JP2023104011A

JP2023104011A - エンドエフェクタチェンジャ及びロボット装置

Info

Publication number: JP2023104011A
Application number: JP2022004739A
Authority: JP
Inventors: 和巳田村; Kazumi Tamura
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 2022-01-16
Filing date: 2022-01-16
Publication date: 2023-07-28
Anticipated expiration: 2042-01-16
Also published as: JP7291361B1

Abstract

【課題】簡単な構成によってエンドエフェクタの交換が可能なエンドエフェクタチェンジャを提供する。【解決手段】エンドエフェクタチェンジャ２は、本体部２０１の左右側面にそれぞれ配置され、レバー２０２Ａが押し下げられるとクランプ状態に変化し、レバー２０２Ａが押し上げられるとアンクランプ状態に変化するクランプ部と、信号を送受信する配線のコネクタ（メスのコネクタ２０３Ｂ）と、エアを供給するエア連結部２０３Ａと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、エンドエフェクタチェンジャ及びロボット装置に関する。

産業用ロボットのハンドの末端にはエンドエフェクタが取り付けられる。エンドエフェクタには多数の種類がある。エンドエフェクタを交換する場合には、人手に頼って手作業によって交換する必要があった。

この点に関し、ハンドとエンドエフェクタの間に取り付けられ、エンドエフェクタの交換作業を軽減するエンドエフェクタチェンジャが提案されている。

従来のエンドエフェクタチェンジャには、エンドエフェクタの保管台から供給されるエアの圧力によってクランプピンを変位させ、クランプピンが押圧していたクランプボールを開放することによってクランプを解除するものがある（例えば、特許文献１。）。

しかしながら、エアを使用すると、エンドエフェクタの保管台にエアの供給路を設けなければならない。従って、エンドエフェクタの種類を増やす場合にはコストがかさむという問題があった。

特許第３１１３５４２号公報

本発明が解決しようとする課題は、簡単な構成によってエンドエフェクタの交換が可能なエンドエフェクタチェンジャを提供することである。

本発明は、本体部の左右側面にそれぞれ配置され、レバーが押し下げられるとクランプ状態に変化し、前記レバーが押し上げられるとアンクランプ状態に変化するクランプ部と、前記本体部に配置され、信号を送受信する配線のコネクタと、前記本体部に配置され、エアを供給するエア連結部と、を備えるエンドエフェクタチェンジャを提供する。

本発明によれば、簡単な構成によってエンドエフェクタの交換が可能なエンドエフェクタチェンジャを提供することができる。

エンドエフェクタチェンジャを装着するロボット装置の構成を示す模式図である。エンドエフェクタチェンジャの外観斜視図である。クランプ状態のクランプ部の構成を示す図である。アンクランプ状態のクランプ部の構成を示す図である。エンドエフェクタの連結受部を連結面から見た図である。エンドエフェクタの連結受部を側面から見た図である。台座部の外観斜視図である。台座部の図７のＡＡ線端面図である。図２に示すエア連結部のＢＢ線断面図である。ロボット装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の一実施形態に係るエンドエフェクタチェンジャ及びロボット装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態のエンドエフェクタチェンジャ２を装着するロボット装置１の構成を示す模式図である。

図１に示すように、ロボット装置１は、ロボット装置本体部１１と、制御装置１３と、ハンド１２と、エンドエフェクタチェンジャ２と、を備える。

ロボット装置本体部１１は、内部にロボット装置１の動作を制御する制御装置１３を備える。ロボット装置本体部１１はさらに、複数の関節を有するハンド１２が設けられる。

ハンド１２は、先端部にエンドエフェクタチェンジャ２が固定される。

エンドエフェクタ３（以下、第１のエンドエフェクタ３Ａと第２のエンドエフェクタ３Ｂとを併せてエンドエフェクタ３という。）は、エンドエフェクタチェンジャ２に着脱可能に取り付けられる。

