JP2023517392A - 把持用工具、システムおよび挟持用工具、交換ステーションおよび該システムまたは挟持用工具を用いて物体をハンドリングする方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、物体をハンドリングするための把持用工具、システム、挟持用工具および方法に関し、ここで、把持用工具は、ハウジング内に配設された伝達機構を含み、この伝達機構はハウジングの外部に位置設定された複数のアームに結合されている。各アームの上に１つ以上の把持用要素が配設される。把持用要素は、把持用要素の迅速かつ容易な再位置付けおよび／または交換を可能にするため、アームに解除可能な形で連結される。把持用要素を再位置付けまたは交換するためには交換ステーションを使用することができる。

Description

本発明は、機械のアームに結合されるかまたは表面上に配設されるように構成された、把持用工具、好ましくは、多数の把持用要素を伴う把持具において、把持用工具のハウジングに対して回転可能な形で連結された複数のアームを含み、各アームが、物体を把持するための少なくとも１つの把持点を有する把持用工具に関する。

組立て、加工、選別および梱包中に物体をハンドリングするためにロボットのロボットアーム上に組付けられた把持用工具を使用することは、公知である。把持用工具には、特定の物体を把持点で把持するように各々設計された２つ以上の把持用アームが取付けられている。把持用アームは、把持プロセス中にさまざまな位置の間で移動するように構成されており、ここで把持用工具の動作はロボットユニット内の局所コントローラによって制御される。任意には、局所コントローラは、中央コントローラからの指令を受信することができる。

それぞれのインタフェースを含むロボットアームには、各々がロボットアームに少なくとも一定の自由度（ＤＯＦ）を提供する１つ以上の関節が取付けられている。典型的には、ロボットアームは、５～７のＤＯＦを有するが、いくつかのロボットアームには、２または３のＤＯＦしか無い。把持用工具ならびにロボットユニットの設計は、ロボットユニットによってハンドリングされるよう意図された物体のサイズ、形状および重量に基づいて選択される。

ロボットアームひいては把持用工具の軸方向移動を監視するためのセンサおよび／またはカメラを使用することが公知である。これらのセンサまたはカメラからの信号は次に、特定の物体との関係において把持用アームを正しく位置付けするために、局所コントローラによって使用される。局所コントローラは、代替的には、把持用工具を位置付けするために物体の２次元または３次元マップを使用することができる。

Ｒｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ ＧｍｂＨによる特許文献１（米国特許出願公開第２０１３／０３４１９４４号明細書）は、把持用装置がそのハウジング内に配設された共通の伝達機構に全て連結されている３つのアームを含んでいる、保護装置が備わったハンドリング用ロボット向けの把持用装置について開示している。各アームは、半径方向平面内で延在する細長い本体を有しており、ここで一方の端部は挟持用配設により伝達機構の回転シャフトに連結され、他方の端部は把持用フィンガに連結されている。把持用フィンガは、安全過負荷保護を提供するように設計されたスナップイン結合を用いてアームに連結されている。アームは、スナップイン結合によって所定の場所に保持されているフィンガを収容するために側方表面内に開放した陥凹を有する。

アームは、非常に大きい物体を把持するために、手作業でより長いアームと交換されなくてはならない。フィンガ上の過負荷状況を検出するためにアーム内にセンサを配設する必要があり、このセンサは、フィンガがアームとの係合から強制的に外されるのを防止する目的で把持用装置の非常停止をトリガするためにコントローラによって使用される。

Ｓｃｈｕｎｋ ＧｍｂＨによる特許文献２（欧州特許第２３９００６８号明細書）は、空気圧式に動作させられる伝達機構と全て連結された３つのアームを伴う把持用装置において、各アームがＬ字形本体を有し、ここで脚部間の屈曲が中央長手方向軸から外向きに対面している把持用装置を開示している。アームの一方の脚部は、伝達機構の回転シャフトに連結され、アームの他方の脚部は、自由端部において把持用フィンガに連結されている。把持用フィンガは、物体と接触するように回転させられるアームの側に配設される。アームは、回転シャフトとアームの両方の中の陥凹部内に配設された係止用ピンによって回転シャフトとの関係において固定される。この把持用装置は、０～１００ｍｍの外径を有する円形物体、および１０～１２５ｍｍの内径を有する環状物体を把持することができると記されている。

しかしながら、特許文献２は、把持用フィンガがそれぞれのアーム内でどのようにして所定の場所に保持されるかについて言及しておらず、また、把持用フィンガの交換可能性について暗示または示唆することもしていない。例示された構成は、把持用フィンガがアームに堅固に取付けられるかまたはアームの一体化された部分を形成することを示唆している。

把持用装置の別の例は、ハウジングの内部で共通の伝達機構に全て連結された３つのアームを含む、ＯｎＲｏｂｏｔ社製の型式３ＦＧ１５である。各アームは、長手方向平面内で延在する全体としてＬ字形の本体を有し、ここで一方の端部には伝達機構の回転シャフトに連結された小さなディスクが組付けられている。把持用装置は、２０～１６０ｍｍの把持範囲を有するが、把持用フィンガを全把持範囲内で動作させるためには、アームをディスクとの関係において手動で移動させなければならない。さらに、把持用フィンガは、ねじによって所定の場所に保持され、したがって同様に把持用フィンガを交換するために工具を必要とする。

長手方向平面内で延在する類似のアームを伴う把持用装置が、特許文献３（中国特許出願公開第１０３９６３０６７号明細書）、特許文献４（米国特許出願公開第４５９８９４２号明細書）および特許文献５（米国特許出願公開第４７６５６６９号明細書）中で開示されている。上述の把持用装置において、把持プロセスは、半径方向平面内で行なわれている。特許文献５はさらに、各フィンガが前方プレート内の陥凹内に滑動可能な形で配設されており、ここでフィンガの頂部にはコンセントが取付けられ、このコンセント内には、フィンガの上方に位置設定された内部ディスク内の整合する陥凹と係合するためのボールが取付けられている、ということを開示している。

特許文献６（欧州特許出願公開第００７４５４２号明細書）は、回転用機構の回転シャフトに各々結合された３つの回転可能なアームを伴う把持用工具を開示している。３つの半径方向フィンガを伴うストッパ要素が把持用工具の中心に取付けられており、ここで各々の把持用フィンガが半径方向フィンガの内側湾曲と当接している。特許文献６のアームは、把持用フィンガを収容するための単一の陥凹を有し、ここで把持用フィンガを陥凹の内部に係止するために、アーム上の小さなねじが使用される。

特許文献７（独国特許出願公開第３３１２６７３号明細書）は、ハウジングの内部に配設された駆動機構を含む把持用工具において、把持用フィンガが取付けられた３つのアームに駆動機構が連結されている把持用工具を開示している。アームは、それぞれの回転シャフト上に挟持されており、把持用フィンガはそれぞれのアームの反対側の端部上にねじ込まれている。したがって、把持用フィンガを交換する時には工具が必要である。

したがって、柔軟性、動作範囲および昇降能力が改善された把持用工具または挟持用工具に対するニーズが存在する。

米国特許出願公開第２０１３／０３４１９４４号明細書 欧州特許第２３９００６８号明細書 中国特許出願公開第１０３９６３０６７号明細書 米国特許出願公開第４５９８９４２号明細書 米国特許出願公開第４７６５６６９号明細書 欧州特許出願公開第００７４５４２号明細書 独国特許出願公開第３３１２６７３号明細書

本発明の目的は、上述の問題を解決することのできる把持用工具を提供することにある。

本発明の別の目的は、全把持範囲内で動作可能な把持用工具を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、工具類を使用することなく把持用フィンガの位置の調整を可能にする把持用工具を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、把持用フィンガの容易な交換を可能にする把持用工具を提供することにある。

本発明の目的は、プロセス中に物体をハンドリングするための把持用工具において、
－ 把持用工具の長手方向軸を画定するハウジングと、
－ ハウジングと共に配設された駆動機構と、
－ ハウジングの一端部に配設されたインタフェースであって、機械の整合するインタフェースに結合されるかまたは表面上に配設されるように構成されているインタフェースと、
－ ハウジングの反対側の端部に配設されている複数のアームであって、各アームが、物体と接触するように構成された少なくとも１つの把持用要素を含んでおり、ここで、各アームは、駆動機構によって作動された時点で、長手方向軸に直交する半径方向平面内で物体と接触または離脱するように回転軸を中心として回転させられるように構成されており、各アームが、第１の端部から第２の端部まで延在しかつ頂部側、底部側、第１の側および第２の側を有する本体を含んでいる、複数のアームと；
を含む把持用工具であって、
－ ここで、各アームは、頂部側に配設された少なくとも１つの把持用要素のための１つの組付け用位置を含み、少なくとも１つの把持用要素が、クイック解除式結合を介してアームに対して解除可能な形で連結されていることを特徴とする把持用工具。

