JP2006289591A - Pipe-embedded type robot hand and its molding method - Google Patents

Pipe-embedded type robot hand and its molding method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot hand having high vacuum suction force to an object, capable of stably holding cables laid around inside, enhancing specific rigidity, improving positioning accuracy and time, and reducing the moment of inertia. <P>SOLUTION: This robot hand uses a fiber reinforced resin material as a base material 10. The robot hand is characterized in that a pipe 20 composed of a material having airtightness higher than the base material is integrally embedded and molded with the base material over a tip part from its base end part, and one or a plurality of through-holes 31 reaching the pipe from an outside of the base material are bored in the tip part. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は繊維強化樹脂材料からなるロボットハンドに関し、特に対象物を真空吸着するための吸排気やケーブル類の内部への配線を可能とするロボットハンドに関する。   The present invention relates to a robot hand made of a fiber reinforced resin material, and more particularly to a robot hand that enables intake / exhaust for vacuum suction of an object and wiring inside cables.

産業用ロボットのマニピュレータに代表されるロボットアームは先端にロボットハンド(以下、「ハンド」と略記する場合がある。)を有する。ロボットハンドは機械部品の組立、製品の取り出しや搬送、または対象物の把持など様々な用途に応じてその動作方式や構造を決定され、また用いられている。   A robot arm typified by an industrial robot manipulator has a robot hand (hereinafter sometimes abbreviated as “hand”) at the tip. The robot hand has its operation method and structure determined and used in accordance with various uses such as assembling machine parts, taking out and transporting products, or holding an object.

ロボットの小型化と動作の高速化を達成するためにハンドに求められる性能としては、例えば剛性の高さ、軽量さ、振動減衰率の高さが挙げられる。剛性の高さは、ハンドの位置決め精度の向上とその時間の短縮、および共振の回避が図られる。軽量さは、駆動モータのトルクなどのアクチュエータ出力を小さくすることができ、ロボット全体の軽量化や省エネルギー化が図られるほか、ハンドの剛性の向上にも資する。振動減衰率の高さは、位置決め時の微小振動の早期減衰により、位置決め時間の短縮や作業精度の向上に寄与する。   Examples of the performance required of the hand in order to achieve the miniaturization of the robot and the high-speed operation include high rigidity, light weight, and high vibration damping rate. The high rigidity improves the positioning accuracy of the hand, shortens the time, and avoids resonance. The light weight can reduce the actuator output such as the torque of the drive motor, thereby reducing the weight and energy saving of the entire robot, and also contributing to the improvement of the rigidity of the hand. The high vibration damping rate contributes to shortening the positioning time and improving the work accuracy by early attenuation of minute vibrations during positioning.

一般にロボットハンドは耐久性、コスト、加工性などの観点からアルミニウム(アルミ)やステンレス(SUS)などの金属材料により作られることが多いが、これら金属材料と比較して上記の各性能に優れるという観点から、近年、繊維強化樹脂(FRP)をその材料とするハンドの発明が各種提案されている。   In general, robot hands are often made of metal materials such as aluminum (aluminum) and stainless steel (SUS) from the viewpoint of durability, cost, workability, etc. From the viewpoint, various inventions of hands using fiber reinforced resin (FRP) as a material have been proposed in recent years.

例えば先行文献1(特許文献1:登録実用新案公報第3073229号)には、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)材料の角チューブ集合構造からなるロボットハンドに関する考案が記載されている。かかる考案では、先端部に真空パッドを有し、基端と先端が角チューブで連通している真空吸着式の搬送装置用ロボットハンドが示されている。   For example, the prior art document 1 (Patent Document 1: Registered Utility Model Publication No. 3073229) describes a device related to a robot hand having a square tube aggregate structure of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) material. In this device, there is shown a vacuum suction-type robot hand for a transfer device having a vacuum pad at the distal end and a base end and a distal end communicating with each other through a square tube.

先行文献2(特許文献2:特開平11−10687号公報)には、内部に吸気・排気用管や導電用ケーブルを収容する中空部を有するCFRP材料からなるロボットアームに関する発明が記載されている。かかる発明では、対向する薄肉凹状(椀状)の二部材をフランジ部で接着し、各種管類やケーブル類を収容する中空部をアーム内部に広く設けた構造としている。   Prior Document 2 (Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-10687) describes an invention related to a robot arm made of CFRP material having a hollow portion that accommodates an intake / exhaust pipe and a conductive cable therein. . In this invention, two thin concave (saddle-shaped) members facing each other are bonded by a flange portion, and a hollow portion for accommodating various pipes and cables is widely provided inside the arm.

先行文献3(特許文献3:特開2000−24983号公報)には、上記先行文献2記載のロボットアームを改良し、チャンネル状の断面形状とすることで曲げおよびねじり剛性を強化したロボットアームに関する発明が記載されている。
登録実用新案公報第3073229号 特開平11−10687号公報 特開2000−24983号公報
Prior Document 3 (Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open No. 2000-24983) relates to a robot arm in which bending and torsional rigidity is enhanced by improving the robot arm described in Prior Document 2 to have a channel-shaped cross-sectional shape. The invention has been described.
Registered Utility Model Gazette No. 3073229 Japanese Patent Laid-Open No. 11-10687 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-24983

FRP材料からなるロボットハンドに真空吸着用の吸排気管および/または各種センサー類の信号線や導電用の電源ケーブル等を挿通する発明としては、これまで大別して3種類の方法が提案されてきた。第一の手法は先行文献1記載の考案のように、矩形断面などを有するFRPチューブでロボットハンドを構成し先端部に真空吸着口または配線口を穿設する方式である。第二の手法は先行文献2および3記載の発明のように、凹状のFRP部材を接合して薄肉のロボットハンドの内部に中空部を設け、管等を通す方式である。   As an invention for inserting a vacuum suction intake / exhaust pipe and / or a signal line of various sensors, a conductive power cable, and the like into a robot hand made of FRP material, three types of methods have been proposed. The first method is a method in which a robot hand is formed by an FRP tube having a rectangular cross section and a vacuum suction port or a wiring port is formed at the tip as in the device described in the prior art document 1. The second method is a method in which a concave FRP member is joined, a hollow portion is provided inside a thin robot hand, and a pipe or the like is passed through, as in the inventions described in the prior art documents 2 and 3.

第三の手法は、図8および図9に示すように、中実部材110に溝120を設けて、その上に金属またはFRPからなる蓋140で覆って配管とする方法である。図8はロボットハンドの平面図、図9はハンドの長手方向に直交する横断面図(B−B断面図)である。ロボットハンドの先端部には真空吸着口または配線口などに用いる通孔131を穿設し、必要に応じて真空パッド部130を設ける。溝120を真空ポンプ等により真空引きすることで、対象物を真空パッド部130に吸着し、把持することができる。   As shown in FIGS. 8 and 9, the third method is a method in which a groove 120 is provided in the solid member 110 and covered with a lid 140 made of metal or FRP to form a pipe. FIG. 8 is a plan view of the robot hand, and FIG. 9 is a transverse sectional view (BB sectional view) orthogonal to the longitudinal direction of the hand. A through hole 131 used for a vacuum suction port or a wiring port is formed at the tip of the robot hand, and a vacuum pad unit 130 is provided as necessary. By vacuuming the groove 120 with a vacuum pump or the like, the object can be adsorbed to the vacuum pad portion 130 and gripped.

しかし、これらの従来技術にはそれぞれ以下の問題点があり、ロボットハンドの機械的な性能が十分には得られない。すなわち第一の手法の場合、FRP材料は金属材料よりも気密性が劣るため、FRPチューブを構成する積層プリプレグの層間またはボイドより周辺空気が浸入し、真空吸着性能を低下させる。この現象はロボットハンドの長期使用によるFRP材料へのマイクロクラックの発生または排湿歪みなどによってより顕著となり、ハンドの製品寿命を決定する要因となる。   However, each of these conventional techniques has the following problems, and the mechanical performance of the robot hand cannot be obtained sufficiently. That is, in the case of the first method, since the FRP material is inferior in airtightness to the metal material, ambient air enters from the layers or voids of the laminated prepreg constituting the FRP tube, thereby reducing the vacuum adsorption performance. This phenomenon becomes more prominent due to generation of microcracks in the FRP material due to long-term use of the robot hand or distortion of exhaust moisture, and becomes a factor that determines the product life of the hand.

第二の手法の場合、凹状のFRP部材が形成する内部の中空空間が大きく、ロボットアームの動作時にはフレキシブルな配管類がアーム内部で暴れることとなる。これにより配管類の外皮が損傷し、最悪の場合は吸排気管より空気漏れが生じることとなる。配管類がリジッドな場合も、先端と基端のみでアームと配管が当接する該構造では、アーム操作時に当接部にかかる荷重負荷が大きく、アームのFRP母材の早期損耗を招きやすい。また配管類の暴れはアームのFRP内壁を傷つけ、対象物の製造環境を悪化させるダストを生じる原因となるほか、配管類の位置がアーム内部で移動することはアームの重心位置にずれを生じるため問題となる。アームの重心位置がずれると、同一のアクチュエータトルクで駆動した場合に移動速度が変化するからである。また中空薄肉の当該ロボットアームは、同質量で比較した場合、中実のアームに比べて慣性モーメントが大きいため、駆動モータの初動トルクを多く要することとなる。更に薄肉ゆえ、アーム全体としての曲げ剛性や捻り剛性は高いものの、ロボット作業時、特に対象物の把持時にはアームの局所的な固有振動が生じやすく、その減衰を待つ必要があることからアームの位置決め時間を多く要するという問題がある。   In the case of the second method, the hollow space formed by the concave FRP member is large, and flexible piping is exposed to the inside of the arm during the operation of the robot arm. As a result, the outer skin of the piping is damaged, and in the worst case, air leaks from the intake and exhaust pipes. Even when the piping is rigid, in the structure in which the arm and the piping are in contact with each other only at the distal end and the proximal end, the load applied to the contact portion during operation of the arm is large, and premature wear of the FRP base material of the arm tends to occur. In addition to the fact that the rampage of the piping damages the FRP inner wall of the arm and causes dust to deteriorate the manufacturing environment of the object, the movement of the piping within the arm causes a shift in the center of gravity of the arm. It becomes a problem. This is because if the position of the center of gravity of the arm is shifted, the moving speed changes when driven by the same actuator torque. In addition, the hollow thin robot arm has a larger moment of inertia than the solid arm when compared with the same mass, and therefore requires a large initial motion torque of the drive motor. Furthermore, because of its thin wall, the arm as a whole has high bending rigidity and torsional rigidity. However, when working with robots, especially when gripping an object, local natural vibration of the arm is likely to occur, and it is necessary to wait for the arm to be positioned. There is a problem that it takes a lot of time.

