JP7310268B2 - 把持機構及び組立装置 - Google Patents

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、転動体と、枠体と、押下部とを備える。前記枠体は、前記転動体を収容する。前記押下部は、前記転動体と前記枠体との間に把持された対象物を押し下げる。

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図である。 本発明の実施形態に係る把持機構の一例を示す正面図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 組立対象の第１部品及び第２部品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断面図である。 把持機構の動作を説明するための他の断面図である。 把持機構の変形例を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態について、図１～図６を参照しながら説明する。図１及び図２において、便宜上、左から右への向きをＸ軸の正の向き、奥から手前への向きをＹ軸の正の向き、上から下への向きをＺ軸の正の向きとする。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、実施形態に係る組立装置１００について説明する。図１は、実施形態に係る組立装置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、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。組立装置１００は、ロボット１と、位置ずれ修正装置２と、把持機構３とを備える。

把持機構３は、第１部品４を把持する。第２部品５は、位置決め機構１０の上で位置決めされている。

位置ずれ修正装置２は、第２部品５に対して、把持機構３が把持した第１部品４の位置ずれを修正する。具体的に説明すると、位置ずれ修正装置２は、第２部品５への第１部品４の嵌合の際に第１部品４に働く力の向きを検出し、その力の向きに応じて第１部品４の位置ずれを修正する。

ロボット１は、第１部品４に対して把持機構３を相対移動させ、また第２部品５に対して把持機構３を相対移動させる。具体的に説明すると、ロボット１は、第１部品４の収納場所まで把持機構３を移動させ、把持機構３に第１部品４を把持させた後、把持機構３とともに第１部品４を第２部品５の直上まで移動させる。この後、ロボット１は、把持機構３とともに第１部品４をＺ軸の正の向きに移動させることにより、第１部品４を第２部品５に嵌合させる。嵌合が達成された後、ロボット１は、第１部品４に対する把持機構３の把持を解除させ、把持機構３をＺ軸の負の向きに移動させる。ロボット１は、「駆動機構」の一例に相当する。

次に、図１、図２及び図３を参照して、実施形態に係る把持機構３について説明する。図２は、実施形態に係る把持機構３の一例を示す正面図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。

図２及び図３に示されるように、把持機構３は、ホルダー３１と、把持コロ３２と、押下部３３とを備える。ホルダー３１の長手方向と、把持コロ３２の長手方向とは、いずれもＸ軸の方向である。ホルダー３１は、「枠体」の一例に相当する。把持コロ３２は、「転動体」の一例に相当する。

図３に示されるように、把持コロ３２は、円柱状又は円筒状の芯部３２１と、芯部３２１の周面を覆う被覆部３２２とを有する。例えば、芯部３２１は鉄のような金属で、被覆部３２２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３２１の密度は、被覆部３２２の密度よりも大きい。被覆部３２２は、圧縮変形が可能である。被覆部３２２の周面の摩擦係数は、芯部３２１の周面の摩擦係数よりも大きい。

図２及び図３に示されるように、ホルダー３１は、把持コロ３２を収容する枠体であって、略直方体状の箱形に形成されている。図３に示されるように、ホルダー３１の内面は、後鉛直面３１１と、天井面３１２と、前鉛直面３１３と、傾斜面３１４とを有する。また、ホルダー３１は、左右の側板３１６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。

後鉛直面３１１は、ＺＸ平面に沿って延びる矩形の面である。天井面３１２は、後鉛直面３１１の上縁を始端としてＸＹ平面に沿って延びる矩形の面である。前鉛直面３１３は、天井面３１２の前縁を始端としてＺＸ平面に沿って延びる矩形の面である。傾斜面３１４は、前鉛直面３１３の下縁を始端として、後鉛直面３１１に近づく方向へ斜め下方に向かって延びる矩形の面である。

