DE102019123710A1

DE102019123710A1 - Robotergreifvorrichtung

Info

Publication number: DE102019123710A1
Application number: DE102019123710.6A
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Sakakibara; Kazutaka Nakayama
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-09-11
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2020-03-12
Also published as: US11148300B2; JP2020040173A; JP6853226B2; US20200078959A1; CN110883786A

Abstract

Es wird eine Robotergreifvorrichtung bereitgestellt, die sowohl ein hartes Werkstück als auch ein weiches Werkstück handhaben kann. Eine Robotergreifvorrichtung (1) umfasst einen Basisteil (2) zur Anbringung an einer Spitze eines Handgelenks eines Roboters; Fingerteile (3), von denen mindestens einer derart beweglich auf dem Basisteil (2) gestützt wird, dass sich die Fingerteile aufeinander zu und voneinander weg bewegen können; und einen Antriebsmechanismus (4), der die Fingerteile (3) antreibt. Bei mindestens einem der Fingerteile (3) kann die Flexibilität von mindestens einer Greiffläche (52, 61) gewechselt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Robotergreifvorrichtung.
Stand der Technik
Bisher ist eine Robotergreifvorrichtung, die ein Paar Öffnungs-/Schließfinger und kleine Finger, die ungehindert von diesen Fingern ausgefahren und zu diesen eingefahren werden können, bekannt (siehe beispielsweise PTL 1).
Wenn ein großes Werkstück mit dieser Robotergreifvorrichtung gehandhabt werden soll, wird die Aufgabe durchgeführt, während die kleinen Finger in den Fingern untergebracht sind; wenn ein kleines Werkstück gehandhabt werden soll oder wenn ein Werkstück in einem engen Raum gehandhabt werden soll, werden die kleinen Finger ausgefahren und das Werkstück wird mit den ausgefahrenen kleinen Fingern ergriffen.
Liste bekannter Schriften
Patentliteratur
[PTL 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 4-63691
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Die Greifvorrichtung von PTL 1 ist jedoch bei der Handhabung von sowohl einem harten Werkstück als auch einem weichen Werkstück unpraktisch, selbst wenn die Finger gewechselt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Robotergreifvorrichtung bereitzustellen, die sowohl ein hartes Werkstück als auch ein weiches Werkstück handhaben kann.
Lösung des Problems
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Robotergreifvorrichtung bereitgestellt, die einen Basisteil zur Anbringung an einer Spitze eines Handgelenks eines Roboters; mehrere Fingerteile, von denen mindestens einer derart beweglich auf dem Basisteil gestützt wird, dass sich die Fingerteile aufeinander zu und voneinander weg bewegen können; und einen Antriebsmechanismus, der jeden der mehreren Fingerteile antreibt, umfasst, wobei bei mindestens einem der Fingerteile die Flexibilität von mindestens einer Greiffläche gewechselt werden kann.
Gemäß diesem Aspekt wird, wenn ein weiches Werkstück ergriffen werden soll, die Greiffläche mindestens eines Fingerteils zu einer mit einer hohen Flexibilität gewechselt und dann der Antriebsmechanismus betätigt, so dass sich die Fingerteile, die so angeordnet sind, dass sie mit dem Werkstück dazwischen einander gegenüberliegen, nahe aufeinander zu bewegen. So kann das weiche Werkstück durch Verformen der Greifflächen ohne Anlegen einer übermäßigen Greifkraft an das weiche Werkstück ergriffen werden. Im Gegensatz dazu wird, wenn ein hartes Werkstück ergriffen werden soll, die Greiffläche des Fingerteils zu einer mit geringer Flexibilität gewechselt und dann wird der Antriebsmechanismus betätigt, so dass sich die Fingerteile, die so angeordnet sind, dass sie mit dem Werkstück dazwischen einander gegenüberliegen, nahe aufeinander zu bewegen. Somit kann dadurch, dass die Greiffläche eine geringe Flexibilität aufweist, eine hohe Greifkraft an das harte Werkstück angelegt werden und das Werkstück kann sicherer ergriffen werden.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann ferner eine Steuereinheit, die den Antriebsmechanismus steuert, vorgesehen sein, und als Reaktion auf den Wechsel der Flexibilität der Greiffläche des Fingerteils kann die Steuereinheit ein Steuersystem für den Antriebsmechanismus wechseln.
Gemäß diesem Merkmal kann die Steuereinheit, wenn die Flexibilität der Greiffläche des Fingerteils auf hoch gewechselt wird, das Steuersystem auf ein System des Antreibens der Fingerteile mit einer geringen Kraft und des Betätigens des Antriebsmechanismus wechseln. Wenn die Flexibilität der Greiffläche des Fingerteils auf gering gewechselt wird, kann die Steuereinheit das Steuersystem auf ein System des Antreibens der Fingerteile mit einer hohen Kraft und des Betätigens des Antriebsmechanismus wechseln. Somit kann das Werkstück mit einer Greifkraft, die für die Art von Werkstück angemessen ist, ergriffen werden.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann der Fingerteil zwei Arten von Fingergliedern, die sich in einer Längsachsenrichtung des Fingerteils bezüglich einander bewegen können und die die Greifflächen mit unterschiedlicher Flexibilität aufweisen, und einen Wechselmechanismus, der die Fingerglieder bezüglich einander bewegt, umfassen.
