特開 2025-8252 ロボットハンド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025008252

(43)【公開日】2025-01-20

(54)【発明の名称】ロボットハンド

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20250109BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023110249

(22)【出願日】2023-07-04

(71)【出願人】

【識別番号】000103792

【氏名又は名称】オリエンタルモーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(72)【発明者】

【氏名】加藤 裕之

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707DS01

3C707ES03

3C707ET02

3C707ET10

3C707EU13

3C707EU14

3C707EU17

3C707EV02

3C707EV04

3C707HS27

(57)【要約】

【課題】ロボットハンドの把持対象物に合わせて把持力を効率的に調整可能とする。
【解決手段】ロボットハンドは、モーターのシャフト３に組み付けられた可動アーム５０Ａと、一端部が前記可動アームに固定され、前記可動アームを前記シャフトの周方向に付勢する弾性体７０Ａと、前記シャフトが貫通し、前記弾性体の他端部が固定されるリング状部品６０とを備え、前記モーターの外装部に対する前記リング状部品の固定位置が調整可能である。
【選択図】図１４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モーターのシャフトに組み付けられた可動アームと、
一端部が前記可動アームに固定され、前記可動アームを前記シャフトの周方向に付勢する弾性体と、
前記シャフトが貫通し、前記弾性体の他端部が固定されるリング状部品と
を備え、
前記モーターの外装部に対する前記リング状部品の固定位置が調整可能である、
ロボットハンド。

【請求項2】

前記リング状部品に設けられた複数の固定部のうちの一つに前記弾性体の他端部が固定される、請求項１に記載のロボットハンド。

【請求項3】

前記弾性体が取替え可能である、請求項１又は２に記載のロボットハンド。

【請求項4】

前記可動アームに設けられた複数の固定部のうちの一つに前記弾性体の一端部が固定される、請求項１又は２に記載のロボットハンド。

【請求項5】

前記モーターの外装部に取り付けられ、前記リング状部品が固定されるケースをさらに備える請求項１又は２に記載のロボットハンド。

【請求項6】

前記モーターの外装部に対して着脱可能な固定アームをさらに備え、
前記モーターの外装部に対する前記固定アームの取付け位置によって、前記ロボットハンドが、保持対象物を外側から保持する外側保持タイプ又は内側から保持する内側保持タイプとなる、
請求項１又は２に記載のロボットハンド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はロボットハンドに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の試料保持具は、握り部と、この握り部に一体に設けられた固定アーム部と、前記握り部に回動可能に装着された可動アーム部と、この可動アーム部を前記固定アーム部側へ付勢する付勢部材と、前記固定アーム部に装着され、試料の周縁部を保持する固定アーム部側保持部と、前記可動アーム部に前記固定アーム部側保持部と対向す
るように装着され、前記試料の周縁部を保持する可動アーム部側保持部とを備えている。

【0003】

特許文献２に記載の物体把持装置は、物体を把持するための把持装置本体と、前記把持装置本体に対して回動可能に吊り下げ保持された複数の把持アームと、前記把持アームに対して物体を把持する把持力を付与するねじりばねと、前記ねじりばねによる前記把持アームの把持力を調整する把持力調整機構とを有する。

【0004】

特許文献３に記載のロボットハンドの指機構は、ロボットハンドの指を構成している根元側指リンクおよび先端側指リンクと、前記先端側指リンクを前記根元側指リンクに対して前記ロボットハンドの握り方向および開き方向に旋回可能に連結している指関節軸と、前記先端側指リンクを前記握り方向に所定の力で常に付勢している付勢部材と、前記先端側指リンクを前記指関節軸を中心として前記握り方向および前記開き方向に旋回させるためのモータとを有している。

【0005】

特許文献４に股関節を備えるシステムが記載されている。この股関節は、回転軸と、前記回転軸を中心として回転可能であり、下半身リンクへ連結されるように構成された下半身結合位置を有する第１部材と、前記回転軸を中心として回転可能であり、上半身リンクに連結されるように構成された上半身結合位置を有する第２部材と、前記第１部材と前記第２部材の少なくとも一方の部材に連結され、前記下半身結合位置に対する前記上半身結合位置の回転方向における回転を妨げるために、前記少なくとも一方の部材に調整可能な力を加えるように構成された、力を調整可能な機構とを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平７－８０７９２号公報

【特許文献2】特開２００６－３４６２４７号公報

【特許文献3】国際公開第２００９／１０７１６４号公報

【特許文献4】特表２０１８－５２２７４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来技術に鑑み、本発明は、ロボットハンドの把持対象物に合わせて把持力を効率的に調整可能とすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るロボットハンドは、モーターのシャフトに組み付けられた可動アームと、一端部が前記可動アームに固定され、前記可動アームを前記シャフトの周方向に付勢する弾性体と、前記シャフトが貫通し、前記弾性体の他端部が固定されるリング状部品とを備え、前記モーターの外装部に対する前記リング状部品の固定位置が調整可能である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ロボットハンドの把持対象物に合わせて把持力を効率的に調整可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】固定アーム及び第２可動アームが取り付けられる前のロボットハンドの斜視図である。

