特許 7415448 把持機構及び組み立て装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-09

(45)【発行日】2024-01-17

(54)【発明の名称】把持機構及び組み立て装置

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/04 20060101AFI20240110BHJP

   B25J 15/00 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

B23P19/04 E

B25J15/00 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019199282

(22)【出願日】2019-10-31

(65)【公開番号】P2021070119

(43)【公開日】2021-05-06

【審査請求日】2022-09-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000006150

【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003443

【氏名又は名称】弁理士法人ＴＮＫアジア国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100129997

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 米藏

(72)【発明者】

【氏名】安藤 聡

【審査官】太田 義典

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０３１９７２５０（ＵＳ，Ａ）

【文献】実開昭４９－０７９３１４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０７－１８５９５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｐ １９／００－２１／００

Ｂ２５Ｊ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

相互に対向配置され、鉛直方向に対して互いに逆向きに傾斜して下側で接近する一対の傾斜面と、
前記各傾斜面の上で斜め上下方向に転動自在に設けられて水平方向に並ぶそれぞれの転動体と、を備え、
前記各傾斜面の下端の間が、水平方向に並んだ前記各転動体の水平方向幅よりも小さい水平方向幅とされた開口スペースとされており、
前記各転動体の軸の端部に架け渡され、該各転動体の軸の端部を水平方向に移動自在に支持する水平方向支持部と、
前記水平方向支持部を垂直方向に移動自在に支持する垂直方向支持部と、をさらに備え、
前記垂直方向支持部は、垂直方向にのびる複数のスリットを含み、
前記水平方向支持部は、前記複数のスリットのそれぞれに差し込まれる複数の突起を含み、
前記複数の突起のうちの少なくともいずれかは、かぎ付き突起である、把持機構。

【請求項2】

前記各傾斜面の側方に、該各傾斜面の内側から外側へと通じる開口部を設けた請求項１に記載の把持機構。

【請求項3】

前記各転動体は、それぞれの自重で前記各傾斜面の上で下方に転動可能に構成されている請求項１又は請求項２に記載の把持機構。

【請求項4】

前記各転動体は、同一径の円柱状である請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の把持機構。

【請求項5】

前記各傾斜面は、前記開口スペースの中央を通る鉛直線に対して対称に配置されている請求項４に記載の把持機構。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の把持機構と、
前記把持機構を、鉛直方向、及び前記鉛直方向に直交する縦方向と横方向に移動させる駆動部と、を備える組み立て装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部品を把持及び開放する把持機構及び組み立て装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１及び特許文献２に記載の組立装置は、部品を把持及び開放する一対のチャック爪を有するチャック機構を用いている。この組み立て装置では、チャック機構の一対のチャック爪により部品を把持させ、チャック機構を部品と共に所定の位置まで搬送し、所定の位置で一対のチャック爪から部品を解放させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平７－２４１７３３号公報

【文献】特開平７－１８５９５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載のチャック機構は、モーターなどの動力源、動力を伝達する伝達機構などを必要とし、その構造が複雑であって、故障し易かった。

【0005】

そこで、本発明は上記事情を考慮し、簡単な構造であって、格別な動力源を必要とせず、低コストで故障し難い把持機構及び組立装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一局面にかかる把持機構は、相互に対向配置され、鉛直方向に対して互いに逆向きに傾斜して下側で接近する一対の傾斜面と、前記各傾斜面の上で斜め上下方向に転動自在に設けられて水平方向に並ぶそれぞれの転動体と、を備え、前記各傾斜面の下端の間が、水平方向に並んだ前記各転動体の水平方向幅よりも小さい水平方向幅とされた開口スペースとされているものである。

【0007】

また、本発明の一局面にかかる組み立て装置は、上記本発明の把持機構と、前記把持機構を、鉛直方向、及び前記鉛直方向に直交する縦方向と横方向に移動させる駆動部と、を備えるものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、簡単な構造であって、格別な動力源を必要とせず、低コストで故障し難い把持機構及び組立装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態にかかる組み立て装置を概略的に示す側面図である。

