JP5462856B2 - Nipping finger device - Google Patents
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本発明は、挟持フィンガー装置に係り、特に、ロボットアームに装着してワークに形成されたリブを挟持して搬送するための挟持フィンガー装置に関する。 The present invention relates to a clamping finger device, and more particularly to a clamping finger device for clamping and transporting a rib formed on a workpiece by being attached to a robot arm.
複数の部品を加工し組み付けて、多様なバリエーションを有する製品を完成させる生産ラインでは、多種類のワークに柔軟に対応して効率よく確実に搬送するための技術が採用されている(例えば、特許文献1,2)。
特許文献1では、ワークを把持するハンド部を交換するハンド部交換機構54により多種多様なワークに対応することができる。
特許文献2では、タレット式のロボットハンドにより複数のハンドを回転し切り換えて選択することで交換時間を短縮している。
In production lines that process and assemble multiple parts to complete products with various variations, technologies for flexibly handling various types of workpieces and efficiently transporting them are used (for example, patents).
In
In
しかしながら、特許文献1のハンド部交換機構54では、ワークの種類に応じて別個のハンドを用意しなければならないので、ハンドの製作コストや置き場の確保が問題となる。また、特許文献2のタレット式のロボットハンドでは構造が複雑になるため、ロボットの先端部が重くなり動作が制約され、切り換える種類にも限界があるという問題があった。
However, in the hand part replacement mechanism 54 of
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、ロボットアームに装着する単一の挟持フィンガー装置でバリエーションを有する種々のワークに柔軟に対応でき、しかもワークを確実に保持して搬送することができる挟持フィンガー装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a background. A single clamping finger device mounted on a robot arm can flexibly handle various workpieces having variations, and reliably holds and transports the workpiece. It is an object of the present invention to provide a clamping finger device that can be used.
前記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、ロボットアームに装着してワークの被挟持部を対向する1対のフィンガーで挟持して搬送するための挟持フィンガー装置であって、前記ロボットアームに連結する支持プレートと、この支持プレートに配設され前記ワークの第1の被挟持部を挟持する第1のフィンガーおよび前記ワークの第2の被挟持部を挟持する第2のフィンガーと、前記第1のフィンガーおよび第2のフィンガーの少なくとも一方を移動自在に支持する移動装置と、前記第1のフィンガーおよび第2のフィンガーの少なくとも一方を回動自在に支持する回動装置と、前記第1のフィンガーおよび前記第2のフィンガーが適正に位置合わせされた状態であることを検知する姿勢検知装置と、を備え、前記姿勢検知装置は、前記支持プレートに配設され前記ワークに当接させるサポートシャフトと、このサポートシャフトを出没自在に支持する外筒と、前記サポートシャフトを前記ワークに押し付ける方向に付勢する付勢手段と、前記サポートシャフトが前記ワークに当接していることを検知する当接検知手段と、を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項1に係る発明によれば、前記ワークの第1の被挟持部を挟持する第1のフィンガーおよび前記ワークの第2の被挟持部を挟持する第2のフィンガーを備えたことで、ワークを2箇所で挟持するため、バリエーションを有する種々のワークを確実に保持して搬送することができる。
According to the invention which concerns on
また、本発明に係る挟持フィンガー装置は、前記フィンガーの移動装置および回動装置を備えたことで、フィンガーの位置をワークの被挟持部に合わせて移動させるとともに、フィンガーを回動させて挟持する方向を適宜調整することができる。
このため、本発明に係る挟持フィンガー装置は、ワークの被挟持部の位置や形状の向きが異なる種々のワークに柔軟に対応して、確実にワークの被挟持部を挟持することができる。
Further, the clamping finger device according to the present invention includes the finger moving device and the rotating device, so that the finger position is moved in accordance with the clamped portion of the workpiece, and the finger is rotated and clamped. The direction can be adjusted as appropriate.
For this reason, the clamping finger device according to the present invention can flexibly handle various workpieces having different positions and shapes of the workpiece clamping portions, and can securely clamp the workpiece clamping portion.
本発明に係る挟持フィンガー装置は、ロボットアームに装着する単一の挟持フィンガー装置でバリエーションを有する種々のワークに柔軟に対応でき、しかもワークを確実に保持して搬送することができる。 The clamping finger device according to the present invention can flexibly cope with various workpieces having variations with a single clamping finger device mounted on the robot arm, and can securely hold and transport the workpiece.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の挟持フィンガー装置であって、前記第1のフィンガーは前記支持プレートに固定され、前記第2のフィンガーは前記回動装置に支持され、前記回動装置は前記移動装置に支持されていること、を特徴とする。
The invention according to
かかる構成によれば、本発明に係る挟持フィンガー装置は、前記第1のフィンガーを前記支持プレートに固定して固定式のフィンガーとし、第2のフィンガーを前記移動装置および前記回動装置により可動式のフィンガーとすることで、構成を簡素化してより軽量化することができる。 According to this configuration, the clamping finger device according to the present invention is configured such that the first finger is fixed to the support plate to be a fixed finger, and the second finger is movable by the moving device and the rotating device. By using this finger, the configuration can be simplified and the weight can be further reduced.
つまり、種々のワークにおける形状が共通する被挟持部を第1の被挟持部として選定し、ロボットアームにより第1の被挟持部の位置や形状の向きが一致するようにワークごとに位置合わせすることで、第1のフィンガーを固定式のフィンガーとすることができる。
一方、第1の被挟持部の位置や形状の向きを一致させた状態で第2の挟持部の位置や形状の向きが種々のワークごとに異なる場合であっても、第2の被挟持部を挟持する第2のフィンガーを可動式とすることで、種々のワークに柔軟に対応することができる。
このようにして、本発明に係る挟持フィンガー装置は、構成を簡素化して軽量化を実現することで、ロボットアームに好適に装着することができる。
That is, a sandwiched portion having a common shape in various workpieces is selected as the first sandwiched portion, and the position of the first sandwiched portion and the orientation of the shape are aligned for each workpiece by the robot arm. Thus, the first finger can be a fixed finger.
