JP2014042962A - ワーク把持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットアームに装着する単一のワーク把持装置で種々のワークに柔軟に対応できると共に当該ワークを確実に保持して搬送できる、軽量化に適したワーク把持装置を提供する。
【解決手段】ワーク把持装置１は、ロボットアームに連結する支持プレート２と、支持プレート２に配設され、ワークの把持時に該ワークの第１の被当接部および第２の被当接部にそれぞれ当接してワークを把持する駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２と、支持プレート２に配設され、ワークの把持時に駆動側の当接部１１をワークの第１の被当接部に押圧するための駆動力を発生する駆動源を有する駆動機構３と、駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２を支持プレート２に対して自在移動可能に支持する自在移動機構５ａ，５ｂと、自在移動機構５ａ，５ｂによる自在移動を規制する移動規制装置７１と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワーク把持装置に係り、特に、ロボットアームに装着して種々のワークを把持して搬送するためのワーク把持装置に関する。

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該ワークを把持し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の第３頁左下欄第１０〜１４行には、「把持しようとするワーク形状に応じて、３本の指先部材の配置位置を、把持するのに適切な配置状態に変更させる事により、ワークを確実に把持する事のできるロボットハンド及び把持方法を提供する」と記載されている。

特開平４−８２６８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のロボットハンドでは、３本の指先部材の配置位置を変更するために、３つの駆動モータが設置されており、ロボットアームに装着されるハンドが大きくて重く、しかも複雑となるという課題がある。このため、ロボット先端部の動作の制約、消費電力の増加、故障の発生等を招く虞がある。

また、特許文献１に記載のロボットハンドは、ワークが大型で重量物である場合には、さらにハンドが大きくて重くなるために対応が困難であり、指先部材から突出可能に設けられるピン部材でワークを把持する構成を採用している点（第４頁右下欄第５〜９行、第５頁右上欄第２０行〜同左下欄第５行参照）からも、小型軽量のワークの把持しか想定していないと考えられる。

本発明は、このような事情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ワーク把持装置で種々のワークに柔軟に対応できると共に当該ワークを確実に保持して搬送できる、軽量化に適したワーク把持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種々のワークを把持して搬送するためのワーク把持装置であって、前記ロボットアームに連結する支持プレートと、前記支持プレートに配設され、前記ワークの把持時に該ワークの第１の被当接部および第２の被当接部にそれぞれ当接して前記ワークを把持する第１の当接部および第２の当接部と、前記支持プレートに配設され、前記ワークの把持時に前記第１の当接部を前記ワークの前記第１の被当接部に押圧するための駆動力を発生する駆動源を有する駆動機構と、前記第１の当接部および前記第２の当接部の少なくとも一方を前記支持プレートに対して自在移動可能に支持する自在移動機構と、前記自在移動機構による自在移動を規制する移動規制装置と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、自在移動機構により第１の当接部および第２の当接部の少なくとも一方を自在に移動可能であるから、予めワーク把持装置の第１の当接部や第２の当接部をワークの被当接部に対応して位置合わせして、移動規制装置によりその位置を保持しておくことで、形状や大きさが異なる種々のワークに柔軟に対応することができる。
そして、第１の当接部や第２の当接部の位置合わせは、例えばワーク把持装置の外部に設けられる駆動装置を使用して実現することができる。このため、本発明に係るワーク把持装置は、第１の当接部や第２の当接部の位置合わせをする駆動装置をワーク把持装置に設けずに別体として外部に設けることで、軽量化を実現しながらバリエーションを有する種々のワークに対応することが可能となる。
すなわち、ロボットアームに装着する単一のワーク把持装置で種々のワークに柔軟に対応できると共に当該ワークを確実に保持して搬送できる、軽量化に適したワーク把持装置を提供することができる。

また、ワークの把持時に該ワークの第１の被当接部および第２の被当接部にそれぞれ当接して前記ワークを把持する第１の当接部および第２の当接部を備え、駆動源の駆動力により第１の当接部をワークの第１の被当接部に押圧するようにしたので、ワークの外面または内面を把持することができる。これにより、ワークに対してワーク把持装置が正確に位置決めされていなくても、ワークの把持が可能となる。したがって、製造工程において、作業時間の短縮が図られると共に、ワークを把持できない作業ミスの発生を抑えることができる。また、ワークの大きさや重量に関わらず、確実かつ容易にワークを把持することが可能となる。さらに、ワークの形状が複雑であったとしても、ワークの外面または内面にワーク把持装置の第１の当接部および第２の当接部が当接する場所を確保してワークを把持することは容易であり、汎用性に優れる。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のワーク把持装置であって、前記自在移動機構は、前記支持プレートに固定される支持部材と、前記支持部材に回転自在に支持され、前記ワーク把持装置の外部に設けられる駆動装置に接続可能な接続部を備えるねじ軸と、前記ねじ軸に螺合されるナット部材と、前記ナット部材に固定され、自在移動可能とされる前記第１の当接部および前記第２の当接部の少なくとも一方が配設される取付部材と、前記支持プレートと前記取付部材との間に設けられ、前記取付部材を前記支持プレートに対して前記ねじ軸の軸方向に移動自在に案内する直線運動案内装置と、を有し、前記移動規制装置は、前記自在移動機構による自在移動の規制時に、前記ねじ軸をクランプして回転を止めることを特徴とする。

