WO2020174844A1 - ロボットハンド - Google Patents

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cam
bracket
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shaft holding
robot hand
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Inventor
小池貴晃
Original Assignee
シナノケンシ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members

Definitions

  • the present invention relates to a robot hand.
  • Patent Document 1 describes a robot hand including a claw member.
  • a cam follower is formed on the claw member so as to swing when the cam is driven.
  • the positional accuracy of the claw member may decrease.
  • an object of the present invention is to provide a robot hand in which the positional accuracy of the claw member is improved.
  • the above object is to provide a cam driven by a drive source, a bracket accommodating the cam, a pawl member having a cam follower that abuts on the cam and swinging around a predetermined axis in response to the driving of the cam,
  • a support shaft portion that rotatably supports a claw member with respect to the bracket; a shaft holding member that rotatably holds the support shaft portion and that is supported by the bracket so as to be movable to the cam side;
  • This can be achieved by a robot hand including a pressing member that presses the shaft holding member toward the cam so that the cam follower is pressed toward the cam.
  • FIG. 1 is a perspective view of a robot hand.
  • 2A to 2D are external views of the claw member.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of the bracket.
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view of the cam.
  • FIG. 5 is a front view of the robot hand.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line AA of FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged view of FIG.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the first modification.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of the second modified example.
  • FIG. 1 is a perspective view of the robot hand 1.
  • FIG. 1 shows an X direction, a Y direction and a Z direction which are orthogonal to each other.
  • the robot hand 1 includes a motor 3, a bracket 10, an attachment 20, and claw members 30a to 30c.
  • the motor 3 is a drive source for opening and closing the claw members 30a to 30c, and is, for example, a stepping motor, but is not limited to this. In FIG. 1, the illustration of the motor 3 is simplified.
  • the bracket 10 is attached to the tip side of the motor 3.
  • the claw members 30a to 30c are swingably held by the bracket 10.
  • the claw members 30a to 30c are arranged at equal angular intervals around a central axis A1 parallel to the Z direction.
  • the claw members 30a to 30c are the same members, but different reference numerals are attached for convenience of description.
  • the attachment 20 is attached to the center of the front end side of the bracket 10.
  • the attachment 20 is formed with an opening 22 so that the central axis A1 passes therethrough.
  • a camera, an air suction/jetting device, or the like can be mounted in the opening 22, for example.
  • FIGS. 2A to 2D are external views of the claw member 30a.
  • a cam follower 33 with which a cam 40 described later is engaged is formed in a bifurcated shape.
  • a through hole that penetrates in a direction perpendicular to the plane including the direction in which the claw member 30a swings is provided, and the support shaft 35 is fitted into the through hole so as not to slide. I am fit.
  • Bearings 38 are attached to both ends of the support shaft 35 protruding from the claw member 30a. With such a mechanism, the claw member 30a is held by the bracket 10 so as to be able to swing within a predetermined range around the swing axis A2.
  • the bearing 38 is an example of a shaft holding member.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of the bracket 10.
  • the attachment 20 is removed from the bracket 10.
  • a slit opening 12 formed of three slits radially extending around the central axis A1 is formed.
  • the attachment 20 is attached to the bracket 10 so as to close the slit opening 12.
  • the bracket 10 has a holding space 18a for holding the bearing 38 of the claw member 30a so as to be movable in a predetermined range in the Z direction. Similarly, holding spaces 18b and 18c are formed in the claw members 30b and 30c, respectively. Further, the bracket 10 is formed with two screw holes 17a extending in the Z direction so as to sandwich the claw member 30a. Similarly, the bracket 10 is formed with two screw holes 17b so as to sandwich the claw member 30b and two screw holes 17c so as to sandwich the claw member 30c.
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view of the cam 40.
  • the cam 40 is housed in the bracket 10 and includes a base portion 41 and three-dimensional cam portions 43a to 43c.
  • the base portion 41 is formed in a disc shape, and an opening 42 is formed at the center thereof.