ここで「解除可能な形で連結された」なる用語は、把持用要素およびアームが、把持用要素の置換または再位置付けを可能にするために取外されるように特に設計されているものとして理解されるべきである。「クイック解除式」なる用語は、ドライバまたはレンチなどの工具類を使用することなく動作可能な結合として理解されるべきである。

これにより、同じタイプの従来の把持用工具に比べて改善された柔軟性を有するロボットまたは挟持の利用分野向けの把持用工具の代替的設計が提供される。該把持用工具は、コンパクトで軽量の設計を有し、増大した昇降能力を提供する。

把持用工具は、長手方向で第１の端部から第２の端部まで延在する保護ハウジングを有する。ハウジングはさらに、半径方向でも延在し、外側表面および内側表面を形成し、ここで内側表面、第１および第２の端部は共に１つの内部チャンバを形成する。ハウジングは、任意の好適な材料、好ましくは軽量材料、例えばプラスチック材料、繊維強化材料または金属、例えばアルミニウムまたはステンレス鋼で作られていてよい。こうして、駆動機構、電気的構成要素および他の高感度の構成要素を、把持用工具が設置される環境内に存在する粉塵、水分、有害ガスおよび他の粒子から遮蔽することができる。

第１の端部は、後述するように、機械またはアダプタ要素に対して把持用工具を組付けるためのインタフェースを形成するように適応され得る。インタフェースは、把持用工具に対して加圧空気または加圧油、電力および／または制御信号を供給するための結合用要素を含み得る。こうして、把持用工具を外部エネルギ源によって駆動できることから、重量およびコストが節約される。これにより同様に、把持用工具の単純かつ迅速な組付けも可能になる。代替的には、把持用工具は、内部エネルギ源、例えばバッテリ、光電池、またはそれらの組合せを含み得る。

第２の端部は、内部チャンバを閉鎖するためのエンドプレートを含み得る。回転シャフトがエンドプレートを貫通して延在し、アームを駆動機構に結合させることを可能にすることができる。エンドプレート内の開口部をさらに密封して、粉塵、水分、有害ガスおよび他の粒子が内部チャンバに進入するのを防ぐことができる。代替的には、アームはエンドプレートから突出するピンに連結され得、アクチュエータはアームを作動させるためにアームに結合され得る。突出ピンを中心にしてアームを回転させるために、リニアアクチュエータ、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、または電気機械アクチュエータを使用することができる。これにより、電気ケーブル又は流体ホースのみがエンドプレートを貫通して延在し、こうしてエンドプレートの密閉性を高めることが可能になる。

各アームは、半径方向平面内で第１の端部から第２の端部まで延在する本体を有する。第１の端部は、アームが半径方向平面内部で回転できるようにするため、回転シャフトまたは突出ピンに連結されるように構成されている。第２の端部は、アームの自由端部を形成する。本体はさらに、頂部側、底部側、第１の側および第２の側を有する。収縮位置に置かれた場合、第２の端部は、ハウジングひいては把持用工具の中央長手方向軸から最小の半径方向距離内に位置付けされている。伸長位置に置かれた場合、第２の端部は、中央長手方向軸から最大の半径方向距離内に位置付けされている。

各アームは、エンドプレートとの関係において配設され得、その回転シャフトまたは突出ピンによって画定された局所的回転軸を中心にして回転することができる。少なくとも２つのアーム、好ましくは３つのアームが駆動機構または個別のアクチュエータに結合されている。各アームのための局所的回転軸は、長手方向軸から一定の半径方向距離のところ、好ましくは等しい半径方向距離のところに位置設定されてよい。半径方向平面は、機械のインタフェースから一定の長手方向距離のところに位置設定され得る。コンパクトかつ軽量の設計に起因して、この長手方向距離は最小限に短縮され、これにより、より高い昇降能力が可能となる。

把持用要素は、交換ステーション上で少なくとも１つの突出フランジと係合するように整形されている外側表面内に配設された陥凹を有することができる。陥凹は、把持用要素の頂部端部に位置付けされ得る。少なくとも１つのフランジは、交換ステーション内の陥凹の中に配設され得、ここで陥凹は、把持用要素の頂部端部を収容するように整形されていてよい。これにより、未使用時または再位置付け中、把持用要素を交換ステーション内に位置付けすることが可能になる。

把持用フィンガ上の作動要素は、把持用フィンガが陥凹内に移動させられた時点で係合され得、これにより、結合は自動的に係止解除される。把持用フィンガは、フランジが把持用フィンガ上の陥凹と係合するまで、陥凹に沿って移動、例えば摺動させられてよく、これにより、把持用フィンガをその係止解除状態に維持することが可能になる。こうして、アームを把持用フィンガから取外すかまたはその逆を行なって、把持用フィンガの再位置付けまたは置換を可能にすることができる。

陥凹の寸法および形状は、把持用フィンガの特定の設計に適応され得る。代替的には、把持用フィンガの異なる形状を収容するように陥凹を整形することが可能である。

一実施形態によると、第１および第２の結合用部分のうちの一方は孔であり、他方はアームまたは把持用要素の表面から突出するピンである。

解除連結の構成は、アームおよび／または把持用要素の形状および寸法に適応され得る。代替的には、解除連結の構成は、アームおよび／または把持用要素の異なる設計に適合するように標準化されてよい。

一実施例において、組付け点は、アームの頂部表面内に配設された複数の個別の孔によって形成されてよい。代替的には、組付け点は、細長い孔によって形成されていてよく、この場合、細長い孔の局所的長さに沿って任意の位置に把持用要素を設置することが可能である。孔または細長い孔は、キャビティ（非貫通孔）または貫通孔であってよい。細長い孔は、各々把持用要素のための選択的位置を画定する複数のスロットを有する組継ぎを含むことができる。任意のフランジを、孔の内部に配設することができ、これは孔の内側表面から突出する。したがって、孔または内部フランジは、第１の結合用部分として作用し得る。

把持用要素は、把持用要素の底部表面から突出するピンを含むことができる。ピンは、アーム上の上述の孔の中に挿入されるように構成されていてよい。ピンは、解除要素を中に配設できる内部チャンバを形成し得る。係止用要素は、ピン上の局所的外側表面内に配設され、解除要素と相互作用することができる。ピンは、係止用要素が孔の内部に隠れるような形で孔の局所的深さよりも小さい局所的高さを有することができる。ピンは同様に、係止用要素がアームの底部表面と接触できるような形で孔の局所的深さよりも大きい局所的高さを有することもできる。したがってピンは、第２の結合用部分として作用することができる。

別の実施例において、組付け点は、アームの頂部表面上に配設された、例えばクランプピンなどの複数の個別のピンによって形成されてよい。ピンは、アームと一体化して形成され得、あるいはアームに取付けられていてもよい。ピンは、把持用要素上の係止用要素を部分的に収容するため局所的外側表面内に配設された局所的陥凹を有することができる。したがって、ピンは第１の結合用部分として作用することができる。

把持用要素は、アーム上で上述のピンを収容するように構成されている、底部表面内に配設されたキャビティを含み得る。こうして、キャビティは第２の結合用部分として作用することができる。把持用要素は、解除要素を中に配設することのできる内部チャンバを形成し得る。代替的には、解除要素は、把持用要素の外側表面上に配設された移動可能なスリーブであってよい。係止用要素はキャビティの内側表面の上または中に配設され、解除要素と相互作用することができる。

