JP2017222011A

JP2017222011A - 把持爪及びこの把持爪を備える把持装置

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Publication number: JP2017222011A
Application number: JP2016119998A
Authority: JP
Inventors: 飯村　彰浩; Akihiro Iimura; 彰浩飯村
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-06-16
Also published as: JP6719990B2; TW201811516A; WO2017217190A1

Abstract

【課題】簡単な構成で、着脱自在な把持爪の位置決めを確実に行うことができると共に、把持爪自体の小型化を図った場合でも強度及び把持爪の位置決め精度が低下することのない把持爪を提供する。
【解決手段】把持対象物を把持する把持爪であって、把持爪本体と、前記把持爪本体を開閉せしめる開閉機構に前記把持爪本体を取り付けるベース部材とを備え、前記ベース部材は、前記把持爪本体が有する回転規制部が嵌合可能な嵌合溝と、前記嵌合溝に形成されると共に、前記把持爪本体が有する直動規制部が嵌合する嵌合孔が形成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、把持装置に取り付けて把持対象物を把持する把持爪及び、この把持爪を取り付けた把持装置に関する。

従来、下記特許文献１に記載されているように、ロボットハンドとして、左右に開閉可能な一対の爪によってワークを確実に把持するようにした構造が知られている。このロボットハンドによれば、種々の把持対象物を適切に把持することができる。

特開平９−２０１７８８号公報

特許文献１に記載されているようなロボットハンドは、吸着子と爪によって把持対象物を把持することでロボットハンドの小型化を図っていると共に、把持対象物を確実に把持することができるが、例えば、製造工程で用いられる作業用ロボットのように、把持対象物が複数用意され、作業用ロボットが行う作業に応じて特定の把持対象物を把持する場合、把持しようとする把持対象物を確実に把持して作業効率を向上させることを目的として、把持対象物の形状に応じて作業用ロボットの爪の形状を組み替えたいという要望がある。

ここで、従来では、把持爪の組み換えを行うために、把持爪に２本以上の丸型ピンを取り付けて、該丸型ピンをハンド側に形成された嵌合孔に嵌合させることで、把持爪の直動と回転を規制して位置決めを行っているが、ロボットハンドが小型化すると、当該丸型ピンの直径もロボットハンドの小型化に応じて小さくなることで、丸型ピンの強度の低下に伴って位置決めの精度が低下し、適切に把持対象物を把持することができなくなるという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、簡単な構成で、着脱自在な把持爪の位置決めを確実に行うことができると共に、把持爪自体の小型化を図った場合でも強度及び把持爪の位置決め精度が低下することのない把持爪を提供することを目的とする。

本発明に係る把持爪は、把持対象物を把持する把持爪であって、把持爪本体と、前記把持爪本体を開閉せしめる開閉機構に前記把持爪本体を取り付けるベース部材とを備え、前記ベース部材又は前記把持爪本体の少なくとも一方には、前記把持爪本体又は前記ベース部材との回転方向の移動を規制する回転規制部と、前記回転規制部の水平方向の移動を規制する直動規制部を有することを特徴とする。

本発明によれば、ベース部材又は把持部本体の少なくとも一方に把持爪本体又は前記ベース部材との回転方向の移動を規制する回転規制部と、前記回転規制部の水平方向の移動を規制する直動規制部を有するので、把持装置に取り付けられた把持爪を付け替えた場合であっても高い再現性で位置決めを行うことができ、装置を小型化しても強度が低下することのなく、把持爪の位置決めを確実に行うことができる。

本発明の実施形態に係る把持爪を備えた把持装置の構成を説明するための斜視図。アーム部の構成を説明するための側面図。本発明の実施形態に係るハンド部の斜視図。本発明の実施形態に係る把持爪の分解図。本発明の実施形態に係る把持爪の把持爪本体の斜視図。本発明の実施形態に係る把持爪のベース部材の斜視図。本発明の実施形態に係る把持爪本体の変形例を示す斜視図。本発明の実施形態に係る把持爪本体の先端形状の変形例を示す図。