図9に示す第三の手法の場合、第一の手法と同様に積層材の層間またはボイドより周辺空気が出入りしやすい(160)という問題のほか、蓋140と中実部材110との間からも特に経時変形/劣化した場合に空気漏れ(150)が発生しやすい。また、蓋140をSUSやアルミなどの金属材料とした場合、FRP材料110とは一般に線膨張係数(CTE)が一桁程度以上相違するため、ロボットの作業環境によっては温度変化によりハンドに反りが生じ、作業精度を低下させる要因となる。また溝120をケーブル配線用にのみ用いる場合は、ハンド内部の気密性は不要であるため蓋140をせずに開断面のままにしておくという選択も可能であるが、この場合は溝120を削成したことによりロボットハンド全体の曲げおよび捻り剛性が低下するという新たな問題が生じる。   In the case of the third method shown in FIG. 9, in addition to the problem that ambient air is more likely to enter and exit from the layers or voids of the laminated material (160) as in the first method, it is from between the lid 140 and the solid member 110. In particular, air leakage (150) is likely to occur when it is deformed / deteriorated over time. In addition, when the lid 140 is made of a metal material such as SUS or aluminum, the linear expansion coefficient (CTE) differs from the FRP material 110 by about an order of magnitude or more. Therefore, depending on the working environment of the robot, the hand warps due to temperature changes. This is a factor that reduces work accuracy. In addition, when the groove 120 is used only for cable wiring, the airtightness inside the hand is unnecessary, so it is possible to select the open cross section without the lid 140. As a result of the cutting, a new problem arises in that the bending and twisting rigidity of the entire robot hand is lowered.

以上を踏まえ本発明においては、対象物に対する高い真空吸着力を有し、また内部に引き回したケーブル類を安定して保持することが可能であり、更に比剛性が高く位置決め精度や時間を改善し、慣性モーメントの小さいロボットハンドを提供することを目的とする。   Based on the above, in the present invention, it has a high vacuum suction force on the object, can stably hold the cables routed inside, and has high specific rigidity, which improves positioning accuracy and time. An object of the present invention is to provide a robot hand having a small moment of inertia.

そこで上記課題を解決するため本発明者は鋭意検討の末、比剛性の高いFRP材料からなるロボットハンドの母材に対して、気密性の高い配管を一体に埋め込み成形することにより、母材には気密性を要せず、かつ配管の暴れによる母材の損耗を防止することが可能になるとの知見に基づき、本発明の完成に到った。   Therefore, in order to solve the above problems, the present inventor has intensively studied, and by embedding a highly airtight pipe integrally with the base material of the robot hand made of FRP material having high specific rigidity, The present invention has been completed on the basis of the knowledge that it does not require airtightness and can prevent the wear of the base material due to the rampage of the piping.

すなわち以下の発明によれば、上記課題を解決することが可能である。
(1)繊維強化樹脂材料を母材とするロボットハンドであって、
その基端部から先端部にかけて、母材よりも気密性の高い材料よりなる配管が母材と一体に埋め込み成形され、かつ先端部に、母材の外表面から配管に至る1個または複数個の通孔が穿設されていることを特徴とするロボットハンド。
That is, according to the following invention, the above-described problems can be solved.
(1) A robot hand whose base material is a fiber reinforced resin material,
One or a plurality of pipes made of a material that is more airtight than the base material are embedded and molded from the base end portion to the front end portion, and the front end portion extends from the outer surface of the base material to the pipe. Robot hand characterized by having a through hole.

また本発明は、その具体的な実施の態様として以下の各関連発明を含むものである。
(2)前記繊維強化樹脂材料が、積層したプリプレグシートを加熱および加圧成形してなる炭素繊維強化プラスチックであり、かつ、
前記気密性の高い材料が、金属材料または硬質プラスチック材料である(1)記載のロボットハンド。
The present invention includes the following related inventions as specific embodiments thereof.
(2) The fiber reinforced resin material is a carbon fiber reinforced plastic formed by heating and pressure forming a laminated prepreg sheet, and
The robot hand according to (1), wherein the highly airtight material is a metal material or a hard plastic material.

(3)繊維強化樹脂材料を母材とするロボットハンドであって、
基端部から先端部にかけて、母材よりも気密性の高い材料よりなる配管を間に挟み込んで積層したプリプレグシートを、一体に加熱および加圧成形し、かつ先端部に、母材の外表面から配管に至る1個または複数個の通孔を穿設してなることを特徴とするロボットハンド。
(3) A robot hand whose base material is a fiber reinforced resin material,
A prepreg sheet that is laminated with a pipe made of a material that is more airtight than the base material sandwiched between the base end and the front end is integrally heated and pressure-molded, and the outer surface of the base material is formed at the front end. A robot hand comprising one or a plurality of through holes extending from a pipe to a pipe.

(4)繊維強化樹脂材料を母材とし、
基端部から先端部にかけて延びる、母材よりも気密性の高い材料よりなる配管と、
これを長手方向に沿って左右からその側面によって挟み込む一対の中間部材と、
前記配管および中間部材を長手方向に沿って上下から挟み込む一対の表面板と、
中間部材の上/下面と表面板の内面とを互いに接合する接着層と、
を一体に加圧および加圧成形(コキュア)してなるロボットハンドであって、更に、
先端部に、一の表面板の外表面から配管に至る1個または複数個の通孔が穿設され、かつ、
前記中間部材および表面板は、前記繊維強化樹脂材料をあらかじめ加熱および加圧成形(プレキュア)してなることを特徴とするロボットハンド。
(4) Using a fiber reinforced resin material as a base material,
A pipe made of a material that is more airtight than the base material, extending from the base end to the front end,
A pair of intermediate members sandwiching this by its side surfaces from the left and right along the longitudinal direction;
A pair of surface plates sandwiching the pipe and the intermediate member from above and below along the longitudinal direction;
An adhesive layer that joins the upper / lower surface of the intermediate member and the inner surface of the face plate to each other;
Is a robot hand formed by pressing and molding (cocure) integrally,
One or a plurality of through holes extending from the outer surface of one surface plate to the pipe are formed in the tip portion, and
The robot member according to claim 1, wherein the intermediate member and the surface plate are obtained by heating and pressure-molding (precuring) the fiber-reinforced resin material in advance.

(5)前記接着層が前記繊維強化樹脂材料のクロスプリプレグシートである(4)に記載のロボットハンド。 (5) The robot hand according to (4), wherein the adhesive layer is a cross prepreg sheet of the fiber reinforced resin material.

(6)前記繊維強化樹脂材料が炭素繊維強化プラスチックであり、前記気密性の高い材料が、金属材料または硬質プラスチック材料である(3)から(5)のいずれか1項に記載のロボットハンド。 (6) The robot hand according to any one of (3) to (5), wherein the fiber reinforced resin material is a carbon fiber reinforced plastic, and the highly airtight material is a metal material or a hard plastic material.

(7)基端部から先端部にかけて延びる、金属製またはプラスチック製の配管を間に挟み込んで繊維強化樹脂材料のプリプレグシートを積層する第一工程と、
これらを一体に加熱および加圧成形する第二工程と、
先端部に、外表面から配管に至る1個または複数個の通孔を穿設する第三工程と、
からなるロボットハンドの成形方法。
(7) a first step of laminating a prepreg sheet of fiber reinforced resin material with a metal or plastic pipe extending between the base end portion and the tip end portion;
A second step of integrally heating and pressure forming these,
A third step of drilling one or more through holes from the outer surface to the pipe at the tip;
A robot hand molding method comprising:

(8)積層した繊維強化樹脂プリプレグシートを加熱および加圧成形(プレキュア)して一対の中間部材および一対の表面板を得る第一工程と、
基端部から先端部にかけて延びる、金属製またはプラスチック製の配管を、その長手方向に沿って前記一対の中間部材の側面同士で挟み込む第二工程と、
配管および中間部材を、前記長手方向に沿って上下から、接着層を介して、前記一対の表面板で挟み込む第三工程と、
これらを一体に加熱および加圧成形(コキュア)する第四工程と、
先端部に、一の表面板の外表面から配管に至る1個または複数個の通孔を穿設する第五工程と、
からなるロボットハンドの成形方法。
(8) a first step of obtaining a pair of intermediate members and a pair of surface plates by heating and pressure molding (precuring) the laminated fiber reinforced resin prepreg sheet;
A second step of sandwiching a pipe made of metal or plastic extending from the base end portion to the tip end portion between the side surfaces of the pair of intermediate members along its longitudinal direction;
A third step of sandwiching the pipe and the intermediate member from above and below along the longitudinal direction with the pair of surface plates through an adhesive layer;
A fourth step of integrally heating and pressing (cocure) these, and
A fifth step of drilling one or more through holes from the outer surface of one surface plate to the pipe at the tip;
A robot hand molding method comprising:

本発明にかかるロボットハンドによれば、従来一般的に用いられているアルミやSUSなどの金属材料に比べて比剛性や比強度が高く、振動減衰率の高い繊維強化樹脂材料を母材として用いることにより、剛性向上による位置決め精度の向上と共振の回避、強度向上による耐荷重の向上、軽量化によるアクチュエータ出力の低減によるロボット全体のダウンサイジング、振動減衰性能向上による位置決め時間の短縮などの各効果が得られる。   According to the robot hand according to the present invention, a fiber reinforced resin material having a high specific rigidity and specific strength and a high vibration damping rate is used as a base material as compared with metal materials such as aluminum and SUS that are generally used conventionally. By improving rigidity, avoiding resonance, avoiding resonance, improving load resistance by improving strength, downsizing the entire robot by reducing actuator output by reducing weight, shortening positioning time by improving vibration damping performance, etc. Is obtained.

