JP2016026117A - 移動装置のためのつかみ機構アセンブリ - Google Patents
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Abstract
【課題】移動装置と共に使用するのに好適なつかみ機構を提供すること。【解決手段】移動装置はロボット104のような機械装置であり得る。つかみ機構アセンブリ100はプラットホームと、そのプラットホームから延びている細長いアームとを含む。細長いアームは少なくとも1つの細長い部材の形状である。それぞれの細長い部材は、近位端及び反対側の遠位端を有する本体を有する。つかみ機構はアームに対して回動可能に支持され、本体の遠位端の領域に、本体に枢動可能に接合された枢動アームを有するホルダーを含む。作動装置は、枢動アームと動作可能に関連付けられ、枢動アームに枢動可能な運動を与え、作動装置の作動の際、水平軸のまわりの回動運動をつかみ機構に与える。つかみ機構アセンブリは、つかみ機構アセンブリの垂直回動軸にほぼ整列した質量中心を有することができる。【選択図】図2
Description
本発明は、機械装置のような移動装置に使用するためのつかみ機構アセンブリを目的とする。いくつかの実施形態では、つかみ機構アセンブリは、生産ラインに沿った1つ以上の処理工程位置での後続処理のためにコンベア装置から物品、容器、デバイス及び他の物体をロボットにより又は機械的に採取及び配置するために使用することができる。
現在、様々なロボット構成が製造現場で多様な仕事を行っている。これらの仕事には、物体を採取及び配置することが含まれ、それらの物体は、物品が初期に様々なランダムな配向(「初期の物品採取位置」)にあり得る初期コンベア装置(例えばコンベアベルト)に送達される。物品の採取及び配置のための既知の装置(以下、「採取機構」と呼ぶ)には、そのような物品を採取し、生産施設内の1つ以上の処理工程位置での少なくとも1つの後続処理のためにそれぞれの物品を正しく位置づけられた向き(「物品所定位置」)に配置する仕事が与えられる。
初期位置から後の任意の所定の位置に物品を並べる採取機構は、典型的に、つかみ機構に接続された可動エンドエフェクタを有するロボットアームを含む。プログラム可能な制御装置がロボットアーム及びつかみ機構を物品に向けて動かし、つかみ機構の制御により物品を採取し、少なくとも1つの後続位置にロボットアームを移動し、つかみ機構の制御により物品を解放する。ロボットアームは、例えば、運転ベルト、真空コンベア、ネックコンベア、又は他の運搬手段上での運搬のために、物品を運搬可能な所定の位置に置く。
あるいは、ロボットアームは、更なる加工の前に同様の物品を集めるために同様の物品とともに物品をレセプタクルに置くことができる。例えば、ロボットアームは、物品識別バーコードを物品及び/又はパレットの所定の位置に付けるために、同様の物品をパレット上に置くことができる。典型的な構成において、つかみ機構は、物品の採取及び配置のための採取機構を含む。この機構は、採取及び配置される物品の特徴に応じて、例えば磁気装置、真空若しくは吸引装置、機械装置又は任意の他の既知の装置など、当業者に周知の多様な種類の道具の1つであり得る。つかみ機構がいったん目標の物品を採取した後、つかみ機構を有する機械装置がそれらの品を所望の位置へ移動し、解放する。
あるいは、ロボットアームは、更なる加工の前に同様の物品を集めるために同様の物品とともに物品をレセプタクルに置くことができる。例えば、ロボットアームは、物品識別バーコードを物品及び/又はパレットの所定の位置に付けるために、同様の物品をパレット上に置くことができる。典型的な構成において、つかみ機構は、物品の採取及び配置のための採取機構を含む。この機構は、採取及び配置される物品の特徴に応じて、例えば磁気装置、真空若しくは吸引装置、機械装置又は任意の他の既知の装置など、当業者に周知の多様な種類の道具の1つであり得る。つかみ機構がいったん目標の物品を採取した後、つかみ機構を有する機械装置がそれらの品を所望の位置へ移動し、解放する。
採取機構が真の3次元環境で作業する必要を考慮すると、つかみ機構技術の改善は、仕事を効率的に達成する採取機構の能力を高めることができる。構成の変更では、操作スペース(すなわち、物体の操作に必要なエリア)及び操作コスト(すなわち、操作を終えるまでに必要な時間)での物品の安全な操作を考慮する必要がある。このため、特定の用途では、最低限の手段を用いて比較的未知の位置及び配向から既知の配向(ただし、未知の位置である可能性はある)へ物品を運ぶことが望ましい。形状の不明な物品がランダムな構成において初期位置にあり、それに作用する唯一の力が重力であると仮定すると、その物品の形状及び質量を考慮して、カメラを有するロボットアームで現在の物品採取の配向を検出し、物品を採取してから、「適正」な物品の所定の位置に物品を置くことが可能である。高い処理能力が必要な場合、このアプローチには多くの費用がかかる場合があり、現在のつかみ機構構成では、物品を物品採取位置から物品所定位置に正しく送達するために物品を再度つかまなくてはならない場合がある。
