JP2010188436A

JP2010188436A - ロック機能付き把持装置

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Publication number: JP2010188436A
Application number: JP2009032284A
Authority: JP
Inventors: Akio Ueda; 章雄上田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2010-09-02

Abstract

【課題】小型化および軽量化でき、把持部材を密に配置できるようにするロック機能付き把持装置を提供する。
【解決手段】把持装置１０のロック機構７は、進退方向と交差するスライド方向にスライド可能な第１および第２のスライド体１７，１９と、第１および第２のスライド体を互いに逆方向にスライドさせる駆動装置２１と、を備える。駆動装置２１は、第１および第２のスライド体をそれぞれ互いに逆向きの第１および第２のスライド方向に移動させることで、複数の把持部材３に対し第１のスライド方向に第１のスライド体を押し付け、複数の把持部材に対し第１のスライド方向と逆向きの第２のスライド方向に第２のスライド体を押し付け、これにより、複数の把持部材を同時にロックする。
【選択図】図２

Description

本発明は、対象物の表面形状に合う進退方向位置でそれぞれ対象物を把持する複数の把持部材と、複数の把持部材を同時にロックするロック機構と、を備えるロック機能付き把持装置に関する。

ロック機能付き把持装置は、例えば搬送ロボットのアーム先端に設けられる。図１（Ａ）、（Ｂ）は下記特許文献１に記載されたロック機能付き把持装置を示す。図１を参照して、ロック機能付き把持装置により、対象物を把持する動作を説明する。

（１）図１（Ａ）のように、搬送ロボットのアームＭの動作により、把持装置３０が対象物の上方に位置させられる。
（２）次に、前記アームＭの動作により、把持装置３０が下降すると、各把持部材３１が対象物（ワークＷ）の表面に接触して進退方向に押し戻される。これにより、図１（Ｂ）のように、複数の把持部材３１の進退方向位置が対象物の表面形状に合った位置となる。この時、把持部材３１の進退方向位置が、以降において維持されるようにロックされる。
（３）上記（２）の動作とともに、各把持部材３１の先端に設けられた吸着パッド３１ａが、対象物Ｗを吸引することで、各把持装置が、対象物Ｗを把持する。
（４）その後、前記アームＭの動作により、対象物Ｗは、把持部材３１に把持されて状態で所定の場所へ搬送される。

上記（２）において、把持部材の進退方向位置をロックするロック機構は、例えば、ブレーキパッドを把持部材に押し付けるものである。このようなロック機構は、例えば下記特許文献１に記載されている。

なお、本願の他の先行技術文献として下記特許文献２がある。

特許第４１０６４５０号特開平７−１３２４７７号公報

しかし、従来において、ロック機構は、各把持部材毎に設けられているため（例えば特許文献１）、把持装置が大型化および重量化されてしまう。
また、各把持部材毎に、把持部材に近接してロック機構を設けるスペースを確保する必要があるため、把持部材を密に配置することができない。

そこで、本発明の目的は、小型化および軽量化でき、把持部材を密に配置できるようにするロック機能付き把持装置を提供することにある。

本発明によると、対象物の表面形状に合う進退方向位置でそれぞれ対象物を把持する把持部材と、前記複数の把持部材を進退方向に移動可能に支持する支持体と、前記複数の把持部材を同時にロックするロック機構と、を備えるロック機能付き把持装置であって、
前記ロック機構は、
前記進退方向と交差するスライド方向にスライド可能な第１および第２のスライド体と、
第１および第２のスライド体を互いに逆方向にスライドさせる駆動装置と、を備え、
前記駆動装置は、第１および第２のスライド体をそれぞれ互いに逆向きの第１および第２のスライド方向に移動させることで、前記複数の把持部材に対し第１のスライド方向に第１のスライド体を押し付け、前記複数の把持部材に対し第１のスライド方向と逆向きの第２のスライド方向に第２のスライド体を押し付け、これにより、前記複数の把持部材を同時にロックする、ことを特徴とするロック機能付き把持装置が提供される。

上述した本発明の構成では、第１および第２のスライド体をそれぞれ互いに逆向きの第１および第２のスライド方向に移動させることで、前記複数の把持部材に対し第１のスライド方向に第１のスライド体を押し付け、前記複数の把持部材に対し第１のスライド方向と逆向きの第２のスライド方向に第２のスライド体を押し付け、これにより、前記複数の把持部材を同時にロックするので、各把持部材毎にロック機構を設ける必要がなくなる。従って、把持装置全体を小型化および軽量化できる。

