JP2020082286A - 把持機構及び組み立て装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造であって、格別な動力源を必要とせず、低コストで故障し難い把持機構を提供する。【解決手段】把持機構３は、鉛直方向に対して傾斜した傾斜面３７と、傾斜面３７の上で斜め上下方向に自在に転動する転動体３２と、傾斜面３７に対向配置されて、該傾斜面３７の下端の間に転動体３２の径よりも狭い開口スペースを形成する対向把持壁３４と、を備え、転動体３２は、該転動体３２の芯となる芯部材４１と、芯部材４１の周りに設けられた環状部材４２と、芯部材４１の外周と環状部材４２の内周の間に挟み込まれて、芯部材４１と環状部材４２の間に間隙を形成する複数のリブ４３とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、部品を把持及び開放する把持機構及び組み立て装置に関し、特に上向きの突起を有する部品を把持及び開放するための技術に関する。

特許文献１に記載の組立装置は、部品を把持及び開放する一対のチャック爪を有するチャック機構を用いている。この組み立て装置では、チャック機構の一対のチャック爪により部品を把持させ、チャック機構を部品と共に所定の位置まで搬送し、所定の位置で一対のチャック爪から部品を解放させている。

特開平７−２４１７３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のチャック機構は、モーターなどの動力源、動力を伝達する伝達機構などを必要とし、その構造が複雑であって、コストが高く、故障し易かった。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、簡単な構造であって、格別な動力源を必要とせず、低コストで故障し難い把持機構及び組立装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面にかかる把持機構は、鉛直方向に対して傾斜した傾斜面と、前記傾斜面の上で斜め上下方向に自在に転動する転動体と、前記傾斜面に対向配置されて、該傾斜面の下端の間に前記転動体の径よりも狭い開口スペースを形成する対向把持部と、を備え、前記転動体は、該転動体の芯となる芯部材と、前記芯部材の周りに設けられて弾性を有する環状部材と、前記芯部材の外周と前記環状部材の内周の間に挟み込まれて、該芯部材と該環状部材の間に間隙を形成する複数のリブとを有するものである。

また、本発明の一局面にかかる組み立て装置は、上記本発明の把持機構と、前記把持機構を、鉛直方向、及び前記鉛直方向に直交する縦方向と横方向に移動させる駆動部と、を備えるものである。

本発明によれば、簡単な構造であって、格別な動力源を必要とせず、低コストで故障し難い把持機構及び組立装置を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる組み立て装置を概略的に示す側面図である。 本実施形態の組み立て装置により組み立てられる第１部品と第２部品を示す斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本実施形態の組み立て装置の動作状態を示す側面図である。 本実施形態の組み立て装置における把持機構を概略的に示す側面図である。 図４におけるＩ−Ｉに沿って破断された把持機構を示す断面図である。 把持機構における転動体を拡大して示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、把持機構の動作状態を示す断面図である。 把持機構における転動体の変形例を示す斜視図である。 把持機構の変形例を概略的に示す側面図である。 第１部品と第２部品の変形例を示す斜視図である。 把持機構における転動体の他の実施形態を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態にかかる把持機構及び組み立て装置について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる組み立て装置を概略的に示す側面図である。また、図２は、本実施形態の組み立て装置により組み立てられる第１部品と第２部品を示している。また、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本実施形態の組み立て装置の動作状態を示す側面図である。尚、図１乃至図３には、上下の方向（鉛直方向と平行な方向）Ｚ、鉛直方向に直交する左右の横方向Ｘ、及び鉛直方向に直交する前後の縦方向Ｙが示されている。また、後で述べる図４乃至図８にも、上下の方向Ｚ、左右の横方向Ｘ、及び前後の縦方向Ｙが示されている。

