JP2004291132A - 把持装置およびこれを備える多関節ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの形状および収容状態が異なった場合でも、位置ずれを防いでワークを挟持可能な把持装置を提供する。
【解決手段】ワーク１０を基準方向Ａと交差する方向に係止する複数の爪部材９と、各爪部材９が設けられるチャック体７を基準方向Ａに変位駆動するチャック体駆動モータ１６と変位自在に保持される複数の吸着パッド４とロック機構とを備える。これによってワーク１０の形状が異なる場合であっても、各爪部材９をワーク１０に係止させた後、吸着パッド４をロックすることでワーク１０の位置ずれを確実に防ぐことができる。また収容されるワーク１０の姿勢が不安定な場合であっても、爪部材９がワーク１０の吸着パッドとは反対側からワーク１０を支持することによって、収容時の姿勢を保ったままワークを把持することができる。また爪部材９を移動させることができるので吸着動作を爪部材９が妨げることを防止することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークを把持する把持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術の把持装置は、予め定められる形状および寸法のワークを把持する。したがってワークの形状および寸法の種類が複数ある場合には、ワークの種類毎に個別に把持装置が設けられる。
【０００３】
たとえば従来の技術の把持装置として、ハンド本体と、複数の吸着パッドと、ハンド本体に対してワークを前後方向および左右方向に位置決めする複数のクランパとを備える把持装置がある（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
また、形状の異なるワークを保持する従来の技術の把持装置として、先端に吸着パッドが固定された軸と、この軸を上下方向に摺動自在に保持する保持部と、この軸を任意の位置で固定するための固定部を有する吸着パッドを複数備える把持装置がある（たとえば特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１２０１８６号公報
【特許文献２】
特開平４−３６５５７８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示される把持装置は、ワークを係止するクランパを備える。このクランパは、把持すべきワークに特化した形状に形成されて、把持すべきワークに特化した配置位置に固定される。したがって異なった形状および収容状態のワークを把持する場合には、クランパの形状および配置位置を変更する必要があり、汎用性が低いという問題がある。また、クランパ自体がワークの係止を妨げる障害物となるおそれがあり、この場合、ワークを確実に把持することができないという問題がある。
【０００７】
特許文献２に開示される把持装置は、単に吸着パッドとワークとを吸着して保持する構成であるので、把持したワークに外力が与えられると、把持装置に対してワークがずれるおそれがある。たとえば、鉛直方向にワークを吸着した把持装置が水平方向に高速で移動すると、把持装置に対してワークが水平方向にずれる場合がある。特にワークの形状に起因して吸着パッドとワークとの吸着力が弱い場合には、把持装置に対するワークのずれがより顕著になる。
【０００８】
また、特許文献１および特許文献２に開示される把持装置は、ワークに吸着パッドを押付けてワークを吸着する。したがって、ワークがハンガーに吊るされて収容される場合などには、吸着パッドをワークに押付けることでワークの姿勢が変化してしまう。すなわち、収容されるワークの姿勢が不安定な場合には、収容されるワークの姿勢でワークを把持することができない。
【０００９】
したがって本発明の目的は、ワークの形状および収容状態が異なった場合でも、ワークの位置ずれを防いでワークを把持する把持装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ワークを把持する把持装置であって、
基体と、
基体に対して、予め定める基準方向に変位自在に設けられ、ワークの一表面を吸着する吸着手段と、
基体に対して基準方向に変位自在に設けられ、ワークを基準方向と交差する方向に係止する係止片と、
係止片を基準方向に変位駆動する係止片駆動手段とを備えることを特徴とする把持装置である。
【００１１】
本発明に従えば、基体を基準方向に沿ってワークに近接させると、吸着手段がワークに当接する。吸着手段は、基準方向に変位自在であるので、ワークの外形形状に倣って変位する。この状態で吸着手段とワークとが吸着することによって、ワークを把持することができる。
【００１２】
ワークを吸着するとともに、係止片を移動させて、基準方向に交差するワークの一表面に係止片を当接させる。係止片とワークとが当接することで、そのワークは、基準方向に垂直な垂直方向に移動することが阻止される。このように垂直方向のワークの移動を阻止することで、把持されたワークが基体に対してずれることを防止することができる。このように係止片を基準方向に変位駆動することで、ワークの形状および収容状態にかかわらず係止片をワークに確実に当接させることができる。
【００１３】
また、吸着手段によるワークの吸着動作を行う前に、係止片が吸着動作を阻害しない位置に係止片を移動させる。または吸着手段が吸着動作を良好に行うことができる位置に係止片を移動させる。そして吸着動作後に係止片を移動させてワークを係止する。このように係止片を移動することによって、ワークの収容状態にかかわらず吸着動作を良好に行うことができる。
【００１４】
以上のように、係止片を移動させることで、ワークの形状および収容状態にかかわらず、位置ずれを防止してワークを把持することができ、把持装置の汎用性を向上することができる。
【００１５】
また本発明は、前記基準方向と交差する方向へ相対的に変位自在である複数の係止片が設けられ、
係止片駆動手段は、各係止片を前記基準方向と交差する方向へ相対的に変位駆動することを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、係止片駆動手段によって、各係止片を互いに離反する方向に変位させることによって、ワークの表面に複数の係止片を当接させることができる。これによってワークの形状が異なる場合であっても、把持したワークがずれることを確実に防止することができる。
【００１７】
たとえばワークに設けられる凹所に、各係止片がそれぞれ挿入する場合、その凹所の形状が異なる場合であっても、各係止片を基準方向に交差する方向にそれぞれ変位駆動することで、各係止片をワークに確実に当接させることができる。
【００１８】
また本発明は、係止片は、吸着手段が吸着するワークの一表面と反対側の他表面を支持可能に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、係止片を移動させてワークの他表面を支持した後、吸着手段をワークに当接させる。係止片が吸着手段と反対側でワークを支持した状態で、吸着手段が基準方向にワークを押付けることで、ワークが変位することなく、保持されるワークの姿勢を保ってワークを把持することができる。したがって収容されるワークの姿勢が不安定な場合であっても、収容時の姿勢を保った状態で確実にワークを保持することができる。
【００２０】
また本発明は、吸着手段は、可撓性および弾発性を有する材料から成り、筒状に形成される弾性部材を含み、吸引源によって弾性部材の内方の流体を吸引可能に構成されることを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、吸着部材がワークと当接して、吸着部材の内周面と、ワークの外表面とによって囲まれる空間内の流体が吸引される。これによって吸着手段は、ワークを引きつける吸引力を得ることができる。このように吸着手段がワークを吸引することによって、ワークの材質にかかわらず、ワークを把持することができる。
【００２２】
また本発明は、吸着手段は、磁気吸引力を発生することを特徴とする。
本発明に従えば、吸着手段が、磁力吸引力を発生させることによって、磁性を有するワークを良好に吸着することができる。このように磁気吸引力によって、ワークを把持することによって、流体を吸引するための真空ポンプおよび流体が流れるホースなどを必要とせず、設備を単純化することができる。
【００２３】
また本発明は、前記把持装置と、
把持装置の基体が固定されるロボットアームと、
ワークとロボットアームとの位置を検出する検出手段と、
ロボットアームを変位駆動するアーム駆動手段と、
