特許 6554784 ロボットハンド、ロボット及びロボットシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6554784

(24)【登録日】2019年7月19日

(45)【発行日】2019年8月7日

(54)【発明の名称】ロボットハンド、ロボット及びロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20190729BHJP

【ＦＩ】

   B25J15/08 P

   B25J15/08 C

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-237489(P2014-237489)

(22)【出願日】2014年11月25日

(65)【公開番号】特開2016-97483(P2016-97483A)

(43)【公開日】2016年5月30日

【審査請求日】2017年10月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】508296738

【氏名又は名称】富士電機機器制御株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100132067

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 喜雅

(74)【代理人】

【識別番号】100150304

【弁理士】

【氏名又は名称】溝口 勉

(72)【発明者】

【氏名】森 俊二

【審査官】 田村 耕作

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１６７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２２７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３６２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６４−０２０２２９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−０９６３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２４８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０３３５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０７５９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１０１７９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外面に凹部が形成された部品を把持するロボットハンドであって、
前記凹部に対して遊びを持って差し込まれる爪部と、
前記爪部の外周面を前記凹部の内周面に押し付ける駆動機構とを備え、
前記爪部の外周面が、前記駆動機構による押し付けによって前記凹部の内周面に対して２箇所以上で接触可能に形成し、
前記爪部の差し込み方向に直交する断面形状が円弧の両端を直線で結んだ形状になるように前記爪部が切り欠かれており、円弧と直線との境界部分に一対の角部を有することを特徴とするロボットハンド。

【請求項2】

前記断面形状は、直線部分から円弧側への逃げ部を有することを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。

【請求項3】

前記凹部が少なくとも半円状の内周面を有し、
前記爪部の断面形状が、当該爪部の円弧中心点と前記一対の角部を結ぶ２本の直線の成す角度を、前記凹部の穴径、前記爪部の爪径、摩擦係数μから次式（１）で求められる切欠き角の最小角度よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のロボットハンド。
（１）
切欠き角の最小角度＝Ｓｉｎ^−１（穴径／爪径×Ｓｉｎ（Ｔａｎ^−１μ））×２

【請求項4】

前記部品には一対の前記凹部が形成されており、
前記爪部は前記一対の凹部に差し込まれる一対の爪部であり、
前記駆動機構によって前記一対の凹部内で一対の爪部が相互に離間または接近されることで前記爪部の外周面が前記凹部の内周面に押し付けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロボットハンド。

【請求項5】

前記部品は複数の部品であり、前記爪部は前記複数の部品の凹部に差し込まれる複数の爪部であり、
前記駆動機構によって前記複数の爪部が駆動されることで、前記複数の部品が同時に把持されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のロボットハンド。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロボットハンドと、
前記ロボットハンドを３次元空間の任意の位置に移動させるロボットアームとを備えることを特徴とするロボット。

【請求項7】

請求項６に記載のロボットと、
前記ロボットによる前記部品の把持を制御する制御部と、を備えることを特徴とするロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工業製品の組み立て作業に用いられるロボットハンド、ロボット及びロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、工業製品の組み立て作業の自動化が進められており、ロボットハンドによって部品の把持、持ち上げ、移動、挿入等の各種動作が行われている。ロボットハンドで部品を把持する場合、部品の形状等に応じて把持方式が選択され、把持方式としては、部品を挟持する把持方式、部品を吸着する把持方式等が知られている。従来、部品を挟持する把持方式を採用したロボットハンドとして、複数の爪部で部品を挟持するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のロボットハンドは、複数の爪部を近づけて部品の外面を挟み込むことで部品を把持している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−２４０８５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ロボットハンドによって部品の外面を把持すると、取り付け先となる対象製品でロボットハンドの爪部が対象製品の設置面に干渉する場合がある。このため、部品の外面に把持を目的とした複数の凹部を設け、複数の凹部にそれぞれ爪部が差し込まれて部品を把持することで、対象製品の設置面に爪部が直に接触することが防止されている。部品の凹部は爪部の差し込みを許容するように、爪部に対して余裕を持った大きさに形成されており、各凹部に差し込まれた複数の爪部が互いに接近して、各爪部の外周面がそれぞれ凹部の内周面に接触することで部品が把持される。

