專(zhuān)利名稱(chēng)：機(jī)械手和機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所討論的實(shí)施方式涉及機(jī)械手和機(jī)器人。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，已知有這樣的機(jī)器人，這樣的機(jī)器人通過(guò)設(shè)置在其臂部的可動(dòng)末端部分處的機(jī)械手執(zhí)行所謂的拾取操作，拾取操作是保持并移動(dòng)放置在元件箱中的螺栓和電子元件之類(lèi)的工件的動(dòng)作。這種機(jī)器人通過(guò)利用設(shè)置在機(jī)械手的末端部的多個(gè)保持爪夾緊工件來(lái)執(zhí)行保持動(dòng)作(例如，參見(jiàn)日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)No. 2002-283268)。保持爪固定至分開(kāi)地設(shè)置在機(jī)械手 上的各移動(dòng)部分，上述夾緊通過(guò)使每個(gè)移動(dòng)部分沿著接近彼此的方向移動(dòng)來(lái)執(zhí)行。然而，在傳統(tǒng)的機(jī)械手和機(jī)器人中，可能存在這樣的情況，即因?yàn)楸３肿Φ某叽绾托螤钍枪潭ǖ?，因此難以根據(jù)受到保持的工件的尺寸和形狀保持工件。在該方面，上述日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)No. 2002-283268中公開(kāi)的技術(shù)闡述了通過(guò)調(diào)節(jié)移動(dòng)部分的移動(dòng)量來(lái)適應(yīng)各種工件。然而，首先在保持爪的形狀不適合于工件時(shí)仍然難以保持工件。實(shí)施方式的一個(gè)方面的目的在于提供允許保持不同尺寸和形狀的工件的機(jī)械手和機(jī)器人。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)實(shí)施方式的一個(gè)方面的機(jī)械手包括一組滑動(dòng)部件、支撐單元、旋轉(zhuǎn)單元和多個(gè)保持爪。所述滑動(dòng)部件在接近彼此或遠(yuǎn)離彼此的方向上滑動(dòng)。所述支撐單元固定到相應(yīng)的滑動(dòng)部件。所述旋轉(zhuǎn)單元附裝至所述支撐單元中的至少一個(gè)支撐單元的末端部，并且圍繞與所述滑動(dòng)部件的滑動(dòng)軸平行的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。所述保持爪沿與所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)正交并且彼此不同的方向附裝。根據(jù)所述實(shí)施方式的一個(gè)方面，可以保持不同尺寸和形狀的工件。


通過(guò)參照結(jié)合附圖考慮的如下詳細(xì)描述將更好地理解本發(fā)明及其許多相關(guān)優(yōu)點(diǎn)，從而容易實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明及其許多相關(guān)優(yōu)點(diǎn)更全面的認(rèn)識(shí)，在附圖中圖I是示出了工件拾取系統(tǒng)的布置的實(shí)施例的圖；圖2A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)械手的立體圖；圖2B是示出了根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)械手的構(gòu)造的實(shí)施例的圖；圖3A是根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)械手的側(cè)視圖；圖3B是根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)械手的剖視圖；圖4A是滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的平面圖；圖4B是滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖5A是示出了保持爪的形狀的具體示例模式A的圖；圖5B是示出了保持爪的形狀的具體示例模式B的圖；圖5C是示出了保持爪的形狀的具體示例模式C的圖；圖是示出了保持爪的形狀的具體示例模式D的圖；圖5E是示出了保持爪的形狀的具體示例模式E的圖；圖5F是示出了保持爪的形狀的具體示例模式F的圖；圖6是示出了元件箱和保持爪之間的位置關(guān)系的圖；以及圖7是示出了根據(jù)修改實(shí)施例的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的實(shí)施例的圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖詳細(xì)地描述在本申請(qǐng)中公開(kāi)的機(jī)械手和機(jī)器人的實(shí)施方式。