JP2013018569A - 把持装置及びワーク搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重ねられ通気性を有する板状ワークであっても確実に把持し得る把持装置及びワーク搬送装置の提供。
【解決手段】板状ワークの一方の面側に対向可能な対向面１１及び該対向面１１に対し該対向面１１の面直方向に突出すると共に該対向面１１に沿う所定方向に近接離間可能な一対の爪部１２を備える把持部１０と、板状ワークの一方の面側に対向面１１が当接したか否かを検出する第１検出部２０と、を有し、第１検出部２０は、板状ワークの一方の面側に当接可能な大きさの板面２１ａを備えて、該板面２１ａが、対向面１１と同一面上に位置する第１の位置と、対向面１１から面直方向に突出した第２の位置と、の間において移動可能な板状部材２１を有する把持装置１を採用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、把持装置及びワーク搬送装置に関するものである。

複数枚重ねられた板状ワークのうち最端（例えば最も上のもの）だけ保持して、後続のワーク群から分離し、作業台まで運び、何らかの装置に組み込む作業などの自動化が進められている。従来、かかる板状ワークの保持には、真空吸着が多用されている（例えば特許文献１参照）。この真空吸着によれば、複数枚重ねられた板状ワークの一方の面側を吸着することで、板状ワークを確実に一枚ずつ後続のワーク群から分離できる。

特開２００７−２３８１８６号公報

しかしながら、板状ワークが網状であったり、多数の穴が形成されていたりと、その素材が通気性を有する場合、真空吸着での保持は困難である。そこで、真空吸着を用いずに、物理的に板状ワークを把持する手段が考えられる。
ところで、板状ワークが常に定位置にあれば、既存のロボットアーム等で把持も容易であるが、板状ワークが複数枚重ねられている場合、一枚ずつ運び出す毎に、次に運び出すべき板状ワークの位置が順次下がっていくため、それに対応して把持位置を順次変更していくことは、その動作制御上、板状ワークの把持が不確実になる虞がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、重ねられ通気性を有する板状ワークであっても確実に把持し得る把持装置及びワーク搬送装置の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、板状ワークの一方の面側に対向可能な対向面及び該対向面に対し該対向面の面直方向に突出すると共に該対向面に沿う所定方向に近接離間可能な一対の爪部を備える把持部と、上記板状ワークの一方の面側に上記対向面が当接したか否かを検出する検出部と、を有し、上記検出部は、上記板状ワークの一方の面側に当接可能な大きさの板面を備えて、該板面が、上記対向面と同一面上に位置する第１の位置と、上記対向面から上記面直方向に突出した第２の位置と、の間において移動可能な板状部材を有する把持装置を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、検出部によって板状ワークの一方の面側が把持部の対向面に当接したことを検出してから、該対向面に対して突出する把持部の一対の爪部を該対向面に沿う所定方向に近接移動させることで、対向面に当接した状態の板状ワークを確実に把持することができる。検出部は、所定面積の板面を有する板状部材を備えているため、通気性を有する板状ワークであっても、その穴や溝等に落ち込むことなく、それらを跨ぐようにして板状ワークの一方の面側と当接でき、把持位置の基準となる板状ワークの一方の面側の位置を確実に検出することができる。

また、本発明においては、上記把持装置を有するワーク搬送装置を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、重ねられ通気性を有する板状ワークであっても確実に把持して、作業台等に搬送することができる。

本発明の把持装置及びワーク搬送装置によれば、重ねられ通気性を有する板状ワークであっても確実に把持し、また、搬送することができる。

本発明の実施形態における把持装置を上方側から視た斜視図である。 本発明の実施形態における把持装置を下方側から視た斜視図である。 図２における矢視Ａ−Ａ断面図である。 図２における矢視Ｂ−Ｂ断面図である。 図２における矢視Ｃ−Ｃ断面図である。 本発明の実施形態における板状ワークの構成を示す平面図である。 本発明の実施形態における貫通孔とスタイラスとの関係を示す正面図と側面図である。 本発明の実施形態における貫通孔とスタイラスとの関係を示す正面図と側面図である。 本発明の実施形態における把持装置を備えるワーク搬送装置の動作を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

