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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024065578
(43)【公開日】2024-05-15
(54)【発明の名称】ロボット用フィンガー装置
(51)【国際特許分類】
B25J 15/08 20060101AFI20240508BHJP
【ＦＩ】
B25J15/08 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022174518
(22)【出願日】2022-10-31
(71)【出願人】
【識別番号】390010386
【氏名又は名称】ＮＥＣマグナスコミュニケーションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100085660
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 均
(72)【発明者】
【氏名】加藤 諒太
(72)【発明者】
【氏名】山田 貴
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707AS01
3C707DS01
3C707ES03
3C707ET02
3C707ET04
3C707EU02
3C707EU14
3C707GU00
(57)【要約】
【課題】部品点数の少ない簡素、且つ省スペースな構造であり、アクチュエータを用いることなくワークの把持、及びリリース動作を実現できるロボット用フィンガー装置を提供する。
【解決手段】鋏状に連結された２つのフィンガー片６０、８０と、各フィンガー片を閉止方向へ弾性付勢する弾性部材１１０と、を備え、把持部間に物体Ｗが圧入されたときに弾性部材による付勢に抗して各把持部を開放させて物体を把持した状態を維持する開閉フィンガーユニット５０と、開放方向へ操作された時に各フィンガー片を弾性部材に抗して開放させる強制開放力伝達機構１５０と、強制開放力伝達機構を開放方向へ作動させるリリース手段２００と、を備えている。
【選択図】図１
【解決手段】鋏状に連結された２つのフィンガー片６０、８０と、各フィンガー片を閉止方向へ弾性付勢する弾性部材１１０と、を備え、把持部間に物体Ｗが圧入されたときに弾性部材による付勢に抗して各把持部を開放させて物体を把持した状態を維持する開閉フィンガーユニット５０と、開放方向へ操作された時に各フィンガー片を弾性部材に抗して開放させる強制開放力伝達機構１５０と、強制開放力伝達機構を開放方向へ作動させるリリース手段２００と、を備えている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一部に把持部を備え、且つ他部に被作動部を夫々備えた２つのフィンガー片と、前記２つのフィンガー片を夫々の中間部で略X字状に交差させた状態で鋏状に開閉自在に連結する回動支点と、前記各把持部同士を圧接させる閉止方向に前記各フィンガー片を弾性付勢する弾性部材と、を備え、閉止状態にある前記各把持部間に物体が圧入されたときに前記弾性部材による付勢に抗して前記各把持部が押し広げられて前記物体を把持する開閉フィンガーユニットと、
前記各フィンガー片の被作動部に連結されると共に、開放方向へ操作された時に前記各フィンガー片を前記弾性部材による付勢に抗して強制的に開放方向へ回動させ、前記開放方向への操作が解除された時に前記弾性部材による付勢力により前記各フィンガー片を閉止方向に回動させる強制開放力伝達機構と、
前記強制開放力伝達機構を開放方向へ作動させて前記各把持部が把持した前記物体をリリースするリリース手段と、
を備えていることを特徴とするロボット用フィンガー装置。
前記各フィンガー片の被作動部に連結されると共に、開放方向へ操作された時に前記各フィンガー片を前記弾性部材による付勢に抗して強制的に開放方向へ回動させ、前記開放方向への操作が解除された時に前記弾性部材による付勢力により前記各フィンガー片を閉止方向に回動させる強制開放力伝達機構と、
前記強制開放力伝達機構を開放方向へ作動させて前記各把持部が把持した前記物体をリリースするリリース手段と、
を備えていることを特徴とするロボット用フィンガー装置。
【請求項2】
前記強制開放力伝達機構は、前記各フィンガー片の被作動部に夫々連結されたギヤ機構と、該ギヤ機構に連結されると共に前記リリース手段により操作される被リリース部材と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載のロボット用フィンガー装置。
【請求項3】
前記被リリース部材は、ベース部材に設けた回動軸を中心として回動するリリースレバーを備え、
前記ギヤ機構は、前記リリースレバーの回動軸に固定されて一体回転する第１のギヤと、
一方の前記フィンガー片の被作動部により一部を回動自在に軸支され、且つ他部に該第１のギヤのギヤ部と噛合するギヤ部を備えた第１のラックギヤと、
前記第１のギヤと隣接した前記ベース部材上に設けた軸により回動自在に軸支されて該第１のギヤと噛合する第２のギヤと、他方の前記フィンガー片の被作動部により一部を回動自在に軸支され、且つ他部に該第２のギヤのギヤ部と噛合するギヤ部を備えた第２のラックギヤと、を備えていることを特徴とする請求項２に記載のロボット用フィンガー装置。
