JPH06335889A - 把持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 稼動に必要なコストの小さい把持装置を提供
すること。 【構成】 流体圧により膨張、収縮可能な弾性チューブ
４を内筒２に設け、ロボット連結部１２に接続された外
筒１と内筒２によりシリンダーを構成した把持装置であ
って、把持装置をワークに押圧した際の圧力によってシ
リンダーを作動し、シリンダー内から排出された流体を
垂直導通孔５と水平導通孔６とを介してチューブ内空間
１３へ流入し、弾性チューブ４を膨張させることによっ
てワークを把持する。 【効果】 把持装置をワークに押圧した際の圧力によっ
てワークの把持に必要な高圧流体を得ることができるの
で、配線、配管、電磁弁、コンプレッサーなどの外部設
備が不要で、ハンドリングに要する設備のコストが小さ
く、稼動に要するコストも小さい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボット等においてワ
ーク等を把持する装置に関し、特に流体の流入・流出に
よりチューブを膨張・収縮させることによってワークを
把持する把持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボット等における把持装置として、特
開平２−６５９９２号公報にあるように、電磁ソレノイ
ドの収縮に応じて、ワークを把持するためのハンドを開
閉させるものや、特開平４−４１１９４号公報、特開昭
６０−２０７７８９号公報にあるように、円筒形状の弾
性チューブへ流体を供給、排出することによって、円筒
内径を変化させてワークの着脱を行うものが知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のワーク
把持機構では、ワークを把持するために電磁ソレノイ
ド、配線、電源、リレー、制御配線が必要となる。ま
た、後者の方法では、弾性チューブに供給する高圧流体
を発生させるコンプレッサー、電磁弁、制御配線が必要
となり、システムを構築するためのコストがかかり、さ
らに、把持装置に接続する配線や付属装置の体積や質量
が大きくなり、付属装置を含む把持装置を移動させるた
めのエネルギーが大きくなるという問題点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
の問題点を解決するために、流体圧により膨張・収縮可
能なチューブをホルダ内に設け、該チューブへの流体の
流入・流出によって該チューブを膨張・収縮させワーク
を着脱するように構成した把持装置であって、該把持装
置にシリンダーを設置し、該シリンダーは、把持装置を
ワークに押圧した際の圧力によって作動するシリンダー
であって、該シリンダーと前記チューブは導通孔を介し
て接続している。

【０００５】

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を説明
する。図１、図２、図３は本発明の把持装置の一実施例
の構成を示す概略図である。図１は本発明の一実施例の
構成を示す断面図で、図２は、図１の外筒１の断面Ａ−
Ａを下から見たもので、ボールプランジャー噛み合い溝
９の形状を示す断面図であり、図３は、図１の外筒１及
び内筒２の断面Ｂ−Ｂを下から見たもので、水平導通孔
６と外筒導通孔１１の形状を示す断面図である。把持装
置は、外筒１と内筒２とバネ３とＯリング７とから構成
されるシリンダー部と、内筒２と弾性チューブ４と水平
導通孔６と垂直導通孔５とから構成されるワーク把持部
と、ボールプランジャー８とボールプランジャー噛み合
い溝９とから構成されるワーク把持固定機構部と、外筒
導通孔１１とボールプランジャー逃げ溝１０とから構成
されるワーク把持開放機構部とから構成される。