Gemäß diesem Merkmal kann durch dahingehendes Betätigen des Wechselmechanismus, die zwei Arten von Fingergliedern in der Längsachsenrichtung bezüglich einander zu bewegen, das Werkstück durch Verwenden der Greiffläche des Fingerglieds, die an der Spitzenseite bezüglich des anderen Fingerglieds angeordnet ist, ergriffen werden. Anders ausgedrückt wird, wenn ein weiches Werkstück ergriffen werden soll, das Fingerglied, das eine Greiffläche mit hoher Flexibilität aufweist, auf der Spitzenseite in der Längsachsenrichtung bezüglich des Fingerglieds, das eine Greiffläche mit einer geringen Flexibilität aufweist, platziert; und wenn ein hartes Werkstück ergriffen werden soll, wird das Fingerglied, das eine Greiffläche mit geringer Flexibilität aufweist, auf der Spitzenseite in der Längsachsenrichtung bezüglich des Fingerglieds, das eine Greiffläche mit hoher Flexibilität aufweist, platziert.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann der Fingerteil ein zylindrisches erstes Fingerglied, das so fixiert ist, das es sich nicht in der Längsachsenrichtung bewegt und das eine Öffnung an einer Spitze aufweist, und ein zweites Fingerglied, das die Greiffläche mit einer Flexibilität, die höher als jene des ersten Fingerglieds ist, aufweist und das aus dem Inneren des ersten Fingerglieds in der Längsachsenrichtung durch die Öffnung ausfahren und in dieses einfahren kann, umfassen.
Gemäß diesem Merkmal ist, wenn ein hartes Werkstück ergriffen werden soll, das zweite Fingerglied, das eine Greiffläche mit hoher Flexibilität aufweist, in dem ersten Fingerglied, das eine Greiffläche mit geringer Flexibilität aufweist, untergebracht, und das erste Fingerglied, das die Greiffläche mit geringer Flexibilität aufweist, wird auf der Spitzenseite in der Längsachsenrichtung platziert. Wenn im Gegensatz dazu ein weiches Werkstück ergriffen werden soll, wird bewirkt, dass das zweite Fingerglied, das eine Greiffläche mit hoher Flexibilität aufweist, aus der Öffnung an der Spitze des ersten Fingerglieds, das eine Greiffläche mit geringer Flexibilität aufweist, vorragt, so dass das zweite Fingerglied auf der Spitzenseite in der Längsachsenrichtung platziert wird.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann der Fingerteil ein zweites Fingerglied, das dahingehend fixiert ist, sich nicht in der Längsachsenrichtung zu bewegen, und ein erstes Fingerglied, das eine Greiffläche mit einer Flexibilität, die unter jener des zweiten Fingerglieds liegt, aufweist und das dazu konfiguriert ist, sich zwischen einer Position, in der das erste Fingerglied die Greiffläche des zweiten Fingerglieds bedeckt, und einer Position, in der das erste Fingerglied die Greiffläche des zweiten Fingerglieds frei lässt, zu bewegen, umfassen.
Aufgrund dieses Merkmals kann, wenn das erste Fingerglied dahingehend positioniert ist, die Greiffläche des zweiten Fingerglieds zu bedecken, ein hartes Werkstück mit Greifflächen mit geringer Flexibilität ergriffen werden, indem die Fingerteile durch den Antriebsmechanismus nahe zueinander gebracht werden. Wenn hingegen das erste Fingerglied dahingehend positioniert ist, die Greiffläche des zweiten Fingerglieds frei zu lassen, kann ein weiches Werkstück mit Greifflächen mit hoher Flexibilität ergriffen werden, indem die Fingerteile durch den Antriebsmechanismus nahe zueinander gebracht werden.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann der Fingerteil ein Fingerglied, das zwei Arten der Greifflächen, die um eine Längsachse des Fingerteils angeordnet sind, aufweist, wobei die Greifflächen eine unterschiedliche Flexibilität aufweisen, und einen Wechselmechanismus, der die Greiffläche durch Drehen des Fingerglieds um die Längsachse wechselt, umfassen.
Aufgrund dieses Merkmals kann durch dahingehendes Betätigen des Wechselmechanismus, das Fingerglied um die Längsachse zu drehen und eine der Greifflächen in eine der Greiffläche des anderen Fingerteils gegenüberliegende Position zu platzieren, das Werkstück mit für das Werkstück geeigneten Greifflächen ergriffen werden. Anders ausgedrückt wird, wenn ein weiches Werkstück ergriffen werden soll, eine Greiffläche mit hoher Flexibilität dahingehend platziert, dem anderen Fingerteil gegenüberzuliegen, und wenn ein hartes Werkstück ergriffen werden soll, wird eine Greiffläche mit geringer Flexibilität dahingehend platziert, dem anderen Fingerteil gegenüberzuliegen.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann der Fingerteil ein hohles erstes Fingerglied, das eine erste Greiffläche auf einer Außenumfangsseite des Fingerteils und mindestens eine Durchgangsbohrung, die in einer Dickenrichtung hindurchgeht, aufweist, ein zweites Fingerglied, das durch die Durchgangsbohrung von der ersten Greiffläche ausgefahren und in diese eingefahren werden kann, umfassen, wobei das zweite Fingerglied eine höhere Flexibilität als das erste Fingerglied aufweist, und eine zweite Greiffläche mit einer höheren Flexibilität als die erste Greiffläche kann dadurch gebildet werden, dass bewirkt wird, dass das zweite Fingerglied aus der ersten Greiffläche vorragt.