しかしながら、クイック解除式連結の他の構成を使用することも同様に可能である。

一実施形態によると、少なくとも第１の把持用要素が、フィンガ、またはアームの長さの少なくとも一部分に沿って延在する細長い把持用要素として整形されている。

好ましくは、把持用要素は、予め決定された横断面およびその長手方向軸に沿って予め決定された輪郭を有する把持用フィンガとして整形されてよい。把持用フィンガは、任意の好適な横断面輪郭および／または長手方向輪郭を有することができる。例中、把持用フィンガは、円形、楕円形、多角形、三角形、矩形または別の好適な横断面を有し得る。把持用要素は、その長手方向軸に沿って恒常な輪郭を有することができ、代替的には、輪郭は、長手方向軸に沿って変動し得る。これにより、把持用フィンガは、１つ以上の所望されるタイプの物体と接触するように適応された本体を有することが可能になる。

把持用要素は、予め決定された輪郭を有する細長い把持用要素として整形され得る。細長い把持用要素は、長手方向で局所的第１の端部から局所的第２の端部まで延在し、さらに高さ方向で底部側から頂部側まで延在し得る。細長い把持用要素は、第１の端部から第２の端部へ、またはその逆向きでテーパの付いた段付き輪郭を有し得る。

アームおよび／または把持用要素は、任意の好適な材料、好ましくは軽量材料、例えばプラスチック材料、繊維強化材料または金属、例えばアルミニウムまたはステンレス鋼でできていてよい。ただし、他の素材を使用することも可能である。さらに把持用要素は、軟質材料、把持用要素の残りの部分よりも高い摩擦係数を有する材料、または粗い表面または表面微細構造を有する材料で覆われていてよい。代替的には、把持用要素は、軟質材料、高い摩擦係数を有する材料、または粗い表面または表面微細構造を有する材料で作られていてよい。このような材料は当業者にとって公知であり、さらに詳述しない。

各アーム上の把持用要素の数は、特定の利用分野および物体の寸法に応じて選択され得る。例えば、単一の把持用要素または多数の把持用要素をアーム上に配設することができる。把持用要素は、半径方向平面に直交して延在することができ、あるいは半径方向平面に対して一定の角度で設置されてもよい。

アーム上の把持用要素の局所的位置は、特定の利用分野および物体の寸法に適応され得る。任意には、アームの自由端部、例えば第２の端部も同様に、把持用要素として作用することができる。これにより、把持用工具は、異なるサイズおよび形状の物体を把持することができるようになる。

第１の把持用要素を、アーム上の最外側位置、例えば第２の端部に配設することができる。これにより、把持用工具は、大型物体を把持できるようになる。代替的にまたは付加的に、１つ以上の第２の把持用要素を、アーム上の１つ以上の中間位置または最内側位置に配設することが可能である。これにより、把持用工具は、小型および中型の物体を把持できるようになる。

一実施形態によると、少なくとも第１の把持用要素は、各アームを各回転軸との関係において同じ半径方向位置に維持しながら、把持用工具の全把持範囲内で動作させられるように構成されている。

従来の把持用工具とは異なり、本把持用工具は、アームの半径方向位置を調整する必要なく、把持用工具の全把持範囲内で動作可能である。

これは、それぞれのアーム上に２つ以上の把持用要素を具備することにより達成され得、ここで、最内側把持用要素を最小把持位置へと回転させることができ、最外側把持用要素を最大把持位置へと回転させることができる。最小および最大把持位置は、共に把持用工具の最大つまり全把持範囲を画定する。

アームに単一の把持用要素が取付けられている場合には、アームの格納位置および伸長位置が共に把持用工具の局所的把持範囲を画定する。把持用工具は、単に把持用要素を再位置付けすることによって全把持範囲内で動作可能である。

本発明の目的は同様に、プロセス中に物体をハンドリングするように構成されたシステムにおいて、
－ 物体を加工するように構成された機械、
を含み、
－ 機械が、上述の通り少なくとも１つの工具に結合されるように構成された少なくとも１つのインタフェースを含み、
－ 機械がさらに、前記把持用工具に動力を供給するためのエネルギ源および、少なくとも前記把持用工具の動作を制御するように構成されたコントローラを含んでいる、
システムによっても達成される。

こうして、改善された把持柔軟性および増大した持上げ能力を伴うシステムが提供される。この把持用工具は、工具類を使用することなく、単に把持用要素を交換または再位置することによって異なるサイズおよび形状の物体を把持することができる。

把持用工具の第１の端部は、工具類を使用せずに、例えばねじ結合または解除連結を用いて、機械上に組付け可能である。代替的には、把持用工具を機械に組付けるために締結具を使用することができる。こうして、把持用工具は、機械内に位置設定されたエネルギ源によって駆動され得る。これによって同様に、把持用工具の簡単かつ迅速な組付けも可能となる。

機械は、上方の把持用工具のインタフェースに結合されるように構成された整合するインタフェースを含む。このインタフェースは、さらに、機械内のエネルギ源に対して、把持用工具の駆動機構を連結するための電気的結合用要素および／またはホース結合用要素を含むことができる。エネルギ源は、空気圧式、油圧式または電気式動力を把持用工具に提供するように構成され得る。こうして、機械を経由して把持用工具に動力を供給することが可能になる。

機械はさらに、少なくとも把持用工具の動作を制御するように構成されたコントローラを含む。機械には、物体を操作し、工作しかつ／または処理するための好適な手段が取付けられていてよい。これらの手段の動作も同様に、コントローラによって制御されてよい。把持用工具は機械内に物体をロードし、プロセス中この物体を保持し、かつ／または加工済みの物体を機械からアンロードすることができる。機械は、中で把持用工具が使用され、そこで物体に対してプロセスが行なわれるか物体がそのプロセスの一部を成している、あらゆる機械であってよい。

任意には、コントローラは、インタフェースを介して把持用工具内の１つ以上のセンサに対し電気的に接続され得る。コントローラは、これらのセンサ信号を用いて、把持用工具の軸方向移動および／または把持用要素の作動を制御することができる。

一実施形態によると、機械は、少なくとも１つのロボットアームを伴うロボットユニットであり、ここでロボットアームは、ベース端部から自由端部まで延在し、整合するインタフェースは、ロボットアームの自由端部に位置設定されている。

ロボットユニット、すなわち第１のロボットユニットは、各々ベース端部から自由端部まで延在している１つ以上のロボットアームを含む。ロボットアームは、多軸方向移動が可能となるように１つ以上の関節を含むことができる。コントローラはさらに、ロボットアームの動作そしてロボットアームに取付けられた把持用工具の動作も制御するように構成されている。したがって、ロボット工具はコンパクトで軽量の構成を有することができる。

コントローラは、作業者または人工頭脳（ＡＩ）がロボットユニットをプログラミングしかつ／または動作させることを可能にするように構成されたユーザインタフェースに接続されてよい。ユーザインタフェースは、ロボットユニット上に位置設定されたユーザ端末であり得る。ユーザインタフェースは同様に、遠隔端末または計算デバイスであってよい。公知の技術またはＡＩシステムを用いてロボットユニットをプログラミングし、動作させることが可能である。

機械またはロボットユニットには、工具の軸方向移動を検知するための１つ以上のセンサが取付けられていてよい。センサは加速度計、ジャイロスコープまたは別の好適なセンサであってよい。これにより、コントローラは、ロボットアームひいては工具の軸方向移動をこれらのセンサからの信号に基づいて監視することが可能になる。

代替的または付加的に、把持用工具には、物体との関係における把持用工具の位置を検出するための１つ以上のセンサが取付けられていてよい。センサは、視覚センサ、触覚センサ、超音波センサ、近接センサ、力トルクセンサまたは別の好適なセンサであってよい。これらのセンサは、インタフェースを介して、コントローラに対して電気的に接続され得る。これにより、コントローラは、センサ信号に基づいて物体との関係において把持用工具を正しく位置付けすることが可能となる。コントローラは、任意には、把持用工具を正しく位置付けするために、物体の２次元または３次元マップを使用することができる。

コントローラは、把持用工具が物体の重心と整列するように把持用工具の位置を調整することができる。コントローラは、力トルクセンサからの信号を用いて、把持用工具と物体との間のあらゆる誤整列および／または、安全性閾値を拡張するあらゆる負荷を検出することができる。コントローラはこのとき、相応して把持用工具を再位置付けすることができる。代替的には、把持用工具に誤整列がある場合であっても、物体を把持することができる。このとき、局所コントローラは、物体の配向を調整することによってこの誤整列を補償することができる。