前記ギヤ機構は、前記リリースレバーの回動軸に固定されて一体回転する第１のギヤと、
一方の前記フィンガー片の被作動部により一部を回動自在に軸支され、且つ他部に該第１のギヤのギヤ部と噛合するギヤ部を備えた第１のラックギヤと、
前記第１のギヤと隣接した前記ベース部材上に設けた軸により回動自在に軸支されて該第１のギヤと噛合する第２のギヤと、他方の前記フィンガー片の被作動部により一部を回動自在に軸支され、且つ他部に該第２のギヤのギヤ部と噛合するギヤ部を備えた第２のラックギヤと、を備えていることを特徴とする請求項２に記載のロボット用フィンガー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロボット用フィンガー装置、特に産業ロボットや協働ロボットに適したフィンガー装置に関する。
【背景技術】
【0002】
製造ライン、物流ライン等においては、自動化のために各種ワークをピックアップしたり、把持したワークをラインに投入する等の種々の目的のために各種の産業ロボット（ハンドリングロボット）が導入されている。産業ロボットはロボットアームを備え、その先端にはワークを着脱するロボットフィンガー装置が設けられている。
【0003】
特許文献１の「産業用ロボットのハンド装置」には、ボールねじと、ボールねじの回転により軸方向へ進退するナットと、ナットと共に軸方向移動するブロックにより回転自在に支持されたカムフォロアと、ハンド装置のフレームに設けた水平軸により基端部を揺動自在に軸支された複数のフィンガーと、を備え、各フィンガーの基端部に設けた突部をカムフォロアに連動させることで各フィンガーを開閉動作させる構成が開示されている。
しかし、このハンド装置におけるフィンガーの開閉機構は部品点数が多く、しかも構造が複雑化するという問題がある。
しかし、このハンド装置におけるフィンガーの開閉機構は部品点数が多く、しかも構造が複雑化するという問題がある。
【0004】
次に、特許文献２「電子部品取付け用グリッパー装置」は、ワークの中心に向かって水平移動する支持部と、支持部と共に移動し、ワークを把持する左右一対のフィンガーと、フィンガー同士を水平方向へ接近させる弾性手段と、各フィンガー間に配置されて上下動作してフィンガーを開閉させるカムと、を備えている。カムが上昇することで、フィンガーの把持力を開放する。ワークを把持する際には、カムが作用しない位置に退避する。
しかし、このグリッパー装置は、フィンガーを水平移動させるための構造が複雑、大型化し、またフィンガーによる把持はバネ力のみに依存しているため、把持力の微調整ができないという問題点を有する。更に、把持力の開放にアクチュエータが必要となり、その分だけ重量が増加し、配線が必要となり、動作環境への配慮が必要となるという問題点も有する。
しかし、このグリッパー装置は、フィンガーを水平移動させるための構造が複雑、大型化し、またフィンガーによる把持はバネ力のみに依存しているため、把持力の微調整ができないという問題点を有する。更に、把持力の開放にアクチュエータが必要となり、その分だけ重量が増加し、配線が必要となり、動作環境への配慮が必要となるという問題点も有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００８－０７３８２３公報
【特許文献2】特開２０１０－１４２９４１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、部品点数の少ない簡素、且つ省スペースな構造であり、アクチュエータを用いることなくワークの把持動作、及びリリース動作を実現できるロボット用フィンガー装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するために、本発明のロボット用フィンガー装置は、一部に把持部を備え、且つ他部に被作動部を夫々備えた２つのフィンガー片と、前記２つのフィンガー片を夫々の中間部で略Ｘ字状に交差させた状態で鋏状に開閉自在に連結する回動支点と、前記各把持部同士を圧接させる閉止方向に前記各フィンガー片を弾性付勢する弾性部材と、を備え、閉止状態にある前記各把持部間に物体が圧入されたときに前記弾性部材による付勢に抗して前記各把持部が押し広げられて前記物体を把持する開閉フィンガーユニットと、前記各フィンガー片の被作動部に連結されると共に、開放方向へ操作された時に前記各フィンガー片を前記弾性部材による付勢に抗して強制的に開放方向へ回動させ、前記開放方向への操作が解除された時に前記弾性部材による付勢力により前記各フィンガー片を閉止方向に回動させる強制開放力伝達機構と、前記強制開放力伝達機構を開放方向へ作動させて前記各把持部が把持した前記物体をリリースするリリース手段と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、アクチュエータを用いることなくワークの把持動作、及びリリース動作を実現できるロボット用フィンガー装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の一実施形態に係るロボット用フィンガー装置におけるフィンガー片の閉止状態を示す正面側斜視図、正面側ベース部材を除去した正面側斜視図、及び要部拡大図である。
