JPH06270090A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的狭い空間領域においても被把持体を搬
送することができると共に、ロボット全体の制御性の向
上を図ることができるロボットハンドを提供することを
目的とする。 【構成】 ロボット本体部２に取り付けられると共に、
把持部７を先端部に配設した軸部６と、軸部６を該軸部
の軸線方向（Ｓ５方向）に移動させる移動手段と、前記
軸部を該軸部の軸線回り（θＩ）方向に回転させる回転
手段とを設ける。把持部７はロボット本体部２と一緒に
制御される移動手段によってロボット本体部２より軸部
６の軸線方向に進退自在に移動すると共に、軸部６の軸
線回りに回転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロボットハンドに係り、
特にロボット本体部に取り付けられると共に、工作機械
に着脱する被把持体（ワーク）を把持するための把持部
を備えたロボットハンドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば工作機械によって加工処理される
被処理体の工作機械への着脱を自動化するために、１軸
が走行軸と成っていると共に２〜５軸が回転軸と成って
いる５自由度を有する５軸多関節構造のロボットが従来
より使用されている。

【０００３】そして、この従来の５軸多関節構造のロボ
ットは、アーム等を有するロボット本体部とワークを把
持するための把持部等を有するロボットハンドとを備え
ており、このロボットハンドがロボット本体部のアーム
の先端に取り付けられている。

【０００４】また、一般にロボットハンドの把持部等は
ワークの荷重に対応できる程度の比較的小さな部材で構
成されているので、ロボットハンドも比較的小さいもの
となっているのに対して、ロボット本体部のアーム等は
ワークの荷重の他にロボットハンド等の荷重に対しても
対応できるような大きな部材で構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来のロボットは、ロボットハンドは比較的小さなものと
なっているものの、このロボットハンドが大きな部材よ
り構成されているアームの先端に取り付けられているの
で、ロボットハンドの進入路が狭く、この狭くなってい
る進入路の奥深くまでワークを搬入しなければならない
場合、例えば工作機械への被処理体の搬出入用の開口部
の間口が狭く、この狭い間口の奥深くまで被処理体であ
るワークをロボットハンドの把持部に把持して搬入しな
ければならない場合等に、大きなアームが狭い開口部の
周囲の壁部等と干渉してしまう。従って、ワークを開口
部より奥深い所定の位置まで搬入することができないと
いった問題があった。

【０００６】このため、アームの先端部にエアーシリン
ダ等を取り付けて、このエアーシリンダ等をロボットと
は別に制御してロボットハンドをアームに対して進退さ
せる方法も従来採られていた。しかしながら、このエア
ーシリンダ等はロボットとは別に制御しなければならな
いため、このような方法では、このエアーシリンダ等を
含めたロボット全体の制御が複雑となってしまうと共
に、面倒となってしまうといった問題があった。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、把持部を先端部に配設した軸部を軸線方向に移動す
ると共に、軸線方向に回転させ、把持部をロボット本体
部より進退自在に移動・回転させると共に、ロボット本
体部と一緒に制御することによって、比較的狭い空間領
域においても被把持体を搬送することができると共に、
ロボット全体の制御性の向上を図ることができるロボッ
トハンドを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロボット本体
部に取り付けられると共に、被把持体を把持するための
把持部を備えたロボットハンドにおいて、前記ロボット
本体部に取り付けられると共に、前記把持部を先端部に
配設した軸部と、前記軸部を該軸部の軸線方向に移動さ
せる移動手段と、前記軸部を該軸部の軸線回りに回転さ
せる回転手段と、を備え、前記把持部は、前記移動手段
によって前記ロボット本体部より前記軸部の軸線方向に
進退自在に移動すると共に、前記回転手段によって前記
軸部の軸線回りに回転することを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【作用】ロボット本体部に取り付けられると共に、被把
持体を把持するための把持部を先端部に配設した軸部
は、ロボット本体部と一緒に制御される移動手段によっ
て該軸部の軸線方向に移動すると共に、回転手段によっ
て該軸部の軸線回りに回転する。そして、把持部は、軸
部を移動手段によって移動させることによってロボット
本体部より該軸部の軸線方向に進退自在に移動すると共
に、軸部を回転手段によって回転させることによって該
軸線回りに回転する。

