JPWO2020174821A1

JPWO2020174821A1 - 把持機構及び組立装置

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Publication number: JPWO2020174821A1
Application number: JP2021501613A
Authority: JP
Inventors: 聡安藤
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2039-12-16
Also published as: CN113453852B; US20220152841A1; JP7088401B2; WO2020174821A1; US11565428B2; CN113453852A

Abstract

把持機構（３）は、ホルダー（３１）と、把持コロ（３２）と、第１可動板（３３１）と、第２可動板（３３２）と、第１ばね（３４１）と、第２ばね（３４２）とを備える。ホルダー（３１）は、把持コロ（３２）を収容する。第１可動板（３３１）と第２可動板（３３２）とは、ホルダー（３１）の中で把持コロ（３２）を挟み込む。第１ばね（３４１）は、第１可動板（３３１）を把持コロ（３２）に向けて付勢する。第２ばね（３４２）は、第２可動板（３３２）を把持コロ（３２）に向けて付勢する。把持機構（３）は、第１可動板（３３１）と把持コロ（３２）との間に、第１部品（４）の被把持部（４２）を把持する。

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、第１可動板と、第２可動板と、第１弾性体と、第２弾性体とを備える。前記枠体は、前記転動体を収容する。前記第１可動板と前記第２可動板とは、前記枠体の中で前記転動体を挟み込む。前記第１弾性体は、前記第１可動板を前記転動体に向けて付勢する。前記第２弾性体は、前記第２可動板を前記転動体に向けて付勢する。前記把持機構は、前記第１可動板と前記転動体との間に対象物を把持する。

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。しかも、把持機構に対する対象物の位置が多少ずれていても、対象物が第１可動板と転動体との間に把持される。

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。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、底板３１０と、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、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。

底板３１０は、ＸＹ平面に沿って延びる矩形の板である。背板３１１は、底板３１０の後縁を始端として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。

底板３１０の前縁と下前板３１４の下縁との間には、開口３１５が形成されている。

図３に示されるように、把持機構３は、第１可動板３３１と、第２可動板３３２と、第１ばね３４１と、第２ばね３４２とを更に備える。例えば、第１可動板３３１及び第２可動板３３２も、アルミニウムのような軽金属で構成される。

第１可動板３３１は、底板３１０の前縁を始端としてホルダー３１の内側へ延びる矩形の板である。第１可動板３３１は、開口３１５の周縁部において、第１ヒンジ３１０ａを介して、底板３１０の前縁に回動可能に支持されている。

第２可動板３３２は、下前板３１４の下縁を始端としてホルダー３１の内側へ延びる矩形の板である。第２可動板３３２は、開口３１５の周縁部において、第２ヒンジ３１４ａを介して、下前板３１４の下縁に回動可能に支持されている。

第１可動板３３１と第２可動板３３２とは、ホルダー３１の中で把持コロ３２を挟み込む。第１ばね３４１は、第１可動板３３１を把持コロ３２に向けて付勢する。第２ばね３４２は、第２可動板３３２を把持コロ３２に向けて付勢する。第２ばね３４２は、第１ばね３４１よりも強い。すなわち、第２ばね３４２のばね定数は、第１ばね３４１のばね定数よりも大きい。第１ばね３４１は「第１弾性体」の一例に、第２ばね３４２は「第２弾性体」の一例にそれぞれ相当する。

図３は、把持機構３の初期状態を示している。初期状態で第１可動板３３１が背板３１１に対してほぼ平行に延びるように、把持コロ３２の重量と、第１ばね３４１及び第２ばね３４２の各々のばね定数とが予め調整されている。

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。第１可動板３３１及び第２可動板３３２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。

底板３１０、背板３１１、天板３１２、上前板３１３及び下前板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、把持コロ３２の出し入れが可能になる。

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、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は、把持機構３の過渡状態を示している。図５では、図３に示された初期状態における第１可動板３３１に近接するように被把持部４２が開口３１５に挿入されるのではなく、第１可動板３３１から離れた位置で被把持部４２が開口３１５に挿入されたものとしている。ただし、被把持部４２の挿入位置は、初期状態における把持コロ３２の中心よりも第１可動板３３１に近い位置である。第１部品４は、移動しないように不図示の外部装置から拘束を受けている。過渡状態では、初期状態と比べて、第１ばね３４１が伸び、第２ばね３４２が縮んでいる。被把持部４２の挿入位置に対応した変化である。把持機構３は、把持コロ３２に働く重力の作用により、第１可動板３３１と把持コロ３２との間に被把持部４２を把持する。