【図2】フィンガー片がワークを把持した状態を示す正面側斜視図である。
【図3】（ａ－１）（ｂ－１）はギヤ機構、及びフィンガー片の開閉動作を示す正面図（正面側ベース部材を省略）であり、（ａ－２）（ｂ－２）はギヤ機構、及びフィンガー片の開閉動作を示す背面図（背面側ベース部材有り）である。
【図4】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）はリリース手段が把持を強制解除する際のギヤ機構、及びフィンガー片の開閉動作手順を示した背面側斜視図である。
【図5】（ａ－１）（ｂ－１）及び（ｃ－１）は把持を強制解除する際のギヤ機構、及びフィンガー片の開閉動作を示す背面図（背面側ベース部材あり）であり、図５（ａ－２）（ｂ－２）及び（ｃ－２）は把持を強制解除する際のギヤ機構、及びフィンガー片の開閉動作を示す背面図（背面側ベース部材を省略）である。
【図6】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）はワークＷを把持し、把持を強制解除するまでのギヤ機構、及びフィンガー片のみの動作状態を示した背面図である。
【図7】フィンガー片により把持したワークＷをリリースする状態を示す説明図である。
【図8】フィンガー装置の正面側分解斜視図である。
【図9】フィンガー装置の背面側分解斜視図である。
【図10】（ａ）乃至（ｄ）はフィンガー片により把持したワークをピッキングしてからリリースするまでの工程を示す説明図である。
【図11】変形実施形態に係るフィンガー装置の構成、及びこれを製造ラインに適用した場合の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【0011】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の一実施形態に係るロボット用フィンガー装置におけるフィンガー片の閉止状態を示す正面側斜視図、正面側ベース部材を除去した正面側斜視図、及び要部拡大図であり、図２はフィンガー片がワークを把持した状態を示す正面側斜視図である。図３（ａ－１）（ｂ－１）はギヤ機構、及びフィンガー片の開閉動作を示す正面図（正面側ベース部材を省略）であり、同（ａ－２）（ｂ－２）はギヤ機構、及びフィンガー片の開閉動作を示す背面図（背面側ベース部材有り）である。図４（ａ）（ｂ）及び（ｃ）はリリース手段が把持を強制解除する際のギヤ機構、及びフィンガー片の開閉動作手順を示した背面側斜視図である。図５（ａ－１）（ｂ－１）及び（ｃ－１）は把持を強制解除する際のギヤ機構、及びフィンガー片の開閉動作を示す背面図（背面側ベース部材あり）であり、図５（ａ－２）（ｂ－２）及び（ｃ－２）は把持を強制解除する際のギヤ機構、及びフィンガー片の開閉動作を示す背面図（背面側ベース部材を省略）である。図６（ａ）（ｂ）及び（ｃ）はワークＷを把持してから把持を強制解除するまでのギヤ機構、及びフィンガー片のみの動作状態を示した背面図であり、図７はフィンガー片により把持したワークＷをリリースする状態を示す説明図である。図８はロボット用フィンガー装置の正面側分解斜視図であり、図９は同フィンガー装置の背面側分解斜視図である。
図１（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の一実施形態に係るロボット用フィンガー装置におけるフィンガー片の閉止状態を示す正面側斜視図、正面側ベース部材を除去した正面側斜視図、及び要部拡大図であり、図２はフィンガー片がワークを把持した状態を示す正面側斜視図である。図３（ａ－１）（ｂ－１）はギヤ機構、及びフィンガー片の開閉動作を示す正面図（正面側ベース部材を省略）であり、同（ａ－２）（ｂ－２）はギヤ機構、及びフィンガー片の開閉動作を示す背面図（背面側ベース部材有り）である。図４（ａ）（ｂ）及び（ｃ）はリリース手段が把持を強制解除する際のギヤ機構、及びフィンガー片の開閉動作手順を示した背面側斜視図である。図５（ａ－１）（ｂ－１）及び（ｃ－１）は把持を強制解除する際のギヤ機構、及びフィンガー片の開閉動作を示す背面図（背面側ベース部材あり）であり、図５（ａ－２）（ｂ－２）及び（ｃ－２）は把持を強制解除する際のギヤ機構、及びフィンガー片の開閉動作を示す背面図（背面側ベース部材を省略）である。図６（ａ）（ｂ）及び（ｃ）はワークＷを把持してから把持を強制解除するまでのギヤ機構、及びフィンガー片のみの動作状態を示した背面図であり、図７はフィンガー片により把持したワークＷをリリースする状態を示す説明図である。図８はロボット用フィンガー装置の正面側分解斜視図であり、図９は同フィンガー装置の背面側分解斜視図である。
【0012】
［基本構成］
ロボット用フィンガー装置（以下、フィンガー装置、という）１は、ロボットアームの先端に取付けられる取付けベース部１０と、取付けベース部１０の取付け部１１、１２に夫々ビスにより固定された正面側ベース板（ベース部材）２０、及び背面側ベース板（ベース部材）３０と、各ベース板２０、３０間に配置された開閉フィンガーユニット５０と、開閉フィンガーユニット５０を構成する各フィンガー片６０、８０を強制的に開放させる力を各フィンガー片に伝達する強制開放力伝達機構１５０と、強制開放力伝達機構を開放方向（把持解除方向）へ作動させたり、閉止方向へ作動させる（各フィンガー片の開放状態を解除する）リリース手段（リリース機構）２００と、を概略備えている。