然而，本發(fā)明并不受到如下描述的實(shí)施方式的限制。首先將參照?qǐng)DI描述包括設(shè)置有根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)械手的機(jī)器人的工件拾取系統(tǒng)的布置的實(shí)施例。圖I是示出了工件拾取系統(tǒng)I的布置的實(shí)施例的圖。如圖I所示，工件拾取系統(tǒng)I包括機(jī)器人10和三維測(cè)量單元30。機(jī)器人10例如是七軸的多軸機(jī)器人，并且設(shè)置有位于其可動(dòng)末端部分處的機(jī)械手20。機(jī)械手20是所謂的末端執(zhí)行器，機(jī)器人10是具有可更換的末端執(zhí)行器的通用機(jī)器人。稍后將參照?qǐng)D2A和隨后附圖描述機(jī)械手20的細(xì)節(jié)。如圖I所示，機(jī)器人10是包括右臂IOa和左臂IOb的所謂雙臂機(jī)器人。右臂IOa和左臂IOb均是多軸機(jī)器人(在圖I中為七軸機(jī)器人)，并且設(shè)置作為左臂IOb的末端執(zhí)行器的機(jī)械手20。右臂IOa設(shè)置有預(yù)定的末端執(zhí)行器，并且保持容納散裝工件的元件箱20。因而，機(jī)器人10執(zhí)行從由右臂IOa保持的元件箱200利用設(shè)置在左臂IOb上的機(jī)械手20拾取出工件的動(dòng)作。機(jī)器人10具有使設(shè)置有右臂IOa和左臂IOb的體部IOc相對(duì)于固定至地板面等的基部IOd沿著水平面旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。三維測(cè)量單元30是測(cè)量元件箱200中的每個(gè)工件的位置的裝置，并且借助于支架31等等固定，使得其測(cè)量區(qū)域位于豎直側(cè)。接下來(lái)，參照?qǐng)D2A和2B描述根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)械手20的構(gòu)造的實(shí)施例。圖2A是根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)械手20的立體圖。圖2B是示出了根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)械手20的構(gòu)造的實(shí)施例的圖。為了使說(shuō)明易于理解，在圖2A和2B中，示出了包括以豎直向上方向作為正方向的Z軸的三維正交坐標(biāo)系。在下列說(shuō)明中使用的其他圖中也可能示出這種正交坐標(biāo)系。在下文中，對(duì)于成對(duì)構(gòu)成的構(gòu)成元件，可以?xún)H向該對(duì)的一方的構(gòu)件賦予附圖標(biāo)記，并且可以省略對(duì)另一方的構(gòu)件賦予附圖標(biāo)記。在這種情況下，假定兩方的構(gòu)造相同。如圖2A所述，根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)械手20附裝至左臂IOb的可動(dòng)末端部分IOba0這里，可動(dòng)末端部分IOba圍繞在圖2A中示出為旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的軸線(xiàn)AXz旋轉(zhuǎn)。因此，機(jī)械手20還隨可動(dòng)末端部分IOba的旋轉(zhuǎn)一起旋轉(zhuǎn)。在圖2A中，示出的是軸線(xiàn)AXz與所示的Z軸平行的情況。
如圖2A所示，機(jī)械手20還包括滑動(dòng)機(jī)構(gòu)21，滑動(dòng)機(jī)構(gòu)21包括未描繪出的移動(dòng)部分(以下描述為滑動(dòng)部件)；一對(duì)支撐單元22 ;和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)24。支撐單元22均包括位于其末端部的保持爪單元23,保持爪單元23保持受到保持的工件。保持爪單元23包括多個(gè)保持爪，機(jī)械手20的用于保持動(dòng)作的保持爪能夠根據(jù)工件的尺寸或形狀來(lái)切換。下面將詳細(xì)地描述機(jī)械手20的構(gòu)造實(shí)施例。如圖2B中所示，機(jī)械手20中包括的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)21包括一對(duì)滑動(dòng)部件21a。