検出手段の検出結果に基づいて、ワークと係止片との位置を算出し、アーム駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする多関節ロボットである。
【００２４】
本発明に従えば、制御手段が検出装置の検出結果に基づいてアーム駆動手段を制御し、把持装置をロボットアームによって変位駆動する。これによってワークの一表面に係止片を容易に当接させることができる。
【００２５】
また本発明は、制御手段は、アーム駆動手段と、係止片駆動手段とを同期して制御することを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、アーム駆動手段による把持装置の移動と、係止片駆動手段による係止片の移動とを連動して行わせることができ、ワークが不安定な場合であっても、ワークを容易に把持することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である把持装置１を示す断面図である。また図２は、把持装置１を示す側面図であり、図３は、把持装置１を示す平面図であり、図４は、把持装置１を示す底面図である。
【００２８】
把持装置１は、多関節ロボット２のアーム先端部２ａに連結される。多関節ロボット２は、把持装置１を変位駆動する変位駆動装置となる。把持装置１は、把持対象であるワーク１０を着脱自在に把持し、把持装置１が変位駆動されることによって、予め定める収容位置に収容されるワーク１０を、移動すべき移動先位置に搬送することができる。
【００２９】
１つまたは複数個のワーク１０が収容体に収容されている。この収容体は、予め定められる収容位置にある。ワーク１０には、その厚み方向に挿通する挿通孔１１が形成されている。ワーク１０は、たとえばプレス板金によって成形される板金部品などであって、形状および寸法が多様であり、曲面形状を有するものも含む。たとえば把持装置１は、自動車などの組立て工程において、板金部品を搬送する搬送作業を行うために用いられる。
【００３０】
把持装置１は、多関節ロボット２に固定される基体３と、ワーク１０を吸着する複数の吸着パッド４と、基体３に対して予め定める基準方向Ａに変位自在に設けられ、各吸着パッド４が基準方向一方側端部５ａにそれぞれ固定される複数のパッド保持軸５と、ワーク１０を係止する爪部材９を有する係止片の一例であるチャック体７と、チャック体７を基体３に対して基準方向Ａに変位駆動するチャック体駆動機構８とを備える。
【００３１】
吸着パッド４は、ワーク１０の一表面を吸着する吸着手段となる。各パッド保持軸５は、軸状に形成されて基準方向Ａに沿ってそれぞれ延びる。チャック体７の爪部材９は、基準方向Ａと交差する方向にワーク１０を係止する係止片となり、ワーク１０を基準方向Ａと垂直な垂直方向Ｂに係止する。チャック体駆動機構８は、爪部材９を基準方向Ａに変位駆動する爪部材変位駆動手段となる。さらに、把持装置１は、各パッド保持軸５の基準方向Ａの変位移動を許容する許容状態と、変位移動を阻止する阻止状態とを切り換える可動状態切換機構６を有する。
【００３２】
把持装置１は、予め収容体に収容されるワーク１０に向かって基準方向Ａに向かって変位駆動されて、吸着パッド４がワーク１０に当接する。このとき、パッド保持軸５がワーク１０の外形形状に倣って基準方向Ａに変位し、複数の吸着パッド４がワーク１０の基準方向他方Ａ２側の表面１０ａに当接する。この状態で吸着パッド４とワーク１０とが吸着することで、ワーク１０を把持することができる。
【００３３】
把持装置１は、吸着パッド４がワーク１０を吸着するとともに、チャック体７を基準方向Ａに変位駆動することで、挿通孔１１に臨むワーク１０の内周面３０に爪部材９を当接させる。これによってワーク１０は、把持装置１に対して垂直方向Ｂにずれることが阻止される。
【００３４】
チャック体７は、３つの爪部材９を有する３つ爪チャック１２と、各爪部材９を変位駆動する爪部材駆動手段１３とを備える。各爪部材９は、垂直方向Ｂに沿って変位自在に案内され、爪部材駆動手段１３によって、互いに近接および離反する方向に変位駆動される。チャック体７は、たとえば電動チャックであって、後述する制御手段８０からの指令によって、各爪部材９を互いに変位駆動する。把持装置１は、各爪部材９がワーク１０の内周面３０に当接したか否かを判定するチャック用センサ８５を有する。また、チャック体７は、空気圧によって駆動するエアチャックであってもよい。
【００３５】
チャック体７は、略円柱状に形成され、基準方向Ａに沿って延びる。本実施の形態では、１つのチャック体７が設けられ、チャック体７の中心軸線Ｌまわりに複数のパッド保持軸５が等間隔に配置される。パッド保持軸５は、少なくとも３つ以上設けられることが好ましい。３つ以上設けられることによって、把持したワーク１０が傾くことを防いで、ワーク１０を安定して把持することができる。本実施の形態では、複数のパッド保持軸５が、偶数個設けられ、チャック体７の中心軸線Ｌに関して軸対称に配置される。
【００３６】
基体３は、アーム先端部２ａに固定されるアーム固定部材１７と、各パッド保持軸５とチャック体７とを間接的に支持する支持部材１８と、アーム固定部材１７と支持部材１８とを連結する連結部材１９とを含む。支持部材１８は板状に形成されて、垂直方向Ｂに延びる。パッド保持軸５は、支持部材１８から基準方向一方Ａ１に部分的に突出する。チャック体７は、支持部材１８よりも基準方向一方Ａ１に配置される。
【００３７】
図５は、把持装置１のチャック体駆動機構８を拡大して示す断面図である。チャック体駆動機構８は、チャック体７を基準方向Ａに変位駆動する。チャック体駆動機構８は、可動体１４と、固定体１５と、チャック体駆動モータ１６とを含む。
【００３８】
可動体１４は、支持部材１８に対して基準方向Ａに変位自在に設けられて、チャック体７と一体に形成される。固定体１５は、可動体１４を基準方向Ａに変位自在に案内する。チャック体駆動モータ１６は、可動体１４を基準方向Ａに沿って変位駆動するための駆動源となる。固定体１５およびチャック体駆動モータ１６は、支持部材１８に固定される。またチャック体駆動モータ１６は、その回転軸１６ａの回転量を検出するエンコーダ３９を有する。エンコーダ３９は、基体３に対するチャック体７の基準方向Ａの位置を検出するためのチャック体位置検出手段となる。
【００３９】
可動体１４は、チャック連結部２０と、螺合部２１と、案内部２２とを含んで設けられる。チャック連結部２０は、チャック体７の基準方向他方Ａ２側端部７ａに固定され、チャック体７から垂直方向Ｂに延びる。チャック連結部２０は、チャック体７と、螺合部２１および案内部２２とを連結する。チャック連結部２０は、垂直方向Ｂ一端部２０ａでチャック体７に連なり、垂直方向Ｂ他端部２０ｂで、螺合部２１および案内部２２に連なる。
【００４０】
螺合部２１は、基準方向Ａに挿通する貫通孔が形成されて、貫通孔に臨む内ねじが形成される。案内部２２は、固定体１５に形成される嵌合溝２６に嵌合し、可動体１４が基準方向Ａ以外の方向に変位移動することを阻止する。
【００４１】
固定体１５は、嵌合部２３と、ねじ軸体２４と、ねじ軸体２４を回転自在に支持するねじ軸体支持部２５とを含んで設けられる。嵌合部２３には、基準方向Ａに延びる嵌合溝２６が形成される。嵌合溝２６は、可動体１４の案内部２２が嵌合し、案内部２２を基準方向Ａに変位自在に案内する。嵌合部２３は、たとえばレールガイドによって実現される。
【００４２】
ねじ軸体２４は、基準方向Ａに延びて軸線まわりに回転自在に設けられる。またねじ軸体２４は、外周部に外ねじが形成されて、可動体１４の螺合部２１に螺合する。ねじ軸体支持部２５は、ねじ軸体２４を回転自在に支持する軸受２５ａを有する。
【００４３】
可動体１４の螺合部２１と固定体１５のねじ軸体２４とが螺合し、可動体１４の案内部２２が固定体１５の嵌合溝２６に嵌合する。これによってねじ軸体２４が回転すると、可動体１４が基準方向Ａに移動する。本実施の形態では、ねじ軸体２４と螺合部２１とは、ボールねじによって実現される。
【００４４】
ねじ軸体２４とチャック体駆動モータ１６の回転軸には、垂直方向Ｂに並んでプーリ２７，２８がそれぞれ設けられる。プーリ２７，２８には、無端帯状のベルト２９が巻掛けられる。ベルト２９は、チャック体駆動モータ１６の回転力をねじ軸体２４に伝達する。したがってチャック体駆動モータ１６の回転軸を回転させることによって、ねじ軸体２４が回転し、可動体１４に連結されるチャック体７を基準方向Ａに変位駆動させることができる。またチャック体駆動モータ１６の回転方向を切り換えることによって、チャック体７の移動方向を切り換えることができる。チャック体駆動モータ１６は、たとえばサーボモータによって実現される。
【００４５】
