JP2022118315A

JP2022118315A - 把持装置

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Publication number: JP2022118315A
Application number: JP2021014746A
Authority: JP
Inventors: 優古谷; Yu Furuya
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2022-08-15
Also published as: CN114833851A

Abstract

【課題】多様な姿勢の物品を把持できる把持装置を提供する。【解決手段】把持装置は、第一指部材と第二指部材とによって物品を把持する。前記物品は、傾斜面を有する円錐状の円盤部と、前記円盤部の中心軸を通る軸部と、を有する。前記第一指部材は、前記第二指部材と対向して設けられる第一面及び第二面を有し、前記第二指部材は、前記第一指部材と対向して設けられる基面を有し、前記第一面と前記基面との少なくともいずれか一方には、前記物品の前記軸部を把持するための溝が設けられ、前記第二面と前記基面とが成す角度は、前記物品の前記円盤部の前記傾斜面の角度に対応する。【選択図】図２

Description

本発明は、把持装置に関する。

特許文献１には、二本の指部材により物品を把持するロボット用の把持装置が開示されている。当該把持装置は、少なくとも一方の指部材の先端で且つ当該指部材の長手方向と平行に形成された第一の溝部と、少なくとも一方の指部材の先端と根元の間で且つ当該指部材の長手方向と直交する方向に形成された第二の溝部と、を備え、第一の溝部及び第二の溝部によって柱状の物品が把持される。

実開昭６１－２０１７９１号公報

上記の把持装置では、例えば、軸部と傾斜面を有する円盤部とを有するプーリのような物品を把持する場合は、物品の円盤部を把持できず、物品の軸部しか把持できない。言い換えれば、把持装置によって把持できる物品の姿勢が限られるため、把持装置が把持できるように物品を整列させておく必要がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、多様な姿勢の物品を把持できる把持装置を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、第一指部材と第二指部材とによって物品を把持する把持装置であって、前記物品は、傾斜面を有する円錐状の円盤部と、前記円盤部の中心軸を通る軸部と、を有し、前記第一指部材は、前記第二指部材と対向して設けられる第一面及び第二面を有し、前記第二指部材は、前記第一指部材と対向して設けられる基面を有し、前記第一面と前記基面との少なくともいずれか一方には、前記物品の前記軸部を把持するための溝が設けられ、前記第二面と前記基面とが成す角度は、前記物品の前記円盤部の前記傾斜面の角度に対応する、把持装置が提供される。

上記態様によれば、把持装置は、溝によって物品の軸部を把持できる。さらに、第二面と、第二面と対向する基面と、によって物品の円盤部を把持できる。これにより、把持装置は、多様な姿勢の物品を把持できる。

本実施形態に係る把持装置が設けられるロボットの模式図である。把持装置の斜視図である。プーリの斜視図である。第一ハンドを図２におけるＩＶ方向から見た図である。第二ハンドを図２におけるＶ方向から見た図である。第一ハンド及び第二ハンドの長手方向にプーリの軸部が延びた状態で把持装置により第一軸部を把持した状態を示す斜視図である。第一ハンド及び第二ハンドの長手方向にプーリの軸部が延びた状態で把持装置により第二軸部を把持した状態を示す斜視図である。第一ハンド及び第二ハンドの短手方向にプーリの軸部が延びた状態で把持装置により軸部を把持した状態を示す斜視図である。把持装置によりプーリの円盤部を把持した状態を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態に係る把持装置１００について説明する。図１は、把持装置１００が設けられるロボット１の模式図である。図２は、把持装置１００の斜視図である。

図１に示すように、本実施形態に係る把持装置１００は、ロボット１のアームの先端に設けられる。ロボット１は多軸ロボットであり、アームにより把持装置１００の位置及び向きを６軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、及び各軸回りの回転方向）に制御可能である。

図２に示すように、把持装置１００は、駆動部５と、第一指部材としての第一ハンド１０と、第二指部材としての第二ハンド２０と、を備える。第一ハンド１０と第二ハンド２０とは、互いに対向するように駆動部５に取り付けられている。

駆動部５は、例えば、エアシリンダやモータ等を備え、第一ハンド１０と第二ハンド２０とを互いに近づく方向及び互いに遠ざかる方向に駆動する。駆動部５により第一ハンド１０及び第二ハンド２０が駆動される構成は、公知の構成を採用することができるため、具体的な説明は省略する。