  • the three-dimensional cam portions 43a to 43c are formed so as to stand up from one surface of the base portion 41.
  • the three-dimensional cam portion 43a extends in a substantially arc shape so as to extend from the opening 42 side to the outer peripheral side of the base portion 41.
  • the bifurcated cam follower 33 of the claw member 30a is engaged so as to sandwich the solid cam portion 43a.
  • each of the three-dimensional cam portions 43a to 43c has one end 43a1 to 43c1 located near the opening 42 and the other end 43a2 to 43c2 located near the outer peripheral edge of the base 41.
  • the cam follower 33 of the claw member 30a slides between the one end 43a1 and the other end 43a2, whereby the claw member 30a swings.
  • the claw members 30b and 30c are identical to the three-dimensional cam portions 43a to 43c.
  • the claw members 30a to 30c When the cam followers 33 of the claw members 30a to 30c are engaged at one ends 43a1 to 43c1 of the three-dimensional cam portions 43a to 43c, the claw members 30a to 30c are in an open state, and when the other ends 43a2 to 43c2 are engaged, they are closed. It becomes a state.
  • the cam 40 is driven to rotate in a predetermined range about the central axis A1 by the motor 3, and the base portion 41 is provided with a screw hole for fixing to an output member of the motor 3 although not shown. There is.
  • FIG. 5 is a front view of the robot hand 1.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line AA of FIG.
  • the bracket 10 is formed in a substantially cylindrical shape, and the cam 40 is housed in the internal space 14 inside the bracket 10.
  • FIG. 7 is an enlarged view of FIG.
  • the screwing hole 17 a extends from the front surface of the bracket 10 toward the bearing 38, and the set screw 51 is inserted therein.
  • the set screw 51 can move in the direction in which the screw hole 17a extends in accordance with the amount of screw engagement with the screw hole 17a.
  • the amount of screwing of the set screw 51 with the screwing hole 17a is adjusted so as to press the bearing 38 toward the cam 40.
  • the set screw 51 screwed into the other screw hole 17a which is not shown in FIG.
  • the cam follower 33 of the claw member 30 a is brought into close contact with the three-dimensional cam portion 43 a of the cam 40 via the bearing 38 by the set screw 51. Therefore, the rotation of the cam 40 is immediately transmitted to the claw member 30a, and the positional accuracy of the claw member 30a is improved.
  • the set screws 51 are also screwed into the screw holes 17b and 17c, and the bearings 38 of the claw members 30b and 30c are pressed to the cam 40 side. This also improves the positional accuracy of the claw members 30b and 30c. Further, the screwing amount of the set screw 51 can be individually adjusted for each of the claw members 30a to 30c. Therefore, for example, the screwing amount of each of the setscrews 51 can be adjusted according to variations in the molding accuracy of the claw members 30a to 30c and variations in the molding accuracy of the three-dimensional cam portions 43a to 43c of the cam 40.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the first modification.
  • FIG. 8 corresponds to FIG. 7.
  • the set screw 51 is screwed into the screw hole 17a, and the coil spring 53 is arranged in the screw hole 17a between the set screw 51 and the bearing 38.
  • the screwing amount of the set screw 51 of the coil spring 53 is adjusted so that the coil spring 53 is compressed between the set screw 51 and the bearing 38.
  • the coil spring 53 is an example of a biasing member.
  • the claw members 30b and 30c are also pressed toward the cam 40 side by the set screw 51 and the coil spring 53.
  • the biasing force of the coil springs 53 differs depending on the compression length of the coil springs 53
  • the biasing forces of the coil springs 53 are assumed, although there are some variations in the biasing forces of these coil springs 53. They are included in a predetermined range and can be regarded as substantially the same. Therefore, the claw members 30a to 30c are pressed toward the cam 40 with a substantially uniform force, and the degree of positional accuracy of the claw members 30a to 30c can be made substantially the same.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of the second modified example.
  • the above-mentioned screw holes 17a to 17c are not formed in the bracket 10a, and neither the set screw 51 nor the coil spring 53 is adopted.
  • a thin metal shim plate 55 is inserted between the bearing 38 and the inner side wall of the bracket 10a. As a result, the bearing 38 is pressed toward the cam 40 by the shim plate 55. Even with such a simple configuration, the positional accuracy of the claw member 30a can be improved.
  • the thickness of the shim plate 55 may be appropriately set by the operator.
  • the support shaft 35 is a separate body from the claw member 30a, but is not limited to this and may be provided integrally with the claw member 30a.

