JP2019209458A - End effector and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットアームに取り付けられてワークをピッキングするエンドエフェクタと、エンドエフェクタを有する装置に関する。 The present invention relates to an end effector that is attached to a robot arm and picks a workpiece, and an apparatus having the end effector.
工業製品の組み立てや梱包、物流工程には、部品や完成品、梱包済みの製品等のワークをピッキングする作業が存在する。ワークをピッキングする技術として、複数のフィンガを有するエンドエフェクタをロボットアームに取り付け、フィンガの開閉によってワークを把持し、ピッキングする技術が一般的に用いられている。 In assembly, packing, and distribution processes of industrial products, there are operations for picking workpieces such as parts, finished products, and packed products. As a technique for picking a workpiece, a technique is generally used in which an end effector having a plurality of fingers is attached to a robot arm, the workpiece is gripped by opening and closing the fingers, and picking is performed.
ここで、複数のフィンガを単一のアクチュエータで駆動する技術として、リンク機構を用いたフィンガの駆動技術が知られている。例えば特許文献1には、リンク機構を用いて複数のフィンガを単一のアクチュエータで均等に開閉する技術が開示されている。一方、フィンガを駆動するリンク機構を回動可能に支持することにより、フィンガの姿勢をワークの位置や形状に倣わせる技術が知られている。例えば特許文献2には、2本のフィンガを駆動するリンク部材を回動可能に支持することで、エンドエフェクタの中心からずれた位置でのワークの把持を可能とする技術が開示されている。
Here, as a technique for driving a plurality of fingers with a single actuator, a finger driving technique using a link mechanism is known. For example, Patent Document 1 discloses a technique for evenly opening and closing a plurality of fingers with a single actuator using a link mechanism. On the other hand, a technique is known in which a link mechanism that drives a finger is rotatably supported to make the posture of the finger follow the position and shape of a workpiece. For example,
上記特許文献1,2において、フィンガの配置は実質的に点対称又は線対称であり、リンク部材も同様に点対称また線対称の形状である。そして、複数のフィンガを均等に開閉するために、リンク機構又はリンク部材の中心をアクチュエータによって駆動している。そのため、リンク部材の中心にワークの把持を補助する機構等の別の機構を配置することが難しい。
In
本発明は、フィンガとワークの位置関係に柔軟に対応してワークのピッキングを確実に行うことが可能なエンドエフェクタを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an end effector capable of reliably picking a workpiece by flexibly corresponding to the positional relationship between the fingers and the workpiece.
本発明に係るエンドエフェクタは、ワークを把持する複数のフィンガと、前記複数のフィンガと連結されるリンク部材と、前記リンク部材を駆動する駆動手段と、前記複数のフィンガのそれぞれを所定の方向に付勢する付勢手段と、を備えるエンドエフェクタであって、前記複数のフィンガのうち少なくとも2つのフィンガはリンク剛性が異なり、前記リンク部材と前記駆動手段との接続部から前記リンク部材と前記少なくとも2つのフィンガとのそれぞれの接続部までの距離が異なる値を取ることを特徴とする。 An end effector according to the present invention includes a plurality of fingers for gripping a workpiece, a link member connected to the plurality of fingers, a driving unit for driving the link member, and each of the plurality of fingers in a predetermined direction. Biasing means for biasing, wherein at least two fingers of the plurality of fingers have different link rigidity, and the link member and the at least one of the link member and the drive means are connected to each other. The distance to each connection part with two fingers takes a different value, It is characterized by the above-mentioned.
本発明によれば、フィンガとワークの位置関係に柔軟に対応して、フィンガによるワークのピッキングを確実に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to flexibly cope with the positional relationship between the fingers and the workpiece, and to reliably pick the workpiece with the fingers.
