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技術 エンドエフェクター装置、ロボットハンド装置、及びロボット装置

出願人 京セラドキュメントソリューションズ株式会社
発明者 三木雅文
出願日 2019年4月15日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-077114
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-175451
状態 未査定
技術分野 マニプレータ
主要キーワード 中空支軸 引出部分 渦巻ばね 巻回部分 ロボットハンド装置 エンドエフェクター 引出口 締まった
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

疑似的な伸縮性を有するケーブルを備えたエンドエフェクター装置を提供する。

解決手段

エンドエフェクター装置30は、ハウジング40と、ケーブル50と、巻取機構60とを備える。ケーブル50は、電源線信号線との少なくとも一方を含む。巻取機構60は、ケーブル50を巻き取るようにハウジング40の中に配置される。巻取機構60は、ケース70と、リール90と、渦巻ばね100とを有する。リール90は、ケーブル50を巻き取るようにケース70の中に回動可能に支承される。渦巻ばね100は、引き出されたケーブル50を巻き戻す方向にリール90を付勢する。

概要

背景

エンドエフェクター装置と、エンドエフェクター装置を駆動するロボットハンド装置とを備えたロボット装置が知られている。エンドエフェクター装置は、ロボットハンド装置の先端部に交換可能に接続される。

特許文献1に記載のロボットハンド装置は、第1アームと第2アームとを備える。第1アームは出力軸を有し、出力軸がモーターにより回転駆動される。第2アームは、第1アームの出力軸に連結される。更に、第1アームと第2アームとの間の関節部を通るように、電気接続のためのケーブルが配置される。ケーブルは、出力軸に緩やかに巻回された巻回部分を含む。巻回部分は、フレキシブルフラットケーブルで構成される。巻回部分の巻きが締まったり、緩んだりすることにより、第1アームに対する一定の回動範囲が第2アームに確保される。

概要

疑似的な伸縮性を有するケーブルを備えたエンドエフェクター装置を提供する。エンドエフェクター装置30は、ハウジング40と、ケーブル50と、巻取機構60とを備える。ケーブル50は、電源線信号線との少なくとも一方を含む。巻取機構60は、ケーブル50を巻き取るようにハウジング40の中に配置される。巻取機構60は、ケース70と、リール90と、渦巻ばね100とを有する。リール90は、ケーブル50を巻き取るようにケース70の中に回動可能に支承される。渦巻ばね100は、引き出されたケーブル50を巻き戻す方向にリール90を付勢する。

目的

本発明は上記事情を考慮し、疑似的な伸縮性を有するケーブルを備えたエンドエフェクター装置、ロボットハンド装置、及びロボット装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ハウジングと、電源線信号線との少なくとも一方を含むケーブルと、前記ケーブルを巻き取るように前記ハウジングの中に配置された巻取機構とを備え、前記巻取機構は、ケースと、前記ケーブルを巻き取るように前記ケースの中に回動可能に支承されたリールと、引き出された前記ケーブルを巻き戻す方向に前記リールを付勢する渦巻ばねとを有する、エンドエフェクター装置。

請求項2

前記ケーブルの一端は、前記ハウジングの側面に設けられた開口から前記ハウジングの外部へ引き出されている、請求項1に記載のエンドエフェクター装置。

請求項3

前記ケーブルは、前記リールに巻き取られ得る第1部分と、前記リールに巻き取られることがない第2部分とを有し、前記第2部分は、コネクターを介して互いに接続された複数の区間を有する、請求項1又は請求項2に記載のエンドエフェクター装置。

請求項4

請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のエンドエフェクター装置と、前記エンドエフェクター装置を駆動するロボットハンド装置とを備えた、ロボット装置

請求項5

前記ロボットハンド装置は、前記ケーブルを案内するガイド部を有する、請求項4に記載のロボット装置。

請求項6

ハウジングと、電源線と信号線との少なくとも一方を含むケーブルと、前記ケーブルを巻き取るように前記ハウジングの中に配置された巻取機構とを備え、前記巻取機構は、ケースと、前記ケーブルを巻き取るように前記ケースの中に回動可能に支承されたリールと、引き出された前記ケーブルを巻き戻す方向に前記リールを付勢する渦巻ばねとを有する、ロボットハンド装置。