また本発明にかかるロボットハンドは、その基端部から先端部にかけて延びる、母材よりも気密性の高い材料よりなる配管を母材に埋め込み成形し、かつ、先端部に母材外表面から配管に至る1個または複数個の通孔を穿設させることを特徴とする。基端部側から真空ポンプなどで配管内の真空引きをすれば、ハンドにより把持しようとする対象物体(以下「対象物」という。)を先端の通孔に真空吸着し、これを把持することができる。また、各種センサー類の信号線や電源ケーブルなどを、通孔よりハンド内部に埋め込まれた配管を通じて基端部に向けて挿通することも可能となる。これらのケーブル類がハンド外部に飛び出していると、ロボット操作時にハンドやアーム、または対象物と接触する危険があるため、ハンド内部を通じてロボット後方に引き回すことが好適であるところ、これを可能とするものである。   Further, the robot hand according to the present invention is formed by embedding a pipe made of a material having higher airtightness than the base material, extending from the base end portion to the tip end portion, and piping from the outer surface of the base material to the tip portion. One or a plurality of through-holes are formed. If the pipe is evacuated from the base end with a vacuum pump or the like, the object to be gripped by the hand (hereinafter referred to as “target object”) is vacuum-sucked into the tip through-hole and gripped. Can do. It is also possible to insert signal lines, power cables, and the like of various sensors from the through hole toward the base end through a pipe embedded in the hand. If these cables jump out of the hand, there is a risk of contact with the hand, arm, or object during robot operation. Is.

また本発明にかかるロボットハンドにおいては、母材よりも気密性の高い材料を配管に用いる。本発明において「気密性」が高いとは、同一厚さおよび同一形状に切り出した試験片について透気度が高い(透気性が低い)ことを意味する。透気度の大小は、JISP 8117基準に準じて、300mlの空気が直径10mmの円形の試験片を透過するのに要する時間(秒数)によって比較できる。これにより気密性を配管自体で確保することができ、従来技術の課題であったFRP積層材の層間またはボイドからの空気の浸入による真空吸着性能の低下を防ぐことができる。   In the robot hand according to the present invention, a material having higher airtightness than the base material is used for the piping. In the present invention, “high airtightness” means that the test piece cut into the same thickness and shape has high air permeability (low air permeability). The magnitude of the air permeability can be compared according to the time (seconds) required for 300 ml of air to pass through a circular test piece having a diameter of 10 mm according to the JISP 8117 standard. Thereby, airtightness can be ensured by the piping itself, and a decrease in vacuum adsorption performance due to intrusion of air from the interlayer or void of the FRP laminated material, which has been a problem of the prior art, can be prevented.

さらに本発明にかかるロボットハンドにおいては、配管がハンドの母材に対して一体に埋め込み成形されていることを特徴とする。本発明において、「一体に」とは、ハンドを破壊せずに配管を母材に抜き差しすることができない状態を意味し、実質的にハンド内部の配管の全長が母材と当接している状態を意味するが、配管が暴れて母材と衝突することのない限りにおいて配管の一部が母材と接触していない状態も含むものとする。また「ハンドが母材に埋め込まれている」とは、ハンドの基端から先端にかけて配管が母材に埋没している状態を意味するが、ハンド全体の剛性を低下させない限りにおいて配管の一部が母材から露出している状態も含むものとする。尚、ハンドの先端より先、または基端よりもロボット側に配管が突出している状態は当然の態様でありこの状態も含まれる。   Furthermore, in the robot hand according to the present invention, the piping is integrally embedded in the base material of the hand. In the present invention, “integrally” means a state in which the pipe cannot be inserted into and removed from the base material without destroying the hand, and a state in which the entire length of the pipe inside the hand is in contact with the base material. However, as long as the pipe is not violated and collides with the base material, a state where a part of the pipe is not in contact with the base material is included. In addition, “the hand is embedded in the base material” means that the pipe is embedded in the base material from the base end to the tip of the hand. However, as long as the rigidity of the entire hand is not reduced, a part of the pipe is included. Including the state of being exposed from the base material. It should be noted that a state in which the pipe projects beyond the tip of the hand or toward the robot from the base end is a natural mode and includes this state.

かかる一体の埋め込み成形をすることで、母材と配管が、直接またはフィラーを介して、ハンドの両端部のみならず全体またはほぼ全体にわたって接触するため、配管がフレキシブルであるかリジッドであるかを問わず、ロボット操作時に配管が暴れてハンドの母材と衝突することがなくなる。このため母材内壁の損耗によるダストの発生を防ぐことができる。また配管を母材と一体に埋め込み、必要な場合は配管内部にケーブル類を挿通させる方式としたため、ハンド内のケーブル類のあそびが最小限に抑えられることとなる。これにより、ロボット操作時にケーブルがハンドの内壁面に不規則に衝突して発生する内部擾乱やケーブルの移動によるヒステリシスを減少させることができる。さらに前記あそびの中でケーブル類がハンドと相対的に変位してこれと衝突したとしても、ケーブル類が接触するのは配管の内壁であって母材ではないため、FRP材料が摩耗してダストを発生させることがないという利点がある。   By performing such integral embedding molding, the base material and the pipe are in contact with not only both ends of the hand, but also the whole or almost the whole, directly or via a filler, so that the pipe is flexible or rigid. Regardless, the pipe will not be violated and collide with the hand base material during robot operation. For this reason, generation | occurrence | production of the dust by wear of a preform | base_material inner wall can be prevented. In addition, since the piping is embedded integrally with the base material and the cables are inserted into the piping when necessary, the play of the cables in the hand can be minimized. As a result, it is possible to reduce the internal disturbance caused by the cable irregularly colliding with the inner wall surface of the hand during the robot operation and the hysteresis due to the movement of the cable. Further, even if the cables are displaced relative to the hand and collide with the hand in the play, the cables contact the inner wall of the pipe and not the base material, so the FRP material wears and becomes dusty. There is an advantage of not generating.

また所定の剛性を持つ配管を母材に一体に埋め込み成形することにより、母材には配管の剛性も相加的に与えられ、全体にコンパクトかつ密なロボットハンドが得られる。これにより従来の中空のロボットハンドで生じやすかった局所的な固有振動を排除し、またハンドの慣性モーメントを小さくすることでアクチュエータの初動トルクを小さくすることができるため、先行技術の課題の一つが解決される。なお、中空のロボットハンドに限らず、例えば配管をハンドの母材外表面に接合する方式と比較した場合も、一体埋め込み型の本発明はハンドの厚さを抑え、ロボットの省スペースによる操作を可能とする点で優れている。   In addition, by piping and embedding a pipe having a predetermined rigidity into the base material, the base material is additionally given the rigidity of the pipe, and a compact and dense robot hand can be obtained as a whole. This eliminates local natural vibrations that were likely to occur with conventional hollow robot hands, and can reduce the initial torque of the actuator by reducing the moment of inertia of the hand. Solved. In addition to the hollow robot hand, for example, when compared with a method in which piping is joined to the outer surface of the base material of the hand, the integrally embedded type of the present invention suppresses the thickness of the hand and can be operated by saving space of the robot. It is excellent in making it possible.

本発明の実施の形態について説明する。本発明においては、ロボットハンドの母材に用いる繊維強化樹脂材料が、積層したプリプレグシートを加熱および加圧成形してなる炭素繊維強化プラスチックであり、かつ、配管の材質が、金属材料または硬質プラスチック材料であることが好適である。炭素繊維強化プラスチックのプリプレグシートを加熱および加圧成形する方式を採ることにより、強化繊維の所定の配向設計に基づき、例えばハンドの長手方向など、任意の方向の剛性を特に強化したロボットハンドを容易に得ることができる。   Embodiments of the present invention will be described. In the present invention, the fiber reinforced resin material used for the base material of the robot hand is a carbon fiber reinforced plastic formed by heating and pressure molding a laminated prepreg sheet, and the material of the pipe is a metal material or a hard plastic A material is preferred. By adopting a method of heating and pressure-molding a prepreg sheet of carbon fiber reinforced plastic, it is easy to make a robot hand that has particularly enhanced rigidity in any direction, such as the longitudinal direction of the hand, based on a predetermined orientation design of the reinforcing fiber Can get to.

また、配管の肉厚は、加熱および加圧成形時の耐環境性の要求から一般にサブミリメートル(0.1mm)またはミリメートル(1mm)のオーダーであるところ、この厚さを有する金属材料や硬質プラスチック材料の透気度(JISP 8117基準)は無限大に近似できるほど大きい。一方、強化繊維(ファイバー)と樹脂(マトリクス)の複合材料であるFRPは、ファイバーとマトリクスの境界において主として生じるボイドによって気密性に劣り、かかる値は比較的低いものとなる。さらにハンドの母材をプリプレグシートの積層成形によって得る場合、層間の気密性は、材料内部のファイバー:マトリクス境界よりも更に1オーダー以上劣るものとなる。   The thickness of the pipe is generally on the order of submillimeters (0.1 mm) or millimeters (1 mm) because of environmental resistance requirements during heating and pressure molding. The air permeability of the material (JISP 8117 standard) is so large that it can be approximated to infinity. On the other hand, FRP, which is a composite material of reinforcing fibers (fibers) and resin (matrix), is inferior in airtightness mainly due to voids generated at the boundary between the fibers and the matrix, and such values are relatively low. Further, when the hand base material is obtained by lamination of prepreg sheets, the airtightness between the layers is inferior to one order or more than the fiber: matrix boundary inside the material.

以上より、配管の材質を、例えばSUSやアルミなどの金属材料や、ポリプロピレンやポリカーボネートなどの硬質プラスチックとすることにより、母材からの空気漏れによる真空吸着性能の低下という従来技術の課題のひとつが解決される。なお、本発明において「硬質プラスチック」とは、曲げ弾性率が定常状態で700[MPa]以上であるプラスチックを意味する。配管の材質が金属材料または硬質プラスチック材料のように所定の剛性を有することで、加圧成形時にも配管の断面形状を維持することができる。また成形後も、内部に挿通したケーブル類との接触により配管が変形することを防止できる。   From the above, one of the problems of the prior art of lowering the vacuum adsorption performance due to air leakage from the base material by making the piping material a metal material such as SUS or aluminum, or a hard plastic such as polypropylene or polycarbonate, for example. Solved. In the present invention, “hard plastic” means a plastic having a bending elastic modulus of 700 [MPa] or more in a steady state. Since the pipe material has a predetermined rigidity like a metal material or a hard plastic material, the cross-sectional shape of the pipe can be maintained even during pressure molding. Further, it is possible to prevent the piping from being deformed by the contact with the cables inserted inside after the molding.

