WO2022209411A1 - エンドエフェクタおよびエンドエフェクタのセット - Google Patents

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WO2022209411A1
WO2022209411A1 PCT/JP2022/006727 JP2022006727W WO2022209411A1 WO 2022209411 A1 WO2022209411 A1 WO 2022209411A1 JP 2022006727 W JP2022006727 W JP 2022006727W WO 2022209411 A1 WO2022209411 A1 WO 2022209411A1
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WO
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end effector
pin
pins
hole
hole plate
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/006727
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English (en)
French (fr)
Inventor
毅 菊地
一則 河野
吉成 松山
柚香 磯邉
Original Assignee
パナソニックIpマネジメント株式会社
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Publication date
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Priority to EP22779638.0A priority patent/EP4316752A1/en
Publication of WO2022209411A1 publication Critical patent/WO2022209411A1/ja
Priority to US18/371,101 priority patent/US20240009860A1/en

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0033Gripping heads and other end effectors with gripping surfaces having special shapes

Definitions

  • the present disclosure relates to end effectors and sets of end effectors.
  • Patent document 1 discloses a robot hand equipped with a suction part such as an electromagnet for sucking a workpiece and a shape-aligning part having six or more pins for following the shape of the workpiece that are lowered by their own weight.
  • a robot hand is disclosed that fixes the work by fixing the lifting of the pins according to the need, and by using a support hook that supports the work from below if necessary, such as when the weight of the work is large.
  • the present disclosure has been devised in view of the conventional situation described above, and aims to provide an end effector capable of supporting an object (for example, a work).
  • An end effector includes at least one hole plate provided with a plurality of holes, a cushioning material used together with the at least one hole plate, a plurality of inner pins, and outer sides of the plurality of inner pins. a plurality of pins including a plurality of outer pins arranged in a row; and a force applying portion that applies an inward force to the plurality of outer pins.
  • the plurality of inner pins pass through the plurality of holes and the cushion material so as to be movable relative to the one or more hole plates in the direction of penetration of the plurality of holes by a first distance.
  • FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing an example of the state of the end effector in the supporting stage;
  • An enlarged view of a portion including a protrusion in an example of the configuration of the end effector Longitudinal sectional view showing an example of the state of the end effector in the pushing stage Conceptual diagram showing a case where an end effector supports an object in the direction of gravity FIG.
  • FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing an example of the state of the end effector in the supporting stage;
  • Conceptual diagram showing the case where the end effector supports the object in the horizontal direction, corresponding to FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an example of the configuration of an end effector according to a second embodiment of the present disclosure
  • FIG. 5 is a top view showing an example of the configuration of an end effector according to a second embodiment of the present disclosure
  • FIG. 5 is a front view showing an example of the configuration of an end effector according to a second embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a side view showing an example of a configuration of an end effector according to a second embodiment of the present disclosure
  • FIG. 11 is a bottom view showing an example of the configuration of the end effector according to the second embodiment of the present disclosure;
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing the internal structure of an end effector according to a second embodiment of the present disclosure;
  • Sectional view showing the internal structure of the end effector according to the second embodiment of the present disclosure Conceptual diagram showing an example of mounting a hole plate
  • FIG. 5 is a comparison diagram of an outer pin, an inner pin, and a sleeve according to a second embodiment of the present disclosure;
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing a flow until an end effector according to a second embodiment of the present disclosure supports an object;
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing the flow of releasing an object supported by the end effector according to the second embodiment of the present disclosure and returning to the initial state;
  • a longitudinal sectional view showing an example of an end effector in a supported state FIG. 21 is a conceptual diagram showing the case where the end effector supports the object in the horizontal direction, corresponding to FIG.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the shape of the inner pin near the first end;
  • FIG. 23 is a conceptual diagram of the inner pin shown in FIG. 23 viewed from the first end to the second end. The figure which shows the example of the anti-slip processing given to the 2nd area
  • FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing an example of the molding stage of the switching adapter by the end effector according to the modification;
  • a longitudinal sectional view showing an example of a stage of supporting a switching adapter by an end effector according to a modification.
  • a robot device used in a factory or the like can perform various operations by attaching an end effector 2 to a robot arm (not shown).
  • a robot arm uses an end effector to pick up an object Wk, such as a work flowing through a production line in a factory, and carry it to a destination.
  • the object Wk may be a relatively small object such as a screw, nut, or washer, or a relatively large object having ribs and bosses (for example, a housing).
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of the state of the end effector 2 in the standby stage.
  • FIG. 1 shows the state of the end effector 2 connected to the robot arm at a stage (standby stage) before starting picking of the object Wk.
  • the end effector 2 includes a hole plate 11, a plurality of pins 12, a base 13, a holder 14, a movable plate 15 and an actuator 16.
  • the hole plate 11 is a plate provided with a plurality of through holes.
  • the thickness of the hole plate 11 may be, for example, 0.1 mm to 2 mm. However, it is not limited to this. Also, the hole plate 11 may be integrated with the base 13 .
  • the pin 12 has an elongated rod shape and is inserted into each hole of the hole plate 11 .
  • the cross-sectional shape of the pin 12 and the shape of the hole may be circular, but are not limited to this.
  • the diameter of the pin 12 may be, for example, 0.1 mm to 2 mm, slightly smaller than the diameter of the hole.
  • the material of pin 12 may be metal. However, the material of the pin 12 is not limited to metal, and may be resin, for example.
  • the pin 12 may have a head with a diameter larger than the diameter of the hole provided in the hole plate 11 at its upper end. This head serves as a stopper, and the pin 12 hangs from the hole plate 11 by its own weight. Also, since the diameter of the pin 12 is slightly smaller than the diameter of the hole, the pin 12 can move upward when pushed up from below. Here, the thickness of hole plate 11 is sufficiently short relative to the length of pin 12 .
  • the tip of the pin 12 has a tapered shape that narrows toward the tip. That is, the tip of the pin 12 is sharp like a needle. Thereby, as will be described later, objects Wk of various shapes can be supported.
  • the maximum movable radius of the pin 12 due to play of the pin 12 is the distance from the center of the pin 12 to the center of the adjacent pin 12 may be within This is because if the pin 12 moves beyond the center of the adjacent pin 12, the force transmission efficiency will decrease.
  • the pin 12 includes an outer pin 12A and an inner pin 12B.
  • the outer pin 12A may be shorter than the inner pin 12B. As a result, as will be described later, the force applied inward to the outer pin 12A (that is, the force directed toward the object Wk) is transmitted not to the tip of the inner pin 12B but to the side surface of the inner pin 12B. , the force supporting the object Wk is improved.
  • the base 13 has a cylindrical shape.
  • Base 13 is connected to the robot arm.
  • a hole plate 11 is fixed to the base 13 .
  • a plurality of pins 12 hanging from the hole plate 11 protrude downward in the figure from the end surface of the base 13 .
  • the holder 14 has a cylindrical shape and surrounds the outer pin 12A.
  • the holder 14 has a side surface portion 14A forming a surface substantially parallel to the pin 12, and a projection portion 14B projecting inwardly of the cylinder.
  • the projecting portion 14B is an example of a force applying portion.
  • the movable plate 15 is provided facing the hole plate 11 and can move toward or away from the hole plate 11 .
  • the moving direction is the vertical direction in the figure.
  • the movable plate 15 is connected to a slit 14C provided in the side portion 14A of the holder 14. As shown in FIG. When the movable plate 15 moves away from the hole plate 11, the movable plate 15 contacts the end of the slit 14C. When the movable plate 15 moves further, the movable plate 15 moves the holder 14 from the tip of the pin 12 toward the hole plate 11 (upward in the drawing). Further, the movable plate 15 moves toward the hole plate 11 to push and move the inner pin 12B projecting from the hole plate 11 toward the tip of the inner pin 12B.
  • the actuator 16 is a device that moves the movable plate 15 closer to the hole plate 11 or away from the hole plate 11 or stops the movement.
  • Actuator 16 may be a pneumatic actuator, for example, and moves movable plate 15 by air intake and exhaust.
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing an example of the state of the end effector 2 in the molding stage.
  • the robot arm lowers the end effector 2 toward the placed object Wk and presses the tip of the pin 12 against the object Wk. That is, the shape of the object Wk is modeled by the plurality of pins 12 .
  • the robot arm for example, lowers the end effector 2 until at least some inner pins 12B of the plurality of inner pins 12B touch the mounting surface of the object Wk. That is, by sliding the inner pins 12B along the holes of the hole plate 11, the end effector 2 can model the shape of the object Wk with the plurality of inner pins 12B.
  • the lowering of the end effector 2 may be performed manually or automatically.
  • the end effector 2 may generate vibration during the molding stage. Since the pins 12 that are caught and have not fully lowered can be lowered by this vibration, more accurate molding can be performed. Therefore, in the supporting stage, which will be described later, the efficiency of force transmission between adjacent pins 12 and the efficiency of force transmission to object Wk can be improved.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an example of the state of the end effector 2 in the supporting stage.
  • the actuator 16 moves the movable plate 15 away from the hole plate 11 (see the upward arrow from the movable plate 15).
  • the holder 14 connected to the movable plate 15 also moves, and the protrusion 14B of the holder 14 comes into contact with the side surface of the outer pin 12A, causing an inward force (that is, the object Wk) to be applied to the outer pin 12A. force) is applied.
  • This inward force causes the outer pin 12A to tilt inward, and along with this, the inner pin 12B also tilts inward (see left and right arrows on the inner pin 12B), and finally the inner pin 12B contacts the object Wk.
  • a pin 12B is pressed against the side surface of the object Wk.
  • a plurality of inner pins 12B in contact with the object Wk apply lateral pressure to the object Wk, thereby supporting the object Wk.
  • the above-described mechanism and the protrusion 14B that apply an inward force (that is, a force directed toward the object Wk) to the outer pin 12A are an example of the force applying portion.
  • the force applying portion may be configured by means other than the projecting portion 14B.
  • the robot arm transports the object Wk to the destination.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a portion including the protrusion 14B in an example of the configuration of the end effector 2.
  • FIG. 4 As shown in FIG. 4, when the holder 14 is moved, the protrusion 14B comes into contact with the outer pin 12A and falls inward. The inner pin 12B tilts inward as if pushed by the outer pin 12A, and the side surface portion of the inner pin 12B comes into contact with the object Wk from the horizontal direction shown in the figure. That is, a lateral force is applied to the object Wk. By applying this lateral force from the opposite side so as to face each other, it is possible to support the object Wk so as to grip it.
  • the tip portion of the pin 12 may be tapered to narrow toward the tip.