【図1B】固定アーム及び第２可動アームが取り付けられる前のロボットハンドの斜視図である。

【図2A】固定アーム及び第２可動アームが取り付けられた後のロボットハンドの斜視図である。

【図2B】固定アーム及び第２可動アームが取り付けられた後のロボットハンドの斜視図である。

【図3A】ケースの斜視図である。

【図3B】ケースの斜視図である。

【図4A】モーターにケースを組み付ける様子を示す斜視図である。

【図4B】モーターにケースが組み付けられた状態を示す斜視図である。

【図5】各種モーターとケースとの組み合わせの例を示す説明図である。

【図6A】保持トルク調整リングの斜視図である。

【図6B】保持トルク調整リングの斜視図である。

【図7A】保持トルク調整リングにねじりコイルばねを組み付ける様子を示す斜視図である。

【図7B】保持トルク調整リングにねじりコイルばねが組み付けられた状態を示す斜視図である。

【図8A】保持トルク調整リング及びねじりばねをケースに組み付ける様子を示す斜視図である。

【図8B】保持トルク調整リング及びねじりばねがケースに組み付けられた状態を示す斜視図である。

【図9A】ケースに押さえ板を組み付ける様子を示す斜視図である。

【図9B】ケースに押さえ板が組み付けられた状態を示す斜視図である。

【図9C】ケースに押さえ板が組み付けられた状態を示す斜視図である。

【図10A】モーターシャフトにカップリングを組み付ける様子を示す斜視図である。

【図10B】モーターシャフトにカップリングが組み付けられた状態を示す斜視図である。

【図11A】カップリングに第１可動アームを組み付ける様子を示す斜視図である。

【図11B】カップリングに第１可動アームが組み付けられた状態を示す斜視図である。

【図12A】第１可動アーム及びカップリングの斜視図である。

【図12B】別の例に係る第１可動アーム及びカップリングの斜視図である。

【図13】ねじりコイルばねの自然状態の開き角と撓み角αの説明図である。

【図14】ねじりコイルばね７０Ａを保持トルク調整リングの溝Ａ２に組み込み、保持トルク調整リングが調整範囲の中央で固定されているときのロボットハンドの正面図である。

【図15】ねじりコイルばね７０Ａを保持トルク調整リングの溝Ａ２に組み込み、保持トルク調整リングが調整範囲の中央で固定されているときの第１可動アームの角度θとねじりコイルばねの撓み角αの関係を示すグラフである。

【図16】ねじりコイルばね７０Ａを保持トルク調整リングの溝Ａ２に組み込み、保持トルク調整リングが調整範囲の中央で固定されているときの角度θと保持トルクとの関係を示すグラフである。

【図17A】保持トルク調整リングの固定位置を変更した後の状態を示す正面図である。

【図17B】保持トルク調整リングの固定位置を変更した後の状態を示す別の正面図である。

【図18】ねじりコイルばね７０Ａを保持トルク調整リングの溝Ａ２に組み込み、保持トルク調整リングが１２０°の範囲で回転可能なときの調整可能範囲を示すグラフである。

【図19A】保持トルクを有段階で調整可能なロボットハンドの斜視図である。

【図19B】保持トルクを有段階で調整可能な押さえ板の斜視図である。

【図20】有段階で保持トルクを調整したときの角度θと保持トルクとの関係を示すグラフである。

【図21】ねじりコイルばね７０Ａの脚の固定位置を変更したときの、角度θと保持トルクとの関係を示すグラフである。

【図22A】右巻きねじりコイルばねの斜視図である。

【図22B】左巻きねじりコイルばねの斜視図である。

【図23】ワークの中空部を内側から把持するロボットハンドの斜視図である。

【図24A】ロボットハンドの正面図である（ばね７０Ａ、固定位置Ａ１）。

【図24B】ロボットハンドの正面図である（ばね７０Ａ、固定位置Ａ２）。

【図24C】ロボットハンドの正面図である（ばね７０Ａ、固定位置Ａ３）。

【図25A】ロボットハンドの正面図である（ばね７０Ｂ、固定位置Ｂ１）。

【図25B】ロボットハンドの正面図である（ばね７０Ｂ、固定位置Ｂ２）。

【図25C】ロボットハンドの正面図である（ばね７０Ｂ、固定位置Ｂ３）。

【図26A】ロボットハンドの正面図である（ばね７１Ｃ、固定位置Ｃ１）。

【図26B】ロボットハンドの正面図である（ばね７１Ｃ、固定位置Ｃ２）。

【図26C】ロボットハンドの正面図である（ばね７１Ｃ、固定位置Ｃ３）。

【図27A】ロボットハンドの正面図である（ばね７１Ｄ、固定位置Ｄ１）。

【図27B】ロボットハンドの正面図である（ばね７１Ｄ、固定位置Ｄ２）。

【図27C】ロボットハンドの正面図である（ばね７１Ｄ、固定位置Ｄ３）。

【図28】ばね定数の異なるねじりコイルばね７０Ａ及び７０Ｂの、保持トルクの調整可能範囲を示すグラフである。

【図29】図１４に示したロボットハンドの変形例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の実施形態を以下に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態によって限定されるものではない。

【0012】

図１Ａ及び１Ｂにロボットハンド１００を示す。ロボットハンド１００は、モーター１と、ケース２０と、押さえ板３０と、カップリング４０と、第１可動アーム５０と、保持トルク調整リング６０と、それらを固定するねじ部品とを備えている。なお、ロボットハンド１００は、後述するねじりコイルばね７０をも備えている。