本発明にかかるロボットハンドは繊維強化樹脂(FRP)材料を母材とし、基端部から先端部にかけて、母材よりも気密性の高い材料よりなる配管を間に挟み込んで積層したプリプレグシートを、一体に加熱および加圧成形し、かつ先端部に、母材の外表面から配管に至る1個または複数個の通孔を穿設してなることが好適である。   The robot hand according to the present invention uses a fiber reinforced resin (FRP) material as a base material, and a prepreg sheet that is laminated by sandwiching a pipe made of a material that is more airtight than the base material from the base end portion to the tip end portion. It is preferable that one or a plurality of through holes extending from the outer surface of the base material to the pipe are formed in the tip portion by heating and pressure forming integrally.

基端部から先端部まで母材内部に気密性の高い配管を埋め込み、先端部に通孔を穿設することで、対象物の真空吸着やケーブル類の引き回しが可能となる。また母材を得るためにFRP材料のプリプレグシートを複数枚積層していく方式を採ることで、その間に配管を挟み込み、これらを一体に加熱および加圧(コキュア)するだけで容易に配管の埋め込みができ、本発明の目的を達成することができる。   By embedding highly airtight piping inside the base material from the base end portion to the front end portion and making a through hole in the front end portion, it is possible to vacuum-suck the object and route the cables. In addition, by adopting a method in which a plurality of prepreg sheets of FRP material are laminated to obtain a base material, the piping is easily embedded by simply sandwiching the piping between them and heating and pressurizing (cocure) them together. And the object of the present invention can be achieved.

なお、通孔を穿設するタイミングとしては、あらかじめプリプレグや配管に通孔を設けてから成形することも可能ではあるが、むしろ成形後に母材表面から配管に達する通孔を穿設する方が、成形時に材料に生じる熱変形の影響を排除でき、位置精度を高くすることができるため好適といえる。   It is possible to form the through hole in advance by providing a through hole in the prepreg or piping, but it is rather preferable to form a through hole that reaches the piping from the base material surface after molding. It can be said that it is preferable because the influence of thermal deformation generated in the material at the time of molding can be eliminated and the positional accuracy can be increased.

本発明にかかるロボットハンドは、繊維強化樹脂(FRP)材料を母材としてこれを加熱および加圧成形(プレキュア)してなる中間部材および表面板を用いて構成することが好適である。この場合、母材よりも気密性の高い材料よりなる配管を、長手方向に沿って左右からまず一対の中間部材の側面同士で挟み込む。さらにこれらを一対の表面板で挟み込み、中間部材の上/下面と、2枚の表面板それぞれの内面とを、互いに接合する接着層を介して一体に加熱および加圧成形(コキュア)することで、基端部から先端部にかけて配管を母材に容易に埋め込むことができる。更に、先端部に、一の表面板の外表面から配管に至る1個または複数個の通孔を穿設することによって、対象物の真空吸着やケーブル類の引き回しをすることのできるロボットハンドが得られる。ただし通孔を設けるタイミングについては、上述のようにプレキュアまたはコキュアの前または後に限られるものではないが、コキュア後に行うことがもっとも容易に位置精度の高い通孔を設けることができるという観点から好適である。   The robot hand according to the present invention is preferably configured by using an intermediate member and a surface plate obtained by heating and pressure molding (precuring) a fiber reinforced resin (FRP) material as a base material. In this case, a pipe made of a material that is more airtight than the base material is first sandwiched between the side surfaces of the pair of intermediate members from the left and right along the longitudinal direction. Furthermore, these are sandwiched between a pair of surface plates, and the upper / lower surface of the intermediate member and the inner surfaces of the two surface plates are integrally heated and pressure-molded (cocure) via an adhesive layer that joins each other. The piping can be easily embedded in the base material from the base end portion to the tip end portion. Furthermore, a robot hand capable of vacuum suction of objects and routing of cables by drilling one or a plurality of through holes from the outer surface of one surface plate to the pipe at the tip. can get. However, the timing of providing the through holes is not limited to before or after pre-curing or co-curing as described above, but is preferable from the viewpoint that it is possible to provide through holes with high positional accuracy most easily after co-curing. It is.

この方式を採ることにより、表面板と中間部材とを異なるFRP材料、または同一材料であっても異なる繊維配向のものとすることができ、例えば中間部材はハンドの面外圧縮方向の剛性を高くし、表面板は面内、特に長手方向の圧縮・引張方向の剛性を高くするなど自由な設計が可能となるため、ロボットハンドの様々な仕様を満足させることができる。   By adopting this method, the surface plate and the intermediate member can be made of different FRP materials or different fiber orientations even if they are the same material. For example, the intermediate member has high rigidity in the out-of-plane compression direction of the hand. In addition, since the surface plate can be freely designed, for example, by increasing the rigidity in the longitudinal direction, particularly in the compression and tension directions in the longitudinal direction, various specifications of the robot hand can be satisfied.

これはすなわち、上記のように表面板と中間部材のFRP材料を異なるものとした場合、または同一材料であっても繊維配向を極端に変えた場合、両者の線膨張係数(CTE)が大きく相違することに起因する。CTEの大きく異なる複数種類のプリプレグシートを単に積層し、配管を埋め込んでコキュアすると、加圧後の冷却工程において大きな熱歪と熱応力が発生し、層間剥離や材料破壊を生じる原因となる。したがって所定の材料によりあらかじめ表面板と中間部材を成形(プレキュア)しておき、これらを接着層で一体に接合(コキュア)することにより、接着層の剪断変形による前記熱応力の吸収が期待できる。また表面板や中間部材のプレキュアはそれぞれ単体で行われるため十分に高い温度で行うところ、一般にコキュア温度はそれよりも低くできるため、そもそも表面板と中間部材の間に発生する熱応力自体も低減させることができる。   That is, if the surface plate and the FRP material of the intermediate member are different from each other as described above, or if the fiber orientation is extremely changed even with the same material, the linear expansion coefficient (CTE) of the two is greatly different. Due to If a plurality of types of prepreg sheets having significantly different CTEs are simply laminated, and piping is embedded and cured, large thermal strain and thermal stress are generated in the cooling process after pressurization, causing delamination and material destruction. Therefore, the surface plate and the intermediate member are preliminarily molded (precured) with a predetermined material, and these are integrally bonded (cocure) with the adhesive layer, whereby absorption of the thermal stress due to the shear deformation of the adhesive layer can be expected. In addition, since the pre-curing of the surface plate and the intermediate member is performed individually, it is performed at a sufficiently high temperature. Generally, since the co-curing temperature can be lower than that, the thermal stress generated between the surface plate and the intermediate member itself is reduced in the first place. Can be made.

また本発明に用いる接着層としては、無機系または有機系などの通常の接着剤を用いるほか、FRP材料のクロスプリプレグシートを用いることも好適である。クロスプリプレグシートは強化繊維を0°方向と90°方向に編み合わせているため、表面板と中間部材の間に薄く積層してコキュアすることで、対向する表面板の内面と中間部材の表面とが、異なる材料または異なる繊維配向であったとしても、発生する熱応力を好適に吸収する緩衝層として機能することが期待できるからである。   As the adhesive layer used in the present invention, it is also preferable to use a cross prepreg sheet made of FRP material in addition to a normal adhesive such as inorganic or organic. Since the cross prepreg sheet is knitted with reinforcing fibers in the 0 ° direction and 90 ° direction, by thinly laminating between the surface plate and the intermediate member and curing, the inner surface of the opposing surface plate and the surface of the intermediate member However, even if it is a different material or a different fiber orientation, it can be expected to function as a buffer layer that suitably absorbs the generated thermal stress.

上記したように、配管埋め込み型のロボットハンドを得る方法としては、プリプレグシートの積層の間に配管を挟み込みんでコキュアする方式や、プレキュアした表面板や中間部材で配管を囲み接着層を介して一体にコキュアする方式など様々であるが、これらの場合においては、母材に用いる繊維強化樹脂材料として炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、配管に用いる気密性の高い材料として金属材料または硬質プラスチック材料とすることが好適である。母材にCFRPを用いることで高い比剛性、比強度、振動減衰性が得られ、配管に金属材料や硬質プラスチック材料を用いることで高い気密性と剛性が得られるためである。   As described above, a pipe-embedded robot hand can be obtained by sandwiching pipes between layers of prepreg sheets and curing, or by enclosing a pipe with a pre-cured surface plate or an intermediate member and using an adhesive layer. In these cases, carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is used as the fiber reinforced resin material used for the base material, and metal material or hard plastic material is used as the highly airtight material used for the piping. Is preferred. This is because high specific rigidity, specific strength, and vibration damping properties can be obtained by using CFRP as a base material, and high airtightness and rigidity can be obtained by using a metal material or a hard plastic material for piping.

本発明にかかるロボットハンドを得る方法は一つに限られるものではないが、配管を間に挟み込んでFRP材料のプリプレグシートを積層する第一工程と、これらを一体にコキュアする第二工程と、先端部に、外表面から配管に至る1個または複数個の通孔を穿設する第三工程とからなる成形方法によって本発明の目的を達成する配管埋め込み型のロボットハンドを好適に得ることができる。   The method of obtaining the robot hand according to the present invention is not limited to one, but a first step of stacking prepreg sheets of FRP material with a pipe sandwiched therebetween, a second step of co-curing these together, A pipe-embedded robot hand that achieves the object of the present invention can be suitably obtained by a molding method comprising a third step of drilling one or more through holes from the outer surface to the pipe at the tip. it can.

また別の方法としては、積層したFRPプリプレグシートをプレキュアして一対の中間部材および一対の表面板を得る第一工程と、配管をその長手方向に沿って前記一対の中間部材の側面同士で挟み込む第二工程と、配管および中間部材を、前記長手方向に沿って上下から、接着層を介して、前記一対の表面板で挟み込む第三工程と、これらを一体にコキュアする第四工程と、先端部に、一の表面板の外表面から配管に至る1個または複数個の通孔を穿設する第五工程とからなる成形方法によっても本発明の目的を達成する配管埋め込み型のロボットハンドを好適に得ることができる。   As another method, the first step of precuring the laminated FRP prepreg sheet to obtain a pair of intermediate members and a pair of surface plates, and sandwiching the piping between the side surfaces of the pair of intermediate members along the longitudinal direction thereof A second step, a third step in which the pipe and the intermediate member are sandwiched between the pair of surface plates from above and below along the longitudinal direction via the adhesive layer, a fourth step in which these are integrally cured, and a tip A pipe-embedded robot hand that achieves the object of the present invention also by a molding method comprising a fifth step of drilling one or a plurality of through holes from the outer surface of one face plate to the pipe in the part. It can be suitably obtained.

