特許 6481791 電動ハンド及び対象物体の把持方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6481791

(24)【登録日】2019年2月22日

(45)【発行日】2019年3月13日

(54)【発明の名称】電動ハンド及び対象物体の把持方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20190304BHJP

【ＦＩ】

   B25J15/08 C

   B25J15/08 U

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-55665(P2018-55665)

(22)【出願日】2018年3月23日

【審査請求日】2018年3月23日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】592028846

【氏名又は名称】第一精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100162259

【弁理士】

【氏名又は名称】末富 孝典

(74)【代理人】

【識別番号】100165489

【弁理士】

【氏名又は名称】榊原 靖

(74)【代理人】

【識別番号】100146916

【弁理士】

【氏名又は名称】廣石 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】五反田 富高

(72)【発明者】

【氏名】松島 浩二

【審査官】 貞光 大樹

(56)【参考文献】

【文献】 実開平３−１５０８８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−８３８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−５８３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−８５３９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００ − ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転モータと、
前記回転モータの回転子に連結された回転運動部材と、
前記回転運動部材の回転に伴って、前記回転運動部材の回転軸を中心とする円周の接線方向に並進運動して対象物体を把持する複数の並進運動部材と、
前記回転運動部材及び前記対象物体から力を受けて並進運動以外の運動をしないように前記複数の並進運動部材を保持しつつ、前記複数の並進運動部材をその並進運動の方向に案内する案内部と、
前記案内部と前記回転モータの固定子との間に設けられ、前記複数の並進運動部材が前記対象物体を把持する把持力の反力と線形関係にあるトルクのみを検出するトルクセンサと、
を備える電動ハンド。

【請求項2】

前記複数の並進運動部材は、
前記回転運動部材の回転軸を中心に、回転対称に配置されている、
請求項１に記載の電動ハンド。

【請求項3】

前記案内部には、直動レールが設けられ、
前記複数の並進運動部材には、
前記直動レールに案内されるブロックと、
並進運動により、対象物体に接近又は離隔する爪部と、
がそれぞれ設けられている、
請求項１に記載の電動ハンド。

【請求項4】

同一の前記直動レールが、２つの前記ブロックを案内する、
請求項３に記載の電動ハンド。

【請求項5】

前記回転運動部材には、前記回転モータの回転子が連結されていない端部にピニオンギアが設けられ、
前記並進運動部材には、前記ピニオンギアと噛み合うラックギアが設けられている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の電動ハンド。

【請求項6】

回転モータの回転子を駆動して回転運動部材を回転し、
前記回転運動部材の回転に伴って、前記回転運動部材の回転軸を中心とする円周の接線方向に複数の並進運動部材を並進させて対象物体を把持させ、
前記回転運動部材及び前記対象物体から力を受けて並進運動以外の運動をしないように前記複数の並進運動部材を保持しつつ、前記複数の並進運動部材をその並進運動の方向に案内する案内部と、前記回転モータの固定子との間に設けられたトルクセンサで、前記複数の並進運動部材が前記対象物体を把持する把持力の反力と線形関係にあるトルクのみを検出し、
検出されたトルクに基づいて、前記回転モータの回転を調整しつつ、前記複数の並進運動部材により、前記対象物体を把持する、
対象物体の把持方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動ハンド及び対象物体の把持方法に関する。

【背景技術】

【0002】

２つのフィンガーを電動モータにより開閉して対象物体（ワーク）を把持する電動ハンドが開示されている（例えば、特許文献１参照）。この電動ハンドは、電動モータ、ねじ軸、ナット、一対の揺動アーム、一対のフィンガー（把持部）がこの順に連結された構成を有している。電動モータにより回転駆動されるねじ軸に嵌合されたナットがねじ軸の軸方向に往復移動すると、一対の揺動アームが揺動し、一対のフィンガーが互いに接近して対象物体を把持する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６−１１２６６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電動ハンドで対象物体をその形を保持したまま把持するには、電動モータの出力トルクを制御して電動ハンドの把持力を適切な値とする必要がある。しかしながら、上記特許文献１に開示された電動ハンドには、対象物体を把持する機構として、ねじ軸、ナット、一対の揺動アーム及び一対のフィンガーから成るリンク機構のような複雑な機構が組み込まれている。電動ハンドと対象物体を把持するフィンガーとの間に上述のような複雑な機構が介在していると、電動モータの出力トルクが複雑な機構の動作に消費されてしまい、電動モータのトルクをロスなくフィンガーに伝えるのが困難になる。また、出力トルクと電動ハンドの把持力との関係はその機構の状態に大きく左右される。