【０００６】外筒１は円筒形状であり、外筒１の上面は
ふさがれており、後述する内筒２と外筒１の内部とで円
筒形状の外筒空間１４を形成し、外筒１の内壁側面にボ
ールプランジャー噛み合い溝９とボールプランジャー逃
げ溝１０とを形成している。内筒２は円筒形状であり、
内筒２の上面はふさがれており、内筒２の外径は外筒１
の内径と同径であり、内筒２の内部は円筒形状の内筒空
間１５を形成しており、さらに、内筒２の外周にはＯリ
ング７が周設されている。ボールプランジャー噛み合い
溝９は外筒１の内壁の円周方向２カ所に形成されてい
る。ボールプランジャー逃げ溝１０は外筒１の内壁側面
長手方向に２カ所形成されており、外筒１の一端まで延
びていてその一端で外部に開放されている。ボールプラ
ンジャー噛み合い溝９とボールプランジャー逃げ溝１０
は接続されている。内筒２の内壁円周方向に弾性チュー
ブはめ込み用の溝を有し、弾性チューブはめ込み用の溝
に弾性チューブを内設している。弾性チューブ４は、円
環形状であり、弾性チューブ４の材質は伸縮性のあるゴ
ム等である。弾性チューブ４にはチューブ内空間１３に
流体を流入可能とする口を少なくとも１カ所形成し、こ
の口からチューブ内空間１３へ外圧より圧力の高い気体
を流し込むと弾性チューブ４は膨張し、気体の圧力を外
圧に戻すともとの大きさに戻る。水平導通孔６は内筒２
の外側・内側間を貫通しており、水平導通孔６の内側の
開口部は弾性チューブ４に形成した口と接続しており、
水平導通孔６を介して弾性チューブ４のチューブ内空間
１３への流体の流入が可能となっている。垂直導通孔５
は、内筒２の上面・水平導通孔６間を連絡しており、外
筒空間１４に対して開放されている。内筒２の外周に
は、軸方向２カ所に穴が形成されており、この穴にはバ
ネ等の弾性部材を介してボールプランジャー８が摺動可
能に嵌合されている。弾性部材の作用によりボールプラ
ンジャー８の頭部は、ボールプランジャー８の頭部に外
側側面方向から圧力を加えると内筒内部に埋没し圧力を
加えるのをやめると円筒外側側面から突出する。外筒１
の上面はロボット連結部１２と結合されている。外筒１
の内壁上面と内筒２の外壁上面間にバネ３が介在してお
り、バネ３の収縮可能範囲内で内筒２は外筒１の内壁に
対して摺動可能となっている。

【０００７】次にシリンダー部、ワーク把持部、ワーク
把持固定機構部、ワーク把持開放機構部について、それ
ぞれの機能を具体的に説明する。

【０００８】まずシリンダー部の機能について説明す
る。外筒１の内壁側面及び内筒２の外壁側面は互いに嵌
合するようになめらかに加工されている。外筒１と内筒
２が嵌合することによって構成される外筒空間１４はＯ
リング７によって外気と完全に遮断され、内筒２が外筒
１内部の円筒形状空間内を上下に摺動すると外筒空間１
４の体積は増減する。バネ３は外筒空間１４で外筒１と
内筒２とを結合し、バネ３が自然長の状態でも外筒１の
内部に内筒２が挿入されている状態を保つように構成す
る。外筒１を固定した状態で内筒２が下から力を受ける
と、バネ３が縮まり、外筒空間１４の体積は小さくな
り、外筒空間１４の圧力は上昇する。

【０００９】次にワーク把持部の機能について説明す
る。ワーク把持部は内筒２の下面中央に加工された内筒
空間１５に設置された弾性チューブ４と、水平導通孔６
と垂直導通孔５とによって構成される。弾性チューブ４
は、弾性チューブ４に形成した口を介して垂直導通孔５
と水平導通孔６とに導通しており、それら導通孔と高圧
部分とを接続すると膨張し、大気圧にもどせばもとの大
きさに戻る。また、弾性チューブ４の外径面及び上下面
は、内筒空間１５の形状によって拘束されているため、
弾性チューブが膨張すると、弾性チューブ４は、外径方
向及び軸方向に膨張することができず、内径が小さくな
る方向に膨張する。このように構成した弾性チューブ４
の中央の中空部に、中空部の径よりも小さい外径の円柱
形状のワークを挿入し、垂直導通孔５と水平導通孔６を
介して高圧流体を弾性チューブ４のチューブ内空間１３
に流入すると、弾性チューブ４の中空部の径が縮小しワ
ークを把持できる。反対に、チューブ内空間１３から流
体を流出し、チューブ内空間１３の圧力を下げれば、弾
性チューブ４の中空部の径は拡大しワークの把持を解除
できる。

