JP2014124741A - エンドエフェクター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンドエフェクター10は、ロボットアーム1の先端部に設けられたリスト16に着脱自在に装着され、その装着状態で使用されるものである。このエンドエフェクター10は、ワーク700を把持する第1フィンガー5aおよび第2フィンガー5bと、第1フィンガー5aおよび第2フィンガー5bを支持する支持体6とを備える。第1フィンガー5aおよび第2フィンガー5bは、それぞれ、可撓性を有する帯状体で構成され、帯状体の外側の面511の一部が、ワーク700を把持する際にワーク700に当接する当接面512として機能するベルト51と、ベルト51を駆動することにより、当接面512をベルト51の長手方向に沿って移動させる駆動機構52とを有する。
【選択図】図6
Description
特許文献1に記載のエンドエフェクターは、互いに接近・離間可能な複数本のフィンガーを備えている。各フィンガー同士は、その先端部が弾性(柔軟性)を有し、当該弾性を有する弾性部でワークを把持する、すなわち、挟持することができる。
本発明の目的は、ワークを把持する際に、例えばワークの形状や硬さ、その他姿勢等によらず、当該ワークを容易かつ確実に把持することができるエンドエフェクターを提供することにある。
(適用例1)
本適用例のエンドエフェクターは、ロボットアームの先端に設けられたエンドエフェクターであって、
ワークを把持する複数のフィンガーと、
前記フィンガーを支持する支持体と、を備え、
前記フィンガーは、可撓性を有する帯状体の面の一部が前記ワークに当接するベルトと、前記当接面を前記ベルトの長手方向に沿って移動させる駆動機構と、を有することを特徴とする。
これにより、例えばワークの形状や硬さ、その他姿勢に応じて、当該ワークを容易かつ確実に把持することができるように、各フィンガーのベルトを駆動することができる。これにより、ワークを把持する際に、例えばワークの形状や硬さ、その他姿勢等によらず、当該ワークを容易かつ確実に把持することができる。
また、本適用例のエンドエフェクターでは、隣り合う前記複数のフィンガーは、前記当接面の前記ベルトの長手方向に沿った移動方向を互いに同じとするかと、前記当接面の前記ベルトの長手方向に沿った移動方向を互いに異なる状態とするかをどちらか一方に予め設定できることが好ましい。
これにより、例えばワークの形状や硬さ、その他姿勢に応じて、「当接面のベルトの長手方向に沿った移動方向が同じとなる状態」と「当接面のベルトの長手方向に沿った移動方向が異なる状態」と適宜組み合わせることができる。これにより、ワークを把持する際に、例えばワークの形状や硬さ、その他姿勢等によらず、ワークを容易かつ確実に把持することができる。
また、本適用例のエンドエフェクターでは、前記ベルトは、第1ローラーと第2ローラーとで屈曲するループ状であり、
前記駆動機構は、前記ベルトの内側に配置された前記第1ローラーと、前記ベルトの内側に、前記ベルトを伸ばす方向に離間して配置された前記第2ローラーと、前記第1ローラーおよび前記第2ローラーのうちの少なくとも一方のローラーに対して回転力を付与する駆動源とを有し、前記一方のローラーが回転することにより、前記ベルトが前記一方のローラーと同方向に回転するのが好ましい。
これにより、各フィンガー同士の間で、例えば、ワークを持ち上げたり、ワークの姿勢を変更したりすることができ、よって、当該ワークを容易かつ確実に把持することができる。
また、本適用例のエンドエフェクターでは、前記駆動機構は、前記ベルトの一端側に連結された第1ローラーと、他端側に連結された第2ローラーと、前記第1ローラーおよび前記第2ローラーのうちの少なくとも一方のローラーに対して回転力を付与する駆動源とを有し、前記一方のローラーが回転することにより、前記ベルトが前記一方のローラーで巻き取られるのが好ましい。
これにより、各フィンガー同士の間で、例えば、ワークを持ち上げたり、ワークの姿勢を変更したりすることができ、よって、当該ワークを容易かつ確実に把持することができる。
また、本適用例のエンドエフェクターでは、前記駆動源は、前記一方のローラーに接して回転力を伝達する駆動ローラーを有するのが好ましい。
これにより、駆動ローラーを介して回転力を一方のローラーに確実に伝達することができ、その回転力が伝達された一方のローラーは、当該回転力の方向と反対方向に回転する。そして、これに連動して、ベルトも一方のローラーと同方向に回転することができる。
また、本適用例のエンドエフェクターでは、前記駆動源は、前記第1ローラーおよび前記第2ローラーの双方のローラーに対して互いに反対方向の回転力を付与可能であり、
