(57)【要約】【課題】軽量で安価な把持機構を提供することを課題とする。【解決手段】図（ａ）に示すように第２爪３７が外力で下向きに押された場合には、第１弾性部材５５が延び、第２弾性部材５７が縮むことで、回転部材３５が回転軸３６を中心に、図面時計回りに回転する。外力が消えると回転部材３５は中立位置に戻る。図（ｂ）に示すように、第４爪３８が外力で下向きに押された場合には、第１弾性部材５５が縮み、第２弾性部材５７が延びることで、回転部材３５が回転軸３６を中心に、反図面時計回りに回転する。【効果】ワークに傾斜部があるときに、格別のアクチュエータを用いることなく、回転部材３５を左右に回転させることができる。格別のアクチュエータが省けるので、軽量で安価な把持機構が提供される。【選択図】図６
2015033751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの先端に取付けられワークを把持する把持機構であって、
前記ロボットの先端に連結されるブラケットと、
このブラケットから延びている固定アームと、
この固定アームの先端に設けられ前記固定アームの延び方向に直交する方向に所定の間隔を保って配置される第１爪及び第３爪と、
前記固定アームの延び方向に直交する方向に延びる支軸を介して前記ブラケットに揺動可能に支持され可動アームと、前記ブラケットに設けられ前記可動アームを揺動させるアクチュエータと、
前記可動アームの先端に可動アームの軸線回りに所定角度まで回転可能に取付けられ前記ワークの押力で回転する回転部材と、
この回転部材に、前記第１爪に対応して設けられる第２爪及び前記第３爪に対応して設けられる第４爪と、からなることを特徴とする把持機構。
【請求項２】
前記アクチュエータは空気シリンダユニットであることを特徴とする請求項１記載の把持機構。
【請求項３】
前記第１〜第４爪の先端にすべり防止用の凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１記載の把持機構。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の把持機構を備え、前記ワークを移動するワーク移動装置であって、
前記ロボットと、
このロボットの先端に取付けられるメインフレームと、
このメインフレームの一端から直角に延びており前記把持機構を支える第１サブフレームと、
前記メインフレームの他端から直角に延びる第２サブフレームと、
この第２サブフレームの先端に設けられ前記ワークを挟む第５爪及び第６爪を有する挟み機構と、からなることを特徴とするワーク移動装置。
【請求項５】
前記第２サブフレームは、前記メインフレームに移動可能に取付けられ、
前記メインフレームに、前記第２サブフレームを前記第１サブフレームへ接近又は離間させるサブフレーム移動機構を備えたことを特徴とする請求項４記載のワーク移動機構。
【請求項６】
前記第２サブフレーム、又はこの第２サブフレームに前記挟み機構を繋ぐ連結部材に、ロータリ機構が介設され、前記挟み機構を旋回可能にしたことを特徴とする請求項５記載のワーク移動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの先端に取付けられワークを把持する把持機構及びこの把持機構を備えるワーク移動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークを移動する作業に移載ロボットが使われる。
把持対象のワークの形態が多様であるため、ロボットの先端に取付けられる把持機構は、多様の形態のものが実用化されてきた（例えば、特許文献１（図８（ｂ））参照。）。
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１３は従来の技術の基本構成を説明する図であり、破線で示されるワーク１００は、テーパ形状を呈する。第１の爪１０１と第２の爪１０２は冗長直動機構１０３に支持され、矢印（１）のように拡縮する。また、第３の爪１０４と第４の爪１０５は駆動機構１０６で支持され、矢印（２）のように拡縮する。
【０００４】
特許文献１段落番号［００２０］の記載によれば、冗長直動機構１０３に回転型の電動モータが２個備えられる。また、駆動機構１０６に回転型の電動モータが１個備えられる。冗長直動機構１０３に回転型の電動モータが２個備えられので、第１の爪１０１と第２の爪１０２の間隔が任意に設定され、テーパ形状のワーク１００を把持することができる。
【０００５】
ところで、ロボットの先端に取付けられる把持機構は、より軽量であることが求められる。ロボットの負担を軽減することができるからである。
この点、特許文献１では、３台の電動モータが必須であり、電動モータは磁石やコイルを内蔵することから、重く、把持機構の軽量化は困難である。
また、３台の電動モータを細かく制御する必要があり、制御回路を作成するコストが嵩み、把持機構の設備コストが嵩む。
【０００６】