【0005】

この場合、爪部が凹部内で適切な接触位置に向けて動かされるが、凹部の内周面と爪部の外周面との摩擦の関係で、凹部と爪部の接触位置にバラツキが生じていた。このため、ロボットハンドで部品を把持したときに、凹部に対する爪部の接触位置のバラツキに起因した位置決め誤差が生じて、ロボットハンドによる部品の組み立て作業に悪影響を及ぼすという問題があった。

【0006】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、位置決め誤差を生じさせることなく部品を把持して組み立て作業を行うことができるロボットハンド、ロボット及びロボットシステム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】

本発明のロボットハンドは、外面に凹部が形成された部品を把持するロボットハンドであって、前記凹部に対して遊びを持って差し込まれる爪部と、前記爪部の外周面を前記凹部の内周面に押し付ける駆動機構とを備え、前記爪部の外周面が、前記駆動機構による押し付けによって前記凹部の内周面に対して２箇所以上で接触可能に形成し、前記爪部の差し込み方向に直交する断面形状が円弧の両端を直線で結んだ形状になるように前記爪部が切り欠かれており、円弧と直線との境界部分に一対の角部を有することを特徴とする。

【0008】

この構成によれば、爪部の外周面が凹部の内周面に押し付けられると、凹部の内周面に沿って爪部が摺動されて凹部に対して爪部が位置決めされる。爪部の外周面が凹部の内周面に２箇所以上で接触するまで摺動されることで、凹部に対して爪部を常に同じ位置で位置決めすることができる。よって、部品を把持する際に位置決め誤差を生じさせることなく組み立て作業を行うことができる。また、爪部の剛性を確保した状態で、爪部の外周面を凹部の内周面に２点接触させることができる。

【0010】

また本発明の上記ロボットハンドにおいて、前記断面形状は、直線部分から円弧側への逃げ部を有する。この構成によれば、逃げ部によって凹部の内周面と爪部の外周面の接触を最小限に抑えることができる。また、部品の凹部内周面が複雑な形状、例えば凹部の中心に突起を有するなど、凹部の形状に応じて逃げ部を形成することで、多種多様な部品形状に対応することができる。

【0011】

また本発明の上記ロボットハンドにおいて、前記凹部が少なくとも半円状の内周面を有し、前記爪部の断面形状が、当該爪部の円弧中心点と前記一対の角部を結ぶ２本の直線の成す角度を、前記凹部の穴径、前記爪部の爪径、摩擦係数μから次式（１）で求められる切欠き角の最小角度よりも大きくなるように形成されている。
（１）
切欠き角の最小角度＝Ｓｉｎ^−１（穴径／爪径×Ｓｉｎ（Ｔａｎ^−１μ））×２
この構成によれば、爪部の一対の角部を凹部の内周面に２点接触させることができる。

【0012】

また本発明の上記ロボットハンドにおいて、前記爪部の外周面が前記凹部の内周面を摺動して２箇所以上で接触するまでは、摺動位置における法線と押し付け方向の成す角度が摩擦角よりも大きく形成されている。この構成によれば、爪部の外周面が凹部の内周面に２箇所以上で接触するまでは、爪部の摺動が摩擦によって止められることがない。よって、凹部に対して爪部を常に同じ位置で位置決めすることができる。

【0013】

また本発明の上記ロボットハンドにおいて、前記部品には一対の前記凹部が形成されており、前記爪部は前記一対の凹部に差し込まれる一対の爪部であり、前記駆動機構によって前記一対の凹部内で一対の爪部が相互に離間または接近されることで前記爪部の外周面が前記凹部の内周面に押し付けられる。この構成によれば、一対の爪部で部品を位置決め状態で把持できるため、爪部の数を最小限に抑えて装置構成を簡略化することができる。

【0014】

また本発明の上記ロボットハンドにおいて、前記部品は複数の部品であり、前記爪部は前記複数の部品の凹部に差し込まれる複数の爪部であり、前記駆動機構によって前記複数の爪部が駆動されることで、前記複数の部品が同時に把持される。この構成によれば、ロボットハンドで部品を把持した時点で位置決めされるため、複数の部品の位置関係を保った状態で搬送できる。よって、部品の取り付け先で複数の部品を同時に取り付けることができる。

