また、３つの前記アクチュエータである電動チャック８、１６、２４を備え、そのうち２つの電動チャック１６、２４は、それぞれ一対の指部を有するとともに各一対の指部の開閉方向が平行になるように配置され、残る１つの電動チャック８は、前記２つの電動チャック１６、２４が有する前記各一対の指部の開閉方向に対して直交する方向に、前記２つの電動チャック１６、２４を開閉することで、前記２つの電動チャック１６、２４が有する前記各一対の指部を前記直交する方向に開閉する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きさ、形状等が異なるワークを把持できる把持機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械部品等のワークを搬送する際に、ワークを把持する手段としてロボットハンドが用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、基部に固定された歯車と、この歯車と同軸上に揺動可能に取り付けられたリンクと、このリンクを揺動させる駆動装置からなるロボットハンドが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、比較的簡単な構成で、把持機構の構成を変更することなく、異種形状のワークを確実にしかも適正な姿勢で把持することができる把持装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平４−５３９２号公報
【特許文献２】特開平８−３９４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、実際の製造現場で機械部品等を把持する場合を考えると、特許文献１に記載されたロボットハンドでは、１）指自体の位置が一定の配置しか取れないため、部品箱等に対応した任意の指配置が取れず、把持できない部品がある。２）リンク機構を採用しているため、アクチュエータ数も多く、機構や制御が複雑であり高価なものとなる。３）ハンド自体の位置が固定であるため、部品自体の位置ズレを許容できない。４）ハンドによって把持できる部品の大きさが所定大きさ以上に規定されるため、ハンドの規格よりも小さな部品を把持できない等の課題がある。
【０００７】
さらに、特許文献２に記載された把持装置においても、１）円周方向への可動範囲が小さいため、任意の指配置が取れず、把持できない部品がある。２）各指に中心方向と円周方向に対応する２つのアクチュエータを有するため、制御が複雑であり高価なものとなり、保全性も悪い。３）中心方向へ各指を可動させて把持を行う方式であるため、指からはみ出るような細長い部品を安定して把持することが難しい等の課題がある。
【０００８】
このように、従来のロボットハンドは、任意の指配置が取れないことにより、大きさ、形状等が異なるワークを把持する場合は、１つのハンドで対応することができない。そのため、大きさ、形状等が異なるワークを把持する場合、ワークの大きさ、形状等に合わせたロボットハンドに付け替える必要があり、多品種のワークなどを取扱う際には汎用性に欠けるものであった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、形状の異なる多品種のワークを把持可能である汎用性の高い把持機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】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、
アクチュエータにより指部を開閉してワークを把持する把持機であって、
前記アクチュエータは、前記指部の開閉方向に前記アクチュエータ自体を摺動自在にフローティング支持するフローティング機構を有するものである。
【００１２】
請求項２においては、
３つの前記アクチュエータを備え、
そのうち２つの前記アクチュエータは、それぞれ一対の指部を有するとともに各一対の指部の開閉方向が互いに平行になるように配置され、
残る１つの前記アクチュエータは、前記２つのアクチュエータが有する前記各一対の指部の開閉方向に対して直交する方向に、前記２つのアクチュエータを開閉することで、前記２つのアクチュエータが有する前記各一対の指部を前記直交する方向に開閉するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、形状の異なる多品種のワークを把持可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る汎用ハンドの全体構成を模式的に示す斜視図。
【図２】チャック動作の組合せによる指動作を示す説明図であり、（ａ）は電動チャック単体のチャック動作（指動作）を示す図、（ｂ）は３つの電動チャックを組合せた汎用ハンドを示す図、（ｃ）は３つの電動チャックを組合せた汎用ハンドにおける指動作を示す図。
【図３】フローティング機構を示す説明図であり、（ａ）はフローティング機構としてＬＭガイドを設けた電動チャックを示す図、（ｂ）はＬＭガイドにより電動チャックがスライドした状態を示す図。
【図４】芯ズレした部品を電動チャックにより把持する動作を示す説明図であり、（ａ）は部品が電動チャックの中心からずれて載置されている状態を示す図、（ｂ）は指を閉動作している図、（ｃ）は一方の指に部品が当接した際に電動チャックがスライドしながら部品を把持することを示す図。
【図５】芯ズレ（横ズレ）した部品を汎用ハンドが有する４本の指により把持する動作を汎用ハンド上方から見た説明図であり、（ａ）は中心から横ズレした状態の部品を４本の指で把持する動作を示す図、（ｂ）は一側の指が部品に当接した状態を示す図、（ｃ）は部品を４本の指で把持した状態を示す図。
【図６】芯ズレ（縦ズレ）した部品を汎用ハンドが有する４本の指により把持する動作を汎用ハンド上方から見た説明図であり、（ａ）は指中心から縦ズレした状態の部品を２本の指で把持する動作を示す図、（ｂ）は一方の指が部品に当接した状態を示す図、（ｃ）は部品を２本の指で把持した状態を示す図。
【図７】汎用ハンドが様々な形状の部品に対応して把持可能であることを示す説明図。
【図８】汎用ハンドによる部品の把持動作を説明するための説明図。
【図９】本実施形態に係る汎用ハンドの具体的な適用例を示す模式図。
【図１０】本実施形態に係る汎用ハンドの具体的な適用例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
先ず、本発明の実施形態に係る把持機である汎用ハンドの構成について図を用いて説明する。本実施形態に係る汎用ハンドは、多種類及び異なる形状のワーク（把持対象物）に対応可能な高い汎用性を有したハンドである。汎用ハンドは、例えば、工作機械等が有するワーク搬送装置や産業用ロボット等のロボットの手先に取り付けて使用可能である。
【００１６】
汎用ハンド５０は、アクチュエータにより指部を開閉してワークである部品７を把持する把持機であり、アクチュエータとして３つの電動チャックを備え、それぞれの電動チャックにはフローティング機構を有する。
【００１７】
具体的には、汎用ハンド５０は、図１に示すように、チャック本体の長手方向がＸ軸方向に沿って配置される１軸用電動チャック８と、チャック本体の長手方向がＸ軸方向に直交するＹ軸方向に沿って配置される２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４と、からなる３つの電動チャックを主に備える。そのうち２つの電動チャックの２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４は、それぞれ一対の指部である２軸用指１８・１８、３軸用指２８・２８を有するとともに２軸用指１８・１８、３軸用指２８・２８の開閉方向が互いに平行になるように配置され、残る１つの電動チャックである１軸用電動チャック８は、前記２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４が有する前記各一対の指部である２軸用指１８・１８、３軸用指２８・２８の開閉方向に対して直交する方向に、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４自体を開閉することで、当該２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４のそれぞれが有する２軸用指１８・１８、３軸用指２８・２８を前記直交する方向に開閉することができる。
