JP2017087374A

JP2017087374A - ロボットのハンド接続構造

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Publication number: JP2017087374A
Application number: JP2015223315A
Authority: JP
Inventors: 齋藤　渉; Wataru Saito; 渉齋藤
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2017-05-25
Anticipated expiration: 2035-11-13
Also published as: JP6657824B2

Abstract

【課題】安全性を高めることのできるロボットのハンド接続構造を提供する。
【解決手段】ロボットのアームにおいて回転軸線を中心として回転させられる回転部１０に、ハンド２０を接続する接続構造であって、回転部１０及びハンド２０の本体２１は、回転軸線に垂直な断面が円形であり、ハンド２０の本体２１に、回転軸線に垂直な断面が円形の第１部材３０が固定されており、ハンド２０の本体２１と第１部材３０との間に、回転軸線に垂直な断面が円形の第２部材４０が回転可能に取り付けられており、回転部１０及び第２部材４０の一方に雄ねじが切られ、他方に雌ねじが切られており、雄ねじと雌ねじとが締め付けられて、回転部１０に第１部材３０が固定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ロボットのアームにハンドを接続する構造に関する。

従来、ロボットのアームの先端に設けたフランジと、フランジに対向して設けたプレートと、プレートに固定した工具（ハンドに相当）とを備え、フランジとプレートとをボルト及びナットで固定したものがある（特許文献１参照）。

特許第３７３８３７０号公報

ところで、近年、ロボットと人間との共存が求められており、そのために人間の安全確保が重要となっている。特許文献１に記載のハンド接続構造では、段差部が多く存在し、ボルトやナットなどもむき出しとなっている。このため、ロボットと人間との接触時の安全を確保する上で、特許文献１に記載のものは未だ改善の余地を有している。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、安全性を高めることのできるロボットのハンド接続構造を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

第１の手段は、ロボットのアームにおいて回転軸線を中心として回転させられる回転部に、ハンドを接続する接続構造であって、前記回転部及び前記ハンドの本体は、前記回転軸線に垂直な断面が円形であり、前記ハンドの本体に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第１部材が固定されており、前記ハンドの本体と前記第１部材との間に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第２部材が回転可能に取り付けられており、前記回転部及び前記第２部材の一方に雄ねじが切られ、他方に雌ねじが切られており、前記雄ねじと前記雌ねじとが締め付けられて、前記回転部に前記第１部材が固定されていることを特徴とする。

上記構成によれば、ロボットのアームにおいて、回転軸線を中心として回転部が回転させられる。ハンドの本体に第１部材が固定されているため、第１部材を回転部に固定することにより、回転部の回転に伴ってハンドを回転させることができる。

ここで、回転部及び第２部材の一方に雄ねじが切られ、他方に雌ねじが切られている。第２部材は、ハンドの本体と第１部材との間に回転可能に取り付けられている。このため、第２部材を回転させることにより、回転部及び第２部材の雄ねじと雌ねじとを締め付けることができる。そして、雄ねじと雌ねじとが締め付けられて、回転部に第１部材が固定されている。したがって、アームの回転部にハンドを接続して、回転部の回転に伴ってハンドを回転させることができる。

さらに、回転部及び第２部材の一方に切られた雄ねじと他方に切られた雌ねじとを締め付けることにより、回転部に第１部材が固定されている。このため、回転部と第１部材との固定部において、ボルトやナットがむき出しになることを避けることができる。しかも、回転部、ハンドの本体、第１部材、及び第２部材は、回転軸線に垂直な断面が円形となっている。したがって、ロボットのハンド接続構造において、突起が生じることを抑制することができ、安全性を高めることができる。

第２の手段では、前記回転部の外周面に雄ねじが切られ、前記第２部材の内周面に雌ねじが切られており、前記第１部材は、前記第２部材の内側に配置されており、前記回転部、前記ハンドの本体、及び前記第２部材の外径が等しくなっている。

上記構成によれば、回転部の外周面に雄ねじが切られ、第２部材の内周面に雌ねじが切られている。第１部材は、第２部材の内側に配置されている。そして、回転部、ハンドの本体、及び第２部材の外径が等しくなっているため、ロボットのハンド接続構造において段差が生じることを抑制することができる。さらに、回転部の雄ねじと第２部材の雌ねじとは、回転軸線の方向の位置が重なり合っている。このため、ロボットのハンド接続構造において、回転軸線の方向の長さを短縮することができ、慣性モーメントを減少させることができる。