ロボットの先端に取付けられる把持機構の一層の普及を考えると、より軽量で且つ設備コストが安価である把持機構が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−６４６０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、より軽量でより安価な把持機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、ロボットの先端に取付けられワークを把持する把持機構であって、
前記ロボットの先端に連結されるブラケットと、
このブラケットから延びている固定アームと、
この固定アームの先端に設けられ前記固定アームの延び方向に直交する方向に所定の間隔を保って配置される第１爪及び第３爪と、
前記固定アームの延び方向に直交する方向に延びる支軸を介して前記ブラケットに揺動可能に支持され可動アームと、前記ブラケットに設けられ前記可動アームを揺動させるアクチュエータと、
前記可動アームの先端に可動アームの軸線回りに所定角度まで回転可能に取付けられ前記ワークの押力で回転する回転部材と、
この回転部材に、前記第１爪に対応して設けられる第２爪及び前記第３爪に対応して設けられる第４爪と、からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明では、アクチュエータは空気シリンダユニットであることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明では、第１〜第４爪の先端にすべり防止用の凹凸が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の把持機構を備え、前記ワークを移動するワーク移動装置であって、
前記ロボットと、
このロボットの先端に取付けられるメインフレームと、
このメインフレームの一端から直角に延びており前記把持機構を支える第１サブフレームと、
前記メインフレームの他端から直角に延びる第２サブフレームと、
この第２サブフレームの先端に設けられ前記ワークを挟む第５爪及び第６爪を有する挟み機構と、からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明では、第２サブフレームは、メインフレームに移動可能に取付けられ、メインフレームに、第２サブフレームを第１サブフレームへ接近又は離間させるサブフレーム移動機構を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明では、第２サブフレーム、又はこの第２サブフレームに挟み機構を繋ぐ連結部材に、ロータリ機構が介設され、挟み機構を旋回可能にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明では、第１爪と第２爪の間隔に対して第３爪と第４爪の間隔を変更できるようにしたので、ワークのテーパ部分を把持することができる。
従来は３個の電動回転モータを備えていたが、本発明では１個のアクチュエータで済ませることができ、把持機構の軽量化を図ることができると共に複雑な制御が不要となり、把持機構の設備コストを大幅に下げることができる。
よって、本発明によれば、より軽量でより安価な把持機構が提供される。
【００１６】
請求項２に係る発明では、アクチュエータは空気シリンダユニットである。空気シリンダユニットは安価であり、制御が簡単であり、より安価な把持機構が提供される。
【００１７】
請求項３に係る発明では、第１〜第４爪の先端にすべり防止用の凹凸が形成されている。ワークがすべり落ちる心配がないため、アクチュエータの出力は小さくてよい。小型で軽量のアクチュエータが採用できる。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の把持機構を備え、ワークを移動するワーク移動装置であって、第１サブフレームに把持機構を備え、この第１サブフレームから離れた位置に配置される第２サブフレームに挟み機構を備える。
互いに離して配置される把持機構と挟み機構で、ワークを把持するため、長尺のワークや大型のワークの移動が可能となる。長尺のワークや大型のワークにデーパ部分が存在してもこのテーパ部分は把持機構で把持させることができる。よって、複雑な形状のワークを把持し移動させることができる。
【００１９】
請求項５に係る発明では、第２サブフレームを第１サブフレームへ接近又は離間させるサブフレーム移動機構を備えているため、ワークの大きさや形状に、合わせることができ、より複雑な形状のワークを把持し移動させることができる。
【００２０】
請求項６に係る発明では、挟み機構を旋回可能にしたので、より一層複雑な形状のワークを把持し移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る把持機構の内部構造を示す図である。
【図２】把持機構の正面図である。
【図３】図２の３矢視図である。
【図４】第１〜第４爪の単品図である。
【図５】図２の５−５線断面図である。
【図６】揺動機構の作用図である。
【図７】把持機構の作用図である。
【図８】把持機構を備えるワーク移動機構の正面図である。