【0005】

このような状況では、電動ハンドの把持力を直接検出しても、その検出値に基づいて電動モータの出力トルクを制御して適切な把持力で対象物体を把持するのが困難になる。また、電動モータの出力トルクを検出し、その検出値で電動モータを制御しても、適切な把持力で対象物体を把持するのが困難になる。上記特許文献１に開示される電動ハンドでは、例えば豆腐のような軟らかいものを、形を保持したまま把持するのは困難である。

【0006】

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、適切な把持力で対象物体を把持することができる電動ハンド及び対象物体の把持方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る電動ハンドは、
回転モータと、
前記回転モータの回転子に連結された回転運動部材と、
前記回転運動部材の回転に伴って、前記回転運動部材の回転軸を中心とする円周の接線方向に並進運動して対象物体を把持する複数の並進運動部材と、
前記回転運動部材及び前記対象物体から力を受けて並進運動以外の運動をしないように前記複数の並進運動部材を保持しつつ、前記複数の並進運動部材をその並進運動の方向に案内する案内部と、
前記案内部と前記回転モータの固定子との間に設けられ、前記複数の並進運動部材が前記対象物体を把持する把持力の反力と線形関係にあるトルクのみを検出するトルクセンサと、
を備える。

【0008】

この場合、前記複数の並進運動部材は、
前記回転運動部材の回転軸を中心に、回転対称に配置されている、
こととしてもよい。

【0009】

前記案内部には、直動レールが設けられ、
前記複数の並進運動部材には、
前記直動レールに案内されるブロックと、
並進運動により、対象物体に接近又は離隔する爪部と、
がそれぞれ設けられている、
こととしてもよい。

【0010】

同一の前記直動レールが、２つの前記ブロックを案内する、
こととしてもよい。

【0011】

前記回転運動部材には、前記回転モータの回転子が連結されていない端部にピニオンギアが設けられ、
前記並進運動部材には、前記ピニオンギアと噛み合うラックギアが設けられている、
こととしてもよい。

【0012】

本発明の第２の観点に係る対象物体の把持方法は、
回転モータの回転子を駆動して回転運動部材を回転し、
前記回転運動部材の回転に伴って、前記回転運動部材の回転軸を中心とする円周の接線方向に複数の並進運動部材を並進させて対象物体を把持させ、
前記回転運動部材及び前記対象物体から力を受けて並進運動以外の運動をしないように前記複数の並進運動部材を保持しつつ、前記複数の並進運動部材をその並進運動の方向に案内する案内部と、前記回転モータの固定子との間に設けられたトルクセンサで、前記複数の並進運動部材が前記対象物体を把持する把持力の反力と線形関係にあるトルクのみを検出し、
検出されたトルクに基づいて、前記回転モータの回転を調整しつつ、前記複数の並進運動部材により、前記対象物体を把持する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、回転モータの回転子と回転運動部材とが連結され、回転運動部材の回転に伴って並進運動する複数の並進運動部材により、対象物体が把持される。また、トルクセンサは、回転運動部材の回転力を受ける複数の並進運動部材を並進運動の方向に案内する案内部と、回転モータの固定子との間に生じるトルクを検出する。複数の並進運動部材が対象物体を把持すると、その把持力の反力が対象物体から並進運動部材へ加えられ、回転運動部材、回転モータの回転子及び固定子に伝えられる。この反力は、回転モータの固定子と案内部との間に生じるトルクとなってトルクセンサにより検出される。

