JP2001038667A

JP2001038667A - ワーク把持装置

Info

Publication number: JP2001038667A
Application number: JP11221941A
Authority: JP
Inventors: Takefumi Suzuki; 健文鈴木; Masaki Doi; 雅喜土井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】形状および大きさが異なる複数種類のワー
ク、特に異形ワークを適切に把持する。【解決手段】複数の把持部材３に、駆動力伝達部材と
しての閉じ用平ベルト５および開き用平ベルト７が巻き
回されている。両ベルト５、７は駆動モータ９により巻
き取られ、あるいは送り出される。駆動モータ９が時計
回りに回転してベルト５を巻き取ると、３つの把持部材
３が閉方向に移動して、ワークを外側から把持する。各
把持部材３はワークに当たるまで移動するので、異形ワ
ークも適切に把持できる。逆に駆動モータ９が反時計回
りに回転してベルト７を巻き取ると、３つの把持部材３
が開方向に移動して、中空ワークを内側から把持する。
ベルト巻取り力を制御することで所望の把持力が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルト等の長尺の
駆動力伝達部材を利用したワーク把持装置に関し、特
に、形状および大きさが異なる複数種類のワークを把持
可能な装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ベルト等の駆動力伝達部材を利用したワ
ーク把持装置は、例えば実開昭６４−７１０９０号公報
に開示されている。同公報では、３つのピニオンとモー
タにベルトが巻き回されている。各ピニオンには、ラッ
ク付き把持爪が噛み合っている。モータによりピニオン
が回転されると、ラックが移動し、ラックに結合した把
持爪が開閉動作をする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ワーク把持装置は、例
えば、組立工場のロボットシステムにおいて、ある位置
から別の位置へと部品を運ぶのに用いられる。設備スペ
ース、費用、生産効率等の観点からは、一つの把持装置
が複数種類の部品を把持可能なことが好ましく、特に、
形状および大きさが異なる複数種類の部品を把持可能で
あることが望ましい。さらに、丸もの部品（円筒形ワー
ク）だけでなく、任意の形状の異形部品も把持可能であ
ることが望ましい。さらに、部品の把持力を調節でき、
部品の種類に応じた適切な把持力を達成可能であること
が望ましい。しかしながら、従来一般のベルト式把持装
置は、上記の要求を十分に満たしているとはいえなかっ
た。

【０００４】例えば、前出の実開昭６４−７１０９０号
公報の装置は、構造上、３つの把持爪が常に同時に同じ
距離だけ進退する。すなわち、３つの把持爪は独立して
動作することができない。そのため、丸もの等のワーク
は把持できるが、その他の異形ワークを適切に把持でき
ない。

【０００５】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、形状および大きさが異なる複数種類
のワークを把持でき、特に異形ワークも把持できる装置
を提供することにある。

【０００６】さらに本発明の目的は、ワークの外側を把
持するだけでなく、中空ワークの内周側をも把持できる
装置を提供することにある。

【０００７】さらに本発明の目的は、各ワークに適した
適切な把持力でワークを把持できる装置を提供すること
にある。

【０００８】さらに本発明の目的は、簡単な構成により
ワークを上手く把持したか否かが判定できる装置を提供
することにある。

【０００９】さらに本発明の目的は、ベルトなどの駆動
力伝達部材の変形を考慮した適切なワーク把持判定がで
きる装置を提供することにある。

【００１０】さらに本発明の目的は、ワーク把持後の落
下等を防止でき、特に電力遮断時でも把持状態を維持し
て落下等を防止できる装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るため、本発明のワーク把持装置は、それぞれ所定の開
閉方向に移動可能に設けられた複数の把持部材と、前記
複数の把持部材に巻き回された長尺の駆動力伝達部材
と、前記駆動力伝達部材を巻き取り可能な駆動装置と、
を含み、前記駆動装置による前記駆動力伝達部材の巻取
りに応じて前記複数の把持部材が前記開閉方向に移動す
るように前記駆動力伝達部材が前記複数の把持部材に巻
き回されていることを特徴とする。

【００１２】本発明によれば、駆動力伝達部材の巻取り
に応じて複数の把持部材が移動するように構成されてい
るので、形状および大きさが異なる複数種類のワークを
把持でき、特に異形ワークも適切に把持できる。例え
ば、駆動力伝達部材がベルトであるとする。ベルトを巻
き取っていくと把持部材が開閉方向に移動する。各把持
部材は異形ワークに当たって止まる。ベルトを巻き取り
続けると、すべての把持部材がワークに当たるまで移動
する。

【００１３】このように、本発明によれば、把持部材に
巻き回したベルト等の駆動力伝達部材を巻き取るという
簡単な構成でもって、異形ワークを含む各種のワークを
適切に把持することができる。

【００１４】（２）長尺の駆動力伝達部材は、巻取りに
応じて前記把持部材が閉方向へと移動するように設けら
れた閉じ用駆動力伝達部材でもよい。また、駆動力伝達
部材は、巻取りに応じて前記把持部材が開方向へと移動
するように設けられた開き用駆動力伝達部材でもよい。
適当な開動作が得られるように、各把持部材の開方向側
に配置されたガイド部材が設けられ、開動作用の駆動力
伝達部材は、各把持部材の閉方向側から対応ガイド部材
の開方向側へと巻き回される。

【００１５】好ましくは、上記の閉じ用駆動力伝達部材
と開き用駆動力伝達部材とが両方とも設けられる。この
態様によれば、２本の駆動力伝達部材の巻取り動作によ
って、把持部材に開動作を行わせたり、閉動作を行わせ
ることができる。簡単な構造で把持部材の開閉両方を行
うことができる。ワークは外側からも内側からも把持可
能である。

【００１６】好ましくは、前記閉じ用駆動力伝達部材と
前記開き用駆動力伝達部材は、単一の回転駆動装置を用
いて巻き取られる。回転駆動装置は一方向に回転するこ
とによって前記閉じ用駆動力伝達部材を巻き取り、か
つ、他方向に回転することによって前記開き用駆動力伝
達部材を巻き取る。この態様によれば、単一の回転駆動
装置で把持部材に開閉動作を行わせることができる。す
なわち、駆動装置を一方向に回せば第１の駆動力伝達部
材の巻取りにより把持部材が閉じ、反対方向に回せば第
２の駆動力伝達部材の巻取りにより把持部材が開く。し
たがって装置の簡素化および省スペース化が可能であ
る。

【００１７】（３）本発明の別の態様では、前記駆動装
置が前記駆動力伝達部材を巻き取るときに前記把持部材
が移動する方向と反対の方向へと前記把持部材を付勢す
る付勢手段が設けられる。例えば、駆動力伝達部材の巻
取りにより閉動作が行われる構成の場合、付勢方向は開
方向である。逆に、巻取りにより開動作が行われる場合
には、付勢方向は閉方向である。付勢手段は、例えば、
ばねであり、またその他の弾性部材である。この態様に
よれば、駆動力伝達部材が一本でもよい。駆動力伝達部
材を用いた移動と反対方向の移動が、付勢手段により実
現されるからである。したがって装置の簡素化が可能で
ある。

【００１８】（４）好ましくは、前記把持部材とともに
前記開閉方向に移動する回転自在な回動部材が設けら
れ、前記駆動力伝達部材は前記回動部材に巻き掛けられ
ている。好ましくは、前記回動部材はプーリであり、前
記駆動力伝達部材はベルトである。この態様によれば、
ワーク把持動作がスムーズに行われる。

【００１９】（５）本発明の好ましい一態様は、前記駆
動装置による前記駆動力伝達部材の巻取り力を制御する
駆動制御手段を含む。巻取り力が強ければ、ワーク把持
力も強くなる。そこで、ワークの種類に応じて巻取り力
を変更する。これにより、ワークの種類に応じた適切な
把持力でワークを把持できる。

【００２０】好ましくは、前記駆動力伝達部材は、各把
持部材の前後の部分が前記開閉方向と平行に延びるよう
に巻き回されている。この態様によれば、把持力の調整
が容易である。何故なら、動滑車の原理に基づき、把持
部材の開閉方向の位置に影響されず、伝達部材の張力の
２倍の力が把持部材に作用するからである。

【００２１】（６）本発明の好ましい一態様のワーク把
持装置は、前記駆動装置による前記駆動力伝達部材の巻
取り量を検出する検出手段と、ワークを把持したときの
巻取り量の目標値を記憶する目標値記憶手段と、前記複
数の把持部材が移動を止めたときの巻取り量と目標巻取
り量とに基づいて、ワークが正常に把持されたかどうか
を判定する判定手段と、を含む。

【００２２】本発明によれば、駆動力伝達部材の巻取り
量に基づいて、ワーク把持が成功したか否かが判定され
る。ワークと把持部材が接触したか否かを検出するセン
サを各把持部材に設ける必要がない。したがって、簡単
な構成によりワークを上手く把持したか否かが判定でき
る。

【００２３】好ましくは、前記検出手段により検出され
る巻取り量に基づき、前記駆動力伝達部材の巻取りが停
止したときに、前記判定を行う。この態様によれば、巻
取りが停止したときに把持部材が停止したと判断する。
したがって把持部材の停止も簡単な構成で判断でき、か
つ、適切なタイミングで把持成功の判断ができる。