当初の商用つかみ機構の設計は、これに対処するために、従来の90度回動する道具で生じる慣性及び物品高さに関係する元来のリスクを克服するダブル回動構成を提供した。
採取動作中、つかみ機構は物品を採取し、水平軸のまわりの回動により物品を垂直に反転させ、垂直軸のまわりで物品を適正な処理配向に向け、物品を最終目的地に運搬し、物品を最終目的地(例えばコンベアの上)に置き、安定した位置で物品を解放する。図1を参照すると、標準的なダブル回動つかみ機構アセンブリ10には、物品(図示せず)をつかむための自由範囲に吸引アセンブリ14を有する枢動アーム12が設けられている。物品は、コンベアベルト(図示せず)のような移動運搬装置に沿ってランダムな配向で並んでいる複数の物品から採取することができる。
採取動作中、つかみ機構は物品を採取し、水平軸のまわりの回動により物品を垂直に反転させ、垂直軸のまわりで物品を適正な処理配向に向け、物品を最終目的地に運搬し、物品を最終目的地(例えばコンベアの上)に置き、安定した位置で物品を解放する。図1を参照すると、標準的なダブル回動つかみ機構アセンブリ10には、物品(図示せず)をつかむための自由範囲に吸引アセンブリ14を有する枢動アーム12が設けられている。物品は、コンベアベルト(図示せず)のような移動運搬装置に沿ってランダムな配向で並んでいる複数の物品から採取することができる。
つかみ機構アセンブリ10の質量中心は、つかみ機構の回動中心が置かれる垂直軸18からずれた垂直軸16沿いに維持される。つかみ機構アセンブリの質量中心がその回動中心に対してずれていることは、慣性の影響による振動外乱に大きく寄与し、それにより、システム全体の平均故障間隔(MTBF)を短縮する。加えて、枢動可能アーム12は、ロボット軌道の間の物品の振動を安定させるまでに、より長い時間を要し、それにより、物品をその最初の配向から適正な配向にするために必要な時間インクリメントを上昇させる。業界標準的なつかみ機構の構成は、更に、設備、動作、及び保守に多大な時間及び金銭の投資を必要とする相互作用部品を数多く含む。再配向作業速度を改善するために、複数のロボット採取機構による共動作がしばしば採用され、その場合、これらの因子は複数の設備に対して予測可能な採取動作を実行する能力に悪影響を及ぼす。長期にわたって物品の取り扱いが行われる場合、前述の全ての因子が過度のMTBFに寄与し、生産システム全体の生産性及び信頼性を更に低下させる。
システム全体の速度を増す別の方法は、ロボットのエンドエフェクタに複数のつかみ機構(例えば複数の吸引カップ)を導入することである。そのような複数のつかみ機構は物品採取位置から同時にいくつかの物品を把持して採取し、2つ以上の物品を同時に置くことができる。しかし、この解決策はつかみ機構の重量を増すだけでなく、装置(したがってそれに伴う費用、操作性及び保守性)の複雑さもまた増し、特に、つかみ機構の使用をごく数種類の特定の物品形状に制限する。異なる物品に変更する時間が増すことは、システム全体のフレキシビリティを実際に低減させ、複数のつかみ機構の構成により実現される生産速度によってもたらされ得るあらゆる利益を消し去る。
したがって、移動装置のための改善されたつかみ機構は求められ続けている。
移動装置と共に使用するためのつかみ機構アセンブリが開示される。一実施形態では、つかみ機構アセンブリは、
上面及びその反対側の下面を有するプラットホームと、
プラットホームに接合されるとともに当該プラットホームから延在する少なくとも1つの細長い部材を備える細長いアームであって、細長い部材のそれぞれが本体を有し、本体のそれぞれがプラットホームに近接した近位端及び反対側の遠位端を備えている、細長いアームと、
アームに対して回動可能に支持されたつかみ機構であって、本体の遠位端の領域において、本体に枢動可能に接合された枢動アームを備えるホルダーを含む、つかみ機構と、
枢動アームと動作可能に関連付けられた作動装置であり、作動装置の作動の際、枢動アームに枢動可能な運動を与え、つかみ機構に水平軸のまわりの回動運動を与える、作動装置と、を備え、作動装置はアームに対して枢動可能に移動可動となるように本体に対して配置され得、