【0014】

この構成であれば、回転モータの出力トルクをロスなく並進運動部材に伝えて対象物体を把持することができるうえ、案内部を基準として、並進運動部材が対象物体を把持する把持力の反力に相当するトルクをトルクセンサで検出することができる。これにより、対象物体を把持する把持力に相当するトルクを検出し、そのトルクに基づいて把持力を正確に制御することができる。この結果、適切な把持力で対象物体を把持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】（Ａ）は、本発明の実施の形態に係る電動ハンドの外観を示す斜視図である。（Ｂ）は、（Ａ）の電動ハンドの側面図であり、（Ｃ）は、電動ハンドの正面図である。

【図2】電動ハンドの内部構造を示す図１（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図3】電動ハンドの内部構造を示す図１（Ｃ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【図4】回転運動部材と並進運動部材とが係合している部分を示す平面図である。

【図5】図１の電動ハンドの制御系を示す模式図である。

【図6】（Ａ）は、対象物体を把持していない状態で、回転運動部材と並進運動部材とに生じる力を示す模式図である。（Ｂ）は、対象物体を把持していない状態で、爪部の様子を示す模式図である。

【図7】（Ａ）は、対象物体を把持している状態で、爪部に加わる力を示す模式図である。（Ｂ）は、対象物体を把持している状態で、回転運動部材と並進運動部材とに生じる力を示す模式図である。

【図8】（Ａ）は、トルクセンサで検出されるトルクを示す模式図である。（Ｂ）は、把持力の反力と、トルクセンサで検出されるトルクとの関係を示すグラフである。

【図9】（Ａ）は、電動ハンドの並進運動部材の構成の変形例を示す図である。（Ｂ）は、対象物体が保持される様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。全図において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号が付されている。

【0017】

図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示すように、本実施の形態に係る電動ハンド１の一部は、外部カバー２で覆われている。外部カバー２の＋ｚ側には、回転モータ１０の固定子１１が露出している。また、外部カバー２の−ｚ側には、一対の把持部３が張り出している。電動ハンド１では、一対の把持部３が対象物体Ｍを挟み込んで、適切な把持力により把持する。ここで、適切な把持力とは、把持部３と対象物体Ｍとの静止摩擦係数と対象物体Ｍとの積の力を上回り、対象物体Ｍを変形させることなく保持できる力のことである。本実施の形態では、把持部３が動く方向をｘ軸方向として説明を行う。

【0018】

図１（Ｂ）のＡ−Ａ断面である図２と、図１（Ｃ）のＢ−Ｂ断面である図３に示すように、電動ハンド１は、駆動源である回転モータ１０と、トルクを検出するトルクセンサ２０と、把持部３（図１（Ａ））を把持する方向に案内する案内部３０と、回転運動を行う回転運動部材４０と、並進運動を行う一対の並進運動部材５０と、を備える。

【0019】

回転モータ１０は、固定子１１と、回転子１２とを備える。固定子１１は、直方体状の筐体を有しており、その内部に回転子１２を回転可能に保持している。なお、固定子１１の筐体は、直方体状でなくてもよい。回転子１２は、固定子１１から−ｚ方向に延びている。図２及び図３では、回転軸ＡＸがｚ軸方向と平行になっている。回転モータ１０には、外部から電力が供給されている。回転子１２は、供給された電力に応じたトルクで、固定子１１に対して回転軸ＡＸを中心に回転する。

【0020】

トルクセンサ２０の＋ｚ側の端部は、回転モータ１０の固定子１１にボルト締めで固定されている。一方、トルクセンサ２０の−ｚ側の端部は、案内部３０を構成するベースプレート３１にボルト締めで固定されている。トルクセンサ２０は、回転モータ１０の固定子１１と、案内部３０（ベースプレート３１）との間に生じる回転軸ＡＸ回りのトルクを検出する。

【0021】

トルクセンサ２０には、回転軸ＡＸを中心軸とする円柱状の貫通孔２０ａが設けられている。回転モータ１０の回転子１２は、この貫通孔２０ａ内に回転可能な状態で挿入される。

【0022】

案内部３０は、並進運動部材５０（図１（Ａ）の把持部３）を、その並進運動の方向、すなわちｘ軸方向に案内する。言い換えると、案内部３０は、ｘ軸方向以外の方向への並進運動部材５０の動きを規制する。案内部３０は、ベースプレート３１と、ハウジング３２と、直動レール３３と、を備える。