【００１８】
次に、前記汎用ハンド５０に適用されるアクチュエータである３つの電動チャック８、１６、２４の各構成について説明する。
汎用ハンド５０が有する３つの電動チャック８、１６、２４は、一対のチャック基部（把持開閉部）を所定方向（本実施形態においては各電動チャック８、１６、２４の長手方向）に開閉するアクチュエータであり、それぞれ略同様の構成を有するものである。各電動チャック８、１６、２４は、当該各電動チャック８、１６、２４本体下部にそれぞれ配置され所定方向に開閉可能である一対のチャック基部５・５、１５・１５、２５・２５と、当該各一対のチャック基部５・５、１５・１５、２５・２５を所定方向に開閉するための駆動源である図示しないモータ（ステッピングモータやサーボモータ等）と、当該モータの回転駆動力を前記チャック基部５・５、１５・１５、２５・２５の直線方向の開閉動作に変換する図示しない駆動力変換機構と、当該駆動力変換機構と前記モータとを収納する筐体８ａ、１６ａ、２４ａとから構成されている。
【００１９】
また、３つの電動チャック８、１６、２４は、３つの電動チャック８、１６、２４を制御するための図示しない制御手段に接続されている。制御手段は、３つの電動チャック８、１６、２４が有する図示しない各モータをそれぞれ駆動制御して、３つの電動チャック８、１６、２４が有する各チャック基部５・５、１５・１５、２５・２５を所定の軸方向に開閉動作が可能である。
なお、本実施形態においては、前記各アクチュエータとして、モータ等の電動手段により一対のチャック部を直線方向に開閉可能な電動チャックを適用した例を説明するが、特に限定するものではない。例えば、前記各アクチュエータとして、空気圧等を利用したエア駆動手段により一対のチャック部を直線方向に開閉可能な空気圧駆動チャックを適用する場合であっても、本発明の効果を得ることができる。
【００２０】
２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４が有するチャック基部１５・１５、２５・２５は、各筐体１６ａ、２４ａの一側面部（本実施形態では、下面部）にそれぞれ配置されている。当該チャック基部１５・１５、２５・２５には、それぞれ一対からなる下方へ突出した棒状の指部である２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８がそれぞれ取り付けられている。また、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８の周囲には、ウレタン等の弾性体が取り付けられている。また、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８は、図２（ａ）に示すように、制御手段によりそれぞれが有する駆動源である前記モータを駆動することでＹ軸方向に沿って開閉可能であるとともに、Ｙ軸方向における規制された範囲内において任意の位置（例えば、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を開状態もしくは閉状態とする等の任意の位置）に２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８をそれぞれ独立して移動制御することが可能である。
【００２１】
一方、１軸用電動チャック８が有するチャック基部５・５は、筐体８ａの一側面部（本実施形態では、下面部）に配置されている。当該チャック基部５・５は、図１に示すように、後述する２軸用ＬＭガイド１９及び３軸用ＬＭガイド２９を介して２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４のそれぞれの上部（本実施形態では、当該上部における各２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４の長手方向中途部）に取り付けられる。チャック基部５・５は、制御手段により１軸用電動チャック８が有する駆動源である前記モータを駆動することで２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４の各本体をＸ軸方向に沿って開閉可能であるとともにＸ軸方向における規制された範囲内において任意の位置に移動制御可能である。すなわち、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４が有する２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８は、制御手段により１軸用電動チャック８を駆動することで、Ｘ軸方向に沿って開閉可能であるとともにＸ軸方向における規制された範囲内において任意の位置（例えば、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を開状態もしくは閉状態とする等の任意の位置）に２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８をそれぞれ独立して移動制御が可能である。
【００２２】
以上の如く、１軸用電動チャック８、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４は、それぞれを図２（ｂ）のように組合せて連結し、構成することで、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８に図２（ｃ）に白抜き矢印で示す方向に指動作を行わせることが可能となる。
【００２３】
３つの電動チャック８、１６、２４が有するフローティング機構は、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４が有する２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８の開閉方向に各電動チャック８、１６、２４自体をそれぞれ摺動自在にフローティング支持する機構である。ここで、フローティング機構としては、例えば、本実施形態のようにＬＭガイド（ＬＭガイドは登録商標。Ｌｉｎｅａｒ Ｍｏｔｉｏｎ Ｇｕｉｄｅ：直線運動案内）を適用することが可能である。
【００２４】
１軸用電動チャック８が有するフローティング機構は、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４が有する２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８の所定の開閉方向（本実施形態では、Ｘ軸方向）に前記１軸用電動チャック８自体を摺動自在にフローティング支持する１軸用ＬＭガイド９である。当該１軸用ＬＭガイド９は、直線ガイド部となる棒状の１軸ガイド部９ａと、当該１軸ガイド部９ａを挿通して１軸ガイド部９ａに沿って（Ｘ軸に沿って）スライド自在であるとともにスライド範囲が規制される１軸フローティング支持部９ｂと、１軸ガイド部９ａの一端を保持しロボットの手先に取り付けるロボット取付用ブラケット（図示せず）を上部に取り付け可能である正面視Ｌ字状のガイド保持部材９ｃと、から構成される。また、１軸フローティング支持部９ｂの下部、及びガイド保持部材９ｃの下端は、１軸用電動チャック８本体の一側面部（本実施形態では、上面部）に固定されている。
これにより、１軸用電動チャック８は、１軸用電動チャック８本体上部に取り付けられた１軸フローティング支持部９ｂが１軸ガイド部９ａに沿ってフリーでスライド可能となり、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４が有する２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８の所定の開閉方向（本実施形態では、Ｘ軸方向）に摺動自在にフローティング支持される。
【００２５】
