JPH08323676A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】軟質筒材製の複数の指形成体１を支持部材２で
支持し、指形成体１の開口部１ａを通して供給された流
体圧で、各指形成体１が腹部側に折曲するよう構成して
あるロボットハンドであって、ピストン機構Ａを支持部
材２に設け、中空ピストン軸６の先端の吸着体Ｎが支持
部材２から突出する方向にピストン軸６を移動させる突
出作動手段Ｂを設けて、吸着体Ｎを、各指形成体１の指
先よりも外方側に突出させた突出状態と、内方側に引退
させた引退状態とに切換え自在に構成し、シリンダ室８
のストロークエンド近くに設けた流体流通孔を、開口部
１ａに連通接続して、吸着体が引退状態になった後、開
口部１ａがシリンダ室８の流体取入れ口１０に連通して
各指形成体１が腹部側に折曲するよう構成し、ピストン
軸６の中空部６ａを介して吸着体Ｎの負圧形成空間内の
空気を吸引するよう構成してある。 【効果】積層された多数の把持対象物の中から把持対象
物を一本づつ円滑確実に取り出すことができ、構造のコ
ンパクト化・軽量化を図れ、制御を簡単に行うことがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基端部が開口し遊端部
が閉塞した筒状の軟質材で形成した複数の指形成体を、
支持部材の周りに分散配置して、各基端部を前記支持部
材で支持し、前記指形成体の開口部を流体供給部に連通
接続し、前記開口部を通して供給された前記流体供給部
からの流体の圧力によって、各指形成体が腹部側に折曲
するよう構成してあるロボットハンドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のロボットハンドでは、特開
昭６１‐２０３２８７号公報に示すように、把持対象物
を保持するものとしては各指形成体だけしかなかった。
そしてて把持対象物を保持する場合、各指形成体を開き
状態にしておいて、把持対象物の両側部に位置させてか
ら腹部側に折曲するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えば、積層された多
数の胡瓜の中から胡瓜を一つづつ把持して取り出す場合
において、最上層の隣接する胡瓜同士が両側部を接して
いて最上層の面がほぼ平面的に連なっていた場合、上記
従来の構成では、開き状態にした各指形成体を胡瓜の両
側部に位置設定する際に、指形成体の先端が隣の胡瓜に
当たって、指形成体を前記両側部に位置させにくく、把
持に手間がかかっていた。

【０００４】本発明の目的は、上記のように最上層の隣
接する把持対象物同士が両側部を接していて最上層の面
がほぼ平面的に連なっていた場合であっても、その中か
ら把持対象物をひとつづつ円滑かつ確実に取り出すこと
ができるようにすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる発明の
特徴構成は、把持対象物に吸着及び吸着解除自在な吸着
体を先端部に設けた中空のピストン軸と、このピストン
軸のピストンにピストン軸の先端側から基端側に向かう
流体圧を作用可能なシリンダ室とを備えるピストン機構
を、前記吸着体が前記支持部材から把持対象物側に突出
する状態に前記支持部材に設け、前記シリンダ室から加
圧流体を排出させながら、前記吸着体が支持部材から突
出する方向に前記ピストン軸を移動させる突出作動手段
を設けて、前記シリンダ室に対する流体の給排によっ
て、前記吸着体を、把持対象物に吸着可能に把持解除姿
勢における各指形成体の指先部よりも外方側に突出させ
た突出状態と、把持対象物に吸着させたまま各指形成体
による把持対象物の把持が可能な位置まで前記指先部よ
りも内方側に引退させた引退状態とに切換え自在に構成
し、前記シリンダ室の前記吸着体から遠い側の第１スト
ロークエンド近くに設けた流体流通孔を、前記指形成体
の開口部に連通接続して、前記吸着体が前記引退状態か
又は引退に近い状態になってから、前記開口部が前記シ
リンダ室における流体取入れ口に連通して、各指形成体
が腹部側に折曲するよう構成し、前記吸着体の負圧形成
空間と、前記ピストン軸の中空部とを連通接続して、前
記中空部を介して前記吸着体の負圧形成空間内の空気を
吸引するよう構成してあることにある。

【０００６】請求項２にかかる発明の特徴構成は、請求
項１にかかる発明において、前記ピストンを前記ピスト
ン軸の長手方向中間部に形成し、前記シリンダ室の前記
第１ストロークエンド側の端部に形成したピストン軸挿
通孔に、前記ピストン軸を基端側から緩やかに挿通させ
て、前記ピストンが前記第１ストロークエンド側から他
方の第２ストロークエンド側に移動するに伴って、前記
開口部が前記ピストン軸とピストン軸挿通孔との間の隙
間と連通して、この隙間から前記指形成体内の加圧流体
が排出されるよう構成してあることにある。

