特許 6773538 ロボットハンド

(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】6773538

(24)【登録日】2020年10月5日

(45)【発行日】2020年10月21日

(54)【発明の名称】ロボットハンド

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/06 20060101AFI20201012BHJP

【ＦＩ】

   B25J15/06 G

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-233584(P2016-233584)

(22)【出願日】2016年11月30日

(65)【公開番号】特開2018-89720(P2018-89720A)

(43)【公開日】2018年6月14日

【審査請求日】2019年9月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100189913

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜飼 健

(72)【発明者】

【氏名】堀内 晴彦

【審査官】 石川 薫

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１４−５０４５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２０５９２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０５−０７７１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０６６９８２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６０−１８６３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５１−０８２２７７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６０−２４２９８８（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】

筒状部、及び収容部を具備し、前記収容部は、軸方向が前記筒状部の軸方向に交差する収容部用孔、前記収容部用孔及び前記筒状部内に連通する連通孔、及び前記収容部用孔に連通して周面に開口し、前記収容部用孔の周方向に延びる溝が形成された、ロボットハンド本体と、
円筒状に形成されて前記収容部用孔内に収容され、その内部に、断面が扇形状に形成されて外周面に開口する第１の部分、並びに、前記第１の部分が前記連通孔に連通する範囲において前記溝と径方向に対向する第２の部分を有する回動部材用孔が形成された回動部材と、
一部が前記溝内及び前記第２の部分内に配置され、一部が前記収容部から突出した吸着部材と、
を具備したロボットハンド。

【請求項2】

前記収容部内に配置され、前記収容部に対して軸方向に移動可能な少なくとも１つの筒部材を具備した請求項１記載のロボットハンド。

【請求項3】

前記回動部材を回動する駆動装置を具備した請求項１に記載のロボットハンド。

【請求項4】

前記回動部材及び前記収容部用孔の間に設けられたベアリングを具備した請求項１に記載のロボットハンド。

【請求項5】

前記回動部材は、大径部、及び大径部に連続して形成された小径部を具備し、
前記ベアリングは、ボールベアリングであり、前記小径部及び前記収容部用孔の間に設けられる
請求項４に記載のロボットハンド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ロボットハンドに関する。

【背景技術】

【0002】

複数の物品を収納する倉庫等では、これら物品を効率よく回収する為にロボットを用いる場合がある。この種のロボットとして、複数自由度を有するロボットアーム、及びこのロボットアームに取り付けられ、物品を保持するロボットハンドを有するロボットが知られている。ロボットハンドとして、一対のグリッパを有し、この一対のグリッパにより物品を挟持することで物品を保持するロボットハンドが知られている。

【0003】

また、ロボットハンドとして、負圧により物品を吸着する筒状の吸着部材を有し、この吸着部により物品を吸着することで物品を保持するロボットハンドが知られている。吸着部材は、例えば、ポンプに接続されたホースが直接接続されており、このホースにより負圧が作用する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−８３３３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、吸着部材の位置を調整可能としつつ、この調整に要するスペースを省スペース化できるロボットハンドを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態によれば、ロボットハンドは、筒状部、及び収容部を具備し、前記収容部は、軸方向が前記筒状部の軸方向に交差する収容部用孔、前記収容部用孔及び前記筒状部内に連通する連通孔、及び前記収容部用孔に連通して周面に開口し、前記収容部用孔の周方向に延びる溝が形成された、ロボットハンド本体と、円筒状に形成されて前記収容部用孔内に収容され、その内部に、断面が扇形状に形成されて外周面に開口する第１の部分、並びに、前記第１の部分が前記連通孔に連通する範囲において前記溝と径方向に対向する第２の部分を有する回動部材用孔が形成された回動部材と、一部が前記溝内及び前記第２の部分内に配置され、一部が前記収容部から突出した吸着部材と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態に係るロボットハンドを示す斜視図。