各パッド保持軸５は、チャック体７の中心軸線Ｌから半径方向に等しい距離に配置されている。またチャック体７の中心軸線Ｌからねじ軸体２４までの垂直方向距離ｒ２は、パッド保持軸５とチャック体の中心軸線Ｌまでの垂直方向距離ｒ１よりも大きく設定される。チャック連結部材２０には、１つまたは複数のパッド保持軸５が挿通する貫通孔が形成される孔部２０ｃが設けられ、この孔部２０ｃを１または複数のパッド保持軸５が挿通する。
【００４６】
ねじ軸体２４および嵌合部２３は、支持部材１８に間接的に固定されて、支持部材１８を基準方向Ａに挿通する。したがって支持部材１８には、ねじ軸体２４および嵌合部２３が挿通する貫通孔が形成される孔部１８ａが設けられる。
【００４７】
チャック連結部２０によってチャック体７から離れた位置にチャック体駆動モータ１６が配置されることで、チャック体７および吸着パッド付近に把持動作を阻害する障害物をなくすことができる。
【００４８】
図６は、チャック体７の爪部材９を拡大して示す正面図である。各爪部材９は、チャック体７の残余の部分に対して、基準方向一方Ａ１に突出する。各爪部材９は、略Ｌ字状にそれぞれ形成される。具体的には各爪部材９は、その基準方向一方Ａ１側となる先端部分３１が、基準方向他方Ａ２側の基端部分３２に比べて垂直方向Ｂに突出する。言換えると、基端部分３２には、チャック体７の中心軸線Ｌに向かって陥没する凹所３３が形成される。
【００４９】
凹所３３に爪部材９の基準方向一方Ａ１側から臨む支持面３４は、基準方向Ａに略垂直に形成される。また爪部材９ごとの支持面３４は、互いに略面一に設けられる。本発明において、略垂直は垂直を含み、略面一は面一を含む。各爪部材９は、チャック体７の中心軸線Ｌに近接した状態で、ワーク１０の挿通孔１１に挿通可能に形成される。また各爪部材９は、先端部分３１は、基準方向一方Ａ１に向かうにつれて、垂直方向寸法が先細状に形成される。また、各爪部材９は、凹所３３の基準方向寸法Ｄ３がワーク１０の厚み方向寸法Ｄ４よりも大きくなるように形成される。
【００５０】
各爪部材９は、爪部材駆動手段１３によって、垂直方向Ｂに互いに変位駆動される。具体的には、３つの爪部材９が、基準方向Ａに垂直な断面で見たときに、それぞれ移動する方向に沿って延びる各仮想線がチャック体７の中心軸線Ｌで交わる。これらの各仮想線は、チャック体７の中心軸線Ｌまわりに周方向に１２０度の間隔をあけて等間隔に並ぶ。
【００５１】
各爪部材９は、チャック体７の中心軸線Ｌに近接した状態で、ワーク１０の挿通孔１１に挿通される。この状態で、各爪部材９が互いに離反する方向に連動して変位駆動されることによって、ワーク１０は、各爪部材９の凹所３３に嵌り込む。図６には、ワーク１０に当接した状態の爪部材９を想像線によって示す。凹所３３に嵌り込んだワーク１０は、凹所３３から基準方向Ａに抜け出ることが阻止され、各当接面３５が挿通孔１１に臨むワーク１０の内周面３０にそれぞれ当接する。またワーク１０は、各爪部材９の支持面３４に当接することによって、基準方向Ａに支持される。
【００５２】
ワーク１０の挿通孔１１の断面形状が真円および真円に近い状態である場合、３つの爪部材９がワーク１０の内周面３０にそれぞれ当接すると、チャック体７の中心軸線Ｌと挿通孔１１の中心軸線とを同軸または略同軸にすることができ、把持装置１とワーク１０との位置決めを容易に行うことができる。
【００５３】
図７は、吸着パッド４を示す断面図である。吸着パッド４は、可撓性および弾発性を有する材料、たとえばゴムから成り、その軸線方向一方に開口４３を有する円錐台筒状に形成される。吸着パッド４は、吸着金具４２を介してパッド保持軸５に連結される。吸着金具４２は、内部に連結孔１００が形成されている。この連結孔１００は、吸着パッド４の内部空間４３と真空ポンプ４０に接続されるホース４１の内部空間とを連通する。吸着パッド４の開口側の縁辺部４４がワーク１０に当接して、吸着パッド４内の空間４３が塞がれた状態で、真空ポンプ４０が吸着パッド４内の流体を吸引することで、吸着パッド４とワーク１０とが吸着する。
【００５４】
図８は、把持装置１の可動状態切換機構６を拡大して示す断面図である。パッド保持軸５は、筒状の摺動部材４５を基準方向Ａに変位自在に挿通する。摺動部材４５は、支持部材１８に固定される。パッド保持軸５は、第１ばね力発生手段である第１圧縮コイルばね４６によってばね力を与えられる。第１圧縮コイルばね４６はパッド保持軸５の外周を覆い、その一端部４６ａがパッド保持軸５の一端部５ａに当接し、他端部４６ｂが摺動部材４５に当接する。これによってパッド保持軸５は、基準方向Ａに変位自在に弾発的に支持される。
【００５５】
パッド保持軸５は、外力が与えられていない自然状態から、基準方向他方Ａ２に押圧する外力が与えられた場合、基準方向他方Ａ２に向かって変位するとともに、第１圧縮コイルばね４６によって基準方向一方Ａ１に押圧するばね力を与えられる。
【００５６】
可動状態切換機構６は、パッド保持軸５を挟持および挟持解除して、基体３に対する各パッド保持軸５の基準方向Ａの可動状態を切り換える。可動状態切換機構６は、パッド保持軸５を覆う可動片３７を有する。この可動片３７が基準方向一方Ａ１に駆動されることによって、パッド保持軸５の変位移動が許容される。また可動片３７が基準方向他方Ａ２に変位駆動されることによって、パッド保持軸５の変位移動が阻止される。可動片３７は、第２ばね力発生手段である第２圧縮コイルばね３８によって、基準方向他方Ａ２に向かうばね力を与えられる。
【００５７】
可動状態切換機構６は、可動片３７を有してパッド保持軸５の変位を阻止および許容する第１機構部６ａと、可動片３７を変位駆動する第２機構部６ｂとを含む。第１機構部６ａは、パッド保持軸５ごとに複数設けられる。第２機構部６ｂは、１つ設けられて、各第１機構部６ａの可動片３７を同時に変位駆動する。
【００５８】
第２機構部６ｂは、基準方向Ａに変位自在に設けられて複数の可動片３７を押圧する板状の押圧部材５２と、押圧部材５２を基準方向一方Ａ１に変位駆動する押圧部材駆動手段５４と、押圧部材駆動手段５４を支持して支持部材１８に固定される固定部材５１と、押圧部材５２を基準方向Ａに変位自在に支持して支持部材１８に固定される保持体５３とを含む。
【００５９】
押圧部材駆動手段５４は、ロック用駆動モータ４７と、回転自在に設けられる偏心回転体４９とを有する。偏心回転体４９は、カップリング４８を介してロック用駆動モータ４７の回転軸４７ａに連結され、ロック用駆動モータ４７の回転軸４７ａの回転軸線に対して偏心して設けられる。偏心回転体４９は、カップリング４８と反対側に円板状に形成される当接体が嵌合する。当接体は、押圧部材５２と当接する。
【００６０】
本実施の形態では、偏心回転体４９は、エキセントリックピンによって実現される。またロック用駆動モータ４７は、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータによって実現される。また当接体は、ベアリング５０によって実現される。
【００６１】
上述した固定部材５１は、ロック用駆動モータ４７を支持するとともに、ころがり軸受を有して偏心回転体４９を回転自在に支持する。ベアリング５０は、その外周面部が押圧部材５２に部分的に接触する。偏心回転体４９が偏心しているので、偏心回転体４９を角変位することで、ベアリング５０が基準方向Ａに変位する。ベアリング５０は、基準方向一方Ａに変位することで、押圧部材５２を基準方向一方Ａ１に押圧し、基準方向他方Ａ２に変位することで、押圧部材５２の押圧を解除する。
【００６２】
保持体５３は、支持部材１８と押圧部材５２とを連結し、その基準軸線方向寸法Ｄ７が伸縮自在に設けられる。保持体５３は、押圧部材５２が基準方向Ａと垂直な方向に変位することを防止して、確実に基準方向Ａに変位自在に支持する。複数、たとえば２つの保持体５３が設けられることによって、押圧部材５２を基準方向Ａに垂直に保持することができる。
【００６３】
図９は、把持装置１の第１機構部６ａを拡大して示す断面図である。パッド保持軸５は、押圧部材５２および支持部材１８を挿通する。第１機構部６ａは、支持部材１８と押圧部材５２との間にわたってパッド保持軸５の外周を覆う円筒状のスリーブ部材６０と、スリーブ部材６０の外周部を部分的に覆う円筒状の可動片３７と、スリーブ部材６０の外周部を部分的に覆う円筒状の挟持片６１と、スリーブ部材６０を半径方向に挿通する挟持孔６２に嵌り込む嵌合体とを含む。本実施の形態では、嵌合体は、球状の挟持球６３によって実現される。
【００６４】
スリーブ部材６０は、挿通するパッド保持軸５が摺動自在に設けられて、支持部材１８および押圧部材５２に固定される。可動片３７と挟持片６１とは、基準方向Ａに並び、ともにスリーブ部材６０を摺動して基準方向Ａに変位自在に設けられる。可動片３７は、パッド保持軸５の基準方向他方Ａ２側端部に配置され、押圧部材５２の基準方向一方Ａ１側の表面に当接する。挟持片６１は、可動片３７よりも基準方向一方Ａ１側に配置され、第２圧縮コイルばね３８からばね力を与えられて、可動片３７を基準方向他方Ａ２に押圧する。