【００２４】好ましくは、前記目標値記憶手段は、複数
種類のワークに対応する複数種類の目標巻取り量データ
を記憶している。この態様によれば、複数種類のワーク
の把持成功の判定ができる。

【００２５】（７）本発明の好ましいワーク把持装置
は、前記駆動力伝達部材の巻取り力に応じた巻取り量の
変化に基づいて、巻取り力に起因した伝達部材変形に対
する目標巻取り量の補正を行う補正手段を含む。より具
体的には、把持部材が所定位置にある状態で、駆動力伝
達部材の巻取り力を増大し、巻取り力または把持力に応
じた伝達部材伸び量を求める手段と、求められた伸び量
に基づいて目標巻取り量を補正する手段とが設けられ
る。

【００２６】この態様によれば、把持力によって伝達部
材が伸びる場合でも、把持成功の判定を確実に行うこと
ができる。ワーク落下等の防止のために比較的強い力で
ワークを把持するときに特に効果的である。

【００２７】（８）本発明の好ましいワーク把持装置
は、複数回ワークを把持したときの巻取り量の変化に基
づいて、時間経過に起因した伝達部材変形に対する目標
巻取り量の補正を行う補正手段を含む。より具体的に
は、過去にワークを把持したときの巻取り量またはその
変化を記憶する履歴データ記憶手段が設けられ、記憶デ
ータに基づいて目標巻取り量が補正される。

【００２８】この態様によれば、経年変化による伝達部
材の伸びが生じた場合でも、把持成功の判定を確実に行
うことができる。

【００２９】（９）本発明の好ましい一態様のワーク把
持装置は、ワーク把持後に、前記駆動力伝達部材の巻取
り状態が変化不能に前記駆動力伝達部材をロックするロ
ック手段を含む。本発明によれば、ロック手段を設けた
ことにより、把持後のワーク落下を確実に防止できる。

【００３０】好ましくは、前記ロック手段は、前記駆動
力伝達部材に接してその移動を抑制するロック部材と、
前記ロック部材をロック状態と非ロック状態の間で移動
させるロック用電磁アクチュエータと、を含み、前記ロ
ック用電磁アクチュエータは、電力供給停止状態でもロ
ック状態を維持するように構成されている。好ましく
は、前記ロック用電磁アクチュエータには、前記駆動力
伝達部材がゆるもうとする力に打ち勝つ磁力を発生し
て、電力供給停止状態にてロック状態を維持するための
ロック維持用永久磁石が設けられている。

【００３１】この態様によれば電力供給停止時にもワー
ク落下を防止できる。例えば、駆動力伝達部材たるベル
トを巻き取る駆動モータへの電力供給が停止したとす
る。本発明のロック手段が設けられていなければ、ベル
トがゆるみ、ワークが落下する可能性がある。しかしな
がら、本発明によれば、電力供給停止時もベルトの巻取
り状態の変化が抑制され、したがってゆるみが生じず、
ワークは落下することなく保持される。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）について、図面を参照し説明
する。本実施形態では、ワークとしての部品を運ぶ組立
ロボット装置に本発明が適用される。しかし、本発明は
これに限定されず、任意のワーク把持装置に適用可能で
ある。

【００３３】図１は、本実施形態のワーク把持装置を模
式的に示す斜視図である。この把持装置は、ロボットア
ームの先端のハンド部に装着される。

【００３４】図１に示すように、ワーク把持装置１は、
矢印Ｚで示す開閉方向に移動可能に設けられた３つの把
持部材３を含む。３つの開閉方向は、装置中央から外側
に向けて延びており、互いに１２０度をなしている。こ
れらの把持部材３を巡るように、２本の長尺の駆動力伝
達部材が巻き回されている。本実施形態では、駆動力伝
達部材として、閉じ用平ベルト５および開き用平ベルト
７が用いられる。さらに、平ベルト５、７を巻き取るた
めに、駆動装置としてのモータ９が設けられている。

【００３５】図２は各把持部材３の構成を示している。
把持部材３は、ワークを把持するための把持爪１１を含
む。把持爪１１は、爪台板１２の端部から下方に延びて
いる。爪台板１２には、閉じ用プーリ１３および開き用
プーリ１４が取り付けられている。両プーリ１３、１４
は、把持爪１１と平行な同一回転軸１５の周りを回転自
在である。両プーリ１３、１４は重ねて配置されてお
り、閉じ用プーリ１３が上である。そして、閉じ用平ベ
ルト５は閉じ用プーリ１３に、開き用平ベルト７は、開
き用プーリ１４に巻き掛けられている。

【００３６】爪台板１２は、ボールを使ったスライド機
構によって、レール１６に対してスライド移動可能に取
り付けられている。スライド方向は、図１の開閉方向
（矢印Ｚ）である。レール１６に設けられたストッパー
（図示せず）により移動範囲が規制されている。

【００３７】次に、図３を参照し、平ベルト５、７の巻
回経路を説明する。図３（ａ）は、閉じ用平ベルト５の
巻回経路を太線で示しており、図３（ｂ）は、開き用平
ベルト７の巻回経路を太線で示している。以下に説明す
るように、閉じ用平ベルト５は、巻取りに応じて把持部
材が閉方向へと移動するように設けられている。一方、
開き用平ベルト７は、巻取りに応じて把持部材が開方向
へと移動するように設けられている。

【００３８】図３（ａ）に示すように、平ベルト５を巻
き回すために、閉じ用プーリ１３ａ〜１３ｃが作る円の
内部に第１〜第４の閉じガイドプーリ２１〜２４が設け
られている。これらのプーリ２１〜２４は回動自在であ
り、またそれらの位置は固定されている。

【００３９】閉じ用平ベルト５の端部は、ベルト端固定
プーリとしての第１ガイドプーリ２１に固定されてい
る。平ベルト５は、プーリ２１から、第１把持爪１１ａ
の開方向に進み、プーリ１３ａの外側を回って閉じ方向
に進む。平ベルト５は、第２閉じガイドプーリ２２の内
側を回って、第２把持爪１１ｂの開方向に進み、第２閉
じ用プーリ１３ｂの外側を回って閉じ方向に進む。さら
に平ベルト５は、第３閉じガイドプーリ２３の内側を回
って、第３把持爪１１ｃの開方向に進み、プーリ１３ｃ
の外側を回って閉じ方向に進む。さらに平ベルト５は、
第４閉じガイドプーリ２４の内側を回って、閉じベルト
巻取りプーリ２５に到る。巻取りプーリ２５はモータ出
力軸に連結されている。

【００４０】各閉じ用プーリ１３ａ〜１３ｃでは平ベル
ト５の方向が反転する。各閉じ用プーリ１３ａ〜１３ｃ
の前後の部分では、把持爪の開閉方向とベルトが平行で
ある。このような経路が得られるように、各閉じ用プー
リの両側のガイドプーリが配置されている。例えば、第
２ガイドプーリ２２と第３ガイドプーリ２３の隙間は、
第２プーリ１３ｂの直径と一致している。

【００４１】上記の構成により、閉じ用平ベルト５の巻
取りに応じて把持爪が閉方向へと移動する。すなわち、
モータが回転して巻取りプーリ２５が平ベルト５を巻き
取ると、プーリ間を巡るベルト（プーリに巻き取られて
いない部分）が短くなる。ベルトが短くなれば、巻回経
路長も短くなる必要がある。そこで、ベルトが短くなる
のに応じて閉じ用プーリ１３ａ〜１３ｃが把持中心Ｏに
向かって近づく。

【００４２】次に、開き用平ベルト７の巻回経路を説明
する。図３（ｂ）に示すように、平ベルト７を巻き回す
ために、開き用プーリ１４ａ〜１４ｃが作る円の外側
に、第１〜第６の開きガイドプーリ３１〜３６が設けら
れている。これらのプーリ３１〜３６は回動自在であ
り、またそれらの位置は固定されている。

【００４３】開き用平ベルト７の端部は、ベルト端固定
プーリとしての第１ガイドプーリ３１に固定されてい
る。平ベルト７は、プーリ３１から、第３把持爪１１ｃ
の閉方向に進み、プーリ１４ｃの内側を回って開方向に
進む。平ベルト７は、第２閉じガイドプーリ３２の外側
を回り、さらに第３閉じガイドプーリ３３の外側を回っ
て、第２把持爪１１ｂの閉方向に進み、第２開き用プー
リ１４ｂの内側を回って開方向に進む。さらに平ベルト
７は、第４開きガイドプーリ３４の外側を回り、さらに
第５開きガイドプーリ３５の外側を回って、第１把持爪
１１ａの閉方向に進み、プーリ１３ａの内側を回って開
方向に進む。さらに平ベルト５は、第６開きガイドプー
リ３６の外側を回って、開きベルト巻取りプーリ３７に
到る。巻取りプーリ３７はモータ出力軸に連結されてい
る。プーリ３７に対する平ベルト７の巻付き方向と、前
述のプーリ２５に対する平ベルト５の巻付き方向は逆で
あり、前者が時計方向、後者が反時計方向である。