【０００７】

【作用】請求項１の構成によれば以下の作用を奏するこ
とができる。例えば、多数の胡瓜が積層状態にあり、最
上層の隣接する胡瓜同士が両側部を接していて最上層の
面がほぼ平面的に連なっていた場合、まず吸着体が前記
把持解除姿勢における各指形成体の指先部よりも外方側
に突出した状態で一つの胡瓜に吸着する。次に流体がシ
リンダ室に供給されて、ピストンにピストン軸の先端側
から基端側に向かう流体圧が作用し、胡瓜に吸着した吸
着体が、各指形成体の指先部よりも内方側に移動する。
そして吸着体が前記引退状態か又は引退に近い状態にな
ってから、指形成体の開口部が前記シリンダ室における
流体取入れ口に連通し、各指形成体が流体圧により腹部
側に折曲して胡瓜を把持する。

【０００８】このようにして胡瓜を把持するから、最上
層の隣接する胡瓜同士が両側部を接していて最上層の面
がほぼ平面的に連なっていた場合であっても、各指形成
体が隣の胡瓜に当たるのを回避できる。

【０００９】前記吸着体を前記突出状態と引退状態とに
切換え自在な構造として、例えば、前記吸着体を先端に
設けた支持軸を、吸着体が支持部材から把持対象物側に
突出する状態に支持部材内に挿通させ、支持軸と支持部
材との間に送りネジ機構を設け、支持部材に取付けた電
動モータで前記ネジ機構を作動させて、支持部材から前
記吸着体を出退させる構造も考えられなくもない。しか
しながら、この構造では電動モータやネジ機構を設ける
ために、装置が大型化するとともに重量が重くなる。ま
た、この構造において、吸着体が前記引退状態か又は引
退に近い状態になってから各指形成体が腹部側に折曲す
るように構成するとすれば、前記引退状態等を検出する
センサと制御装置を設けて、前記センサの検出結果に基
づいて各指形成体が腹部側に折曲作動するよう制御しな
けばならず、このような制御の方法では制御が複雑にな
る。これに対して請求項１の構成では、前記ピストン機
構を支持部材に設け、シリンダ室の吸着体から遠い側の
第１ストロークエンド近くに設けた流体流通孔を、指形
成体の開口部に連通接続して、吸着体が前記引退状態か
又は引退に近い状態になってから、前記開口部が前記シ
リンダ室における流体取入れ口に連通して、各指形成体
が腹部側に折曲するよう構成してあるから、上記のよう
な送りネジ機構・電動モータ等から成る構造のような大
型化・重量化を回避できるとともに制御の複雑化も回避
できる。

【００１０】そして、前記吸着体の負圧形成空間と、ピ
ストン軸の中空部とを連通接続して、この中空部を介し
て吸着体の負圧形成空間内の空気を吸引するよう構成し
てあるから、前記負圧形成空間内の空気を吸引するため
のホースを支持部材周りに新たに設けたときのような、
ホースと他物との引っ掛かりがなくて作業性に優れ、ま
た、部品点数を少なくして構造を簡単なものにできる。

【００１１】請求項２の構成によれば、請求項１と同様
の作用に加え、指形成体内の加圧流体を円滑に排出する
ことができる。そして、シリンダ室の前記第１ストロー
クエンド側の端部に形成したピストン軸挿通孔に、ピス
トン軸を基端側から緩やかに挿通させてあるから、ピス
トン軸は、ピストンに接触しているシリンダ室側壁と、
他の第２ストロークエンド側のシリンダ室端部との２点
で支持されることになり、例えば、ピストン軸をピスト
ン軸挿通孔に基端側から摺動自在に挿通させて、ピスト
ンに接触しているシリンダ室側壁と、両第１第２ストロ
ークエンド側のシリンダ室端部との３点で支持させたと
きのように、製作誤差等に起因して各支持点でピストン
軸支持力が不均一になるのを回避でき、ピストン軸を変
形しにくくすることができる。

【００１２】

【発明の効果】従って、請求項１の構成によれば、積層
された多数の把持対象物の中から把持対象物をひとつづ
つ取り出す場合において、最上層の隣接する把持対象物
同士が両側部を接していて最上層の面がほぼ平面的に連
なっていた場合であっても、その中から把持対象物を円
滑かつ確実に取り出すことができ、しかも、構造のコン
パクト化・軽量化を図ることができ、制御を簡単に行う
ことができるロボットハンドを提供することができた。