On the other hand, even if the position and shape direction of the second sandwiching portion are different for each of various workpieces in the state where the position and shape orientation of the first sandwiched portion are matched, the second sandwiched portion By making the 2nd finger which pinches | interposes a movable type, it can respond to a various workpiece | work flexibly.
Thus, the clamping finger device according to the present invention can be suitably attached to the robot arm by simplifying the configuration and realizing weight reduction.
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載の挟持フィンガー装置であって、前記移動装置は、直線移動装置からなり、駆動装置を備えたことを特徴とする。
The invention according to
かかる構成によれば、本発明に係る挟持フィンガー装置は、移動装置を直線移動装置で構成することで、構成をより簡素化して軽量化を図ることができる。また、直線移動装置を駆動する駆動装置を備えたことで、種々のワークに迅速に対応して工数削減を図ることが可能となる。 According to such a configuration, the sandwiching finger device according to the present invention can be reduced in weight by simplifying the configuration by configuring the moving device with a linear moving device. In addition, since the drive device for driving the linear movement device is provided, it is possible to quickly cope with various workpieces and reduce man-hours.
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の挟持フィンガー装置であって、前記駆動装置は、エアシリンダからなり、移動を規制する移動規制手段をさらに備えたことを特徴とする。
The invention according to
かかる構成によれば、前記駆動装置をエアシリンダで構成することで、構成を簡素化して軽量化を図ることができる。また、移動規制手段を備えたことで、エアシリンダにより移動し位置合わせした状態で移動を規制することができるため、ワークの被挟持部を確実に挟持することができる。 According to such a configuration, by configuring the drive device with an air cylinder, the configuration can be simplified and the weight can be reduced. In addition, since the movement restricting means is provided, the movement can be restricted in a state of being moved and aligned by the air cylinder, so that the sandwiched portion of the workpiece can be securely held.
請求項5に係る発明は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の挟持フィンガー装置であって、前記回動装置は、前記移動装置に支持されたベース部材と、このベース部材に回動自在に軸支された回動部材と、この回動部材に固定され前記フィンガーを支持するフィンガー支持部材と、前記フィンガー支持部材に連結された回動アームと、この回動アームの回動方向の一方の側に連結され回動方向の他方の側に当該回動アームを付勢する第1のばね部材と、回動方向の他方の側に連結され回動方向の一方の側に付勢する第2のばね部材と、を備えたことを特徴とする。
The invention according to
かかる構成によれば、前記回動アームをそれぞれ両側から付勢する第1のばね部材と第2のばね部材を備えたことで、前記回動アームが自在に回動して前記ベース部材に載置されたフィンガーの挟持方向を適宜調整することができる。
つまり、例えば、第1の被挟持部と第2の被挟持部の形状の向きが異なる場合であっても、前記ベース部材に載置されたフィンガーは、ワークの第2の被挟持部を挟持しようとして被挟持部に挟持力を付与する際に、被挟持部から反作用的に回動力を受けて、フィンガーの挟持方向がワークの被挟持部の形状に適合するように回動する。このため、ワークの被挟持部の形状に合わせてフィンガーの挟持方向を好適に調整することができる。
According to such a configuration, the first arm member and the second spring member for urging the rotating arm from both sides are provided, so that the rotating arm can freely rotate and be mounted on the base member. The holding direction of the placed finger can be adjusted as appropriate.
That is, for example, even when the orientations of the shapes of the first sandwiched portion and the second sandwiched portion are different, the finger placed on the base member sandwiches the second sandwiched portion of the workpiece. When trying to apply a clamping force to the sandwiched portion, the rotational force is received counteractingly from the sandwiched portion, and the fingers are rotated so that the clamping direction of the fingers matches the shape of the sandwiched portion of the workpiece. For this reason, the clamping direction of a finger can be suitably adjusted according to the shape of the to-be-clamped part of a workpiece | work.
このようにして、本発明に係る挟持フィンガー装置は、ワークの被挟持部の位置や形状の向きが異なる種々のワークに柔軟に対応して、確実に挟持することができる。 In this way, the clamping finger device according to the present invention can flexibly cope with various workpieces having different positions and shapes of workpieces to be clamped and can be securely clamped.
請求項6に係る発明は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の挟持フィンガー装置であって、前記ワークの第1の被挟持部および第2の被挟持部は、当該ワークの表面から突出し表面に沿って這うように形成された衝立形状のリブであることを特徴とする。
The invention according to
かかる構成によれば、本発明に係る挟持フィンガー装置は、第1のフィンガーおよび第2のフィンガーによりワークを2箇所で挟持して確実に保持することができ、前記フィンガーの移動装置および回動装置により、フィンガーをワークの被挟持部に合わせて適宜調整することができるため、ワークに形成されたリブを挟持して搬送するための保持装置として特に好適に使用することができる。 According to such a configuration, the clamping finger device according to the present invention can securely hold the workpiece by holding the workpiece at two locations by the first finger and the second finger, and the finger moving device and the rotating device. Thus, the fingers can be appropriately adjusted according to the sandwiched portion of the workpiece, and therefore can be particularly suitably used as a holding device for sandwiching and transporting the rib formed on the workpiece.
本発明に係る挟持フィンガー装置は、ロボットアームに装着する単一の挟持フィンガー装置でバリエーションを有する種々のワークに柔軟に対応でき、しかもワークを確実に保持して搬送することができる。
このため、ワークの表面にリブを有し、製品のバリエーションに応じてこのリブの位置が変わるトランスミッションケースやトルコンケース等に特に好適に適用することができる。
The clamping finger device according to the present invention can flexibly cope with various workpieces having variations with a single clamping finger device mounted on the robot arm, and can securely hold and transport the workpiece.
For this reason, it can apply especially suitably to a transmission case, a torque converter case, etc. which have a rib on the surface of a work and the position of this rib changes according to product variations.
