技術 エンドエフェクター装置、ロボットハンド装置、及びロボット装置

0001

本発明は、エンドエフェクター装置、ロボットハンド装置、及びロボット装置に関する。

0002

エンドエフェクター装置と、エンドエフェクター装置を駆動するロボットハンド装置とを備えたロボット装置が知られている。エンドエフェクター装置は、ロボットハンド装置の先端部に交換可能に接続される。

0003

特許文献１に記載のロボットハンド装置は、第１アームと第２アームとを備える。第１アームは出力軸を有し、出力軸がモーターにより回転駆動される。第２アームは、第１アームの出力軸に連結される。更に、第１アームと第２アームとの間の関節部を通るように、電気接続のためのケーブルが配置される。ケーブルは、出力軸に緩やかに巻回された巻回部分を含む。巻回部分は、フレキシブルなフラットケーブルで構成される。巻回部分の巻きが締まったり、緩んだりすることにより、第１アームに対する一定の回動範囲が第２アームに確保される。

0004

特開２００４−９０１３５号公報

0005

特許文献１に記載のロボットハンド装置では、フラットケーブルで構成された巻回部分の存在に起因して、第１アームに対する第２アームの回動範囲が大きく制約を受ける。

0006

一方、関節部の外を通るようにケーブルが配置される場合には、ケーブルが大きい余長を持つとき、異物がケーブルに絡み付く可能性が増大する。

0007

そこで、本発明は上記事情を考慮し、疑似的な伸縮性を有するケーブルを備えたエンドエフェクター装置、ロボットハンド装置、及びロボット装置を提供することを目的とする。

0008

本発明のエンドエフェクター装置は、ハウジングと、ケーブルと、巻取機構とを備える。前記ケーブルは、電源線と信号線との少なくとも一方を含む。前記巻取機構は、前記ケーブルを巻き取るように前記ハウジングの中に配置される。前記巻取機構は、ケースと、リールと、渦巻ばねとを有する。前記リールは、前記ケーブルを巻き取るように前記ケースの中に回動可能に支承される。前記渦巻ばねは、引き出された前記ケーブルを巻き戻す方向に前記リールを付勢する。

0009

本発明の第１ロボット装置は、前記エンドエフェクター装置と、前記エンドエフェクター装置を駆動するロボットハンド装置とを備える。

0010

本発明のロボットハンド装置は、ハウジングと、ケーブルと、巻取機構とを備える。前記ケーブルは、電源線と信号線との少なくとも一方を含む。前記巻取機構は、前記ケーブルを巻き取るように前記ハウジングの中に配置される。前記巻取機構は、ケースと、リールと、渦巻ばねとを有する。前記リールは、前記ケーブルを巻き取るように前記ケースの中に回動可能に支承される。前記渦巻ばねは、引き出された前記ケーブルを巻き戻す方向に前記リールを付勢する。

0011

本発明の第２ロボット装置は、前記ロボットハンド装置を備える。

0012

本発明によれば、渦巻ばねを利用してケーブルを巻き取る巻取機構の採用により、疑似的な伸縮性を有するケーブルを備えたエンドエフェクター装置、ロボットハンド装置、及びロボット装置を提供することができる。

0013

本発明の第１実施形態に係るロボット装置の斜視図である。
エンドエフェクター装置の概略内部構成を示すブロック図である。
巻取機構の斜視図である。
巻取機構を中心線に交差する面で切断して示す断面図である。
ケーブルを案内するガイド部の斜視図である。
本発明の第２実施形態に係るロボット装置の斜視図である。
ロボットハンド装置の概略内部構成を示すブロック図である。

0014

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図５を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

0015

まず、図１を参照して、第１実施形態に係るロボット装置１０について説明する。図１は、第１実施形態に係るロボット装置１０の斜視図である。

0016

図１に示されるように、ロボット装置１０は、基台２０と、ロボットハンド装置２１と、エンドエフェクター装置３０とを備える。

0017

ロボットハンド装置２１は、基台２０の上に配置されている。ロボットハンド装置２１は、互いに連結された複数のアームにより多軸に構成されて、エンドエフェクター装置３０を駆動する。エンドエフェクター装置３０は、ロボットハンド装置２１の手首に相当する先端部に、交換可能に接続されている。

0018

エンドエフェクター装置３０は、ハウジング４０と、第１指部４４と、第２指部４５と、ケーブル５０とを備える。

0019

ハウジング４０は、中心軸の周りに略円柱状に形成され、側周面４１と、底面４２とを有する。側周面４１は、開口４６を有する。ケーブル５０の一端が開口４６からハウジング４０の外部へ引き出されている。底面４２は、開口４３を有する。開口４３は、１本の案内路が構成されるように、矩形に形成されている。