【図2】同ロボットハンドのロボットハンド本体を示す斜視図。

【図3】同ロボットハンド本体を示す断面図。

【図4】同ロボットハンドの回動部材及び吸着部材の一体物を示す斜視図。

【図5】同回動部材を示す斜視図。

【図6】同回動部材を第２の部分側から見た状態を示す斜視図。

【図7】同回動部材を示す断面図。

【図8】同ロボットハンドの動作を説明する断面図。

【図9】同ロボットハンドの動作を説明する断面図。

【図10】第２の実施形態に係るロボットハンドを示す断面図。

【図11】同ロボットハンドの要部を示す断面図。

【図12】同ロボットハンドを示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

第１の実施形態に係るロボットハンド１０を、図１乃至図１０を用いて説明する。図１は、ロボットハンド１０を示す斜視図である。図２は、ロボットハンド１０のロボットハンド本体２０を示す斜視図である。図３は、ロボットハンド本体２０を示す断面図である。図４は、ロボットハンド１０の回動部材５０及び吸着部材７０の一体物を示す斜視図である。図５は、回動部材５０を示す斜視図である。図６は、回動部材５０を、第２の部分５３ｂ側から見た状態を示す斜視図である。図７は、回動部材５０を示す断面図である。図８及び図９は、ロボットハンド１０の動作を説明する断面図である。

【0009】

図１に示すように、ロボットハンド１０は、ロボットハンド本体２０、ロボットハンド本体２０内に収容される回動部材５０、ベアリング６０、回動部材５０に設けられた吸着部材７０、及び回動部材５０を回動する駆動装置８０を有している。

【0010】

図２及び図３に示すように、ロボットハンド本体２０は、筒状部３０、及び回動部材５０を回動可能に収容する収容部４０を有している。筒状部３０は、ホース等の管部材を介してポンプ等の負圧を発生する負圧発生装置に接続可能に構成されている。筒状部３０は、例えば外観が直方体状に形成されている。筒状部３０は、その内側の縁が断面円形に形成されている。

【0011】

収容部４０は、筒状部３０の軸方向に並んで配置されており、筒状部３０に一体に形成されている。収容部４０は、筒状部３０からその軸方向及び軸方向に直交する方向に突出している。収容部４０には、収容部用孔４１が形成されている。収容部用孔４１は、その軸線に直交する断面が円となる形状に形成されている。収容部用孔４１は、内側に回動部材５０を配置し、かつ回動部材５０が回動可能に形成されている。収容部用孔４１の軸方向は、筒状部３０の軸方向に交差している。本実施形態では、一例として、収容部用孔４１の軸方向及び筒状部３０の軸方向は、直交している。収容部用孔４１は、収容部４０を貫通している。また、収容部４０には、収容部用孔４１と筒状部３０の内側とを連通する連通孔４２が形成されている。連通孔４２は、筒状部３０と例えば同軸に配置されている。

【0012】

収容部４０の端面４３及び側面４４の稜部４５、端面４３において稜部４５に連続する一部、並びに、側面４４において稜部４５に連続する一部は、回動部材５０の回動に伴う吸着部材７０の回動を可能とする曲面に形成されている。側面４４は、収容部４０の側面のうち、筒状部３０の軸線に直交する方向に突出する部分の側面である。稜部４５、端面４３の一部、及び側面４４の一部は、具体的には、収容部用孔４１の軸線を中心とする、断面円弧となる曲面に形成されている。

【0013】

端面４３の一部、側面４４の一部、及び稜部４５には、溝４６が形成されている。溝４６は、収容部用孔４１と連通している。溝４６は、収容部４０の軸線を中心とする周方向に延びており、内側に吸着部材７０を配置可能に形成されている。溝４６の周方向の一端４６ａと他端４６ｂとは、吸着部材７０の揺動範囲を規制する。

【0014】

すなわち、吸着部材７０は、溝４６の一端４６ａ及び他端４６ｂの間で回動可能となる。一端４６ａの位置、及び他端４６ｂの位置は、吸着部材７０の所望される揺動範囲に応じて決定されている。本実施形態では、吸着部材７０の揺動範囲は、９０度に設定されている。この為、一端４６ａと他端４６ｂとは、収容部用孔４１の軸線周りに９０度または９０度より若干大きい角度離間している。