ロボット用フィンガー装置（以下、フィンガー装置、という）１は、ロボットアームの先端に取付けられる取付けベース部１０と、取付けベース部１０の取付け部１１、１２に夫々ビスにより固定された正面側ベース板（ベース部材）２０、及び背面側ベース板（ベース部材）３０と、各ベース板２０、３０間に配置された開閉フィンガーユニット５０と、開閉フィンガーユニット５０を構成する各フィンガー片６０、８０を強制的に開放させる力を各フィンガー片に伝達する強制開放力伝達機構１５０と、強制開放力伝達機構を開放方向（把持解除方向）へ作動させたり、閉止方向へ作動させる（各フィンガー片の開放状態を解除する）リリース手段（リリース機構）２００と、を概略備えている。
【0013】
開閉フィンガーユニット５０は、先端（一部、一端部）に把持部６２、８２を夫々備え、且つ基端部（他部、他端部）に被作動部６４、８４を夫々備えた２つのフィンガー片（第１のフィンガー片、及び第２のフィンガー片）６０、８０と、２つのフィンガー片６０、８０を夫々の中間部でＸ字状に交差させた状態で鋏状に開閉自在に連結する回動支点１００と、各把持部６２、８２同士を圧接（接近）させる閉止方向に各フィンガー片を弾性付勢する圧接用（把持用）の弾性部材１１０と、を備える。開閉フィンガーユニット５０は、閉止（圧接）状態にある把持部６２、８２間に物体（ワーク）Ｗが圧入されたときに弾性部材１１０による付勢に抗して各把持部が押し広げられて必要最小限だけ開放して物体を把持し、その把持状態を維持する手段である。
【0014】
回動支点１００は、両ベース板２０、３０間に固定された軸部１００ａと、各フィンガー片の中間部に貫通形成された穴１００ｂと、から構成され、軸部１００ａを各穴１００ｂに挿通することにより、各フィンガー片は鋏状に開閉する。
【0015】
各フィンガー片の先端に設けられた把持部６２、８２は、図１（ｃ）に示すように閉止した状態において各把持部の突き合わせ部に三角形状（Ｖ字溝状）の切欠き部（凹部）Ｃが形成されるように構成する。この切欠き部Ｃは、図１に示した各フィンガー片の閉止状態においてワークを切欠き部内に圧入した時にワーク外面と切欠き部の傾斜した内壁との間に発生する開放方向への力により各フィンガー片を押し広げる（離間させる）ように構成する。
弾性部材１１０は、把持部６２、８２間に端部を固定されて各把持部間を接近させる方向へ付勢する引張りコイルバネである。
弾性部材１１０は、把持部６２、８２間に端部を固定されて各把持部間を接近させる方向へ付勢する引張りコイルバネである。
【0016】
強制開放力伝達機構１５０は、各フィンガー片６０、８０の被作動部６４、８４に夫々連結されると共に、リリース手段２００が開放方向（各フィンガー片を開放させる方向）へ操作された時にリリース手段からの開放操作力を各フィンガー片に伝達し、弾性部材１１０による閉止方向（各フィンガー片を閉止させる方向）への付勢力に抗して各フィンガー片を強制的に開放方向へ回動させる一方で、リリース手段に対する開放方向への操作が解除された時には弾性部材１１０による付勢力により各フィンガー片を閉止方向（閉止位置）へ復帰させる手段である。
強制開放力伝達機構１５０は、各フィンガー片の被作動部に夫々連結されたギヤ機構１５２と、ギヤ機構に連結されると共にリリース手段２００により操作されるリリースレバー（被リリース部材）１８５と、を備えている。
強制開放力伝達機構１５０は、各フィンガー片の被作動部に夫々連結されたギヤ機構１５２と、ギヤ機構に連結されると共にリリース手段２００により操作されるリリースレバー（被リリース部材）１８５と、を備えている。
【0017】
ギヤ機構１５２は、リリースレバー１８５の回動軸（被リリース部材）１８０に軸芯を一体化された第１のギヤ１６０と、第１のフィンガー片６０の被作動部６４に設けた軸部６４ａにより一部（下部）を回動自在に軸支され、且つ他部（上部）に第１のギヤのギヤ部１６０ａと噛合するギヤ部１６５ａを有した第１のラックギヤ１６５と、ベース板２０、３０上の第１のギヤ１６０と隣接した位置に設けた軸２５により回動自在に軸支されて第１のギヤのギヤ部１６０ａと噛合するギヤ部１７０ａを有した第２のギヤ１７０と、第２のフィンガー片８０の被作動部８４に設けた軸部８４ａにより一部を回動自在に軸支され、且つ他部に第２のギヤのギヤ部１７０ａと噛合するギヤ部１７５ａを備えた第２のラックギヤ１７５と、を概略備えている。
【0018】
第１のラックギヤ１６５の下面は、ベース板３０から突設された軸部２６により中心孔を軸支されたガイドローラ１６６の外周面に接しており、第１のラックギヤはガイドローラ１６６の外周面に沿って所定の軌道に沿って揺動する（図５、図６）。同様に、第２のラックギヤ１７５の下面は、ベース板２０から突設された軸部２７により中心孔を軸支されたガイドローラ１７６の外周面に接しており、第２のラックギヤはガイドローラ１７６の外周面に沿って揺動する。
【0019】