【００４４】各閉じ用プーリ１４ａ〜１４ｃでは平ベル
ト７の方向が反転する。各閉じ用プーリ１４ａ〜１４ｃ
の前後の部分では、把持爪の開閉方向とベルトが平行で
ある。このような経路が得られるように、各閉じ用プー
リの両側のガイドプーリが配置されている。すなわち、
各プーリ１４ａ〜１４ｃよりも外側に、爪開閉方向の線
を挟んで、２つのガイドプーリが設置されている。そし
て、２つのガイドプーリの隙間が、開き用プーリの直径
と等しく設定されている。

【００４５】上記の構成により、開き用平ベルト７の巻
取りに応じて把持爪が開方向へと移動する。すなわち、
モータが回転して巻取りプーリ３７が平ベルト７を巻き
取ると、プーリ間を巡るベルト（プーリに巻き取られて
いない部分）が短くなる。ベルトが短くなれば、ベルト
経路長も短くなる必要がある。そこで、ベルトが短くな
るのに応じて開き用プーリ１４ａ〜１４ｃが把持中心Ｏ
から離れる。

【００４６】図１に戻り、装置全体としては、３つの把
持部材３が向き合って配置されている。そして２つの平
ベルト５、７が３つの把持部材３を巡っている。２本の
ベルトは上下に重ねて配置されており、閉じ用平ベルト
５が上側、開き用平ベルト７が下側である。モータ９の
出力軸には、閉じベルト巻取りプーリ２５と開きベルト
巻取りプーリ３７が連結されており、両プーリは同軸に
配置されている。

【００４７】次に、図４および図５を参照し、本実施形
態のワーク把持装置の把持動作を説明する。まず、図４
に例示する異形ワークＷを外側から把持するときの動作
を示している。

【００４８】まず、図４（ａ）に示すように、把持爪１
１ａ〜１１ｃが原位置にセットされる。原位置は、把持
爪１１ａ〜１１ｃの可動範囲で最も外側（開き側）の位
置である。この状態で、把持対象のワークＷの上に把持
装置が位置決めされる。前述したように、把持装置は、
図示しないロボットアームに取り付けられており、この
ロボットアームが駆動される。ワークＷは、例えば図示
しないパレットのワーク収納用凹部（ワークに対応する
形状の凹部）にはめ込まれるなどして、所定の向きに配
置されている。

【００４９】次に、図４（ｂ）〜（ｃ）に示すように、
モータ９が時計回り（装置上方から見て、以下同じ）に
回転すると、閉じ用平ベルト５がプーリ２５に巻き取ら
れ、開き用平ベルト７がプーリ３７から送り出される。
ベルト５の巻取りに応じて、把持爪１１ａ〜１１ｃが把
持中心に向かって移動する。

【００５０】図４（ｂ）に示すように、まず把持爪１１
ｃのみが移動して、ワークＷに当たって止まる。次に、
図４（ｃ）に示すように、把持爪１１ｂが移動し、ワー
クＷに当たって止まる。さらにベルトを巻くと、図４
（ｄ）に示すように、把持爪１１ａが移動し、ワークＷ
に当たって止まる。

【００５１】ここで、上記のように、本実施形態では、
把持爪１１ａ〜１１ｃが一つずつ移動する。図２に示し
たレールのスライド機構の抵抗の影響で、巻取り側の爪
が先に移動するからである。スライド抵抗が十分に小さ
ければ、３つの把持爪は同時に移動を開始し、各爪はワ
ークＷに当たるまで移動する。

【００５２】図４（ｄ）の状態で、モータ９は、所定の
巻上げトルクを発生する。把持対象のワークに適したト
ルク値が予め設定されている。以上により、ワークＷの
把持が完了する。

【００５３】次に把持開放時の動作を説明する。ワーク
を離すときは、モータ９が反時計方向に回転する。今度
は、開き用ベルト７がプーリ３７に巻き取られ、閉じ用
平ベルト５がプーリ２５から開放される。ベルト７の巻
取りに応じて、把持爪１１ａ〜１１ｃが外側に向かっ
て、すなわち開方向に移動する。今度は、把持爪１１
ａ、１１ｂ、１１ｃの順で移動する。把持爪１１ａ〜１
１ｃがワークＷから離れた時点で把持が開放される。さ
らにモータが回転し、図４（ａ）の原位置にすべての把
持爪１１ａ〜１１ｃが達する。

【００５４】次に、図５を参照し、図中に例示した中空
のワークＷ１を内側から把持するときの動作を説明す
る。この把持動作は、図４の動作とちょうど反対であ
り、重複部分の説明は適宜省略する。

【００５５】まず、図５（ａ）に示すように、把持爪１
１ａ〜１１ｃが、内側の原位置にいる状態で、把持対称
のワークＷ１の上に把持装置を位置決めする。この原位
置は、把持爪１１ａ〜１１ｃの可動範囲の最も内側（閉
じ側）の位置である。

【００５６】図５（ｂ）〜（ｃ）に示すように、モータ
９が反時計回りに回転すると、開き用平ベルト７がプー
リ３７に巻き取られ、閉じ用平ベルト５がプーリ２５か
ら送り出される。ベルト７の巻取りに応じて、把持爪１
１ａ〜１１ｃが開方向に向かって移動する。

【００５７】ここでも、スライド部の抵抗の影響で３つ
の把持爪は一つずつ移動する。まず、巻取り側の把持爪
１１ａが移動してワークＷ１の内周面に当たって止まる
（図５（ｂ））。次に把持爪１１ｂが移動して、ワーク
Ｗ１に当たって止まる（図５（ｃ））。さらに把持爪１
１ｃが移動し、ワークＷ１に当たって止まる（図５
（ｄ））。モータ９が所定の巻上げトルクを発生し、ワ
ークＷ１の把持が完了する。

【００５８】次に把持開放時の動作を説明する。ワーク
を離すときは、モータ９が時計方向に回転する。今度
は、閉じ用ベルト５が巻き取られ、把持爪１１ａ〜１１
ｃが閉方向に移動する。把持爪１１ｃ、１１ｂ、１１ａ
の順で移動が行われる。図５（ａ）の原位置にすべての
把持爪１１ａ〜１１ｃが達するまで、巻取りが継続され
る。

【００５９】以上にワーク把持、開放動作を説明した。
本実施形態のワーク把持装置は、図４および図５に例示
したワークに限らず、形状および大きさが異なる任意の
ワークを把持できる。把持動作は、ワークの形状によら
ず、上記と同様でよい。すなわち、把持爪を原位置にセ
ットしモータを回転させる。外側把持のときは時計回
り、内側把持のときは反時計回りである。ベルトが巻き
取られ、各把持爪はワークに向かって移動する。ベルト
を巻いていくと、すべての爪がワークに当たり、把持が
完了する。このとき、モータは所定のトルクを発生して
いる。

【００６０】ただし、もちろん、把持できるワークのサ
イズは、把持爪のストローク（可動範囲）により制限さ
れる。このストロークは、把持爪のガイドレールの両端
（図示せず）のストッパーにより規定されている。

【００６１】以上に本実施形態のワーク把持装置につい
て説明した。本実施形態では、駆動力伝達部材としての
ベルトを巻き取る構成により、把持部の３つの爪の差動
機構が実現される。各把持爪は残りの把持爪と独立して
移動することができ、そして各把持爪がワークに当たっ
たところで停止する。これにより、形状および大きさが
異なる任意の形状のワークを把持できる。特に、同心形
状のワークだけでなく、異形ワークも確実に把持するこ
とができる。

【００６２】また本実施形態によれば、駆動用伝達部材
として２本のベルトを用いることにより、ワークの外
側、内側両方の把持が好適に行える。

【００６３】また本実施形態では、駆動用伝達部材とし
ての２本のベルトが、駆動装置の巻取部たるプーリに反
対方向に巻き付けられている。この巻付け方の採用によ
り、２本のベルトは１つのモータにより巻き取られ、開
放される。１つのモータの回転方向を変更することによ
り、開閉動作の切替が行われる。したがって爪開閉制御
が容易になる、装置の構成が簡単になる、などの利点が
得られる。

【００６４】また本実施形態では、回動部材としてのプ
ーリが、把持部材とともに開閉方向に移動する。そして
このプーリにベルトが巻き掛けられている。したがっ
て、ベルトの巻き取りがスムーズに行われ、ワーク把持
動作がスムーズに行われる。

【００６５】また本実施形態では、モータのトルクを制
御することにより、ベルト巻取り力が制御される。そし
て巻取り力に応じた張力がベルトに作用し、ベルトの張
力に応じた把持力が、把持爪とワークの間に作用する。
したがって、モータトルク（巻取り力）の制御によっ
て、把持力を調整でき、所望の把持力が得られる。ワー
クの種類に応じた適切な把持力を容易に得ることができ
る。

【００６６】本実施形態の装置は、ワークのサイズに関
係なく、大きいワークに対しても、小さいワークに対し
ても、所望の把持力を与えられるという利点を有する。
ベルト巻取力の増減により把持力を容易に調整できるか
らである。