また、２軸用電動チャック１６が有するフローティング機構は、２軸用電動チャック１６が有する２軸用指１８・１８の所定の開閉方向（本実施形態では、Ｙ軸方向）に前記２軸用電動チャック１６自体を摺動自在にフローティング支持する２軸用ＬＭガイド１９である。当該２軸用ＬＭガイド１９は、直線ガイド部となる棒状の２軸ガイド部１９ａと、当該２軸ガイド部１９ａを挿通して２軸ガイド部１９ａに沿って（Ｙ軸に沿って）スライド自在であるとともにスライド範囲が規制される２軸フローティング支持部１９ｂと、２軸ガイド部１９ａの一端を保持し１軸用電動チャック８の一方のチャック部５（本実施形態では、左側のチャック部５）を固定するための側面視Ｌ字状のガイド保持部材１９ｃと、から構成される。また、２軸フローティング支持部１９ｂの下部、及びガイド保持部材１９ｃの下端は、２軸用電動チャック１６本体の一側面部（本実施形態では、上面部）に固定されている。また、ガイド保持部材１９ｃの上端面には、１軸用電動チャック８の一方のチャック基部５（図１においては左側のチャック基部５）が固定される。
これにより、２軸用電動チャック１６は、当該２軸用電動チャック１６本体上部に取り付けられた２軸フローティング支持部１９ｂが２軸ガイド部１９ａに沿ってフリーでスライド可能となり（図３（ａ）（ｂ）参照）、２軸用電動チャック１６が有する２軸用指１８・１８の所定の開閉方向（本実施形態では、Ｙ軸方向）に摺動自在にフローティング支持される。
【００２６】
また、３軸用電動チャック２４が有するフローティング機構は、３軸用電動チャック２４が有する３軸用指２８・２８の所定の開閉方向（本実施形態では、Ｙ軸方向）に前記３軸用電動チャック２４自体を摺動自在にフローティング支持する３軸用ＬＭガイド２９である。当該３軸用ＬＭガイド２９は、直線ガイド部となる棒状の３軸ガイド部２９ａと、当該３軸ガイド部２９ａを挿通して３軸ガイド部２９ａに沿って（Ｘ軸に沿って）スライド自在であるとともにスライド範囲が規制される３軸フローティング支持部２９ｂと、３軸ガイド部２９ａの一端を保持し１軸用電動チャック８の一方のチャック部５（本実施形態では、右側のチャック部５）を固定するための側面Ｌ字状のガイド保持部材２９ｃと、から構成される。また、３軸フローティング支持部２９ｂの下部、及びガイド保持部材２９ｃの下端は、３軸用電動チャック２４本体の一側面部（本実施形態では、上面部）に固定されている。また、ガイド保持部材２９ｃの上端面には、１軸用電動チャック８の一方のチャック基部５（図１においては右側のチャック基部５）が固定される。
これにより、３軸用電動チャック２４は、当該３軸用電動チャック２４本体上部に取り付けられた３軸フローティング支持部２９ｂが３軸ガイド部２９ａに沿ってフリーでスライド可能となり（図３（ａ）（ｂ）参照）、３軸用電動チャック２４が有する３軸用指２８・２８の所定の開閉方向（本実施形態では、Ｙ軸方向）に摺動自在にフローティング支持される。
【００２７】
つまり、フローティング機構である１軸用ＬＭガイド９、２軸用ＬＭガイド１９及び３軸用ＬＭガイド２９は、１軸用電動チャック８、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４のそれぞれをフローティング支持することにより、１軸用電動チャック８をＸ軸方向に沿って、かつ２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４をＹ軸方向に沿ってそれぞれ摺動可能にするための機構である。
なお、本実施形態においては、フローティング機構としてＬＭガイドを使用した例について説明しているが、特に限定するものではなく、１軸用電動チャック８、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４をフローティング支持して、１軸用電動チャック８をＸ軸方向に沿って、かつ２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４をＹ軸方向に沿ってそれぞれ摺動可能に構成できればよい。
【００２８】
また、汎用ハンド５０は、１軸用ＬＭガイド９上部にロボットの手先に取り付けるためのロボット取付用ブラケット（図示せず）を備えることで、当該ロボット取付用ブラケットを介してロボットの手先に取り付けられ、ロボットを駆動制御することにより汎用ハンド５０を３次元方向（上下左右方向）における所定の位置に移動可能となる。
【００２９】
また、１軸用電動チャック８、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４は、各電動チャック８、１６、２４が有するＬＭガイド９、１９、２９において、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を全開にした際の原点出しをするための原点出しストッパ（図示せず）と、１軸フローティング支持部９ｂ、２軸フローティング支持部１９ｂ及び３軸フローティング支持部２９ｂを所定の位置で止めるためのブレーキユニット（図示せず）をそれぞれ備える。
【００３０】
次に、以上のように構成された本実施形態に係る汎用ハンド５０の動作について説明する。具体的には、上記汎用ハンド５０をロボットの手先（ハンド）として適用し、仕切り板で囲われた部品箱中の１つの区画に収納されたワーク（本実施形態においては部品）を把持する動作について説明する。
【００３１】
先ず、１軸フローティング支持部９ｂ、２軸フローティング支持部１９ｂ及び３軸フローティング支持部２９ｂを停止していたブレーキユニットを開放し、各フローティング支持部９ｂ、１９ｂ、２９ｂをそれぞれフリーに動ける状態にする。そして、３つの電動チャック８、１６、２４の各チャック部５・５，１５・１５、２５・２５を開き、４本の指である２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を全開にする。２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８の開き端まで来ると、各フローティング支持部９ｂ、１９ｂ、２９ｂは原点出しストッパに接触し、各フローティング支持部９ｂ、１９ｂ、２９ｂが所定の中心位置に補正され、４本の指である２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８の原点出しが完了する（図８（１）参照）。
なお、電動チャック（電動グリッパ）が、インクリメンタルタイプではなくアブソルートタイプの場合、原点出しは不要である。
【００３２】
電動チャック８、１６、２４の各チャック基部５・５、１５・１５、２５・２５を閉じ、各部品の大きさ・納入形態に合わせて位置制御することにより２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を部品７上方に来るように配置し、挿入姿勢を取る（図８（２）参照）。
【００３３】
汎用ハンド５０本体を下降させ、部品７と仕切り板の隙間に２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を挿入する（図８（３）参照）。
【００３４】
ブレーキユニットを開放し、各フローティング支持部９ｂ、１９ｂ、２９ｂをフリーに動ける状態にして、電動チャック８、１６、２４の各チャック基部５・５、１５・１５、２５・２５を閉じることで、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８により部品７を把持する（図８（４）参照）。このとき、制御手段は、電動チャック８、１６、２４の把持力制御を行い、部品７に接触した指と当該指と連結された電動チャックからフローティングし始め、最終的に全ての２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８が部品形状にならい部品７を把持する。部品７把持中は把持力制御により、把持力は一定に保持される。
【００３５】
ロボットは、汎用ハンド５０本体を部品移載位置まで移動させ、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を開いて部品７を載置する（図８（５）参照）。
【００３６】