つかみ機構アセンブリは、作動装置の作動中につかみ機構アセンブリの垂直回動軸とほぼ整列した質量中心を有する。
上面及びその反対側の下面を有するプラットホームと、
プラットホームに接合されるとともに当該プラットホームから延在する少なくとも1つの細長い部材を備える細長いアームであって、細長い部材のそれぞれが本体を有し、本体のそれぞれがプラットホームに近接した近位端及び反対側の遠位端を備えている、細長いアームと、
アームに対して回動可能に支持されたつかみ機構であって、本体の遠位端の領域において、本体に枢動可能に接合された枢動アームを備えるホルダーを含む、つかみ機構と、
枢動アームと動作可能に関連付けられた作動装置であり、作動装置の作動の際、枢動アームに枢動可能な運動を与え、つかみ機構に水平軸のまわりの回動運動を与える、作動装置と、を備え、作動装置はアームに対して枢動可能に移動可動となるように本体に対して配置され得、
つかみ機構アセンブリは、作動装置の作動中につかみ機構アセンブリの垂直回動軸とほぼ整列した質量中心を有する。
つかみ機構アセンブリは効率的なやり方で調節可能であり、最低限の変更時間で多くの異なる環境で使用するために十分な汎用性を有する。このつかみ機構アセンブリは回動軸のより近くに重力中心を置くことにより既知のつかみ機構の欠点に対処し、その一方で、たとえ頻繁な物品の変更に際しても、予測可能性及び信頼性が必要とされる長期的動作のための経済的な製造、設置、及び使用を維持する。
本発明は、機械装置のような移動装置に使用するためのつかみ機構アセンブリを目的とする。移動装置は、物品を移動させることが可能な任意の好適な装置であり得る。機械装置としては空気圧アーム、ロボット、及び他の機械移動要素が挙げられるが、これらに限定されない。機械装置は、機械式、電気式、及びこれらの組み合わせを含む(ただし限定せず)任意の好適なやり方で作動でき、機械作動式装置に限定されない。本願はロボットに関する文脈における機械装置を説明しているが、本発明はロボットとの使用に限定されず、用語「ロボット」は「移動装置」又は「機械装置」という用語と互換性があることを理解すべきである。
特定の実施形態では、つかみ機構アセンブリは、容器(空であっても、少なくとも一部が充填されていてもよい)、デバイス、及び他の物体(本明細書で「物品」又は集合的に「物品類」と呼ばれるもの)のような物品を採取及び所定位置に配置するために使用される。場合によっては、物品をコンベア装置から採取して、その後の処理のために生産ラインに沿った1つ以上の処理工程位置に置く。そのような処理工程位置としては、物品のラベル付け、充填、蓋、密封のための工程位置が挙げられ(ただし限定せず)、それらの工程位置は、その製造場からの後の送達のために、正しく位置づけられた物品を連続して選択的に処理することができる。つかみ機構アセンブリはかかる用途に限定されず、つかみ機構アセンブリが一般に使用される他の任意の目的のために使用することができる。
特定の実施形態では、つかみ機構アセンブリはつかみ機構アセンブリの質量中心を垂直回動軸とほぼ整列させて維持する一方で、つかみ機構アセンブリは物品を、初期の物品採取位置(この位置でつかみ機構アセンブリは、ランダムな配向であり得る物品と係合する)と、後続の物品所定位置(この位置でつかみ機構アセンブリは、後続処理のための安定した運搬可能な位置への配置のような後続の所定の配置のために、採取した物品を水平軸のまわりで回動させる)との間で物品を移動させる。本明細書で用いられる「ほぼ整列」という用語は、つかみ機構アセンブリの質量中心と垂直回動軸との間の距離が約25mm以下である関係を指す。したがって、用語「ほぼ整列」は、つかみ機構アセンブリの質量中心と垂直回動軸との間の距離が約25mm以下、20mm以下、15mm以下、10mm以下、5mm以下であり、且つ質量中心と垂直回動軸が一致する(質量中心が垂直回動軸に沿って維持される)関係を含む。
ここで図を参照すると、図中、同じ番号は同じ要素を表し、図2においてつかみ機構アセンブリ100は例示的物品102を把持しているが、複数の物品形状が本発明の適切な実施に適合できる。つかみ機構アセンブリ100は3次元空間及び垂直回動軸のまわりでのつかみ機構アセンブリの回動を通じてつかみ機構アセンブリ100の並進をもたらすロボット104のプラットホームに装着されている。ロボット104は、平行運動ロボット、スパイダー・アンド・デルタロボット、6軸ロボット、SCARAロボット、及び独立作動可能な自動アームが含むが、これらに限定されない様々な市販の入手可能なロボット及び作動アームから選択されてよい。図示したように、ロボット104は、ベース要素から延び可動要素に取り付けられた独立制御アームを使用して、3次元空間での可動要素の位置づけ及び配向を行う。示されるロボット104の構成は工業処理工程で周知である。
