JP7306113B2

JP7306113B2 - 把持機構及び組立装置

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Publication number: JP7306113B2
Application number: JP2019123714A
Authority: JP
Inventors: 功二出水
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2023-07-11
Anticipated expiration: 2039-07-02
Also published as: JP2021008014A; US20210001497A1; US11648689B2

Description

本発明は、把持機構及び組立装置に関する。

特許文献１に記載の組立装置は、搬送を目的として部品を把持するチャック機構を備える。チャック機構は、電動の把持機構である。このほか、エアー吸引又は電動吸引を用いた把持機構も知られている。

特開平７－２４１７３３号公報

従来の把持機構は、空気圧又は電気エネルギーのような動力を利用していたので、コスト高であり、また故障しやすいものであった。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、低コストで故障しにくい把持機構と、把持機構を備えた組立装置とを提供することを目的とする。

本発明の把持機構は、２個以上の球体と、枠体とを備える。前記枠体は、前記２個以上の球体を収容する。前記２個以上の球体のうちの少なくとも２個の球体が、対象物を把持する。

本発明の組立装置は、前記把持機構と、前記対象物に対して前記把持機構を相対移動させる駆動機構とを備える。

本発明によれば、低コストで故障しにくい把持機構と、把持機構を備えた組立装置とを提供することができる。

本発明の実施形態に係る組立装置の一例を示す斜視図である。把持機構の一例を示す斜視図である。把持機構の動作を説明するための、ホルダーの一部を破断して示す斜視図である。図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。把持機構の他の動作を説明するための、ホルダーの一部を破断して示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図１～図５を参照しながら説明する。図１において、便宜上、互いに直交するＸ軸及びＹ軸が水平面内に設定され、鉛直方向の下向きがＺ軸の正の向きとして設定される。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る組立装置１００について説明する。図１は、組立装置１００の一例を示す図である。

図１に示されるように、組立装置１００は、駆動部１０と、第１軸１１と、第２軸１２と、第３軸１３と、把持機構３とを備える。第１軸１１は、Ｘ軸の方向に沿って駆動部１０を貫通する。第２軸１２は、Ｙ軸の方向に沿って駆動部１０を貫通する。第３軸１３は、駆動部１０からＺ軸の正の向きに突出する。把持機構３は、第３軸１３の先端部に固定されている。

駆動部１０及び第２軸１２は、不図示の第１機構により駆動されて、第１軸１１に沿ってＸ軸方向に並進移動する。また、駆動部１０及び第１軸１１は、不図示の第２機構により駆動されて、第２軸１２に沿ってＹ軸方向に並進移動する。その結果、把持機構３は、ＸＹ平面内で移動することができる。更に、駆動部１０は、第３軸１３の突出長を変更する。その結果、把持機構３は、Ｚ軸の方向にも移動することができる。ただし、把持機構３は、Ｚ軸の方向に沿った中心軸のまわりに回転不能である。駆動部１０、第１軸１１、第２軸１２、及び第３軸１３は、「駆動機構」の一例に相当する。

次に、図１及び図２を参照して、把持機構３について説明する。図２は、把持機構３の一例を示す斜視図である。

図２に示されるように、把持機構３は、ホルダー３１と、第１球体３２と、第２球体３３と、第３球体３４と、第４球体３５とを備える。ホルダー３１は、第１球体３２～第４球体３５を収容する。ホルダー３１は、「枠体」の一例に相当する。第１球体３２～第４球体３５は、「２個以上の球体」の一例に相当する。

ホルダー３１は、基部３１０と、第１側板３１１と、第２側板３１２と、第３側板３１３と、第４側板３１４と、底板３１９とを有する。例えば、ホルダー３１は、アルミニウムのような軽金属で構成される。第１側板３１１～第４側板３１４は、「２枚以上の側板」の一例に相当する。

基部３１０は、略直方体の箱形状を有する。基部３１０のＺ軸の負の向きの端面は、第３軸１３に固定されている。基部３１０のＺ軸の正の向きの端部には、略正方形の開口が形成されている。この開口は、第１側板３１１～第４側板３１４によって囲まれた空間に連結している。第１側板３１１～第４側板３１４は、それぞれ互いに略同一寸法を有する台形の板である。底板３１９は、第１側板３１１～第４側板３１４によって囲まれた空間を塞ぐように、略正方形に形成されている。底板３１９の一辺の長さは、基部３１０の開口の一辺の長さよりも短い。第１側板３１１～第４側板３１４は、それぞれホルダー３１の中心軸に対して傾斜している。