続いて、ブレーキユニットを開放し、全ての２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を全開にして（図８（６）参照）、各フローティング支持部９ｂ、１９ｂ、２９ｂの原点出しをする（図８（１）参照）。このようにして、図８で示す（１）〜（６）の動作を繰り返して、連続的に部品７の把持及び移載を行うことができる。
【００３７】
以上により、汎用ハンド５０は、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８をｘ−ｙ軸における任意の位置に配置できる（図２参照）。
【００３８】
また、汎用ハンド５０は、図３（ａ）（ｂ）にて示したフローティング機構のフローティング作用により、ワーク（部品）の位置ズレを許容して把持することができる。すなわち、例えば、図４では、芯ズレした部品７を電動チャック１６（２４）により把持する動作を示している。電動チャック１６（２４）の中心からずれて載置されている部品７を把持する場合、指１８（２８）を矢印方向に閉動作していくと（図４（ａ））、一方（図４においては左側）の指１８（２８）が部品７の一端に当接する（図４（ｂ））。このように指１８（２８）が部品７に当接した際に一方の指１８（２８）と当該一方の指１８（２８）と連結された電動チャック１６（２４）がフローティング機構によりフローティングし始め（スライドし始め）、他方（図４においては右側）の指１８（２８）が部品７に近接し、最終的に両方の指１８（２８）が部品７の形状にならい部品７を把持する。また、図６は、図４で示した電動チャック１６（２４）により把持する動作を、電動チャック１６（２４）上方から見た状態を示したものであり、芯ズレ（縦ズレ：図６においては、２本の指中心から部品７が下方にずれている）した部品７を電動チャック１６（２４）が有する２本の指である２軸用指１８・１８もしくは３軸用指２８・２８により把持する動作を示している。
【００３９】
また、図５では、芯ズレ（横ズレ：図５においては、４本の指中心から右方にずれている）した部品７を電動チャック１６・２４が有する４本の指である２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８により把持する動作を示している。電動チャック１６・２４の中心からずれて載置されている部品７を把持する場合、指１８・２８を白抜き矢印方向に閉動作していくと（図５（ａ））、一側（図５においては右側）の指２８・２８が部品７の一端に当接する。このように指２８・２８が部品７に当接した際に一側の指２８・２８と当該一側の指２８・２８を有する電動チャック２４と連結された１軸電動チャック８がフローティングし始め（スライドし始め）、他側（図５においては左側）の指１８・１８が部品７に近接し、最終的に両側の２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８が部品７形状にならい部品７を把持する。
【００４０】
以上のように本実施形態に係る汎用ハンド５０は、部品７を把持することが可能であるため、汎用ハンド５０の部品７までの移動は、ラフティーチでよく、汎用ハンド５０の位置を補正するための位置補正用ビジョン（位置補正用カメラ）をロボットの手先に設けることも不要である。
また、３つの電動チャック８、１６、２４とフローティング機構であるＬＭガイド９、１９、２９とを組合せることにより、部品を把持する際には上述したようにフローティング機構のフローティング作用が働き、部品形状に汎用ハンド５０の２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８がならうことができる。このため、図７に示すようなあらゆる形状の部品を把持することが可能となる。つまり、汎用ハンド５０によれば、形状の異なる多品種のワークを把持可能である。
また、ＬＭガイド９、１９、２９を各電動チャック８、１６、２４の上部に設ける構成としたことで、各電動チャック８、１６、２４に直接モーメントがかからない。
また、ワークが当接する部分である２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８の先端にウレタン等の弾性体を取り付けることで、ワーク把持力が向上するとともに、部品７への傷付きを回避できる。
【００４１】
図９は、本実施形態に係る汎用ハンド５０の具体的な適用例を示したものである。図９に示すロボットは、汎用ハンド５０をロボットの手先に取り付け、当該ロボットを制御する図示しない制御手段が手先を動作させて汎用ハンド５０を所定の位置に移動させることが可能であるとともに、制御手段が汎用ハンド５０のアクチュエータである電動チャック８、１６、２４のそれぞれを駆動して、前述したように４本の指部である２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を開閉可能である。また、ロボットは、部品箱の搬送手段終点部と部品の移載部との間に位置するように配置されている。このように構成されたロボットは、汎用ハンド５０を用いて部品箱から部品を把持して取り出し、規定の位置に移載することができる。
また、製造現場において、図９に示すように、仕切り板により区分けされた区画に製造に用いる部品を収納可能な部品箱がよく用いられる。図９では、当該部品箱に部品を収納した状態を示しているが、仕切り板の中に収納された各部品の位置は、不揃いで、不安定である。このように、部品箱等に収められた位置決めがラフな部品を、汎用ハンド５０により部品箱から把持して取り出し、規定の位置に移載可能である。本実施形態に係る汎用ハンド５０によれば、仕切り板の中で位置が不安定な部品であっても、汎用ハンド５０が位置ズレを許容して把持することができる。
【００４２】
図１０は、本実施形態に係る汎用ハンド５０の具体的な適用例をさらに示したものである。図１０に示すロボットは、図９で示したロボットと同様に、汎用ハンド５０をロボットの手先に取り付け、当該ロボットを制御する図示しない制御手段が手先を動作させて汎用ハンド５０を所定の位置に移動させることが可能であるとともに、制御手段が汎用ハンド５０のアクチュエータである電動チャック８、１６、２４のそれぞれを駆動して、前述したように４本の指部である２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を開閉可能である。また、ロボットは、複数の部品箱の搬送手段終点部に対して部品搬送方向と直交する方向に沿って配置された走行軸上を移動可能である。このように構成されたロボットは、汎用ハンド５０を用いて部品箱から部品を把持して取り出し、規定の位置に移載するものである。図１０では、複数の多種形状の部品を部品箱に収納した状態を模式的に示しているが、各部品箱の中に収納された各部品の大きさや形状は不揃いである。このように、多種形状部品を、汎用ハンド５０により部品箱から把持して取り出し、規定の位置に移載可能である。本実施形態に係る汎用ハンド５０によれば、各部品の大きさや形状が不揃いであっても、汎用ハンド５０が各部品の大きさや形状に合わせて把持するため、ツールチェンジせずに把持できる。
【００４３】
上記の如く、本発明の把持機は、部品・移載の装置に適用可能であり、フローティング機構を有した電動チャック等のチャック機構を備えることにより、形状の異なる多種類の部品を、ツールチェンジ無しに把持することを可能にするものである。
【符号の説明】
【００４４】
７ 部品
８ １軸用電動チャック
９ １軸用ＬＭガイド
１６ ２軸用電動チャック
１９ ２軸用ＬＭガイド
１８ ２軸用指
２４ ３軸用電動チャック
２８ ３軸用指
２９ ３軸用ＬＭガイド
５０ 汎用ハンド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きさ、形状等が異なるワークを把持できる把持機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械部品等のワークを搬送する際に、ワークを把持する手段としてロボットハンドが用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、基部に固定された歯車と、この歯車と同軸上に揺動可能に取り付けられたリンクと、このリンクを揺動させる駆動装置からなるロボットハンドが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、比較的簡単な構成で、把持機構の構成を変更することなく、異種形状のワークを確実にしかも適正な姿勢で把持することができる把持装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平４−５３９２号公報