ハンドの本体と第１部材との間に第２部材を回転可能に取り付ける構成として、第３の手段のように、前記第１部材は、円筒状に形成された第１円筒部と、前記第１円筒部の前記回転軸線の方向の端部から外周方向に環状に張り出した外周フランジとを備え、前記第２部材は、円筒状に形成された第２円筒部と、前記第２円筒部の前記回転軸線の方向の端部から内周方向に環状に張り出した内周フランジとを備え、前記第１円筒部の前記回転軸線の方向における長さが、前記内周フランジの前記回転軸線の方向における長さよりも長くなっており、前記ハンドの本体と前記外周フランジとの間に、前記内周フランジが配置されているといった構成を採用することができる。

第４の手段は、ロボットのアームにおいて回転軸線を中心として回転させられる回転部に、ハンドを接続する接続構造であって、前記回転部及び前記ハンドの本体は、前記回転軸線に垂直な断面が円形であり、前記回転部に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第１部材が固定されており、前記回転部と前記第１部材との間に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第２部材が回転可能に取り付けられており、前記ハンドの本体及び前記第２部材の一方に雄ねじが切られ、他方に雌ねじが切られており、前記雄ねじと前記雌ねじとが締め付けられて、前記第１部材に前記ハンドの本体が固定されていることを特徴とする。

上記構成によれば、ロボットのアームにおいて、回転軸線を中心として回転部が回転させられる。回転部に第１部材が固定されているため、ハンドの本体を第１部材に固定することにより、回転部の回転に伴ってハンドを回転させることができる。

ここで、ハンドの本体及び第２部材の一方に雄ねじが切られ、他方に雌ねじが切られている。第２部材は、回転部と第１部材との間に回転可能に取り付けられている。このため、第２部材を回転させることにより、ハンドの本体及び第２部材の雄ねじと雌ねじとを締め付けることができる。そして、雄ねじと雌ねじとが締め付けられて、第１部材にハンドの本体が固定されている。したがって、アームの回転部にハンドを接続して、回転部の回転に伴ってハンドを回転させることができる。

さらに、ハンドの本体及び第２部材の一方に切られた雄ねじと他方に切られた雌ねじとを締め付けることにより、第１部材にハンドの本体が固定されている。このため、第１部材とハンドの本体との固定部において、ボルトやナットがむき出しになることを避けることができる。しかも、回転部、ハンドの本体、第１部材、及び第２部材は、回転軸線に垂直な断面が円形となっている。したがって、ロボットのハンド接続構造において、突起が生じることを抑制することができ、安全性を高めることができる。

第５の手段では、前記ハンドの本体の外周面に雄ねじが切られ、前記第２部材の内周面に雌ねじが切られており、前記第１部材は、前記第２部材の内側に配置されており、前記回転部、前記ハンドの本体、及び前記第２部材の外径が等しくなっている。

上記構成によれば、ハンドの本体の外周面に雄ねじが切られ、第２部材の内周面に雌ねじが切られている。第１部材は、第２部材の内側に配置されている。そして、回転部、ハンドの本体、及び第２部材の外径が等しくなっているため、ロボットのハンド接続構造において段差が生じることを抑制することができる。さらに、ハンドの本体の雄ねじと第２部材の雌ねじとは、回転軸線の方向の位置が重なり合っている。このため、ロボットのハンド接続構造において、回転軸線の方向の長さを短縮することができ、慣性モーメントを減少させることができる。

第６の手段では、前記第２部材の外周面において、前記第２部材の外径の両端となる位置にそれぞれ凹部が形成されている。

上記構成によれば、第２部材の外周面において、第２部材の外径の両端となる位置にそれぞれ凹部が形成されている。このため、これらの凹部に工具を嵌合させることができ、工具により第２部材を締め付けることが容易となる。

第７の手段では、前記第１部材及び前記第２部材は、それぞれ円環状に形成されている。

上記構成によれば、第１部材及び第２部材は、それぞれ円環状に形成されている。このため、第１部材及び第２部材の孔を通じて、回転部からハンドへとケーブル等を通すことができる。