【図2】本実施形態の組み立て装置により組み立てられる第１部品と第２部品を示す斜視図である。

【図3】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本実施形態の組み立て装置の動作状態を示す側面図である。

【図4】本実施形態の組み立て装置における把持機構を示す斜視図である。

【図5】把持機構を示す分解斜視図である。

【図6】把持機構を示す縦断面図である。

【図7】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、把持機構の動作状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態にかかる把持機構及び組み立て装置について図面を参照して説明する。

【0011】

図１は、本発明の一実施形態にかかる組み立て装置を概略的に示す側面図である。また、図２は、本実施形態の組み立て装置により組み立てられる第１部品と第２部品を示している。また、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本実施形態の組み立て装置の動作状態を示す側面図である。尚、図１乃至図３には、上下の方向（鉛直方向と平行な方向）Ｚ、鉛直方向に直交する左右の横方向Ｘ、及び鉛直方向に直交する前後の縦方向Ｙ（特許請求の範囲における水平方向）が示されている。また、後で述べる図４乃至図７にも、上下の方向Ｚ、左右の横方向Ｘ、及び前後の縦方向Ｙが示されている。

【0012】

図１に示すように本実施形態の組み立て装置１０は、ロボット１と、ロボット１のアーム先端に取り付けられた位置ずれ修正装置２と、位置ずれ修正装置２により支持された把持機構３とを備えている。位置決め機構４は、ロボット１に対して予め定められた位置に設けられている。第１部品１１は、ロボット１に対して規定の位置に配置され、また第２部品１２は、位置決め機構４により位置決めされている。

【0013】

ロボット１は、位置ずれ修正装置２並びに把持機構３を、上下の方向Ｚ、左右の横方向Ｘ、及び前後の縦方向Ｙに移動させる。位置ずれ修正装置２は、把持機構３の位置を修正する。把持機構３は、第１部品１１の突起部１３を把持したり解放したりする。

【0014】

図２に示すように第１部品１１は、凸部１４、及び該凸部１４から上方に突出した突起部１３を有する。突起部１３の先端側に凸部１３Ａが形成され、突起部１３の凸部１３Ａよりも下側が平板部１３Ｂとなっている。第２部品１２は、第１部品１１の凸部１４が嵌合される凹部１５を有する。

【0015】

ここで、ロボット１は、図３（Ａ）に示すように位置ずれ修正装置２並びに把持機構３を横方向Ｘ及び縦方向Ｙに移動させて、把持機構３を第１部品１１の上方に位置決めし、引き続いて位置ずれ修正装置２並びに把持機構３を下の方向Ｚに移動させて、把持機構３を第１部品１１の突起部１３に結合させる。把持機構３は、第１部品１１の突起部１３を把持する。

【0016】

この後、ロボット１は、図３（Ｂ）に示すように修正装置２並びに把持機構３を上の方向Ｚに移動させて、第１部品１１を持ち上げ、位置ずれ修正装置２並びに把持機構３を横方向Ｘ及び縦方向Ｙに移動させて、把持機構３を第２部品１２の直上に位置決めする。そして、ロボット１は、図３（Ｃ）に示すように位置ずれ修正装置２並びに把持機構３を下の方向Ｚに移動させて、第１部品１１の凸部１４を第２部品１２の凹部１５に嵌合させる。このとき、位置ずれ修正装置２は、第１部品１１に作用する力の向きを検出し、その力の向きに応じて把持機構３の位置を調節して、第２部品１２の凹部１５に対する第１部品１１の凸部１４の位置ずれを修正し、凹部１５に対する凸部１４の嵌合を可能にする。

【0017】

更に、ロボット１は、位置ずれ修正装置２並びに把持機構３を左又は右の横方向Ｘに移動させて、把持機構３から第１部品１１の突起部１３を解放させ、修正装置２並びに把持機構３を上の方向Ｚに移動させて横方向Ｘ及び縦方向Ｙにも移動させ、図１に示すように修正装置２並びに把持機構３を元の位置に戻す。