Aufgrund dieser Struktur wird, wenn ein weiches Werkstück ergriffen werden soll, dafür gesorgt, dass das zweite Fingerglied mit höherer Flexibilität als das erste Fingerglied von der ersten Greiffläche durch die mindestens eine Durchgangsbohrung vorragt und das plattenförmige erste Fingerglied in der Dickenrichtung durchdringt, so dass es eine zweite Greiffläche bildet. Wenn im Gegensatz dazu ein hartes Werkstück ergriffen werden soll, wird das zweite Fingerglied aus der ersten Greiffläche eingefahren. Dadurch kann ein Werkstück mit einer angemessenen Greifkraft entsprechend der Art von Werkstück ergriffen werden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung weist insofern eine vorteilhafte Wirkung auf, als sowohl ein hartes Werkstück als auch ein weiches Werkstück gehandhabt werden kann.
Figurenliste

[1] 1 ist eine perspektivische Teilansicht eines Roboters, an dem eine Robotergreifvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist.
[2] 2 ist eine Vertikalschnittansicht, die ein Beispiel für eine Innenstruktur der in 1 dargestellten Robotergreifvorrichtung darstellt und einen Zustand, in dem ein hartes Werkstück ergriffen wird, darstellt.
[3] 3 ist eine Vertikalschnittansicht, die ein Beispiel für eine Innenstruktur der in 1 dargestellten Robotergreifvorrichtung darstellt und einen Zustand, in dem ein weiches Werkzeug ergriffen wird, darstellt.
[4] 4 ist eine perspektivische Ansicht der Robotergreifvorrichtung in dem in 2 dargestellten Zustand.
[5] 5 ist eine perspektivische Ansicht der Robotergreifvorrichtung in einem Zustand, in dem Fingerteile gegenüber dem in 4 dargestellten Zustand geschlossen sind.
[6] 6 ist eine perspektivische Ansicht der Robotergreifvorrichtung in dem in 3 dargestellten Zustand.
[7] 7 ist eine perspektivische Ansicht der Robotergreifvorrichtung in einem Zustand, in dem Fingerteile gegenüber dem in 6 dargestellten Zustand geschlossen sind.
[8] 8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein hartes Werkstück mit der Robotergreifvorrichtung in dem in 2 dargestellten Zustand ergriffen wird.
[9] 9 ist eine Voransicht der Robotergreifvorrichtung in dem in 8 dargestellten Zustand.
[10] 10 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein weiches Werkstück mit der Robotergreifvorrichtung in dem in 3 dargestellten Zustand ergriffen wird.
[11] 11 ist eine Vorderansicht der Robotergreifvorrichtung in dem in 10 dargestellten Zustand.
[12] 12 ist eine perspektivische Ansicht einer Modifikation an der in 2 dargestellten Robotergreifvorrichtung und stellt einen Zustand dar, in dem ein weiches Werkstück ergriffen wird.
[13] 13 ist eine Seitenansicht der in 12 dargestellten Robotergreifvorrichtung.
[14] 14 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein hartes Werkstück mit der in 12 dargestellten Robotergreifvorrichtung ergriffen wird.
[15] 15 ist eine Seitenansicht der in 14 dargestellten Robotergreifvorrichtung.
[16] 16 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein hartes Werkstück mit der Robotergreifvorrichtung in dem in 14 dargestellten Zustand ergriffen wird.
[17] 17 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein weiches Werkstück mit der Robotergreifvorrichtung in dem in 12 dargestellten Zustand ergriffen wird.
[18] 18 ist eine schematische Vertikalschnittansicht eines der Fingerteile gemäß einer weiteren Modifikation der in 2 dargestellten Robotergreifvorrichtung und stellt einen Zustand dar, in dem ein hartes Werkstück ergriffen wird.
[19] 19 ist eine schematische Vertikalschnittansicht eines der Fingerteile und stellt einen Zustand dar, in dem ein weiches Werkstück mit der in 18 dargestellten Robotergreifvorrichtung ergriffen wird.
[20] 20 ist eine schematische Seitenansicht eines der Fingerteile gemäß einer weiteren Modifikation der in 2 dargestellten Robotergreifvorrichtung und stellt den Fall dar, in dem das Wechseln zwischen einer ersten Greiffläche und einer zweiten Greiffläche durch Drehen des ersten Fingerteils um eine Längsachse durchgeführt wird.

Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Robotergreifvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Gemäß der Darstellung in 1 ist die Robotergreifvorrichtung 1 dieser Ausführungsform an einer Spitze eines Handgelenks 110 eines Roboters 100 angebracht und wird verwendet.