【００１０】従って、比較的狭い空間領域においても被
把持体を搬送することができると共に、ロボット全体の
制御性の向上を図ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について述べる。図１
は本発明に係るロボットハンドを適用した一例のロボッ
トの概観斜視図である。

【００１２】図１中１は、ロボット本体部２とロボット
ハンド３とを備えた５軸多関節構造のロボットである。
そして、このロボット１の自由度は、図１に双方向矢印
Ｓ１で示す１軸並進、双方向矢印θ２〜θ４で示す２〜
４軸回転及び双方向矢印Ｓ５で示す後述する５軸並進と
成っている。

【００１３】前記ロボット本体部２は、ガイドレール２
１Ａに案内される保持部２１と、保持部２１によって保
持されるアーム２２と、アーム２２に連結されると共
に、４軸モータ２３Ａ及び５軸モータ２３Ｂを有するア
ーム２３と、アーム２３の先端部に取り付けられている
５軸部４とを備えている。そして、このロボットアーム
２２及び２３は後述する把持部と比較して、かなり大き
な部材より構成されている。

【００１４】前記ロボットハンド３は、前記５軸部４に
貫設されている軸部６と、軸部６の先端部に配設されて
いる把持部７と、軸部６を該軸部の軸線方向に移動する
ための後述する移動手段と、軸部６を該軸部の軸線回り
に回転させるための後述する回転手段とを備えている。

【００１５】前記５軸部４は、図２及び図３に示すよう
に前記アーム２３の先端に連設されている５軸出力部４
１と、５軸出力部４１に連設されていると共に、上部ギ
ヤー部５Ａと下部ギヤー部５Ｂとより成るギヤー部５
と、ギヤー部５と連設されているアクチュエータ部４５
とより構成されている。尚、図２及び図３は、夫々５軸
部４の横断平面図及び図２のIII-III 矢視縦断面図であ
る。

【００１６】前記５軸出力部４１の中央部には、前記ア
ーム２３の５軸モータ２３Ｂの出力によって回転するシ
ャフト４２が、該シャフトの先端部を前記ギアー部５に
挿入して設けられている。

【００１７】前記ギヤー部５の上部ギヤー部５Ａには、
前記シャフト４２の先端部外周面に取り付けられている
ギヤー５０と、ギヤー５０と歯合しているギヤー５１
と、ギヤー５１が一端側外周面に取り付けられているシ
ャフト５２と、シャフト５２の他端側外周面に取り付け
られているギヤー５３と、前記アクチュエータ部４５よ
り挿入されているシャフト４７の先端部外周面に取り付
けられているギヤー５４とが設けられている。

【００１８】前記ギヤー部５の下部ギヤー部５Ｂには、
前記ギヤー５３と歯合しているギヤー５６を備えている
ボールネジナット部５７と、前記ギヤー５４と歯合して
いるギヤー５８を備えたスプラインナット部５９とが設
けられている。そして、ボールネジナット部５７は軸部
６の外周面に形成されている後述するボールネジ部と螺
合しており、またスプラインナット部５８は軸部６の外
周面に形成されている後述するスプライン部と螺合して
いる。

【００１９】前記アクチュエータ部４５には、ロータリ
ーアクチュエータ４６が設けられており、このロータリ
ーアクチュエータ４６は、既述したシャフト４７と、図
示しない空気供給源よりの空気を導入するための二つの
空気供給口４８ａ及び４８ｂとを備えている。そして、
これら空気供給口４８ａ，４８ｂより所定量の空気を導
入することによってシャフト４７は該シャフトの軸線回
りに所定角度回転するように成っている。

【００２０】尚、本実施例において、前記ギヤー５０及
び５１、シャフト５２、ギヤー５３及びギヤー５６を備
えたボールネジナット部５７は、前記した移動手段を構
成するものであり、また前記アクチュエータ部４５、ギ
ヤー５４及びギヤー５８を備えたスプラインナット部５
９は、前記した回転手段を構成するものである。