【0018】

次に、図４、図５、図６を参照して、把持機構３について詳しく説明する。

【0019】

図４は、把持機構３を示す斜視図である。図５は、把持機構３を示す分解斜視図である。また、図６は、把持機構３を示す縦断面図である。

【0020】

図４乃至図６に示すように把持機構３は、筐体３１と、筐体３１の内側に設けられた一対の転動体３２と、筐体３１の側方の開口部両側に設けられたそれぞれの側壁部３３、各側壁部３３の外側に重ねて設けられたそれぞれの支持部材３４とを備えている。

【0021】

筐体３１は、相互に対向する「Ｌ」の字に屈曲した一対の屈曲壁部３５と、各屈曲壁部３５を連結する上壁部３６とを有している。この筐体３１は、例えば金属板を切断及び曲げ加工して形成される。

【0022】

各屈曲壁部３５の下側内周面は、相互に対向し、上下の方向（鉛直方向と平行な方向）Ｚに対して互いに逆向きに傾斜して下方になるほど接近するそれぞれの傾斜面３８となっている。各傾斜面３８の下端３８Ａの間には、各傾斜面３８の下端の間が、水平方向に並んだ各転動体３２の縦方向Ｙ（水平方向）における幅よりも小さい当該方向における幅とされた開口スペース３９が形成されている。すなわち、開口スペース３９の幅Ｍは、各転動体３２の外径を加算した距離Ｍよりも小さく設定されている。

【0023】

各転動体３２は、同一径及び同一重さの円柱状である。各転動体３２の軸３２Ａの端部には、環状溝３２Ｂが形成されている。後で詳しく述べるように各転動体３２は、それらの自重により各傾斜面３８上で下方に転動して移動し、該各転動体３２の間に第１部品１１の突起部１３を挟み込む。この第１部品１１の突起部１３を挟み込んで把持するのに適した値に、各転動体３２の重さ及び表面の摩擦係数が設定される。

【0024】

各側壁部（特許請求の範囲の垂直方向支持部）３３は、筐体３１の外周が形成する側方の開口と一致する外形を有している。各側壁部３３の下側には、下方向に開口された開口部３３Ａが形成され、また各側壁部３３における開口部３３Ａよりも上側には、３つの垂直スリット３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｂが設けられている。

【0025】

各支持部材（特許請求の範囲の水平方向支持部）３４には、下方向に開口された長形の開口部３４Ａが形成されている。各支持部材３４の下端部であって、開口部３４Ａの側方となる位置には、開口部３４Ａを挟むようにして水平方向（縦方向Ｙ）に延びる２つの水平スライド孔３４Ｂが形成されている。また各支持部材３４の上部には、各側壁部３３の側に突出したかぎ付き突起３４Ｃ、かぎ無し突起３４Ｄ、かぎ付き突起３４Ｃが設けられている。

【0026】

筐体３１の各傾斜面３８及び各支持部材３４の水平スライド孔３４Ｂは、開口スペース３９の中央を通る鉛直線Ｅに対して対称に配置されている。

【0027】

ここで、各転動体３２を筐体３１の内側に配置し、各転動体３２の軸３２Ａの軸方向における両端部を各側壁部３３の開口部３３Ａから該各側壁部３３の外側に突出させた状態で、各側壁部３３を筐体３１の上記軸方向における両側部の壁端に重ねて固定する。そして、各支持部材３４を各側壁部３３の外側に重ねて、各転動体３２の軸３２Ａの両端部を各支持部材３４の水平スライド孔３４Ｂから外側に突出させ、各転動体３２の軸３２Ａの両端部の環状溝３２Ｂにそれぞれの抜け止めワッシャー４１を嵌め入れる。これにより、各転動体３２の軸３２Ａが、各支持部材３４の各水平スライド孔３４Ｂに対して水平方向に移動可能にかつ回転自在に係合されて、各水平スライド孔３４Ｂにより同一高さの位置に支持される。