図１に示すように本実施形態の組み立て装置１０は、ロボット１と、ロボット１のアーム先端に取り付けられた位置ずれ修正装置２と、位置ずれ修正装置２により支持された把持機構３とを備えている。位置決め機構４は、ロボット１に対して予め定められた位置に設けられている。第１部品１１は、ロボット１に対して規定の位置に配置され、また第２部品１２は、位置決め機構４により位置決めされている。

ロボット１は、位置ずれ修正装置２並びに把持機構３を、上下の方向Ｚ、左右の横方向Ｘ、及び前後の縦方向Ｙに移動させる。位置ずれ修正装置２は、把持機構３の位置を修正する。把持機構３は、第１部品１１の突起部１３を把持し、また把持を解放する。

図２に示すように第１部品１１は、凸部１４、及び該凸部１４から上方に突出した突起部１３を有する。第２部品１２は、第１部品１１の凸部１４が嵌合される凹部１５を有する。

ここで、ロボット１は、図３（Ａ）に示すように位置ずれ修正装置２並びに把持機構３を横方向Ｘ及び縦方向Ｙに移動させて、把持機構３を第１部品１１の上方に位置決めし、引き続いて位置ずれ修正装置２並びに把持機構３を下の方向Ｚに移動させて、把持機構３を第１部品１１の突起部１３に結合させる。把持機構３は、第１部品１１の突起部１３を把持する。

この後、ロボット１は、図３（Ｂ）に示すように修正装置２並びに把持機構３を上の方向Ｚに移動させて、第１部品１１を持ち上げ、位置ずれ修正装置２並びに把持機構３を横方向Ｘ及び縦方向Ｙに移動させて、把持機構３を第２部品１２の直上に位置決めする。そして、ロボット１は、図３（Ｃ）に示すように位置ずれ修正装置２並びに把持機構３を下の方向Ｚに移動させて、第１部品１１の凸部１４を第２部品１２の凹部１５に嵌合させる。このとき、位置ずれ修正装置２は、第１部品１１に作用する力の向きを検出し、その力の向きに応じて把持機構３の位置を調節して、第２部品１２の凹部１５に対する第１部品１１の凸部１４の位置ずれを修正し、凹部１５に対する凸部１４の嵌合を可能にする。

更に、ロボット１は、位置ずれ修正装置２並びに把持機構３を左又は右の横方向Ｘに移動させて、把持機構３から第１部品１１の突起部１３を解放させ、修正装置２並びに把持機構３を上の方向Ｚに移動させて横方向Ｘ及び縦方向Ｙにも移動させ、図１に示すように修正装置２並びに把持機構３を元の位置に戻す。

次に、図４、図５、図６、図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を参照して、把持機構３について詳しく説明する。

図４は、把持機構３を概略的に示す側面図である。また、図５は、図４におけるＩ−Ｉ
に沿って破断された把持機構３を示す断面図であり、図６は、把持機構３における転動体を拡大して示す断面図であり、図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、把持機構３の動作状態を示す断面図である。

図４及び図５に示すように把持機構３は、筐体３１と、転動体３２とを備えている。筐体３１は、Ｌの字に屈曲した屈曲壁部３３と、屈曲壁部３３に対向する対向把持壁３４と、屈曲壁部３３と対向把持壁３４を連結するそれぞれの側壁３５及び上壁３６とを有している。すなわち、筐体３１における長さ方向の両端部に側壁３５が設けられている。この筐体３１は、例えば金属板を切断及び曲げ加工して形成される。筐体３１における方法Ｘの両端部は開放されて側壁３５が設けられておらず空隙とされていてもよい（。この場合、筐体３１における方法Ｘの一端部のみが開放されて側壁３５が設けられていない構成とすることも可能である。

屈曲壁部３３の下側内周面は、上下の方向（鉛直方向と平行な方向）Ｚに対して傾斜して、下方になるほど対向把持壁３４に接近する傾斜面３７となっている。この傾斜面３７の下端３７Ａと該傾斜面３７に対向する対向把持壁３４の間には、開口スペース３８が形成されている。開口スペース３８の幅ｍは、転動体３２の外径（直径）Ｍよりも小さく設定されており、転動体３２が開口スペース３８を通じて落下しないようにされている。