【0023】

ベースプレート３１は、金属で形成された平板状の部材である。ベースプレート３１は、図示しない他の部材と接続されており、案内部３０の基板となる部材である。ベースプレート３１には、回転軸ＡＸを中心軸とする円柱状の貫通孔３１ａが設けられている。この貫通孔３１ａがトルクセンサ２０の貫通孔２０ａと同軸に配置された状態で、ベースプレート３１がトルクセンサ２０に取り付けられている。トルクセンサ２０で検出されるトルクは、このベースプレート３１を基準として、回転モータ１０の固定子１１に生じるトルクとなる。

【0024】

ハウジング３２は、ベースプレート３１の−ｚ側の面に取り付けられている。ベースプレート３１とハウジング３２とで、内部空間３２ａが形成される。

【0025】

直動レール３３は、ハウジング３２の−ｚ側の面に取り付けられている。直動レール３３は、回転軸ＡＸに直交するｘ軸方向に延びている。図３に示すように、直動レール３３の側面には、一対の把持部３（並進運動部材５０）と係合し、これを案内するための溝部３３ａがｘ軸方向に延びている。

【0026】

回転運動部材４０は、回転モータ１０の回転子１２に連結されている。回転運動部材４０は、回転本体４１と、ピニオンギア４２（図４参照）とを備える。回転本体４１は、金属で形成された円柱状の部材であり、回転モータ１０の回転子１２に連結され、回転軸ＡＸの方向に延びている。回転本体４１は、トルクセンサ２０の貫通孔２０ａ及びベースプレート３１の貫通孔３１ａを通って、ハウジング３２の内部空間３２ａに進入している。

【0027】

ハウジング３２には、回転軸ＡＸを中心に凹部３２ｂが設けられており、凹部３２ｂにベアリング３２ｃが挿入されている。回転本体４１の−ｚ側の端部は、ベアリング３２ｃに嵌め込まれている。回転本体４１は、回転子１２の回転に合わせて回転軸ＡＸ回りに回転する。

【0028】

ピニオンギア４２は、回転モータ１０の回転子１２が固定されていない端部、すなわちハウジング３２の内部空間３２ａに進入する回転運動部材４０（回転本体４１）の端部に設けられている。図４に示すように、ピニオンギア４２は、回転軸ＡＸを中心に回転する円形歯車である。したがって、回転モータ１０の回転子１２が回転すると、回転本体４１が回転し、ピニオンギア４２が回転する。

【0029】

一対の並進運動部材５０は、図１の一対の把持部３に対応する。図４に示すように、並進運動部材５０は、回転運動部材４０の回転軸ＡＸを中心に２回回転対称に配置されている。並進運動部材５０は、回転運動部材４０の回転に伴って、回転運動部材４０の回転軸ＡＸを中心とする円周（図４の仮想円弧Ｃ）の接線方向に並進運動する。

【0030】

並進運動部材５０は、並進本体５１と、ラックギア５２と、ブロック５３と、爪部５４と、をそれぞれ備える。

【0031】

並進本体５１は、ｘ軸方向に並進運動を行う並進運動部材５０の本体である。図３に示すように、ハウジング３２における直動レール３３のｙ軸方向の両側には、貫通孔３２ｄがそれぞれ設けられている。並進本体５１は、ハウジング３２の内部空間３２ａから貫通孔３２ｄを通って−ｚ方向に張り出している。貫通孔３２ｄは、並進本体５１のｘ軸方向の移動を妨げないように、ｘ軸方向を長手方向としている。

【0032】

より具体的には、並進本体５１は、図４に示すように、ハウジング３２の内部空間３２ａではｘ軸方向に延びており、その延びた部分の端部から−ｚ方向に折れ曲がって貫通孔３２ｄを通ってハウジング３２の外部に張り出している。ハウジング３２の外部に張り出した端部は、ｘｙ平面に平行な平板状の部材となっている。

【0033】

ラックギア５２は、直線方向に歯切りをした直線状の部材である、図４に示すように、ラックギア５２は、並進本体５１のハウジング３２の内部空間３２ａ内のｘ軸方向に延びた部分に取り付けられている。ラックギア５２は、ピニオンギア４２と噛み合っており、ピニオンギア４２の回転により並進本体５１をｘ軸方向に並進運動させる。より具体的には、ピニオンギア４２が回転すると、一対のラックギア５２は、逆方向に駆動され、一対の並進本体５１同士は、接近又は離隔する。

