JP2012110976A - 把持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比して、より小型・軽量であって、ワークの把持動作に要する時間の短縮を図った把持装置を提供する。
【解決手段】把持される対象たるコネクティングロッド２を挟圧するための一対の挟圧部５・６を１組以上（本実施形態では４組）備えるとともに、１組以上の一対の挟圧部５・６を挟圧方向に向けて相対変位させるためのアクチュエータ７を備え、各挟圧部５・６の一対の挟圧部によりコネクティングロッド２を挟圧するときにコネクティングロッド２と当接する部位において、コネクティングロッド２の外形形状に倣った凹凸部が形成される一対の把持部８・９を備える、コネクティングロッド２を把持するための把持装置３であって、一対の把持部８・９のうち、一方の把持部９は、挟圧方向に向けて弾性変形する弾性部材１０を介して、挟圧部６に支持される。
【選択図】図４

Description

本発明は、把持対象物たるワークを把持するための装置である把持装置の技術に関する。

従来、ロボットアームの手先部分等に付設され、複数の把持対象物たるワーク（例えば、コネクティングロッド等）を一度に把持することができる装置である把持装置が知られており、例えば、以下に示す特許文献１にその技術が開示され、公知となっている。

特許文献１に開示された従来技術において、把持装置は、ベースプレートと、該ベースプレートに固定され、ワーク（コネクティングロッド）の位置を規制する可動基準ピンと、該可動基準ピンによって位置決めされたワークを両側から把持する一対の可動爪と、該一対の可動爪に対応して設けられ、可動爪が固定された一対のスライド板と、該スライド板を移動して、一対の可動爪の間隔を変化させるアクチュエータと、を備え、ベースプレートに対する可動基準ピンの固定位置が可変であり、スライド板に対する可動爪の固定位置が可変である構成としている。
このような構成により、異なる形状のワークを、段替え（ワークの種類に合せて、治具等の交換や、アクチュエータのストロークの調整等を行う作業）を要することなく、簡便に把持することができる把持装置を実現している。

特開２００８−２２１４３８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術に係る把持装置は、複数のアクチュエータを必要とし、多数の構成部品を必要とする大掛かりな構成であるため、把持装置が大型化し、重量も大きくなるという問題があった。このため、把持装置の重量に対応したロボットアームが必要となり、ワークを移送するための設備の大型化を招く要因となっていた。
また、特許文献１に開示された従来技術に係る把持装置は、複数のアクチュエータを動作させてワークを把持する構成としているため、ワークの把持動作に要する時間が長くなるという問題もあった。

本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、従来に比して、より小型・軽量であって、ワークの把持動作に要する時間の短縮を図った把持装置を提供することを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、把持される対象たる被把持物を挟圧するための一対の挟圧部を１組以上備えるとともに、１組以上の前記一対の挟圧部を挟圧方向に向けて相対変位させるためのアクチュエータを備え、前記各挟圧部の前記一対の挟圧部により前記被把持物を挟圧するときに前記被把持物と当接する部位において、前記被把持物の外形形状に倣った凹凸部が形成される一対の把持部を備える、前記被把持物を把持するための把持装置であって、前記一対の把持部のうち、一方の前記把持部は、挟圧方向に向けて弾性変形する弾性部材を介して、前記挟圧部に支持されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、従来に比して、把持装置を、より小型化・軽量化することができる。また、アクチュエータを１個だけ用いた構成により、ワークの把持動作に要する時間の短縮を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る把持装置を備えた移送装置の全体構成を示す模式図。 把持対象物たるコネクティングロッドの説明図、（ａ）一実施形態に係るコネクティングロッドを示す平面模式図、（ｂ）仕様が異なる２種類のコネクティングロッドを示す平面模式図。 本発明の第一の実施形態に係る把持装置（把持前の状態）を示す模式図、（ａ）平面模式図、（ｂ）図３（ａ）におけるＡ方向矢視模式図。 本発明の第一の実施形態に係る把持装置（把持状態）を示す模式図、（ａ）平面模式図、（ｂ）図４（ａ）におけるＢ方向矢視模式図。 把持装置によるコネクティングロッドの把持状態を示す説明図、（ａ）コネクティングロッドが１個の場合の把持状態を示す断面模式図、（ｂ）コネクティングロッドが４個の場合の把持状態を示す断面模式図。 把持装置によるコネクティングロッドの把持状態を示す説明図、（ａ）大ロッドの把持状態（４個の場合）を示す断面模式図、（ｂ）小ロッドの把持状態（４個の場合）を示す断面模式図。 本発明の第二の実施形態に係る把持装置（把持状態）を示す平面模式図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係る把持装置を備える移送装置について、図１および図２を用いて説明をする。
図１に示す如く、移送装置１は、移送対象物たるワークであるコネクティングロッド２を移送するための装置であり、本発明の一実施形態に係る把持装置である把持装置３、ロボットアーム４等からなる構成としている。

