JP2020001102A - 把持装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】把持装置の寸法や重量を低減すること。【解決手段】実施形態の把持装置は、把持部と、駆動部と、固定部とを備える。把持部は、移動可能に構成される複数の爪部を有し、ワークを把持する。駆動部は、複数の爪部を駆動する。固定部は、把持部および駆動部の間で把持部および駆動部を支持する支持部を有し、把持部および駆動部を移動機構に固定する。【選択図】図3
Description
本発明は、把持装置に関する。
従来、生産コスト削減や品質安定化のため、生産ラインの自動化が進められており、ロボットによる自動化は、その汎用性から多くの生産ラインに導入されている。かかるロボットにおいてワークを把持する把持装置は、複数の爪部を有する把持部と、かかる複数の爪部を駆動する駆動部とを備える。そして、ロボットアームの先端部に駆動部と把持部とがこの順に直列に取り付けられている。
しかしながら、従来の技術では、把持されたワークから伝達されるさまざまな力のモーメントに把持装置が耐えられるようにするために、把持部のみならず駆動部の剛性も高める必要があった。このように、駆動部の取り付けの際に駆動力の発生に必要な剛性よりも高い剛性が求められることから、必要な剛性を確保するため駆動部の寸法や重量が増加する場合があった。したがって、従来の技術では、把持装置の寸法や重量が増加する恐れがあった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、寸法や重量を低減することができる把持装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る把持装置は、把持部と、駆動部と、固定部とを備える。把持部は、移動可能に構成される複数の爪部を有し、ワークを把持する。駆動部は、前記複数の爪部を駆動する。固定部は、前記把持部および前記駆動部の間で前記把持部および前記駆動部を支持する支持部を有し、前記把持部および前記駆動部を移動機構に固定する。
本発明の一態様によれば、把持装置の寸法や重量を低減することができる。
以下、実施形態に係る把持装置について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により把持装置の用途が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
<ロボットの概要>
最初に、実施形態に係る把持装置10が取り付けられるロボット1の概要について、図1を参照しながら説明する。図1は、実施形態に係るロボット1の説明図である。ロボット1は、把持装置10を所望の位置に移動させる移動機構の一例である。
最初に、実施形態に係る把持装置10が取り付けられるロボット1の概要について、図1を参照しながら説明する。図1は、実施形態に係るロボット1の説明図である。ロボット1は、把持装置10を所望の位置に移動させる移動機構の一例である。
なお、把持装置10を所望の位置に移動させる移動機構はロボットに限られず、たとえばリニアアクチュエータなどであってもよい。
ロボット1は、関節部(ロボットモジュールともいう)3を複数備えるいわゆる多関節ロボットであり、たとえば、製品の組立ラインや製造ラインに設置される。なお、図1には、説明の便宜上、鉛直上向きを正方向とするZ軸を含む3次元の直交座標系を示している。かかる直交座標系は、他の図においても示している場合がある。
ロボット1は、ベース部2と、複数の関節部3と、複数のアーム部4と、把持装置10とを備える。なお、図1には、ロボット1が、6つの関節部3と、2つのアーム部4とを備える例を示している。
6つの関節部3は、ロボット1における動力伝達の上流側となるベース部2から下流側となる把持装置10までの間に、第1関節部3A、第2関節部3B、第3関節部3C、第4関節部3D、第5関節部3E、第6関節部3Fの順に配置される。また、2つのアーム部4は、ロボット1における動力伝達の上流側に第1アーム部4Aが配置され、下流側に第2アーム部4Bが配置される。
ベース部2は、第1関節部3Aを支持することで、ロボット1を全体的に支持する。6つの関節部3のうち、第1関節部3Aは、ベース部2に対して仮想軸である軸AX1の軸まわりに回転する。第1関節部3Aは、X−Y平面において回転(旋回ともいう)する。第2関節部3Bは、第1関節部3Aに連結され、第1関節部3Aに対して軸AX2の軸まわりに回転する。