この発明によれば、ねじ軸の接続部にワーク把持装置の外部に設けられる駆動装置を接続して作動させることにより、ねじ軸とナット部材とのねじ送り作用によって、第１の当接部および第２の当接部の少なくとも一方をねじ軸の軸方向に移動させることができる。また、ねじ軸をクランプして回転を止めることにより、自在移動機構による自在移動を容易に規制することができる。このようにして、自在移動機構および移動規制装置を、簡易でコンパクトな構成とすることができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のワーク把持装置であって、前記自在移動機構の前記ねじ軸には、台形ねじが形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、例えば動力源のオフ時にも、台形ねじの使用によるセルフロック効果が働くことにより、ナット部材とねじ軸とを保持することができ、例えばワークのワーク把持装置からの脱落等の不測の事態を抑止することが可能となる。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のワーク把持装置であって、前記支持プレートに配設され、前記ワークの把持時に前記ワークの前記支持プレート側の端面に接触する押さえ部材を備えることを特徴とする。

この発明によれば、第１の当接部をワークの第１の被当接部に押圧してワークを把持する際にワークを押さえ部材で押さえることができ、ワーク把持装置に対してワークが傾斜してしまう虞を未然に防止することが可能となる。これにより、ワークの把持姿勢が変化してしまってワークの搬送先での作業に支障をきたす事態を回避することができる。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載のワーク把持装置であって、前記押さえ部材は、前記支持プレートの中心から半径方向外方に向かう方向に沿って延在しており、前記支持プレートの中心に対して前記第１の当接部および前記第２の当接部の反対側にそれぞれ配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、異なる大きさや形状を有する種々のワークに柔軟に対応して、ワークを押さえ部材で押さえることが可能となる。また、ワークを把持する際に支持プレートの中心に対してワークの被当接部と反対側を押さえ部材で押さえることができ、ワークの把持姿勢の変化を、より効果的に抑制することが可能となる。

請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のワーク把持装置であって、前記支持プレートと前記駆動機構とを連結する連結部材を備え、前記連結部材の前記支持プレートに対する該支持プレートに平行な平面内での設置方向は、前記連結部材が前記平面内で所定角度回転されることにより変更可能に構成されていることを特徴とする。

この発明によれば、第１の当接部をワークの第１の被当接部に押圧する際に、第１の当接部の押圧方向を、ワークの中心に近付く方向や、ワークの中心から遠ざかる方向等、各種の方向に設定することができる。したがって、ワークの種類に応じて押圧方向を調整でき、ワークをより確実に保持することが可能となる。

請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のワーク把持装置であって、前記第１の当接部および前記第２の当接部は、前記ワークとの当接面が樹脂から形成されており、前記ワーク把持装置に対して着脱可能であることを特徴とする。

この発明によれば、ワークとの当接面が樹脂から形成されている第１の当接部および第２の当接部をワークに当接させるため、ワークを傷つけることなく把持することができる。また、第１の当接部および第２の当接部は、ワークと頻繁に接触するため、ワーク把持装置に対して着脱可能とすることにより、損傷またはその虞がある場合には容易に交換でき、ワークの保持をより確実にすることができる。

請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のワーク把持装置であって、前記ワークは、シェル形状を呈するシェル部を有しており、前記ワークの前記第１の被当接部および前記第２の被当接部は、それぞれ前記シェル部の外面または内面に位置することを特徴とする。

この発明によれば、シェル形状を呈するシェル部の外面または内面を把持して、ワークを確実に保持することができる。したがって、いわゆるシェル構造（殻構造）から構成され、製品のバリエーションに応じてシェル部の形状や大きさが変わるトランスミッションケースやトルクコンバータケース等のワークを把持して搬送するためのワーク把持装置として、特に好適に使用することができる。

本発明によれば、ロボットアームに装着する単一のワーク把持装置で種々のワークに柔軟に対応できると共に当該ワークを確実に保持して搬送できる、軽量化に適したワーク把持装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るワーク把持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。 図１に示されるワーク把持装置でワークを把持する様子を説明するための概略平面図である。 図１に示されるワーク把持装置の概略斜視図である。 図１に示されるワーク把持装置の概略底面図である。 図４のＶ−Ｏ線に沿う断面図である。 図５の平面図である。 図５の左側面図である。 図５に示される駆動機構のアーム周辺を示す斜め下方から見た概略斜視図である。 図５のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。 図４のＯ−Ｘ線に沿う断面図である。 図４のＯ−ＸＩ線に沿う断面図である。 図１１の底面図である。 図１１の右側面図である。 駆動機構の変形例のアーム周辺を示す斜め下方から見た概略斜視図である。 変形例に係る駆動機構のアーム側から見た図である。 図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う断面図である。 （ａ）（ｂ）は、駆動機構の取付構造の変形例を模式的に示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、ワークの把持方法のバリエーションについて説明するための概略平面図である。

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るワーク把持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。図２は、図１に示されるワーク把持装置でワークを把持する様子を説明するための概略平面図である。図３は、図１に示されるワーク把持装置の概略斜視図である。図４は、図１に示されるワーク把持装置の概略底面図である。

図１に示すように、ワーク把持装置１は、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を把持して保持する保持装置（ロボットハンド）として好適に使用することができる。

多関節ロボット１００は、ローラコンベア等の搬送装置２００によって取り出し位置まで搬送されてきたワークＷを、ロボットアーム１０１の先端部１０２に装着されたワーク把持装置１により把持し、ロボットアーム１０１を旋回、移動等させて、ワークＷを次工程まで搬送する工程を担っている。

