JP2803449B2 - 物体の保持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガイド部材に設けられ
た複数本の保持ピンにより物体を保持する物体の保持装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば物体搬送用のロボットにお
いては、物体の形状の複雑化に対応することができるロ
ボットハンドを備えたものが考えられている。

【０００３】この種のロボットハンドとして、特開平２
−１８５３８９号公報に示すものがある。このものは、
対向配置された一対の指部に、これから突出するように
弾性付勢された複数本のスリーブピンを互いに対向させ
て設けたものである。このように構成されたロボットハ
ンドによれば、指部間に被保持物体を把持すると、被保
持物体に当接したスリーブピンがその被保持物体の外形
の形状に合わせて指部内に没入すると共に、没入を免れ
たスリーブピンが被保持物体の上下を挾持するように位
置するので、ロボットハンドにより被保持物体を確実に
把持することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のものの場合、スリーブピンが弾性付勢されている
ので、被保持物体が材料的，或は構造的に柔軟である場
合には、部品がスリーブピンの弾力に抗しきれずに変形
する虞があった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、変形し易い被保持物体を確実に保持す
ることができる物体の保持装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の物体の保持装置
は、ガイド部材にこれから突出する方向へ移動可能な状
態に保持され、被保持物体との接触により夫々の先端が
形成する形状が上記被保持物体の外形と対応した状態と
なる保持位置まで移動される複数本の保持ピンを設け、
これらの保持ピンが前記保持位置に移動された状態で各
保持ピンの外側面に係合して前記被保持物体を上方へ持
ち上げ移動させる拘束手段を設けた上で、前記複数本の
保持ピンは、それらを連結する形状が渦巻状となるよう
にガイド部材に保持され、前記拘束手段は、前記保持ピ
ンに対応した渦巻状を成す帯状体から形成され、複数本
の保持ピンの外側面に接触してその移動を同時に規制す
るようにしたものである。

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【作用】請求項１記載の物体の保持装置によれば、ガイ
ド部材に移動可能な状態に設けられた複数の保持ピンに
被保持物体が接触すると、保持ピンは被保持物体に押圧
されてこれの外形と対応した保持位置に移動する。する
と、拘束手段が保持ピンの外側面に係合して被保持物体
を上方に持ち上げ移動するので、移動が規制された保持
ピンにより物体を確実に保持することができる。従っ
て、保持ピンにより被保持物体を保持するときに、被保
持物体に力を加えることなく保持することができる。こ
の場合、拘束手段により複数本の保持ピンの移動を同時
に規制することができるので、構成を簡単化することが
できる。 また、渦巻状の帯状体がガイド部材に渦巻状に
配設された複数の保持ピンの外側面に接触するので、帯
状体が保持ピンとの接触によりその張力が減衰するにし
ても、帯状体と保持ピンとの接触角が増大するので、帯
状体の保持ピンに対する押付力が減衰してしまうことは
ない。従って、各保持ピンを略均一の力で移動規制する
ことができる。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【実施例】以下、本発明をロボットハンドに適用した一
実施例を図面を参照して説明する。図１はロボットハン
ドの全体の正面図を示している。この図１において、長
尺状のフレーム１にはスライドガイド２を介して一対の
スライドユニット３，３が装着されており、このスライ
ドユニット３，３がフレーム１に沿って直線（水平）移
動自在に設けられている。

【００１３】各スライドユニット３には夫々指部４，５
が設けられている。これらの指部４，５は同一構成であ
るので一方の指部４についてのみ説明し、他方の指部５
についての説明は省略する。つまり、スライドユニット
３の下面にはベース６が固定され、そのベース６に平板
状のガイド部材たる第１のスリーブピンガイド７が垂下
状態で固定されている。この第１のスリーブピンガイド
７の隅部には連結シャフト８が立設され、その連結シャ
フト８に平板状のガイド部材たる第２のスリーブピンガ
イド９が固定されている。

【００１４】そして、第１のスリーブピンガイド９を外
した状態で示す図２において、第１のスリーブピンガイ
ド７には２組の保持機構１０，１１が設けられている。
これらの保持機構１０，１１は同一構成であるので、説
明の簡略化のために一方の保持機構１０のみを説明す
る。