滑動(dòng)機(jī)構(gòu)21還包括單個(gè)滑動(dòng)伺服馬達(dá)21b，并且基于滑動(dòng)伺服馬達(dá)21b的驅(qū)動(dòng)使每個(gè)滑動(dòng)部件21a在彼此接近或遠(yuǎn)離的方向上沿著與圖2B中所示的X軸線(xiàn)平行的滑動(dòng)軸(未示出)滑動(dòng)。每個(gè)滑動(dòng)部件21a在接近彼此的方向上的滑動(dòng)對(duì)應(yīng)于保持工件的動(dòng)作。每個(gè)滑動(dòng)部件21a在遠(yuǎn)離彼此的方向上的滑動(dòng)對(duì)應(yīng)于釋放所保持的工件的動(dòng)作。稍后將參照?qǐng)D4A和圖4B描述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)21的細(xì)節(jié)。如圖2B所示，一對(duì)支撐單元22中的每個(gè)都固定在各滑動(dòng)部件21a上。因此，支撐單元22表現(xiàn)出與滑動(dòng)部件21a相同的行為。如圖2B所示,保持爪單元23還包括旋轉(zhuǎn)單元23a,該旋轉(zhuǎn)單元23a圍繞與所示的X軸平行的軸線(xiàn)AXrl旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)單元23a基于包含在機(jī)械手20中的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)24的運(yùn)動(dòng)來(lái)旋轉(zhuǎn)。如圖2B中所示，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)24包括單個(gè)旋轉(zhuǎn)伺服馬達(dá)24a、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)帶輪單元24b、花鍵軸24c和旋轉(zhuǎn)從動(dòng)帶輪單元24d。旋轉(zhuǎn)單元23a通過(guò)接收基于旋轉(zhuǎn)伺服馬達(dá)24a借助于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)帶輪單元24b、花鍵軸24c和旋轉(zhuǎn)從動(dòng)帶輪單元24d的驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)傳遞來(lái)旋轉(zhuǎn)。稍后將參照?qǐng)D3A和3B描述該方面的細(xì)節(jié)。如圖2B所示，在旋轉(zhuǎn)單元23a上，附裝有保持爪23b、保持爪23c和保持爪23d三個(gè)保持爪。盡管在下文中示例出了附裝有這三個(gè)保持爪的情況，但保持爪的數(shù)量不受限制。每個(gè)保持爪都與位于另一方的支撐單元22的末端部的相應(yīng)一個(gè)保持爪成對(duì)。更詳細(xì)地說(shuō)，在圖2B所示的實(shí)施例中，保持爪23b對(duì)應(yīng)并面對(duì)相同形狀的保持爪23b，類(lèi)似地，保持爪23c和保持爪23d分別對(duì)應(yīng)并面對(duì)保持爪23c和保持爪23d。保持爪的每個(gè)組合均與旋轉(zhuǎn)單元23a的旋轉(zhuǎn)一起同步旋轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)保持爪23b適合于受到保持的工件的尺寸和形狀時(shí)，旋轉(zhuǎn)單元23a旋轉(zhuǎn),使得保持爪23b的末端的方向指向適合于保持工件的動(dòng)作的方向。此時(shí)，保持爪23b的組合使得其相應(yīng)末端同步地指向同一方向。當(dāng)適合于工件的保持爪是保持爪23c或保持爪23d時(shí)同樣如此。旋轉(zhuǎn)單元23a的旋轉(zhuǎn)角度根據(jù)三維測(cè)量單元30(參見(jiàn)圖I)的測(cè)量結(jié)果來(lái)控制。這樣，根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)械手20的用于保持動(dòng)作的保持爪能夠根據(jù)工件的尺寸和形狀來(lái)切換。工件通過(guò)圖2B中所示的每個(gè)保持爪的相對(duì)面S來(lái)保持。對(duì)于這里的相對(duì)面S,能夠使用各種材料。例如，可以使用橡膠等以便在保持工件時(shí)不滑動(dòng)。對(duì)于具有熱的工件，可以使用具有優(yōu)良耐熱性的材料，例如陶瓷。
而且，相對(duì)面S可以直接經(jīng)受處理。例如，相對(duì)面S可以經(jīng)受加條紋處理以形成凹凸部從而增加摩擦力。接下來(lái)，將參照?qǐng)D3A和圖3B描述根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)械手20中包括的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)24的細(xì)節(jié)。圖3A是根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)械手20的側(cè)視圖。圖3B是根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)械手20的剖視圖。圖3A示出了從X軸的正方向觀(guān)看的機(jī)械手20，而圖3B示出了從Y軸的負(fù)方向觀(guān)看的圖3A中所示的A-A的剖視圖。