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態に係るエンドエフェクタについて、添付図面を参照して詳細に説明する。図1(a),(b)はそれぞれ、第1実施形態に係るエンドエフェクタ1の第1の状態及び第2の状態を示す断面図である。説明の便宜上、図1(a),(b)に示すように、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸を定める。エンドエフェクタ1は、ベース部10と支持部12,13からなる支持部材、リンク部材20、フィンガ30,31、引張りばね40,41、リンクロッド50,51及びアクチュエータロッド55を備える。図1(a)の第1の状態とはフィンガ30,31を開いた状態(開状態)であり、図1(b)の第2の状態とはフィンガ30,31を閉じた状態(閉状態)である。
<First Embodiment>
Hereinafter, an end effector according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1A and 1B are cross-sectional views showing a first state and a second state of the end effector 1 according to the first embodiment, respectively. For convenience of explanation, as shown in FIGS. 1A and 1B, an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other are defined. The end effector 1 includes a support member including a
ベース部10は、不図示の補助部材等を介して不図示のロボットアーム等のエンドエフェクタ移動手段に取り付けられ、これにより搬送装置(ピッキング装置)が構成される。ベース部10には、リンクロッド50,51の軸方向がZ軸と略平行になるようにリンクロッド50,51を挿通させるための孔が設けられている。フィンガ30は、支持部12に対してY軸と平行な軸まわりに回転可能に支持されている。同様に、フィンガ31は、支持部13に対してY軸と平行な軸まわりに回転可能に支持されている。
The
フィンガ30は、ベース部10とフィンガ30との間に張架された引張りばね40によって、矢印A1方向に付勢されている。フィンガ31は、ベース部10とフィンガ31との間に張架された引張りばね41によって、矢印B1方向に付勢されている。つまり、フィンガ30,31は、開方向に付勢されている。
The
フィンガ30,31はそれぞれ、リンクロッド50,51を介して、リンク部材20に接続されている。リンクロッド50とフィンガ30との接続部はY軸と平行な軸まわりに回転可能に構成されており、同様に、リンクロッド51とフィンガ31との接続部もY軸と平行な軸まわりに回転可能に構成されている。また、リンクロッド50,51はそれぞれ、リンク部材20に対して接続部20b,20cにおいて、Y軸と平行な軸まわりに回転可能に接続されている。
The
リンク部材20には、アクチュエータロッド55が接続部20aにおいて、Y軸と平行な軸まわりに回転可能に接続されている。アクチュエータロッド55には、不図示のアクチュエータが接続されている。アクチュエータの駆動に応じて、アクチュエータロッド55は、矢印D,Eで示す駆動方向、つまり、矢印Dで示すZ軸正方向と矢印Eで示すZ軸負方向に駆動される。
An
アクチュエータロッド55がZ軸方向に駆動されると、リンク部材20、リンクロッド50,51を介してフィンガ30,31が同時に駆動される。つまり、エンドエフェクタ1は、1つのアクチュエータで2本のフィンガ30,31を駆動する構造となっている。具体的には、図1(a)に示すようにアクチュエータロッド55が矢印E方向に駆動されると、フィンガ30,31はそれぞれ矢印A1,B1で示す開方向へ駆動される。一方、図1(b)に示すようにアクチュエータロッド55が矢印D方向に駆動されると、フィンガ30,31はそれぞれ矢印A2,B2で示す閉方向へ駆動される。
When the
エンドエフェクタ1では、引張りばね40によって発生するフィンガ30の接続部まわりの回転モーメント(つまり、フィンガ30のリンク剛性)と、引張りばね41によるフィンガ31のリンク剛性とが異なっている。このようなリンク剛性の差は、引張りばね40,41にばね剛性(ばね定数)の異なるものを用いることやフィンガ30,31のそれぞれに対する引張りばね40,41の固定位置を調整することによって、実現することができる。フィンガ30,31のリンク剛性の差によって、フィンガ30を開状態から閉状態へ遷移させる際にリンクロッド50に発生する力F1と、フィンガ31を開状態から閉状態へ移動させる際にリンクロッド51に発生する力F2とは、異なる大きさとなる。
In the end effector 1, the rotational moment around the connection portion of the
