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JP2018199191A - ロボットハンド - Google Patents

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JP2018199191A
JP2018199191A JP2017105278A JP2017105278A JP2018199191A JP 2018199191 A JP2018199191 A JP 2018199191A JP 2017105278 A JP2017105278 A JP 2017105278A JP 2017105278 A JP2017105278 A JP 2017105278A JP 2018199191 A JP2018199191 A JP 2018199191A
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JP2017105278A
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信一朗 岩田
Shinichiro Iwata
信一朗 岩田
純一 白川
Junichi Shirakawa
純一 白川
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
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Abstract

【課題】引っ掛かりに応じてワークの把持を解除可能なロボットハンドを提供する。
【解決手段】ロボットハンドは、2つの把持面が対向するように配置される2つの爪と、2つの把持面が近づくまたは離れる開閉方向に沿って2つの爪を駆動する駆動部と、を備える。2つの爪は、それぞれ、駆動部によって駆動される基端部と、2つの把持面を有する先端部と、一端が基端部に嵌入されて他端が先端部に嵌入されることで周囲の少なくとも一部に隙間をあけて基端部および先端部を連結するピンと、を有する。
【選択図】図11

Description

この発明は、電線やコネクタ等のワークを把持可能なロボットハンドに関する。
特許文献1は、ワイヤーハーネスを構成する複数の電線をロボットハンドで把持して結束する加工装置を開示している。
特開2016−215313号公報
例えば、電線等のワークを加工する作業は、電線を把持した状態でロボットハンドを移動させることで該電線を滑らしてしごく作業を含む。このようにロボットハンドを移動させる作業では、その移動過程で電線が装置内の他の部材(例えば、電線が配索される治具等)に引っ掛かることがある。このような引っ掛かりは、電線等のワークまたは装置内の他の部材を損傷させる原因となりうる。
そこで、本発明は、引っ掛かりに応じてワークの把持を解除可能なロボットハンドを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、第1の態様に係るロボットハンドは、ワークを把持可能なロボットハンドであって、2つの把持面が対向するように配置される2つの爪と、前記2つの把持面が近づくまたは離れる開閉方向に沿って前記2つの爪を駆動する駆動部と、を備え、前記2つの爪は、それぞれ、前記駆動部によって駆動される基端部と、前記2つの把持面を有する先端部と、一端が前記基端部に嵌入されて他端が前記先端部に嵌入されることで周囲の少なくとも一部に隙間をあけて前記基端部および前記先端部を連結するピンと、を有する。
第2の態様に係るロボットハンドは、第1の態様に係るロボットハンドであって、前記ピンのうち前記基端部に嵌入された第1部分および前記先端部に嵌入された第2部分の少なくとも一方を位置決め解除可能に位置決めする位置決め部材、をさらに備える。
第3の態様に係るロボットハンドは、第2の態様に係るロボットハンドであって、前記ピンの延在方向に直交する面における前記ピンの断面では、前記開閉方向に沿う寸法が前記開閉方向に直交する幅方向に沿う寸法よりも大きい。
第4の態様に係るロボットハンドは、第1の態様に係るロボットハンドであって、前記ピンは、前記基端部に嵌入される第1部分および前記先端部に嵌入される第2部分の少なくとも一方の外周面に螺旋状の凹凸構造を有し、前記基端部および前記先端部の少なくとも一方は前記凹凸構造と螺合するネジ孔を有する。
第5の態様に係るロボットハンドは、第1から第4までのいずれか1つの態様に係るロボットハンドであって、前記ピンの前記一端および前記他端の少なくとも一方が露出している。
第6の態様に係るロボットハンドは、第1から第5までのいずれか1つの態様に係るロボットハンドであって、前記2つの爪のうち一方側の前記先端部に固定されて他方側の前記先端部に向けて伸びており、前記2つの爪が前記開閉方向に沿って駆動される過程で前記他方側の前記先端部と接触しつつ相対移動する規制部材、をさらに備え、前記2つの把持面とは、前記2つの爪の前記先端部が対向する面のうち、前記規制部材よりも先端側の部分である。
第7の態様に係るロボットハンドは、第1から第6までのいずれか1つの態様に係るロボットハンドであって、前記2つの爪は、それぞれ、前記ピンを前記開閉方向に沿って複数個有する。
第1〜第7の態様によると、基端部は駆動部によって駆動されて、先端部はワークの把持面を有する。ピンの一端が基端部に嵌入されて他端が先端部に嵌入されることで、隙間をあけて基端部および先端部が連結される。ロボットハンドの移動過程でワークが装置内の他の部材に引っ掛かると、この引っ掛かりに起因した力がワークを把持する先端部に作用する。上記のように先端部と基端部との間にはピンの周囲の少なくとも一部に隙間があるため、上記力によって先端部が隙間のある方向に倒れると、曲げ応力の集中するピンが折れやすい。こうしてピンが折れると、ロボットハンドによるワークの把持が解除される。また、ピンを用いて先端部および基端部を連結しているので、元のピンが折れた後に新たなピンに交換することが容易である。