リリース手段（リリース機構）２００は、ベース板２０、３０に設けた軸穴２１、３１により回動自在に支持された回動軸１８０の端部にＬ字状に一体化されたリリースレバー１８５を押圧したり、押圧を解除することによりリリースレバーを図４（ｂ）、図５（ｂ－１）（ｂ－２）等に示した第１の位置（把持位置）と、図４（ｃ）図５（ｃ－１）（ｃ－２）に示した第２の位置（把持解除位置、開放位置）との間で回動させる解除部材（解除バー）２０２を備える。更に、リリース手段は、常時（フィンガー片の閉止時）においては伸長した状態にあって解除部材２０２を非押圧位置（下降位置）に退避させておく一方で、解除部材が押上げられた時に自らが圧縮しながら解除部材を上方へ移動させる（フィンガー片の開放方向へ移動させる）ことを許容する解除用弾性部材（圧縮コイルバネ）２０４を備える。
【0020】
解除部材２０２は、背面側のベース板３０に設けた上下のガイドリング３３ａ、３３ｂの挿通穴内に挿通されて直線的に上下動する。解除部材２０２は、下部適所にフランジ２０２ａが固定配置されており、解除用弾性部材２０４はフランジ２０２ａと上側のガイドリング３３ａとの間に配置されていて拡開する方向へ付勢しているため、常時においては解除部材が図５（ａ－１）（ａ－２）に示した非押圧位置（下降位置）にある。解除部材２０２の下端部に対して外部からこれを押し上げる力が作用した時には解除用弾性部材２０４の拡開力に抗して解除部材は上昇して図５（ｂ－１）（ｂ－２）に示した中間位置を経てリリースレバーを押し上げる（図５（ｃ－１）（ｃ－２））。
【0021】
［把持動作、及びリリース動作］
以上の構成を備えたフィンガー装置１によりワークＷをピッキング（把持）したり、ピッキングしたワークをリリースする動作について説明する。
図１０はロボットアーム３５０に取り付けたフィンガー装置１を、工場等のラインにおいてワークＷのピッキング、及びリリース作業に適用する場合の構成例を示している。この例では、ベルトコンベアー３６０上を搬送されるワークＷの移動経路の上方にフィンガー装置１を配置すると共に、移動経路の側方にリリース場所３００としてのボックスを配置する。
以下、図１０を併せて参照しながらピッキング、及びリリース動作について説明する。
以上の構成を備えたフィンガー装置１によりワークＷをピッキング（把持）したり、ピッキングしたワークをリリースする動作について説明する。
図１０はロボットアーム３５０に取り付けたフィンガー装置１を、工場等のラインにおいてワークＷのピッキング、及びリリース作業に適用する場合の構成例を示している。この例では、ベルトコンベアー３６０上を搬送されるワークＷの移動経路の上方にフィンガー装置１を配置すると共に、移動経路の側方にリリース場所３００としてのボックスを配置する。
以下、図１０を併せて参照しながらピッキング、及びリリース動作について説明する。
【0022】
図１（ａ）、図３（ａ－１）（ａ－２）、図１０（ａ）等に示したようにワークを把持していない状態においては弾性部材１１０の付勢力により各フィンガー片６０、８０は図示したような閉止状態を維持している。この閉止状態においてロボットアームによりフィンガー装置１をワークＷ上に下降させて各フィンガー片先端の切欠き部Ｃ内にワークＷを圧入させると、図２、図３（ｂ－１）（ｂ－２）等に示すように、弾性部材１１０の付勢に抗して把持部６２、８２が押し広げられることにより各フィンガー片が回動支点１００を中心として回動する。これだけの動作によりワークを把持部間で把持し、落下しないようにすることができる。把持動作が行われている期間、ギヤ機構１５２を構成する各ギヤ１６０、１６５、１７０、１７５は、各フィンガー片の把持部が押し広げられることに伴って若干回動する。この把持動作が行われている期間、リリースレバー１８５は図３（ｂ－２）に示したように若干上向きに回動する。そのため解除用弾性部材２０４により下向きに付勢されている解除部材２０２の上端とリリースレバー１８５との間には若干の隙間が生じることになる。
【0023】
次に、フィンガー片により把持したワークＷをリリースする場合には、図７、図１０に示すようにロボットアーム３５０によりフィンガー装置１をリリース場所３００に移動し、リリース場所の直近に設けられた突き当て部３０２の直上に解除部材２０２の下端部を位置させる。続いて、フィンガー装置１を所定距離下降させると、解除部材２０２は解除用弾性部材２０４を押し潰しながら押し上げられて図４（ｂ）、図５（ｂ－１）（ｂ－２）に示すように第１の位置（把持位置）にあるリリースレバー１８５に当接する。フィンガー装置１をさらに所定距離下降させると、解除部材２０２は押し上げられてリリースレバー１８５を図４（ｃ）、図５（ｃ－１）（ｃ－２）に示した第２の位置（把持解除位置、開放位置）に回動させる。
【0024】
リリースレバー１８５が第１の位置から第２の位置に回動すると、図６（ｂ）（ｃ）に示すようにギヤ機構を構成する各ギヤ１６０、１６５、１７０、１７５、及び各フィンガー片６０、８０は矢印で示した開放方向へ回動するため、各把持部６２、８２が更に大きく開放され、それまで把持していたワークを落下させる。
【0025】
