JPH06143173A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットハンドの交換なしに、あらゆる形状
のワークを把持できるロボットハンドを提供する。 【構成】 ロボットハンド１０は、１対のフィンガ１，
１’を有するグリップ部１１，１１’を２つ有し、２つ
で１組のグリップ部１１，１１’はそれぞれ旋回でき、
対をなすフィンガ１，１’間の間隔は調節でき、組をな
すグリッパ部１１，１１’間の間隔も調節できる機構と
する。ロボット制御装置により、上記各調節と各グリッ
プ部１１，１１’の旋回によりワークをほぼ掴める位置
にロボットハンドを位置決めし、グリップ部１１，１
１’のワーク把持部３，３’の押圧によりワークを掴
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は産業用ロボットに関し、
特に工作機械等で加工する形状、重量、寸法が種々に異
なるワークまたは他の物品を把持して搬送するロボット
ハンドに関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットのハンドはすでに工作機
械、自動車産業等の各産業分野で使用されているが、従
来技術におけるロボットハンドはワークの形状や寸法に
応じて複数種類の専用のハンドを予め製作しておき、把
持するワークが変わる毎にその予め製作したハンドを交
換してワークの把持を行っていた。あるいは指毎に各指
の位置と姿勢を調節可能な駆動機構を内蔵したロボット
ハンドによりワークの把持を行っていた。

【０００３】先行技術として、特開昭６１−１６４７９
１号公報で開示された「ワークつかみ装置」がある。こ
のワークつかみ装置は、予め決められたワーク位置に移
動してワークをつかむワークつかみ装置において、平行
に配置された一対の第一ガイドレールの両端間に第一の
ガイドレール方向に移動自在の一対の第二のガイドレー
ルを、第一のガイドレールの中間部には直角に第三のガ
イドレールを設け、第二、第三のガイドレールにはそれ
ぞれ一対のワークつかみ用グリップを移動自在に設ける
ことにより、多様なワークをつかむことのできるように
して構成される。

【０００４】このワークつかみ装置は、３対の各グリッ
プをワークをほぼつかめる位置に各グリップに対応する
モータ等の駆動装置により移動して位置決めし、各グリ
ップに対応するエアーシリンダ等のアクチュエータによ
り各グリップをワークをつかむ方向に押し当ててワーク
をつかむ。

【０００５】他の先行技術として、特開平４−８２６８
６号公報で開示された「ロボットハンド、及びロボット
ハンドによるワーク把持方法」がある。このロボットハ
ンドは、ワークを把持するためのロボットハンドであっ
て、ハンド本体と、このハンド本体に取り付けられ第一
の移動軌跡上を移動可能な第一の指部材と、この第一の
指部材を前記第一の移動軌跡に沿って移動せしめる第一
の駆動手段と、前記ハンド本体に取り付けられ第二の移
動軌跡上を移動可能な第二及び第三の指部材と、第一及
び第二の指部材を前記第二の移動軌跡に沿って互いに接
離駆動する第二の駆動手段と、前記第一の移動軌跡と第
二の移動軌跡とのなす角度を変更する角度変更手段から
構成される。さらに、これら３本の指部材の間の相対距
離を変化させる駆動手段と、各指部材から突出可能なピ
ン部材を含んで構成される。

【０００６】このロボットハンドは、第一の指部材を第
一の移動軌跡に沿って移動させ（第１工程）、第二及び
第三の指部材を第二の移動軌跡に沿って移動させ、第一
の指部材間の距離を調整し（第２工程）、第一及び第二
の移動軌跡のなす角度を変更し（第３工程）、第一の指
部材の第二及び第三の指部材に対する離間距離を変化さ
せてワークを把持する（第４工程）。あるいは、３本の
指部材からピン部材を各々突出させ各ピン部材を把持し
ようとするワークの周面に当接させ（第１工程）、３本
の指部材の相対距離を変化させ（第２工程）、第一の指
部材の第二及び第三の指部材に対する離間距離を変化さ
せてワークを把持する（第３工程）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術によるロボットハンドはワークの形状や寸法に応じて
複数種類の専用のハンドを予め製作して用意し、把持す
るワークが変わる毎にその予め製作したハンドを交換し
てワークの把持を行わなければならないのでハンド交換
に時間と労力を要するという問題がある。あるいは指毎
に各指の位置と姿勢を調節可能な駆動機構を内蔵したロ
ボットハンドによりワークの把持を行わなければならな
いのでハンドそのものの寸法が大きくなりつかめるワー
クが制限されるという問題がある。