［把持装置］
図１は、本発明の実施形態における把持装置１を上方側から視た斜視図である。図２は、本発明の実施形態における把持装置１を下方側から視た斜視図である。図３は、図２における矢視Ａ−Ａ断面図である。図４は、図２における矢視Ｂ−Ｂ断面図である。図５は、図２における矢視Ｃ−Ｃ断面図である。図６は、本発明の実施形態における板状ワークＷの構成を示す平面図である。

把持装置１は、複数枚重ねられた板状ワークＷのうち最端（例えば最も上のもの）だけ、後続の板状ワークＷ群から分離して把持する装置である。本実施形態の把持装置１は、板状ワークＷとして、図６に示すように、網状であって複数の貫通孔１００を有する送風機（ファン）のカバーを対象としている。板状ワークＷは、図６に示す姿勢で、図６における紙面垂直方向に複数枚重ねられて配置されている。

図１及び図２に示すように、把持装置１は、把持部１０と、第１検出部（検出部）２０と、第２検出部３０とを有する。把持部１０は、基体部２に設けられている。第１検出部２０は、把持部１０に設けられている。第２検出部３０は、基体部２に設けられている。また、基体部２には、ワーク搬送装置５０（図１及び図２において不図示、図９参照）の手首部に対して装着可能な装着部３が設けられている。

把持部１０は、図２に示すように、板状ワークＷの一方の面（表面）側に対向可能な対向面１１と、対向面１１に対し該対向面１１の面直方向に突出すると共に該対向面１１に沿う所定方向に近接離間可能な一対の爪部１２と、を有する。対向面１１と爪部１２は、一対の爪部本体１３にそれぞれ設けられている。一対の爪部本体１３は、スライドアクチュエータ１４によって、当該所定方向にスライド駆動可能な構成となっている。

スライドアクチュエータ１４は、基体部２に設けられている。本実施形態のスライドアクチュエータ１４は、一対の爪部本体１３を駆動させる駆動源として不図示のエアシリンダを有する。エアシリンダは、不図示のソレノイドバルブの開閉駆動により伸縮し、当該伸縮はセンサ１５により検出可能に構成されている。なお、エアシリンダへの空気の供給や、不図示のソレノイドバルブへの駆動信号の入出力は、装着部３を介してワーク搬送装置５０側から行われる。

爪部１２は、爪部本体１３の対向面１１と直交する側面にネジ止めされている。爪部１２は、略Ｌ字状に屈曲したプレートであり、対向面１１に対して該対向面１１の面直方向に突出すると共に、屈曲して対向面１１と対向可能な位置まで所定距離で延出している（図３参照）。爪部１２の屈曲位置と対向面１１との間の距離は、板状ワークＷの厚みに基づいて設計されている。具体的に、爪部１２の屈曲位置と対向面１１との間の距離は、板状ワークＷの一枚の厚みと同一若しくは若干大きく設計されている。

第１検出部２０は、板状ワークＷの一方の面側に対向面１１が当接したか否かを検出するものである。第１検出部２０は、図２に示すように、一対の爪部本体１３のうちの一方に設けられている。第１検出部２０は、板状ワークＷの一方の面側に当接可能な大きさの板面２１ａを備えて、該板面２１ａが、対向面１１と同一面上に位置する第１の位置（図３及び図４において二点鎖線で示す）と、対向面１１から面直方向に突出した第２の位置（図３及び図４において実線で示す）と、の間において移動可能な板状部材２１を有する。