Gemäß der Darstellung in 2 und 3 ist die Robotergreifvorrichtung 1 mit einem Basisteil 2, der an der Spitze des Handgelenks 110 des Roboters 100 fixiert ist, einem Paar Fingerteile 3, die derart an dem Basisteil 2 gestützt werden, dass sich die Fingerteile 3 aufeinander zu und voneinander weg bewegen können, und einem Antriebsmechanismus 4, der die Fingerteile 3 antreibt, ausgestattet.
Gemäß der Darstellung in 2-4 sind die Fingerteile 3 jeweils mit einem ersten Fingerglied (Fingerglied) 5, das eine rechteckige Prismenform aufweist und eine Öffnung 51 an einer Spitze in einer Längsachsenrichtung aufweist, einem zweiten Fingerglied (Fingerglied) 6, das dazu konfiguriert ist, sich zwischen einem Zustand, in dem das zweite Fingerglied 6 in dem ersten Fingerglied 5 untergebracht ist, und einem Zustand, in dem das zweite Fingerglied von der Öffnung 51 in einer Spitzenrichtung vorragt, zu bewegen, und einem Wechselmechanismus 7, der den Zustand des zweiten Fingerglied 6 wechselt, ausgestattet.
Das erste Fingerglied 5 ist aus einem relativ harten Material mit geringer Flexibilität, beispielsweise einer Edelstahllegierung oder einer Aluminiumlegierung, zusammengesetzt. Die ersten Fingerglieder 5 weisen jeweils erste Greifflächen (Greifflächen) 52, die zueinander weisen, auf, und ein hartes Werkstück (siehe 8) W1 wird zwischen diesen Flächen ergriffen. Gemäß der Darstellung in 4 weist jede erste Greiffläche 52 beispielsweise eine darin ausgebildete kreuzförmige Nut 53 auf, so dass ein Werkstück W1 mit einer gekrümmten Fläche durch zwei oder mehr durch die Nut 53 gebildete Kontaktpunkte sicher ergriffen werden kann.
Die zweiten Fingerglieder 6 sind aus einem relativ weichen Material, beispielsweise einem hochflexiblen Harzmaterial, wie z. B. Gummi, zusammengesetzt. Die zweiten Fingerglieder 6 weisen jeweils zweite Greifflächen (Greifflächen) 61 auf, die einander gegenüberliegen, und ein weiches Werkstück (siehe 10) W2 wird zwischen diesen Flächen ergriffen. Die zweiten Greifflächen 61 verformen sich entlang der Kontur des Werkstücks W2, wenn sie gegen das Werkstück W2 gedrückt werden, und können somit in engen Kontakt mit der Außenfläche des Werkstücks W2 kommen.
Gemäß der Darstellung in 2 und 3 ist der Wechselmechanismus 7 beispielsweise ein Linearbewegungsmechanismus, wie z. B. ein Druckluftzylinder. Wenn ein hartes Werkstück W1 ergriffen werden soll, zieht der Wechselmechanismus 7 die zweiten Fingerglieder 6 bezüglich der ersten Fingerglieder 5 ein, so dass sich die zweiten Fingerglieder 6 in den ersten Fingergliedern 5 befinden und nur die ersten Greifflächen 52 der ersten Fingerglieder 5 freiliegen. Wenn ein weiches Werkstück W2 ergriffen werden soll, bewirkt der Wechselmechanismus 7, dass die zweiten Fingerglieder 6 bezüglich der ersten Fingerglieder 5 aus den Öffnungen 51 an den Spitzen der ersten Fingerglieder 5 vorragen, so dass die zweiten Greifflächen 61 der zweiten Fingerglieder 6 auf der Spitzenseite der ersten Fingerglieder 5 bezüglich der ersten Greifflächen 52 der ersten Fingerglieder 5 freiliegen. Eine Feder (nicht dargestellt) ist zwischen dem ersten Fingerglied 5 und dem zweiten Fingerglied 6 angeordnet. Wenn eine Stange 72 eines Luftdruckzylinders 71 eingezogen wird, wird das zweite Fingerglied 6 durch die Feder in das Innere des ersten Fingerglieds 5 eingezogen.
Obgleich nicht dargestellt, kann alternativ dazu eine Struktur, bei der die Stange 72 des Luftdruckzylinders 71 durch ein Universalgelenk oder dergleichen mit der Basis des zweiten Fingerglieds 6 gekoppelt ist, eingesetzt werden.
Wenn dafür gesorgt werden soll, dass das zweite Fingerglied 6 vorragt, bewirkt der Wechselmechanismus 7, dass das zweite Fingerglied 6 nicht nur in der Längsachsenrichtung des ersten Fingerglieds 5 vorragt, sondern auch in einer schrägen Richtung, so dass sich das zweite Fingerglied 6 näher an den anderen gegenüberliegenden Fingerteil 3 bewegt. Auf diese Art und Weise kann die Greiffläche 61 jedes zweiten Fingerglieds 6 auf der Seite des anderen gegenüberliegenden Fingerteils 3 bezüglich der Greiffläche 52 des ersten Fingerglieds positioniert werden. Somit kann, wenn das weiche Werkstück W2 mit den zweiten Fingergliedern 6 ergriffen wird, das Werkstück W2 an einer Position, an der sich die ersten Fingerglieder 5 nicht berühren, ergriffen werden.
