把持装置及びロボット装置
【課題】一対のフィンガーの把持動作に用いられる回転駆動源を、一対のフィンガーの回転駆動に兼用する。
【解決手段】モータ５は、フレーム６から回転軸５ｂが突出するようにフレーム６に収容されている。回転軸５ｂには、ピニオン７が固定されている。また、フレーム６に対してグリッパ基台１２が回転可能に設けられている。一対のラック１０，１０が、グリッパ基台１２に支持されて、ピニオン７を間に挟んでピニオン７に噛み合っている。一対のラック１０，１０には、フィンガー４，４が固定されている。フレーム６には、グリッパ基台１２の回転を規制するロック機構１４が設けられている。ロック機構１４は、一対のラック１０，１０の移動が規制されると、グリッパ基台１２への係止が解除され、グリッパ基台１２の回転が許容される。
【解決手段】モータ５は、フレーム６から回転軸５ｂが突出するようにフレーム６に収容されている。回転軸５ｂには、ピニオン７が固定されている。また、フレーム６に対してグリッパ基台１２が回転可能に設けられている。一対のラック１０，１０が、グリッパ基台１２に支持されて、ピニオン７を間に挟んでピニオン７に噛み合っている。一対のラック１０，１０には、フィンガー４，４が固定されている。フレーム６には、グリッパ基台１２の回転を規制するロック機構１４が設けられている。ロック機構１４は、一対のラック１０，１０の移動が規制されると、グリッパ基台１２への係止が解除され、グリッパ基台１２の回転が許容される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、把持対象物を把持する把持装置及び把持装置を備えたロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットにおいては、６軸多関節アームが考案、製品化されており、多関節アームの先端における先端リンクに把持装置を装着して構成されるロボット装置が提案されている（特許文献１参照）。把持装置は、一対のフィンガーを有し、一対のフィンガーにより把持対象物を把持するように構成されている。把持装置も、用途あるいは把持対象物の形状、形態によって各種製品化、考案されており、これらが支障なく取付け可能なようにアームと把持装置との取付けに関してはＪＩＳにより標準化もされている。
【０００３】
６軸多関節アームは、自由度が６の多関節アームであり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸まわりの回転と各軸の振り動作が可能であり、人間の腕の動作と同じ動作が行なえる。特に、把持装置の一対のフィンガーの姿勢を変える場合は、多関節アームの先端リンクを回転させることにより行われる。
【０００４】
把持対象物に対する作業が限定される場合は自由度を減らした４軸、５軸の多関節アームを使用することもあるが、作業の工程・内容の変更が一般的な産業用ロボットにおいては６軸の多関節アームが主流となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２６５０６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、従来の把持装置は、多関節アームが作業に必要な自由度を全て備えているという前提に立っているため、多関節アームの回転軸の代替機能は持っていない。つまり、把持装置の一対のフィンガーの姿勢を変更する回転動作は、多関節アームの先端リンクの回転によって実現されている。従って、このような多関節アームと把持装置とが組み合わされたロボット装置は、大型でコストパフォーマンスの低いものになりがちである。
【０００７】
そこで、本発明は、一対のフィンガーの把持動作に用いられる回転駆動源を、一対のフィンガーの回転駆動に兼用した把持装置及びロボット装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、多関節アームの先端リンクに固定されるフレームと、前記フレームから回転軸が突出するように前記フレームに収容された回転駆動源と、前記回転駆動源の回転軸に固定されたピニオンと、前記フレームに対して回転可能に設けられた基台と、前記基台に支持され、前記ピニオンを間に挟んで前記ピニオンに噛み合い、前記ピニオンが回転することにより、互いに反対方向に直線移動する一対のラックと、前記一対のラックに固定され、前記一対のラックの直線移動により開閉動作して把持対象物を把持する一対のフィンガーと、前記フレームに固定され、前記一対のラックが移動する際には、前記基台に係止して前記フレームに対する前記基台の回転を規制し、前記一対のラックの移動が規制された際には、前記基台への係止が解除され、前記ピニオンと共に前記一対のラックを介して前記基台が回転するのを許容するロック機構と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一対のフィンガーを開閉駆動する回転駆動源により、基台を回転させて一対のフィンガーの姿勢を変更し、一対のフィンガーの開閉方向を変更することが可能となる。したがって、把持装置を回転駆動する機構を多関節アームにおいて省略することが可能となり、多関節アームの小型化及びコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロボット装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る把持装置の断面図である。
【図３】把持装置の平面図であり、（ａ）は一対のフィンガーが全閉状態の図、（ｂ）は一対のフィンガーが全開状態の図である。
【図４】把持装置の平面図であり、（ａ）はグリッパユニットを左回転させている途中を示す図、（ｂ）はグリッパユニットを左回りに９０度回転させた状態を示す図である。
【図５】把持装置の平面図であり、（ａ）はグリッパユニットを右回転させている途中を示す図、（ｂ）はグリッパユニットを右回りに９０度回転させた状態を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る把持装置の斜視図である。
【図７】把持装置の平面図であり、（ａ）はブレーキパッドをグリッパ基台に圧接させている状態を示す図、（ｂ）はブレーキパッドをグリッパ基台から圧接が解除されている状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボット装置の概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、ロボット装置１００は、先端リンク２０ａを有する多関節アーム２０と、多関節アーム２０の先端リンク２０ａに固定された把持装置１と、先端リンク２０ａに固定された視覚センサであるカメラ２と、を備えている。多関節アーム２０は５軸多関節アームである。つまり、先端リンク２０ａは、回転不能に支持されている。
【００１３】
カメラ２はレンズ部２ａがグリッパユニット３のフィンガー４の把持部４ａ（つまり、把持対象物）を撮像するように多関節アーム２０の先端リンク２０ａに固定されている。