ロボットの選択はこのような構成に限定されず、代替的なロボット構成もこのつかみ機構との使用に適合可能である。つかみ機構アセンブリ100は、つかみ機構アセンブリと可動要素とが共通の回動軸を有するように垂直回動軸のまわりでロボットの可動要素に回動可能に取り付けられる。
ロボットの選択はこのような構成に限定されず、代替的なロボット構成もこのつかみ機構との使用に適合可能である。つかみ機構アセンブリ100は、つかみ機構アセンブリと可動要素とが共通の回動軸を有するように垂直回動軸のまわりでロボットの可動要素に回動可能に取り付けられる。
更に図3及び4を参照すると、つかみ機構アセンブリ100の詳細が示されている。つかみ機構アセンブリ100は細長いアーム106及びプラットホーム108を備えている。細長いアーム106は少なくとも1つの細長い部材110を備えている。プラットホーム108は上面108a及び反対側の下面108bを有する。一方又は両方の表面が平面であってよい(しかし平面でなくてもよい)。上面と下面との間には厚みがある。プラットホーム108の上面108aは、プラットホーム108及びロボット104の少なくとも一方とねじ方式で係合することが可能(又は、別のやり方で取り外し可能に固定されることが可能)な交換可能なアダプター112を支持することができ、それにより、ロボット104はロボットが動作中につかみ機構アセンブリ100に並進及び回動運動を与える。アダプター112は、つかみ機構アセンブリ100と、対応するロボット手段又は他の機械装置との接続を可能にする任意の構成であってよい。アダプター112は異なる構成を有する機械装置に接続され得る汎用型であり得る。つかみ機構アセンブリ100に伴うアダプター構成を変更する能力は、様々なロボット設備に伴うつかみ機構アセンブリ100の互換性を可能にするものであり、利点である。それにより、つかみ機構アセンブリ100は、採取及び配置される物品の形式に関してだけでなく複数の産業にわたって生産ラインで行われ得る様々な仕事に関してのフレキシビリティもまた与える。
少なくとも1つの細長い部材110は、プラットホームの下面108b(又は他の部分)からなどプラットホーム108から延出している。細長い部材110はプラットホームの表面から垂直に(直角に)延びてもよく、又は、プラットホーム108に対して概ね垂直であるなど、プラットホーム108に対して他の何らかの好適な角度で延びていてもよい。本明細書で使用するとき、用語「概ね垂直」には法線から約25度以内の角度が含まれる。それぞれの細長い部材は長さlを有する本体116を備えている。一対の細長い部材110は互いに対して概ね平行に、プラットホームから垂直に依存しているように、図に示されているしかし、アーム106は本発明の範囲から逸脱せずに単一の細長い部材、一対の細長い部材、又は3つ以上の細長い部材を有することができることが理解される。
示される実施形態では、それぞれの部材本体116は、隣接する部材の内面116aから距離Dだけ離間された内面116a、外面116b、正面116c、及び背面116dを含む。
示される実施形態では、それぞれの部材本体116は、隣接する部材の内面116aから距離Dだけ離間された内面116a、外面116b、正面116c、及び背面116dを含む。
細長い部材110は、例えば枢動可能にそれに接続されている、それに接合された作動装置170を有することができる。作動装置170は、任意の好適なやり方で細長い部材110に枢動可能に接続され得る。枢動可能接続の1つの非限定的な形式について、以下に記載する。それぞれの本体116沿いの長さの中間に又は概ね中間に円筒形シャフト穴118がある。2つ以上の細長い部材があるときは、シャフト穴118はそれを通じてシャフト120を挿入できるように互いに対して同軸に位置づけられ、シャフト120は距離Dにかけて横断する。シャフト120が貫通するように距離リング122及びブッシング124の一方又は両方をそれぞれの本体116のそれぞれの外面116bに隣接して選択的に配置することができ、それにより、距離リング122は様々な長さの円筒形シャフトを受け入れることができ、ブッシング124はつかみ機構アセンブリ100の動作中に細長いアーム106に与えられる振動を低減する。
