特許 7604932 ロボットハンド治具およびロボットハンド

(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】

(24)【登録日】2024-12-16

(45)【発行日】2024-12-24

(54)【発明の名称】ロボットハンド治具およびロボットハンド

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/04 20060101AFI20241217BHJP

【ＦＩ】

B25J15/04 Z

B25J15/04 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021021663

(22)【出願日】2021-02-15

(65)【公開番号】P2022124094

(43)【公開日】2022-08-25

【審査請求日】2024-01-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100139686

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 史朗

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(72)【発明者】

【氏名】川島 健太

(72)【発明者】

【氏名】高野 悠人

(72)【発明者】

【氏名】岸 優輔

【審査官】松浦 陽

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０９１１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０６９３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２２７７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０３１５８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭６１－０５６８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００７０３６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－０９４９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－０３５８８９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６０－２５５３８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １５／００ － １５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークやツールを把持するロボットハンド治具であって、
ロボットハンドと係合する形状を有して位置を固定する位置決め部およびワークを把持する把持部を有した１対の対向した可動プレートと、
圧縮バネおよびスライダ機構を介して、前記可動プレートが、前記把持部が開閉する方向にスライド可能に接続されたベース部と、
を備え、
前記位置決め部が有している前記ロボットハンドと係合する形状は、前記可動プレートにおいて前記把持部が開く方向の前方に位置する面に設けられていることを特徴とするロボットハンド治具。

【請求項2】

ワークやツールを把持するロボットハンド治具であって、
ロボットハンドと係合する形状を有して位置を固定する位置決め部およびワークを把持する把持部を有した１対の対向した可動プレートと、
圧縮バネおよびスライダ機構を介して前記可動プレートがスライド可能に接続されたベース部と、
が具備され、
前記位置決め部は、前記ロボットハンドに把持されたときに前記圧縮バネが縮んで前記ロボットハンドに反力を与えることができることを特徴とするロボットハンド治具。

【請求項3】

前記ベース部に、ロボットハンド治具がその非使用時に載置されるスタンドに係止されるキャッチ部が具備されていることを特徴とする請求項１または２に記載のロボットハンド治具。

【請求項4】

上記ロボットハンド治具において、前記可動プレートが複数の把持部を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のロボットハンド治具。

【請求項5】

請求項１または２に記載のロボットハンド治具を把持するロボットハンドであって、前記位置決め部と係合する形状の位置決め係合部を有することを特徴とするロボットハンド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットハンド治具、およびロボットハンドに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、少量多品種生産に対応するために、ロボットが生産設備に使用されることが増えてきた。品種替えの際、これまでの生産設備を用いた場合に比べて容易に段取り替えが可能になる。

【0003】

ここ数年では、1台のロボットで複数個のワークをハンドリングしたり、同時にツールを把持して加工したりと、ロボットの多能工化が進んでいる。

【0004】

ロボットでワークやツールをハンドリングする際、ロボット先端に設置したロボットハンドを用いてワークやツールを把持することが多い。種々のワークやツールをロボットハンドで把持する必要がある場合、同一のハンドではワークやツールの形状が異なるために、把持することが困難であることが多い。そのため、把持するワークやツールの形状に合わせた把持部を有するロボットハンドが複数個必要になる場合がある。

【0005】

そのような場合に対応する方法として、例えば、ロボット自身でロボットハンドにロボットハンド治具を装着することで、把持したいワークやツールの形状に合わせて把持部の形状を適宜変更する方法が知られている。

【0006】

特許文献１には、ロボットハンド先端のフィンガを脱着する方法が開示されており、フィンガ交換装置を用いてロボットハンド先端のフィンガ部を脱着可能にしており、フィンガ形状を選択できる。

【0007】

特許文献２には、ロボットハンドを脱着する方法が開示されており、ロボット先端に設けられたエアシリンダ機構を用いてハンドに設けられたシャンクをチャッキングすることができ、シャンクが設けられたハンドを準備しておくことで、ハンドを選択できる。

【0008】

特許文献３には、ハンド部に取り付けられた把持バッグ部の内圧を制御することで不定形な表面を有するワークを把持できるロボットハンドが公開されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０１３－９４９３０号公報