これらの成形方法を採ることにより、本発明にかかるロボットハンドを得ることができる。また通孔の位置決めが容易に行えることも含めて、ハンドの成形が好適に行われる。   By adopting these molding methods, the robot hand according to the present invention can be obtained. In addition, the hand is suitably formed including that the through holes can be easily positioned.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて更に具体的に説明する。ただし特にロボットハンドの平面形状や断面形状、これに埋め込まれる配管の形状や本数、通孔の位置や個数、真空パッド部の有無などにつき、本発明は以下の実施の形態に限られるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, particularly regarding the planar shape and cross-sectional shape of the robot hand, the shape and number of pipes embedded therein, the position and number of through holes, the presence or absence of a vacuum pad portion, etc. .

本発明にかかるロボットハンドの全体形状について、側面図を図1(a)に、裏面の平面図を同図(b)に示す。また長手方向に垂直な断面(横断面)の形状を図2に示す。図2は図1のA−A断面に相当する。   About the whole shape of the robot hand concerning this invention, a side view is shown to Fig.1 (a), and the top view of a back surface is shown to the same figure (b). FIG. 2 shows the shape of a cross section (cross section) perpendicular to the longitudinal direction. FIG. 2 corresponds to the AA cross section of FIG.

10はFRP材料からなる母材、20は母材に一体に埋め込まれた配管、30は真空パッド部、31は真空吸着口または配線口として用いられる先端部側の通孔、40は基端部側の導出孔を表わす。   10 is a base material made of FRP material, 20 is a pipe integrally embedded in the base material, 30 is a vacuum pad portion, 31 is a through-hole on the tip side used as a vacuum suction port or wiring port, and 40 is a base end portion Represents the side outlet hole.

図1は二又板状のロボットハンドであって、真空パッド部30を4箇所備えており、導出孔41より配管20内の空気を抜くことにより、図示しない対象物を真空吸着により把持することができる。対象物は特に限定されないが、樹脂製品、液晶製品、半導体製品、またはこれらの半製品や材料などを好適なものとして例示できる。ただし真空パッド部30は、対象物やハンドの使用目的に応じて設ければよく、必須の構成要件ではない。また導出孔41は配管20の基端側の端部であり、ロボット本体等と接続するため、必要に応じて螺旋や絞りなどのインタフェース加工を施してもよい。   FIG. 1 shows a bifurcated plate-like robot hand, which has four vacuum pad portions 30, and by pulling out air in the pipe 20 from the outlet hole 41, an object not shown is gripped by vacuum suction. Can do. Although a target object is not specifically limited, A resin product, a liquid crystal product, a semiconductor product, or these semi-finished products, materials, etc. can be illustrated as a suitable thing. However, the vacuum pad unit 30 may be provided according to the purpose of use of the object and the hand, and is not an essential component. In addition, the lead-out hole 41 is an end portion on the proximal end side of the pipe 20 and is connected to a robot main body or the like, and may be subjected to interface processing such as a spiral or a diaphragm as necessary.

母材10は、強化繊維(ファイバー)にマトリクス(レジン、樹脂)を含浸させた繊維強化樹脂(FRP)材料からなる。これにより、マトリクスや強化繊維の種別、および繊維配向の好適な設定によりSUSやアルミ等の金属を超える比強度、比剛性、耐熱変形性、耐食性、耐薬品性、高振動減衰性などの利点を享受したロボットハンドを得ることができる。   The base material 10 is made of a fiber reinforced resin (FRP) material in which a reinforced fiber (fiber) is impregnated with a matrix (resin, resin). As a result, advantages such as specific strength, specific rigidity, heat distortion resistance, corrosion resistance, chemical resistance, and high vibration damping properties over metals such as SUS and aluminum can be obtained by appropriate setting of matrix and reinforcing fiber type and fiber orientation. The enjoyed robot hand can be obtained.

FRP材料のマトリクスには、例えばエポキシ樹脂(EP)、フェノール樹脂(PF)、不飽和ポリエステル樹脂(FRP)、アルキド樹脂、ビスマレイミド樹脂(BMI)、シアネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂(PI)、またはポリウレタン樹脂(PUR)などの熱硬化性樹脂、またはポリアミド(PA)、ポリアセタール(POM)、ポリプロピレン(PP)、ポリサルフォン(PSF)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリアリレート(PAR)、ポリアリレンケトン、ポリアリレンサルファイド、またはポリエステル(PET)などの熱可塑性樹脂の中から一つを選択して、または二種類以上を混合して用いることができる。このうち、エポキシ樹脂またはシアネート樹脂が強度、成形性、入手性の観点から好適に用いられる。   Examples of the FRP material matrix include epoxy resin (EP), phenol resin (PF), unsaturated polyester resin (FRP), alkyd resin, bismaleimide resin (BMI), cyanate resin, silicone resin, polyimide resin (PI), Or thermosetting resin such as polyurethane resin (PUR), or polyamide (PA), polyacetal (POM), polypropylene (PP), polysulfone (PSF), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), polyphenylene sulfide (PPS) ), Polyetheretherketone (PEEK), polyetherimide (PEI), polyethersulfone (PES), polyamideimide (PAI), polyarylate (PAR), polyaryleneketone, polyarylenesulfur Id or among thermoplastic resins such as polyester (PET) by selecting one from, or can be used in mixtures of two or more. Among these, an epoxy resin or a cyanate resin is preferably used from the viewpoints of strength, moldability, and availability.

まFRP材料に用いる強化繊維(ファイバー)には、例えば炭素繊維、アラミド繊維、ケブラー繊維、天然繊維、ボロン繊維、セラミック繊維、炭化珪素繊維、またはアルミナ繊維などの金属繊維が用いられる。   For example, carbon fibers, aramid fibers, Kevlar fibers, natural fibers, boron fibers, ceramic fibers, silicon carbide fibers, or alumina fibers are used as reinforcing fibers (fibers) used in the FRP material.

これらの強化繊維は、いずれか一種類、または複数種類を混合したものでもよく、繊維長も短繊維、長繊維を問わないが、ロボットハンドの比強度や比剛性を高くする観点から、炭素繊維、アラミド繊維、または炭化珪素繊維を長繊維として用いるのが好適である。   These reinforcing fibers may be any one type or a mixture of plural types, and the fiber length may be short fibers or long fibers, but from the viewpoint of increasing the specific strength and specific rigidity of the robot hand, carbon fibers It is preferable to use an aramid fiber or a silicon carbide fiber as the long fiber.

強化繊維とマトリクス樹脂を複合して母材10を得る方法は特に限定されない。例えば、内部に配管20を挿通した状態で強化繊維を三次元的にロボットハンドの形状に編み上げ、これにマトリクス樹脂を含浸することもできる。また、強化繊維を一方向に揃え、マトリクス樹脂を含浸して半硬化状態にしたシート状の複数枚のプリプレグを、所定の繊維の配向設計に基づいて適宜積層していく成形方法が、任意の方向(例えばハンドの長手方向)を特に強化したロボットハンドを容易に得ることができるという観点から好適である。また、マトリクスと強化繊維の組み合わせを変えた複数種類のプリプレグを組み合わせて用いてもよい。   A method for obtaining the base material 10 by combining the reinforcing fiber and the matrix resin is not particularly limited. For example, the reinforcing fibers can be braided three-dimensionally into the shape of a robot hand with the pipe 20 inserted therein, and this can be impregnated with a matrix resin. In addition, a molding method in which reinforcing fibers are aligned in one direction and a plurality of sheet-like prepregs impregnated with a matrix resin to be in a semi-cured state is appropriately laminated based on a predetermined fiber orientation design is an arbitrary method. This is preferable from the viewpoint that a robot hand having a particularly enhanced direction (for example, the longitudinal direction of the hand) can be easily obtained. Moreover, you may use combining the multiple types of prepreg which changed the combination of the matrix and the reinforced fiber.

プリプレグシートの積層にあたっては、後述するように配管20を挟み込んでFRP材料のプリプレグシートを積層し、これらを加熱および加圧して一体に成形する方法のほか、あらかじめ複数枚のプリプレグシートを成形(プレキュア)して得た表面板および中間部材を、配管20を軸まわりに囲むように組み合わせ、接着層を介して一体化する(コキュア)方法も選択できる。ただし、複数の表面板および中間部材を用いる場合、対になる表面板同士や中間部材同士、または表面板と中間部材とで、それぞれ異なるFRP材料をプレキュアして用いることが可能である。   In the lamination of the prepreg sheets, as described later, in addition to the method of laminating the prepreg sheets of the FRP material by sandwiching the pipe 20 and heating and pressurizing them together, a plurality of prepreg sheets are preliminarily molded (precured). A method of combining the surface plate and the intermediate member obtained in this manner so as to surround the pipe 20 around the axis and integrating them through the adhesive layer (cocure) can also be selected. However, when a plurality of surface plates and intermediate members are used, it is possible to pre-cure and use different FRP materials for the paired surface plates, between the intermediate members, or between the surface plate and the intermediate member.

ロボットハンドの形状、すなわち母材10の形状は特に限定されない。図1、図2では矩形断面を持つ二又板状のハンドを例示しているがこれに限らず、平面視形状が直線状、テーパー状、弧状、三日月状、円盤状、多角形状(二又状、三又状などを含む)、これらの一部、またはこれらの組み合わせであってもよい。また断面形状についても図2に示す矩形に限らず、円形、半円形、これらの一部、またはこれらの組み合わせであってもよく、部位によって形状や大きさが変化してもよい。   The shape of the robot hand, that is, the shape of the base material 10 is not particularly limited. 1 and 2 exemplify a bifurcated plate-like hand having a rectangular cross section. However, the shape is not limited to this, and the shape in plan view is linear, tapered, arc-shaped, crescent-shaped, disk-shaped, polygonal (bifurcated) Or a part thereof, or a combination thereof. Also, the cross-sectional shape is not limited to the rectangle shown in FIG. 2, and may be a circle, a semicircle, a part of these, or a combination thereof, and the shape and size may vary depending on the part.