【0034】

ブロック５３は、並進本体５１のハウジング３２の外部に張り出した平板状の部分の＋ｚ側の面に接続されている。また、ブロック５３は、図３に示すように、直動レール３３の溝部３３ａに嵌め込まれ、案内部３０の直動レール３３と、ｘ軸方向に摺動可能に連結されている。ブロック５３は、直動レール３３にｘ軸方向に案内される。並進本体５１がｘ軸方向に並進運動すると、ブロック５３も、直動レール３３に案内されたｘ軸方向に並進運動する。本実施の形態では、同一の直動レール３３が、２つのブロック５３を案内する。

【0035】

爪部５４は、並進本体５１の下方の端部に設けられている。爪部５４は、もう一方の爪部５４と、ｘ軸方向に対向するように配置されている。一対の爪部５４は、並進運動により、対象物体Ｍに接近又は離隔する。

【0036】

上述のような構成を有する本実施の形態に係る電動ハンド１の動作について説明する。図５に示すように、電動ハンド１を実際に使用するには、回転モータ１０を制御する制御装置６０と、回転モータ１０を駆動する駆動装置７０とが必要になる。

【0037】

ここで、回転モータ１０がステッピングモータであるものとする。対象物体Ｍを把持する場合には、制御装置６０は、トルクセンサ２０のセンサ検出値をモニタリングしつつ、駆動装置７０にパルス指令を出力する。駆動装置７０は、入力されたパルス指令に従って、回転モータ１０を駆動する。

【0038】

例えば、図６（Ａ）に示すように、パルス指令に従って回転モータ１０の回転子１２がトルクＴ１で回転駆動すると、回転運動部材４０（ピニオンギア４２）が回転する。回転運動部材４０の回転に伴って、一対の並進運動部材５０（ラックギア５２）は、回転運動部材４０（ピニオンギア４２）から力Ｆ１を受け、回転運動部材４０の回転軸を中心とする円周（図４の仮想円弧Ｃ）の接線方向に並進させる。並進運動部材５０は、互いに接近する方向に移動する。

【0039】

図６（Ｂ）に示すように、一対の並進運動部材５０の爪部５４の間に対象物体Ｍがない場合には、並進運動部材５０は対象物体Ｍから反力を受けることなく並進運動を行う。トルクセンサ２０は、案内部３０と、回転モータ１０の固定子１１との間に生じるトルクを検出する。ここでは、回転運動部材４０は、並進運動部材５０から反力Ｆ１’を受ける。トルクセンサ２０で検出されるトルクは、回転モータ１０の固定子１１が回転子１２、回転運動部材４０及び並進運動部材５０を駆動するトルクＴ１の反トルクＴ１’となる。

【0040】

図７（Ａ）に示すように、一対の爪部５４が対象物体Ｍに接触すると、一対の爪部５４は対象物体Ｍから反力Ｆ２’を受け、その把持力は、力Ｆ１よりも大きいＦ２となる（Ｆ２＞Ｆ１）。把持力Ｆ２で対象物体Ｍを把持すると、図７（Ｂ）に示すように、この反力Ｆ２’は、並進運動部材５０から回転運動部材４０に伝えられ、回転運動部材４０は、回転モータ１０の回転子１２の回転方向とは逆向きのトルクＴ２’を並進運動部材５０から受ける。

【0041】

図８（Ａ）に示すように、反力Ｆ２’による回転運動部材４０が受けるトルクＴとは逆向きのトルクＴ２’は、回転運動部材４０、回転モータ１０の回転子１２を介して、回転モータ１０の固定子１１に伝えられる。案内部３０のベースプレート３１は不図示の外部部材に固定されており、その位置及び姿勢は一定である。このため、回転モータ１０の固定子１１と、案内部３０（ベースプレート３１）との間にトルクＴ２’が生じる。トルクセンサ２０は、このトルクＴ２’を検出する。