0020

第１指部４４と第２指部４５とは、各々開口４３から突出する。第１指部４４と第２指部４５とは、開口４３によって構成された案内路において、ハウジング４０の中心軸を挟んで略対称の位置に配置され、各々直線運動をする。その結果、第１指部４４と第２指部４５とは、互いの間隔を拡げたり、縮めたりする。第１指部４４と第２指部４５とは、ワークを把持する把持部を構成する。ハウジング４０には、不図示のモーター及び駆動機構が内蔵されている。駆動機構は、例えば、モーターの回転運動を直線運動に変換するためのラック及びピニオンを有する。第１指部４４と第２指部４５とは、駆動機構により駆動される。

0021

ケーブル５０は、電源線と信号線との少なくとも一方を含む。開口４６から引き出されたケーブル５０の一端は、基台２０まで延びる。

0022

次に、図１及び図２を参照して、エンドエフェクター装置３０の内部構成について説明する。図２は、エンドエフェクター装置３０の概略内部構成を示すブロック図である。

0023

図２に示されるように、エンドエフェクター装置３０は、巻取機構６０を更に備える。巻取機構６０は、ケーブル５０を巻き取るようにハウジング４０の中に配置されている。

0024

ケーブル５０は、固定長部分５１と、引出部分５２と、延長部分５３とを有する。固定長部分５１は、巻取機構６０の中央部から延出する。固定長部分５１の先端は、ハウジング４０の内部で不図示のモーターのような電気機器に接続されている。引出部分５２は、巻取機構６０の周縁部から延出する。引出部分５２の先端には、第１コネクター５４が接続されている。延長部分５３の一端には、第２コネクター５５が接続されている。引出部分５２と延長部分５３とは、第１コネクター５４及び第２コネクター５５を介して互いに接続されている。延長部分５３の他端は、第３コネクター５６を介して基台２０に接続されている。エンドエフェクター装置３０は、基台２０の中に設けられた不図示の電源部から、ケーブル５０を通して電源の供給を受ける。

0025

次に、図２、図３、及び図４を参照して、巻取機構６０の詳細構成について説明する。図３は、巻取機構６０の斜視図である。図４は、巻取機構６０を中心線に交差する面で切断して示す断面図である。

0026

図３及び図４に示されるように、巻取機構６０は、ケース７０と、中空支軸８０と、リール９０と、渦巻ばね１００とを有する。

0027

ケース７０は、中空の円柱状に形成され、中央部に円形の中央開口７１が、周縁部に矩形の引出口７２がそれぞれ形成されている。中央開口７１から固定長部分５１が、引出口７２から引出部分５２がそれぞれ延出する。

0028

中空支軸８０は、中央開口７１の周縁部においてケース７０と同軸に固定されている。中空支軸８０は、固定長部分５１を通すための切欠８１を有する。

0029

リール９０は、中心孔を有する円板と、円板の周縁部から起立する壁部とを有する。中心孔は、中空支軸８０の挿通を受ける。その結果、リール９０は、引出部分５２を巻き取るようにケース７０の中に回動可能に支承されている。リール９０は、固定長部分５１を通すための切欠９１を壁部に有する。

0030

渦巻ばね１００は、引出部分５２を巻き戻す方向にリール９０を付勢する。そのため、渦巻ばね１００の基端部１０１は中空支軸８０の外面に、渦巻ばね１００の先端部１０２はリール９０の内面にそれぞれ固定されている。引出部分５２が引出口７２から引き出されると、リール９０が回転する。リール９０の回転に伴い、渦巻ばね１００が締め込まれる。その結果、引出部分５２を巻き戻す方向のトルクを、渦巻ばね１００がリール９０に与える。

0031

次に、図１、図２、及び図５を参照して、ケーブル５０を案内するガイド部１１０について説明する。図５は、ケーブル５０を案内するガイド部１１０の斜視図である。

0032

図５に示されるように、ロボットハンド装置２１は、ケーブル５０を案内するガイド部１１０を有する。ガイド部１１０は、例えば円環部を有し、円環部の中をケーブル５０が通る。ケーブル５０は、引出部分５２又は延長部分５３である。

0033

第１実施形態によれば、渦巻ばね１００を利用してケーブル５０を巻き取る巻取機構６０の採用により、あたかもゴム紐のような疑似的な伸縮性を有するケーブル５０を備えたエンドエフェクター装置３０が提供される。その結果、異物がケーブル５０に絡み付く可能性が低減される。また、ロボットハンド装置２１の先端部に対してエンドエフェクター装置３０が多回転駆動された場合でも、ケーブル５０の折れ曲がりによる断線が抑制される。