【００２１】前記軸部６は軸線方向に延伸しているボー
ルネジスプラインシャフトより成り、このボールネジス
プラインシャフト６の外周面には、図３に示すようにボ
ールネジ部６１及びスプライン部６２とが形成されてい
る。そして既述のとおり、これらボールネジ部６１及び
スプライン部６２は、夫々前記ボールネジナット部５７
及び前記スプラインナット部５９と螺合している。従っ
て軸部６は、ボールネジナット部５７を回転させること
によって軸部６の軸線方向（図３中、双方向矢印Ｓ５で
示した方向）に進退自在に所定距離移動させることがで
きるように成っていると共に、スプラインナット部５９
を回転させることによって軸部６の軸線回り（図３中、
双方向矢印θＩで示した方向）に所定角度回転させるこ
とができるように成っている。

【００２２】前記把持部７は、該把持部の横断平面図で
ある図４に示すように、前記ボールネジスプラインシャ
フト６の先端部に螺子７１ａによって螺着されている基
台７１と、この基台７１に螺子７１ｂ及び７１ｃによっ
て螺着されて載置されていると共に、基台７１の中央部
を下方に向って貫通しているシャフト７２ａを備えたロ
ータリーアクチュエータ７２と、ロータリーアクチュエ
ータ７２のシャフト７２ａに螺子７３ａによって螺着さ
れている保持部７３を介して保持されているエアーチャ
ック部７４とを備えている。そして、これら基台７１、
ロータリーアクチュエータ７２、保持部７３、エアーチ
ャック部７４は比較的小さな部材より構成されているの
で、把持部７は前記ロボット本体部２のアーム２３と比
較して、かなり小さいものと成っている。

【００２３】前記ロータリーアクチュエータ７２は、図
示しない空気供給源よりの空気を導入するために二つの
空気供給口７２ｂ及び７２ｃとを備えている。そして、
空気供給口７２ｂ，７２ｃより所定量の空気を導入する
ことによって、シャフト７２ａが該シャフトの軸線回り
（図４中、双方向矢印θIIで示した方向）に所定角度回
転するように成っている。従って、シャフト７２ａに保
持部７３を介して保持されている前記エアーチャック部
７４は、この空気供給口７２ｂより所定量の空気を導入
することによって図４のＶ−Ｖ矢視平面図である図５に
矢印Ａで示す方向にシャフト７２ａの軸線を回転軸とし
て所定角度回転すると共に、空気供給口７２ｃより所定
量の空気を導入することによって同図に矢印Ｂで示す方
向に同様にシャフト７２ａの軸線を回転軸として所定角
度回転するように成っている。

【００２４】前記エアーチャック部７４は、図４のVI-V
I 矢視側面図である図６に示すように、図示しない空気
供給源よりの空気を導入するための二つの空気供給口７
４ｂ及び７４ｃを備えた平行開閉形アクチュエータ７４
ａと、ワーク７５を把持するための二つチャック７４ｅ
と７４ｆとを備えたチャック部７４ｄとを備えている。

【００２５】前記チャック７４ｅと７４ｆとは、前記空
気供給口７４ｂより空気を導入することによって互いに
接近する方向に動作するように成っていると共に、前記
空気供給口７４ｃより空気を導入することによって互い
に離間する方向に動作するように成っている。即ち、二
つのチャック７４ｅと７５ｆとは、図６に双方向矢印Ｓ
III で示した方向に互いに接近しながら移動することに
よってワーク７５を把持することができると共に、互い
に離間しながら移動することによってワーク７５を解放
することができるように成っている。

【００２６】従って、前記把持部７の自由度は、エアー
チャック部７４ｅの方向を変えるための回転２軸（θ
Ｉ，θII）と、二つのチャック７４ｅ及び７５ｆを開閉
するための並進１軸（ＳIII)と成っている。