【図９】図８の９矢視図である。
【図１０】ワーク移動機構の別実施例図である。
【図１１】ロータリ機構の分解斜視図である。
【図１２】ワーク移動機構の作用図である。
【図１３】従来の技術の基本構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例】
【００２３】
図１に示すように、把持機構１０は、ブラケット１１と、ブラケット１１から延びている固定アーム２０と、固定アーム２０の延び方向に直交する方向（図面表裏方向）に延びる支軸３１を介してブラケット１１に揺動可能に支持され可動アーム３０と、ブラケット１１に取付けられるアクチュエータ３２と、このアクチュエータ３２の出力軸３３と可動アーム３０の基部とを繋ぐリンク３４とを備える。
【００２４】
アクチュエータ３２の出力軸３３が前進すると、リンク３４が図中で反時計回りに回転し、可動アーム３０が支軸３１を中心にして図面時計方向に回転する。結果、想像線で示すように、可動アーム３０の先端が固定アーム２０の先端に接近する。
【００２５】
ブラケット１１に同形のブラケット（図２、符号１２）を重ね、ボルト１３、１４で一体化する。すなわち、ブラケット１１、１２でアクチュエータ３２、リンク３４及びアーム２０、３０の基部を挟み込む。
【００２６】
図２に示すように、アクチュエータやリンクがブラケット１２の陰にあるため、外観性が高まる。ブラケット１２に複数のねじ穴１５が設けられている。
ロボット１６に、アタッチメント１７を取付け、このアタッチメント１７にボルト１８で把持機構１０を連結することができる。
【００２７】
そして、固定アーム２０の先端に、固定アーム２０と直交する方向（図面表裏方向）に延びるバー２１が固定される。
また、可動アーム３０の先端に、図面表裏方向に延びる回転部材３５が回転軸３６で、回転可能に取付けられている。可動アーム３０には揺動機構５０が設けられる。この揺動機構５０の詳細は図５で説明する。
【００２８】
図３に示すように、バー２１に所定の間隔（ピッチ）を保って第１爪２２及び第３爪２３が取付けられる。また、回転部材３５に第２爪３７及び第４爪３８が取付けられている。第２爪３７は第１爪２２に対応し、第４爪３８は第３爪２３に対応して配置される。
【００２９】
図４に示すように、第１爪２２は、外周に雄ねじ４１が切られている棒状ねじ４２の先端が円錐台状に加工され、さらに、円錐台にきりで窪みが形成されたものである。結果、第１爪２２は先端に凹部４３及び凸部４４を備える。この凹部４３及び凸部４４はワークとの摩擦係数を高め、すべり止め作用を発揮する。第２〜第４爪２３、３７、３８も同様である。
【００３０】
図５に示すように、揺動機構５０は、可動アーム３０から左右に延ばした第１固定側プレート５１及び第２固定側プレート５２と、想像線で示す回転部材３５から図面奥へ延ばした第１可動側プレート５３及び第２可動側プレート５４と、第１固定側プレート５１と第１可動側プレート５３との間に配置する第１弾性部材５５と、第１固定側プレート５１と第１可動側プレート５３とに渡した第１ボルト５６と、第２固定側プレート５２と第２可動側プレート５４との間に配置する第２弾性部材５７と、第２固定側プレート５２と第２可動側プレート５４とに渡した第２ボルト５８とからなる。
【００３１】
第１・第２弾性部材５５、５７は圧縮コイルばねが好適であるが、板ばねやトーションばねであってもよい。
また、第１・第２ボルト５６、５８は、図５の中立状態では、非締付け状態にする。よって、第１・第２弾性部材５５、５７の反発力で、中立状態が保たれる。
【００３２】
図６（ａ）に示すように、第２爪３７が外力で下向きに押された場合には、第１弾性部材５５が延び、第２弾性部材５７が縮むことで、回転部材３５が回転軸３６を中心に、図面時計回りに回転する。回転角θは例えば１０°であり、１０°で第１固定側プレート５１と第１可動側プレート５３が第１ボルト５６により、それ以上の離間が制限される。外力が消えると図５に戻る。
【００３３】
図６（ｂ）に示すように、第４爪３８が外力で下向きに押された場合には、第１弾性部材５５が縮み、第２弾性部材５７が延びることで、回転部材３５が回転軸３６を中心に、反図面時計回りに回転する。回転角θは例えば１０°であり、１０°で第２固定側プレート５２と第２可動側プレート５４が第２ボルト５８により、それ以上の離間が制限される。外力が消えると図５に戻る。
【００３４】
なお、揺動機構５０は、好ましい例を図５で説明したが、１０°程度左右に揺動し且つ外力が無いときにほぼ中立状態にすることができる物であればよく、構造は任意である。ただし、回転動作をロータリアクチュエータやシリンダなどの駆動手段を用いるものは、本発明から除外する。
【００３５】
以上に説明した把持機構１０の作用を次に述べる。
図７（ａ）に示すように、把持対象物であるワーク６０は、第１把持部６１での把持厚さがｔ１であり、第２把持部６２での把持厚さは、ｔ１より大きなｔ２である。ワーク６０の一側にバー２１、他側に回転部材３５を置く。次に、回転部材３５をバー２１に近づける。
