JP2013119142A - 挟持フィンガー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バリエーションを有する種々のワークに柔軟に対応でき、ワークを確実に保持する挟持フィンガー装置を提供する。
【解決手段】ロボットアームに装着してワークＷの被挟持部Ｗ１，Ｗ２を対向する１対のフィンガー１１ｃ，１１ｃ，１２ｃ，１２ｃで挟持して搬送するための挟持フィンガー装置１であって、ロボットアームに連結する支持プレート２２と、支持プレート２２に配設されワークＷの第１の被挟持部Ｗ１を挟持する第１のフィンガー１１およびワークＷの第２の被挟持部Ｗ２を挟持する第２のフィンガー１２と、第１のフィンガー１１および第２のフィンガー１２の少なくとも一方を移動自在に支持する移動装置８と、第１のフィンガー１１および第２のフィンガー１２の少なくとも一方を回動自在に支持する回動装置７と、を備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、挟持フィンガー装置に係り、特に、ロボットアームに装着してワークに形成されたリブを挟持して搬送するための挟持フィンガー装置に関する。

複数の部品を加工し組み付けて、多様なバリエーションを有する製品を完成させる生産ラインでは、多種類のワークに柔軟に対応して効率よく確実に搬送するための技術が採用されている（例えば、特許文献１，２）。
特許文献１では、ワークを把持するハンド部を交換するハンド部交換機構５４により多種多様なワークに対応することができる。
特許文献２では、タレット式のロボットハンドにより複数のハンドを回転し切り換えて選択することで交換時間を短縮している。

特開平６−２６２２８１号公報（図１、図２） 特開平１０−２０２４５６号公報（図１、図２）

しかしながら、特許文献１のハンド部交換機構５４では、ワークの種類に応じて別個のハンドを用意しなければならないので、ハンドの製作コストや置き場の確保が問題となる。また、特許文献２のタレット式のロボットハンドでは構造が複雑になるため、ロボットの先端部が重くなり動作が制約され、切り換える種類にも限界があるという問題があった。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、ロボットアームに装着する単一の挟持フィンガー装置でバリエーションを有する種々のワークに柔軟に対応でき、しかもワークを確実に保持して搬送することができる挟持フィンガー装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、ロボットアームに装着してワークの被挟持部を対向する１対のフィンガーで挟持して搬送するための挟持フィンガー装置であって、前記ロボットアームに連結する支持プレートと、この支持プレートに配設され前記ワークの第１の被挟持部を挟持する第１のフィンガーおよび前記ワークの第２の被挟持部を挟持する第２のフィンガーと、前記第１のフィンガーおよび第２のフィンガーの少なくとも一方を移動自在に支持する移動装置と、前記第１のフィンガーおよび第２のフィンガーの少なくとも一方を回動自在に支持する回動装置と、を備えたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、前記ワークの第１の被挟持部を挟持する第１のフィンガーおよび前記ワークの第２の被挟持部を挟持する第２のフィンガーを備えたことで、ワークを２箇所で挟持するため、バリエーションを有する種々のワークを確実に保持して搬送することができる。

また、本発明に係る挟持フィンガー装置は、前記フィンガーの移動装置および回動装置を備えたことで、フィンガーの位置をワークの被挟持部に合わせて移動させるとともに、フィンガーを回動させて挟持する方向を適宜調整することができる。
このため、本発明に係る挟持フィンガー装置は、ワークの被挟持部の位置や形状の向きが異なる種々のワークに柔軟に対応して、確実にワークの被挟持部を挟持することができる。

本発明に係る挟持フィンガー装置は、ロボットアームに装着する単一の挟持フィンガー装置でバリエーションを有する種々のワークに柔軟に対応でき、しかもワークを確実に保持して搬送することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の挟持フィンガー装置であって、前記第１のフィンガーは前記支持プレートに固定され、前記第２のフィンガーは前記回動装置に支持され、前記回動装置は前記移動装置に支持されていること、を特徴とする。

かかる構成によれば、本発明に係る挟持フィンガー装置は、前記第１のフィンガーを前記支持プレートに固定して固定式のフィンガーとし、第２のフィンガーを前記移動装置および前記回動装置により可動式のフィンガーとすることで、構成を簡素化してより軽量化することができる。

つまり、種々のワークにおける形状が共通する被挟持部を第１の被挟持部として選定し、ロボットアームにより第１の被挟持部の位置や形状の向きが一致するようにワークごとに位置合わせすることで、第１のフィンガーを固定式のフィンガーとすることができる。
一方、第１の被挟持部の位置や形状の向きを一致させた状態で第２の挟持部の位置や形状の向きが種々のワークごとに異なる場合であっても、第２の被挟持部を挟持する第２のフィンガーを可動式とすることで、種々のワークに柔軟に対応することができる。
このようにして、本発明に係る挟持フィンガー装置は、構成を簡素化して軽量化を実現することで、ロボットアームに好適に装着することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の挟持フィンガー装置であって、前記移動装置は、直線移動装置からなり、駆動装置を備えたことを特徴とする。

かかる構成によれば、本発明に係る挟持フィンガー装置は、移動装置を直線移動装置で構成することで、構成をより簡素化して軽量化を図ることができる。また、直線移動装置を駆動する駆動装置を備えたことで、種々のワークに迅速に対応して工数削減を図ることが可能となる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の挟持フィンガー装置であって、前記駆動装置は、エアシリンダからなり、移動を規制する移動規制手段をさらに備えたことを特徴とする。