本発明の好ましい実施形態によると、前記各把持部材は、前記進退方向の先端部に対象物を吸着する吸着部を有する。

このように、前記各把持部材が、前記進退方向の先端部に対象物を吸着する吸着部を有する場合には、上述の本発明の構成により、各把持部材毎にロック機構を設けるスペースを確保する必要がなくなるので、複数の把持部材を密に配置できるようになり、その結果、対象物の表面形状に倣った進退方向位置で、密に配置した各把持部材により対象物を吸着把持できる。よって、安定して対象物を把持できる。

本発明の好ましい実施形態によると、各スライド体には、前記複数の把持部材がそれぞれ貫通する貫通孔が形成されており、
前記駆動装置は、第１および第２のスライド体を、それぞれ、互いに逆向きの第１および第２のスライド方向に移動させることで、第１のスライド体の複数の貫通孔の内面壁を、それぞれ、前記複数の把持部材に対し第１のスライド方向に押し付け、第２のスライド体の複数の貫通孔の内面壁を、それぞれ、前記複数の把持部材に対し第２のスライド方向に押し付ける。

このように、各スライド体に、前記複数の把持部材がそれぞれ貫通する貫通孔を形成するという具体的構成により、前記駆動装置は、第１のスライド体の複数の貫通孔の内面壁を、それぞれ、前記複数の把持部材に対し第１のスライド方向に押し付け、第２のスライド体の複数の貫通孔の内面壁を、それぞれ、前記複数の把持部材に対し第２のスライド方向に押し付ることで、前記複数の把持部材を同時にロックすることが可能となる。

好ましくは、前記内面壁は、樹脂または焼結材により形成されるブレーキシューで区画されている。

このように、前記内面壁を、樹脂または焼結材により形成されるブレーキシューで区画することで、より確実に同時ロックを行える。

本発明の好ましい実施形態によると、第１および第２のスライド体は、前記進退方向に接触して互いに対し摺動するスライド板である。

このように、第１および第２のスライド体は、前記進退方向に接触して互いに対し摺動するスライド板としたので、各把持部材をスライド方向に挟み込む第１および第２のスライド体の貫通孔内面壁同士が前記進退方向に近接している。従って、第１および第２のスライド体の貫通孔内面壁で、各把持部材を挟み込む時に把持部材に作用する曲げモーメントを小さく抑えることができる。

上述した本発明によると、小型化および軽量化でき、把持部材を密に配置することが可能となる。

特許文献１のロック機能付き把持装置を示す。本発明の実施形態によるロック機能付き把持装置を示す。（Ａ）は、図２のＡ−Ａ線矢視図であり、（Ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線矢視図である。（Ａ）は、図３（Ａ）の部分拡大図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の真下にある第２のスライド体の貫通孔を付近を示す。本発明の実施形態による非ロック時のロック機能付き把持装置を示す。（Ａ）は、図５のＡ−Ａ線矢視図であり、（Ｂ）は、図５のＢ−Ｂ線矢視図である。（Ａ）は、図４（Ａ）に相当するがブレーキシューを設けた場合を示し、（Ｂ）は、図４（Ｂ）に相当するがブレーキシューを設けた場合を示す。本発明の実施形態によるロック機能付き把持装置の動作説明図である。図８の状態から同時ロックを行った状態を示す。本発明の他の実施形態によるロック機能付き把持装置を示す。

本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図２は、本発明の実施形態によるロック機能付き把持装置１０を示す正面図である。図２に示すように、ロック機能付き把持装置１０は、複数の把持部材３、支持体５、および、ロック機構７を備える。

各把持部材３は、対象物の表面形状に合う進退方向位置（図２の上下方向位置）で対象物を把持するものである。また、各把持部材３は、前記進退方向（図２の上下方向）に延びる棒状部材である。各把持部材３は、前記進退方向の先端部に対象物を吸着する吸着部９を有する。図２の例では、吸着部９は、対象物を吸引吸着するパットである。即ち、吸着部９は、棒状の把持部材３の内部を通る吸引管から吸引することで対象物を把持する。ただし、対象物の種類によっては、吸着部９は、電磁石または永久磁石により対象物を磁気吸着するものであってもよい。
なお、図２において、左右方向は水平方向であり、上下方向は鉛直方向である。各把持部材３が前進および後退する進退方向は、前進方向（図２では、下降方向）と、後退方向（図２では、上昇方向）とを含む。