後鉛直面３１１と傾斜面３１４との間には、開口３１５が形成されている。開口３１５のＹ方向の幅は、把持コロ３２の直径よりも小さい。したがって、開口３１５を通して把持コロ３２が落下することはない。後鉛直面３１１及び傾斜面３１４は、把持コロ３２の重量を支える。開口３１５は、把持対象物の挿入を受けることができる。

後鉛直面３１１、天井面３１２、前鉛直面３１３及び傾斜面３１４は、ホルダー３１の左右側面にそれぞれ略五角形の開口を形成する。左右の側板３１６は、これらの開口を塞ぐように配置されている。ただし、少なくとも一方の側板３１６は、把持解除の際に把持コロ３２を通さずに把持対象物を通すための切欠部３１７を、後鉛直面３１１に近い位置に有する。

例えば側板３１６を開閉自在に構成することにより、把持コロ３２の出し入れが可能になる。

図２及び図３に示されるように、押下部３３は、第１押下機構３４と、第２押下機構３５と、第３押下機構３６とを有する。第１押下機構３４、第２押下機構３５、及び第３押下機構３６は、それぞれホルダー３１と把持コロ３２との間に把持された対象物を押し下げる機能を有する。

図２及び図３に示されるように、第１押下機構３４～第３押下機構３６は、いずれもＸ軸方向においてホルダー３１の略中央に配置されている。第１押下機構３４は、ホルダー３１の内面のうち天井面３１２から突出する。第２押下機構３５及び第３押下機構３６は、ホルダー３１の外面のうちＺ軸の正の向きの端面３１８からそれぞれ突出するように、かつ開口３１５を挟むように配置されている。

第１押下機構３４は、ピストン部１１０と、シリンダー部１２０と、ばね１３０とを有する。ピストン部１１０は、小径かつ中空の先端部１１１と、大径フランジ状の基部１１２とを有する。シリンダー部１２０は、小径内周面１２１と、大径内周面１２２と、頂面１２３を有する。大径内周面１２２は、基部１１２を収容する。基部１１２は、大径内周面１２２に摺接する。先端部１１１は、小径内周面１２１に摺接し、シリンダー部１２０から突出する。ばね１３０は、ピストン部１１０をＺ軸の正の向きに付勢する。そのため、ばね１３０の一端は頂面１２３に、ばね１３０の他端は先端部１１１の内面にそれぞれ固定されている。ばね１３０は、「付勢部」の一例に相当する。

第２押下機構３５もまた、第１押下機構３４と同様に、ピストン部１１０と、シリンダー部１２０と、ばね１３０とを有する。第３押下機構３６もまた、第１押下機構３４と同様に、ピストン部１１０と、シリンダー部１２０と、ばね１３０とを有する。

次に、図４を参照して、第１部品４及び第２部品５について説明する。図４は、組立対象の第１部品４及び第２部品５の一例を示す斜視図である。

図４に示されるように、第１部品４は、部品本体４１と、被把持部４２とを備える。部品本体４１は、略直方体の形状を有する。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、部品本体４１から突出する。被把持部４２は矩形の板状に形成され、被把持部４２の端面が部品本体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部品本体５１に、第１部品４の部品本体４１を受け入れる凹部５２が形成されたものである。

次に、図５及び図６を参照して、把持機構３の動作について説明する。図５及び図６は、把持機構３の動作を説明するための断面図である。

図５及び図６に示されるように、把持機構３は、把持コロ３２に働く重力の作用により、把持コロ３２の外面とホルダー３１の内面との間に第１部品４を把持する。具体的には、被覆部３２２の外面と後鉛直面３１１との間に、適度の摩擦力で被把持部４２が把持される。被覆部３２２が圧縮変形することにより、被覆部３２２が非弾性体で構成された場合に比べて被把持部４２との接触面積が大きくなり、大きい把持力を実現している。