【0015】

また本発明のロボットは、上記ロボットハンドと、前記ロボットハンドを３次元空間の任意の位置に移動させるロボットアームとを備える。この構成によれば、部品を位置決め状態で把持することができるため、部品の組み立て作業を良好に行うことができる。

【0016】

また本発明のロボットシステムは、上記ロボットと、前記ロボットによる前記部品の把持を制御する制御部とを備える。この構成によれば、部品を把持したときの位置決め誤差を生じないため、部品の把持による誤差の補正処理等をする必要がなく、ロボットの制御を簡略化することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、凹部の内周面に沿って爪部の外周面が凹部の内周面に２箇所以上で接触するまで摺動して位置決めされる。これにより、爪部の摺動が摩擦によって止められることがなく、凹部に対して爪部を常に同じ位置で位置決めした状態で部品を把持して、組み立て作業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施の形態に係るロボットシステムの模式図である。

【図2】比較例に係る爪部による把持動作の説明図である。

【図3】比較例に係る摩擦係数と位置誤差の関係を示すグラフである。

【図4】本実施の形態に係るロボットハンドの模式図である。

【図5】本実施の形態に係る摩擦係数と切欠き角度の最小値との関係を示すグラフである。

【図6】本実施の形態に係る爪部による把持動作の説明図である。

【図7】変形例に係るロボットハンドの説明図である。

【図8】他の変形例に係るロボットハンドの説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付図面を参照して本実施の形態に係るロボットシステムについて説明する。図１は、本実施の形態に係るロボットシステムの模式図である。なお、本実施の形態に係るロボットシステムは、図１に示す構成に限定されない。図１に示すロボットシステムは一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

【0020】

図１に示すように、本実施の形態に係るロボットシステム１は、制御部２によってロボット３を制御して、トレイ４に載せられた部品４１を把持した後、取り付け先の対象製品（不図示）まで搬送して所定位置に取り付けるように構成されている。ロボット３は、多軸のロボットアーム７の先端にロボットハンド１０を設けて構成され、ロボットアーム７によってロボットハンド１０を３次元空間の任意の位置に移動させている。ここでは、垂直多関節ロボットを例示して説明するが、ロボット３の形式は特に限定されるものではなく、例えば、水平多関節ロボット、垂直多関節ロボットや直交ロボットを用いることができる。

【0021】

ロボットハンド１０は、駆動機構１１によって一対の爪部１２を相互に離間又は接近可能に構成されている。部品４１の外面に凹部として円形穴４２が形成されており、ロボットハンド１０は一対の円形穴４２に一対の爪部１２を差し込み、円形穴４２の内周面４３（図４Ｃ参照）に対して爪部１２の外周面１３を押し付けて部品４１を把持している。このように、本実施の形態では、部品４１の円形穴４２に爪部１２が差し込まれた状態で、対象製品に対して部品４１が取り付けられるため、部品４１の外面を一対の爪部１２で外側から挟持した状態で取り付ける場合のように爪部１２を対象製品に対して直に衝突させることがない。

【0022】

制御部２は、ロボットアーム７の移動やロボットハンド１０の把持等のロボットシステム１の各動作を統括制御しており、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。なお、制御部２は、本実施の形態のようにロボット３とは別体に設けられてもよいし、ロボット３自体に設けられていてもよい。また、対象製品は、電気製品だけでなく、機械製品やその他の製品でもよく、特に限定されるものではない。

【0023】

このようなロボットシステム１においては、対象製品に部品４１を取り付ける際に、対象製品の取り付け位置と部品４１との位置関係が重要である。ロボットハンド１０に対して部品４１の位置ズレが生じている場合には、画像処理等によって位置ズレ量を補正する必要があるが、ロボットシステム１の装置構成や制御部２の制御構成が複雑になる。そこで、本実施の形態では、ロボットハンド１０で部品４１を把持した時に位置決め誤差を生じさせないようにすることで、ロボットシステム１の装置構成や制御部２の制御構成を簡略化するようにしている。