Abstract

駆動源により駆動されるカムと、前記カムを収容したブラケットと、前記カムに当接するカムフォロアを有し前記カムの駆動に応じて所定の軸周りに揺動する爪部材と、前記爪部材を前記ブラケットに対して前記揺動可能に支持する支軸部と、前記支軸部を回転可能に保持すると共に、前記カム側に移動可能に前記ブラケットに保持された軸保持部材と、前記カムフォロアが前記カムに向けて押圧されるように、前記軸保持部材を前記カム側に押圧する押圧部材と、を備えたロボットハンド。

Description

ロボットハンド
　本発明は、ロボットハンドに関する。
　特許文献１には、爪部材を備えたロボットハンドが記載されている。爪部材には、カムの駆動によって揺動するようにカムフォロアが形成されている。
特許第６３４２５６７号公報
　カムとカムフォロアとの接触状態によっては、爪部材の位置精度が低下する可能性がある。
　そこで本発明は、爪部材の位置精度が向上したロボットハンドを提供することを目的とする。
　上記目的は、駆動源により駆動されるカムと、前記カムを収容したブラケットと、前記カムに当接するカムフォロアを有し前記カムの駆動に応じて所定の軸周りに揺動する爪部材と、前記爪部材を前記ブラケットに対して前記揺動可能に支持する支軸部と、前記支軸部を回転可能に保持すると共に、前記カム側に移動可能に前記ブラケットに保持された軸保持部材と、前記カムフォロアが前記カムに向けて押圧されるように、前記軸保持部材を前記カム側に押圧する押圧部材と、を備えたロボットハンドによって達成できる。
　爪部材の位置精度が向上したロボットハンドを提供できる。
図１は、ロボットハンドの斜視図である。 図２Ａ～図２Ｄは、爪部材の外観図である。 図３は、ブラケットの拡大斜視図である。 図４は、カムの拡大斜視図である。 図５は、ロボットハンドの正面図である。 図６は、図５のＡ－Ａ断面図である。 図７は、図６の拡大図である。 図８は、第１変形例の説明図である。 図９は、第２変形例の説明図である。
　図１は、ロボットハンド１の斜視図である。図１には、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を示している。ロボットハンド１は、モータ３、ブラケット１０、アタッチメント２０、及び爪部材３０ａ～３０ｃを含む。モータ３は、爪部材３０ａ～３０ｃを開閉するための駆動源であり、例えばステッピングモータであるがこれに限定されない。図１では、モータ３の図示を簡略化してある。
　ブラケット１０は、モータ３の先端側に取り付けられている。爪部材３０ａ～３０ｃは、ブラケット１０に揺動可能に保持されている。爪部材３０ａ～３０ｃは、Ｚ方向に平行な中心軸心Ａ１を中心として等角度間隔に配置されている。爪部材３０ａ～３０ｃは、同一の部材であるが説明の便宜上異なる符号を付している。ブラケット１０の先端側の中心にはアタッチメント２０が取り付けられている。アタッチメント２０は、中心軸心Ａ１が通過するように開口２２が形成されている。開口２２には、例えばカメラや、エアー吸引噴出装置等を実装することができる。
　図２Ａ～図２Ｄは、爪部材３０ａの外観図である。爪部材３０ａの基端には、後述するカム４０が係合するカムフォロア３３が二股状に形成されている。また、爪部材３０ａの基端には、爪部材３０ａが揺動する方向を含む平面に垂直な方向に貫通した貫通孔が設けられており、この貫通孔に支軸３５が摺動不能に嵌合している。爪部材３０ａのから突出した支軸３５の両端にはそれぞれベアリング３８が取り付けられている。このような機構により、爪部材３０ａは、揺動軸心Ａ２周りに所定範囲を揺動可能にブラケット１０に保持される。ベアリング３８は、軸保持部材の一例である。
　図３は、ブラケット１０の拡大斜視図である。ブラケット１０からはアタッチメント２０は取り外されている。ブラケット１０の先端には、中心軸心Ａ１を中心として放射状に延びた３つのスリットからなるスリット開口１２が形成されている。アタッチメント２０は、スリット開口１２を塞ぐようにブラケット１０に取り付けられる。
　また、詳しくは後述するが、ブラケット１０には、爪部材３０ａのベアリング３８をＺ方向で所定範囲だけ移動可能に保持する保持空間１８ａが形成されている。爪部材３０ｂ及び３０ｃについても同様に、それぞれ保持空間１８ｂ及び１８ｃが形成されている。また、ブラケット１０には、爪部材３０ａを挟むように２つの螺合孔１７ａがＺ方向に延びて形成されている。同様にブラケット１０には、爪部材３０ｂを挟むように２つの螺合孔１７ｂが形成され、爪部材３０ｃを挟むように２つの螺合孔１７ｃが形成されている。