リンク部材20において、リンクロッド50との接続部20bからアクチュエータロッド55との接続部20aまでの距離を‘L1’とする。また、リンク部材20において、リンクロッド51との接続部20cからアクチュエータロッド55との接続部20aまでの距離を‘L2’とする。エンドエフェクタ1では、距離L1と距離L2は異なる値を取る。つまり、‘L1≠L2’となっている。
In the
先述の通り、力F1,F2との間には‘F1≠F2’の関係が成り立っているが、力F1,F2と距離L1,L2の間には‘F1×L1=F2×L2’の関係が成り立っている。つまり、リンク部材20について、アクチュエータロッド55との接続部20aまわりのモーメントは釣り合っており、モーメントの合計は実質的にゼロ(0)となっている。よって、アクチュエータロッド55がZ軸正方向(矢印D方向)に駆動される場合、リンク部材20は水平姿勢(XY面と平行な姿勢)に保たれ、その結果、リンクロッド50,51の下端のZ軸方向での移動距離は同じとなる。すなわち、図1(b)に示すように、フィンガ30,31を均等に閉じさせる動作が可能となっている。
As described above, the relationship of “F1 ≠ F2” is established between the forces F1 and F2, but the relationship of “F1 × L1 = F2 × L2” is established between the forces F1 and F2 and the distances L1 and L2. Is true. That is, the moment of the
次に、外的要因によりフィンガ30,31に不均等に閉じる動作が生じる例について説明する。図2は、図1(a)の第1の状態にあるエンドエフェクタ1に対してワーク2が配置された状態の一例を示す断面図であり、ワーク2のX軸方向の中心Cwとエンドエフェクタ1のX軸方向の中心CeとがX軸方向でずれている状態を示している。なお、リンク部材20のX軸方向中心を通り、且つ、Z軸と平行な軸の位置を、エンドエフェクタ1のX軸方向の中心Ceと定義する。
Next, an example will be described in which the
図3は、図2の状態からのエンドエフェクタ1によるワーク2のピッキング動作を説明する図である。図3(a)は、図2の状態からアクチュエータロッド55が矢印D方向に駆動された後のエンドエフェクタ1の第1の遷移状態を示している。アクチュエータロッド55が矢印D方向に駆動されると、前述の通り、リンク部材20は水平状態を保持して、矢印D方向に移動する。すると、ワーク2の中心Cwがフィンガ30よりもフィンガ31に近いため、フィンガ31がワーク2に当接し、フィンガ31はそれ以上閉じなくなる。こうして、フィンガ31はワーク2との当接位置で不動状態となって、リンクロッド51もそれ以上動かなく(Z軸正方向へ移動することができなく)なる。一方、フィンガ30はワーク2に当接していないため、更に閉じる動作を行うことが可能な状態となっている。
FIG. 3 is a view for explaining the picking operation of the
図3(b)は、図3(a)の状態からアクチュエータロッド55が更に矢印D方向に駆動された後のエンドエフェクタ1の第2の遷移状態を示している。図3(a)の状態からアクチュエータロッド55を更に矢印D方向へ移動させると、リンク部材20はリンクロッド51との接続部20cを支点として回転して傾くことで、リンクロッド50は更にZ軸正方向に移動することができる。これにより、フィンガ30は、更に閉じる動作を行って、ワーク2に当接した位置でそれ以上は動かなくなる。こうして、ワーク2はフィンガ30,31により把持された状態となる。
FIG. 3B shows a second transition state of the end effector 1 after the
上記説明の通り、第1実施形態に係るエンドエフェクタ1では、リンク部材20を介してフィンガ30,31を1つのアクチュエータで開閉する際に、リンク部材20の中心以外を駆動して、フィンガ30,31を開閉させることができる。また、エンドエフェクタ1では、リンク部材20に対するワーク2の位置や姿勢に応じて、閉動作時に一方のフィンガがワークに当接した後には他方のフィンガのみが閉動作を行うことができる、つまり、不均等に閉じる動作を行うことができるように構成されている。こうして、エンドエフェクタ1は、エンドエフェクタ1の中心(リンク部材20の中心)とワーク2の中心とがずれていても、フィンガ30,31でワーク2を把持することができる。
As described above, in the end effector 1 according to the first embodiment, when the
<第2実施形態>
図4は、本発明の第2実施形態に係るエンドエフェクタ101の概略断面図である。エンドエフェクタ101の構成要素であって、第1実施形態に係るエンドエフェクタ1の構成要素と同じものについては、同じ符号を付して、共通する説明を省略する。エンドエフェクタ101は、ベース部110、リンク部材120、フィンガ30,31、引張りばね40,41、リンクロッド50,51、アクチュエータロッド55、吸着ロッド160を備える。
