JP2015033751A - Gripping mechanism and workpiece moving mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a gripping mechanism that is attached to the tip of a robot and grips a work, and a work movement mechanism that includes the gripping mechanism.
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。)。
A transfer robot is used to move the workpiece.
Since there are various forms of workpieces to be gripped, various forms of gripping mechanisms attached to the tip of the robot have been put into practical use (see, for example, Patent Document 1 (FIG. 8B)).
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。
FIG. 13 is a diagram for explaining the basic configuration of the conventional technique. A
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。
According to the description of paragraph number [0020] in
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。
Incidentally, the gripping mechanism attached to the tip of the robot is required to be lighter. This is because the burden on the robot can be reduced.
In this regard, in
Further, it is necessary to finely control the three electric motors, which increases the cost of creating a control circuit and increases the equipment cost of the gripping mechanism.
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。 Considering the further spread of the gripping mechanism attached to the tip of the robot, a gripping mechanism that is lighter in weight and inexpensive in equipment cost is required.
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。 An object of the present invention is to provide a lighter and cheaper gripping mechanism.
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。
The invention according to
A bracket connected to the tip of the robot;
A fixed arm extending from the bracket;
A first claw and a third claw provided at a tip of the fixed arm and arranged at a predetermined interval in a direction perpendicular to the extending direction of the fixed arm;
A movable arm supported swingably on the bracket via a support shaft extending in a direction perpendicular to the extending direction of the fixed arm, and an actuator provided on the bracket for swinging the movable arm;
A rotating member attached to the tip of the movable arm so as to be rotatable up to a predetermined angle around the axis of the movable arm, and rotated by the pressing force of the workpiece;
The rotating member includes a second claw provided corresponding to the first claw and a fourth claw provided corresponding to the third claw.
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。
The invention according to
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。 The invention according to claim 3 is characterized in that unevenness for preventing slipping is formed at the tips of the first to fourth claws.
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。
The invention according to claim 4 is a workpiece moving device that includes the gripping mechanism according to any one of
The robot;
A main frame attached to the tip of this robot;
A first subframe extending perpendicularly from one end of the main frame and supporting the gripping mechanism;
A second subframe extending perpendicularly from the other end of the main frame;
And a pinching mechanism having a fifth claw and a sixth claw that are provided at the tip of the second subframe and sandwich the workpiece.
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。 In the invention according to claim 5, the second sub-frame is movably attached to the main frame, and the main frame is provided with a sub-frame moving mechanism for moving the second sub-frame closer to or away from the first sub-frame. Features.
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。 The invention according to claim 6 is characterized in that a rotary mechanism is interposed in the second subframe or a connecting member connecting the pinching mechanism to the second subframe, so that the pinching mechanism can be turned.
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。
In the invention according to
Conventionally, three electric rotary motors have been provided. However, in the present invention, only one actuator can be used, the weight of the gripping mechanism can be reduced, complicated control is not required, and the equipment cost of the gripping mechanism is reduced. Can be greatly reduced.
Therefore, according to the present invention, a lighter and cheaper gripping mechanism is provided.
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。
In the invention according to
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。 In the invention which concerns on Claim 3, the unevenness | corrugation for slipping is formed in the front-end | tip of the 1st-4th nail | claw. The output of the actuator can be small because there is no fear of the workpiece slipping. Small and lightweight actuators can be used.
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。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a workpiece moving device that includes the gripping mechanism according to any one of the first to third aspects of the present invention and that moves a workpiece, the first subframe including the gripping mechanism, and the first subframe. A pinching mechanism is provided in the second subframe arranged at a position away from the frame.
Since the workpiece is gripped by the gripping mechanism and the pinching mechanism that are arranged apart from each other, a long workpiece or a large workpiece can be moved. Even if a taper portion exists in a long workpiece or a large workpiece, the tapered portion can be gripped by a gripping mechanism. Therefore, it is possible to grip and move a workpiece having a complicated shape.
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。 In the invention according to claim 5, since the second sub-frame is provided with a sub-frame moving mechanism for moving the second sub-frame toward or away from the first sub-frame, it can be adjusted to the size and shape of the work, and the work has a more complicated shape. Can be gripped and moved.
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。 In the invention which concerns on Claim 6, since the pinching mechanism was made to turn, the workpiece | work of a still more complicated shape can be hold | gripped and moved.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
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。
As shown in FIG. 1, the gripping
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。
When the
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。
A bracket of the same shape (
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。
As shown in FIG. 2, since the actuator and the link are behind the
An
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。
A
Further, a rotating
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。
As shown in FIG. 3, the
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。
As shown in FIG. 4, the
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。
As shown in FIG. 5, the
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。
The first and second
In addition, the first and
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。
As shown in FIG. 6A, when the
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。
As shown in FIG. 6B, when the
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。
The preferred example of the swinging
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。
The operation of the
As shown in FIG. 7A, the
As shown in FIG. 7B, the rotating
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。
A
Even the
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。
Next, the
As shown in FIG. 8, the
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。
Further, a
The
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。
As shown in FIG. 9, the
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。
Next, an example of changing the
As shown in FIG. 10, in the
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。
As shown in FIG. 11, the
When a rotational force is applied to the
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。
As shown in FIG. 12A, the
The
The
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。
As a result, as shown in FIG. 12B, the
尚、ワークは、テーパ部を含む物であれば種類は問わない。 The workpiece may be of any type as long as it includes a tapered portion.
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。 The present invention is suitable for gripping and moving a workpiece including a tapered portion.
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。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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。 A gripping mechanism that is attached to the tip of a robot and grips a workpiece,
A bracket connected to the tip of the robot;
A fixed arm extending from the bracket;
A first claw and a third claw provided at a tip of the fixed arm and arranged at a predetermined interval in a direction perpendicular to the extending direction of the fixed arm;
A movable arm supported swingably on the bracket via a support shaft extending in a direction perpendicular to the extending direction of the fixed arm, and an actuator provided on the bracket for swinging the movable arm;
A rotating member attached to the tip of the movable arm so as to be rotatable up to a predetermined angle around the axis of the movable arm, and rotated by the pressing force of the workpiece;
A gripping mechanism comprising a second claw provided corresponding to the first claw and a fourth claw provided corresponding to the third claw on the rotating member.
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。 A workpiece moving device that includes the gripping mechanism according to any one of claims 1 to 3 and moves the workpiece,
The robot;
A main frame attached to the tip of this robot;
A first subframe extending perpendicularly from one end of the main frame and supporting the gripping mechanism;
A second subframe extending perpendicularly from the other end of the main frame;
A workpiece moving device comprising: a pinching mechanism provided at a tip of the second subframe and having a fifth claw and a sixth claw for pinching the workpiece.
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。 The second subframe is movably attached to the main frame,
The workpiece moving mechanism according to claim 4, further comprising a subframe moving mechanism that moves the second subframe toward or away from the first subframe on the main frame.
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