本発明の目的はさらに、プロセス中に物体をハンドリングするように構成された挟持用工具において、表面上に配設されるように構成されている挟持用工具であって：
－ 以上で説明した通りの把持用工具と、
－ 把持用工具の動作を制御するように構成された局所コントローラであって、遠隔ユーザインタフェースまたは局所ユーザインタフェースのうちの少なくとも１つに電気的に接続されている局所コントローラと、
－ 局所エネルギ源または外部エネルギ源に連結されるように構成された結合用要素のうちの少なくとも１つであって、局所または外部エネルギ源が挟持用工具に対して動力を供給するように構成されている、エネルギ源または結合用要素のうちの少なくとも１つと、
を含む挟持用工具によって達成される。

こうして改善された把持柔軟性および増大した昇降能力を有する挟持用工具が提供される。この把持用工具は、異なるサイズおよび形状の物体を把持することができる。挟持用工具は、その設置を容易にするため異なる表面の上に配設されるように適応される。

挟持用工具は、把持用工具に対して加圧空気または加圧油、電力および／または制御信号を供給するための結合用部分を含み得る。これにより、把持用工具を外部エネルギ源により駆動することができることから、重量およびコストが節約される。代替的には、把持用工具は、内部エネルギ源、例えばバッテリ、光電池、またはそれらの組合せを含むことができる。こうして、挟持用工具を独立型ユニットとして構成することが可能となる。

挟持用工具は、例えば把持用工具内に配設され、挟持用工具の動作を制御するように構成された局所コントローラを有し、エネルギ源に対し電気的に接続されている。局所コントローラはマイクロプロセッサ、電気回路、プログラマブル論理回路または別の好適なコントローラであってよい。局所コントローラはさらに、先に言及した把持用工具内のセンサに対して電気的に接続され得、ここで局所コントローラは、把持用工具の動作を制御するためにこれらのセンサ信号を使用する。

一実施形態によると、挟持用工具は、表面上に配設されるように整形された底部表面を有するアダプタ要素をさらに含み、アダプタ要素はさらに、把持用工具のインタフェースに結合されるかまたはこのインタフェース内に一体化されるように構成された頂部表面を有する。

把持用工具のハウジングそして任意には第１の端部は、重量材料、例えば鋳鉄または鋼製であってよく、あるいは増大した壁厚を有していてよい。したがって、インタフェースを形成する第１の端部は、単に例えばテーブルの特定の表面上に設置されるように整形されていてよい。

第１の端部は同様に、締結具により表面上に組付けられるように構成されたブラケットとして整形されてもよく、あるいは、挟持具を用いて表面にブラケットを固定することができる。第１の端部は代替的には、吸着カップ、高摩擦パッド、磁石および／またはスパイクを含んでいてもよい。こうして、挟持用工具を、低摩擦表面、傾斜面、さらには垂直な表面上に設置することが可能になる。

挟持用工具はさらに、把持用工具の第１の端部に取付けられるように構成されたアダプタ要素を含んでいてよく、代替的には、アダプタ要素は、第１の端部内に一体化され得る。アダプタ要素は、表面と接触させられるように整形された底部側を有することができる。アダプタ要素はさらに、把持用工具に取付けられるように整形されているかまたは把持用工具のハウジングの第１の端部を形成するように整形されている頂部側を有することができる。アダプタ要素は、把持用工具を表面との関係において正しく配向できるようにするように構成されていてよい。

底部側および頂部側は、平行に配設されるかまたは、把持用工具が表面との関係において傾動させられるような形で一定の角度で配設され得る。アダプタ要素は、頂部側を１つ以上の傾動軸を中心として傾動させることができるように、調整可能な機構を含み得る。これにより、把持用工具を表面との関係において正しく配向することが可能になり、こうして物体は、加工するために最適な位置に設置されることになる。

挟持用工具はさらに、作業者が把持用工具を動作させることができるように構成されたユーザインタフェースを含む。ユーザインタフェースは、ユーザ端末、グラフィカルユーザインタフェース、押しボタンまたは別の好適なユーザインタフェースであってよい。代替的にまたは付加的には、挟持用工具は、遠隔装置、例えばユーザ端末またはコンピュータデバイスと無線通信する無線送受信機、例えばアンテナを含み得る。コンピュータデバイスは、タブレット、スマートホン、ラップトップ、ＰＤＡ、ファブレット、または別の好適なコンピュータデバイスであってよい。計算プログラムまたはアプリケーションは、コンピュータデバイス上で実行するように構成されていてよく、したがって、好適な制御信号を介して局所コントローラと通信し得る。これにより、作業者は、好ましくは直感的に把持用工具を動作させることが可能となる。

本発明の目的はさらに、上述の通りの把持用工具と相互作用するように構成された交換ステーションにおいて、
－ 支持要素と、
－ 支持要素の頂部表面上に配設された少なくとも１つの保持用要素であって、少なくとも１つの把持用要素上の整合する保持用要素と係合するように構成されている少なくとも１つの保持用要素と、
を含む交換ステーションによって達成される。

これにより、把持用要素を再位置付けおよび／または交換するために交換ステーションと共に把持用工具を使用できることから、把持用工具の汎用性は増大する。交換ステーションは、再位置付け中に把持用要素を一時的に保持することができる。交換ステーションは同様に、把持用工具上で把持用要素を交換する目的で把持用要素キットを保持することもできる。

支持要素は、１つ以上の把持用要素を保持するために１つ以上の保持用位置を有する頂部表面を含む。各々の保持用位置は、特定の設計を有する把持用要素の保持に専用であり得る。各々の保持用位置は、異なる設計を有する把持用要素を保持するための万能保持用位置として作用し得る。これにより、交換ステーションを、異なる把持用要素に適合するように適応させることが可能となる。

保持用位置は、把持用要素上の整合する結合用部分とインタロックするように構成された結合用部分によって形成され得る。２つの結合用部分は、解除連結、好ましくはクイック解除式結合を形成し得る。例中、交換ステーションの結合用部分は、その頂部表面から突出するピン、例えば挟持用ピンであってよい。これにより、工具類を使用することなく、把持用要素の迅速かつ簡単な取外しまたは位置付けが可能となる。

一実施形態によると、少なくとも１つの保持用要素は、頂部表面内の陥凹中に配設されており、ここで陥凹は、少なくとも１つの把持用要素の頂部端部を収容するように構成されている。

頂部表面は好ましくは、各々把持用要素の頂部端部を収容するように整形された単一の陥凹または複数の陥凹を含む。陥凹は、把持用要素の頂部端部のものと整合する予め決定された形状および寸法を有し得る。これにより、把持用要素を、アームに係止された状態のまま交換ステーション内で位置付けすることが可能になる。これによって同様に、把持用工具のアームを把持用要素との関係において再位置付けすることも可能になる。

陥凹の底部表面は、任意には、把持用要素を陥凹内に挿入するとき、把持用要素の解除要素を作動するために使用可能である。こうして把持用要素は、交換ステーション内に位置付けされた時点で自動的に係止解除され得る。これにより、解除連結を手作業で作動させる必要なく、アームから把持用要素を取外すことが可能になる。

保持用要素は、陥凹の内側表面から突出する局所的フランジであってよく、ここで局所的フランジは、把持用要素の頂部端部上で陥凹と係合するように構成されている。陥凹は、一方の端部に配設されたフランジを伴う細長い陥凹であり得る。これにより、把持用要素を他方の端部で挿入し、その後フランジが把持用要素上の陥凹と係合するまで把持用要素を陥凹に沿って摺動させることが可能になる。こうして、把持用要素は交換ステーション上の所定の場所に保持される。

一実施形態によると、支持要素は、基準表面上に位置付けされるかまたは基準表面に固定されるように構成されたベースであるか、または支持要素は、前述の通りの機械の整合するインタフェースに結合されるように構成されたインタフェースを含む。

支持要素は、個別の保持用位置が上に位置設定され得るベース、例えばプレートとして形成されてよい。単一の保持用位置または複数の保持用位置をベース上に配設することができる。ベースは、個別の保持用位置ならびに個別の把持用要素への容易なアクセスを提供するように構成されていてよい。これにより、さまざまな把持用要素の容易な保管が可能になる。同様にこれにより、把持用要素の容易な交換または再位置付けも可能になる。