【００１４】
図２は、本発明の第１実施形態に係る把持装置１の断面図である。把持装置１は、回転駆動源であるモータ５と、モータ５を収容して先端リンク２０ａに固定される箱形状のフレーム６と、を備えている。フレーム６は、モータ５の外周を覆う筒状の側壁部６ａと、側壁部６ａの一端に設けられ、先端リンク２０ａのアダプタ部１３に固定されるフランジ部６ｂと、側壁部６ａの他端に設けられ、モータ５が固定されるモータ基台部６ｃと、からなる。
【００１５】
モータ基台部６ｃの外表面は、平面状になっており、このモータ基台部６ｃの外表面には、基台である円盤形状のグリッパ基台１２が、フレーム６に対して回転可能に配置されている。なお、把持装置１は、モータ５を駆動制御する制御装置３０を備えている。
【００１６】
モータ５は、不図示の固定子と回転子とを有しており、フレーム６の内部に配置され、フレーム６のモータ基台部６ｃに固定されている。そして、モータ５の回転子の回転軸５ｂがフレーム６のモータ基台部６ｃ及びグリッパ基台１２を貫通して外部に突出している。また、モータ５は回転型エンコーダ５ａを有しており、回転型エンコーダ５ａがモータ５（回転子）の回転位置を示す位置信号を出力する。グリッパ基台１２の貫通部には、ベアリング１１が設けられている。そして、モータ５の回転軸５ｂには、グリッパ基台１２がベアリング１１を介して回転可能に支持されている。
【００１７】
また、把持装置１は、モータ５の回転軸５ｂの先端に固定されたピニオン７と、グリッパ基台１２に一対のリニアガイド９，９を介して支持され、ピニオン７を間に挟んでピニオン７に噛み合う一対のラック１０，１０と、を備えている。つまり、一対のラック１０，１０の歯１０ａがピニオン７の歯に噛み合っている。一対のラック１０，１０のそれぞれには、一対のフィンガー４，４のそれぞれが固定して設けられている。
【００１８】
図３は把持装置１の平面図であり、図３（ａ）は一対のフィンガー４，４が全閉状態の図、図３（ｂ）は一対のフィンガー４，４が全開状態の図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、一対のリニアガイド９，９は、グリッパ基台１２に互いに平行に固定されている。そして、一対のラック１０，１０は、モータ５の回転軸５ｂの回転によってピニオン７が回転することにより、互いに反対方向（図２中、紙面に垂直な前後方向）にリニアガイド９，９に沿って直線移動する。これによりピニオン７の回転動作がラック１０，１０の直線動作に変換される。
【００１９】
一対のラック１０，１０に固定されている一対のフィンガー４，４は、対向して配置されており、ピニオン７の回転により一対のラック１０，１０が直線移動し、一対のフィンガー４，４が開閉動作して、把持対象物を把持する。一対のラック１０，１０及び一対のリニアガイド９，９は筒状の枠体８で覆われている。
【００２０】
これら一対のリニアガイド９，９、一対のラック１０，１０、一対のフィンガー４，４及び枠体８によりグリッパユニット３が構成されている。以上の構成により、グリッパ基台１２が回転すると、グリッパユニット３がグリッパ基台１２とともに回転するので、一対のフィンガー４，４の姿勢が変更される。
【００２１】
本第１実施形態では、把持装置１は、グリッパ基台１２のためのロック機構１４を備えている。このロック機構１４は、フレーム６に固定されており、一対のラック１０，１０が移動する際には、グリッパ基台１２に係止してフレーム６に対するグリッパ基台１２の回転を規制する。そして、ロック機構１４は、一対のラック１０，１０の移動が規制された際には、グリッパ基台１２への係止が解除され、ピニオン７と共に一対のラック１０，１０を介してグリッパ基台１２が回転するのを許容する。
【００２２】
一対のラック１０，１０の移動が規制される場合としては、一対のラック１０，１０が移動限界に達した場合、即ち、一対のフィンガー４，４が全開状態又は全閉状態の場合や一対のラック１０，１０が把持対象物を把持している場合がある。
【００２３】
つまり、図３（ａ）に示すように一対のフィンガー４，４が全閉状態では、フィンガー４，４同士が当接しているので、これ以上各フィンガー４を閉じる方向に移動させようとしても対向するフィンガー４に移動が規制される。したがって、各ラック１０はフィンガー４の移動規制により移動しない。一対のフィンガー４，４が把持対象物を把持している状態でも、各フィンガー４は把持対象物に当接しているので把持対象物に規制され、各ラック１０は移動しない。
【００２４】
また、図３（ｂ）に示すように一対のフィンガー４，４が全開状態では、各ラック１０が枠体８に当接しているので、これ以上フィンガー４，４を開く方向に移動させようとしても、各ラック１０は対向する枠体８に規制されて移動しない。
【００２５】
以下、ロック機構１４について詳細に説明する。本第１実施形態では、円盤形状のグリッパ基台１２の外周面１２ａには、複数（例えば４つ）の切欠部１２ｂが周方向に沿って設けられている。複数の切欠部１２ｂは、等間隔（例えば９０度間隔）に配置されている。各切欠部１２ｂは、Ｖ字形状に形成されている。ロック機構１４は、フレーム６のモータ基台部６ｃの外表面に基端が固定され、撓み変形可能な棒状の弾性部１４ａと、弾性部１４ａの先端に設けられ、グリッパ基台１２の切欠部１２ｂに引掛り可能な突起部１４ｂとからなる弾性部材である。
【００２６】
弾性部１４ａの弾性力は、ピニオン７が回転して一対のラック１０，１０が移動する際には、突起部１４ｂがグリッパ基台１２の切欠部１２ｂに引っ掛かった状態で保持されるように設定されている。さらに、弾性部１４ａの弾性力は、一対のラック１０，１０の移動が規制された際には、ピニオン７の回転駆動力により突起部１４ｂがグリッパ基台１２の切欠部１２ｂから外れて撓み変形するように設定されている。
【００２７】
以下、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照しながら、フィンガー４，４の開閉動作について説明する。弾性部材であるロック機構１４は、突起部１４ｂが複数の切欠部１２ｂのいずれか１つに弾性的に係止する（つまり、引っ掛かる）ことで、グリッパ基台１２を位置決め保持する。そして、モータ５の回転軸５ｂを回転させて、ピニオン７を回転させることにより、一対のラック１０，１０が移動する。
【００２８】
したがって、モータ５の回転軸５ｂの回転方向を変えることにより、一対のフィンガー４，４を図３（ａ）に示すように閉動作させることができ、図３（ｂ）に示すように開動作させることができる。なお、図３では、回転軸５ｂが右回転すると、一対のフィンガー４，４が閉じる方向に移動し、回転軸５ｂが左回転すると、一対のフィンガー４，４が開く方向に移動する。
【００２９】
一対のフィンガー４，４を開閉動作させる際は、ピニオン７の回転駆動力の大部分は、一対のラック１０，１０に伝達されるので、突起部１４ｂが１つの切欠部１２ｂに引っ掛かった状態が保持される。したがって、グリッパ基台１２及びグリッパユニット３は、フレーム６に対して回転しないようにロック機構１４によりロックされている。