本発明の実施形態に係るワークの挟持フィンガー装置1について、主として図1〜図9を参照しながら詳細に説明する。
挟持フィンガー装置1は、図1に示すように、多関節ロボット100のロボットアーム101の先端部102に装着して種々のバリエーションを有するワークWのリブRを挟持して保持する保持装置として好適に使用することができる(図2、図3参照)。
A workpiece
As shown in FIG. 1, the clamping
具体的には、図2に示すように、例えば、2種類のワークW,W′に形成されたリブR,R′の位置や形状がそれぞれ異なり、第1の被挟持部W1,W1′では位置と形状(リブの向き)が一致するが、第2の被挟持部W2,W2′では位置と形状(リブの向き)が一致しない場合について以下説明する。 Specifically, as shown in FIG. 2, for example, the positions and shapes of the ribs R and R ′ formed on the two types of workpieces W and W ′ are different, and the first sandwiched portions W1 and W1 ′ The case where the position and the shape (rib direction) match but the position and the shape (rib direction) do not match in the second sandwiched portions W2 and W2 ′ will be described below.
多関節ロボット100は、搬送装置200によって取り出し位置まで搬送されてきたパレット201に載置されたワークWをロボットアーム101の先端部102に装着された挟持フィンガー装置1(図3を併せて参照)によりワークWの被挟持部W1、W2(図2参照)を2箇所で把持し、ロボットアーム101を旋回させ挟持状態を解除して搬出装置300まで搬送する工程を担っている。
The articulated
なお、本実施形態においては、図3に示すように、挟持フィンガー装置1を後記する姿勢制御装置2に搭載して多関節ロボット100に装着する場合について説明するが、これに限定されるものではなく、姿勢制御装置2を介さずに挟持フィンガー装置1をロボットアーム101の先端部102に装着してもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the case where the clamping
挟持フィンガー装置1は、支持プレート22に配設されワークWの第1の被挟持部W1(図2を併せて参照)を挟持する固定フィンガー11およびワークWの第2の被挟持部W2を挟持する可動フィンガー12と、この可動フィンガー12を回動自在に支持する回動装置7と、この回動装置7を移動自在に支持する移動装置である直線移動装置8と、この移動装置8による移動を規制する移動規制装置81と、を備えている。
The
固定フィンガー11は、支持プレート22に固定された取付ブラケット11aと、フィンガー駆動機構11bと、被挟持部W1,W1′を挟持する1対の挟持フィンガー11c,11cと、挟持フィンガー11cに装着された緩衝部材11dと、を備えている。
取付ブラケット11aは、フィンガー駆動機構11bと挟持フィンガー11cを支持プレート22に固定するための部材である。
The fixed
The mounting
フィンガー駆動機構11bは、挟持フィンガー11cを駆動するための機構であり、汎用的な機構であるため図示は省略するが、挟持フィンガー11cを開閉自在に支持する支持機構や挟持フィンガー11cを開閉するエアシリンダ等の駆動機構を備えて構成されている。
The
1対の挟持フィンガー11c,11cは、互いに向かい合わせに対峙して配設され、それぞれが水平方向に移動して進退することで開閉し、被挟持部W1を開放(アンクランプ)したり、挟持(クランプ)したりすることができるようになっている。
なお、挟持フィンガー11c,11cは、ワークWの被挟持部W1の形状等に合わせて、両開きタイプや平行開閉タイプ等の種々の形態を採用することができるが、汎用的な装置であり特に限定されものではないので詳細な説明は省略する。また、挟持フィンガー11c,11cは、通常の状態ではワークWと接触しないように位置決めされるが、ワークWの過度の位置ずれ等が想定される場合には、挟持フィンガー11c,11cの先端部にウレタンゴム等の弾性部材(不図示)を設けることが望ましい。
The pair of sandwiching
The sandwiching
緩衝部材11dは、可撓性を有するウレタンゴム等からなり、被挟持部W1を挟持した際に、被挟持部W1の損傷を防止しながら摩擦抵抗を増大させて強固に挟持することができるようになっている。
The
可動フィンガー12は、回動装置7に固定する取付ブラケット12aと、フィンガー駆動機構12bと、被挟持部W2,W2′を挟持する1対の挟持フィンガー12c,12cと、挟持フィンガー12cに装着された緩衝部材12dと、を備え、挟持フィンガー12c,12cが回動装置7により水平方向で回動したり、直線移動装置8により水平方向(図3の左右方向)で移動したりすることができるようになっている。
取付ブラケット12a、フィンガー駆動機構12b、挟持フィンガー12c、および緩衝部材12dの構成については、固定フィンガー11と同様であるので詳細な説明は省略する。
The
Since the configuration of the mounting
回動装置7は、図4(a)に示すように、直線移動装置8に支持された状態で支持プレート22に配設され、可動フィンガー12を回動自在に支持する装置である。
回動装置7は、図5に示すように、直線移動装置8に固定されたベース部材71と、ベース部材71の下面にボルトB1(図6(b)参照)で固定されたハウジング72と、ハウジング72にベアリング73を介して回動自在に軸支された回動部材74と、回動部材74にボルトB2で固定されたフィンガー支持部材75と、ベース部材71の側面にボルトB3で固定されたばねガイド部材76と、フィンガー支持部材75にボルトB4で固定された回動アーム77と、回動アーム77を一方向(図5(c)の右方向)に付勢する第1のばね部材78aと、回動アーム77を他方向(図5(c)の左方向)に付勢する第2のばね部材78bと、を備えている。
As shown in FIG. 4A, the
As shown in FIG. 5, the
回動アーム77は、図7(a)に示すように平面視において、第1のばね部材78aにより、回動方向の反時計回り(R1参照)に付勢され、第2のばね部材78bにより、時計回り(R2参照)に付勢されている。このため、回動装置7は、図6に示すように、回動アーム77が固定されたフィンガー支持部材75を回動自在に支持することで、フィンガー支持部材75に固定された可動フィンガー12を回動自在に支持している(図4(a)参照)。
As shown in FIG. 7A, the
かかる構成により、可動フィンガー12は、図7(c)に示すように、ワークW′の被挟持部W2′を挟持しようとして被挟持部W2′に挟持力を付与する際に、図7(d)に示すように、被挟持部W2′から反作用的に回動力Fを受けて、挟持フィンガー12c,12cの挟持方向がワークW′の被挟持部W2′の形状に適合するように回動する機能を奏する(図2を併せて参照)。
With this configuration, as shown in FIG. 7C, the
直線移動装置8は、図3に示すように、支持プレート22に配設され、回動装置7に支持された可動フィンガー12を被挟持部W2から被挟持部W2′まで直線移動自在に支持する装置である(図2を併せて参照)。
直線移動装置8は、図4に示すように、支持プレート22に配設されたガイドレール82と、ガイドレール82に支持されたホルダ83と、ホルダ83の移動を規制する移動規制手段である移動規制装置81と、ホルダ83に固定され回動装置7を支持する支持部材84と、支持部材84を直線移動させる駆動源であるエアシリンダ85と、支持部材84の移動端を規制する前進端ストッパ86a(図4(a)参照)および後退端ストッパ86b(図4(b)、図2参照)と、を備えている。