ベースは、例えば一体化されたまたは別個のクランプによってまたは締結具によって、基準表面との関係において固定されるように適応されてよい。ベースは同様に、基準表面に糊着されるかまたは溶接されてもよい。同様に、他の技術を使用することもできる。任意には、ベースは、交換ステーションを位置付けまたは組付けするための１組の支持足部または組付け用ブラケットを含むことができる。例中、ベースを機械上、例えばロボットユニット上に配設して、オペレータまたはロボットアームが交換ステーションと相互作用できるようにすることができる。こうして、交換ステーションは静止ユニットとして作用することができる。

ベースは同様に、上述の機械または別の機械の上の整合するインタフェース、例えばロボットアームの自由端部に結合されるように構成されたインタフェースを含んでいてもよい。交換ステーションは、こうして、前記機械を用いて把持用工具との関係において位置付けされ得る。例中、ベースは、機械、例えば第１のロボットユニット上に位置設定された把持用工具と相互作用し得る、第２のロボットユニットのロボットアーム上のインタフェースに結合されてよい。交換ステーションは、こうして、可動ユニットとして作用し得る。

一実施形態によると、交換ステーションは、把持用工具専用の把持用要素キットまたは１タイプの物体用の把持用要素セットを保持するように構成されている。

ベースは好ましくは、把持用工具専用の把持用要素キットを保持するように構成され得る。個別の把持用要素は、異なる高さおよび／または異なる輪郭を有する。把持用要素は、各々の把持用要素に対する容易なアクセスを可能にするため、ベース上で予め決定されたパターンで配設されてよい。好ましくは、横列および／または縦列の形の隣接する把持用要素間の距離は、他の把持用要素が相互作用を制限することなく、選択された把持用要素と把持用工具が相互作用できるように適応可能である。

ベースは同様に、少数の把持用要素、例えば単一の把持用要素を保持するように構成されていてもよい。ここで、前記「少数」とは、把持用要素の総数のサブセットに関するものである。把持用要素は、加工を意図されている物体のサイズおよび寸法に応じて選択され得る。こうして、交換ステーションのサイズおよび重量が削減される。

任意には、２つ以上の交換ステーションが、上述の把持用工具と相互作用し得る。第１の交換ステーションは、前記把持用要素キットを保持するのに専用のものであり得、一方、少なくとも１つの第２の交換ステーションは、少なくとも前記少数の把持用要素を保持するのに専用のものであり得る。代替的には、第１の交換サブステーションが、第１のタイプの物体用の第１の把持用要素セットを保持するのに専用のものであってよく、少なくとも１つの第２の交換サブステーションが、少なくとも１つの第２のタイプの物体用の少なくとも１つの第２の把持用要素セットを保持するのに専用のものであってよい。これにより、異なるタイプの物体のための専用の交換ステーションの使用が可能になる。同様に、これにより、把持用要素の再位置付けのために１つの交換ステーションを使用し把持用要素の交換のために別の交換ステーションを使用することも可能になる。

本発明の目的はさらに、上述の通りのシステムまたは挟持用工具を用いた、プロセス中に物体をハンドリングする方法において：
－ 把持用工具をアンロード状態に置くステップ；
－ アームと第１の把持用要素の間の解除連結を作動させて、前記第１の把持用要素を取外すステップ；
－ 第１の把持用要素をアーム上の第２の組付け用位置に再位置付けするステップおよび／または
－ 第２の把持用要素を第１の組付け用位置またはアーム上の第２の組付け用位置に位置付けするステップ；
－ そして、解除連結を係止することによってアームに第１または第２の把持用要素を再連結するステップ、
を含む方法によって達成される。

これにより、上述の把持用工具が異なるサイズおよび形状の物体を把持することのできる物体の操作方法が提供される。これにより、把持用フィンガを特定の物体に適応させるためにいかなる工具類も必要とされないことから、把持用工具の柔軟性が増大する。同様に、これによって、アームの半径方向平面と機械のインタフェースとの間の距離が最小限に短縮されこうして曲げモーメントが削減されることから、従来の把持用工具に比べ把持能力が増大する。

把持用工具は、解除連結を作動させることによってアームから把持用要素を単に取外すことにより加工前に異なる物体をハンドリングするように適応されている。把持用要素はこのとき、アーム上で別の組付け用位置との関係において再位置付けされる。代替的または付加的には、別の把持用要素が、同じまたは別の組付け用位置に位置付けされる。把持用要素は、単に解除連結を係止することによって再びアームに結合される。こうして、ディスク上にアームを再位置付けする必要は無くなる。調整は、工具類無しで手作業により行なうことができる。

物体は、機械との関係におけるロード位置へと、個別またはグループのいずれかの形で補給され得る。その後把持用工具を選択された物体との関係において所定の位置に移動させることができる。駆動機構により、把持用要素を開放位置に回転させることができる。把持用工具をさらに物体に向かって移動させることができ、把持用要素を物体と接触するように移動させて把持力を加えることができる。

その後、物体をその位置から上昇させ、新しい位置および／または配向へと機械により操作することができる。把持用工具をさらに、アンロード位置に向かって移動させることができる。その後、把持用要素を物体から離脱させるように移動させることができ、把持用工具を物体から離れるように移動させることができる。その後、次の物体についてプロセスを繰返すことができる。

代りに物体を挟持用要素との関係における所定の位置へと移動させることができる。物体を位置付けする前に、把持用要素を開放位置へと回転させることができる。その後、把持用要素を物体と接触するように回転させることができる。このとき、物体は、挟持用工具によって所定の場所に保持されながら、好適なプロセスを受けることができる。その後、把持用要素を物体から離脱するように回転させることができ、加工済の物体を把持用工具から取外すことができる。

物体は、円形または楕円形の横断面、あるいは多角形形状の横断面を有することができる。これらの物体は、物体の外部表面と接触する把持用フィンガによって好適な形で把持され得る。把持用工具は、把持用要素が物体の外部表面と接触するように移動させられた時点で第１の把持範囲を有し得る。

把持用工具は同様に、把持用フィンガを物体の内部表面と接触するように回転させることによって物体を把持するように構成されていてもよい。物体は同様に、開口空間、例えばキャビティまたは貫通孔を含むこともでき、ここで把持用フィンガはこの空間の内側表面と接触している。把持用工具は、把持用要素が物体の内側表面と接触するように移動させられた時点で、第２の把持範囲を有し得る。

一実施形態によると、
－ 第１の把持用要素を取外す前記ステップおよび第１または第２の把持用要素を再連結する前記ステップは手作業で行なわれる。

解除連結を係止解除するためには、オペレータは単に結合内の解除要素を作動させるだけでよい。代替的には、係止力よりも大きい引張り力を把持用フィンガに加えることによって、解除連結を作動させることができる。次に、古い把持用要素をアームから取外すことができる。オペレータはその後、アーム上の同じ組付け用位置または新たな組付け用位置に新しい把持用要素を位置付けすることができる。オペレータは、単に把持用要素の解除要素の作動を終結させることによって、解除連結を係止することができる。代替的には、解除連結は、アーム上の結合用部分と把持用要素とを押圧して係合させることによって、再係止させることができる。こうして、オペレータは、工具類を用いず手作業により把持用要素を置換または再位置付けすることができる。

一実施形態によると、
－ 解除連結の作動は、交換ステーションとの関係において、例えば軸方向にアームを移動させて第１の把持用要素を交換ステーション上の保持位置まで持っていくことによって行なわれ；
－ 該方法は、アーム上の第１または第２の組付け用位置との関係において第１または第２の把持用要素を整列させるために、交換ステーションとの関係においてアームを再位置付けするステップをさらに含み；
－ 第１または第２の把持用要素の前記再連結は、交換ステーションとの関係において、例えば軸方向にアームをさらに移動させて第１または第２の把持用要素をアーム上の第１または第２の組付け用位置へと持っていくことによって行なわれる。

把持用要素は同様に、交換ステーションを用いて自動的に交換または再位置付けされ得る。ここで、交換ステーションを静止状態に保つことができている一方で、把持用工具を移動させることができる。

ロボットユニットは、ロボットアームを、交換ステーション上の保持用位置と整列した状態に移動させることができる。このとき把持用要素は、交換ステーション上の陥凹内に移動させられる。こうして、解除連結を自動的に作動させることができる。その後、陥凹上のフランジが把持用要素上の陥凹と係合するまでロボットアームを介して陥凹に沿って把持用要素を移動させることができる。こうして、交換ステーションから離れるようにロボットアームを移動させることによって、アームから把持用要素を取外すことができる。代替的には、係止力よりも大きい引張り力をアームに加えることによりアームが離れるように移動させられるにつれて、解除連結の結合用部分を係止解除することができる。