底板３１９は、第１球体３２～第４球体３５を通さずに把持対象物を通すための開口３２０を有する。開口３２０は、底板３１９の中央において略正方形に形成されている。第１側板３１１及び底板３１９は、第１球体３２～第４球体３５を通さずに把持対象物を通すための第１切欠部３１５を有する。第２側板３１２及び底板３１９は、第１球体３２～第４球体３５を通さずに把持対象物を通すための第２切欠部３１６を有する。第３側板３１３及び底板３１９は、第１球体３２～第４球体３５を通さずに把持対象物を通すための第３切欠部３１７を有する。第４側板３１４及び底板３１９は、第１球体３２～第４球体３５を通さずに把持対象物を通すための第４切欠部３１８を有する。

第１球体３２～第４球体３５は、互いに略同一の直径を有し、かつ各々の中心が略正方形の各頂点の位置を占めるように配置されている。

図２には、把持対象物が把持されていない状態が示されている。この状態において、第１球体３２は、第２球体３３及び第４球体３５と接触する。第２球体３３は、第３球体３４及び第１球体３２と接触する。第３球体３４は、第４球体３５及び第２球体３３と接触する。第４球体３５は、第１球体３２及び第３球体３４と接触する。

また、第１球体３２は、第１側板３１１の内面及び第４側板３１４の内面に接触する。第２球体３３は、第２側板３１２の内面及び第１側板３１１の内面に接触する。第３球体３４は、第３側板３１３の内面及び第２側板３１２の内面に接触する。第４球体３５は、第４側板３１４の内面及び第３側板３１３の内面に接触する。

第１球体３２～第４球体３５は、例えば、球状の芯部と、芯部の周面を覆う被覆部とを有する。芯部は鉄のような金属で、被覆部はポリアセタール樹脂のような弾性体でそれぞれ構成される。芯部の密度は、被覆部の密度よりも大きい。被覆部は、圧縮変形が可能である。被覆部の周面の摩擦係数は、芯部の周面の摩擦係数よりも大きい。

次に、図１～図４を参照して、把持機構３の動作を説明する。図３は、把持機構３の動作を説明するための、ホルダー３１の一部を破断して示す斜視図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。

組立装置１００は、第１部品４を第２部品５に嵌合させて組み付ける装置である。図３に示されるように、第１部品４は、第１部品本体４１と、第１被把持部４２とを備える。第１部品本体４１は、略直方体の形状を有する。第１被把持部４２は、把持機構３によって把持されやすいように、第１部品本体４１から突出する。第１被把持部４２は、ＹＺ平面に沿って延びる矩形の板であって、第１被把持部４２の端面が第１部品本体４１の主面の１つに接続されている。

第２部品５は、略直方体の形状を有する第２部品本体５１に、第１部品本体４１を受け入れる凹部５２が形成されたものである。

図３及び図４に示されるように、把持機構３は、第１球体３２～第４球体３５に働く重力の作用により、第１球体３２と第４球体３５との間、及び第２球体３３と第３球体３４との間において、第１被把持部４２を把持する。

そのため、第１組立工程において、第１部品４の格納場所にて、駆動部１０は、第１部品４に対して、把持機構３をＺ軸の正の向きに相対移動させる。第１被把持部４２は、開口３２０及び第２切欠部３１６を通してホルダー３１の中へ入り、第１球体３２～第４球体３５を押し退けながらホルダー３１の中を上昇する。第１被把持部４２の上端が第１球体３２～第４球体３５の中心よりも高い位置まで達した時点で、把持機構３の移動が停止する。その結果、図３及び図４に示された把持状態が実現する。

第２組立工程において、把持機構３は、Ｚ軸の負の向きに移動した後、図３に示されたように、第２部品５の直上まで第１部品４を搬送する。第１被把持部４２は、把持機構３に把持されたままである。

第３組立工程において、把持機構３は、Ｚ軸の正の向きに移動する。その結果、第１部品４が第２部品５に嵌合される。少なくとも嵌合の直前までは、図３に示された把持状態が維持される。

第４組立工程において、把持機構３は、Ｙ軸の負の向きに移動する。第１被把持部４２は、第１球体３２と第４球体３５との間、及び第２球体３３と第３球体３４との間を擦り抜け、更に第２切欠部３１６を通過する。その結果、第１被把持部４２の把持が解除される。第１部品４は、第２部品５に嵌合されたままである。

第５組立工程において、把持機構３は、Ｚ軸の負の向きに移動した後、次の作業に備えて元の位置に戻る。

次に、図１～図３及び図５を参照して、把持機構３の他の動作を説明する。図５は、把持機構３の他の動作を説明するための、ホルダー３１の一部を破断して示す斜視図である。

図５に示された第１部品４は、第２被把持部４３を有する点で、図３に示された第１部品４と異なる。第２被把持部４３は、ＺＸ平面に沿って延びる矩形の板である。

図５に示されるように、把持機構３は、第１球体３２～第４球体３５に働く重力の作用により、第１球体３２と第２球体３３との間、及び第３球体３４と第４球体３５との間において、第２被把持部４３を把持する。