【０００８】しかるに上記ワークつかみ装置は、モータ
等の駆動装置がつかみ装置と一体となっておりワークつ
かみ装置そのものの寸法が大きくなり、かつグリップに
旋回する機構がないのでつかめるワークが制限されると
いう問題がある。

【０００９】また上記ロボットハンドは、３本の指であ
るのでつかめるワークが制限されるという問題がある。
また、第一の指部材はワークそのものが指をひっかけて
把持できる形状でないとワークを把持できないという問
題がある。

【００１０】本発明は上記問題点に鑑み、第一の形態に
おいてロボットハンドは１対のフィンガを有するグリッ
プを２つ有し、２つで１組のグリッパはそれぞれ旋回で
き、対をなすフィンガ間の間隔は調節でき、組をなすグ
リッパ間の間隔も調節できる機構とする。他の形態とし
て駆動装置をロボットハンドと分離可能な機構とし、小
形、軽量化し、あらゆる形状のワークを把持できるロボ
ットハンドを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本構造
図である。前記目的を達成する本発明のロボットハンド
は、ロボット制御装置により制御されるロボットのロボ
ットハンド１０において、グリッパ部１１，１１’とグ
リッパ移動機構部１２，１２’とグリッパ回転機構部
５，５’とハンド回転駆動部７とから構成される。グリ
ッパ部１１，１１’は、１対をなす２本のフィンガ１，
１’とその２本のフィンガ１，１’間の間隔を調節する
フィンガ移動機構部２，２’とその２本のフィンガ１，
１’で物品を挟み押圧しその物品を掴むワーク把持部
３，３’とから構成される。グリッパ移動機構部１２，
１２’は、１組をなす２つのグリッパ部１１，１１’間
の間隔を調節するためのものである。グリッパ回転機構
部５，５’は、グリッパ部１１，１１’の各々とグリッ
パ移動機構部１２，１２’とを連結する各々のグリッパ
連結軸４，４’の回りに各グリッパ部１１，１１’を回
転するためのものである。ハンド回転駆動部７は、２つ
のグリッパ連結軸４，４’のほぼ中間にありグリッパ連
結軸４，４’と実質的に平行なリスト軸６の回りにロボ
ットハンド１０全体を回転するためのものであり、リス
ト軸６はロボットハンド１０の手首に相当する部分であ
る。このリスト軸６は通常ロボットアーム内蔵のモータ
をロボット制御装置の制御により回転される。なお、図
中Ａで示す記号はアクチュエータ（例えばモータ）との
接続部を示すものである。

【００１２】ここで、フィンガ移動機構部２，２’は、
２または２’のいずれか１つだけでもよいし、２，２’
の２つを備えてもよい。ワーク把持部３，３’は、各フ
ィンガ１，１’に個別に設けてもよいし、一方だけに設
けてもよい。グリッパ移動機構部１２，１２’は、各グ
リッパ部１１，１１’を個別に駆動してもよいし、連係
して駆動してもよい。フィンガ移動機構部２，２’、グ
リッパ移動機構部１２，１２’およびグリッパ回転機構
部５，５’の各駆動用アクチュエータ（図示せず）は、
ロボットハンド１０と別体に設けてもよい。

【００１３】図２は本発明の基本原理図である。図示す
るように本発明のロボットハンド１０は、２つのグリッ
パ部１１，１１’を１組もつ。その各々のグリッパ部１
１，１１’には互いにグリッパ部１１，１１’間の間隔
を調節するためのグリッパ移動機構部１２，１２’を構
成する送りネジ軸２１，２１’が設けられている。この
ネジ軸は図示しないアクチュエータ、例えばモータによ
り駆動される。

【００１４】また２つのグリッパ部１１，１１’のその
ほぼ中心Ｏには、送りネジ軸２１，２１’とほぼ垂直な
ロボットハンド１０の手首に相当するリスト軸６が設け
られ、図示しないハンド回転駆動部をロボット制御によ
り駆動制御することによって、ロボットハンド全体がリ
スト軸６の回りに回転する。図中Ｄは２つのグリッパ部
１１，１１’の各回転中心間の距離を示す。

