JP2018001281A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】内部構造のシール性を確保しつつ、爪の開閉ストロークを長く設定できる構造のロボットハンドを提供する。【解決手段】ハウジング１に収容されている直動アクチュエータ４により、２本の爪１５Ｒ，１５Ｌの先端部１８Ｒ，１８Ｌを開閉動作させる構造のロボットハンド２０において、直動アクチュエータ４により駆動されるシャフト１０Ｒ，１０Ｌをハウジング１の側面に形成されている導出穴１３Ｒ，１３Ｌを介して外部に導出する。爪１５は、基部１６がハウジング１の外部でシャフト１０に固定され、中間部１７は、基部１６より手先方向に延設されてハウジング１の正面における中心方向に向けて曲がる構造を有している。中間部１７に続く先端部１８は更に手先方向に延設されている。導出穴１３とシャフト１０との間にシール部材１４を介在させている。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットハンドの構造に関する。

近年、ロボットが食品や医薬，医療に関連した作業を行うために適用されている。このように食品や医療等の関連作業に使用するロボットのハンドについては、作業環境に対してグリスや摩耗粉等の異物を排出しない構造であることが望ましい。また、塵埃等が堆積し難く、清掃がし易い構造であること要求される。そのためには、内部構造のシール性を向上させる必要がある。

一般にロボットハンドは、例えば特許文献１に示すように２本の指又は爪を備え、それらを開閉動作させることでワーク等をチャックしてピッキング作業を行うものが多い。

特開２００８−２００７５９号公報

しかしながら、特許文献１のように食品や医療等の特定の作業に使用することを想定していないロボットでは、内部構造のシール性を向上させる必要がない。そのため、例えば特許文献１のロボットハンドは、同文献の図５に示されているように、内部機構が外部に対して大きく開放されている。

また、爪の開閉ストロークを短く設定すれば、例えば可動部分をシリコンゴム等弾性体で覆うことによりシール性を確保でき、実際にそのような構造のロボットハンドは存在する。しかし、このようなロボットハンドは、ストロークが短くなることで用途が限定されてしまい、サイズや形状が異なる多様なワークを把持することができない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内部構造のシール性を確保しつつ、爪の開閉ストロークを長く設定できる構造のロボットハンドを提供することにある。

請求項１記載のロボットハンドによれば、基本的には、ハウジングに収容されている直動アクチュエータにより、２本以上の爪の先端部を開閉動作させる構造である。この前提において、直動アクチュエータにより駆動される２本以上の直動軸は、ハウジングの側面に形成されている導出穴を介して外部に導出される。爪は、基部がハウジングの外部で直動軸に固定されており、ハウジングの導出穴と直動軸との間にはシール部材が介在している。

つまり、ハウジングに収容されている直動アクチュエータ等の内部構造をシールするためには、ハウジングの導出穴と直動軸との間をシール部材でシールすれば良いので、極めてシール性が高い構造のロボットハンドとなっている。これにより、作業環境に対して異物を排出することを回避でき、且つ塵埃等が堆積し難く、清掃がし易い構造を実現できている。

請求項２記載のロボットハンドによれば、爪の本数を「２」とすることで、可動部が極力少なくなり、シール性をさらに向上させることができる。

請求項３記載のロボットハンドによれば、爪の中間部は、基部より手先方向に延設されてハウジングの正面における中心方向に向けて曲がる構造を有している。また、中間部に続く爪の先端部は、更に手先方向に延設されている。爪が、このような形状の中間部及び先端部を備えることで、サイズがハウジングの側方寸法よりも小さいワークであっても、先端部によって容易に把持することができる。

一実施形態であり、ロボットハンドのハウジングを透過させて内部の構造を示す斜視図 ロボットハンドの横断平面図 （ａ）は２本の爪を開いた状態のロボットハンドの平面図、（ｂ）は同正面図 （ａ）は２本の爪を閉じた状態のロボットハンドの平面図、（ｂ）は同正面図

以下、一実施形態について説明する。図１は、ロボットハンドのハウジングを透過させて内部の構造を示す斜視図であり、図２は、ロボットハンドの横断平面図である。ハウジング１は、図示しないアーム側に位置する円筒型の後端部２と、後端部２から手先側に向けて概ね矩形状をなすように延設されている前端部３とを有している。前端部３の内部には、直動アクチュエータ４が配置されている。直動アクチュエータ４は、図２に示す指示部材５に取り付けられており、モータも内蔵している減速機６と、減速機６の出力軸に接続される直動機構７とを備えている。

直動機構７は、ピニオン８，ラック９Ｒ及び９Ｌ，シャフト１０Ｒ及び１０Ｌ並びにガイド１１Ｒ及び１１Ｌ等を備えている。尚、ここで各符号に付している添え字「Ｒ，Ｌ」は、人間の右手に対応する側を「Ｒ」，左手に対応する側を「Ｌ」としている。ピニオン８は、減速機６の出力軸に取り付けられており、ピニオン８の図１中上方，下方でそれぞれラック９Ｒ，９Ｌがピニオン８と係合することで、所謂ラック＆ピニオン機構が構成されている。

ラック９Ｒ，９Ｌには、それぞれシャフト１０Ｒ，１０Ｌの後端部が取り付けられている。ガイド１１Ｒ，１１Ｌは、前端部３の正面壁３Ｆに内側から、固定部材１２により固定されている。そして、ラック９Ｒ及びシャフト１０Ｒ，ラック９Ｌ及びシャフト１０Ｌは、それぞれガイド１１Ｒ，１１Ｌによって、上述したラック＆ピニオン機構を構成するよう直動可能に保持されている。シャフト１０Ｒ，１０Ｌは直動軸に相当する。