支持体５は、複数の把持部材３を所定の進退方向に移動可能に支持する。図２の例では、支持体５は、各把持部材３毎に、進退方向における２箇所に設けられた支持ブッシュ（軸受）１１を有する。支持ブッシュ１１は、対応する把持部材３が進退方向に移動可能に把持部材３を支持する。また、図２では、各把持部材３は、進退方向と直交する方向に突出した係止部１３を有する。この係止部１３は、把持部材３が最大前進位置となった時に、支持体５（この例では、上側の支持ブッシュ１１）に係止され、これにより、把持部材３が自重により鉛直下方（前進方向）に支持体５から落下することが防止される。
また、支持体５には、各把持部材３毎に、該把持部材３を前進方向に弾性力を付与する弾性機構１５が設けられる。図２の例では、弾性機構１５は、支持体５（下側の支持ブッシュ１１）と把持部材３の係止部１２との間に設けられたコイルバネである。なお、弾性機構１５は、コイルバネ以外のものであってもよい。

ロック機構７は、前記進退方向と交差（この例では、直交）するスライド方向にスライド可能な第１および第２のスライド体１７、１９と、第１および第２のスライド体１７，１９を互いに逆方向にスライドさせる駆動装置２１と、を備える。駆動装置２１は、第１および第２のスライド体１７，１９をそれぞれ互いに逆向きの第１および第２のスライド方向に移動させることで、複数の把持部材３に対し第１のスライド方向に第１のスライド体１７を押し付け、複数の把持部材３に対し第１のスライド方向と逆向きの第２のスライド方向に第２のスライド体１９を押し付け、これにより、複数の把持部材３を同時にロックする。
なお、図２（Ａ）において、スライド方向は、この図の左から右へ向かう第１のスライド方向と、この図の右から左へ向かう第２のスライド方向とを含む。

以下、ロック機構７について、より詳細に説明する。

本実施形態によると、各スライド体１７，１９には、複数の把持部材３がそれぞれ貫通する貫通孔１７ａ、１９ａが形成されている。

図３（Ａ）は図２のＡ−Ａ線矢視図であり、図３（Ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線矢視図である。また、図４（Ａ）は、図３（Ａ）の部分拡大図であり、貫通孔１７ａ付近を示す。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の貫通孔１７ａの真下にある貫通孔１７ｂ付近を示す。即ち、各貫通孔１７ａ、１９ａ付近の構成は、図３（Ａ），図３（Ｂ）の構成であってよい。なお、図４（Ａ）において、破線は貫通孔１７ａの真下にある貫通孔１９ａを示す。

図５は、ロック機構１０が各把持部材３をロックしていない状態を示す。図６（Ａ）は図５のＡ−Ａ線矢視図であり、図６（Ｂ）は図５のＢ−Ｂ線矢視図である。図５の状態から、駆動装置２１が、第１および第２のスライド体１７，１９を、それぞれ、互いに逆向きの第１および第２のスライド方向に移動させることで、図２のように、第１のスライド体１７の複数の貫通孔１７ａの内面壁２３を、それぞれ、複数の把持部材３に対し第１のスライド方向に押し付け、第２のスライド体１９の複数の貫通孔１９ａの内面壁２５を、それぞれ、複数の把持部材３に対し第２のスライド方向に押し付ける。

好ましくは、貫通孔１７ａ，１９ａの内面壁２３、２５のうち把持部材３に押し付けられる部分を、樹脂または焼結材で形成されたブレーキシュー２４により区画する。図７（Ａ）は、図４（Ａ）に相当するが、ブレーキシュー２４を設けた場合を示す。図７（Ｂ）は、図４（Ｂ）に相当するが、ブレーキシュー２４を設けた場合を示す。
また、第１および第２のスライド体１７，１９は、前記進退方向に接触して互いに対し摺動するスライド板である。この例では、上側にある第１のスライド体１７は、後述のシリンダ２１ａと共に、支持体５に対しスライド方向に移動可能であり、このスライド方向移動は、図３（Ａ）のように支持体５に設けられた案内部２７（ガイドレール）に案内される。また、この例では、第２のスライド体１９は、支持体５に対しスライド方向に移動可能であり、このスライド方向移動は、図３（Ｂ）のように支持体５に設けられた案内部２７（ガイドレール）に案内される。この例では、案内部２７は、第１および第２のスライド板１７、１９の両側にて、スライド板１７、１９の側面に接触して前記案内を行う。なお、図２において、第２のスライド体１９は、スライド方向に摺動可能に下面が支持体５に接触し、これにより、第２のスライド体１９の重量は支持体５に下方から支持される。