【００１５】即ち、第１，第２のスリーブピンガイド
７，９には互いに対向する位置に複数の孔１２が形成さ
れており、この場合、それらの孔１２を接続した形状が
渦巻状となるように設定されている。そして、各孔１２
には保持ピンたるスリーブピン１３が挿入されており、
これらのスリーブピン１３が各スリーブピンガイド７，
９を貫通している。ここで、各スリーブピン１３の両端
にはキャップ１４（図１参照）が固着されており、これ
により、各スリーブピン１３は各スリーブピンガイド
７，９に抜止めされると共にこれらから突出する方向へ
直線移動自在に設けられている。尚、孔１２群の中心位
置（渦巻の中心位置）となる孔１２には固定用ピン１５
が固定されている。

【００１６】一方、スリーブピンガイド７には空圧式ロ
ータリアクチュエータ１６が固定されている。この空圧
式ロータリアクチュエータ１６は図示しないコンプレッ
サから空気が供給されると、スリーブピンガイド７，９
間に位置する円筒状の回転体１７を回転するようになっ
ている。

【００１７】そして、渦巻状に配設されたスリーブピン
１３間には渦巻状の帯状体を成す拘束手段たるスチール
ベルト１８が配設されている。このスチールベルト１８
の基端部は固定用ピン１５に固定され、先端部は空圧式
ロータリアクチュエータ１６の回転体１７に固定されて
いる。この場合、空気圧式ロータリアクチュエータ１６
の非駆動状態では、スチールベルト１８は図２に示すよ
うに各スリーブピン１３の外側面から所定寸法から離間
した非接触状態となっている。

【００１８】また、フレーム１の両端部には端板１９が
垂下状態で固定され、その端板１９にスリーブピンガイ
ド７と対向する初期化板２０が固定されている。

【００１９】さて、フレーム１の下面には空圧シリンダ
２１が固定されており、それのロッド２１ａが指部４に
おけるベース６に連結されている。この空圧シリンダ２
１は図示しないコンプレッサからの空圧の供給状態に応
じてロッド２１ａを出し入れするようになっている。

【００２０】ここで、前記空圧ロータリアクチュエータ
１６及び空圧シリンダ２１に対する空気の供給制御は図
示しない制御装置により行われるようになっている。

【００２１】また、上記構成のロボットハンド全体は図
示しない搬送機構により３次元的に移動するようになっ
ている。

【００２２】尚、参考のためにスリーブピンガイド７，
９，スリーブピン１３及びスチールベルト１８の主な諸
元を示すと、スリーブピンガイド７，９は材質が塩化ビ
ニル，スリーブピン１３は全長が１００ｍｍ，外径がφ
４．０ｍｍ，材質がＳＴＫＭ１１Ａ，スチールベルト１
８は幅１５ｍｍ，厚さ０．１５ｍｍ，材質ＳＵＳ３０４
である。この場合、これらの部材としては、所望の機能
を満足すれば他の寸法，材質のものを用いてもよいこと
は勿論である。

【００２３】また、空圧ロータリアクチュエータ１６に
代えて空圧シリンダ或はモータを用いるようにしてもよ
い。

【００２４】次に上記構成の作用について説明する。制
御装置により空圧シリンダ２１がロッド２１ａを突出す
ると、スライドユニット３に設けられた指部４，５が両
側に移動する。そして、指部４，５のスリーブピンガイ
ド７が初期化板２０に当接すると、スリーブピン１３が
初期化板２０に押圧されて図１に示すようにスリーブピ
ンガイド７，９から突出した位置に移動する。

【００２５】続いて、図３に示すように指部４，５間に
被保持物体２２を位置させた状態で、制御装置により空
圧シリンダ２１がロッド２１ａを引っ込めると、それに
伴ってスリーブピン１３を突出した状態の指４，５が互
いに接近する方向に移動し、スリーブピン１３が被保持
物体２２の側面に当接するようになる。さらに、空圧シ
リンダ２１の駆動により指部４，５が内方に移動する
と、被保持物体２２の側面に当接したスリーブピン１３
がその被保持物体２２に押圧されてスリーブピンガイド
９内に没入するようになる。そして、空圧シリンダ２１
のロッド２１ａが完全に引っ込んだ状態では、指部４，
５の各スリーブピン１３が保持位置に移動してそれらの
先端が図４に示すように被保持物体２２の側面の凹凸に
対応した形状となる。