板状部材２１の板面２１ａの大きさは、板状ワークＷの貫通孔１００の大きさに基づいて設計されている。具体的に、板状部材２１の板面２１ａの大きさは、図６に示すように、略レーストラック形状を呈する円環網状の板状ワークＷが有する複数の貫通孔１００のうち２つ以上（本実施形態では５つ）を、その径方向において跨ぐことが可能な大きさに設計されている。換言すると、板状部材２１の板面２１ａの長辺の長さは、径方向において、板状ワークＷの内径から外径までの長さと略同じ長さを有している。

図３に示すように、板面２１ａの裏側には、爪部本体１３に形成された孔部１３ａに沿ってスライド自在なシャフト２２が設けられている。シャフト２２は、板状部材２１の長辺方向において間隔をあけて対となって設けられている。シャフト２２の基端部は、ネジ部材２３によって板状部材２１と接続されている。一方、シャフト２２の先端部には、ネジ部材２４が螺合しており、孔部１３ａの開口縁部に係止可能な構成となっている。

また、板面２１ａの裏側には、上記構成の板状部材２１を第１の位置（図３において二点鎖線で示す）から第２の位置（図３において実線で示す）に向けて面直方向に付勢するコイルバネ（付勢部材）２５が設けられている。したがって、板状部材２１は、常態で、コイルバネ２５によって付勢されて、ネジ部材２４が孔部１３ａの開口縁部に係止した状態である第２の位置に位置する。本実施形態では、板状部材２１が第２の位置に位置するとき、板面２１ａは、爪部１２の先端よりも突出している。

第１検出部２０は、板面２１ａが対向面１１と同一面に位置する第１の位置に移動したことを検出するフォトセンサ２６を有する。フォトセンサ２６は、爪部本体１３に設けられている。フォトセンサ２６は、投光部と受光部とが対向配置される略コの字形状を有する。図４に示すように、板面２１ａの裏側には、板状部材２１が第１の位置に位置するときに、フォトセンサ２６の投光部２６ａと不図示の受光部との間に挿入され、紙面奥行き方向に延びる光軸を遮るセンサドグ２７が設けられている。

第２検出部３０は、図２及び図６に示すように、板状ワークＷの複数の貫通孔１００のうち少なくとも一つと係合して、板状ワークＷに対する把持部１０の位置を検出するものである。本実施形態の第２検出部３０は、２つ設けられており、図６に示すように、板状ワークＷの２つの貫通孔１００Ａとそれぞれ係合することで、板状ワークＷの周方向において把持部１０が適正な位置に位置するか否かを検出する構成となっている。

第２検出部３０は、貫通孔１００Ａと係合可能な幅を有するスタイラス（係合部材）３１を有する。図５に示すように、スタイラス３１は、リニアブッシュ３２によって面直方向にスライド自在なシャフト３３の先端部に設けられている。スタイラス３１の先端は、常態で、第２の位置に位置する板状部材２１の板面２１ａと同一面に位置している。リニアブッシュ３２は、基体部２に接続されたブッシュブラケット３４に設けられている。ブッシュブラケット３４には、フォトセンサ３５を支持するセンサブラケット３６が接続されている。

フォトセンサ３５は、投光部３５ａと受光部３５ｂとが対向配置される略コの字形状を有する（図２参照）。図５に示すように、シャフト３３の先端部と逆側の端部には、センサドグ３７が設けられている。シャフト３３は、不図示のバネによって図５において紙面下方に付勢されており、センサドグ３７は、常態でフォトセンサ３５の投光部３５ａと受光部３５ｂとの間の光軸を遮る位置に位置している。一方、スタイラス３１が貫通孔１００Ａと係合して、シャフト３３が付勢に抗して移動すると、光軸を遮ることが不可な位置（図５において２点鎖線で示す位置）に位置する。

