(57)【要約】  把持機構（３）は、把持コロ（３２）と、把持コロ（３２）を収容するホルダー（３１）とを備える。第１部品（４）の被把持部（４２）は、把持コロ（３２）に働く重力の作用により、把持コロ（３２）の外面とホルダー（３１）の内面との間に把持される。好ましくは、把持コロ（３２）は、円柱状又は円筒状の芯部（３２１）と、芯部（３２１）の周面を弾性体で覆う被覆部（３２２）とを有する。好ましくは、被覆部（３２２）の周面の摩擦係数は、芯部（３２１）の周面の摩擦係数よりも大きい。
2020066370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動体と、
前記転動体を収容する枠体と
を備え、
前記転動体に働く重力の作用により前記転動体の外面と前記枠体の内面との間に対象物を把持する把持機構。
【請求項２】
前記転動体は、
円柱状又は円筒状の芯部と、
前記芯部の周面を弾性体で覆う被覆部と
を有する、請求項１に記載の把持機構。
【請求項３】
前記被覆部の周面の摩擦係数は、前記芯部の周面の摩擦係数よりも大きい、請求項２に記載の把持機構。
【請求項４】
前記転動体は、複数の回転体を有し、
前記複数の回転体の各々は、中心線上の一端に凸部を、他端に凹部をそれぞれ有し、
前記凸部は、隣接する回転体の凹部に挿入されている、請求項１に記載の把持機構。
【請求項５】
前記複数の回転体のうちの隣接する２つの回転体は、前記凸部が前記凹部に挿入されたまま各々の中心線が交差できる程度に、前記凸部の外径が、前記凹部の内径よりも小さく形成されている、請求項４に記載の把持機構。
【請求項６】
前記転動体は、前記凹部からの前記凸部の抜けを規制する規制部を更に有する、請求項４に記載の把持機構。
【請求項７】
前記枠体は、各々前記転動体の重量を支える２つの板状部を有し、
前記対象物の挿入を受ける開口が前記２つの板状部の間に形成されている、請求項１に記載の把持機構。
【請求項８】
前記２つの板状部の一方は、鉛直方向に対して傾斜している、請求項１に記載の把持機構。
【請求項９】
前記枠体は、側板を有し、
前記側板は、前記転動体を通さずに前記対象物を通すための切欠部を有する、請求項１に記載の把持機構。
【請求項１０】
請求項１に記載の把持機構と、
前記対象物に対して前記把持機構を相対移動させる駆動機構と
を備えた組立装置。
【請求項１１】
部品本体と、
請求項１に記載の把持機構に把持される前記対象物として前記部品本体から突出した被把持部と
を備えた部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、把持機構、組立装置及び部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の組立装置は、搬送を目的として部品を把持するチャック機構を備える。チャック機構は、電動の把持機構である。このほか、エアー吸引又は電動吸引を用いた把持機構も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２４１７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の把持機構は、空気圧又は電気エネルギーのような動力を利用していたので、コスト高であり、また故障しやすいものであった。【０００５】
そこで、本発明は上記事情を考慮し、低コストで故障しにくい把持機構と、把持機構を備えた組立装置と、把持の対象物として好適な部品と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】
【０００６】
本発明の把持機構は、転動体と、前記転動体を収容する枠体とを備える。前記把持機構は、前記転動体に働く重力の作用により前記転動体の外面と前記枠体の内面との間に対象物を把持する。【０００７】
本発明の組立装置は、前記把持機構と、前記対象物に対して前記把持機構を相対移動させる駆動機構とを備える。【０００８】
本発明の部品は、部品本体と、前記把持機構に把持される前記対象物として前記部品本体から突出した被把持部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低コストで故障しにくい把持機構と、把持機構を備えた組立装置と、把持の対象物として好適な部品とを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る組立装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る把持機構の一例を示す正面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る部品の一例を示す斜視図である。