【0024】

ところで、図２Ａに示すように、比較例に係るロボットハンド（不図示）では、一対の爪部５２が円柱状に形成されており、部品４１の円形穴４２に爪部５２が遊びを持って差し込まれる。そして、爪部５２の外周面５３が円形穴４２の内周面４３に押し付けられて、ロボットハンドによって部品４１が把持される。この場合、爪部５２の外周面５３と円形穴４２の内周面４３の摩擦によって、ロボットハンドで部品４１を把持する度に爪部５２と円形穴４２の相対関係が変化してしまい、組み立て作業で要求される位置決め精度を満足させることができない。

【0025】

より具体的には、円形穴４２に差し込まれた爪部５２は、押し付け方向Ｄの力Ｆを受けることで円形穴４２の内周面４３に沿って摺動されるが、円形穴４２と爪部５２の摩擦係数μによって摩擦角αの影響を受ける。摩擦角αは、摩擦係数μの逆正接関数（α＝Ｔａｎ^−１μ）で表され、摩擦力に抗して物体が滑り出す角度を示している。円形穴４２の内周面４３と爪部５２の外周面５３の接触点Ｐ１では、接触点Ｐ１における法線Ｎと押し付け方向Ｄの成す角度θ（以下、摺動角θとする）が摩擦角αよりも大きい範囲では爪部５２が摺動し続けるが、摺動角θが摩擦角αよりも小さくなると爪部５２の摺動が止められる。

【0026】

したがって、押し付け力Ｆを受けて爪部５２は円形穴４２の内周面４３に対して摺動角θを変化させながら、接触点Ｐ１から目標の接触点Ｍに向けて摺動されるが、摺動角θが摩擦角αよりも小さくなった接触点Ｐ２で爪部１２の摺動が止められてしまう。接触点Ｐ２から目標の接触点Ｍまでは爪部５２が摺動しないため、目標の接触点Ｍから離れた点で円形穴４２の内周面４３に爪部５２が位置決めされる。このため、図２Ｂに示すように、位置誤差Ｅを生じさせた状態で一対の爪部５２に部品４１が把持されたり、図２Ｃに示すように、角度誤差Ｅａを生じさせた状態で一対の爪部５２に部品４１が把持される。

【0027】

また、比較例に係る摩擦係数と位置誤差の関係は、次式（２）で示され、図３に示すグラフで表される。式（２）のＴａｎ^−１μは、摩擦角αを示し、最大誤差量とは最も大きな位置誤差を示している。また、図３において、縦軸は最大誤差量／爪径を示し、横軸は穴径／爪径を示している。爪径は爪部の直径を示し、穴径は円形穴の直径を示している。
（２）
（最大誤差量／爪径）＝（穴径／爪径―１）／２×Ｓｉｎ（Ｔａｎ^−１μ）
摩擦係数μを一定とし、爪部５２の爪径を固定すると、円形穴４２の穴径が大きくなるのに従って最大誤差量が大きくなり、円形穴４２の穴径と爪部５２の爪径を固定すると、摩擦係数μが大きくなるのに従って最大誤差量が大きくなっている。

【0028】

このように、比較例に係るロボットハンドでは、円形穴４２（図２参照）の内周面４３に対する爪部５２の摺動途中で、摺動角θが摩擦角αよりも小さくなることで爪部５２が目標の接触点Ｍまで摺動できず、円形穴４２に対して爪部５２を適切な位置に位置決めできなかった。そこで、本実施の形態に係るロボットハンド１０では、摺動角θが摩擦角αよりも大きな位置で、爪部１２の外周面１３を円形穴４２の内周面４３に２箇所で接触させて位置決めしている（図４Ｃ参照）。円形穴４２の内周面４３を摺動中に摺動角θが摩擦角αよりも小さくなる前に、円形穴４２に対して爪部１２が位置決めされるため、位置決め誤差を生じさせずに部品４１を把持することが可能である。