第2の態様によると、位置決め部材は、ピンのうち基端部に嵌入された第1部分および先端部に嵌入された第2部分の少なくとも一方を位置決め解除可能に位置決めする。ピンが折れた後に位置決め部材の位置決めを解除することで、折れたピンを基端部および先端部の少なくとも一方から容易に取り外すことができる。
第3の態様によると、ピンの延在方向に直交する面におけるピンの断面では、開閉方向に沿う寸法が開閉方向に直交する幅方向に沿う寸法よりも大きい。よって、このピンでは、開閉方向についての曲げ強度が幅方向についての曲げ強度よりも大きくなる。ロボットハンドでワークを把持する際に先端部の把持面には主として開閉方向に沿ってワークからの押圧力が作用するものの、この押圧力によってピンが折れることが抑制される。
第4の態様によると、ピンは、基端部に嵌入される第1部分および先端部に嵌入される第2部分の少なくとも一方の外周面に螺旋状の凹凸構造を有する。基端部および先端部の少なくとも一方は、この凹凸構造と螺合するネジ孔を有する。よって、基端部および先端部の少なくとも一方とピンとがネジ構造により連結される。
第5の態様によると、ピンの一端および他端の少なくとも一方が露出している。よって、ピンが折れた後に作業者がこの露出した部分に力を作用させることで、折れたピンを基端部および先端部の少なくとも一方から容易に取り外すことができる。
第6の態様によると、規制部材が、2つの爪のうち一方側の先端部から他方側の先端部に向けて伸びている。また、規制部材が、2つの爪が開閉方向に沿って駆動される過程で他方側の先端部と接触しつつ相対移動する。2つの把持面とは、2つの爪の先端部が対向する面のうち、規制部材よりも先端側の部分である。よって、規制部材が2つの把持面に把持されるワークの基端部側への移動を規制し、基端部と先端部との隙間にワークが挟み込まれることが防止される。
第7の態様によると、2つの爪は、それぞれ、ピンを開閉方向に沿って複数個有する。よって、各ピンでは、開閉方向についての曲げ強度が幅方向についての曲げ強度よりも大きくなる。ロボットハンドでワークを把持する際に先端部の把持面には主として開閉方向に沿ってワークからの押圧力が作用するものの、この押圧力によってピンが折れることが抑制される。
ワイヤーハーネスの製造支援装置20を示す概略斜視図である。 製造支援装置がサブアッシーを保持バーから組立図板上に移し替える動作を示す概略的な斜視図である。 製造支援装置がサブアッシーを保持バーから組立図板上に移し替える動作を示す概略的な斜視図である。 製造支援装置がサブアッシーを保持バーから組立図板上に移し替える動作を示す概略的な斜視図である。 製造支援装置がサブアッシーを保持バーから組立図板上に移し替える動作を示す概略的な斜視図である。 ロボットの先端部を示す概略斜視図である。 ロボットハンドの構成を示す概略斜視図である。 電線をロボットハンドで把持する態様を示す縦断面図である。 電線をロボットハンドで把持する態様を示す縦断面図である。 ピンの一端にU字クリップを取り付ける様子を示すXY平面図である。 電線を先端部で把持したロボットハンドが移動する過程で該電線の一部が装置内の他の部材に引っ掛かった様子を示す概略斜視図である。 第2実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略斜視図である。 第3実施形態に係るロボットハンドの構成を示す概略斜視図である。
{第1実施形態}
以下、実施形態に係るワイヤーハーネスの製造支援装置について説明する。図1はワイヤーハーネスの製造支援装置20を示す概略斜視図である。
ワイヤーハーネス10の製造支援装置20は、複数の電線11が複数のコネクタ12を介してまとめられた、電線集合体としてのサブアッシー14、15を、組立図板30上に配設するものである。
以下では、製造支援装置20の概略的な構成および動作について説明した後に、ロボット50の詳細な構成および動作について説明する。
<製造支援装置20の構成および動作>
製造支援装置20は、ワイヤーハーネス10の組立用補助装置としての組立図板30と、サブアッシー14、15を取出可能に保持する保持バー42と、各電線11および各コネクタ12を把持した状態で移動させるロボット50と、を備える。
ここで、ワイヤーハーネス10は、端部にコネクタ12が取付けられた複数の電線11を、車両等における配線形態に合わせて分岐及び結束したものである。ワイヤーハーネス10を組立てるにあたっては、ワイヤーハーネス10を構成する全ての電線11の一部である複数の電線11の端部をコネクタ12に接続してまとめたサブアッシー14、15を製造しておき、これを他のサブアッシー14、15及び他の電線11と組み合わせて、1つのまとまったワイヤーハーネス10に組立てる作業が実施される。なお、図1〜図5では、コネクタ12から延出する電線が単純化して1本の線で描かれているが、実際には、複数の電線11が延出していることが多い。また、本例では、サブアッシー14、15を移し替える例で説明するが、電線11が単独で保持バー42に保持されており、当該電線11が組立図板30に移し替えられてもよい。
組立図板30は、サブアッシー14、15等を保持可能な保持具34A、34Bが複数立設された構成とされている。より具体的には、組立図板30は、図板本体32と、保持具34A、34Bとを備える。
図板本体32は、方形板状に形成されており、フレーム等によって所定の高さ位置に支持されている。
保持具34A、34Bは、ワイヤーハーネス10を保持する治具であり、例えば、上端部にU字状部分が形成された治具である。保持具34A、34Bに保持された電線11(電線11の束)が保持具34A、34Bから抜け出ないように、保持具34A、34Bの開口端部には、電線11(電線11の束)を挿入方向への移動を許容するが反対側の抜け方向への移動を抑制するばね片等(図示せず)が設けられてもよい。このような保持具34A、34B自体は、ワイヤーハーネスを保持するための治具として周知のものを用いることができる。
複数の保持具34A、34Bは、ワイヤーハーネス10の端末部を保持する端末部保持具34Aと、ワイヤーハーネス10の中間部を保持する中間保持具34Bとを含む。