また、第2関節部3Bは、第1アーム部4Aの一端部と連結される。第3関節部3Cは、第1アーム部4Aの他端部と連結される。第4関節部3Dは、第3関節部3Cに連結され、第3関節部3Cに対して仮想軸である軸AX3の軸まわりに回転する。また、第4関節部3Dは、第2アーム部4Bの一端部と連結され、第2アーム部4Bに対して仮想軸である軸AX4の軸まわりに回転する。
第5関節部3Eは、第2アーム部4Bの他端部と連結される。第6関節部3Fは、第5関節部3Eに連結され、第5関節部3Eに対して仮想軸である軸AX5の軸まわりに回転する。第6関節部3Fには、把持装置10が連結される。把持装置10は、軸AX6の軸まわりに回転する。
把持装置10は、ロボット1の先端部に位置する第6関節部3Fに取り付けられ、部品などのワークを把持する。かかる把持装置10の構成については後述する。
なお、6つの関節部3によるロボット1の回転構成は上記に限定されない。ロボット1は、たとえば、第2関節部3Bと第1アーム部4Aとの間や、第4関節部3Dと第2アーム部4Bとの間が回転可能に構成されてもよい。
また、6つの関節部3は、図示しない回転アクチュエータをそれぞれ備える。ロボット1は、かかる回転アクチュエータによって多軸動作を行うことができる。
<把持装置の構成>
つづいて、実施形態に係る把持装置10の構成について、図2〜図4を参照しながら説明する。図2は、実施形態に係る把持装置10の構成を示す正面図であり、図3は、実施形態に係る把持装置10の構成を示す側面図である。
つづいて、実施形態に係る把持装置10の構成について、図2〜図4を参照しながら説明する。図2は、実施形態に係る把持装置10の構成を示す正面図であり、図3は、実施形態に係る把持装置10の構成を示す側面図である。
図2および図3に示すように、把持装置10は、把持部20と、駆動部30と、固定部40と、エンコーダ50とを備える。把持部20は、部品などのワークを把持する。把持部20は、爪部21a、21bと、爪保持部22a、22bと、レール23a、23bと、レール保持部24とを有する。
爪部21a、21bは、それぞれ所定の方向に移動可能に構成され、ワークを挟み込むことでかかるワークを把持する。なお、図2および図3では、爪部21a、21bの形状を先端部が徐々に細くなるような形状で図示しているが、爪部21a、21bの形状はかかる形状に限られず、把持されるワークの種類に応じて適宜変更されてもよい。
爪保持部22aは爪部21aを保持し、爪保持部22bは爪部21bを保持する。爪保持部22a、22bは、それぞれ爪部21a、21bとともに所定の方向に移動可能に構成される。レール23a、23bは、それぞれ所定の方向に延在する。たとえば、レール23aおよびレール23bは略平行に並んで延在する。
レール保持部24は、平板状の基部24aと、かかる基部24aから略垂直に延びる一対の壁部24bとを有する。そして、かかる一対の壁部24bでレール23a、23bをそれぞれ保持する。なお、把持部20の詳細な構成については後述する。
駆動部30は、爪部21a、21bを駆動する。駆動部30は、モータ31と、シャフト32(図5参照)とを有する。モータ31は、爪部21a、21bを駆動する駆動力を発生させる。シャフト32は、モータ31で発生させた駆動力を把持部20に伝達する。
なお、実施形態ではモータ31の種類は問わないが、たとえば、HBステッピングモータやDCモータなどを用いることができる。また、駆動部30による爪部21a、21bの駆動機構の詳細については後述する。
固定部40は、上述の把持部20および駆動部30をロボット1の第6関節部3Fに固定する。図4に示すように、固定部40は略コの字形状を有し、支持部41と、連結部42と、梁部43とを有する。図4は、実施形態に係る固定部40の構成を示す斜視図である。固定部40は、たとえば、金属ブロックを削り出すことにより製造することができる。
支持部41は、略平板状であり、把持部20および駆動部30の間でかかる把持部20および駆動部30を支持する。たとえば、支持部41は、一方の面側(図2および図3ではZ軸負方向側)で把持部20のレール保持部24を支持し、他方の面側(図2および図3ではZ軸正方向側)で駆動部30を支持する。