【図５】把持機構の動作を説明するための断面図である。
【図６】把持機構の変形例を示す正面図である。
【図７】把持コロの重量調整の一例を示す断面図である。
【図８】部品の変形例を示す斜視図である。
【図９】変形例に係る把持コロの正面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】変形例に係る把持コロを複数個用いた把持機構の正面図である。
【図１２】図１１の把持機構が対象物を把持する状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図５を参照しながら説明する。図１及び図２において、便宜上、左から右への向きをＸ軸の正の向き、奥から手前への向きをＹ軸の正の向き、上から下への向きをＺ軸の正の向きとする。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。
【００１２】
まず、図１を参照して、実施形態に係る組立装置１００について説明する。図１は、実施形態に係る組立装置１００の一例を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、組立装置１００は、第１部品４を第２部品５に嵌合させて組み付ける装置である。組立装置１００は、ロボット１と、位置ずれ修正装置２と、把持機構３とを備える。
【００１４】
把持機構３は、第１部品４を把持する。第２部品５は、位置決め機構１０の上で位置決めされている。第１部品４は、「部品」の一例に相当する。
【００１５】
位置ずれ修正装置２は、第２部品５に対して、把持機構３が把持した第１部品４の位置ずれを修正する。具体的に説明すると、位置ずれ修正装置２は、第２部品５への第１部品４の嵌合の際に第１部品４に働く力の向きを検出し、その力の向きに応じて第１部品４の位置ずれを修正する。
【００１６】
ロボット１は、第１部品４に対して把持機構３を相対移動させ、また第２部品５に対して把持機構３を相対移動させる。具体的に説明すると、ロボット１は、第１部品４の収納場所まで把持機構３を移動させ、把持機構３に第１部品４を把持させた後、把持機構３とともに第１部品４を第２部品５の直上まで移動させる。この後、ロボット１は、把持機構３とともに第１部品４をＺ軸の正の向きに移動させることにより、第１部品４を第２部品５に嵌合させる。嵌合が達成された後、ロボット１は、第１部品４に対する把持機構３の把持を解除させ、把持機構３をＺ軸の負の向きに移動させる。ロボット１は、「駆動機構」の一例に相当する。
【００１７】
次に、図２及び図３を参照して、実施形態に係る把持機構３について説明する。図２は、実施形態に係る把持機構３の一例を示す正面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【００１８】
図２に示すように、把持機構３は、ホルダー３１と、把持コロ３２とを備える。ホルダー３１の長手方向と、把持コロ３２の長手方向とは、いずれもＸ軸の方向である。ホルダー３１は、「枠体」の一例に相当する。把持コロ３２は、「転動体」の一例に相当する。
【００１９】
図３に示すように、把持コロ３２は、円柱状の芯部３２１と、芯部３２１の周面を覆う被覆部３２２とを有する。例えば、芯部３２１は鉄のような金属で、被覆部３２２はポリアセタール樹脂のような弾性体でそれぞれ構成される。芯部３２１の密度は、被覆部３２２の密度よりも大きい。被覆部３２２は、圧縮変形が可能である。被覆部３２２の周面の摩擦係数は、芯部３２１の周面の摩擦係数よりも大きい。
【００２０】
図３に示すように、ホルダー３１は、把持コロ３２を収容する枠体であって、背板３１１と、天板３１２と、上前板３１３と、下前板３１４と、左右の側板３１６とを有する。例えば、ホルダー３１は、アルミニウムのような軽金属で構成される。
【００２１】
背板３１１は、ＺＸ平面に沿って延びる矩形の板である。天板３１２は、背板３１１の上縁を始端としてＸＹ平面に沿って延びる矩形の板である。上前板３１３は、天板３１２の前縁を始端として、背板３１１から離れる方向へ斜め下方に向かって延びる矩形の板である。下前板３１４は、上前板３１３の下縁を始端として、背板３１１に近づく方向へ斜め下方に向かって延びる矩形の板である。
【００２２】
背板３１１と下前板３１４との間には、開口３１５が形成されている。開口３１５のＹ軸方向の幅は、把持コロ３２の直径よりも小さい。したがって、開口３１５を通して把持コロ３２が落下することはない。背板３１１及び下前板３１４は、把持コロ３２の重量を支える。下前板３１４は、Ｚ軸方向（鉛直方向）に対して傾斜している。開口３１５は、把持対象物の挿入を受けることができる。
【００２３】