端末部保持具34Aのうちの少なくとも1つ(ここでは全て)は、所定のセット方向に対してコネクタ12が所定のセット姿勢に保たれた端末部13を保持可能な部分である。保持具34Aの上端部にはU字状部分が形成されている。このU字状部分の内部は、高さ方向の寸法よりも幅方向の寸法の方が小さい。また、幅方向の寸法は、コネクタ12から延出する電線11の群の扁平方向の幅と同じかこれよりも大きく、当該群の幅方向の寸法よりも小さい。このため、保持具34AのU字状部分の開口から奥側に向う方向を所定のセット方向とすると、保持具34A、34Bは、コネクタ12の幅方向をセット方向に対して沿わせた所定のセット姿勢に保った状態で、当該コネクタ12を含む端末部13を保持する。
なお、ワイヤーハーネス10の端部を保持する端末部保持具34Aとしては、コネクタ12を保持可能なセット凹部が形成された構成であり、当該コネクタ12を保持することで、ワイヤーハーネス10の端部を保持する構成であることも考えられる。この場合も、端末部13は、コネクタ12をセット凹部にセットする方向に対してコネクタ12が所定姿勢で保たれた状態で、保持される。
保持バー42は、サブアッシー14、15等の端末部13を取出可能に挟持する端末部挟持部44が複数設けられた構成とされている。ここでは、保持バー42は、長尺部材の延在方向に沿って間隔をあけて複数箇所に端末部挟持部44が複数形成された構成とされている。端末部挟持部44は、保持バー42の上側面から下方の途中に至るように形成されたスリットである。スリットは、ゴム板等の弾性部材で形成された部分に形成されている。保持バー42を水平姿勢に配設した状態で、端末部挟持部44の上側からサブアッシー14、15の端末部13(コネクタ12から延出する電線11の群)を挿入することで、スリットが弾性的に開く。そして、スリット形成部分が弾性的に閉じようとする力によって、端末部13が端末部挟持部44に対して取出可能な状態で保持される。また、当該端末部挟持部44に挟持されたサブアッシー14、15の端末部13をスリットの開口側に抜くと、当該端末部挟持部44から取出すことができる。
保持バー42は、保持バー保持部40によって組立図板30周りの待機位置で保持可能に構成されている。保持バー保持部40は、例えば、保持バー42を上方から嵌込可能なセット凹部41が形成された部材である。保持バー保持部40は、例えば、保持バー42に保持されたサブアッシー14、15の一つの端末部を端末部保持具34Aに保持させた状態で、当該サブアッシー14、15の他の端部を保持バー42に保持させたままの状態とすることができるように、組立図板30の近くの位置に設けられている。
そして、サブアッシー14、15等が保持された保持バー42が、保持バー保持部40にセットされる。この状態で、ロボット50によって、保持バー42から組立図板30に向けて、サブアッシー14、15等の移し替えがなされる。
なお、待機位置において保持バー42が保持された状態で、当該保持バー42にはサブアッシー14、15等が保持される。サブアッシー14、15は、通常、複数の端末部13が端末部挟持部44に保持され、その中間部がU字状に垂れ下がった状態となっている。サブアッシー14、15の端末部13を端末部保持具34Aに移し替える際に、サブアッシー14、15の中間部が保持バー42等に干渉しないようにするため、サブアッシー14、15の中間部は、保持バー42に対して組立図板30側に垂れ下がっていることが好ましい。
制御ユニット60は、CPU、RAM、記憶部等がバスラインを介して相互接続された一般的なコンピュータによって構成されており、製造支援装置20の各部に指令を与える部分である。
図2〜図5は、製造支援装置20がサブアッシー14、15を保持バー42から組立図板30上に移し替える動作を示す概略的な斜視図である。以下では、各図を参照しつつ、サブアッシー14、15の移し替え動作の一例を説明する。
まず、図1に実線で示すように、サブアッシー14は、1つの束をなす複数の電線11の両端に2つのコネクタ12が接続された構成とされている。サブアッシー14の両端の端末部13は、待機位置にある保持バー42の複数の端末部挟持部44に別々に保持されている。
制御ユニット60は、サブアッシー14の1つの端末部13を、組立図板30の1つの端末部保持具34A(図示左側のもの)に移動させるように、ロボット50に端部移動指令を与える。ロボット50は、ロボットハンド52で保持バー42のいずれかの端末部挟持部44で挟持されたサブアッシー14の1つの端末部13を把持した状態で、ハンド移動機構部56によってロボットハンド52を移動させる。これにより、図2に示すように、サブアッシー14の1つの端末部13が組立図板30の1つの端末部保持具34A内に保持される。
次に、制御ユニット60は、サブアッシー14の1つの端末部から中間部に至る複数の電線11を扱くように、ロボット50に指令を与える。すると、図3に示すように、ロボット50は、複数の電線11を把持したまま、ロボットハンド52を、端末部保持具34Aから離れる方向に移動させる。好ましくは、ロボットハンド52は、サブアッシー14の中間部の保持を行う中間保持具34Bの近くに向けて移動する。サブアッシー14の端末部13のコネクタ12は、端末部保持具34Aによって抜けないように保持されているため、当該コネクタ12から延出する複数の電線11は、直線状をなすように扱かれる。
次に、制御ユニット60は、サブアッシー14の中間部を、中間保持具34Bに保持させるように、ロボット50に指令を与える。すると、ロボット50は、サブアッシー14の中間部を中間保持具34Bに保持させた後、ロボットハンド52による把持を解除する。
この状態では、サブアッシー14のうち1つの端部が端末部保持具34Aによって保持されると共に中間部が中間保持具34Bによって保持され、さらに、サブアッシー14の他の端部が待機位置の保持バー42の端末部挟持部44に保持された状態となる。