【００２７】次に、上述実施例の作用について述べる。
先ず図６に示すように、把持部７の平行開閉形アクチュ
エータ７４ａの空気供給口７４ｂに所定量の空気を供給
し、チャック７４ｅとチャック７４ｆとを互いに接近す
るように移動させてワーク７５を把持部７に把持させる
と共に、図１に示すようにロボット１を制御して把持部
７が工作機械８の開口部８１に対向するように位置させ
る。

【００２８】次いでロボット本体部２の５軸モータ２３
Ｂを駆動して５軸部４のシャフト４２を回転させて、図
２及び図３に示すようにギヤー５１、シャフト５２、ギ
ヤー５３及び５６をこの順に介して軸部６のボールネジ
部６１と螺合しているボールネジナット部５７を回転さ
せて軸部６を工作機械８の開口部８１に進入する方向に
移動させることによって、ワーク５を把持している把持
部７を開口部８１を介して工作機械８内の所定位置に位
置させる。

【００２９】その後、アクチュエータ部４５のロータリ
ーアクチュエータ４６の空気供給口４８ａあるいは４８
ｂに所定量の空気を供給してシャフト４７を所定角度回
転させて、図２及び図３に示すようにギヤー５４及び５
８をこの順に介して軸部６のスプライン部６２と螺合し
ているスプラインナット部５８を回転させると共に、図
４及び図５に示すように把持部７のロータリーアクチュ
エータ７２の空気供給口７２ｂあるいは７２ｃに所定量
の空気を供給し、シャフト７２ａを所定角度回転させて
保持部７３を介してエアーチャック部７４を所定方向に
向けて位置させる。

【００３０】更にその後、エアーチャック部７４の平行
開閉形アクチュエータ７４ａの空気供給口７４ｃに所定
量の空気を供給し、チャック７４ｅとチャック７４ｆと
を互いに離間する方向に移動させて、ワーク７５をエア
ーチャック部７４のチャック７４ｅ及び７４ｆより解放
することによって、ワーク７５は加工機械８内の所定位
置に設置される。

【００３１】そして、ワーク７５を工作機械８の所定位
置に設置後、５軸モータ２３Ｂを駆動して５軸部４のシ
ャフト４２を前記進入時とは反対方向に回転させること
によって、ギヤー５１、シャフト５２、ギヤー５３及び
５６をこの順に介して軸部６のボールネジ部６１と螺合
しているボールナット部５７を前記進入時と反対方向に
回転させ、軸部６を工作機械８の開口部８１により退避
する方向に移動させることによって把持部７を工作機械
８内より開口部８１を介して工作機械８外の所定位置に
退避させる。

【００３２】また、工作機械８内の所定位置に設置され
ているワーク７５を把持部７によって把持し、開口部８
１を介して工作機械８内より搬出する場合には、エアー
チャック部７４のチャック７４ｅとチャック７５ｆとが
互いに十分離間している状態で、上記と同様にして把持
部７を開口部８１より工作機械８内の所定位置に位置さ
せると共に、エアーチャック部７４を所定方向に向けて
位置させる。

【００３３】その後、エアーチャック部７４の平行開閉
形アクチュエータ７４ａの空気供給口７４ｂに所定量の
空気を供給し、チャック７４ｅとチャック７４ｆとを互
いに接近する方向に移動させて、ワーク７５をエアーチ
ャック部７４のチャック７４ｅ及び７４ｆに把持させ
る。

【００３４】そして、把持部７がワーク７５を把持した
後、上記と同様にして把持部７を工作機械８内より開口
部８１を介して所定位置に退避させる。

【００３５】その後、エアーチャック部７４の平行開閉
形アクチュエータ７４ａの空気供給口７４ｃに所定量の
空気を供給し、チャック７４ｅとチャック７４ｆとを互
いに離間する方向に移動させることによって、ワーク７
５はエアーチャック部７４のチャック７４ｅ及び７４ｆ
より解放されて所定位置に設置される。