各側壁部３５には、開口スペース３８から上方に延在するそれぞれの長形切り欠き部３９が形成されている。

図６に示すように転動体３２は、該転動体３２の芯となる芯部材４１と、芯部材４１の周りに設けられた環状部材４２と、芯部材４１の外周と環状部材４２の内周の間に挟み込まれて、芯部材４１と環状部材４２の間に間隙を形成する複数のリブ４３とを有している。

芯部材４１は、横方向Ｘに延びる円柱状であって、十分な重さを有する例えば金属製のものである。十分な重さとは、転動体３２が自重により下方に移動して傾斜面３７及び長形切り欠き部３９の間に挟まったときに、転動体３２と長形切り欠き部３９との間に挟まった突起部１３（第１部品１１）を転動体３２及び長形切り欠き部３９により挟持でき、この状態でロボット１が図３（Ｂ）に示すように修正装置２並びに把持機構３を上方に移動させたときでも芯部材４１の重さにより転動体３２及び長形切り欠き部３９が突起部１３（第１部品１１）を挟持し続けられる程度の重さである。

環状部材４２は、円柱状の芯部材４１の外周を覆う筒状であって、例えばポリアセタール樹脂のような変形可能な弾性材からなる。後で述べるように、環状部材４２と筐体３１の対向把持壁３４の間に第１部品１１の突起部１３を挟み込んで把持するので、環状部材４２の表面の摩擦係数及び対向把持壁３４の内面の摩擦係数を大きく設定するのが好ましい。

各リブ４３は、横方向Ｘに延びる例えば直方体状又は紐状のものであって、弾性を有する合成樹脂からなる。これらのリブ４３は、芯部材４１の外周及び環状部材４２の内周に接着されており、芯部材４１と環状部材４２が各リブ４３を介して接続され、芯部材４１、環状部材４２、及び各リブ４３が一体的に支持されている。各リブ４３が弾性を有するので、各リブ４３の部位でも環状部材４２の変形が可能である。

また、各リブ４３は、芯部材４１の中心点４１Ａを中心として対称となる該芯部材４１の外周の一対の位置Ｐ１、Ｐ２の一方に配置され、該一対の位置Ｐ１、Ｐ２の他方に配置されていない。このため、環状部材４２は、リブ４３を介して芯部材４１の外周に固定されながらも、そのリブ４３を介して固定された一方の位置に対向する他方の位置では変形自在である。

ここで、図１に示すように把持機構３が第１部品１１から離れて上方に位置するときには、図７（Ａ）に示すように把持機構３においては、転動体３２がその自重により傾斜面３７の上で斜め下方に転動して筐体３１の開口スペース３８の位置にある。

そして、図３（Ａ）に示すように把持機構３が下の方向Ｚに移動されて、把持機構３が第１部品１１の突起部１３に重なるときには、図７（Ｂ）に示すように把持機構３においては、第１部品１１の突起部１３が筐体３１の開口スペース３８を通じて筐体３１の内部に侵入して転動体３２を突き上げ、転動体３２がその自重に抗して傾斜面３７の上で斜め上方に転動して対向把持壁３４から離間し、第１部品１１の突起部１３が転動体３２と対向把持壁３４の間に入る。

そして、把持機構３が方向Ｚにおいて上方に移動すると、図７（Ｃ）に示すように把持機構３においては、転動体３２がその自重により傾斜面３７の上で斜め下方に転動して、第１部品１１の突起部１３が転動体３２と対向把持壁３４の間に把持される。把持機構３の上の方向Ｚへの移動が開始された直後は、転動体３２が傾斜面３７の上で斜め下方に少しだけ転動するので、第１部品１１の突起部１３が転動体３２と対向把持壁３４の間で僅かに下降するものの、その間に把持された第１部品１１の突起部１３が落下することなく持ち上げられる。