ここで、把持装置３の把持対象物たるコネクティングロッド２について、説明をする。
コネクティングロッド２は、エンジンを構成する部品であり、図２（ａ）に示す如く、大端部２ａ、小端部２ｂ、ロッド部２ｃ、連結部２ｄ等が形成されている。
そして、大端部２ａとロッド部２ｃとの境界を境界部２ｅと規定し、小端部２ｂとロッド部２ｃとの境界を境界部２ｆと規定している。

例えば、コネクティングロッド２は、４気筒のエンジンを構成する部品として使用される場合には、１台のエンジンに対して４個のコネクティングロッド２・２・２・２が使用される。
そして、コネクティングロッド２は、個々の部品において個体差（重量や重心位置のばらつき）が生じるのが一般的であるため、各コネクティングロッド２・２・・・は、重量や重心位置を測定することにより選別がなされ、その後、１組で使用するのに適した４個のコネクティングロッド２・２・２・２を選定する。

このように、各コネクティングロッド２・２・・・は、１組として選定する前においては、個別に移送するとともに、また、１組として選定した後においては、選定した１組（本実施形態では４個）のコネクティングロッド２・２・２・２は、１組の状態を崩さないように、同時に移送するのが望ましいという特性を有している。

また、コネクティングロッド２は、エンジンの機種ごとに設計されるのが一般的であるため、エンジンの機種が異なれば、その寸法および形状も異なってくる。
このため、図２（ｂ）に示すように、例えば、生産ラインで取り扱うエンジンの機種が２種類あるような場合には、エンジンの機種に応じて、寸法および形状が異なる２種類のコネクティングロッド２・２（より大きいほうのコネクティングロッド２を大ロッド２Ｘと呼び、より小さいほうのコネクティングロッド２を小ロッド２Ｙと呼ぶ）を使い分ける必要がある。

本発明の第一の実施形態に係る把持装置３は、このような特性を有するコネクティングロッド２を把持するのに適した装置であり、コネクティングロッド２を１個あるいは複数同時に把持することができ、また、寸法および形状が異なっている複数種類のコネクティングロッド２・２（例えば、大ロッド２Ｘおよび小ロッド２Ｙ）を、段替えを要することなく把持できるという特徴を有している。

次に、本発明の第一の実施形態に係る把持装置３について、図１および図３〜図６を用いて説明をする。
図１に示す如く、把持装置３は、該把持装置３の骨格を構成するフレーム３ａを、ロボットアーム４の手先部４ａに固設することによって、ロボットアーム４に対して付設されている。
そして、把持装置３は、挟圧部５・６、アクチュエータ７、把持部８・９等を備えている。また、把持部９は、挟圧部６に対して弾性部材１０を介して支持される構成としている。
さらに、把持装置３は、各把持部８・９をそれぞれ４個ずつ備える構成としており、一対の各把持部８・９を１組として、４組の各把持部８・９を備える構成としている。４組の各把持部８・９は、各把持部８・９により把持されるコネクティングロッド２の厚み方向に並設されている。