連結部42は、略平板状であり、ロボット1の第6関節部3Fに連結される。たとえば、図4に示すように、連結部42における所定の位置にねじ孔42aが形成され、かかるねじ孔42aを用いてネジやボルトなどで螺合することにより、連結部42を第6関節部3Fに連結することができる。連結部42は、たとえば、支持部41と略平行で向かい合う位置に設けられる。
梁部43は、略平板状であり、支持部41と連結部42とをつないでいる。梁部43は、たとえば、支持部41および連結部42と略垂直である。
このように、実施形態の把持装置10では、固定部40を介して把持部20がロボット1に固定されている。すなわち、実施形態では、把持部20が駆動部30を介さずにロボット1に固定されている。
これにより、駆動力発生機構である駆動部30で本来必要のない範囲まで剛性を高めることなく、固定部40の剛性を十分に高めることにより、把持装置10の剛性を確保することができる。したがって、実施形態によれば、駆動部30の寸法や重量を低減することができることから、把持装置10の寸法や重量を低減することや、把持部20と駆動部30とエンコーダ50との接合構造を簡素化することができる。
また、実施形態では、駆動部30の剛性を別途高める必要がなくなることから、仕様を変更することなく既存のモータ31をそのまま用いることができる。したがって、実施形態によれば、把持装置10の製造コストを低減することができる。
また、実施形態では、把持装置10が略コの字形状を有し、支持部41と略平行で向かい合う位置に連結部42が設けられる。これにより、ロボット1における第6関節部3Fの構造を特に変えることなく、軸AX6(図1参照)の軸上に把持装置10を取り付けることができる。
把持装置10の構成についての説明を続ける。エンコーダ50は、モータ31の回転位置を検出する。エンコーダ50は、固定部40の支持部41よりモータ31側に設けられる。たとえば、エンコーダ50は、モータ31に対して支持部41の反対側に設けられる。
なお、実施形態ではエンコーダ50の種類は問わないが、たとえば、光学式エンコーダや磁気式エンコーダなどを用いることができる。かかるエンコーダ50の用途については後述する。
<把持装置の駆動機構>
つづいて、把持装置10の駆動機構の詳細について、図5〜図7を参照しながら説明する。図5および図6は、実施形態に係る把持装置10の駆動機構を説明するための図(1)、(2)である。なお、図5および図6では、理解の容易のため、爪部21a、21bと、レール保持部24と、固定部40との図示を省略している。
つづいて、把持装置10の駆動機構の詳細について、図5〜図7を参照しながら説明する。図5および図6は、実施形態に係る把持装置10の駆動機構を説明するための図(1)、(2)である。なお、図5および図6では、理解の容易のため、爪部21a、21bと、レール保持部24と、固定部40との図示を省略している。
図5および図6に示すように、把持部20は、上述の各部材に加え、スライド移動部25a、25bと、ピン26a、26bと、カム27とを有する。図6に示すように、スライド移動部25aは、レール23aにガイドされてスライド移動可能に構成され、スライド移動部25bは、レール23bにガイドされてスライド移動可能に構成される。
すなわち、スライド移動部25aは、レール23aの延在方向に沿ってスライド移動し、スライド移動部25bは、レール23bの延在方向に沿ってスライド移動する。
また、スライド移動部25aには爪保持部22aが固定され、スライド移動部25bには爪保持部22bが固定される。また、図5に示すように、ピン26aは爪保持部22aに固定され、ピン26bは爪保持部22bに固定される。
したがって、爪保持部22aおよびピン26aはスライド移動部25aと一体でスライド移動し、爪保持部22bおよびピン26bはスライド移動部25bと一体でスライド移動する。
カム27は、モータ31からの駆動力をピン26a、26bに伝達する。図7は、実施形態に係るカム27の構成を示す斜視図である。図7に示すように、カム27は略円板状であり、渦巻き状の曲孔27a、27bと、円孔27cとが形成される。曲孔27a、27bは、旋回するにつれてカム27の中心から徐々に遠ざかる(または近づく)ように形成される。円孔27cは、カム27の中心に形成される。
そして、図5に示すように、カム27の曲孔27aにピン26aが摺動可能に挿通され、曲孔27bにピン26bが摺動可能に挿通される。また、円孔27cにモータ31から延びるシャフト32が挿通され、シャフト32にカム27が固定される。