駆動装置２１は、図２の例では、エアシリンダ装置で構成される。エアシリンダ装置２１は、シリンダ２１ａ、ピストン２１ｂ、およびエア圧制御装置（図示せず）と、を有する。シリンダ２１ａは、第１のスライド体１７に固定される。ピストン２１ｂは、シリンダ２１ａに対しスライド方向に移動可能であり、第２のスライド体１９（この例では、スライド板１９の上面から上方に延びた突出部）に先端部が固定される。エア圧制御装置（図示せず）は、シリンダ２１ａ内のシリンダ室にエア圧源から供給するエア圧を制御する。この構成で、シリンダ室へ供給するエア圧を制御することで、第１および第２のスライド体１７，１９を、それぞれ、互いに逆向きの第１および第２のスライド方向に移動させる。なお、シリンダ２１ａは、例えば、支持体５に設けられた案内部２８（ガイドレール）に沿って移動するように構成されてよい。図２の例では、上述のシリンダ装置２１を、第１および第２のスライド体１７，１９の両側に、合計２つ設け、２つのシリンダ装置２１が連動して動作するように制御しているが、シリンダ装置２１を１つだけ設けてもよいし、前記２つのシリンダ装置２１のうち一方は、エア制御装置を省略して他方のシリンダ装置２１の動作に追従するようにしてもよい。なお、シリンダ装置２１は、エア圧の代わりに油圧を用いたものであってもよい。即ち、エア圧制御装置の代わりに、シリンダ２１ａ内のシリンダ室に油圧源から供給する油圧を制御する油圧制御装置が設けられてもよい。この場合、他の構成は、上述と同じであってよい。

上述した把持装置１０（即ち、支持体５）は、多関節ロボットなどの搬送ロボットのアーム先端部に取り付けられて、搬送ロボットにより３次元的に移動させられてよい。例えば、支持体５は、搬送ロボットにより鉛直方向、第１水平方向、および、第１水平方向とは異なる第２水平方向に移動させられてよい。また、支持体５は、搬送ロボットにより所定の軸を中心に旋回させられてもよい。なお、多関節ロボットは、例えば特許文献１、２に記載されている。

次に、上述したロック機能付き把持装置１０の動作について説明する。
（１）まず、搬送ロボットのアームの動作により、把持装置１０が対象物の上方に位置させられる。
（２）次に、前記アームの動作により、把持装置１０が下降すると、各把持部材３は、対象物の表面に接触して、対応する弾性機構１５による弾性力に抗して進退方向に押し戻される。これにより、図８のように、複数の把持部材３の進退方向位置が対象物Ｗの表面形状に合った位置となる。次いで、駆動装置２１は、第１および第２のスライド体１７，１９をそれぞれ互いに逆向きの第１および第２のスライド方向に移動させることで、図９のように、複数の把持部材３に対し第１のスライド方向に第１のスライド体１７を押し付け、複数の把持部材３に対し第１のスライド方向と逆向きの第２のスライド方向に第２のスライド体１９を押し付け、これにより、複数の把持部材３を同時にロックする。従って、各把持部材３の進退方向位置が、以降において維持されるようにロックされる。
（３）上記（２）の動作とともに、各把持部材３の先端に設けられた吸着部９が、対象物Ｗを吸引することで、各把持装置１０が、対象物Ｗを把持する。
（４）その後、前記アームの動作により、対象物Ｗは、把持部材３に把持されて状態で所定の場所へ搬送される。

上述した本発明の実施形態によるロック機能付き把持装置１０では、以下の効果（Ａ）〜（Ｄ）が得られる。

（Ａ）第１および第２のスライド体１７，１９をそれぞれ互いに逆向きの第１および第２のスライド方向に移動させることで、複数の把持部材３に対し第１のスライド方向に第１のスライド体１７を押し付け、複数の把持部材３に対し第１のスライド方向と逆向きの第２のスライド方向に第２のスライド体１９を押し付け、これにより、複数の把持部材３を同時にロックするので、各把持部材３毎にロック機構７を設ける必要がなくなる。従って、把持装置全体を小型化および軽量化できる。