【0029】

以下、図４を参照して、本実施の形態に係るロボットハンドについて詳細に説明する。図４は、本実施の形態に係るロボットハンドの模式図である。図５は、本実施の形態に係る摩擦係数と切欠き角度の最小値との関係を示すグラフである。なお、ロボットハンドは、図４に示す構成に限定されず、摺動角が摩擦角よりも大きな接触点で、円形穴の内周面に位置決めされる爪部を有するものであれば、どのように構成されていてもよい。図４Ａはロボットハンドの側面模式図、図４Ｂはロボットハンドの下面模式図、図４Ｃは爪部と円形穴の位置関係の模式図をそれぞれ示している。図５において、縦軸は切欠き角の最小角度を示し、横軸は穴径／爪径を示している。

【0030】

図４Ａ及び図４Ｃに示すように、ロボットハンド１０は、部品４１の円形穴４２に対して遊びを持って差し込まれる一対の爪部１２を有している。各爪部１２は、円柱の外周面の一部が平坦に切り欠かれて、爪部１２の差し込み方向に直交する断面形状が、円弧の両端を直線で結んだ形状になるように形成されている。これにより、各爪部１２には、円弧と直線の境界部分に円形穴４２の内周面４３に接触する一対の角部１４が形成される。このような断面形状に爪部１２が形成されることで、円形穴４２に対して出来る限り大きな断面積を確保することができるため、爪部１２の剛性を十分に得ることが可能になっている。

【0031】

図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、一対の爪部１２は、平坦面１５を内側に向けて対向させるようにして駆動機構１１の駆動軸２１上に取り付けられており、駆動軸２１上で接近されることで円形穴４２の内周面４３に爪部１２が押し付けられる。駆動機構１１による押し付けによって各爪部１２の角部１４が円形穴４２の内周面４３を摺動して、内周面４３に対して２箇所で接触されることで円形穴４２に対して爪部１２が位置決めされる。この爪部１２の摺動時には、常に摺動角θが摩擦角αよりも大きくなっており、爪部１２の一対の角部１４が円形穴４２の内周面４３に接触するまで、爪部１２の摺動が摩擦によって止められることがない。

【0032】

この場合、図４Ｃに示すように、爪部１２の中心点Ｏと一対の角部１４を結ぶ２本の直線が成す角度を切欠き角δとすると、次式（３）で求められる切欠き角δの最小角度よりも大きな切欠き角δになるように爪部１２が形成されている。
（３）
切欠き角の最小角度＝Ｓｉｎ^−１（穴径／爪径×Ｓｉｎ（Ｔａｎ^−１μ））×２
爪部１２の切欠き角δが、この切欠き角δの最小角度よりも大きく形成されることで、摺動角θが摩擦角αよりも小さくなる前に爪部１２の一対の角部１４が円形穴４２の内周面４３に２箇所で接触して爪部１２が円形穴４２に位置決めされる。

【0033】

図５に示すように、切欠き角δの最小角度は、摩擦係数μと円形穴４２の穴径に依存しており、摩擦係数μを一定とし、爪部１２の爪径を固定すると、円形穴４２の穴径が大きくなるのに従って切欠き角δの最小角度が大きくなる。また、円形穴４２の穴径と爪部１２の爪径を固定すると、摩擦係数μが大きくなるのに従って爪部１２の切欠き角の最小値が大きくなる。このことから、円形穴４２の内周面４３の曲率が大きくなると共に、円形穴４２の内周面４３に対して爪部１２が滑り難くなるほど、爪部１２の外周面を大きく切り欠いて切欠き角度δを大きくする必要がある。

【0034】

次に、図６を参照して、爪部による把持動作について説明する。図６は、本実施の形態に係る爪部による把持動作の説明図である。

【0035】

図６Ａに示すように、部品４１の円形穴４２に対して爪部１２が余裕を持って差し込まれ、駆動機構１１（図４Ａ参照）によって爪部１２が円形穴４２の内周面４３に押し付けられている。爪部１２の外周面１３（角部１４）と円形穴４２の内周面４３は接触点Ｑ１で接触しており、爪部１２の片側の角部１４だけが円形穴４２の内周面４３に接触している。接触点Ｑ１における法線Ｎと押し付け方向Ｄの成す摺動角θは、摩擦角αよりも大きく、接触点Ｑ１が摩擦角αから決定される摺動可能な限界点Ｒよりも外側に位置している。このため、接触点Ｑ１では、爪部１２の摺動が摩擦によって阻害されることがない。