【0015】

図４乃至図６に示すように、回動部材５０は、収容部用孔４１内に、例えば収容部用孔４１と同軸に収容される。回動部材５０は、収容部用孔４１内で回動可能な円柱状に形成されている。回動部材５０は、円柱状に形成された大径部５１、及び大径部５１の軸方向両側のそれぞれに形成された円柱状の小径部５２を有している。

【0016】

大径部５１の外径は、収容部用孔４１の径より若干小さい径に設定されている。大径部５１は、内部に回動部材用孔５３が形成されている。図７は、大径部５１をその軸線に直交する方向に切断した状態を示す断面図である。図７に示すように、回動部材用孔５３は、大径部５１を径方向に貫通している。回動部材用孔５３は、筒状部３０の内側に連通する第１の部分５３ａ、及び溝４６に連通する第２の部分５３ｂを有している。

【0017】

第１の部分５３ａは、吸着部材７０がいずれの位置にあっても、すなわち、吸着部材７０がその揺動範囲となる９０度の範囲のいずれの位置にあっても、筒状部３０の内側に連通可能に形成されている。第１の部分５３ａは、具体的には、回動部材５０の軸線を中心とする扇形状に形成されている。第２の部分５３ｂは、吸着部材７０が取り付け可能に形成されている。第２の部分５３ｂは、その縁が例えば断面円となる形状に形成されている。第２の部分５３ｂは、その軸線が第１の部分５３ａの周方向中心を通る位置に配置されている。

【0018】

小径部５２は、大径部５１よりも小径に形成されており、大径部５１と同軸に配置されている。小径部５２は、ベアリング６０が固定可能に形成されている。図４に示すように、一方の小径部５２の端面には、プーリ５４が固定されている。プーリ５４は、回動部材５０と同軸に配置されている。

【0019】

このように形成された回動部材５０の軸方向の長さ、すなわち両小径部５２の端面間の長さは、収容部４０の、収容部用孔４１が開口する側面４７間の長さと同じまたは略同じである。

【0020】

ベアリング６０は、収容部用孔４１内での回動部材５０の回動をスムーズにすることを達成可能に形成されている。ベアリング６０は、両小径部５２と収容部用孔４１の内周面との間に設けられている。ベアリング６０は、例えばボールベアリングである。ベアリング６０の内筒は、小径部５２を内側に嵌合されており、締まりばねにより小径部５２に固定されている。ベアリング６０の外筒は、収容部用孔４１内に配置されている。ベアリング６０の外筒と収容部用孔４１のはめあいは、隙間ばめである。

【0021】

ベアリング６０は、回動部材５０を、収容部用孔４１の軸方向に、小径部５２の側面４７と同一平面となる位置に固定する。なお、上述の通り、ベアリング６０が収容部用孔４１に隙間ばめで嵌合される為、固定部材５０及びベアリング６０の一体物が収容部用孔４１から抜け出ることを防止する為に、一対の抜け防止部材６１が用いられている。

【0022】

一対の抜け防止部材６１は、図１に示すように、環状の板部材により形成されている。一対の抜け防止部材６１の内径は、ベアリング６０の外径よりも小さい。抜け防止部材６１は、内側にプーリ５４を配置可能に形成されている。抜け止め防止部材６１は、それぞれ、その縁部が収容部４０の側面４７の収容部用孔４１の縁部にねじ等の固定部材により固定される。抜け止め防止部材６１は、ベアリング６０に当接する。このように、隙間ばめによる嵌合、及び、収容部用孔４１の両端に固定された抜け止め防止部材６１により、ベアリング６０及び回動部材５０の一体物は、穴４１内に固定される。

【0023】

吸着部材７０は、図４及図８に示すように、回動部材用孔５３の第２の部分５３ｂ及び溝４６内に配置される筒状部７１、及び蛇腹部７２を有している。筒状部７１は、第２の部分５３ｂに嵌合する大きさを有している。また、筒状部７１は、溝４６の幅より小径に形成されている。筒状部７１は、第２の部分５３ｂから脱落しないように、第２の部分５３ｂに嵌合、接着、または係合等の固定手段により固定されている。蛇腹部７２は、筒状部７１の一端に連続して形成されており、筒状部７１と同軸に配置されている。蛇腹部７２は、その軸方向に伸縮可能に形成されている。