【特許文献２】特開平８−３９４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、実際の製造現場で機械部品等を把持する場合を考えると、特許文献１に記載されたロボットハンドでは、１）指自体の位置が一定の配置しか取れないため、部品箱等に対応した任意の指配置が取れず、把持できない部品がある。２）リンク機構を採用しているため、アクチュエータ数も多く、機構や制御が複雑であり高価なものとなる。３）ハンド自体の位置が固定であるため、部品自体の位置ズレを許容できない。４）ハンドによって把持できる部品の大きさが所定大きさ以上に規定されるため、ハンドの規格よりも小さな部品を把持できない等の課題がある。
【０００７】
さらに、特許文献２に記載された把持装置においても、１）円周方向への可動範囲が小さいため、任意の指配置が取れず、把持できない部品がある。２）各指に中心方向と円周方向に対応する２つのアクチュエータを有するため、制御が複雑であり高価なものとなり、保全性も悪い。３）中心方向へ各指を可動させて把持を行う方式であるため、指からはみ出るような細長い部品を安定して把持することが難しい等の課題がある。
【０００８】
このように、従来のロボットハンドは、任意の指配置が取れないことにより、大きさ、形状等が異なるワークを把持する場合は、１つのハンドで対応することができない。そのため、大きさ、形状等が異なるワークを把持する場合、ワークの大きさ、形状等に合わせたロボットハンドに付け替える必要があり、多品種のワークなどを取扱う際には汎用性に欠けるものであった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、形状の異なる多品種のワークを把持可能である汎用性の高い把持機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】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、
アクチュエータにより指部を開閉してワークを把持する把持機であって、
前記アクチュエータは、前記指部の開閉方向に前記アクチュエータ自体を摺動自在にフローティング支持するフローティング機構を有するものである。
【００１２】
請求項２においては、
３つの前記アクチュエータを備え、
そのうち２つの前記アクチュエータは、それぞれ一対の指部を有するとともに各一対の指部の開閉方向が互いに平行になるように配置され、
残る１つの前記アクチュエータは、前記２つのアクチュエータが有する前記各一対の指部の開閉方向に対して直交する方向に、前記２つのアクチュエータを開閉することで、前記２つのアクチュエータが有する前記各一対の指部を前記直交する方向に開閉するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、形状の異なる多品種のワークを把持可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る汎用ハンドの全体構成を模式的に示す斜視図。
【図２】チャック動作の組合せによる指動作を示す説明図であり、（ａ）は電動チャック単体のチャック動作（指動作）を示す図、（ｂ）は３つの電動チャックを組合せた汎用ハンドを示す図、（ｃ）は３つの電動チャックを組合せた汎用ハンドにおける指動作を示す図。
【図３】フローティング機構を示す説明図であり、（ａ）はフローティング機構としてＬＭガイドを設けた電動チャックを示す図、（ｂ）はＬＭガイドにより電動チャックがスライドした状態を示す図。
【図４】芯ズレした部品を電動チャックにより把持する動作を示す説明図であり、（ａ）は部品が電動チャックの中心からずれて載置されている状態を示す図、（ｂ）は指を閉動作している図、（ｃ）は一方の指に部品が当接した際に電動チャックがスライドしながら部品を把持することを示す図。
【図５】芯ズレ（横ズレ）した部品を汎用ハンドが有する４本の指により把持する動作を汎用ハンド上方から見た説明図であり、（ａ）は中心から横ズレした状態の部品を４本の指で把持する動作を示す図、（ｂ）は一側の指が部品に当接した状態を示す図、（ｃ）は部品を４本の指で把持した状態を示す図。
【図６】芯ズレ（縦ズレ）した部品を汎用ハンドが有する４本の指により把持する動作を汎用ハンド上方から見た説明図であり、（ａ）は指中心から縦ズレした状態の部品を２本の指で把持する動作を示す図、（ｂ）は一方の指が部品に当接した状態を示す図、（ｃ）は部品を２本の指で把持した状態を示す図。
【図７】汎用ハンドが様々な形状の部品に対応して把持可能であることを示す説明図。
【図８】汎用ハンドによる部品の把持動作を説明するための説明図。
【図９】本実施形態に係る汎用ハンドの具体的な適用例を示す模式図。
【図１０】本実施形態に係る汎用ハンドの具体的な適用例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
先ず、本発明の実施形態に係る把持機である汎用ハンドの構成について図を用いて説明する。本実施形態に係る汎用ハンドは、多種類及び異なる形状のワーク（把持対象物）に対応可能な高い汎用性を有したハンドである。汎用ハンドは、例えば、工作機械等が有するワーク搬送装置や産業用ロボット等のロボットの手先に取り付けて使用可能である。
【００１６】
汎用ハンド５０は、アクチュエータにより指部を開閉してワークである部品７を把持する把持機であり、アクチュエータとして３つの電動チャックを備え、それぞれの電動チャックにはフローティング機構を有する。
【００１７】
具体的には、汎用ハンド５０は、図１に示すように、チャック本体の長手方向がＸ軸方向に沿って配置される１軸用電動チャック８と、チャック本体の長手方向がＸ軸方向に直交するＹ軸方向に沿って配置される２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４と、からなる３つの電動チャックを主に備える。そのうち２つの電動チャックの２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４は、それぞれ一対の指部である２軸用指１８・１８、３軸用指２８・２８を有するとともに２軸用指１８・１８、３軸用指２８・２８の開閉方向が互いに平行になるように配置され、残る１つの電動チャックである１軸用電動チャック８は、前記２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４が有する前記各一対の指部である２軸用指１８・１８、３軸用指２８・２８の開閉方向に対して直交する方向に、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４自体を開閉することで、当該２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４のそれぞれが有する２軸用指１８・１８、３軸用指２８・２８を前記直交する方向に開閉することができる。
【００１８】
次に、前記汎用ハンド５０に適用されるアクチュエータである３つの電動チャック８、１６、２４の各構成について説明する。
汎用ハンド５０が有する３つの電動チャック８、１６、２４は、一対のチャック基部（把持開閉部）を所定方向（本実施形態においては各電動チャック８、１６、２４の長手方向）に開閉するアクチュエータであり、それぞれ略同様の構成を有するものである。各電動チャック８、１６、２４は、当該各電動チャック８、１６、２４本体下部にそれぞれ配置され所定方向に開閉可能である一対のチャック基部５・５、１５・１５、２５・２５と、当該各一対のチャック基部５・５、１５・１５、２５・２５を所定方向に開閉するための駆動源である図示しないモータ（ステッピングモータやサーボモータ等）と、当該モータの回転駆動力を前記チャック基部５・５、１５・１５、２５・２５の直線方向の開閉動作に変換する図示しない駆動力変換機構と、当該駆動力変換機構と前記モータとを収納する筐体８ａ、１６ａ、２４ａとから構成されている。
