JP4087886B1 - 電動ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】球形状、不定形塊状、直方形状、長材例えば原木等の固形物の外皮を挟持して運搬し易く、対象物の重量の大きさに対応して挟持力を大ならしめ、かつ対象物の挟持機構を自動化した電動ロボットハンドを提供する。
【解決手段】上端で鉛直に吊られる断面円形の吊上部材７と、該吊上部材の所定区間を軸線に沿って移動可能な摺動部材５と、該摺動部材に上端が枢着され上部が外方に下部が内方に屈曲或いは湾曲する鉤部材３とを具え、かつ該鉤部材の中央より下方に吊上部材下端に連結する連接支持体４を設けるとともに、摺動部材５に設けた支持部材内の遠隔操作での長ナット部材１０の回転操作装置による吊上部材７を介しての鉤部材３の自動開閉機構を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は電動ロボットハンドに関する。より詳細には立方体状、不定形塊状、テトラポット、間伐材等を吊して運んだり、マルチ方向の対象物を把握し、又ドアーのノブを回転できる力の強い電動ロボットハンドに関する。

従来、重量固形物の移動はワイヤーロープを掛ける危険な作業を伴う。玉掛けを不要にする油圧式ロックフォークは大型で、油圧式以外での自動的な把握能力の大きい電動式のロボットハンドはなかった。本発明人による特許第３４２３９２５号を改良した特願２００４−２０５４０４は垂直の吊下げで、マルチ方向で把握できる特願２００７−１２３０４６では機構が嵩張り、電動操作に負荷が大きい問題があった。
特許第３４２３９２５号、 特許第３９３６３８１号 特願２００４−２０５４０４ 特願２００７−１２３０４６

本発明は吊り具の鉤部材に設けた中間支点で開放に必要な作動力を軽減し、間隔変化の小さい部位により開閉を自動化し、マルチ方向の把握を可能とする特願２００７−１２３０４６を改良し、ベルクランクを省略し簡単な機構でロボットハンドの握力を強くし、マルチ方向に機能せしめ、かつロボットのアームの回転を加えてドアーのノブを回転せしめて開く機能を円滑にし、機能の円滑性・省エネ性を大とし、各種のロボット・各種のクレーン例えば工場クレーン・トラッククレーン・船上クレーン・港湾クレーン等の吊り上げ移動作業を安全、かつ省エネ的に遂行する機能を提供し、その目的で一層簡単な機構で、かつ作動がより円滑な電動式のロボットハンドを提供するのが課題である。

本発明は、請求項１においては、
上端で吊られ鉛直に吊り下げられる断面円形の細長い吊上部材と、該吊上部材の中間部で軸線に沿って移動可能な摺動部材と、該摺動部材に少なくとも所定水準まで回動自在に支持孔で鉤部材が枢着され、該鉤部材は上部が外方に、かつ下部が内方に曲がっていて、下端部に内方に向く鉤を有し、該鈎部材の中間部分に連接吊上孔を設け、かつ該孔に連接桿の下端部を軸着せしめるとともに、該連接幹の上端部を吊上部材の下端に設けた連接支持体の連接孔に軸着せしめるとともに、該摺動部材に支持部材を設け、該支持部材に制御モータを有する回転制御装置を設けるとともに、該装置に長ナット部材を連結し、吊上部材上端部の該長ナット部材に嵌合するネジ部を該長ナット部材に嵌めてあって、該長ナット部材の回転制御で該ネジ部を移動せしめ、該吊上部材のネジ部に加わる引上力と引下力により、吊上部材の所定範囲を摺動部材に対して上下に摺動せしめて該複数の鈎部材を回動開閉せしめるとともに、該開閉を長ナット部材に嵌合するネジ部の可動範囲の最上位で全閉状態とし、可動範囲の最下位で全開状態とするものであり、かつ回転制御装置の制御モータと長ナット部の連結が弾力的にフランジ結合に構成してある電動ロボットハンドである。

本願の電動ロボットハンドは複数の鈎部材を支持する摺動部材本体と回転制御装置がクランクなしで直に連結できるので、嵩張らず機構が簡単で省力化され、省電力性が大きく向上しマルチ方向に対応機能を有し、移動もアームにとりつけて可能にできる。
制御モータによる長ナット部材とネジ部の係合では、把握後に弛むことがないので、対象物の保持機能において、油圧式の把握装置より安全性が高い。
更に保持状態では油圧式に必要な圧力供給エネルギーは殆ど不要であるのが大きな利点である。 制御モータと長ネジ部材とを弾力的な結合にすれば、把握時の衝撃を軽くできる。本願人の出願のベルクランクロボットはクランクが嵩張り、部品点数が多かったが、改良した本願の電動ロボットハンドではクランクを省いてコンパクト、かつ簡単で保守に好都合であり、耐久性の向上も期待できるので格段の進歩性が付加された。 又、少なくとも支持部材内の係合部である長ネジ部材の内ネジ内をオイル封入構造にすれば、一層円滑な開閉機能向上が期待できる。