配管20は、母材10よりも気密性の高い材料からなる。具体の材料は特に限定されないが、金属材料または硬質プラスチック材料とすることが気密性(透気度)や剛性の観点から好適である。金属材料は特に限定されないが、例えばSUS、アルミ、鉄、銅、チタン、マグネシウム、またはこれらの合金などが入手性や加工性、耐久性の観点から好適に用いられる。硬質プラスチック材料も特に限定されるものではなく、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ABS樹脂、アクリル樹脂、ナイロン樹脂、またはポリイミド樹脂などが入手性、加工性、耐熱性、剛性等の観点から好適に用いられる。気密性の尺度たる透気度はJISP 8117に準じて測定・比較されるが、上述のようにFRP材料のプリプレグシートを積層してなる母材10と比較して、同じ肉厚の金属材料または硬質プラスチック材料は、一般に1オーダー以上透気度に優れるため、かかる材料による配管20を母材に埋め込むことにより、空気漏れが少なく真空吸着性能の高いロボットハンドが得られる。   The pipe 20 is made of a material that is more airtight than the base material 10. The specific material is not particularly limited, but a metal material or a hard plastic material is preferable from the viewpoint of airtightness (air permeability) and rigidity. Although the metal material is not particularly limited, for example, SUS, aluminum, iron, copper, titanium, magnesium, or an alloy thereof is preferably used from the viewpoint of availability, workability, and durability. The hard plastic material is not particularly limited, and polypropylene, polycarbonate, ABS resin, acrylic resin, nylon resin, polyimide resin, or the like is preferably used from the viewpoints of availability, workability, heat resistance, rigidity, and the like. The air permeability, which is a measure of hermeticity, is measured and compared in accordance with JISP 8117. Compared to the base material 10 formed by stacking prepreg sheets of FRP material as described above, Since a hard plastic material generally has an air permeability of one order or more, a robot hand having a high vacuum suction performance with less air leakage can be obtained by embedding the pipe 20 made of such a material in the base material.

配管20の断面形状および平面視形状は、ロボットハンドの使用目的や要求仕様にあわせて自由に設計することができる。断面形状は、図2に示す矩形に限らず、円形、半円形、多角形、これらの一部、またはこれらの組み合わせであってもよく、部位によって形状や大きさが変化してもよい。配管20は母材10に埋め込まれているため、原則としてその断面は母材10の断面に囲まれるが、一部が母材10から露出していてもよい。   The cross-sectional shape and the plan view shape of the pipe 20 can be freely designed according to the purpose of use and the required specifications of the robot hand. The cross-sectional shape is not limited to the rectangle shown in FIG. 2, and may be a circle, a semicircle, a polygon, a part of these, or a combination thereof, and the shape and size may vary depending on the part. Since the pipe 20 is embedded in the base material 10, in principle, the cross section is surrounded by the cross section of the base material 10, but a part thereof may be exposed from the base material 10.

配管20の平面視形状は図1に示すY字状をはじめ、ロボットハンドの平面形状に応じて適宜選択しうる。また配管20の側面視形状は、図1(a)では直線状としているがこれに限られず、例えばハンドの先端部で曲げまたは絞りにより突出部を設け、通孔31に挿通させることも好適である。   The plan view shape of the pipe 20 can be appropriately selected according to the plan shape of the robot hand including the Y shape shown in FIG. Further, the side view shape of the pipe 20 is linear in FIG. 1A, but is not limited to this. For example, it is also preferable that a protruding portion is provided by bending or constricting at the tip of the hand and inserted into the through hole 31. is there.

配管20の外表面の処理は特に要求されるものではないが、例えば金属材料による場合、一般的なワイヤブラシやサンダーなどの機械的研磨処理のほか、脱脂処理、硫化や酸化などの化成処理、防錆などのメッキ処理、陽極酸化処理、表面効果処理、膜処理などを成形前に行い、母材10との接触性を高めてもよい。   The treatment of the outer surface of the pipe 20 is not particularly required. For example, in the case of a metal material, in addition to a mechanical polishing process such as a general wire brush or a sander, a degreasing process, a chemical conversion process such as sulfurization or oxidation, Plating treatment such as rust prevention, anodizing treatment, surface effect treatment, film treatment, etc. may be performed before molding to improve the contact with the base material 10.

通孔31は、対象物の真空吸着、またはケーブル類をハンドに挿通もしくはハンドから導出するための空孔である。対象物を真空吸着するには、配管20内の空気をハンド基端部側の導出孔40より抜き、配管20内を負圧にする。かかる空気抜きには真空ポンプなどが用いられるがその手段は特に限定されない。対象物を上方から吊り下げるように吸着把持する場合は通孔31をハンドの下面に穿設し、逆に対象物をハンドに載置して把持する場合はハンドの上面に通孔31を穿設するとよい。ただし、例えばハンドの側面に通孔31を設け、対象物をハンドに吸引させることも可能であるなど、通孔31の位置および個数は限定されず、ロボットハンドの使用目的や要求仕様にあわせて自由に設計することができる。   The through-hole 31 is a hole for vacuum suction of an object or for inserting cables into or out of the hand. In order to vacuum-suck the object, the air in the pipe 20 is drawn out from the outlet hole 40 on the hand base end side, and the inside of the pipe 20 is made negative pressure. A vacuum pump or the like is used for such air venting, but its means is not particularly limited. When the object is attracted and gripped so as to be suspended from above, the through hole 31 is formed in the lower surface of the hand. Conversely, when the object is placed and held on the hand, the through hole 31 is formed in the upper surface of the hand. It is good to install. However, the position and number of the through holes 31 are not limited, for example, it is possible to provide the through holes 31 on the side of the hand and suck the object to the hand, and according to the use purpose and required specifications of the robot hand. Can be designed freely.

通孔31および導出孔40を設けるに際しては、吸引空気が母材10より漏れ出すことのないよう、配管20の先端部および/または基端部には、金属材料または樹脂材料からなるブロックを母材10に埋設することが更に好適である。この場合、先端部に埋設したブロックの一端には配管20を接続し、他端または側面を座ぐり加工して真空パッド部30を設けることで、真空パッドから配管に至る気道にて気密性の低い母材10と吸引空気が接触することがなくなる。また基端部にも同様のブロックを埋設し、その一端に配管20を接続し、他端または側面にロボット接続用のインタフェース加工を施すことにより、導出孔40の近傍においても気密性の低い母材10と吸引空気が接触して空気漏れを生じることが回避される。   When the through hole 31 and the outlet hole 40 are provided, a block made of a metal material or a resin material is provided at the distal end portion and / or the proximal end portion of the pipe 20 so that the suction air does not leak from the base material 10. More preferably, it is embedded in the material 10. In this case, the pipe 20 is connected to one end of the block embedded in the tip, and the vacuum pad 30 is provided by countersinking the other end or the side surface, thereby providing an airtightness in the airway from the vacuum pad to the pipe. The low base material 10 and suction air do not contact. In addition, a similar block is embedded in the base end portion, the pipe 20 is connected to one end thereof, and interface processing for robot connection is applied to the other end or the side surface so that the mother having low airtightness is also provided in the vicinity of the outlet hole 40. It is avoided that the material 10 and the suction air come into contact with each other to cause an air leak.

通孔31の先端には、対象物との接触面積を大きくし、また対象物の表面を傷つけないための真空パッド部30を設けることが好適である。図1では真空パッド自体は省略し、その取付部のみを図示している。真空パッドには対象物の材質、質量、表面形状などに応じて、ゴム、不織布、スポンジ、樹脂などを用いることができるが、特に限定されない。   It is preferable to provide a vacuum pad portion 30 at the tip of the through hole 31 in order to increase the contact area with the object and not damage the surface of the object. In FIG. 1, the vacuum pad itself is omitted, and only the mounting portion is shown. The vacuum pad can be made of rubber, non-woven fabric, sponge, resin, or the like depending on the material, mass, surface shape, etc. of the object, but is not particularly limited.

真空吸着力は、真空パッド部の開口面積×(大気圧−配管内圧力)で決まるため、通孔31の先端に真空パッド部30を設けて対象物との接触面積を大きくすることは真空吸着力を大きくする観点からも好適といえる。真空吸着した対象物は、ロボットハンドの旋回や昇降などの動作により所定の場所に移動され、その位置において導出孔40より配管20内に吸気がなされると、配管内圧力が回復し、対象物は自重によりハンドから脱離する。   Since the vacuum suction force is determined by the opening area of the vacuum pad portion × (atmospheric pressure−in-pipe pressure), increasing the contact area with the object by providing the vacuum pad portion 30 at the tip of the through hole 31 is vacuum suction. It can also be said that it is preferable from the viewpoint of increasing the power. The object that has been vacuum-adsorbed is moved to a predetermined location by operations such as turning and raising / lowering of the robot hand, and when the intake air is drawn into the pipe 20 from the lead-out hole 40 at that position, the pressure in the pipe is recovered, and the object is recovered. Detaches from the hand due to its own weight.

すなわち真空吸着式のロボットハンドにより対象物の移動操作を行う場合は、(1)ハンドを対象物に近接または当接(2)導出孔40より排気し対象物を吸着(3)把持した対象物を移動(4)導出孔40より吸気し対象物を脱離、という簡単な操作により行うことができる。ここで本発明にかかるロボットハンドによれば、配管20の気密性が高いため対象物の把持力が高く、対象物の移動中に配管内圧力が回復して対象物を誤って脱落させてしまうこともない。また気密性の高さは導出孔40からの吸排気に対する応答性が向上することを意味し、より高速のロボット操作に追随して対象物の把持および脱離操作が可能となる。   That is, when the object is moved by a vacuum suction type robot hand, (1) the hand is brought close to or in contact with the object, (2) the object is sucked by sucking the object through the outlet hole 40, and (3) the object is gripped. Can be performed by a simple operation of moving (4) sucking air from the outlet hole 40 and detaching the object. Here, according to the robot hand according to the present invention, since the pipe 20 is highly airtight, the gripping force of the object is high, and the pressure in the pipe recovers during the movement of the object, causing the object to fall off accidentally. There is nothing. Further, the high airtightness means that the response to intake / exhaust from the outlet hole 40 is improved, and the object can be grasped and desorbed following the higher-speed robot operation.