把持装置１００は、駆動部５により第一ハンド１０と第二ハンド２０とを互いに近づく方向に駆動することで第一ハンド１０と第二ハンド２０とに挟持力を発生させ、物品としてのプーリ３０（図３参照）を把持する。プーリ３０は、変速機の無段変速機構を構成する部材である。

図３は、プーリ３０の斜視図である。図３に示すように、プーリ３０は、傾斜面３１ａを有する円錐状の円盤部３１と、円盤部３１の中心軸を通る軸部３２と、を有する。

傾斜面３１ａは、円盤部３１の軸線方向の一方の面であり、軸線方向の他方の面である平面３１ｂに対して傾斜する。傾斜面３１ａの角度α、具体的には、平面３１ｂと傾斜面３１ａとが成す角度αは、１０度前後である。

軸部３２は、略円柱状であり、傾斜面３１ａから突出する第一軸部３２ａと、平面３１ｂから突出する第二軸部３２ｂと、を有する。

続いて、第一ハンド１０及び第二ハンド２０について、図２、図４、及び図５を参照しながら詳しく説明する。図４は、第一ハンド１０を図２におけるＩＶ方向から見た図である。図５は、第二ハンド２０を図２におけるＶ方向から見た図である。

図２に示すように、第一ハンド１０は、第二ハンド２０と対向して設けられる第一面１１及び第二面１２を有する。第一面１１は第一ハンド１０の先端側に設けられ、第二面１２は第一面１１と隣接して第一面１１よりも第一ハンド１０の基端側に設けられる。

第二ハンド２０は、第一ハンド１０と対向して設けられる基面２１を有する。具体的には、基面２１は第一ハンド１０の第一面１１と平行に設けられ、第一ハンド１０の第一面１１及び第二面１２と対向する。

図２、図４に示すように、第一ハンド１０の第一面１１には、プーリ３０の軸部３２を把持するための溝１３が設けられる。図４に示すように、溝１３は、第一ハンド１０の長手方向に延びる第一溝１３ａと、第一溝１３ａと交差する第二溝１３ｂと、で構成される。本実施形態では、第二溝１３ｂは、第一ハンド１０の短手方向に延びて第一溝１３ａと直交するように設けられる。

本実施形態の第一溝１３ａ及び第二溝１３ｂは、それぞれが延びる方向に対して垂直な断面において、中央が両端よりも深いＶ字状の溝である。また、本実施形態では、第一溝１３ａは第二溝１３ｂよりも深い溝である。そのため、第二溝１３ｂは第一溝１３ａにより二つに分断された不連続な溝となっている。

図２に示すように、第一ハンド１０の第二面１２は、第二ハンド２０の基面２１に対して傾斜して設けられる。具体的には、第二面１２は、第一ハンド１０の基端側に向かうにつれて基面２１に近づくように傾斜する。

第一ハンド１０の第二面１２と第二ハンド２０の基面２１とが成す角度βは、プーリ３０の円盤部３１の傾斜面３１ａの角度αに対応する。本実施形態では、角度βは、角度αと略同一である。第二面１２をこのように構成することの作用効果については後述する。

第一ハンド１０における第一面１１と第二面１２との間には、段部１４が設けられる。段部１４が設けられることにより、第二面１２が第一面１１よりも第二ハンド２０の近くに位置する。段部１４は、第二面１２を含む平面が第一面１１と交差しないように設けられる。

図２、図５に示すように、第二ハンド２０の基面２１には、プーリ３０の軸部３２を把持するための溝２２が設けられる。図５に示すように、溝２２は、第一面１１の溝１３と同様に、第二ハンド２０の長手方向に延びる第一溝２２ａと、第一溝２２ａと交差する第二溝２２ｂと、で構成される。第一溝２２ａは第一ハンド１０の第一溝１３ａと対向して設けられ、第二溝２２ｂは第一ハンド１０の第二溝１３ｂと対向して設けられる。溝２２は、溝１３と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