次に、制御ユニット60は、サブアッシー14の他の端末部13を、組立図板30の他の1つの端末部保持具34A(図示右側のもの)に移動させるように、ロボット50に端部移動指令を与える。すると、図4に二点鎖線で示すように、ロボット50は、ロボットハンド52で、保持バー42に保持されたサブアッシー14の他の端末部13を把持した状態で、ハンド移動機構部56によってロボットハンド52を移動させる。これにより、サブアッシー14の他の1つの端末部13が組立図板30の他の1つの端末部保持具34A内に保持される。この後、ロボットハンド52による把持を解除する。
すると、図5に示すように、サブアッシー14の両端末部が2つの端末部保持具34Aによって保持されると共に、中間部が中間保持具34Bによって保持され、直線状に布線された状態となる。
サブアッシー15も、各端末部挟持部44に挟持された各端末部13を順次、上記と同様に、端末部保持具34A及び中間保持具34Bに移し替えられる。これにより、図1に二点鎖線で示すように、サブアッシー14、15が組立図板30上に布線される。
<ロボット50の構成および動作>
ロボット50は、電線11やコネクタ12等のワークを把持可能なロボットハンド52と、ハンド移動機構部56とを備える。ロボット50は、サブアッシー14、15等の一部をロボットハンド52で把持した状態で移動可能に構成される。上述したように、ロボット50は、保持バー42に保持されたサブアッシー14、15を組立図板30の保持具34A、34Bに移し替える作業や、組立図板30上で各電線11を扱く作業等に用いられる。
より具体的には、ロボット50は、組立図板30の周りに設けられている。ロボットハンド52は、電線11の束を掴んだり、しごいたりする作業を実施するハンドである。ハンド移動機構部56は、ロボットハンド52を移動させるものであり、ここでは、一般的な垂直多関節ロボット装置により構成されており、その先端部に上記ロボットハンド52が取付けられている。ハンド移動機構部56は、その他、直交ロボット装置等であってもよい。
図6は、ロボット50の先端部、すなわち、ロボットハンド52が設けられた部分を示す概略斜視図である。ロボット50のハンド移動機構部56は、複数のアームが関節構造を介して連結された構成とされている。ハンド移動機構部56の先端側アーム56aの先端部には、モータ等を含む回転駆動部51aが取付けられており、この回転駆動部51aの駆動によりロボットハンド52が回転駆動される。
また、先端側アーム56aの先端部に、ベース部51Bが取付けられており、このベース部51Bに、ロボットハンド52が取付けられている。つまり、先端側アーム56aの先端部に回転駆動部51aおよびベース部51Bを介してロボットハンド52が取付けられている。
ベース部51Bは、方形枠状に形成されており、ベース部51Bのうち先端側アーム56aとは反対側の面にロボットハンド52が取付けられている。また、ベース部51Bの他の一面には、撮像部58(例えば、CCDカメラ等)が取付けられている。撮像部58は、サブアッシー14、15の電線11、コネクタ12等を撮像可能に構成される。ロボットハンド52が電線11等を把持する際に、当該撮像部58で撮像された画像に基づいてロボットハンド52の把持位置、把持姿勢等が補正されて、電線11が適切に把持される。
図7は、ロボットハンド52の構成を示す概略斜視図である。図8および図9は、電線11をロボットハンド52で把持する態様を示す縦断面図である。なお、図7および以降の各図では、方向関係を明確にする目的で、XYZ直交座標軸が付されている。
ロボットハンド52は電線11やコネクタ12など種々のワークを把持可能に構成されるが、以下では、ロボットハンド52が1本の電線11を把持する態様について詳細に説明する。
ロボットハンド52は、2つの把持面521sが対向するように配置される2つの爪520と、2つの把持面521sが近づくまたは離れる方向(ロボットハンド52の開閉方向ともいう)に沿って2つの爪520を駆動する駆動部527と、を備える。この開閉方向はX軸方向に相当する。また、以下では、Z軸方向を2つの爪520の延在方向といい、Y軸方向を2つの爪520の幅方向という。
2つの爪520は、それぞれ、延在方向に沿って基端側(−Z側)から先端側(+Z側)に向けて、基端部523と、ピン522と、先端部521と、を有する。
基端部523は、駆動部527によって駆動される部分であり、爪520の延在方向に直交するYZ平面に沿って伸びる板状の基部523aと、基部523aから爪520の延在方向に沿って先端側に突出した突出部523bと、を有する。また、−X側に位置する一方の爪520では突出部523bが−X側に設けられ、+X側に位置する他方の爪520では突出部523bが+X側に設けられる。すなわち、2つの突出部523bは、2つの爪520において開閉方向の両端側に設けられる。
先端部521は、開閉方向に直交する把持面521sを有する本体部521aと、先端部521の先端側(+Z側)に設けられた閉塞部521bと、を有する。駆動部527によって2つの爪520が開閉方向に沿って近づけられると、2つの把持面521sが近づいてそれらの間に電線11が把持される。また、駆動部527によって2つの爪520が開閉方向に沿って遠ざけられると、2つの把持面521sが離れて電線11の把持が解除される。
本体部521aの先端側(+Z側)は開閉方向に一定の厚みを有する板状に構成され、本体部521aの基端側(−Z側)は基端部523に近づくにつれて開閉方向の外側に厚みが増す形状に構成される。また、後述するようにピン522を用いて先端部521および基端部523を連結した状態で、本体部521aの基端側で開閉方向外側の縁部は、幅方向の全体において、基端部523の突出部523bに当接している。これにより、開閉方向および幅方向について、先端部521が基端部523に対して位置決めされる。
−X側に位置する一方の爪520において、閉塞部521bは、幅方向の中央に設けられた1つの突起部であり、+X側に位置する他方の爪520への接近方向に曲がっている。また、上記他方の爪520において、閉塞部521bは、幅方向の両端側に設けられた2つの突起部であり、上記一方の爪520への接近方向に曲がっている。図9に示すように、2つの爪520が接近した状態では、一方の爪520における閉塞部521bが他方の爪520における閉塞部521bの間に入り込み、2つの爪520における先端側の隙間が塞がれる。これにより、ロボットハンド52に把持される電線11等のワークが上記隙間から意図せずに外れることが抑制される。なお、本実施形態とは異なる態様として、2つの爪520に閉塞部521bが設けられない態様でも構わない。