請求項7

前記ケーブルの一端は、前記ハウジングの側面に設けられた開口から前記ハウジングの外部へ引き出されている、請求項6に記載のロボットハンド装置。

請求項8

請求項6又は請求項7に記載のロボットハンド装置を備えた、ロボット装置。

技術分野

0001

本発明は、エンドエフェクター装置、ロボットハンド装置、及びロボット装置に関する。

背景技術

0002

エンドエフェクター装置と、エンドエフェクター装置を駆動するロボットハンド装置とを備えたロボット装置が知られている。エンドエフェクター装置は、ロボットハンド装置の先端部に交換可能に接続される。

0003

特許文献1に記載のロボットハンド装置は、第1アームと第2アームとを備える。第1アームは出力軸を有し、出力軸がモーターにより回転駆動される。第2アームは、第1アームの出力軸に連結される。更に、第1アームと第2アームとの間の関節部を通るように、電気接続のためのケーブルが配置される。ケーブルは、出力軸に緩やかに巻回された巻回部分を含む。巻回部分は、フレキシブルフラットケーブルで構成される。巻回部分の巻きが締まったり、緩んだりすることにより、第1アームに対する一定の回動範囲が第2アームに確保される。

先行技術

0004

特開2004−90135号公報

発明が解決しようとする課題

0005

特許文献1に記載のロボットハンド装置では、フラットケーブルで構成された巻回部分の存在に起因して、第1アームに対する第2アームの回動範囲が大きく制約を受ける。

0006

一方、関節部の外を通るようにケーブルが配置される場合には、ケーブルが大きい余長を持つとき、異物がケーブルに絡み付く可能性が増大する。

0007

そこで、本発明は上記事情を考慮し、疑似的な伸縮性を有するケーブルを備えたエンドエフェクター装置、ロボットハンド装置、及びロボット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

0008

本発明のエンドエフェクター装置は、ハウジングと、ケーブルと、巻取機構とを備える。前記ケーブルは、電源線信号線との少なくとも一方を含む。前記巻取機構は、前記ケーブルを巻き取るように前記ハウジングの中に配置される。前記巻取機構は、ケースと、リールと、渦巻ばねとを有する。前記リールは、前記ケーブルを巻き取るように前記ケースの中に回動可能に支承される。前記渦巻ばねは、引き出された前記ケーブルを巻き戻す方向に前記リールを付勢する。

0009

本発明の第1ロボット装置は、前記エンドエフェクター装置と、前記エンドエフェクター装置を駆動するロボットハンド装置とを備える。

0010

本発明のロボットハンド装置は、ハウジングと、ケーブルと、巻取機構とを備える。前記ケーブルは、電源線と信号線との少なくとも一方を含む。前記巻取機構は、前記ケーブルを巻き取るように前記ハウジングの中に配置される。前記巻取機構は、ケースと、リールと、渦巻ばねとを有する。前記リールは、前記ケーブルを巻き取るように前記ケースの中に回動可能に支承される。前記渦巻ばねは、引き出された前記ケーブルを巻き戻す方向に前記リールを付勢する。

0011

本発明の第2ロボット装置は、前記ロボットハンド装置を備える。

発明の効果

0012

本発明によれば、渦巻ばねを利用してケーブルを巻き取る巻取機構の採用により、疑似的な伸縮性を有するケーブルを備えたエンドエフェクター装置、ロボットハンド装置、及びロボット装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の第1実施形態に係るロボット装置の斜視図である。
エンドエフェクター装置の概略内部構成を示すブロック図である。
巻取機構の斜視図である。
巻取機構を中心線に交差する面で切断して示す断面図である。
ケーブルを案内するガイド部の斜視図である。
本発明の第2実施形態に係るロボット装置の斜視図である。
ロボットハンド装置の概略内部構成を示すブロック図である。

実施例

0014

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1図5を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

0015

まず、図1を参照して、第1実施形態に係るロボット装置10について説明する。図1は、第1実施形態に係るロボット装置10の斜視図である。

0016

図1に示されるように、ロボット装置10は、基台20と、ロボットハンド装置21と、エンドエフェクター装置30とを備える。

0017

ロボットハンド装置21は、基台20の上に配置されている。ロボットハンド装置21は、互いに連結された複数のアームにより多軸に構成されて、エンドエフェクター装置30を駆動する。エンドエフェクター装置30は、ロボットハンド装置21の手首に相当する先端部に、交換可能に接続されている。