【００１５】各グリッパ部１１，１１’はそれぞれ１対
のフィンガ１，１’をもつ。Ｄ１、Ｄ２は各グリッパ部
１１，１１’の各回転中心から各グリッパ部１１の把持
中心Ｏ１、Ｏ２までの距離を示す。各グリッパ部１１，
１１’はグリッパ部１１，１１’の各々と図示しないグ
リッパ移動機構部を連結する各々のグリッパ連結軸４，
４’の回りに図示しないグリッパ回転機構部により回転
される。本図では例として一方のグリッパ部１１が３１
５°の回転角度の位置に他方のグリッパ部１１’が３０
°の回転角度の位置にあるときを示す。

【００１６】このグリッパ回転機構部は、グリッパ部１
１，１１’の各々とグリッパ移動機構部である送りネジ
軸２１，２１’を連結する各々のグリッパ連結軸４，
４’の回りに各グリッパ部１１，１１’を回転するため
のものであり、図示しないアクチュエータ、例えばモー
タにより駆動される。なお一対のフィンガ１，１’の各
フィンガ１，１’間の間隔を調節するためのフィンガ移
動機構部としてはグリッパ部１１，１１’間と同様図示
しない送りネジ軸が設けられ、このネジ軸は図示しない
アクチュエータ、例えばモータにより駆動される。また
各フィンガ１，１’は図示しないエアシリンダ等のアク
チュエータによりワークを把持する方向に押圧される。

【００１７】

【作用】本発明のロボットハンドは、ロボット制御装置
からの指令により、一方においてワークの形状、寸法に
対応して２つで１組のグリッパ部１１，１１’間の間隔
をグリッパ移動機構部１２，１２’の調節によりおおま
かに位置決めし、他方においてワークの形状、寸法に対
応して各対のフィンガ１，１’間の間隔をフィンガ移動
機構部２，２’の調節によりおおまかに位置決めし、さ
らにワークの形状、寸法に応じて各グリッパ部１１，１
１’をそのグリッパ部１１，１１’をなす１対のフィン
ガ１，１’の中間点を通るグリッパ連結軸４，４’の回
りに回転して、ワーク把持部３，３’の押圧によりワー
クを把持する。それゆえ、あらゆる形状、寸法のワーク
をもワークハンドを交換することなく１つのワークハン
ドで把持できる。

【００１８】

【実施例】図３は本発明のロボットハンドの工作機械へ
の応用例を示す図である。図示するようにロボット３０
はロボット支持台３６上にあり、ワークストッカ３７に
用意される図示しないワークをロボットアームの先端部
に取り付けたロボットハンド１０で掴んでパレットスト
ッカ３３上のパレット３４に載せられたイケール３５上
に移動しワークは固定される。イケール３５上にはワー
ク取り付け板３１とワークを固定する固定具であるフィ
ックスチャ３２が設けられおり、ロボット３０は図示し
ないロボット制御装置によりワークをワーク取り付け板
３１上に位置決めし、フィックスチャ３２はその位置決
めされたワークを油圧等によりクランプする。ロボット
ハンド１０は一対のフィンガ１，１’からなる２組のグ
リッパ部１１，１１’を有し、後述の機構によりあらゆ
る形状のワークを把持する。ワークがイケール３５上に
固定されると、パレットストッカ３３と工作機械のテー
ブル（図示せず）との間でパレットが１８０°旋回して
工作機械に移載され、パレット上のワークは工作機械に
より加工が行われる。モータ３８は、ロボットハンド１
０における１対のフィンガ１，１’の各間が同一直線上
を接近または遠ざかるように駆動し、１組のグリップ部
１１の各グリップ部１１間が同一直線上を接近または遠
ざかるように駆動し、そして各グリップ部１１，１１’
を各グリップ部１１，１１’における２つのフィンガ
１，１’の中間点を通る軸の回りに回転するよう駆動す
るために使用するアクチュエータである。そしてロボッ
トハンド１０とは別体の、本実施例ではロボット支持台
３６上に設けられている。

【００１９】図４は本発明の実施例のロボットハンドの
斜視図である。図はワークを把持するロボットハンド１
１０とそのアクチュエータであるモータ１１８とが係合
している状態を示す。ロボットハンド１１０の構成は、
２組のグリッパ部１１１，１１１’とグリッパ移動機構
部１１２，１１２’とグリッパ回転機構部１１３，１１
３’とから構成され、ロボットアームに内蔵されたハン
ド回転駆動部１１４に取り付けられている。