盡管與參照?qǐng)D2B的上述說(shuō)明部分重復(fù)，但如圖3A中所示，包括在機(jī)械手20中的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)24經(jīng)由張?jiān)O(shè)在旋轉(zhuǎn)伺服馬達(dá)24a和花鍵軸24c之間的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)帶輪單元24b將圍繞與所示的X軸平行的軸線(xiàn)AXr3旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)伺服馬達(dá)24a的旋轉(zhuǎn)傳遞到花鍵軸24c (未在圖3A中示出)。接收旋轉(zhuǎn)傳遞的花鍵軸24c圍繞圖3A中所示的軸線(xiàn)AXr2旋轉(zhuǎn)，并且其旋轉(zhuǎn)經(jīng)由張?jiān)O(shè)在花鍵軸24c和每個(gè)旋轉(zhuǎn)單元23a之間的旋轉(zhuǎn)從動(dòng)帶輪單元24d轉(zhuǎn)遞至旋轉(zhuǎn)單元23a。
接收旋轉(zhuǎn)傳遞的旋轉(zhuǎn)單元23a因此圍繞圖3A中所示的軸線(xiàn)AXrl旋轉(zhuǎn)，從而切換用于保持動(dòng)作的保持爪?，F(xiàn)在，將描述附裝至旋轉(zhuǎn)單元23a的相應(yīng)保持爪的形狀和附裝方向。對(duì)于附裝至旋轉(zhuǎn)單元23a的每個(gè)保持爪，可以附裝與工件的尺寸對(duì)應(yīng)的不同預(yù)定寬度的多個(gè)保持爪。例如，可以按與如圖3A中所示的保持爪23b、保持爪23c和保持爪23d對(duì)應(yīng)的大、中、小的順序形成預(yù)定寬度。另外，每個(gè)保持爪的形狀，例如上述相對(duì)面S的形狀，可以根據(jù)工件的形狀而不同。稍后將參照?qǐng)D5A至5F描述保持爪的形狀的具體示例。能夠顯而易見(jiàn)地結(jié)合與工件的尺寸對(duì)應(yīng)采取的這些措施以及與工件的形狀對(duì)應(yīng)的這些措施。關(guān)于附裝方向，如圖3A所示，可以在從旋轉(zhuǎn)單元23a的旋轉(zhuǎn)中心(即與作為旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的軸線(xiàn)AXrl的相交點(diǎn))放射狀延伸的方向上，換言之，在與軸線(xiàn)AXrl正交并放射狀延伸的方向上附裝每個(gè)保持爪。對(duì)于放射狀延伸方向，并不限于此。例如，可以在與軸線(xiàn)AXrl正交但是從上述旋轉(zhuǎn)中心偏離的方向上附裝每個(gè)保持爪。因而，可以將每個(gè)保持爪的附裝方向改變?yōu)檎挥谳S線(xiàn)AXrl且彼此不同的方向?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D3B進(jìn)一步詳細(xì)地描述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)24。如圖3B所示，在每個(gè)滑動(dòng)部件21a上均固定有一個(gè)支撐單元22。支撐單元22被花鍵軸24c沿著與圖3B中所示的X軸平行的軸線(xiàn)AXr2穿過(guò)。在花鍵軸24c上，設(shè)置有一對(duì)螺母部24e，相應(yīng)的螺母部24e連接至對(duì)應(yīng)的支撐單元22。在旋轉(zhuǎn)伺服馬達(dá)24a和花鍵軸24c的一端之間張?jiān)O(shè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)帶輪單元24b，并且在花鍵軸24c的螺母部24e和旋轉(zhuǎn)單元23a之間張?jiān)O(shè)旋轉(zhuǎn)從動(dòng)帶輪單元24d。旋轉(zhuǎn)單元23a借助于未示出的軸承等被可樞轉(zhuǎn)地支撐成在支撐單元22的末端部旋轉(zhuǎn)。保持爪23b、保持爪23c等在與作為旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的軸線(xiàn)AXrl正交但是彼此不同的方向上附裝在旋轉(zhuǎn)單元23a上。在上述構(gòu)造中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)伺服馬達(dá)24a驅(qū)動(dòng)時(shí),基于該驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)帶輪單元24b傳遞并使花鍵軸24c圍繞軸線(xiàn)AXr2旋轉(zhuǎn)。因而，花鍵軸24c的旋轉(zhuǎn)使得一對(duì)螺母部24e同步旋轉(zhuǎn)。