【0028】

また、図５に示すように横並びで配置されている、各支持部材３４のかぎ付き突起３４Ｃ、かぎ無し突起３４Ｄ、かぎ付き突起３４Ｃのそれぞれを、各側壁部３３の垂直スリット３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｂのうち対応するスリットに差し込む。２つのかぎ付き突起３４Ｃ、３４Ｃは、それぞれの垂直スリット３３Ｂ、３３Ｂに一旦差し込まれると、該各かぎ付き突起３４Ｃ、３４Ｃのかぎ状の先端部が該各垂直スリット３３Ｂ、３３Ｂに引っかかるので、該各かぎ付き突起３４Ｃ、３４Ｃが抜け難くなり、各支持部材３４が各側壁部３３に係合される。同時に、上記各抜け止めワッシャー４１により各転動体３２の軸３２Ａの両端部からの各支持部材３４の抜けが防止されるので、各支持部材３４が各側壁部３３の外側に安定的に支持される。

【0029】

また、各支持部材３４のかぎ付き突起３４Ｃ、かぎ無し突起３４Ｄ、かぎ付き突起３４Ｃは、該各突起３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｃよりも縦幅（Ｚ方向幅）が長いそれぞれの垂直スリット３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｂに差し込まれる。このため、各支持部材３４が各側壁部３３に対して垂直方向（上下の方向Ｚ）にのみ移動可能に支持される。

【0030】

従って、各側壁部３３が筐体３１に固定され、各支持部材３４が各側壁部３３に対して垂直方向に移動可能に支持され、各転動体３２の軸３２Ａの両端部が各支持部材３４の水平スライド孔３４Ｂに沿って水平方向に移動可能に支持される。このため、筐体３１に対しては、各転動体３２の軸３２Ａが各支持部材３４及び各側壁部３３を介して水平方向（縦方向Ｙ）及び垂直方向（上下の方向Ｚ）に移動自在に支持される。

【0031】

このような構成の把持機構３において、図１に示すように該把持機構３が第１部品１１から離れて上方に位置するときには、図７（Ａ）に示すように各転動体３２が互いに接触するまでそれらの自重により各傾斜面３８の上で斜め下方に転動して、筐体３１の開口スペース３９に接近する。

【0032】

このとき、上記のように各転動体３２が同一サイズ及び同一重さの円柱状のものであって各傾斜面３８の上で転動し、また各支持部材３４の水平スライド孔３４Ｂによって各転動体３２の軸３２Ａが同一の高さ位置に支持され、更に各傾斜面３８が開口スペース３９の中央を通る鉛直線Ｅに対して対称に配置されているので、各転動体３２が中央の鉛直線Ｅの位置で接触する。

【0033】

そして、図３（Ａ）に示すように把持機構３が下の方向Ｚに移動されて、把持機構３が第１部品１１の突起部１３に到達すると、図７（Ｂ）に示すように把持機構３においては、第１部品１１の突起部１３が筐体３１の開口スペース３９を通じて筐体３１の内側に侵入して各転動体３２を突き上げ、各転動体３２がそれぞれの自重に抗して各傾斜面３８の上で斜め上方に転動し、該各転動体３２が互いに離間し、第１部品１１の突起部１３が各転動体３２の間に侵入する。突起部１３の先端側の凸部１３Ａが各転動体３２の間を通るときに、各転動体３２が最も離間する。また、各転動体３２の斜め上方への転動に伴い、各転動体３２の軸３２Ａが各支持部材３４の水平スライド孔３４Ｂに沿って互いに離れるように移動し、かつ各支持部材３４が上方向に移動する。

【0034】

続いて、把持機構３が下の方向Ｚに更に移動され、図７（Ｃ）に示すように突起部１３の平板部１３Ｂが各転動体３２の間に到達すると、各転動体３２がそれぞれの自重により各傾斜面３８の上で斜め下方に少しだけ転動し、各転動体３２が互いに接近して平板部１３Ｂを挟み込む。また、各転動体３２の斜め下方への転動に伴い、各転動体３２の軸３２Ａが各支持部材３４の水平スライド孔３４Ｂに沿って互いに接近するように移動し、かつ各支持部材３４が下方向に移動する。

【0035】

この状態で、把持機構３が上の方向Ｚに移動されると、把持機構３においては、各転動体３２がその自重により傾斜面３８の上で斜め下方に更に僅かに転動して、各転動体３２の間で第１部品１１の突起部１３が僅かに下降しながらも、各転動体３２の間に第１部品１１の突起部１３が確実に把持される。これにより、第１部品１１が落下することなく、把持機構３の上の方向Ｚへの移動に伴って、上の方向Ｚに移動される。