次に、図６～図９を参照して、把持装置１００が第一ハンド１０と第二ハンド２０とによりプーリ３０を把持した状態について説明する。

把持装置１００は、駆動部５により第一ハンド１０と第二ハンド２０とを互いに近づく方向に駆動し、第一ハンド１０と第二ハンド２０とによりプーリ３０の軸部３２又は円盤部３１を把持する。

図６は、第一ハンド１０及び第二ハンド２０の長手方向にプーリ３０の軸部３２が延びた状態で把持装置１００により第一軸部３２ａを把持した状態を示している。この状態では、把持装置１００は、第一ハンド１０の第一面１１と、第二ハンド２０の基面２１と、によりプーリ３０の第一軸部３２ａを挟持する。

上述したように、第一ハンド１０の第一面１１には第一溝１３ａが設けられ、第二ハンド２０の基面２１には第一溝２２ａが設けられる。第一溝１３ａ及び第一溝２２ａは、断面がＶ字状であるため、第一軸部３２ａは、第一溝１３ａを形成する二つの面と二ヶ所で線接触し、さらに、第一溝２２ａを形成する二つの面と二ヶ所で線接触する。これにより、第一溝１３ａ及び第一溝２２ａが設けられない場合と比較し、第一軸部３２ａと第一面１１及び基面２１との接触範囲が増加する。よって、第一ハンド１０の第一面１１と、第二ハンド２０の基面２１と、により第一軸部３２ａを安定して把持可能となる。

また、第一軸部３２ａの先端位置が段部１４に近くなるにつれて、第一軸部３２ａと第一溝１３ａ及び第一溝２２ａとの接触範囲が増加する。よって、第一ハンド１０の第一面１１と、第二ハンド２０の基面２１と、により第一軸部３２ａをより安定して把持可能となる。

図７は、第一ハンド１０及び第二ハンド２０の長手方向にプーリ３０の軸部３２が延びた状態で把持装置１００により第二軸部３２ｂを把持した状態を示している。この状態では、上述の第一軸部３２ａを把持した状態と同様に、把持装置１００は、第一ハンド１０の第一面１１と、第二ハンド２０の基面２１と、によりプーリ３０の第二軸部３２ｂを把持する。

図７に示す状態でも、図６に示す状態と同様に、第一溝１３ａ及び第一溝２２ａが設けられない場合と比較し、第二軸部３２ｂと第一面１１及び基面２１との接触範囲が増加する。よって、第一ハンド１０の第一面１１と、第二ハンド２０の基面２１と、により第二軸部３２ｂを安定して把持可能となる。

図８は、第一ハンド１０及び第二ハンド２０の短手方向にプーリ３０の軸部３２が延びた状態で把持装置１００により軸部３２（第一軸部３２ａ又は第二軸部３２ｂ）を把持した状態を示している。なお、図８では、プーリ３０の円盤部３１の図示は省略している。この状態では、把持装置１００は、第一ハンド１０の第一面１１と、第二ハンド２０の基面２１と、によりプーリ３０の軸部３２を把持する。

上述したように、第一ハンド１０の第一面１１には第二溝１３ｂが設けられ、第二ハンド２０の基面２１には第二溝２２ｂが設けられる。第二溝１３ｂ及び第二溝２２ｂは、第一溝１３ａ及び第一溝２２ａと同様に、断面がＶ字状である。そのため、軸部３２は、分断された第二溝１３ｂを形成する合計四つの面と線接触し、さらに、分断された第二溝２２ｂを形成する合計四つの面と線接触する。これにより、第二溝１３ｂ及び第二溝２２ｂが設けられない場合と比較し、軸部３２と第一面１１及び基面２１との接触範囲が増加する。よって、第一ハンド１０の第一面１１と、第二ハンド２０の基面２１と、により軸部３２を安定して把持可能となる。

図９は、把持装置１００によりプーリ３０の円盤部３１を把持した状態を示している。この状態では、把持装置１００は、第一ハンド１０の第二面１２と、第二ハンド２０の基面２１と、によりプーリ３０の円盤部３１を把持する。

上述したように、本実施形態では、第一ハンド１０の第二面１２と第二ハンド２０の基面２１とが成す角度β（図２参照）は、プーリ３０の円盤部３１の傾斜面３１ａの角度α（図３参照）と略同一である。そのため、第一ハンド１０の第二面１２と第二ハンド２０の基面２１とを円盤部３１の傾斜面３１ａと平面３１ｂとに接触させて円盤部３１を把持することができる。