【００３６】以上のような実施例によれば、ロボット１
は先端部に被把持体を把持するための把持部７が配設さ
れると共に、移動手段によって軸線方向に進退自在な軸
部６を有するロボットハンド２を備えているので、ロボ
ット１の５軸目を図１に双方向矢印Ｓ５で示した並進運
動とすることができ、従って５軸目が回転運動と成って
いた従来のロボットと比較して、小さな把持部７をロボ
ット本体部２の大きな部材より成るアーム２３等に対し
て進退自在に移動させることができるので、工作機械８
の開口部８１が比較的狭くなっている場合でも、この開
口部８１の周囲壁等とロボット本体１とが干渉すること
なくワーク７５を工作機械８内の所定位置に、あるいは
所定位置より搬送することができる。

【００３７】また、前記移動手段及び回転手段は、ロボ
ット１の図示しないコントローラによってロボット本体
部２と一緒に制御することができるので、ロホット１全
体の制御が容易になるので、ロボット１の制御性の向上
を図ることができる。

【００３８】更に、軸部６を回転手段によって該軸部の
軸線回り、即ち図１に双方向矢印θＩで示す方向に回転
させることにより、把持部７を軸部６の軸線回りに回転
させることができるため、把持部７に別個に回転手段を
設けなくて済むので、把持部７を従来よりも一層コンパ
クトにすることができ、従って、かなり狭い空間領域に
おいても被把持体を所定位置に、あるいは所定位置より
搬送することができる。

【００３９】更にまた、この軸部６を回転手段によって
回転させることによって、把持部７を任意の角度で工作
機械８内に挿入することができると共に、挿入後の補間
動作をも行なうことができるので、把持部７の動作性の
向上を図ることができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、被把持体を把持するた
めの把持部を先端部に配設した軸部を移動手段によって
該軸部の軸線方向に移動させると共に、回転手段によっ
て回転させることによって、把持部をロボット本体部よ
り該軸部の軸線方向に進退自在に移動させることができ
ると共に、該軸部の軸線回りに回転させることができる
ので、比較的狭い空間領域においても被把持体を搬送す
ることができる。

【００４１】また軸部の移動手段及び回転手段は、ロボ
ット本体部と一緒に制御することができるので、ロボッ
ト全体の制御性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るロボットハンドを適用した一例の
ロボットの概観斜視図である。

【図２】５軸部の横断平面図である。

【図３】図２のIII-III 矢視縦断断面図である。

【図４】把持部の横断平面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ矢視平面図である。

【図６】図４のVI-VI 矢視側面図である。

【符号の説明】

１ ロボット ２ ロボット本体部 ３ ロボットハンド ４ ５軸部 ５ ギヤー部 ５Ａ 上部ギヤー部 ５Ｂ 下部ギヤー部 ６ 軸部（ボールネジスプラインシャフト） ７ 把持部 ８ 工作機械 ２１，７３ 保持部 ２２，２３ アーム ２３Ａ ４軸モータ ２３Ｂ ５軸モータ ４１ ５軸出力部 ４２，４７，５２，７２ａ シャフト ４５ アクチュエータ部 ４６，７２ ロータリーアクチュエータ ４８ａ，４８ｂ，７２ｂ，７２ｃ，７４ｂ，７４ｃ 空
気供給口 ５０，５１，５３，５４，５６，５８ ギヤー ５７ ボールネジナット部 ５９ スプラインナット部 ６１ ボールネジ部 ６２ スプライン部 ７１ 基台 ７１ｂ，７１ｃ，７３ａ 螺子 ７４ エアーチャック部 ７４ａ 平行開閉形アクチュエータ ７４ｄ チャック部 ７４ｅ，７４ｆ チャック ７５ ワーク ８１ 開口部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボット本体部に取り付けられると共
   に、被把持体を把持するための把持部を備えたロボット
   ハンドにおいて、 前記ロボット本体部に取り付けられると共に、前記把持
   部を先端部に配設した軸部と、 前記軸部を該軸部の軸線方向に移動させる移動手段と、 前記軸部を該軸部の軸線回りに回転させる回転手段と、
   を備え前記把持部は、前記移動手段によって前記ロボッ
   ト本体部より前記軸部の軸線方向に進退自在に移動する
   と共に、前記回転手段によって前記軸部の軸線回りに回
   転することを特徴とするロボットハンド。