【００１３】請求項２の構成によれば、請求項１の構成
による上記効果に加え、指形成体内の加圧流体を円滑に
排出することができ、ピストン軸等を変形しにくくする
ことができるから、正確な制御が可能で、耐久性を向上
させることができロボットハンドを提供することができ
た。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に、基端部が開口し遊端部が閉塞した細長い筒状の
ゴム材（軟質材の一例）で形成した指形成体１を、掌に
相当する支持部材２で支持して構成した２本指のロボッ
トハンドを示してある。このロボットハンドは、収穫籠
内に収穫された胡瓜を、例えば大きさなどの等級別に別
の箱に仕分ける際に使用するもので、先端部で支持部材
２を支持する支持アームを駆動装置（共に図示外）によ
り位置変更させて、前記支持部材２を収穫籠側に近接離
間させるよう構成してある。

【００１５】各指形成体１はその開口部１ａ側の端部
を、支持部材２に突設した一対の連結用端部に各別に外
嵌して、リング状のクリップ５で固定してある。また前
記一対の連結用端部のうち一方の連結用端部を、支持部
材２の本体部から分割し、この本体部にボルト連結し
て、一方の指形成体１の向きと長さを、他方の指形成体
１の向きと長さに合うように変更調節可能に構成してあ
る。指形成体１の開口部１ａは、前記支持部材２内に形
成した空気流通路Ｒに連通接続しており、空気流通路Ｒ
における支持部材２の先端側の空気給排口１０（流体取
入れ口の一例）に第１ポンプ３（流体供給部の一例）を
連通接続し、指形成体１の長手方向中間の周部を、各ひ
だの高さ寸法が指形成体１の背部側になるほど高い蛇腹
１８に形成して（図４参照）、第１ポンプ３からの加圧
空気の給排により各指形成体１が腹部側に折曲した把持
姿勢と、背部側に復帰伸長した把持解除姿勢とに、各指
形成体１の姿勢を切換え自在に構成してある。

【００１６】前記空気流通路Ｒは、支持部材２の先端側
から基端側にわたる１本の主流通路Ｒ１と、この主流通
路Ｒ１から分岐して前記開口部１ａに各別に連通接続す
る一対の副流通路Ｒ２とから成り、主流通路Ｒ１には、
この主流通路Ｒ１の長手方向両端部を外気から遮断した
状態で、支持部材２の先端側から中空の支持軸６を挿通
させてある。この支持軸６は、胡瓜に吸着作用可能な蛇
腹状の吸着ノズルＮ（吸着体の一例）を、突出先端部で
支持している。

【００１７】そして前記支持軸６の中間部をピストン９
に膨出形成して支持軸６をピストン軸に構成してあり、
他方、主流通路Ｒ１を支持部材２の中央付近で縮径させ
て、この縮径部（ピストン軸挿通孔の一例）よりも支持
部材２の先端側部分を、前記ピストン９に支持軸６の先
端側から基端側に向かう圧力を作用可能なシリンダ室８
に形成してある。さらに、吸着ノズルＮを、支持部材２
の先端側のシールリング７との間に設けたスプリング１
４で、両指形成体１の先端部よりも外方側に突出する方
向に付勢して、前記シリンダ室８に対する加圧空気の給
排により、吸着ノズルＮを、胡瓜に吸着可能に把持解除
姿勢における各指形成体１の指先部よりも外方側に突出
させた突出状態と、胡瓜に吸着させたまま各指形成体１
による胡瓜の把持が可能な位置まで前記指先部よりも内
方側に引退させた引退状態とに切換え自在に構成してあ
る。前記支持軸６とシリンダ室８とでピストン機構Ａを
構成している。

【００１８】前記支持軸６の中空部６ａと吸着ノズルＮ
内の負圧形成空間とを連通させ、支持軸６の中空部６ａ
からその吸着ノズルＮ内の負圧形成空間内の空気を第２
ポンプ２０で吸引して胡瓜に吸着可能に構成し、支持軸
６の中空部６ａに連通する空気給排口（図示せず）から
空気を排出して吸着作用を解除可能に構成してある。

【００１９】前記２本の副流通路Ｒ２はシリンダ室８の
前記吸着ノズルＮから遠い側の第１ストロークエンドの
手前で分岐しており、図２に示すように、空気給排口１
０からの加圧空気がピストン９を第１ストロークエンド
まで押しやって、吸着ノズルＮに胡瓜を一定量持ち上げ
させ、吸着ノズルＮが前記引退状態になってから、２本
の副流通路Ｒ２が空気供給口１０と連通し、それによっ
て指形成体１が腹部側に折曲して、胡瓜を把持するよう
構成してある。前記副流通路Ｒ２のシリンダ室８側の部
位で流体流通孔を構成している。