As shown in FIG. 3, the linear moving
As shown in FIG. 4, the
ガイドレール82は、可動フィンガー12を被挟持部W2から被挟持部W2′まで移動する移動方向に沿って配設され、回動装置7を介してホルダ83に支持された可動フィンガー12を移動自在に案内している。
移動規制装置81は、ホルダ83をガイドレール82にクランプすることで、移動を規制するロック装置であり、エア式、電磁式、ギア駆動式等、種々の機構で構成することができる。
The
The
かかる構成により、直線移動装置8は、エアシリンダ85を後退駆動して、支持部材84が後退端ストッパ86bに当接した状態(図3に示す状態)で移動規制装置81によりホルダ83の移動を規制して、可動フィンガー12により被挟持部W2を挟持することができる。一方、直線移動装置8は、エアシリンダ85を前進駆動して、支持部材84が前進端ストッパ86aに当接した状態(不図示)で移動規制装置81によりホルダ83の移動を規制して、被挟持部W2′を挟持することができる。
With this configuration, the
なお、本実施形態においては、移動装置として1軸の直線移動装置8を採用したが、これに限定されるものではなく、ワークWに形成されたリブR,R′(図2参照)の位置や形状等により適宜2軸(2次元)ないし3軸(X軸、Y軸、およびZ軸方向の3次元)の移動装置を採用することができる。
In the present embodiment, the uniaxial linear moving
また、本実施形態においては、直線移動装置8の駆動源としてエアシリンダ85を採用し前進端ストッパ86aと後退端ストッパ86bを設けて位置決めしたが、これに限定されるものではなく、種々の駆動方式を採用することが可能であり、例えば、ボールねじとサーボモータによる駆動方式を採用し、位置制御により任意の位置で位置決めし移動規制手段により移動を規制して被挟持部W2′を挟持することもできる。
In the present embodiment, the
かかる構成により、挟持フィンガー装置1は、可動フィンガー12を移動自在に支持する直線移動装置8、および回動自在に支持する回動装置7を備えたことで、可動フィンガー12の位置をワークW,W′の被挟持部W2,W2′に合わせて移動させるとともに、可動フィンガー12を回動させて挟持する方向を適宜調整することができる(図2参照)。
With this configuration, the clamping
具体的には、図2に示すように、挟持フィンガー装置1で挟持する搬送対象がワークWからワークW′に変更になった場合には、ワークWの被挟持部W1では、ワークWのリブRの形状や向きがワークW′のリブR′と共通する(共通するようにロボットハンドの101を位置合わせする)が、ワークWの被挟持部W2とワークW′の被挟持部W2′では、ワークWのリブRの形状や向きがワークW′のリブR′と異なっている。
Specifically, as shown in FIG. 2, when the object to be clamped by the clamping
なお、本実施形態においては、ワークWの被挟持部W1では、ワークWのリブRの形状や向きがワークW′のリブR′と共通することとしたが、これに限定されるものではなく、ワークW′の被挟持部W1′に合致するようにロボットアーム101で位置合わせして、ワークW′の被挟持部W2′におけるワークWのリブRとワークW′のリブR′との形状や向きのずれを回動装置7や直線移動装置8で補正してもよい。
In the present embodiment, in the sandwiched portion W1 of the workpiece W, the shape and orientation of the rib R of the workpiece W are the same as the rib R ′ of the workpiece W ′. However, the present invention is not limited to this. The positions of the ribs R of the workpiece W and the ribs R ′ of the workpiece W ′ at the clamping portion W2 ′ of the workpiece W ′ are aligned by the
挟持フィンガー装置1は、このようなバリエーションを有する複数種類のワークW,W′において、被挟持部W2,W2′の位置やリブR,R′の向きが異なる場合であっても、直線移動装置8により可動フィンガー12をワークWの被挟持部W2の位置からワークW′の被挟持部W2′の位置まで移動させ、回動装置7によりワークW′の被挟持部W2′におけるリブR′の向きに合わせて挟持フィンガー12c,12cの挟持方向を好適に調整することができる(図7(c)、(d)参照)。
The
このため、挟持フィンガー装置1は、ワークW,W′の被挟持部W2,W2′の位置や形状の向きが異なる種々のワークW,W′に柔軟に対応して、確実にワークW,W′の被挟持部W1,W2,W1′,W2′を挟持することができる。
Therefore, the clamping
<姿勢制御装置>
姿勢制御装置2は、図2に示すように、ロボットアーム101の先端部102に固定する固定プレート21と、挟持フィンガー装置1を支持する支持プレート22と、支持プレート22を弾性支持する弾性機構3と、支持プレート22の変位検知手段4と、挟持フィンガー装置1の姿勢を検知する姿勢検知装置6と、を備えている。
なお、本実施形態においては、姿勢検知装置6を備えた場合について説明するが、これに限定されるものではなく、ワークWがパレット201(図1)に正規の状態で位置決めされている場合には姿勢検知装置6を備えなくともよい。
<Attitude control device>
As shown in FIG. 2, the
In the present embodiment, the case where the
固定プレート21は、支持プレート22を支持するベースとなる部材であり、平面視で矩形形状をなしている(図1参照)。
支持プレート22は、固定プレート21に四隅に配設された弾性機構3(図1を併せて参照)を介して弾性支持されている。支持プレート22には、挟持フィンガー装置1を構成する固定フィンガー11および可動フィンガー12と、姿勢検知装置6が所定の箇所に配設されている。
The fixed
The
弾性機構3は、図2に示すように、固定プレート21と支持プレート22の間に配設されたコイルスプリング31により、支持プレート22を固定プレート21から離れる方向(図2の下方向)に付勢して、支持プレート22を固定プレート21に対して弾性支持している。
As shown in FIG. 2, the
なお、本実施形態においては、弾性機構3のばね部材としてコイルスプリング31を採用したが、これに限定されるものではなく、姿勢制御に必要な荷重および撓み量が確保できるものであれば、ねじりコイルばね、板ばね、皿ばね等の種々のばね部材を採用することができる。また、ばね部材に限定されるものではなく、ガススプリングを採用することもできる。
In the present embodiment, the