【0013】

モーター１は、外形が直方体状である。このモーター１の外装部の長手方向両側面の一方を前面あるいは取付面（図４Ａの符号ＦＦ）、他方を後面と呼ぶ。また、モーター１の外装部の幅方向両側面のうち、後面から前面に向かって、右側にある幅方向側面を右側面（図４Ａの符号ＲＦ）と呼び、左側にある幅方向側面を左側面と呼ぶ。モーター１の外装部はさらに、高さ方向に向かい合う上面（図４Ａの符号ＵＦ）及び下面を有する。モーター１のシャフト３は、モーター１の外装部の前面から外装部の長手方向に沿って外側に突出している。

【0014】

シャフト３の突出方向をｘ軸正方向とし、ｘ軸正方向を基準として左方向をｙ軸正方向とし、モーター１の外装部の下面から上面へ向かう方向をｚ軸正方向とする。

【0015】

図１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ及び１１Ｂに示すように、モーター１のシャフト３には、カップリング４０を介して第１可動アーム５０が固定されている。第１可動アーム５０は、ともに細長の板状体である第１部分５０Ａ及び第２部分５０Ｂを備え、全体が幅方向視略Ｌ字状である。第１部分５０Ａは、シャフト３に対して垂直であり、カップリング４０が取り付けられた基部から先端部に向かう長手方向がシャフト３の径方向外側方向と平行である。第２部分５０Ｂは、第１部分５０Ａの先端部に接した基部から先端部に向かう長手方向がシャフト３の突出方向とは反対の方向に延びている。第２部分５０Ｂは第１部分５０Ａに対して垂直である。シャフト３が回転すると、それに合わせて第１可動アーム５０が回転する。

【0016】

図２Ａ及び２Ｂにロボットハンド２００を示す。このロボットハンド２００は、基本形であるロボットハンド１００に、ワークを把持するための固定アーム８０及び第２可動アーム９０が取り付けられて成る。固定アーム８０は、細長の板状体であり、モーター１の外装部の右側面と対向するケース２０の右側面部２０Ｂ（詳細は後述）に取り付けられた基部から先端部に向かう長手方向が下方と平行である。

【0017】

第２可動アーム９０は、ともに細長の板状体である第１部分９０Ａ及び第２部分９０Ｂを備え、全体が幅方向視扁平略Ｖ字状である。第１部分９０Ａは、第１可動アーム５０の第２部分５０Ｂにおける外側の面に取り付けられた基部から先端部に向かう方向が、第２部分５０Ｂの幅方向と平行である。また、第１可動アーム５０の第１部分５０Ａを時計の針に見立てると、前方から見て第１部分５０Ａが概ね４時位置にある状態（図２Ａ、２Ｂに示した状態）において、第２可動アーム９０の第１部分９０Ａの先端部は基部よりも下方にある。第２可動アーム９０の第２部分９０Ｂは、前述した４時位置の状態において、第１部分９０Ａの先端部に接している基端部から先端部へ向かう方向がｚ軸負方向である。

【0018】

固定アーム８０と第２可動アーム９０とはいずれも、把持するワークの形状に合わせて交換できるよう、ねじにより着脱可能に固定される。

【0019】

ケース２０は、図３Ａ、３Ｂ、４Ａ及び４Ｂに示すように、モーター１の前面ＦＦに接する板状の前面部２０Ａと、モーター１の右側面ＲＦと対向する板状の右側面部２０Ｂと、モーター１の上面ＵＦと対向する板状の上面部２０Ｃとを備えている。つまり、ケース２０は、矢印Ｂに沿って見たときに、モーター１をＢ側から挿入できるように、略直方体の前面、右側面及び上面を残してくり抜いたような形状である。

【0020】

また、ケース２０の上面部２０Ｃには、ロボットハンド１００を他の装置に固定するためのタップ穴２２（４か所）及び位置決めピン穴２４（丸穴と長孔）が設けられている。右側面部２０Ｂには、固定アーム８０をケース２０に固定するためのタップ穴２３（４か所）及び位置決めピン穴２５（丸穴と長孔）が設けられている。前面部２０Ａの中央には、インロー継手部が形成されたインロー穴２１が形成されている。

【0021】

モーター１のインロー継手部２を、ケース２０のインロー穴２１に対して矢印Ｂ（図３Ａ）に沿って挿入する様子を図４Ａに示す。そして、モーター１にケース２０が取り付けられた状態を図４Ｂに示す。シャフト３はインロー穴２１を通じて前方に突出している。

【0022】

図５に、取付寸法（前面の幅寸法及び高さ寸法）が同じであって全長が異なる（出力トルクが異なる）モーター１ａ、１ｂや回転角度検出器付モーター１ｃ、１ｄと、ケース２０との組み合わせの例を示す。このように、ロボットハンドに組み込まれるモーターを容易に変更できるように、ケース２０とモーター１の外装部の一部を成すフランジ４とを別々の部品としている。モーター１の外装部は、フランジ4とエンドブラケット５とモーターステータで構成されているものでもよいし、モーターハウジングであってもよい。更に、モーター１の外装部は直方体状に限らず円筒形状などでもよい。
なお、フランジ４とケース２０とを一体化してもよい。

【0023】

図６Ａ及び６Ｂに、ケース２０の前面部２０Ａに取り付けられる保持トルク調整リング６０を示す。保持トルク調整リング６０は、リング形状の本体部と、その本体部から径方向外側に突出するように設けられた耳６２とを有する。耳６２の中心には軸方向のタップ穴６３が加工されている。