  • the side surface portion of the inner pin 12B falling inward comes into contact with the object Wk more smoothly than when the end of the pin 12 is simply rod-shaped. Therefore, it becomes easier to apply a lateral force to the object Wk, and the object Wk is stably supported.
  • FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing an example of the state of the end effector 2 in the pushing stage.
  • the actuator 16 moves the movable plate 15 to the position closest to the hole plate 11 (down in the figure).
  • the holder 14 connected to the movable plate 15 also moves, and the projection 14B of the holder 14 does not come into contact with the outer pin 12A.
  • the inward force applied to the outer pin 12A is released. Therefore, the inward force of the inner pin 12B that is in contact with the object Wk is also released, so that the object Wk is not subjected to lateral force and is not supported.
  • the inner pin 12B protruding into the hole plate 11 is pushed out in the tip direction.
  • the object Wk is also pushed out by the pushed out inner pin 12B.
  • the extruded object Wk drops, for example, into a container or the like provided in the next process of the production line.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing the case where the end effector 2 supports the object Wk in the direction of gravity.
  • FIG. 6 is a view of the end effector 2 (see FIG. 3) in the supporting stage, viewed from the object Wk toward the end effector 2.
  • FIG. When the end effector 2 supports the object Wk placed on a horizontal workbench or the like from above, the object Wk is appropriately supported by the side pressure of the inner pin 12B as described above with reference to FIG. can do.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing an example of the state of the end effector 2 in the supporting stage.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing the case where the end effector 2 supports the object Wk in the horizontal direction, corresponding to FIG.
  • FIG. 8 is a diagram of the end effector 2 in FIG. 7 viewed from the object Wk toward the end effector 2.
  • FIG. 8 Since the direction of the weight of the outer pin 12A and the inner pin 12B is different from the direction in which the pin 12 extends, the inner pin 12B is retracted by force other than contact with the object Wk (upper right direction in FIG. 7). arrow).
  • the number of inner pins 12B supporting the object Wk is reduced, as indicated by the dashed circle in FIG. Therefore, the pin loses the transfer function of transferring the shape of the object Wk, and the supporting force decreases. That is, when the end effector 2 is intended to be used sideways or upward, it is difficult to maintain the supporting force of the object.
  • an end effector 1 capable of maintaining the supporting force of an object even when used horizontally or upward will be described.
  • FIG. 9 is a perspective view showing an example of the configuration of the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a top view showing an example of the configuration of the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a front view showing an example configuration of the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a side view showing an example configuration of the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a bottom view showing an example of the configuration of the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • a configuration example of the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure will be described below based on FIGS. 9 to 13 .
  • the end effector 1 includes a catch base 120 and a catch holder 130.
  • Catch base 120 and catch holder 130 have a tubular shape.
  • catch base 120 and catch holder 130 are formed in a cylindrical shape having a substantially hexagonal cross-sectional shape.
  • the cross-sectional shape is not limited to approximately hexagonal, and may be, for example, approximately quadrangular.
  • the catch base 120 is inserted into the recess of the catch holder 130 .
  • a catch bracket 110 which will be described later, is inserted inside the catch base 120 .
  • the catch holder 130 is provided with a screw hole 131 through which the screw 113 is passed.
  • the catch base 120 is provided with a slide groove 121 through which the screw 113 is passed. Screws 113 pass through screw holes 131 and slide grooves 121 and are screwed into screw holes provided in catch bracket 110 .
  • a diaphragm 132 is provided at the end of the catch holder 130 on the side closer to the tips of the outer pin 105 and the inner pin 106 .
  • the diaphragm 132 has a substantially hexagonal cross-sectional shape like the catch holder 130 .
  • the diaphragm 132 is tapered. That is, the diameter of the substantially hexagonal cross section of the diaphragm 132 gradually decreases from the side farther from the distal ends of the outer pin 105 and the inner pin 106 toward the closer side. This tapered portion can be interpreted as an inclined portion.
  • a plurality of outer pins 105 and a plurality of inner pins 106 arranged inside the outer pins 105 protrude from the inside of the diaphragm 132 .
  • a motor 200 is connected to the end effector 1 .
  • the motor 200 has a feed screw 201 .
  • a lead screw 201 is inserted into the catch bracket 110 .
  • FIG. 14 is a perspective view showing the internal structure of the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 15 is an exploded perspective view showing the internal structure of the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the internal structure of the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 17 is a conceptual diagram showing an example of mounting a hole plate. The internal structure of the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure will be described based on FIGS. 14 to 17.
  • FIG. 14 is a perspective view showing the internal structure of the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 15 is an exploded perspective view showing the internal structure of the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the internal structure of the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 17 is a conceptual diagram showing an example of mounting a hole
  • a pin module 100 and a catch bracket 110 are inserted inside the catch base 120 and the catch holder 130 of the end effector 1 .
  • the catch bracket 110 is slidably inserted into the catch base 120 in the direction of the tube that the catch base 120 presents.
  • the catch base 120 incorporates a spring mechanism (not shown). Therefore, when not receiving an external force, the catch bracket 110 is positioned inside the catch base 120 in an initial state described later with reference to FIGS. 19 and 20 .
  • the catch bracket 110 includes a feed screw receiver 111, a pin pushing plate 112, and screw holes 114.
  • a feed screw 201 of the motor 200 is inserted into the feed screw receiver 111 .
  • the pin push-out plate 112 abuts on an inner pin 106 provided in a pin module 100 to push out the inner pin 106 according to the position of the catch bracket 110 inside the catch base 120 .
  • a screw 113 passing through the screw hole 131 and the slide groove 121 is screwed into the screw hole 114 .
  • the motor 200 rotates the feed screw 201 . Therefore, the motor 200 adjusts how deeply the feed screw 201 is inserted into the feed screw receiver 111 . Thus, the motor 200 serves to adjust the relative position of the catch bracket 110 with respect to the catch base 120 (position along the tube direction of the catch base 120).
  • the relative positions between the catch bracket 110 and the catch holder 130 are fixed by the screws 113 .
  • the screw 113 passes through the slide groove 121 of the catch base 120, the relative position of the catch bracket 110 with respect to the catch base 120 is not fixed. Therefore, the motor 200 also serves to adjust the position of the catch holder 130 with respect to the catch base 120 .
  • the pin module 100 includes a sleeve 101, a hole plate 102, a cushion material 103, a hole plate 104, a plurality of outer pins 105, and a plurality of inner pins 106.
  • a hole plate is a plate provided with a plurality of holes, and is also called a punch plate.
  • FIG. 17 shows an example of a punch plate.
  • the arrangement of the plurality of holes provided in the hole plates 102, 104 may be staggered. However, it is not intended to exclude other arrangement modes.
  • a cushion material 103 is sandwiched between the hole plate 102 and the hole plate 104 . By sandwiching the cushioning material 103 between the two hole plates 102 and 104, the cushioning material 103 does not separate from the hole plates during the operation of the end effector 1. ⁇ Therefore, the end effector 1 can stably hold the cushion material 103 .
  • a plurality of outer pins 105 are arranged near the outer peripheries of the hole plates 102 and 104 .
  • the outer pin 105 may be arranged near the perimeter of the hole plates 102 and 104 so as to draw a cross-sectional shape similar to the cross-sectional shape of the catch base 120 .
  • the plurality of outer pins 105 are arranged to form a hexagon.
  • a large number of inner pins 106 are arranged inside the outer pins 105 .
  • the plurality of outer pins 105 pass through the holes provided in the hole plate 102, the cushion material 103, and the holes provided in the hole plate 104.
  • the hole plate 102, the cushion material 103, and the hole plate 104 are collectively referred to as a hole plate unit.
  • the outer pin 105 has a first end and a second end opposite the first end. The first end of the outer pin 105 is the end on the side that protrudes from the hole plate unit in a direction in which it can come into contact with the object Wk when the outer pin 105 passes through the hole plate unit.
  • the second end of the outer pin 105 is the end on the side that protrudes from the hole plate unit in the direction opposite to the direction in which the object Wk can be contacted when the outer pin 105 passes through the hole plate unit.
  • the sleeve 101 is attached to the second end side of the outer pin 105 .
  • the sleeve 101 is attached to the end opposite to the end in contact with the object Wk supported by the end effector 1 .
  • a plurality of inner pins 106 pass through holes provided in hole plate 102 , cushion material 103 , and holes provided in hole plate 104 .
  • the inner pin 106 has a first end and a second end opposite the first end.
  • the first end of the inner pin 106 is the end on the side protruding from the hole plate unit in a direction in which the inner pin 106 can come into contact with the object Wk when the inner pin 106 passes through the hole plate unit.
  • the second end of the inner pin 106 is the end on the side that protrudes from the hole plate unit in the direction opposite to the direction in which the object Wk can be contacted when the inner pin 106 passes through the hole plate unit.
  • the sleeve 101 is attached to the second end side of the inner pin 106 . In other words, the sleeve 101 is attached to the end opposite to the end in contact with the object Wk supported by the end effector 1 .
  • FIG. 18 is a comparison diagram of the outer pin 105, the inner pin 106, and the sleeve 101 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 18 shows a first portion S1, which is the portion on which the first end of the outer pin 105 is located, and a second portion S2, which is the portion on which the second end is located.
  • FIG. 18 also shows the first portion T1, which is the portion on the side where the first end of the inner pin 106 is located, and the second portion T2, which is the portion on the side where the second end is located.
  • the diameter of the second portion S2 of the outer pin 105 (1 mm in the example of FIG. 18) is smaller than the diameter near the first portion S1 (1.5 mm in the example of FIG. 18).
  • Hole diameter D of hole plates 102 and 104 shown in FIG. 17 is equal to or greater than the diameter of second portion S2 and smaller than the diameter of first portion S1. Therefore, the second portion S2 of the outer pin 105 can be passed through the hole plate unit.
  • a step is provided between the second portion S2 and the first portion S1 where the diameter increases. The steps abut portions of the hole plate 104 other than the holes. This limits further movement of the outer pin 105 relative to the hole plate.
  • the diameter of the second portion T2 of the inner pin 106 (1 mm in the example of FIG. 18) is smaller than the diameter near the first portion T1 (1.5 mm in the example of FIG. 18).
  • Hole diameter D of hole plates 102 and 104 shown in FIG. 17 is equal to or greater than the diameter of second portion T2 and smaller than the diameter of first portion T1. Therefore, the second portion T2 of the inner pin 106 can be passed through the hole plate unit.
  • a step is provided between the second portion T2 and the first portion T1 where the diameter increases. The steps abut portions of the hole plate 104 other than the holes. This limits further movement of the inner pin 106 relative to the hole plate 104 .
  • the sleeve 101 is formed in a hollow cylindrical shape.
  • the inner diameter of the sleeve 101 corresponds to the diameter of the second portions S2 and T2.