前記第1ローラーおよび前記第2ローラーが互いに反対方向に回転することにより、前記当接面が撓むのが好ましい。
これにより、各フィンガーの当接面は、それぞれ、ワークの形状にならって変形することができ、よって、当該当接面との接触面積が増大する。これにより、ワークをより確実に把持することができる。
また、本適用例のエンドエフェクターでは、前記ロボットアームは、電力を供給する電源と電気的に接続されており、
前記駆動源は、前記装着状態で前記ロボットアームを介して前記電源と電気的に接続されるモーターを有するのが好ましい。
これにより、モーターで一方のローラーを回転させることができ、これに連動して、ベルトも一方のローラーと同方向に回転することができる。
また、本適用例のエンドエフェクターでは、前記支持体は、前記各フィンガーを回動させて、前記支持体に対する姿勢を変更可能に支持する回動支持部を有するのが好ましい。
これにより、各フィンガー同士が互いに接近・離間することができる。そして、ワークの形状(大きさ)に応じて、各フィンガー同士の間隔を調整することができ、よって、当該ワークを確実に把持することができる。
また、本適用例のエンドエフェクターでは、前記各フィンガー同士は、前記回動支持部で回動することにより、互いに接近・離間可能となるのが好ましい。
これにより、ワークの形状(大きさ)に応じて、各フィンガー同士の間隔を調整することができ、よって、当該ワークを確実に把持することができる。た、ワークに対する把持力も調整することができる。例えば、ワークが比較的変形し易いものの場合、当該ワークに対する把持力を抑制することができ、よって、把持された状態でのワークの不本意な変形を防止することができる。
また、本適用例のエンドエフェクターでは、前記各フィンガーは、前記支持体から突出する方向に延在しているのが好ましい。
これにより、ワークを把持する際に、当該ワークを容易に摘まみ出すことができ、よって、その把持作業を容易かつ確実に行なうことができる。
<第1実施形態>
図1は、本発明に係わるエンドエフェクター(第1実施形態)が装着されたロボットの稼働状態を鉛直上方から見た平面図、図2は、図1に示すロボットを正面側から見た斜視図、図3は、図1に示すロボットを背面側から見た斜視図、図4は、図1に示すロボットの概略図、図5は、図1に示すロボットの主要部のブロック図、図6および図7は、それぞれ、図1に示すエンドエフェクターの作動状態を示す側面図である。なお、以下では、説明の都合上、図2〜図4、図6および図7中(図8〜図12についても同様)の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図2〜図4中の基台側を「基端」、その反対側を「先端」と言う。
図2〜図4に示すロボット1は、電力を供給する電源(図示せず)と電気的に接続されており、ワークを搬送する搬送工程で用いることができる。なお、ワークとしては、特に限定されず、本実施形態では「リンゴ」を一例として挙げる(図6、図7参照)。また、前記電源は、工業用の電源であり、例えば、200Vの交流電圧を印加することができる。
基台11とアーム12とは、関節(ジョイント)171を介して連結されている。そして、アーム12は、基台11に対し、鉛直方向と平行な回動軸O1回りに回動可能となっている。この回動軸O1回りの回動は、モーター401の駆動によりなされる。なお、モーター401の駆動は、モーター401とケーブル(図示せず)を介して電気的に接続されたモータードライバー301により制御される(図5参照)。
モーター401〜406としては、特に限定されず、例えば、サーボモーターを用いるのが好ましい。また、前記各ケーブルは、それぞれ、ロボット1を挿通している。
基台11は、中空の基台本体(ハウジング)112を有している。基台本体112は、円筒状をなす円筒状部113と、当該円筒状部113の外周部に一体的に形成された、箱状をなす箱状部114とに分けることができる。そして、このような基台本体112には、例えば、モーター401やモータードライバー301〜306が収納されている。
アーム13は、アーム12の先端部に連結されている。このアーム13では、駆動機構3bがモーター403を有しており、アーム本体2b内に収納されている。また、アーム本体2a内は、封止手段4bにより気密封止されている。
アーム14は、アーム13の先端部に連結されている。このアーム14では、駆動機構3cがモーター404を有しており、アーム本体2c内に収納されている。また、アーム本体2c内は、封止手段4cにより気密封止されている。