以下、本発明に係る把持爪の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る把持爪を備えた把持装置の構成を説明するための斜視図であり、図２は、アーム部の構成を説明するための側面図であり、図３は、本発明の実施形態に係るハンド部の斜視図であり、図４は、本発明の実施形態に係る把持爪の分解図であり、図５は、本発明の実施形態に係る把持爪の把持爪本体の斜視図であり、図６は、本発明の実施形態に係る把持爪のベース部材の斜視図であり、図７は、本発明の実施形態に係る把持爪本体の変形例を示す斜視図であり、図８は、本発明の実施形態に係る把持爪本体の先端形状の変形例を示す図である。

図１に示すように、本実施形態に係る把持装置１は、基台１２に回転固定部１１を介して載置されたアーム部１０を備えている。アーム部１０は、制御部１５によって把持動作及びハンド部の移動などの動作が制御されている。さらに、基台１２の外部には、把持対象物であるワークを収納する収納部１３,１４が備え付けられている。

このような構成を備えることで、本実施形態に係る把持装置１は、アーム部１０が収納部１３,１４から把持対象物を其々取り出して、所定の作業を行うことが可能となっている。

図２に示すように、アーム部１０は、基台１２に対して回転固定部１１を介して回転可能に取り付けられている。また、アーム部１０は、回転固定部１１に取り付けられ、基台１２と略垂直に交わる第１軸４１の周りに回動自在な第１リンク部４２と、第１リンク部４２の一端に第２軸４３を介して取り付けられ、第１リンク部４２の第１軸４１に交差する水平な第２軸４３周りに前後方向に回動自在な第２リンク部４４と、第２リンク部４４の先端に設けられ当該第２リンク部４４の第２軸４３に平行する第３軸４５周りに前後方向に回動自在な第３リンク部４６と、第３リンク部４６の先端に設けられ第４軸４７の軸周りに回動自在な第４リンク部４８とからなるハンド移動部２０と、第４リンク部４８の先端に取り付けられたハンドエフェクタとしてのハンド部２１とを備えている。ハンド部２１はこのように構成されているので、アーム部１０の先端に取り付けられたハンド部２１は三次元的に移動可能とされている。

図３に示すように、ハンド部２１は、第４リンク部４８に取り付けられた開閉機構２４と、開閉機構２４によって開閉自在に取り付けられた一対の把持爪３１とを備えている。

本実施形態に係る一対の把持爪３１は其々鏡面対称に形成された部材であり、把持爪３１には、把持対象物を把持可能なように、把持面３２は、把持対象物に応じた形状に形成されている。また、把持爪３１は、把持する把持対象物を損傷しないように、比較的硬度の低い材料で構成されており、例えばアルミニウム合金などで形成されていても構わないし、把持対象物を把持することで、把持爪３１が摩耗しにくくするために、硬度の高い材料で構成されても構わない。

開閉機構２４は、一対の把持爪３１を圧力や電力等の外部からの駆動源の入力によって一定のストロークで互いに離間及び近接するように開閉可能な要素部品であり、把持爪３１，３１を開閉することにより把持対象物を把持・解放することが可能となっている。なお、本実施形態において開閉機構２４は、制御部１５から得た信号によって駆動するソレノイドを用いた場合について説明を行ったが、駆動源を別途用意してエアやオイルを用いても構わないし、電動モータで構成されても構わない。

次に、図４を参照して本実施形態に係る把持爪３１の構成について説明を行う。把持爪３１は、把持対象物に直接当接して該把持対象物を把持する把持爪本体３３と、該把持爪本体３３を開閉機構２４に取り付けるベース部材３４とを備えている。

把持爪本体３３は、キー部材３５及びピン状の嵌合部材３６を介してベース部材３４に取り付けられ、ボルト３７によって締結されている。キー部材３５は、把持爪本体３３に形成された被嵌合溝３３ａ及びこの被嵌合溝３３ａに対向してベース部材３４に形成された嵌合溝３４ａに互いに嵌合されることで、把持爪本体３３の回転を規制している。なお、被嵌合溝３３ａ及び嵌合溝３４ａは、開閉機構２４の開閉方向に沿って延設されている。