図１および図２に示すように、ワーク把持装置１は、ロボットアーム１０１に連結する支持プレート２と、支持プレート２に配設され、ワークＷの把持時に該ワークＷの第１の被当接部Ｗ１および第２の被当接部Ｗ２，Ｗ２にそれぞれ当接してワークＷを把持する駆動側の当接部（第１の当接部）１１（図５を併せて参照）および受け側の当接部（第２の当接部）１２，１２と、を備えている。なお、図２中の符号「８」は、後記する押さえ部材８を示す。また、駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２は、自在移動機構５ａ，５ｂ（図３等参照）により、ワークＷの種類に応じて、それぞれ図２中の二点鎖線で示す矢印方向に移動可能とされている。

本実施形態では、ワークＷは、いわゆるシェル構造（殻構造）から構成されており、シェル形状を呈するシェル部（リブ状壁部）Ｓを有している。ワークＷとして、例えばトランスミッションケースやトルクコンバータケース等が挙げられる。ここでは、ワークＷの第１の被当接部Ｗ１および第２の被当接部Ｗ２，Ｗ２は、それぞれシェル部Ｓの外面に位置する。

図３および図４に示すように、支持プレート２は、略三角形の板状を呈しており、略円筒形状の取付部２１を介してロボットアーム１０１の先端部１０２に連結される。なお、図４中の符号「Ｏ」は、支持プレート２の中心、つまり、ロボットアーム１０１の先端部１０２が連結される取付部２１の中心を示す。駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２は、ここでは、支持プレート２の中心Ｏのまわりの周方向に概ね等角度（１２０度）間隔で配設されている。ただし、必ずしも等角度間隔でなくてもよい。

また、ワーク把持装置１は、支持プレート２に配設され、ワークＷの把持時に駆動側の当接部１１をワークＷの第１の被当接部Ｗ１に押圧する駆動機構３と、駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２を支持プレート２に対して自在移動可能に支持する自在移動機構５ａ，５ｂと、自在移動機構５ａ，５ｂによる自在移動を規制する移動規制装置７１，７１と、を備えている。

図５は、図４のＶ−Ｏ線に沿う断面図である。図６は、図５の平面図である。図７は、図５の左側面図である。図８は、図５に示される駆動機構のアーム周辺を示す斜め下方から見た概略斜視図である。図９は、図５のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。

図５〜図７に示すように、自在移動機構５ａは、支持プレート２に固定される支持部材５１ａ，５１ｂと、支持部材５１ａ，５１ｂに回転自在に支持されるねじ軸５２と、ねじ軸５２に螺合されるナット部材５３と、ナット部材５３に固定され、駆動側の当接部１１が取り付けられた駆動機構３が配設される取付部材５４ａと、取付部材５４ａを支持プレート２に対してねじ軸５２の軸方向に移動自在に案内する直線運動案内装置５５（図６参照）と、を有している。

ナット部材５３と取付部材５４ａとは、例えばねじ部材５８によって固定されている（図６参照）。なお、図６中の符号２２は、ワーク把持装置１の組立作業において必要な逃がし孔を示す。

ねじ軸５２は、ワーク把持装置１の外部に設けられる駆動装置の回転軸（図示せず）に接続可能な接続部５２ａを備えている。接続部５２ａは、外部の駆動装置の回転軸に設けられた係合部（図示せず）に、回転力が伝達可能に係合されることが可能となっている。

直線運動案内装置５５は、支持プレート２と取付部材５４ａとの間に設けられており、支持プレート２の下面にねじ軸５２の軸方向に沿って配設されたガイドレール５６と、取付部材５４ａの上面に固定され、ガイドレール５６に沿って移動自在に配設されたホルダ５７とを備えている。

移動規制装置７１は、ねじ軸５２が移動規制装置７１の内部を挿通するように、支持プレート２の外縁に取付板２３を介して設置されている。移動規制装置７１は、自在移動機構５ａによる自在移動の規制時に、ねじ軸５２をクランプして回転を止める。ここでは、移動規制装置７１は、空圧機器であり、空気圧によって作動する。例えば、移動規制装置７１は、エア供給口７１ａからのエアの供給により、ねじ軸５２をクランプするクランプ部をばね部材（いずれも図示せず）の付勢力に抗して開くことによってねじ軸５２をアンクランプし、エア供給口７１ａからのエアの供給を停止することにより、ばね部材の付勢力によってクランプ部が閉じてねじ軸５２をクランプするものであり、市販品のシャフトクランプを使用することができる。ただし、移動規制装置７１の構成はこれに限定されるものではない。

前記のような構成によれば、ねじ軸５２の接続部５２ａにワーク把持装置１の外部に設けられる駆動装置（図示せず）を接続して作動させることにより、ねじ軸５２とナット部材５３とのねじ送り作用によって、駆動側の当接部１１をねじ軸５２の軸方向に移動させることができる。ただし、作業者が工具を用いて接続部５２ａを回転させることにより、駆動側の当接部１１を移動させて調整することも可能である。また、ねじ軸５２をクランプして回転を止めることにより、自在移動機構５ａによる自在移動を容易に規制することができる。このようにして、自在移動機構５ａおよび移動規制装置７１を、簡易でコンパクトな構成とすることができる。

また、ねじ軸５２には、ナット部材５３と螺合する、ねじ山の断面が台形を呈する台形ねじが形成されている。台形ねじは、ねじ山の頂角が一般的な三角ねじよりも小さく、ねじ山の斜面の傾斜がきつくなっている。したがって、台形ねじの使用によるセルフロック効果が働くことにより、ナット部材５３とねじ軸５２とを保持することができ、例えばワークＷのワーク把持装置１からの脱落等の不測の事態を抑止することが可能となる。