ロボットのアームの回転部とハンドとを示す斜視図。ハンド接続構造の分解斜視図。ハンド接続構造の断面図。ハンド接続構造の変更例を示す断面図。ハンド接続構造の他の変更例を示す断面図。

以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、多関節ロボットのアームの回転部とハンドとを接続するハンド接続構造に具体化している。

図１に示すように、ロボットのアームは、回転部１０とハンド２０とを備えている。回転部１０は、モータや減速機の出力軸に固定される。回転部１０には、ハンド２０が接続されている。そして、回転部１０が回転軸線を中心として回転させられるのに伴って、ハンド２０が回転させられる。ハンド２０は、本体２１と一対の把持部２２とを備えている。一対の把持部２２がアクチュエータにより駆動されて互いの間隔が変更されることで、一対の把持部２２によりワーク等が把持される。

図２は、回転部１０とハンド２０の本体２１との接続構造を示す分解斜視図である。

回転部１０は、円筒状に形成されている。回転部１０の中心軸線が、上記回転軸線となっている。回転部１０において、回転軸線の方向の端部には、回転軸線の方向に突出する環状の突出部１１が設けられている。回転部１０の回転軸線に垂直な方向の断面は円形となっている。突出部１１の外径は、回転部１０の他の部分の外径よりも小さくなっている。突出部１１の外周面１１ａには、雄ねじが切られている。突出部１１において、回転軸線の方向のハンド２０側の端面には、２つの穴１１ｂが形成されている。

ハンド２０の本体２１は、円筒状に形成されている。本体２１の中心軸線が、上記回転軸線となっている。本体２１の回転軸線に垂直な方向の断面は円形となっている。本体２１において、回転軸線の方向の把持部２２と反対側の端面には、４つのねじ穴２１ａが形成されている（図３参照）。なお、本体２１の内部には、把持部２２を駆動するアクチュエータが収納される。

第１部材３０は、第１円筒部３１と外周フランジ３２とを備えている。第１円筒部３１は、円筒状に形成されている。第１円筒部３１の中心軸線が、上記回転軸線となっている。外周フランジ３２は、第１円筒部３１の回転軸線の方向の端部から外周方向に環状に張り出している。第１部材３０は、円環状に形成されており、回転軸線に垂直な方向の断面は円形となっている。第１部材３０には、回転軸線の方向に貫通する貫通孔３１ａと座繰り３１ｂとが、それぞれ４つ形成されている。第１部材３０において、回転軸線の方向のハンド２０と反対側の端面には、２つの穴３１ｃが形成されている。

第２部材４０は、第２円筒部４１と内周フランジ４２とを備えている。第２円筒部４１は、円筒状に形成されている。第２円筒部４１の中心軸線が、上記回転軸線となっている。内周フランジ４２は、第２円筒部４１の回転軸線の方向の端部から内周方向に環状に張り出している。第２部材４０は、円環状に形成されており、回転軸線に垂直な方向の断面は円形となっている。第２部材４０の内周面４０ａには、雌ねじが切られている（図３参照）。第２部材４０の外周面において、第２部材４０の外径の両端となる位置にそれぞれ溝４０ｂ（凹部に相当）が形成されている。溝４０ｂは、第２部材４０の回転軸線の方向に延びている。溝４０ｂの断面は矩形となっている。なお、図３では、溝４０ｂを省略して示している。

回転部１０、ハンド２０の本体２１、及び第２部材４０の外径が等しくなっている（図１，３参照）。このため、ハンド２０の接続構造では、外形が円柱状になっており、外周面に段差がほとんど形成されていない。

第１部材３０の第１円筒部３１の回転軸線の方向における長さが、第２部材４０の内周フランジ４２の回転軸線方向における長さよりも長くなっている。第１部材３０は、第２部材４０の内側に配置されている（図３参照）。そして、ハンド２０の本体２１と第１部材３０の外周フランジ３２との間に、第２部材４０の内周フランジ４２が配置されている。この状態で、第１部材３０の貫通孔３１ａにねじ５１がそれぞれ挿通されて、本体２１のねじ穴２１ａに締め付けられることで、本体２１に第１部材３０が固定されている。これにより、本体２１と第１部材３０との間に、第２部材４０が回転可能に取り付けられている（図３参照）。なお、ねじ５１の頭部は、座繰り３１ｂ内に収まっている。