  • the outer diameter of sleeve 101 may correspond to the diameter of first portions S1 and T1.
  • the diameter of sleeve 101 may be larger than the hole diameter of hole plate 102 .
  • a sleeve 101 is attached to the second portion T2 of the inner pin 106 . Therefore, the sleeve 101 can also serve as a stopper to prevent the inner pin 106 from falling out of the hole plate unit.
  • the distance obtained by subtracting the thickness of the hole plate unit from the distance between the step of the inner pin 106 and the sleeve 101 is the distance that the inner pin 106 can move, that is, the first distance.
  • FIG. 19 is a conceptual diagram showing the flow until the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure supports the target object Wk.
  • FIG. 20 is a conceptual diagram showing the flow until the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure releases the supported object Wk and returns to the initial state.
  • 19 and 20 are the same as those shown in FIGS. 9 to 18, only some of the constituent elements are denoted by the same reference numerals, and other constituent elements are indicated by the same reference numerals. The notation of reference signs is omitted. Also, the description will be made assuming that the tips of the pins of the end effector 1 are oriented in the direction of gravity.
  • the catch bracket 110 slides downward in the drawing with respect to the catch base 120 under the control of the motor 200 .
  • the pin pushing plate 112 pushes the second ends of the inner pins 106, aligning the inner pins 106 so that the second ends of the inner pins 106 are flush with each other.
  • the catch bracket 110 is returned to a predetermined position (height) with respect to the catch base 120 by a spring mechanism (not shown) provided on the catch bracket 110 .
  • the inner pin 106 remains aligned.
  • Such a state of the end effector 1 is the initial state.
  • the end effector 1 is pressed against the object Wk.
  • This pressing may be performed by a human or by a robot arm to which the end effector 1 is attached.
  • Those of the plurality of inner pins 106 that come into contact with the object Wk slide upward with respect to the hole plate unit.
  • the catch bracket 110 slides upward in FIG. 19 with respect to the catch base 120 under the control of the motor 200.
  • a catch holder 130 fixed to the catch bracket 110 also slides upward relative to the catch base 120 .
  • the inclined portion of the inner wall of the diaphragm 132 contacts the outer pin 105 and applies an inward force (that is, a force directed toward the object Wk) to the outer pin 105 .
  • This inward force causes the outer pins 105 to tilt inward, and accordingly the inner pins 106 on the inner side also tilt inward, and the inner pins 106 that finally come into contact with the target object Wk move the target object Wk.
  • a plurality of inner pins 106 in contact with the object Wk apply lateral pressure to the object Wk, thereby supporting the object Wk.
  • the biasing force in the rotational direction applied to the feed screw 201 by the motor 200 is turned off. That is, the feed screw 201 becomes freely rotatable. Then, the feed screw 201 is rotated by the spring returning force of the spring mechanism provided in the catch bracket 110, and the catch bracket 110 slides downward in FIG. A catch holder 130 fixed to the catch bracket 110 also slides downward relative to the catch base 120 . As a result, the outer pin 105 is released from the inward force exerted by the aperture 132 . Along with this, the inner pin 106 further inside is also released from the inward force. The object Wk is released from the inner pins 106 by removing the lateral pressure applied to the object Wk by the plurality of inner pins 106 in contact with the object Wk.
  • the catch bracket 110 In the pushed state, the catch bracket 110 further slides downward in FIG. As a result, the pin pushing plate 112 pushes the second ends of the inner pins 106, aligning the inner pins 106 such that the second ends of the inner pins 106 are aligned at the same height. 20 aligns the inner pins 106 in the same manner as in the aligned state of FIG. At this time, the object Wk is pushed out by the inner pin 106 .
  • a spring mechanism provided in the catch bracket 110 returns the catch bracket 110 to a predetermined position (height) with respect to the catch base 120 .
  • the inner pin 106 remains aligned. That is, the state of the end effector 1 returns to the initial state.
  • FIG. 21 is a longitudinal sectional view showing an example of the end effector 1 in a supported state.
  • FIG. 22 is a conceptual diagram showing the case where the end effector 1 horizontally supports the object Wk, corresponding to FIG.
  • FIG. 22 is a view of the end effector 1 in the supported state, viewed in the direction from the object Wk toward the end effector 1.
  • the inner pin 106 penetrates the cushion material 103 as described above. Therefore, the cushion material 103 acts as a resistance to prevent the inner pin 106 from sliding unintentionally. Therefore, as shown in FIG. 22, the number of inner pins 106 supporting the object Wk is not reduced.
  • the pin does not impair the transfer function of transferring the shape of the object Wk, and the support force does not decrease. This is the same even when the end effector 1 supports the object Wk in another direction, for example, upward.
  • the cushion material 103 through which the inner pin 106 penetrates exerts resistance against the sliding movement of the inner pin 106, thereby preventing the inner pin 106 from falling unintentionally. That is, it is possible to obtain the end effector 1 whose supporting force does not decrease in any direction, such as the lateral direction or the upward direction.
  • the end effector 1 can be turned on and off by pinching a switch provided on the wall.
  • the end effector 1 can grip and rotate the doorknob to open the door.
  • the end effector 1 can be removed by rotating a bare light bulb placed on the ceiling of the room.
  • the inner pin 106 is attached with the sleeve 101 having an appropriate thickness.
  • the inner pins 106 are aligned without a gap at the location where the sleeve 101 is attached.
  • the inner pin 106 is prevented from being obliquely displaced with respect to the holes of the hole plates 102 and 104 and caught by another pin. Therefore, the inner pin 106 can correctly transfer the shape of the object Wk regardless of which direction the end effector 1 is used (for example, laterally or upwardly). Therefore, the end effector 1 can firmly support the object Wk.
  • the cushion material 103 prevents the inner pin 106 from sliding due to unintended force other than the force received from the object Wk. From this point of view, the cushion material 103 is made of a material capable of applying a frictional force to the penetrating inner pin 106 .
  • the cushion material 103 may be made of, for example, urethane foam, but the material is not limited to this.
  • the cushion material 103 has elasticity.
  • the hole diameter of the cushion material 103 through which the inner pin 106 penetrates is preferably smaller than the diameter of the inner pin 106 .
  • the outer pin 105 is fixed with respect to the hole plate 104 so as not to slide in the direction of the hole of the hole plate 104 .
  • Outer pin 105 is shorter than inner pin 106 .
  • the outer pin 105 has a length equal to or less than the length of the inner pin 106 minus the first distance. have a length.
  • the first end of the outer pin 105 that is, the end closer to the object Wk supported by the end effector 1 is rounded. This rounding prevents the first end of the outer pin 105 from being worn when the inner wall (inclined portion) of the diaphragm 132 that slides together with the catch bracket 110 and the first end of the outer pin 105 come into contact with each other.
  • the first end of outer pin 105 may be spherical. From the viewpoint of preventing wear, the inner wall (inclined portion) of the diaphragm 132 may be rounded. It should be noted that the diaphragm 132 is one aspect of the force applying portion.
  • the aperture 132 of the catch holder 130 slides along the direction of the hole of the hole plate 104, as shown in FIG.
  • the inner wall (inclined portion) of the diaphragm 132 smoothly transmits an inward force to the outer pin 105 when the transfer state shown is shifted to the support state.
  • the outer pin 105 smoothly tilts inward, and the inner pin 106 further inside smoothly applies lateral pressure to the object Wk. As a result, the end effector 1 can smoothly support the object Wk.
  • FIG. 23 is a conceptual diagram illustrating the shape of the inner pin 106 near the first end.
  • FIG. 24 is a conceptual diagram of the inner pin 106 shown in FIG. 23 viewed from the first end to the second end.
  • the first portion T1 (see FIG. 18) of the inner pin 106 the first region REG1 including the first end of the region in contact with the object Wk is tapered.
  • the side portion of the inner pin 106 falling inward comes into contact with the object Wk more smoothly. Therefore, it becomes easier to apply a lateral force to the object Wk, and the object Wk is stably supported.
  • FIG. 24 shows an example of how the degree of inclination of the taper of the first region REG1 is set.
  • the second region REG2 of the region in contact with the object Wk may be subjected to anti-slip processing.
  • the object Wk is a slippery object such as flounder or sea cucumber, it is difficult for the end effector to support such an object.
  • the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure can reliably support a slippery object by applying anti-slip processing that can be caught in the second region REG2.
  • This non-slip processing is performed, for example, by leaving the core 1061, which is the central portion of the second region REG2, and processing the peripheral portion of the core 1061 into a shape that increases the frictional force.
  • FIG. 25 is a diagram showing an example of anti-slip processing applied to the second region REG2 of the inner pin 106.
  • the shape with a hook is, for example, a cylinder
  • the surface shape of the second region REG2 is formed by cutting the peripheral portion while leaving the core 1061 .
  • the hook shape is a shape with an edge
  • the surface shape of the second region REG2 is formed by forming the inner pin 106 itself using a 3D printer.
  • the portion of the second region REG2 of the inner pin 106 may be cut away leaving the core 1061 and a non-slip rubber member may be mounted around the core 1061.
  • Each component described for the end effector 1 according to the second embodiment of the present disclosure may be applied to the end effector 2 according to the first embodiment of the present disclosure, and the same effects as described above may be obtained. Obtainable.
  • FIG. 26 is a block diagram showing an example hardware configuration of a control system 500 used with the end effector according to each embodiment of the present disclosure.
  • Control system 500 controls the operation of end effector 1 or end effector 2 described above.
  • the control system 500 may further control a robot arm (not shown).
  • the control system 500 may be provided inside the robot arm or outside the robot arm.
  • the control system 500 includes a processor 501 , a memory 502 , an input device 503 , an end effector connection section 505 , a communication device 506 and an input/output interface 507 .
  • the memory 502, the input device 503, the end effector connection unit 505, the communication device 506, and the input/output interface 507 are each connected to the processor 501 via an internal bus or the like so as to input/output data or information.
  • the processor 501 functions as a control unit of the control system 500.
  • the processor 501 performs control processing for overall control of the operation of each unit of the control system 500, input/output processing of data or information with each unit of the control system 500, data calculation processing, and data or Stores information.
  • the processor 501 also functions as a controller that controls the end effector 1, the end effector 2, and the robot arm.
  • Processor 501 may, for example, control the operation of actuator 16 for end effector 2 or motor 200 for end effector 1 .
  • the processor 501 may be a CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), or FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the memory 502 stores various programs (OS, application software, etc.) executed by the processor 501 and various data.
  • the memory 502 is configured by, for example, an HDD (Hard Disk Drive), flash memory, ROM (Read Only Memory) and/or RAM (Random Access Memory).