図５、図７および図８に示すように、駆動機構３は、駆動力を発生する駆動源３１と、駆動源３１が取り付けられる本体部３２と、駆動源３１の駆動力により軸方向に移動させられるシャフト３３と、本体部３２に設けられたピン（支点）３４のまわりで揺動可能に配置されるアーム３５と、を有している。アーム３５は、ワークＷの把持時に、その一端側（上端側）がシャフト３３により図５中の左方向に押圧されると共に、他端側（下端側）が駆動側の当接部１１をワークＷに向けて押圧するように構成されている。このような構成によれば、駆動機構３の占有空間を有効に活用してワークＷを確実に保持でき、駆動機構３をコンパクト化することができる。

また、駆動機構３は、駆動源３１の駆動力により回転されるドライブギア３６と、本体部３２に固定されるナット部３７と、を有している。そして、シャフト３３には、ドライブギア３６に噛合するドリブンギア３８が固定されており、シャフト３３の外周面には、ナット部３７と螺合するおねじ３９が形成されている。

このような構成によれば、駆動源３１の駆動力によりドライブギア３６を回転させてシャフト３３に固定されたドリブンギア３８を回転させることにより、おねじ３９が形成されたシャフト３３とナット部３７とのねじ送り作用によって、シャフト３３を軸方向に移動させることができる。このようにして、駆動機構３を簡易でよりコンパクトな構成とすることができる。

本体部３２は、ドライブギア３６、ドリブンギア３８、およびナット部３７が配置されるハウジング３２ａと、ハウジング３２ａの開口端側に取り付けられるカバー３２ｂとを有している。ハウジング３２ａのアーム３５側には、ピン３４を支持する一対の支持板部３２ｃが形成されている。カバー３２ｂには、駆動源３１と、移動規制装置７２とが例えばねじ締結等により取り付けられている。

ここでは、駆動源３１は、空圧機器であり、空気圧によって作動する。例えば、駆動源３１は、エア供給口３１ａからのエアの供給によりドライブギア３６を時計方向に所定角度（例えば１８０度）だけ回転させ、一方、エア供給口３１ｂからのエアの供給によりドライブギア３６を反時計方向に所定角度（例えば１８０度）だけ回転させるものであり、市販品のロータリーアクチュエータを使用することができる。ただし、駆動源３１の構成はこれに限定されるものではない。

移動規制装置７２は、シャフト３３が移動規制装置７２の内部を挿通するように、設置されている。移動規制装置７２は、駆動側の当接部１１のワークＷからの離間時に、シャフト３３をクランプして回転を止めて、ワークＷのアンクランプ状態を維持するのに使用される。ここでは、移動規制装置７２は、空圧機器であり、空気圧によって作動する。移動規制装置７２として、例えば、前記した移動規制装置７１と同様の構造のものを使用することができるが、移動規制装置７２の構成はこれに限定されるものではない。

シャフト３３に形成されたおねじ３９は、ナット部３７と螺合する、ねじ山の断面が台形を呈する台形ねじである。したがって、台形ねじの使用によるセルフロック効果が働くことにより、ナット部３７とシャフト３３とを保持することができ、例えばワークＷのワーク把持装置１からの脱落等の不測の事態を抑止することが可能となる。

駆動側の当接部１１は、ここでは円筒形状を呈しており、ワークＷとの当接面が樹脂から形成されている。これにより、ワークＷを傷つけることなく把持することができる。具体的には、当接部１１は、樹脂から形成される外層１１ａと外層１１ａの内側に配置される金属から形成される内層１１ｂとを有している（図７参照）。このように外層１１ａのみを樹脂から形成することにより、例えば把持時の衝撃等で樹脂部材に変形やクラック等が発生する虞を抑制できる。当接部１１の外層１１ａの材料としては、例えば、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。ただし、当接部１１は、ワークＷよりも硬度の低い他の材料から形成されていてもよい。

駆動側の当接部１１は、円筒形状のカラー４１を介装して、ねじ部材４２によりアーム３５の下端に固定されており、ワーク把持装置１に対して着脱可能となっている。したがって、当接部１１は、ワークＷと頻繁に接触するものであるが、損傷またはその虞がある場合には容易に交換でき、ワークＷの保持をより確実にすることができる。

図５および図９に示すように、駆動機構３は、シャフト３３の先端側とアーム３５の上端側とを連結する連結機構４３を有している。そして、連結機構４３は、シャフト３３の先端側の外周面に円周方向に沿って形成された環状の溝４３ａと、アーム３５の上端側に設けられ、溝４３ａに係合するピン４３ｂとを有している。連結機構４３は、アーム３５の上端側に形成された円形の凹部４４内に配置されており、ピン４３ｂは、凹部４４の内面から半径方向内方に突出するように設けられている。

このような構成によれば、部品点数が少ない簡易な構成の連結機構４３により、シャフト３３の先端側とアーム３５の上端側とを連結することができる。そして、シャフト３３をアーム３５と反対側に移動させることにより、連結機構４３を介してアーム３５を揺動させ、ワーク把持装置１の駆動側の当接部１１をワークＷの被当接部Ｗ１から離間させて、その状態を維持することができるようになっている。