Gemäß der Darstellung in 2 und 3 ist der Antriebsmechanismus 4 beispielsweise mit einer Linearführung 42, die an dem Basisteil 2 fixiert ist und eine Gleitvorrichtung 41, an der ein Paar Fingerteile 3 fixiert ist, beweglich stützt; einem Kugelgewindetrieb 44 mit einem Gewindeabschnitt 43, wobei ein Abschnitt mit einem Gewinde in einer Richtung von einem Ende zur Mitte versehen ist und ein anderer Abschnitt mit einem Gewinde in der entgegengesetzten Richtung von dem anderen Ende zur Mitte versehen ist, wobei ein Zahnrad 47 an der Grenze zwischen diesen beiden Abschnitten vorgesehen ist; und einem Motor 45 und zwei Zahnrädern 46 und 47, die den Kugelgewindetrieb 44 drehen und antreiben, ausgestattet. Muttern 48 die jeweils den Gewinderichtungen der Abschnitte des Gewindeabschnitts 43 entsprechen, sind an dem Kugelgewindetrieb 44 befestigt und sind an den jeweiligen ersten Fingergliedern 5 fixiert. Das Zahnrad 46 ist an einer Welle des Motors 45 fixiert, kämmt mit dem Zahnrad 47, das an dem Kugelgewindetrieb 44 fixiert ist und sich in vollkommenem Gleichlauf dreht, und überträgt das Drehmoment von dem Motor 45 auf den Kugelgewindetrieb 44.
Wenn der Kugelgewindetrieb 44 von dem Motor 45 angetrieben und in einer Richtung gedreht wird, bewegen sich die zwei Muttern 48 voneinander weg. Wenn der Kugelgewindetrieb 44 in der anderen Richtung gedreht wird, bewegen sich die zwei Muttern 48 aufeinander zu. Dadurch wird bewirkt, dass sich das Paar erster Fingerglieder 5, die an den Muttern 48 fixiert sind, zwischen einer geöffneten Position, in der die ersten Fingerglieder 5 voneinander beabstandet sind, wie in 4 und 6 dargestellt wird, und einer geschlossenen Position, in der die ersten Fingerglieder 5 nah beieinander sind, wie in 5 und 7 dargestellt wird, bewegt.
Der Betrieb der Robotergreifvorrichtung 1 dieser Ausführungsform, die die zuvor erwähnte Struktur aufweist, wird nun beschrieben.
Wenn ein hartes Werkstück W1 mit der Robotergreifvorrichtung 1 dieser Ausführungsform ergriffen werden soll, wird der Wechselmechanismus 7 dahingehend betätigt, die Stangen 72 der Druckluftzylinder 71 einzuziehen, so dass gemäß der Darstellung in 2 die zweiten Fingerglieder 6 durch die elastische Rückstellkraft der Federn in das Innere der ersten Fingerglieder 5 eingezogen werden. In diesem Zustand wird der Motor 45 des Antriebsmechanismus 4 betätigt, und gemäß der Darstellung in 4 wird das Paar Fingerteile 3 dahingehend positioniert, voneinander beabstandet zu sein. Dann wird der Roboter 100 dahingehend betätigt, das Arbeitsstück W1 zwischen den Fingerteilen 3 des Paars zu platzieren.
Der Motor 45 des Antriebsmechanismus 4 wird dann dahingehend betätigt, die Fingerteile 3 des Paars nahe zueinander zu bringen. Dadurch kann gemäß der Darstellung in 8 und 9 das harte Werkstück W1 zwischen den Greifflächen 52 der ersten Fingerglieder 5 des Paars Fingerteile 3 ergriffen werden. Da die Greifflächen 52 der ersten Fingerglieder 5 relativ hart sind, kann die Greifkraft zum sicheren Ergreifen des Werkstücks W1 an das Werkstück W1 angelegt werden. Da die kreuzförmigen Nuten 53 in den Greifflächen 52 gemäß der Darstellung in 8 und 9 ausgebildet sind, besteht ein Vorteil darin, dass selbst ein Werkstück W1 mit einer gekrümmten Außenfläche aufgrund der zwei oder mehr Kontaktpunkte, die von den Nuten 53 gebildet werden, sicher ergriffen werden kann.
Als Nächstes wird, wenn ein weiches Werkstück W2 mit der Robotergreifvorrichtung 1 dieser Ausführungsform ergriffen werden soll, der Wechselmechanismus 7 dahingehend betätigt, zu bewirken, dass die Stangen 72 der Druckluftzylinder 71 vorragen, so dass gemäß der Darstellung in 3 die zweiten Fingerglieder 6 von den Öffnungen 51 an den Spitzen der ersten Fingerglieder 5 zu der Spitzenseite vorragen. In diesem Zustand wird der Motor 45 des Antriebsmechanismus 4 betätigt, und gemäß der Darstellung in 6 werden die Fingerteile 3 des Paars so positioniert, dass sie voneinander beabstandet sind. Dann wird der Roboter 100 dahingehend betrieben, das Werkstück W2 zwischen den Fingerteilen 3 des Paars zu platzieren.