【００６７】さらに本実施形態は、以下の利点を有す
る。ベルトは、各把持爪のプーリの前後で平行である。
開き用ベルトに着目すると、図６（ａ）に示すように、
開き用プーリ１４の前と後のベルトが平行である。した
がって、開閉方向の爪の位置に拘わらず、動滑車の原理
に基づき、ベルト張力Ｔの２倍の力Ｆが把持爪に作用す
る。仮に図６（ｂ）に示すように、プーリ前後のベルト
が平行でないとする。この場合には、開閉方向の爪の位
置に応じて、プーリ前後のベルトのなす角度が変わる。
この角度に応じて、ベルト張力と把持力の関係が変わ
る。ここでは開き用ベルトに着目したが、閉じ用ベルト
においても同様である。上記のように、本実施形態で
は、プーリ前後のベルトの経路を平行に設定したので、
巻取り張力と把持力の関係が爪位置に拘わらず一定であ
る。したがって把持力の調整が特に容易である。

【００６８】さらには、上記の巻回経路の平行設定によ
り、一方のベルトの巻取り量と他方のベルトの送出し量
が常に同一なので、２本のベルトの一方を巻き取ったと
きに他方がゆるんだりすることがない。

【００６９】本実施形態のワーク把持装置は、本発明の
範囲内で当業者により変更可能なことはもちろんであ
る。例えば、把持部材、把持爪の数は３でなくてもよ
い。

【００７０】また平ベルト以外の駆動力伝達部材が用い
られてもよい。例えばＶベルトまたは歯付きベルトが用
いられてもよい。また、チェーンおよびスプロケットが
用いられてもよい。

【００７１】また、上記の実施形態では、２本のベルト
は、それぞれのベルト端部を起点として、３つの把持部
材を反対方向（時計回りと反時計回り）に巡るように、
巻き回されている。これに対し、２本のベルトが、３つ
の把持部材を同じ方向に巡ってもよい。

【００７２】また、上記の実施形態では、１つのモータ
を用いて２本のベルトが巻き取られるが、必要に応じて
各ベルトごとにモータが設けられてもよい。モータ数は
増えるが、両ベルトの独立した制御が可能になる。

【００７３】＜制御装置＞次に、上述のワーク把持装置
を制御する装置としてのハンド制御装置について説明す
る。図７を参照すると、ハンド制御装置４０は、図１の
把持装置に相当するハンドメカ機構４２を制御する。モ
ータ９は、ハンドメカ機構４２に設けられた２本のベル
トを巻き取り、あるいは開放する。モータ９は、ハンド
制御装置４０から供給される電流により駆動される。エ
ンコーダ４４は、モータ回転に応じた方形信号（パルス
信号）を位置信号として出力する装置であり、モータ９
の位置（モータロータの角度で表す、以下角度位置とい
う）を検出するためのセンサとして用いられる。

【００７４】ここで、本実施形態のハンド制御装置は、
ベルトの巻取り量に基づいてモータを制御する。巻取り
量はモータの角度位置と一対一で対応することから、以
下本実施形態では、ベルト巻取り量を示すパラメータと
して、モータ角度位置を用いる。

【００７５】なお、巻取り量は、把持爪が原位置にいる
状態に基準に設定されている。閉じ用平ベルトについて
は、把持爪が外側の原位置にいる状態で、巻取り量およ
びモータ角度位置が０である。開き用平ベルトについて
は、内側の原位置が基準である。また、本実施形態で
は、図３に示すように、比較的大きなベルト巻取りプー
リがモータ出力軸に連結されている。プーリが約２回転
すると、把持爪が可動範囲の一端から他端まで移動す
る。

【００７６】図７に戻り、ハンド制御装置４０は、把持
制御部４６、現在位置カウンタ４８、モータ駆動部５
０、記憶手段としての目標把持力記憶部５２、目標把持
位置記憶部５４、駆動モータ位置記憶部５６および把持
位置履歴記憶部５８を含む。

【００７７】把持制御部４６は、ワーク把持に関する各
種制御処理を行うとともに、把持装置全体を制御し、さ
らには、より上位の組立ロボット制御装置との通信を行
う。把持制御部４６は、モータ角度位置を求める位置演
算部６０と、ワークの把持に成功したか否かを判定する
把持確認判定部６２を有する。さらに、把持制御部４６
には、ベルト伸びに対する補正手段としての２つの補正
部、すなわち巻取力伸び補正部６４および時間伸び補正
部６６が設けられている。これらの補正部による補正処
理については後述する。

【００７８】現在位置カウンタ４８は、エンコーダ４４
から入力される位置信号のパルス数をカウントし、パル
ス数を把持制御部４６に送る。把持制御部４６ではパル
ス数からモータの角度位置が求められる。

【００７９】モータ駆動部５０は、把持制御部４６の指
示に従ってモータ９に電流を供給することにより、モー
タ９を駆動する。制御部４６からは、モータ起動、停止
の指示が入力され、また、モータ９が発生すべき目標ト
ルクが入力される。

【００８０】目標把持力記憶部５２は、ワークの把持力
の目標値を記憶する。ワーク把持力はベルト張力に比例
し、ベルト張力は巻取り力に比例し、巻取り力はモータ
トルクに比例する。そこで、本実施形態では、把持力を
示すパラメータとして目標モータトルクが記憶部５２に
記憶されている。複数種類のワークにそれぞれ適応する
複数の目標トルクが記憶されている。

【００８１】目標把持位置記憶部５４は、目標把持位置
を記憶している。把持位置とは、ワークを把持したとき
のモータの角度位置である。モータ位置と巻取り量は対
応するので、把持位置は、ワーク把持状態でのベルト巻
取り量を示す。把持位置の目標値が記憶部５４に記憶さ
れている。把持対象のワークの形状が決まれば、把持状
態の爪位置、ベルト巻取り量、モータ角度位置がすべて
決まる。そこで把持対象のワークに対応する目標把持位
置が求められ、記憶されている。

【００８２】本実施形態では、目標把持位置として、中
央値および公差上下限値が記憶されている。中央値と公
差幅だけが記憶されてもよく、あるいは、公差上下限値
のみが記憶されてもよい。また、複数種類のワークにそ
れぞれ対応する複数の目標把持位置が記憶されている。

【００８３】なお、目標把持位置は、ワークを把持した
ときの各爪の位置座標から求めることができる。そこ
で、モータ角度位置の代わりに各爪の位置を記憶してお
き、爪位置からモータ角度位置を逐次計算してもよい。

【００８４】また駆動モータ位置記憶部５６は、現在位
置カウンタ４８を用いて求められたモータ角度位置を必
要に応じて記憶する。把持位置履歴記憶部５８は、過去
の把持動作でワークを把持したときの把持位置の履歴を
記憶する。これらの記憶データは、後述する伸び補正処
理でも使用される。

【００８５】次に、図８を参照し、上記のハンド制御装
置の動作を説明する。まず、把持爪が原位置にいる状態
で、駆動モータが起動される（Ｓ１０）。制御部４６の
指示によりモータ駆動部５０がモータ９を回転させ、把
持爪を空送りするための所定のトルクを発生させる。

【００８６】位置信号入力ステップＳ１２では、一定の
周期で、現在位置カウンタ４８のカウンタ値が制御部４
６に取り込まれ、カウンタ値からモータの角度位置が求
められる（Ｓ１２）。モータ位置情報は、駆動モータ位
置記憶部５６に記憶される（Ｓ１４）。そして、現在お
よび過去Ｎ回（Ｎは所定数）の位置情報が比較される
（Ｓ１６）。Ｎ回の位置情報に変化があるか否かが判定
され（Ｓ１８）、ＹＥＳであれば、まだ巻き取り途中な
ので、Ｓ１２に戻る。

【００８７】Ｓ１８がＮＯであれば、巻取り量の変化が
なく、巻取りが終了している。これは、把持爪が停止し
たことを意味する。このときのモータ角度位置を停止位
置とする（Ｓ２０）。停止位置が、目標把持位置記憶部
５４から読み出された目標把持位置と比較される（Ｓ２
２）。停止位置が、目標把持位置の公差内であれば、Ｓ
２２の判断がＹＥＳであり、Ｓ２４で把持成功と判定さ
れる。そして、Ｓ２８に進み、駆動モータを停止させ
る。このとき、目標把持力記憶部５２に記憶された目標
駆動トルクを駆動モータに発生させる。これにより、目
標トルクに対応する把持力でワークが把持される。

【００８８】一方、停止位置が公差内でなければ、Ｓ２
２の判断がＮＯであり、Ｓ２６で把持失敗と判定され、
Ｓ２８に進んでモータを停止させる。

【００８９】図９は、上記の把持動作が行われたときの
駆動モータ位置（角度位置）およびモータの駆動トルク
の変化を示すタイムチャートである。まず、駆動モータ
が回転し、モータ位置が基準位置から増大する。このと
き、モータに連結されたプーリがベルトを巻き取り、把
持爪がワークに向かって動く。またこの間、駆動モータ
は、把持爪空送りのための所定の低いトルクを発生す
る。

【００９０】把持爪はｔ１にて停止する。上述したよう
に、モータ位置が一定時間（位置特定周期と判定回数の
積）変化しないとき、把持爪が停止したと判定される。
把持爪が停止すると、駆動モータは、予め設定されてい
る目標駆動トルクを発生する。