0034

なお、ケーブル５０は、ケース７０の内容積の制約から、リール９０に巻き取られ得る第１部分と、リール９０に巻き取られることがない第２部分とを有する。図２に例示されるように、第２部分は、引出部分５２の一部及び第１コネクター５４を含む第１区間と、延長部分５３、第２コネクター５５、及び第３コネクター５６を含む第２区間とを有する。第１区間と第２区間とは、第１コネクター５４及び第２コネクター５５を介して互いに接続される。

0035

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図６及び図７を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

0036

まず、図６を参照して、第２実施形態に係るロボット装置１０について説明する。図６は、第２実施形態に係るロボット装置１０の斜視図である。

0037

図６に示されるように、第２実施形態に係るロボット装置１０は、１つのアームのハウジング２２の側面に設けられた開口２６からケーブル５０の一端がハウジング２２の外部へ引き出されている点で、第１実施形態に係るロボット装置１０と異なる。アームは、ロボットハンド装置２１の一部を構成する。ケーブル５０の先端は、第４コネクター５７を介してエンドエフェクター装置３０に接続されている。ケーブル５０は、電源線と信号線との少なくとも一方を含む。

0038

次に、図６及び図７を参照して、ロボットハンド装置２１の内部構成について説明する。図７は、ロボットハンド装置２１の概略内部構成を示すブロック図である。

0039

図７に示されるように、ロボットハンド装置２１の一部を構成する１つのアームは、電源部２５と、巻取機構６０とを更に備える。巻取機構６０は、ケーブル５０を巻き取るようにハウジング２２の中に配置されている。

0040

ケーブル５０は、固定長部分５１と、引出部分５２とを有する。固定長部分５１は、巻取機構６０の中央部から延出する。固定長部分５１の先端は、電源部２５に接続されている。引出部分５２は、巻取機構６０の周縁部から延出する。引出部分５２の先端は、第４コネクター５７を介してエンドエフェクター装置３０に接続されている。エンドエフェクター装置３０は、ロボットハンド装置２１の中に設けられた電源部２５から、ケーブル５０を通して電源の供給を受ける。

0041

図７中に示された巻取機構６０の詳細構成は、図２〜図４を用いて説明した構成と同様である。

0042

第２実施形態によれば、渦巻ばね１００を利用してケーブル５０を巻き取る巻取機構６０の採用により、あたかもゴム紐のような疑似的な伸縮性を有するケーブル５０を備えたロボットハンド装置２１が提供される。その結果、異物がケーブル５０に絡み付く可能性が低減される。また、ロボットハンド装置２１の先端部に対してエンドエフェクター装置３０が多回転駆動された場合でも、ケーブル５０の折れ曲がりによる断線が抑制される。

0043

上記した各実施形態の説明は、本発明における好適な実施形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。上記実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

0044

例えば、第１実施形態では、図２に示されたように、ケーブル５０の引出部分５２がエンドエフェクター装置３０の開口４６からハウジング４０の外部へ引き出されたが、これに限られない。また、第２実施形態では、図７に示されたように、ケーブル５０の引出部分５２がロボットハンド装置２１の開口２６からハウジング２２の外部へ引き出されたが、これに限られない。ケーブル５０の引出部分５２は、ロボットハンド装置２１とエンドエフェクター装置３０との間の関節部の中、又はロボットハンド装置２１のアーム間の関節部の中を通ってもよい。

0045

また、第１及び第２実施形態では、図１及び図６に示されたように、エンドエフェクター装置３０がワークを把持するための第１指部４４及び第２指部４５を備えたが、これに限られない。例えば、エンドエフェクター装置３０がワークを吸引するための吸込口を備えてもよい。

0046

また、第１及び第２実施形態では、図４に示されたように、巻取機構６０においてケーブル５０を収容する区画と、渦巻ばね１００を収容する区画とが、リール９０の壁部によって仕切られていたが、これに限られない。渦巻ばね１００を収容する区画と同一の区画にケーブル５０が収容される構成でもよい。

0047

本発明は、エンドエフェクター装置、ロボットハンド装置、及びロボット装置の分野に利用可能である。

0048

１０ロボット装置
２１ロボットハンド装置
２２ハウジング
２６ 開口
３０エンドエフェクター装置
４０ ハウジング
４６ 開口
５０ケーブル
６０巻取機構
７０ケース
８０中空支軸
９０ リール
１００渦巻ばね
１１０ガイド部