【００３０】
なお、把持対象物を把持する際には、図３（ｂ）に示すように、一旦、一対のフィンガー４，４を全開状態となるまで移動させる。その後、一対のフィンガー４，４を閉じる方向に移動させて把持対象物を把持する。
【００３１】
次に、グリッパユニット３を回転させる場合について説明する。まず、図３（ｂ）の状態からモータ５の回転軸５ｂの左回転によりピニオン７が左回転する場合について説明する。図４は把持装置１の平面図であり、図４（ａ）はグリッパユニット３を左回転させている途中を示す図、図４（ｂ）はグリッパユニット３を左回りに９０度回転させた状態を示す図である。
【００３２】
一対のラック１０，１０が枠体８に当接して一対のラック１０，１０の移動が規制されているので、ピニオン７の左回りの回転駆動力によりグリッパユニット３及びグリッパ基台１２が左回りに回転する。
【００３３】
具体的に説明すると、一対のラック１０，１０の直線移動が規制されているので、ピニオン７の歯と各ラック１０，１０の歯との噛み合い位置が固定される。従って、ピニオン７とともに一対のラック１０，１０を介して一対のフィンガー４，４及びグリッパ基台１２が左回りに回転する。
【００３４】
このとき、弾性部材であるロック機構１４の突起部１４ｂは、Ｖ字形状の切欠部１２ｂの面に案内されながら弾性部１４ａが撓んで切欠部１２ｂを乗り越え、グリッパ基台１２への係止が解除される。このように、ロック機構１４によるロックが解除されて、グリッパ基台１２の回転が許容され、図４（ａ）に示すように、突起部１４ｂがグリッパ基台１２の外周面１２ａに当接しながらグリッパユニット３及びグリッパ基台１２が左回りに回転する。
【００３５】
さらに、ピニオン７による左回転駆動が続行され、グリッパユニット３が所定の角度（図４（ｂ）では９０度）回転すると、ロック機構１４の突起部１４ｂがグリッパ基台１２の次の切欠部１２ｂに引っ掛かる。そして、同時に、制御装置３０が、モータ５の回転型エンコーダ５ａからのパルス出力のカウントにより左回りに所定の角度（９０度）回転したことを検出することで、不図示の駆動回路によりモータ５への通電を停止することができる。
【００３６】
次に、図３（ａ）の状態からモータ５の回転軸５ｂの右回転によりピニオン７が右回転する場合について説明する。図５は把持装置１の平面図であり、図５（ａ）はグリッパユニット３を右回転させている途中を示す図、図５（ｂ）はグリッパユニット３を右回りに９０度回転させた状態を示す図である。
【００３７】
一対のフィンガー４，４同士が当接して一対のラック１０，１０の移動が規制されているので、ピニオン７の右回りの回転駆動力によりグリッパユニット３及びグリッパ基台１２が右回りに回転する。
【００３８】
具体的に説明すると、一対のラック１０，１０の直線移動が規制されているので、ピニオン７の歯と各ラック１０，１０の歯との噛み合い位置が固定される。従って、ピニオン７とともに一対のラック１０，１０を介して一対のフィンガー４，４及びグリッパ基台１２が右回りに回転する。
【００３９】
このとき、弾性部材であるロック機構１４の突起部１４ｂは、Ｖ字形状の切欠部１２ｂの面に案内されながら弾性部１４ａが撓んで切欠部１２ｂを乗り越え、グリッパ基台１２への係止が解除される。このように、ロック機構１４によるロックが解除されて、グリッパ基台１２の回転が許容され、図５（ａ）に示すように、突起部１４ｂがグリッパ基台１２の外周面１２ａに当接しながらグリッパユニット３及びグリッパ基台１２が右回りに回転する。
【００４０】
さらに、ピニオン７による右回転駆動が続行され、グリッパユニット３が所定の角度（図５（ｂ）では９０度）回転すると、ロック機構１４の突起部１４ｂがグリッパ基台１２の次の切欠部１２ｂに引っ掛かる。そして、同時に、制御装置３０が、モータ５の回転型エンコーダ５ａからのパルス出力のカウントにより右回りに所定の角度（９０度）回転したことを検出することで、不図示の駆動回路によりモータ５への通電を停止することができる。
【００４１】
ここで、一対のフィンガー４，４が把持対象物を把持した状態で一対のフィンガー４，４の回転位置を変更する際には、一対のフィンガー４，４の閉じる方向の移動が規制されている。したがって、ピニオン７の右回りの回転駆動力によりグリッパユニット３及びグリッパ基台１２が右回りに回転する。
【００４２】
以上の動作により、グリッパ基台１２を回転させることによってカメラ２（図１）に対する回転軸５ｂを回転中心とする一対のフィンガー４，４の回転方向の姿勢が変更される。したがって、一対のフィンガー４，４の開閉方向を変更することが可能となり、また、カメラ２によりあらゆる方向からフィンガー４の把持部４ａ（把持対象物）を撮像することが可能となる。
【００４３】
そして、制御装置３０は、カメラ２に要求される観測角度位置を計算し、エンコーダ５ａのパルス信号をカウントしてモータ５を回転させ、ロック機構１４の係止位置で停止させることにより、グリッパユニット３を観測角度位置に回転移動させることができる。
【００４４】
以上説明したように、把持装置１の一対のフィンガー４，４を、モータ５の回転軸５ｂを回転中心とする回転方向に回転させることができるので、多関節アーム２０を、自由度が５の５軸多関節アームで構成することが可能である。
【００４５】
このように、一対のフィンガー４，４を開閉動作させるモータ５を兼用して、一対のフィンガー４，４を回転動作させることができるので、把持装置１を回転駆動する機構を多関節アーム２０において省略することが可能となる。つまり、５軸の多関節アーム２０を用いて６軸目の機能を把持装置１に持たせることにより、多関節アーム２０の小型化及びコストダウンを図ることができる。
【００４６】
また、一対のフィンガー４，４の閉鎖状態つまり把持対象物の把持状態でもグリッパユニット３を回転駆動できるので、嵌め込みなどの把持対象物を取り付けた後に回転させることが必要な作業やネジ締め等の回転作業が可能となる。
【００４７】
また、グリッパユニット３の保持はエンコーダ５ａのパルス信号からサーボ制御を行なうことで電気的に行なえるが、ロック機構１４が弾性部材であるので、一定角度回転駆動し位置決めされた後、制御回路の通電を切ることができ、把持装置１の省電化が図れる。
【００４８】
ここで、多関節アーム２０は、自由度が６の６軸多関節アームであってもよい。この場合、カメラ２が固定された先端リンク２０ａが、モータ５の回転軸５ｂと平行な軸線を中心に回転可能である。したがって、先端リンク２０ａが回転することにより、カメラ２の回転方向の姿勢も変更することができる。
【００４９】
このように、多関節アーム２０を動作させる際に、先端リンク２０ａを回転させることでカメラ２の位置を変更できるので、カメラ２が載置台に載置された把持対象物等に接触するのを回避させる動作が容易となる。そして、先端リンク２０ａにカメラ２を取り付けても、カメラ２の位置決めの自由度を損なうことなく、任意の方向から観察することが可能となる。