それぞれの部材本体116は、プラットホーム108の下面108bに隣接した近位端(又は「プラットホーム範囲」)116e及び反対側の遠位端(カンチレバー範囲の形態であり得る)116fを更に含む。示される実施形態では、遠位端116fはそこを貫通する円筒形軸受け穴128を有する。軸受け穴128は、ベアリングシャフト130が距離Dにかけて横断するように、それを通じたベアリングシャフト130の挿入を可能にするように互いに同軸に位置づけられる。ベアリングシャフト130は吸引カップアセンブリ132のようなつかみ機構を、細長いアーム106に対する回動可能な運動において支持する。
吸引カップアセンブリ132は、支持面136a、係合面136b、上面に垂直に依存する任意の雄型植込ボルト連結具を有する上面136c、底面136d、及び一対の側面136eを有する吸引カップベース136を有するホルダー134を含むことができる。
支持面136aは吸引ヘッド138を支えている。支持面136aと吸引ヘッド138の係合は、摩擦係合、ねじ方式係合、エポキシ、又は当該技術分野で既知の任意の他の手段によりもたらすことができる。支持面136aは、係合面136bの反対側であり、ベース136は、係合面136bにおいて、その係合面の近くでベース136によって提供される支持穴139を通じたベアリングシャフト130の挿入を介してベアリングシャフト130に係合する。距離ディスク140及び軸受け142の一方又は両方を、ベアリングシャフト130がそれを貫通するように、それぞれの本体116のそれぞれの外面116bに隣接して選択的に配置することができ、それにより、距離ディスク140は様々な長さの円筒形シャフトを受け入れることができ、一方、軸受け142は低摩擦のベアリング面を提供し、つかみ機構アセンブリ100の動作中に細長いアーム106に与えられる振動を更に抑制する。任意の末端キャップ144をベアリングシャフト130のそれぞれの末端範囲130aに配置して、つかみ機構アセンブリ100の動作中のベアリングシャフト130、距離ディスク140、及び軸受け142の整列を容易にすることができる。
支持面136aは吸引ヘッド138を支えている。支持面136aと吸引ヘッド138の係合は、摩擦係合、ねじ方式係合、エポキシ、又は当該技術分野で既知の任意の他の手段によりもたらすことができる。支持面136aは、係合面136bの反対側であり、ベース136は、係合面136bにおいて、その係合面の近くでベース136によって提供される支持穴139を通じたベアリングシャフト130の挿入を介してベアリングシャフト130に係合する。距離ディスク140及び軸受け142の一方又は両方を、ベアリングシャフト130がそれを貫通するように、それぞれの本体116のそれぞれの外面116bに隣接して選択的に配置することができ、それにより、距離ディスク140は様々な長さの円筒形シャフトを受け入れることができ、一方、軸受け142は低摩擦のベアリング面を提供し、つかみ機構アセンブリ100の動作中に細長いアーム106に与えられる振動を更に抑制する。任意の末端キャップ144をベアリングシャフト130のそれぞれの末端範囲130aに配置して、つかみ機構アセンブリ100の動作中のベアリングシャフト130、距離ディスク140、及び軸受け142の整列を容易にすることができる。
カンチレバー式の枢動アーム137がベース136の底面136dに沿った外側で依存している。枢動アーム137は係合面136bに隣接して位置づけられ、枢動穴150を有する枢動範囲137a内で終端する。平軸受け(図示せず)を枢動穴150内に配置して、低摩擦のベアリング面を提供することができる。枢動アーム137はホルダー134及び/又はベース136と一体式であってもよく、取り外し式にそこに固定されてもよい。したがって、吸引カップアセンブリ132の回動はベース136及び枢動アーム137の両方に概ね同時の運動を与える。
支持体156及びクラッチ158を備えるフレームは、吸引ヘッドが支持体156の間に配置されるように吸引ヘッド138に対して選択的に位置づけられる。クラッチ158は、ベース136の底面136dに沿ってベース136にクラッチを締結するためのつば(図示せず)及び、吸引ヘッド138を隣接して配置することを可能にするシート160のような、保持手段を含む。アダプター164もまた、吸引カップアセンブリ132と作動要素(下記に詳述する)との中間に部材本体116の長さ沿いのその正面116cに隣接して提供され得る。
つかみ機構アセンブリ100は枢動アーム137との枢動可能な関連性を確立するために作動装置を更に含み、それにより吸引カップアセンブリ132に回動運動を与える。図3及び4に更に示されるように、作動装置は空気圧シリンダー170(いくつかの市販の入手可能な空気圧作動装置から1つを選択することができる)の構成において提供される。空気圧シリンダー170は代表的な作動装置として描かれているが、当該技術分野で既知の電子式及び機械的作動装置を含む1つ以上の代替方法の作動装置と置換されてもよいことが理解される。作動装置170は、細長いアーム106に対して枢動可能に移動可動となるように1つ以上の本体116に対して配置することができる。示される実施形態では、作動装置170は部材本体116の内面116aの間に少なくとも部分的に配置される。