【0024】

保持トルク調整リング６０の本体部裏面には、複数の溝（図６Ａの符号Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｄ１、Ｄ２及びＤ３の１２か所）が設けられている。また、保持トルク調整リング６０には軸方向の貫通穴（図ではＡ１’、Ａ２’、Ａ３’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｂ３’、Ｃ１’、Ｃ２’、Ｃ３’、Ｄ１’、Ｄ２’及びＤ３’の１２か所）が設けられている。溝Ａ１～Ｄ３は、いずれも概ね径方向に延びており、基端部が本体部の内周面６４に通じており、先端部が貫通穴Ａ１’～ Ｄ３’にそれぞれ通じている。
保持トルク調整リング６０の本体部裏面において、耳６２に近い位置から反時計方向に沿って溝Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２、Ａ３及びＢ３が順に位置している。また、耳６２に近い位置から時計方向に沿って溝Ｃ１、Ｄ１、Ｃ２、Ｄ２、Ｃ３及びＤ３が順に位置している。

【0025】

図７Ａ及び７Ｂに、保持トルク調整リング６０に右巻きのねじりコイルばね７０を挿入する様子及び挿入後の様子をそれぞれ示す。また、図２２Ａに右巻きのねじりコイルばね７０のみを示す。ねじりコイルばね７０において、巻き始め側の片脚７０ａはコイル部の接線方向に延びており、巻き終わり側の片脚７０ｃはコイル部の別の接線方向に延びている。片脚７０ａ及び７０ｃの先端部はいずれも折り曲げられてｘ軸正方向（シャフト３の突出方向）に延びている。図示の例では、片脚７０ａは溝Ａ２及び貫通穴Ａ２’に挿入され、中空部７０ｂを有するコイル部は保持トルク調整リング６０の中空部に位置し、片脚７０ｃの先端部は保持トルク調整リング６０の中空部から前方に向かって突出している。

【0026】

図８Ａ及び８Ｂに、ねじりコイルばね７０が挿入された保持トルク調整リング６０をケース２０に組み付ける様子及び組付け後の様子を示す。モーター１のインロー継手部２と保持トルク調整リング６０の裏面の凹部６１（図６Ａ）とを嵌め合わせることにより、保持トルク調整リング６０はインロー部２を中心に同軸を維持した状態で回転することができる。また、モーター１のシャフト３は、ねじりばね７０の中空部７０ｂに通されている。

【0027】

ケース２０の前面部２０Ａには、保持トルク調整リング６０を収容する凹部２０ａが形成されている。また、耳６２の可動範囲をケース前面において概ね１時位置から反時計方向に約１２０度の範囲内に制限する耳収容部２０ｂが、凹部２０ａと通じるように形成されている。

【0028】

図９Ａ及び９Ｂに、保持トルク調整リング６０をケース２０の凹部に収納したのち、押さえ板３０で固定した様子を示す。保持トルク調整リング６０の厚さは、ケース２０の正面の凹部深さよりもわずかに小さいため、図９Ｃにおいて、耳部６２は、モーター１のシャフト３と同軸で回転できるが、その範囲は、ケース２０の耳収容部２０ｂにより約１２０度の範囲に制限されている。

【0029】

押さえ板３０の中央にはシャフト３が貫通する穴が形成され、その穴の付近に、耳収容部２０ｂと軸方向に対向する弧状のスリット３０ａが形成されている。
押さえ板３０は、ねじ３１とねじ３２で固定される。なお、３本のねじ３２は、ケース２０とモーター１とで共締めで固定され、１本のねじ３１はケース２０のみと固定される。
保持トルク調整リング６０の耳部６２に設けられたねじ穴６３に、押さえ板３０のスリット３０ａを通してワッシャ３３及びねじ３４で締結することにより、保持トルク調整リング６０が回転しないよう固定することができる。保持トルク調整リング６０の耳部６２の位置を変更するときは、ねじ３４をわずかに緩めて固定を解除し、手動でねじ３４ごと所望の位置まで移動させた後に、再びねじ３４を締め込んで固定する。

【0030】

図１０Ａ及び１０Ｂに、カップリング４０をモーター１のシャフト３に挿入して止めねじ４１により固定する様子及び固定後の様子をそれぞれ示す。図１１Ａ及び１１Ｂには、第１可動アーム５０をカップリング４０に組み付ける様子及び組付け後の様子をそれぞれ示す。
第１可動アーム５０は、圧入や接着、かしめ、溶接のいずれか、もしくはそれらの組み合わせにより、カップリング４０に接合される。
第１可動アーム５０の第１部分５０Ａには、図１２Ａに示すように、ねじりコイルばね７０の片脚７０ｃを通すための、シャフト方向に沿った複数の穴ａ～ｄがカップリング４０の取付部周辺に設けられている。シャフト方向に向かって反時計方向に穴ｄ、ｃ、ａ及びｂが順に位置している。図示の例ではねじりコイルばね７０の片脚７０ｃは穴ａに通している。

【0031】

あるいは、図１２Ｂに示すように、カップリング４０´の端面にシャフト方向の穴ａ～ｄを設けておき、ねじりばね７０の片脚７０ｃを固定することもできる。カップリング４０´は、片脚固定用の穴が無い第１可動アーム５０´に取り付けることができる。

【0032】

以上で、図１Ａ及び１Ｂに示した、基本形としてのロボットハンド１００が完成する。

【0033】

続いて、ロボットハンド２００の作用を説明する。
ロボットハンド２００を駆動するモーター１は、第１可動アーム５０に、設定した巻線電流にほぼ比例するトルクを発生させる。このトルクによりワーク（把持対象物）が把持される。あるいは、モーター１がステッピングモーターの場合は、ワークの大きさに合わせて位置決めを行い、励磁最大静止トルク以内でワークを把持する制御が行われる。