すなわち、ワーク作業装置の作業内容に応じて、その姿勢制御に必要な荷重や撓み量(ストローク)を考慮して、適宜適切なばね部材またはガスプリングを選択して好適な姿勢制御を実現するが、ばね部材は、たわみ量に応じて荷重が比例するので、姿勢制御力を徐々に増大させる用途に適し、ガススプリングは、たわみ量が変化しても一定の荷重を発生することができるので、当初から安定した一定の姿勢制御力を確保する用途に適する。 That is, according to the work content of the work work device, a suitable posture control is realized by appropriately selecting an appropriate spring member or gas spring in consideration of a load and a deflection amount (stroke) necessary for the posture control. Since the load of the spring member is proportional to the amount of deflection, it is suitable for applications that gradually increase the attitude control force, and the gas spring can generate a constant load even if the amount of deflection changes. Suitable for applications that ensure a stable and constant attitude control from the beginning.
変位検知手段4は、支持プレート22の固定プレート21に対する変位を検知する検知装置であり、近接センサ等の検知装置が使用される。
変位検知手段4は、支持プレート22の原位置を検知する第1検知器41および第1被検知部41aと、挟持フィンガー装置1(固定フィンガー11、可動フィンガー12)による挟持位置を検知する第2検知器42および第2被検知部42aと、支持プレート22の過剰変位を検知する第3検知器43および第3被検知部43aと、を備えている。
The displacement detection means 4 is a detection device that detects the displacement of the
The displacement detection means 4 is a
かかる構成により、支持プレート22が図10に示す原位置から固定プレート21に近づく方向に移動し、第2被検知部42aが第2検知器42の位置までくると挟持フィンガー装置1による挟持位置にあることを検知し(図11参照)、支持プレート22が把持位置を行き過ぎて第3被検知部43aが第3検知器43の位置までくると支持プレート22の過剰変位を検知することができる(図14(c)参照)。
With this configuration, the
姿勢検知装置6は、図2に示すように、ワークWに当接させるサポートシャフト5と、サポートシャフト5の先端に設けられた可撓性部材5aと、サポートシャフト5を出没自在に内装する外筒61と、サポートシャフト5をワークWに押し付ける方向に付勢する付勢手段62と、サポートシャフト5がワークWに当接していることを検知する当接検知手段63と、外筒61を図3の上下方向に移動するエアシリンダ64と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
ここで、可撓性部材5aは、例えば、ゴム、発泡スチロール、スポンジ等を使用して、サポートシャフト5をワークWに当接させたときの衝撃力を緩和しワークWの損傷を防止することができる。
また、エアシリンダ64は、挟持フィンガー装置1の位置決めの際に姿勢検知装置6がワークWに干渉しないように外筒61およびサポートシャフト5を上方に逃がすための装置であり、外筒61およびサポートシャフト5を下方に下げた状態でサポートシャフト5がワークWと当接可能になる。
Here, the flexible member 5a may use, for example, rubber, foamed polystyrene, sponge, or the like to relieve the impact force when the
The air cylinder 64 is a device for allowing the
当接検知手段63は、光センサ等からなり、サポートシャフト5がワークWに当接してから所定の移動量sだけ移動し(図11(a)参照)、外筒61の先端面とサポートシャフト5の先端面が面一となった状態で(図12(a)参照)、対面する位置に移動してきた被検知部63aにより、サポートシャフト5がワークWに当接してから所定の移動量だけ移動したことを検知する。
The contact detection means 63 comprises an optical sensor or the like, and moves by a predetermined movement amount s after the
付勢手段62は、特に限定されず、コイルスプリング等を採用することができるが、付勢手段62の弾性係数は、弾性機構3のコイルスプリング31の弾性係数よりも小さく(弾性機構3の弾性係数が付勢手段62の弾性係数よりも大きく)なるように設定されている。
The biasing means 62 is not particularly limited, and a coil spring or the like can be adopted. However, the elastic coefficient of the biasing means 62 is smaller than the elastic coefficient of the
かかる構成により、図11に示すように、サポートシャフト5がワークWに当接してから移動する移動量s(図11(a)参照)よりも、その間にコイルスプリング31(図5参照)が撓む移動量s′(図11(b)参照)の方が小さくなる。
With this configuration, as shown in FIG. 11, the coil spring 31 (see FIG. 5) is bent more than the movement amount s (see FIG. 11 (a)) that moves after the
姿勢検知装置6は、挟持フィンガー装置1の近傍に配設され、当接検知手段63により、ワークWを挟持する固定フィンガー11および可動フィンガー12がそれぞれワークWの被挟持部W1,W2に適正に位置合わせされた状態であることを検知することができる。
The
つまり、ロボットアーム101(図1参照)の先端部102を近づけてサポートシャフト5がワークWに当接した状態で(図11(a)参照)、さらに先端部102をワークWに近づける方向に移動させると、挟持フィンガー装置1(固定フィンガー11および可動フィンガー12)とともに、外筒61が下方に移動してサポートシャフト5が付勢手段62の付勢力に抗して外筒61内に収容され、外筒61の先端面とサポートシャフト5の先端面が面一となってワークWに当接する(図12(a)、図3参照)。
That is, with the
このとき、同時に挟持フィンガー装置1(固定フィンガー11および可動フィンガー12)は、ワークWを挟持する緩衝部材11d,1と2d(図3参照)がワークWの被挟持部W1,W2に適正に挿入された状態となるように挟持フィンガー装置1(固定フィンガー11および可動フィンガー12)に対して姿勢検知装置6が適正な位置および高さに配設されている(図3参照)。
At this time, in the clamping finger device 1 (fixed
このため、姿勢検知装置6は、サポートシャフト5がワークWに当接してから所定の移動量だけ移動し外筒61の先端面とサポートシャフト5の先端面が面一となった状態を当接検知手段63によって検知することで、ワークWを挟持する挟持フィンガー装置1(固定フィンガー11および可動フィンガー12)がワークWの被挟持部W1,W2に適正に位置合わせされた状態となっていることを確認することができる。
For this reason, the
続いて、本発明の実施形態に係る挟持フィンガー装置1を姿勢制御装置2に搭載して多関節ロボット100に装着して適用する場合の動作について図8から図14を参照しながら説明する。
<弾性機構3の動作>