かかる構成によれば、前記駆動装置をエアシリンダで構成することで、構成を簡素化して軽量化を図ることができる。また、移動規制手段を備えたことで、エアシリンダにより移動し位置合わせした状態で移動を規制することができるため、ワークの被挟持部を確実に挟持することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の挟持フィンガー装置であって、前記回動装置は、前記移動装置に支持されたベース部材と、このベース部材に回動自在に軸支された回動部材と、この回動部材に固定され前記フィンガーを支持するフィンガー支持部材と、前記フィンガー支持部材に連結された回動アームと、この回動アームの回動方向の一方の側に連結され回動方向の他方の側に当該回動アームを付勢する第１のばね部材と、回動方向の他方の側に連結され回動方向の一方の側に付勢する第２のばね部材と、を備えたことを特徴とする。

かかる構成によれば、前記回動アームをそれぞれ両側から付勢する第１のばね部材と第２のばね部材を備えたことで、前記回動アームが自在に回動して前記ベース部材に載置されたフィンガーの挟持方向を適宜調整することができる。
つまり、例えば、第１の被挟持部と第２の被挟持部の形状の向きが異なる場合であっても、前記ベース部材に載置されたフィンガーは、ワークの第２の被挟持部を挟持しようとして被挟持部に挟持力を付与する際に、被挟持部から反作用的に回動力を受けて、フィンガーの挟持方向がワークの被挟持部の形状に適合するように回動する。このため、ワークの被挟持部の形状に合わせてフィンガーの挟持方向を好適に調整することができる。

このようにして、本発明に係る挟持フィンガー装置は、ワークの被挟持部の位置や形状の向きが異なる種々のワークに柔軟に対応して、確実に挟持することができる。

請求項６に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の挟持フィンガー装置であって、前記ワークの第１の被挟持部および第２の被挟持部は、当該ワークの表面から突出し表面に沿って這うように形成された衝立形状のリブであることを特徴とする。

かかる構成によれば、本発明に係る挟持フィンガー装置は、第１のフィンガーおよび第２のフィンガーによりワークを２箇所で挟持して確実に保持することができ、前記フィンガーの移動装置および回動装置により、フィンガーをワークの被挟持部に合わせて適宜調整することができるため、ワークに形成されたリブを挟持して搬送するための保持装置として特に好適に使用することができる。

本発明に係る挟持フィンガー装置は、ロボットアームに装着する単一の挟持フィンガー装置でバリエーションを有する種々のワークに柔軟に対応でき、しかもワークを確実に保持して搬送することができる。
このため、ワークの表面にリブを有し、製品のバリエーションに応じてこのリブの位置が変わるトランスミッションケースやトルコンケース等に特に好適に適用することができる。

本発明の実施形態に係る挟持フィンガー装置をワーク搬出工程に適用した場合の使用例を説明するための平面図である。 本発明の実施形態に係る挟持フィンガー装置でワークを挟持する様子を示す要部拡大平面図である。 本発明の実施形態に係る挟持フィンガー装置の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る挟持フィンガー装置の可動フィンガーの構成を示す図であり、（ａ）は正面断面図であり、（ｂ）は（ａ）における移動装置の連結部を示す部分平面図、（ｃ）は（ａ）のフィンガー部を示す部分下面図である。 本発明の実施形態に係る挟持フィンガー装置における回動装置を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。 本発明の実施形態に係る挟持フィンガー装置における回動装置を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は内部構造を示す断面斜視図である。 本発明の実施形態に係る挟持フィンガー装置における回動装置の動作を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は挟持する前の状態、（ｄ）は挟持した後の状態を示す模式的平面図である。 本発明の実施形態に係る挟持フィンガー装置の姿勢制御装置における弾性機構の動作（ワークを載置するパレットの剛性が高い場合）を示す模式的正面図であり、（ａ）は挟持フィンガー装置で被挟持部を挟持する前の状態、（ｂ）は被挟持部を挟持した状態を示す。 本発明の実施形態に係る挟持フィンガー装置の姿勢制御装置における弾性機構の動作（ワークを載置するパレットの剛性が低い場合）を示す模式的正面図であり、（ａ）は挟持フィンガー装置で被挟持部を挟持する前の状態、（ｂ）は被挟持部を挟持した状態を示す。 本発明の実施形態に係る挟持フィンガー装置の動作を説明するための部分正面断面図であり、ワークを挟持する前の状態を示す。 本発明の実施形態に係る挟持フィンガー装置の動作を説明するための部分正面断面図であり、サポートシャフトがワークに当接した状態を示す。 本発明の実施形態に係る挟持フィンガー装置の動作を説明するための部分正面断面図であり、サポートシャフトの外筒がワークに当接した状態を示す。 本発明の実施形態に係る挟持フィンガー装置の動作を説明するための部分正面断面図であり、クランプが完了した状態を示す。 本発明の実施形態に係るワークが過剰に位置ずれを生じている場合の挟持フィンガー装置の動作を説明するための部分正面断面図である。

本発明の実施形態に係るワークの挟持フィンガー装置１について、主として図１〜図９を参照しながら詳細に説明する。
挟持フィンガー装置１は、図１に示すように、多関節ロボット１００のロボットアーム１０１の先端部１０２に装着して種々のバリエーションを有するワークＷのリブＲを挟持して保持する保持装置として好適に使用することができる（図２、図３参照）。