また、凹部４４の底面には、例えば円板状の被押圧部材４５が圧入等により設置されている。したがって、シャフト３３をアーム３５側に移動させることにより、シャフト３３の先端で被押圧部材４５を押圧してアーム３５を揺動させ、ワーク把持装置１の駆動側の当接部１１をワークＷの被当接部Ｗ１に押圧することができる。被押圧部材４５は、耐摩耗性が良好で高強度の例えば鋼板から形成されており、シャフト３３の先端による頻繁な押圧によっても摩耗・損傷を抑えることができる。

図１０は、図４のＯ−Ｘ線に沿う断面図である。
図１０に示すように、ワーク把持装置１はまた、支持プレート２に支柱８３を介して配設される押さえ部材８を備えている。押さえ部材８は、ワークＷの把持時にワークＷの支持プレート２側の端面に接触するものである。このような構成によれば、駆動側の当接部１１をワークＷの被当接部Ｗ１（図２参照）に押圧してワークＷを把持する際にワークＷを押さえ部材８で押さえることができ、ワーク把持装置１に対してワークＷが傾斜してしまう虞を未然に防止することが可能となる。これにより、ワークＷの把持姿勢が変化してしまってワークＷの搬送先での作業に支障をきたす事態を回避することができる。

支柱８３は、支持プレート２の平面に垂直な方向に延在する長尺の板部材８４と、板部材８４の支持プレート２側に固定される取付板８５とを有している。取付板８５は、支持プレート２にねじ締結等により固定されており、押さえ部材８は、板部材８４の支持プレート２と反対側の端部にねじ締結等により固定されている。

押さえ部材８は、長尺のものであり、支持プレート２の中心Ｏ（図４参照）から半径方向外方に向かう方向に沿って延在している。これにより、異なる大きさや形状を有する種々のワークＷに柔軟に対応して、ワークＷを押さえ部材８で押さえることが可能となっている。また、押さえ部材８は、支持プレート２の中心Ｏに対して、駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２（図２参照）の反対側にそれぞれ配置されている。具体的には、押さえ部材８は、支持プレート２の中心Ｏのまわりの周方向に概ね等角度（１２０度）間隔で、かつ、駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２における各当接部間に配置されている。したがって、ワークＷを把持する際に支持プレート２の中心Ｏに対してワークＷの被当接部Ｗ１，Ｗ２，Ｗ２（図２参照）と反対側をそれぞれ押さえ部材８で押さえることができ、ワークＷの把持姿勢の変化を、より効果的に抑制することが可能となる。なお、かかる押さえ部材８の配置とする場合、当接部同士が支持プレート２の中心Ｏに対して互いに反対側とならない設定となる。

押さえ部材８は、ワークＷ側に位置される接触部８１と、ワークＷと反対側に位置される取付部８２とを有している。接触部８１は、ここでは樹脂から形成されている。これにより、ワークＷを傷つけることなく押さえることができる。接触部８１の材料となる樹脂としては、例えば当接部１１と同様のものが挙げられる。ただし、接触部８１は、ワークＷよりも硬度の低い他の材料から形成されていてもよい。接触部８１は、例えばねじ締結により取付部８２の下面に固定されており、ワーク把持装置１に対して着脱可能となっている。したがって、接触部８１は、損傷またはその虞がある場合には容易に交換でき、ワークＷの保持をより確実にすることができる。

図１１は、図４のＯ−ＸＩ線に沿う断面図である。図１２は、図１１の底面図である。図１３は、図１１の右側面図である。
図１１〜図１３に示すように、自在移動機構５ｂは、支持プレート２に固定される支持部材５１ａ，５１ｂと、支持部材５１ａ，５１ｂに回転自在に支持されるねじ軸５２と、ねじ軸５２に螺合されるナット部材５３と、ナット部材５３に固定され、受け側の当接部１２が配設される取付部材５４ｂと、取付部材５４ｂを支持プレート２に対してねじ軸５２の軸方向に移動自在に案内する直線運動案内装置５５と、を有している。

自在移動機構５ｂは、取付部材５４ｂの大きさや形状が取付部材５４ａと異なっているが、その他の構成は、図５〜図７に示す自在移動機構５ａと同様であるため、詳しい説明を省略する。また、図１１〜図１３に示す移動規制装置７１も、図５〜図７に示すものと同様であるため、詳しい説明を省略する。

受け側の当接部１２は、取付部材５４ｂに支柱部材６１を介して配設される。支柱部材６１は、取付部材５４ｂの平面に垂直な方向に延在する長尺の円柱部６２と、円柱部６２の取付部材５４ｂ側に固定される板状部６３とを有している。板状部６３は、取付部材５４ｂにねじ締結等により固定される。受け側の当接部１２は、円筒形状のカラー４１を介装して、ねじ部材４２により、円柱部６２の取付部材５４ｂと反対側の端部に固定されており、ワーク把持装置１に対して着脱可能となっている。したがって、当接部１２は、損傷またはその虞がある場合には容易に交換でき、ワークＷの保持をより確実にすることができる。受け側の当接部１２は、ここでは駆動側の当接部１１と同様の構成であるため、詳しい説明を省略する。

次に、本実施形態に係るワーク把持装置１を多関節ロボット１００のロボットアーム１０１に装着して適用する場合の動作について説明する。

図１に示すように、ワークＷは、搬送装置２００により搬送されて、取出し位置にて停留させられる。ここでは、ワーク把持装置１に撮像装置（図示せず）が搭載されているものとする。そして、ワークＷが取出し位置に停留させられた状態で、ロボット１００は、撮像装置が搭載されたワーク把持装置１をワークＷの撮影位置に移動させ、該撮像装置によりワークＷを撮像し、得られた画像情報から搬送装置２００上に載置されたワークＷの姿勢及び位置を検知する。