空気圧シリンダー170に動作可能に連結されたリンク部材172は、ヨーク174に近位の連結範囲172aと、係合要素のある自由範囲172bと、を有する。代表的係合要素は、一対の歯178を有するフォークヘッド176として図示されており、それぞれの歯178はそれを貫通して画定された締結穴180を有する。締結穴180は、枢動アーム137が歯178の間に配置されたときに締結穴180の位置が枢動穴150の位置と合うように互いに同軸に整列している。締結穴180は、摩擦係合、ねじ山付きの締結部材と締結穴180内に画定された対応するねじ山との相補ねじ係合、又は当該技術分野で既知の任意の他のタイプの係合などによって、歯178を用いた少なくとも1つの締結部材の係合を可能にする。
図に容易に見られるように、吸引カップアセンブリ132は枢動アーム137に装着されて、空気圧シリンダー170の作動の際、水平軸のまわりの回動をもたらす。空気圧シリンダー170の位置は、全ての質量がつかみ機構アセンブリ100の回動軸とほぼ一致して集中することを確実にする(すなわち、つかみ機構アセンブリ100の回動中心と質量中心は、ほぼ整列した軸に沿って配置され得、空気圧シリンダー170の作動及び結果的な吸引カップアセンブリ132の回動中、そのような関係に維持され得る)。そのような構成は、細長いアーム106に沿って生じる振動外乱を実質的に低減し、また空気圧シリンダー170と採取物品との間のあらゆる衝突も回避する。
更に、初期の物品採取位置(図5及び5Aを参照して説明する)と、後続の物品所定位置(図6及び6Aを参照して説明する)との間で動作中のつかみ機構アセンブリ100が示されている。図5及び5Aに示す初期の物品採取位置において、つかみ機構アセンブリ100は、垂直回動軸Yの近く又はそれに沿って配置された重心を有するものとして示されている。空気圧シリンダー170は、回動軸に対して初期角度θで配置され、この角度で吸引ヘッドアセンブリ132は吸引ヘッド138を水平面に沿って配置する。この構成において、吸引ヘッド138は、ロボット104によって案内されるにつれて1つ以上の物品と連続して容易に係合するための初期の物品採取位置に位置づけられる。
図6及び6Aに示したような、その後の物品回動位置への空気圧シリンダー170の作動の際、空気圧シリンダー172は部材本体116の正面116cに向かって旋回して、後続の角度θ’に接近する。空気圧シリンダー170の角度変位の結果として、それに連結されているリンク部材172は回動運動を枢動アーム137に与えて、吸引ヘッドアセンブリ132が概ね90度のパスを通って物品所定位置まで回動する(例えば、吸引ヘッド138は概ね垂直な平面、又は、角度θで画定された物品採取位置と角度θ’で画定された物品所定位置との間の角度のパスに沿って画定された任意の平面に配置される)。ベアリングシャフト130に沿った吸引カップアセンブリ132の回動運動を通じて一貫して、吸引ヘッド138は採取物品との係合を維持して、水平軸に沿った採取物品の回動により、採取物品を物品所定位置に向ける。この後続の位置において、つかみ機構アセンブリ100の質量中心は、質量中心及び回動の水平軸の位置づけが初期の物品採取位置と後続の物品回動位置との間で変化しても、つかみ機構アセンブリの垂直回動軸とほぼ整列している。それによって、つかみ機構アセンブリ100の動作中を通じて、細長いアーム106に沿った振動外乱は軽減される。
(実施例1):
第1のつかみ機構アセンブリは、図1で示し上述した業界標準の形状で入手する。つかみ機構は質量0.15kg、幅130mmの瓶を採取する。つかみ機構の総質量は1.20kgである。回動軸は、つかみ機構の質量中心が置かれた軸から距離にして90mmずれている。
瓶の慣性/力
r=瓶の幅/2=65mm
J瓶=1/2mr2=316.88kg/mm2
回動運動でのロボットの慣性
r=90mm
Jつかみ機構=m*r2=9720kg/mm2
Jつかみ機構+J瓶=10036.88kg/mm2
このように、瓶によって高い反転慣性がもたらされる。
第1のつかみ機構アセンブリは、図1で示し上述した業界標準の形状で入手する。つかみ機構は質量0.15kg、幅130mmの瓶を採取する。つかみ機構の総質量は1.20kgである。回動軸は、つかみ機構の質量中心が置かれた軸から距離にして90mmずれている。