図３（ａ）（ｂ）に示す如く、各挟圧部５・６のうち、一方の挟圧部５は、フレーム３ａに固設している。
また他方の挟圧部６は、フレーム３ａに固設したアクチュエータ７の変位軸７ａに固設しており、変位軸７ａの軸心方向を、挟圧部６の挟圧面６ａに対して直交させている。
そして、各挟圧部５・６は、各挟圧面５ａ・６ａを略平行に、かつ、対向させて配置する構成としている。
尚、本実施形態では、略箱状に組まれたフレーム３ａを例示しているが、把持装置３におけるフレーム３ａの形状をこれに限定するものではなく、フレーム３ａの形状としては、アクチュエータ７と挟圧部５を相対変位不能に固定可能な種々のものが採用できる。

アクチュエータ７の変位軸７ａは、その軸心方向に伸縮可能に構成されており、変位軸７ａを伸長させることによって、各挟圧部５・６の離間距離を小さくして、各挟圧部５・６の間に存在する物体を挟圧する構成としている。
また、アクチュエータ７の変位軸７ａを短縮させることによって、各挟圧部５・６の離間距離を大きくして、各挟圧部５・６の間に存在する物体の挟圧状態を解除することができる。

１組の各把持部８・９のうち、一方の把持部８は、挟圧部５の挟圧面５ａに固設されている。
また、他方の把持部９は、挟圧部６の挟圧面６ａから突設する支持軸１１に固設されている。

挟圧部６には、挟圧面６ａに対して垂直な方向に、支持軸１１の外径に略一致する内径であって、かつ、該支持軸１１が挿通可能な孔である支持孔６ｂが形成されている。
そして、支持軸１１は、支持孔６ｂに挿通されることによって、該支持孔６ｂの軸心方向に対して変位可能な態様で、挟圧部６によって支持される構成としている。
このような構成により、支持軸１１に固設されている把持部９も、挟圧面６ａに対して垂直な方向に変位することができる。

さらに、支持軸１１の把持部９が固設される側とは反対側の端部には、ドグ１２が固設されている。そして、ドグ１２によって、支持軸１１の挟圧部５側への変位を規制している。

また、把持部８は、爪部８ａ・８ｂを備えている。
爪部８ａには、コネクティングロッド２の境界部２ｅの形状に対応した凹形状が形成されており、爪部８ｂには、コネクティングロッド２の境界部２ｆの形状に対応した凹形状が形成されている。
さらに挟圧部５には、コネクティングロッド２の連結部２ｄの凸形状に対応した凹形状を有する凹部５ｂが形成されている。

また、把持部９は、爪部９ａ・９ｂを備えている。
爪部９ａには、コネクティングロッド２の境界部２ｅの形状に対応した凹形状が形成されており、爪部９ｂには、コネクティングロッド２の境界部２ｆの形状に対応した凹形状が形成されている。
さらに爪部９ａには、コネクティングロッド２の連結部２ｄの凸形状に対応した凹形状を有する凹部９ｃが形成されている。

さらに、支持軸１１を支持孔６ｂに挿通する状態において、把持部９と挟圧部６に弾性部材１０を介挿する構成としている。
このような構成により、把持部９が挟圧部６側に押圧され、弾性部材１０が挟圧部６および把持部９によって押し縮められることによって、弾性部材１０によって、挟圧部６の変位を吸収することができる。

またこのとき、把持部９および支持軸１１には、弾性部材１０によって、元の位置に復元する方向に作用する弾性力が付与される。
尚、本実施形態では、弾性部材１０として、バネ状部材を採用した場合を例示しているが、例えば、ゴムや樹脂等からなる塊状の弾性部材を採用することも可能であり、種々の態様の弾性部材を採用し得る。

そして、図４（ａ）（ｂ）に示す如く、アクチュエータ７を作動させ変位軸７ａを伸長させることによって、挟圧部５の凹部５ｂと把持部８の各部８ａ・８ｂおよび把持部９の各部９ａ・９ｂ・９ｃをコネクティングロッド２の各部位２ｄ・２ｅ・２ｆに沿わせつつ、各挟圧部５・６（即ち各把持部８・９）によって、コネクティングロッド２を挟圧することができる。
これにより、把持装置３によって、コネクティングロッド２を、三次元方向に対してズレを生じさせることなく確実に把持することができる。

