JP2017019066A

JP2017019066A - ハンドユニット及び把持装置

Info

Publication number: JP2017019066A
Application number: JP2015140004A
Authority: JP
Inventors: 智司甲斐; Satoshi Kai
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2035-07-13
Also published as: JP6592999B2

Abstract

【課題】解放動作時に可動爪を把持対象物に対し僅かに開いた状態とすることを課題とする。【解決手段】ハンドユニットは、固定爪と、前記固定爪に対し離接可能な可動爪と、圧縮流体により駆動される第１のピストンにより前記可動爪を開閉させる第１の爪開閉部と、圧縮流体により駆動され、最大ストローク量が前記第１のピストンの最大ストローク量よりも小さく、前記可動爪が設けられた第２のピストンを備えると共に、前記第１のピストンの移動に伴って移動する第２の爪開閉部と、前記固定爪に前記可動爪を接近させる把持動作時は、前記第１の爪開閉部を稼働させ、前記可動爪を前記固定爪から離間させる解放動作時は、前記第２のピストンを稼働させる制御部と、前記解放動作時に、前記第２の爪開閉部の移動を制限する移動制限部と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、ハンドユニット及び把持装置に関する。

昨今、産業用ロボット等において、圧縮エア等の圧縮流体によって駆動されるシリンダ装置を用いてハンドユニットの爪を開閉し、把持対象物の把持及び解放を行う提案がされている（例えば、特許文献１）。

特開昭５９−７３２９０号公報

ところで、ハンドユニットや、これを備えた把持装置は、例えば、開閉可能に設けられた爪により把持した部材を所定位置へ移動した後、把持していた部材を解放し、爪を退避させる。ここで、仮に、爪の開閉にモータ等のアクチュエータを用いるとその稼働量に応じた爪の開閉量を得ることができるが、爪の開閉に圧縮流体によって駆動されるシリンダ装置を用いると、以下の不都合が生じると考えられる。ハンドユニットが把持対象物を把持するとき、可動する爪のストローク量を大きく設定し、爪間が大きく開くようにしておくと、爪が把持対象物に衝突する可能性が低下し、爪を把持対象物に接近させ易くなり、把持動作が容易となる。

しかしながら、圧縮流体によって駆動されるシリンダ装置により開閉される爪は、シリンダ装置のストローク量が一定であることに起因して解放時の爪のストローク量も一定である。すなわち、爪を任意の位置で停止させることができない。このため、把持動作の容易性を重視して爪のストローク量を大きく設定しておくと、爪の解放動作時に把持対象物の実装位置周囲の部材に爪が接触する可能性が高くなる。高密度実装が求められる電子機器等の製造においては、このような事象が生じやすい。このような事象を回避する観点からは、爪のストローク量は小さい方がよい。

このように、把持動作と解放動作とでは、爪のストローク量に対する要請が異なっている。従来のシリンダ装置を用いた場合、双方の要請を両立し、爪の解放動作時に把持状態の爪を僅かに開いた状態とすることは困難である。特許文献１も把持状態の爪を僅かに開いた状態とすることは想定していない。

１つの側面では、本明細書開示のハンドユニット及び把持装置は、解放動作時に可動爪を把持対象物に対し僅かに開いた状態とすることを課題とする。

本明細書開示のハンドユニットは、固定爪と、前記固定爪に対し離接可能な可動爪と、圧縮流体により駆動される第１のピストンにより前記可動爪を開閉させる第１の爪開閉部と、圧縮流体により駆動され、最大ストローク量が前記第１のピストンの最大ストローク量よりも小さく、前記可動爪が設けられた第２のピストンを備えると共に、前記第１のピストンの移動に伴って移動する第２の爪開閉部と、前記固定爪に前記可動爪を接近させる把持動作時は、前記第１の爪開閉部を稼働させ、前記可動爪を前記固定爪から離間させる解放動作時は、前記第２のピストンを稼働させる制御部と、前記解放動作時に、前記第２の爪開閉部の移動を制限する移動制限部と、を備える。

また、本明細書開示の把持装置は、固定爪と、前記固定爪に対し離接可能な可動爪と、圧縮流体により駆動される第１のピストンにより前記可動爪を開閉させる第１の爪開閉部と、圧縮流体により駆動され、ストロークが前記第１のピストンの最大ストローク量よりも小さく、前記可動爪が設けられた第２のピストンを備えると共に、前記第１のピストンの移動に伴って移動する第２の爪開閉部と、前記固定爪に前記可動爪を接近させる把持動作時は、前記第１の爪開閉部を稼働させ、前記可動爪を前記固定爪から離間させる解放動作時は、前記第２のピストンを稼働させる制御部と、前記解放動作時に、前記第２の爪開閉部の移動を制限する移動制限部と、を備えるハンドユニットと、前記ハンドユニットを移動させる移動ステージと、を備える。