【００１９】
また、３つの電動チャック８、１６、２４は、３つの電動チャック８、１６、２４を制御するための図示しない制御手段に接続されている。制御手段は、３つの電動チャック８、１６、２４が有する図示しない各モータをそれぞれ駆動制御して、３つの電動チャック８、１６、２４が有する各チャック基部５・５、１５・１５、２５・２５を所定の軸方向に開閉動作が可能である。
なお、本実施形態においては、前記各アクチュエータとして、モータ等の電動手段により一対のチャック部を直線方向に開閉可能な電動チャックを適用した例を説明するが、特に限定するものではない。例えば、前記各アクチュエータとして、空気圧等を利用したエア駆動手段により一対のチャック部を直線方向に開閉可能な空気圧駆動チャックを適用する場合であっても、本発明の効果を得ることができる。
【００２０】
２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４が有するチャック基部１５・１５、２５・２５は、各筐体１６ａ、２４ａの一側面部（本実施形態では、下面部）にそれぞれ配置されている。当該チャック基部１５・１５、２５・２５には、それぞれ一対からなる下方へ突出した棒状の指部である２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８がそれぞれ取り付けられている。また、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８の周囲には、ウレタン等の弾性体が取り付けられている。また、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８は、図２（ａ）に示すように、制御手段によりそれぞれが有する駆動源である前記モータを駆動することでＹ軸方向に沿って開閉可能であるとともに、Ｙ軸方向における規制された範囲内において任意の位置（例えば、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を開状態もしくは閉状態とする等の任意の位置）に２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８をそれぞれ独立して移動制御することが可能である。
【００２１】
一方、１軸用電動チャック８が有するチャック基部５・５は、筐体８ａの一側面部（本実施形態では、下面部）に配置されている。当該チャック基部５・５は、図１に示すように、後述する２軸用ＬＭガイド１９及び３軸用ＬＭガイド２９を介して２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４のそれぞれの上部（本実施形態では、当該上部における各２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４の長手方向中途部）に取り付けられる。チャック基部５・５は、制御手段により１軸用電動チャック８が有する駆動源である前記モータを駆動することで２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４の各本体をＸ軸方向に沿って開閉可能であるとともにＸ軸方向における規制された範囲内において任意の位置に移動制御可能である。すなわち、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４が有する２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８は、制御手段により１軸用電動チャック８を駆動することで、Ｘ軸方向に沿って開閉可能であるとともにＸ軸方向における規制された範囲内において任意の位置（例えば、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を開状態もしくは閉状態とする等の任意の位置）に２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８をそれぞれ独立して移動制御が可能である。
【００２２】
以上の如く、１軸用電動チャック８、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４は、それぞれを図２（ｂ）のように組合せて連結し、構成することで、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８に図２（ｃ）に白抜き矢印で示す方向に指動作を行わせることが可能となる。
【００２３】
３つの電動チャック８、１６、２４が有するフローティング機構は、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４が有する２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８の開閉方向に各電動チャック８、１６、２４自体をそれぞれ摺動自在にフローティング支持する機構である。ここで、フローティング機構としては、例えば、本実施形態のようにＬＭガイド（ＬＭガイドは登録商標。Ｌｉｎｅａｒ Ｍｏｔｉｏｎ Ｇｕｉｄｅ：直線運動案内）を適用することが可能である。
【００２４】
１軸用電動チャック８が有するフローティング機構は、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４が有する２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８の所定の開閉方向（本実施形態では、Ｘ軸方向）に前記１軸用電動チャック８自体を摺動自在にフローティング支持する１軸用ＬＭガイド９である。当該１軸用ＬＭガイド９は、直線ガイド部となる棒状の１軸ガイド部９ａと、当該１軸ガイド部９ａを挿通して１軸ガイド部９ａに沿って（Ｘ軸に沿って）スライド自在であるとともにスライド範囲が規制される１軸フローティング支持部９ｂと、１軸ガイド部９ａの一端を保持しロボットの手先に取り付けるロボット取付用ブラケット（図示せず）を上部に取り付け可能である正面視Ｌ字状のガイド保持部材９ｃと、から構成される。また、１軸フローティング支持部９ｂの下部、及びガイド保持部材９ｃの下端は、１軸用電動チャック８本体の一側面部（本実施形態では、上面部）に固定されている。
これにより、１軸用電動チャック８は、１軸用電動チャック８本体上部に取り付けられた１軸フローティング支持部９ｂが１軸ガイド部９ａに沿ってフリーでスライド可能となり、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４が有する２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８の所定の開閉方向（本実施形態では、Ｘ軸方向）に摺動自在にフローティング支持される。
【００２５】
また、２軸用電動チャック１６が有するフローティング機構は、２軸用電動チャック１６が有する２軸用指１８・１８の所定の開閉方向（本実施形態では、Ｙ軸方向）に前記２軸用電動チャック１６自体を摺動自在にフローティング支持する２軸用ＬＭガイド１９である。当該２軸用ＬＭガイド１９は、直線ガイド部となる棒状の２軸ガイド部１９ａと、当該２軸ガイド部１９ａを挿通して２軸ガイド部１９ａに沿って（Ｙ軸に沿って）スライド自在であるとともにスライド範囲が規制される２軸フローティング支持部１９ｂと、２軸ガイド部１９ａの一端を保持し１軸用電動チャック８の一方のチャック部５（本実施形態では、左側のチャック部５）を固定するための側面視Ｌ字状のガイド保持部材１９ｃと、から構成される。また、２軸フローティング支持部１９ｂの下部、及びガイド保持部材１９ｃの下端は、２軸用電動チャック１６本体の一側面部（本実施形態では、上面部）に固定されている。また、ガイド保持部材１９ｃの上端面には、１軸用電動チャック８の一方のチャック基部５（図１においては左側のチャック基部５）が固定される。
これにより、２軸用電動チャック１６は、当該２軸用電動チャック１６本体上部に取り付けられた２軸フローティング支持部１９ｂが２軸ガイド部１９ａに沿ってフリーでスライド可能となり（図３（ａ）（ｂ）参照）、２軸用電動チャック１６が有する２軸用指１８・１８の所定の開閉方向（本実施形態では、Ｙ軸方向）に摺動自在にフローティング支持される。