【００６５】
スリーブ部材６０は、本体部６５と、本体部６５よりも外周径が大きい拡径部６４とが形成される。拡径部６４は、本体部６５よりも基準方向一方Ａ１側に設けられる。挟持片６１および可動片３７は、スリーブ部材６０の本体部６５のうち、基準方向他方Ａ２側の外周部を部分的に覆う。第２圧縮コイルばね３８は、スリーブ部材６０の本体部６５のうち、基準方向一方Ａ１側の外周を覆う。第２圧縮コイルばね３８の一端部３８ａは、スリーブ部材６０の拡径部６４の基準方向他方側端部６４ａに当接する。また第２圧縮コイルばね３８の他端部３８ｂは、挟持片６１の基準方向一端部６１ａに当接する。これによって挟持片６１は、基準方向Ａに変位自在に弾発的に支持される。挟持片６１は、外力が与えられていない自然状態から、基準方向一方Ａ１に押圧する外力が与えられた場合、基準方向一方Ａ１に向かって変位するとともに、第２圧縮コイルばね３８によって基準方向他方Ａ２に押圧するばね力を与える。
【００６６】
可動片３７は、基準方向一方Ａ１に開口を有する開口形成部３７ａが設けられる。この可動片３７の開口に挟持片６１が嵌り込むことによって、可動片３７と挟持片６１とが相対的に垂直方向Ｂにずれることが防止される。またスリーブ部材６０の本体部６５には、本体部６５の外周面から陥没し、基準方向Ａに延びる長孔６６が設けられる。可動片３７は、着脱自在に設けられるボルト部材６７が螺通され、ボルト部材６７が長孔６６に嵌り込む。これによって可動片３７を基準方向Ａに変位自在にしたうえで、可動片３７がスリーブ部材６０まわりに回転することを防止するとともに、組立、分解時に可動片３７が脱落することを防止することができる。
【００６７】
またパッド保持軸５の基準方向他方Ａ２の端部には、残余の部分に対して垂直方向Ｂに突出する突出片６８が設けられる。また突出片６８とスリーブ部材６０との間には、可撓性および弾発性を有する材料、たとえばゴムなどから成る衝撃吸収部材６９が配置される。
【００６８】
図１０は、自然状態における挟持孔６２付近を拡大して示す断面図であり、図１１は、外力が与えられた状態における挟持孔６２付近を拡大して示す断面図である。挟持球６３の直径Ｄ９は、挟持孔６２の基準方向長さＤ８よりも小さく、スリーブ部材５の厚み方向寸法Ｄ１０よりも大きく形成される。また挟持球６３がパッド保持軸５に当接した状態で、スリーブ部材６０から突出する垂直方向Ｂの寸法Ｄ１２は、スリーブ部材６０と挟持片６１との間の垂直方向Ｂの隙間Ｄ１３よりも大きく、スリーブ部材６０と可動片３７との間の垂直方向Ｂの隙間Ｄ１１よりも小さい。
【００６９】
また挟持片６１は、基準方向他方Ａ２に進むにつれて、スリーブ部材６０から半径方向に遠ざかるように傾斜する傾斜面７０が基準方向他端部６１ａに設けられる。傾斜面７０は、挟持孔６２に臨み、自然状態で挟持球６３に当接する。
【００７０】
図１０に示すように、自然状態では挟持片６１は、第２圧縮コイルばね３８によって、基準方向他方Ａ２に向かう外力Ｆ１を与えられている。このとき挟持片６１の傾斜面７０が挟持球６３に当接することで、基準方向他方Ａ２に向かうとともに、パッド保持軸５に向かう外力Ｆ２を挟持球６３に与える。
【００７１】
挟持球６３は、挟持片６１から外力Ｆ２が与えられて、垂直方向Ｂにパッド保持軸５を押圧する外力Ｆ３を与えるとともに、基準方向Ａにスリーブ部材６０を押圧する外力Ｆ４を与える。挟持球６３に押圧されたパッド保持軸５は、挟持球６３とパッド保持軸５との間で摩擦抵抗力が生じる。これによってパッド保持軸５の基準方向Ａの変位移動が阻止される。
【００７２】
挟持球６３および挟持孔６１は、複数たとえば、パッド保持軸５の周方向に等間隔に３つ設けられる。これによって、複数の挟持球６３が協働してパッド保持軸５を挟持し、より確実にパッド保持軸５の基準方向Ａの変位移動が阻止される。
【００７３】
また図１１に示すように、上述したロック用駆動モータ４７を駆動して押圧部材５２を基準方向他方Ａ２に変位駆動すると、押圧部材５２から可動片３７に基準方向一方Ａ１に向かう外力Ｆ５が与えられる。押圧部材５２は、第２圧縮コイルばね３８から与えられるばね力Ｆ１に抗して、可動片３７を基準方向一方Ａ１に押圧する。可動片３７および挟持片６１は、基準方向一方Ａ１に変位する。
【００７４】
これによって、挟持片６１と挟持球６３との当接状態が解除されて、パッド保持軸５は、挟持球６３から垂直方向Ｂに押付ける力Ｆ３を受けることがなく、パッド保持軸５は、基準方向Ａの変位が許容される。このように押圧部材５２を変位駆動することによって、各パッド保持軸５の変位状態を許容および阻止する状態にそれぞれ同時に切り換えることができる。このように機械的に許容時容態を切り換えることによって、可動状態切換機構６を軽量化および小型化することができる。
【００７５】
また、把持装置１は、パッド保持軸５の変位阻止状態および変位許容状態を検出するパッド保持軸状態検出手段７１を有する。パッド保持軸状態検出手段７１は、押圧部材５２に当接するベアリング５０の端面に対向して設けられる偏心体位置センサ７２ａ，７２ｂと、固定部材７１と偏心体位置センサ７２ａ，７２ｂとを連結する取付部材７３とを含む。
【００７６】
偏心体位置センサ７２ａ，７２ｂは、２つ設けられて、ロック用駆動モータ４７の回転軸４７ａの回転軸線を挟んで両側に配置される。偏心体位置センサ７２ａ，７２ｂは、ベアリング５０の角変位状態を検出する。ベアリング５０の位置を検出することによって、パッド保持軸５の変位状態を知ることができる。
偏心体位置センサ７２ａ，７２ｂは、ベアリング５０の位置を検出すればよく、種々のセンサによって実現される。たとえば簡単な近接センサやリミットスイッチなどによって実現可能である。
【００７７】
また図１２に示すように、把持装置１は、パッド用圧力制御部５８と、パッド用圧力センサ８６とを含む。パッド用圧力制御部５８は、真空ポンプ４０と吸着パッド４との間に設けられ、吸着パッド内の圧力を制御する。またパッド用圧力センサ８６は、吸着パッド４内の圧力を検出する。たとえばパッド用圧力制御部５８は、圧力を調整するための電磁制御弁を備える。
【００７８】
また把持装置１を変位駆動する変位手段である多関節ロボットのロボットアーム２は、収容されるワーク１０と把持装置１の予め定められる基準位置との位置関係を検出するワーク検出装置８２が設けられる。
【００７９】
ワーク検出装置８２は、たとえばＣＣＤカメラなどを用いて得られるワーク１０の画像に基づいて、ロボットアーム２の基準位置と、ワーク１０の挿通孔１１などとの相対的な位置および姿勢を３次元的に検出する。
【００８０】
図１２は、把持装置１の電気的構成を示すブロック図である。把持装置１は、制御手段８０を有する。制御手段８０は、入力部から与えられる情報に基づいて、把持装置１の各駆動部を駆動する。さらに本実施の形態では、制御手段８０は、ワーク検出装置８２によってワーク１０とロボットアーム２との位置関係を与えられて、ロボットアーム２を駆動するアーム駆動手段８１を制御する。また制御手段８０は、アーム用エンコーダ３０１によるエンコーダ値に基づいて、アーム駆動手段８１を制御する。
【００８１】
上述したように把持装置１は、駆動部として爪部材駆動手段１３と、チャック体駆動モータ１６と、ロック用駆動モータ４７と、パッド用圧力制御部５８とを有する。また把持装置１は、入力部としてチャック用センサ８５と、エンコーダ３９と、偏心体位置センサ７２ａ，７２ｂと、パッド用圧力センサ８６とを有する。
【００８２】
ワーク検出装置８２は、ワーク１０の位置とロボットアーム２との位置関係を制御手段８０に知らせる。制御手段８０は、ワーク検出装置８２から与えられた情報に基づいて、アーム先端部２ａの移動量を演算し、ロボットアーム２を３次元的に変位駆動する。
【００８３】
またチャック用センサ８５は、各爪部材９がワーク１０の内周面３０に当接したことを制御手段８０に知らせる。制御手段８０は、チャック用センサ８５から与えられた情報に基づいて、爪部材９がワーク１０に当接したか否かを判断する。爪部材駆動手段１３は、制御手段８０から指令を受けて、各爪部材９を互いに近接および離反する方向に変位駆動する。
【００８４】
エンコーダ３９は、チャック体駆動モータ１６の回転軸１６ａの回転量を検出し、その回転量を制御手段８０に知らせる。制御手段８０は、エンコーダ３９から与えられた情報に基づいて、チャック体７の位置を演算する。また制御手段８０は、チャック体７の移動すべき量をチャック体駆動モータ１６に与える。チャック体駆動モータ１６は、制御手段８０からの指令を受けて、チャック体７を基準方向一方Ａ１および他方Ａ２に変位駆動する。