アーム15の先端部(基台11と反対側の端部)には、リスト16が連結されている。このリスト16には、エンドエフェクター10が着脱自在に装着される。そして、ロボット1は、リスト16に装着されたエンドエフェクター10でワーク700を把持したまま、アーム12〜15やリスト16等の動作を制御することにより、当該ワーク700を搬送することができる。
リスト本体161に、エンドエフェクター10が装着される。また、リスト本体161は、アーム15の駆動機構3dに連結されており、当該駆動機構3dのモーター406の駆動により、回動軸O6回りに回動する。
なお、駆動機構3a〜3dは、それぞれ、モーターの他に、例えば、プーリーやタイミングベルトを有している。
また、封止手段4a〜4dは、それぞれ、例えば、板状のカバーやパッキンを有する構成のものとすることができる。
エンドエフェクター10は、ワーク700を把持する第1フィンガー5aおよび第2フィンガー5bと、第1フィンガー5aおよび第2フィンガー5bを支持する支持体6とを備えている。以下、各部の構成について説明する。
支持体6は、円板状をなすベース部61と、ベース部61の下面611に突出形成されたリブ62とを有している。
リブ62は、ベース部61の縁部に沿ってリング状をなす部分である。そして、このリブ62の内側に、第1フィンガー5aおよび第2フィンガー5bがそれぞれ配されている。
なお、支持体6は、ベース部61とリブ62とが一体的に形成されたものであってもよいし、ベース部61とリブ62とが別体で構成され、これら別体同士を接合したものであってもよい。
また、支持体6の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミニウムやその合金、ステンレス鋼等のような金属材料を用いることができる。
第1フィンガー5aと第2フィンガー5bとの構成は、同じであるため、以下、第1フィンガー5aについて代表的に説明する。
第1フィンガー5aは、ベルト51と、ベルト51を駆動する駆動機構52とを有している。
なお、ベルト51の外側の面511には、粗面加工により微小な凹凸が形成されていてもよい。これにより、ワーク700が当接面512から滑るのを防止することができ、よって、ワーク700を確実に把持することができる。
また、弾性材料の弾性率としては、特に限定されず、例えば、1〜10MPaであるのが好ましく、1〜5MPaであるのがより好ましい。
支持部材56は、第1ローラー53、第2ローラー54および駆動源55を支持する部材である。この支持部材56は、角柱状をなす棒状体で構成されている。また、支持部材56は、上端面561が支持体6の下面611に支持され、下方に向かって突出している、すなわち、装着状態で中心軸166に沿って延在している。
支持部材56の構成材料としては、特に限定されず、例えば、支持体6の構成材料と同じ材料を用いることができる。
駆動源55は、モーター551と、駆動ローラー552とを有している。
モーター551は、支持部材56に固定されており、ローター(図示せず)とともに回転するシャフト553が図6、図7の紙面手前側に向かって突出している。
モーター551としては、特に限定されず、例えば、サーボモーターやステッピングモーター等を用いることができる。
そして、図6、図7に示すように、この回転力が伝達された第1ローラー53は、当該回転力の方向と反対方向に回転し、これに連動して、ベルト51も第1ローラー53と同方向に回転駆動することができる。このベルト51の駆動により、当接面512がベルト51の長手方向に沿って移動することとなる。これにより、第1フィンガー5aと第2フィンガー5bとの間で、ワーク700を持ち上げたり、ワーク700の姿勢を変更したりすることができる。
図6に示す状態について説明する。
図6(a)に示すように、第1フィンガー5aと第2フィンガー5bとの間隔は、ワーク700の直径と同じがまたはそれよりも若干小さくに設定されている。そして、この状態で、第1フィンガー5aと第2フィンガー5bとの間にワーク700が配置されている。これにより、第1フィンガー5aのベルト51の一部が、ワーク700に当接した当接面512となり、第2フィンガー5bのベルト51の一部も、ワーク700に当接した当接面512となる。
図6(a)に示す状態から、第1フィンガー5aのモーター551を図中の時計回りに回転させ、第2フィンガー5bのモーター551を図中の反時計回りに回転させる。なお、第1フィンガー5aのモーター551の回転数と、第2フィンガー5bのモーター551の回転数とは、同じである。
これにより、ワーク700を第1フィンガー5aおよび第2フィンガー5bの根元側、すなわち、エンドエフェクター10の奥側(基端側)に引き込むことができ、よって、当該ワーク700を安定して、容易かつ確実に把持することができる。