具体的には、図２に示すように、例えば、２種類のワークＷ，Ｗ′に形成されたリブＲ，Ｒ′の位置や形状がそれぞれ異なり、第１の被挟持部Ｗ１，Ｗ１′では位置と形状（リブの向き）が一致するが、第２の被挟持部Ｗ２，Ｗ２′では位置と形状（リブの向き）が一致しない場合について以下説明する。

多関節ロボット１００は、搬送装置２００によって取り出し位置まで搬送されてきたパレット２０１に載置されたワークＷをロボットアーム１０１の先端部１０２に装着された挟持フィンガー装置１（図３を併せて参照）によりワークＷの被挟持部Ｗ１、Ｗ２（図２参照）を２箇所で把持し、ロボットアーム１０１を旋回させ挟持状態を解除して搬出装置３００まで搬送する工程を担っている。

なお、本実施形態においては、図３に示すように、挟持フィンガー装置１を後記する姿勢制御装置２に搭載して多関節ロボット１００に装着する場合について説明するが、これに限定されるものではなく、姿勢制御装置２を介さずに挟持フィンガー装置１をロボットアーム１０１の先端部１０２に装着してもよい。

挟持フィンガー装置１は、支持プレート２２に配設されワークＷの第１の被挟持部Ｗ１（図２を併せて参照）を挟持する固定フィンガー１１およびワークＷの第２の被挟持部Ｗ２を挟持する可動フィンガー１２と、この可動フィンガー１２を回動自在に支持する回動装置７と、この回動装置７を移動自在に支持する移動装置である直線移動装置８と、この移動装置８による移動を規制する移動規制装置８１と、を備えている。

固定フィンガー１１は、支持プレート２２に固定された取付ブラケット１１ａと、フィンガー駆動機構１１ｂと、被挟持部Ｗ１，Ｗ１′を挟持する１対の挟持フィンガー１１ｃ，１１ｃと、挟持フィンガー１１ｃに装着された緩衝部材１１ｄと、を備えている。
取付ブラケット１１ａは、フィンガー駆動機構１１ｂと挟持フィンガー１１ｃを支持プレート２２に固定するための部材である。

フィンガー駆動機構１１ｂは、挟持フィンガー１１ｃを駆動するための機構であり、汎用的な機構であるため図示は省略するが、挟持フィンガー１１ｃを開閉自在に支持する支持機構や挟持フィンガー１１ｃを開閉するエアシリンダ等の駆動機構を備えて構成されている。

１対の挟持フィンガー１１ｃ，１１ｃは、互いに向かい合わせに対峙して配設され、それぞれが水平方向に移動して進退することで開閉し、被挟持部Ｗ１を開放（アンクランプ）したり、挟持（クランプ）したりすることができるようになっている。
なお、挟持フィンガー１１ｃ，１１ｃは、ワークＷの被挟持部Ｗ１の形状等に合わせて、両開きタイプや平行開閉タイプ等の種々の形態を採用することができるが、汎用的な装置であり特に限定されものではないので詳細な説明は省略する。また、挟持フィンガー１１ｃ，１１ｃは、通常の状態ではワークＷと接触しないように位置決めされるが、ワークＷの過度の位置ずれ等が想定される場合には、挟持フィンガー１１ｃ，１１ｃの先端部にウレタンゴム等の弾性部材（不図示）を設けることが望ましい。

緩衝部材１１ｄは、可撓性を有するウレタンゴム等からなり、被挟持部Ｗ１を挟持した際に、被挟持部Ｗ１の損傷を防止しながら摩擦抵抗を増大させて強固に挟持することができるようになっている。

可動フィンガー１２は、回動装置７に固定する取付ブラケット１２ａと、フィンガー駆動機構１２ｂと、被挟持部Ｗ２，Ｗ２′を挟持する１対の挟持フィンガー１２ｃ，１２ｃと、挟持フィンガー１２ｃに装着された緩衝部材１２ｄと、を備え、挟持フィンガー１２ｃ，１２ｃが回動装置７により水平方向で回動したり、直線移動装置８により水平方向（図３の左右方向）で移動したりすることができるようになっている。
取付ブラケット１２ａ、フィンガー駆動機構１２ｂ、挟持フィンガー１２ｃ、および緩衝部材１２ｄの構成については、固定フィンガー１１と同様であるので詳細な説明は省略する。

回動装置７は、図４（ａ）に示すように、直線移動装置８に支持された状態で支持プレート２２に配設され、可動フィンガー１２を回動自在に支持する装置である。
回動装置７は、図５に示すように、直線移動装置８に固定されたベース部材７１と、ベース部材７１の下面にボルトＢ１（図６（ｂ）参照）で固定されたハウジング７２と、ハウジング７２にベアリング７３を介して回動自在に軸支された回動部材７４と、回動部材７４にボルトＢ２で固定されたフィンガー支持部材７５と、ベース部材７１の側面にボルトＢ３で固定されたばねガイド部材７６と、フィンガー支持部材７５にボルトＢ４で固定された回動アーム７７と、回動アーム７７を一方向（図５（ｃ）の右方向）に付勢する第１のばね部材７８ａと、回動アーム７７を他方向（図５（ｃ）の左方向）に付勢する第２のばね部材７８ｂと、を備えている。