【００５０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る把持装置について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る把持装置の斜視図である。なお、上記第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。本第２実施形態では、把持装置１Ａは、上記第１実施形態のロック機構１４とは異なるロック機構１４Ａを備えている。
【００５１】
ロック機構１４Ａは、フレーム６のモータ基台部６ｃの外表面に固定されており、一対のラック１０，１０が移動する際には、グリッパ基台１２に係止してフレーム６に対するグリッパ基台１２の回転を規制する。そして、ロック機構１４Ａは、一対のラック１０，１０の移動が規制された際には、グリッパ基台１２への係止が解除され、ピニオン７（図２参照）と共に一対のラック１０，１０を介してグリッパ基台１２が回転するのを許容する。
【００５２】
以下、ロック機構１４Ａについて具体的に説明する。ロック機構１４Ａは、ブレーキパッド１６と、ソレノイド１７と、ブレーキパッド１６に固着されたスライドヨーク１８と、スライドヨーク１８の外周に設けられた圧縮コイルばね１９とを有している。
【００５３】
ブレーキパッド１６は、グリッパ基台１２の外周面１２ａに接離可能に配置されたパッドであり、グリッパ基台１２の外周面１２ａに圧接することで、グリッパ基台１２の回転を規制し、グリッパ基台１２を位置決め保持する。圧縮コイルばね１９は、圧縮状態でブレーキパッド１６とソレノイド１７との間に配置され、ブレーキパッド１６を押圧して、ブレーキパッド１６をグリッパ基台１２の外周面１２ａに圧接（係止）させる付勢部材である。
【００５４】
ソレノイド１７は、スライドヨーク１８をスライドガイドするとともに、通電により、スライドヨーク１８を吸引し、ブレーキパッド１６のグリッパ基台１２への圧接（係止）を解除する。即ち、ソレノイド１７は、通電により、圧縮コイルばね１９の付勢力に抗してブレーキパッド１６をグリッパ基台１２の外周面１２ａから離間させる。なお、本第２実施形態では、グリッパ基台１２に切欠部はない。また、ソレノイド１７への通電／非通電は、制御装置３０Ａにより制御される。
【００５５】
図７は把持装置１Ａの平面図であり、図７（ａ）はブレーキパッド１６をグリッパ基台１２に圧接させている状態を示す図、図７（ｂ）はブレーキパッド１６をグリッパ基台１２から圧接が解除されている状態を示す図である。
【００５６】
一対のフィンガー４，４に開閉動作させる場合、制御装置３０Ａは、ソレノイド１７を非通電状態に制御する。これにより、図７（ａ）に示すように、圧縮コイルばね１９の付勢力によりブレーキパッド１６がグリッパ基台１２の外周面１２ａに圧接し、グリッパ基台１２の回転、即ち一対のフィンガー４，４を有するグリッパユニット３の回転を規制する。したがって、一対のフィンガー４，４の開閉動作中は、グリッパ基台１２の回転が規制されているので、把持対象物を良好に把持することができる。
【００５７】
また、制御装置３０Ａは、エンコーダ５ａ（図２参照）のパルス信号をカウントしており、一対のラック１０，１０の移動が規制されたところで、ソレノイド１７を通電状態に制御する。これにより、図７（ｂ）に示すように、ブレーキパッド１６によるグリッパ基台１２の外周面１２ａへの圧接を解除することができる。
【００５８】
したがって、エンコーダ５ａのパルス信号の任意のカウントでモータ５（図２参照）を停止させ、且つ、ブレーキパッド１６をグリッパ基台１２の外周面１２ａに圧接させることにより、位置決めを自由に行うことができる。そして、一対のフィンガー４，４を、無段階に位置決めでき、任意の角度位置で固定することができる。
【００５９】
また、本第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、把持装置を回転駆動する機構を多関節アームにおいて省略することが可能となり、多関節アームの小型化及びコストダウンを図ることができる。
【００６０】
なお、上記実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記実施形態では、回転駆動源がモータ５である場合について説明するが、回転駆動源がモータ及び減速機で構成される場合であってもよい。この場合、減速機の回転軸がフレーム６のモータ基台部６ｃから外部に突出するように、モータ及び減速機がフレーム６の内部に配置されていればよい。
【００６１】
また、本実施形態では、各フィンガーには関節が設けられていない場合について説明したが、各フィンガーに関節が設けられているものについても本願発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１，１Ａ…把持装置、２…カメラ（視覚センサ）、４…フィンガー、５…モータ（回転駆動源）、５ｂ…回転軸、６…フレーム、７…ピニオン、１０…ラック、１２…グリッパ基台（基台）、１２ａ…外周面、１２ｂ…切欠部、１４，１４Ａ…ロック機構、１４ａ…弾性部、１４ｂ…突起部、１６…ブレーキパッド、１７…ソレノイド、２０…多関節アーム、２０ａ…先端リンク、１００…ロボット装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、把持対象物を把持する把持装置及び把持装置を備えたロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットにおいては、６軸多関節アームが考案、製品化されており、多関節アームの先端における先端リンクに把持装置を装着して構成されるロボット装置が提案されている（特許文献１参照）。把持装置は、一対のフィンガーを有し、一対のフィンガーにより把持対象物を把持するように構成されている。把持装置も、用途あるいは把持対象物の形状、形態によって各種製品化、考案されており、これらが支障なく取付け可能なようにアームと把持装置との取付けに関してはＪＩＳにより標準化もされている。
【０００３】
６軸多関節アームは、自由度が６の多関節アームであり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸まわりの回転と各軸の振り動作が可能であり、人間の腕の動作と同じ動作が行なえる。特に、把持装置の一対のフィンガーの姿勢を変える場合は、多関節アームの先端リンクを回転させることにより行われる。
【０００４】
把持対象物に対する作業が限定される場合は自由度を減らした４軸、５軸の多関節アームを使用することもあるが、作業の工程・内容の変更が一般的な産業用ロボットにおいては６軸の多関節アームが主流となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２６５０６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、従来の把持装置は、多関節アームが作業に必要な自由度を全て備えているという前提に立っているため、多関節アームの回転軸の代替機能は持っていない。つまり、把持装置の一対のフィンガーの姿勢を変更する回転動作は、多関節アームの先端リンクの回転によって実現されている。従って、このような多関節アームと把持装置とが組み合わされたロボット装置は、大型でコストパフォーマンスの低いものになりがちである。