アームは、その後、交換ステーション上で別の把持用要素との関係において再位置付けされ得る。新しい把持用要素とアーム上の組付け用位置とを整列させるために、ロボットアームを使用することができる。その後、把持用要素の結合用部分とアームが互いに係合するまで、新しい把持用要素に向かってアームを移動させることができる。その後、ロボットアームは、フランジが陥凹と係合解除するような形で、陥凹に沿って戻るように把持用要素を移動させることができる。このとき、アームと把持用要素を、交換ステーションから離れるように移動させることができる。こうして、解除連結を自動的に係止することができる。代替的には、ロボットアームによりアームが把持用要素と係合するように移動させられるにつれて、解除連結の結合用部分を係止することができる。

その代りに、交換ステーションは、把持用工具との関係において位置付けされてよい。ここで、交換ステーションは、第２のロボットユニットのロボットアームに結合され得る。把持用工具を静止状態に保つことができる一方で交換ステーションを移動させることができるという点を除いて、上述のものと類似のプロセスの中で、把持用要素を取外すことが可能である。

さらに、把持用工具を静止状態に保つことができる一方で交換ステーションを移動させることができるという点を除いて上述のものと類似するプロセスの中で、把持用要素を再位置付けまたは交換することができる。こうして、把持用要素を再位置付けおよび／または交換する代替的方法が提供される。

１つ以上のロボットユニットを用いて、把持用工具および交換ステーションを動作させることができる。これにより、把持用工具が異なるタイプの物体をハンドリングするためにその把持用要素を自動的に適応させる能力を有している、自動化されたプロセスが可能になる。このとき、オペレータは他のタスクを自由に行なうことができ、例えば機械または挟持用工具に対する物体の供給を制御することができる。さらに、把持用工具の動作および適応には、専門家が必要とされず、したがって工場で作業者がこれを行なうことができる。こうしてコストが節約され、ダウンタイムが短縮される。

多数の工具、例えば多数の把持用工具または把持用工具と別の工具の組合せを組付けるために、工具コネクタに把持用工具を結合することも同様に可能である。好ましくは、少なくとも２つの工具を同時に組付けるような形で工具コネクタを構成することができるが、３つ、４つまたはそれ以上の工具を組付けることも同様に可能である。工具コネクタは、把持用工具および機械のインタフェース間に配設されてよい。工具コネクタは、アームの半径方向平面を機械の界面に直交して配設できるように整形されてよい。代替的には、機械のインタフェースに対して例えば３０～６０度の鋭角で、アームの半径方向平面を配設することができる。これにより、多数の把持用工具を同時に機械に連結することが可能となり、ここで把持用工具は、同時にまたは個別に動作可能である。

本発明は、例によってのみかつ図面を参照して説明される。

図１は、把持用工具を伴うロボットユニットの例示的実施形態を示す。 図２は、物体を伴う図１のロボットユニットを示す。 図３は、物体を伴うロボットユニットの側面図を示す。 図４ａ～ｂは、把持用フィンガが収縮位置および伸長位置にある状態での、アームの第１の実施形態を示す。 図５ａ～ｂは、把持用フィンガが収縮位置および伸長位置にある状態での、アームの第２の実施形態を示す。 図６は、係止状態にある把持用要素とアームの間の解除連結の第１の実施形態を示す。 図７は、アームから取外された把持用要素を示す。 図８は、係止状態にある把持用要素とアームの間の解除連結の第２の実施形態を示す。 図９は、アームから取外された把持用要素を示す。 図１０は、第１の把持用フィンガおよびこの第１の把持用フィンガよりも短い第２の把持用フィンガを伴うアームを示す。 図１１は、アーム上に配設された細長い把持用要素の第１の実施形態を示す。 図１２ａ～ｆは、把持用要素の６つの変形実施形態を示す。 図１３ａ～ｃは、交換ステーション上の把持用要素の位置付けを示す。 図１４ａ～ｂは、細長い孔を伴うアームの変形実施形態を示す。 図１５は、細長い孔を伴うアームのさらなる変形実施形態を示す。 図１６は、物体を保持する把持用工具を伴う挟持用工具を示す。 図１７は、多数の工具を組付けるための工具コネクタを示す。 図１８は、把持用要素を再位置付けする方法を示す。 図１９は、ロボットアームに結合された交換ステーションを伴う別のロボットユニットを示す。 図２０は、側面から見た図１９のロボットユニットを示す。

以下では、図を１つずつ説明し、図中に見られる様々な部分および位置を、異なる図中において同じ番号で付番するものとする。特定の図に標示された全ての部分および位置が、必ずしもその図と共に論述されるわけではない。

図１は、ロボットユニット１のロボットアーム３に結合された把持用工具２を伴うロボットユニット１の例示的実施形態を示す。ここで、ロボットアーム３は、ベース４から、インタフェース９が配設されている自由端部まで延在している。ロボットユニット１はさらに、ロボットアーム３および把持用工具２の動作を制御するように構成された局所コントローラ５を含む。

図２および３は、把持用工具２によって把持された物体６を伴うロボットユニット１を示す。把持用工具２は、第１の端部および反対側の第２の端部を有するハウジング７を含む。第１の端部は、ロボットアーム３の整合する第２のインタフェース９に組付けられるように構成された第１のインタフェース８として形成される。伝達機構１０が、ハウジング７の内部に配設され、個別の回転シャフト（図示せず）を介していくつかのアーム１１に連結される。伝達機構１０はさらに、第１および第２のインタフェース８、９を介して動力を受取るように構成されている。

図３に示されているように、アーム１１は、半径方向平面を形成し、この半径方向平面の中でアームはその回転シャフトによって画定された回転軸を中心として回転させられる。半径方向平面は、第１および第２の端部を通って延在する把持用工具２の長手方向軸（図５ａで「Ａ」とマーキングされている）に直交している。半径方向平面は、第１および第２のインタフェース８、９によって画定された別の半径方向平面から最小限の距離のところに配設される。

図４ａ～ｂは、各々アーム１１上の中間位置に配設された把持用要素１２が取付けられているアーム１１の第１の構成を示す。ここで把持用要素１２はフィンガとして整形されている。図４ａは伸長位置へと回転させられたアーム１１と把持用要素１２を示し、一方図４ｂは、収縮位置へと回転させられたアーム１１と把持用要素１２を示す。

アーム１１および把持用要素１２は、半径方向平面内でハウジング７の第２の端部１３との関係において回転させられる。各々のアーム１１は、第１の端部から第２の端部まで延在する本体を含み、頂部側、底部側、第１の側および第２の側を含む。図４ａでは、把持用要素１２は、局所的最大把持位置を標示する伸長位置まで回転させられる。図４ｂにおいて、把持用要素１２は、収縮位置まで回転させられる。この位置は、把持用工具２の最小把持位置を標示している。

図５ａ～ｂは、各々アーム１１上の最外側位置に配設された把持用要素１２’が取付けられているアーム１１の第２の構成を示す。図５ａは伸長位置へと回転させられたアーム１１と把持用要素１２’を示し、一方図５ｂは、収縮位置へと回転させられたアーム１１と把持用要素１２’を示す。

アーム１１および把持用要素１２’は、半径方向平面内でハウジング７の第２の端部１３との関係において回転させられる。図５ａでは、把持用要素１２’は、把持用工具２の最大把持位置を標示する伸長位置まで回転させられる。図５ｂにおいて、把持用要素１２’は、収縮位置まで回転させられる。この位置は、局所的最小把持位置を標示している。

図６は、クイック解除式結合の形でのアーム１１と把持用要素１２の間の解除連結１４の第１の実施形態を示す。解除連結１４は、アーム１１上に配設された第１の結合用部分１５と把持用要素１２上に配設された第２の結合用部分１６を含む。ここで、クイック解除式結合はアーム１１内の孔によって形成され、第２の結合用部分１６は把持用要素１２の底部端部から突出するピンによって形成される。

第２の結合用部分１６は、第１および第２の結合用部分１５、１６を相互にインタロックするように構成された少なくとも１つの係止用要素１７を含む。ここで、係止用要素１７はボールである。係止用要素１７は、孔の内側表面から突出する内部フランジ１８と係合するように構成されている。これにより、結合用部分１５、１６ひいては把持用要素１２がアーム１１に係止される。

