JP2017164866A - 面合わせ機能を備えたロボットハンド及びロボット - Google Patents

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Abstract

【課題】ワークの被吸着面に対して、該被吸着面の姿勢に応じて電磁石を適切に面合わせできる機構を備えたロボットハンド、及び該ロボットハンドを備えたロボットの提供。
【解決手段】ロボットハンド１０は、手首軸１４に接続されたハンドベース２４と、ハンドベース２４に取付けられたホルダ２６と、ホルダ２６の内部に、ハンド中心軸線上にその回転中心が位置するように設けられた球面軸受２８と、球面軸受２８を介してホルダ２６に対して姿勢変更自在に取付けられるとともに、ホルダ２６に関してハンドベース２４とは反対側にホルダ２６から突き出た突出部３０を有する連結部材３２と、電磁石２０の吸着面２２とは反対側の取付け面３４に固着されるホルダベース３６と、連結部材３２の突出部３０の中心軸線がハンド中心軸線と一致する中立姿勢にホルダベース３６の姿勢を復元させる姿勢復元部材３８とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁石の吸着面を用いてワークを保持するロボットハンド、及び該ロボットハンドを備えたロボットに関する。
ロボットを用いて搬送対象物（ワーク）を搬送する場合、該ロボットハンドとして、開閉式の爪（指）を有するもの、真空パッドを有するもの、電磁石を有するもの等が知られている。これに関連する従来技術として、例えば特許文献１には、連結部材の一端部にバキュームチャックが固着装備され、該連結部材が球面軸受けを介してホルダ部材に保持され、該ホルダ部材がホルダアームに装着されて成るロボットハンドが記載されている。
また特許文献２には、ジョイントボックスに対して上下動する支持板及び支持ロッドと、支持板及び支持ロッドに対して設けられ、支持ロッドの先端部を支点として揺動し、かつワークを保持するワーク保持プレート及び電磁石と、支持板とワーク保持プレートとの間に設けられ、ワーク保持プレートがワークを保持した後、ワークが水平状態になるようにその姿勢補正を行うベローズとを備えたロボットハンドが記載されている。
特開平１０−１５６７７９号公報 特開平０６−１９０７７１号公報
ロボットハンドが真空吸着式のものである場合は、一般に高価な真空発生装置が必要となり、ロボットを含むシステム全体としてコストアップにつながる。また保持したワークの姿勢補正を行うためにエアアクチュエータや電動アクチュエータ等のアクチュエータを使用する場合も、コストアップにつながる。
そこで本発明は、アクチュエータや真空発生装置等の高価な装置を使用せずに、ワークの被吸着面に対して、該被吸着面の姿勢（傾き）に応じて電磁石を適切に面合わせできる機構を備えたロボットハンド、及び該ロボットハンドを備えたロボットを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本願第１の発明は、ワークの被吸着面に電磁石の吸着面を合わせて吸着することによって前記ワークを保持するロボットハンドであって、ハンドベースと、前記ハンドベースに取付けられたホルダと、前記ホルダの内部に、ハンド中心軸線上にその回転中心が位置するように設けられた球面軸受を介して前記ホルダに対して姿勢変更自在に取付けられるとともに、前記ホルダに関して前記ハンドベースとは反対側に前記ホルダから突き出た突出部を有する連結部材と、前記電磁石の前記吸着面とは反対側の取付け部位に固着されるホルダベースと、を備え、前記連結部材が前記ホルダベースを介して前記電磁石と一体となるように、前記連結部材の前記突出部が前記ホルダベースに取付けられており、前記ホルダベースに、前記連結部材の前記突出部の中心軸線が前記ハンド中心軸線と一致する中立姿勢に前記ホルダベースを復元させる姿勢復元部材が設けられている、ロボットハンドを提供する。
第２の発明は、第１の発明において、前記姿勢復元部材は板ばねを備える、ロボットハンドを提供する。
第３の発明は、第２の発明において、前記姿勢復元部材は、互いに異なる８つの方向に復元力が作用するように構成された複数の板ばねを備える、ロボットハンドを提供する。
第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明に係るロボットハンドを備えたロボットを提供する。
本発明によれば、吸着面の傾きにバラツキがある場合でも、ハンドの吸着面をワークの被吸着面に容易に合わせることができる。また姿勢復元部材として板ばねを使用することにより、エアアクチュエータや電動アクチュエータ等を使用せずに、ワークの吸着・保持が行える。さらに、互いに異なる８方向に復元力が作用するように複数の板ばねを設けることにより、ハンドのコンプライアンスをさらに高めることができる。
本発明の好適な実施形態に係るロボットハンドを示す斜視図である。 図１のロボットハンドの側断面図である。 図１のロボットハンドによるワークのハンドリング手順の一例を示すフローチャートである。
図１は、本願発明の好適な実施形態に係るロボットハンド１０の斜視図であり、図２はロボットハンド１０の中心軸線に沿った側断面図である。図１に示すロボットハンド１０は、多関節ロボット等のロボット（アーム）１２の先端に、回転可能な手首軸１４を介して取付けられ、磁力によって吸着可能な金属等からなる対象物（ワーク）１６の被吸着面１８に、電磁石２０の吸着面２２を合わせて吸着することにより、ワーク１６を保持・搬送するように構成されている。
より詳細には、ロボットハンド１０は、手首軸１４に接続されたハンドベース２４と、ハンドベース２４に取付けられたホルダ２６と、ホルダ２６の内部に、ハンド中心軸線上にその回転中心が位置するように設けられた球面軸受２８と、球面軸受２８を介してホルダ２６に対して姿勢変更自在に取付けられるとともに、ホルダ２６に関してハンドベース２４とは反対側にホルダ２６から突き出た突出部３０を有する連結部材３２と、電磁石２０の吸着面２２とは反対側の取付け部位（取付け面）３４に固着されるホルダベース３６とを備える。
連結部材３２は、ホルダベース３６を介して電磁石２０と一体となるように、連結部材３２の突出部３０がホルダベース３６に取付けられている。図２の例では、連結部材３２の突出部３０はホルダベース３６を貫通し、電磁石２０の取付け部位３４の略中央にねじ込み式に結合されている。
またロボットハンド１０のホルダベース３６には、連結部材３２の突出部３０の中心軸線がハンド中心軸線と一致する中立姿勢に連結部材３２（ホルダベース３６）の姿勢を復元させる姿勢復元部材３８が設けられている。姿勢復元部材３８としては、エアアクチュエータや電動アクチュエータのようなアクチュエータを使用せずに復元力を生じさせるものが好ましく、例えば板ばねが好適である。
また板ばね３８は、互いに異なる複数の方向に復元力が作用するように、複数個設けられることが好ましい。図示例では、電磁石２０の吸着面２２に平行（ハンド中心軸線に垂直）な面内において、ハンド中心軸線から放射状に（例えば４５°の等間隔で）延びる８つの方向に復元力が作用するように、８つの板ばね３８がホルダ２６及びホルダベース３６の外側面上に（例えば４５°の等角度間隔で）取り付けられている。なお板ばねを複数使用する場合、その個数は８つに限られず、例えば３つ、４つ又は６つでもよいが、その場合もホルダベース３６の外側面上に等角度間隔（１２０°、９０°又は６０°）で設けられることが好ましい。
次に、ロボットハンド１０を用いてワーク１６のハンドリング手順の一例を、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。先ず、ロボットハンド１０をワーク１６に接近（図２の例では下方に移動）させ（ステップＳ１）、ハンド１０（電磁石２０の吸着面２２）とワーク１６の被吸着面１８とを合わせる操作（面合わせ）を行う（ステップＳ２）。
ここで、電磁石２０は、球面軸受２８によってホルダ２６（ハンドベース２４）に対して姿勢変更可能な連結部材３２と一体的に構成されているので、電磁石２０の吸着面２２がワーク１６の被吸着面１８に対して平行でない状態でロボットハンド１０をワーク１６に接近させても、電磁石２０はワーク１６に当接することによって自動的に姿勢変更し、好適な面合わせが行われる。
次に電磁石２０の磁力によって、ワーク１６を電磁石２０に吸着させる（ステップＳ３）。その後、ハンド１０を（図２の例では上方に）移動させると、板ばね３８の復元力によって、吸着時に変化したホルダ２６に対する電磁石２０（連結部材３２）の姿勢が、突出部３０の中心軸線がハンド中心軸線と一致する中立姿勢に復元する（ステップＳ４）。
その後、ワーク１６はロボットハンド１０によって所定の搬送先に搬送される（ステップＳ５）。従ってワーク搬送時は、ロボットハンド１０に対するワーク１６の姿勢は常に一定とすることができるので、搬送先でのワークの扱い（次工程へのワークの受け渡し等）が容易に行える。
ハンド１０によって吸着・保持されるべきワークが複数の場合、それらのワークは、所定位置に１つずつ配置（例えば整列配置）されていてもよいし、コンテナ等にバラ積み配置されていてもよい。特に、バラ積み配置の場合は、各ワークにアプローチする際のハンドの姿勢を厳密に制御せずとも好適な面合わせが自動的に行われ、またワークを吸着してコンテナ等から離隔した後はハンドの姿勢が中立位置に自動的に復元するので、本実施形態に係るロボットハンドは極めて有利である。
１０ ロボットハンド
１２ ロボットアーム
１４ 手首軸
１６ ワーク
１８ 被吸着面
２０ 電磁石
２２ 吸着面
２４ ハンドベース
２６ ホルダ
２８ 球面軸受
３０ 突出部
３２ 連結部材
３４ 取付け面
３６ ホルダベース
３８ 姿勢復元部材