回転部１０の突出部１１における穴１１ｂの位置と第１部材３０の穴３１ｃの位置とが合わせられ、穴１１ｂ，３１ｃにそれぞれピン５２が挿入されている。これにより、回転部１０に対する第１部材３０の位置が決められている。そして、突出部１１の外周面１１ａに切られた雄ねじと、第２部材４０の内周面４０ａに切られた雌ねじとが締め付けられて、回転部１０に第２部材４０、ひいては第１部材３０が固定されている。この際に、作業者は、第２部材４０の溝４０ｂに工具を嵌合させて、工具により第２部材４０を締め付けることができる。

第１部材３０及び第２部材４０は、それぞれ円環状に形成されている。そして、第１部材３０及び第２部材４０の孔を通じて、回転部１０の内部からハンド２０の内部へとケーブル等が通される。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・回転部１０に雄ねじが切られ、第２部材４０に雌ねじが切られている。第２部材４０は、ハンド２０の本体２１と第１部材３０との間に回転可能に取り付けられている。このため、第２部材４０を回転させることにより、回転部１０の雄ねじと第２部材４０の雌ねじとを締め付けることができる。そして、雄ねじと雌ねじとが締め付けられて、回転部１０に第１部材３０が固定されている。したがって、アームの回転部１０にハンド２０を接続して、回転部１０の回転に伴ってハンド２０を回転させることができる。

・回転部１０に切られた雄ねじと第２部材４０に切られた雌ねじとを締め付けることにより、回転部１０に第１部材３０が固定されている。このため、回転部１０と第１部材３０との固定部において、ボルトやナットがむき出しになることを避けることができる。しかも、回転部１０、ハンド２０の本体２１、第１部材３０、及び第２部材４０は、回転軸線に垂直な断面が円形となっている。したがって、ロボットのハンド２０の接続構造において、突起が生じることを抑制することができ、安全性を高めることができる。

・回転部１０突出部１１の外周面１１ａに雄ねじが切られ、第２部材４０の内周面４０ａに雌ねじが切られている。第１部材３０は、第２部材４０の内側に配置されている。そして、回転部１０、ハンド２０の本体２１、及び第２部材４０の外径が等しくなっているため、ロボットのハンド２０の接続構造において段差が生じることを抑制することができる。さらに、回転部１０の雄ねじと第２部材４０の雌ねじとは、回転軸線の方向の位置が重なり合っている。このため、ロボットのハンド２０の接続構造において、回転軸線の方向の長さを短縮することができ、慣性モーメントを減少させることができる。

・第２部材４０の外周面において、第２部材４０の外径の両端となる位置にそれぞれ溝４０ｂが形成されている。このため、これらの４０ｂに工具を嵌合させることができ、工具により第２部材４０を締め付けることが容易となる。その結果、確実に締め付けを行うことができるとともに、工具のトルク調節機能により締め付けトルクを管理することができる。

・第１部材３０及び第２部材４０は、それぞれ円環状に形成されている。このため、第１部材３０及び第２部材４０の孔を通じて、回転部１０からハンド２０へとケーブル等を通すことができる。

・ねじ５１の頭部が座繰り３１ｂ内に収まっているため、ハンド２０の接続構造において回転軸線の方向の長さを短縮することができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・溝４０ｂに代えて、貫通孔や、非貫通の穴を形成することもできる。要するに、工具等を嵌合させることのできる凹部であればよい。また、凹部を省略することもできる。

・回転部１０からハンド２０へとケーブル等を通す必要がなければ、第１部材３０を円板状に形成してもよい。

・第２部材４０の外径が、回転部１０の外径及びハンド２０の本体２１の外径よりも、若干大きかったり、若干小さかったりしてもよい。ただし、ハンド２０の接続構造において、段差が形成されないようにする上では、これらの外径が等しいことが望ましい。