【0034】

ロボットハンド２００がワークを把持している最中に、非常停止や停電などによりモーター１が無励磁状態となった場合、ワークの落下を防止することが望まれる。そのために、モーター１に電磁ブレーキを組み合わせることや、ウォームギヤ、すべりねじなどの逆駆動効率が低い機械要素、又はゼンマイを用いることも考えられるが、本実施形態では前述のとおり、軽量で安価なねじりコイルばね７０を使用する。

【0035】

図１３に、自然状態（すなわち、後述する撓み角α＝０°の状態）での開き角が１３５°であるねじりばね７０を示す。ねじりばね７０の片脚７０ａは、図７Ａ、７Ｂ、８Ａ及び８Ｂに示したように、保持トルク調整リング６０に固定される。もう片方の脚７０ｃは、図１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ及び１２Ｂに示したように、第１可動アーム５０又はカップリング４０に固定される。

【0036】

前述のとおり、保持トルク調整リング６０は、１２０度の範囲内で回転させることができる。また、第１可動アーム５０（及びカップリング４０）は、モーター１のシャフト３に締結されている。そのため、シャフト３が、ワークを把持しようとする方向（後述する図１４の時計方向）に回転すると、ねじりコイルばね７０の撓み角αが正の値の範囲内で減少する。撓み角αとは、両脚の開き角の自然状態からの変化角度であり、α＞０になるとねじりコイルばね７０は自然状態に戻ろうとする復元トルクが働く。本実施形態は、この復元トルクを無励磁時におけるワークの把持トルクとして利用することで、無励磁時のワーク落下を防止しようとするものである。
なお、モーター励磁時におけるワークの把持トルクは、モータートルクとねじりコイルばね７０の復元トルクとの合計トルクである。

【0037】

図２Ａ及び２Ｂに示したロボットハンド２００において、第２可動アーム９０と固定アーム８０とでワークを挟むように把持している場合、第２可動アーム９０が閉じる方向（固定アーム８０に近づく方向）に、ねじりコイルばね７０の復元トルクが発生する。モーター１が無励磁状態となっても、ねじりコイルばね７０の復元トルクによりワークを保持し続けることが可能となる。
省エネルギーやモーターの発熱抑制を目的として、ワークを把持している間は意図的にモーターを無励磁状態とし、ねじりコイルばねの復元トルクのみを利用してワークを把持してもよい。あるいは、ワーク把持時にモーターに流す電流値を定格より小さくし、モータートルクとねじりコイルばねの復元トルクの比率を変えて、ワークを把持してもよい。
また、モーター１が回転角度検出器付などのステッピングモーターの場合は、第２可動アーム９０がワークの近傍に位置するとき、あるいはワーク接触後の脱調前にステッピングモーターを無励磁状態とし、ねじりコイルばね７０の保持トルクのみを利用してワークを把持することにより、安定してワークを把持することができるとともに省エネルギーにもつながる。

【0038】

ねじりコイルばね７０の保持トルク（復元トルク）Ｔｃは、簡易的に以下の式で表される。
Ｔｃ＝ｋｃ×α （１）
ただし、ｋｃはばね定数であり、αはねじりコイルばね７０の撓み角である。
ねじりコイルばね７０のばね定数ｋｃは、ばね素線の線径、ばねの内径、巻き数、脚の長さ、材質などで決まるが、図５に示したように、モーターの出力トルクに合わせてばね定数ｋｃの異なるねじりコイルばねを選択することができると、バリエーションが拡がる。また、右巻きあるいは左巻きのねじりコイルばねも組み付けることができると、第１可動アーム５０に対する保持トルクＴｃのかかる方向を変えることができ、さらに都合がよい。
そのため、図６Ａ及び６Ｂに示したように、保持トルク調整リング６０の裏面に複数の溝及び貫通穴を設け、使用するねじりコイルばねに応じて溝及び貫通穴を適宜選択できるようにしている。選択の詳細については後述する。

【0039】

保持トルク調整リング６０は、前述のとおりモーター１のシャフト３に対して同軸で１２０度の範囲内で回転可能である。その効果について説明する。
ねじりコイルばね７０の例として、線径φ０．５ｍｍ、内径５ｍｍ、巻き数５、ばね定数ｋｃ＝０．１１２Ｎｍｍ／ｄｅｇの右巻きねじりコイルばね７０Ａを選択する。保持トルク調整リング６０の溝Ａ２及び貫通穴Ａ２’にねじりコイルばね７０Ａの片脚７０Ａａが挿入され、第１可動アーム５０の穴ａにねじりばね７０Ａのもう片方の脚７０Ａｃが挿入されている場合について以下に説明する。

【0040】

保持トルク調整リング６０の効果を説明するために、まず、図１４に示すように、保持トルク調整リング６０の耳部６２のねじ穴６３が、１２０°にわたる回転範囲の中央でねじ３４により、押さえ板３０の上から締結して固定されていると仮定する。すなわち、ねじりばね７０Ａの片脚７０Ａａは、ケース２０に対して相対的に動かない状態になっているとする。

【0041】

第１可動アーム５０が開いてワークＷ１を把持しているときの、第１部分５０Ａの長手方向とｚ軸負方向（－ｚ方向）との成す角度θは、ワークＷ１の大きさにより変化する。第１可動アーム５０の第１部分５０Ａが下向き（－ｚ方向）になったときをθ＝０°とし、θ＝０°の状態から第１可動アーム５０が開くように動いたときの角度θをθ＞０°とする。