【文献】特開昭６１－２１４９８７号公報

【文献】特開２０１３－２２０５０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、特許文献１の技術では、フィンガ交換専用装置およびその動力源が必要であり、大型かつ高コストである。

【0011】

特許文献２の技術では、ハンドをチャッキングするために空気圧を使用しているため空気圧の供給が必要であり、かつ構造が複雑である。

【0012】

特許文献３の技術では、不定形のワークを把持可能であるが、精密な動作をさせるため
には位置精度に乏しい。

【0013】

本発明は、上記問題点に鑑み、装置の構造を極力単純にし、ロボットハンドの動力のみを用いることで、小型で低コスト、さらには位置精度の良いロボットハンド治具およびロボットハンド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】

【0014】

本発明の一側面は、ワークやツールを把持するロボットハンド治具であって、ロボットハンドと係合する形状を有してロボットハンドに対する位置を固定する位置決め部およびワークを把持する把持部を有した１対の対向した可動プレートと、圧縮バネおよびスライダ機構を介して、可動プレートが、把持部が開閉する方向にスライド可能に接続されたベース部と、が具備され、位置決め部が有しているロボットハンドと係合する形状は、可動プレートにおいて把持部が開く方向の前方に位置する面に設けられていることを特徴とするロボットハンド治具である。

【0015】

本発明に係る他のロボットハンド治具は、ワークやツールを把持するロボットハンド治具であって、ロボットハンドと係合する形状を有して位置を固定する位置決め部およびワークを把持する把持部を有した１対の対向した可動プレートと、圧縮バネおよびスライダ機構を介して前記可動プレートがスライド可能に接続されたベース部と、が具備されており、前記位置決め部は、ロボットハンドに把持されたときに前記圧縮バネが縮んでロボットハンドに反力を与えることができることを特徴とする。

【0016】

上記ロボットハンド治具において、前記ベース部に、ロボットハンド治具がその非使用時に載置されるスタンドに係止されるキャッチ部が具備されていて良い。

【0017】

上記ロボットハンド治具において、前記可動プレートが複数の把持部を有していて良い。

【0018】

本発明の別側面は、上記のいずれかのロボットハンド治具を把持するロボットハンドであって、前記位置決め部と係合する形状の位置決め係合部を有するロボットハンドである。

【発明の効果】

【0019】

本発明のロボットハンド治具によれば、１つのロボットハンドでロボットハンド治具を容易に精度よく交換でき、様々な形状のワークやツールを位置精度よく把持することができ、小型で、さらには低コストのロボットハンドを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明のロボットハンド治具の概略の一例を示す模式図である。

【図2】本発明のロボットハンドの概略の一例を示す模式図である。

【図3】本発明のロボットハンド治具とロボットハンドの使用方法と、ワークの把持方法を示す模式図である。

【図4】本発明のロボットハンド治具、およびロボットハンドをロボットに設置した状態を示す図である。

【図5】本発明のロボットハンド治具によるツールの把持、またはロボットハンドによるツールを把持する方法を示した模式図である。

【図6】本発明のロボットハンド治具スタンドの概略の一例を示す模式図である。

【図7】本発明のロボットハンド治具とロボットハンド治具スタンドの使用方法を示した模式図である。

【図8】本発明のロボットハンド治具の一例を示した構造図である。

【図9】本発明のロボットハンド治具とロボットハンドを用いてワークを把持した一例を示した図である。

【図10】本発明のロボットハンド治具とロボットハンドを用いてワークを把持した一例を示した図である。

【図11】本発明のロボットハンドを用いてツールを把持した一例を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明によるロボットハンド治具、およびロボットハンドの実施形態については、図を用いて説明する。下記に示す実施形態は、発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を示すものであって、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記の実施形態に特定するものではない。