図７は、本発明の実施形態における貫通孔１００Ａとスタイラス３１との関係を示す正面図と側面図である。図８は、本発明の実施形態における貫通孔１００Ｂとスタイラス３１との関係を示す正面図と側面図である。なお、貫通孔１００Ｂは、図６に示すように、貫通孔１００Ａと周方向において隣り合って配置されている貫通孔１００である。
図７及び図８に示すように、スタイラス３１は、所定の厚みｔを有し、先端に向かって幅ｗが漸次狭くなる先細り形状を有する。

厚みｔは、径方向における貫通孔１００の長さよりも小さく形成されている。したがって、貫通孔１００Ａ及び貫通孔１００Ｂのいずれにも挿入可能な構成となっている（図７（ｂ）及び図８（ｂ）参照）。一方、幅ｗは、貫通孔１００Ａにのみ係合でき、貫通孔１００Ｂには係合できない大きさとなっている（図７（ａ）及び図８（ａ）参照）。すなわち、幅ｗは、貫通孔１００Ａの周方向における長さより大きく、且つ、貫通孔１００Ｂの周方向における長さよりも十分に小さくなるように設計されている。

したがって、スタイラス３１が貫通孔１００Ａを通過しようとすると、図７に示すように、スタイラス３１が貫通孔１００Ａに係合し、その通過が規制され、先端が距離ｋ１だけ板状ワークＷの裏側に突出した状態で静止する。そうすると、フォトセンサ３５の光軸が遮られなくなり、貫通孔１００Ａに対する係合を検出することができる。
一方、スタイラス３１が貫通孔１００Ｂを通過しようとすると、図８に示すように、スタイラス３１が貫通孔１００Ｂに係合できずに、先端が距離Ｋ１よりも大きい距離ｋ２で板状ワークＷの裏側に突出してしまう。そうすると、フォトセンサ３５の光軸が遮られたままとなり、貫通孔１００Ａに対する非係合を検出することができる。

［ワーク搬送装置］
図９は、本発明の実施形態における把持装置１を備えるワーク搬送装置５０の動作を説明するための図である。
図９に示すように、ワーク搬送装置５０は、把持装置１を少なくとも上下方向（１軸方向）に移動させることが可能な構成となっている。本実施形態のワーク搬送装置５０は、多軸（例えば６軸）ロボットアームであり、手首部に装着した把持装置１を任意の方向に任意の姿勢で移動可能な構成となっている。

また、ワーク搬送装置５０は、把持装置１のスライドアクチュエータ１４の駆動を制御する不図示の制御部を有する。当該制御部は、第１検出部２０のフォトセンサ２６と、第２検出部３０のフォトセンサ３５と、それぞれ電気的に接続されており、フォトセンサ２６及びフォトセンサ３５の検出結果に応じて、エアシリンダへの空気の供給や、不図示のソレノイドバルブへの駆動信号の入出力を行い、スライドアクチュエータ１４の駆動を制御する構成となっている。

続いて、把持装置１を備えるワーク搬送装置５０の動作について説明する。なお、特に断りが無い限り、上記制御部が、主体者として以下の動作を制御する。

先ず、複数枚重ねられた板状ワークＷの上方に把持装置１を位置させ、図９（ａ）に示すように、複数枚重ねられた板状ワークＷのうち最端のものに向けて、把持装置１を下降させる。この下降の際には、把持装置１の姿勢を、対向面１１と板状ワークＷの一方の面側とが、略平行になる姿勢にすることが好ましい。

次に、図９（ｂ）に示すように、板状ワークＷの一方の面（表面）側に対向面１１を当接させる。
板状ワークＷの一方の面側に対向面１１が当接したか否かは、第１検出部２０が検出する。より詳しくは、対向面１１から面直方向に突出した第２の位置に位置する板状部材２１が、把持装置１の下降によって板状ワークＷの一方の面側に当接し、コイルバネ２５の付勢に抗して、対向面１１と同一面に位置する第１の位置に移動すると、センサドグ２７がフォトセンサ２６の光軸を遮り、センサ出力が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わり、板状ワークＷの一方の面側に対向面１１が当接したことが検出される。