上記のように転動体３２の環状部材４２が変形し易いので、環状部材４２が第１部品１１の突起部１３に対して広い面積で接触し、その上環状部材４２の表面の摩擦係数及び対向把持壁３４の内面の摩擦係数が大きく設定されているので、第１部品１１の突起部１３が転動体３２と対向把持壁３４の間で確実に把持される。

この後、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように第１部品１１の凸部１４が第２部品１２の凹部１５に嵌合されたときには、把持機構３においては、第１部品１１の突起部１３が転動体３２を僅かに突き上げて、転動体３２が傾斜面３７の上で斜め上方に転動して対向把持壁３４から少しだけ離間する。この状態で、上記のようにロボット１が、位置ずれ修正装置２並びに把持機構３を左又は右の横方向Ｘに移動させると、第１部品１１の突起部１３が筐体３１の側壁３５の長形切り欠き部３９を通じて該筐体３１の外側に移動され、第１部品１１の突起部１３が把持機構３から解放される。

更に、ロボット１は、図１に示すように修正装置２並びに把持機構３を元の位置に戻す。

このように本実施形態の把持機構３は、筐体３１の傾斜面３７上で転動する転動体３２を設け、自重で斜め下方に転動する転動体３２と対向把持壁３４との間に第１部品１１の突起部１３を把持するという簡単な構造であり、格別な動力源を必要とせず、低コストで故障し難い。
＜変形例１＞

変形例１では、図８に示すように転動体３２の芯部材４１が円柱状のものであり、少なくとも２つのリブ４３が、芯部材４１の円柱状の長手方向の中心線４１Ｂと平行な該芯部材４１の外周の仮想ラインＬ１上に間隔Ｓを空けて配置されている。そして、仮想ラインＬ１が、芯部材４１の中心点４１Ａを通って対向する該芯部材４１の外周の一対の位置Ｐ１、Ｐ２のうちの一方の位置Ｐ１を通るとすると、他方の位置Ｐ２を通りかつ上記中心線４１Ｂと平行な該芯部材４１の外周の仮想ラインＬ２上の他のリブ４３が、上記間隔Ｓと対向する部位のみに配置されている。この場合は、仮想ラインＬ１上の各リブ４３の部位では、該各リブ４３により環状部材４２の変形が抑制されても、仮想ラインＬ２上の該各リブ４３に対向する部位では、リブ４３が配置されていないので、環状部材４２が変形自在である。逆に、仮想ラインＬ２上のリブ４３の部位では、該リブ４３により環状部材４２の変形が抑制されても、仮想ラインＬ１上の該リブ４３に対向する間隔Ｓの部位では、リブ４３が配置されていないので、環状部材４２が変形自在である。また、環状部材４２がリブ４３を介して芯部材４１の円柱状の一方の端から他方の端まで固定された場合と比較すると、環状部材４２全体の変形の自由度がより確保される。このため、第１部品１１の突起部１３が転動体３２と対向把持壁３４の間により確実に把持される。
＜変形例２＞

変形例２の把持機構３では、図９に示すように複数の転動体３２が筐体３１の内部に並設されている。各転動体３２のいずれも、筐体３１の傾斜面３７の上で斜め上下方向に自在に転動し、各転動体３２のいずれの外径Ｍも、傾斜面３７の下端３７Ａと対向把持壁３４の間の開口スペース３８の幅ｍよりも大きく設定されている。

第１部品１１の突起部１３が筐体３１の開口スペース３８を通じて筐体３１の内部に侵入すると、この突起部１３が各転動体３２と対向把持壁３４の間に入り、把持機構３が上の方向Ｚに移動されると、この突起部１３が各転動体３２と対向把持壁３４の間に把持される。

このような構成においては、複数の転動体３２の重量を互いに異ならせたり、各転動体３２の環状部材４２の表面の摩擦係数を互いに異ならせたりすることにより、各転動体３２と対向把持壁３４の間でのそれぞれの把持力を異ならせることができる。