【００２０】グリッパ部１１１は、１対をなす２本のフ
ィンガ１０１とその２本のフィンガ１０１を同一直線上
で互いに接近させるかまたは遠ざける、すなわち２本の
フィンガ１０１間の間隔を調節するフィンガ移動機構部
１０２とその２本のフィンガ１０１でワークを挟み押圧
してワークを掴むワーク把持部１０３とから構成され
る。グリッパ部１１１’も上記と同様なので説明は省略
する。

【００２１】フィンガ移動機構部１０２は１対のフィン
ガ１０１に対して１対のボールスクリューとボールナッ
トからなり、ボールスクリューをモータ１１８で回転す
ることによりボールナットと一体となる１対のフィンガ
１０１を同一直線上で互いに接近させるかまたは遠ざけ
る、すなわち２本のフィンガ１０１間の間隔を調節す
る。フィンガ移動機構部１０２’も上記と同様なので説
明は省略する。図は１対のフィンガ１０１，１０１’に
対して１対のボールスクリューとボールナットからなる
フィンガ移動機構部１０２，１０２’を１つのみ示す
が、各フィンガ１０１，１０１’に対して前記フィンガ
移動機構部１０２，１０２’を個別に設けてもよい。

【００２２】ワーク把持部１０３，１０３’はエアシリ
ンダによる直線運動でワークを把持する。本実施例では
各フィンガ１０１，１０１’に各ワーク把持部１０３，
１０３’が設けられているが、前記フィンガ移動機構部
１０２，１０２’とは逆に１対のフィンガ１０１，１０
１’に対して１つだけでもよい。

【００２３】各グリッパ移動機構部１１２，１１２’
は、１組をなす２つのグリッパ部１１１，１１１’の各
グリッパ部１１１，１１１’と一体となるグリッパ移動
台１１９，１１９’にそれぞれ設けられ、その２つのグ
リッパ部１１１，１１１’を同一直線上で互いに接近さ
せるかまたは遠ざける、すなわち２つのグリッパ部１１
１，１１１’間の間隔を調節するためのものであり、１
対のグリッパ部１１１，１１１’に対して１対のボール
スクリューとボールナットからなり、ボールスクリュー
をモータ１１８で回転することによりボールナットと一
体となりかつグリッパ部１１１，１１１’と一体となる
各グリッパ移動台１１９，１１９’を同一直線上で互い
に接近させるかまたは遠ざける。本実施例では各グリッ
パ部１１１，１１１’に対してグリッパ移動機構部１１
２，１１２’がそれぞれ設けられているが、前記グリッ
パ移動機構部１１２，１１２’は２つで１組のグリッパ
部１１１，１１１’に１つでもよい。この場合は１本の
送りネジに逆リードのネジを刻設すればよい。

【００２４】各グリッパ回転機構部１１３，１１３’
は、グリッパ部１１１，１１１’の各々と各グリッパ移
動機構部１１２，１１２’を連結する各々のグリッパ連
結軸１０４，１０４’の回りに各グリッパ部１１１，１
１１’を回転するためのものである。各グリッパ回転機
構部１１３，１１３’はウォームとウォームホイールと
からなり、ウォームをモータ１１８で回転することによ
りウォームホイールと一体となる各グリッパ連結軸１０
４，１０４’が回転する。

【００２５】ハンド回転駆動部１１４は、２つのグリッ
パ連結軸１０４のほぼ中間にありグリッパ連結軸１０４
と実質的に平行なリスト軸１０６の回りにロボットハン
ド１１０全体を回転するためのものである。リスト軸１
０６はロボットハンド１１０の手首に相当する。

【００２６】なお、図中六角形で示し六角形内部を斜線
した部分はアクチュエータであるモータ１１８との接続
部を示す。これらは図１の記号Ａで示した部分に相当す
る。フィンガ移動機構部１０２，１０２’、グリッパ移
動機構部１１２，１１２’およびグリッパ回転機構部１
１３，１１３’はそれぞれ上記六角形の穴部をもち、ロ
ボットハンド１１０，１１０’はその穴部にモータ１１
８の軸が挿入されるように図示しないロボット制御装置
により位置決めされ、モータ１１８は異なるタイミング
で回転される。またこれらの位置決めされたフィンガ移
動機構部１０２，１０２’、グリッパ移動機構部１１
２，１１２’およびグリッパ回転機構部１１３，１１
３’の各位置のデータは、次の位置決めのためにモータ
１１８の軸に取り付けられたエンコーダからモータ１１
８の回転によるパルスをカウント後、図示しないロボッ
ト制御装置の記憶部に記憶される。このエンコーダはモ
ータ１１８に取り付けず、フィンガ移動機構部、グリッ
パ移動機構部、およびグリッパ回転機構部の各回転軸に
取り付けてもよい。またこれらの機構部には、モータ１
１８と係合接続したときは解除され、係合が解除された
ときは作用するブレーキ手段を備えている。