0018

エンドエフェクター装置30は、ハウジング40と、第1指部44と、第2指部45と、ケーブル50とを備える。

0019

ハウジング40は、中心軸周り略円柱状に形成され、側周面41と、底面42とを有する。側周面41は、開口46を有する。ケーブル50の一端が開口46からハウジング40の外部へ引き出されている。底面42は、開口43を有する。開口43は、1本の案内路が構成されるように、矩形に形成されている。

0020

第1指部44と第2指部45とは、各々開口43から突出する。第1指部44と第2指部45とは、開口43によって構成された案内路において、ハウジング40の中心軸を挟んで略対称の位置に配置され、各々直線運動をする。その結果、第1指部44と第2指部45とは、互いの間隔を拡げたり、縮めたりする。第1指部44と第2指部45とは、ワークを把持する把持部を構成する。ハウジング40には、不図示のモーター及び駆動機構が内蔵されている。駆動機構は、例えば、モーターの回転運動を直線運動に変換するためのラック及びピニオンを有する。第1指部44と第2指部45とは、駆動機構により駆動される。

0021

ケーブル50は、電源線と信号線との少なくとも一方を含む。開口46から引き出されたケーブル50の一端は、基台20まで延びる。

0022

次に、図1及び図2を参照して、エンドエフェクター装置30の内部構成について説明する。図2は、エンドエフェクター装置30の概略内部構成を示すブロック図である。

0023

図2に示されるように、エンドエフェクター装置30は、巻取機構60を更に備える。巻取機構60は、ケーブル50を巻き取るようにハウジング40の中に配置されている。

0024

ケーブル50は、固定長部分51と、引出部分52と、延長部分53とを有する。固定長部分51は、巻取機構60の中央部から延出する。固定長部分51の先端は、ハウジング40の内部で不図示のモーターのような電気機器に接続されている。引出部分52は、巻取機構60の周縁部から延出する。引出部分52の先端には、第1コネクター54が接続されている。延長部分53の一端には、第2コネクター55が接続されている。引出部分52と延長部分53とは、第1コネクター54及び第2コネクター55を介して互いに接続されている。延長部分53の他端は、第3コネクター56を介して基台20に接続されている。エンドエフェクター装置30は、基台20の中に設けられた不図示の電源部から、ケーブル50を通して電源の供給を受ける。

0025

次に、図2図3、及び図4を参照して、巻取機構60の詳細構成について説明する。図3は、巻取機構60の斜視図である。図4は、巻取機構60を中心線に交差する面で切断して示す断面図である。

0026

図3及び図4に示されるように、巻取機構60は、ケース70と、中空支軸80と、リール90と、渦巻ばね100とを有する。

0027

ケース70は、中空円柱状に形成され、中央部に円形の中央開口71が、周縁部に矩形の引出口72がそれぞれ形成されている。中央開口71から固定長部分51が、引出口72から引出部分52がそれぞれ延出する。

0028

中空支軸80は、中央開口71の周縁部においてケース70と同軸に固定されている。中空支軸80は、固定長部分51を通すための切欠81を有する。

0029

リール90は、中心孔を有する円板と、円板の周縁部から起立する壁部とを有する。中心孔は、中空支軸80の挿通を受ける。その結果、リール90は、引出部分52を巻き取るようにケース70の中に回動可能に支承されている。リール90は、固定長部分51を通すための切欠91を壁部に有する。

0030

渦巻ばね100は、引出部分52を巻き戻す方向にリール90を付勢する。そのため、渦巻ばね100の基端部101は中空支軸80の外面に、渦巻ばね100の先端部102はリール90の内面にそれぞれ固定されている。引出部分52が引出口72から引き出されると、リール90が回転する。リール90の回転に伴い、渦巻ばね100が締め込まれる。その結果、引出部分52を巻き戻す方向のトルクを、渦巻ばね100がリール90に与える。

0031

次に、図1図2、及び図5を参照して、ケーブル50を案内するガイド部110について説明する。図5は、ケーブル50を案内するガイド部110の斜視図である。

0032

図5に示されるように、ロボットハンド装置21は、ケーブル50を案内するガイド部110を有する。ガイド部110は、例えば円環部を有し、円環部の中をケーブル50が通る。ケーブル50は、引出部分52又は延長部分53である。

0033

第1実施形態によれば、渦巻ばね100を利用してケーブル50を巻き取る巻取機構60の採用により、あたかもゴム紐のような疑似的な伸縮性を有するケーブル50を備えたエンドエフェクター装置30が提供される。その結果、異物がケーブル50に絡み付く可能性が低減される。また、ロボットハンド装置21の先端部に対してエンドエフェクター装置30が多回転駆動された場合でも、ケーブル50の折れ曲がりによる断線が抑制される。