図7(a)に示すように、エンドエフェクター10の奥側(基端側)には、第1フィンガー5aと第2フィンガー5bとの間でワーク700が挟持されている。これにより、第1フィンガー5aのベルト51の一部が、ワーク700に当接した当接面512となり、第2フィンガー5bのベルト51の一部も、ワーク700に当接した当接面512となる。
図7(a)に示す状態から、第1フィンガー5aのモーター551を図中の時計回りに回転させ、第2フィンガー5bのモーター551も図中の時計回りに回転させる。なお、第1フィンガー5aのモーター551の回転数と、第2フィンガー5bのモーター551の回転数とは、同じである。
これにより、ワーク700を図7(b)中の時計回りに回転させて、ワーク700の姿勢を変更することができる。これにより、ワーク700に対する把持状態が好適に変わる、すなわち、当接面512の面積が増大することがあり、よって、当該ワーク700を安定して、容易かつ確実に把持することができる。
また、エンドエフェクター10は、従来のエンドエフェクターの各フィンガーの先端部に設けられて爪部を省略することができている。
図8は、本発明に係わるエンドエフェクターの第2実施形態を示す側面図である。
以下、この図を参照して本発明に係わるエンドエフェクターの第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、支持体の構成が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
第1回動支持部631は、例えば軸と軸受けとで構成され、第1フィンガー5aの支持部材56の上端部562を回動可能に支持している。これにより、第1フィンガー5aは、第1回動支持部631を回動中心として回動することができ、よって、支持体6に対する姿勢が変更される。
また、第2回動支持部632は、例えば軸と軸受けとで構成され、第2フィンガー5bの支持部材56の上端部562を回動可能に支持している。これにより、第2フィンガー5bは、第2回動支持部632を回動中心として回動することができ、よって、支持体6に対する姿勢が変更される。
これにより、ワーク700の形状(大きさ)に応じて、第1フィンガー5aと第2フィンガー5bとの間隔を調整することができ、よって、当該ワーク700を確実に把持することができる。
また、ワーク700に対する把持力(挟持力)も調整することができる。例えば、ワーク700が比較的変形し易いもの(軟質のもの)の場合、当該ワーク700に対する把持力を抑制することができる。これにより、把持状態でのワーク700の不本意な変形を防止することができる。
図9は、本発明に係わるエンドエフェクターの第3実施形態を示す側面図である。
以下、この図を参照して本発明に係わるエンドエフェクターの第3実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、各フィンガーの構成が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
このような回動により、第1フィンガー5aと第2フィンガー5bとは、互いの離間距離を維持したまま姿勢を変更することができる。これにより、ロボット1自体の動作量を抑制することができる。
図10は、本発明に係わるエンドエフェクター(第4実施形態)の作動状態を示す側面図である。
以下、この図を参照して本発明に係わるエンドエフェクターの第4実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、各フィンガーの構成が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
また、モーター555は、ケーブル(図示せず)を介してコネクター554と電気的に接続されている。そして、図10に示すように、装着状態で、モーター555は、コネクター165を介して前記電源から電力が供給されて、作動することができる。
モーター555としては、特に限定されず、例えば、サーボモーターやステッピングモーター等を用いることができる。
そして、図10(a)に示す初期状態から、第1フィンガー5aの駆動源55を作動させて、第1ローラー53と第2ローラー54とを互いに反対方向に回転させるとともに、第2フィンガー5bの駆動源55を作動させて、第1ローラー53と第2ローラー54とを互いに反対方向に回転させることができる。
これにより、第1フィンガー5aの当接面512と、第2フィンガー5bの当接面512とは、それぞれ、ワーク700の形状にならって変形することができ、よって、当該当接面512との接触面積が増大する。これにより、ワーク700をより確実に把持することができる。