基端部523および先端部521は、例えば、樹脂素材(具体的には、MCナイロン(クオドラントポリペンコジャパン株式会社の登録商標)のようなポリアミド樹脂)に対して切削、穴あけ、接着及び曲げ等の加工を施すことで成形される。
2つの基端部523にはそれぞれ、開閉方向の中央側で基部523aをZ軸方向に沿って貫く孔523cが設けられている。また、2つの先端部521にはそれぞれ、開閉方向の中央側で基端側から先端側に向けて本体部521aをZ軸方向に穿った孔521cが設けられている。
ピン522は、円柱状であり、基端部523および先端部521を連結する部分である。具体的には、ピン522の一端522aが基端部523の孔523cに嵌入される。また、ピン522の他端522bが先端部521の孔521cに嵌入される。これにより、該ピン522の周囲の少なくとも一部に隙間524をあけて、基端部523および先端部521が連結される。ここでは、隙間524は、ピン522の中間部の周囲における円環状の隙間である。
ピン522は、例えば、ベークライトなどの割れやすい樹脂素材に対して加工を施すことで成形される。ピン522は、他の樹脂素材や金属素材を主成分としつつ、ガラス素材を混入させることで成形されてもよい。また、延在方向に直交するXY断面について、ピン522の断面積は先端部521および基端部523の断面積よりも小さい。このように素材および形状の少なくとも一方が異なることによって、ピン522は先端部521および基端部523に比べて折れやすく構成される。
2つの先端部521にはそれぞれ、−Y側の側面から+Y側に向けて穿った孔521dが設けられる。2つの孔521dはネジ孔であり、その先端側の部分はそれぞれ2つの孔521cと連通している。このような構成となっているので、2つの孔521cにそれぞれ2つのピン522の他端522bが挿入された状態で2つの孔521dにそれぞれ2つのネジ525が螺入されることで、2つのネジ525の先端が2つのピン522の他端522bに当接される。これにより、2つのピン522が2つの先端部521に対して位置決めされる。
このように、2つのネジ525は、ピン522のうち先端部521に嵌入された部分(以下、第2部分5222という)を位置決めする位置決め部材として機能する。作業者は、2つのネジ525を挿入する際と逆向きに回転させることで、2つのネジ525による第2部分5222の位置決めを解除することができる。ここで、位置決めとは、ピン522の軸回りの回転およびピン522の挿抜方向への移動を抑制することを意味する。
また、2つの先端部521にはそれぞれ、開閉方向の外側から内側に向けて窪み部分521fが設けられる。2つの窪み部分521fは、2つの孔513cの+Z側端部と連通している。このような構成となっているので、2つの孔521cにそれぞれ2つのピン522の他端522bが挿入された状態では、2つの窪み部分521fにおいて2つのピン522の他端522bの端面が露出している。
また、2つの基端部523にはそれぞれ、開閉方向の中央側且つ−Z側で幅方向に沿って空隙部523eが設けられる。2つの空隙部523eは、2つの孔523cの−Z側端部と連通している。このような構成となっているので、2つの孔523cにそれぞれ2つのピン522の一端522aが挿入された状態では、2つの空隙部523eにおいて2つのピン522の一端522aの端面が露出している。
図10は、ピン522の一端522aにU字クリップを取り付ける様子を示すXY平面図である。図10では、ピン522の一端522aにU字クリップを取り付けられた状態を二点鎖線で示し、ピン522の一端522aからU字クリップを取り外した状態を実線で示している。
U字クリップ526は、XY平面視でU字状であり、ピン522の一端522aに取付けられる部材である。U字クリップ526は、Y方向に沿って直線状に伸びる棒状部526aと、Y方向に沿って波状に伸びる波状部526bと、U字状に湾曲する湾曲部526cと、を有する。湾曲部526cの一端が棒状部526aの−Y側端部に接続されて、湾曲部526cの他端が波状部526bの−Y側端部に接続されることで、X方向に間隔をあけて棒状部526aおよび波状部526bが連結される。
2つのピン522の一端522aにはそれぞれ、該ピン522をY方向に貫通する孔522cが設けられている。また、U字クリップ526の棒状部526aの外径は孔522cの内径と同一かこの内径よりも小さい。よって、作業者は、各ピン522の孔522cに各U字クリップ526の棒状部526aを挿入することができる。これにより、各U字クリップ526が各ピン522に対して取付けられる。
この状態では、図10に二点鎖線で示すように、波状部526bのうち棒状部526aとの間隔が大きい部分にピン522が収容されて、両者の位置関係が固定される。また、各U字クリップ526が空隙部523e内で基端部523と後述するスライドテーブル527bとの間に配される。これにより、2つのピン522が2つの基端部523に対して位置決めされる。
このように、2つのU字クリップ526は、ピン522のうち基端部523に嵌入された部分(以下、第1部分5221という)を位置決めする位置決め部材として機能する。作業者は、2つのU字クリップ526を挿入方向とは逆向きに引く抜くことで、2つのU字クリップ526による第1部分5221の位置決めを解除することができる。
2つの爪520のうち一方側(−X側)の先端部521には、開閉方向に沿って伸びる棒状の規制部材53が固設される。また、2つの爪520のうち他方側(+X側)の先端部521には、該規制部材53を挿通可能な孔521eが設けられる。