続いて、得られた画像情報に基づいて、ロボット１００がワーク把持装置１の姿勢及び位置を変化させることにより、ワーク把持装置１をワークＷに正対させる。このとき、駆動側の当接部１１は、水平方向に僅かの隙間を有して、ワークＷの第１の被当接部Ｗ１（図２参照）に対向する位置にある。また、２つの受け側の当接部１２，１２は、水平方向に僅かの隙間を有して、ワークＷの２つの第２の被当接部Ｗ２，Ｗ２（図２参照）にそれぞれ対向する位置にある。

そして、駆動機構３の駆動源３１が作動されることにより、シャフト３３が軸方向に移動させられてアーム３５の上端側を押圧し、アーム３５が図５における反時計方向に揺動させられる。これにより、アーム３５の下端側に設けられた駆動側の当接部１１がワークＷの第１の被当接部Ｗ１を押圧する。この結果、駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２は、ワークＷの外面に位置する第１の被当接部Ｗ１および第２の被当接部Ｗ２，Ｗ２に、３方向からそれぞれ当接してワークＷを把持する。このとき、押さえ部材８も、ワークＷの支持プレート２側の端面に当接する。

続いて、ロボット１００は、ワーク把持装置１でワークＷを把持した状態でロボットアーム１０１を旋回、移動等させて、次工程まで搬送し、把持状態を解除することにより、ワークＷを次工程に渡す。このような動作を繰り返すことにより、ロボット１００は、ワーク把持装置１を利用して、複数のワークＷの把持・搬送を実行する。

前記したように、本実施形態のワーク把持装置１は、ロボットアーム１０１に連結する支持プレート２と、支持プレート２に配設され、ワークＷの把持時に該ワークＷの第１の被当接部Ｗ１および第２の被当接部Ｗ２，Ｗ２にそれぞれ当接してワークＷを把持する駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２と、支持プレート２に配設され、ワークＷの把持時に駆動側の当接部１１をワークＷの第１の被当接部Ｗ１に押圧するための駆動力を発生する駆動源３１を有する駆動機構３と、駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２を支持プレート２に対して自在移動可能に支持する自在移動機構５ａ，５ｂと、自在移動機構５ａ，５ｂによる自在移動を規制する移動規制装置７１，７１と、を備えている。

したがって、本実施形態によれば、自在移動機構５ａ，５ｂにより駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２を自在に移動可能であるから、予めワーク把持装置１の駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２をワークの被当接部Ｗ１，Ｗ２，Ｗ２に対応して位置合わせして、移動規制装置７１，７１によりその位置を保持しておくことで、形状や大きさが異なる種々のワークＷに柔軟に対応することができる。
そして、駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２の位置合わせは、例えばワーク把持装置１の外部に設けられる駆動装置（図示せず）を使用して実現することができる。このため、本実施形態に係るワーク把持装置１は、駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２の位置合わせをする駆動装置をワーク把持装置１に設けずに別体として外部に設けることで、軽量化を実現しながらバリエーションを有する種々のワークＷに対応することが可能となる。
すなわち、ロボットアーム１０１に装着する単一のワーク把持装置１で種々のワークＷに柔軟に対応できると共に当該ワークＷを確実に保持して搬送できる、軽量化に適したワーク把持装置１を提供することができる。

また、ワークＷの把持時に該ワークＷの第１の被当接部Ｗ１および第２の被当接部Ｗ２にそれぞれ当接してワークＷを把持する駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２を備え、駆動源３１の駆動力により駆動側の当接部１１をワークＷの第１の被当接部Ｗ１に押圧するようにしたので、ワークＷの外面または内面を把持することができる。これにより、ワークＷに対してワーク把持装置１が正確に位置決めされていなくても、ワークＷの把持が可能となる。したがって、製造工程において、作業時間の短縮が図られると共に、ワークＷを把持できない作業ミスの発生を抑えることができる。また、ワークＷの大きさや重量に関わらず、確実かつ容易にワークＷを把持することが可能となる。さらに、ワークＷの形状が複雑であったとしても、ワークＷの外面または内面にワーク把持装置１の駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２が当接する場所を確保してワークＷを把持することは容易であり、汎用性に優れる。

また、本実施形態では、ワーク把持装置１は、支持プレート２に配設され、ワークＷの把持時にワークＷの支持プレート２側の端面に接触する押さえ部材８を備えている。このような構成によれば、駆動側の当接部１１をワークＷの被当接部Ｗ１（図２参照）に押圧してワークＷを把持する際にワークＷを押さえ部材８で押さえることができ、ワーク把持装置１に対してワークＷが傾斜してしまう虞を未然に防止することが可能となる。これにより、ワークＷの把持姿勢が変化してしまってワークＷの搬送先での作業に支障をきたす事態を回避することができる。

また、本実施形態では、押さえ部材８は、ワークＷ側に位置される接触部８１と、ワークＷと反対側に位置される取付部８２とを有しており、接触部８１は、樹脂等のワークＷよりも硬度の低い材料から形成されていると共に、ワーク把持装置１に対して着脱可能となっている。これにより、ワークＷを傷つけることなく押さえることができると共に、損傷またはその虞がある場合には容易に交換できる。

次に、前記した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成（変形例）に関して説明する。前述した実施形態と同じ構成については同じ符号を付して重複する説明を適宜省略し、相違する点について主に説明する。