【００２６】続いて、制御装置により空圧ロータリアク
チュエータ１６が駆動される。すると、空圧ロータリア
クチュエータ１６の回転体１７が回転してスチールベル
ト１８を巻取るようになるので、図５に示すようにスチ
ールベルト１８全体が縮径する。この結果、スチールベ
ルト１８が各スリーブピン１３の外側面に強く接触する
ので、スリーブピン１３はスチールベルト１８との摩擦
によりその移動が規制されるようになる。

【００２７】続いて、上述のように被保持物体２２を把
持したロボットハンドは搬送機構により上昇する。この
とき、スリーブピン１３が被保持物体２２の側面の凹部
に侵入しているので、ロボットハンドの上昇に伴ってス
リーブピン１３が上昇すると、被保持物体２２はこれの
両側面がスリーブピン１３により横移動が規制されると
共に凹部の上面がスリーブピン１３に引っ掛かった状態
で上昇する。そして、ロボットハンドは搬送機構により
所定位置に移動したところで、空圧シリンダ２１により
指部４，５を離間させることにより被保持物体２２を離
す。これにより、被保持物体２２をロボットハンドによ
り所定位置に搬送することができる。

【００２８】ここで、上述のようにスチールベル１８と
の接触により押付けられた各スリーブピン１３の押付力
を検討する。図６に示すように２本のスリーブピン１３
に着目した場合、スチールベルト１８において各スリー
ブピン１３により折返された部位に印加される張力をＴ
1 ，Ｔ2 、Ｔ3 、スリーブピン１３に対するスチールベ
ルト１８の巻付き角度をβ、スリーブピン１３とスチー
ルベルト１８との間の摩擦係数をμとすると、摩擦によ
る減衰比は１／ｅ^μβで表されるので、Ｔ2 ＝Ｔ1 ／ｅ
^μβで表すことができる。

【００２９】また、スチールベルト１８による両方のス
リーブピン１３に対する押付力Ｆ1は、張力Ｔ1 による
押付力である約Ｔ1 Sin β／２と張力Ｔ2 による押付力
である約Ｔ2 Sin β／２との和で表すことができるの
で、結局

【数１】 で表すことができる。

【００３０】この場合、スチールベルト１８のスリーブ
ピン１３に対する巻付き角度を一定と仮定した場合、ス
チールベル１８によるスリーブピン１３に対する押付力
Ｆ2は、Ｆ2 ＝（Ｔ2 ＋Ｔ3 ）Sin β／２＝（Ｔ1 ／ｅ
^μβ＋Ｔ2 ／ｅ^μβ）Sin β／２＝１／ｅ^μβ・（Ｔ1
＋Ｔ2 ）Sin β／２＝Ｆ1 ／ｅ^μβとなり、スリーブピ
ン１３に対する押付力はスチールベル１８との張力と同
様に減衰比１／ｅ^μβで減衰してしまって均一な押付力
を得ることができない。

【００３１】しかしながら、上記実施例の場合、スリー
ブピン１３は渦巻状に配列されているので、スチールベ
ルト１８の各スリーブピン１３に対する巻付き角度はス
リーブピン１３の位置が渦巻きの中心位置となる程大き
くなっている。これにより、上述のようにスリーブピン
１３とスチールベルト１８との間の摩擦力によりスチー
ルベルト１８の張力が減衰するにしても、それを補うよ
うにして巻付き角度が増大するので、結果的にスチール
ベルト１８によるスリーブピン１３に対する押付力は均
一化する。

【００３２】さて、発明者は、本実施例におけるスチー
ルベルト１８による各スリーブピン１３に対する押付力
を測定すると共に、スチールベルト１８のスリーブピン
１３に対する巻付き角度が一定の場合における押付力を
測定し、その結果を図７に示した。この場合、スチール
ベルト１８のスリーブピンに対する巻付き角度を一定す
る構成としては、図７中に示すようにジグザグ状に配置
したスリーブピン１３にスチールベルト１８を巻装する
ようにした。ここで、図７中に示した実線は本実施例に
よる押付力を示し、二点鎖線はスチールベルト１８のス
リーブピン１３に対する巻付き角度が４０度で一定の場
合を示し、破線は巻付き角度が１２８度で一定である場
合を示した。この場合、ピンＮｏ．が小さくなる程、張
力付与側（空圧ロータリアクチュエータ１６側）となる
ように設定されている。