螺母部24e的旋轉(zhuǎn)由旋轉(zhuǎn)從動(dòng)帶輪單元24d傳遞，并使一對(duì)旋轉(zhuǎn)單元23a圍繞軸線(xiàn)AXrl同步旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，附裝至所述一對(duì)旋轉(zhuǎn)單元23a而彼此面對(duì)的保持爪23b的組合、保持爪23c的組合和保持爪23d的組合同步旋轉(zhuǎn)，從而將它們的末端指向與軸線(xiàn)AXrl正交的給定方向。如上所述，相應(yīng)的保持爪的末端可以指向給定方向。因此，與受到保持的工件的形狀等對(duì)應(yīng)地切換用于保持動(dòng)作的保持爪，并且即使當(dāng)工件位于元件箱200的內(nèi)壁面附近時(shí)，也可以保持工件而不使機(jī)械手20接觸內(nèi)壁面。稍后將參照?qǐng)D6描述該方面。接下來(lái)，將參照?qǐng)D4A和圖4B描述根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)械手20中包括的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)21的細(xì)節(jié)。圖4A是滑動(dòng)機(jī)構(gòu)21的平面圖。圖4B是滑動(dòng)機(jī)構(gòu)21的側(cè)視圖。圖4A示出了從Z軸的負(fù)方向觀(guān)看的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)21，而圖4B示出了從X軸的負(fù)方向觀(guān)看的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)21。如圖4A所示，設(shè)置在機(jī)械手20中的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)21包括一對(duì)滑動(dòng)部件2la、單個(gè)滑動(dòng)伺服馬達(dá)21b、一對(duì)軸21c、滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)帶輪單元21d、滑動(dòng)從動(dòng)帶輪單元21e和殼體21f。
該一對(duì)滑動(dòng)部件21a均是沿著作為滑動(dòng)軸的軸21c滑動(dòng)的構(gòu)件?；瑒?dòng)伺服馬達(dá)21b是圍繞與圖4A中所示的X軸平行的軸線(xiàn)AXs3旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。該一對(duì)軸21c均是與一對(duì)滑動(dòng)部件21a中的一個(gè)滑動(dòng)部件對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)軸。它們被布置成彼此近似平行地穿過(guò)滑動(dòng)部件21a，并且借助于設(shè)置在殼體21f上的軸承(未示出)被支撐成旋轉(zhuǎn)。在該一對(duì)軸21c中的一個(gè)軸的外周面上，形成有右旋螺紋，而在另一個(gè)軸的外周面上，形成有左旋螺紋。而且，在一對(duì)滑動(dòng)部件21a的分別供軸21c穿過(guò)的孔中，形成有與穿過(guò)的軸21c的方向具有相同方向的螺紋。軸21c和滑動(dòng)部件21a在螺紋形成部被裝配。在下文中，可以將螺紋形成部描述為螺紋部。如圖4A和4B所示，在滑動(dòng)伺服馬達(dá)21b和一對(duì)軸21c中的一個(gè)軸之間張?jiān)O(shè)滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)帶輪單元21d。在該一對(duì)軸21c之間張?jiān)O(shè)滑動(dòng)從動(dòng)帶輪單元21e。在上述構(gòu)造中，當(dāng)滑動(dòng)伺服馬達(dá)21b驅(qū)動(dòng)時(shí)，基于該驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)由滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)帶輪單元21d傳遞，并使得軸21c中的張?jiān)O(shè)有滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)帶輪單元21d的那個(gè)軸圍繞作為軸心的軸線(xiàn)AXs2旋轉(zhuǎn)。軸21c中的所述一個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)由滑動(dòng)從動(dòng)帶輪單元21e傳遞，并使軸21c中的另一個(gè)軸圍繞作為軸心的軸線(xiàn)AXsl旋轉(zhuǎn)。換言之，基于單個(gè)滑動(dòng)伺服馬達(dá)21b的驅(qū)動(dòng)，一對(duì)軸21c沿著同一方向同步旋轉(zhuǎn)。該一對(duì)軸21c的旋轉(zhuǎn)在螺旋作用下轉(zhuǎn)換成線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)，從而使得裝配在螺紋部的一對(duì)滑動(dòng)部件21a沿著相應(yīng)的軸21c滑動(dòng)。此時(shí)，如上所述，因?yàn)樵撘粚?duì)相應(yīng)軸21c的螺紋部沿著彼此相反的方向形成螺紋，所以該一對(duì)軸21c沿著彼此相反的方向滑動(dòng)。更具體地說(shuō)，通過(guò)沿著彼此接近的方向滑動(dòng)的一對(duì)滑動(dòng)部件21a的動(dòng)作，位于固定至該一對(duì)滑動(dòng)部件21a的一對(duì)支撐單元22的末端的保持爪保持工件，并且通過(guò)沿著彼此遠(yuǎn)離的方向滑動(dòng)的該一對(duì)滑動(dòng)部件21a的動(dòng)作，將所保持的工件釋放。如前所述，在滑動(dòng)機(jī)構(gòu)21中，一對(duì)滑動(dòng)部件21a被構(gòu)造成沿著彼此近似平行的一對(duì)軸21c滑動(dòng)。因而，機(jī)械手20在緊湊的同時(shí)能夠獲得用于保持動(dòng)作的長(zhǎng)行程。