【００８５】
偏心体位置センサ７２ａ，７２ｂは、ベアリング５０の角変位位置を検出し、角変位位置を制御手段８０に知らせる。制御手段８０は、偏心体位置センサ７２ａ，７２ｂから与えられた情報に基づいて、パッド保持軸５の変位状態を判断する。ロック用駆動モータ４７は、制御手段８０からの指令を受けて、その回転軸４７ａを一方向および他方向に角変位させて、パッド保持軸５の変位状態を切換える。
【００８６】
またパッド用圧力センサ８６は、吸着パッド４内の圧力を検出して制御手段８０に知らせる。制御手段８０は、パッド用圧力センサ８６から与えられた情報に基づいて、吸着パッド４とワーク１０とが吸着したか否かを判断する。吸着パッド駆動手段となるパッド用圧力制御部５８は、制御手段８０から指令を受けて、吸着パッド内の空気を吸引して吸着状態にするとともに吸着パッド内に空気を供給して吸着状態を解除する。
【００８７】
図１３は、制御手段８０の構成を示すブロック図である。制御手段８０は、たとえばロボットコントローラによって実現される。制御手段８０は、ＲＯＭ（
Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）９１と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）９３と、インターフェース９４と、ティーチペンダント９５とを含む。
【００８８】
ＲＯＭ９１は、予め実行する動作プログラムが記憶される記憶手段である。またＣＰＵ９２は、ＲＯＭ９１と、ＲＯＭに記憶される動作プログラムを実行し、必要な指令を導出する。インターフェース９４は、各入力部８５，３９，７２ａ，７２ｂ，８６，３０１およびワーク検出装置８２から与えられる情報およびＣＰＵ９２が導出した情報を記憶する。入力部には、アーム用エンコーダ３０１も含む。インターフェース９４は、各入力部８５，３９，７２ａ，７２ｂ，８６およびワーク検出装置８２から与えられる情報をＣＰＵ９２、ＲＯＭ９１およびＲＡＭ９３に与えるとともに、ＣＰＵ９２によって導出された指令を各出力部８３，１６，４７，８５およびアーム駆動手段８１に知らせる。ティーチングペンダント１０１は、ロボットアームの位置を作業者が入力するためなどの教示手段であって、ロボットアームにワーク１０が収容される収容位置、ワーク１０を移動させる移動先位置などを作業者がロボットに教示することができる。
【００８９】
図１４は、ワーク１０の収容状態を説明するための図である。図１４（１）は、ワーク１０がフック９６に吊られた第１の収容状態を示す。フック９６は、フック支持体９５に支持され、フック支持体９５は、床から上方に離れた位置に設けられる。ワーク１０は、その一端部がフック９６に係止され、水平方向に揺動自在に支持される。
【００９０】
図１４（２）は、ワーク１０がラック９７に収容された第２の収容状態を示す。ラック９７は、複数のワーク１０を予め定められる姿勢に保った状態で収容可能な収容体である。ラック９７は、ワーク１０の形状に応じて形成される。ラック９７に収容される各ワーク１０は、同じ姿勢に保たれる。
【００９１】
図１４（３）は、ワーク１０が複数枚重ねられてガイド体９８に案内されて収容される第３の収容状態を示す。ガイド体９８は、各ワーク１０を同じ姿勢に保って案内するとともに、各ワーク１０を重ねた状態で案内する収容体である。ガイド体９８に案内される各ワーク１０は、互いに重なり合って、同じ姿勢に保たれる。
【００９２】
図１４（４）は、複数のワーク１０が収容箱９９に乱雑に積載された第５の収容状態を示す。収容箱９９は、各ワーク１０を複数収容する収容体であって、ワーク１０よりも十分大きな容積を有する。収容箱９９に収容される各ワーク１０は、不規則に収容される。言換えると各ワーク１０は、互いに姿勢がそろっておらず、不安定な状態で収容される。
【００９３】
図１５は、把持装置１による第１の把持動作を示す図であり、図１６は、第１の把持動作における制御手段８０の動作を示すフローチャートである。ワーク１０が図１４（２）に示すラック９７および図１４（３）に示すようなガイド体９８に収容されて、その姿勢が安定した状態で保持される場合、把持装置１は、第１の把持動作を行う。
【００９４】
ステップａ０では、制御手段８０が、収容される各ワーク１０の収容状態および収容位置の把持動作を行うために必要な情報を、予め教示しておいた位置情報およびワーク検出装置８２からの情報から取得する。制御手段８０は、把持動作を行うために必要な情報を取得し、把持動作を開始する命令が与えられるとステップａ１に進み、把持動作を開始する。
【００９５】
ステップａ１では、制御手段８０がアーム駆動手段８１に指令を与え、把持装置１を、把持すべきワーク１０に対して基準方向他方Ａ２側に離れた把持準備位置に移動させる。このとき制御手段８０は、挿通孔１１の中心軸線と、チャック体７の中心軸線Ｌとが同軸となるようにアーム駆動手段８１を制御する。アーム駆動手段８１に設けられるエンコーダによって、把持装置１が把持準備位置に移動したことを示す情報が与えられると、ステップａ２に進む。
【００９６】
ステップａ２では、制御手段８０が、チャック体駆動モータ１６に指令を与えて、チャック体７を吸着パッド４に対して基準方向一方Ａ１に移動させる。移動が完了した状態で吸着パッド４は、チャック体７に対して基準方向Ａに同じ位置かまたは基準方向一方Ａ１に突出した位置に配置される。
【００９７】
また、ロック用駆動モータ４７に指令を与える。指令を与えられたロック用駆動モータ４７は、偏心回転体４９を角変位させて、押圧部材５２によって可動片３７を押圧する。これによって吸着パッド４の基準方向Ａの移動が許容される状態、いわゆるフローティング状態に保つ。
【００９８】
制御手段８０は、チャック体駆動モータ１６に設けられるエンコーダ３９によって、チャック体７の爪部材９が吸着パッド４よりも基準方向他方Ａ２側であることを示す情報が与えられる。また制御手段８０は、偏心体位置センサ７２ａ，７２ｂによって、吸着パッド４がフローティング状態であることを示す情報が与えられる。このような２つの情報が制御手段８０に与えられると、ステップａ３に進む。
【００９９】
ステップａ３では、図１５（１）に示すように、制御手段８０がアーム駆動手段８１に指令を与え、把持装置１を、予め定める速度でワーク１０に向かって基準方向Ａに移動させる。このときアーム駆動手段８１は、把持準備位置に移動する速度よりも、低速度で把持装置１を変位駆動する。把持装置１がワーク１０に向かって移動すると、図１５（２）に示すように、各吸着パッド４がワーク１０の基準方向他方側の一表面１０ａに当接する。このときフローティング状態でワーク１０に向かうので、各吸着パッド４は、ワーク１０の外形形状に倣って基準方向Ａに変位する。これと同時に各爪部材９は、ワーク１０の挿通孔１１に挿通する。制御手段８０は、アーム駆動手段８１に設けられるアーム用エンコーダ３０１によって、各吸着パッド４がワーク１０の一表面１０ａに当接したことを示す情報が与えられると、ステップａ４に進む。
【０１００】
ステップａ４では、制御手段８０が、爪部材駆動手段１３に指令を与え、爪部材駆動手段１３によって、各爪部材９を互いに離反する方向に変位駆動させる。これによって各爪部材９は、ワーク１０の挿通孔１１に臨む内周面３０に当接し、ワーク１０を確実に把持することができる。ワーク１０は、把持時に変位し、ロボットに対して位置合わせされる。制御手段８０は、チャック用センサ８５によって、各爪部材９がワーク１０の内周面３０に当接したことを示す情報が与えられると、ステップａ５に進む。
【０１０１】
ステップａ５では、制御手段８０が、パッド用圧力制御部８５に指令を与え、パッド内の流体を吸引して、各吸着パッド４とワーク１０の一表面１０ａとを吸着させる。制御手段８０は、パッド用圧力センサ８６によって、吸着パッド内の圧力が予め定める圧力となることを示す情報が与えられると、吸着パッド４とワーク１０とが吸着されたことを判断し、ステップａ６に進む。
【０１０２】
ステップａ６では、制御手段８０が、ロック用駆動モータ４７に指令を与える。指令を与えられたロック用駆動モータ４７は、偏心回転体４９を角変位させて、押圧部材５２による可動片３７の押圧を解除する。これによって吸着パッド４の基準方向Ａの移動が阻止される状態、いわゆるロック状態に保つ。各吸着パッド４は、ワーク１０の一表面１０ａの外形形状に倣って変位した状態で変位が阻止されることで、収容状態におけるワーク１０の姿勢を保って把持することができる。制御手段８０は、偏心体位置センサ７２ａ，７２ｂによって、吸着パッド４がロック状態であることを示す情報が与えられると、ステップａ７に進む。
【０１０３】