背板３１１、天板３１２、上前板３１３及び下前板３１４は、ホルダー３１の左右側面にそれぞれ略五角形の開口を形成する。左右の側板３１６は、これらの開口を塞ぐように設置されている。ただし、少なくとも一方の側板３１６は、把持解除の際に把持コロ３２を通さずに把持対象物を通すための切欠部３１７を、背板３１１に近い位置に有する。
【００２４】
例えば側板３１６を開閉自在に構成することにより、把持コロ３２の出し入れが可能になる。
【００２５】
次に、図４を参照して、実施形態に係る第１部品４について説明する。図４は、実施形態に係る第１部品４の一例を示す斜視図である。
【００２６】
図４に示すように、第１部品４は、部品本体４１と、被把持部４２とを備える。部品本体４１は、略直方体の形状を有する。被把持部４２は、把持機構３によって把持されやすいように、部品本体４１から突出する。被把持部４２は矩形の板状に形成され、被把持部４２の端面が部品本体４１の主面の１つに接続されている。
【００２７】
第２部品５は、略直方体の形状を有する部品本体５１に、第１部品４の部品本体４１を受け入れる凹部５２が形成されたものである。
【００２８】
次に、図５を参照して、把持機構３の動作について説明する。図５は、把持機構３の動作を説明するための断面図である。
【００２９】
図５に示すように、把持機構３は、把持コロ３２に働く重力の作用により、把持コロ３２の外面とホルダー３１の内面との間に第１部品４を把持する。具体的には、図５に示す把持状態において、被覆部３２２の外面と背板３１１の内面との間に、適度の摩擦力で被把持部４２が把持される。被覆部３２２が圧縮変形することにより、被覆部３２２が非弾性体で構成された場合に比べて被把持部４２との接触面積が大きくなり、大きい把持力を実現している。
【００３０】
以下、図１〜図５を参照して、組立装置１００の動作を説明する。
【００３１】
第１工程において、ロボット１は、図１に示すように、第１部品４の収納場所まで把持機構３を移動させる。そして、ロボット１は、被把持部４２と背板３１１とが互いに平行になるように把持機構３の姿勢を調整したうえ、第１部品４に対して、把持機構３をＺ軸の正の向きに相対移動させる。被把持部４２は、開口３１５を通してホルダー３１の中へ入り、把持コロ３２を押し退けながらホルダー３１の中を上昇する。被把持部４２の上端が把持コロ３２の中心よりも高い位置まで達した時点で、把持機構３の移動が停止する。その結果、図５に示す把持状態が実現する。
【００３２】
第２工程において、ロボット１は、把持機構３をＺ軸の負の向きに移動させる。ロボット１は、把持機構３を更に移動させることにより、図１に示すように、第２部品５の直上まで第１部品４を搬送する。被把持部４２は、被覆部３２２の外面と背板３１１の内面との間に把持されたままである。
【００３３】
第３工程において、ロボット１は、把持機構３をＺ軸の正の向きに移動させる。その結果、第１部品４が第２部品５に嵌合される。なお、嵌合の際に被覆部３２２の外面と背板３１１の内面との間で被把持部４２が滑り移動してしまう場合には、第１部品４をＺ軸の正の向きに押し付ける補助手段を付加すればよい。いずれにせよ、少なくとも嵌合の直前までは、図５に示す把持状態が維持される。
【００３４】
第４工程において、ロボット１は、把持機構３をＸ軸の正の向きに移動させる。被把持部４２は、被覆部３２２の外面と背板３１１の内面との間を擦り抜け、更に切欠部３１７を通過する。その結果、把持機構３による第１部品４の把持が解除される。第１部品４は、第２部品５に嵌合されたままである。
【００３５】
第５工程において、ロボット１は、把持機構３をＺ軸の負の向きに移動させつつ、次の作業に備えて把持機構３を元の位置に戻す。
【００３６】
なお、図５に示す把持状態において第１部品４の落下を防止するため、被把持部４２の２つの主面のうち把持コロ３２の側の主面の上縁近傍に、Ｘ軸方向に延びるリブを設けてもよい。このリブの作用により、被覆部３２２の外面と背板３１１の内面との間で被把持部４２がＺ軸の正の向きに滑り移動することを防止できる。
【００３７】
次に、図６を参照して、把持機構３の変形例について説明する。図６は、把持機構３の変形例を示す正面図である。
【００３８】
図６の把持機構３は、ホルダー３１に収容された把持コロ３２ａの数が複数である点で、図２の把持機構３と異なる。複数個の把持コロ３２ａの重量を互いに異ならせれば、複数の把持力を使い分けることができる。また、複数個の把持コロ３２ａにおいて、周面の摩擦係数を互いに異ならせてもよい。
【００３９】
次に、図７を参照して、把持コロ３２の重量調整について説明する。図７は、把持コロ３２の重量調整の一例を示す断面図である。
【００４０】