規制部材53は、一方側(−X側)の先端部521から他方側(+X側)の先端部521に向けて伸びており、2つの爪520が開閉方向に沿って駆動される過程で他方側の先端部521(より具体的には、孔521eの内面)と接触しつつ相対移動する部分である。また、本実施形態では、2つの先端部521が対向する面のうち、規制部材53よりも先端側の部分が把持面521sとして利用される。よって、規制部材53は、2つの把持面521sに把持される電線11が基端部523側へ移動することを規制する。これにより、基端部523と先端部521との隙間524に電線11が挟み込まれることが防止される。
なお、上記他方側の先端部521に孔521eが設けられて規制部材53が該孔521eの内部を挿通することは必須ではない。例えば、規制部材53が、一方側の先端部521の幅方向の側部に固定されて、他方側の先端部521の幅方向の側部に向けて伸びており、2つの爪520が開閉方向に沿って駆動される過程で他方側の先端部521の上記側部と接触しつつ相対移動する態様であってもよい。また、規制部材53が省略されても構わない。
駆動部527は、一方側(−Z側)がベース部51Bに固設され他方側(+Z側)にロボットハンド52の開閉方向に沿う2つの溝が設けられたレール部527aと、このレール部527aの溝に沿って開閉方向に摺動可能な2つのスライドテーブル527bと、該2つのスライドテーブル527bに駆動力を付与する駆動源527cと、を備える。駆動源527cとしては、例えば、エアシリンダ、油圧シリンダ、もしくは電動アクチュエータ等が利用される。
2つのスライドテーブル527bの外周面のうちレール部527aと反対側(+Z側)の面には、2つの爪520の基端部523がそれぞれ固設されている。具体的には、開閉方向の両端側で2つの基端部523を貫通し且つスライドテーブル527bを穿ったネジ孔である2つの孔523fに対してそれぞれ2つのネジ523gが螺入されて、2つの基端部523と2つのスライドテーブル527bとが固定されている。
このため、駆動部527が2つのスライドテーブル527bを駆動させることにより、該2つのスライドテーブル527bと一体的に2つの爪520が開閉方向に沿って移動され、2つの把持面521sの間隔が調整される。
ロボット50で各電線11を把持する際には、まず、2つの把持面521sの面間距離が電線11の開閉方向の厚みよりも広く保たれた状態で、ハンド移動機構部56がロボットハンド52を移動させて2つの把持面521s間に電線11を収容させる。図8は、この時点における電線11およびロボットハンド52の断面図である。
その後、駆動部527は、2つの把持面521sの面間距離が電線11の開閉方向の厚みと同じまたは該厚みよりも小さくなるように2つの爪520を閉方向に駆動する。これにより、電線11が2つの先端部521によって把持された状態となる。図9は、この時点における電線11およびロボットハンド52の断面図である。
この把持状態で電線11に対する所定の作業(例えば、扱き作業)が行われた後、駆動部527は、2つの把持面521sの面間距離が電線11の開閉方向の厚みよりも大きくなるように2つの爪520を開方向に駆動する。図8は、この時点における電線11およびロボットハンド52の断面図である。
このように、本実施形態では、2つの爪520のうちピン522よりも先端側に位置する2つの先端部521を用いて電線11が把持される。
図11は、電線11を2つの先端部521で把持したロボットハンド52が移動する過程で電線11の一部が装置内の他の部材(例えば、保持具34A、34B等)に引っ掛かった様子を示す概略斜視図である。図11において、実線部分は、電線11の一部が他の部材に引っ掛かる前の時点における電線11およびロボットハンド52を示している。また、図11において、二点鎖線の部分は、電線11が他の部材に引っ掛かった後の時点における電線11およびロボットハンド52を示している。
ロボットハンド52の移動過程で電線11の一部が他の部材と引っ掛かった場合、この引っ掛かりに起因した力が電線11を把持する先端部521に作用する。図11に示す例では、引っ掛かりによって移動が規制された電線11が、移動方向の後方側(+X側)に位置する先端部521を該後方側(+X側)に押圧する。上記のように先端部521と基端部523との間にはピン522の周囲には隙間524があるため、この押圧力によって該後方側に位置する先端部521が隙間524のある該後方側(+X側)に倒れる。それによって、曲げ応力の集中する該後方側のピン522が折れ、2つの爪520による電線11の把持が解除される。
このように、本実施形態では、ロボットハンド52の移動過程で電線11の一部が装置内の他の部材に引っ掛かったとしても、その引っ掛かりに応じてピン522が折れ、電線11の把持が自動的に解除される。
この場合、ロボット50による電線11への作業(例えば、電線11の扱き作業)は一旦停止されて、作業者がメンテナンス作業を行う。このメンテナンス作業では、作業者が折れたピン522を先端部521および基端部523から取り外した後に、新たなピン522で先端部521および基端部523を連結させる。これにより、図11に実線で示すように、2つの爪520が電線11を把持可能な状態に戻る。
本実施形態では、簡易な構造の部材であるピン522を用いて先端部521および基端部523を連結しているので、元のピン522が折れた後に新たなピン522に交換することが容易である。
上述のように、本実施形態では、U字クリップ526がピン522のうち第1部分5221を位置決め解除可能に位置決めしている。よって、基端部523とピン522とが高い位置精度で連結される。また、ピン522が折れた後にU字クリップ526による位置決めを解除することで、折れたピン522のうち基端部523側の部分を該基端部523から容易に取り外すことができる。
また、本実施形態では、ネジ525がピン522のうち第2部分5222を位置決め解除可能に位置決めしている。よって、先端部521とピン522とが高い位置精度で連結される。また、ピン522が折れた後にネジ525による位置決めを解除することで、折れたピン522のうち先端部521側の部分を該先端部521から容易に取り外すことができる。