【0022】

図１は、本発明のロボットハンド治具の概略の一例を示す模式図である。また図２は、本発明のロボットハンドの概略の一例を示す模式図である。図１（ａ）の正面図および図１（ｂ）の側面図に示すように、ロボットハンド治具１は、ロボットハンドと係合する形状、この例では山形の形状を有して、ロボットハンド治具１のロボットハンドに対する位置を固定する位置決め部１３およびロボットハンドで扱う対象物であるワークを把持する把持部１４を有した１対の対向した可動プレート１２が、それぞれ圧縮ばね１５とスライダ機構１６によってベース部１１に対してスライド可能な態様で接続されている。また、ベース部１１にはキャッチ部１７が配置されている構成である。スライダ機構１６は、リニアシャフト、ボールガイド、スプライン、リニアガイド、ボールねじなどの公知の直動機構を適宜採用して構成することができる。

【0023】

図２に示すようにロボットハンド２は、ロボットに接続するフランジ部２３を有し、１対のハンド部２１が閉方向２０１および開方向２０２に開閉することが可能である。ハンド部２１にはその内側にロボットハンド治具１の位置決め部１３と係合する形状、この例では谷型の形状の位置決め係合部２２が設けられている。

【0024】

ロボットハンド２の位置決め係合部２２とロボットハンド治具１の位置決め部１３とは、互いに係合が可能な形状であればこの例に限定されず、任意の形状および構造を採用することができる。またこのような互いに係合する構造が複数設けられても良い。ロボットハンド治具とロボットハンドに互いに係合する形状を形成しておくことで、ロボットハンド治具を交換したときに容易に精度よくロボットハンド治具を固定することができる。

【0025】

図３（ａ）にロボットハンド２にロボットハンド治具１を装着する前の状態、図３（ｂ）に装着後の状態、図３（ｃ）に装着したロボットハンド治具１でワークＡを把持している状態を模式的に示す。

【0026】

図３（ａ）に示すようにロボットハンド２にロボットハンド治具１を装着する前の状態において、圧縮バネ１５は、若干圧縮して初期たわみを与えて設置することが望ましい。

【0027】

図３（ｂ）に示すようにロボットハンド２でロボットハンド治具１の可動プレート１２の部分を挟んで把持することで、ロボットハンド２の位置決め係合部２２にはバネ反力１０１を受けたロボットハンド治具１の位置決め部１３が嵌め込まれた態様となり、ロボットハンド２とロボットハンド治具１は位置決めされる。このときベース部１１の部分はロボットハンド２には挟まれない。

【0028】

図３（ｂ）で示した状態からさらにロボットハンドのハンド部２１の開口量を小さくすることで、図３（ｃ）に示すようにロボットハンド治具１の可動プレート１２の間隔も狭まり、把持部１４でワークＡを把持できる。この際、バネ反力１０１は図３（ｂ）の場合より大きくなる。

【0029】

図３（ｃ）に示す状態において、ロボットハンド２はバネ反力１０１と把持反力１０２を受けるため、これら２つの力を許容できる必要性がある。そのため、圧縮バネ１５は、ロボットハンド２とロボットハンド治具１が位置決めするために必要な力をもとにバネ定
数を、必要ストローク量から許容たわみを算出し、適宜選定される。

【0030】

圧縮バネ１５の形状は限定しないが、一般的にはコイルバネや板バネが適している。

【0031】

図４に示すように、ロボットハンド治具１を用いてワークＡを把持する際には、ロボットハンド２を介してロボットハンド治具１およびワークＡはロボット３に接続された状態になる。そのため、ロボットハンド２、ロボットハンド治具１およびワークＡの総重量がロボット３の可搬重量以下になるように、設計することが好ましい。

【0032】

図５（ａ）に示すように、ツールＢを把持する際にはロボットハンドに装着したロボットハンド治具１でツールＢを把持することができる。また、図５（ｂ）に示すように、ツールＢに位置決め部Ｂ１が設けられていれば、ロボットハンド２で直接ツールＢを把持することも可能である。

【0033】

図６に示すようにロボットハンド治具をその非使用時に保管・保持しておくスタンド４は、係止部４１を具備している。この係止部４１は、ロボットハンド治具１のキャッチ部１７に対応して係止する部品であり、キャッチ部１７と係合してロボットハンド治具１を固定的に保持することができる。