本明細書開示のハンドユニット及び把持装置は、解放動作時に可動爪を把持対象物に対し僅かに開いた状態とすることができる。

図１は第１実施形態の把持装置のブロック図である。図２は第１実施形態のハンドユニットの主要部を模式的に示す説明図である。図３は第１実施形態の把持装置の制御の一例を示すフローチャートである。図４（Ａ）は第１実施形態のハンドユニットの把持動作前の様子を示す説明図であり、図４（Ｂ）は第１実施形態のハンドユニットの把持動作時の様子を示す説明図であり、図４（Ｃ）は第１実施形態のハンドユニットの解放動作後の様子を示す説明図である。図５は第１実施形態における把持装置の動作と各部の状態との関係をまとめたテーブルである。図６は第２実施形態のハンドユニットの主要部を模式的に示す説明図である。図７（Ａ）〜（Ｃ）は第１噛合歯と第２噛合歯とが噛み合う様子を示す説明図である。図８（Ａ）は第３実施形態のハンドユニットの把持動作前の様子を示す説明図であり、図８（Ｂ）は第３実施形態のハンドユニットの把持動作時の様子を示す説明図であり、図８（Ｃ）は第３実施形態のハンドユニットの解放動作後の様子を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては、説明の都合上、実際には存在する構成要素が省略されていたり、寸法が実際よりも誇張されて描かれていたりする場合がある。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して、第１実施形態の把持装置１００について、その概略構成について説明する。図１は第１実施形態の把持装置１００のブロック図である。把持装置は、電子部品を基板上の実装箇所に搬送する。把持装置１００は、ハンドユニット１、制御部１１０、移動ステージ１１１、撮像装置１１３及びエア供給源１１４を備える。把持装置１００は、ハンドユニット１により、実装対象物である基板５１への実装部品であって、把持対象物となるワーク５０を把持する。把持されたワーク５０は、基板５１の所定位置に搬送される。ワーク５０は、ストック部５５にストックされており、基板５１は、作業台５６上に設置されている。従って、ハンドユニット１は、ストック部５５上のワーク５０を把持し、そのワーク５０を作業台５６上に設置された基板５１の所定位置まで搬送する。

制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、記憶部を備えたコンピュータ（ＰＣ）を用いている。移動ステージ１１１は、モーターコントローラ１１２を介して制御部１１０と電気的に接続されている。移動ステージ１１１には、ハンドユニット１が搭載され、ハンドユニット１をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させ、また、ハンドユニット１をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の各方向に沿った回転軸により回転させる。

撮像装置１１３は、ハンドユニット１により把持されて基板５１の上方に搬送されたワーク５０の位置を確認するために用いられる。撮像装置１１３は、制御部１１０と電気的に接続されており、制御部１１０は、撮像装置１１３によって撮影された画像に基づいて移動ステージ１１１を稼働させ、ハンドユニット１の位置、姿勢制御を行う。

ハンドユニット１は、後に詳説するように、第１シリンダ本体１１、第２シリンダ本体２１及び第３シリンダ本体３３を備えている。これらのシリンダ本体１１、２１、３３には、圧縮流体の一例である圧縮エアが導入される。このため、シリンダ本体１１、２１、３３は、それぞれエア供給源１１４と接続されている。具体的に、第１シリンダ本体１１は、第１エア経路１１５ａによりエア供給源１１４と接続されている。第２シリンダ本体２１は、第２エア経路１１５ｂによりエア供給源と接続されている。第３シリンダ本体３３は第３エア経路１１５ｃによりエア供給源１１４と接続されている。第１エア経路１１５ａには、第１電磁弁１１６ａが設置されており、第２エア経路１１５ｂには、第２電磁弁１１６ｂが設置されている。また、第３エア経路１１５ｃには、第３電磁弁１１６ｃが設置されている。第１電磁弁１１６ａ、第２電磁弁１１６ｂ及び第３電磁弁１１６ｃは、制御部１１０と電気的に接続されており、その開閉状態が制御される。