【0024】

図１に示すように、駆動装置８０は、ロボットハンド本体２０の筒状部３０の外面に固定されている。駆動装置８０は、外面のうち、例えば収容部４０が筒状部３０に対して突出する側の側面に固定されている。

【0025】

駆動装置８０は、電動モータ等の駆動部８１、及び駆動部８１の出力軸の回転を回動部材５０のプーリ５４に伝達する伝達部８２を有している。伝達部８２は、プーリ８３、駆動部８１の出力軸の回動をプーリ８３に伝達してプーリ８３を回転させる伝達機構８４、及び伝達ベルト８５を有している。伝達ベルト８５は、プーリ５４及びプーリ８３に回し掛けられている。伝達ベルト８５は、駆動部８１により回転されたプーリ８３により、プーリ５４を回転する。

【0026】

次に、ロボットハンド１０の動作を、図８及び図９を用いて説明する。ロボットハンド１０は、まず、吸着部材７０の位置が調整される。具体的には、ロボットハンド１０を有するロボットの制御装置等により、駆動装置８０の駆動部８１が駆動されると、プーリ５４が回転される。プーリ５４が回転されることにより、回動部材５０は、９０度の範囲内で回動される。回動部材５０が回動されることにより、吸着部材７０が、図８に示すように吸着部材７０の軸線がロボットハンド本体２０の筒状部３０の軸線に平行となる位置Ｐ１、及び、図９に示すように吸着部材７０の軸方向が筒状部３０の軸方向と直交する位置Ｐ２の間で回動される。吸着部材７０は、吸着対象となる物品の位置に応じて物品を吸着可能となるように、制御装置により、位置Ｐ１及び位置Ｐ２の間で位置が調整される。

【0027】

吸着部材７０の位置が、物品の吸着に適した位置となると、次に、吸着部材７０の蛇腹部７２の一端が物品に当接される。具体的には、ロボットハンド１０が、吸着部材７０が物品に当接するまで移動される。蛇腹部７２が縮むことにより、当接の衝撃が吸収される。

【0028】

吸着部材７０が物品に当接されると、制御装置によりポンプ等の負圧発生装置が駆動される。この負圧は、ロボットハンド本体２０の内部及び回動部材５０の回動部材用孔５３を介して、吸着部材７０内に作用する。図８及び図９に示す矢印は、負圧の作用する方向を示している。この負圧は、図８及び図９に示すように、吸着部材７０がいずれの位置にあっても回動部材用孔５３の第１の部分５３ａが連通孔４２に連通することから、吸着部材７０に作用する。吸着部材７０は、この負圧により、物品を吸着する。なお、吸着部材７０が物品に当接する前に負圧装置が駆動されてもよい。

【0029】

このように構成されたロボットハンド１０では、吸着部材７０が回動部材５０に連結され、かつ、回動部材５０の回動部材用孔５３がロボットハンド本体２０内に連通することにより、吸着部材７０を揺動可能な構成としつつ、吸着部材７０に負圧を作用させる為のホース等の管部材を不要とすることができる。

【0030】

例えば、吸着部材７０に負圧を作用させる為に、ホース等の可撓性を有する管部材を吸着部材７０に直接接続する場合、この管部材は、吸着部材７０の位置に応じて屈曲することとなり、管部材が屈曲する際の変位を許容するスペース、すなわち管部材の曲げ半径分のスペースを周囲に確保する必要がある。

【0031】

これに対して本実施形態では、吸着部材７０に負圧を作用させる為に、ホース等の可撓性を有する管部材を吸着部材７０に直接接続するのではなく、ロボットハンド本体２０内に配置された回動部材５０を連結する構造であるので、上述のようなスペースを確保する必要がない。

【0032】

この為、ロボットハンド１０は、吸着部材７０の位置を調整可能としつつ、この調整に要するスペースを省スペース化できる。

【0033】

次に、第２の実施形態に係るロボットハンド１０Ａを、図１０乃至図１２を用いて説明する。本実施形態では、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