回動アーム７７は、図７（ａ）に示すように平面視において、第１のばね部材７８ａにより、回動方向の反時計回り（Ｒ１参照）に付勢され、第２のばね部材７８ｂにより、時計回り（Ｒ２参照）に付勢されている。このため、回動装置７は、図６に示すように、回動アーム７７が固定されたフィンガー支持部材７５を回動自在に支持することで、フィンガー支持部材７５に固定された可動フィンガー１２を回動自在に支持している（図４（ａ）参照）。

かかる構成により、可動フィンガー１２は、図７（ｃ）に示すように、ワークＷ′の被挟持部Ｗ２′を挟持しようとして被挟持部Ｗ２′に挟持力を付与する際に、図７（ｄ）に示すように、被挟持部Ｗ２′から反作用的に回動力Ｆを受けて、挟持フィンガー１２ｃ，１２ｃの挟持方向がワークＷ′の被挟持部Ｗ２′の形状に適合するように回動する機能を奏する（図２を併せて参照）。

直線移動装置８は、図３に示すように、支持プレート２２に配設され、回動装置７に支持された可動フィンガー１２を被挟持部Ｗ２から被挟持部Ｗ２′まで直線移動自在に支持する装置である（図２を併せて参照）。
直線移動装置８は、図４に示すように、支持プレート２２に配設されたガイドレール８２と、ガイドレール８２に支持されたホルダ８３と、ホルダ８３の移動を規制する移動規制手段である移動規制装置８１と、ホルダ８３に固定され回動装置７を支持する支持部材８４と、支持部材８４を直線移動させる駆動源であるエアシリンダ８５と、支持部材８４の移動端を規制する前進端ストッパ８６ａ（図４（ａ）参照）および後退端ストッパ８６ｂ（図４（ｂ）、図２参照）と、を備えている。

ガイドレール８２は、可動フィンガー１２を被挟持部Ｗ２から被挟持部Ｗ２′まで移動する移動方向に沿って配設され、回動装置７を介してホルダ８３に支持された可動フィンガー１２を移動自在に案内している。
移動規制装置８１は、ホルダ８３をガイドレール８２にクランプすることで、移動を規制するロック装置であり、エア式、電磁式、ギア駆動式等、種々の機構で構成することができる。

かかる構成により、直線移動装置８は、エアシリンダ８５を後退駆動して、支持部材８４が後退端ストッパ８６ｂに当接した状態（図３に示す状態）で移動規制装置８１によりホルダ８３の移動を規制して、可動フィンガー１２により被挟持部Ｗ２を挟持することができる。一方、直線移動装置８は、エアシリンダ８５を前進駆動して、支持部材８４が前進端ストッパ８６ａに当接した状態（不図示）で移動規制装置８１によりホルダ８３の移動を規制して、被挟持部Ｗ２′を挟持することができる。

なお、本実施形態においては、移動装置として１軸の直線移動装置８を採用したが、これに限定されるものではなく、ワークＷに形成されたリブＲ，Ｒ′（図２参照）の位置や形状等により適宜２軸（２次元）ないし３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向の３次元）の移動装置を採用することができる。

また、本実施形態においては、直線移動装置８の駆動源としてエアシリンダ８５を採用し前進端ストッパ８６ａと後退端ストッパ８６ｂを設けて位置決めしたが、これに限定されるものではなく、種々の駆動方式を採用することが可能であり、例えば、ボールねじとサーボモータによる駆動方式を採用し、位置制御により任意の位置で位置決めし移動規制手段により移動を規制して被挟持部Ｗ２′を挟持することもできる。

かかる構成により、挟持フィンガー装置１は、可動フィンガー１２を移動自在に支持する直線移動装置８、および回動自在に支持する回動装置７を備えたことで、可動フィンガー１２の位置をワークＷ，Ｗ′の被挟持部Ｗ２，Ｗ２′に合わせて移動させるとともに、可動フィンガー１２を回動させて挟持する方向を適宜調整することができる（図２参照）。

具体的には、図２に示すように、挟持フィンガー装置１で挟持する搬送対象がワークＷからワークＷ′に変更になった場合には、ワークＷの被挟持部Ｗ１では、ワークＷのリブＲの形状や向きがワークＷ′のリブＲ′と共通する（共通するようにロボットハンドの１０１を位置合わせする）が、ワークＷの被挟持部Ｗ２とワークＷ′の被挟持部Ｗ２′では、ワークＷのリブＲの形状や向きがワークＷ′のリブＲ′と異なっている。

なお、本実施形態においては、ワークＷの被挟持部Ｗ１では、ワークＷのリブＲの形状や向きがワークＷ′のリブＲ′と共通することとしたが、これに限定されるものではなく、ワークＷ′の被挟持部Ｗ１′に合致するようにロボットアーム１０１で位置合わせして、ワークＷ′の被挟持部Ｗ２′におけるワークＷのリブＲとワークＷ′のリブＲ′との形状や向きのずれを回動装置７や直線移動装置８で補正してもよい。

挟持フィンガー装置１は、このようなバリエーションを有する複数種類のワークＷ，Ｗ′において、被挟持部Ｗ２，Ｗ２′の位置やリブＲ，Ｒ′の向きが異なる場合であっても、直線移動装置８により可動フィンガー１２をワークＷの被挟持部Ｗ２の位置からワークＷ′の被挟持部Ｗ２′の位置まで移動させ、回動装置７によりワークＷ′の被挟持部Ｗ２′におけるリブＲ′の向きに合わせて挟持フィンガー１２ｃ，１２ｃの挟持方向を好適に調整することができる（図７（ｃ）、（ｄ）参照）。