図11は、本発明に係わるエンドエフェクターの第5実施形態を示す側面図である。
以下、この図を参照して本発明に係わるエンドエフェクターの第5実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、支持体の構成が異なること以外は前記第4実施形態と同様である。
第1回動支持部631は、例えば軸と軸受けとで構成され、第1フィンガー5aの支持部材56の上端部562を回動可能に支持している。これにより、第1フィンガー5aは、第1回動支持部631を回動中心として回動することができ、よって、支持体6に対する姿勢が変更される。
また、第2回動支持部632は、例えば軸と軸受けとで構成され、第2フィンガー5bの支持部材56の上端部562を回動可能に支持している。これにより、第2フィンガー5bは、第2回動支持部632を回動中心として回動することができ、よって、支持体6に対する姿勢が変更される。
図12は、本発明に係わるエンドエフェクターの第6実施形態を示す側面図である。
以下、この図を参照して本発明に係わるエンドエフェクターの第6実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、ベルトの形状が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
また、本発明に係わるエンドエフェクターは、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、エンドエフェクターが装着されるロボットアームは、前記各実施形態では複数本のアームを備えるものであったが、これに限定されず、例えば、1本のアームを備えるものであってもよい。
Claims (10)
- ロボットアームの先端に設けられたエンドエフェクターであって、
ワークを把持する複数のフィンガーと、
前記フィンガーを支持する支持体と、を備え、
前記フィンガーは、可撓性を有する帯状体の面の一部が前記ワークに当接するベルトと、前記当接面を前記ベルトの長手方向に沿って移動させる駆動機構と、を有することを特徴とするエンドエフェクター。 - 隣り合う前記複数のフィンガーは、前記当接面の前記ベルトの長手方向に沿った移動方向を互いに同じとするかと、前記当接面の前記ベルトの長手方向に沿った移動方向を互いに異なる状態とするかをどちらか一方に予め設定できる請求項1に記載のエンドエフェクター。
- 前記ベルトは、第1ローラーと第2ローラーとで屈曲するループ状であり、
前記駆動機構は、前記ベルトの内側に配置された前記第1ローラーと、前記ベルトの内側に、前記ベルトを伸ばす方向に離間して配置された前記第2ローラーと、前記第1ローラーおよび前記第2ローラーのうちの少なくとも一方のローラーに対して回転力を付与する駆動源とを有し、前記一方のローラーが回転することにより、前記ベルトが前記一方のローラーと同方向に回転する請求項1または2に記載のエンドエフェクター。 - 前記駆動機構は、前記ベルトの一端側に連結された第1ローラーと、他端側に連結された第2ローラーと、前記第1ローラーおよび前記第2ローラーのうちの少なくとも一方のローラーに対して回転力を付与する駆動源とを有し、前記一方のローラーが回転することにより、前記ベルトが前記一方のローラーで巻き取られる請求項1または2に記載のエンドエフェクター。
- 前記駆動源は、前記一方のローラーに接して回転力を伝達する駆動ローラーを有する請求項3または4に記載のエンドエフェクター。
- 前記駆動源は、前記第1ローラーおよび前記第2ローラーの双方のローラーに対して互いに反対方向の回転力を付与可能であり、
前記第1ローラーおよび前記第2ローラーが互いに反対方向に回転することにより、前記当接面が撓む請求項3ないし5のいずれかに記載のエンドエフェクター。 - 前記ロボットアームは、電力を供給する電源と電気的に接続されており、
前記駆動源は、前記装着状態で前記ロボットアームを介して前記電源と電気的に接続されるモーターを有する請求項3ないし6のいずれかに記載のエンドエフェクター。 - 前記支持体は、前記各フィンガーを回動させて、前記支持体に対する姿勢を変更可能に支持する回動支持部を有する請求項1ないし7のいずれかに記載のエンドエフェクター。
- 前記各フィンガー同士は、前記回動支持部で回動することにより、互いに接近・離間可能となる請求項8に記載のエンドエフェクター。
- 前記各フィンガーは、前記支持体から突出する方向に延在している請求項1ないし9のいずれかに記載のエンドエフェクター。
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