【００９１】把持確認判定部６２は、駆動モータの位置
と目標把持位置とを比較する。図９には、目標把持位置
の公差上下限値が点線で示されている。停止位置が公差
範囲を外れると把持不良発生と判断される。停止位置が
公差上限を上回るときは、把持爪の空振りが発生したと
考えられる。停止位置が公差下限を下回るときは、引っ
かかり等による把持失敗が発生したと考えられる。

【００９２】以上に、本実施形態の把持動作における制
御装置の基本的な制御処理を説明した。本実施形態によ
ればベルト巻取り量に基づいてワーク把持の成功が判定
される。したがって、各把持爪部に近接スイッチまたは
光電スイッチ等のワーク確認用センサを設けることが不
要になる。把持爪部にセンサ取付スペースを確保する必
要がなくなり、設備の小型化が図れる。また、設備コス
トを削減することができる。上記の効果は、小物ワーク
を把持するための装置において顕著である。

【００９３】また本実施形態では、巻取り量とモータ位
置が対応することを利用して、モータ位置を用いてワー
ク把持の成功が判定される。モータ位置は、モータ制御
用の検出信号を利用して容易に求められる。もともとモ
ータ制御用に設けられたエンコーダ等からの情報をその
まま使えばよい。したがって巻取り判定が特に容易に、
安価な構成で行える。ただし、モータ位置以外の巻取り
量を表すパラメータが用いられてもよいことはもちろん
である。

【００９４】さらに本実施形態によれば、把持爪が停止
したか否かの判定も、巻取り量に基づいて、つまりモー
タ位置を用いて行われる。したがって把持爪停止判定用
のセンサ等が不要であり、この点でも有利である。

【００９５】また本実施形態の制御装置は、ワークごと
に、ワーク形状に応じた目標把持位置を設定している。
したがって複数種類のワークの把持成功判定ができ、こ
れら複数種類のワークの把持が適切に行える。

【００９６】また本実施形態の制御装置は、ワークごと
に、材質等に応じて目標駆動トルクを設定している。駆
動トルクは把持力を表すパラメータとして用いられてい
る。したがって複数種類のワークを適切な力で把持する
ことができる。

【００９７】なお、制御装置の動作の説明では、ワーク
外側、内側のいずれを把持するかには言及しなかった。
これは、外側および内側の把持動作が基本的に同様だか
らである。ただし、基準位置とモータの回転方向が異な
ることは、前述した通りである。この点は、以下のベル
ト伸び補正においても同様である。

【００９８】＜巻取力伸び補正＞次に、本発明のもう一
つの特徴である巻取力伸び補正について説明する。本発
明のワーク把持装置では、適当な把持力を得るために駆
動力伝達部材が適当な力で巻き取られ、これにより伝達
部材が伸びる。この伸びは巻取り力に起因することか
ら、本発明では「巻取り力伸び」と呼ぶ。そして本発明
では、以下に説明するように、巻取り力伸びについて目
標巻取り量を補正することにより、把持制御を正確に行
えるようにする。

【００９９】なお、本実施形態の場合、ワーク把持装置
はロボットアームのハンド部である。適当な把持力は、
把持状態のワークをロボットで移動させるときの落下等
を防止するのに必要な力であり、例えば数十〜数百Ｎで
ある。

【０１００】図１０は、巻取り力伸びの補正処理を示し
ている。この処理は、主として図９の把持制御部４６の
巻取り力伸び補正部６４によって行われる。

【０１０１】図１０（ａ）のタイムチャートを参照する
と、まず、駆動モータが回転し、把持爪がフルストロー
ク位置に達して止まるまでベルトが巻き取られる。図２
を用いて説明したように、フルストローク位置とは、把
持爪を備えた把持部材がレール端部のストッパー（メカ
端）に当たるときの爪位置である。この間、駆動トルク
は、爪空送り用のトルクに相当する小さな値である。

【０１０２】把持爪が止まった後、駆動トルクを所定の
速度で徐々に増加していく。駆動トルクは、把持力が限
界値に達するまで増大する。把持力の限界値は、ワーク
の材質、ベルトの張力限界値などに基づいて設定されて
いる。

【０１０３】駆動トルクの増大に伴うモータ位置の変化
を記録する。ここでは、図７の現在位置カウンタ４８か
ら得た位置情報が、駆動トルクと対応づけて、駆動モー
タ位置記憶部５６に記憶される。このようにして、図１
０（ｂ）に示すような、駆動トルクとモータ位置変化の
関係、つまり巻取り力とベルト伸び量の関係を示すデー
タが得られる。

【０１０４】このデータを基に、ワークの目標把持位置
を補正する。図７において、各ワークの目標駆動トルク
および目標把持位置が、それぞれ記憶部５２および記憶
部５４に記憶されている。そこで、各ワークについて、
そのワークの目標駆動トルクに対応する位置変化が、目
標把持位置に加算される。

【０１０５】なお、上記の処理では、中間的に図１０
（ｂ）のデータを求めてから、各ワークの補正量を求め
た。しかしながら、各ワーク毎に個別かつ直接に補正量
を求めてもよい。すなわち、各ワークの目標駆動トルク
を発生させ、モータ位置変化を求め、その位置変化を目
標把持位置に加算してもよい。

【０１０６】また本実施形態では、把持爪をレールスト
ッパーに押し付けて伸び測定を行った。これに対し、適
当なワークを把持した状態で伸び測定を行い、測定結果
に基づいて補正を行ってもよい。正確な形状が既知のダ
ミーワークを用いることも好適である。

【０１０７】また本実施形態の伸び補正は、適当な間隔
を置いて行うことが好ましい。例えば組立て工場におい
て、一日の作業の始業時と終了時に行われる。また、定
期または不定期のメンテナンス作業のときに行われる。
その他、毎回の把持動作のたびに補正が行われてもよ
い。

【０１０８】図１１は、上記の補正処理を示すフローチ
ャートの一例である。まず駆動モータが起動され、ベル
トが巻き取られる（Ｓ３０）。このときの駆動トルク
は、爪空送り用のごく小さな値である。Ｓ３２〜Ｓ３８
は、図８のＳ１２〜Ｓ１８と同様である。すなわち、Ｓ
３２では、エンコーダから出力されるパルスのカウンタ
値が一定の周期で取り込まれ、モータの角度位置が求め
られる。モータ位置情報は駆動モータ位置記憶部５６に
記憶され（Ｓ３４）、現在および過去Ｎ回の位置情報が
比較される（Ｓ３６）。Ｓ３８で位置変化があればＳ３
２に戻る。Ｓ３８で位置変化がなければ、Ｓ４０に進
み、把持爪がメカ端（レール端部）に達したと判断す
る。

【０１０９】次に、巻取力伸び補正部６４の指示に従
い、モータ駆動部５０は駆動トルクを所定幅だけ上昇さ
せる。モータ位置信号が入力され、そして位置演算部６
０により求められたモータ位置情報が位置記憶部５６に
記憶される。駆動トルクが所定の限界値に達したか否か
が判断され（Ｓ４８）、ＮＯであればＳ４２に戻り、Ｙ
ＥＳであればＳ５０に進む。これにより、駆動トルクが
限界値に達するまで、所定トルク幅きざみで、駆動トル
クに対するモータ位置が求められ、記憶される。

【０１１０】Ｓ５０では、駆動モータが停止される。そ
してＳ５２では、図１０（ｂ）を用いて説明したよう
に、記憶されたモータ位置データを用いて目標把持位置
が補正される。すなわち、目標把持力記憶部５２に記憶
された目標駆動トルクが求められる。この目標トルクに
対応する補正目標把持位置が求められる。この補正目標
把持位置をもって、把持位置記憶部５６の目標把持位置
が書き換えられる。以降は、この補正後の目標値が把持
制御に使用され、把持が成功したか失敗したかの判断が
行われる。

【０１１１】以上に説明したように、本実施形態では、
駆動力伝達部材としてのベルトの巻取り力に応じた巻取
り量の変化に基づいて、巻取り力に起因した伸びに対す
る目標巻取り量の補正が行われる。この補正値を用い
て、把持が成功したか否かの判断が行われる。したがっ
て把持成功の判定を正確に行うことができる。

【０１１２】＜時間経過伸び補正＞次に、本発明のもう
一つの特徴である、時間経過による駆動力伝達部材の伸
びに対応するための、目標巻取り量の補正について説明
する。この伸びは、時間経過に起因するので、本発明で
は時間経過伸びと呼ぶ。いわゆる経年変化による伸びが
該当する。

【０１１３】この時間経過伸びは基本的には駆動力伝達
部材の自然長の伸びであり、把持爪が原位置からワーク
に接するまでの巻取り量に主として影響する。一方、前
述の巻取り力伸びは、把持爪がワークに接してから駆動
トルクが目標値に達するまでの巻取り量に主として影響
する。この点で、２つの伸び補正では、別の種類の伸び
が補正される。