Der Motor 45 des Antriebsmechanismus 4 wird dann dahingehend betätigt, die Fingerteile 3 des Paars nahe zueinander zu bringen. Dadurch kann gemäß der Darstellung in 10 und 11 das weiche Werkstück W2 zwischen den Greifflächen 61 der zweiten Fingerglieder 6 des Paars Fingerteile 3 ergriffen werden. Da die Greifflächen 61 der zweiten Fingerglieder 6 im Vergleich zu den Greifflächen 52 der ersten Fingerglieder 5 eine hohe Flexibilität aufweisen, verformen sich die Greifflächen 61, ohne das weiche Werkstück W2 zusammenzudrücken, gelangen in engen Kontakt mit der Außenfläche des Werkstücks W2 und können das Werkstück W2 sicher ergreifen.
Somit ist die Robotergreifvorrichtung 1 dieser Ausführungsform insofern vorteilhaft, als sowohl das harte Werkstück W1 als auch das weiche Werkstück W2 gehandhabt werden kann.
Anders ausgedrückt können durch Wechseln zwischen den Fingergliedern 5 und 6 in Abhängigkeit von der Härte der Werkstücke W1 und W2 die Werkstücke W1 und W2 von den Greifflächen 52 und 61, die für die Härte geeignet sind, sicher ergriffen werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch Wechseln zu den weichen Greifflächen 61 ein weiches Werkstück W2 ergriffen werden kann, und darüber hinaus muss, selbst wenn ein hartes Werkstück W1 mit einer Querschnittsform, bei der es sich nicht um einen Kreis handelt, ergriffen werden soll, die Ausrichtung der Robotergreifvorrichtung 1 gemäß der Querschnittsform des Werkstücks W1 nicht geändert werden, da sich die Greifflächen 61 verformen können.
Gemäß dieser Ausführungsform wird zwischen zwei Arten der Fingerglieder 5 und 6 gewechselt, und sie werden von demselben Antriebsmechanismus 4 geöffnet und geschlossen. Somit kann der Raum, der von dem Antriebsmechanismus 4 eingenommen wird, verringert werden, die Größe der Vorrichtung kann reduziert werden, und somit kann eine störende Einwirkung auf umliegende Glieder reduziert werden. Da die beiden Arten der Fingerglieder 5 und 6 nicht von separaten Antriebsmechanismen angetrieben werden, kann die Vorrichtung mit leichtem Gewicht konstruiert werden, und das Gewicht der Werkstücke W1 und W2, das mit dem Roboter 100 bewältigt werden kann, kann erhöht werden.
In solch einem Fall unterscheiden sich die Position des Werkstücks W1, das von den ersten Fingergliedern 5 ergriffen wird, und die Position des Werkstücks W2, das von den zweiten Fingergliedern 6 ergriffen wird, in der Längenrichtung der Fingerteile 3 voneinander. Um dies anzugehen, kann die Werkzeugzentrierspitze des Lernprogramms für den Roboter 100 als Reaktion auf den Wechsel zwischen Fingergliedern 5 und 6 gewechselt werden. Da die Greifkraft der ersten Fingerglieder 5, die an das Werkstück W1 angelegt wird, und die Greifkraft der zweiten Fingerglieder 6, die an das Werkstück W2 angelegt wird, voneinander verschieden sind, kann eine Steuereinheit, die den Antriebsmechanismus 4 steuert, vorgesehen sein, so dass die Steuereinheit das Steuersystem des Antriebsmechanismus 4, beispielsweise die Steuerungsverstärkung oder die Steuereigenschaft, als Reaktion auf das Wechseln der Flexibilität der Greifflächen 52 und 61 wechselt. Da ein Motor zur Steuerung der Bewegung der zwei Fingerglieder 5 und 6 verwendet wird, kann die Bewegung der Fingerglieder 5 und 6 perfekt synchronisiert werden, und die Greifkraft kann leicht gesteuert werden.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel, in dem zwei Fingerteile 3 einen Satz bilden, beschrieben; alternativ dazu können drei oder mehr Fingerteile 3 vorgesehen sein.
Obgleich ein Beispiel gegeben wird, in dem beide Fingerteile 3 zum Wechseln der Härte durch Verwenden der Greifflächen 52 und 61 in der Lage sind, ist die Konfiguration nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann mindestens einer der Fingerteile 3 zum Wechseln der Härte durch Verwenden der Greifflächen 52 und 61 in der Lage sein. Da die Fingerteile 3 eine beliebige Struktur aufweisen können, solange sie sich bezüglich einander bewegen, kann eine Struktur, bei der einer der Fingerteile 3 an dem Basisteil 2 fixiert ist und sich nicht bewegt, eingesetzt werden.
Obgleich jeder Fingerteil 3 mit einem zylindrischen ersten Fingerglied 5 und einem zweiten Fingerglied 6, das durch eine Öffnung 51 an einer Spitze des ersten Fingerglieds 5 ausgefahren und eingefahren werden kann, ausgestattet ist, ist die Struktur nicht darauf beschränkt. Alternativ dazu kann gemäß der Darstellung in 12-15 eine Greiffläche 52 des ersten Fingerglieds 5 mit einer Plattenform mit geringer Flexibilität auf der Greiffläche 61 jedes zweiten Fingerglieds 6 mit einer hohen Flexibilität vorgesehen sein, so dass die Greiffläche 52 von dem Basisteil 2 ausgefahren und darin eingefahren werden kann.