Second Embodiment
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the
ベース部110には、リンクロッド50,51を挿通させて配置するための孔部に加えて、吸着ロッド160の軸方向がZ軸方向と平行となるように吸着ロッド160を挿通、配置するための貫通孔111が形成されている。リンク部材120にも、貫通孔111と同様に、吸着ロッド160を挿通、配置するための貫通孔121が設けられている。貫通孔111,121はそれぞれ、ベース部110とリンク部材120においてZ軸と直交する面の略中心に形成されている。
In order to insert and arrange the
吸着ロッド160は、不図示の部材に保持されている。なお、図4には、吸着ロッド160が、リンク部材120及びベース部110と接触してない構成を示している。この場合に吸着ロッド160の保持部材とベース部110の保持部材とが吸着ロッド260の長手方向での相対移動が可能な構成とすると、後述する第5実施形態に係るエンドエフェクタ301と同様の動作(図10,11参照)を行うことが可能になる。一方、ベース部110に形成された貫通孔111において吸着ロッド160がベース部110に固定されている構造とすることで、吸着ロッド160による吸着保持とフィンガ30,31による把持を同時に実行可能な構成としてもよい。
The
ベース部110の貫通孔111は、X軸方向において支持部12,13間の略中央(真ん中)に設けられている。また、リンク部材120の貫通孔121は、X軸方向においてリンク部材120とリンクロッド50,51との接続部120b,120c間の略中央に設けられている。
The through
ここで、第1実施形態での定義に準ずる距離L1と距離L2とが等しいと仮定すると、アクチュエータロッド55と吸着ロッド160の配設位置が重なってしまうため、吸着ロッド160を配置することはできなくなる。これに対して、第1実施形態に係るエンドエフェクタ1と同様に、エンドエフェクタ101でも‘L1≠L2’となっていることで、X軸方向においてフィンガ30,31間の中央に吸着ロッド160を配置することが可能となっている。
Here, if it is assumed that the distance L1 and the distance L2 according to the definitions in the first embodiment are equal, the arrangement positions of the
吸着ロッド160は、中空状で、フィンガ30,31側の先端に吸着パッド170が取り付けられた棒状部材である。吸着ロッド160の上部開口161を通じて吸着ロッド160の内部が負圧に調整されることにより、吸着ロッド160は、吸着パッド170にて不図示のワークを吸着保持する。つまり、エンドエフェクタ101では、吸着パッド170によるワークの吸着保持とフィンガ30,31によるワークの機械的な把持を併用することにより、より確実にワークを保持すること可能となっている。
The
<第3実施形態>
第3実施形態に係るエンドエフェクタは、概略、2本のフィンガを有するエンドエフェクタを3本のフィンガを有するエンドエフェクタに改造したものである。
<Third Embodiment>
The end effector according to the third embodiment is generally obtained by remodeling an end effector having two fingers into an end effector having three fingers.
図5(a),(b)はそれぞれ、第3実施形態に係るエンドエフェクタ201の第1の状態及び第2の状態を示す断面図である。説明の便宜上、図5(a),(b)に示すように、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸を定める。エンドエフェクタ1は、支持部材210、リンク部材220、フィンガ230,231,232、リンクロッド250,251,252及びアクチュエータロッド255を備える。図5(a)の第1の状態とはフィンガ230〜232を開いた開状態であり、図5(b)の第2の状態とはフィンガ230〜232を閉じた閉状態である。
5A and 5B are cross-sectional views showing a first state and a second state of the
エンドエフェクタ201において、フィンガ230〜232は、支持部材210に回転可能に支持されている。フィンガ230〜232はそれぞれ、例えば支持部材210との支持部に仕込まれたねじりコイルばね等の不図示の付勢部材によって開方向へ付勢されている。付勢部材の付勢力によるフィンガ230の支持部まわりの回転モーメント、つまり、フィンガ230のリンク剛性は、フィンガ231,232のそれぞれのリンク剛性と異なっている。このようなリンク剛性の違いは、第1実施形態で説明したように、付勢力の異なる付勢部材を用いることによって実現可能である。
In the