【0036】

また、爪部１２が円形穴４２に接触点Ｑ１で接触した初期状態では、押し付け方向Ｄに延びる爪部１２の中心線Ｃ１と円形穴４２の中心線Ｃ２とに位置誤差Ｅが生じている。爪部１２は、駆動機構１１（図４Ａ参照）から押し付け力Ｆが作用されることで、中心線Ｃ１、Ｃ２同士を近づけて位置誤差Ｅを減少させながら押し付け方向Ｄに摺動される。このとき、爪部１２が限界点Ｒよりも外側にある状態（離れた状態）では、摺動角θが摩擦角αよりも大きいため、爪部１２の摺動が摩擦によって止められることがなく、円形穴４２の内周面４３に沿って爪部１２が適切に摺動される。

【0037】

図６Ｂに示すように、爪部１２が円形穴４２の内周面４３を押し付け方向Ｄに摺動すると、爪部１２の一対の角部１４と円形穴４２の内周面４３が接触点Ｑ２、Ｑ３で接触する。爪部１２の一対の角部１４が円形穴４２の内周面４３に接触することで、爪部１２の摺動が停止されて円形穴４２に対して爪部１２が位置決めされる。このとき、接触点Ｑ２、Ｑ３が限界点Ｒよりも外側にあり、爪部１２が限界点Ｒに到達する手前で位置決めされるため、爪部１２の摺動時に摺動角θが摩擦角αよりも大きくなることがない。よって、爪部１２の摺動が円形穴４２との摩擦によって止められることなく、爪部１２が位置決め位置まで摺動される。

【0038】

位置決め位置では、爪部１２が中心線Ｃ１を基準として対称に形成されているため、一対の角部１４が円形穴４２の内周面４３に接触されることで、爪部１２の中心線Ｃ１と円形穴４２の中心線Ｃ２が一致する。これにより、爪部１２を押し付け方向Ｄに摺動させるだけで、爪部１２と円形穴４２の位置誤差Ｅを無くした状態で位置決めすることができる。このように、接触点Ｑ２、Ｑ３では爪部１２が摺動可能な摺動角度θであるが、一対の角部１４が円形穴４２の内周面４３で２点接触することで爪部１２が停止されている。よって、円形穴４２内の爪部１２を接触点Ｑ２、Ｑ３まで確実に摺動させることができ、円形穴４２に対して爪部１２を常に同じ位置で位置決めできる。

【0039】

この結果、図６Ｃに示すように、一対の爪部１２がそれぞれ円形穴４２に対して適切な位置に位置決めでき、位置誤差や角度誤差を生じさせることなく部品４１を把持させることができる。なお、本実施の形態では、一対の爪部１２を接近させることで部品４１を把持する構成について説明したが、この構成に限定されない。例えば、図６Ｄに示すように、一対の爪部１２の平坦面１５を外側に向けて駆動機構１１（図４参照）の駆動軸２１上に配置して、一対の爪部１２を離間させることで部品４１を把持するようにしてもよい。このような構成であっても、本実施形態と同様な効果を得ることが可能である。

【0040】

以上のように、本実施の形態に係るロボットハンド１０は、爪部１２の外周面１３が円形穴４２の内周面４３に押し付けられると、円形穴４２の内周面４３に沿って爪部１２が摺動されて円形穴４２に対して爪部１２が位置決めされる。この爪部１２の摺動中は、摺動位置における法線Ｎと押し付け方向Ｄの成す摺動角θが摩擦角αよりも大きくなっており、爪部１２の外周面１３が円形穴４２の内周面４３に２箇所以上で接触するまで爪部１２の摺動が摩擦によって止められることがない。よって、円形穴４２に対して爪部１２を常に同じ位置で位置決めすることができ、部品４１を把持する際に位置決め誤差を生じさせることなく組み立て作業を行うことができる。