【００２６】
また、３軸用電動チャック２４が有するフローティング機構は、３軸用電動チャック２４が有する３軸用指２８・２８の所定の開閉方向（本実施形態では、Ｙ軸方向）に前記３軸用電動チャック２４自体を摺動自在にフローティング支持する３軸用ＬＭガイド２９である。当該３軸用ＬＭガイド２９は、直線ガイド部となる棒状の３軸ガイド部２９ａと、当該３軸ガイド部２９ａを挿通して３軸ガイド部２９ａに沿って（Ｘ軸に沿って）スライド自在であるとともにスライド範囲が規制される３軸フローティング支持部２９ｂと、３軸ガイド部２９ａの一端を保持し１軸用電動チャック８の一方のチャック部５（本実施形態では、右側のチャック部５）を固定するための側面Ｌ字状のガイド保持部材２９ｃと、から構成される。また、３軸フローティング支持部２９ｂの下部、及びガイド保持部材２９ｃの下端は、３軸用電動チャック２４本体の一側面部（本実施形態では、上面部）に固定されている。また、ガイド保持部材２９ｃの上端面には、１軸用電動チャック８の一方のチャック基部５（図１においては右側のチャック基部５）が固定される。
これにより、３軸用電動チャック２４は、当該３軸用電動チャック２４本体上部に取り付けられた３軸フローティング支持部２９ｂが３軸ガイド部２９ａに沿ってフリーでスライド可能となり（図３（ａ）（ｂ）参照）、３軸用電動チャック２４が有する３軸用指２８・２８の所定の開閉方向（本実施形態では、Ｙ軸方向）に摺動自在にフローティング支持される。
【００２７】
つまり、フローティング機構である１軸用ＬＭガイド９、２軸用ＬＭガイド１９及び３軸用ＬＭガイド２９は、１軸用電動チャック８、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４のそれぞれをフローティング支持することにより、１軸用電動チャック８をＸ軸方向に沿って、かつ２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４をＹ軸方向に沿ってそれぞれ摺動可能にするための機構である。
なお、本実施形態においては、フローティング機構としてＬＭガイドを使用した例について説明しているが、特に限定するものではなく、１軸用電動チャック８、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４をフローティング支持して、１軸用電動チャック８をＸ軸方向に沿って、かつ２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４をＹ軸方向に沿ってそれぞれ摺動可能に構成できればよい。
【００２８】
また、汎用ハンド５０は、１軸用ＬＭガイド９上部にロボットの手先に取り付けるためのロボット取付用ブラケット（図示せず）を備えることで、当該ロボット取付用ブラケットを介してロボットの手先に取り付けられ、ロボットを駆動制御することにより汎用ハンド５０を３次元方向（上下左右方向）における所定の位置に移動可能となる。
【００２９】
また、１軸用電動チャック８、２軸用電動チャック１６及び３軸用電動チャック２４は、各電動チャック８、１６、２４が有するＬＭガイド９、１９、２９において、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を全開にした際の原点出しをするための原点出しストッパ（図示せず）と、１軸フローティング支持部９ｂ、２軸フローティング支持部１９ｂ及び３軸フローティング支持部２９ｂを所定の位置で止めるためのブレーキユニット（図示せず）をそれぞれ備える。
【００３０】
次に、以上のように構成された本実施形態に係る汎用ハンド５０の動作について説明する。具体的には、上記汎用ハンド５０をロボットの手先（ハンド）として適用し、仕切り板で囲われた部品箱中の１つの区画に収納されたワーク（本実施形態においては部品）を把持する動作について説明する。
【００３１】
先ず、１軸フローティング支持部９ｂ、２軸フローティング支持部１９ｂ及び３軸フローティング支持部２９ｂを停止していたブレーキユニットを開放し、各フローティング支持部９ｂ、１９ｂ、２９ｂをそれぞれフリーに動ける状態にする。そして、３つの電動チャック８、１６、２４の各チャック部５・５，１５・１５、２５・２５を開き、４本の指である２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を全開にする。２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８の開き端まで来ると、各フローティング支持部９ｂ、１９ｂ、２９ｂは原点出しストッパに接触し、各フローティング支持部９ｂ、１９ｂ、２９ｂが所定の中心位置に補正され、４本の指である２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８の原点出しが完了する（図８（１）参照）。
なお、電動チャック（電動グリッパ）が、インクリメンタルタイプではなくアブソルートタイプの場合、原点出しは不要である。
【００３２】
電動チャック８、１６、２４の各チャック基部５・５、１５・１５、２５・２５を閉じ、各部品の大きさ・納入形態に合わせて位置制御することにより２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を部品７上方に来るように配置し、挿入姿勢を取る（図８（２）参照）。
【００３３】
汎用ハンド５０本体を下降させ、部品７と仕切り板の隙間に２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を挿入する（図８（３）参照）。
【００３４】
ブレーキユニットを開放し、各フローティング支持部９ｂ、１９ｂ、２９ｂをフリーに動ける状態にして、電動チャック８、１６、２４の各チャック基部５・５、１５・１５、２５・２５を閉じることで、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８により部品７を把持する（図８（４）参照）。このとき、制御手段は、電動チャック８、１６、２４の把持力制御を行い、部品７に接触した指と当該指と連結された電動チャックからフローティングし始め、最終的に全ての２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８が部品形状にならい部品７を把持する。部品７把持中は把持力制御により、把持力は一定に保持される。
【００３５】
ロボットは、汎用ハンド５０本体を部品移載位置まで移動させ、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を開いて部品７を載置する（図８（５）参照）。
【００３６】
続いて、ブレーキユニットを開放し、全ての２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を全開にして（図８（６）参照）、各フローティング支持部９ｂ、１９ｂ、２９ｂの原点出しをする（図８（１）参照）。このようにして、図８で示す（１）〜（６）の動作を繰り返して、連続的に部品７の把持及び移載を行うことができる。
【００３７】
以上により、汎用ハンド５０は、２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８をｘ−ｙ軸における任意の位置に配置できる（図２参照）。
【００３８】
また、汎用ハンド５０は、図３（ａ）（ｂ）にて示したフローティング機構のフローティング作用により、ワーク（部品）の位置ズレを許容して把持することができる。すなわち、例えば、図４では、芯ズレした部品７を電動チャック１６（２４）により把持する動作を示している。電動チャック１６（２４）の中心からずれて載置されている部品７を把持する場合、指１８（２８）を矢印方向に閉動作していくと（図４（ａ））、一方（図４においては左側）の指１８（２８）が部品７の一端に当接する（図４（ｂ））。このように指１８（２８）が部品７に当接した際に一方の指１８（２８）と当該一方の指１８（２８）と連結された電動チャック１６（２４）がフローティング機構によりフローティングし始め（スライドし始め）、他方（図４においては右側）の指１８（２８）が部品７に近接し、最終的に両方の指１８（２８）が部品７の形状にならい部品７を把持する。また、図６は、図４で示した電動チャック１６（２４）により把持する動作を、電動チャック１６（２４）上方から見た状態を示したものであり、芯ズレ（縦ズレ：図６においては、２本の指中心から部品７が下方にずれている）した部品７を電動チャック１６（２４）が有する２本の指である２軸用指１８・１８もしくは３軸用指２８・２８により把持する動作を示している。