ロボット装置１は、ハンド１２の先端部に装着されている第１のエンドエフェクタ３Ａを、別途設けられる台座部４を使用して外し、別の台座部４に載置される第２のエンドエフェクタ３Ｂをこの別の台座部４を使用して装着する。

図２は、本実施形態のエンドエフェクタチェンジャ２の外観斜視図である。図２に示すように、エンドエフェクタチェンジャ２は、本体部２０１と、クランプ部２０２と、連結部２０３と、センサ部２０４と、位置決めピン２０５と、を備える。

本体部２０１は、ハンド１２の先端部にボルトなどの締結具を用いて固定される。

クランプ部２０２は、本体部２０１の両側面である図２正面視手前側の側面と奥側の側面に配置される。

クランプ部２０２は、レバー２０２Ａを本体部２０１の最も外側であって、本体部２０１の筐体の外部に備える。レバー２０２Ａの先端部分にはレバーローラ軸部２０２Ｇ及びレバーローラ軸部２０２Ｇと同軸にレバーローラ２０２Ｈが設けられる。レバーローラ２０２Ｈの半径はレバー２０２Ａの先端部の幅よりも大きく、外周部がレバー２０２Ａの先端部よりも一部がはみ出す。また、クランプ部２０２は、把持部２０２Ｂを本体部２０１の連結部２０３が配置される面であるエンドエフェクタ３との連結面からエンドエフェクタ３側に突出するように備える。

連結部２０３は、連結面の内側に、エアを供給するエア連結部２０３Ａと、電気信号を送受信する信号線のメスのコネクタ２０３Ｂと、を備える。連結部２０３は、予備のエア連結部用の穴２０３Ｃや予備のコネクタ用の穴２０３Ｄを備える。

エンドエフェクタチェンジャ２は、配線やエアの配管を連結部２０３の内部から、エンドエフェクタチェンジャ２の内部を通してハンド１２に到達させる。従って、配線・配管が中央に設置できるため、ロボットアームの中を通すことができ、絡まりを防げるという効果がある。

センサ部２０４は、本体部２０１のエンドエフェクタ３との連結面の近傍に配置される。センサ部２０４は、エンドエフェクタ３がエンドエフェクタチェンジャ２に接続されていないときに周囲の障害物の有無などを検知し、制御装置１３に送信する。

図３は、クランプ状態のクランプ部２０２の構成を示す図である。図４は、アンクランプ状態のクランプ部２０２の構成を示す図である。

図３に示すように、クランプ部２０２は、本体部２０１に回動可能に取り付けられるレバー２０２Ａと、レバー２０２Ａの回動に従って連れ周りする第１連結部２０２Ｃと、第１連結部２０２Ｃに回動可能に一端が取り付けられる連結アーム２０２Ｄと、連結アーム２０２Ｄの他端に回動可能に取り付けられる把持部２０２Ｂと、を備える。

レバー２０２Ａは、第１の回動中心Ｃ１を中心に回動する。

把持部２０２Ｂは、第１の回動中心とは異なる第２の回動中心Ｃ２を中心に回動する。把持部２０２Ｂは、先端にエンドエフェクタ３が備える被クランプ部３７（図６参照。）を把持するクランプローラ２０２Ｊを備える。クランプローラ２０２Ｊは把持部２０２Ｂの先端部に設けられるクランプローラ軸部２０２Ｅに同軸に設置される。クランプローラ軸部２０２Ｅには左右に２つずつのクランプローラ２０２Ｊが設けられる。クランプローラ２０２Ｊの半径はクランプローラ軸部２０２Ｅが設置される把持部２０２Ｂの先端部の幅よりも大きく、外周部が把持部２０２Ｂの先端部よりも一部がはみ出す。把持部２０２Ｂはクランプローラ２０２Ｊを被クランプ部３７に接触させ、被クランプ部３７を押圧することによりエンドエフェクタ３を把持する。