尚、上記実施形態では、図２に示す第１部品１１及び第２部品１２を例示しているが、他の形状の部品であっても、把持機構３による把持が可能である。例えば、図１０に示すような第１部品５１及び第２部品５２を組み立てることができる。第１部品５１は、円柱状の凸部５３と、該凸部５３から上方に突出した円柱状の突起部５４とを有する。第２部品５２は、第１部品５１の凸部５３が嵌合される円状の凹部５５を有する。

第１部品５１の突起部５４が筐体３１の開口スペース３８を通じて筐体３１の内部に侵入すると、この突起部５４が転動体３２と対向把持壁３４の間に入り、把持機構３が上の方向Ｚに移動されると、この突起部５４が転動体３２と対向把持壁３４の間に把持される。そして、第１部品５１の凸部５３が第２部品５２の凹部５５に嵌合された状態で、把持機構３が左又は右の横方向Ｘに移動されると、第１部品５１の突起部５４が筐体３１の側壁３５の長形切り欠き部３９を通じて該筐体３１の外側に移動され、第１部品５１の突起部５４が把持機構３から解放される。

また、図１１に示すように、芯部材４１を、芯部４１１と、弾性部４１２とを有する構成とてしてもよい。芯部４１１は、横方向Ｘに延びる円柱状であって上記十分な重さを有する例えば金属製のものである。弾性部４１２は、芯部４１１の周面を覆って方向Ｘに延びる弾性部材である。芯部材４１を当該構成とすることで、転動体３２及び長形切り欠き部３９が突起部１３（第１部品１１）を挟持したときにおける挟持力を向上させることができる。

尚、図１乃至図１１を用いて説明した上記実施形態及び変形例の構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明を当該構成に限定する趣旨ではない。

１ ロボット
２ 位置ずれ修正装置
３ 把持機構
４ 位置決め機構
１０ 組み立て装置
１１ 第１部品
１２ 第２部品
１３ 突起部
３１ 筐体
３２ 転動体
３３ 屈曲壁部
３４ 対向把持壁
３７ 傾斜面
３８ 開口スペース
３９ 長形切り欠き部
４１ 芯材
４２ 環状部材
４３ リブ

Claims (6)

1. 鉛直方向に対して傾斜した傾斜面と、
   前記傾斜面の上で斜め上下方向に自在に転動する転動体と、
   前記傾斜面に対向配置されて、該傾斜面の下端の間に前記転動体の径よりも狭い開口スペースを形成する対向把持部と、を備え、
   前記転動体は、該転動体の芯となる芯部材と、前記芯部材の周りに設けられて弾性を有する環状部材と、前記芯部材の外周と前記環状部材の内周の間に挟み込まれて、該芯部材と該環状部材の間に間隙を形成する複数のリブとを有する把持機構。
2. 前記各リブは、前記芯部材の中心点を中心として対称となる位置にある該芯部材の外周の一対の位置の一方に配置され、該一対の位置の他方に配置されていない請求項１に記載の把持機構。
3. 前記芯部材は、円柱状のものであり、
   前記芯部材の中心点を通って対向する該芯部材の外周の一対の位置をそれぞれ通りかつ前記芯部材の円柱状の長手方向の中心線と平行な各仮想ラインの一方には、複数のリブが間隔を空けて配置され、該各仮想ラインの他方には、前記間隔と対向する部位のみにリブが配置されている請求項２に記載の把持機構。
4. 前記各リブは、弾性材からなる請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の把持機構。
5. 前記傾斜面及び前記対向把持部における長さ方向の両端部において、前記傾斜面の側端と前記対向把持部の側端の間に側壁を設け、前記開口スペースから上方向に延在する切り欠きを前記側壁に形成した請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の把持機構。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の把持機構と、
   前記把持機構を、鉛直方向、及び前記鉛直方向に直交する方向に移動させる駆動部と、を備える組み立て装置。