  • the input device 503 has a function as a human interface with the user, and inputs user's operations. In other words, the input device 503 is used for inputs or instructions in various processes executed by the control system 500 . Examples of input device 503 are a keyboard or mouse. Alternatively, input device 503 is a programming pendant connected to a robot arm controller (not shown).
  • the end effector connection section 505 is a device for connecting the end effector 1 or the end effector 2 to the control system 500 .
  • the end effector connecting portion 505 and the end effector 1 or the end effector 2 are connected by wires such as connectors and cables.
  • the end effector connecting section 505 and the end effector 1 or the end effector 2 may be connected wirelessly.
  • a communication device 506 is a device for communicating with the outside via a network 508 . This communication may be wired or wireless.
  • the input/output interface 507 has a function as an interface for inputting/outputting data or information between each device constituting the control system 500 .
  • control system 500 shown in FIG. 26 is an example, and the control system 500 may not include some of the components shown in FIG. 26, or may include additional components not shown in FIG. You may have more.
  • the configuration of the end effector 2 according to the first embodiment of the present disclosure is not limited to the configuration described above.
  • the protrusion 14B of the holder 14 may be configured by an air tube, and the air tube may be arranged above the lower end of the outer pin 12A.
  • the end effector 2 injects air into the air tube during the support phase.
  • the air tube expanded by the injection of air presses the outer pin 12A from the side and applies an inward force (that is, a force directed toward the object Wk) to the outer pin 12A.
  • the air tube is one aspect of the force applying section.
  • the end effector 2 may be configured to have an outer pin 12A made of a shape memory alloy that deforms inwardly (that is, toward the object Wk) at its tip portion when energized, without having the holder 14 .
  • the end effector 2 energizes the outer pin 12A during the supporting stage.
  • the outer pin 12A is deformed inward, and the inner pin 12B is accordingly tilted inward, and finally the inner pin 12B coming into contact with the object Wk is pressed against the side surface of the object Wk.
  • the end effector 2 can support the object Wk.
  • a device that energizes the outer pin 12A is one aspect of the force applying section.
  • the end effector 2 that supports the switching adapter will be described.
  • the target object Wk supported by the end effector 2 is a work to be picked in a factory or the like, for example.
  • the end effector 2 may support other end effectors.
  • An example of such another end effector is a switching adapter 33, which will be described later.
  • the end effector 2 that supports and utilizes the switching adapter 33 having the suction pad 32 capable of sucking the object Wk will be described below.
  • FIG. 27 is a vertical cross-sectional view showing an example of the configuration of the end effector 2 according to the modification.
  • the end effector 2 further includes a body suction unit 31.
  • the main body suction unit 31 can be connected to a suction pad 32 which will be described with reference to FIG.
  • the main suction unit 31 and the actuator 16 may be connected to a common air conveying system.
  • FIG. 28 is a vertical cross-sectional view showing an example of the molding stage of the switching adapter 33 by the end effector 2 according to the modification.
  • FIG. 29 is a longitudinal sectional view showing an example of the supporting stage of the switching adapter 33 by the end effector 2 according to the modification.
  • the switching adapter 33 has a suction pad 32 .
  • a pipe 34 for sucking and discharging air to and from the suction pad is connected to the main body suction unit 31 .
  • a passage for air intake and discharge from the suction pad 32 to the main body suction unit 31 is formed.
  • the end effector 2 performs molding of the switching adapter 33 in the molding stage. Then, as shown in FIG. 29, the end effector 2 supports the switching adapter 33 in the supporting stage.
  • the end effector 2 can use the suction pad 32 through the supported switching adapter 33 . That is, the robot arm can utilize another type of end effector, such as the suction pad 32, through the switching adapter 33 without replacing the pin type end effector 2 according to the present disclosure.
  • the switching adapter 33 may be equipped with a finger-type, electromagnetic-type, or jamming-type end effector.
  • the end effector includes one or more hole plates provided with a plurality of holes, a cushion material used together with the hole plate, and a plurality of pins.
  • the multiple pins include multiple inner pins and multiple outer pins arranged outside the inner pins.
  • the inner pin penetrates the hole of the hole plate and the cushion material so as to be movable relative to the hole plate in the direction of penetration of the hole by a first distance.
  • the end effector further includes a force applying portion that applies an inward force to the outer pin.
  • the outer pin is fixed to the hole plate so as not to move in the direction of penetration of the hole of the hole plate. As a result, the fixed outer pin tilts inward, and an inward force can be applied to the inner pin.
  • the outer pin has a length equal to or less than the value obtained by subtracting the first distance from the length of the inner pin. Therefore, it is possible to secure a movable range (stroke) in which the inner pin moves along the direction of the hole of the hole plate.
  • a sleeve is attached to the end of the plurality of pins opposite to the end in contact with the object supported by the end effector.
  • the inner pins are aligned without gaps at the locations where the sleeves are attached.
  • the inner pin is prevented from being obliquely displaced with respect to the hole of the hole plate and caught by another pin. Therefore, the inner pin can correctly transfer the shape of the object regardless of which direction the end effector is used (for example, lateral direction or upward direction). Therefore, the end effector can firmly support the object.