瓶の慣性/力
r=瓶の幅/2=65mm
J瓶=1/2mr2=316.88kg/mm2
回動運動でのロボットの慣性
r=90mm
Jつかみ機構=m*r2=9720kg/mm2
Jつかみ機構+J瓶=10036.88kg/mm2
このように、瓶によって高い反転慣性がもたらされる。
(実施例2):
第2のつかみ機構アセンブリは、本明細書の図2〜4で示し説明したように構築される。つかみ機構は、質量0.15kgを有する瓶をつかみ機構が採取するとき、図5及び5Aに示したような初期の物品採取位置にある。
重心
X=−2.6mm
Y=−106.4mm
Z=−2.9mm
Y軸のまわりの回動の慣性
JY=883.9kg/mm2
第2のつかみ機構アセンブリは、本明細書の図2〜4で示し説明したように構築される。つかみ機構は、質量0.15kgを有する瓶をつかみ機構が採取するとき、図5及び5Aに示したような初期の物品採取位置にある。
重心
X=−2.6mm
Y=−106.4mm
Z=−2.9mm
Y軸のまわりの回動の慣性
JY=883.9kg/mm2
(実施例3):
第3のつかみ機構アセンブリは、本明細書の図2〜4で示し説明したように構築される。0.15kgの質量を有する採取した瓶につかみ機構が係合しているとき、つかみ機構は図6及び6Aに示されているような後続の物品回動位置にある。
重心
X=−3.9mm
Y=−106.2mm
Z=−2.9mm
Y軸のまわりの回動の慣性
JY=783.4kg/mm2
第3のつかみ機構アセンブリは、本明細書の図2〜4で示し説明したように構築される。0.15kgの質量を有する採取した瓶につかみ機構が係合しているとき、つかみ機構は図6及び6Aに示されているような後続の物品回動位置にある。
重心
X=−3.9mm
Y=−106.2mm
Z=−2.9mm
Y軸のまわりの回動の慣性
JY=783.4kg/mm2
本開示のつかみ機構アセンブリは、最適なMTBFを有する業界標準的なつかみ機構アセンブリの全ての活動を行うことができる。すなわち、つかみ機構アセンブリは、真空手段による物品の採取、水平軸のまわりの回動による、採取した物品の反転、垂直軸のまわりの回動による物品の配向、キャリアー内又はコンベア装置上への配置のための最終目的地への物品の移動、及び更なる処理のための安定した運搬可能な位置での、採取した物品の解放を達成する。本明細書に示すつかみ機構の設計は、材料の使用を抑制し、それにより、アルミニウム(ただし、金属、強化プラスチック、及び複合材料で構成される材料群を含むがこれに限定されない他の製造材料も企図される)のような軽量だが硬い材料に適合しやすい構成をもたらす。そのような材料の選択は、動作中のつかみ機構の活動の有効性を犠牲にせずにつかみ機構アセンブリの重量を抑制する。全ての重要な構成要素間の係合は、動作中のつかみ機構アセンブリの一貫した高い剛性を確保するように行われる。
本開示のつかみ機構アセンブリは、高速及び改善された信頼性を維持する高速反転機構における最低限の回動慣性、最低限の並進運動慣性、最低限の反転慣性を実現する。これらの特徴とともに、このつかみ機構アセンブリは、様々な寸法、形状、テクスチャ、輪郭、及び材料組成の物品、並びに様々な生産法(射出成形、押出し成形、ブロー成形、並びに相補的な及び他の、製造業において既知の生産法が含まれるが、これらに限定されない)により製造された物品を受容するための改善されたフレキシビリティを呈する。つかみ機構アセンブリ構成の変更によってもたらされる保守時間の減少は、本開示のつかみ機構アセンブリの良好な動作及び任意の1つの組立ラインで必要とされる本発明のつかみ機構アセンブリの数の低減に寄与する。それにより、MTBFの有意な増加とともに、定期保守が低減され、本発明のつかみ機構設計は業界標準的構成と比べて高い採取及び配置速度を実現するので、所与の設備において必要とされるロボットの数もまた低減され得る。
「接合した」という用語は、ある要素を他の要素に直接固着することによって、要素を別の要素に直接固定する構成;ある要素を中間部材(類)に固着し、次にその中間部材を他の要素に固着することによって、ある要素を他の要素に間接的に固定する構成;ある要素が別の要素と一体化する構成、即ち、ある要素が他の要素の本質的な一部分である構成を包含する。「接合した」という用語は、要素の1つの表面全体にわたり要素が完全に別の要素に固定されている構成に加え、要素が別の要素の選択された位置に固定されている構成を包含する。