ステップａ７では、制御手段８０の把持動作を終了する。また、この状態で制御手段８０がアーム駆動手段８１に指令を与えることによって、把持したワーク１０を、予め定める移動経路に沿って移動させることができる。
【０１０４】
図１７は、ワーク１０の特殊な収容状態を示す断面図である。図１７（１）は、重なり合う一方のワーク１０と重なり合う他方のワーク１０との間に基準方向Ａに十分な隙間がない収容状態を示す。図１７（２）は、ワーク１０と、そのワーク１０を保持する収容体とが接している収容状態を示す。このような収容状態であっては、ワーク１０の軸線方向一方側に隙間がなく、第１の把持動作では爪部材９をワーク１０の挿通孔１１に十分に挿通させることができないので、制御手段８０は、後述する第２の把持動作を行う。
【０１０５】
図１８は、把持装置１による第２の把持動作を示す図であり、図１９は、第２の把持動作における制御手段８０の動作を示すフローチャートである。
【０１０６】
制御手段８０は、ステップｂ０〜ｂ１で、前述したステップａ０〜ａ１と同様の動作を行い、ステップｂ２に進む。ステップｂ２では、制御手段８０が、チャック体駆動モータ１６に指令を与え、吸着パッド４よりも基準方向他方Ａ２にチャック体７を移動させて保持する。これによって吸着パッド４がチャック体７よりも基準方向一方Ａ１に突出した状態となる。また制御手段８０は、吸着パッド４をフローティング状態に保ち、ステップｂ３に進む。ステップｂ３では、前述したステップａ３と同様の動作を行い、吸着パッド４がワーク１０に当接し、ステップｂ４に進む。ステップｂ４では、前述したステップａ５と同様の動作を行い、吸着パッド４とワーク１０とを吸着させ、ステップｂ５に進む。
【０１０７】
ステップｂ５では、前述したステップａ６と同様の動作を行い、各吸着パッド４を、ワーク１０の一表面１０ａの外形形状に倣って変位した状態でロックする。制御手段８０は、偏心体位置センサ７２ａ，７２ｂによって、吸着パッド４がロック状態であることを示す情報が与えられると、ステップｂ６に進む。
【０１０８】
ステップｂ６では、図１８（１）に示すように、制御手段８０が、アーム駆動手段８１に指令を与える。これによって把持装置１は、基準方向他方Ａ２に沿って変位駆動される。把持装置１に吸着されたワーク１０もまた、基準方向他方Ａ２に向かって変位移動され、把持すべきワーク１０の基準方向一方Ａ１側に空間が形成される。制御手段８０は、予め定める距離だけ把持装置１を変位すると、ステップｂ７に進む。
【０１０９】
ステップｂ７では、図１８（２）に示すように、制御手段８０が、チャック体駆動モータ１６に指令を与えて、チャック体７を基準方向一方Ａ１に移動させる。このとき、チャック体７の各爪部材９は、爪部材駆動手段１３によって互いに近接した位置に配置されている。
【０１１０】
各爪部材９は、基準方向Ａ１に移動することによって、ワーク１０の挿通孔１１に挿通する。ワーク１０を収容位置から移動することで、爪部材９のワークへの挿通が残余のワーク１０および収容箱などによって阻害されることがない。アーム駆動手段８１に設けられるエンコーダ３９およびワーク検出装置８２などによって、各爪部材９が挿通孔１１に通過したことを示す情報が与えられると、ステップｂ８に進む。
【０１１１】
ステップｂ８では、制御手段８０が、爪部材駆動手段１３に指令を与え、各爪部材９を互いに離反する方向に変位駆動させる。これによって各爪部材９は、ワーク１０の挿通孔１１に臨む内周面３０に当接し、ワーク１０をより確実に把持することができる。制御手段８０は、チャック用センサ８５によって、各爪部材９がワーク１０の内周面３０に当接したことを示す情報が与えられると、その状態を保ち、ステップｂ９に進む。
【０１１２】
ステップｂ９では、制御手段８０の把持動作を終了する。また、この状態で制御手段８０がアーム駆動手段８１に指令を与えることによって、ワーク１０を予め定める移動経路に沿って移動させることができる。
【０１１３】
図２０は、把持装置１による第３の把持動作を示す図であり、図２１は、第３の把持動作における制御手段８０の動作を示すフローチャートである。フック９６に吊りさげられる場合および収容箱９９に乱雑に積載される場合など、収容時の姿勢が不安定な場合においては、制御手段８０は、第３の把持動作を行う。
【０１１４】
第３の把持動作は、第１の把持動作と類似している。制御装置８０は、図１７に示すステップａ０と同様の動作であるステップｃ０の動作を行う。
【０１１５】
ステップｃ１において、制御手段８０が、把持装置１を把持すべきワーク１０に対して基準方向他方Ａ２側に離れた把持準備位置に移動させる。アーム駆動手段８１に設けられるエンコーダ３９およびワーク検出装置８２などによって、把持装置１が把持準備位置に移動したことを示す情報が与えられると、ステップｃ２に進む。
【０１１６】
ステップｃ２では、図２０（１）に示すように、制御手段８０が、チャック体駆動モータ１６に指令を与えて、吸着パッド４よりも基準方向一方Ａ１にチャック体７を移動させて保持する。これによって吸着パッド４からチャック体７が基準方向一方Ａ１に突出した状態となる。
【０１１７】
制御手段８０は、チャック体駆動モータ１６に設けられるエンコーダ３９によって、各爪部材９が吸着パッド４よりも基準方向一方Ａ１側であることを示す情報が与えられる。また制御手段８０は、偏心体位置センサ７２ａ，７２ｂによって、吸着パッド４がフローティング状態であることを示す情報が与えられる。このような２つの情報が制御手段８０に与えられると、ステップｃ３に進む。
【０１１８】
ステップｃ３では、図２０（２）に示すように、制御手段８０がアーム駆動手段８１に指令を与え、把持装置１を、予め定める速度で把持装置１に向かって基準方向Ａに移動させる。このときアーム駆動手段８１は、把持準備位置に移動する速度よりも、低速度で把持装置１を変位駆動する。
【０１１９】
チャック体７の各爪部材９は、爪部材駆動手段１３によって互いに近接した位置に変位駆動されており、把持装置１がワーク１０に向かって移動すると、各爪部材９がワーク１０の挿通孔１１に挿通する。アーム駆動手段８１に設けられるエンコーダ３９およびワーク検出装置８２などによって、各爪部材９が挿通孔１１に挿通したことを示す情報が与えられると、ステップｃ４に進む。
【０１２０】
ステップｃ４では、制御手段８０が、ステップａ４と同様の動作を行い、爪部材９の当接面３５をワーク１０の内周面３０に当接する。また、各爪部材９の支持面３４をワーク１０の基準方向一方Ａ１側に配置する。制御手段８０は、チャック用センサ８５から、爪部材９が内周面３０に当接したことを示す情報が与えられると、ステップｃ５に進む。
【０１２１】
ステップｃ５では、図２０（３）に示すように、制御手段８０がアーム駆動手段８１およびチャック体駆動モータ１６に指令を与える。把持装置１を、予め定める速度でワーク１０に向かって基準方向一方Ａ１に移動させるとともに、チャック体７を予め定める速度で基準方向他方Ａ２に移動させる。
【０１２２】
このときアーム駆動手段８１は、把持準備位置に移動する速度よりも、低速度で把持装置１を変位駆動する。把持装置１がワーク１０に向かって移動すると、各吸着パッド４がワーク１０の基準方向他方側の表面１０ａを押付ける。
【０１２３】
ワーク１０は、その基準方向一方Ａ１側の表面１０ｂと爪部材の支持面３４とが当接して、爪部材３４よりも基準方向一方Ａ１の移動が阻止されて支持される。したがって、吸着パッド４がワーク１０を基準方向一方Ａ１に押付けたとしても、ワーク１０が爪部材３４よりも基準方向一方Ａ１に変位することが防止される。
【０１２４】
したがって上述したように把持装置１とチャック体７とを連動して互いに反対方向に移動させることによって、ステップｃ４とステップｃ５の終了時において、収容されるワーク１０の姿勢を変えることなく、各爪部材９の支持面３４と吸着パッド４とでワーク１０を挟持することができる。また、アーム駆動手段８１とチャック体駆動モータ１６を同一の制御手段で制御することによってステップｃ４からｃ５への途中経過においてもワークの姿勢を変えることなく把持できる。アーム駆動手段８１に設けられるエンコーダによって、吸着パッド４がワーク１０に当接したことを示す情報が与えられると、ステップｃ６に進む。
【０１２５】
ステップｃ６では、ステップａ５と同様の動作を行い、ワーク１０と吸着パッド４とを吸着させ、ステップｃ７に進む。ステップｃ７では、ステップａ６と同様の動作を行い、吸着パッド４をロック状態に保ち、ステップｃ８に進んで、制御手段８０の把持動作を終了する。
【０１２６】
以上のように、種々の収容状態に収容されたワーク１０を把持した把持装置１は、アーム駆動手段８１によって、予め定める移動経路を通過して、把持したワーク１０の移動先位置に向かって変位駆動される。