ここで、クランプ部２０２の操作について説明する。図３を参照し、レバー２０２Ａが矢印Ｘ３に示す上方に引き上げられると、第１の回動中心Ｃ１を回動中心とするレバー２０２Ａの回動に従動して第１連結部２０２Ｃが図３正面視時計回りに回動する。第１連結部２０２Ｃが回動すると、連結アーム２０２Ｄが図３正面視右方向に引かれるように変位する。連結アーム２０２Ｄが変位すると、把持部２０２Ｂは第２の回動中心を回動中心として、矢印Ｘ４に示す図３正面視時計回りに回動し、クランプ状態から図４に示すアンクランプ状態に変わる。

図４に示すアンクランプ状態において、レバー２０２Ａを矢印Ｘ５に示す図４正面視下側に回動させると、上述した動作と逆の動作によってクランプローラ軸部２０２Ｅが矢印Ｘ６に示す図４正面視下方に変位し、アンクランプ状態から図３に示すクランプ状態に変わる。

図５は、エンドエフェクタ３の連結受部３１を連結面から見た図である。図５に示すように、連結受部３１は、連結部２０３の各部材に対応する位置に、それぞれエア連結部２０３Ａが連結するエア連結受部３２と、メスのコネクタ２０３Ｂが連結するオスのコネクタ３３と、位置決めピン２０５が挿入される位置決めピン孔３４と、を備える。

連結受部３１はさらに、左右端部に一対のフランジ部３１Ａと、把持部２０２Ｂのクランプローラ２０２Ｊが挿入されるだるま孔３５を、クランプローラ２０２Ｊに対応する位置に備える。

図６は、エンドエフェクタ３の連結受部３１を側面から見た図である。図６において、エンドエフェクタ３の本体は図示を省略してある。図６に示すように、連結受部３１はエンドエフェクタチェンジャ２との連結面に対向する面に、クランプローラ２０２Ｊがクランプ状態においてクランプする被クランプ部３７と、エンドエフェクタ３の本体を装着するスリーブ３６を備える。

図７は、台座部４の外観斜視図である。図８は、台座部４の図７のＡＡ線端面図である。図７及び図８に示すように、台座部４は、スリーブ３６の横幅に対応する間隔をあけて、スリーブ３６の延伸方向に平行な面を有するガイド壁４１と、ガイド壁４１に面一に設けられる操作部４２と、台座部４を固定する固定部４０と、エンドエフェクタ３を載置する載置部４５（載置部４５Ａ、載置部４５Ｂ）と、を備える。

ガイド壁４１は、ガイド壁４１に鉛直方向に設けられるガイド溝４４と、ガイド溝４４に連通し、略水平方向に延びる案内溝４３と、を備える。

ここで、台座部４を使用したエンドエフェクタ３の着脱方法について、図１、図７、及び図８を参照しながら説明する。

エンドエフェクタ３がエンドエフェクタチェンジャ２に装着された状態において、ロボット装置１は図１に示す矢印Ｘ１方向にエンドエフェクタ３を変位させる。

この際、連結受部３１のフランジ部３１Ａはガイド溝４４に案内される。エンドエフェクタチェンジャ２のレバー２０２Ａは、操作部４２によってレバーローラ２０２Ｈが押されて上方に変位される。従って、クランプ部２０２はアンクランプ状態になり、ロボット装置１がハンド１２を水平方向に引き抜くと、第１のエンドエフェクタ３Ａはエンドエフェクタチェンジャ２から離脱して、載置部４５に残る。