【００１０】次にワーク把持固定機構部の機能について
説明する。ワーク把持固定機構部はボールプランジャー
８とボールプランジャー噛み合い溝９によって構成さ
れ、外筒１の内部に内筒２が押し込まれると、内筒２の
外壁側面２カ所に設置されたボールプランジャー８が外
筒１の内壁側面２カ所に設置されたボールプランジャー
噛み合い溝９に噛み合う。ボールプランジャー８とボー
ルプランジャー噛み合い溝９は、バネ３が自然長状態で
内筒２が外筒１に軽く挿入されているときは噛み合わな
い位置に設置されており、なおかつ、シリンダー部から
排出された流体が弾性チューブ４を膨張させるのに必要
なストローク分だけ内筒２が外筒１に挿入された時に噛
み合う位置に設置されている。また、図２に示すよう
に、バネ３が自然状態の時、ボールプランジャー８とボ
ールプランジャー噛み合い溝９はその回転角度位置が合
い、しかも、ボールプランジャー８とボールプランジャ
ー逃げ溝１０はその回転角度位置が一致しないように外
筒１と内筒２との回転方向位置を調整する。ボールプラ
ンジャー８とボールプランジャー噛み合い溝９が噛み合
うと、内筒２と外筒１の上下方向の位置関係は拘束さ
れ、バネ３に上記ストローク分の圧縮力が加わっている
にもかかわらず、内筒２を外筒１に押し込むため加えて
いた外力をとりさっても、その位置関係を保つ。また、
その状態では図３に示すように、水平導通孔６と後述す
る外筒導通孔１１とはその回転角度位置が一致しないよ
うに設けてあり、このため弾性チューブ４のチューブ内
空間１３に流入された高圧流体が外部に流出することは
ない。

【００１１】次にワーク把持開放機構部の機能について
説明する。ワーク把持開放機構部は、外筒導通孔１１と
ボールプランジャー逃げ溝１０とから構成する。外筒導
通孔１１は、外筒１の内側から外側へ貫通するように外
筒１の側面に設けてあり、図３に示すように、外筒導通
孔１１は、ボールプランジャー８とボールプランジャー
噛み合い溝９とが噛み合った際、一定角度θだけ内筒２
と外筒１との回転位置関係をずらした時に、水平導通孔
６と導通する位置に設けられている。また、その状態で
は、図２に示すように、ボールプランジャー８とボール
プランジャー逃げ溝１０とが一致するようにボールプラ
ンジャー逃げ溝１０と外筒導通孔１１とを設けている。

【００１２】次に図４、図５、図６、図７にもとづいて
本実施例によりワークを把持する手順について説明す
る。

【００１３】図４は本発明の把持装置がワーク１６の上
方で待機している状態を示す説明図である。実施例で
は、ワーク１６は、膨張していない状態の弾性チューブ
４の中空部の径より小さい外径を有する円柱である。こ
の状態では把持装置の内筒２とワーク１６とは接触して
いないため、内筒２は、内筒２の質量に働く重力と、バ
ネ３の弾性力とがつりあった位置に存在し、その状態で
は、ボールプランジャー８は、フリーの状態であり、内
筒２は外力によって容易に上下移動可能である。この状
態から把持装置を下方に移動させると、内筒空間１５に
ワーク１６が挿入され、ワーク１６の上面と、内筒２の
内壁上面が接触する。その状態からさらに把持装置を下
降させると、ワーク１６の上面により、内筒２の下降が
阻止され、バネ３が縮み、外筒空間１４の容積が縮小
し、外筒空間１４の圧力が上昇する。外筒空間１４は、
垂直導通孔５と水平導通孔６とを介して弾性チューブ４
のチューブ内空間１３と導通しているため、弾性チュー
ブ４のチューブ内空間１３の圧力が上昇し、弾性チュー
ブ４が膨張し、弾性チューブ４の中空部の径が縮小す
る。その状態を図５に示す。

【００１４】図５は把持装置がワークを把持した状態を
示す説明図である。この状態では弾性チューブ４が膨張
し、膨張した弾性チューブ４がワーク１６を拘束してい
る。また、ボールプランジャー８はボールプランジャー
噛み合い溝９と噛み合っている。

【００１５】図６は把持装置が把持したワーク１６を持
ち上げた状態を示す説明図である。ワーク１６を空中に
持ち上げてもボールプランジャー８とボールプランジャ
ー噛み合い溝９が噛みあっているため、バネ３が自然長
に戻ろうとする力は固定され、外筒空間１４の体積は変
わらず、したがって圧力も変化せず、チューブ内空間１
３の圧力は下がらず、ワーク１６は把持された状態を保
つ。