把持していたワークが落下を完了したタイミングでフィンガー装置１を上昇させて突き当て部３０２から解除部材２０２の下端部に対する押圧力を解消させると、解除用弾性部材２０４が拡開して解除部材を各ガイドリング３３ａ、３３ｂに沿って下降させる（図４（ｃ）→（ｂ）→（ａ）、図５（ｃ－１）→（ｂ－１）→（ａ－１）、同図（ｃ－２）→（ｂ－２）→（ａ－２））。この過程で上向きに傾斜した作動位置にあったリリースレバー１８５は、ギヤ機構を介して伝達される弾性部材１１０の復帰力により下向きに傾斜した非作動位置に復帰する。すると、リリースレバー１８５と一体の回動軸１８０に固定された第１のギヤ１６０が図６（ｃ）に矢印で示した開放方向とは逆の閉止方向へ回動し、第１のギヤと噛合する第１のラックギヤ１６５が同図中に矢印で示した開放方向とは逆の閉止方向へ回動し、第１のフィンガー片６０を閉止方向へ回動させる。また、閉止方向へ回転する第１のギヤは常時噛合している第２のギヤ１７０を閉止方向へ回転させるため、第２のラックギヤ１７５が閉止方向へ回動し、第２のフィンガー片８０を閉止方向へ回動させる。
第１と第２のフィンガー片の閉止動作は同時に行われる。
第１と第２のフィンガー片の閉止動作は同時に行われる。
【0026】
このピッキング、及びリリース動作を図１０の構成例により更に説明すれば、図１０（ｂ）に示すように、ベルトコンベアー３６０上のワークＷ上にフィンガー装置１を下降させてピッキングしてから上昇させてリリース場所３００の方向へ移動させる（図１０（ｃ））。この際、解除部材２０２の下端部が突き当て部３０２の直上となるようにフィンガー装置を移動させ、その後下降させることにより解除部材を押し上げてリリースレバー１８５を第２の位置に回動させる（図１０（ｄ））。この操作によりフィンガー片により把持されていたワークはスムーズにリリース場所３００に落下して収納される。
【0027】
［変形実施形態］
図１１は変形実施形態に係るロボット用フィンガー装置の説明図であり、工場等のラインにおいて一つのロボットアームに複数のフィンガー装置を取り付けた例を示している。
この構成例によれば、一つのロボットアーム３５０に３個のフィンガー装置１を取り付けることにより、同時に３個のワークをピッキングしてからリリース場所３００に移動し、一括してリリースすることが可能になる。
仮に、フィンガー片の開閉動作をモータ等のアクチュエータを用いて実施する構成とした場合、一つのロボットアームに複数個のフィンガー装置を搭載するとすれば、次のような問題点が発生する。
図１１は変形実施形態に係るロボット用フィンガー装置の説明図であり、工場等のラインにおいて一つのロボットアームに複数のフィンガー装置を取り付けた例を示している。
この構成例によれば、一つのロボットアーム３５０に３個のフィンガー装置１を取り付けることにより、同時に３個のワークをピッキングしてからリリース場所３００に移動し、一括してリリースすることが可能になる。
仮に、フィンガー片の開閉動作をモータ等のアクチュエータを用いて実施する構成とした場合、一つのロボットアームに複数個のフィンガー装置を搭載するとすれば、次のような問題点が発生する。
【0028】
まず、ロボットアームの大型化、強度、及び出力の増大に限界がある場合には、モータを搭載したことにより大型化したフィンガー装置を搭載する個数に制限が生じる。
また、個々のフィンガー装置を制御するための制御ポートが搭載しようとするフィンガー装置の個数分だけ必要となるため配線が複雑化する。従って、仮に、ロボットアームの強度、出力に余裕があったとしても、ポート配線などの制限から搭載個数に制限が生じ得る。
これに対して本発明のフィンガー装置１によれば、モータ等を搭載しないために軽量化でき、ポート配線の複雑化を回避できるので、ロボットアームを大型化したり強度をアップさせることなく、複数個のフィンガー装置を容易に搭載できる。その際、フィンガー装置を単純にロボットアームに搭載すれば良く、多数のフィンガー装置を搭載したとしても、コンベア上を並行して搬送されてきたワークを一気にピックアップしたり、落下させることができる。このため、処理速度を大幅に向上できる。
また、個々のフィンガー装置を制御するための制御ポートが搭載しようとするフィンガー装置の個数分だけ必要となるため配線が複雑化する。従って、仮に、ロボットアームの強度、出力に余裕があったとしても、ポート配線などの制限から搭載個数に制限が生じ得る。
これに対して本発明のフィンガー装置１によれば、モータ等を搭載しないために軽量化でき、ポート配線の複雑化を回避できるので、ロボットアームを大型化したり強度をアップさせることなく、複数個のフィンガー装置を容易に搭載できる。その際、フィンガー装置を単純にロボットアームに搭載すれば良く、多数のフィンガー装置を搭載したとしても、コンベア上を並行して搬送されてきたワークを一気にピックアップしたり、落下させることができる。このため、処理速度を大幅に向上できる。
【0029】
［実施形態の作用、効果］
本実施形態では、フィンガー片はその先端をワークに対して押し付ける時に開放させられる構成であり、把持する時にフィンガー片を開放させるための駆動源や機構は存在しない。ワークを把持した後はそのまま把持し続けることができ、解除部材２０２を開放方向へ移動させることにより初めて把持状態を解除してワークをリリースすることができる。