【００２０】前記縮径部を支持軸６の基端側部位よりも
大径に形成して、縮径部と支持軸６の間に隙間Ｓを形成
し、支持部材２の基端部側壁に空気排出口２２を形成し
て、指形成体１の把持解除の際には、指形成体１内の加
圧空気を、最初に空気給排口１０から少し排出し、その
後は前記空気排出口２２から排出するよう構成してあ
る。つまり、前記空気給排口１０から加圧空気を排出し
て、スプリング１４の付勢力でピストン９が前記第１ス
トロークエンド側から他方の第２ストロークエンド側に
移動するに伴って、ピストン９が副流通路Ｒ２と空気給
排口１０とを遮断し、さらにピストン９が指先端側に移
動すると、前記開口部１ａ・副流通路Ｒ２が前記空気排
出口２２に連通して、指形成体１内の加圧空気が、前記
隙間Ｓ・空気排出口２２から排出されるのである。前記
スプリング１４と、シリンダ室８からの加圧空気の排出
機構とで、吸着ノズルＮが支持部材２から突出する方向
に支持軸６を移動させる突出作動手段Ｂを構成してい
る。

【００２１】各指形成体１の指先部には幅方向外方側に
延びる一対のひれ４を形成し（図３参照）、２本指でも
胡瓜を確実に把持できるようにしてある。また図１，図
４に示すように、腹部に長手方向に沿って形成した溝に
支持部材２側からリード線１５を引き込んで、指形成体
１の先端面と腹部に第１感圧センサ１６と第２感圧セン
サ１７を各別に設けてある（図５参照）。前記第２感圧
センサ１７はゴム製の弾性感圧センサであり、この弾性
感圧センサで把持面を形成している。

【００２２】そして、前記第１、第２感圧センサ１６，
１７の検出結果に基づいて、駆動装置，第１ポンプ３，
第２ポンプ２０を制御可能な制御装置２１（制御手段の
一例）を設けてある。

【００２３】上記構成のロボットハンドは、制御装置２
１の制御の実行により次のように作動する。 〔１〕支持部材２が収穫籠側に近接する。吸着ノズルＮ
が１本の胡瓜に吸着すると、支持部材２の胡瓜側への近
接駆動が停止する（図１参照。前記支持部材２を駆動停
止する手段としては、例えば吸着ノズルＮの縮み量に基
づいて、制御装置２１で駆動装置を停止制御するという
手段がある）。この場合、指形成体１の先端部が、例え
ば胡瓜以外の他物に当接して一定以上の押圧力が加わる
と、この押圧力が加わったことを第１感圧センサ１６が
検出して、この検出情報に基づいて支持部材２の胡瓜側
への近接駆動が停止し、指形成体１の破損を未然に防止
する。

【００２４】〔２〕第１ポンプ３から主流通路Ｒ１のシ
リンダ室８内に加圧空気が供給されて、ピストン９が指
先側とは反対側に向かう空気圧を受け、支持軸６がスプ
リング１４の付勢力に抗して支持部材２の内方側に移動
し、胡瓜を一定量持ち上げる。

【００２５】〔３〕図２に示すように、ピストン９がス
トロークエンドに達して前記引退状態になり、副流通路
Ｒ２と空気給排口１０とが連通して、指形成体１が加圧
空気で腹部側に折曲し、胡瓜を把持する。把持力が一定
になったことを第２感圧センサ１７が検出すると、加圧
空気の供給が停止し、指形成体１内の空気圧が一定にな
って折曲動作が止まる。この状態で支持部材２が収穫籠
側から離間して１本の胡瓜を取り出す。

【００２６】〔４〕指形成体１が新たに収容すべき箱内
の所定位置の上方に位置し、空気給排口１０から加圧空
気を排出して、指形成体１が把持を解除し始める。加圧
空気の排出に伴い、スプリング１４の弾性復元力で支持
軸６が指先端側に移動して、すぐにピストン９が副流通
路Ｒ２と空気給排口１０とを遮断する。さらに支持軸６
が指先端側に移動すると、副流通路Ｒ２が前記空気排出
口２２に連通し、指形成体１内の加圧空気が前記隙間Ｓ
を通り空気排出口２２から排出され、指形成体１が把持
解除姿勢に復帰伸長する。この把持解除とともに吸着ノ
ズルＮが指先側に突出して胡瓜を前記箱内の所定位置に
胡瓜を載置する。支持軸６の中空部６ａに連通する空気
排出口から吸着ノズルＮ内の空気を排出して、胡瓜の吸
着を解除する。