図７の把持コロ３２は、芯部３２１の直径が縮小された点で、図３中の把持コロ３２と異なる。芯部３２１及び被覆部３２２の各々の材料、並びに把持コロ３２の全体の直径が同じであれば、金属製の芯部３２１の直径が小さいほど、把持コロ３２の重量が小さくなる。逆に、金属製の芯部３２１の直径が大きいほど、把持コロ３２の重量が大きくなる。芯部３２１及び／又は被覆部３２２の材料を変更することによって把持コロ３２の重量調整をすることも可能である。
【００４１】
次に、図８を参照して、第１部品４の変形例について説明する。図８は、第１部品４の変形例を示す斜視図である。
【００４２】
図８に示すように、第１部品４は、部品本体４３と、被把持部４４とを備える。部品本体４３は、略円柱の形状を有する。被把持部４４は、把持機構３によって把持されやすいように、部品本体４３から突出する。被把持部４４は断面円形の棒状に形成され、被把持部４４の端面が部品本体４３の主面の１つに接続されている。
【００４３】
第２部品５は、略円柱の形状を有する部品本体５３に、第１部品４の部品本体４３を受け入れる凹部５４が形成されたものである。
【００４４】
図５を用いて動作を説明した把持機構３は、図８に示すような棒状の被把持部４４であっても、被覆部３２２の外面と背板３１１の内面との間に被把持部４４を確実に把持することができる。
【００４５】
次に、図９及び図１０を参照して、変形例に係る把持コロ３２ｂについて説明する。図９は、変形例に係る把持コロ３２ｂの正面図である。図１０は、図９のＸ−Ｘ断面図である。
【００４６】
図１０に示すように、把持コロ３２ｂは、円筒状の芯部３２１と、芯部３２１の周面を覆う被覆部３２２とを有する。芯部３２１及び被覆部３２２の各々の材料は、図３中の把持コロ３２の場合と同様である。
【００４７】
芯部３２１は、中心線上の一端に円筒状の凸部３２１ａを、他端に断面円形の凹部３２１ｂをそれぞれ有する。芯部３２１は、中心線上に貫通孔３２１ｃを更に有する。
【００４８】
図９及び図１０に示した把持コロ３２ｂを「第１コロ」とし、第１コロと同一形状を有する他の把持コロ３２ｂを「第２コロ」とする。第１コロの凸部３２１ａが第２コロの凹部３２１ｂに挿入されることにより、第１コロと第２コロとは互いに連結される。凸部３２１ａが凹部３２１ｂに挿入されたまま隣接する２つの把持コロ３２ｂの各々の中心線が交差できる程度に、凸部３２１ａの外径は、凹部３２１ｂの内径よりも小さく形成されている。同様にして３個以上の把持コロ３２ｂも、一連に連結可能である。
【００４９】
次に、図９、図１０及び図１１を参照して、変形例に係る把持コロ３２ｂを複数個用いた把持機構３について説明する。図１１は、把持機構３の正面図である。
【００５０】
図１１に示すように、把持機構３は、ホルダー３１と、互いに連結された複数の把持コロ３２ｂとを備える。ホルダー３１の長手方向は、Ｘ軸の方向である。ホルダー３１の形状及び材料は、図２及び図３中のホルダー３１の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００５１】
互いに連結された複数の把持コロ３２ｂは、各々の中心線がＸ軸に沿うようにホルダー３１の中に配置されている。複数の把持コロ３２ｂは、これら把持コロ３２ｂの動きを規制することにより凹部３２１ｂからの凸部３２１ａの抜けを規制する規制部３２３を有する。規制部３２３は、例えば、全ての把持コロ３２ｂの貫通孔３２１ｃを通る、紐、ワイヤー、又はばねである。規制部３２３の両端は、それぞれ端部に位置する把持コロ３２ｂに固定されている。
【００５２】
図１１の例における把持機構３は、４個の把持コロ３２ｂを備える。把持機構３は、矩形板状の第１部品４を把持しようとしている。第１部品４は、主面がＺＸ平面に対して平行であり、かつ主面の４辺のうちの２辺がＸ軸に対して平行であるように支持されている。第１部品４のＸ軸方向の寸法は、把持コロ３２ｂの２個分の長さよりも若干長い。
【００５３】
次に、図１２を参照して、把持機構３が第１部品４を把持する際の各把持コロ３２ｂの姿勢について説明する。図１２は、把持機構３が第１部品４を把持している状態を示す正面図である。
【００５４】
第１部品４に対して把持機構３がＺ軸の正の向きに相対移動すると、第１部品４の上縁がホルダー３１の中へ入る。第１部品４は、４個の把持コロ３２ｂを押し退けながらホルダー３１の中を上昇する。その結果、把持機構３は、中央の２個の把持コロ３２ｂの外面とホルダー３１の内面との間に第１部品４を把持する。両端の２個の把持コロ３２ｂは、中央の２個の把持コロ３２ｂに対して中心線が傾くものの、規制部３２３の作用により、凸部３２１ａが凹部３２１ｂから抜け出すことはない。したがって、ホルダー３１の中で把持コロ３２ｂが立ち上がることが抑制される。
【００５５】