また、把持部９の各爪部９ａ・９ｂは、それぞれ独立して変位することができるため、コネクティングロッド２に個体差が存在している場合でも、弾性部材１０によって、把持部９の変位を吸収することができるため、各コネクティングロッド２・２・２・２に対して、確実に各爪部９ａ・９ｂを沿わせることができる。
これにより、ズレを生じない確実な把持状態を実現することができる。

尚、本実施形態では、可動側の把持部９を、弾性部材１０を介して挟圧部６により支持する構成としているが、あるいは、固定側の把持部８を、弾性部材１０を介して挟圧部５により支持する構成とすることも可能である。

さらに、把持装置３では、各把持部８・９を４組備える構成としている。
即ち、４個の把持部８・８・８・８が挟圧部５に付設され、４個の把持部９・９・９・９が挟圧部６に付設されている。
また、挟圧部６の挟圧面６ａには、４個の支持孔６ｂ・６ｂ・６ｂ・６ｂが形成されており、各支持孔６ｂ・６ｂ・６ｂ・６ｂにそれぞれ支持軸１１を挿通している。
そして、各支持孔６ｂ・６ｂ・６ｂ・６ｂにおいて支持されている４個の支持軸１１・１１・１１・１１に対して、それぞれ把持部９を付設する構成としている。

このような構成により、把持装置３は、図５（ａ）に示すように、１組の各把持部８・９のみを使用すれば、１個のコネクティングロッド２を把持することが可能であり、あるいは、図５（ｂ）に示すように、４組の各把持部８・９を使用すれば、４個の複数のコネクティングロッド２・２・・・を同時に把持することが可能である。
尚、把持装置３は、２組および３組の各把持部８・９を使用すれば、２個および３個の複数のコネクティングロッド２・２・・・を同時に把持することも可能である。

即ち、把持装置３は、コネクティングロッド２の選定前には、図５（ａ）に示すように、コネクティングロッド２を１個ずつ把持することができ、また選定後には、図５（ｂ）に示すように、複数（本実施形態では４個）のコネクティングロッド２・２・・・を１組として同時に把持することができる。

また、把持装置３では、１個のアクチュエータ７を作動させるだけで、複数のコネクティングロッド２・２・・・を把持することができるため、従来に比して把持動作に要する時間の短縮を図ることができるとともに、アクチュエータ７を１個だけ備える簡易な構成でありながら、複数のコネクティングロッド２・２・・・を把持することができるため、装置の小型化・および軽量化を図ることができる。

さらに、把持装置３は、把持部８が備える各爪部８ａ・８ｂの形状および把持部９が備える各爪部９ａ・９ｂの形状は、形状および寸法が異なる各ロッド２Ｘ・２Ｙに対応し得る形状としている。また、各ロッド２Ｘ・２Ｙにおいて存在する形状および寸法の差異は、弾性部材１０によっても吸収することができる。
このような構成により、把持装置３は、図６（ａ）（ｂ）に示すように、段替えを要することなく、複数種類（本実施形態では２種類）の各ロッド２Ｘ・２Ｙを把持することができる。

即ち、本発明の一実施形態に係る把持装置３は、把持される対象たるコネクティングロッド２を挟圧するための一対の挟圧部５・６を１組以上（本実施形態では４組）備えるとともに、１組以上の一対の挟圧部５・６を挟圧方向に向けて相対変位させるためのアクチュエータ７を備え、各挟圧部５・６の一対の挟圧部によりコネクティングロッド２を挟圧するときにコネクティングロッド２と当接する部位において、コネクティングロッド２の外形形状に倣った凹凸部が形成される一対の把持部８・９を備えるコネクティングロッド２を把持するための把持装置３であって、一対の把持部８・９のうち、一方の把持部９は、挟圧方向に向けて弾性変形する弾性部材１０を介して、挟圧部６に支持されるものである。
このような構成により、従来に比して、把持装置３を、より小型化・軽量化することができる。また、アクチュエータ７を１個だけ用いた構成により、コネクティングロッド２の把持動作に要する時間の短縮を図ることができる。