フィンガ230〜232はそれぞれ、リンクロッド250〜252を介して円環状のリンク部材220と接続されている。フィンガ230とリンクロッド250との接続部は、リンク部材220がZ軸方向に移動した際のフィンガ230の開閉動作が可能となるように回転可能となっている。また、リンクロッド250とリンク部材220との接続部は、リンク部材220の上面がXY面と所定の角度で傾斜した状態を取ることができるように、回転可能となっている。フィンガ231とリンクロッド251との接続部及びフィンガ232とリンクロッド252との接続部、並びに、リンクロッド251,252とリンク部材220との接続部についても、同様である。
The
アクチュエータロッド255は、リンク部材220に回転可能に接続されており、不図示のアクチュエータによってZ軸方向に駆動される。図6は、エンドエフェクタ201の上面図であり、リンク部材220とアクチュエータロッド255及びリンクロッド250〜252との各接続部の位置関係を説明する図である。リンク部材220とアクチュエータロッド255との接続部を‘O’、リンク部材220とリンクロッド250,251,252のそれぞれとの接続部を‘P’,‘Q’,‘R’とする。接続部O,P間の距離を‘L21’、接続部O,Q間の距離と接続部O,R間の距離をそれぞれ‘L22’とすると、‘L21≠L22’となっている。しかし、フィンガ230〜232のリンク剛性及び距離L21,L22の値は、リンク部材220とアクチュエータロッド255の接続部OまわりのモーメントがX軸方向とY軸方向で釣り合うように、設定されている。
The
これにより、エンドエフェクタ201でも、第1実施形態に係るエンドエフェクタ1と同様に、3本のフィンガ230〜232を1つのアクチュエータで開閉することが可能となる。このとき、ワークを把持しない状態ではフィンガ230〜232は均等に開閉することができ、3本のフィンガ230〜232のうち1つがワークに当接した場合にはワークの位置や姿勢に応じて不均等に閉じる動作を行うことが可能となっている。
Thereby, also in the
<第4実施形態>
図7は、第4実施形態に係るエンドエフェクタ202の概略構成を示す斜視図である。エンドエフェクタ202は、第3実施形態に係るエンドエフェクタ201に対して、フィンガ230〜232側の先端に吸着パッド270が取り付けられた吸着ロッド260を設けた構造を有している。なお、吸着ロッド260は、吸着ロッド160と同等であり、ここでの説明を省略する。リンク部材220及び支持部材210のXY面内の略中心にはそれぞれ、吸着ロッド260を挿通させるための貫通孔221,211が形成されており、吸着ロッド260は軸方向がZ軸と略平行となるように配置されている。エンドエフェクタ202では、第2実施形態に係るエンドエフェクタ101と同様に、ワークの吸着とフィンガ230〜232による機械的な把持とを併用したワークの保持が可能となっている。エンドエフェクタ202の使用態様は、エンドエフェクタ101の使用態様と同じであるため、ここでの説明は省略する。また、エンドエフェクタ202でのフィンガ230〜232の動作態様は、第3実施形態に係るエンドエフェクタ201でのフィンガ230〜232の動作態様と同じであり、説明を省略する。
<Fourth embodiment>
FIG. 7 is a perspective view showing a schematic configuration of the
<第5実施形態>
図8は、第5実施形態に係るエンドエフェクタ301の概略断面図である。説明の便宜上、図5(a),(b)に示すように、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸を定める。
<Fifth Embodiment>
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of an
エンドエフェクタ301は、吸着ユニット310と把持ユニット320を備える。吸着ユニット310は、ベース部311、吸着ロッド312、吸着パッド313、レール314及びラック315を有する。把持ユニット320は、フィンガベース321、スライドブロック322、ピニオン323、昇降モータ324及びフィンガ325A,325Bを有する。また、把持ユニット320は、フィンガロッド326A,326B、フィンガ開閉リンク327A,327B及びフィンガ開閉モータ328A,328Bを有する。エンドエフェクタ301は、ベース部311を介して、不図示のロボットアーム等のエンドエフェクタ移動手段に取り付けられる。
The
吸着ユニット310において、吸着ロッド312は、中空状で、その下端に吸着パッド313が取り付けられている。吸着ロッド312に設けられている不図示の開口部から吸着ロッド312の内部へ負圧が供給されることにより、吸着パッド313にてワークの吸着保持することが可能となっている。また、吸着ロッド312には、その長手方向(Z軸方向)に沿って、把持ユニット320を支持するレール314と、把持ユニット320をZ軸方向で移動させるためのラック315が取り付けられている。把持ユニット320の支持方法と移動方法の詳細については後述する。
In the