陥凹１９が、把持用要素１２の頂部端部内に形成され、交換ステーション上でフランジを係合させるように構成されている（図８に図示）。

把持用要素１２はさらに、把持用要素１２の内部チャンバ内に配設された解除要素２０を含む。解除要素２０は、チャンバの内部に可動な形で配設され、係止用要素１７と接触している。

図７は、アーム１１から取外された把持用要素１２を示す。図６の結合用部分１５、１６は、それ自体ピンの中に格納されるように係止用要素１７を促す解除要素２０を作動することによって、係止解除される。把持用要素１２は、単に把持用要素１２を孔から外へそしてアーム１１から離れるように移動させることによって取外される。

図８は、別のクイック解除式結合の形でのアーム１１’と把持用要素１２’の間の解除連結１４’の第２の実施形態を示す。ここで、第１の結合用部分１５は、アーム１１’の頂部側から突出するピン２１によって形成されている。

第２の結合用部分１６’は、把持用要素１２’の底部端部内のキャビティによって形成されている。係止用要素１７’は、キャビティの側方表面内に配設され、ピン２１の側方表面上に位置設定された整合する陥凹２２内へと延在する。

図９は、アーム１１’から取外された把持用要素１２’を示す。図８の結合用部分１５’、１６’は、それ自体把持用要素１２’の側壁内に格納されるよう係止用要素１７’を促す解除要素２０’を作動することによって係止解除される。把持用要素１２’は、単に把持用要素１２’をピン２１から離れるように移動させることによって、取外される。

図１０は第１の把持用フィンガ１２ａが第２の端部に配設されているアーム１１を示している。第２の把持用フィンガ１２がさらに、中間位置に配設されている。第１および第２の把持用フィンガ１２ａ、１２ｂは、アーム１１に対して解除可能な形で連結されている。

アーム１１は、底部側と頂部側２３の間で測定される厚みを有する。第１の把持用フィンガ１２ａは、把持用フィンガ１２ａの頂部側２３から端部表面まで測定される第１の高さを有する。第２の把持用フィンガ１２ｂは、把持用フィンガ１２ｂの頂部側２３から端部表面まで測定される第２の高さを有する。ここで第１の高さは、第２の高さよりも大きい。

図１１は、アーム１１上に配設された細長い把持用要素２４の第１の実施形態を示す。ここで、細長い把持用要素２４は、上述のような２つの解除連結１４を用いてアーム１１に対して解除可能な形で連結される。

細長い把持用要素２４は、アーム１１の頂部側２３に沿って局所的第１の端部２６から局所的第２の端部２５まで延在する。細長い把持用要素２４は、頂部側２３から局所的頂部側まで測定される高さを有する。ここで、細長い把持用要素２４は、局所的第２の端部２５から局所的第１の端部２６までテーパの付いた段付き輪郭を有する。

図１２ａ～ｆは、把持用要素１２の６つの変形実施形態を示す。ここでは、把持用要素１２はフィンガとして整形され、ここで把持用要素１２の底部端部２７は、第１の結合用部分を形成するように整形されている。

図１２ａにおいて、把持用要素１２は、円形の横断面輪郭を有する。把持用要素１２は、図１２ｂにおいて、収縮位置へと回転させられた時点で隣接する把持用要素１２と接触するための平坦な補助表面を伴う円形の横断面輪郭を有する。図１２ｃにおいて、平坦な補助表面の代りに、把持用要素１２は突出部分を有する。ここでは、突出部分は三角形の形状を有するが、他の形状を使用することも可能である。

把持用要素１２は、図１２ｃにおいて、方形または矩形の横断面輪郭を有する。把持用要素１２は、図１２ｄにおいて、三角形の横断面輪郭を有する。最後に、図１２ｅにおいて、把持用要素１２は、多角形の横断面輪郭を有する。

図１２ａ～ｅにおいて把持用要素１２は、高さに沿って恒常な輪郭を有するものの、把持用要素１２の輪郭は高さに沿って変動し得る。例中、把持用フィンガ１２は、円錐形状のまたはテーパの付いた輪郭を高さ方向に有することができる。

図１３ａ～ｃは、把持用工具１と相互作用するように構成された交換ステーション２８の第１の実施形態を示す。交換ステーション２８は、把持用要素１２を保持するための単一の保持用位置を含む。

交換ステーション２８は、ベースの形をした支持要素２９を含む。単一の陥凹３０がベース２９内に配設され、ここで陥凹３０が組付け用位置を形成する。陥凹３０は、一方の端部にフランジ３１を含む細長い陥凹として整形される。フランジ３１は、把持用要素１２上で陥凹１９と係合するように構成されている。

把持用要素１２の頂部端部は、図１３ｂに示されているように、陥凹３０との関係において位置付けされている。その後、頂部端部は陥凹３０内へと移動させられる。解除要素２０はこうして、陥凹３０の底部表面と接触させられ、これにより結合用部分１５、１６は自動的に係止解除される。

把持用要素１２は、陥凹３０の長さに沿ってフランジ３１まで移動、例えば摺動させられ、把持用要素１２上の陥凹１９と係合する。

アーム１１は、その後、把持用要素１２から取外され、アーム１１は別の把持用要素（図示せず）との関係において再位置付けされ得る。

図１４は、アーム１１’’の本体内に形成された細長い孔３２を有するアーム１１’’の変形実施形態を示す。細長い孔３２は、アーム１１’’の長さに沿って把持用要素１２を選択的に位置付けするための複数の組付け用位置を画定する。

把持用要素１２は、細長い孔３２の長さに沿った任意の位置に選択的に配設され得る。把持用要素１２は、係止力によって選択された位置に保持されている。

図１５は、アーム１１’’上の細長い孔３２’の変形実施形態を示す。ここでは、細長い孔３２’は、各々把持用要素１２のための選択的位置を画定する複数のスロット３３を含んでいる。把持用要素１２はここでは、組継ぎによって所定の場所に保持される。

図１６は、物体６を保持する把持用工具２’を伴う挟持用要素３４を示し、ここで挟持用要素３４は表面３５上に配設されている。挟持用要素３４は、表面３５上に設置され把持用工具２の第１の端部に結合されるように構成されたアダプタ要素３６を含む。

挟持用要素３４は、把持用工具２に動力供給する内部エネルギ源およびユーザインタフェース（図示せず）を有する。ユーザインタフェースは、挟持用要素３４の内部に配設された局所コントローラに対して電気的に接続されている。把持用工具２の動作は局所コントローラによって制御される。

図１７は、多数の工具、好ましくは、多数の把持用工具１を組付けるための工具コネクタ３７を示す。工具コネクタ３７は、機械、好ましくはロボットユニット１のロボットアーム３に組付けられるように構成されている。

図１８ａ～ｆは、交換ステーション２８を用いてアーム１１上で把持用要素１２を再位置付けする方法を示す。アーム１１は、図１８ａに示されているように、交換ステーション２８上の選択された保持用位置と整列させられる。図１８ｂに示されているように把持用要素１２は陥凹３０内に移動させられ、こうして、解除要素２０は作動される。図１３ｃに示されているように、把持用要素１２は陥凹３０内でフランジ３１と係合するように摺動させられる。

次に、図ｃ～ｄに示されているように、アーム１１は、把持用要素１２から離れるように移動させられ、交換ステーション２８との関係において再位置付けされる。その後、図１８ｅに示されているように、アーム１１は、把持用要素１２と係合するように移動させられる。アーム１１と把持用要素１２は次に、フランジ３１との係合から外れるように移動させられる。最終的に、アーム１１と把持用要素１２は、交換ステーション２８から離れるように移動させられる。

図１９～２０は、ロボットアームを有する別のロボットユニット１’を示しており、ここで、交換ステーション２８’は、自由端部上でインタフェースに結合されている。交換ステーション２８’は、個別の把持用要素１２のための複数の保持用位置を含む。

１．ロボットユニット
２．把持用工具
３．ロボットアーム
４．ベース
５．局所コントローラ
６．物体
７．ハウジング
８．第１のインタフェース
９．第２のインタフェース
１０．伝達機構
１１．アーム
１２．把持用フィンガ
１２ａ．第１の把持用フィンガ
１２ｂ．第２の把持用フィンガ
１３．第２の端部
１４．解除連結
１５．第１の結合用部分
１６．第２の結合用部分
１７．係止用要素
１８．フランジ
１９．陥凹
２０．解除要素
２１．ピン
２２．陥凹
２３．頂部側
２４．細長い把持用要素
２５．第２の端部
２６．第１の端部
２７．底部端部
２８．交換ステーション
２９．ベース
３０．陥凹
３１．フランジ
３２．細長い孔
３３．スロット
３４．挟持用工具
３５．表面
３６．アダプタ要素
３７．工具コネクタ