本発明はこの種装置の中で軽量ながら、重量物を扱うのにも適しているが、不定形の重量物の中でも４個の突起を具えた複雑な、例えばテトラポット或いは直方体の固形物を持ち上げるには少なくとも４本の鉤部材で構成するのが望ましい。鉤部材のアームの最良の形態は種々の要素が複合し、個々の鉤部材も対象物を２〜３本で挟持することがあるので、曲がらず、折れない強靭さが必要である。該ロボットハンドは吊上部材の上端ネジ部を回転制御装置の長ナット部材にネジ部をネジ入れておいて使用されるが、該係合部位をシーリングにより密閉して油浸させるか、十分なオイル潤滑機構にするのが重要である。
海水でロボットハンドが錆びないためには、軸受けは素材の選択例えば、コロ・玉・砲金・焼結合金等による軸受けを適宜使用して耐久性を高めるのが望ましい。 上述の各素材を適宜に組合せて最適のロボットハンドを構成することが好ましい。圧力センサーにより解放状態ではサインを発せしめて安全作業可能にすることが望ましい。制御モータと長ナット部材は弾力的な結合が望ましい。又、長ナット部材と吊上部材のネジ部の係合部をオイル封入構造として作動の円滑性を向上するのが望ましい。
これらを図面により詳述すると、

図１、２、３、４、において、電動ロボットハンド１は支持部材２のロボットのアーム１６の先端部に回転或いは回動制御自在に支持せしめられる。該ロボットハンドのアーム寄り支持部材摺２に設けた回転制御装置において外形断面円形の長ナット部材１０に嵌め入れてあるネジ部９は長ナット部材１０の回転で移動せしめられる。該長ナット部材１０は一端が軸受８で回転自在に支持され、他端はフランジを介して制御モータに連結される。
該軸受８は摺動部材５に設けてある軸受支持体１２に支持され、該軸受支持体１２では圧力センサーで軸受けにかかる負荷が検出され、制御モータ１３にサインを出す（図２、３参照）。
該長ナット部材１０はフランジ１１により、制御モータ１３に連結されていて、正逆両転の何れにおいても電動回転制御される（図２、３参照）。
該フランジ１１は制御モータと弾力的に連結してあり、鈎部材の閉じる圧力が衝撃にならない作用をそなえている。
制御モータ１３は正転逆転可能であることが必要である。
吊上部材７を最も下げた時、摺動部材５と連接支持体４の間隔が最大となると同時に各部材の全垂直荷重がかかる連接支持体４の連接幹が鈎部材３を外方に押し広げるので鈎部材が開放される（図３）。逆に吊上部材がもっとも上がった時、摺動部材５と連接支持体４の間隔が最小となり、連接幹６が複数の鈎部材３を閉じる（図２）。
従って、摺動部材５の摺動範囲の限界内で連接支持体４と摺動部材５を介して鉤部材３を開閉せしめるので、摺動部材５で範囲を規定して使用する電動ロボットハンドである。
該ロボットハンド１は自体に圧力機器を搭載していない。
つまり、図２は閉じた状態で吊上部材７がネジ部を介して長ナット部材の回転で引き上げられ閉じている。ネジ部が長ナット部材の回転でねじ下げられると、図３のように鉤部材が開く（図２）。
このとき、解放状態から完全に閉じるまでのねじ上がり間隔は図３の中のαで、連接支持体４と摺動部材５の縮まる間隔となる（図３）。
逆にネジ下ろした場合、摺動部材５と連接支持体４の間隔が広がるが、図２に示す把握状態の間隔が拡大しはじめると、長ナット部材にかかる圧力が軸受けを介して軸受支持体の圧力センサーが警告サインを発し、解放段階への移行を知らせることが可能である。
該圧力センサーはアームより支持部材内を電源コードで、給電されて作動する。
支持部材の一例では、クレーンアーム・ロボットアーム等の代わりに天井レールに遠隔操作による移動体を設け、該移動体に回転操作装置を設けてロボットハンドとした吊上移動装置を遠隔操作で運用できる。
尚、図２、図３に示したＡ間隔はネジ部であり、Ｂ間隔は吊上部材のネジ下部分であり、α間隔だけ吊上部材は移動制御される。

図５において、摺動部材５に設けた支持部材２は、支持ケース２７とモータ支持ケース２６から成り、支持ケース２７は中仕切２０の垂れ縁を支持ケース上縁部に嵌め込んで固定し、中央の穴を長ナット部材の連結蓋２１の中心に設けた連結突起２４が摺動自在に貫通している。
該連結突起２４は、制御モータ１３のモータ軸１９と嵌合する。図５では省略したが、公知の機構で噛み合っている。
従って、モータ支持ケース２７内の制御モータの制御回転は連結蓋２１と一体に固定した長ネジ部材１０に伝導される。
該長ナット部材１０の下方の穿孔蓋２２の中央を貫通せしめてある吊上部材において、図５中のネジ部９は長ナット部材１０内の最上部に位置しているが、回転制御では最下位でも長ナット部材内であるから、穿孔蓋２２に設けたシール材２３により、吊上部材７の断面外形円形の摺動面をシーリングされ、上部の封入オイルの漏れを防止している。
該穿孔蓋２２の下面は軸受８を介して回転自在に軸受支持体１２に支持されていて、該軸受支持体１２は摺動部材５の上に固定してある。中仕切２０の下面に取り付けたリング形の弾性体２５はネジの係合のガタによる衝撃を吸収する。上記構成の作動は実施例１に記載した通りである。