ここで、本実施形態の板状部材２１の板面２１ａの大きさは、板状ワークＷが有する複数の貫通孔１００のうち２つ以上を、その径方向において跨ぐことが可能な大きさに設計されている（図６参照）。したがって、第１検出部２０は、複数の貫通孔１００を有して通気性のある板状ワークＷであっても、その貫通孔１００に落ち込むことなく、それらを跨ぐようにして板状ワークＷの一方の面側と当接でき、把持位置の基準となる板状ワークＷの一方の面側の上下方向の位置を確実に検出することができる。

一方、第２検出部３０は、板状ワークＷの複数の貫通孔１００のうち少なくとも一つと係合して、板状ワークＷに対する把持部１０の位置を検出する。本実施形態では、２つの第２検出部３０が、板状ワークＷの２つの貫通孔１００Ａとそれぞれ係合することで、板状ワークＷの周方向において把持部１０が適正な位置に位置するか否かを検出する。より詳しくは、スタイラス３１が貫通孔１００Ａに係合し、シャフト３３が不図示のバネの付勢に抗して移動すると、センサドグ３７がフォトセンサ３５の光軸を遮ることが不可な位置に移動し、センサ出力が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り替わり、貫通孔１００Ａに対して係合したことが検出される。

ここで、スタイラス３１は、貫通孔１００Ａにのみ係合でき、当該貫通孔１００Ａと周方向において隣り合って配置された貫通孔１００Ｂには係合できない幅ｗを有している（図７及び図８参照）。したがって、第２検出部３０は、スタイラス３１の係合／非係合を検出することで、本実施形態のような略円環状の板状ワークＷであっても、板状ワークＷの周方向において把持部１０が適正な位置に位置するか否かを検出することができる。また、スタイラス３１は、所定の厚みｔを有し、且つ、先端に向かって幅ｗが漸次狭くなる先細り形状を有するため、多少の位置ズレが生じても比較的小さい貫通孔１００Ａに確実に係合することができるため、その係合／非係合の検出を正確に行える。

次いで、図９（ｃ）に示すように、第１検出部２０及び第２検出部３０の検出結果に基づいて、把持部１０を駆動させ、把持装置１に板状ワークＷを把持させる。
より詳しくは、第１検出部２０及び第２検出部３０の検出結果のいずれもが「ＯＫ」である場合に、把持部１０を駆動させる。一方、第１検出部２０及び第２検出部３０の検出結果の少なくとも１つが「ＮＧ」である場合は、把持部１０による板状ワークＷの把持が不確実になる虞があるため、把持部１０を駆動させない制御を行う。

このように、第１検出部２０よって板状ワークＷの一方の面側に対向面１１が当接したことを検出してから、対向面１１に対して突出する把持部１０の一対の爪部１２を該対向面１１に沿う所定方向に近接移動させることで、対向面１１に当接した状態の板状ワークＷを確実に把持させることができる。すなわち、板状ワークＷが複数枚重ねられている場合、一枚ずつ運び出す毎に、次に運び出すべき板状ワークＷの位置が順次下がっていくが、把持位置の基準となる板状ワークＷの一方の面側の上下方向の位置は、第１検出部１０によって確実に検出することができるため、上下方向における動作制御が容易且つ確実となるためである。

また、爪部１２の屈曲位置と対向面１１との間の距離は、板状ワークＷの一枚の厚みと略同一に設計されるため、当該近接移動により、爪部１２が板状ワークＷの他方の面（裏面）側に挿入でき、一枚ずつ確実に後続の板状ワークＷと分離させることができる。また、板状部材２１は、コイルバネ２５によって面直方向に付勢されているので、把持した板状ワークＷを、対向面１１と爪部１２との間で挟持し、上下方向のガタを防止することができる。さらに、スタイラス３１が貫通孔１００Ａと係合することで、板状ワークＷの平面方向におけるガタを防止することができる。
以上のようにして、把持装置１に板状ワークＷを把持させたら、板状ワークＷを持ち上げて不図示の作業台まで運び、所定の組み込み作業などを行う。