【０１１４】さて、図１２は時間経過伸びの補正処理を
示している。図１２において、横軸は把持回数であり、
縦軸は把持位置である。把持位置は、前述のように、把
持状態でのモータロータの角度位置である。図中の太線
は、把持回数の増加に伴う把持位置の変化である。ベル
トが新しい間は、把持位置が一定である。しかし、経年
変化により、一定の回数以上把持を行うとベルトが伸び
はじめ、それに伴って把持位置が変化する。

【０１１５】本実施形態では、この把持位置の変化を記
録する。そして、所定のしきい値よりも大きく把持位置
が変化したら、目標把持位置を補正する。このとき、最
新の把持位置を新しい目標値に設定する。あるいは、上
記のしきい値と等しい幅だけ目標把持位置をずらしても
よい。図１２では、目標把持位置の中央値は実線であ
り、上下限値は点線である。

【０１１６】上記の補正処理は、図７中の把持制御部４
６の時間伸び補正部６６により、把持位置履歴記憶部５
８を用いて行われる。時間伸び補正部６６は、毎回のワ
ーク把持にて得られる実際の把持位置を把持位置履歴記
憶部５８に書き込む。そして、履歴記憶部５８の履歴デ
ータを参照し、過去の所定回数（ｎ回）における把持位
置の値が一定のペースで連続して増加しているか否かを
判定する。ワーク形状誤差等に起因しても把持位置は変
化するので、そのような小さな位置変化は無視する。す
なわち所定の下限しきい値以下の把持位置変化は無視す
る。

【０１１７】把持位置が増加している場合には、把持位
置の増加幅が所定のしきい値より大きいか否かが判定さ
れる。しきい値より増加幅が大きい場合には、経年ベル
ト伸びが発生したと判定する。そして、最新の把持位置
と目標把持位置の差を、目標把持位置に加算する。すな
わち最新の把持位置でもって、目標把持位置を置き換え
る。以降は、この補正後の目標把持位置を使用する。

【０１１８】なお、本実施形態の把持装置は複数種類の
ワークを把持できる。しかし、上記の時間経過伸び補正
は、同じワークを把持したときの履歴データを用いて行
うことが好適である。ただし、もちろん、異なる種類の
ワークを把持したときの履歴データを用いても上記の補
正処理はできる。

【０１１９】また本実施形態の補正処理は、ワークを把
持するたびに毎回行ってもよいし、定期的にまたは不定
期に間隔を開けて行われてもよい。以下のフローチャー
トは、前者に相当する。

【０１２０】図１３は、上記の補正処理の一例をフロー
チャートで示している。この処理例では、毎回の把持動
作において伸び補正処理が行われる。図１３中のＳ１０
〜Ｓ２０は、図８の基本把持動作中の同符号のステップ
と同様であり、詳細な説明は省略する。概略的には、モ
ータを起動して回転し、モータ位置の変化がなくなった
時点で巻取りが停止したと判断する。Ｓ１８の後、把持
成功の判定を経て、Ｓ２８でモータが停止され、Ｓ６０
以降の補正処理が行われる。図示されないが、補正処理
は、把持成功時のみ行われる。

【０１２１】Ｓ６０では、停止位置すなわち今回の把持
位置が、把持位置履歴記憶部に記憶される。そして今回
および過去ｎ回の停止位置が比較され（Ｓ６２）、把持
位置の値が連続して増加しているか否かが判定される
（Ｓ６４）。Ｓ６４がＮＯであれば補正処理を終了す
る。

【０１２２】Ｓ６４がＹＥＳであれば、今回の停止位置
と目標把持位置の差が、所定のしきい値より大きいか否
かを判定する（Ｓ６６）。Ｓ６６がＮＯであれば、まだ
伸び量が小さいので、補正処理を終了する。

【０１２３】Ｓ６６もＹＥＳであれば、把持位置ずれ分
（今回の停止位置と目標把持位置の差）を求める（Ｓ６
８）。求めた値を目標把持位置に加算する（Ｓ７０）。
把持位置公差上限および把持位置公差下限に、補正値が
加算される。

【０１２４】補正した値が、目標把持位置記憶部に書き
込まれ、次のワーク把持から使用される。図１３の処理
を実行した場合、所定しきい値だけベルトが伸びるたび
に、しきい値分だけ目標把持位置がオフセットされてい
くことになる。

【０１２５】以上に説明したように、本実施形態では、
複数回ワークを把持したときの、駆動力伝達部材として
のベルトの巻取り量の変化に基づいて、時間経過に起因
した伸びに対する目標巻取り量の補正が行われる。この
補正値を用いて、把持が成功したか否かの判断が行われ
る。したがって、把持成功の判定を正確に行うことがで
きる。

【０１２６】＜ベルトロック機構＞次に、図１４を参照
し、本発明の好適な一実施形態におけるベルトロック機
構について説明する。

【０１２７】部品把持状態でベルト巻取り用の駆動モー
タへの電力供給が遮断されることがあり得る。例えば、
非常停止ボタンが押された場合である（通常の組立装置
と同様に、本実施形態のワーク把持装置にも非常停止ボ
タンを備えることが好適である）。電力供給が遮断され
ると、駆動モータが発生させているベルト張力がなくな
り、把持力もなくなって、部品が落下する可能性があ
る。本実施形態では、モータへの電力供給が遮断された
場合でもベルト張力を維持するためにベルトロック機構
が設けられ、この機構により部品落下が防止される。

【０１２８】なお、このベルトロック機構は、本発明の
ロック手段の一形態であり、ロック手段は、ベルト等の
駆動力伝達部材の巻取り状態が変化不能に駆動力伝達部
材をロックする。

【０１２９】図１４を参照すると、ベルトロック機構
は、ベルトに接してその移動を抑制するロック部材とし
てのロックプレート１００と、ロックプレート１００を
ロック状態とアンロック状態の間で移動させるロック用
電磁アクチュエータ１０２とを含む。

【０１３０】ロックプレート１００は、ワーク把持装置
の中央部に、把持中心点を中心にして回動可能に設けら
れている。ロックプレート１００は、放射状に延びる４
本のロックアーム１０４を有する。

【０１３１】図１４の状態では、４本のロックアーム１
０４は閉じ用平ベルト５に接している。４本のロックア
ーム１０４は、第１〜第４の閉じガイドプーリ２１〜２
４に対応して設けられている。各ロックアームは各ガイ
ドプーリへとベルト５を押し付けている。ベルト５は、
ロックアームとガイドプーリの間に挟まれ、移動不能で
ある。この状態が「ロック状態」である。

【０１３２】図１４の状態からロックプレート１００が
時計方向、すなわち図１４のアンチロック側に回動する
と、平ベルト５およびガイドプーリ２１〜２４よりロッ
クアーム１０４が離れる。この状態が「アンロック状
態」である。

【０１３３】次に、ロック用電磁アクチュエータ１０２
は、進退可能なシャフト１０６を有する。このアクチュ
エータ１０２は、ベルト巻取り用の駆動モータと電源を
共通にしている。シャフト１０６とロックプレート１０
０が、連結棒１０８を介して接続されている。

【０１３４】連結棒１０８を含むリンク機構は、シャフ
ト１０６の進退に応じてロックプレート１００が回動す
るように構成されている。シャフト１０６の前進側がア
ンロック側に、後退側がロック側に設定されている。シ
ャフト１０６が前進すると、この前進移動が連結棒１０
８によりロックプレート１００に伝えられ、ロックプレ
ート１００は時計回り、すなわちアンロック側に回動す
る。シャフト１０６が後退すると、ロックプレート１０
０が反時計回り、すなわちロック側に回動する。

【０１３５】さらに、ロック用電磁アクチュエータ１０
２には、ロック維持用永久磁石１１０が内蔵されてい
る。永久磁石１１０は、シャフト１０６がロック側位置
に位置するときにシャフト１０６と接触するように、ア
クチュエータ１０２に後端側に配置されている。永久磁
石１１０は、ベルト５がゆるもうとする力に打ち勝つ力
でシャフト１０６を引きつけるだけの大きさの磁力を発
生する。

【０１３６】この磁力の設定についてさらに説明する
と、部品把持状態の平ベルト５には張力が作用してい
る。前述したように、平ベルト５に適当な張力が発生す
るように、モータの発生すべきトルクが予め設定されて
いる。ここで仮にモータへの電力供給が停止し、ロック
用電磁アクチュエータへの電力供給も停止したとする。
このとき、平ベルト５は、上記張力の作用でゆるもうと
する。このゆるもうとする力に打ち勝てるような磁力が
永久磁石１１により発生される。この磁力によりシャフ
ト１０６がロック位置に保持され、ロックプレート１０
０もロック位置に保持され、ロックアームと閉じガイド
プーリとの間でのベルトずれは発生せず、ベルトのゆる
みも発生せず、その結果、把持状態が維持される。

【０１３７】次に、本実施形態のロック機構の動作を説
明する。このロック機構は、前述した図７のハンド制御
装置４０によって制御される。

【０１３８】部品を把持していない状態では、電磁アク
チュエータ１０２への通電がアンロック側に設定され
る。電磁アクチュエータ１０２のシャフト１０６は前進
し、すなわちアンロック側に位置する。これにより、ロ
ックプレート１００は反時計方向に回動した位置、すな
わちアンロック側に位置する。このとき、ロックプレー
ト１００は平ベルト５とは接触しない。