【００１６】図７は把持装置が把持したワーク１６をは
なした状態を示す説明図である。ワーク１６を離すに
は、まず、図６の状態から把持装置全体を下げ、ワーク
１６の下面をワーク設置場所１７に押しあて接触させ
る。その状態でロボット連結部１２を図３に示す角度θ
方向に回転させると、ロボット連結部１２に接続されて
いる外筒１は、ロボット連結部１２と同時に回転する
が、内筒２は、内筒２の内壁と弾性チューブ４の外面と
の摩擦力と、弾性チューブ４とワーク１６との摩擦力
と、ワーク１６の下面とワーク設置場所１７との摩擦力
によって、ワーク設置場所１７に回転運動を拘束される
ため回転しない。したがってロボット連結部１２を回転
させることにより、外筒１と内筒２との回転角度を任意
に変化させることができる。今、外筒１を回転させ、水
平導通孔６と外筒導通孔１１との位置を合わせると、弾
性チューブ４のチューブ内空間１３は、水平導通孔６と
外筒導通孔１１とを介して外気と通じるため、チューブ
内空間１３の流体が外気に流出し、弾性チューブ４の内
部の圧力が下がり、弾性チューブ４の体積は小さくな
り、ワーク１６と弾性チューブ４との間に隙間ができ両
者の拘束状態は解除される。その状態を図７に示す。

【００１７】図７の状態では、水平導通孔６と外筒導通
孔１１の位置が合っているが、その位置では、同時に、
ボールプランジャー８とボールプランジャー逃げ溝１０
との位置が合っているため、図７の状態から把持装置全
体を持ち上げると、ボールプランジャー８は、ボールプ
ランジャー逃げ溝１０を通して外筒１の下方に通過させ
ることが可能で、バネ３の弾性力により下方に押されて
いた内筒２は、把持装置全体を持ち上げるにつれて、外
筒１が上方に移動していくにもかかわらずバネ３が自然
長に戻るまでは上昇しない。一方、ワーク１６は、弾性
チューブ４によって拘束されていないため、ワーク設置
場所１７に置かれたままの状態となる。また、内筒２と
ワーク１６が離れると、内筒２には、先にロボット連結
部１２及び外筒１を回転角度θだけねじった分のバネ３
の復元力がはたらき、内筒２と、外筒１の回転位置関係
は初期状態に戻る。従って、水平導通孔６と外筒導通孔
１１との位置関係及び、ボールプランジャー８とボール
プランジャー噛み合い溝９との位置関係は、回転角度θ
だけずれた初期状態に戻る。以上でワーク１６の把持は
終了し、把持装置が把持するワーク１６の上方で待機し
ている図４の状態に戻る。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、把持装置
がワークを押圧した際にワークと把持装置との間に生じ
る圧力によってシリンダーを作動させ、導通孔を介して
シリンダー内の流体を把持装置のホルダ内に設けたチュ
ーブに流入することによってチューブを膨張させワーク
を把持するため、外部からのエネルギーの供給なしにワ
ークを把持でき、電磁ソレノイド、配線、電源、リレ
ー、制御配線、コンプレッサー、配管、電磁弁などが不
要となる。さらに、ハンドリングに要する設備のコスト
が小さく、また、ハンドリング中に電流や高圧流体の供
給が不要であり、かつハンドリング設備が把持装置先端
のみのため、ロボット等に内蔵する各種設備の重量が結
果的に小さく、加減速に要するエネルギーが小さく、メ
ンテナンスの負荷も小さいため、稼動に要するコストも
小さい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す断面図である。

【図２】図１の外筒におけるボールプランジャー噛み合
い溝形状を示す断面図である。

【図３】図１の外筒及び内筒における導通孔を示す断面
図である。

【図４】本発明の一実施例による把持装置が把持するワ
ークの上方で待機している状態を示す説明図である。

【図５】本発明の一実施例による把持装置がワークを把
持した状態を示す説明図である。

【図６】本発明の一実施例による把持装置が把持したワ
ークを持ち上げた状態を示す説明図である。

【図７】本発明の一実施例による把持装置が把持したワ
ークをはなした状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 外筒 ２ 内筒 ３ バネ ４ 弾性チューブ ５ 垂直導通孔 ６ 水平導通孔 ７ Ｏリング ８ ボールプランジャー ９ ボールプランジャー噛み合い溝 １０ ボールプランジャー逃げ溝 １１ 外筒導通孔 １２ ロボット連結部 １３ チューブ内空間 １４ 外筒空間 １５ 内筒空間 １６ ワーク １７ ワーク設置場所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体圧により膨張・収縮可能なチューブ
   をホルダ内に設け、該チューブへの流体の流入・流出に
   よって該チューブを膨張・収縮させワークを着脱するよ
   うに構成し把持装置において、該把持装置にシリンダー
   を設置し、該シリンダーは、把持装置をワークに押圧し
   た際の圧力によって作動するシリンダーであって、該シ
   リンダーと前記チューブは導通孔を介して接続している
   ことを特徴とする把持装置。