【００３９】
また、図５では、芯ズレ（横ズレ：図５においては、４本の指中心から右方にずれている）した部品７を電動チャック１６・２４が有する４本の指である２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８により把持する動作を示している。電動チャック１６・２４の中心からずれて載置されている部品７を把持する場合、指１８・２８を白抜き矢印方向に閉動作していくと（図５（ａ））、一側（図５においては右側）の指２８・２８が部品７の一端に当接する。このように指２８・２８が部品７に当接した際に一側の指２８・２８と当該一側の指２８・２８を有する電動チャック２４と連結された１軸電動チャック８がフローティングし始め（スライドし始め）、他側（図５においては左側）の指１８・１８が部品７に近接し、最終的に両側の２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８が部品７形状にならい部品７を把持する。
【００４０】
以上のように本実施形態に係る汎用ハンド５０は、部品７を把持することが可能であるため、汎用ハンド５０の部品７までの移動は、ラフティーチでよく、汎用ハンド５０の位置を補正するための位置補正用ビジョン（位置補正用カメラ）をロボットの手先に設けることも不要である。
また、３つの電動チャック８、１６、２４とフローティング機構であるＬＭガイド９、１９、２９とを組合せることにより、部品を把持する際には上述したようにフローティング機構のフローティング作用が働き、部品形状に汎用ハンド５０の２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８がならうことができる。このため、図７に示すようなあらゆる形状の部品を把持することが可能となる。つまり、汎用ハンド５０によれば、形状の異なる多品種のワークを把持可能である。
また、ＬＭガイド９、１９、２９を各電動チャック８、１６、２４の上部に設ける構成としたことで、各電動チャック８、１６、２４に直接モーメントがかからない。
また、ワークが当接する部分である２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８の先端にウレタン等の弾性体を取り付けることで、ワーク把持力が向上するとともに、部品７への傷付きを回避できる。
【００４１】
図９は、本実施形態に係る汎用ハンド５０の具体的な適用例を示したものである。図９に示すロボットは、汎用ハンド５０をロボットの手先に取り付け、当該ロボットを制御する図示しない制御手段が手先を動作させて汎用ハンド５０を所定の位置に移動させることが可能であるとともに、制御手段が汎用ハンド５０のアクチュエータである電動チャック８、１６、２４のそれぞれを駆動して、前述したように４本の指部である２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を開閉可能である。また、ロボットは、部品箱の搬送手段終点部と部品の移載部との間に位置するように配置されている。このように構成されたロボットは、汎用ハンド５０を用いて部品箱から部品を把持して取り出し、規定の位置に移載することができる。
また、製造現場において、図９に示すように、仕切り板により区分けされた区画に製造に用いる部品を収納可能な部品箱がよく用いられる。図９では、当該部品箱に部品を収納した状態を示しているが、仕切り板の中に収納された各部品の位置は、不揃いで、不安定である。このように、部品箱等に収められた位置決めがラフな部品を、汎用ハンド５０により部品箱から把持して取り出し、規定の位置に移載可能である。本実施形態に係る汎用ハンド５０によれば、仕切り板の中で位置が不安定な部品であっても、汎用ハンド５０が位置ズレを許容して把持することができる。
【００４２】
図１０は、本実施形態に係る汎用ハンド５０の具体的な適用例をさらに示したものである。図１０に示すロボットは、図９で示したロボットと同様に、汎用ハンド５０をロボットの手先に取り付け、当該ロボットを制御する図示しない制御手段が手先を動作させて汎用ハンド５０を所定の位置に移動させることが可能であるとともに、制御手段が汎用ハンド５０のアクチュエータである電動チャック８、１６、２４のそれぞれを駆動して、前述したように４本の指部である２軸用指１８・１８及び３軸用指２８・２８を開閉可能である。また、ロボットは、複数の部品箱の搬送手段終点部に対して部品搬送方向と直交する方向に沿って配置された走行軸上を移動可能である。このように構成されたロボットは、汎用ハンド５０を用いて部品箱から部品を把持して取り出し、規定の位置に移載するものである。図１０では、複数の多種形状の部品を部品箱に収納した状態を模式的に示しているが、各部品箱の中に収納された各部品の大きさや形状は不揃いである。このように、多種形状部品を、汎用ハンド５０により部品箱から把持して取り出し、規定の位置に移載可能である。本実施形態に係る汎用ハンド５０によれば、各部品の大きさや形状が不揃いであっても、汎用ハンド５０が各部品の大きさや形状に合わせて把持するため、ツールチェンジせずに把持できる。
【００４３】
上記の如く、本発明の把持機は、部品・移載の装置に適用可能であり、フローティング機構を有した電動チャック等のチャック機構を備えることにより、形状の異なる多種類の部品を、ツールチェンジ無しに把持することを可能にするものである。
【符号の説明】
【００４４】
７ 部品
８ １軸用電動チャック
９ １軸用ＬＭガイド
１６ ２軸用電動チャック
１９ ２軸用ＬＭガイド
１８ ２軸用指
２４ ３軸用電動チャック
２８ ３軸用指
２９ ３軸用ＬＭガイド
５０ 汎用ハンド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータにより指部を開閉してワークを把持する把持機であって、
前記アクチュエータは、前記指部の開閉方向に前記アクチュエータ自体を摺動自在にフローティング支持するフローティング機構を有することを特徴とする把持機。
【請求項２】
３つの前記アクチュエータを備え、
そのうち２つの前記アクチュエータは、それぞれ一対の指部を有するとともに各一対の指部の開閉方向が互いに平行になるように配置され、
残る１つの前記アクチュエータは、前記２つのアクチュエータが有する前記各一対の指部の開閉方向に対して直交する方向に、前記２つのアクチュエータを開閉することで、前記２つのアクチュエータが有する前記各一対の指部を前記直交する方向に開閉することを特徴とする請求項１に記載の把持機。
【請求項１】
アクチュエータにより指部を開閉してワークを把持する把持機であって、
前記アクチュエータは、前記指部の開閉方向に前記アクチュエータ自体を摺動自在にフローティング支持するフローティング機構を有することを特徴とする把持機。
【請求項２】
３つの前記アクチュエータを備え、
そのうち２つの前記アクチュエータは、それぞれ一対の指部を有するとともに各一対の指部の開閉方向が互いに平行になるように配置され、
残る１つの前記アクチュエータは、前記２つのアクチュエータが有する前記各一対の指部の開閉方向に対して直交する方向に、前記２つのアクチュエータを開閉することで、前記２つのアクチュエータが有する前記各一対の指部を前記直交する方向に開閉することを特徴とする請求項１に記載の把持機。
【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２０１２−１３９７６５（Ｐ２０１２−１３９７６５Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９３５６５（Ｐ２０１０−２９３５６５）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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