【００２７】図５の（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明のロボッ
トハンドにより各形状のワークを把持する例を示す図で
あり、かつワークを把持するロボットハンドの上部平面
図である。点線で囲まれた形状はワークの形状を示し、
実線部分はロボットハンドそのものを示す。ロボットハ
ンドにおいて小円はフィンガ、中円はグリッパ部の各回
転中心、大円はロボットハンドの手首部を示す。

【００２８】図６の（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明のロボッ
トハンドにより図５の他の各形状のワークを把持する例
を示す図であり、かつワークを把持するロボットハンド
の上部平面図である。図５の（Ａ）〜（Ｄ）と同様に、
点線で囲まれた形状はワークの形状を示し、実線部分は
ロボットハンドそのものを示す。ロボットハンドにおい
て小円はフィンガ、中円はグリッパ部の各回転中心、大
円はロボットハンドの手首部を示す。このように本発明
のロボットハンドは、フィンガの間隔、グリッパの間
隔、グリッパの回転によってあらゆる形状、寸法のワー
クを把持できることが判る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のロボットハ
ンドによれば、ワークの形状、寸法に応じて、一方にお
いて２つで１組のグリッパ部間の間隔をグリッパ移動機
構部により調節し、他方において各対のフィンガ間の間
隔をフィンガ移動機構部により調節し、さらに各グリッ
パ部を回転し、ロボット制御装置によりこのロボットハ
ンドをワーク位置に位置決めし、ワーク把持部の押圧に
よりワークを把持するので、あらゆる形状、寸法のワー
クに対応して複数種類のロボットハンドを用意し、その
都度最適なロボットハンドと交換することなく１つのロ
ボットハンドのみでワークを把持できる。それゆえロボ
ットハンドの交換に要する時間と労力が不要となり加工
機械の運転効率が向上する。また、アクチュエータをロ
ボットハンドの外部に設けることができるのでロボット
ハンドを小形、軽量に製作でき、大形、重量のロボット
ハンドと比較してワークを把持する際の制限も減少し、
あらゆる形状、寸法のワークに対して把持しやすくな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構造図である。

【図２】本発明の基本原理図である。

【図３】本発明のロボットハンドの工作機械への応用例
を示す図である。

【図４】本発明の実施例のロボットハンドの斜視図であ
る。

【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明のロボットハンドに
より各形状のワークを把持する例を示す図である。

【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明のロボットハンドに
より図５の他の各形状のワークを把持する例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…フィンガ ２…フィンガ移動機構部 ３…ワーク把持部 ４…グリッパ連結軸 ５…グリッパ回転機構部 ６…リスト軸 ７…ハンド回転駆動部 １０…ロボットハンド １１…グリッパ部 １２…グリッパ移動機構部 ３０…ロボット ３８、１１８…モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボット制御装置により制御されるロボ
   ットのロボットハンドにおいて、 １対をなす２本のフィンガ１, １’と、該２本のフィン
   ガ１，１’間の間隔を調節するフィンガ移動機構部２，
   ２’と、前記２本のフィンガ１，１’で物品を掴むワー
   ク把持部３，３’とからなるグリッパ部１１，１１’
   と、 １組をなす２つの前記グリッパ部１１，１１’間の間隔
   を調節するグリッパ移動機構部１２，１２’と、 前記グリッパ部１１，１１’の各々と前記グリッパ移動
   機構部１２，１２’とを連結する各グリッパ連結軸４，
   ４’の回りに前記グリッパ部１１，１１’を回転する各
   グリッパ回転機構部５，５’と、からなること特徴とす
   るロボットハンド。
2. 【請求項２】 前記フィンガ移動機構部２，２’、前記
   グリッパ移動機構部１２，１２’および前記グリッパ回
   転機構部１３，１３’の端部には駆動用アクチュエータ
   と係合する接続部Ａを有し、前記駆動用アクチュエータ
   は、前記ロボットハンド１０とは別体に設けられている
   請求項１に記載のロボットハンド。