かかるシャフト32は、モータ31で発生させた駆動力で回転する。したがって、カム27は、シャフト32を介してモータ31の駆動力で回転する。
ここで、モータ31でカム27を所定の回転方向R1に回転させた場合、渦巻き状の曲孔27a、27bにガイドされたピン26a、26bには、カム27の中心に近づく方向に力が加わる。
ここで、ピン26aはスライド移動部25aと一体でレール23aに沿ってスライド移動可能に構成されている。これにより、ピン26aは、カム27の中心に近づく方向かつレール23aの延在方向である所定の方向D1に移動する。
さらに、ピン26aは爪保持部22aに固定されていることから、爪保持部22aおよび図示しない爪部21aは、上述の方向D1と同じ方向である方向D2に移動する。
同様に、ピン26bはスライド移動部25bと一体でレール23bに沿ってスライド移動可能に構成されている。これにより、ピン26bは、カム27の中心に近づく方向かつレール23bの延在方向である所定の方向D3に移動する。
さらに、ピン26bは爪保持部22bに固定されていることから、爪保持部22bおよび図示しない爪部21bは、上述の方向D3と同じ方向である方向D4に移動する。
そして、レール23aとレール23bとはたがいに略平行に配置されていることから、駆動部30は、カム27を回転方向R1に回転させることにより、爪部21a、21bをそれぞれ近づく方向である方向D2、D4に移動させることができる。また逆に、駆動部30は、カム27を回転方向R1とは反対方向に回転させることにより、爪部21a、21bをそれぞれ遠ざかる方向に移動させることができる。
ここまで説明した機構により、実施形態では、モータ31を回転させて爪部21a、21bの距離を適宜制御することにより、かかる爪部21a、21bでワークを把持することができる。
また、実施形態では、エンコーダ50によりモータ31の回転位置を検出することができることから、かかるエンコーダ50の情報に基づいて、爪部21a、21bの距離や速度を正確に制御することができる。なお、爪部21a、21bの距離や速度を正確に制御する必要がない場合には、エンコーダ50を省略してもよい。
また、実施形態では、モータ31が支持部41とエンコーダ50との間に設けられる。これにより、ワークから把持部20に応力が加わった際に、かかる応力は支持部41を介して固定部40で吸収されることから、かかる応力によりエンコーダ50が振動することを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、エンコーダ50の検出精度を向上させることができる。
<変形例>
つづいて、実施形態の各種変形例について、図8および図9を参照しながら説明する。なお、以降の説明においては、上述の実施形態と共通の構成については同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
つづいて、実施形態の各種変形例について、図8および図9を参照しながら説明する。なお、以降の説明においては、上述の実施形態と共通の構成については同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
図8は、実施形態の変形例1に係る把持装置10の構成を示す側面図である。かかる変形例1では、固定部40の構造が実施形態と異なる。変形例1の固定部40は略L字形状を有し、連結部42が支持部41と略垂直に配置される。そして、変形例1では、把持装置10の側方に設けられる連結部42を用いて、把持装置10が第6関節部3Fの側部に取り付けられる。
かかる変形例1の固定部40は、屈曲する部位を少なくすることができることから、必要な剛性をより容易に確保することができる。したがって、変形例1によれば、固定部40の寸法や重量を低減することができることから、把持装置10の寸法や重量をさらに低減することができる。また、変形例1によれば、把持部20と駆動部30とエンコーダ50との接合構造をさらに簡素化することができる。
図9は、実施形態の変形例2に係る把持装置10の構成を示す側面図である。変形例2の固定部40は平板状であり、支持部41の外周側に連結部42が略面一で配置される。そして、変形例2では、第6関節部3Fの先端部に凹部3aを形成し、かかる凹部3aに駆動部30およびエンコーダ50を収容することにより、第6関節部3Fの先端部に把持装置10を取り付けることができる。