Claims (4)

  1. ワークの被吸着面に電磁石の吸着面を合わせて吸着することによって前記ワークを保持するロボットハンドであって、
    ハンドベースと、
    前記ハンドベースに取付けられたホルダと、
    前記ホルダの内部に、ハンド中心軸線上にその回転中心が位置するように設けられた球面軸受を介して前記ホルダに対して姿勢変更自在に取付けられるとともに、前記ホルダに関して前記ハンドベースとは反対側に前記ホルダから突き出た突出部を有する連結部材と、
    前記電磁石の前記吸着面とは反対側の取付け部位に固着されるホルダベースと、を備え、
    前記連結部材が前記ホルダベースを介して前記電磁石と一体となるように、前記連結部材の前記突出部が前記ホルダベースに取付けられており、
    前記ホルダベースに、前記連結部材の前記突出部の中心軸線が前記ハンド中心軸線と一致する中立姿勢に前記ホルダベースを復元させる姿勢復元部材が設けられている、ロボットハンド。
  2. 前記姿勢復元部材は板ばねを備える、請求項１に記載のロボットハンド。
  3. 前記姿勢復元部材は、互いに異なる８つの方向に復元力が作用するように構成された複数の板ばねを備える、請求項２に記載のロボットハンド。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットハンドを備えたロボット。
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