【0042】

本実施の形態に係る電動ハンド１では、回転モータ１０と、並進運動部材５０との間には、回転運動部材４０が挿入されているだけで、リンク機構のような複雑な機構は設けられていない。したがって、トルクセンサ２０で検出されるトルクＴ２’は、対象物体Ｍを把持する把持力の反力Ｆ２’によるものとなる。図８（Ｂ）に示すように、把持力の反力とトルクセンサ２０で検出されるトルクＴ２’の間には線形の関係がある。例えば、反力がＦ１’であるときには、トルクセンサ２０のトルク検出値はＴ１’となり、反力がＦ２’であるときには、トルクセンサ２０のトルク検出値はＴ２’となる。

【0043】

制御装置６０は、トルクセンサ２０で検出されるトルクがＴ２’に達すると、駆動装置７０を介して回転モータ１０の回転を停止させる。これにより、一対の把持部３は、把持力Ｆ２を維持した状態で対象物体Ｍを把持する。このように、この電動ハンド１によれば、対象物体Ｍの把持力と線形関係のあるトルクを検出し、そのトルクを制御して、把持力を適切に調整することができる。

【0044】

このようにすれば、対象物体Ｍが軟らかくつぶれやすい対象物体Ｍであり、対象物体Ｍをつぶさずに把持する把持力がＦ２である場合でも、対象物体Ｍを把持する把持力はＦ２以上とはならないので、対象物体Ｍをつぶさずに把持することができる。

【0045】

なお、制御装置６０は、対象物体Ｍを把持する際に、フィードバック制御を行って制御するようにしてもよい。この場合、制御装置６０は、トルクセンサ２０のセンサ検出値をモニタリングしつつ、把持力Ｆ２を目標値としてフィードバック制御を行い、パルス指令を駆動装置７０に出力する。駆動装置７０は、パルス指令に基づいて、駆動電力を回転モータ１０に供給する。回転モータ１０は、供給された駆動電力で回転子１２及び回転運動部材４０を回転させる。これにより一対の並進運動部材５０が並進運動し、一対の爪部５４が互いに接近する方向に移動する。

【0046】

一対の爪部５４で対象物体Ｍを把持すると、トルクセンサ２０では、その把持力Ｆ２の反力Ｆ２’によるトルクＴ２’が検出される。制御装置６０は、トルクセンサ２０のセンサ検出値をモニタリングしつつ、把持力がＦ２となるような、すなわちトルクセンサ２０のセンサ検出値がＴ２’に維持されるようなパルス指令を駆動装置７０に出力し、駆動装置７０が回転モータ１０を回転駆動する。これにより、対象物体Ｍが軟らかくつぶれやすいものであっても、つぶれないような把持力Ｆ２で、対象物体Ｍを把持することができる。

【0047】

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、回転モータ１０の回転子１２と回転運動部材４０とが連結され、回転運動部材４０の回転に伴って並進運動する複数の並進運動部材５０により、対象物体Ｍが把持される。また、トルクセンサ２０は、回転運動部材４０の回転力を受ける複数の並進運動部材５０を並進運動の方向に案内する案内部３０と、回転モータ１０の固定子１１との間に生じるトルクを検出する。

【0048】

複数の並進運動部材５０が対象物体Ｍを把持すると、その把持力Ｆ２の反力Ｆ２’が対象物体Ｍから並進運動部材５０へ加えられ、回転運動部材４０、回転モータ１０の回転子１２及び固定子１１に伝えられる。この反力Ｆ２’は、回転モータ１０の固定子１１と案内部３０との間に生じるトルクＴ２’となってトルクセンサ２０により検出される。

【0049】

この構成であれば、回転モータ１０の出力トルクをロスなく並進運動部材５０に伝えて対象物体Ｍを把持することができるうえ、案内部３０を基準として、並進運動部材５０が対象物体Ｍを把持する把持力Ｆ２の反力Ｆ２’に相当するトルクＴ２’を検出することができる。これにより、対象物体Ｍを把持する把持力を検出し、そのトルクＴ２’に基づいて把持力を正確に制御することができる。この結果、適切な把持力で対象物体Ｍを把持することができる。