把持ユニット320においては、スライドブロック322、昇降モータ324、フィンガ開閉モータ328A,328Bがフィンガベース321に対して固定されている。フィンガ325A,325Bはそれぞれ、矢印G,H方向に回動可能にフィンガベース321に支持されている。スライドブロック322は、Z軸方向に移動可能にレール314に嵌合しており、レール314とスライドブロック322とは、把持ユニット320をZ軸方向で移動させるためのガイド(案内手段)として機能する。こうして、把持ユニット320は、Z軸方向で移動可能に吸着ロッド312に支持されている。
In the
昇降モータ324の駆動軸に取り付けられたピニオン323はラック315と噛み合っており、昇降モータ324の駆動によって把持ユニット320をZ軸方向で移動させることができる。フィンガロッド326Aは、フィンガ325A及びフィンガ開閉リンク327Aに回転可能に連結されており、フィンガ開閉リンク327Aはフィンガ開閉モータ328Aの駆動軸に連結されている。これにより後述するように、フィンガ開閉モータ328Aの駆動(回転)と連動して、フィンガ325Aを開閉させることができるようになっている(図9(b)参照)。フィンガ325B、フィンガロッド326B、フィンガ開閉リンク327B及びフィンガ開閉モータ328Bの関係は、前述のフィンガ325A、フィンガロッド326A、フィンガ開閉リンク327A及びフィンガ開閉モータ328Aの関係と同様である。よって、フィンガ開閉モータ328Bの駆動(回転)と連動して、フィンガ325Bを開閉させることができるようになっている。
The
なお、エンドエフェクタ301が図8に示す状態にあるとき、つまり、把持ユニット320がZ軸正方向の端部近傍に位置しているときに、「把持ユニット320は退避位置にある」、と定義する。
When the
図9は、エンドエフェクタ301の動作を説明する図である。図9(a)は、昇降モータ324を駆動して、把持ユニット320を図8に示す退避位置から吸着パッド313側(Z軸負方向側)へ移動させた状態を示す断面図である。エンドエフェクタ301が図9(a)に示す状態にあるとき、つまり、把持ユニット320がZ軸負方向の端部近傍に位置しているときに、「把持ユニット320は把持位置にある」、と定義する。フィンガ325A,325Bは、図8及び図9(a)の状態では不図示のワークを把持していない開状態となっている。
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the
図9(b)は、把持ユニット320による不図示のワークの把持動作を説明する断面図である。図9(b)に示すように、フィンガ開閉リンク327Aが反時計まわり方向に回転するようにフィンガ開閉モータ328Aを駆動する。これにより、フィンガロッド326AはZ軸正方向且つX軸負方向へ移動し、これに伴ってフィンガ325Aは反時計まわり方向に回転して不図示のワークに当接する。同様に、フィンガ開閉リンク327Bが時計まわり方向に回転するようにフィンガ開閉モータ328Bを駆動する。これにより、フィンガロッド326BはZ軸正方向且つX軸正方向へ移動し、これに伴ってフィンガ325Bは時計まわり方向に回転して不図示のワークに当接する。こうして、フィンガ325A,325Bは、閉状態となって不図示のワークを把持する。
FIG. 9B is a cross-sectional view for explaining a gripping operation of a workpiece (not shown) by the
フィンガ325A,325Bがワークを把持した状態(閉状態)で、エンドエフェクタ移動手段を駆動して、ワークを所定位置へ移動させた後に、フィンガ325A,325Bが開状態となるように、フィンガ開閉モータ328A,328Bを駆動する。これにより、ワークがフィンガ325A,325Bから解放され、ワークの搬送が終了する。
In a state where the
図10及び図11は、エンドエフェクタ301によるワークのピッキング動作の一例を説明する図である。ここでは、ワーク2が箱3の隅にあるものとする。この場合、把持ユニット320を箱3の内部に挿入することができない。そこで、図10に示すように、フィンガ325A,325Bを開状態、且つ、把持ユニット320を退避位置とする。そして、エンドエフェクタ301の移動手段(不図示のロボットハンド等)により、把持ユニット320が箱3と干渉しないように、吸着ロッド312を箱3内に挿入し、吸着パッド313を、例えば、ワーク2の上面中央部に配置する。続いて、吸着パッド313にワーク2を吸着保持させる。
10 and 11 are diagrams for explaining an example of a workpiece picking operation by the
なお、吸着パッド313によるワーク2の吸着保持位置は、ワーク2の上面においてワーク2の重心に対応する位置とすることが望ましい。但し、吸着ロッド312を上昇させたときにワーク2を落下させることなく持ち上げることが可能であり、且つ、後述するようにフィンガ325A,325Bによる把持が可能であれば、ワーク2に対する吸着位置は限定されない。
It should be noted that the suction holding position of the