【００３３】この図７から分るように、巻付き角度が一
定の場合には、スリーブピン１３により折返される毎に
その押付力が大きく減衰して途中のスリーブピン１３か
らはその押付力が略零となってしまう。これに対して、
本実施例のものによれば、スリーブピン１３に対する押
付力は大きく減衰することなく略均一化していると共
に、渦巻状の中心位置に配置された最終のスリーブピン
１３までスチールベルト１８により所定の大きさの押付
力が付与されている。

【００３４】上記実施例のものによれば、ロボットハン
ドの指部４，５のスリーブピン１３をスリーブピンガイ
ド７，９に対して移動自在に設けると共に、被保持物体
２２との接触により保持位置に移動したスリーブピン１
３をスチールベルト１８による押付力により移動を規制
するようにしたので、スリーブピン１３による被保持物
体の把持状態では、スリーブピン１３による被保持物体
２２に対する押圧力は略零である。従って、被保持物体
を弾力を有する被保持物体により把持する従来例と違っ
て、被保持物体２２が材料的，構造的に柔軟なものであ
っても、被保持物体２２を変形させることなく確実に把
持することができる。

【００３５】また、上記実施例の場合、１つのスチール
ベルト１８により多数のスリーブピン１３の移動を規制
するので、スリーブピン１３を独立に移動規制する構成
に比べて、全体の構成を簡単化することができると共
に、スリーブピン１３を渦巻状に配設した本実施例特有
の構成により各スリーブピン１３に略均一の押付力を付
与することができる。

【００３６】さらに、スリーブピン１３の先端に弾性を
有するキャップ１４を固定したので、キャップ１４と被
保持部材２２との摩擦力が増大し、以て被保持部材２２
を確実に把持することができる。

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】尚、上記実施例では、本発明をロボットハ
ンドに適用した例を示したが、これに代えて、底面に凹
凸を有するパレットを下方から支持する支持装置、或は
不定形状の物体を上方から押圧する押圧装置に適用する
ようにしてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の物体の保持装置によれば、ガイド部材にこれから突出
する方向へ移動可能な状態に保持され、被保持物体との
接触により夫々の先端が形成する形状が上記被保持物体
の外形と対応した状態となる保持位置まで移動される複
数本の保持ピンを設けると共に、これらの保持ピンが前
記保持位置に移動された状態で各保持ピンの外側面に係
合して前記被保持物体を上方へ持ち上げる拘束手段を設
けたので、変形し易い被保持物体を確実に保持すること
ができる。 この場合、拘束手段を、複数本の保持ピンの
外側面に接触してその移動を同時に規制するようにした
ので、構成の簡単化を図ることができる。 また、複数本
の保持ピンを、それらを連結する形状が渦巻状となるよ
うにガイド部材に保持すると共に、拘束手段を、前記保
持ピンに対応した渦巻状に形成された帯状体としたの
で、各保持ピンを略均一の力で移動規制することができ
る。

【００４４】

【００４５】

【００４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すロボットハンドの正面
図

【図２】指部の側面図

【図３】被保持物体を把持する以前の状態を示す図１相
当図

【図４】被保持物体の把持状態で示す図１相当図

【図５】保持ピンのロック状態で示す図１相当図

【図６】作用説明をするための要部の横断面図

【図７】本実施例の押付力を示す特性図

【符号の説明】

４，５は指部、７，９はスリーブピンガイド（ガイド部
材）、１３はスリーブピン（保持ピン）、１６は空圧式
ロータリアクチュエータ、１８はスチールベルト（拘束
手段）、２１は空圧シリンダである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガイド部材にこれから突出する方向へ移
   動可能な状態に保持され、被保持物体との接触により夫
   々の先端が形成する形状が上記被保持物体の外形と対応
   した状態となる保持位置まで移動される複数本の保持ピ
   ンと、 これらの保持ピンが前記保持位置に移動された状態で各
   保持ピンの外側面に係合して前記被保持物体を上方へ持
   ち上げ移動させる拘束手段とを具備し、 前記複数本の保持ピンは、それらを連結する形状が渦巻
   状となるようにガイド部材に保持され、 前記拘束手段は、前記保持ピンに対応した渦巻状を成す
   帯状体から形成され、複数本の保持ピンの外側面に接触
   してその移動を同時に規制する ことを特徴とする物体の
   保持装置。