【０００７】
そこで、本発明は、一対のフィンガーの把持動作に用いられる回転駆動源を、一対のフィンガーの回転駆動に兼用した把持装置及びロボット装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、多関節アームの先端リンクに固定されるフレームと、前記フレームから回転軸が突出するように前記フレームに収容された回転駆動源と、前記回転駆動源の回転軸に固定されたピニオンと、前記フレームに対して回転可能に設けられた基台と、前記基台に支持され、前記ピニオンを間に挟んで前記ピニオンに噛み合い、前記ピニオンが回転することにより、互いに反対方向に直線移動する一対のラックと、前記一対のラックに固定され、前記一対のラックの直線移動により開閉動作して把持対象物を把持する一対のフィンガーと、前記フレームに固定され、前記一対のラックが移動する際には、前記基台に係止して前記フレームに対する前記基台の回転を規制し、前記一対のラックの移動が規制された際には、前記基台への係止が解除され、前記ピニオンと共に前記一対のラックを介して前記基台が回転するのを許容するロック機構と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一対のフィンガーを開閉駆動する回転駆動源により、基台を回転させて一対のフィンガーの姿勢を変更し、一対のフィンガーの開閉方向を変更することが可能となる。したがって、把持装置を回転駆動する機構を多関節アームにおいて省略することが可能となり、多関節アームの小型化及びコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロボット装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る把持装置の断面図である。
【図３】把持装置の平面図であり、（ａ）は一対のフィンガーが全閉状態の図、（ｂ）は一対のフィンガーが全開状態の図である。
【図４】把持装置の平面図であり、（ａ）はグリッパユニットを左回転させている途中を示す図、（ｂ）はグリッパユニットを左回りに９０度回転させた状態を示す図である。
【図５】把持装置の平面図であり、（ａ）はグリッパユニットを右回転させている途中を示す図、（ｂ）はグリッパユニットを右回りに９０度回転させた状態を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る把持装置の斜視図である。
【図７】把持装置の平面図であり、（ａ）はブレーキパッドをグリッパ基台に圧接させている状態を示す図、（ｂ）はブレーキパッドをグリッパ基台から圧接が解除されている状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボット装置の概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、ロボット装置１００は、先端リンク２０ａを有する多関節アーム２０と、多関節アーム２０の先端リンク２０ａに固定された把持装置１と、先端リンク２０ａに固定された視覚センサであるカメラ２と、を備えている。多関節アーム２０は５軸多関節アームである。つまり、先端リンク２０ａは、回転不能に支持されている。
【００１３】
カメラ２はレンズ部２ａがグリッパユニット３のフィンガー４の把持部４ａ（つまり、把持対象物）を撮像するように多関節アーム２０の先端リンク２０ａに固定されている。
【００１４】
図２は、本発明の第１実施形態に係る把持装置１の断面図である。把持装置１は、回転駆動源であるモータ５と、モータ５を収容して先端リンク２０ａに固定される箱形状のフレーム６と、を備えている。フレーム６は、モータ５の外周を覆う筒状の側壁部６ａと、側壁部６ａの一端に設けられ、先端リンク２０ａのアダプタ部１３に固定されるフランジ部６ｂと、側壁部６ａの他端に設けられ、モータ５が固定されるモータ基台部６ｃと、からなる。
【００１５】
モータ基台部６ｃの外表面は、平面状になっており、このモータ基台部６ｃの外表面には、基台である円盤形状のグリッパ基台１２が、フレーム６に対して回転可能に配置されている。なお、把持装置１は、モータ５を駆動制御する制御装置３０を備えている。
【００１６】
モータ５は、不図示の固定子と回転子とを有しており、フレーム６の内部に配置され、フレーム６のモータ基台部６ｃに固定されている。そして、モータ５の回転子の回転軸５ｂがフレーム６のモータ基台部６ｃ及びグリッパ基台１２を貫通して外部に突出している。また、モータ５は回転型エンコーダ５ａを有しており、回転型エンコーダ５ａがモータ５（回転子）の回転位置を示す位置信号を出力する。グリッパ基台１２の貫通部には、ベアリング１１が設けられている。そして、モータ５の回転軸５ｂには、グリッパ基台１２がベアリング１１を介して回転可能に支持されている。
【００１７】
また、把持装置１は、モータ５の回転軸５ｂの先端に固定されたピニオン７と、グリッパ基台１２に一対のリニアガイド９，９を介して支持され、ピニオン７を間に挟んでピニオン７に噛み合う一対のラック１０，１０と、を備えている。つまり、一対のラック１０，１０の歯１０ａがピニオン７の歯に噛み合っている。一対のラック１０，１０のそれぞれには、一対のフィンガー４，４のそれぞれが固定して設けられている。
【００１８】
図３は把持装置１の平面図であり、図３（ａ）は一対のフィンガー４，４が全閉状態の図、図３（ｂ）は一対のフィンガー４，４が全開状態の図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、一対のリニアガイド９，９は、グリッパ基台１２に互いに平行に固定されている。そして、一対のラック１０，１０は、モータ５の回転軸５ｂの回転によってピニオン７が回転することにより、互いに反対方向（図２中、紙面に垂直な前後方向）にリニアガイド９，９に沿って直線移動する。これによりピニオン７の回転動作がラック１０，１０の直線動作に変換される。
【００１９】
一対のラック１０，１０に固定されている一対のフィンガー４，４は、対向して配置されており、ピニオン７の回転により一対のラック１０，１０が直線移動し、一対のフィンガー４，４が開閉動作して、把持対象物を把持する。一対のラック１０，１０及び一対のリニアガイド９，９は筒状の枠体８で覆われている。
【００２０】
これら一対のリニアガイド９，９、一対のラック１０，１０、一対のフィンガー４，４及び枠体８によりグリッパユニット３が構成されている。以上の構成により、グリッパ基台１２が回転すると、グリッパユニット３がグリッパ基台１２とともに回転するので、一対のフィンガー４，４の姿勢が変更される。
【００２１】