以下、図１～図６を参照して、組立装置１００の動作を説明する。

第１工程において、ロボット１は、第１部品４の収納場所まで把持機構３を移動させる。そして、ロボット１は、被把持部４２と後鉛直面３１１とが互いに平行になるように把持機構３の姿勢を調整したうえ、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部品４は、図５に示されるように載置台２０の上に置かれている。被把持部４２は、開口３１５を通してホルダー３１の中へ入り、把持コロ３２を押し退けながらホルダー３１の中を上昇する。被把持部４２の上端が第１押下機構３４のピストン部１１０を押し上げ、部品本体４１の上面が第２押下機構３５のピストン部１１０と、第３押下機構３６のピストン部１１０とを押し上げる位置まで達した時点で、把持機構３の移動が停止する。第１押下機構３４～第３押下機構３６のばね１３０は、それぞれ圧縮変形を受けて弾性エネルギーを蓄える。

第２工程において、ロボット１は、把持機構３をＺ軸の負の向きに移動させる。第１部品４は、図６に示されるように載置台２０から離れる。第１部品４は、自身に働く重力に加えて、第１押下機構３４～第３押下機構３６から押下力を受けるので、把持機構３から抜け出す向きに、つまりＺ軸の正の向きに移動する。把持コロ３２は、第１部品４の移動に追従して動き、傾斜面３１４と被把持部４２との間に食い込む。その結果、第１部品４が大きい把持力で把持される。

第３工程において、ロボット１は、把持機構３を更に移動させることにより、図１に示されるように、第２部品５の直上まで第１部品４を搬送する。搬送の間、被把持部４２は、被覆部３２２の外面と後鉛直面３１１との間に安定的に把持され続ける。

第４工程において、ロボット１は、把持機構３をＺ軸の正の向きに移動させる。その結果、第１部品４が第２部品５に嵌合される。ロボット１は、把持機構３をＺ軸の正の向きに更に移動させる。これにより、第１押下機構３４～第３押下機構３６、把持コロ３２、及び被把持部４２は、図６の状態から図５の状態に戻る。つまり、把持コロ３２の食い込みが解除される。

第５工程において、ロボット１は、把持機構３をＸ軸の正の向きに移動させる。被把持部４２は、被覆部３２２の外面と後鉛直面３１１との間を擦り抜け、更に切欠部３１７を通過する。その結果、把持機構３による第１部品４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６工程において、ロボット１は、把持機構３をＺ軸の負の向きに移動させつつ、次の作業に備えて把持機構３を元の位置に戻す。

次に、図７を参照して、把持機構３の変形例について説明する。図７は、把持機構３の変形例を示す正面図である。

図７の把持機構３は、ホルダー３１に収容された把持コロ３２ａの数が複数である点で、図２の把持機構３と異なる。第１押下機構３４～第３押下機構３５を含む押下部３３の構成は、図２の把持機構３と同様である。複数個の把持コロ３２ａの重量を互いに異ならせれば、複数の把持力を使い分けることができる。また、複数個の把持コロ３２ａにおいて、周面の摩擦係数を互いに異ならせてもよい。

実施形態によれば、ホルダー３１、把持コロ３２（又は３２ａ）、及びばね１３０を用いた押下部３３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。しかも、押下部３３を設けたことにより把持機構３の把持力が向上するので、安定した部品搬送が可能となる。

なお、押下部３３による押下力は、ばね１３０の交換により調整され得る。

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１に示されたように、把持機構３が組立装置１００に用いられたが、これに限られない。把持機構３は、例えば運搬装置にも利用可能である。

また、実施形態では、図３に示されたように、押下部３３が第１押下機構３４～第３押下機構３６を含んだが、これに限られない。押下機構の数は、１、２、又は４以上でもよい。第１押下機構３４のようにホルダー３１の天井面３１２から突出する構成は、部品本体４１の形状による影響を受けない点で好ましい。なお、押下部３３が把持コロ３２を押し下げるような構成は、把持機構３による把持の解除の際に支障が生じるので、好ましくない。