【０１３９】把持爪が部品を把持したとき、制御装置４
０により、電磁アクチュエータ１０２への通電がロック
側に切り換えられる。なお、部品を把持したか否かは、
上述したように、モータの回転量に基づいて制御装置４
０により判定される。この切換に従い、電磁アクチュエ
ータ１０２のシャフト１０６は後退し、すなわちロック
側に移動する。シャフト１０６は、アクチュエータ１０
２に内蔵されたロック維持用永久磁石１１０に接して止
まる。ロックプレート１００は時計方向に回動し、ロッ
ク側に移動する。ロックプレート１００のロックアーム
１０４は、平ベルト５に当たって止まる。各ロックプレ
ート１０４が、対応する閉じガイドプレート２１〜２４
との間に平ベルト５を挟み込み、ベルト５がゆるもうと
するのを阻止する。

【０１４０】次に、部品把持状態で駆動モータ１０への
電力供給が遮断されたとする。例えば、非常停止ボタン
が押された場合である。駆動モータ１０のトルクはなく
なる。電磁アクチュエータ１０２への電力供給も同様に
遮断する。しかし、本実施形態では、アクチュエータ１
０２にロック維持用永久磁石１１０が組み込まれてお
り、この永久磁石１１０がシャフト１０６を引き寄せ
る。永久磁石１１０の磁力で、シャフト１０６は、後端
側のロック位置に保持される。連結棒１０８を介してシ
ャフト１０６に繋がっているロックプレート１００もロ
ック位置に保持される。したがって、ベルトのゆるみが
阻止され、すなわちベルトに張力が作用した状態が維持
される。把持爪の把持力が維持され、部品を落下させる
ことなく保持し続けることができる。

【０１４１】以上、本発明の好適なロック機構について
説明した。このようなロック機構を設けたことにより、
ワークを確実に把持し、落下等を防止することができ
る。特に、電力供給が停止した場合でも、ワークの把持
状態を維持し、ワーク落下を防ぐことができる。

【０１４２】なお、図１４において、ロックアーム１０
４は、紙面に垂直方向には平ベルト５と同じ高さにあ
る。しかし連結棒１０８は、平ベルト５より高い所に配
置されており、したがって両者は干渉しない。

【０１４３】また本実施形態では、閉じ用平ベルト５が
ロック手段によりロックされた。これに対し、開き用平
ベルト７をロック手段でロックするように構成してもよ
い。また両ベルトともロックされるように構成してもよ
い。そして、同様のロック手段は、以下に述べる１本ベ
ルト式把持装置に設けてもよい。

【０１４４】＜１本ベルト式の把持装置＞次に、図１５
および図１６を参照し、上記の実施形態の変形例とし
て、１本ベルト式の把持装置について説明する。ここで
は２種類の装置を説明するが、両装置とも本発明の範囲
に含まれる。

【０１４５】まず、図１５のワーク把持装置は、閉じ用
平ベルト５のみが設けられ、開き用平ベルト７は設けら
れていない。閉じ用平ベルト５の巻回経路は、上述の実
施形態（図３）と同様である。そして、ベルト５に関連
する各種の構成要素も同様に設けられている。それらの
要素には図中で同一符号を付し、ここでの説明は省略す
る。

【０１４６】本実施形態の特徴として、各把持部材３ａ
〜３ｃに爪開き用ばね７０ａ〜７０ｃが取り付けられて
いる。これらのばねは、把持爪を支持する爪台板に取り
付けられている（図２参照）。

【０１４７】図示のように、爪開き用ばね７０ａ〜７０
ｃの一端が、各把持部材３ａ〜３ｃの外側（開き側）に
取り付けられている。ばね７０ａ〜７０ｃの他端は、ば
ね端固定ボス７２ａ〜７２ｃに取り付けられている。固
定ボス７２ａ〜７２ｃは、ワーク把持装置のベース部
（図示せず）に設けられている。また固定ボス７２ａ〜
７２ｃは、把持部材３ａ〜３ｃの可動範囲より外側に設
けられている。

【０１４８】爪開き用ばね７０ａ〜７０ｃは、把持部材
３ａ〜３ｃを開方向に付勢している。これらのばねは、
上述の実施形態の開き用平ベルトの代役としての機能を
果たす。

【０１４９】図１５の装置の把持動作は、前述したワー
ク外側を把持するときの動作と同様である。モータが時
計回りに回転し、平ベルト５がプーリ２５に巻き取られ
る。ベルト５の巻取りに応じて把持爪１１ａ〜１１ｃが
ワークに向かって移動する。図１５は、すべての把持爪
１１ａ〜１１ｃがワークに当たって止まった状態であ
る。

【０１５０】一方、把持開放時は、モータが反時計回り
に回転し、平ベルト５が送り出される。各把持爪１１ａ
〜１１ｃは、爪開きばね７０ａ〜７０ｃに引っ張られて
後退する。これにより、３つの爪が開き、把持状態が解
除される。

【０１５１】また図１５の把持装置を用いて中空ワーク
を把持することも可能である。この場合、最初に平ベル
ト５を巻き取り、把持中心Ｏに近い原位置に把持爪を位
置させる。爪開きばね７０ａ〜７０ｃはかなり伸ばされ
る。この状態から、モータが反時計回りに回転し、平ベ
ルト５が送りだされる。ばねの付勢により把持爪が開
く。把持爪は中空ワークの内周面に当たって止まる。把
持開放時は逆に平ベルト５がプーリ２５に巻き取られ
る。

【０１５２】次に、図１６は、もう一つの１本ベルトタ
イプのワーク把持装置を示している。この装置には、開
き用平ベルト７のみが設けられ、閉じ用平ベルト５は設
けられていない。閉じ用平ベルト５の巻回経路は、上述
の実施形態（図３）と同様である。そして、ベルト７に
関連する各種の構成要素も同様に設けられている。それ
らの要素には図中で同一符号を付し、ここでの説明は省
略する。

【０１５３】図１６の装置は、図１５と丁度反対の構成
を有する。爪閉じ用ばね８０ａ〜８０ｃが各把持部材３
ａ〜３ｃ（具体的には爪板台）に取り付けられている。
爪閉じ用ばね８０ａ〜８０ｃの一端は、各把持部材３ａ
〜３ｃの内側（閉じ側）に取り付けられている。そして
ばね８０ａ〜８０ｃの他端は、把持中心Ｏに設けられた
ばね端固定ボス８２に取り付けられている。固定ボス８
２は、ワーク把持装置のベース部（図示せず）に設けら
れている。

【０１５４】爪閉じ用ばね８０ａ〜８０ｃは、把持部材
３ａ〜３ｃを閉方向に付勢している。これらのばねは、
上述の実施形態の閉じ用平ベルトの代役としての機能を
果たす。

【０１５５】図１６の装置の把持動作は、前述したワー
ク内側を把持するときの動作と同様である。モータが反
時計回りに回転し、平ベルト７がプーリ３７に巻き取ら
れる。ベルト７の巻取りに応じて把持爪１１ａ〜１１ｃ
がワークに向かって開方向へと移動する。図１６は、す
べての把持爪１１ａ〜１１ｃがワーク内周面に当たって
止まった状態である。

【０１５６】一方、把持開放時は、モータが時計回りに
回転し、平ベルト７が送り出される。各把持爪１１ａ〜
１１ｃは、爪閉じばね８０ａ〜８０ｃに引っ張られて後
退する。これにより、３つの爪が開き、把持状態が解除
される。

【０１５７】また図１６の把持装置を用いてワーク外側
を把持することも可能である。この場合、最初に平ベル
ト７を巻き取り、把持爪を開いておく。爪閉じばね８０
ａ〜８０ｃはかなり伸ばされる。この状態から、モータ
が時計回りに回転し、平ベルト７が送りだされる。ばね
の付勢により把持爪が閉じ。各把持爪はワーク外側に当
たって止まる。把持開放時は逆に平ベルト７がプーリ３
７に巻き取られる。

【０１５８】以上のように、図１５および図１６の装置
では、駆動装置が駆動力伝達部材を巻き取るときに把持
部材が移動する方向と反対の方向へと把持部材を付勢す
る付勢手段が設けられている。これにより、駆動力伝達
部材としてのベルトが一本ですみ、装置が簡素化されて
いる。

【０１５９】なお、本発明の付勢手段は、ばね以外の構
成であってもよく、例えばゴム等の任意の弾性部材を適
用できる。

【０１６０】ところで、図１の実施形態と図１５および
図１６の実施形態を比較した場合、図１５および図１６
の実施形態は、ベルト本数が少ないという利点を有す
る。これに対し、図１の実施形態には以下の利点があ
る。

【０１６１】すなわち、図１５および図１６では、把持
状態での爪位置に応じて爪開閉用ばねの長さが変わり、
ばね長さに応じてばねによる付勢力が変わり、この付勢
力に応じて把持力が増減する。そのため、所望の把持力
を正確に得るのが容易でないことがあり得る。例えば、
かなり小さなワークを図１５の装置で把持しようとする
のは難しいことがある。これに対し、図１の実施形態で
は、ベルトの張力により把持力が決まる。ベルトの張力
はモータトルクに依存する。したがって、モータトルク
制御により容易に所望の把持力が得られる、という利点
が得られる。