【０１２７】
以上のような把持装置１の動作は、本発明の一例であってワーク１０の形状および収容状態によって、他の把持動作を行ってもよい。たとえば図２２は、他の把持動作を示す図である。たとえばワーク１０が、挿通孔１１が形成される挿通孔部分と、チャック体４によって吸着される吸着面とを有し、吸着面が挿通孔部分に対して陥没している場合がある。この場合、図２２（１）に示すように、チャック体４よりも吸着パッド４を基準方向一方Ａ１に突出した状態にして、図２２（２）に示すように、保持装置１を基準方向Ａ１に移動させてワーク１０に吸着パッド４を押付けて、吸着パッド４をワーク１０に沿わせて変位させ、次に、図２２（３）に示すように、ワーク１０を変位させずに、チャック体４を変位させてワーク１０を保持してもよい。すなわち、チャック体４と吸着パット４の相対位置は、保持するワークの形状に応じて、ワーク１０を保持しやすい適切な位置に設定される。
【０１２８】
図２３は、ワーク１０を移動先に配置した状態を示す断面図である。図２４は、把持したワーク１０を離脱する動作を示すフローチャートである。把持装置１は、把持したワーク１０を離脱可能に設けられる。把持装置１は、ワーク１０を離脱する場合には、離脱動作を行う。
【０１２９】
まず、ステップｄ０では、制御手段８０が、把持したワーク１０を移動すべき移動先位置の情報を取得したうえで、上述する把持動作が行われて各吸着パッド４にワーク１０が吸着されると、ステップｄ１に進み、ワーク１０の離脱動作を開始する。
【０１３０】
制御手段８０は、アーム駆動手段８１に指令を与え、ワーク１０を移動すべき移動先位置に対して、基準方向他方Ａ２側に離れた離脱準備位置に、把持装置１を移動させる。把持装置１が離脱準備位置に移動すると、ステップｄ２に進む。
【０１３１】
ステップｄ２では、制御手段８０がアーム駆動手段８１に指令を与え、把持装置１を、予め定める速度で移動先位置に向かって基準方向Ａに移動させる。このときアーム駆動手段８１は、離脱準備位置に達するまでの移動速度よりも、低速度で把持装置１を変位駆動する。図２３（１）に示すように、把持装置１が移動先位置に移動し、ワーク１０が移動先の収容体１０２に当接すると、ステップｄ３に進む。
【０１３２】
ステップｄ３では、制御手段８０が、爪部材駆動手段１３に指令を与え、各爪部材９を互いに近接する方向に変位駆動させる。これによって各爪部材９は、ワーク１０の内周面３０から離れる。制御手段８０は、チャック用センサ８５によって、ワーク１０の内周面３０から十分離れたことを確認すると、ステップｄ４に進む。
【０１３３】
ステップｄ４では、制御手段８０は、チャック体駆動モータ１６に指令を与えて、チャック体７を基準方向他方Ａ２に移動させる。制御手段８０は、エンコーダ３９によって、各爪部材９がワーク１０の挿通孔１１から離脱したことを確認する。
【０１３４】
ステップｄ５では、制御手段８０が、パッド用圧力制御部８５に指令を与え、吸着パッド４とワーク１０との吸着状態を解除する。吸着状態を解除すると、ステップｄ６に進む。なおステップｄ４とステップｄ５とは、同時に行ってもよい。同時に行うことによって短時間で動作を行うことができる。
【０１３５】
ステップｄ６では、制御手段８０が、アーム駆動手段に指令を与え、把持装置１をワークから退避させ、退避が完了するとステップｄ７に進み動作を終了する。
【０１３６】
なお、ワーク１０を移動先位置に配置するにあたって、図２３（２）に示すように、たとえば収容体側に位置合わせ用のピン３００がある場合、各爪部材９と収容体１０２とが接触するなどして、各爪部材９がワーク１０の配置動作を阻害するおそれがあると、ワーク１０を収容体に当接させる前に、各爪部材９をワーク体７の挿通孔１１から離脱させておいてもよい。
【０１３７】
以上のように、本実施の形態の把持装置１によれば、ワーク１０に形成される凹所に対して基準方向に交差する方向に爪部材９を係止させることで、把持したワーク１０の位置ずれを防止することができる。また、チャック体７を基準方向Ａに変位駆動することができるので、ワーク１０の形状が異なる場合であっても爪部材９をワーク１０に確実に係止させることができ、汎用性を向上させることができる。
【０１３８】
また爪部材９は、爪部材駆動手段１３によって、垂直方向Ｂに互いに変位駆動される。各爪部材９を垂直方向Ｂに変位駆動することで、ワーク１０の挿通孔１１の形状が異なる場合であっても、各爪部材９を確実にワーク１０の内周面３０に当接させることができる。これによって、ワーク１０の挿通孔１１の形状にかかわらず各爪部材９によって、ワーク１０を係止することができ、汎用性を向上させることができる。
【０１３９】
また各爪部材９は、Ｌ字状に形成されることで、ワーク１０の吸着パッド４と反対側であって基準方向一方Ａ１側の表面１０ｂに当接して、ワーク１０を支持することができる。ワーク１０の基準方向一方側Ａ１を支持することによって、ワーク１０が把持装置１から基準方向一方に脱落することを防止することができる。また、ワーク１０の挿通孔１１に挿通した各爪部材９を互いに離反させることによって、ワーク１０に各爪部材９を押付けることができ、ワーク１０をさらに確実に把持することができる。このようにワーク１０を確実に把持することによって、ワーク１０が把持装置１からずれることを防止して、把持装置１とともにワーク１０を高速で搬送することができる。
【０１４０】
また吸着パッド４が基準方向Ａに変位自在に設けられることによって、ワーク１０の外形形状が異なる場合であっても、その外形形状に倣って吸着パッド４を変位させることができる。これによって吸着パッドを確実にワーク１０に当接させることができる。さらにワーク１０に倣って吸着パッド４を変位させた後、吸着パッド４をロック状態に保持することで、収容されたワーク１０の姿勢を保って、ワーク１０を保持することができる。たとえば収容体に収容されるワーク１０を把持して、次の加工を行うための治具に押付けて取り付ける場合、吸着パッド４をロック状態にして、ワーク１０の姿勢を保った状態で、治具に押し込むことができ、ワーク１０を確実に治具に押付けることができる。
【０１４１】
また、チャック体駆動モータ１６によって、吸着パッド４に対して各爪部材９を基準方向Ａに突出させることができるとともに、吸着パッド４に対して各爪部材９を基準方向Ａに没入させることができる。各爪部材９を基準方向Ａに移動させることで、ワーク１０を把持する把持動作およびワーク１０を離脱する離脱動作を各爪部材９が阻害することを防止して、ワーク１０の把持および離脱動作を確実に行うことができる。たとえば、把持したワーク１０を治具に装着するにあたって、各爪部材９が治具への装着を阻害する場合には、爪部材９を移動させて爪部材９によるワーク１０の係止を解除してから、ワーク１０を治具に押し込むことができる。特に、本実施の形態に示すように、各爪部材９の先端部分３１がワーク１０の厚み方向に突出する場合であっても、各爪部材９が変位駆動されることによって、把持装置１の把持動作および離脱動作の障害となることを防いで、ワーク１０の確実な把持を行うことができる。
【０１４２】
また、ワーク１０がフック９６に吊り下げられた場合、乱雑に積載された状態など収容時のワーク１０の姿勢が不安定な場合、各爪部材９を移動させて、各吸着パッド４がワーク１０に当接するよりも先に、吸着パッド４と反対側のワーク１０の表面部を各爪部材９によって支持する。この後、吸着パッド４をワーク１０に対して基準方向一方Ａ１に押付けることで、収容時のワーク１０の姿勢を保って把持することができる。
【０１４３】
また図３に示すように、押圧部材５２は、各第１機構部６ａに設けられる複数の可動片３７に対してともに当接する板状に設けられる。したがって１つのロック用駆動モータ４７によって各パッド保持軸５のフローティング状態と変位阻止状態とを切り換えることができ、把持装置１を小型化および簡略化することができる。
【０１４４】
また、押圧部材５２を変位自在に支持する保持体５３が複数設けられることによって、押圧部材５２を基準方向Ａに対して垂直に保ち、パッド保持軸５の変位阻止状態および変位許容状態の切換不良を防ぐことができる。また衝撃吸収部材６９が配置されることによって、変位阻止状態が解除された場合であっても、パッド保持軸５が急激に軸線方向一方Ａ１側に移動したときの衝撃を和らげることができる。
【０１４５】
上述した本発明の実施の形態は、発明の一例示に過ぎず、発明の範囲内において、構成を変更することができる。たとえば吸着手段として吸着パッド４について示したが、吸着手段は、吸着パッド４以外の構成であってもよい。たとえばワーク１０が磁性を有する場合、磁気吸引力を発生して、ワーク１０を磁気吸着する吸着手段を有していてもよい。この場合、真空ポンプなどの空気吸引手段を必要とせず、構成を簡略化することができる。