【0034】

図１０に示すように、ロボットハンド１０Ａは、ロボットハンド本体２０、回動部材５０、ベアリング６０、吸着部材７０、駆動装置８０、及び、ロボットハンド本体２０の筒状部３０内に配置可能な少なくとも１つの筒部材９０を有している。

【0035】

少なくとも１つの筒部材９０は、ロボットハンド本体２０の筒状部３０の軸方向に移動可能に形成されている。筒部材９０が複数設けられる場合、これら複数の筒部材９０は、異なる径を有し、それぞれ、別のより小径な径を有する筒部材９０内に、その軸方向に移動可能に、すなわち所謂テレスコープ的に移動可能に配置される。

【0036】

少なくとも１つの筒部材９０は、本実施形態では、２つ用いられており、これらを第１の筒部材９１及び第２の筒部材９２とする。第１の筒部材９１は、ロボットハンド本体２０の筒状部３０内に配置されており、筒状部３０の軸方向に移動可能に形成されている。

【0037】

第２の筒部材９２は、第１の筒部材９１内に配置されており、第１の筒部材９１の軸方向に移動可能に形成されている。第２の筒部材９２は、第１の筒部材９１の内径よりも小径に形成されている。第２の筒部材９２は、その一端部に、ポンプ等の負圧発生装置に接続されたホース等の管部材が接続可能に形成される。

【0038】

図１１に示すように、ロボットハンド本体２０の筒状部３０及び第１の筒部材９１の間、並びに、第１の筒部材９１及び第２の筒部材９２の間にシール１００が設けられている。ここで、筒状部３０及び第１の筒部材９１の間に設けられたシール１００を代表して説明する。シール１００は、第１の筒部材９１の一端部の外周面に形成された環状の突出部１０１、及びシール部材１０２を有している。突出部１０１の外周面には、その軸方向中途部に環状の溝１０３が形成されている。シール部材１０２は、環状に形成されており、溝１０３内に配置される。シール部材１０２は、溝１０３の底面及び筒状部３０の内面に接触することにより、シールする。

【0039】

また、筒状部３０及び第１の筒部材９１の一端部内に、第１の筒部材９１が抜け出るとこを防止可能な、筒部材９４が固定されている。筒部材９４は、シール１００の突出部１０１に軸方向に当接することにより、第１の筒部材９１の移動を規制する。第１の筒部材９１の一端部にも、同様に、第２の筒部材９２が抜け出ることを防止可能な筒部材９４が固定されている。

【0040】

本実施形態のロボットハンド１０Ａは、第１の実施形態の効果に加え、以下の効果が得られる。すなわち、筒部材９０（第１の筒部材９１及び第２の筒部材９２）を移動することにより、図１２に示すように、ロボットハンド１０Ａの長さを調整可能することができるので、ロボットハンド１０Ａを、狭い隙間内に侵入させることができる。なお、図１２は、ロボットハンド１０Ａを示す断面図であり、具体的には、第１の筒部材９１が筒状部３０から筒部材９４に当接する位置まで移動し、第２の筒部材９２が第１の筒部材９１から筒部材９４に当接するまで移動した状態を示す断面図である。
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、吸着部材７０が回動部材５０に連結され、かつ、回動部材５０の回動部材用孔５３がロボットハンド本体２０内に連通することにより、ロボットハンド１０，１０Ａは、吸着部材７０の位置を調整可能としつつ、この調整に要するスペースを省スペース化できる。

【0041】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0042】

１０…ロボットハンド、１０Ａ…ロボットハンド、２０…ロボットハンド本体、３０…筒状部、４０…収容部、４１…収容部用孔、４２…連通孔、４６…溝、５０…回動部材、５１…大径部、５２…小径部、５３…回動部材用孔、５３ａ…第１の部分、５３ｂ…第２の部分、６０…ベアリング、７０…吸着部材、８０…駆動装置、９０…筒部材、９１…第１の筒部材、９２…第２の筒部材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】