このため、挟持フィンガー装置１は、ワークＷ，Ｗ′の被挟持部Ｗ２，Ｗ２′の位置や形状の向きが異なる種々のワークＷ，Ｗ′に柔軟に対応して、確実にワークＷ，Ｗ′の被挟持部Ｗ１，Ｗ２，Ｗ１′，Ｗ２′を挟持することができる。

＜姿勢制御装置＞
姿勢制御装置２は、図２に示すように、ロボットアーム１０１の先端部１０２に固定する固定プレート２１と、挟持フィンガー装置１を支持する支持プレート２２と、支持プレート２２を弾性支持する弾性機構３と、支持プレート２２の変位検知手段４と、挟持フィンガー装置１の姿勢を検知する姿勢検知装置６と、を備えている。
なお、本実施形態においては、姿勢検知装置６を備えた場合について説明するが、これに限定されるものではなく、ワークＷがパレット２０１（図１）に正規の状態で位置決めされている場合には姿勢検知装置６を備えなくともよい。

固定プレート２１は、支持プレート２２を支持するベースとなる部材であり、平面視で矩形形状をなしている（図１参照）。
支持プレート２２は、固定プレート２１に四隅に配設された弾性機構３（図１を併せて参照）を介して弾性支持されている。支持プレート２２には、挟持フィンガー装置１を構成する固定フィンガー１１および可動フィンガー１２と、姿勢検知装置６が所定の箇所に配設されている。

弾性機構３は、図２に示すように、固定プレート２１と支持プレート２２の間に配設されたコイルスプリング３１により、支持プレート２２を固定プレート２１から離れる方向（図２の下方向）に付勢して、支持プレート２２を固定プレート２１に対して弾性支持している。

なお、本実施形態においては、弾性機構３のばね部材としてコイルスプリング３１を採用したが、これに限定されるものではなく、姿勢制御に必要な荷重および撓み量が確保できるものであれば、ねじりコイルばね、板ばね、皿ばね等の種々のばね部材を採用することができる。また、ばね部材に限定されるものではなく、ガススプリングを採用することもできる。

すなわち、ワーク作業装置の作業内容に応じて、その姿勢制御に必要な荷重や撓み量（ストローク）を考慮して、適宜適切なばね部材またはガスプリングを選択して好適な姿勢制御を実現するが、ばね部材は、たわみ量に応じて荷重が比例するので、姿勢制御力を徐々に増大させる用途に適し、ガススプリングは、たわみ量が変化しても一定の荷重を発生することができるので、当初から安定した一定の姿勢制御力を確保する用途に適する。

変位検知手段４は、支持プレート２２の固定プレート２１に対する変位を検知する検知装置であり、近接センサ等の検知装置が使用される。
変位検知手段４は、支持プレート２２の原位置を検知する第１検知器４１および第１被検知部４１ａと、挟持フィンガー装置１（固定フィンガー１１、可動フィンガー１２）による挟持位置を検知する第２検知器４２および第２被検知部４２ａと、支持プレート２２の過剰変位を検知する第３検知器４３および第３被検知部４３ａと、を備えている。

かかる構成により、支持プレート２２が図１０に示す原位置から固定プレート２１に近づく方向に移動し、第２被検知部４２ａが第２検知器４２の位置までくると挟持フィンガー装置１による挟持位置にあることを検知し（図１１参照）、支持プレート２２が把持位置を行き過ぎて第３被検知部４３ａが第３検知器４３の位置までくると支持プレート２２の過剰変位を検知することができる（図１４（ｃ）参照）。

姿勢検知装置６は、図２に示すように、ワークＷに当接させるサポートシャフト５と、サポートシャフト５の先端に設けられた可撓性部材５ａと、サポートシャフト５を出没自在に内装する外筒６１と、サポートシャフト５をワークＷに押し付ける方向に付勢する付勢手段６２と、サポートシャフト５がワークＷに当接していることを検知する当接検知手段６３と、外筒６１を図３の上下方向に移動するエアシリンダ６４と、を備えている。

ここで、可撓性部材５ａは、例えば、ゴム、発泡スチロール、スポンジ等を使用して、サポートシャフト５をワークＷに当接させたときの衝撃力を緩和しワークＷの損傷を防止することができる。
また、エアシリンダ６４は、挟持フィンガー装置１の位置決めの際に姿勢検知装置６がワークＷに干渉しないように外筒６１およびサポートシャフト５を上方に逃がすための装置であり、外筒６１およびサポートシャフト５を下方に下げた状態でサポートシャフト５がワークＷと当接可能になる。

当接検知手段６３は、光センサ等からなり、サポートシャフト５がワークＷに当接してから所定の移動量ｓだけ移動し（図１１（ａ）参照）、外筒６１の先端面とサポートシャフト５の先端面が面一となった状態で（図１２（ａ）参照）、対面する位置に移動してきた被検知部６３ａにより、サポートシャフト５がワークＷに当接してから所定の移動量だけ移動したことを検知する。