【０１４６】
また基準方向Ａは、鉛直方向でなくてもよく、任意の一方向であってもよい。すなわち、多関節ロボット２によって把持装置１の位置および姿勢が変えられて、把持装置１がワーク１０を把持する方向を任意に設定することができる。また、多関節ロボット２によって、把持装置１を変位駆動するとしたが、多関節ロボット２以外の他の駆動装置であってもよい。
【０１４７】
また多関節ロボット２に設けられるロボット用制御手段が、把持装置１の制御手段８０とは別に設けられてもよい。把持装置１の制御手段８０は、アーム駆動手段８１を制御しなくてもよい。この場合、ロボット用制御手段は、アーム駆動部を制御し、把持装置１の制御手段８０は、ロボット用制御手段から与えられる把持指令に応じて、上述した把持動作および離脱動作を行う。
【０１４８】
また、把持するワーク１０の形状または重量のいずれかが大きい場合には、本発明の把持装置１を備えた、複数の多関節ロボット２を用いてワーク１０を把持してもよい。このように本発明の把持装置１を複数備えることによって、大型形状または大きい重量のワークをバランスよく保持できる。また各爪部材９は、ワーク１０の凹所３３に嵌り込む形状であればよく、把持可能なワーク１０は、挿通孔１１が形成されるワーク１０に限定するものではない。
【０１４９】
また可動状態切換機構６についても、上述した構成でなくてもよく、圧力エネルギを用いてパッド保持軸５を挟持してもよい。たとえば、パッド保持軸５を周方向に覆うリング状変形体を用いてもよい。リング状変形体は、内部空間に空気が供給されることによって膨張する。このようなリング状変形体を膨張させてパッド保持軸５を圧迫することで、パッド保持軸５を固定してもよい。
【０１５０】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の本発明によれば、係止片が基準方向に変位駆動されることで、ワークの形状および把持前の収容状態にかかわらず、位置ずれを防止してワークを把持することができる。ワークの形状および収容状態ごとに吸着手段および係止片を変更する必要がなく、汎用性を向上することができる。したがって、把持するワークごとに異なる把持装置を設ける必要がなく、設備費を低減することができる。またワークの変更による把持装置の調整を短時間で行うことができ、生産性を向上することができる。
【０１５１】
また請求項２記載の本発明によれば、各係止片を互いに離反する方向に変位させることによって、各係止片を基準方向に交差するワークの表面に複数の係止片を当接させることができる。これによってワークの形状が異なる場合であっても、複数の係止片をワークの表面に当接させることができ、基体に対して把持したワークがずれることを確実に防止することができる。これによって汎用性をさらに向上することができる。
【０１５２】
また請求項３記載の本発明によれば、係止片が吸着手段と反対側でワークを支持した状態で、吸着手段が基準方向にワークを押付けることで、ワークが変位することなく、保持されるワークの姿勢を保ってワークを把持することができる。したがって収容されるワークの姿勢が不安定な場合であっても、収容時の姿勢を保った状態で確実にワークを保持することができる。
【０１５３】
また請求項４記載の本発明によれば、流体を吸引してワークを吸着手段に引きつけることによって、ワークの材質にかかわらず、ワークを把持することができる。これによってワークの材質にかかわらず、ワークを把持することができる。
【０１５４】
また請求項５記載の本発明によれば、磁気吸引力によって、ワークを把持することによって、流体を吸引するための真空ポンプを必要とせず、設備を単純化することができる。
【０１５５】
また請求項６記載の本発明によれば、制御手段が検出装置の検出結果に基づいてアーム駆動手段を制御し、把持装置の基体をロボットアームによって変位駆動する。これによってワークに予め設けられる当接すべき位置に係止片を容易に当接させることができる。またアーム駆動手段による基体の移動と、係止片駆動手段による係止片の移動とを連動して動作させることができる。
【０１５６】
また請求項７記載の本発明によれば、アーム駆動手段による把持装置の移動と、係止片駆動手段による係止片の移動とを連動して行わせることができ、ワークが不安定な場合であっても、ワークを容易に把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である把持装置１を示す断面図である。
【図２】把持装置１を示す側面図である。
【図３】把持装置１を示す平面図である。
【図４】把持装置１を示す底面図である。
【図５】把持装置１のチャック体駆動機構８を拡大して示す断面図である。
【図６】チャック体７の爪部材９を拡大して示す正面図である。
【図７】吸着パッド４を示す断面図である。
【図８】把持装置１の可動状態切換機構６を拡大して示す断面図である。
【図９】把持装置１の可動片機構６ａを拡大して示す断面図である。
【図１０】自然状態における挟持孔６２付近を拡大して示す断面図である。
【図１１】外力が与えられた状態における挟持孔６２付近を拡大して示す断面図である。
【図１２】把持装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】制御装置８０の構成を示すブロック図である。
【図１４】ワーク１０の収容状態を説明するための図である。
【図１５】把持装置１による第１の把持動作を示す図である。
【図１６】第１の把持動作における制御手段８０の動作を示すフローチャートである。
【図１７】ワーク１０の特殊な収容状態を示す断面図である。
【図１８】把持装置１による第２の把持動作を示す図である。
【図１９】第２の把持動作における制御手段８０の動作を示すフローチャートである。
【図２０】把持相違１による第３の把持動作を示す図である。
【図２１】第３野把持動作における制御装置８０の動作を示すフローチャートである。
【図２２】他の把持動作を示す図である。
【図２３】ワーク１０を移動先に配置した状態を示す断面図である。
【図２４】把持したワークを離脱する動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 把持装置
２ 多関節ロボット
３ 基体
４ 吸着パッド
５ パッド保持軸
６ 可動状態切換機構
７ チャック体
８ チャック体駆動機構
９ 爪部材
１０ ワーク
１１ 挿通孔
１３ 爪部材駆動手段
１６ チャック体駆動モータ
７１ 固定軸状態検出手段
８０ 制御手段

Claims (7)

1. ワークを把持する把持装置であって、
   基体と、
   基体に対して、予め定める基準方向に変位自在に設けられ、ワークの一表面を吸着する吸着手段と、
   基体に対して基準方向に変位自在に設けられ、ワークを基準方向と交差する方向に係止する係止片と、
   係止片を基準方向に変位駆動する係止片駆動手段とを備えることを特徴とする把持装置。
2. 前記基準方向と交差する方向へ相対的に変位自在である複数の係止片が設けられ、
   係止片駆動手段は、各係止片を前記基準方向と交差する方向へ相対的に変位駆動することを特徴とする請求項１記載の把持装置。
3. 係止片は、吸着手段が吸着するワークの一表面と反対側の他表面を支持可能に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の把持装置。
4. 吸着手段は、可撓性および弾発性を有する材料から成り、筒状に形成される弾性部材を含み、吸引源によって弾性部材の内方の流体を吸引可能に構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の把持装置。
5. 吸着手段は、磁気吸引力を発生することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の把持装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の把持装置と、
   把持装置の基体が固定されるロボットアームと、
   ワークとロボットアームとの位置を検出する検出手段と、
   ロボットアームを変位駆動するアーム駆動手段と、
   検出手段の検出結果に基づいて、ワークと係止片との位置を算出し、アーム駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする多関節ロボット。
7. 制御手段は、アーム駆動手段と、係止片駆動手段とを同期して制御することを特徴とする請求項６記載の多関節ロボット。

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