【0036】

ここで、仮に、第１部品１１の突起部１３の凸部１３Ａを各転動体３２の間に挟み込むと、凸部１３Ａに対する各転動体３２の接触位置が不安定となって、第１部品１１の突起部１３を安定的に保持することができないが、本実施形態では、突起部１３の平板部１３Ｂが各転動体３２の間に到達し、各転動体３２の間に平板部１３Ｂが挟み込まれるまで、把持機構３を下の方向Ｚに移動させているので、平板部１３Ｂに対する各転動体３２の接触位置を安定させて、各転動体３２の間に第１部品１１の突起部１３を確実に把持することができる。

【0037】

また、上記のように各転動体３２の重さ及び表面の摩擦係数が、第１部品１１の突起部１３を挟み込んで把持するのに適した値に設定されることで、それぞれの自重により各傾斜面３８の上で斜め下方に転動する各転動体３２の間には、第１部品１１の突起部１３の平板部１３Ｂを把持して支持するのに必要十分な摩擦力が生じる。

【0038】

更に、各転動体３２が同一サイズの円柱状のものであり、各傾斜面３８が開口スペース３９の中央を通る鉛直線Ｅに対して対称に配置され、各支持部材３４の水平スライド孔３４Ｂによって各転動体３２が同一の高さ位置に支持されるので、突起部１３の平板部１３Ｂに対する各転動体３２の接触位置が同一高さとなる。また、突起部１３の平板部１３Ｂに対してそれぞれの転動体３２が線接触する。このため、突起部１３の平板部１３Ｂが該平板部１３Ｂの両面に対する各転動体３２の同一高さの線接触で安定的に把持される。同時に、平板部１３Ｂが略垂直に垂れ下がる。

【0039】

この後、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように把持機構３が第２部品１２の直上に位置決めされ、把持機構３により支持されている第１部品１１の凸部１４が第２部品１２の凹部１５に嵌合されたときには、把持機構３においては、第１部品１１の突起部１３が各転動体３２を僅かに摺り上げて、各転動体３２が傾斜面３８の上で斜め上方に転動して互いに少しだけ離間する。この状態で、上記のようにロボット１が、位置ずれ修正装置２並びに把持機構３を左又は右の横方向Ｘに移動させると、第１部品１１の突起部１３が筐体３１の側壁部３３の開口部３３Ａ及び支持部材３４の開口部３４Ａを通じて該筐体３１の外側に移動され、第１部品１１の突起部１３が把持機構３から解放される。

【0040】

更に、ロボット１は、図１に示すように修正装置２並びに把持機構３を元の位置に戻す。

【0041】

このように本実施形態の把持機構３は、筐体３１の各傾斜面３８上で転動するそれぞれの転動体３２を設け、自重で斜め下方に転動する各転動体３２の間に第１部品１１の突起部１３を把持するという簡単な構造であり、格別な動力源を必要とせず、故障し難い。

【0042】

また、第１部品１１の突起部１３に凸部１３Ａがあっても、この凸部１３Ａを避けて、突起部１３の平板部１３Ｂを各転動体３２の間に挟み込んでいるので、第１部品１１の突起部１３を安定的に把持することができる。

【0043】

更に、各転動体３２は、突起部１３の平板部１３Ｂの両面に同一高さで線接触して、平板部１３Ｂを挟み込むので、平板部１３Ｂをより安定的に把持することができる。

【0044】

尚、図１乃至図７を用いて説明した上記実施形態の構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明を当該構成に限定する趣旨ではない。

【符号の説明】

【0045】

１ ロボット
２ 位置ずれ修正装置
３ 把持機構
４ 位置決め機構
１０ 組み立て装置
１１ 第１部品
１２ 第２部品
１３ 突起部
３１ 筐体
３２ 転動体
３３ 側壁部（特許請求の範囲の垂直方向支持部）
３４ 支持部材（特許請求の範囲の水平方向支持部）
３５ 屈曲壁部
３８ 傾斜面
３９ 開口スペース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】