以下、本発明の実施例について図面を用いて具体的に説明する。図3は母材10に配管20を埋め込んだ状態を示す、第一の実施例にかかるロボットハンドの横断面図である。通孔31や真空パッド部30は省略してある。母材10は炭素繊維複合材料(CFRP)の一方向強化プリプレグシート(UD材)を積層してなるが、繊維配向はハンドの長手方向(0°方向)を1層に対し、+30°方向と−30°方向をそれぞれ1層の割合とした(0°,±30°)。プリプレグシートのマトリクスにはエポキシ系樹脂を用いた。母材10の側面および平面視形状は図1と同様の二又板状とし、厚さは約5mm、二本のハンド先端部の幅はそれぞれ約30mmとした。   Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a cross-sectional view of the robot hand according to the first embodiment, showing a state where the pipe 20 is embedded in the base material 10. The through holes 31 and the vacuum pad portion 30 are omitted. The base material 10 is formed by laminating a unidirectional reinforcing prepreg sheet (UD material) of a carbon fiber composite material (CFRP), and the fiber orientation is the + 30 ° direction with respect to one layer in the longitudinal direction (0 ° direction) of the hand. Each of the −30 ° directions was set as a ratio of one layer (0 °, ± 30 °). An epoxy resin was used for the matrix of the prepreg sheet. The side surface and the plan view shape of the base material 10 were formed in the shape of a bifurcated plate similar to that shown in FIG.

配管20には外形寸法が幅10mm、厚さ3mm、肉厚0.5mmのSUS製の矩形管を二又に分岐させて用い、前記プリプレグシートの積層の間に挟み込んだ(第一工程)。ただし矩形管の先端は閉じ、基端側のみが開口している。配管20の外表面はエポキシ系のプライマー処理を行い、母材10との接着性を向上させた。配管20の挟み込まれる部分は、その形状にあわせてカットしたプリプレグシートを積層する方法と、カットせずに配管20を回り込むようにプリプレグシートを迂回させる方法とがあり、これを併用した。また配管20の周りにはフィラーとしてガラス粉混入エポキシ樹脂パテを充填し、プリプレグシートとの隙間を埋めた。配管20は母材10の厚さ方向、幅方向ともほぼ中央に挟み込んだ。配管20は図3の面外方向に向けて、ハンドの基端部から先端部のやや手前まで延びている。   An SUS rectangular tube having an outer dimension of 10 mm in width, 3 mm in thickness, and 0.5 mm in thickness was used as the pipe 20 in a bifurcated manner, and was sandwiched between the prepreg sheet layers (first step). However, the distal end of the rectangular tube is closed and only the proximal end side is open. The outer surface of the pipe 20 was treated with an epoxy primer to improve the adhesion with the base material 10. The portion where the pipe 20 is sandwiched includes a method of laminating a prepreg sheet cut in accordance with its shape, and a method of bypassing the prepreg sheet so as to wrap around the pipe 20 without cutting. Moreover, the surroundings of the piping 20 were filled with an epoxy resin putty mixed with glass powder as a filler to fill a gap with the prepreg sheet. The pipe 20 was sandwiched between substantially the center in both the thickness direction and the width direction of the base material 10. The pipe 20 extends from the proximal end portion of the hand to a position slightly ahead of the distal end portion in the out-of-plane direction of FIG.

配管20がプリプレグシートに覆われ、一体に埋め込まれた状態で、加熱および加圧成形を行った(第二工程)。本実施例では、図示しない押型を用い、30[MPa]の押圧を与えた。また図示しないヒータによりハンド全体を130[℃]に加熱した状態で180分の成形を行った。かかる成形後、80[℃]で120分間のエージングを行い、特に配管20と母材10の間に生じた熱応力を除去した。   Heating and pressure molding were performed in a state where the pipe 20 was covered with the prepreg sheet and embedded integrally (second step). In this example, a pressing die (not shown) was used and a pressure of 30 [MPa] was applied. Further, the molding was performed for 180 minutes while the entire hand was heated to 130 [° C.] with a heater (not shown). After such forming, aging was performed at 80 [° C.] for 120 minutes, and in particular, the thermal stress generated between the pipe 20 and the base material 10 was removed.

成形後、図1(b)に示すように、ハンド先端部に裏面より、直径5mmの通孔31を、配管20の下面を貫通する深さで合計4箇所穿設した(第三工程)。更にハンド裏面の外表面に直径10mm、深さ0.5mmの真空パッド部30を設け、同形状のPVA発泡体からなるスポンジを嵌め込み、真空パッドとした。   After the molding, as shown in FIG. 1B, a total of four through-holes 31 having a diameter of 5 mm were drilled from the back surface to the tip of the hand with a depth penetrating the lower surface of the pipe 20 (third process). Furthermore, a vacuum pad portion 30 having a diameter of 10 mm and a depth of 0.5 mm was provided on the outer surface of the back surface of the hand, and a sponge made of the same PVA foam was fitted into the vacuum pad.

かかる成形方法によって得たロボットハンドについて、配管20の基端部に市販の真空ポンプを接続して配管20内の空気を排気しつつ、対象物を真空吸着させたところ好適な吸着・把持および搬送作業が行われ、配管20からの空気漏れは認められなかった。なお、対象物としては射出成形されたプラスチック樹脂製品を用いた。   With respect to the robot hand obtained by such a molding method, when a commercially available vacuum pump is connected to the base end of the pipe 20 and the air in the pipe 20 is exhausted, the object is vacuum-adsorbed, so that suitable suction, gripping and conveyance are achieved. Work was performed, and no air leak from the pipe 20 was observed. As an object, an injection molded plastic resin product was used.

図4は第二の実施例にかかるロボットハンドの横断面図である。ロボットハンドの側面視形状および平面視形状は第一の実施例と同様である。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the robot hand according to the second embodiment. The side view shape and the plan view shape of the robot hand are the same as those in the first embodiment.

本実施例にかかるロボットハンドは以下のように成形した。すなわち、まずCFRPプリプレグシートを加熱および加圧成形(プレキュア)して表面板11,12および中間部材13を得た(第一工程)。表面板11と12はハンドの長手方向(0°方向:図4の面外方向)に強化繊維を配向させ、最内層および最外層にクロスプリプレグシート(0°および90°方向に配向)を積層してプレキュアを行った。厚さはいずれも1mmとした。成形環境は圧力30[MPa]、温度180[℃]、時間は180分間とした。   The robot hand according to the present example was molded as follows. That is, first, the CFRP prepreg sheet was heated and pressure-molded (precured) to obtain the surface plates 11 and 12 and the intermediate member 13 (first step). The surface plates 11 and 12 have reinforcing fibers oriented in the longitudinal direction of the hand (0 ° direction: out-of-plane direction in FIG. 4), and cross prepreg sheets (oriented in 0 ° and 90 ° directions) are laminated on the innermost and outermost layers. And performed a pre-cure. Each thickness was 1 mm. The molding environment was a pressure of 30 [MPa], a temperature of 180 [° C.], and a time of 180 minutes.

中間部材13には、ランダム配向させたガラス長繊維に不飽和ポリエステル樹脂を含浸し、プレキュアしたガラス繊維強化プラスチック(GFRP)を厚さ5mmの矩形断面に切り出して用いた。かかる材料は振動減衰率が高く、また軽量かつ圧縮強度に優れるという利点がある。   The intermediate member 13 was prepared by impregnating unsaturated polyester resin into randomly oriented long glass fibers and cutting out a pre-cured glass fiber reinforced plastic (GFRP) into a rectangular cross section having a thickness of 5 mm. Such a material has the advantages of high vibration damping rate, light weight and excellent compressive strength.

配管20には外直径5mm、肉厚0.5mmのSUS製の円管を用い、第一の実施例と同様のフィラーで中間部材13との間を充填した。かかる配管20の長手方向に沿って、対向する一対の中間部材13の側面で挟み込み、配管20を固定した(第二工程)。   An SUS circular tube having an outer diameter of 5 mm and a wall thickness of 0.5 mm was used for the pipe 20, and the space between the intermediate member 13 was filled with the same filler as in the first example. Along the longitudinal direction of the pipe 20, the pipe 20 was fixed by being sandwiched between the side surfaces of the pair of opposed intermediate members 13 (second step).

更に、CFRPのクロスプリプレグシートを接着層14として中間部材13の上/下面と表面板11,12の内面との間に挟み、表面板11,12により全体をサンドイッチした(第三工程)。   Further, a CFRP cross prepreg sheet was sandwiched between the upper / lower surface of the intermediate member 13 and the inner surfaces of the surface plates 11 and 12 as an adhesive layer 14, and the whole was sandwiched between the surface plates 11 and 12 (third step).

これらを図示しない押型およびヒータにより、圧力30[MPa]、温度130[℃]の成形環境の中で120分間コキュアを行った(第四工程)。その後、第一の実施例と同環境にてエージングを行った。   These were cured for 120 minutes in a molding environment with a pressure of 30 [MPa] and a temperature of 130 [° C.] using a pressing die and a heater (not shown) (fourth step). Thereafter, aging was performed in the same environment as in the first example.

成形されたハンドには、第一の実施例と同様の箇所に通孔31および真空パッド部30を設けた(第五工程)。   The molded hand was provided with a through hole 31 and a vacuum pad portion 30 at the same location as in the first embodiment (fifth step).

かかる成形方法によって得たロボットハンドについても、第一の実施例と同様に高い真空吸着力が得られた。   A high vacuum suction force was also obtained for the robot hand obtained by this molding method, as in the first example.