【0041】

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

【0042】

例えば、本実施の形態において、部品４１の外面に一対の凹部が形成され、ロボットハンド１０が一対の爪部１２を有する構成について説明したが、この構成に限定されない。図７Ａに示すように、部品４６の外面に単一の凹部４７が形成され、ロボットハンド２０にストッパ２３と単一の爪部２２が設けられる構成でもよい。図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、ストッパ２３によって部品４６の片側を位置規制しつつ、爪部２２をストッパ２３に近づけることで部品４６が把持される。この場合、ストッパ２３の接触面２４に沿って部品４６が移動可能な程度に、ストッパ２３の接触面２４が滑り易く形成されることが好ましい。

【0043】

また、本実施の形態において、ロボットハンド１０で部品４１を１つずつ把持する構成にしたが、この構成に限定されない。図８Ａに示すように、ロボットハンド３０が、複数の部品４１を同時に把持するように構成されてもよい。この場合、図８Ｂに示すように、ロボットハンド３０は、駆動機構３１に２本の平行な駆動軸３３が設けられ、この各駆動軸３３上に一対の爪部３２がそれぞれ対向するように配置されている。

【0044】

図８Ｃに示すように、各駆動軸上で一対の爪部３２が離間又は接近することで複数の部品４１が同時に把持される。この場合、ロボットハンド３０で部品４１を把持した時点で位置決めされるため、複数の部品４１の位置関係を保った状態で搬送できる。複数の部品４１の位置関係が保たれているため、対象製品に対する複数の部品４１の位置合わせを同時に行うことができる。よって、複数の部品４１を把持した時点で位置関係にズレが生じている場合のように、対象製品に対していずれか一方を位置合わせしても、いずれか他方の位置ズレが解消できなくなるといった不具合が生じることがない。

【0045】

また、本実施の形態において、部品４１の外面に凹部として円形穴４２が形成される構成を例示して説明したが、凹部の形状は特に限定されない。凹部は、爪部１２が遊びを持って挿入可能であればよく、例えば、半円状の内周面を両端面に有する長穴でもよい。また、凹部は、穴に限らず、溝や切欠き等で形成されてもよい。

【0046】

また、本実施の形態において、爪部１２の断面が円弧状の両端を直線で結んだ形状に形成されたが、この形状に限定されない。爪部１２は、少なくとも穴径×Ｓｉｎ（Ｔａｎ^−１μ）の長さよりも離れた２点で爪部１２が凹部の内周面に接触するように形成されていればよく、例えば、断面視矩形状、断面視三角形状、断面視楕円形状に形成されてもよい。また、爪部１２は、２箇所以上で凹部の内周面に接触するように形成されてもよい。さらに、本実施の形態において、爪部１２の断面の直線部分は円弧側への逃げ部を設けても良い。例えば、爪部を円筒として外周面の一部を切り欠いてＣ型断面としても良い。逃げ部によって凹部の内周面と爪部１２の外周面の接触を最小限に抑えることができ、多種多様な部品形状に対応可能となる。

【0047】

また、本実施の形態において、押し付け方向Ｄにおける爪部１２と凹部の中心線を一致させるように凹部に対して爪部１２が位置決めされる構成にしたが、この構成に限定されない。爪部１２と凹部の中心線に位置誤差が生じた状態で、凹部に対して爪部１２が位置決めされてもよい。

【0048】

また、本実施の形態において、一対の爪部１２によって部品４１を把持する構成にしたが、３以上の爪部１２によって部品４１を把持するようにしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0049】

以上説明したように、本発明は、位置決め誤差を生じさせることなく部品を把持して組み立て作業を行うことができるという効果を有し、特に、工業製品の組み立て作業に用いられるロボットハンド、ロボット及びロボットシステムに有用である。

【符号の説明】

【0050】

１ ロボットシステム
２ 制御部
３ ロボット
７ ロボットアーム
１０、２０、３０ ロボットハンド
１１、３１ 駆動機構
１２、２２、３２ 爪部
１３ 外周面
１４ 角部（外周面）
４１、４６ 部品
４２ 円形穴
４３ 内周面
４７ 凹部
Ｗ 部品
θ 摺動角（法線と押し付け方向の成す角度）
δ 切欠き角
α 摩擦角
μ 摩擦係数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】