  • the end of the inner pin that contacts the object supported by the end effector is tapered.
  • the side surface portion of the inner pin falling inward comes into contact with the object more smoothly. Therefore, it becomes easier to apply a lateral force to the object, and the object can be stably supported. Also, even when the object is small, the object can be gripped so as to surround the object with the tapered portions of the plurality of inner pins.
  • the area of the inner pin that contacts the object supported by the end effector is treated to prevent slipping. Thereby, a slippery object can be reliably supported.
  • the end of the outer pin that contacts the object supported by the end effector is rounded. This can prevent wear due to contact between the end portion and the force applying portion.
  • the force applying part has an inclined part that is movable along the penetration direction of the hole of the hole plate, and the inclined part has a roundness. As a result, it is possible to prevent wear due to contact between the end portion of the outer pin that contacts the object supported by the end effector and the force applying portion (inclined portion).
  • the cushion material may be sandwiched between two hole plates. Thereby, the cushion material is stably held by the two hole plates.
  • a set of end effectors comprises the end effector described above and other end effectors that can be supported by the end effector described above. As a result, work can be performed while supporting another end effector without replacing the end effector described above.
  • the end effector of the present disclosure can be used for devices that support objects.

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Abstract

エンドエフェクタが、複数の穴が設けられた一以上の穴プレートと、前記一以上の穴プレートと共に用いられるクッション材と、複数のインナーピンと、前記複数のインナーピンの外側に配置された複数のアウターピンとを含む複数のピンと、前記複数のアウターピンに対して内側に向かう力を加える加力部と、を備える。前記複数のインナーピンは、前記一以上の穴プレートに対して前記複数の穴の貫通方向に第1の距離だけ移動可能になるように、前記複数の穴および前記クッション材を貫通する。

Description

エンドエフェクタおよびエンドエフェクタのセット
 本開示は、エンドエフェクタおよびエンドエフェクタのセットに関する。
 特許文献1には、ワークを吸引する電磁石等の吸引部と、ワークに形沿いするための6本以上の自重により降下するピンを備えた沿形部と、を備えたロボットハンドで、必要に応じてピンの昇降を固定し、また、重量の大きい場合等の必要に応じワークを下方から支える支持釣を使用して、ワークを固定するロボットハンドが記載されている。
特開平10-264068号公報
 本開示は、上述した従来の状況を鑑みて案出され、対象物(例えばワーク)を支持できるエンドエフェクタを提供することを目的とする。
 本開示の一態様に係るエンドエフェクタは、複数の穴が設けられた一以上の穴プレートと、前記一以上の穴プレートと共に用いられるクッション材と、複数のインナーピンと、前記複数のインナーピンの外側に配置された複数のアウターピンとを含む複数のピンと、前記複数のアウターピンに対して内側に向かう力を加える加力部と、を備える。前記複数のインナーピンは、前記一以上の穴プレートに対して前記複数の穴の貫通方向に第1の距離だけ移動可能になるように、前記複数の穴および前記クッション材を貫通する。
 本開示によれば、ワークなどの対象物を支持できるエンドエフェクタを提供できる。
待機段階におけるエンドエフェクタの状態の一例を示す縦断面図 型取り段階におけるエンドエフェクタの状態の一例を示す縦断面図 支持段階におけるエンドエフェクタの状態の一例を示す縦断面図 エンドエフェクタの構成の一例における突起部を含む部分の拡大図 押し出し段階におけるエンドエフェクタの状態の一例を示す縦断面図 エンドエフェクタが対象物を重力方向に支持する場合を示す概念図 支持段階におけるエンドエフェクタの状態の一例を示す縦断面図 図7に対応する、エンドエフェクタが対象物を水平方向に支持する場合を示す概念図 本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタの構成の一例を示す斜視図 本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタの構成の一例を示す上面図 本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタの構成の一例を示す正面図 本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタの構成の一例を示す側面図 本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタの構成の一例を示す底面図 本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタの内部構造を示す斜視図 本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタの内部構造を示す分解斜視図 本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタの内部構造を示す断面図 穴プレートの実装例を示す概念図 本開示の第2の実施形態に係るアウターピンとインナーピン、およびスリーブの対比図 本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタが対象物を支持するまでの流れを示す概念図 本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタが支持した対象物を解放し、初期状態に戻るまでの流れを示す概念図 支持状態におけるエンドエフェクタの一例を示す縦断面図 図21に対応する、エンドエフェクタが対象物を水平方向に支持する場合を示す概念図 インナーピンの第1端付近の形状を例示する概念図 図23に示したインナーピンを、第1端から第2端の方向へと見た概念図 インナーピンの第2領域に施される滑り止め加工の例を示す図 本開示の各実施形態に係るエンドエフェクタと共に用いられる制御システムのハードウェア構成の一例を示すブロック図 変形例に係るエンドエフェクタの構成の一例を示す縦断面図 変形例に係るエンドエフェクタによる切替アダプタの型取り段階の一例を示す縦断面図 変形例に係るエンドエフェクタによる切替アダプタの支持段階の一例を示す縦断面図
 以下、図面を適宜参照して、本開示の実施の形態について、詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、すでによく知られた事項の詳細説明及び実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより請求の記載の主題を限定することは意図されていない。
 (実施の形態1)
 本開示においては、重力方向と同方向を下方、重力方向と逆方向を上方として説明する。また、本開示では、重力方向に平行な断面を縦断面、重力方向に垂直な断面を横断面として説明する。
 工場等で用いられるロボット装置は、図示を省略するロボットアームにエンドエフェクタ2を取り付けることにより、種々の作業を行うことができる。例えば、ロボットアームは、エンドエフェクタを用いて工場の生産ラインを流れるワーク等の対象物Wkをピッキングし、目的地に搬送する作業を行う。対象物Wkは、ビス、ナット、ワッシャーといった比較的小さな物体であってもよいし、リブ、ボスを有する比較的大きな物体(例えば筐体)であってもよい。
 図1は、待機段階におけるエンドエフェクタ2の状態の一例を示す縦断面図である。図1は、対象物Wkのピッキングを開始する前の段階(待機段階)における、ロボットアームに接続されたエンドエフェクタ2の状態を示す。
 エンドエフェクタ2は、穴プレート11、複数のピン12、ベース13、ホルダ14、可動プレート15、およびアクチュエータ16を備える。
 穴プレート11は、複数の貫通した穴が設けられたプレートである。穴プレート11の厚さは、例えば0.1mm~2mmであってよい。ただしこれには限られない。また、穴プレート11はベース13と一体であってよい。
 ピン12は、細長い棒状であり、穴プレート11の各穴に挿入される。ピン12の横断面形状及び穴の形状は円形であってよいが、これには限られない。ピン12の直径は、例えば0.1mm~2mmであってよく、穴の直径よりも少し小さい。ピン12の素材は金属であってよい。ただし、ピン12の素材は金属に限られず、例えば樹脂であってもよい。
 ピン12は、その上端に、穴プレート11に設けられた穴の直径より大きい直径の頭部を有してよい。この頭部がストッパとなって、ピン12は自重により穴プレート11にぶら下がる。また、ピン12の直径は穴の直径よりも少し小さいので、ピン12は、下から押し上げられた場合、上方へ移動できる。ここで、穴プレート11の厚さは、ピン12の長さに対して十分に短い。
 ピン12の先端部は、先端に向かって狭くなるテーパー状である。つまり、ピン12の先端は、針のように尖った形状である。これにより、後述するように、様々な形状の対象物Wkを支持できる。
 ピン12は、ピン12のガタによる最大可動半径(例えば上記した穴を頂点とする可動範囲によって形成される円錐の底面の半径)は、当該ピン12の中心から隣接するピン12の中心までの距離以内であってよい。ピン12が隣接するピン12の中心を超えて可動すると、力の伝達効率が低下するためである。ピン12は、アウターピン12Aとインナーピン12Bとを含む。
 アウターピン12Aは、インナーピン12Bよりも短くてよい。これにより、後述するように、アウターピン12Aに対して内向きに加えられた力(つまり対象物Wkに向かう力)が、インナーピン12Bの先端ではなく、インナーピン12Bの側面に伝達されるので、対象物Wkを支持する力が向上する。
 ベース13は筒状の形状を呈する。ベース13はロボットアームに接続される。また、ベース13には穴プレート11が固定される。穴プレート11にぶら下がる複数のピン12は、ベース13の端面から、図中の下方に突き出る。
 ホルダ14は筒の形状を呈しており、アウターピン12Aのさらに外側を囲む。ホルダ14は、ピン12に対してほぼ平行な面を形成する側面部14Aと、筒の内側へと突起する突起部14Bとを有する。突起部14Bは加力部の一例である。
 可動プレート15は、穴プレート11に対向して設けられ、穴プレート11に近づくまたは離れる方向に移動が可能である。この移動方向は、図中の上下方向である。可動プレート15は、ホルダ14の側面部14Aに設けられたスリット14Cに連結されている。可動プレート15が穴プレート11から離れる方向に移動すると、可動プレート15はスリット14Cの端部に接触する。可動プレート15がさらに移動すると、可動プレート15はホルダ14をピン12の先端から穴プレート11へと向かう方向(図中の上方)に移動させる。また、可動プレート15は、穴プレート11に近づく方向に移動して、穴プレート11から突き出したインナーピン12Bを、インナーピン12Bの先端方向へと押して移動させる。
 アクチュエータ16は、可動プレート15を穴プレート11に近づける方向、または穴プレート11から遠ざける方向に移動させるか、または移動を停止させる装置である。アクチュエータ16は例えば空気アクチュエータであってよく、空気の吸入及び排出によって、可動プレート15を移動させる。
 図2は、型取り段階におけるエンドエフェクタ2の状態の一例を示す縦断面図である。
 待機段階から型取り段階に移行すると、ロボットアームは、載置された対象物Wkに向けてエンドエフェクタ2を下降移動させ、ピン12の先端を対象物Wkに押し付ける。すなわち、複数のピン12による対象物Wkの形状の型取りを行う。この型取りにおいて、対象物Wkの表面に触れたピン12は、それ以上は下降できないため、ピン12の上部を、穴プレート11の上に突き出す。ロボットアームは、例えば、複数のインナーピン12Bのうち少なくとも一部のインナーピン12Bが対象物Wkの載置面に触れるまでエンドエフェクタ2を下降させる。すなわち、インナーピン12Bが穴プレート11の穴に沿ってスライドすることにより、エンドエフェクタ2は、複数のインナーピン12Bによって、対象物Wkの形状を型取りできる。なお、エンドエフェクタ2の下降は、手動で行われてもよいし、自動で行われてもよい。
