JP7322539B2 - 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、対象物を把持するように、本体部と、第１把持部と、第２把持部とを備える。前記第１把持部及び前記第２把持部は、互いに離間するように各々前記本体部に接続されている。前記第１把持部は、第１転動体と、第１枠体とを有する。前記第１枠体は、前記第１転動体を収容する。前記第１把持部は、前記第１転動体に働く重力の作用により前記第１転動体の外面と前記第１枠体の内面との間に前記対象物の第１部分を把持する。前記第２把持部は、第２転動体と、第２枠体とを有する。前記第２枠体は、前記第２転動体を収容する。前記第２把持部は、前記第２転動体に働く重力の作用により前記第２転動体の外面と前記第２枠体の内面との間に前記対象物の前記第１部分とは異なる第２部分を把持する。

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図である。 把持機構の一例を示す正面図である。 第１把持部の拡大正面図である。 図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。 第１部品及び第２部品の一例を示す斜視図である。 第１把持部の動作を説明するための断面図である。 組立装置の動作を説明するための正面図である。 組立装置の動作を説明するための他の正面図である。

以下、本発明の実施形態について、図１～図８を参照しながら説明する。図１～図３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、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、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。第１部品４は、矩形の板状に形成されている。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。ロボット１は、「駆動機構」の一例に相当する。

把持機構３は、第１部品４を把持する。把持機構３は、本体部３ａと、第１把持部３ｂと、第２把持部３ｃとを備える。第１把持部３ｂ及び第２把持部３ｃは、互いに離間するように本体部３ａに接続されている。第１把持部３ｂは、第１部品４の上端部のうちの一方の角部を把持する。第２把持部３ｃは、第１部品４の上端部のうちの他方の角部を把持する。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。

次に、図２を参照して、把持機構３の全体構成について説明する。図２は、把持機構３の一例を示す正面図である。

図２に示されるように、第１把持部３ｂは、第１ホルダー３１と、第１把持コロ３２と、第１摺動部３３とを有する。第１ホルダー３１は、第１把持コロ３２を収容する。第１ホルダー３１は、「第１枠体」の一例に相当する。第１把持コロ３２は、「第１転動体」の一例に相当する。

第１摺動部３３は、第１ホルダー３１のＺ軸の負の向きの端面に固定された板体として構成されている。第１摺動部３３の２つの主面は、ＺＸ平面に平行である。第１摺動部３３は、第１傾斜端部３４と、第１孔部３５とを有する。第１傾斜端部３４は、Ｚ軸に対してＸ軸の正の向きに略４５度傾斜している。

第２把持部３ｃは、第２ホルダー１３１と、第２把持コロ１３２と、第２摺動部１３３とを有する。第２ホルダー１３１は、第２把持コロ１３２を収容する。第２ホルダー１３１は、「第２枠体」の一例に相当する。第２把持コロ１３２は、「第２転動体」の一例に相当する。

第２摺動部１３３は、第２ホルダー１３１のＺ軸の負の向きの端面に固定された板体として構成されている。第２摺動部１３３の２つの主面は、ＺＸ面に平行である。第２摺動部１３３は、第２傾斜端部１３４と、第２孔部１３５とを有する。第２傾斜端部１３４は、Ｚ軸に対してＸ軸の負の向きに略４５度傾斜している。

本体部３ａは、位置ずれ修正装置２に接続されたハウジング６１を有する。ハウジング６１は、第３傾斜端部６２と、第４傾斜端部６３と、第３孔部６４と、第４孔部６５とを有する。

第３傾斜端部６２は、第１把持部３ｂの側に位置し、Ｚ軸に対してＸ軸の正の向きに略４５度傾斜している。第１把持部３ｂの第１傾斜端部３４は、本体部３ａの第３傾斜端部６２に対して摺動可能に接続されている。第４傾斜端部６３は、第２把持部３ｃの側に位置し、Ｚ軸に対してＸ軸の負の向きに略４５度傾斜している。第２把持部３ｃの第２傾斜端部１３４は、本体部３ａの第４傾斜端部６３に対して摺動可能に接続されている。