本第１実施形態では、把持装置１は、グリッパ基台１２のためのロック機構１４を備えている。このロック機構１４は、フレーム６に固定されており、一対のラック１０，１０が移動する際には、グリッパ基台１２に係止してフレーム６に対するグリッパ基台１２の回転を規制する。そして、ロック機構１４は、一対のラック１０，１０の移動が規制された際には、グリッパ基台１２への係止が解除され、ピニオン７と共に一対のラック１０，１０を介してグリッパ基台１２が回転するのを許容する。
【００２２】
一対のラック１０，１０の移動が規制される場合としては、一対のラック１０，１０が移動限界に達した場合、即ち、一対のフィンガー４，４が全開状態又は全閉状態の場合や一対のラック１０，１０が把持対象物を把持している場合がある。
【００２３】
つまり、図３（ａ）に示すように一対のフィンガー４，４が全閉状態では、フィンガー４，４同士が当接しているので、これ以上各フィンガー４を閉じる方向に移動させようとしても対向するフィンガー４に移動が規制される。したがって、各ラック１０はフィンガー４の移動規制により移動しない。一対のフィンガー４，４が把持対象物を把持している状態でも、各フィンガー４は把持対象物に当接しているので把持対象物に規制され、各ラック１０は移動しない。
【００２４】
また、図３（ｂ）に示すように一対のフィンガー４，４が全開状態では、各ラック１０が枠体８に当接しているので、これ以上フィンガー４，４を開く方向に移動させようとしても、各ラック１０は対向する枠体８に規制されて移動しない。
【００２５】
以下、ロック機構１４について詳細に説明する。本第１実施形態では、円盤形状のグリッパ基台１２の外周面１２ａには、複数（例えば４つ）の切欠部１２ｂが周方向に沿って設けられている。複数の切欠部１２ｂは、等間隔（例えば９０度間隔）に配置されている。各切欠部１２ｂは、Ｖ字形状に形成されている。ロック機構１４は、フレーム６のモータ基台部６ｃの外表面に基端が固定され、撓み変形可能な棒状の弾性部１４ａと、弾性部１４ａの先端に設けられ、グリッパ基台１２の切欠部１２ｂに引掛り可能な突起部１４ｂとからなる弾性部材である。
【００２６】
弾性部１４ａの弾性力は、ピニオン７が回転して一対のラック１０，１０が移動する際には、突起部１４ｂがグリッパ基台１２の切欠部１２ｂに引っ掛かった状態で保持されるように設定されている。さらに、弾性部１４ａの弾性力は、一対のラック１０，１０の移動が規制された際には、ピニオン７の回転駆動力により突起部１４ｂがグリッパ基台１２の切欠部１２ｂから外れて撓み変形するように設定されている。
【００２７】
以下、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照しながら、フィンガー４，４の開閉動作について説明する。弾性部材であるロック機構１４は、突起部１４ｂが複数の切欠部１２ｂのいずれか１つに弾性的に係止する（つまり、引っ掛かる）ことで、グリッパ基台１２を位置決め保持する。そして、モータ５の回転軸５ｂを回転させて、ピニオン７を回転させることにより、一対のラック１０，１０が移動する。
【００２８】
したがって、モータ５の回転軸５ｂの回転方向を変えることにより、一対のフィンガー４，４を図３（ａ）に示すように閉動作させることができ、図３（ｂ）に示すように開動作させることができる。なお、図３では、回転軸５ｂが右回転すると、一対のフィンガー４，４が閉じる方向に移動し、回転軸５ｂが左回転すると、一対のフィンガー４，４が開く方向に移動する。
【００２９】
一対のフィンガー４，４を開閉動作させる際は、ピニオン７の回転駆動力の大部分は、一対のラック１０，１０に伝達されるので、突起部１４ｂが１つの切欠部１２ｂに引っ掛かった状態が保持される。したがって、グリッパ基台１２及びグリッパユニット３は、フレーム６に対して回転しないようにロック機構１４によりロックされている。
【００３０】
なお、把持対象物を把持する際には、図３（ｂ）に示すように、一旦、一対のフィンガー４，４を全開状態となるまで移動させる。その後、一対のフィンガー４，４を閉じる方向に移動させて把持対象物を把持する。
【００３１】
次に、グリッパユニット３を回転させる場合について説明する。まず、図３（ｂ）の状態からモータ５の回転軸５ｂの左回転によりピニオン７が左回転する場合について説明する。図４は把持装置１の平面図であり、図４（ａ）はグリッパユニット３を左回転させている途中を示す図、図４（ｂ）はグリッパユニット３を左回りに９０度回転させた状態を示す図である。
【００３２】
一対のラック１０，１０が枠体８に当接して一対のラック１０，１０の移動が規制されているので、ピニオン７の左回りの回転駆動力によりグリッパユニット３及びグリッパ基台１２が左回りに回転する。
【００３３】
具体的に説明すると、一対のラック１０，１０の直線移動が規制されているので、ピニオン７の歯と各ラック１０，１０の歯との噛み合い位置が固定される。従って、ピニオン７とともに一対のラック１０，１０を介して一対のフィンガー４，４及びグリッパ基台１２が左回りに回転する。
【００３４】
このとき、弾性部材であるロック機構１４の突起部１４ｂは、Ｖ字形状の切欠部１２ｂの面に案内されながら弾性部１４ａが撓んで切欠部１２ｂを乗り越え、グリッパ基台１２への係止が解除される。このように、ロック機構１４によるロックが解除されて、グリッパ基台１２の回転が許容され、図４（ａ）に示すように、突起部１４ｂがグリッパ基台１２の外周面１２ａに当接しながらグリッパユニット３及びグリッパ基台１２が左回りに回転する。
【００３５】
さらに、ピニオン７による左回転駆動が続行され、グリッパユニット３が所定の角度（図４（ｂ）では９０度）回転すると、ロック機構１４の突起部１４ｂがグリッパ基台１２の次の切欠部１２ｂに引っ掛かる。そして、同時に、制御装置３０が、モータ５の回転型エンコーダ５ａからのパルス出力のカウントにより左回りに所定の角度（９０度）回転したことを検出することで、不図示の駆動回路によりモータ５への通電を停止することができる。
【００３６】
次に、図３（ａ）の状態からモータ５の回転軸５ｂの右回転によりピニオン７が右回転する場合について説明する。図５は把持装置１の平面図であり、図５（ａ）はグリッパユニット３を右回転させている途中を示す図、図５（ｂ）はグリッパユニット３を右回りに９０度回転させた状態を示す図である。
【００３７】
一対のフィンガー４，４同士が当接して一対のラック１０，１０の移動が規制されているので、ピニオン７の右回りの回転駆動力によりグリッパユニット３及びグリッパ基台１２が右回りに回転する。
【００３８】
具体的に説明すると、一対のラック１０，１０の直線移動が規制されているので、ピニオン７の歯と各ラック１０，１０の歯との噛み合い位置が固定される。従って、ピニオン７とともに一対のラック１０，１０を介して一対のフィンガー４，４及びグリッパ基台１２が右回りに回転する。
【００３９】