エンドエフェクタチェンジャ２のレバー２０２Ａは、アンクランプ状態においては図４に示すように略水平である。この状態において、ロボット装置１はハンド１２を図１に示す矢印Ｘ２の方向に変位させる。具体的には、ロボット装置１はレバーローラ２０２Ｈを案内溝４３に沿って移動させるようにエンドエフェクタチェンジャ２を変位させ、載置部４５に載置されている第２のエンドエフェクタ３Ｂにエンドエフェクタチェンジャ２を連結させる。その後、ロボット装置１はエンドエフェクタチェンジャ２を上方に変位させる。エンドエフェクタ３は位置決めピン２０５が挿入されているため、クランプ部２０２が完全にクランプ状態になっていなくても上方に持ち上げられる。この際、エンドエフェクタチェンジャ２のレバー２０２Ａは、レバーローラ２０２Ｈが操作部４２によって押されることにより下方に変位される。従って、クランプ部２０２はクランプ状態になり、ロボット装置１がハンド１２をそのまま上方に引き抜くと、第２のエンドエフェクタ３Ｂはエンドエフェクタチェンジャ２に装着された状態になる。

図９は、図２に示すエア連結部２０３ＡのＢＢ線断面図である。図９（Ａ）は、エンドエフェクタ３の連結前の状態を示す図、図９（Ｂ）はエンドエフェクタ３の連結後の状態を示す図である。

図９（Ａ）に示すように、エア連結部２０３Ａは、エンドエフェクタチェンジャ２からエンドエフェクタ３側に突出し、この突出した部分にゴムなどの弾性体によって形成されるＯリング９０２と、Ｏリング９０２を位置決めするカシメ部９０１と、を備える。カシメ部９０１は、中央部に配置され、エア供給部９０３を挿通する開口部を有し、この開口部はエンドエフェクタチェンジャ２側からエンドエフェクタ３側に向かって次第に広がるテーパ形状をなす。

エンドエフェクタチェンジャ２にエンドエフェクタ３が装着される際には、エア供給部９０３は矢印Ｘ７に示す挿入方向に変位する。この時、エア供給部９０３はカシメ部９０１のテーパ部分によって開口部に挿入されるように案内される。

図９（Ｂ）に示すように、エア供給部９０３がエア連結部２０３Ａに挿入されると、Ｏリング９０２は弾性変形してエアの漏れを防止する。

本実施形態のエンドエフェクタチェンジャ２は、エア連結部２０３Ａが突出部分にＯリング９０２と、テーパ形状のカシメ部９０１と、を備える。従って、エア配管はエンドエフェクタ３をエンドエフェクタチェンジャ２に装着するだけにより、エア供給部９０３がエア連結部２０３Ａに接続され、接続が完了する。また、エア配管はエンドエフェクタ３をエンドエフェクタチェンジャ２から外すだけにより、エア供給部９０３がエア連結部２０３Ａから抜かれ、脱着が完了する。

よって、本実施形態のエンドエフェクタチェンジャ２は、エア配管の着脱が容易であるという効果がある。

図１０は、ロボット装置１の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、ロボット装置１は、制御装置１３を備える。

制御装置１３は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔ）などの演算装置を備える制御部１３Ａと、メモリなどの記憶装置を備える記憶部１３Ｂと、タッチパネル、キーボード、ディスプレイなどの入出力装置を備える入出力部１３Ｃと、ハンド１２を駆動させるモータなどの駆動装置を備える駆動部１３Ｄと、通信装置を備える通信部１３Ｅと、を備える。

エンドエフェクタ３からの配線や配管は、エンドエフェクタチェンジャ２の内部、ハンド１２の内部を通って、ロボット装置１のロボット装置本体部１１及び制御装置１３に接続される。

ロボット装置１は、記憶部１３Ｂによって入出力部１３Ｃから入力されたティーチングの内容を記憶し、制御部１３Ａは記憶部１３Ｂからティーチングの内容を順次読みだして実行することにより駆動部１３Ｄを介してハンド１２を操作する。

以上述べたように、本実施形態のエンドエフェクタチェンジャ２は、本体部２０１の左右側面にそれぞれ配置され、レバー２０２Ａが押し下げられるとクランプ状態に変化し、レバー２０２Ａが押し上げられるとアンクランプ状態に変化するクランプ部と、信号を送受信する配線のコネクタ（メスのコネクタ２０３Ｂ）と、エアを供給するエア連結部２０３Ａと、を備える。