また、嵌合部材３６は、被嵌合溝３３ａの溝底に形成された挿入孔３３ｂと嵌合溝３４ａの溝底に形成された嵌合孔３８に挿入され、キー部材３５に形成された貫通孔３５ａに貫入している。この嵌合部材３６によって、把持爪本体３３が嵌合溝３３ａの延設方向に沿って移動する直動を規制している。このように、キー部材３５及び嵌合部材３６は其々把持爪本体３３の回転方向の移動を規制する回転規制部および回転規制部の水平方向の移動を規制する直動規制部として機能する。

なお、キー部材３５及び嵌合部材３６は、把持爪本体３３に着脱自在に取り付けられると好適である。キー部材３５及び嵌合部材３６は、広く流通する一般的な部品を用いることができるので、安価に調達することが可能である。このとき、回転規制部と直動規制部は、ベース部材３４と把持爪本体３３とを接続させる方向に沿って配置されると好適である。また、把持爪本体３３やベース部材３４にこれらの部材を一体に形成する場合、一般的に凸部の加工は溝加工よりも加工コストが高くなる。したがって、キー部材３５及び嵌合部材３６を把持爪本体３３に着脱自在に取り付ける別部材としてキー部材３５を用い、回転規制部と直動規制部とをベース部材３４と把持爪本体３３とを接続させる方向に沿って配置していることで、加工コストのより低い溝加工を把持爪本体３３及びベース部材３４に施すことで回転規制部を構成することができるので、全体的な製造コストの抑制を図ることができ、把持爪及びこの把持爪を組付けた把持装置の小型化を図ることができる。

図５に示すように、把持爪本体３３は、ベース部材３４への取付面に被嵌合溝３３ａが形成されており、上述したように、溝底に挿入孔３３ｂが形成されている。また、被嵌合溝３３ａの両側縁には、ボルト３７が締結される締結孔３３ｃ，３３ｃが形成されている。これらの挿入孔３３ｂ及び締結孔３３ｃ，３３ｃは、被嵌合溝３３ａと略直交する直線上に配置されると好適である。

このように配置することで、極力たくさんの形状の把持対象物を把持できるように、把持爪の間隔や向きを変更したり、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、把持する把持対象物の形状に応じて把持対象物の外側から外形をはさむ方法と、把持対象物の内側に空間が開いている部分に把持爪を差し込み広げ内側から把持対象物を把持するように把持爪を付け替えて使用することができる。この際、挿入孔３３ｂ及び締結孔３３ｃ，３３ｃが被嵌合溝３３ａと略直交する直線上に配置されることで、把持爪の把持面が内側にも外側にも来るように取付けられるようにすることができる。

また、把持対象物を把持する把持面３２は、把持しようとする把持対象物の形状に応じて適宜形成されている。図５で示した把持面の形状は、例えば図８（ｄ）に示すように細長い棒状部材を把持するために、断面Ｖ字状に形成されている。

図６に示すように、ベース部材３４は、把持爪本体３３が取り付けられる面に被嵌合溝３３ａに対応した嵌合溝３４ａが把持爪３１の開閉方向に沿って延設されており、嵌合溝３４ａの溝底には、嵌合孔３８が形成されている。なお、嵌合孔３８は、嵌合溝３４ａの延設方向に沿って複数形成されると好適であり、例えば、図６に示すように、内側嵌合孔３８ａ及び外側嵌合孔３８ｂを備えている。このように複数の嵌合孔３８を形成することで、把持しようとする把持対象物の形状や大きさに合わせて把持爪本体３３の取付位置を調整することができるようになっている。なお、嵌合溝３４ａが把持爪３１の開閉方向に沿って延設されているので、上述した取付位置の調整を行う場合、キー部材３５を嵌合溝３４ａ及び被嵌合溝３３ａに沿って移動させるだけで、調整を行うことができるので、位置調整機構を備えても把持爪３１の小型化を図ることができる。