まず、弾性機構3の動作について、主として図8と図9を参照しながら説明する。参照する図8はワークを載置するパレットの剛性が高い場合の弾性機構3の動作を示す模式的正面図であり、(a)は挟持フィンガー装置で被挟持部を挟持する前の状態、(b)は被挟持部を挟持した状態を示す。図9はワークを載置するパレットの剛性が低い場合の弾性機構3の動作を示す模式的正面図である。
なお、図8と図9では、説明の便宜上、ワークWの傾き等を誇張して表現するが、実際には微小な変形量である。
Next, an operation when the clamping
<Operation of
First, the operation of the
In FIGS. 8 and 9, for convenience of explanation, the inclination of the workpiece W and the like are exaggerated, but the amount of deformation is actually a small amount.
ここで、パレット201(図1参照)は、目的や用途に応じて種々の形態が採用されるが、例えば、金属製のアングル材等で構成する場合には一般的に剛性が高く、合成樹脂等で構成する場合には剛性が低くなるため、弾性機構3の付勢力(弾性支持力)とパレット201の剛性との関係により以下のように弾性機構3は異なる機能を奏する。
Here, the pallet 201 (see FIG. 1) may be in various forms depending on the purpose and application. For example, when the
<パレットの剛性が高い場合>
ワークを載置するパレットの剛性が高い場合には、弾性機構3は、ワークWの姿勢に合わせて挟持フィンガー装置1の姿勢を制御するように動作する傾向を示す。
すなわち、弾性機構3は、図1に示すように、例えば、パレット201に載置されたワークWを挟持フィンガー装置1(固定フィンガー11および可動フィンガー12)で挟持しようとする際に、パレット201に載置されたワークWが所定の位置からずれていたり傾いていたりしている場合には、このずれ等によるずれ量に応じてワークWに対する挟持フィンガー装置1の姿勢を制御する。
<When pallet rigidity is high>
When the rigidity of the pallet on which the workpiece is placed is high, the
That is, as shown in FIG. 1, for example, when the
具体的には、図8(a)に示すように、ワークWに角度αの傾きがある場合には、ロボットアーム101(図1参照)により挟持フィンガー装置1(固定フィンガー11および可動フィンガー12)をワークWに対して所定の位置に配置しようとする際に、挟持フィンガー装置1とワークWが接触することで、ワークWの傾き角度αに応じてワークWの被挟持部W2から支持プレート22を時計回りに回転させようとするモーメントMが反作用的に加えられる。
Specifically, as shown in FIG. 8A, when the work W has an inclination of α, the clamping finger device 1 (the fixed
そして、図8(b)に示すように、このようにして加えられたモーメントMがワークWに対する挟持フィンガー装置1の角度αの傾きを適宜柔軟に吸収し、傾き角度αに応じて支持プレート22の位置や傾斜角度を補正することで、姿勢制御装置2は、ワークWに対する挟持フィンガー装置1の姿勢を好適に制御することができる。
Then, as shown in FIG. 8B, the moment M thus applied absorbs the inclination of the angle α of the clamping
<パレットの剛性が低い場合>
ワークWを載置するパレットの剛性が低い場合には、弾性機構3は、ワークWの姿勢を挟持フィンガー装置1に合わせるように動作する傾向を示す。
すなわち、弾性機構3は、図1に示すように、例えば、パレット201に載置されたワークWを挟持フィンガー装置1(固定フィンガー11および可動フィンガー12)で挟持しようとする際に、パレット201に載置されたワークWが所定の位置からずれていたり傾いていたりしている場合には、このずれ等を補正して、ワークWの姿勢を挟持フィンガー装置1に合わせるように機能する。
<When pallet rigidity is low>
When the rigidity of the pallet on which the workpiece W is placed is low, the
That is, as shown in FIG. 1, for example, when the
具体的には、図9(a)に示すように、挟持フィンガー装置1(固定フィンガー11および可動フィンガー12)をワークWに対して所定の位置に配置しようとする際に、挟持フィンガー装置1とワークWが接触することで、弾性機構3はその付勢力(弾性支持力)により、傾き角度αでパレット201(図1参照)に載置されているワークWに付勢力(押圧力)を付与するため、パレット201のしなりや変形等によりワークWを反時計回りに回転させようとするモーメントM′が加えられる。
Specifically, as shown in FIG. 9A, when the clamping finger device 1 (the fixed
そして、図9(b)に示すように、このようにして加えられたモーメントM′は、ワークWの姿勢が傾き角度αよりも小さいα′になるように作用するため、挟持フィンガー装置1とワークWとのずれを好適に補正してワークWの姿勢を挟持フィンガー装置1に合わせることができる。
Then, as shown in FIG. 9B, the moment M ′ applied in this way acts so that the posture of the workpiece W becomes α ′ smaller than the inclination angle α. The position of the workpiece W can be adjusted to the clamping
なお、本実施形態においては、便宜上、パレット201の剛性が高い場合と低い場合に分けて説明したが、実際には厳格に区別されるものではなく、弾性機構3による付勢力(弾性支持力)とパレット201の剛性との関係等により複合的に動作するが、弾性機構3による付勢力を適宜調整することで好適にワークWに挟持フィンガー装置1が正対するように制御することができる。
In the present embodiment, for the sake of convenience, the case where the rigidity of the
<挟持フィンガー装置および姿勢検知装置の動作の関係>
挟持フィンガー装置1および姿勢検知装置6の動作の関係について、図10から図13を参照しながら説明する。参照する図において、図10はワークを挟持する前の状態、図11はサポートシャフトがワークに当接した状態、図12はサポートシャフトの外筒がワークに当接した状態、図13はクランプが完了した状態を示す部分正面断面図である。
なお、挟持フィンガー装置1および姿勢検知装置6の動作の関係については、可動フィンガー12における回動装置7による回転動作を除いて(図7(c)と(d)を参照)、固定フィンガー11でも可動フィンガー12でも同様であるので、説明の便宜上、固定フィンガー11のみ(可動フィンガー12は不図示)を図示して具体的に説明する。
<Relationship between the operations of the clamping finger device and the posture detection device>
The relationship between the operations of the clamping