付勢手段６２は、特に限定されず、コイルスプリング等を採用することができるが、付勢手段６２の弾性係数は、弾性機構３のコイルスプリング３１の弾性係数よりも小さく（弾性機構３の弾性係数が付勢手段６２の弾性係数よりも大きく）なるように設定されている。

かかる構成により、図１１に示すように、サポートシャフト５がワークＷに当接してから移動する移動量ｓ（図１１（ａ）参照）よりも、その間にコイルスプリング３１（図５参照）が撓む移動量ｓ′（図１１（ｂ）参照）の方が小さくなる。

姿勢検知装置６は、挟持フィンガー装置１の近傍に配設され、当接検知手段６３により、ワークＷを挟持する固定フィンガー１１および可動フィンガー１２がそれぞれワークＷの被挟持部Ｗ１，Ｗ２に適正に位置合わせされた状態であることを検知することができる。

つまり、ロボットアーム１０１（図１参照）の先端部１０２を近づけてサポートシャフト５がワークＷに当接した状態で（図１１（ａ）参照）、さらに先端部１０２をワークＷに近づける方向に移動させると、挟持フィンガー装置１（固定フィンガー１１および可動フィンガー１２）とともに、外筒６１が下方に移動してサポートシャフト５が付勢手段６２の付勢力に抗して外筒６１内に収容され、外筒６１の先端面とサポートシャフト５の先端面が面一となってワークＷに当接する（図１２（ａ）、図３参照）。

このとき、同時に挟持フィンガー装置１（固定フィンガー１１および可動フィンガー１２）は、ワークＷを挟持する緩衝部材１１ｄ，１と２ｄ（図３参照）がワークＷの被挟持部Ｗ１，Ｗ２に適正に挿入された状態となるように挟持フィンガー装置１（固定フィンガー１１および可動フィンガー１２）に対して姿勢検知装置６が適正な位置および高さに配設されている（図３参照）。

このため、姿勢検知装置６は、サポートシャフト５がワークＷに当接してから所定の移動量だけ移動し外筒６１の先端面とサポートシャフト５の先端面が面一となった状態を当接検知手段６３によって検知することで、ワークＷを挟持する挟持フィンガー装置１（固定フィンガー１１および可動フィンガー１２）がワークＷの被挟持部Ｗ１，Ｗ２に適正に位置合わせされた状態となっていることを確認することができる。

続いて、本発明の実施形態に係る挟持フィンガー装置１を姿勢制御装置２に搭載して多関節ロボット１００に装着して適用する場合の動作について図８から図１４を参照しながら説明する。
＜弾性機構３の動作＞
まず、弾性機構３の動作について、主として図８と図９を参照しながら説明する。参照する図８はワークを載置するパレットの剛性が高い場合の弾性機構３の動作を示す模式的正面図であり、（ａ）は挟持フィンガー装置で被挟持部を挟持する前の状態、（ｂ）は被挟持部を挟持した状態を示す。図９はワークを載置するパレットの剛性が低い場合の弾性機構３の動作を示す模式的正面図である。
なお、図８と図９では、説明の便宜上、ワークＷの傾き等を誇張して表現するが、実際には微小な変形量である。

ここで、パレット２０１（図１参照）は、目的や用途に応じて種々の形態が採用されるが、例えば、金属製のアングル材等で構成する場合には一般的に剛性が高く、合成樹脂等で構成する場合には剛性が低くなるため、弾性機構３の付勢力（弾性支持力）とパレット２０１の剛性との関係により以下のように弾性機構３は異なる機能を奏する。

＜パレットの剛性が高い場合＞
ワークを載置するパレットの剛性が高い場合には、弾性機構３は、ワークＷの姿勢に合わせて挟持フィンガー装置１の姿勢を制御するように動作する傾向を示す。
すなわち、弾性機構３は、図１に示すように、例えば、パレット２０１に載置されたワークＷを挟持フィンガー装置１（固定フィンガー１１および可動フィンガー１２）で挟持しようとする際に、パレット２０１に載置されたワークＷが所定の位置からずれていたり傾いていたりしている場合には、このずれ等によるずれ量に応じてワークＷに対する挟持フィンガー装置１の姿勢を制御する。

具体的には、図８（ａ）に示すように、ワークＷに角度αの傾きがある場合には、ロボットアーム１０１（図１参照）により挟持フィンガー装置１（固定フィンガー１１および可動フィンガー１２）をワークＷに対して所定の位置に配置しようとする際に、挟持フィンガー装置１とワークＷが接触することで、ワークＷの傾き角度αに応じてワークＷの被挟持部Ｗ２から支持プレート２２を時計回りに回転させようとするモーメントＭが反作用的に加えられる。

そして、図８（ｂ）に示すように、このようにして加えられたモーメントＭがワークＷに対する挟持フィンガー装置１の角度αの傾きを適宜柔軟に吸収し、傾き角度αに応じて支持プレート２２の位置や傾斜角度を補正することで、姿勢制御装置２は、ワークＷに対する挟持フィンガー装置１の姿勢を好適に制御することができる。

＜パレットの剛性が低い場合＞
ワークＷを載置するパレットの剛性が低い場合には、弾性機構３は、ワークＷの姿勢を挟持フィンガー装置１に合わせるように動作する傾向を示す。
すなわち、弾性機構３は、図１に示すように、例えば、パレット２０１に載置されたワークＷを挟持フィンガー装置１（固定フィンガー１１および可動フィンガー１２）で挟持しようとする際に、パレット２０１に載置されたワークＷが所定の位置からずれていたり傾いていたりしている場合には、このずれ等を補正して、ワークＷの姿勢を挟持フィンガー装置１に合わせるように機能する。