なお、本実施形態とは異なり、第1部分5221および第2部分5222の一方を位置決めする位置決め部材のみが設けられてもよいし、第1部分5221および第2部分5222の両方について位置決め部材が省略されてもよい。また、位置決め部材の構成は、ネジ525やU字クリップ526に限られず、種々の構成を採用しうる。第1部分5221および第2部分5222の少なくとも一方について位置決め部材が省略される場合には、例えば、該少なくとも一方が基端部523の孔523cもしくは先端部521の孔521cに圧入されることで、ピン522が基端部523もしくは先端部521に対して位置決めされる。
また、本実施形態では、空隙部523eにおいて、ピン522の一端522aの端面が露出している。よって、上記メンテナンス作業では、作業者が、U字クリップ526による位置決めを解除した後で該一端522aに+Z側への力を作用させる(例えば、一端522aの端面に対して他端522b側への力を作用させる)ことで、該ピン522を基端部523から容易に取り外すことができる。
また、本実施形態では、窪み部分521fにおいて、ピン522の他端522bの端面が露出している。よって、上記メンテナンス作業では、作業者が、ネジ525による位置決めを解除した後で該他端522bに−Z側への力を作用させる(例えば、他端522bの端面に対して一端522a側への力を作用させる)ことで、該ピン522を先端部521から容易に取り外すことができる。
なお、本実施形態とは異なり、ピン522の一端522aおよび他端522bの一方のみが露出している態様であってもよいし、両方とも露出していない態様でもよい。ピン522の一端522aもしくは他端522bが露出していない場合には、作業者がピン522の折れた箇所を掴んで基端部523もしくは先端部521から引き抜くことで、該ピン522を基端部523もしくは先端部521から取り外すことができる。
{第2実施形態}
次に第2実施形態に係るロボットハンド52Aについて説明する。図12は、ロボットハンド52Aの構成を示す概略斜視図である。以下の説明では、第1実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、重複説明を省略する。
第2実施形態に係るロボットハンド52Aは、2つの把持面521sが対向するように配置される2つの爪520Aと、開閉方向に沿って2つの爪520Aを駆動する駆動部527と、を備える。
2つの爪520Aは、それぞれ、延在方向に沿って基端側から先端側に向けて、基端部523Aと、ピン522,522Aと、先端部521Aと、を有する。
2つの基端部523Aは、2つの基端部523に対してそれぞれ孔523hが設けられた構成である。2つの孔523hは、2つの孔523cよりも開閉方向の外側で2つの孔523cと平行に設けられており、2つのピン522Aの一端522aAが嵌入される部分である。
2つの先端部521Aは、2つの先端部521に対してそれぞれ孔521hおよび窪み部分521gが設けられた構成である。2つの孔521hは、2つの孔521cよりも開閉方向の外側で2つの孔521cと平行に設けられており、2つのピン522Aの他端522bAが嵌入される部分である。2つの窪み部分521gは、2つの窪み部分521fよりも開閉方向の外側に設けられており、2つの孔521hの+Z側端部と連通している。
2つのピン522Aは、円柱状であり、2つのピン522よりも開閉方向の外側で基端部523Aおよび先端部521Aを連結する部分である。具体的には、ピン522Aの一端522aAが基端部523の孔523hに嵌入される。また、ピン522Aの他端522bAが先端部521Aの孔521hに嵌入される。
このように、2つの爪520Aが、それぞれ、2つのピン522,522Aを開閉方向に沿って有する。よって、各ピン522,522Aでは、開閉方向についての曲げ強度が幅方向についての曲げ強度よりも大きくなる。ロボットハンド52Aで電線11等のワークを把持する際に先端部521Aの把持面521sには主として開閉方向に沿ってワークからの押圧力が作用するものの、この押圧力によってピン522,522Aが折れることが抑制される。なお、第2実施形態とは異なり、2つの爪が開閉方向に沿って3個以上のピンを有する態様であっても構わない。
また、2つの爪が幅方向に沿って複数個のピンを有する態様であっても構わない。この場合、2つの爪の先端部に対して幅方向に大きな力が作用したとしても該力によって複数のピンが折れることが抑制される。
2つの基端部523Aにはそれぞれ、開閉方向の中央側且つ−Z側で幅方向に沿って空隙部523iが設けられる。各空隙部523iは、各孔523c,523hの−Z側端部と連通している。このような構成となっているので、各孔523cにそれぞれ各ピン522の一端522aが挿入され且つ各孔523hにそれぞれ各ピン522Aの一端522aAが挿入された状態では、各空隙部523iにおいて各ピン522の一端522aおよび各ピン522Aの一端522aAが露出している。また、各ピン522の一端522aおよび各ピン522Aの一端522aAには、位置決め部材としてのU字クリップ526,526Aが取付けられる。
また、2つの先端部521Aにはそれぞれ、開閉方向の外側から内側に向けて窪み部分521f,521gが設けられる。各窪み部分521f,521gは、各孔513c,513hの+Z側端部と連通している。このような構成となっているので、各孔521cに各ピン522の他端522bが挿入され且つ各孔521hに各ピン522Aの他端522bAが挿入された状態では、各窪み部分521fにおいて各ピン522の他端522bが露出し、各窪み部分521gにおいて各ピン522Aの他端522bAが露出している。また、各ピン522の他端522bおよび各ピン522Aの他端522bAには、位置決め部材としてのネジが取付けられる。
上記メンテナンス作業では、作業者がU字クリップおよびネジによる位置決めを解除した後で、折れた後のピン522,522Aに露出部分から力を作用させることで、該ピン522,522Aを基端部523Aおよび先端部521Aから容易に取り外すことができる。
{第3実施形態}
次に第3実施形態に係るロボットハンド52Bについて説明する。図13は、ロボットハンド52Bの構成を示す概略斜視図である。