本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に断らないかぎり、そのような寸法のそれぞれは、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば「40mm」として開示される寸法は、「約40mm」を意味するものとする。
あらゆる相互参照又は関連特許若しくは特許出願を含む、本明細書に引用される文献は全て、明白に除外さもなくば限定されている場合を除いて、本明細書中にその全容を援用するものである。いずれの文献の引用も、こうした文献が本願で開示又は特許請求される全ての発明に対する先行技術であることを容認するものではなく、また、こうした文献が、単独で、あるいは他の全ての参照文献とのあらゆる組み合わせにおいて、こうした発明のいずれかを参照、教示、示唆又は開示していることを容認するものでもない。更に、本文書において、ある用語の任意の意味又は定義の範囲が、援用文献中の同じ用語の任意の意味又は定義と矛盾する場合には、本文書中で用語に与えられる意味又は定義が優先するものとする。
以上、本発明の特定の実施形態を例示及び説明したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び改変を実施できることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲に含まれるそのような変更及び改変は全て、添付の「特許請求の範囲」において網羅されるものとする。
Claims (10)
- 移動装置と共に使用するためのつかみ機構アセンブリであって、
上面及び反対側の下面を有するプラットホームを備え、
前記つかみ機構アセンブリは、
前記プラットホームに接合されるとともに当該プラットホームから延在する少なくとも1つの細長い部材を備える細長いアームであって、細長い部材のそれぞれが本体を有し、本体のそれぞれが前記プラットホームに近接した近位端及び反対側の遠位端を備えている、細長いアームと、
前記アームに対して回動可能に支持されたつかみ機構であって、前記本体の前記遠位端の領域において前記本体に枢動可能に接合された枢動アームを備えるホルダーを含む、つかみ機構と、
前記枢動アームと動作可能に関連付けられた作動装置であり、前記作動装置の作動の際、前記枢動アームに枢動可能な運動を与え、前記つかみ機構に水平軸のまわりの回動運動を与える、作動装置と、を更に備え、
前記作動装置の作動中に前記つかみ機構アセンブリの垂直回動軸とほぼ整列した質量中心を有する、つかみ機構アセンブリ。 - 前記細長いアームが前記プラットホームに対して概ね垂直に延びている、請求項1に記載のつかみ機構アセンブリ。
- 前記作動装置が、前記アームに対して枢動可能に移動可動なように前記本体に対して配置される、請求項1又は2に記載のつかみ機構アセンブリ。
- 前記細長いアームが、前記プラットホームから延びている少なくとも一対の細長い部材を含み、前記本体のそれぞれが、隣接するどの内面からも離間された内面を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のつかみ機構アセンブリ。
- 前記作動装置の少なくとも一部が、前記細長い部材の間に配置される、請求項4に記載のつかみ機構アセンブリ。
- それぞれの本体が、ベアリングシャフトの挿入を受容するためにそれ自体に形成された軸受け穴を有し、前記つかみ機構が前記アームに対して回動可能であり、且つ前記ベアリングシャフトによって支持され、前記つかみ機構の前記ホルダーが、それ自体を貫通する前記ベアリングシャフトの挿入を受容するためにそれ自体に支持穴を有し、前記ホルダーが、前記ホルダーに外側で依存する、枢動穴を有する枢動アームを備える、請求項5に記載のつかみ機構アセンブリ。
- 前記作動装置に動作可能に連結された連結範囲と、前記つかみ機構との動作可能な係合のための係合要素を有する自由範囲と、有するリンク部材を更に備える、請求項6に記載のつかみ機構アセンブリ。
- 前記作動装置が空気圧シリンダーを備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載のつかみ機構アセンブリ。
- 前記つかみ機構が吸引カップアセンブリを備える、請求項1〜8のいずれか一項に記載のつかみ機構アセンブリ。
- 前記つかみ機構アセンブリが回動可能にロボットに装着され、前記ロボットが水平面での前記つかみ機構アセンブリの並進と、前記垂直回動軸のまわりでの前記つかみ機構アセンブリの回動と、をもたらす、請求項1〜9のいずれか一項に記載のつかみ機構アセンブリ及びロボット。
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