したがって、上述の本実施形態によれば、板状ワークＷの一方の面側に対向可能な対向面１１及び該対向面１１に対し該対向面１１の面直方向に突出すると共に該対向面１１に沿う所定方向に近接離間可能な一対の爪部１２を備える把持部１０と、板状ワークＷの一方の面側に対向面１１が当接したか否かを検出する第１検出部２０と、を有し、第１検出部２０は、板状ワークＷの一方の面側に当接可能な大きさの板面２１ａを備えて、該板面２１ａが、対向面１１と同一面上に位置する第１の位置と、対向面１１から面直方向に突出した第２の位置と、の間において移動可能な板状部材２１を有する把持装置１を採用することによって、第１検出部２０によって板状ワークＷの一方の面側が把持部１０の対向面１１に当接したことを検出してから、該対向面１１に対して突出する把持部１０の一対の爪部１２を該対向面１１に沿う所定方向に近接移動させることで、対向面１１に当接した状態の板状ワークＷを確実に把持することができる。第１検出部２０は、所定面積の板面２１ａを有する板状部材２１を備えているため、通気性を有する板状ワークＷであっても、その貫通孔１００に落ち込むことなく、それらを跨ぐようにして板状ワークＷの一方の面側と当接でき、把持位置の基準となる板状ワークＷの一方の面側の位置を確実に検出することができる。
したがって、本実施形態の把持装置１及びワーク搬送装置５０によれば、重ねられ通気性を有する板状ワークＷであっても確実に把持し、また、搬送することができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上述した把持装置１、ワーク搬送装置５０は、複数の貫通孔１００を有して通気性がある板状ワークＷだけでなく、通気性を有さない板状ワークにも、もちろん適用可能である。

１…把持装置、１０…把持部、１１…対向面、１２…爪部、２０…第１検出部（検出部）、２１…板状部材、２１ａ…板面、２５…コイルバネ（付勢部材）、３０…第２検出部、３１…スタイラス（係合部材）、５０…ワーク搬送装置、ｔ…厚み、ｗ…幅、Ｗ…板状ワーク、１００…貫通孔

Claims (7)

1. 板状ワークの一方の面側に対向可能な対向面及び該対向面に対し該対向面の面直方向に突出すると共に該対向面に沿う所定方向に近接離間可能な一対の爪部を備える把持部と、
   前記板状ワークの一方の面側に前記対向面が当接したか否かを検出する検出部と、を有し、
   前記検出部は、前記板状ワークの一方の面側に当接可能な大きさの板面を備えて、該板面が、前記対向面と同一面上に位置する第１の位置と、前記対向面から前記面直方向に突出した第２の位置と、の間において移動可能な板状部材を有することを特徴とする把持装置。
2. 前記板状部材を前記第１の位置から前記第２の位置に向けて前記面直方向に付勢する付勢部材を有することを特徴とする請求項１に記載の把持装置。
3. 前記板状ワークは、複数の貫通孔を有すること特徴とする請求項１または２に記載の把持装置。
4. 前記複数の貫通孔のうちの少なくとも一つと係合して、前記板状ワークに対する前記把持部の位置を検出する第２検出部を有することを特徴とする請求項３に記載の把持装置。
5. 前記第２検出部は、前記複数の貫通孔のうちの少なくとも一つと係合可能な幅を備える係合部材を有することを特徴とする請求項４に記載の把持装置。
6. 前記係合部材は、所定の厚みを有し、且つ、先端に向かって幅が漸次狭くなる先細り形状を有することを特徴とする請求項５に記載の把持装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の把持装置を有することを特徴とするワーク搬送装置。

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