また、実施形態では、図３に示されたように、押下部３３がピストン部１１０、シリンダー部１２０、及びばね１３０を有したが、これに限られない。押下部３３は、ホルダー３１と把持コロ３２との間に把持された対象物を押し下げる機能を有すればよい。

また、実施形態では、図３に示されたように、把持コロ３２が互いに異なる材料で形成された芯部３２１と被覆部３２２とを有したが、これに限られない。把持コロ３２は、単一材料で形成されてもよい。

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。

１ ロボット（駆動機構）
３ 把持機構
４ 第１部品（把持対象物）
３１ ホルダー（枠体）
３２ 把持コロ（転動体）
３２ａ 把持コロ（転動体）
３３ 押下部
３４ 第１押下機構
３５ 第２押下機構
３６ 第３押下機構
１００ 組立装置
１１０ ピストン部
１１１ 先端部
１１２ 基部
１２０ シリンダー部
１３０ ばね（付勢部）
３１１ 後鉛直面
３１２ 天井面
３１４ 傾斜面
３１５ 開口
３１６ 側板
３１７ 切欠部
３１８ 端面
３２１ 芯部
３２２ 被覆部

Claims (13)

1. 円柱状の転動体と、
   前記転動体を収容する枠体と、
   前記転動体と前記枠体との間に把持された対象物を押し下げる押下部と
   を備え、
   前記押下部は、各々前記対象物を押し下げる複数の押下機構を有し、
   前記複数の押下機構は、前記枠体において前記転動体の軸方向の中央に配置される把持機構。
2. 前記複数の押下機構のうちの１つは、前記枠体の内面のうち天井面から突出するように配置されている、請求項１に記載の把持機構。
3. 前記複数の押下機構のうちの１つは、前記枠体の外面のうち前記対象物に対向する面から突出するように配置されている、請求項１に記載の把持機構。
4. 前記押下部は、
   先端部と基部とを有するピストン部と、
   前記ピストン部を収容するシリンダー部と、
   前記ピストン部を前記対象物に向けて付勢する付勢部と
   を有し、
   前記基部は、前記シリンダー部の内面に摺接し、
   前記先端部は、前記シリンダー部から突出して、前記対象物に当接する、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。
5. 前記転動体は、
   円柱状又は円筒状の芯部と、
   前記芯部の周面を弾性体で覆う被覆部と
   を有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の把持機構。
6. 前記被覆部の周面の摩擦係数は、前記芯部の周面の摩擦係数よりも大きい、請求項５に記載の把持機構。
7. 前記枠体は、各々前記転動体の重量を支える２つの内面を有し、
   前記対象物の挿入を受ける開口が前記２つの内面の間に形成されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の把持機構。
8. 前記枠体は、側板を有し、
   前記側板は、前記転動体を通さずに前記対象物を通すための切欠部を有する、請求項１または請求項２に記載の把持機構。
9. 前記枠体は、前記転動体とともに前記対象物を把持する後鉛直面をさらに有し、
   前記対象物は、前記転動体の外面と前記後鉛直面との間を擦り抜け、前記切欠部を通過し、前記把持機構による把持から解除される、請求項８に記載の把持機構。
10. 前記側板は、前記転動体を出し入れ可能に、前記枠体に対して開閉自在に接続される、請求項８に記載の把持機構。
11. 請求項９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。
12. 前記駆動機構が前記把持機構を移動させることにより、前記対象物は、前記転動体の外面と前記後鉛直面との間を擦り抜け、前記切欠部を通過し、前記把持機構による把持から解除される、請求項１１に記載の組立装置。
13. 前記対象物が嵌合される嵌合部品と、
    前記嵌合部品への前記対象物の嵌合の際に前記対象物に働く力の向きを検出し、前記力の向きに応じて前記対象物の位置ずれを修正する位置ずれ修正装置と
    をさらに備える、請求項１１に記載の組立装置。

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