【0042】

第１可動アーム５０の角度θと、ねじりコイルばね７０Ａの撓み角αの関係は、図１５のように表される。よって、式（１）から、第１可動アーム５０の角度θと保持トルクＴｃの関係は、図１６のように表される。第１可動アーム５０の角度θとねじりコイルばね７０Ａの撓み角αは、比例関係になる。例えば、角度θ＝４５°において、保持トルクＴｃ＝７．２８Ｎ・ｍｍとなり、固定となる。つまり第１可動アーム５０の角度θにより、保持トルクＴｃは線形に変化する。

【0043】

次に、図１７Ａ及び１７Ｂに示すように、保持トルク調整リング６０の耳部６２の、回転範囲の中央での固定を解除し、１２０°の範囲内で自由に回転、固定を無段階で（あるいは連続的に）行うことができるようにする。つまり、ねじりばね７０Ａａのケース２０に対する位置を変更することができるようになり、第１可動アーム５０の角度θが同じであっても、撓み角α、すなわち保持トルクＴｃを変更できるようになる。そのときの、第１可動アーム５０の角度θと保持トルクＴｃの関係は、図１８のようになる。例えば、第１可動アーム５０の角度θ＝４５°における保持トルクＴｃは、０．５６～１４Ｎ・ｍｍの範囲で調整できる。このように調整範囲が拡大する。

【0044】

なお、保持トルクＴｃの調整は、図９Ａにおいて保持トルク調整リング６０の耳部６２に加工されたねじ穴６３に対し、押さえ板３０の上からワッシャ３３、ねじ３４を締結して保持トルク調整リング６０の回転を固定することにより行うことができる。押さえ板３０には弧状のスリット３０ａが形成され、無段階に調整して固定することができるため、細かい調整が可能である。しかし、多数のロボットハンドを、調整トルクのばらつきを抑えて使用するときは、いずれのロボットハンドも安定して同じ調整ができるように、有段階で（あるいは離散的に）調整できると労力が軽減できる。

【0045】

図１９Ａ及び１９Ｂに示す押さえ板３５は、押さえ板３０の代わりに用いられ、スリット部３５ａにおいてねじ３４の頭部がわずかに通る（直径がスリット幅よりも大きい）円状の部分を２０°ごとに計７か所設けて有段階（本実施例では７段階）で調整できるようにしたものである。ねじ３４は、保持トルク調整リング６０の耳部６２に直接、締結される。保持トルクＴｃを変更するときは、ねじ３４の頭部の底が押さえ板３５からわずかに出るまで緩めて、保持トルク調整リング６０を回転させる。その後、ねじ３４の頭部が押さえ板３５のスリット部３５ａを通過できる位置でねじ３４を締め込む。保持トルク調整リング６０は、ねじ３４の頭部の側面が押さえ板３５のスリット部３５ａの側面に当たりストッパーの役目を果たすため、固定される。

【0046】

図２０に、有段階調整時の第１可動アーム５０の角度θに対する保持トルクＴｃの関係を示す。この例では、第１可動アーム５０の角度θに対して、保持トルクＴｃは２．２４Ｎ・ｍｍごとに７段階の設定が可能である。

【0047】

保持トルク調整リング６０の固定位置を前述のとおり１２０°の回転範囲内で調整することにより保持トルクＴｃの調整範囲が拡張する。図１８に示したように、第１可動アーム５０の角度θ＝１５°のときは、保持トルクＴｃは最大で１０．６４Ｎ・ｍｍである。また、第１可動アーム５０の角度θ＝７５°のときは、保持トルクＴｃは最小で３．９２Ｎ・ｍｍである。

【0048】

把持対象のワークの大きさが或る程度決まっているのであれば（つまり、第１可動アーム５０の角度θの範囲が或る程度決まっているのであれば）、それに合わせて、保持トルクＴｃの調整範囲をシフトさせることができると都合が良い。図６Ａ及び６Ｂに示した保持トルク調整リング６０の溝及び貫通穴について、ねじりコイルばね７０Ａの片脚７０Ａａの挿入位置を溝Ａ２から溝Ａ１あるいは溝Ａ３に変更することにより、保持トルクＴｃの調整範囲をシフトさせることができる。

【0049】

図２１は、ねじりコイルばね７０Ａの片脚７０Ａａを溝Ａ３あるいは溝Ａ１に挿入した場合の、第１可動アーム５０の角度θと保持トルクＴｃの関係を示したグラフである。片脚７０Ａａを溝Ａ３に挿入した場合を領域ＲＡ３として示し、片脚７０Ａａを溝Ａ１に挿入した場合を領域ＲＡ１として示している。領域ＲＡ１３は、領域ＲＡ１と領域ＲＡ３の共通領域である。片脚７０Ａａを溝Ａ３に挿入した場合は、第１可動アーム５０の角度θが比較的小さい場合において保持トルクＴｃの調整範囲を比較的大きくできる。また、脚７０Ａａを溝Ａ１に挿入した場合は、第１可動アーム５０の角度θが比較的大きい場合において保持トルクＴｃの調整範囲を比較的大きくでき、保持トルクＴｃを相当小さい値に設定することも可能である。