 エンドエフェクタ2は、型取り段階において振動を発生させてもよい。引っかかりが生じて下降しきっていないピン12がこの振動により下降し得るので、より正確な型取りができる。したがって、後述する支持段階において、隣接するピン12同士の力の伝達効率、および、対象物Wkに対する力の伝達効率が向上し得る。
 図3は、支持段階におけるエンドエフェクタ2の状態の一例を示す縦断面図である。
 型取り段階から支持段階に移行すると、アクチュエータ16は可動プレート15を穴プレート11から遠ざける方向に移動させる(可動プレート15からの上向き矢印参照)。これにより、可動プレート15と連結するホルダ14も追随して移動し、ホルダ14の突起部14Bがアウターピン12Aの側面に接触して当該アウターピン12Aに対して内向きの力(つまり対象物Wkに向かう力)を加える。この内向きの力によりアウターピン12Aは内向きに倒れ、それに伴ってさらにインナーピン12Bも順次内向きに倒れ(インナーピン12Bにおける左右向きの矢印参照)、最終的に対象物Wkに接触するインナーピン12Bが、当該対象物Wkの側面に押し付けられる。当該対象物Wkに接触する複数のインナーピン12Bが対象物Wkに側圧を加えることによって対象物Wkが支持される。なお、アウターピン12Aに対して内向きの力(つまり対象物Wkに向かう力)を加える上述の機構や突起部14Bは、加力部の一例である。なお、突起部14B以外の手段によって加力部を構成してもよい。
 ロボットアームは、このようにエンドエフェクタ2が対象物Wkを支持した状態で、対象物Wkを、目的地へと搬送する。
 図4は、エンドエフェクタ2の構成の一例における突起部14Bを含む部分の拡大図である。図4に示されているように、ホルダ14の移動時において、突起部14Bがアウターピン12Aに接触し、内向きに倒れる。このアウターピン12Aに押されるようにしてインナーピン12Bが内向きに倒れ、インナーピン12Bの側面部分が、対象物Wkに、図に示した横方向から接触する。すなわち、対象物Wkに対して横方向の力が加えられる。この横方向の力を向かい合うようにして反対側からもかけることにより、対象物Wkを掴むように支持することが可能となる。
 上述のように、ピン12の先端部は、先端に向かって狭くなるテーパー状であってよい。これにより、ピン12の端部が単なる棒状である場合と比較して、内向きに倒れたインナーピン12Bの側面部分が、対象物Wkにより滑らかに接することになる。そのため、対象物Wkに対して横向きの力を加えやすくなり、対象物Wkの支持が安定する。
 図5は、押し出し段階におけるエンドエフェクタ2の状態の一例を示す縦断面図である。
 支持段階から押し出し段階に移行すると、アクチュエータ16は、可動プレート15を穴プレート11に最も近づく位置まで移動(図中では、下降)させる。これにより、可動プレート15と連結するホルダ14も追随して移動し、ホルダ14の突起部14Bがアウターピン12Aに接触しなくなる。これにより、アウターピン12Aに対して加えられていた内向きの力が解放される。よって、対象物Wkに接触していたインナーピン12Bの内向きの力も解放されるので、対象物Wkは横向きの力を加えられず、支持されない状態となる。
 また、可動プレート15の移動によって、穴プレート11に突き出しているインナーピン12Bがその先端方向へと押し出される。押し出されたインナーピン12Bによって対象物Wkもまた押し出される。押し出された対象物Wkは、例えば、生産ラインの次の工程に設けられた容器等に落下する。
 図6は、エンドエフェクタ2が対象物Wkを重力方向に支持する場合を示す概念図である。図6は、支持段階におけるエンドエフェクタ2(図3参照)を、対象物Wkからエンドエフェクタ2へと向かう方向に見た図である。水平な作業台の上等に置かれた対象物Wkをエンドエフェクタ2が上から支持する場合には、図3に基づいて上述したように、インナーピン12Bの側圧により対象物Wkを適切に支持することができる。
 図7は、支持段階におけるエンドエフェクタ2の状態の一例を示す縦断面図である。図8は、図7に対応する、エンドエフェクタ2が対象物Wkを水平方向に支持する場合を示す概念図である。
 図8は、図7におけるエンドエフェクタ2を、対象物Wkからエンドエフェクタ2へと向かう方向に見た図である。アウターピン12Aおよびインナーピン12Bにかかる自重の方向が、ピン12が延びる方向とは異なるため、インナーピン12Bは対象物Wkとの接触以外の力により引っ込んでしまう(図7中の右上方向への矢印参照)。すると、図8の破線状の円で示したように、対象物Wkを支持するインナーピン12Bの数が減る。そのため、ピンが対象物Wkの形状を転写する転写機能がなくなり、支持力が低下する。すなわち、エンドエフェクタ2を横向きや上向き等で用いようとした場合、対象物の支持力を維持することは難しい。下記の第2の実施形態においては、横向きや上向き等で用いた場合であっても、対象物の支持力を維持することが可能なエンドエフェクタ1について説明する。
 図9は、本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1の構成の一例を示す斜視図である。図10は、本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1の構成の一例を示す上面図である。図11は、本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1の構成の一例を示す正面図である。図12は、本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1の構成の一例を示す側面図である。図13は、本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1の構成の一例を示す底面図である。以下、図9から図13に基づいて、本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1の構成例を説明する。
 本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1は、キャッチベース120とキャッチホルダ130とを備える。キャッチベース120とキャッチホルダ130は、筒状の形状を呈する。本実施の形態においては、キャッチベース120とキャッチホルダ130は、略六角形の断面形状を呈する筒状に形成されている。ただし、断面形状は略六角形に限られず、例えば略四角形等であってもよい。キャッチホルダ130の凹部にキャッチベース120が挿入される。キャッチベース120の内部には、後述するキャッチブラケット110が挿入されている。
 キャッチホルダ130には、ネジ113を貫通させるネジ穴131が設けられる。キャッチベース120にはネジ113を貫通させるスライド溝121が設けられる。ネジ113は、ネジ穴131とスライド溝121とを貫通して、キャッチブラケット110に設けられたネジ穴にネジ留めされる。
 キャッチホルダ130における、アウターピン105およびインナーピン106の先端に近い側の端部には、絞り132が設けられる。絞り132は、キャッチホルダ130と同様に略六角形の断面形状を呈する。絞り132はテーパー状になっている。すなわち、絞り132の略六角形を呈する断面についての径が、アウターピン105およびインナーピン106の先端から遠い側から近い側へと向けて徐々に小さくなる。このテーパー状の部分は、傾斜部と解釈することができる。
 絞り132の内側から、複数のアウターピン105と、アウターピン105より内側に配置された複数のインナーピン106とが突出する。
 エンドエフェクタ1にはモータ200が接続される。モータ200は送りネジ201を備える。送りネジ201はキャッチブラケット110に挿入されている。
 図14は、本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1の内部構造を示す斜視図である。図15は、本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1の内部構造を示す分解斜視図である。図16は、本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1の内部構造を示す断面図である。図17は、穴プレートの実装例を示す概念図である。図14から図17に基づいて、本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1の内部構造について説明する。
 エンドエフェクタ1のキャッチベース120およびキャッチホルダ130の内部には、ピンモジュール100と、キャッチブラケット110とが挿入されている。
 キャッチブラケット110は、キャッチベース120内に、キャッチベース120が呈する筒の方向にスライド可能に挿入されている。キャッチベース120には図示を省略するバネ機構が組み込まれている。そのため、外力を受けない場合、キャッチブラケット110はキャッチベース120内部で、図19および図20を参照して後述する初期状態に位置づけられる。
 キャッチブラケット110は、送りネジ受け111と、ピン押出しプレート112と、ネジ穴114とを備える。送りネジ受け111には、モータ200の送りネジ201が挿入される。ピン押出しプレート112は、キャッチブラケット110のキャッチベース120内部での位置に応じて、後述のピンモジュール100が備えるインナーピン106に当接して、インナーピン106を押し出す。ネジ穴114には、ネジ穴131とスライド溝121とを貫通したネジ113がねじ込まれる。
 モータ200は、送りネジ201を回転させる。従って、送りネジ201が送りネジ受け111の内部にどの程度深く挿入されるかをモータ200が調節することになる。よってモータ200は、キャッチベース120に対するキャッチブラケット110の相対位置(キャッチベース120が呈する筒の方向に沿った位置)を調節する役割を果たす。
 また、キャッチブラケット110とキャッチホルダ130との間の相対位置が、ネジ113によって固定される。一方で、ネジ113はキャッチベース120のスライド溝121を貫通しているので、キャッチベース120に対するキャッチブラケット110の相対位置は固定されていない。そのため、モータ200は、キャッチベース120に対するキャッチホルダ130の位置をも調節する役割を果たす。
 ピンモジュール100は、スリーブ101と、穴プレート102と、クッション材103と、穴プレート104と、複数のアウターピン105と、複数のインナーピン106とを備える。
 穴プレート102、104と、クッション材103について説明する。穴プレートは複数の穴が設けられたプレートであり、パンチプレートとも呼ばれている。図17に、パンチプレートの一例を示した。穴プレート102、104が備える複数の穴の配列は、千鳥配列であってよい。ただし、それ以外の配列の態様を排除する意図はない。穴プレート102と穴プレート104との間に、クッション材103が挟み込まれる。2枚の穴プレート102、104によってクッション材103を挟み込むことにより、エンドエフェクタ1の動作中にクッション材103が穴プレートから剥がれない。そのため、エンドエフェクタ1がクッション材103を安定して保持することができる。
 次に、アウターピン105とインナーピン106について説明する。アウターピン105は、穴プレート102、104の外周付近に複数配置される。アウターピン105は、穴プレート102、104の外周付近に、キャッチベース120の横断面形状と同様の断面形状を描くように配置されてよい。図示した第2の実施形態においては、複数のアウターピン105は六角形を描くように配置される。インナーピン106は、アウターピン105の内側に多数配置される。
 複数のアウターピン105は、穴プレート102に設けられた穴と、クッション材103と、穴プレート104に設けられた穴とを貫通する。なお、穴プレート102と、クッション材103と、穴プレート104とをまとめて、穴プレートユニットと表記する。アウターピン105は第1端と、第1端とは反対側の第2端とを有する。アウターピン105の第1端は、アウターピン105が穴プレートユニットを貫通する状態において、穴プレートユニットから対象物Wkと接することが可能な方向へと突出する側の端である。アウターピン105の第2端は、アウターピン105が穴プレートユニットを貫通する状態において、穴プレートユニットから対象物Wkと接することが可能な方向とは反対の方向へと突出する側の端である。このとき、アウターピン105の第2端側にスリーブ101が装着される。これを言い換えると、エンドエフェクタ1が支持する対象物Wkと接する側の端部とは反対の端部側にスリーブ101が装着される。
 複数のインナーピン106は、穴プレート102に設けられた穴と、クッション材103と、穴プレート104に設けられた穴とを貫通する。インナーピン106は第1端と、第1端とは反対側の第2端とを有する。インナーピン106の第1端は、インナーピン106が穴プレートユニットを貫通する状態において、穴プレートユニットから対象物Wkと接することが可能な方向へと突出する側の端である。インナーピン106の第2端は、インナーピン106が穴プレートユニットを貫通する状態において、穴プレートユニットから対象物Wkと接することが可能な方向とは反対の方向へと突出する側の端である。このとき、インナーピン106の第2端側にスリーブ101が装着される。これを言い換えると、これを言い換えると、エンドエフェクタ1が支持する対象物Wkと接する側の端部とは反対の端部側にスリーブ101が装着される。
 図18は、本開示の第2の実施形態に係るアウターピン105とインナーピン106、およびスリーブ101の対比図である。
 図18においては、あくまで例示として、アウターピン105、インナーピン106、およびスリーブ101の寸法を、ミリメートル単位で記載している。当然ながら、当業者は記載されているものとは異なる寸法でアウターピン105、インナーピン106、およびスリーブ101を構成してもよい。図18には、アウターピン105の第1端がある側の部分である第1部分S1と、第2端がある側の部分である第2部分S2とが記載されている。図18には、インナーピン106の第1端がある側の部分である第1部分T1と、第2端がある側の部分である第2部分T2が、併せて記載されている。