【０１６２】特に、異形ワークを把持する場合、図１５
および図１６の装置では、３つの把持爪で把持力が相違
する。把持状態における３本のばねの長さが異なるから
である。これに対し、図１の実施形態では、把持力はベ
ルト張力のみで決まるので、３つの把持爪の把持力を常
に同一にすることができる。

【０１６３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、ベルト等の駆動力伝達部材を把持部材に巻き回し、
この伝達部材を巻き取るという構成により、形状および
大きさが異なる複数種類のワークを把持でき、特に異形
ワークも把持できる。また本発明のワーク把持装置によ
れば、ワークの外側を把持するだけでなく、中空ワーク
の内周側をも把持できる。

【０１６４】さらに本発明によれば、各ワークに適した
適切な把持力でワークを把持できる。さらに本発明によ
れば、簡単な構成によりワークを上手く把持したか否か
が判定できる。さらに本発明によれば、ベルトなどの駆
動力伝達部材の伸びが補正されるので、ワーク把持判定
を正確に行うことができる。

【０１６５】さらに本発明によれば、把持後のワーク落
下を確実に防止することができ、特に非常時等の電力供
給停止に際してもワーク落下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のワーク把持装置を概略的
に示す斜視図である。

【図２】図１の把持部材の構成を示す図である。

【図３】図１の閉じ用平ベルトおよび開き用平ベルト
の巻回経路を示す図である。

【図４】図１の装置によるワーク外側の把持動作を示
す図である。

【図５】図１の装置による中空ワークの内側の把持動
作を示す図である。

【図６】図１の装置でワークに作用する把持力を示す
図である。

【図７】図１の装置を制御する制御装置の構成を示す
ブロック図である。

【図８】図７の制御装置による把持制御処理を示すフ
ローチャートである。

【図９】図８の処理を行ったときの駆動モータ位置と
駆動トルクの変化を示すタイムチャートである。

【図１０】図７の制御装置による、巻取り力に起因す
るベルト伸びに対する目標巻取り量の補正方法を示す図
である。

【図１１】図１０の処理方法を実現する処理例を示す
フローチャートである。

【図１２】図７の制御装置による、時間経過に起因す
るベルト伸びに対する目標巻取り量の補正方法を示す図
である。

【図１３】図１２の処理方法を実現する処理例を示す
フローチャートである。

【図１４】本発明の好適な一実施形態におけるベルト
ロック機構を示す図である。

【図１５】閉じ用平ベルト１本で構成された本発明の
ワーク把持装置の構成例を示す図である。

【図１６】閉じ用平ベルト１本で構成された本発明の
ワーク把持装置の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１ワーク把持装置、２開閉方向、３把持部材、５
閉じ用平ベルト、７開き用平ベルト、９駆動モー
タ、１１把持爪、１３閉じ用プーリ、１４開き用プ
ーリ、１６ガイドレール、２１〜２４閉じガイドプ
ーリ、２５閉じベルト巻取りプーリ、３１〜３６開き
ガイドプーリ、３７開きベルト巻取りプーリ、４０
ハンド制御装置、４４エンコーダ、４６把持制御
部、５０モータ駆動部、５２目標把持力記憶部、５
４目標把持位置記憶部、５６駆動モータ位置記憶部、
５８把持位置履歴記憶部、６０位置演算部、６２把
持確認判定部、６４巻取力伸び補正部、６６時間伸
び補正部、７０爪開き用ばね、８０爪閉じ用ばね。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ所定の開閉方向に移動可能に設
けられた複数の把持部材と、前記複数の把持部材に所定の巻回経路に沿って巻き回さ
れた長尺の駆動力伝達部材と、前記駆動力伝達部材を巻き取り可能な駆動装置と、を含み、前記巻回経路は、前記駆動装置による前記駆動力伝達部
材の巻取りに応じて前記複数の把持部材が前記開閉方向
に移動するように設定されていることを特徴とするワー
ク把持装置。
【請求項２】請求項１に記載のワーク把持装置におい
て、前記長尺の駆動力伝達部材は、巻取りに応じて前記
把持部材が閉方向へと移動するように設けられた閉じ用
駆動力伝達部材を含むことを特徴とするワーク把持装
置。
【請求項３】請求項１に記載のワーク把持装置におい
て、前記長尺の駆動力伝達部材は、巻取りに応じて前記
把持部材が開方向へと移動するように設けられた開き用
駆動力伝達部材を含むことを特徴とするワーク把持装
置。
【請求項４】請求項１に記載のワーク把持装置におい
て、前記長尺の駆動力伝達部材は、巻取りに応じて前記把持部材が閉方向へと移動するよう
に設けられた閉じ用駆動力伝達部材と、巻取りに応じて前記把持部材が開方向へと移動するよう
に設けられた開き用駆動力伝達部材と、を含むことを特徴とするワーク把持装置。
【請求項５】請求項４に記載のワーク把持装置におい
て、前記閉じ用駆動力伝達部材と前記開き用駆動力伝達部材
は、単一の回転駆動装置を用いて巻き取られ、前記回転駆動装置は一方向に回転することによって前記
閉じ用駆動力伝達部材を巻き取り、かつ、他方向に回転
することによって前記開き用駆動力伝達部材を巻き取る
ことを特徴とするワーク把持装置。
【請求項６】請求項１に記載のワーク把持装置におい
て、前記駆動装置が前記駆動力伝達部材を巻き取るときに前
記把持部材が移動する方向と反対の方向へと前記把持部
材を付勢する付勢手段を有することを特徴とするワーク
把持装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載のワーク
把持装置において、前記把持部材とともに前記開閉方向に移動する回転自在
な回動部材が設けられ、前記駆動力伝達部材は前記回動
部材に巻き掛けられていることを特徴とするワーク把持
装置。
【請求項８】請求項７に記載のワーク把持装置におい
て、前記回動部材はプーリであり、前記駆動力伝達部材はベ
ルトであることを特徴とするワーク把持装置。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載のワーク
把持装置において、前記駆動装置による前記駆動力伝達部材の巻取り力を制
御する駆動制御手段を含むことを特徴とするワーク把持
装置。
【請求項１０】請求項９に記載のワーク把持装置にお
いて、前記駆動制御手段は、ワークの種類に応じて巻取り力を
変更することを特徴とするワーク把持装置。
【請求項１１】請求項９または１０に記載のワーク把
持装置において、前記駆動力伝達部材は、各把持部材の前後の部分が前記
開閉方向と平行に延びるように巻き回されていることを
特徴とするワーク把持装置。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれかに記載のワ
ーク把持装置において、前記駆動装置による前記駆動力伝達部材の巻取り量を検
出する検出手段と、ワークを把持したときの巻取り量の目標値を記憶する目
標値記憶手段と、前記複数の把持部材が移動を止めたときの巻取り量と目
標巻取り量とに基づいて、ワークが正常に把持されたか
どうかを判定する判定手段と、を含むことを特徴とするワーク把持装置。
【請求項１３】請求項１２に記載のワーク把持装置に
おいて、前記検出手段により検出される巻取り量に基づき、前記
駆動力伝達部材の巻取りが停止したときに、前記判定を
行うことを特徴とするワーク把持装置。
【請求項１４】請求項１２または１３に記載のワーク
把持装置において、前記目標値記憶手段は、複数種類のワークに対応する複
数種類の目標巻取り量データを記憶していることを特徴
とするワーク把持装置。
【請求項１５】請求項１２〜１４のいずれかに記載の
ワーク把持装置において、前記駆動力伝達部材の巻取り力に応じた巻取り量の変化
に基づいて、巻取り力に起因した伝達部材変形に対する
目標巻取り量の補正を行う補正手段を含むことを特徴と
するワーク把持装置。
【請求項１６】請求項１２〜１４のいずれかに記載の
ワーク把持装置において、複数回ワークを把持したときの巻取り量の変化に基づい
て、時間経過に起因した伝達部材変形に対する目標巻取
り量の補正を行う補正手段を含むことを特徴とするワー
ク把持装置。
【請求項１７】請求項１〜１６のいずれかに記載のワ
ーク把持装置において、ワーク把持後に、前記駆動力伝達部材の巻取り状態が変
化不能に前記駆動力伝達部材をロックするロック手段を
含むことを特徴とするワーク把持装置。
【請求項１８】請求項１７に記載のワーク把持装置に
おいて、前記ロック手段は、前記駆動力伝達部材に接してその移動を抑制するロック
部材と、前記ロック部材をロック状態と非ロック状態の間で移動
させるロック用電磁アクチュエータと、を含み、前記ロック用電磁アクチュエータは、電力供給
停止状態でもロック状態を維持するように構成されてい
ることを特徴とするワーク把持装置。
【請求項１９】請求項１８に記載のワーク把持装置に
おいて、前記ロック用電磁アクチュエータには、前記駆動力伝達
部材がゆるもうとする力に打ち勝つ磁力を発生して、電
力供給停止状態にてロック状態を維持するためのロック
維持用永久磁石が設けられていることを特徴とするワー
ク把持装置。