接下來(lái)將參照?qǐng)D5A至5F描述根據(jù)工件100的形狀使保持爪的形狀不同的具體實(shí)施例。圖5A至5F是分別示出了保持爪的形狀的具體示例模式A至F的圖。圖5A至5F示出了均從上述圖中示出的Y軸的負(fù)方向觀(guān)看的圖。因而觀(guān)看方向正交于上述相對(duì)面。如圖5A和5B所示，可以與工件100的高度對(duì)應(yīng)地使得保持爪的形狀不同。這里，假定工件100的形狀在從Y軸的負(fù)方向看時(shí)是矩形的。例如，如圖5A所示，當(dāng)工件100具有給定高度時(shí)，保持爪可以類(lèi)似地成形為具有帶有所述給定高度的相對(duì)面S。同時(shí)，如圖5B中所示，當(dāng)工件100不具有如此的高度時(shí)，保持爪可以類(lèi)似地成形為具有不具有如此的高度的相對(duì)面S。如圖5C和所示，當(dāng)工件100具有不適合于被保持的形狀時(shí)，可以與工件100的形狀對(duì)應(yīng)地形成保持爪的形狀。 例如，如圖5C所示，假定當(dāng)從Y軸的負(fù)方向觀(guān)看時(shí)工件100的形狀為圓形。在這種情況下，可以將保持爪成形為具有帶缺口的相對(duì)面S，從而將工件100牢固地保持在相對(duì)面S之間。相比之下，如圖所示，當(dāng)工件100的保持區(qū)域具有缺口時(shí)，可以將保持爪成形為具有帶凸起的相對(duì)面S，從而通過(guò)將相對(duì)面S插入到保持區(qū)域來(lái)可靠地保持工件100。如圖5E和5F所示，不僅可以使保持爪的形狀不同，而且對(duì)應(yīng)于元件箱200的深度可以使保持爪的長(zhǎng)度不同。例如，如圖5E所示，當(dāng)保持位于具有給定深度的元件箱200中的元件100時(shí)，可以使保持爪具有給定長(zhǎng)度。同時(shí)，如圖5F所示，當(dāng)保持位于淺深度的元件箱200中的工件100時(shí)，可以使保持爪變短。如圖5E和5F所示，當(dāng)工件100相當(dāng)小時(shí)，可以使保持爪像鑷子一樣具有尖銳形狀。在圖5A至圖5F中，當(dāng)從Y軸的負(fù)方向觀(guān)看時(shí)，相對(duì)面S都呈銳角形狀。然而，保持爪的形狀并不受限制，例如，保持爪的形狀可以是圓形。接下來(lái)，將參照?qǐng)D6說(shuō)明能夠指向給定方向的保持爪的末端的優(yōu)點(diǎn)。圖6是示出了元件箱200和保持爪23b之間的位置關(guān)系的圖。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，在圖6中，保持爪已經(jīng)被切換至保持爪23b來(lái)作為用于保持動(dòng)作的保持爪，并且省略了其他保持爪的圖示。而且，圖6示出為使軸線(xiàn)AXrl垂直于繪圖平面。盡管與參照?qǐng)D3B的上述說(shuō)明部分重復(fù)，但是當(dāng)保持爪的末端能夠通過(guò)旋轉(zhuǎn)單元23a指向給定方向時(shí)，如圖6所示，可以保持位于元件箱200的內(nèi)壁面附近的元件100(參見(jiàn)圖5A至5F)，而不使左臂IOb (參見(jiàn)圖I)和機(jī)械手20接觸元件箱200。例如，當(dāng)保持位于圖6中的左側(cè)壁的表面附近的工件100時(shí)，機(jī)械手20定位在位置71，然后，保持爪23b的末端指向成使得保持爪23b的末端更接近左側(cè)壁的表面。這允許適當(dāng)?shù)乇３治挥谧髠?cè)壁的表面附近的工件100。當(dāng)保持位于圖6中的右側(cè)壁的表面附近的工件100時(shí)，機(jī)械手20定位在位置72，然后，保持爪23b的末端指向成使得保持爪23b的末端更接近右側(cè)壁的表面。這允許適當(dāng)?shù)乇３治挥谟覀?cè)壁的表面附近的工件100。如上所述，根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)械手和機(jī)器人包括一組滑動(dòng)部件、支撐單元、旋轉(zhuǎn)單元和多個(gè)保持爪。滑動(dòng)部件在接近彼此或遠(yuǎn)離彼此的方向上滑動(dòng)。支撐單元固定至相應(yīng)的滑動(dòng)部件。旋轉(zhuǎn)單元附接到所述支撐單元中的至少一個(gè)支撐單元的末端部，并且圍繞與滑動(dòng)部件的滑動(dòng)軸平行的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。保持爪在正交于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)并彼此不同的方向上附裝。