さらに把持装置３は、各把持部８・９において把持しているコネクティングロッド２の個数を把握するために、４組の各把持部８・９に対応した４個のセンサ１３・１３・１３・１３を備えている。本実施形態では、センサ１３として非接触の光電式センサを採用している。
尚、センサ１３としては、その他の方式（例えば、超音波式等）の非接触式センサや、リミットスイッチ等の接触式センサを採用することも可能である。

図４（ａ）（ｂ）に示す如く、把持装置３によって、コネクティングロッド２を把持する状態において、把持部８と把持部９の間にコネクティングロッド２が存在していれば、変位軸７ａが伸長するのに伴って、把持部９は挟圧部６の挟圧面６ａに接近する方向に押圧される。
このとき、支持軸１１の端部に設けられたドグ１２は、センサ１３の光路を遮る位置に変位される。

一方、把持装置３によって、コネクティングロッド２を把持する状態において、把持部８と把持部９の間にコネクティングロッド２が存在していなければ、変位軸７ａが伸長しても、把持部９は挟圧部６の挟圧面６ａに接近する方向に押圧されない。
このとき、支持軸１１の端部に設けられたドグ１２も変位しないため、ドグ１２がセンサ１３の光路を遮ることがない。

そして、４個の各センサ１３・１３・１３・１３のうち、ドグ１２の変位を検出したセンサ１３が幾つあるか、その個数を検出することによって、そのとき把持装置３によって把持しているコネクティングロッド２の個数を検出する構成としている。

次に、本発明の第二の実施形態に係る把持装置について、図７を用いて説明をする。
本発明に係る把持装置の把持対象物たるワークは、第一の実施形態に係る把持装置３において示したようなコネクティングロッド２に限定するものではない。

図７に示す如く、本発明の第二の実施形態に係る把持装置２３は、ディスク状の形態を有するワークであるワーク２２を把持するための装置である。
把持装置２３は、把持装置３が備える把持部８・９とは異なる把持部１８・１９を備えており、その他の部分については、把持装置３と構成が共通している。
また、把持装置２３は、第一の実施形態に係る把持装置３と同様に、把持装置２３の骨格を構成するフレーム２３ａを手先部４ａに固設することによって、ロボットアーム４に付設して使用される装置である（図１参照）。

把持部１８・１９について、説明をする。
把持部１８は、爪部１８ａ・１８ｂを有している。
各爪部１８ａ・１８ｂには、ワーク２２の形状に対応した凹形状が形成されている。
また同様に、把持部１９は、爪部１９ａ・１９ｂを有している。
各爪部１９ａ・１９ｂには、ワーク２２の形状に対応した凹形状が形成されている。

このような構成により、把持装置２３は、ディスク状のワーク２２を１個だけ把持したり、あるいは、複数（例えば４個）のワーク２２・２２・・・を同時に把持したりすることができる。
また、ディスクの形状および寸法が異なる複数種類のワーク２２が存在するような場合であっても、段替えを要することなく、１個の把持装置２３で複数種類のワーク２２を把持することができる。

即ち、本発明の各実施形態に係る把持装置３・２３では、把持対象物たる各ワーク２・２２の形状および寸法等に合せて、適切に各把持部８・９および各把持部１８・１９を設計することによって、コネクティングロッド２やディスク状のワーク２２に限らず、その他種々の種類のワークを把持することができる。

２ コネクティングロッド
３ 把持装置
５ 挟圧部
６ 挟圧部
７ アクチュエータ
８ 把持部
９ 把持部

Claims (1)

1. 把持される対象たる被把持物を挟圧するための一対の挟圧部を１組以上備えるとともに、
   １組以上の前記一対の挟圧部を挟圧方向に向けて相対変位させるためのアクチュエータを備え、
   前記各挟圧部の前記一対の挟圧部により前記被把持物を挟圧するときに前記被把持物と当接する部位において、前記被把持物の外形形状に倣った凹凸部が形成される一対の把持部を備える、前記被把持物を把持するための把持装置であって、
   前記一対の把持部のうち、一方の前記把持部は、
   挟圧方向に向けて弾性変形する弾性部材を介して、前記挟圧部に支持される、
   ことを特徴とする把持装置。

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