（Ｂ）各把持部材３は、前記進退方向の先端部に対象物を吸着する吸着部９を有する場合には、上述の本発明の構成により、各把持部材３毎にロック機構７を設けるスペースを確保する必要がなくなるので、複数の把持部材３を密に配置できるようになり、その結果、対象物の表面形状に倣った進退方向位置で、密に配置した各把持部材３により対象物を吸着把持できる。よって、安定して対象物を把持できる。

（Ｃ）内面壁２３，２５を、樹脂または焼結材により形成されるブレーキシュ−２４で区画することで、より確実に同時ロックを行える。

（Ｄ）第１および第２のスライド体１７，１９は、前記進退方向に接触して互いに対し摺動するスライド板としたので、各把持部材３をスライド方向に挟み込む第１および第２のスライド体１７，１９の貫通孔１７ａ、１９ａの内面壁２３，２５同士が前記進退方向に近接している。従って、第１および第２のスライド体１７，１９の貫通孔１７ａ、１９ａの内面壁２３，２５で、各把持部材３を挟み込む時に把持部材３に作用する曲げモーメントを小さく抑えることができる。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

駆動装置２１は、上述では、シリンダ装置２１で構成されたが、他のもので構成されてもよい。即ち、駆動装置２１は、第１および第２のスライド体１７，１９をそれぞれ互いに逆向きの第１および第２のスライド方向に移動させることができる構成であればよい。例えば、駆動装置２１は、ボールナットを用いた構成であってもよいし、リニアアクチュエータで構成されてもよいし、他のもので構成されてもよい。
他の一例として、ボールナットを用いて駆動装置２１を構成した場合を図１０に示す。図１０において、駆動装置２１は、第１のスライド体１７に固定され正逆回転可能なモータ２１ｃ（例えばサーボモータ）と、該モータ２１ｃにより回転させられるネジ部材２１ｄと、ネジ部材２１ｄに螺合し第２のスライド体１９に固定されたナット２１ｅと、を有する。この構成で、ネジ部材２１ｄの回転により、第１および第２のスライド体１７，１９をそれぞれ互いに逆向きの第１および第２のスライド方向に移動させる。

３把持部材、５支持体、７ロック機構、９吸着部、
１０ロック機能付き把持装置、１１支持ブッシュ、
１２係止部、１３係止部、１５弾性機構、
１７第１のスライド体、１７ａ貫通孔、１９第２のスライド体、
１９ａ貫通孔、２１駆動装置（シリンダ装置）、
２１ａシリンダ、２１ｂピストン、２３，２５内面壁、
２４ブレーキシュー、２７、２８案内部、

Claims

対象物の表面形状に合う進退方向位置でそれぞれ対象物を把持する把持部材と、前記複数の把持部材を進退方向に移動可能に支持する支持体と、前記複数の把持部材を同時にロックするロック機構と、を備えるロック機能付き把持装置であって、
前記ロック機構は、
前記進退方向と交差するスライド方向にスライド可能な第１および第２のスライド体と、
第１および第２のスライド体を互いに逆方向にスライドさせる駆動装置と、を備え、
前記駆動装置は、第１および第２のスライド体をそれぞれ互いに逆向きの第１および第２のスライド方向に移動させることで、前記複数の把持部材に対し第１のスライド方向に第１のスライド体を押し付け、前記複数の把持部材に対し第１のスライド方向と逆向きの第２のスライド方向に第２のスライド体を押し付け、これにより、前記複数の把持部材を同時にロックする、ことを特徴とするロック機能付き把持装置。
前記各把持部材は、前記進退方向の先端部に対象物を吸着する吸着部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のロック機能付き把持装置。
各スライド体には、前記複数の把持部材がそれぞれ貫通する貫通孔が形成されており、
前記駆動装置は、第１および第２のスライド体を、それぞれ、互いに逆向きの第１および第２のスライド方向に移動させることで、第１のスライド体の複数の貫通孔の内面壁を、それぞれ、前記複数の把持部材に対し第１のスライド方向に押し付け、第２のスライド体の複数の貫通孔の内面壁を、それぞれ、前記複数の把持部材に対し第２のスライド方向に押し付ける、ことを特徴とする請求項１または２に記載のロック機能付き把持装置。
前記内面壁は、樹脂または焼結材により形成されるブレーキシューで区画されている、ことを特徴とする請求項３に記載のロック機能付き把持装置。
第１および第２のスライド体は、前記進退方向に接触して互いに対し摺動するスライド板である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のロック機能付き把持装置。