・図４は、ハンド２０の接続構造の変更例を示す断面図である。この変更例では、回転部１０の突出部１１１の内周面１１１ａに雌ねじが切られ、第２部材４０の外周面１４０ａに雄ねじが切られている。そして、雄ねじと雌ねじとが締め付けられて、回転部１０に第２部材４０、ひいては第１部材３０が固定されている。その他の構造は、上記実施形態に準じている。こうした構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

・ハンド２０の本体２１と第１部材３０との固定を、接着剤や、溶接、圧入等により行うこともできる。

・図５は、ハンド２０の接続構造の他の変更例を示す断面図である。この変更例では、回転部１０に第１部材３０が固定されており、回転部１０と第１部材３０との間に、第２部材４０が回転可能に取り付けられている。そして、ハンド２０の本体２１の外周面２１ｂに雄ねじが切られ、第２部材４０の内周面４０ａに雌ねじが切られている。これらの雄ねじと雌ねじとが締め付けられて、第１部材３０にハンド２０の本体２１が固定されている。その他の構造は、上記実施形態に準じている。こうした構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

・ロボットのハンド２０として、把持部２２を備えるものに限らず、工具等を備えるものを採用することもできる。

１０…回転部、１１ａ…外周面、２０…ハンド、２１…本体、２１ｂ…外周面、３０…第１部材、３１…第１円筒部、３２…外周フランジ、４０…第２部材、４０ａ…内周面、４０ｂ…溝（凹部）、４１…第２円筒部、４２…内周フランジ、１１１ａ…内周面、１４０ａ…外周面。

Claims

ロボットのアームにおいて回転軸線を中心として回転させられる回転部に、ハンドを接続する接続構造であって、
前記回転部及び前記ハンドの本体は、前記回転軸線に垂直な断面が円形であり、
前記ハンドの本体に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第１部材が固定されており、
前記ハンドの本体と前記第１部材との間に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第２部材が回転可能に取り付けられており、
前記回転部及び前記第２部材の一方に雄ねじが切られ、他方に雌ねじが切られており、
前記雄ねじと前記雌ねじとが締め付けられて、前記回転部に前記第１部材が固定されていることを特徴とするロボットのハンド接続構造。
前記回転部の外周面に雄ねじが切られ、前記第２部材の内周面に雌ねじが切られており、
前記第１部材は、前記第２部材の内側に配置されており、
前記回転部、前記ハンドの本体、及び前記第２部材の外径が等しくなっている請求項１に記載のロボットのハンド接続構造。
前記第１部材は、円筒状に形成された第１円筒部と、前記第１円筒部の前記回転軸線の方向の端部から外周方向に環状に張り出した外周フランジとを備え、
前記第２部材は、円筒状に形成された第２円筒部と、前記第２円筒部の前記回転軸線の方向の端部から内周方向に環状に張り出した内周フランジとを備え、
前記第１円筒部の前記回転軸線の方向における長さが、前記内周フランジの前記回転軸線の方向における長さよりも長くなっており、
前記ハンドの本体と前記外周フランジとの間に、前記内周フランジが配置されている請求項２に記載のロボットのハンド接続構造。
ロボットのアームにおいて回転軸線を中心として回転させられる回転部に、ハンドを接続する接続構造であって、
前記回転部及び前記ハンドの本体は、前記回転軸線に垂直な断面が円形であり、
前記回転部に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第１部材が固定されており、
前記回転部と前記第１部材との間に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第２部材が回転可能に取り付けられており、
前記ハンドの本体及び前記第２部材の一方に雄ねじが切られ、他方に雌ねじが切られており、
前記雄ねじと前記雌ねじとが締め付けられて、前記第１部材に前記ハンドの本体が固定されていることを特徴とするロボットのハンド接続構造。
前記ハンドの本体の外周面に雄ねじが切られ、前記第２部材の内周面に雌ねじが切られており、
前記第１部材は、前記第２部材の内側に配置されており、
前記回転部、前記ハンドの本体、及び前記第２部材の外径が等しくなっている請求項４に記載のロボットのハンド接続構造。
前記第２部材の外周面において、前記第２部材の外径の両端となる位置にそれぞれ凹部が形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボットのハンド接続構造。
前記第１部材及び前記第２部材は、それぞれ円環状に形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボットのハンド接続構造。