【0050】

＜他の実施形態＞
これまで、第１可動アーム５０が閉じる方向に保持トルクを発生させる場合について説明した。第１可動アーム５０が閉じる方向に保持トルクを発生させるためには、右巻きのねじりコイルばね７０（図２２Ａ）を保持トルク調整リング６０に組み込むことで実現できる。
他方、図２２Ｂに示す左巻きのねじりコイルばね７１を保持トルク調整リング６０に組付けることもできる。そして、図２３に示すように、固定アーム８０を別の固定アーム８１に、第２可動アーム９０を別の第２可動アーム９１に取り替え、中空部を有するワークＷ２を内側から把持するようにする。第２可動アーム９１が固定アーム８１から遠ざかる方向（すなわち開く方向）の保持トルクをねじりコイルばね７１により発生させることができる。
ねじりコイルばねの撓み角αが常に正の値となるよう、ワークに合わせて、右巻きのねじりコイルばね又は左巻きのねじりコイルばねを用いることができる。

【0051】

さらに別の実施形態として、図２４Ａ～図２７Ｃに、ねじりコイルばねのみを交換し他の部品を変更しない場合を示す。ばね定数ｋｃが異なる（寸法が異なる）２種類の右巻きねじりコイルばねと、同じくばね定数が異なる２種類の左巻きねじりコイルばねとの計４種類のねじりコイルばねを使用する。

【0052】

図６Ａ及び６Ｂに示したように、保持トルク調整リング６０には、溝（Ａ１～Ｄ３）及び貫通穴（Ａ１’～Ｄ３’）が１２か所ずつ設けられている。さらに、図１２Ａ及び１２Ｂに示したように、第１可動アーム５０あるいはカップリング４０´に穴が４か所設けられている。

【0053】

図２４Ａ～２４Ｃに、線径φ０．５ｍｍ、内径５ｍｍ、巻き数５、ばね定数ｋｃ＝０．１１２Ｎｍｍ／ｄｅｇの右巻きねじりコイルばね７０Ａを用いた場合を示す。保持トルク調整リング６０の溝Ａ１～Ａ３のいずれかを選択して片脚７０Ａａを挿入している。他方の脚７０Ａｃは、第１可動アーム５０あるいはカップリング４０´の穴ａに挿入している。

【0054】

図２５Ａ～２５Ｃに、線径φ０．６ｍｍ、内径６ｍｍ、巻き数５、ばね定数ｋｃ＝０．１９４Ｎｍｍ／ｄｅｇの右巻きねじりコイルばね７０Ｂを用いた場合を示す。保持トルク調整リング６０の溝Ｂ１～Ｂ３のいずれかを選択して片脚７０Ｂａを挿入している。他方の脚７０Ｂｃは、第１可動アーム５０あるいはカップリング４０´の穴ｂに挿入している。

【0055】

図２６Ａ～２６Ｃに、線径φ０．５ｍｍ、内径５ｍｍ、巻き数５、ばね定数ｋｃ＝０．１１２Ｎｍｍ／ｄｅｇの左巻きねじりコイルばね７１Ｃを用いた場合を示す。保持トルク調整リング６０の溝Ｃ１～Ｃ３のいずれかを選択して片脚７１Ｃａを挿入している。他方の脚７１Ｃｃは、第１可動アーム５０あるいはカップリング４０´の穴ｃに挿入している。

【0056】

図２７Ａ～２７Ｃに、線径φ０．６ｍｍ、内径６ｍｍ、巻き数５、ばね定数ｋｃ＝０．１９４Ｎｍｍ／ｄｅｇの左巻きねじりコイルばね７１Ｄを用いた場合を示す。保持トルク調整リング６０の溝Ｄ１～Ｄ３のいずれかを選択して片脚７１Ｄａを挿入している。他方の脚７１Ｄｃは、第１可動アーム５０あるいはカップリング４０´の穴ｄに挿入している。

【0057】

図２４Ａ～２７Ｃはいずれも、ワークを把持しているときの第１可動アーム５０の角度θが４５°である。それぞれのねじりコイルばねについて、片脚が固定される保持トルク調整リング６０の溝及び貫通穴の選択を変えることで、撓み角αが変わり、保持トルクＴｃを変化させることができる。このことは、図６Ａ及び６Ｂ並びに図２１を参照しながら述べたとおりでもある。

【0058】

図２８において、右巻きねじりコイルばね７０Ａの片脚７０Ａａを保持トルク調整リング６０の溝Ａ２に挿入した場合の保持トルクＴｃの調整可能範囲を領域Ｒ７０Ａとして示す。また、右巻きねじりコイルばね７０Ｂの片脚７０Ｂａを保持トルク調整リング６０の溝Ｂ２に挿入した場合の保持トルクＴｃの調整可能範囲を領域Ｒ７０Ｂとして示す。領域Ｒ７０ＡＢは、領域Ｒ７０Ａと領域Ｒ７０Ｂの共通領域である。ねじりコイルばね７０Ａを用いる場合に比べて、ねじりコイルばね７０Ｂを用いた場合は保持トルクＴｃが１．８倍程度になる。つまり、ねじりコイルばね以外は同一部品のままで高トルクモーターにも対応できる保持トルクが得られる。

【0059】

図５に示したように、取付角が同じであればモーターを変更できる。同様の考え方はギヤードモーターに適用することもできる。その場合は、ケース２０をギヤードモーターの取付部に合わせて設計しておき、減速比の異なる、すなわち把持力の異なるロボットハンドを得ることができる。また、電磁ブレーキ付のモーター、およびギヤードモーターとの組合せももちろん可能である。