【００２７】〔別実施例〕ゴム材に代えてビニール・ウ
レタンなど他の軟質材で前記指形成体１を形成してもよ
い。

【００２８】前記把持対象物は、胡瓜以外の他の野菜類
や果物であってもよく、また、食物以外のものであって
もよい。

【００２９】前記指形成体１を３本以上設けてもよい。

【００３０】加圧空気に代えて、加圧した作動油等の液
体で指形成体１の姿勢を切換えるよう構成してもよい。

【００３１】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】把持前におけるロボットハンドの一部切欠全体
正面図

【図２】把持動作を示すロボットハンドの一部切欠全体
正面図

【図３】指形成体の先端部の背面図

【図４】指形成体の蛇腹部部分の横断面図

【図５】指形成体の横断面図

【符号の説明】

１ 指形成体 １ａ 開口部 ２ 支持部材 ３ 流体供給部 ６ ピストン軸 ６ａ 中空部 ９ ピストン ８ シリンダ室 １０ 流体取入れ口 Ａ ピストン機構 Ｂ 突出作動手段 Ｎ 吸着体 Ｓ 隙間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基端部が開口し遊端部が閉塞した筒状の
   軟質材で形成した複数の指形成体（１）を、支持部材
   （２）の周りに分散配置して、各基端部を前記支持部材
   （２）で支持し、前記指形成体（１）の開口部（１ａ）
   を流体供給部（３）に連通接続し、前記開口部（１ａ）
   を通して供給された前記流体供給部（３）からの流体の
   圧力によって、各指形成体（１）が腹部側に折曲するよ
   う構成してあるロボットハンドであって、 把持対象物に吸着及び吸着解除自在な吸着体（Ｎ）を先
   端部に設けた中空のピストン軸（６）と、このピストン
   軸（６）のピストン（９）にピストン軸（６）の先端側
   から基端側に向かう流体圧を作用可能なシリンダ室
   （８）とを備えるピストン機構（Ａ）を、前記吸着体
   （Ｎ）が前記支持部材（２）から把持対象物側に突出す
   る状態に前記支持部材（２）に設け、前記シリンダ室
   （８）から加圧流体を排出させながら、前記吸着体
   （Ｎ）が支持部材（２）から突出する方向に前記ピスト
   ン軸（６）を移動させる突出作動手段（Ｂ）を設けて、
   前記シリンダ室（８）に対する流体の給排によって、前
   記吸着体（Ｎ）を、把持対象物に吸着可能に把持解除姿
   勢における各指形成体（１）の指先部よりも外方側に突
   出させた突出状態と、把持対象物に吸着させたまま各指
   形成体（１）による把持対象物の把持が可能な位置まで
   前記指先部よりも内方側に引退させた引退状態とに切換
   え自在に構成し、前記シリンダ室（８）の前記吸着体
   （Ｎ）から遠い側の第１ストロークエンド近くに設けた
   流体流通孔を、前記指形成体（１）の開口部（１ａ）に
   連通接続して、前記吸着体（Ｎ）が前記引退状態か又は
   引退に近い状態になってから、前記開口部（１ａ）が前
   記シリンダ室（８）における流体取入れ口（１０）に連
   通して、各指形成体（１）が腹部側に折曲するよう構成
   し、前記吸着体（Ｎ）の負圧形成空間と、前記ピストン
   軸（６）の中空部（６ａ）とを連通接続して、前記中空
   部（６ａ）を介して前記吸着体（Ｎ）の負圧形成空間内
   の空気を吸引するよう構成してあるロボットハンド。
2. 【請求項２】 前記ピストン（９）を前記ピストン軸
   （６）の長手方向中間部に形成し、前記シリンダ室
   （８）の前記第１ストロークエンド側の端部に形成した
   ピストン軸挿通孔に、前記ピストン軸（６）を基端側か
   ら緩やかに挿通させて、前記ピストン（９）が前記第１
   ストロークエンド側から他方の第２ストロークエンド側
   に移動するに伴って、前記開口部（１ａ）が前記ピスト
   ン軸（６）とピストン軸挿通孔との間の隙間（Ｓ）と連
   通して、この隙間（Ｓ）から前記指形成体（１）内の加
   圧流体が排出されるよう構成してある請求項１記載のロ
   ボットハンド。