因此，根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)械手和機(jī)器能夠保持不同尺寸和形狀的工件。在上述實(shí)施方式中，相同形狀的保持爪都成對(duì)。然而，本發(fā)明并不限于此，例如，不同形狀的保持爪可以與工件的形狀等對(duì)應(yīng)地成對(duì)。盡管在上述實(shí)施方式中一對(duì)支撐單元的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)單元都同步地旋轉(zhuǎn)，但本發(fā)明可以不限于此。例如，當(dāng)保持多種類(lèi)型的對(duì)稱(chēng)形狀的工件時(shí)，可以認(rèn)為所有類(lèi)型的工件的保持區(qū)域的一端總是具有相同形狀。在這種情況下，無(wú)需切換與相同形狀的一端對(duì)應(yīng)的保持爪，可以?xún)H使一個(gè)支撐單元的旋轉(zhuǎn)單元旋轉(zhuǎn)以?xún)H切換與保持區(qū)域的另一端對(duì)應(yīng)的保持爪。這可以通過(guò)將旋轉(zhuǎn)單元僅附裝至所述支撐單元中的至少一個(gè)支撐單元的末端部來(lái)實(shí)現(xiàn)。在上述實(shí)施方式中，盡管呈所有不同形狀的保持爪都附裝至所述支撐單元的單個(gè)·旋轉(zhuǎn)單元，但本發(fā)明并不限于此。例如，盡管呈相同形狀，但可以附裝具有不同材料等的相對(duì)面的保持爪。在上述實(shí)施方式中，每個(gè)保持爪均附裝至旋轉(zhuǎn)單元。然而，附裝方式并不限于此，例如，保持爪可以像模擬時(shí)鐘的時(shí)針、分針和秒針那樣相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)彼此疊置地固定。另外，在上述實(shí)施方式中，滑動(dòng)機(jī)構(gòu)具有作為滑動(dòng)軸的一對(duì)軸，該一對(duì)軸具有螺紋方向彼此相反的螺紋部。然而，可以使螺紋部的螺紋方向相同，并且其中一個(gè)軸可以通過(guò)齒輪等沿著相反方向旋轉(zhuǎn)。而且，可以將滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑動(dòng)軸制成為一個(gè)。將參照?qǐng)D7說(shuō)明這樣的修改實(shí)施例。圖7是示出了根據(jù)該修改實(shí)施例的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)21A的構(gòu)造的實(shí)施例的圖。在參照?qǐng)D7的說(shuō)明中，或者省略說(shuō)明或者簡(jiǎn)要地說(shuō)明與根據(jù)上述實(shí)施方式的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)21共有的構(gòu)成元件。如圖7中所示，根據(jù)修改實(shí)施例的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)21A包括一對(duì)滑動(dòng)部件21a、滑動(dòng)伺服馬達(dá)21b、單個(gè)左右螺紋軸21g、滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)帶輪單元21d和殼體21f。圍繞軸線(xiàn)AXs3旋轉(zhuǎn)的滑動(dòng)伺服馬達(dá)21b的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力借助于滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)帶輪單元21d傳遞到左右螺紋軸21g。左右螺紋軸21g由設(shè)置在殼體21f上的軸承(未示出)支撐而旋轉(zhuǎn)，并且通過(guò)借助于滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)帶輪單元21d傳遞的滑動(dòng)伺服馬達(dá)21b的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而圍繞作為軸心的軸線(xiàn)AXsl旋轉(zhuǎn)。在左右螺紋軸21g的裝配有一對(duì)滑動(dòng)部件21a的一端和另一端上形成有相應(yīng)的相反方向的螺紋(左旋螺紋和右旋螺紋)。而且，在該一對(duì)相應(yīng)的滑動(dòng)部件21a的供左右螺紋軸21g穿過(guò)的孔中，形成有相同方向的螺紋。因此，該一對(duì)滑動(dòng)部件21a隨著左右螺紋軸21g的旋轉(zhuǎn)在螺旋作用下沿著左右螺紋軸21g在彼此相反的方向上滑動(dòng)。更具體地說(shuō)，通過(guò)沿著左右螺紋軸21g在接近彼此的方向上滑動(dòng)的一對(duì)滑動(dòng)部件21a的動(dòng)作，能夠進(jìn)行保持工件的保持動(dòng)作，并且通過(guò)在遠(yuǎn)離彼此的方向上滑動(dòng)的該一對(duì)滑動(dòng)部件21a，能夠執(zhí)行釋放工件的釋放動(dòng)作。