把持機構３による第１部品４の把持が解除されると、４個の把持コロ３２ｂの姿勢は、図１２の状態から図１１の状態に戻る。
【００５６】
なお、規制部３２３としての紐、ワイヤー、又はばねに代えて、ホルダー３１の側板３１６（図３参照）が把持コロ３２ｂの動きを規制してもよい。この場合には、ホルダー３１の側板３１６が、凹部３２１ｂからの凸部３２１ａの抜けを規制する規制部３２３として機能する。
【００５７】
実施形態によれば、ホルダー３１及び把持コロ３２（又は３２ａ、又は３２ｂ）のみで動力不要の把持機構３が構成された。その結果、低コストで故障しにくい把持機構３が実現する。
【００５８】
また、図６に示すように、各々軸方向に短い寸法を有する複数個の把持コロ３２ａを備えた把持機構３では、把持対象物の差し込み位置及びＸ軸方向の寸法に見合った数の把持コロ３２ａのみが把持対象物によって持ち上げられる。その結果、図２に示すように長大な把持コロ３２を備えた把持機構３の場合に比べて、把持対象物の差し込みに要する力が低減される。
【００５９】
また、図１１及び図１２に示すように、互いに連結された複数個の把持コロ３２ｂを有する把持機構３は、把持コロ３２ｂの立ち上がりを抑制することができる。しかも、把持機構３は、把持対象物の差し込み位置及びＸ軸方向の寸法に関係なく、把持対象物に対する把持コロ３２ｂの追従性及び把持力を維持することができる。
【００６０】
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。
【００６１】
例えば、把持機構３の用途は、組立装置１００に限られない。把持機構３は、運搬装置にも利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、把持機構、組立装置及び部品の分野に利用可能である。
【図１】
2020066370.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2020066370.tif 000013
【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月9日(2019.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動体と、
前記転動体を収容する枠体と
を備え、
前記転動体に働く重力の作用により前記転動体の外面と前記枠体の内面との間に対象物を把持し、
前記転動体は、複数の回転体を有し、
前記複数の回転体の各々は、中心線上の一端に凸部を、他端に凹部をそれぞれ有し、
前記凸部は、隣接する回転体の凹部に挿入されている、把持機構。
【請求項２】
前記転動体は、
円柱状又は円筒状の芯部と、
前記芯部の周面を弾性体で覆う被覆部と
を有する、請求項１に記載の把持機構。
【請求項３】
前記被覆部の周面の摩擦係数は、前記芯部の周面の摩擦係数よりも大きい、請求項２に記載の把持機構。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
前記複数の回転体のうちの隣接する２つの回転体は、前記凸部が前記凹部に挿入されたまま各々の中心線が交差できる程度に、前記凸部の外径が、前記凹部の内径よりも小さく形成されている、請求項１に記載の把持機構。
【請求項６】
前記転動体は、前記凹部からの前記凸部の抜けを規制する規制部を更に有する、請求項１に記載の把持機構。
【請求項７】
前記枠体は、各々前記転動体の重量を支える２つの板状部を有し、
前記対象物の挿入を受ける開口が前記２つの板状部の間に形成されている、請求項１に記載の把持機構。
【請求項８】
転動体と、
前記転動体を収容する枠体と
を備え、
前記枠体は、各々前記転動体の重量を支える２つの板状部を有し、
前記２つの板状部の一方は、鉛直方向に対して傾斜しており、
前記転動体に働く重力の作用により前記転動体の外面と前記枠体の内面との間に対象物を把持する、把持機構。
【請求項９】
転動体と、
前記転動体を収容する枠体と
を備え、
前記転動体に働く重力の作用により前記転動体の外面と前記枠体の内面との間に対象物を把持し、
前記枠体は、側板を有し、
前記側板は、前記転動体を通さずに前記対象物を通すための切欠部を有する、把持機構。
【請求項１０】
請求項１に記載の把持機構と、
前記対象物に対して前記把持機構を相対移動させる駆動機構と
を備えた組立装置。
【請求項１１】
部品本体と、
請求項１に記載の把持機構に把持される前記対象物として前記部品本体から突出した被把持部と
を備えた部品。
【国際調査報告】
2020066370.tif 000015
2020066370.tif 000016
2020066370.tif 000017
2020066370.tif 000018