Gemäß der Darstellung in 12-15 kann dieses flache plattenförmige erste Fingerglied 5 in einer Linearbewegung in der Längsachsenrichtung des zweiten Fingerglieds 6 von dem Basisteil 2 ausgefahren oder darin eingefahren werden, oder kann, obgleich dies in den Zeichnungen nicht dargestellt wird, durch eine Drehbewegung aus dem Basisteil 2 ausgefahren und darin eingefahren werden.
Anders ausgedrückt bedeckt das erste Fingerglied 5 gemäß der Darstellung in 14 und 15 in einem Zustand, in dem dafür gesorgt wird, dass das erste Fingerglied 5 aus dem Basisteil 2 vorragt, das zweite Fingerglied 6 nicht komplett, sondern nur die Greiffläche 61 des zweiten Fingerglieds 6 wird durch das erste Fingerglied 5 ersetzt. Dadurch kann gemäß der Darstellung in 16 ein hartes Werkstück W1 zwischen den ersten Fingergliedern 5 ergriffen werden.
Wenn hingegen gemäß der Darstellung in 12 und 13 das erste Fingerglied 5 in das Innere des Basisteils 2 eingezogen ist, liegt die Greiffläche 61 des zweiten Fingerglieds 6 frei. Somit kann gemäß der Darstellung in 17 das weiche Werkstück W2 von den zweiten Fingergliedern 6 ergriffen werden. Dies ist insofern vorteilhaft, als der Wechsel zwischen den Greifflächen 52 der ersten Fingerglieder 5 und den Greifflächen 61 der zweiten Fingerglieder 6 in im Wesentlichen derselben Position durchgeführt werden kann, und kein Wechsel der Werkzeugzentrierspitze erforderlich ist.
Anstatt der dahingehenden Bewegung der ersten Fingerglieder 5 oder der zweiten Fingerglieder 6 in der Längsrichtung der Fingerteile 3, zwischen den zwei Fingergliedern 5 und 6 zu wechseln, wie in 18 und 19 dargestellt wird, kann jeder Fingerteil 3 ein eingeschlossenes und hohles erstes Fingerglied 5 umfassen, das eine flache plattenförmige Greiffläche (erste Greiffläche) 52, in der mindestens eine Durchgangsbohrung 52a, die in der Dickenrichtung hindurchgeht, ausgebildet ist, und filmartige zweite Fingerglieder 6, die die Durchgangsbohrungen 52A zur Herstellung eines abgedichteten Zustands verschließen, aufweist. In den Zeichnungen kennzeichnet das Bezugszeichen 54 ein Ventil, und das Bezugszeichen 55 kennzeichnet eine Druckluftzufuhr.
Wenn ein hartes Werkstück W1 ergriffen werden soll, wie in 18 dargestellt wird, wird der Innendruck des ersten Fingerglieds 5 reduziert, so dass sich die zweiten Fingerglieder 6 auf der Innenseite bezüglich der Greiffläche 52 des ersten Fingerglieds 5 befinden. Wenn im Gegensatz dazu ein weiches Werkstück W2 ergriffen werden soll, wird das Ventil 54 zur Zufuhr von Druckluft in das erste Fingerglied 5 geöffnet, so dass gemäß der Darstellung in 19 dafür gesorgt wird, dass die zweiten Fingerglieder 6 von der Greiffläche 52 des ersten Fingerglieds 5 vorragen. Auf diese Art und Weise werden kissenartige zweite Greifflächen 61 mit einer höheren Flexibilität als die erste Greiffläche 52 ausgebildet.
Diese Struktur ist insofern vorteilhaft, als die Greiffläche 52 und die Greifflächen 61 im Wesentlichen in derselben Position in der Längenrichtung des Fingerteils 3 angeordnet werden können, und somit ist ein Wechsel der Werkzeugzentrierspitze für die Werkstücke W1 und W2 nicht erforderlich. Darüber hinaus kann, da weniger bewegliche Teile verwendet werden, die Struktur vereinfacht werden und kann kleiner und mit einem leichteren Gewicht konstruiert werden.
Anstatt der zweiten Fingerglieder 6, bei denen durch Ausdehnung mit Druckluft dafür gesorgt wird, dass sie von der ersten Greiffläche 52 vorragen, können zweite Fingerglieder 6, die sich dahingehend in den Durchgangsbohrungen 52a in der Dickenrichtung bewegen, aus den Durchgangsbohrungen 52a auszufahren und in diese einzufahren, eingesetzt werden.
Gemäß der Darstellung in 20 kann jeder Fingerteil 3 eine erste Greiffläche (Greiffläche) 11, die aus einem harten Material zusammengesetzt ist, und eine zweite Greiffläche (Greiffläche) 12, die aus einem weichen Material zusammengesetzt ist, auf verschiedenen Flächen desselben Fingerglieds 10 aufweisen, so dass der Wechsel zwischen der ersten Greiffläche 11 und der zweiten Greiffläche 12 durch Drehen des Fingerglieds 10 um die Längsachse unter Verwendung eines Wechselmechanismus 13, wie z. B. eines Schrittmotors, durchgeführt wird.