図１において、鈎部材の途中まで引き上げて固定されている保護キャップ１８は硬質ゴム製のふたつ折り部分の両面外側にコイルバネが２個取り付けてあって、弾力的に制止されている。コイルバネは力を加えると伸びるから適切な位置に移動せしめて制止させれば対象物にソフトに把握力を加えられる。
本例では上方でアーム１６に回転自在に、例えばユニバーサルジョイントで、連結されていて、ロボットの機能を実行できる。
従って、量産して各種のロボットやクレーンのアームのロボットハンドとして供給可能で、簡単に利用し易い。
尚、本発明は上記例で限定されるものではない。

本発明の電動ロボットハンドは対象物の把握力に関しては油圧が不要で対象物の把握・吊り上げ・ドアーのノブの回転操作に適している。該電動ロボットハンドはロボットアーム或いは各種のクレーンに取付け使用可能で、鉤部材の把握と開放作動は回転制御装置の長ネジ部の回転により摺動部材に対する吊上部材の所定位置までの移動で開いて、該位置での回転操作で対象物を把握し、把握後に規定間隔だけネジ部の捩じ上げ可能であるから、アームの角度を変えないでもマルチ方向に於いて把握動作が可能で、作業に余裕と能率向上の効果があり、産業ロボットとして有用である。対象物の重量に関係なくネジ部と長ナット部材の噛み合いで荷重を支え外れることが妨げられ安全性が高く、ロボットアーム以外のクレーンのアームのフックで吊り上げ移動作業が可能になり、水中作業でも船上の対象物例えば、テトラポットを把握し水中に接地する自動作業ができる。又、鉤部材に保持構造を設ければ長い対象物、例えば間伐材、の一端を挟持して斜め上に引くことも可能となる。又、工場内などでの一定区間の吊り上げ運搬機械として把握後にも、アームの操作機能を付加して更に引き上げられるので、規定以内の高さの障害の上を移動できるので、利用し易い。圧力センサーによるサインで安全作業可能になる。

各図は何れも本発明による縮小概略図で、
はアームの先端に設けた電動ロボットハンドの全閉状態での正面図、 は図１の吊上部材の捩じ上げを示す部分断面図 は図１の吊上部材の捻じ下がりを示す部分断面図 図１中の断面Ｐ−Ｐ’ 実施例２の長ナット部材内にオイルを封入した一例の吊上部材上部を現わす部分断面構造図

符号の説明

１ 電動ロボットハンド ２ 支持部材
３ 鈎部材 ４ 連接支持体
５ 摺動部材 ６ 連接幹
７ 吊上部材 ８ 軸受
９ ネジ部 １０ 長ナット部材
１１ フランジ １２ 軸受支持体
１３ 制御モータ １４ 連結部
１５ 連結穴 １６ アーム
１７ リニア軸受 １８ 保護キャップ
１９ モータ軸 ２０ 中仕切
２１ 連結蓋 ２２ 穿孔蓋
２３ シール ２４ 連結突起
２５ 弾性体 ２６ モータケース
２７ 支持ケース

Claims (1)

1. 上端で吊られ鉛直に吊り下げられる断面円形の細長い吊上部材と、該吊上部材の中間部で軸線に沿って移動可能な摺動部材と、該摺動部材に少なくとも所定水準まで回動自在に支持孔で鉤部材が枢着され、該鉤部材は上部が外方に、かつ下部が内方に曲がっていて、下端部に内方に向く鉤を有し、該鈎部材の中間部分に連接吊上孔を設け、かつ該孔に連接幹の下端部を軸着せしめるとともに、該連接幹の上端部を吊上部材の下端に設けた連接支持体の連接孔に軸着せしめるとともに、該摺動部材に支持部材を設け、該支持部材に制御モータを有する回転制御装置を設けるとともに、該装置に長ナット部材を連結し、吊上部材上端部の該長ナット部材に嵌合するネジ部を該長ナット部材に嵌めてあって、該長ナット部材の回転制御で該ネジ部を移動せしめ、該吊上部材のネジ部に加わる引上力と引下力により、吊上部材の所定範囲を摺動部材に対して上下に摺動せしめて該複数の鈎部材を回動開閉せしめるとともに、該開閉を長ナット部材に嵌合するネジ部の可動範囲の最上位で全閉状態とし、可動範囲の最下位で全開状態とするものであり、かつ回転制御装置の制御モータと長ナット部材の連結が弾力的にフランジ結合に構成してある電動ロボットハンド。

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