プレキュアした表面板11,12および中間部材13を用いて配管20を挟み込み、これらを一体にコキュアするにあたっては、かかる表面板や中間部材の形状は特に限定されるものではない。図5および図6は配管20として円管を用いたものであるが、図5ではかかる円管の直径が中間部材13の肉厚よりも大きい例を、逆に図6では小さい例を示している。図5では表面板11,12に削り溝を設け、配管20の逃げ部を形成している。かかる逃げ部は配管20の形状にあわせて円筒面状としてもよい。かかる構造とすることにより、配管20のサイズによらず表面板の厚さを自在に増やして所定の方向の剛性を更に強化することができる。図6の場合は、表面板11,12に蓋状の突出部を設け、配管20が四方から表面板または中間部材と当接するようにしている。かかる鍵型の嵌め合い構造とすることにより、表面板と中間部材がより強固に一体成形される。   When the pipe 20 is sandwiched using the precured surface plates 11 and 12 and the intermediate member 13 and these are integrally cured, the shape of the surface plate and the intermediate member is not particularly limited. 5 and 6 show a case where a circular pipe is used as the pipe 20. In FIG. 5, an example in which the diameter of the circular pipe is larger than the thickness of the intermediate member 13, and conversely in FIG. 6, a small example is shown. Yes. In FIG. 5, shaving grooves are provided in the surface plates 11 and 12 to form relief portions of the pipe 20. Such a relief portion may have a cylindrical surface shape in accordance with the shape of the pipe 20. With this structure, the thickness of the surface plate can be freely increased regardless of the size of the pipe 20, and the rigidity in a predetermined direction can be further strengthened. In the case of FIG. 6, the surface plates 11 and 12 are provided with lid-shaped protrusions so that the pipe 20 contacts the surface plate or the intermediate member from four directions. By adopting such a key-type fitting structure, the surface plate and the intermediate member are integrally formed more firmly.

図7は中間部材13として、複合した角パイプを用いたものである。配管20もこれと同じ高さの角パイプとしているが、ただしこれに限られるものではない。かかる構造をとることにより、中間部材13の軽量化が図られる。また気密性に乏しい中間部材13の中空部はケーブル類の引き回しに用い、気密性の高い配管20を真空吸着に用いることもできる。   FIG. 7 shows a case where a composite square pipe is used as the intermediate member 13. The pipe 20 is also a square pipe having the same height, but is not limited to this. By adopting such a structure, the intermediate member 13 can be reduced in weight. Further, the hollow portion of the intermediate member 13 having poor airtightness can be used for routing cables, and the highly airtight piping 20 can be used for vacuum suction.

図5から7のいずれの実施例においても、表面板11,12と中間部材13をそれぞれ単独で高温高圧環境にて予備成形(プレキュア)しておくことで、熱応力の発生を低減することができる。配管20を埋め込んでこれらを一体成形(コキュア)する際は、これよりも緩い成形環境にて行うことができ、また、接着剤またはクロスプリプレグシートなどからなる接着層14の働きにより熱応力が更に吸収されるからである。   In any of the embodiments shown in FIGS. 5 to 7, it is possible to reduce the generation of thermal stress by preliminarily molding the surface plates 11 and 12 and the intermediate member 13 individually in a high temperature and high pressure environment. it can. When the pipes 20 are embedded and integrally molded (cocure), they can be performed in a looser molding environment, and the thermal stress is further increased by the action of the adhesive layer 14 made of an adhesive or a cross prepreg sheet. It is because it is absorbed.

本発明にかかるロボットハンドは、様々な対象物を真空吸着により把持することができるほか、各種信号線や電源ケーブルをハンド内部に引き回すことができる。またロボットの種別もシーケンスロボット、プレイバックロボット、数値制御ロボット、知能ロボットなどの産業用ロボット、またはパーソナルロボットの別を問わず広く用いることができる。   The robot hand according to the present invention can hold various objects by vacuum suction, and can route various signal lines and power cables inside the hand. Also, the robot type can be widely used regardless of whether it is a sequence robot, a playback robot, a numerical control robot, an industrial robot such as an intelligent robot, or a personal robot.

本発明の実施の形態にかかるロボットハンドの側面図(a)および平面図(b)Side view (a) and plan view (b) of a robot hand according to an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態にかかるロボットハンドの横断面図Cross-sectional view of a robot hand according to an embodiment of the present invention 本発明の第一の実施例にかかるロボットハンドの横断面図1 is a cross-sectional view of a robot hand according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第二の実施例にかかるロボットハンドの横断面図Cross-sectional view of a robot hand according to a second embodiment of the present invention 本発明のその他の実施例にかかるロボットハンドの横断面図Cross-sectional view of a robot hand according to another embodiment of the present invention. 同上Same as above 同上Same as above 従来のロボットハンドの構造を示す平面図Plan view showing the structure of a conventional robot hand 従来のロボットハンドの構造を示す断面図Sectional view showing the structure of a conventional robot hand

符号の説明Explanation of symbols

10,110 母材
11,12 表面板
13 中間部材
14 接着層
20 配管
30、130 真空パッド部
31、131 通孔
40 導出孔
120 溝
140 蓋
150、160 空気漏れ
10, 110 Base material 11, 12 Surface plate 13 Intermediate member 14 Adhesive layer 20 Piping 30, 130 Vacuum pad portion 31, 131 Through hole 40 Lead-out hole 120 Groove 140 Lid 150, 160 Air leakage

Claims (8)

繊維強化樹脂材料を母材とするロボットハンドであって、
その基端部から先端部にかけて、母材よりも気密性の高い材料よりなる配管が母材と一体に埋め込み成形され、かつ先端部に、母材の外表面から配管に至る1個または複数個の通孔が穿設されていることを特徴とするロボットハンド。
A robot hand based on a fiber reinforced resin material,
One or a plurality of pipes made of a material that is more airtight than the base material are embedded and molded from the base end portion to the front end portion, and the front end portion extends from the outer surface of the base material to the pipe. Robot hand characterized by having a through hole.
前記繊維強化樹脂材料が、積層したプリプレグシートを加熱および加圧成形してなる炭素繊維強化プラスチックであり、かつ、
前記気密性の高い材料が、金属材料または硬質プラスチック材料である請求項1記載のロボットハンド。
The fiber reinforced resin material is a carbon fiber reinforced plastic formed by heating and pressure molding a laminated prepreg sheet, and
The robot hand according to claim 1, wherein the highly airtight material is a metal material or a hard plastic material.
繊維強化樹脂材料を母材とするロボットハンドであって、
基端部から先端部にかけて、母材よりも気密性の高い材料よりなる配管を間に挟み込んで積層したプリプレグシートを、一体に加熱および加圧成形し、かつ先端部に、母材の外表面から配管に至る1個または複数個の通孔を穿設してなることを特徴とするロボットハンド。
A robot hand based on a fiber reinforced resin material,
From the base end to the tip, a prepreg sheet that is laminated with a pipe made of a material that is more airtight than the base is sandwiched and heated and pressure-molded integrally, and at the tip, the outer surface of the base A robot hand comprising one or a plurality of through holes extending from a pipe to a pipe.
繊維強化樹脂材料を母材とし、
基端部から先端部にかけて延びる、母材よりも気密性の高い材料よりなる配管と、
これを長手方向に沿って左右からその側面によって挟み込む一対の中間部材と、
前記配管および中間部材を長手方向に沿って上下から挟み込む一対の表面板と、
中間部材の上/下面と表面板の内面とを互いに接合する接着層と、
を一体に加圧および加圧成形(コキュア)してなるロボットハンドであって、更に、
先端部に、一の表面板の外表面から配管に至る1個または複数個の通孔が穿設され、かつ、
前記中間部材および表面板は、前記繊維強化樹脂材料をあらかじめ加熱および加圧成形(プレキュア)してなることを特徴とするロボットハンド。
Using fiber reinforced resin as a base material,
A pipe made of a material that is more airtight than the base material, extending from the base end to the front end,
A pair of intermediate members sandwiching this by its side surfaces from the left and right along the longitudinal direction;
A pair of surface plates sandwiching the pipe and the intermediate member from above and below along the longitudinal direction;
An adhesive layer that joins the upper / lower surface of the intermediate member and the inner surface of the face plate to each other;
Is a robot hand formed by pressing and molding (cocure) integrally,
One or a plurality of through holes extending from the outer surface of one surface plate to the pipe are formed in the tip portion, and
The robot member according to claim 1, wherein the intermediate member and the surface plate are obtained by heating and pressure-molding (precuring) the fiber-reinforced resin material in advance.
前記接着層が前記繊維強化樹脂材料のクロスプリプレグシートである請求項4に記載のロボットハンド。 The robot hand according to claim 4, wherein the adhesive layer is a cross prepreg sheet of the fiber reinforced resin material. 前記繊維強化樹脂材料が炭素繊維強化プラスチックであり、前記気密性の高い材料が、金属材料または硬質プラスチック材料である請求項3から5のいずれか1項に記載のロボットハンド。 The robot hand according to any one of claims 3 to 5, wherein the fiber reinforced resin material is a carbon fiber reinforced plastic, and the highly airtight material is a metal material or a hard plastic material. 基端部から先端部にかけて延びる、金属製またはプラスチック製の配管を間に挟み込んで繊維強化樹脂材料のプリプレグシートを積層する第一工程と、
これらを一体に加熱および加圧成形する第二工程と、
先端部に、外表面から配管に至る1個または複数個の通孔を穿設する第三工程と、
からなるロボットハンドの成形方法。
A first step of laminating a prepreg sheet of fiber reinforced resin material with a metal or plastic pipe extending between the base end portion and the tip end portion;
A second step of integrally heating and pressure forming these,
A third step of drilling one or more through holes from the outer surface to the pipe at the tip;
A robot hand molding method comprising:
積層した繊維強化樹脂プリプレグシートを加熱および加圧成形(プレキュア)して一対の中間部材および一対の表面板を得る第一工程と、
基端部から先端部にかけて延びる、金属製またはプラスチック製の配管を、その長手方向に沿って前記一対の中間部材の側面同士で挟み込む第二工程と、
配管および中間部材を、前記長手方向に沿って上下から、接着層を介して、前記一対の表面板で挟み込む第三工程と、
これらを一体に加熱および加圧成形(コキュア)する第四工程と、
先端部に、一の表面板の外表面から配管に至る1個または複数個の通孔を穿設する第五工程と、
からなるロボットハンドの成形方法。
A first step of heating and pressure molding (precuring) the laminated fiber reinforced resin prepreg sheet to obtain a pair of intermediate members and a pair of surface plates;
A second step of sandwiching a pipe made of metal or plastic extending from the base end portion to the tip end portion between the side surfaces of the pair of intermediate members along its longitudinal direction;
A third step of sandwiching the pipe and the intermediate member from above and below along the longitudinal direction with the pair of surface plates through an adhesive layer;
A fourth step of integrally heating and pressing (cocure) these, and
A fifth step of drilling one or more through holes from the outer surface of one surface plate to the pipe at the tip;
A robot hand molding method comprising:
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