In diesem Fall besteht auch ein Vorteil darin, dass die erste Greiffläche 11 und die zweite Greiffläche 12 in im Wesentlichen derselben Position in der Längenrichtung des Fingerteils 3 angeordnet werden können und somit ein Wechsel der Werkzeugzentrierspitze für die Werkstücke W1 und W2 nicht erforderlich ist. Darüber hinaus kann die Struktur vereinfacht werden und kann kleiner und mit geringerem Gewicht konstruiert werden.
In diesem Fall besteht auch ein Vorteil darin, dass die Greiffläche 11 und die Greifflächen 12 in im Wesentlichen derselben Position in der Längenrichtung des Fingerteils 3 angeordnet werden können und dass ein Wechsel der Werkzeugzentrierspitze gemäß den Werkstücken W1 und W2 nicht erforderlich ist. Andere Vorteile bestehen darin, dass die Struktur vereinfacht ist und eine Reduzierung in Größe und Gewicht erzielt werden kann.
In diesem Fall können, wenn das Fingerglied 10 als ein rechteckiges Prisma ausgebildet ist, Greifflächen, die aus Materialien mit unterschiedlicher Härte oder unterschiedlichen Formen zusammengesetzt sind, auf allen vier Flächen angeordnet sein, und der Wechsel kann entsprechend der Art des handzuhabenden Werkstücks W1 oder W2 durchgeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: Robotergreifvorrichtung
2: Basisteil
3: Fingerteil
4: Antriebsmechanismus
5: erstes Fingerglied (Fingerglied)
6: zweites Fingerglied (Fingerglied)
7, 13: Wechselmechanismus
10: Fingerglied
11, 52: erste Greiffläche (Greiffläche)
12, 61: zweite Greiffläche (Greiffläche)
51: Öffnung
52a: Durchgangsbohrung
100: Roboter
110: Handgelenk

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 463691 [0004]

Claims

Robotergreifvorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Basisteil zur Anbringung an einer Spitze eines Handgelenks eines Roboters; mehrere Fingerteile, von denen mindestens einer derart beweglich auf dem Basisteil gestützt wird, dass sich die Fingerteile aufeinander zu und voneinander weg bewegen können; und einen Antriebsmechanismus, der jeden der mehreren Fingerteile antreibt, wobei bei mindestens einem der Fingerteile die Flexibilität von mindestens einer Greiffläche gewechselt werden kann.
Robotergreifvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: eine Steuereinheit, die den Antriebsmechanismus steuert, wobei die Steuereinheit als Reaktion auf den Wechsel der Flexibilität der Greiffläche des Fingerteils ein Steuersystem für den Antriebsmechanismus wechselt.
Robotergreifvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Fingerteil zwei Arten von Fingergliedern, die sich in einer Längsachsenrichtung des Fingerteils bezüglich einander bewegen können und die die Greifflächen mit unterschiedlicher Flexibilität aufweisen, und einen Wechselmechanismus, der die Fingerglieder bezüglich einander bewegt, umfasst.
Robotergreifvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Fingerteil ein zylindrisches erstes Fingerglied, das so fixiert ist, dass es sich nicht in der Längsachsenrichtung bewegt, und das eine Öffnung an einer Spitze aufweist, und ein zweites Fingerglied, das die Greiffläche mit einer Flexibilität, die höher als jene des ersten Fingerglieds ist, aufweist und das aus dem Inneren des ersten Fingerglieds in der Längsachsenrichtung durch die Öffnung ausfahren und in diese einfahren kann, umfasst.
Robotergreifvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Fingerteil ein zweites Fingerglied, das dahingehend fixiert ist, sich nicht in der Längsachsenrichtung zu bewegen, und ein erstes Fingerglied, das eine Greiffläche mit einer Flexibilität, die unter jener des zweiten Fingerglieds liegt, aufweist und das dazu konfiguriert ist, sich zwischen einer Position, in der das erste Fingerglied die Greiffläche des zweiten Fingerglieds bedeckt, und einer Position, in der das erste Fingerglied die Greiffläche des zweiten Fingerglieds frei lässt, zu bewegen, umfasst.
Robotergreifvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Fingerteil ein Fingerglied, das zwei Arten der Greifflächen, die um eine Längsachse des Fingerteils angeordnet sind, aufweist, wobei die Greifflächen eine unterschiedliche Flexibilität aufweisen, und einen Wechselmechanismus, der die Greiffläche durch Drehen des Fingerglieds um die Längsachse wechselt, umfasst.
Robotergreifvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Fingerteil ein hohles erstes Fingerglied, das eine erste Greiffläche auf einer Außenumfangsseite des Fingerteils und mindestens eine Durchgangsbohrung, die in einer Dickenrichtung hindurchgeht, aufweist, ein zweites Fingerglied, das durch die Durchgangsbohrung von der ersten Greiffläche ausgefahren und in diese eingefahren werden kann, umfasst, wobei das zweite Fingerglied eine höhere Flexibilität als das erste Fingerglied aufweist, wobei eine zweite Greiffläche mit einer höheren Flexibilität als die erste Greiffläche dadurch gebildet wird, dass bewirkt wird, dass das zweite Fingerglied aus der ersten Greiffläche vorragt.