従って、本実施形態によれば、簡単な構成によってエンドエフェクタ３の交換が可能なエンドエフェクタチェンジャ２を提供することができるという効果がある。

１ロボット装置
２エンドエフェクタチェンジャ
３エンドエフェクタ
３Ａ第１のエンドエフェクタ
３Ｂ第２のエンドエフェクタ
４台座部
１１ロボット装置本体部
１２ハンド
１３制御装置
１３Ａ制御部
１３Ｂ記憶部
１３Ｃ入出力部
１３Ｄ駆動部
１３Ｅ通信部
３１連結受部
３１Ａフランジ部
３２エア連結受部
３３オスのコネクタ
３４位置決めピン孔
３５だるま孔
３６スリーブ
３７被クランプ部
４０固定部
４１ガイド壁
４２操作部
４３案内溝
４４ガイド溝
４５載置部
２０１本体部
２０２クランプ部
２０２Ａレバー
２０２Ｂ把持部
２０２Ｃ第１連結部
２０２Ｄ連結アーム
２０２Ｅクランプローラ軸部
２０２Ｇレバーローラ軸部
２０２Ｈレバーローラ
２０２Ｊクランプローラ
２０３連結部
２０３Ａエア連結部
２０３Ｂメスのコネクタ
２０３Ｃ予備のエア連結部用の穴
２０３Ｄ予備のコネクタ用の穴
２０４センサ部
２０５位置決めピン
９０１カシメ部
９０２Ｏリング
９０３エア供給部

本発明は、別途設けられる台座部の操作部によって、エンドエフェクタチェンジャが下方に変位すると上方に変位され、前記エンドエフェクタチェンジャが上方に変位すると下方に変位されるレバーと、本体部の左右側面にそれぞれ配置され、レバーが押し下げられるとエンドエフェクタをクランプするクランプ状態に変化し、前記レバーが押し上げられるとアンクランプ状態に変化するクランプ部と、を備えるエンドエフェクタチェンジャを提供する。

本発明は、別途設けられる台座部の操作部によって、エンドエフェクタチェンジャが下方に変位すると上方に変位され、前記エンドエフェクタチェンジャが上方に変位すると下方に変位されるレバーと、本体部の左右側面にそれぞれ配置され、レバーが押し下げられるとエンドエフェクタをクランプするクランプ状態に変化し、前記レバーが押し上げられるとアンクランプ状態に変化する把持部と、を備えるエンドエフェクタチェンジャを提供する。

Claims

本体部の左右側面にそれぞれ配置され、レバーが押し下げられるとエンドエフェクタをクランプするクランプ状態に変化し、前記レバーが押し上げられるとアンクランプ状態に変化するクランプ部と、
前記本体部に配置され、信号を送受信する配線のコネクタと、
前記本体部に配置され、エアを供給するエア連結部と、
を備えるエンドエフェクタチェンジャ。
前記コネクタと前記エア連結部は、
前記本体部の前記エンドエフェクタが連結する連結面の内部に配置される請求項１に記載のエンドエフェクタチェンジャ。
前記レバーは、
別途設けられる台座部の操作部によって、前記エンドエフェクタチェンジャが下方に変位すると上方に変位され、前記エンドエフェクタチェンジャが上方に変位すると下方に変位される請求項１又は請求項２に記載のエンドエフェクタチェンジャ。
前記エア連結部は、
Ｏリングと、
前記エンドエフェクタの側に向かって次第に広がるテーパ形状をなす開口部を有し、前記Ｏリングを位置決めするカシメ部と、
を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のエンドエフェクタチェンジャ。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の前記エンドエフェクタチェンジャをハンドの先端部と前記エンドエフェクタの間に装着するロボット装置。