　図４は、カム４０の拡大斜視図である。カム４０は、ブラケット１０内に収容され、基部４１、立体カム部４３ａ～４３ｃを含む。基部４１は、円板状に形成され、中心に開口４２が形成されている。立体カム部４３ａ～４３ｃは、基部４１の一方の面から立ち上がるように形成されている。立体カム部４３ａは、開口４２側から基部４１の外周側に延びるように略円弧状に延びている。爪部材３０ａの二股状のカムフォロア３３が立体カム部４３ａを挟むように係合する。ここで、立体カム部４３ａ～４３ｃは、それぞれ、開口４２近傍に位置した一端４３ａ１～４３ｃ１と、基部４１の外周縁近傍に位置した他端４３ａ２～４３ｃ２とを有している。カム４０の回転に応じて爪部材３０ａのカムフォロア３３は、一端４３ａ１から他端４３ａ２の間を摺動し、これにより爪部材３０ａは揺動する。爪部材３０ｂ及び３０ｃについても同様である。
　爪部材３０ａ～３０ｃのカムフォロア３３がそれぞれ立体カム部４３ａ～４３ｃの一端４３ａ１～４３ｃ１で係合する場合、爪部材３０ａ～３０ｃは開状態となり、他端４３ａ２～４３ｃ２で係合する場合には閉状態となる。尚、カム４０は、モータ３により中心軸心Ａ１を中心として所定範囲を回転駆動され、基部４１には符号は付していないがモータ３の出力部材に固定するためのネジ孔が設けられている。
　図５は、ロボットハンド１の正面図である。図６は、図５のＡ－Ａ断面図である。ブラケット１０は、略円筒状に形成されており、ブラケット１０内の内部空間１４にカム４０が収容されている。
　図７は、図６の拡大図である。図７に示すように、螺合孔１７ａは、ブラケット１０の正面からベアリング３８に向けて延びており、イモネジ５１が挿入されている。イモネジ５１は、螺合孔１７ａとの螺合量に応じて螺合孔１７ａが延びた方向に移動できる。イモネジ５１は、ベアリング３８をカム４０側に押圧するように螺合孔１７ａとの螺合量が調整されている。図７には示されていない他方の螺合孔１７ａと螺合したイモネジ５１についても同様である。このようにイモネジ５１によりベアリング３８を介して爪部材３０ａのカムフォロア３３がカム４０の立体カム部４３ａに密着される。このため、カム４０の回転が直ちに爪部材３０ａに伝達され、爪部材３０ａの位置精度が向上する。
　螺合孔１７ｂ及び１７ｃについてもイモネジ５１が螺合しており、爪部材３０ｂ及び３０ｃのベアリング３８がカム４０側に押圧されている。これにより、爪部材３０ｂ及び３０ｃの位置精度も向上している。また、イモネジ５１の螺合量を爪部材３０ａ～３０ｃのそれぞれについて個別に調整できる。このため、例えば爪部材３０ａ～３０ｃの成形精度のばらつきやカム４０の立体カム部４３ａ～４３ｃの成形精度のばらつきなどに応じて、各イモネジ５１の螺合量を調整できる。
［第１変形例］
　次に、複数の変形例について説明する。複数の変形例については、上述した本実施例と同一の構成については同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。図８は、第１変形例の説明図である。図８は、図７に対応している。第１変形例では、螺合孔１７ａにイモネジ５１が螺合しており、イモネジ５１とベアリング３８との間で螺合孔１７ａ内にコイルスプリング５３が配置されている。コイルスプリング５３はイモネジ５１とベアリング３８との間で圧縮されるようにイモネジ５１の螺合量が調整される。
　このようにコイルスプリング５３によりベアリング３８がカム４０側に付勢され、爪部材３０ａのカムフォロア３３とカム４０の立体カム部４３ａとが密着され、爪部材３０ａの位置精度が向上している。コイルスプリング５３は、付勢部材の一例である。
　第１変形例では、コイルスプリング５３の付勢力によりカムフォロア３３と立体カム部４３ａとが密着されるため、カムフォロア３３が立体カム部４３ａ側に強く押圧され、カムフォロア３３と立体カム部４３ａとの間の摺動抵抗が大きくなりすぎることが抑制されている。
　また、第１変形例では、爪部材３０ｂ及び３０ｃについても、イモネジ５１とコイルスプリング５３によりカム４０側に押圧されている。ここで、コイルスプリング５３の付勢力は、コイルスプリング５３の圧縮長に応じて異なるため、これらのコイルスプリング５３の付勢力のばらつきは多少はあるものの、各コイルスプリング５３の付勢力は想定される所定範囲内に含まれ、略同じとみなすことができる。このため、略均等な力で爪部材３０ａ～３０ｃはカム４０側に押圧され、爪部材３０ａ～３０ｃの位置精度の程度を略同じにすることができる。
［第２変形例］
　図９は、第２変形例の説明図である。ブラケット１０ａには上述した螺合孔１７ａ～１７ｃが形成されておらず、またイモネジ５１やコイルスプリング５３も採用されていない。第２変形例では、薄い金属製のシム板５５がベアリング３８とブラケット１０ａの内側壁との間に挿入されている。これにより、シム板５５によりベアリング３８はカム４０側に押圧される。このように簡易な構成によっても、爪部材３０ａの位置精度を向上させることができる。尚、シム板５５の厚さは、作業者が適宜設定してもよい。
［その他］
　図２に示したように、支軸３５は、爪部材３０ａとは別体であるが、これに限定されず、爪部材３０ａと一体に設けられていてもよい。
　以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