 アウターピン105の第2部分S2の直径(図18の例では1ミリメートル)は、第1部分S1付近の直径(図18の例では1.5ミリメートル)よりも小さい。また、図17に示した穴プレート102、104の穴径Dは、第2部分S2の径以上であり、かつ、第1部分S1の径よりも小さい。そのため、アウターピン105の第2部分S2を、穴プレートユニットに貫通させることができる。第2部分S2と第1部分S1との間には、径が増加する箇所に段差が設けられている。段差が穴プレート104の穴以外の部分に当接する。これにより、アウターピン105の穴プレートに対するそれ以上の移動は制限される。
 インナーピン106の第2部分T2の径(図18の例では1ミリメートル)は、第1部分T1付近の径(図18の例では1.5ミリメートル)よりも小さい。また、図17に示した穴プレート102、104の穴径Dは、第2部分T2の径以上であり、かつ、第1部分T1の径よりも小さい。そのため、インナーピン106の第2部分T2を、穴プレートユニットに貫通させることができる。第2部分T2と第1部分T1との間には、径が増加する箇所に段差が設けられている。段差が穴プレート104の穴以外の部分に当接する。これにより、インナーピン106の穴プレート104に対するそれ以上の移動は制限される。
 スリーブ101は中空の筒状に形成される。スリーブ101の内径は、第2部分S2およびT2の径に対応する。スリーブ101の外径は、第1部分S1およびT1の径に相当してよい。スリーブ101の径は穴プレート102の穴径よりも大きくてよい。なお、インナーピン106の第2部分T2にスリーブ101が取り付けられる。よって、スリーブ101は穴プレートユニットからインナーピン106が脱落することを防ぐストッパの機能も奏することができる。この場合、インナーピン106の段差とスリーブ101との間の距離から、穴プレートユニットの厚みを減じた距離が、インナーピン106が移動可能な距離、すなわち第1の距離となる。
 図19は、本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1が、対象物Wkを支持するまでの流れを示す概念図である。図20は、本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1が、支持した対象物Wkを解放し、初期状態に戻るまでの流れを示す概念図である。なお、図19および図20における構成要素は図9から図18に示したものと同じであるため、一部の構成要素についてのみ、同じ参照符号を付して明示し、他の構成要素については参照符号の表記が省略されている。また、エンドエフェクタ1が備える複数のピンの先端が重力方向を向いている状態を仮定して説明する。
 図19に示した整列状態においては、モータ200による制御により、キャッチブラケット110がキャッチベース120に対して図中の下方向にスライドする。その結果、ピン押出しプレート112がインナーピン106の第2端を押し、インナーピンの第2端が同じ高さに揃うように、インナーピン106を整列させる。
 次に、キャッチブラケット110に設けられた、図示を省略するバネ機構により、キャッチブラケット110がキャッチベース120に対して所定の位置(高さ)まで戻る。インナーピン106は整列された状態を維持している。このようなエンドエフェクタ1の状態が、初期状態となる。
 転写状態においては、エンドエフェクタ1を対象物Wkへと押し付ける。この押し付けは、人間が行ってもよく、エンドエフェクタ1が装着されたロボットアームが行ってもよい。複数のインナーピン106のうち、対象物Wkと接触したものは、穴プレートユニットに対して上方向にスライドする。
 支持状態においては、モータ200による制御により、キャッチブラケット110がキャッチベース120に対して図19中の上方向にスライドする。キャッチブラケット110に対して固定されているキャッチホルダ130もまた、キャッチベース120に対して上方向にスライドする。その結果、絞り132の内壁における傾斜部がアウターピン105に接触して当該アウターピン105に対して内向きの力(つまり対象物Wkに向かう力)を加える。この内向きの力によりアウターピン105は内向きに倒れ、それに伴ってさらに内側のインナーピン106も順次内向きに倒れ、最終的に対象物Wkに接触するインナーピン106が、当該対象物Wkの側面に押し付けられる。当該対象物Wkに接触する複数のインナーピン106が対象物Wkに側圧を加えることによって、対象物Wkが支持される。
 次に、図20に基づいて説明する。図20に示した支持状態は、図19に示した支持状態と同じであるため、詳しい説明は省略する。
 解放状態においては、モータ200が送りネジ201へ加えていた回転方向への付勢力をオフにする。つまり、送りネジ201が自由に回転可能となる。すると、キャッチブラケット110に設けられたバネ機構の、バネが戻る力によって送りネジ201が回転し、キャッチブラケット110がキャッチベース120に対して図20中の下方向にスライドする。キャッチブラケット110に対して固定されているキャッチホルダ130もまた、キャッチベース120に対して下方向にスライドする。その結果、アウターピン105は絞り132によって加えられていた内向きの力から解放される。それに伴ってさらに内側のインナーピン106も、内向きの力から解放される。対象物Wkに接触する複数のインナーピン106が対象物Wkに加えていた側圧がなくなることによって、対象物Wkがインナーピン106から解放される。
 押出状態においては、キャッチブラケット110に設けられたバネ機構による、バネの反動によって、キャッチブラケット110がキャッチベース120に対して図20中の下方向にさらにスライドする。その結果、ピン押出しプレート112がインナーピン106の第2端を押し、インナーピン106の第2端が同じ高さに揃うように、インナーピン106を整列させる。すなわち、図20の押出状態は、図19の整列状態と同様に、インナーピン106を整列させる。この時、対象物Wkはインナーピン106によって押し出される。
 キャッチブラケット110に設けられたバネ機構により、キャッチブラケット110がキャッチベース120に対して所定の位置(高さ)まで戻る。インナーピン106は整列された状態を維持している。すなわちエンドエフェクタ1の状態が初期状態に戻る。
 図21は、支持状態におけるエンドエフェクタ1の一例を示す縦断面図である。図22は、図21に対応する、エンドエフェクタ1が対象物Wkを水平方向に支持する場合を示す概念図である。
 図22は、支持状態におけるエンドエフェクタ1を、対象物Wkからエンドエフェクタ1へと向かう方向に見た図である。図7および図8の例と同様に、図21および図22においても、アウターピン105およびインナーピン106にかかる自重の方向が、ピンが延びる方向とは異なる。そのため、インナーピン106には、対象物Wkとの接触以外の力がかかる。しかし第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1の場合、インナーピン106は上述のようにクッション材103を貫通している。そのため、クッション材103が抵抗となって、インナーピン106が意図しないスライドを行うことを防止する。したがって、図22に示したように、対象物Wkを支持するインナーピン106の数が減らない。そのため、ピンが対象物Wkの形状を転写する転写機能が損なわれず、支持力が低下しない。これは、エンドエフェクタ1が対象物Wkを他の方向に、例えば上方向に支持する場合でも同様である。インナーピン106が貫通するクッション材103が、インナーピン106のスライド移動に対する抵抗力を発揮することにより、インナーピン106の意図しない落下を防止することもできる。すなわち、横方向や上方向などの、どの方向に向けても支持力が低下しないエンドエフェクタ1を得ることができる。このような、本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1によって、幅広い作業を行うことができるようになる。例えば、エンドエフェクタ1は、壁に設けられたスイッチをつまんでオンオフ制御することができる。エンドエフェクタ1は、ドアノブを把持して回転させ、ドアを開けることができる。また、エンドエフェクタ1は、室内の天井に配置された裸電球を回転させて取り外すことができる。
 また、アウターピン105およびインナーピン106のうち、少なくともインナーピン106に対して、適切な厚みを有するスリーブ101が取り付けられる。スリーブ101が取り付けられることにより、スリーブ101が取り付けられた箇所においてインナーピン106が隙間なく整列する。また、インナーピン106が穴プレート102、104の穴に対して斜めにずれて別のピンにひっかかることが無くなる。そのため、エンドエフェクタ1をどの方向(例えば横方向や上方向)に用いたとしても、インナーピン106が対象物Wkの形状を正しく転写することができる。従って、エンドエフェクタ1が対象物Wkをしっかりと支持することができる。
 ここで、クッション材103、アウターピン105、絞り132、およびインナーピン106について、より詳しく説明する。
 (クッション材)
 クッション材103は、インナーピン106が、対象物Wkから受ける力以外の、意図しない力を受けてスライドすることを防止する。この観点から、クッション材103は、貫通するインナーピン106に対して摩擦力を与えることが可能な材質によって形成される。クッション材103は例えばウレタンフォームによって形成されてよいが、材質はこれには限られない。クッション材103は弾性を有している。インナーピン106が貫通するクッション材103の孔径は、インナーピン106の径よりも小さいものとなるのが好ましい。
 (アウターピンおよび絞り)
 アウターピン105は、穴プレート104の穴の方向にスライドしないように、穴プレート104に対して固定される。アウターピン105は、インナーピン106よりも短い。インナーピン106の、穴プレート104の穴の方向に沿った可動範囲(ストローク)を第1の距離とすると、アウターピン105は、インナーピン106の長さから第1の距離を減じた値以下の長さを有する。
 アウターピン105の第1端、すなわち、エンドエフェクタ1が支持する対象物Wkに近い側の端部は丸みを有する。この丸みが設けられていることにより、キャッチブラケット110と共にスライドする絞り132の内壁(傾斜部)とアウターピン105の第1端とが接する際に、互いを摩耗させることを防ぐ。例えば、アウターピン105の第1端は球状であってよい。摩耗を防ぐ観点から、絞り132の内壁(傾斜部)に丸みが設けられていてもよい。なお、絞り132は加力部の一態様である。
 アウターピン105の第1端または絞り132の内壁(傾斜部)に丸みが設けられていることにより、キャッチホルダ130の絞り132が穴プレート104の穴の方向に沿ってスライドして、図19に示した転写状態から支持状態へと移行する際に、絞り132の内壁(傾斜部)がアウターピン105に対して内向きの力を滑らかに伝える。アウターピン105は内向きに滑らかに倒れ、そのさらに内側のインナーピン106が対象物Wkに対して滑らかに側圧をかける。結果として、エンドエフェクタ1が対象物Wkを滑らかに支持することができる。
 (インナーピン)
 図23は、インナーピン106の第1端付近の形状を例示する概念図である。図24は、図23に示したインナーピン106を、第1端から第2端の方向へと見た概念図である。インナーピン106の第1部分T1(図18参照)における、対象物Wkと接触する領域のうち、第1端を含む第1領域REG1は、テーパー状となるように加工が施されている。これにより、インナーピン106の端部が単なる棒状である場合と比較して、内向きに倒れたインナーピン106の側面部分が、対象物Wkにより滑らかに接することになる。そのため、対象物Wkに対して横向きの力を加えやすくなり、対象物Wkの支持が安定する。また、対象物Wkが小さい場合も、複数のインナーピン106におけるテーパー状となった部分で対象物Wkを囲うように掴むことができる。図24には、第1領域REG1のテーパーの傾斜度をどの程度にするかを示す一例が示されている。
 インナーピン106の第1部分T1(図18参照)における、対象物Wkと接触する領域のうち、第2領域REG2には、滑り止め加工がなされてよい。たとえば対象物Wkがヒラメやナマコなどの、滑りやすい物体である場合、エンドエフェクタがこのような物体を支持するのはそもそも難しい。本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1は、第2領域REG2において、引っ掛かりができるような滑り止め加工を施すことにより、滑りやすい物体を確実に支持することができる。この滑り止め加工は例えば、第2領域REG2の中心部分である芯1061を残して、芯1061の周辺部分を、摩擦力が上がるような形状に加工することによって行われる。
 図25は、インナーピン106の第2領域REG2に施される滑り止め加工の例を示す図である。引っ掛かりのある形状(引掛け形状)を例えば円柱とする場合は、芯1061を残してその周辺部分を切削することにより、第2領域REG2の表面形状が形成される。引掛け形状を、エッジのある形状とする場合、例えばインナーピン106自体を3Dプリンタを用いて形成することにより、第2領域REG2の表面形状が形成される。
 その他、インナーピン106の第2領域REG2の部分を、芯1061を残して削り、芯1061の周囲にゴム製の滑り止め部材を装着してもよい。
 なお、本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1について説明した各構成要素は、本開示の第1の実施形態に係るエンドエフェクタ2について適用されてもよく、上述と同様の作用効果を得ることができる。
 図26は、本開示の各実施形態に係るエンドエフェクタと共に用いられる制御システム500のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。制御システム500は、上述したエンドエフェクタ1またはエンドエフェクタ2の動作を制御する。なお、制御システム500は、図示を省略するロボットアームをさらに制御してもよい。制御システム500は、ロボットアームの内部に設けられてもよいし、ロボットアームの外部に設けられてもよい。
 制御システム500は、プロセッサ501、メモリ502、入力装置503、エンドエフェクタ接続部505、通信装置506、及び、入出力インターフェース507を備える。メモリ502、入力装置503、エンドエフェクタ接続部505、通信装置506、入出力インターフェース507は、それぞれ、プロセッサ501と、データ又は情報の入出力が可能に、内部バス等で接続される。