In addition, regarding the relationship between the operations of the clamping
固定フィンガー11(可動フィンガー12も同様、挟持フィンガー装置1)がワークWに当接しない状態から(図10(a))、ロボットアーム101の先端部102をサポートシャフト5がワークWに当接するまで近づけた状態で(図11(a))、さらに先端部102をワークWに近づける方向にsだけ移動させると、図12(a)に示すように、固定フィンガー11(挟持フィンガー装置1)とともに外筒61が図3の下方に移動してサポートシャフト5が付勢手段62の付勢力に抗して外筒61内に収容され、外筒61の先端面とサポートシャフト5の先端面が面一となってワークWに当接する。
From the state in which the fixed finger 11 (similarly to the
そして、このようにして外筒61の先端面とサポートシャフト5の先端面が面一となった状態を当接検知手段63によって検知する。つまり、当接検知手段63は、サポートシャフト5がワークWに当接してから所定の移動量だけ移動したことを対面する位置に移動してきた被検知部63aにより検知する。
Then, the contact detection means 63 detects a state in which the front end surface of the
一方、変位検知手段4は、図12(b)に示すように、固定フィンガー11(挟持フィンガー装置1)による挟持位置を検知する第2検知器42が対面する位置に移動してきた第2被検知部42aの存在を検知する。このようにして、姿勢制御装置2は、固定フィンガー11(挟持フィンガー装置1)が正規の挟持位置に位置決めされたことを確認する。
On the other hand, as shown in FIG. 12 (b), the displacement detection means 4 is moved to a position where the
このとき、固定フィンガー11(挟持フィンガー装置1)が正規の挟持位置に位置決めされた状態であれば、固定フィンガー11の挟持フィンガー11cは、ワークWの被挟持部W1を適正に挟持し得る状態となっている。
At this time, if the fixed finger 11 (clamping finger device 1) is in a state where it is positioned at a regular clamping position, the clamping
このようにして、姿勢検知装置6は、サポートシャフト5がワークWに当接してから所定の移動量だけ移動し外筒61の先端面とサポートシャフト5の先端面が面一となった状態を当接検知手段63によって検知することで、固定フィンガー11(挟持フィンガー装置1)がワークWの被挟持部W1を適正に挟持し得る状態となっていることを確認することができる。
In this way, the
そして、図13に示すように、ワークWに対して固定フィンガー11(挟持フィンガー装置1)が所定の姿勢で位置決めされた状態で、固定フィンガー11は、フィンガー駆動機構11bにより、挟持フィンガー11c,11cを閉じる方向に移動して(図13(a)参照)、ワークWの被挟持部W1を挟持する。
Then, as shown in FIG. 13, in a state where the fixed finger 11 (the clamping finger device 1) is positioned in a predetermined posture with respect to the workpiece W, the fixing
<ワークが過剰にずれている場合の動作>
図1におけるパレット201に載置されたワークWが振動や外的要因により過剰な位置ずれを生じている場合における挟持フィンガー装置1の姿勢制御装置2の動作について図14を参照しながら説明する。
姿勢制御装置2は、弾性機構3によっても姿勢制御しきれないようなワークWが過剰な位置ずれを生じている場合には、その状態を姿勢検知装置6および変位検知手段4によって検知する。
<Operation when the workpiece is excessively displaced>
The operation of the
The
ワークWが所定の載置状態から過剰にずれている場合には、図14(a)に示すように、固定フィンガー11(挟持フィンガー装置1)がワークWの被挟持部W1に接近しようとすると、ワークWが過剰にずれているため固定フィンガー11がワークWの被挟持部W1に当接する。
When the workpiece W is excessively deviated from the predetermined placement state, as shown in FIG. 14A, when the fixed finger 11 (the clamping finger device 1) attempts to approach the sandwiched portion W1 of the workpiece W. Since the workpiece W is excessively displaced, the fixed
固定フィンガー11がワークWの被挟持部W1に当接した状態では、ロボットアーム101の先端部102を移動させて、サポートシャフト5がワークWに当接するまで近づけようとしても、図14(b)に示すように、サポートシャフト5をワークWに当接させることができない。
In a state where the fixed
このため、当接検知手段63は、サポートシャフト5が所定の移動量sだけ移動して、外筒61の先端面とサポートシャフト5の先端面が面一となった状態を検知することができない。
For this reason, the contact detection means 63 cannot detect a state in which the
そして、サポートシャフト5がワークWに当接していることを検知しない状態のままで、変位検知手段4により第2検知器42が対面する位置に移動してきた第2被検知部42aにより支持プレート22がワーク把持位置まで変位したことを検知する。
The
しかしながら、変位検知手段4は、第2検知器42により支持プレート22がワーク挟持位置まで変位したことを検知しても、当接検知手段63によりサポートシャフト5がワークWに当接していることを検知しないので、挟持フィンガー装置1がワークWに対して正規の位置に位置決めされたと判定することができない。
However, even if the
このため、ロボットアーム101の先端部102をさらに移動させると、図14(c)に示すように、姿勢制御装置2は、変位検知手段4により第3検知器43が対面する位置に移動してきた第3被検知部43aにより支持プレート22の過剰変位を検知する。
For this reason, when the
このようにして、姿勢制御装置2は、当接検知手段63によりサポートシャフト5がワークWに当接していることを検知しない状態で、変位検知手段4により支持プレート22の過剰変位を検知することで、ワークWが過剰にずれていると判断し、固定フィンガー11(挟持フィンガー装置1)によりワークWの被挟持部W1を挟持しようとする際に生じる過度な負荷を未然に検知して回避することができる。
In this way, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、前記した実施形態においては、挟持フィンガー装置1は、固定フィンガー11と可動フィンガー12によりワークWを2箇所で挟持したが(図1参照)、これに限定されるものではなく、共通する被挟持部W1がない場合には、両方とも可動フィンガー12であってもよい。また、ワークWの形状に応じて適宜、固定フィンガー11ないし可動フィンガー12の数を増やして3箇所以上で挟持してもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with appropriate modifications.