具体的には、図９（ａ）に示すように、挟持フィンガー装置１（固定フィンガー１１および可動フィンガー１２）をワークＷに対して所定の位置に配置しようとする際に、挟持フィンガー装置１とワークＷが接触することで、弾性機構３はその付勢力（弾性支持力）により、傾き角度αでパレット２０１（図１参照）に載置されているワークＷに付勢力（押圧力）を付与するため、パレット２０１のしなりや変形等によりワークＷを反時計回りに回転させようとするモーメントＭ′が加えられる。

そして、図９（ｂ）に示すように、このようにして加えられたモーメントＭ′は、ワークＷの姿勢が傾き角度αよりも小さいα′になるように作用するため、挟持フィンガー装置１とワークＷとのずれを好適に補正してワークＷの姿勢を挟持フィンガー装置１に合わせることができる。

なお、本実施形態においては、便宜上、パレット２０１の剛性が高い場合と低い場合に分けて説明したが、実際には厳格に区別されるものではなく、弾性機構３による付勢力（弾性支持力）とパレット２０１の剛性との関係等により複合的に動作するが、弾性機構３による付勢力を適宜調整することで好適にワークＷに挟持フィンガー装置１が正対するように制御することができる。

＜挟持フィンガー装置および姿勢検知装置の動作の関係＞
挟持フィンガー装置１および姿勢検知装置６の動作の関係について、図１０から図１３を参照しながら説明する。参照する図において、図１０はワークを挟持する前の状態、図１１はサポートシャフトがワークに当接した状態、図１２はサポートシャフトの外筒がワークに当接した状態、図１３はクランプが完了した状態を示す部分正面断面図である。
なお、挟持フィンガー装置１および姿勢検知装置６の動作の関係については、可動フィンガー１２における回動装置７による回転動作を除いて（図７（ｃ）と（ｄ）を参照）、固定フィンガー１１でも可動フィンガー１２でも同様であるので、説明の便宜上、固定フィンガー１１のみ（可動フィンガー１２は不図示）を図示して具体的に説明する。

固定フィンガー１１（可動フィンガー１２も同様、挟持フィンガー装置１）がワークＷに当接しない状態から（図１０（ａ））、ロボットアーム１０１の先端部１０２をサポートシャフト５がワークＷに当接するまで近づけた状態で（図１１（ａ））、さらに先端部１０２をワークＷに近づける方向にｓだけ移動させると、図１２（ａ）に示すように、固定フィンガー１１（挟持フィンガー装置１）とともに外筒６１が図３の下方に移動してサポートシャフト５が付勢手段６２の付勢力に抗して外筒６１内に収容され、外筒６１の先端面とサポートシャフト５の先端面が面一となってワークＷに当接する。

そして、このようにして外筒６１の先端面とサポートシャフト５の先端面が面一となった状態を当接検知手段６３によって検知する。つまり、当接検知手段６３は、サポートシャフト５がワークＷに当接してから所定の移動量だけ移動したことを対面する位置に移動してきた被検知部６３ａにより検知する。

一方、変位検知手段４は、図１２（ｂ）に示すように、固定フィンガー１１（挟持フィンガー装置１）による挟持位置を検知する第２検知器４２が対面する位置に移動してきた第２被検知部４２ａの存在を検知する。このようにして、姿勢制御装置２は、固定フィンガー１１（挟持フィンガー装置１）が正規の挟持位置に位置決めされたことを確認する。

このとき、固定フィンガー１１（挟持フィンガー装置１）が正規の挟持位置に位置決めされた状態であれば、固定フィンガー１１の挟持フィンガー１１ｃは、ワークＷの被挟持部Ｗ１を適正に挟持し得る状態となっている。

このようにして、姿勢検知装置６は、サポートシャフト５がワークＷに当接してから所定の移動量だけ移動し外筒６１の先端面とサポートシャフト５の先端面が面一となった状態を当接検知手段６３によって検知することで、固定フィンガー１１（挟持フィンガー装置１）がワークＷの被挟持部Ｗ１を適正に挟持し得る状態となっていることを確認することができる。

そして、図１３に示すように、ワークＷに対して固定フィンガー１１（挟持フィンガー装置１）が所定の姿勢で位置決めされた状態で、固定フィンガー１１は、フィンガー駆動機構１１ｂにより、挟持フィンガー１１ｃ，１１ｃを閉じる方向に移動して（図１３（ａ）参照）、ワークＷの被挟持部Ｗ１を挟持する。

＜ワークが過剰にずれている場合の動作＞
図１におけるパレット２０１に載置されたワークＷが振動や外的要因により過剰な位置ずれを生じている場合における挟持フィンガー装置１の姿勢制御装置２の動作について図１４を参照しながら説明する。
姿勢制御装置２は、弾性機構３によっても姿勢制御しきれないようなワークＷが過剰な位置ずれを生じている場合には、その状態を姿勢検知装置６および変位検知手段４によって検知する。

ワークＷが所定の載置状態から過剰にずれている場合には、図１４（ａ）に示すように、固定フィンガー１１（挟持フィンガー装置１）がワークＷの被挟持部Ｗ１に接近しようとすると、ワークＷが過剰にずれているため固定フィンガー１１がワークＷの被挟持部Ｗ１に当接する。