Claims (6)

  1. 　駆動源により駆動されるカムと、
    　前記カムを収容したブラケットと、
    　前記カムに当接するカムフォロアを有し前記カムの駆動に応じて所定の軸周りに揺動する爪部材と、
    　前記爪部材を前記ブラケットに対して前記揺動可能に支持する支軸部と、
    　前記支軸部を回転可能に保持すると共に、前記カム側に移動可能に前記ブラケットに保持された軸保持部材と、
    　前記カムフォロアが前記カムに向けて押圧されるように、前記軸保持部材を前記カム側に押圧する押圧部材と、を備えたロボットハンド。
  2. 　前記爪部材は、前記カムの駆動に応じて開閉するように複数設けられており、
    　前記押圧部材は、複数の前記爪部材のそれぞれに設けられている、請求項１のロボットハンド。
  3. 　前記軸保持部材は、ベアリングである、請求項１又は２のロボットハンド。
  4. 　前記ブラケットは、前記軸保持部材に向けて延びた螺合孔を有し、
    　前記押圧部材は、前記螺合孔との螺合量に応じて前記軸保持部材を前記カム側へ押圧するイモネジを含む、請求項１乃至３の何れかのロボットハンド。
  5. 　前記ブラケットは、前記軸保持部材に向けて延びた螺合孔を有し、
    　前記押圧部材は、前記螺合孔との螺合量に応じて前記軸保持部材に向けて進退自在であるネジと、前記ネジと前記軸保持部材との間に配置され前記軸保持部材を前記カム側へ付勢する付勢部材と、を含む、請求項１乃至３の何れかのロボットハンド。
  6. 　前記押圧部材は、前記軸保持部材と前記ブラケットとの間に挿入されるシム板を含む、請求項１乃至３の何れかのロボットハンド。
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