図１４は、駆動機構の変形例のアーム周辺を示す斜め下方から見た概略斜視図である。図１５は、変形例に係る駆動機構のアーム側から見た図である。図１６は、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う断面図である。
図１４〜図１６に示すように、駆動機構３ａは、駆動側の当接部１１が設置され、ワークＷの把持時にアーム３５ａの下端側により押圧される押圧部材４６と、ワークＷの把持時に押圧部材４６をワークＷに向けて直線方向に移動するように案内する案内機構４７と、を有している。

押圧部材４６は、アーム３５ａの下端部３５ｂを囲繞するようにして係合する矩形枠状を呈する係合部４６ａと、係合部４６ａが下面に設けられる移動片４６ｂとを備えている。この移動片４６ｂの下面に、駆動側の当接部１１がねじ部材４２により固定されている。案内機構４７は、移動片４６ｂの側端面に形成された一対の溝部４７ａ，４７ａと、本体部３２に固定された一対のレール部材４８，４８の対向する内側に位置され、溝部４７ａ，４７ａ内にそれぞれ摺動自在に嵌合する一対の側方端縁４７ｂ，４７ｂとから構成されている。このようにして、押圧部材４６は、一対のレール部材４８，４８の間で摺動自在に支持されており、シャフト３３の軸方向に沿って移動自在となっている。

このような構成によれば、シャフト３３がアーム３５ａの上端側を押圧すると、アーム３５ａが揺動して、アーム３５ａの下端部３５ｂが押圧部材４６を押圧し、駆動側の当接部１１が設置された押圧部材４６は、案内機構４７により案内されてワークＷに向けて直線方向に移動する。これにより、ワーク把持装置１の駆動側の当接部１１をワークＷの被当接部Ｗ１に対して略垂直の直線方向に押圧することができ、ワークＷをより確実に保持することができる。

図１７（ａ）（ｂ）は、駆動機構の取付構造の変形例を模式的に示す断面図である。なお、図１７では、各部を適宜拡大、縮小、簡略化等して描いている。
図１７に示す変形例では、支持プレート２と駆動機構３との間に、支持プレート２と駆動機構３とを連結する連結部材２４が備えられている。支持部材５１ａ，５１ｂは、ねじ部材２５により連結部材２４に固定され、連結部材２４は、ねじ部材２６により支持プレート２に固定される。すなわち、支持部材５１ａ，５１ｂは、連結部材２４を介して支持プレート２に固定されている。また、図１７では図示省略するが、ガイドレール５６（図７参照）が、連結部材２４の下面に固定されている。すなわち、ガイドレール５６は、連結部材２４を介して支持プレート２にねじ軸５２の軸方向に沿って配設されている。

そして、連結部材２４の支持プレート２に対する該支持プレート２に平行な平面内での設置方向は、連結部材２４が前記平面内で所定角度回転されることにより変更可能に構成されている。このような構成によれば、駆動側の当接部１１をワークＷの第１の被当接部Ｗ１に押圧する際に、駆動側の当接部１１の押圧方向を、ワークＷの中心に近付く方向（図１７（ａ）参照）や、ワークＷの中心から遠ざかる方向（図１７（ｂ）参照）等、各種の方向に設定することができる。したがって、ワークＷの種類に応じて押圧方向を調整でき、ワークＷをより確実に保持することが可能となる。

具体的には、ねじ部材２６は、ここでは、支持プレート２に平行な平面内における四角形の頂点に当たる４箇所に配設されている。したがって、ねじ部材２６を外して連結部材２４を支持プレート２に平行な平面内で１８０度回転させた後、ねじ部材２６で連結部材２４を支持プレート２に再度固定すれば、駆動側の当接部１１の押圧方向を１８０度反対方向に変更することができる。これにより、単一のワーク把持装置１で、駆動側の当接部１１をワークＷの外面および内面のいずれにも押圧させることができ、ワークＷの外面および内面のいずれをも把持することが可能となる。なお、ねじ部材２６は、支持プレート２に平行な平面内における円周上等角度間隔で複数箇所に配設されてもよい。このようにすれば、駆動側の当接部１１の押圧方向を、隣接するねじ部材２６の角度間隔の整数倍だけ変化させることが可能となる。

なお、駆動機構３の本体部３２は、ここでは、取付部材５４ａに平行な平面内における四角形の頂点に当たる４箇所に配設されたねじ部材２７により、取付部材５４ａに固定されるように構成されている（図１７参照）。このため、ねじ部材２７を外して駆動機構３を取付部材５４ａに平行な平面内で１８０度回転させた後、ねじ部材２７で駆動機構３を取付部材５４ａに再度固定すれば、駆動側の当接部１１の押圧方向を１８０度反対方向に変更することが可能である。この場合、取付部材５４ａが、支持プレート２と駆動機構３との間に配置され支持プレート２と駆動機構３とを連結する連結部材２４として、機能することになる。なお、ねじ部材２７は、取付部材５４ａに平行な平面内における円周上等角度間隔で複数箇所に配設されてもよい。

以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、前記実施形態（変形例を含む）に記載した構成に限定されるものではなく、前記した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

例えば図２では、ワーク把持装置１は、ワークＷのシェル部Ｓの外面に駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２をそれぞれ当接させてワークＷを把持する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１８（ａ）〜（ｃ）は、ワークの把持方法のバリエーションについて説明するための概略平面図である。なお、図１８中の矢印は、駆動側の当接部１１によるワークＷへの押圧方向を示す。