このとき、弾性部材であるロック機構１４の突起部１４ｂは、Ｖ字形状の切欠部１２ｂの面に案内されながら弾性部１４ａが撓んで切欠部１２ｂを乗り越え、グリッパ基台１２への係止が解除される。このように、ロック機構１４によるロックが解除されて、グリッパ基台１２の回転が許容され、図５（ａ）に示すように、突起部１４ｂがグリッパ基台１２の外周面１２ａに当接しながらグリッパユニット３及びグリッパ基台１２が右回りに回転する。
【００４０】
さらに、ピニオン７による右回転駆動が続行され、グリッパユニット３が所定の角度（図５（ｂ）では９０度）回転すると、ロック機構１４の突起部１４ｂがグリッパ基台１２の次の切欠部１２ｂに引っ掛かる。そして、同時に、制御装置３０が、モータ５の回転型エンコーダ５ａからのパルス出力のカウントにより右回りに所定の角度（９０度）回転したことを検出することで、不図示の駆動回路によりモータ５への通電を停止することができる。
【００４１】
ここで、一対のフィンガー４，４が把持対象物を把持した状態で一対のフィンガー４，４の回転位置を変更する際には、一対のフィンガー４，４の閉じる方向の移動が規制されている。したがって、ピニオン７の右回りの回転駆動力によりグリッパユニット３及びグリッパ基台１２が右回りに回転する。
【００４２】
以上の動作により、グリッパ基台１２を回転させることによってカメラ２（図１）に対する回転軸５ｂを回転中心とする一対のフィンガー４，４の回転方向の姿勢が変更される。したがって、一対のフィンガー４，４の開閉方向を変更することが可能となり、また、カメラ２によりあらゆる方向からフィンガー４の把持部４ａ（把持対象物）を撮像することが可能となる。
【００４３】
そして、制御装置３０は、カメラ２に要求される観測角度位置を計算し、エンコーダ５ａのパルス信号をカウントしてモータ５を回転させ、ロック機構１４の係止位置で停止させることにより、グリッパユニット３を観測角度位置に回転移動させることができる。
【００４４】
以上説明したように、把持装置１の一対のフィンガー４，４を、モータ５の回転軸５ｂを回転中心とする回転方向に回転させることができるので、多関節アーム２０を、自由度が５の５軸多関節アームで構成することが可能である。
【００４５】
このように、一対のフィンガー４，４を開閉動作させるモータ５を兼用して、一対のフィンガー４，４を回転動作させることができるので、把持装置１を回転駆動する機構を多関節アーム２０において省略することが可能となる。つまり、５軸の多関節アーム２０を用いて６軸目の機能を把持装置１に持たせることにより、多関節アーム２０の小型化及びコストダウンを図ることができる。
【００４６】
また、一対のフィンガー４，４の閉鎖状態つまり把持対象物の把持状態でもグリッパユニット３を回転駆動できるので、嵌め込みなどの把持対象物を取り付けた後に回転させることが必要な作業やネジ締め等の回転作業が可能となる。
【００４７】
また、グリッパユニット３の保持はエンコーダ５ａのパルス信号からサーボ制御を行なうことで電気的に行なえるが、ロック機構１４が弾性部材であるので、一定角度回転駆動し位置決めされた後、制御回路の通電を切ることができ、把持装置１の省電化が図れる。
【００４８】
ここで、多関節アーム２０は、自由度が６の６軸多関節アームであってもよい。この場合、カメラ２が固定された先端リンク２０ａが、モータ５の回転軸５ｂと平行な軸線を中心に回転可能である。したがって、先端リンク２０ａが回転することにより、カメラ２の回転方向の姿勢も変更することができる。
【００４９】
このように、多関節アーム２０を動作させる際に、先端リンク２０ａを回転させることでカメラ２の位置を変更できるので、カメラ２が載置台に載置された把持対象物等に接触するのを回避させる動作が容易となる。そして、先端リンク２０ａにカメラ２を取り付けても、カメラ２の位置決めの自由度を損なうことなく、任意の方向から観察することが可能となる。
【００５０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る把持装置について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る把持装置の斜視図である。なお、上記第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。本第２実施形態では、把持装置１Ａは、上記第１実施形態のロック機構１４とは異なるロック機構１４Ａを備えている。
【００５１】
ロック機構１４Ａは、フレーム６のモータ基台部６ｃの外表面に固定されており、一対のラック１０，１０が移動する際には、グリッパ基台１２に係止してフレーム６に対するグリッパ基台１２の回転を規制する。そして、ロック機構１４Ａは、一対のラック１０，１０の移動が規制された際には、グリッパ基台１２への係止が解除され、ピニオン７（図２参照）と共に一対のラック１０，１０を介してグリッパ基台１２が回転するのを許容する。
【００５２】
以下、ロック機構１４Ａについて具体的に説明する。ロック機構１４Ａは、ブレーキパッド１６と、ソレノイド１７と、ブレーキパッド１６に固着されたスライドヨーク１８と、スライドヨーク１８の外周に設けられた圧縮コイルばね１９とを有している。
【００５３】
ブレーキパッド１６は、グリッパ基台１２の外周面１２ａに接離可能に配置されたパッドであり、グリッパ基台１２の外周面１２ａに圧接することで、グリッパ基台１２の回転を規制し、グリッパ基台１２を位置決め保持する。圧縮コイルばね１９は、圧縮状態でブレーキパッド１６とソレノイド１７との間に配置され、ブレーキパッド１６を押圧して、ブレーキパッド１６をグリッパ基台１２の外周面１２ａに圧接（係止）させる付勢部材である。
【００５４】
ソレノイド１７は、スライドヨーク１８をスライドガイドするとともに、通電により、スライドヨーク１８を吸引し、ブレーキパッド１６のグリッパ基台１２への圧接（係止）を解除する。即ち、ソレノイド１７は、通電により、圧縮コイルばね１９の付勢力に抗してブレーキパッド１６をグリッパ基台１２の外周面１２ａから離間させる。なお、本第２実施形態では、グリッパ基台１２に切欠部はない。また、ソレノイド１７への通電／非通電は、制御装置３０Ａにより制御される。
【００５５】
図７は把持装置１Ａの平面図であり、図７（ａ）はブレーキパッド１６をグリッパ基台１２に圧接させている状態を示す図、図７（ｂ）はブレーキパッド１６をグリッパ基台１２から圧接が解除されている状態を示す図である。
【００５６】
一対のフィンガー４，４に開閉動作させる場合、制御装置３０Ａは、ソレノイド１７を非通電状態に制御する。これにより、図７（ａ）に示すように、圧縮コイルばね１９の付勢力によりブレーキパッド１６がグリッパ基台１２の外周面１２ａに圧接し、グリッパ基台１２の回転、即ち一対のフィンガー４，４を有するグリッパユニット３の回転を規制する。したがって、一対のフィンガー４，４の開閉動作中は、グリッパ基台１２の回転が規制されているので、把持対象物を良好に把持することができる。
【００５７】