由單個(gè)左右螺紋軸21g這樣構(gòu)造的滑動(dòng)軸允許減少元件數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手20的重量和成本的降低。在上述實(shí)施方式中，示出了一對(duì)滑動(dòng)部件和固定至滑動(dòng)部件的一對(duì)支撐單元。然而 ，本發(fā)明不限于此。例如，當(dāng)滑動(dòng)部件的數(shù)量和固定至滑動(dòng)部件的支撐單元的數(shù)量是三個(gè)以上時(shí)，也可以采用本申請(qǐng)中公開(kāi)的技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械手，該機(jī)械手包括 一組滑動(dòng)部件，該組滑動(dòng)部件在接近彼此或遠(yuǎn)離彼此的方向上滑動(dòng)； 支撐單元，所述支撐單元固定到相應(yīng)的所述滑動(dòng)部件； 旋轉(zhuǎn)單元，該旋轉(zhuǎn)單元附裝至所述支撐單元中的至少一個(gè)支撐單元的末端部，并且圍繞與所述滑動(dòng)部件的滑動(dòng)軸平行的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)；以及 多個(gè)保持爪，所述多個(gè)保持爪沿與所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)正交并且彼此不同的方向附裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)械手，其中，所述一組滑動(dòng)部件沿著相應(yīng)的所述滑動(dòng)軸滑動(dòng)，這些滑動(dòng)軸彼此平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的機(jī)械手，該機(jī)械手還包括 使每個(gè)所述滑動(dòng)軸圍繞對(duì)應(yīng)的軸心旋轉(zhuǎn)的單個(gè)滑動(dòng)伺服馬達(dá)，其中 每個(gè)所述滑動(dòng)軸都具有螺紋部，所述螺紋部在外周面上形成有沿預(yù)定方向的螺紋，并且 所述滑動(dòng)部件在所述螺紋部裝配到相應(yīng)的所述滑動(dòng)軸，并且隨著所述滑動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)在螺旋作用下沿著所述滑動(dòng)軸滑動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)械手，該機(jī)械手還包括 花鍵軸； 單個(gè)旋轉(zhuǎn)伺服馬達(dá)，該單個(gè)旋轉(zhuǎn)伺服馬達(dá)使得所述花鍵軸圍繞該花鍵軸的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)；以及 帶輪單元，該帶輪單元與所述旋轉(zhuǎn)單元對(duì)應(yīng)地設(shè)置，并將所述花鍵軸的旋轉(zhuǎn)傳遞至所述旋轉(zhuǎn)單元，其中 所述旋轉(zhuǎn)單元借助由所述帶輪單元傳遞的旋轉(zhuǎn)而從動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而將所述保持爪的末端指向與該旋轉(zhuǎn)單元的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)正交的給定方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)械手，其中 所述保持爪具有成對(duì)的對(duì)應(yīng)保持爪；并且 所述旋轉(zhuǎn)單元使所述保持爪和所述對(duì)應(yīng)保持爪同步地旋轉(zhuǎn)，從而將兩個(gè)末端指向同一方向。
6.—種機(jī)器人,該機(jī)器人包括 根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)械手。
全文摘要
本發(fā)明涉及機(jī)械手和機(jī)器人。根據(jù)實(shí)施方式的機(jī)械手和機(jī)器包括一組滑動(dòng)部件、支撐單元、旋轉(zhuǎn)單元和多個(gè)保持爪。所述滑動(dòng)部件在接近彼此或遠(yuǎn)離彼此的方向上滑動(dòng)。所述支撐單元固定到相應(yīng)的滑動(dòng)部件。該旋轉(zhuǎn)單元附裝至所述支撐單元中的至少一個(gè)支撐單元的末端部，并且圍繞與所述滑動(dòng)部件的滑動(dòng)軸平行的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。所述保持爪沿與所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)正交并且彼此不同的方向附裝。
文檔編號(hào)B25J9/08GK102773857SQ20121004852
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者元永健一, 原田敏行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)