このようにフィンガー片の把持部を閉じた状態でワークに押し付けてチャックし、そのまま持ち上げて投入箇所に移動し、そこでフィンガー片を開放してワークを落とす動作が格別のアクチュエータを用いずに実現可能になる。
本実施形態では、フィンガー片はその先端をワークに対して押し付ける時に開放させられる構成であり、把持する時にフィンガー片を開放させるための駆動源や機構は存在しない。ワークを把持した後はそのまま把持し続けることができ、解除部材２０２を開放方向へ移動させることにより初めて把持状態を解除してワークをリリースすることができる。
このようにフィンガー片の把持部を閉じた状態でワークに押し付けてチャックし、そのまま持ち上げて投入箇所に移動し、そこでフィンガー片を開放してワークを落とす動作が格別のアクチュエータを用いずに実現可能になる。
【0030】
鋏状に開閉自在に軸支された２つのフィンガー片とリリース手段２００とをギヤ機構１５２により連結し、リリース手段によるリリース力をギヤ機構を介してフィンガー片に伝達するように構成したため、両フィンガー片を同期して均等に開くことができ、ワークのリリースタイミングを正確に行い、正確な位置に落下させることができる。
【0031】
フィンガー装置１においてフィンガー片が把持する力を変更するには、弾性部材１１０の弾発力を変更したり、フィンガー片の長さを変えれば良い。モータによりフィンガーを開閉させるとすれば、モータの出力の計算が必要となり煩雑であるが、本実施形態ではそのような煩雑さを回避できる。
部品点数が少なく、シンプルな構造であるため、使用環境、条件に応じた設計変更が容易であり、把持力やサイズ等のカスタマイズを安価に実施できる。
アクチュエータを使用しない構造であるため、従来同様の機能を持ったフィンガー装置と比較して安価、且つ軽量である。軽量であることにより、ロボットアーム等のペイロード増加に寄与する。即ち、フィンガー装置を保持するロボットアームの強度、重量を低下させることができる。
アクチュエータを使用していないため作動油が不要となり、機械油を排除したい箇所で活用することができる。そのため、対環境的な配慮が不要となり、真空、高圧、水中、高温、高湿、低温環境下で確実に動作する安価な機構を提供することができる。
部品点数が少なく、シンプルな構造であるため、使用環境、条件に応じた設計変更が容易であり、把持力やサイズ等のカスタマイズを安価に実施できる。
アクチュエータを使用しない構造であるため、従来同様の機能を持ったフィンガー装置と比較して安価、且つ軽量である。軽量であることにより、ロボットアーム等のペイロード増加に寄与する。即ち、フィンガー装置を保持するロボットアームの強度、重量を低下させることができる。
アクチュエータを使用していないため作動油が不要となり、機械油を排除したい箇所で活用することができる。そのため、対環境的な配慮が不要となり、真空、高圧、水中、高温、高湿、低温環境下で確実に動作する安価な機構を提供することができる。
【0032】
軽量であり、かつ制御が不要である為、ロボットアーム側で追加のポートを用意する必要がなく、単純に多数のフィンガー装置をロボットアームに並列に配置するだけで、多数のワークを同時にピッキングする構造を容易に構築できる。
単純な構成で、かつ比較的硬質なワークのピッキング作業にも充分に対応することが可能である。
フィンガー装置を製品化するためには、耐久性を含めた各種性能の評価を行う必要がある。特に、モータ等の電磁部品についてはその評価に多大な手数を要している。本実施形態では電磁部品としてのモータを使用しないため、耐久性等の評価が非常に楽になる。
単純な構成で、かつ比較的硬質なワークのピッキング作業にも充分に対応することが可能である。
フィンガー装置を製品化するためには、耐久性を含めた各種性能の評価を行う必要がある。特に、モータ等の電磁部品についてはその評価に多大な手数を要している。本実施形態では電磁部品としてのモータを使用しないため、耐久性等の評価が非常に楽になる。
【0033】
〔本発明の構成、作用、効果のまとめ〕
第１の本発明に係るロボット用フィンガー装置１は、一部に把持部６２、８２を備え、且つ他部に被作動部６４、８４を夫々備えた２つのフィンガー片６０、８０と、２つのフィンガー片を夫々の中間部で略Ｘ字状に交差させた状態で鋏状に開閉自在に連結する回動支点１００と、各把持部同士を圧接させる閉止方向に各フィンガー片を弾性付勢する弾性部材１１０と、を備え、閉止状態にある各把持部間に物体Ｗが圧入されたときに弾性部材による付勢に抗して各把持部が押し広げられて物体を把持する開閉フィンガーユニット５０と、各フィンガー片の被作動部に連結されると共に、開放方向へ操作された時に各フィンガー片を弾性部材による付勢に抗して強制的に開放方向へ回動させ、開放方向への操作が解除された時に弾性部材による付勢力により各フィンガー片を閉止方向に回動させる強制開放力伝達機構１５０と、強制開放力伝達機構を開放方向へ作動させて前記各把持部が把持した前記物体をリリースするリリース手段２００と、を備えていることを特徴とする。
各フィンガー片の把持部の中央部（境界部）をワークに押し当てることでフィンガー片が押し広げられ、弾性部材のばね力によってワークを保持する簡単な構造としている。ワークをリリースする時には、別に設けたリリース手段を外側から操作する。アクチュエータを用いることなくワークの把持・リリースを実現できる。把持のテンションは弾性部材１１０に依存する。