【0050】

本実施の形態によれば、例えば、豆腐のような軟らかい対象物体Ｍを持った場合でも、把持力を、対象物体Ｍをつぶさないような値に保つことができる。この結果、対象物体Ｍを変形させずに、把持することができる。

【0051】

なお、上記実施の形態では、回転運動部材４０の回転軸ＡＸを中心に、２回回転対称に並進運動部材５０を配置したが、本発明はこれには限られない。図９（Ａ）に示すように、並進運動部材５０を３回回転対称に配列するようにしてもよい。この場合、図９（Ｂ）に示すように、対象物体Ｍは、３つの爪部５４で把持される。並進運動部材５０は、４回回転対称又はそれ以上に配列することもできる。

【0052】

また、上記実施の形態では、１本の直動レール３３に、２つのブロック５３を摺動可能とした。これにより、直動レール３３をブロック５３毎に備える必要がなくなるので、電動ハンド１を小型化することができる。

【0053】

もちろん、２本の直動レール３３を設け、各直動レール３３にブロック５３を１つずつ摺動可能に取り付けるようにしてもよい。また、図９（Ａ）に示すように、３つの並進運動部材５０を３回回転対称に配列する場合には、並進運動部材５０それぞれに、直動レール３３を設けるようになる。

【0054】

また、上記実施の形態では、回転運動部材４０にピニオンギア４２が設けられ、並進運動部材５０にラックギア５２が設けられて、回転モータ１０の回転子１２の回転運動を、並進運動部材５０の並進運動に変換した。しかしながら、本発明はこれには限られない。例えば、他のギア機構、例えば遊星歯車機構で把持部３を駆動するようにしてもよい。溝カム又はヨークカムのようなカム方式で把持部３を駆動するようにしてもよい。ただし、電動ハンド１では、回転モータの回転力の回転運動から対象物体Ｍを把持する直線運動へ１段階で変換するだけのより簡単な機構で構成されるのが望ましい。

【0055】

なお、回転モータ１０の種類に特に制限はない。回転モータ１０は、誘導モータであってもよいし、同期モータであってもよい。また、回転モータ１０は、交流モータであってもよいし、直流モータであってもよい。また、回転モータ１０は、単相モータであってもよいし、三相モータであってもよい。上記実施の形態では、回転モータ１０はステッピングモータであったため、回転モータ１０に出力する指令はパルス指令であったが、回転モータ１０に加えられる指令は、電圧指令、電流指令等、回転モータ１０の種類に応じたものとなる。

【0056】

また、ベースプレート３１、ハウジング３２及び直動レール３３は一体の部材から構成されるようにしてもよい。

【0057】

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明は、電動ハンドに適用することができ、特に、軟らかい対象物体を把持する電動ハンドに適用することができる。

【符号の説明】

【0059】

１ 電動ハンド、２ 外部カバー、３ 把持部、１０ 回転モータ、１１ 固定子、１２ 回転子、２０ トルクセンサ、２０ａ 貫通孔、３０ 案内部、３１ ベースプレート、３１ａ 貫通孔、３２ ハウジング、３２ａ 内部空間、３２ｂ 凹部、３２ｃ ベアリング、３２ｄ 貫通孔、３３ 直動レール、３３ａ 溝部、４０ 回転運動部材、４１ 回転本体、４２ ピニオンギア、５０ 並進運動部材、５１ 並進本体、５２ ラックギア、５３ ブロック、５４ 爪部、６０ 制御装置、７０ 駆動装置、ＡＸ 回転軸、Ｃ 仮想円弧、Ｍ 対象物体

【要約】

【課題】適切な把持力で対象物体を把持することができる電動ハンド及び対象物体の把持方法を提供する。
【解決手段】電動ハンド１は、回転モータ１０と、回転運動部材４０と、複数の並進運動部材５０と、案内部３０と、トルクセンサ２０と、を備える。回転運動部材４０は、回転モータ１０の回転子１２に連結されている。並進運動部材５０は、回転運動部材４０の回転に伴って、回転運動部材４０の回転軸ＡＸを中心とする円周の接線方向に並進運動する。案内部３０は、複数の並進運動部材５０をその並進運動の方向に案内する。トルクセンサ２０は、案内部３０と回転モータ１０の固定子１１との間に生じるトルクを検出する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】