図７（ｂ）に示すように、回転部材３５がワーク６０の形状に倣うように回転する。結果、テーパ状のワーク６０を、第１爪２２と第２爪３７で挟むと共に第３爪２３と第４爪３８で挟むことができる。
【００３６】
より複雑な形状のワーク６０を、図７（ｃ）に示す。
ワーク６０Ｂであっても、第１爪２２と第２爪３７で挟むと共に第３爪２３と第４爪３８で挟むことができる。
【００３７】
次に、本発明の把持機構１０を備えるワーク移動機構７０について説明する。
図８に示すように、ワーク移動機構７０は、ロボット１６と、このロボット１６の先端に取付けられるメインフレーム７１と、このメインフレーム７１の一端から直角に延びて把持機構１０を支える第１サブフレーム７２と、メインフレーム７１の他端から直角に延びる第２サブフレーム７３と、この第２サブフレーム７３の先端に設けられる連結部材７４と、この連結部材７４の先端に設けられる挟み機構７５と、からなる。挟み機構７５の詳細は図９で説明する。
【００３８】
さらには、メインフレーム７１にスライダ７６を設け、このスライダ７６に第２サブフレーム７３を取付ける。第２サブフレーム７３はメインフレーム７１に移動可能に取付けられたことになる。
メインフレーム７１に、第２サブフレーム７３を第１サブフレーム７２へ接近又は離間させるサブフレーム移動機構７７を備える。サブフレーム移動機構７７は位置制御可能なサーボシリンダ、ステッピングシリンダが好適である。
【００３９】
図９に示すように、挟み機構７５は、いわゆる蟹（かに）挟み機構であり、連結部材７４に、ピン７８、７８を介して第１・第２フィンガー８１、８２が開閉方向に揺動自在に取付けられ、第１フィンガー８１に第５爪８３が設けられ、第２フィンガー８２に第６爪８４が設けられる。第１・第２フィンガー８１、８２は図示せぬアクチュエータにより開閉する。
【００４０】
図８で説明したワーク移動機構７０の変更例を、次に説明する。
図１０に示すようにワーク移動機構７０Ｂは、連結部材７４にロータリ機構９０が介設される。その他は図８と同一であるため、符号を流用し、詳しい説明は省略する。なお、ロータリ機構９０は第２サブフレーム７３に介設することもできる。
【００４１】
図１１に示すように、ロータリ機構９０は、上ディスク９１と、下ディスク９２と、上・下ディスク９１、９２を回転自在に連結するロッド９３と、上ディスク９１と下ディスク９２に渡すトーションばね９４とからなる。
下ディスク９２に外から回転力が加わると、下ディスク９２は上ディスク９１に対して回転する。外からの回転力が消失すると、トーションばね９４の復帰作用で、下トーションばね９４は元の位置に戻る。
【００４２】
図１２（ａ）に示すように、ワーク６０Ｃは、十分に大きく、複雑な形状を呈し、例えば、テーバー状のフランジ部６４と、斜めの張り出し６５とを含む。
テーバー状のフランジ部６４の一側に第１爪２２及び第３爪２３を置き、他側に第２爪３７及び第４爪３８を置き、張り出し６５の一側に第５爪８３、他側に第６爪８４を置く。
第２爪３７を第１爪２２に近づけ、第４爪３８を第３爪２３に近づけると共に、第５・第６爪８３、８４を互いに接近させる。
【００４３】
結果、図１２（ｂ）に示すように、第１〜第４爪２２、２３、３７、３８でフランジ部６４を把持し、第５・第６爪８３、８４で張り出し６５を把持することができる。特に、挟み機構７５が旋回自在であるため、張り出し６５の傾斜角が変化しても、把持は円滑に行われる。
【００４４】
尚、ワークは、テーパ部を含む物であれば種類は問わない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、テーパ部を含むワークの把持及び移動に好適である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…把持機構、１１、１２…ブラケット、１６…ロボット、２０…固定アーム、２２…第１爪、２３…第３爪、３０…可動アーム、３１…支軸、３２…アクチュエータ、３５…回転部材、３７…第２爪、３８…第３爪、４３…爪に設けた凹部、４４…爪に設けた凸部、５０…揺動機構、６０、６０Ｂ、６０Ｃ…ワーク、７０、７０Ｂ…ワーク移動機構、７１…メインフレーム、７２…第１サブフレーム、７３…第２サブフレーム、７４…連結部材、７５…挟み機構、７６…スライダ、７７…サブフレーム移動機構、８３…第５爪、８４…第６爪、９０…ロータリ機構。
【図１】
2015033751.tif 000003
【図２】
2015033751.tif 000004
【図３】
2015033751.tif 000005
【図４】
2015033751.tif 000006
【図５】
2015033751.tif 000007
【図６】
2015033751.tif 000008
【図７】
2015033751.tif 000009
【図８】
2015033751.tif 000010
【図９】
2015033751.tif 000011
【図１０】
2015033751.tif 000012
【図１１】
2015033751.tif 000013
【図１２】
2015033751.tif 000014
【図１３】
2015033751.tif 000015