【0034】

図７（ａ）にロボットハンド治具１をロボットハンド２で把持する前の設置状態、図７（ｂ）に把持後の状態を示す。

【0035】

図７（ａ）に示すようにロボットハンド治具１は、ロボットハンド治具１のキャッチ部１７がロボットハンド治具のスタンド４の係止部４１に嵌った状態で、ロボットハンド治具１の自重で静置される。なお、ロボットハンド治具１のキャッチ部１７はスタンド４の係止部４１に対応して複数個所設けられていても良い。

【0036】

ロボットハンド治具１を使用する際は、図７（ｂ）に示すようにロボットハンド２でロボットハンド治具１を把持して持ち上げてから使用する。

【0037】

ロボットハンド治具１の設置方法は、ロボット３とロボットハンド治具１の位置関係が担保することができる構造であれば、上記に限定されるものではない。

【0038】

以下に、本発明のロボットハンド治具およびロボットハンドを用いてワークを把持する例をより具体的に説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。

【0039】

図８は本発明のロボットハンド治具１の一例である。図８（ａ）に正面図、図８（ｂ）に側面図および図８（ｃ）に下面図を示しており、これらを用いて説明する。
位置決め部１３および把持部１４を有した１対の対向した可動プレート１２が、それぞれ圧縮ばね１５とスライダ機構１６によってベース部１１にスライド可能に接続されている。また、ベース部１１にはキャッチ部１７が配置されている構成である。
また互いに形状が異なる把持部１４ａおよび１４ｂをそれぞれ１対有している。
圧縮バネ１５は初期たわみを与えて設置しており、例えば３０Ｎ程度のバネ反力が発生している状態で設置される。
この例ではキャッチ部１７は、ロボットハンド治具１の重心を囲うように３点配置した。これらの構造によって得たロボットハンド治具１の総重量は７６０g程度であった。

【0040】

図９はロボットハンド治具１をロボットハンド２の内側に装着し、把持部１４ａでワークＡを把持している様子を示している。また、図１０は把持部１４ｂでワークＡを把持している様子を示す。図９（ａ）、図１０（ａ）に正面図、図９（ｂ）、図１０（ｂ）に側
面図を示す。
同一のワークＡであっても、状況に応じて異なる２位置を把持できる様に、把持部１４ａ、１４ｂをそれぞれ設けたものである。把持の位置や方向などは、ワークＡに対する仕事の内容や、ワークＡの搬送時のロボットの制御性を考慮して定めることができる。

【0041】

ロボットハンド治具１およびロボットハンド２の重量はそれぞれ７６０ｇ、１７００ｇであり、合計２４６０ｇであった。例えばロボットとして可搬重量が３０００ｇのＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｒｏｂｏｔ社製ＵＲ３ｅを使用すると、最大５４０ｇのワークの搬送が可能である。図９および図１０に示すワークＡの重量は、６０ｇ程度であり、問題なく搬送可能である。

【0042】

図１１はロボットハンド２でツールＢを把持した様子を示している。図１１（ａ）に正面図、図１１（ｂ）に側面図を示す。
ツールＢに直接位置決め部Ｂ１を設けることができない場合に、ツールＢの形状に嵌合する外装Ｂ２をツールＢに取り付け、外装Ｂ２に位置決め部Ｂ１を設けることで、ロボットハンド２でツールＢを把持する様にしたものである。

【符号の説明】

【0043】

１ ・・・ロボットハンド治具
１１ ・・・ベース部
１２ ・・・可動プレート
１３ ・・・位置決め部
１４ ・・・把持部
１４ａ・・・把持部
１４ｂ・・・把持部
１５ ・・・圧縮バネ
１６ ・・・スライダ機構
１７ ・・・キャッチ部
１０１・・・バネ反力
１０２・・・把持反力
２ ・・・ロボットハンド
２１ ・・・ハンド部
２２ ・・・位置決め係合部
２３ ・・・フランジ部
２０１・・・閉方向
２０２・・・開方向
３ ・・・ロボット
４ ・・・ロボットハンド治具のスタンド
４１ ・・・係止部
Ａ ・・・ワーク
Ｂ ・・・ツール
Ｂ１ ・・・位置決め部
Ｂ２ ・・・ツール外装

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】