リリース手段は、把持したワークをリリースするためにフィンガー片を開放する操作に関与している。一旦強制開放力伝達機構の開放方向への作動が行われれば、あとは弾性部材の付勢力だけでフィンガー片が迅速、且つ効率的に閉止する。
第１の本発明に係るロボット用フィンガー装置１は、一部に把持部６２、８２を備え、且つ他部に被作動部６４、８４を夫々備えた２つのフィンガー片６０、８０と、２つのフィンガー片を夫々の中間部で略Ｘ字状に交差させた状態で鋏状に開閉自在に連結する回動支点１００と、各把持部同士を圧接させる閉止方向に各フィンガー片を弾性付勢する弾性部材１１０と、を備え、閉止状態にある各把持部間に物体Ｗが圧入されたときに弾性部材による付勢に抗して各把持部が押し広げられて物体を把持する開閉フィンガーユニット５０と、各フィンガー片の被作動部に連結されると共に、開放方向へ操作された時に各フィンガー片を弾性部材による付勢に抗して強制的に開放方向へ回動させ、開放方向への操作が解除された時に弾性部材による付勢力により各フィンガー片を閉止方向に回動させる強制開放力伝達機構１５０と、強制開放力伝達機構を開放方向へ作動させて前記各把持部が把持した前記物体をリリースするリリース手段２００と、を備えていることを特徴とする。
各フィンガー片の把持部の中央部（境界部）をワークに押し当てることでフィンガー片が押し広げられ、弾性部材のばね力によってワークを保持する簡単な構造としている。ワークをリリースする時には、別に設けたリリース手段を外側から操作する。アクチュエータを用いることなくワークの把持・リリースを実現できる。把持のテンションは弾性部材１１０に依存する。
リリース手段は、把持したワークをリリースするためにフィンガー片を開放する操作に関与している。一旦強制開放力伝達機構の開放方向への作動が行われれば、あとは弾性部材の付勢力だけでフィンガー片が迅速、且つ効率的に閉止する。
【0034】
第２の本発明に係るロボット用フィンガー装置１では、強制開放力伝達機構１５０は、各フィンガー片の被作動部に夫々連結されたギヤ機構１５２と、該ギヤ機構に連結されると共にリリース手段により操作される被リリース部材１８５と、を備えていることを特徴とする。
リリース手段２００が操作されると被リリース部材、ギヤ機構１５２が連動してフィンガー片を開放させる方向へ回転する。リリース手段２００は、リリースポイント近くに配置した壁などに押し当てることで操作を行う。
リリース手段２００が操作されると被リリース部材、ギヤ機構１５２が連動してフィンガー片を開放させる方向へ回転する。リリース手段２００は、リリースポイント近くに配置した壁などに押し当てることで操作を行う。
【0035】
第３の本発明に係るロボット用フィンガー装置１では、被リリース部材は、ベース部材２０、３０に設けた回動軸１８０を中心として回動するリリースレバー１８５を備え、ギヤ機構１５２は、リリースレバーの回動軸に固定されて一体回転する第１のギヤ１６０と、一方のフィンガー片の被作動部により一部を回動自在に軸支され、且つ他部に該第１のギヤのギヤ部と噛合するギヤ部を備えた第１のラックギヤ１６５と、第１のギヤと隣接したベース部材上に設けた軸により回動自在に軸支されて該第１のギヤと噛合する第２のギヤ１７０と、他方のフィンガー片の被作動部により一部を回動自在に軸支され、且つ他部に該第２のギヤのギヤ部と噛合するギヤ部を備えた第２のラックギヤ１７５と、を備えていることを特徴とする。
フィンガー片を強制開放するためにリリース手段２００を操作するとリリースレバーが開放方向に回動し、第１のギヤ→第１のラックギヤ→第１のフィンガー片６０、第２のギヤ→第２のラックギヤ→第２のフィンガー片８０の順で回転力を伝達する。
フィンガー片を強制開放するためにリリース手段２００を操作するとリリースレバーが開放方向に回動し、第１のギヤ→第１のラックギヤ→第１のフィンガー片６０、第２のギヤ→第２のラックギヤ→第２のフィンガー片８０の順で回転力を伝達する。
【符号の説明】
【0036】
１…フィンガー装置、１０…取付けベース部、２０、３０…ベース板（ベース部材）、２１、３１…軸穴、２５…軸、２６…軸部、２７…軸部、３３ａ、３３ｂ…ガイドリング、５０…開閉フィンガーユニット６０、８０…フィンガー片、６２、８２…各把持部、６４、８４…被作動部、６４ａ、８４ａ…軸部、１００…回動支点、１００ａ…軸部、１００ｂ…穴、１１０…弾性部材、１５０…強制開放力伝達機構、１５２…ギヤ機構、１６０…第１のギヤ、１６０ａ…ギヤ部、１６５…第１のラックギヤ、１６５ａ…ギヤ部、１６６…ガイドローラ、１７０…第２のギヤ、１７０ａ…ギヤ部、１７５…第２のラックギヤ、１７５ａ…ギヤ部、１７６…ガイドローラ、１８０…回動軸（被リリース部材）、１８５…リリースレバー（被リリース部材）、２００…リリース手段（リリース機構）、２０２…解除部材、２０２ａ…フランジ、２０４…解除用弾性部材、３００…リリース場所、３０２…突き当て部、３５０…ロボットアーム、３６０…ベルトコンベアー。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】