第3実施形態に係るロボットハンド52Bは、2つの把持面521sが対向するように配置される2つの爪520Bと、開閉方向に沿って2つの爪520Bを駆動する駆動部527と、を備える。
2つの爪520Bは、それぞれ、延在方向に沿って基端側から先端側に向けて、基端部523Bと、ピン522Bと、先端部521Bと、を有する。
ピン522Bは、その外周面に螺旋状の凹凸構造を有するネジ状のピンである。
2つの基端部523Bは、2つの基端部523における各孔523cに代えて各孔523jが設けられた構成である。各孔523jは、その内周面がピン522Bの凹凸構造と螺合するネジ孔である。
2つの先端部521Bは、2つの先端部521における各孔521cに代えて各孔521iが設けられた構成である。各孔521iは、その内周面がピン522Bの凹凸構造と螺合するネジ孔である。
よって、第3実施形態のロボットハンド52Bでは、先端部521Bと基端部523Bとがピン522Bを用いてネジ構造により連結される。このように、ネジ525やU字クリップ526等の位置決め部材を用いることなく連結可能であるので、部品点数を減らせる利点がある。
なお、第3実施形態とは異なり、ピン522Bが基端部523Bに嵌入される第1部分および先端部521Bに嵌入される第2部分の少なくとも一方の外周面に螺旋状の凹凸構造を有する態様であってもよい。この場合、基端部523Bおよび先端部521Bの少なくとも一方がピン522Bの凹凸構造と螺合するネジ孔を有する。これにより、該一方とピン522Bとはネジ構造により連結可能であり、部品点数を減らせる利点がある。
{変形例}
上記各実施形態では、ロボットハンド52による把持対象であるワークがサブアッシー14、15を構成する電線11である態様について説明したが、これに限られるものではない。ワークがサブアッシー14、15を構成するコネクタ12であってもよいし、複数の電線が所定の配線形態に組立てられたワイヤーハーネスの一部であってもよい。
また、ロボットハンド52によって把持されたサブアッシー14、15又はワイヤーハーネスの移動先としては、組立図板30上における端末部保持具34Aの他、コネクタを接続可能なコネクタ接続部を備え、接続されたコネクタ内の端子に接触する検査ピン等によって、電線の接続の適否を検査する検査装置であること等が想定される。また、サブアッシー14、15又はワイヤーハーネスが組立図板30上で配索される態様の他、サブアッシー14、15又はワイヤーハーネスが保持バーから吊り下げられた状態で中空にて配索される態様等が想定される。
また、上記第1実施形態および第2実施形態では、円柱状のピン522,522Aについて説明したが、ピンが惰円柱状や角柱状であっても構わない。この場合、例えば、延在方向に直交する面における該ピンの断面では、開閉方向に沿う寸法が開閉方向に直交する幅方向に沿う寸法よりも大きく形成される。これにより、このピンでは、開閉方向についての曲げ強度が幅方向についての曲げ強度よりも大きくなる。
なお、上各記実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。
以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
10 ワイヤーハーネス
11 電線
12 コネクタ
20 ワイヤーハーネスの製造支援装置
50 ロボット
52、52A、52B ロボットハンド
520、520A、520B 爪
521、521A、521B 先端部
521s 把持面
522、522A、522B ピン
522a、522aA 一端
522b、522bA 他端
523、523A、523B 基端部
524 隙間
527 駆動部
56 ハンド移動機構部

Claims (7)

  1. ワークを把持可能なロボットハンドであって、
    2つの把持面が対向するように配置される2つの爪と、
    前記2つの把持面が近づくまたは離れる開閉方向に沿って前記2つの爪を駆動する駆動部と、
    を備え、
    前記2つの爪は、それぞれ、前記駆動部によって駆動される基端部と、前記2つの把持面を有する先端部と、一端が前記基端部に嵌入されて他端が前記先端部に嵌入されることで周囲の少なくとも一部に隙間をあけて前記基端部および前記先端部を連結するピンと、を有する、ロボットハンド。
  2. 請求項1に記載のロボットハンドであって、
    前記ピンのうち前記基端部に嵌入された第1部分および前記先端部に嵌入された第2部分の少なくとも一方を位置決め解除可能に位置決めする位置決め部材、
    をさらに備える、ロボットハンド。
  3. 請求項2に記載のロボットハンドであって、
    前記ピンの延在方向に直交する面における前記ピンの断面では、前記開閉方向に沿う寸法が前記開閉方向に直交する幅方向に沿う寸法よりも大きい、ロボットハンド。
  4. 請求項1に記載のロボットハンドであって、
    前記ピンは、前記基端部に嵌入される第1部分および前記先端部に嵌入される第2部分の少なくとも一方の外周面に螺旋状の凹凸構造を有し、
    前記基端部および前記先端部の少なくとも一方は前記凹凸構造と螺合するネジ孔を有する、ロボットハンド。
  5. 請求項1から請求項4までのいずれか1つの請求項に記載のロボットハンドであって、
    前記ピンの前記一端および前記他端の少なくとも一方が露出している、ロボットハンド。
  6. 請求項1から請求項5までのいずれか1つの請求項に記載のロボットハンドであって、
    前記2つの爪のうち一方側の前記先端部に固定されて他方側の前記先端部に向けて伸びており、前記2つの爪が前記開閉方向に沿って駆動される過程で前記他方側の前記先端部と接触しつつ相対移動する規制部材、
    をさらに備え、
    前記2つの把持面とは、前記2つの爪の前記先端部が対向する面のうち、前記規制部材よりも先端側の部分である、ロボットハンド。
  7. 請求項1から請求項6までのいずれか1つの請求項に記載のロボットハンドであって、
    前記2つの爪は、それぞれ、前記ピンを前記開閉方向に沿って複数個有する、ロボットハンド。
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