なお、第一ハンド１０には、第二面１２を含む平面が第一面１１と交差しないように段部１４が設けられている。よって、把持装置１００により円盤部３１を把持した場合に、円盤部３１が第一面１１と接触することはない。

また、把持装置１００は、プーリ３０の向きが図９において左右反転した状態でも、第一ハンド１０の第二面１２と第二ハンド２０の基面２１とを円盤部３１の平面３１ｂと傾斜面３１ａとに接触させて円盤部３１を把持することができる。

第二面１２と基面２１とによりプーリ３０の円盤部３１を把持できれば、第二面１２と基面２１とが成す角度βは、円盤部３１の傾斜面３１ａの角度αと略同一でなくてもよい。つまり、第二面１２と基面２１とによりプーリ３０の円盤部３１を把持できるのであれば、第二面１２と基面２１とが成す角度βは、プーリ３０の円盤部３１の傾斜面３１ａの角度αに対応していると言える。

このように、本実施形態に係る把持装置１００では、第一ハンド１０と第二ハンド２０とにより、図６～図９に示す四つの状態でプーリ３０を把持可能である。すなわち、把持装置１００は、多様な姿勢のプーリ３０を把持できるようになっている。

ロボット１は、例えば、図示しないカメラ等を用いて把持対象のプーリ３０の姿勢を認識し、上述した四つの状態の中から当該プーリ３０を把持するのに適切なものを選択する。具体的には、ロボット１は、上述した四つの状態の中から当該プーリ３０をアームの最小の動作で把持できる状態を選択し、その状態で当該プーリ３０を把持できるようにアームを制御して把持装置１００の位置及び向きを調整する。そして、駆動部５により第一ハンド１０と第二ハンド２０とを互いに近づく方向に駆動し、把持対象のプーリ３０を把持する。

なお、ロボット１は、プーリ３０が２つ以上ある場合、すなわち、カメラ等で撮像した画像の中に２つ以上のプーリ３０が含まれる場合は、どのプーリ３０を把持対象とするかを判定することができる。

また、本実施形態では、溝１３は、第一溝１３ａと第二溝１３ｂとで構成され、溝２２は、第一溝２２ａと第二溝２２ｂとで構成される。しかしながら、溝１３は、第一溝１３ａと第二溝１３ｂとのいずれか一方のみで構成されてもよい。溝２２についても同様である。この場合でも、把持装置１００は、プーリ３０の軸部３２と円盤部３１との両方を把持できるので、多様な姿勢のプーリ３０を把持できるという効果は得られる。

また、本実施形態では、第一溝１３ａ、２２ａは第一ハンド１０及び第二ハンド２０の長手方向に延び、第二溝１３ｂ、２２ｂは第一ハンド１０及び第二ハンド２０の短手方向に延びる。そのため、把持装置１００は、第一溝１３ａ、２２ａにより、軸部３２が第一ハンド１０及び第二ハンド２０の長手方向に向いたプーリ３０を把持することができる。さらに、把持装置１００は、第二溝１３ｂ、２２ｂにより、軸部３２が第一ハンド１０及び第二ハンド２０の短手方向に向いたプーリ３０を把持することができる。これにより、把持装置１００は、多様な姿勢のプーリ３０を把持できる。

しかしながら、第一溝１３ａ、２２ａは、第一ハンド１０及び第二ハンド２０の長手方向以外の方向に延びて設けられてもよく、第二溝１３ｂ、２２ｂは、第一溝１３ａ、２２ａと交差する方向に延びて設けられればよい。また、第一溝１３ａ、２２ａと第二溝１３ｂ、２２ｂとは、それぞれ実際に交差していなくてもよい。この場合でも、第一溝１３ａ、２２ａと第二溝１３ｂ、２２ｂとによって軸部３２が異なる方向に向いたプーリ３０をそれぞれ把持することができるので、多様な姿勢のプーリ３０を把持できるという効果は得られる。

また、本実施形態では、第一ハンド１０に溝１３が設けられ、第二ハンド２０に溝２２が設けられる。そのため、軸部３２と第一面１１及び基面２１との接触範囲が増加し、プーリ３０を安定して把持することができる。しかしながら、溝１３と溝２２とのいずれか一方のみが設けられてもよい。この場合でも、溝１３と溝２２とがいずれも設けられない場合と比較し、プーリ３０を安定して把持することができるという効果は得られる。