また、ベース部材３４の嵌合溝３４ａの両側縁には、内側嵌合孔３８ａ及び外側嵌合孔３８ｂに対応するように、挿通孔３７ａ，３７ｂが形成されている。さらに、挿通孔３７ａ，３７ｂの外側には、ベース部材３４を開閉機構２４に取り付ける締結ボルトを挿通する挿通孔３４ｃ，３４ｃが形成されている。なお、ベース部材３４の開閉機構２４との取付面には、位置決め溝３４ｂが形成されており、該位置決め溝３４ｂが開閉機構２４の外縁に係合することで、ベース部材３４が開閉機構２４に対して回転することを防止している。

なお、本発明は、上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲において、種々の変更が可能である。例えば、本実施形態では、回転規制部及び直動規制部を把持爪本体３３と別部材であるキー部材３５及び嵌合部材３６で構成した場合について説明を行ったが、図７に示すように、把持爪本体３３´のベース部材３４への取付面に凸状の回転規制部３５´を形成し、該回転規制部３５´に嵌合部材３６を挿入するように構成しても構わない。また、嵌合部材３６を挿入する他、回転規制部３５´に更に円筒状の突起を形成して直動規制部を構成しても構わない。

また、把持爪３１の把持面３２の形状について、図４で示したように把持爪３１の延設方向の断面がＶ字状である場合に限られず、例えば、図８（ａ）に示すように、ブロック状の部材を把持する場合には、把持面３２を平面とすることもできるし、図８（ｂ）に示すように、棒状部材を水平に把持したい場合には、水平方向断面をＶ字状に形成しても構わない。また、リング状の部材を把持する場合には、把持爪３１に複数のピン部３９，３９で構成し、該ピン部３９によってリング状部材の内周面又は外周面を把持するように構成しても構わない。このように、本実施形態に係る把持爪は、把持する把持対象物に応じて把持面の形状が異なる把持爪本体を適宜組み替えることで、多様な把持対象物の把持を可能とすることができる。

また、本実施形態に係る把持爪では、把持爪本体３３に被嵌合溝３３ａを形成し、ベース部材３４に嵌合溝３４ａを形成して被嵌合溝３３ａ及び嵌合溝３４ａにキー部材３５を嵌合させることで回転規制部を構成した場合について説明を行ったが、把持爪本体３３及びベース部材３４の一方に溝を形成し、他方に形成した突起を嵌合させて回転規制部を構成しても構わない。

また、本実施形態に係る把持装置は、単一のアーム部からなる把持装置について説明を行ったが、アーム部を複数備えても構わないし、例えば、両腕を有する双腕ロボットの腕部に把持装置を適用しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

３１把持爪, ３３把持爪本体, ３４ベース部材, ３４ａ嵌合溝，３５キー部材, ３６嵌合部材, ３８嵌合孔。

Claims

把持対象物を把持する把持爪であって、
把持爪本体と、前記把持爪本体を開閉せしめる開閉機構に前記把持爪本体を取り付けるベース部材とを備え、
前記ベース部材又は前記把持爪本体の少なくとも一方には、前記把持爪本体又は前記ベース部材との回転方向の移動を規制する回転規制部と、前記回転規制部の水平方向の移動を規制する直動規制部を有することを特徴とする把持爪。
請求項１に記載の把持爪において、
前記回転規制部と前記直動規制部は、前記ベース部材と前記把持爪本体を接続させる方向に沿って配置されることを特徴とする把持爪。
請求項１又は２に記載の把持爪において、
前記ベース部材又は前記把持爪本体には、前記把持爪本体又は前記ベース部材が有する回転規制部が嵌合可能な嵌合溝と、前記嵌合溝に形成されると共に、前記把持爪本体又は前記ベース部材が有する直動規制部が嵌合する嵌合孔が形成されることを特徴とする把持爪。
請求項１から３のいずれか１項に記載の把持爪において、
前記直動規制部は、前記回転規制部を貫通すると共に前記嵌合孔に嵌合する嵌合部材を備えることを特徴とする把持爪。
請求項１から４のいずれか１項に記載の把持爪において、
前記嵌合孔は、前記嵌合溝の延設方向に沿って、複数形成され、
前記嵌合溝は、前記把持爪の開閉方向に沿って延設されることを特徴とする把持爪。
請求項１から５のいずれか１項に記載された把持爪を有することを特徴とする把持装置。