図１８（ａ）に示すように、ワーク把持装置１は、シェル構造を有さない例えば中実の円柱形状を呈するワークＷの外面に駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２をそれぞれ当接させてワークＷを把持するのに使用されてもよいことは勿論である。また、図１８（ｂ）に示すように、ワーク把持装置１は、ワークＷのシェル部Ｓの内面に駆動側の当接部１１および受け側の当接部１２，１２をそれぞれ当接させてワークＷを把持するのに使用されてもよい。この場合、例えば図５における駆動機構３を取付部材５４ａに平行な平面内で１８０度回転させた位置で固定した構成にするとよい。また、図１８（ｃ）に示すように、ワーク把持装置１は、ワークＷのシェル部Ｓの外面に駆動側の当接部１１を当接させると共に、ワークＷのシェル部Ｓの内面に受け側の当接部１２，１２をそれぞれ当接させて、ワークＷを把持するのに使用されてもよい。

また、前記した実施形態においては、ワーク把持装置１は、１つの駆動側の当接部１１と２つの受け側の当接部１２，１２との３つの当接部をワークＷに当接させて把持するように構成したが、これに限定されるものではない。ワーク把持装置１は、２つの当接部をワークＷに当接させて把持するように構成してもよく、４つ以上の当接部をワークＷに当接させて把持するように構成してもよい。また、複数設けられた当接部のうち少なくとも一つの当接部が駆動側の当接部１１であればよく、例えばすべての当接部が駆動側の当接部１１であってもよい。さらに、前記した実施形態においては、３つの当接部１１，１２，１２のすべてが自在移動機構５ａ，５ｂにより支持プレート２に対して自在移動可能に支持されているが、これに限定されるものではない。本発明は、複数の当接部の少なくとも一つが自在移動機構により支持プレート２に対して自在移動可能に支持されるように構成されてもよい。

１ ワーク把持装置
２ 支持プレート
３，３ａ 駆動機構
５ａ，５ｂ 自在移動機構
８ 押さえ部材
１１ 駆動側の当接部（第１の当接部）
１２ 受け側の当接部（第２の当接部）
２４ 連結部材
３１ 駆動源
３２ 本体部
３３ シャフト
３４ ピン
３５，３５ａ アーム
３６ ドライブギア
３７ ナット部
３８ ドリブンギア
４３ｂ ピン
４３ａ 溝
４３ 連結機構
４６ 押圧部材
４７ 案内機構
５１ａ，５１ｂ 支持部材
５２ ねじ軸
５２ａ 接続部
５３ ナット部材
５４ａ，５４ｂ 取付部材
５５ 直線運動案内装置
７１，７２ 移動規制装置
１００ ロボット
１０１ ロボットアーム
Ｏ 中心
Ｓ シェル部
Ｗ ワーク
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ２ 被当接部

Claims (8)

1. ロボットアームに連結する支持プレートと、
   前記支持プレートに配設され、ワークの把持時に該ワークの第１の被当接部および第２の被当接部にそれぞれ当接して前記ワークを把持する第１の当接部および第２の当接部と、
   前記支持プレートに配設され、前記ワークの把持時に前記第１の当接部を前記ワークの前記第１の被当接部に押圧するための駆動力を発生する駆動源を有する駆動機構と、
   前記第１の当接部および前記第２の当接部の少なくとも一方を前記支持プレートに対して自在移動可能に支持する自在移動機構と、
   前記自在移動機構による自在移動を規制する移動規制装置と、を備える、
   ロボットアームに装着して種々のワークを把持して搬送するためのワーク把持装置。
2. 前記自在移動機構は、
   前記支持プレートに固定される支持部材と、
   前記支持部材に回転自在に支持され、前記ワーク把持装置の外部に設けられる駆動装置に接続可能な接続部を備えるねじ軸と、
   前記ねじ軸に螺合されるナット部材と、
   前記ナット部材に固定され、自在移動可能とされる前記第１の当接部および前記第２の当接部の少なくとも一方が配設される取付部材と、
   前記支持プレートと前記取付部材との間に設けられ、前記取付部材を前記支持プレートに対して前記ねじ軸の軸方向に移動自在に案内する直線運動案内装置と、
   を有し、
   前記移動規制装置は、前記自在移動機構による自在移動の規制時に、前記ねじ軸をクランプして回転を止めることを特徴とする請求項１に記載のワーク把持装置。
3. 前記自在移動機構の前記ねじ軸には、台形ねじが形成されていることを特徴とする請求項２に記載のワーク把持装置。
4. 前記支持プレートに配設され、前記ワークの把持時に前記ワークの前記支持プレート側の端面に接触する押さえ部材を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のワーク把持装置。
5. 前記押さえ部材は、前記支持プレートの中心から半径方向外方に向かう方向に沿って延在しており、前記支持プレートの中心に対して前記第１の当接部および前記第２の当接部の反対側にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項４に記載のワーク把持装置。
6. 前記支持プレートと前記駆動機構とを連結する連結部材を備え、
   前記連結部材の前記支持プレートに対する該支持プレートに平行な平面内での設置方向は、前記連結部材が前記平面内で所定角度回転されることにより変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のワーク把持装置。
7. 前記第１の当接部および前記第２の当接部は、前記ワークとの当接面が樹脂から形成されており、前記ワーク把持装置に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のワーク把持装置。
8. 前記ワークは、シェル形状を呈するシェル部を有しており、
   前記ワークの前記第１の被当接部および前記第２の被当接部は、それぞれ前記シェル部の外面または内面に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のワーク把持装置。

Images