その後、図11(a)に示すように、エンドエフェクタ301全体をZ軸正方向へ移動させると共に、昇降モータ324を駆動して把持ユニット320を退避位置から把持位置へ移動させる。換言すれば、ワーク2が吸着パッド313に吸着保持された状態で、箱3から吸着ロッド312及びワーク2を引き抜きながら、把持ユニット320をZ軸負方向へ降下させる。その際、把持ユニット320が退避位置から把持位置へ移動する速度をエンドエフェクタ301のZ軸正方向への移動速度以下とすることにより、把持ユニット320と箱3との干渉を防ぐことができる。なお、図11(b)を参照して後述するようにフィンガ325A,325Bによる把持によってワーク2を安定した状態に把持し直すことができれば、吸着保持されたワーク2を持ち上げる際にワーク2は傾いた状態であっても構わない。
Thereafter, as shown in FIG. 11A, the
最後に、図11(b)に示すように、フィンガ325A,325Bを開状態から閉状態へ遷移させることにより、ワーク2が吸着パッド313に吸着保持され、且つ、フィンガ325A,325Bによって把持された状態とする。これにより、エンドエフェクタ301は、ワーク2をより強固に保持することができ、ワーク2を所定位置へ搬送するためにエンドエフェクタ301を移動させた際にワーク2が落下してしまうのを防止することができる。なお、上述した手順の逆の手順により、把持したワーク2を把持ユニット320を進入させることができない場所へ載置することも可能である。
Finally, as shown in FIG. 11B, by moving the
上記説明の通り、本実施形態に係るエンドエフェクタ301は、前述した第2実施形態に係るエンドエフェクタ101と同様の効果を奏する。また、エンドエフェクタ301によれば、ワーク2が箱3に収納されている等の環境や箱3内でのワーク2の位置に応じて、柔軟に、且つ、確実に、ワーク2のピッキングを行うことが可能になる。
As described above, the
<第6実施形態>
図12は、第6実施形態に係るエンドエフェクタ401の斜視図である。第5実施形態では、フィンガ中間部に関節を有さない2本のフィンガ325A,325Bを備えるエンドエフェクタ301について説明した。これに対して、エンドエフェクタ401は、中間部に関節を有する3本のフィンガ425A,425B,425Cを有する把持ユニット420を備えており、それ以外の構成はエンドエフェクタ301と同じである。なお、図12では、エンドエフェクタ401の構成要素であって、エンドエフェクタ301の構成要素と同じものについては、同じ符号を付しており、また、それらについてのここでの説明を省略する。
<Sixth Embodiment>
FIG. 12 is a perspective view of an
把持ユニット420は、図12に示すZ軸方向に沿って移動可能である。また、フィンガ425A〜425Cはそれぞれ、フィンガベース321に対する開閉動作と関節部での開閉動作が可能となっている。こうして、把持可能なワークのサイズ、形状、重量の幅が広がり、多種のワークのピックアップ及び搬送に対応することが可能となっている。
The
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。例えば、上記実施形態に示した部品や部材の機能、材質、形状、数とその相対配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明をそれらに限定するものではない。また、上記実施形態では、2本又は3本のフィンガを備えるエンドエフェクタについて説明したが、フィンガの数は複数であればよく、2本又は3本に限定されるものではない。 Although the present invention has been described in detail based on preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms within the scope of the present invention are also included in the present invention. included. Furthermore, each embodiment mentioned above shows only one embodiment of this invention, and it is also possible to combine each embodiment suitably. For example, as long as there is no specific description, the present invention is not limited to the functions, materials, shapes, numbers and relative arrangements of the components and members shown in the above embodiments. Moreover, although the said embodiment demonstrated the end effector provided with 2 or 3 fingers, the number of fingers should just be more than one and is not limited to 2 or 3.