以上のように構成された把持装置１００の主な作用効果についてまとめて説明する。

（１）把持装置１００は、第一指部材としての第一ハンド１０と第二指部材としての第二ハンド２０とによって物品としてのプーリ３０を把持する。プーリ３０は、傾斜面３１ａを有する円錐状の円盤部３１と、円盤部３１の中心軸を通る軸部３２と、を有する。第一ハンド１０は、第二ハンド２０と対向して設けられる第一面１１及び第二面１２を有し、第二ハンド２０は、第一ハンド１０と対向して設けられる基面２１を有し、第一面１１と基面２１との少なくともいずれか一方には、プーリ３０の軸部３２を把持するための溝１３、２２が設けられ、第二面１２と基面２１とが成す角度βは、プーリ３０の円盤部３１の傾斜面３１ａの角度αに対応する。

これによれば、把持装置１００は、溝１３、２２によってプーリ３０の軸部３２を把持できる。さらに、第二面１２と、第二面１２と対向する基面２１と、によってプーリ３０の円盤部３１を把持できる。これにより、把持装置１００は、多様な姿勢のプーリ３０を把持できる。よって、把持装置１００がプーリ３０を把持できるようにプーリ３０を事前に整列させることが不要となる。

（２）溝１３、２２は、第一ハンド１０及び第二ハンド２０の長手方向に延びる第一溝１３ａ、２２ａと、第一溝１３ａ、２２ａと交差する第二溝１３ｂ、２２ｂと、で構成される。

これによれば、把持装置１００は、第一溝１３ａ、２２ａにより、軸部３２が第一ハンド１０及び第二ハンド２０の長手方向に向いたプーリ３０を把持することができる。さらに、把持装置１００は、第二溝１３ｂ，２２ｂにより、軸部３２が他の方向に向いたプーリ３０を把持することができる。

（３）溝１３、２２は、第一面１１と基面２１との両方に設けられる。

これによれば、軸部３２と第一面１１及び基面２１との接触範囲が増加する。よって、把持装置１００は、プーリ３０を安定して把持することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、溝１３、２２について、それぞれが延びる方向に対して垂直な断面がＶ字状である場合について説明した。しかしながら、溝１３、２２の断面形状はこれに限られず、溝１３、２２により軸部３２と第一面１１及び基面２１との接触範囲が増加する形状であればよい。例えば、溝１３、２２は、断面形状が軸部３２の外周面に沿うような円弧状であってもよい。

また、上記実施形態では、把持装置１００が多軸ロボットであるロボット１に設けられる場合について説明した。しかしながら、把持装置１００は、多軸ロボットに設けられるものに限られない。例えば、把持装置１００は、平行移動のみが可能なシリンダ装置等に設けられてもよい。

１０第一ハンド（第一指部材）
１１第一面
１２第二面
１３溝
１３ａ第一溝
１３ｂ第二溝
２０第二ハンド（第二指部材）
２１基面
２２溝
２２ａ第一溝
２２ｂ第二溝
３０プーリ（物品）
３１円盤部
３１ａ傾斜面
３２軸部
１００把持装置

Claims

第一指部材と第二指部材とによって物品を把持する把持装置であって、
前記物品は、傾斜面を有する円錐状の円盤部と、前記円盤部の中心軸を通る軸部と、を有し、
前記第一指部材は、前記第二指部材と対向して設けられる第一面及び第二面を有し、
前記第二指部材は、前記第一指部材と対向して設けられる基面を有し、
前記第一面と前記基面との少なくともいずれか一方には、前記物品の前記軸部を把持するための溝が設けられ、
前記第二面と前記基面とが成す角度は、前記物品の前記円盤部の前記傾斜面の角度に対応する、
把持装置。
請求項１に記載の把持装置であって、
前記溝は、前記第一指部材及び前記第二指部材の長手方向に延びる第一溝と、前記第一溝と交差する第二溝と、で構成される、
把持装置。
請求項１又は２に記載の把持装置であって、
前記溝は、前記第一面と前記基面との両方に設けられる、
把持装置。