For example, in the above-described embodiment, the clamping
1 挟持フィンガー装置
2 姿勢制御装置
3 弾性機構
4 変位検知手段
5 サポートシャフト
6 姿勢検知装置
7 回動装置
8 直線移動装置(移動装置)
11 固定フィンガー(第1のフィンガー)
12 可動フィンガー(第2のフィンガー)
21 固定プレート
22 支持プレート
64 エアシリンダ(駆動装置)
71 ベース部材
72 ハウジング
73 ベアリング
74 回動部材
75 フィンガー支持部材
76 ガイド部材
77 回動アーム
78a 第1のばね部材
78b 第2のばね部材
81 移動規制装置(移動規制手段)
82 ガイドレール
83 ホルダ
84 支持部材
85 エアシリンダ
86a 前進端ストッパ
86b 後退端ストッパ
87 回動装置
100 多関節ロボット
101 ロボットアーム
R,R′ リブ
W,W′ ワーク
W1,W2 被挟持部
W1′,W2′ 被挟持部
DESCRIPTION OF
11 Fixed finger (first finger)
12 Movable finger (second finger)
21
71
82
Claims (6)
前記ロボットアームに連結する支持プレートと、
この支持プレートに配設され前記ワークの第1の被挟持部を挟持する第1のフィンガーおよび前記ワークの第2の被挟持部を挟持する第2のフィンガーと、
前記第1のフィンガーおよび第2のフィンガーの少なくとも一方を移動自在に支持する移動装置と、
前記第1のフィンガーおよび第2のフィンガーの少なくとも一方を回動自在に支持する回動装置と、
前記第1のフィンガーおよび前記第2のフィンガーが適正に位置合わせされた状態であることを検知する姿勢検知装置と、を備え、
前記姿勢検知装置は、
前記支持プレートに配設され前記ワークに当接させるサポートシャフトと、
このサポートシャフトを出没自在に支持する外筒と、
前記サポートシャフトを前記ワークに押し付ける方向に付勢する付勢手段と、
前記サポートシャフトが前記ワークに当接していることを検知する当接検知手段と、
を備えたことを特徴とする挟持フィンガー装置。 A sandwiching finger device that is mounted on a robot arm and sandwiches and conveys a sandwiched portion of a workpiece with a pair of opposing fingers,
A support plate coupled to the robot arm;
A first finger disposed on the support plate and sandwiching the first sandwiched portion of the workpiece; and a second finger sandwiching the second sandwiched portion of the workpiece;
A moving device that movably supports at least one of the first finger and the second finger;
A rotating device that rotatably supports at least one of the first finger and the second finger;
E Bei and a posture detection device for detecting that said first finger and said second finger are in a state of being properly aligned,
The posture detection device is
A support shaft disposed on the support plate and brought into contact with the workpiece;
An outer cylinder that supports the support shaft so that it can freely move in and out,
An urging means for urging the support shaft in a direction in which the support shaft is pressed against the workpiece;
Contact detection means for detecting that the support shaft is in contact with the workpiece;
Pinching fingers apparatus characterized by comprising a.
前記第2のフィンガーは前記回動装置に支持され、
前記回動装置は前記移動装置に支持されていること、
を特徴とする請求項1に記載の挟持フィンガー装置。 The first finger is fixed to the support plate;
The second finger is supported by the rotating device,
The rotating device is supported by the moving device;
The pinching finger device according to claim 1, wherein:
前記移動装置に支持されたベース部材と、
このベース部材に回動自在に軸支された回動部材と、
この回動部材に固定され前記フィンガーを支持するフィンガー支持部材と、
前記フィンガー支持部材に連結された回動アームと、
この回動アームの回動方向の一方の側に連結され回動方向の他方の側に当該回動アームを付勢する第1のばね部材と、回動方向の他方の側に連結され回動方向の一方の側に付勢する第2のばね部材と、
を備えたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の挟持フィンガー装置。 The rotating device is
A base member supported by the moving device;
A pivot member pivotally supported on the base member;
A finger support member fixed to the rotating member and supporting the finger;
A pivot arm coupled to the finger support member;
A first spring member connected to one side of the turning direction of the turning arm and biasing the turning arm to the other side of the turning direction, and connected to the other side of the turning direction and turned. A second spring member biasing toward one side of the direction;
The clamping finger device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
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