1,101 エンドエフェクタ
10 ベース部
12,13 支持部
20 リンク部材
30,31 フィンガ
40,41 引張りばね
50,51 リンクロッド
55 アクチュエータロッド
111,121 貫通孔
120 リンク部材
160 吸着ロッド
310 吸着ユニット
315 ラック
320 把持ユニット
323 ピニオン
324 昇降モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101
Claims (10)
前記複数のフィンガと連結されるリンク部材と、
前記リンク部材を駆動する駆動手段と、
前記複数のフィンガのそれぞれを所定の方向に付勢する付勢手段と、を備えるエンドエフェクタであって、
前記複数のフィンガのうち少なくとも2つのフィンガはリンク剛性が異なり、
前記リンク部材と前記駆動手段との接続部から前記リンク部材と前記少なくとも2つのフィンガとのそれぞれの接続部までの距離が異なる値を取ることを特徴とするエンドエフェクタ。 A plurality of fingers for gripping the workpiece;
A link member coupled to the plurality of fingers;
Drive means for driving the link member;
An end effector comprising biasing means for biasing each of the plurality of fingers in a predetermined direction,
At least two fingers of the plurality of fingers have different link rigidity,
An end effector characterized in that a distance from a connecting portion between the link member and the driving means to each connecting portion between the link member and the at least two fingers takes different values.
前記吸着ロッドは、前記支持部材を貫通していることを特徴とする請求項3に記載のエンドエフェクタ。 A support member for supporting the plurality of fingers;
The end effector according to claim 3, wherein the suction rod penetrates the support member.
ワークを吸着保持する吸着ユニットと、
前記吸着ユニットに対して前記把持ユニットの位置を移動させる移動手段と、を備えるエンドエフェクタであって、
前記把持ユニットは、
支持部材と、
前記支持部材に支持された複数のフィンガと、
前記複数のフィンガをワークを把持する閉状態と把持したワークを解放する開状態との間で遷移させる駆動手段と、を有し、
前記吸着ユニットは、
前記支持部材の略中心を貫通するように配置された吸着ロッドを有し、
前記移動手段は、前記吸着ロッドの長手方向に前記把持ユニットを移動させることを特徴とするエンドエフェクタ。 A gripping unit for gripping the workpiece;
A suction unit that holds and holds the workpiece;
A moving means for moving the position of the gripping unit relative to the suction unit, and an end effector comprising:
The gripping unit is
A support member;
A plurality of fingers supported by the support member;
Drive means for causing the plurality of fingers to transition between a closed state for gripping a workpiece and an open state for releasing the gripped workpiece;
The adsorption unit is
Having a suction rod arranged to penetrate substantially the center of the support member;
The end effector characterized in that the moving means moves the gripping unit in the longitudinal direction of the suction rod.
前記吸着ロッドの長手方向に沿って前記吸着ロッドに配置されたラックと、
前記把持ユニットに配置されて前記ラックと噛み合うピニオンと、
前記把持ユニットを前記吸着ロッドの長手方向に案内する案内手段と、
前記ピニオンを回転させるモータと、を備え、
前記ピニオンと前記モータは前記支持部材に配置されていることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載のエンドエフェクタ。 The moving means is
A rack disposed on the suction rod along the longitudinal direction of the suction rod;
A pinion disposed on the gripping unit and meshing with the rack;
Guiding means for guiding the gripping unit in the longitudinal direction of the suction rod;
A motor for rotating the pinion,
The end effector according to claim 6, wherein the pinion and the motor are arranged on the support member.
前記エンドエフェクタを保持するエンドエフェクタ移動手段と、を備えることを特徴とする装置。
The end effector according to any one of claims 1 to 9,
And an end effector moving means for holding the end effector.
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2018
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