【0060】

図１４に示したロボットハンドの変形例を図２９に示す。変形の手順としてはまず、図１４に示したロボットハンドから固定アーム８０及び第２可動アーム９０を取り外す。次に、モーター１に対するケース２０の取付け位置を変更し、ケース２０の板状部２０Ｂ及び板状部２０Ｃがそれぞれモーター１の上面ＵＦ及び左側面と対向するようにする。続いて、ケース２０の板状部２０Ｃに固定アーム８０又は８１を取り付けるとともに、第１可動アーム５０に対し第２可動アーム９０又は９１を取り付ける。図示の例では、固定アーム８１及び第２可動アーム９１が取り付けられている。
これにより、ワークを外側から把持する外側把持タイプのロボットハンド（図１４）を、ワークを内側から把持する内側把持タイプのロボットハンド（図２９）に変更することができる。その際、ねじりコイルばね７０Ａを別のねじりコイルばねに取り替える必要は無い。
なお、可動アーム及び固定アームの取付けは、ねじ締結によるものであるため、ロボットハンドの製造者のみならずユーザーにとっても容易である。

【0061】

これまでに述べた実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）保持トルク調整リングをケースに対してある角度範囲内（一例として１２０度の範囲内）で回転させて保持トルクを調整することができる。大がかりな機構の分解、組付けをすることなく、簡単に保持トルクの調整範囲を拡げることができる。
（２）把持するワークの大きさの範囲が限定されている場合（第１可動アームの角度範囲が限定されている場合）、ねじりコイルばねの脚を保持トルク調整リングに設けた複数の溝のいずれかに挿入することにより、保持トルクの調整範囲をシフトさせることができる。その際、部品の変更も新規の部品の追加も不要である。
（３）モーターのトルクが異なっても、ばね定数ｋｃが異なるばねのみ変更し、その他の部品は変更せずに、限界保持トルクを大きくすることができる。
（４）ねじりコイルばねの巻き方向を変更するだけで、第１可動アームを閉じる方向にも開く方向にも保持トルクをかけることができる。

【0062】

上記（１）～（３）の効果は、（モーター変更時はモーターの長さ寸法のみ変わるものの）ロボットハンドの外観寸法を変更せずに得られるものである。

【0063】

また、保持トルクの調整にあたり、なるべく多くの部品を共通して使用することができる。さらに、保持トルク調整リングがモーターシャフトに組み付けられるため、保持トルク調整機能を加えることによるロボットハンドの大型化を抑えることができる。

【0064】

第１可動アームをねじりコイルばねによる付勢方向と反対の方向に動かせるようにするために、ねじりコイルばねの復元トルクよりも大きいトルクを発生できるモーターを使用する必要がある。
モータートルクが比較的小さいモーターを用いる場合には、そのモーターに合わせて、ばね定数が比較的小さいねじりコイルばねを使用する必要がある。
ロボットハンドに使用するモーターを、モータートルクが比較的小さいモーターから比較的大きいモーターに変更して、比較的重いワークを把持できるようにする場合がある。その際、モータートルクが比較的小さいモーターに合わせたねじりコイルばねを変えずに用いると、復元トルクが比較的小さいことから、モーターが無励磁状態になったときにワークが落下する可能性がある。
上述の実施形態では、モータートルクに合ったばね定数のねじりコイルばねを選択できるとともに、モーター交換に応じたねじりコイルばねの取替えも容易である。そのため、さまざまなワークの保持に対応できる。

【0065】

これまでに説明した実施形態に関し、以下の付記を開示する。
＜付記１＞
モーターのシャフトに組み付けられた可動アームと、
一端部が前記可動アームに固定され、前記可動アームを前記シャフトの周方向に付勢する弾性体と、
前記シャフトが貫通し、前記弾性体の他端部が固定されるリング状部品と
を備え、
前記モーターの外装部に対する前記リング状部品の固定位置が調整可能である、
ロボットハンド。
＜付記２＞
前記リング状部品に設けられた複数の固定部のうちの一つに前記弾性体の他端部が固定される、付記１に記載のロボットハンド。
＜付記３＞
前記弾性体が取替え可能である、付記１又は２に記載のロボットハンド。
＜付記４＞
前記可動アームに設けられた複数の固定部のうちの一つに前記弾性体の一端部が固定される、付記１又は２に記載のロボットハンド。
＜付記５＞
前記モーターの外装部に取り付けられ、前記リング状部品が固定されるケースをさらに備える付記１又は２に記載のロボットハンド。
＜付記６＞
前記モーターの外装部に対して着脱可能な固定アームをさらに備え、
前記モーターの外装部に対する前記固定アームの取付け位置によって、前記ロボットハンドが、保持対象物を外側から保持する外側保持タイプ又は内側から保持する内側保持タイプとなる、
付記１又は２に記載のロボットハンド。

【0066】

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0067】

１００、２００ ロボットハンド
１ モーター
３ シャフト
２０ ケース
３０、３５ 押さえ板
４０ カップリング
５０ 第１可動アーム
６０ 保持トルク調整リング
７０、７１ ねじりコイルばね
８０ 固定アーム
９０ 第２可動アーム
Ａ１～Ｄ３ 溝
Ａ１’～Ｄ３’ 貫通穴
ａ～ｄ 第１可動アーム又はカップリングの穴
Ｗ１、Ｗ２ ワーク（把持対象物）

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図18】

【図19A】

【図19B】

【図20】

【図21】

【図22A】

【図22B】

【図23】

【図24A】

【図24B】

【図24C】

【図25A】

【図25B】

【図25C】

【図26A】

【図26B】

【図26C】

【図27A】

【図27B】

【図27C】

【図28】

【図29】