固定フィンガー１１がワークＷの被挟持部Ｗ１に当接した状態では、ロボットアーム１０１の先端部１０２を移動させて、サポートシャフト５がワークＷに当接するまで近づけようとしても、図１４（ｂ）に示すように、サポートシャフト５をワークＷに当接させることができない。

このため、当接検知手段６３は、サポートシャフト５が所定の移動量ｓだけ移動して、外筒６１の先端面とサポートシャフト５の先端面が面一となった状態を検知することができない。

そして、サポートシャフト５がワークＷに当接していることを検知しない状態のままで、変位検知手段４により第２検知器４２が対面する位置に移動してきた第２被検知部４２ａにより支持プレート２２がワーク把持位置まで変位したことを検知する。

しかしながら、変位検知手段４は、第２検知器４２により支持プレート２２がワーク挟持位置まで変位したことを検知しても、当接検知手段６３によりサポートシャフト５がワークＷに当接していることを検知しないので、挟持フィンガー装置１がワークＷに対して正規の位置に位置決めされたと判定することができない。

このため、ロボットアーム１０１の先端部１０２をさらに移動させると、図１４（ｃ）に示すように、姿勢制御装置２は、変位検知手段４により第３検知器４３が対面する位置に移動してきた第３被検知部４３ａにより支持プレート２２の過剰変位を検知する。

このようにして、姿勢制御装置２は、当接検知手段６３によりサポートシャフト５がワークＷに当接していることを検知しない状態で、変位検知手段４により支持プレート２２の過剰変位を検知することで、ワークＷが過剰にずれていると判断し、固定フィンガー１１（挟持フィンガー装置１）によりワークＷの被挟持部Ｗ１を挟持しようとする際に生じる過度な負荷を未然に検知して回避することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、前記した実施形態においては、挟持フィンガー装置１は、固定フィンガー１１と可動フィンガー１２によりワークＷを２箇所で挟持したが（図１参照）、これに限定されるものではなく、共通する被挟持部Ｗ１がない場合には、両方とも可動フィンガー１２であってもよい。また、ワークＷの形状に応じて適宜、固定フィンガー１１ないし可動フィンガー１２の数を増やして３箇所以上で挟持してもよい。

１ 挟持フィンガー装置
２ 姿勢制御装置
３ 弾性機構
４ 変位検知手段
５ サポートシャフト
６ 姿勢検知装置
７ 回動装置
８ 直線移動装置（移動装置）
１１ 固定フィンガー（第１のフィンガー）
１２ 可動フィンガー（第２のフィンガー）
２１ 固定プレート
２２ 支持プレート
６４ エアシリンダ（駆動装置）
７１ ベース部材
７２ ハウジング
７３ ベアリング
７４ 回動部材
７５ フィンガー支持部材
７６ ガイド部材
７７ 回動アーム
７８ａ 第１のばね部材
７８ｂ 第２のばね部材
８１ 移動規制装置（移動規制手段）
８２ ガイドレール
８３ ホルダ
８４ 支持部材
８５ エアシリンダ
８６ａ 前進端ストッパ
８６ｂ 後退端ストッパ
８７ 回動装置
１００ 多関節ロボット
１０１ ロボットアーム
Ｒ，Ｒ′ リブ
Ｗ，Ｗ′ ワーク
Ｗ１，Ｗ２ 被挟持部
Ｗ１′，Ｗ２′ 被挟持部

Claims (6)

1. ロボットアームに装着してワークの被挟持部を対向する１対のフィンガーで挟持して搬送するための挟持フィンガー装置であって、
   前記ロボットアームに連結する支持プレートと、
   この支持プレートに配設され前記ワークの第１の被挟持部を挟持する第１のフィンガーおよび前記ワークの第２の被挟持部を挟持する第２のフィンガーと、
   前記第１のフィンガーおよび第２のフィンガーの少なくとも一方を移動自在に支持する移動装置と、
   前記第１のフィンガーおよび第２のフィンガーの少なくとも一方を回動自在に支持する回動装置と、
   を備えたことを特徴とする挟持フィンガー装置。
2. 前記第１のフィンガーは前記支持プレートに固定され、
   前記第２のフィンガーは前記回動装置に支持され、
   前記回動装置は前記移動装置に支持されていること、
   を特徴とする請求項１に記載の挟持フィンガー装置。
3. 前記移動装置は、直線移動装置からなり、駆動装置を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の挟持フィンガー装置。
4. 前記駆動装置は、エアシリンダからなり、移動を規制する移動規制手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の挟持フィンガー装置。
5. 前記回動装置は、
   前記移動装置に支持されたベース部材と、
   このベース部材に回動自在に軸支された回動部材と、
   この回動部材に固定され前記フィンガーを支持するフィンガー支持部材と、
   前記フィンガー支持部材に連結された回動アームと、
   この回動アームの回動方向の一方の側に連結され回動方向の他方の側に当該回動アームを付勢する第１のばね部材と、回動方向の他方の側に連結され回動方向の一方の側に付勢する第２のばね部材と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の挟持フィンガー装置。
6. 前記ワークの第１の被挟持部および第２の被挟持部は、当該ワークの表面から突出し表面に沿って這うように形成された衝立形状のリブであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の挟持フィンガー装置。

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