0034

なお、ケーブル50は、ケース70の内容積の制約から、リール90に巻き取られ得る第1部分と、リール90に巻き取られることがない第2部分とを有する。図2に例示されるように、第2部分は、引出部分52の一部及び第1コネクター54を含む第1区間と、延長部分53、第2コネクター55、及び第3コネクター56を含む第2区間とを有する。第1区間と第2区間とは、第1コネクター54及び第2コネクター55を介して互いに接続される。

0035

[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、図6及び図7を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

0036

まず、図6を参照して、第2実施形態に係るロボット装置10について説明する。図6は、第2実施形態に係るロボット装置10の斜視図である。

0037

図6に示されるように、第2実施形態に係るロボット装置10は、1つのアームのハウジング22の側面に設けられた開口26からケーブル50の一端がハウジング22の外部へ引き出されている点で、第1実施形態に係るロボット装置10と異なる。アームは、ロボットハンド装置21の一部を構成する。ケーブル50の先端は、第4コネクター57を介してエンドエフェクター装置30に接続されている。ケーブル50は、電源線と信号線との少なくとも一方を含む。

0038

次に、図6及び図7を参照して、ロボットハンド装置21の内部構成について説明する。図7は、ロボットハンド装置21の概略内部構成を示すブロック図である。

0039

図7に示されるように、ロボットハンド装置21の一部を構成する1つのアームは、電源部25と、巻取機構60とを更に備える。巻取機構60は、ケーブル50を巻き取るようにハウジング22の中に配置されている。

0040

ケーブル50は、固定長部分51と、引出部分52とを有する。固定長部分51は、巻取機構60の中央部から延出する。固定長部分51の先端は、電源部25に接続されている。引出部分52は、巻取機構60の周縁部から延出する。引出部分52の先端は、第4コネクター57を介してエンドエフェクター装置30に接続されている。エンドエフェクター装置30は、ロボットハンド装置21の中に設けられた電源部25から、ケーブル50を通して電源の供給を受ける。

0041

図7中に示された巻取機構60の詳細構成は、図2図4を用いて説明した構成と同様である。

0042

第2実施形態によれば、渦巻ばね100を利用してケーブル50を巻き取る巻取機構60の採用により、あたかもゴム紐のような疑似的な伸縮性を有するケーブル50を備えたロボットハンド装置21が提供される。その結果、異物がケーブル50に絡み付く可能性が低減される。また、ロボットハンド装置21の先端部に対してエンドエフェクター装置30が多回転駆動された場合でも、ケーブル50の折れ曲がりによる断線が抑制される。

0043

上記した各実施形態の説明は、本発明における好適な実施形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。上記実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

0044

例えば、第1実施形態では、図2に示されたように、ケーブル50の引出部分52がエンドエフェクター装置30の開口46からハウジング40の外部へ引き出されたが、これに限られない。また、第2実施形態では、図7に示されたように、ケーブル50の引出部分52がロボットハンド装置21の開口26からハウジング22の外部へ引き出されたが、これに限られない。ケーブル50の引出部分52は、ロボットハンド装置21とエンドエフェクター装置30との間の関節部の中、又はロボットハンド装置21のアーム間の関節部の中を通ってもよい。

0045

また、第1及び第2実施形態では、図1及び図6に示されたように、エンドエフェクター装置30がワークを把持するための第1指部44及び第2指部45を備えたが、これに限られない。例えば、エンドエフェクター装置30がワークを吸引するための吸込口を備えてもよい。

0046

また、第1及び第2実施形態では、図4に示されたように、巻取機構60においてケーブル50を収容する区画と、渦巻ばね100を収容する区画とが、リール90の壁部によって仕切られていたが、これに限られない。渦巻ばね100を収容する区画と同一の区画にケーブル50が収容される構成でもよい。

0047

本発明は、エンドエフェクター装置、ロボットハンド装置、及びロボット装置の分野に利用可能である。

0048

10ロボット装置
21ロボットハンド装置
22ハウジング
26 開口
30エンドエフェクター装置
40 ハウジング
46 開口
50ケーブル
60巻取機構
70ケース
80中空支軸
90 リール
100渦巻ばね
110ガイド部

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