シャフト１０Ｒ，１０Ｌの先端部は、前端部３の側面に形成されている導出穴１３Ｒ，１３Ｌを介してハウジング１の外部に導出されている。そして、導出穴１３Ｒ，１３Ｌとシャフト１０Ｒ，１０Ｌとの間には、例えばオイルシールを用いたシール部材１４Ｒ，１４Ｌが介在している。シール部材１４Ｒ，１４Ｌによって、ハウジング１の内部は外部と遮断されて密閉状態となっている。

尚、図１や図３（ｂ），図４（ｂ）に示す正面方向，つまり手先側から見た場合、直動機構７の構成上、導出穴１３Ｒ，１３Ｌが形成されている高さ方向の位置は異なっており、例えば導出穴１３Ｒが導出穴１３Ｌよりも高い位置に形成されている。

シャフト１０Ｒ，１０Ｌの先端部には、それぞれ爪１５Ｒ，１５Ｌが取り付けられている。爪１５は、基部１６，中間部１７及び先端部１８からなり、基部１６がボルト１９によってシャフト１０の先端部に取り付けられている。基部１６に続く中間部１７は手先方向に延設され、ハウジング１の正面における中心方向に向けて曲げられた形状である。そして、中間部１７に続く先端部１８は再度手先方向に延設されている。

尚、上述のように、導出穴１３Ｒ，１３Ｌが形成されている高さ方向位置は異なっているが、図３等に示すように、爪１５Ｒ，１５Ｌの先端部１８Ｒ，１８Ｌの高さ方向位置が等しくなるように、基部１６Ｒは図３中下方側に曲がる形状であり、基部１６Ｌは図３中上方側に曲がる形状を有している。以上がロボットハンド２０を構成している。

次に、本実施形態の作用について説明する。モータが回転することで、減速機６を介してピニオン８が反時計回りに回転すると、ラック９Ｒ，９Ｌ及びそれぞれに取り付けられているシャフト１０Ｒ，１０Ｌは正面から見てそれぞれ左方向，右方向に直動する。すると、それに伴い爪１５Ｒ，１５Ｌもそれぞれ左方向，右方向に移動して、図２及び図３に示すように開いた状態になる。一方、ピニオン８が時計回りに回転すると、ラック９Ｒ，９Ｌはそれぞれ上記と逆の方向に直動するので、それに伴い爪１５Ｒ，１５Ｌはそれぞれ左方向，右方向に移動する。そして、最終的に先端部１８Ｒ，１８Ｌが当接して、図４に示すように爪１５Ｒ，１５Ｌが閉じた状態になる。

このように、直動アクチュエータ４によりシャフト１０Ｒ，１０Ｌが駆動されても、ハウジング１の導出穴１３Ｒ，１３Ｌはシール部材１４Ｒ，１４Ｌによってシールされているので、ハウジング１の内部は密閉状態を維持したままで爪１５Ｒ，１５Ｌの開閉が行われる。

以上のように本実施形態によれば、ハウジング１に収容されている直動アクチュエータ４により、２本の爪１５Ｒ，１５Ｌの先端部１８Ｒ，１８Ｌを開閉動作させる構造のロボットハンド２０において、直動アクチュエータ４により駆動されるシャフト１０Ｒ，１０Ｌを、ハウジング１の側面に形成されている導出穴１３Ｒ，１３Ｌを介して外部に導出する。爪１５は、基部１６がハウジング１の外部でシャフト１０に固定され、中間部１７は、基部１６より手先方向に延設されてハウジング１の正面における中心方向に向けて曲がる構造を有している。また、中間部１７に続く先端部１８は、更に手先方向に延設されている。そして、導出穴１３とシャフト１０との間にシール部材１４を介在させている。

つまり、ハウジング１に収容されている直動アクチュエータ４等の内部構造をシールするためには、導出穴１３とシャフト１０との間をシール部材１４でシールすれば良いので、極めてシール性が高い構造となっている。これにより、ロボットハンド２０が作業環境に対して異物を排出することを回避でき、且つ塵埃等が堆積し難く、清掃がし易い構造を実現できている。加えて、爪１５を２本のみにすることで、可動部が極力少なくなり、シール性をさらに向上させることができる。

本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
爪は、必ずしも中間部１７及び先端部１８を有する形状に限らない。基部から先の形状をどのようにするかは、把持する対象のワークのサイズに応じて適宜決定すれば良い。したがって、例えば基部から手先方向に直線状に，互いに平行を維持しつつ延びる形状や、外方に広がる形状であっても良い。
ロボットハンドの爪は、３本以上あっても良い。

図面中、１はハウジング、４は直動アクチュエータ、１０はシャフト、１３は導出穴、１４はシール部材、１５は爪、１６は基部、１７は中間部、１８は先端部、２０はロボットハンドを示す。

Claims (3)

1. ハウジングに収容されている直動アクチュエータによって、２本以上の爪の先端部を開閉動作させる構造のロボットハンドであって、
   前記直動アクチュエータにより駆動され、前記ハウジングの側面に形成されている導出穴を介して外部に導出される２本以上の直動軸と、
   前記ハウジングの導出穴と、前記直動軸との間に介在するシール部材とを備え、
   前記爪は、基部が前記ハウジングの外部で前記直動軸に固定されているロボットハンド。
2. 前記爪の本数が「２」である請求項１記載のロボットハンド。
3. 前記爪は、前記基部より手先方向に延設され、前記ハウジングの正面における中心方向に向けて曲がる中間部と、
   この中間部に続いて、更に手先方向に延設される先端部とを有してなる請求項１又は２記載のロボットハンド。

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