図６は、把持機構３の定常状態を示している。不図示の外部装置から第１部品４への拘束は、解除されている。したがって、第１ばね３４１と第２ばね３４２との釣り合い位置で、第１可動板３３１、第２可動板３３２、把持コロ３２及び第１部品４が静止する。定常状態では、過渡状態と比べて、第１ばね３４１が縮み、第２ばね３４２が伸びる。第２ばね３４２が第１ばね３４１よりも強いからである。その結果、定常状態でも、把持機構３は、把持コロ３２に働く重力の作用により、第１可動板３３１と把持コロ３２との間に被把持部４２を把持する。第２可動板３３２は、Ｚ軸方向（鉛直方向）に対して常に傾斜して、把持コロ３２の重量を支える。

しかも、定常状態では、第１可動板３３１が背板３１１に対してほぼ平行に延びるので、第１可動板３３１と被把持部４２との接触面積が大きくなる。その結果、大きい把持力が得られる。また、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、把持コロ３２と被把持部４２との接触面積が大きくなる。その結果、更に大きい把持力が得られる。

実施形態によれば、過渡状態における被把持部４２の挿入位置が図５に示された挿入位置と違っても、定常状態では、被把持部４２が常に同じ位置で第１可動板３３１と把持コロ３２との間に把持される。また、被把持部４２のＹ軸方向の厚みが違っても、定常状態では、被把持部４２が常に同じ位置で第１可動板３３１と把持コロ３２との間に把持される。

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、図１に示されるように、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と背板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。被把持部４２は、図５に示されるように、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の上端が把持コロ３２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。被把持部４２は、第１可動板３３１と把持コロ３２との間に把持される。

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。その結果、第１部品４に対する拘束が解除され、図６に示された把持機構３の定常状態が実現する。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。被把持部４２は、第１可動板３３１と把持コロ３２との間に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。なお、嵌合の際に第１可動板３３１と把持コロ３２との間で被把持部４２が滑り移動してしまう場合には、第１部品４をＺ軸の正の向きに押し付ける補助手段を付加すればよい。いずれにせよ、少なくとも嵌合の直前までは、図６に示された定常状態が維持される。

第４工程において、ロボット１は、把持機構３をＸ軸の正の向きに移動させる。被把持部４２は、第１可動板３３１と把持コロ３２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。

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。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。

複数個の把持コロ３２ａに対して、少なくとも１組の第１可動板３３１、第２可動板３３２、第１ばね３４１、及び第２ばね３４２が設けられる。

実施形態によれば、図２及び図７に示されたように、１個の把持コロ３２又は複数個の把持コロ３２ａを利用することによって、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、図５及び図６に示されたように、把持機構３に対する被把持部４２の位置が多少ずれていても、被把持部４２が第１可動板３３１と把持コロ３２との間に把持される。

上記した実施形態の説明は、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。

（１）実施形態では、図３に示されるように、第１弾性体が第１ばね３４１を、第２弾性体が第２ばね３４２をそれぞれ有するとしたが、これに限られない。第１及び第２弾性体のうち少なくとも一方が例えばゴムを有してもよい。

（２）実施形態では、図３に示されるように、把持コロ３２が金属製の芯部３２１と、弾性を備えた被覆部３２２とを有するとしたが、これに限られない。例えば、把持コロ３２の全体が金属で構成されてもよい。

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。

Claims

転動体と、
前記転動体を収容する枠体と、
前記枠体の中で前記転動体を挟み込む第１可動板及び第２可動板と、
前記第１可動板を前記転動体に向けて付勢する第１弾性体と、
前記第２可動板を前記転動体に向けて付勢する第２弾性体と
を備え、
前記第１可動板と前記転動体との間に対象物を把持する、把持機構。
前記枠体は、前記対象物の挿入を受ける開口を有し、
前記第１可動板及び前記第２可動板は、各々前記開口の周縁部で回動可能に前記枠体に支持されている、請求項１に記載の把持機構。
前記第２可動板は、鉛直方向に対して傾斜して、前記転動体の重量を支える、請求項１に記載の把持機構。
前記第１弾性体は第１ばねを、前記第２弾性体は第２ばねをそれぞれ有し、
前記第２ばねは、前記第１ばねよりも強い、請求項１に記載の把持機構。
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に記載の把持機構。
請求項１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。