Claims (17)

1. プロセス中に物体（６）をハンドリングするための把持用工具（２）において、
   － 前記把持用工具（２）の長手方向軸を画定するハウジング（７）と、
   － 前記ハウジング（７）と共に配設された駆動機構と、
   － 前記ハウジング（７）の一端部に配設されたインタフェース（８）であって、機械の整合するインタフェース（９）に結合されるかまたは表面上に配設されるように構成されているインタフェース（８）と、
   － 前記ハウジング（７）の反対側の端部に配設されている複数のアーム（１１）であって、各アーム（１１）が、前記物体（６）と接触するように構成された少なくとも１つの把持用要素（１２）を含んでおり、各アーム（１１）は、前記駆動機構によって作動されたとき、前記長手方向軸に直交する半径方向平面内で物体（６）と接触または離脱するように回転軸を中心として回転させられるように構成されており、各アーム（１１）が、第１の端部から第２の端部まで延在しかつ頂部側、底部側、第１の側および第２の側を有する本体を含んでいる、複数のアーム（１１）と；
   を含む把持用工具であって、
   － 各アーム（１１）は、前記頂部側に配設された前記少なくとも１つの把持用要素（１２）のための１つの組付け用位置を含み、前記少なくとも１つの把持用要素（１２）が、クイック解除式結合（１４）を介して前記アーム（１１）に対して解除可能な形で連結されていることを特徴とする把持用工具（２）。
2. 各アーム（１１）が、前記アーム（１１）の長さに沿って前記少なくとも１つの把持用要素（１２）を選択的に位置付けするための複数の組付け用位置を含むことを特徴とする請求項１に記載の把持用工具（２）。
3. 前記クイック解除式結合（１４）が、前記アーム（１１）上に配設された第１の結合用部分（１５）と前記少なくとも１つの把持用要素（１２）上に配設された第２の連結用部分（１６）とを含み、前記第１および第２の結合用部分（１５、１６）のうちの一方が、前記第１および第２の結合用部分（１５、１６）を互いとの関係においてインタロックするように構成された少なくとも１つの係止用要素（１７）を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の把持用工具（２）。
4. 前記クイック解除式結合（１４）がさらに、前記少なくとも１つの係止用要素（１７）と接触するように構成された解除要素（２０）を含み、前記解除要素（２０）は、作動の時点で係止または係止解除位置に向かって前記少なくとも１つの把持用要素（１２）を移動させるように構成されている、請求項３に記載の把持用工具（２）。
5. 前記少なくとも１つの把持用要素（１２）が、外部表面内に配設された陥凹（１９）を含み、前記陥凹（１９）が、交換ステーション（２８）上で整合用フランジ（３１）と係合するように構成されていることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の把持用工具（２）。
6. 前記少なくとも第１の把持用要素（１２）が、フィンガ、または前記アーム（１１）の長さの少なくとも一部分に沿って延在する細長い把持用要素（２４）として整形されていることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の把持用工具（２）。
7. 前記少なくとも第１の把持用要素（１２）は、各アーム（１１）を各回転軸との関係において同じ半径方向位置に維持しながら、前記把持用工具（２）の全把持範囲内で動作させられるように構成されていることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の把持用工具（２）。
8. プロセス中に物体（６）をハンドリングするように構成されたシステムにおいて、
   － 物体（６）を加工するように構成された機械、
   を含み、
   － 前記機械が、少なくとも１つの工具に結合されるように構成された少なくとも１つのインタフェース（９）を含み、前記少なくとも１つの工具が、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の把持用工具（２）であり、
   － 前記機械がさらに、前記把持用工具（２）に動力を供給するためのエネルギ源および、少なくとも前記把持用工具（２）の動作を制御するように構成されたコントローラ（５）を含んでいる、
   システム。
9. 前記機械が、少なくとも１つのロボットアーム（３）を伴うロボットユニット（１）であり、前記ロボットアーム（３）は、ベース端部（４）から自由端部まで延在し、前記整合するインタフェース（９）が前記ロボットアーム（３）の前記自由端部に位置設定されていることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
10. プロセス中に物体（６）をハンドリングするように構成された挟持用工具（３４）において、表面（３５）上に配設されるように構成されている挟持用工具（３４）であって：
    － 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の把持用工具（２）と、
    － 前記把持用工具（２）の動作を制御するように構成された局所コントローラであって、遠隔ユーザインタフェースまたは局所ユーザインタフェースのうちの少なくとも１つに電気的に接続されている局所コントローラと、
    － 局所エネルギ源、または外部エネルギ源に連結されるように構成された結合用要素のうちの少なくとも１つであって、前記局所または外部エネルギ源が前記挟持用工具（３４）に対して動力を供給するように構成されている、局所エネルギ源または結合用要素のうちの少なくとも１つと、
    を含む挟持用工具（３４）。
11. 前記表面上に配設されるように整形された底部表面を有するアダプタ要素（３６）をさらに含み、前記アダプタ要素（３６）がさらに、前記把持用工具（２）の前記インタフェース（８）に結合されるかまたはこのインタフェース内に一体化されるように構成された頂部表面を有することを特徴とする、請求項１０に記載の挟持用工具（３４）。
12. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の把持用工具（２）と相互作用するように構成された交換ステーション（２８）において、
    － 支持要素（２９）と、
    － 前記支持要素（２９）の頂部表面上に配設された少なくとも１つの保持用要素であって、少なくとも１つの把持用要素（１２）上の整合する保持用要素と係合するように構成されている少なくとも１つの保持用要素と、
    を含む交換ステーション。
13. 前記少なくとも１つの保持用要素が、前記頂部表面内の陥凹中に配設されており、前記陥凹が前記少なくとも１つの把持用要素（１２）の頂部端部を収容するように構成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の交換ステーション（２８）。
14. 前記支持要素（２９）が、基準表面上に位置付けされるかまたは基準表面に固定されるように構成されたベースであるか、または前記支持要素（２９）が請求項８または９に記載の機械の整合するインタフェースに結合されるように構成されたインタフェースを含むことを特徴とする、請求項１２または１３に記載の交換ステーション。
15. 請求項８または９に記載のシステムまたは請求項１０または１１に記載の挟持用工具（２）を用いた、プロセス中に物体（６）をハンドリングする方法において：
    － 前記把持用工具（２）をアンロード状態に置くステップ；
    － 前記アーム（１１）と第１の把持用要素（１２）の間の解除連結（１４）を作動させて、前記第１の把持用要素（１２）を取外すステップ；
    － 前記第１の把持用要素（１２）を前記アーム（１１）上の第２の組付け用位置に再位置付けするステップ；および／または
    － 第２の把持用要素（１２）を前記第１の組付け用位置または前記アーム（１１）上の第２の組付け用位置に位置付けするステップ；
    － そして、前記解除連結（１４）を係止することによって前記アーム（１１）に前記第１または第２の把持用要素（１２）を再連結するステップ、
    を含む方法。
16. － 前記第１の把持用要素（１２）を取外すステップおよび前記第１または第２の把持用要素（１２）を再連結するステップが手作業で行なわれること、
    を特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. － 前記解除連結（１４）の作動が、交換ステーション（２８）との関係において例えば軸方向に前記アーム（１１）を移動させて前記第１の把持用要素（１２）を前記交換ステーション（２８）上の保持位置まで持っていくことによって行なわれること；
    － 前記アーム（１１）上の前記第１または第２の組付け用位置との関係において前記第１または第２の把持用要素（１２）を整列させるために、前記交換ステーション（２８）との関係において前記アーム（１１）を再位置付けすること；
    － 前記第１または第２の把持用要素（１２）の再連結が、前記交換ステーション（２８）との関係において例えば軸方向に前記アーム（１１）をさらに移動させて前記第１または第２の把持用要素（１２）を前記アーム（１１）上の前記第１または第２の組付け用位置へと持っていくことによって行なわれること、
    を特徴とする請求項１５に記載の方法。

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