そのため、第１組立工程において、第１部品４の格納場所にて、駆動部１０は、第１部品４に対して、把持機構３をＺ軸の正の向きに相対移動させる。第２被把持部４３は、開口３２０及び第１切欠部３１５を通してホルダー３１の中へ入り、第１球体３２～第４球体３５を押し退けながらホルダー３１の中を上昇する。第２被把持部４３の上端が第１球体３２～第４球体３５の中心よりも高い位置まで達した時点で、把持機構３の移動が停止する。その結果、図５に示された把持状態が実現する。

第２組立工程において、把持機構３は、Ｚ軸の負の向きに移動した後、図５に示されたように、第２部品５の直上まで第１部品４を搬送する。第２被把持部４３は、把持機構３に把持されたままである。

第３組立工程において、把持機構３は、Ｚ軸の正の向きに移動する。その結果、第１部品４が第２部品５に嵌合される。少なくとも嵌合の直前までは、図５に示された把持状態が維持される。

第４組立工程において、把持機構３は、Ｘ軸の負の向きに移動する。第２被把持部４３は、第３球体３４と第４球体３５との間、及び第１球体３２と第２球体３３との間を擦り抜け、更に第１切欠部３１５を通過する。その結果、第２被把持部４３の把持が解除される。第１部品４は、第２部品５に嵌合されたままである。

実施形態によれば、図２に示されたように、ホルダー３１及び第１球体３２～第４球体３５のみで動力不要の把持機構３が構成される。その結果、低コストで故障しにくい把持機構３が実現する。

また、実施形態によれば、図２に示されたように、把持対象物が把持されていない状態において、第１球体３２～第４球体３５は、それぞれ第１球体３２～第４球体３５のうちの隣接する２個の球体と接触する。その結果、第１被把持部４２及び第２被把持部４３が薄板であっても、安定した把持を行なえる把持機構３が実現する。

上記した各実施形態の説明は、本発明における好適な実施形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。上記実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

例えば、実施形態では、図２に示されたように球体の数が４個であったが、これに限られない。球体の数は２個以上であればよく、２個以上の球体のうちの少なくとも２個の球体が把持対象物を把持する。これに対応して、ホルダー３１は、２枚以上の側板を有する。２枚以上の側板の枚数は、２個以上の球体の個数と同数である。２枚以上の側板は、それぞれホルダー３１の中心軸に対して傾斜する。２個以上の球体は、それぞれ２枚以上の側板のうちの少なくとも１枚の側板に接触する。

球体の数は、３個以上でもよい。把持機構３が３個以上の球体を備える場合には、把持機構３は、図３及び図５に例示されたように、複数の方向の被把持部のうちの１つを選択して動作することができる。

また、実施形態では、図１に示されたように、把持機構３は、Ｚ軸の方向に沿った中心軸のまわりに回転不能であったが、これに限られない。駆動機構は、把持機構３の回転を含め、把持対象物に対して把持機構３を任意に相対移動させるように構成されてもよい。

本発明は、把持機構及び組立装置の分野に利用可能である。

３把持機構
４第１部品（対象物）
５第２部品
１０駆動部（駆動機構）
３１ホルダー（枠体）
３２第１球体（球体）
３３第２球体（球体）
３４第３球体（球体）
３５第４球体（球体）
１００組立装置
３１１第１側板（側板）
３１２第２側板（側板）
３１３第３側板（側板）
３１４第４側板（側板）
３１５第１切欠部（切欠部）
３１６第２切欠部（切欠部）
３１７第３切欠部（切欠部）
３１８第４切欠部（切欠部）
３１９底板
３２０開口

Claims

４個の球体と、
前記４個の球体を収容する枠体と
を備え、
前記枠体は、４枚の側板を有し、
前記４枚の側板は、
それぞれ前記枠体の中心軸に対して傾斜し、
それぞれ前記４個の球体を通さずに対象物を通すための切欠部を有し、
前記４個の球体は、
それぞれ前記４枚の側板のうちの少なくとも１枚の側板に接触し、
前記対象物を把持する、把持機構。
前記枠体は、１枚の底板を有し、
前記底板は、前記４個の球体を通さずに前記対象物を通すための開口を有する、請求項１に記載の把持機構。
前記４個の球体は、互いに同一の直径を有し、かつ各々の中心が正方形の各頂点の位置を占めるように配置され、
前記対象物が把持されていない状態において、前記４個の球体は、それぞれ前記４個の球体のうちの隣接する２個の球体と接触する、請求項１又は請求項２に記載の把持機構。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の把持機構と、
前記対象物に対して前記把持機構を相対移動させる駆動機構と
を備えた組立装置。