把持機構３は、第１ばね７と、第２ばね８とを更に備える。第１ばね７は第１摺動部３３と本体部３ａとの間に、第２ばね８は第２摺動部１３３と本体部３ａとの間にそれぞれ接続されている。具体的には、第１ばね７の一端が第１孔部３５に、第１ばね７の他端が第３孔部６４にそれぞれ固定されている。また、第２ばね８の一端が第２孔部１３５に、第２ばね８の他端が第４孔部６５にそれぞれ固定されている。第１ばね７は、「第１弾性部材」の一例に相当する。第２ばね８は、「第２弾性部材」の一例に相当する。

次に、図３及び図４を参照して、第１把持部３ｂの詳細構成について説明する。図３は、第１把持部３ｂの拡大正面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。なお、第２把持部３ｃは第１把持部３ｂと同様であるので、第２把持部３ｃの詳細構成の説明は省略する。

図３及び図４に示されるように、第１把持コロ３２は、円柱状の芯部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。

第１ホルダー３１は、背板３１１と、天板３１２と、上前板３１３と、下前板３１４と、左右の側板３１６とを有する。例えば、第１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。

背板３１１は、ＺＸ平面に沿って延びる矩形の板である。天板３１２は、背板３１１の上縁を始端としてＸＹ平面に沿って延びる矩形の板である。上前板３１３は、天板３１２の前縁を始端として、背板３１１から離れる方向へ斜め下方に向かって延びる矩形の板である。下前板３１４は、上前板３１３の下縁を始端として、背板３１１に近づく方向へ斜め下方に向かって延びる矩形の板である。

背板３１１と下前板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、第１把持コロ３２の直径よりも小さい。したがって、開口３１５を通して第１把持コロ３２が落下することはない。背板３１１及び下前板３１４は、第１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。

背板３１１、天板３１２、上前板３１３及び下前板３１４は、第１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設置されている。ただし、少なくとも一方の側板３１６は、把持解除の際に第１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、背板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、第１把持コロ３２の出し入れが可能になる。

次に、図５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５は、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５に示されるように、第１部品４は、ＺＸ平面に沿って延びる矩形の板である。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の下端部を受け入れる凹部５２が形成されたものである。

次に、図６を参照して、第１把持部３ｂの動作について説明する。図６は、第１把持部３ｂの動作を説明するための断面図である。

図６に示すように、第１把持部３ｂは、第１把持コロ３２に働く重力の作用により、第１把持コロ３２の外面と第１ホルダー３１の内面との間に第１部品４の上端部のうちの一方の角部を把持する。具体的には、被覆部３２２の外面と背板３１１の内面との間に、適度の摩擦力で第１部品４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第１部品４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。

第２把持部３ｃは、図示を省略するが、第２把持コロ１３２に働く重力の作用により、第２把持コロ１３２の外面と第２ホルダー１３１の内面との間に第１部品４の上端部のうちの他方の角部を把持する。

次に、図１～図８を参照して、組立装置１００の動作を説明する。図７及び図８は、組立装置１００の動作を説明するための正面図である。

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、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の上端は、第１ホルダー３１の中へ入り、第１把持コロ３２を押し退けながら第１ホルダー３１の中を上昇する。同様に、第１部品４の上端は、第２ホルダー１３１の中へ入り、第２把持コロ１３２を押し退けながら第２ホルダー１３１の中を上昇する。第１部品４の上端が第１把持コロ３２の中心よりも高い位置まで達し、また第１部品４の上端が第２把持コロ１３２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６に示された把持状態が実現する。

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たうえ、把持機構３を更に移動させることにより、図７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。第１部品４は、第１把持部３ｂ及び第２把持部３ｃにより把持されたままである。