かかる変形例2の固定部40は、屈曲する部位をなくすことができることから、必要な剛性をさらに容易に確保することができる。したがって、変形例2によれば、固定部40の寸法や重量をさらに低減することができることから、把持装置10の寸法や重量をさらに低減することができる。また、変形例2によれば、把持部20と駆動部30とエンコーダ50との接合構造をさらに簡素化することができる。
また、変形例2では、軸AX6(図1参照)の軸上に凹部3aを形成することにより、かかる軸AX6の軸上に把持装置10を取り付けることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上記の実施形態では2つの爪部21a、21bでワークを把持する例について示したが、爪部の数は2つに限られず、3つ以上であってもよい。
また、上記の実施形態では、削り出しにより固定部40を製造する例について示したが、固定部40は金属板を板金することにより製造されてもよい。この場合、固定部40に絞りや折り曲げを形成することにより、固定部40に必要な剛性を容易に確保することができる。
また、上記の実施形態では、固定部40を略コの字形状すなわち3面の構造体で構成した場合と、略L字形状すなわち2面の構造体で構成した場合と、平板状すなわち1面の構造体で構成した場合とについて示した。しかしながら、固定部40はかかる1〜3面の構造体で構成される場合に限られず、たとえば、4面や5面の構造体で構成されてもよい。
以上のように、実施形態に係る把持装置10は、把持部20と、駆動部30と、固定部40とを備える。把持部20は、移動可能に構成される複数の爪部21a、21bを有し、ワークを把持する。駆動部30は、複数の爪部21a、21bを駆動する。固定部40は、把持部20および駆動部30の間で把持部20および駆動部30を支持する支持部41を有し、把持部20および駆動部30を移動機構(ロボット1)に固定する。これにより、把持装置10の寸法や重量を低減することができる。
また、実施形態に係る把持装置10において、駆動部30は、モータ31を有する。そして、把持装置10は、モータ31の回転位置を検出するエンコーダ50をさらに備える。これにより、爪部21a、21bの距離や速度を正確に制御することができる。
また、実施形態に係る把持装置10において、モータ31は、支持部41とエンコーダ50との間に設けられる。これにより、エンコーダ50の検出精度を向上させることができる。
また、実施形態に係る把持装置10において、固定部40は、略コの字形状を有する。これにより、ロボット1における第6関節部3Fの構造を特に変えることなく、軸AX6の軸上に把持装置10を取り付けることができる。
また、実施形態に係る把持装置10において、固定部40は、略L字形状を有する。これにより、把持装置10の寸法や重量をさらに低減することができる。
また、実施形態に係る把持装置10において、固定部40は、平板状である。これにより、把持装置10の寸法や重量をさらに低減することができる。
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
1 ロボット,10 把持装置,20 把持部,21a,21b 爪部,30 駆動部,31 モータ,32 シャフト,40 固定部,41 支持部,42 連結部,43 梁部,50 エンコーダ
Claims (6)
- 移動可能に構成される複数の爪部を有し、ワークを把持する把持部と、
前記複数の爪部を駆動する駆動部と、
前記把持部および前記駆動部の間で前記把持部および前記駆動部を支持する支持部を有し、前記把持部および前記駆動部を移動機構に固定する固定部と、
を備える把持装置。 - 前記駆動部は、モータを有し、
前記モータの回転位置を検出するエンコーダをさらに備える
請求項1に記載の把持装置。 - 前記モータは、前記支持部と前記エンコーダとの間に設けられる
請求項2に記載の把持装置。 - 前記固定部は、略コの字形状を有する
請求項1〜3のいずれか一つに記載の把持装置。 - 前記固定部は、略L字形状を有する
請求項1〜3のいずれか一つに記載の把持装置。 - 前記固定部は、平板状である
請求項1〜3のいずれか一つに記載の把持装置。
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