 プロセッサ501は、制御システム500の制御部として機能する。例えば、プロセッサ501は、制御システム500の各部の動作を全体的に統括するための制御処理、制御システム500の各部との間のデータ又は情報の入出力処理、データの計算処理、及び、データ又は情報の記憶処理を行う。また、プロセッサ501は、エンドエフェクタ1、エンドエフェクタ2、およびロボットアームを制御する制御部としても機能する。プロセッサ501は例えば、エンドエフェクタ2についてのアクチュエータ16、またはエンドエフェクタ1についてのモータ200の動作を制御してよい。プロセッサ501は、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、又は、FPGA(Field Programmable Gate Array)等であってよい。
 メモリ502は、プロセッサ501によって実行される各種プログラム(OS、アプリケーションソフト等)及び各種データを格納する。メモリ502は、例えばHDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ、ROM(Read Only Memory)及び/又はRAM(Random Access Memory)等によって構成される。
 入力装置503は、ユーザとの間のヒューマンインターフェースとしての機能を有し、ユーザの操作を入力する。言い換えると、入力装置503は、制御システム500により実行される各種の処理における、入力または指示に用いられる。入力装置503の例は、キーボード又はマウスである。あるいは、入力装置503は、ロボットアームのコントローラ(図示しない)に接続されたプログラミングペンダントである。
 エンドエフェクタ接続部505は、エンドエフェクタ1またはエンドエフェクタ2を、制御システム500に接続するための装置である。エンドエフェクタ接続部505とエンドエフェクタ1またはエンドエフェクタ2との間は、コネクタ及びケーブルといった有線で接続される。ただし、エンドエフェクタ接続部505とエンドエフェクタ1またはエンドエフェクタ2との間は、無線で接続されてもよい。
 通信装置506は、ネットワーク508を介して外部と通信を行うための装置である。この通信は、有線通信又は無線通信の何れであってもよい。
 入出力インターフェース507は、制御システム500を構成する各装置の間でデータ又は情報を入出力するインターフェースとしての機能を有する。
 なお、図26に示す制御システム500の構成は一例であり、制御システム500は、図26に示す構成要素のうちの一部を備えなくてもよいし、図26に図示しない追加の構成要素をさらに備えてもよい。
 (第1の実施形態の変形例)
 本開示の第1の実施形態に係るエンドエフェクタ2の構成は、上述した構成に限られない。例えば、ホルダ14の突起部14Bがエアチューブによって構成され、エアチューブがアウターピン12Aの下端よりも上部に配置されてよい。この場合、エンドエフェクタ2は、支持段階において、エアチューブに空気を注入する。これにより、空気の注入によって膨張したエアチューブがアウターピン12Aを側面から圧迫して当該アウターピン12Aに対して内向きの力(つまり対象物Wkに向かう力)を加える。この内向きの力により、アウターピン12Aは内向きに倒れ、それに伴ってインナーピン12Bも順次内向きに倒れ、最終的に対象物Wkに接触するインナーピン12Bが当該対象物Wkの側面に押し付けられる。このような構成であっても、エンドエフェクタ2は、対象物Wkを支持できる。エアチューブは、加力部の一態様である。
 あるいは、エンドエフェクタ2は、ホルダ14を備えずに、通電すると先端部分が内向き(つまり対象物Wkに向かう向き)に変形する形状記憶合金のアウターピン12Aを備える構成であってもよい。この場合、エンドエフェクタ2は、支持段階において、アウターピン12Aに通電する。これにより、アウターピン12Aが内向きに変形し、それに伴ってインナーピン12Bも順次内向きに倒れ、最終的に対象物Wkに接触するインナーピン12Bが当該対象物Wkの側面に押し付けられる。このような構成であっても、エンドエフェクタ2は、対象物Wkを支持できる。アウターピン12Aに通電する装置は、加力部の一態様である。
 次に、切替アダプタを支持するエンドエフェクタ2について説明する。上述の実施の形態1においては、エンドエフェクタ2が支持する対象物Wkは、例えば工場等におけるピッキングの対象となる、ワークであった。一方、エンドエフェクタ2は、他のエンドエフェクタを支持してもよい。このような他のエンドエフェクタの一例として、後述の切替アダプタ33がある。
 以下、対象物Wkを吸着可能な吸着パッド32を備える切替アダプタ33を支持して利用するエンドエフェクタ2について説明する。
 図27は、変形例に係るエンドエフェクタ2の構成の一例を示す縦断面図である。
 エンドエフェクタ2は、本体吸着ユニット31をさらに備える。本体吸着ユニット31は図28に基づき説明する吸着パッド32と連結可能であって、連結された吸着パッド32に対する空気の吸入及び排出の経路を構成する。
 なお、アクチュエータ16が空気の吸入及び排出を行うものである場合、本体吸着ユニット31は、アクチュエータ16と共通の空気搬送系統に接続されてもよい。
 図28は、変形例に係るエンドエフェクタ2による切替アダプタ33の型取り段階の一例を示す縦断面図である。図29は、変形例に係るエンドエフェクタ2による切替アダプタ33の支持段階の一例を示す縦断面図である。
 まず、図28に示すように、切替アダプタ33が吸着パッド32を備えている。この吸着パッドに対する空気の吸入及び排出を行う管34が本体吸着ユニット31に連結される。これにより、吸着パッド32から本体吸着ユニット31までの空気の吸入及び排出の通路が形成される。
 次に、図28に示すように、エンドエフェクタ2は、型取り段階において、切替アダプタ33の型取りを行う。そして、図29に示すように、エンドエフェクタ2は、支持段階において、切替アダプタ33を支持する。
 これにより、エンドエフェクタ2は、支持した切替アダプタ33を通じて、吸着パッド32を利用できる。すなわちロボットアームは、本開示に係るピン型のエンドエフェクタ2を交換することなく、切替アダプタ33を通じて、吸着パッド32のような別の種類のエンドエフェクタを利用できる。
 なお、切替アダプタ33に装着される別の種類のエンドエフェクタは、上述した吸着パッド32に限られない。例えば、切替アダプタ33には、フィンガタイプ、電磁タイプ、又はジャミングタイプのエンドエフェクタが装着されてもよい。
 なお、第1の実施形態の変形例について説明した各構成要素は、本開示の第2の実施形態に係るエンドエフェクタ1について適用されてもよく、上述と同様の作用効果を得ることができる。
 以上のように、本開示の一態様に係るエンドエフェクタは、複数の穴が設けられた一以上の穴プレートと、穴プレートと共に用いられるクッション材と、複数のピンとを備える。複数のピンは、複数のインナーピンと、インナーピンの外側に配置された複数のアウターピンとを含む。インナーピンは、穴プレートに対して穴の貫通方向に第1の距離だけ移動可能になるように、穴プレートの穴およびクッション材を貫通する。エンドエフェクタは、アウターピンに対して内側に向かう力を加える加力部をさらに備える。これにより、横向きや上向き等で用いた場合であっても、対象物の支持力を維持することが可能なエンドエフェクタを提供することができる。
 アウターピンは、穴プレートの穴の貫通方向に移動しないように、穴プレートに対して固定される。これにより、固定されたアウターピンが内向きに倒れることにより、インナーピンに内向きの力を加えることができる。
 アウターピンは、インナーピンの長さから第1の距離を減じた値以下の長さを有する。これにより、インナーピンが穴プレートの穴の方向に沿って移動する可動範囲(ストローク)を確保することができる。
 複数のピンにおける、エンドエフェクタが支持する対象物と接する側の端部とは反対の端部側にスリーブが装着されている。これにより、スリーブが取り付けられた箇所においてインナーピンが隙間なく整列する。また、インナーピンが穴プレートの穴に対して斜めにずれて別のピンにひっかかることが無くなる。そのため、エンドエフェクタをどの方向(例えば横方向や上方向)に用いたとしても、インナーピンが対象物の形状を正しく転写することができる。従って、エンドエフェクタが対象物をしっかりと支持することができる。
 インナーピンにおける、エンドエフェクタが支持する対象物と接する側の端部がテーパー状になっている。これにより、インナーピンの端部が単なる棒状である場合と比較して、内向きに倒れたインナーピンの側面部分が、対象物により滑らかに接することになる。そのため、対象物に対して横向きの力を加えやすくなり、対象物の支持が安定する。また、対象物が小さい場合も、複数のインナーピンにおけるテーパー状となった部分で対象物を囲うように掴むことができる。
 インナーピンにおける、エンドエフェクタが支持する対象物と接する領域に滑り止め加工がなされている。これにより、滑りやすい物体を確実に支持することができる。
 アウターピンにおける、エンドエフェクタが支持する対象物と接する側の端部が丸みを有する。これにより、当該端部と加力部との間の接触による摩耗を防ぐことができる。
 加力部は、穴プレートの穴の貫通方向に沿って移動可能な傾斜部を備え、傾斜部が丸みを有する。これにより、アウターピンにおける、エンドエフェクタが支持する対象物と接する側の端部と加力部(傾斜部)との間の接触による摩耗を防ぐことができる。
 クッション材は、2枚の穴プレートに挟まれて配置されてもよい。これにより、クッション材は、2枚の穴プレートに安定して保持される。
 エンドエフェクタのセットが、上述のエンドエフェクタと、上述のエンドエフェクタによって支持可能な他のエンドエフェクタを備える。これにより、上述のエンドエフェクタを取り替えずに、他のエンドエフェクタを支持して作業を行うことができる。
 以上、添付図面を参照しながら実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても本開示の技術的範囲に属すると了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
 本開示のエンドエフェクタは、物体を支持する装置に利用可能である。
1 エンドエフェクタ
2 エンドエフェクタ
11 穴プレート
12 ピン
12A アウターピン
12B インナーピン
13 ベース
14 ホルダ
14A 側面部
14B 突起部
14C スリット
15 可動プレート
16 アクチュエータ
31 本体吸着ユニット
32 吸着パッド
33 切替アダプタ
34 管
100 ピンモジュール
101 スリーブ
102 穴プレート
103 クッション材
104 穴プレート
105 アウターピン
106 インナーピン
1061 芯
110 キャッチブラケット
112 プレート
113 ネジ
114 ネジ穴
120 キャッチベース
121 スライド溝
130 キャッチホルダ
131 ネジ穴
200 モータ
201 ネジ
500 制御システム
501 プロセッサ
502 メモリ
503 入力装置
505 エンドエフェクタ接続部
506 通信装置
507 入出力インターフェース
508 ネットワーク
Wk 対象物

Claims (10)

  1.  複数の穴が設けられた一以上の穴プレートと、
     前記一以上の穴プレートと共に用いられるクッション材と、
     複数のインナーピンと、前記複数のインナーピンの外側に配置された複数のアウターピンとを含む複数のピンと、
     前記複数のアウターピンに対して内側に向かう力を加える加力部と、を備え、
     前記複数のインナーピンは、前記一以上の穴プレートに対して前記複数の穴の貫通方向に第1の距離だけ移動可能になるように、前記複数の穴および前記クッション材を貫通する、
     エンドエフェクタ。
  2.  前記複数のアウターピンは、前記複数の穴の貫通方向に移動しないように、前記一以上の穴プレートに対して固定される、
     請求項1に記載のエンドエフェクタ。
  3.  前記複数のアウターピンは、前記複数のインナーピンの長さから前記第1の距離を減じた値以下の長さを有する、
     請求項2に記載のエンドエフェクタ。
  4.  前記複数のピンにおける、前記エンドエフェクタが支持する対象物と接する側の端部とは反対の端部側にスリーブが装着されている、
     請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。
  5.  前記複数のインナーピンにおける、前記エンドエフェクタが支持する対象物と接する側の端部がテーパー状になっている、
     請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。
  6.  前記複数のインナーピンにおける、前記エンドエフェクタが支持する対象物と接する領域に滑り止め加工がなされている、
     請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。
  7.  前記複数のアウターピンにおける、前記エンドエフェクタが支持する対象物に近い側の端部が丸みを有する、
     請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。
  8.  前記加力部は、前記複数の穴の貫通方向に沿って移動可能な傾斜部を備え、前記傾斜部が丸みを有する、
     請求項1から請求項7のうちいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。
  9.  前記一以上の穴プレートは、2枚の穴プレートであり、
     前記クッション材は、前記2枚の穴プレートに挟まれて配置される、
     請求項1から請求項8のうちいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。
  10.  請求項1から請求項9のうちいずれか一項に記載のエンドエフェクタと、
     前記エンドエフェクタによって支持可能な他のエンドエフェクタを備えた、
     エンドエフェクタのセット。
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