また、制御装置３０Ａは、エンコーダ５ａ（図２参照）のパルス信号をカウントしており、一対のラック１０，１０の移動が規制されたところで、ソレノイド１７を通電状態に制御する。これにより、図７（ｂ）に示すように、ブレーキパッド１６によるグリッパ基台１２の外周面１２ａへの圧接を解除することができる。
【００５８】
したがって、エンコーダ５ａのパルス信号の任意のカウントでモータ５（図２参照）を停止させ、且つ、ブレーキパッド１６をグリッパ基台１２の外周面１２ａに圧接させることにより、位置決めを自由に行うことができる。そして、一対のフィンガー４，４を、無段階に位置決めでき、任意の角度位置で固定することができる。
【００５９】
また、本第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、把持装置を回転駆動する機構を多関節アームにおいて省略することが可能となり、多関節アームの小型化及びコストダウンを図ることができる。
【００６０】
なお、上記実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記実施形態では、回転駆動源がモータ５である場合について説明するが、回転駆動源がモータ及び減速機で構成される場合であってもよい。この場合、減速機の回転軸がフレーム６のモータ基台部６ｃから外部に突出するように、モータ及び減速機がフレーム６の内部に配置されていればよい。
【００６１】
また、本実施形態では、各フィンガーには関節が設けられていない場合について説明したが、各フィンガーに関節が設けられているものについても本願発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１，１Ａ…把持装置、２…カメラ（視覚センサ）、４…フィンガー、５…モータ（回転駆動源）、５ｂ…回転軸、６…フレーム、７…ピニオン、１０…ラック、１２…グリッパ基台（基台）、１２ａ…外周面、１２ｂ…切欠部、１４，１４Ａ…ロック機構、１４ａ…弾性部、１４ｂ…突起部、１６…ブレーキパッド、１７…ソレノイド、２０…多関節アーム、２０ａ…先端リンク、１００…ロボット装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多関節アームの先端リンクに固定されるフレームと、
前記フレームから回転軸が突出するように前記フレームに収容された回転駆動源と、
前記回転駆動源の回転軸に固定されたピニオンと、
前記フレームに対して回転可能に設けられた基台と、
前記基台に支持され、前記ピニオンを間に挟んで前記ピニオンに噛み合い、前記ピニオンが回転することにより、互いに反対方向に直線移動する一対のラックと、
前記一対のラックに固定され、前記一対のラックの直線移動により開閉動作して把持対象物を把持する一対のフィンガーと、
前記フレームに固定され、前記一対のラックが移動する際には、前記基台に係止して前記フレームに対する前記基台の回転を規制し、前記一対のラックの移動が規制された際には、前記基台への係止が解除され、前記ピニオンと共に前記一対のラックを介して前記基台が回転するのを許容するロック機構と、
を備えたことを特徴とする把持装置。
【請求項２】
前記基台の外周面には、周方向に沿って複数の切欠部が設けられ、
前記ロック機構は、前記フレームに固定され、撓み変形可能な弾性部と、前記弾性部に設けられ、前記切欠部に引掛り可能な突起部とを有する弾性部材であり、
前記弾性部は、前記一対のラックが移動する際には、前記突起部が前記基台の切欠部に引っ掛かった状態で保持され、前記一対のラックの移動が規制された際には、前記突起部が前記基台の切欠部から外れて撓み変形する弾性力に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の把持装置。
【請求項３】
前記ロック機構は、前記基台の外周面に接離可能に配置されたパッドと、前記パッドを前記基台の外周面に圧接させる付勢部材と、前記付勢部材の付勢力に抗して前記パッドを前記基台の外周面から離間させるソレノイドと、を有することを特徴とする請求項１に記載の把持装置。
【請求項４】
回転可能な先端リンクを有する多関節アームと、
前記多関節アームの先端リンクに固定された請求項１乃至３のいずれか１項に記載の把持装置と、
前記多関節アームの先端リンクに固定され、前記把持装置により把持される把持対象物を撮像する視覚センサと、を備えたことを特徴とするロボット装置。
【請求項１】
多関節アームの先端リンクに固定されるフレームと、
前記フレームから回転軸が突出するように前記フレームに収容された回転駆動源と、
前記回転駆動源の回転軸に固定されたピニオンと、
前記フレームに対して回転可能に設けられた基台と、
前記基台に支持され、前記ピニオンを間に挟んで前記ピニオンに噛み合い、前記ピニオンが回転することにより、互いに反対方向に直線移動する一対のラックと、
前記一対のラックに固定され、前記一対のラックの直線移動により開閉動作して把持対象物を把持する一対のフィンガーと、
前記フレームに固定され、前記一対のラックが移動する際には、前記基台に係止して前記フレームに対する前記基台の回転を規制し、前記一対のラックの移動が規制された際には、前記基台への係止が解除され、前記ピニオンと共に前記一対のラックを介して前記基台が回転するのを許容するロック機構と、
を備えたことを特徴とする把持装置。
【請求項２】
前記基台の外周面には、周方向に沿って複数の切欠部が設けられ、
前記ロック機構は、前記フレームに固定され、撓み変形可能な弾性部と、前記弾性部に設けられ、前記切欠部に引掛り可能な突起部とを有する弾性部材であり、
前記弾性部は、前記一対のラックが移動する際には、前記突起部が前記基台の切欠部に引っ掛かった状態で保持され、前記一対のラックの移動が規制された際には、前記突起部が前記基台の切欠部から外れて撓み変形する弾性力に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の把持装置。
【請求項３】
前記ロック機構は、前記基台の外周面に接離可能に配置されたパッドと、前記パッドを前記基台の外周面に圧接させる付勢部材と、前記付勢部材の付勢力に抗して前記パッドを前記基台の外周面から離間させるソレノイドと、を有することを特徴とする請求項１に記載の把持装置。
【請求項４】
回転可能な先端リンクを有する多関節アームと、
前記多関節アームの先端リンクに固定された請求項１乃至３のいずれか１項に記載の把持装置と、
前記多関節アームの先端リンクに固定され、前記把持装置により把持される把持対象物を撮像する視覚センサと、を備えたことを特徴とするロボット装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−８６３３４（Ｐ２０１２−８６３３４Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３７１１０（Ｐ２０１０−２３７１１０）
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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