第３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。少なくとも嵌合の直前までは、図６に示された把持状態が維持される。

第４工程において、ロボット１は、把持機構３をＺ軸の正の向きに更に移動させる。その結果、第１把持部３ｂ及び第２把持部３ｃの双方に対してＺ軸の負の向きの力が作用する。

図８に示されるように、第１摺動部３３は、第１ばね７を引き伸ばしながら、本体部３ａに対してＺ軸の負の向きかつＸ軸の負の向きに摺動する。第１部品４は、被覆部３２２の外面と背板３１１の内面との間を擦り抜け、更に切欠部３１７を通過する。その結果、第１部品４の上端部のうちの一方の角部の把持が解除される。

一方、第２摺動部１３３は、第２ばね８を引き伸ばしながら、本体部３ａに対してＺ軸の負の向きかつＸ軸の正の向きに摺動する。その結果、第１部品４の上端部のうちの他方の角部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。第１摺動部３３は、第１ばね７の復元力により本体部３ａに対して、図２に示された元の位置に戻る。第２摺動部１３３は、第２ばね８の復元力により本体部３ａに対して、図２に示された元の位置に戻る。

実施形態によれば、第１ホルダー３１、第１把持コロ３２、第２ホルダー１３１、及び第２把持コロ１３２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、第１部品４の横幅が大きい場合であっても、第１部品４の両方の角部が把持機構３によって安定的に把持される。しかも、ロボット１が把持機構３を第１部品４に向けて押し込むことで第１把持部３ｂ及び第２把持部３ｃが左右にスライドするので、第１部品４の把持の解除が容易である。

なお、第１ばね７及び第２ばね８の強さは、第４工程においてロボット１が把持機構３を押し込む際に第１ばね７及び第２ばね８が容易に引き伸ばされるように、適切に設定される。

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。

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
３ａ 本体部
３ｂ 第１把持部
３ｃ 第２把持部
４ 第１部品
５ 第２部品
７ 第１ばね（第１弾性部材）
８ 第２ばね（第２弾性部材）
３１ 第１ホルダー（第１枠体）
３２ 第１把持コロ（第１転動体）
３３ 第１摺動部
１００ 組立装置
１３１ 第２ホルダー（第２枠体）
１３２ 第２把持コロ（第２転動体）
１３３ 第２摺動部
３２１ 芯部
３２２ 被覆部

Claims (5)

1. 対象物を把持する把持機構であって、
   本体部と、
   互いに離間するように各々前記本体部に接続された第１把持部及び第２把持部と
   を備え、
   前記第１把持部は、
   第１転動体と、
   前記第１転動体を収容する第１枠体と、
   前記第１枠体に固定された第１摺動部と
   を有し、
   前記第１転動体に働く重力の作用により前記第１転動体の外面と前記第１枠体の内面との間に前記対象物の第１部分を把持し、
   前記第２把持部は、
   第２転動体と、
   前記第２転動体を収容する第２枠体と、
   前記第２枠体に固定された第２摺動部と
   を有し、
   前記第２転動体に働く重力の作用により前記第２転動体の外面と前記第２枠体の内面との間に前記対象物の前記第１部分とは異なる第２部分を把持し、
   前記第１摺動部は、前記対象物の前記第１部分の把持が解除される方向に前記本体部に対して摺動し、
   前記第２摺動部は、前記対象物の前記第２部分の把持が解除される方向に前記本体部に対して摺動する、把持機構。
2. 前記第１摺動部と前記本体部との間に接続された第１弾性部材と、
   前記第２摺動部と前記本体部との間に接続された第２弾性部材と
   を更に備えた、請求項１に記載の把持機構。
3. 前記第１転動体及び前記第２転動体の各々は、
   円柱状の芯部と、
   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又は請求項２に記載の把持機構。
4. 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３に記載の把持機構。
5. 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。

Images