つぎに、図２を参照しつつ、ハンドユニット１について詳細に説明する。図２は、第１実施形態のハンドユニット１の主要部を模式的に示す説明図である。ハンドユニット１は、ブロック状の台座部２に固定された固定爪３を備える。また、ハンドユニット１は、台座部２に連設された支柱４を備える。台座部３は、移動ステージ１１１に取り付けられる。これにより、ハンドユニット１は、移動及び回転可能な状態とされている。

ハンドユニット１は、固定爪３に対して離接可能な可動爪２８を備えている。この可動爪２８の設置については、後に説明する。

ハンドユニット１は、圧縮エアにより駆動される第１のピストン１２により可動爪２８を開閉させる第１シリンダ装置１０を備える。第１シリンダ装置１０は、第１の爪開閉部の一例である。第１シリンダ装置１０は、台座部２に固定された第１シリンダ本体１１を備える。第１シリンダ本体１１の後端側には、エア出入口１１ａが設けられている。このエア出入口１１ａには、第１エア経路１１５ａが接続されている。第１シリンダ本体１１内には、第１のピストン１２が摺動可能に収納されている。第１のピストン１２は、第１シリンダ本体１１の内周面に接触して摺動する摺動部１２ａと、この摺動部１２ａから延設されたロッド部１２ｂを備える。ロッド部１２ｂの端部は、第１シリンダ本体１１の先端側から外部へ露出するように設けられている。第１シリンダ本体１１内には、その内周面と、摺動部１２ａとによって囲まれたエア室１３が形成されている。エア出入口１１ａは、このエア室１３に通じている。第１シリンダ本体１１内には、ロッド部１２ｂを第１シリンダ本体１１内に収納する側に付勢するバネ部材１４が収納されている。バネ部材１４は、エア室１３から摺動部１２ａを隔てた領域に収納されている。第１のピストン１２は、エア室１３内に圧縮エアが導入されるとロッド部１２ｂを第１シリンダ本体１１の外側へ押し出すように移動し、エア室１３内の圧縮エアが大気開放されるとバネ部材１４により元位置に復帰する。第１のピストン１２の最大ストローク量はＬ１である。

ロッド部１２ｂの先端部には、取付部材１５が設けられている。取付部材１５は、ロッド部１２ｂの先端部に固定された接続部１５ａと、この接続部１５ａから第１シリンダ本体１１の天面に沿って延びるように設けられた搭載部１５ｂを備えている。搭載部１５ｂと第１シリンダ本体１１との間には、スライダ部１６が設けられている。このような取付部材１５は、第１のピストン１２の往復動作に伴って往復動作をすることができる。

搭載部１５ｂには、圧縮エアにより駆動され、最大ストローク量Ｌ２が第１のピストン１２の最大ストローク量Ｌ１よりも小さく、可動爪２８が設けられた第２のピストン２２を備える第２シリンダ装置２０が設置されている。第２シリンダ装置２０は、搭載部１５ｂ上に設置されることにより、第１のピストン１２の移動に伴って移動する。第２シリンダ装置２０は、第２の爪開閉部の一例である。具体的に、第２シリンダ装置２０は、搭載部１５ｂに固定された第２シリンダ本体２１を備える。第２シリンダ本体２１の後端側には、エア出入口２１ａが設けられている。このエア出入口２１ａには、第２エア経路１１５ｂが接続されている。第２シリンダ本体２１内には、第２のピストン２２が摺動可能に収納されている。第２のピストン２２は、第２シリンダ本体２１の内周面に接触して摺動する摺動部２２ａと、この摺動部２２ａから延設されたロッド部２２ｂを備える。ロッド部２２ｂの端部は、第２シリンダ本体２１の先端側から外部へ露出するように設けられている。第２シリンダ本体２１内には、その内周面と、摺動部２２ａとによって囲まれたエア室２３が形成されている。エア出入口２１ａは、このエア室２３に通じている。第２シリンダ本体２１内には、ロッド部２２ｂを第２シリンダ本体２１内に収納する側に付勢するバネ部材２４が収納されている。バネ部材２４は、エア室２３から摺動部２２ａを隔てた領域に収納されている。第２のピストン２２は、エア室２３内に圧縮エアが導入されるとロッド部２２ｂを第２シリンダ本体２１の外側へ押し出すように移動し、エア室２３内の圧縮エアが大気開放されるとバネ部材２４により元位置に復帰する。

ロッド部２２ｂの先端部には、取付部材２５及びブラケット２７を介して可動爪２８が設けられている。取付部材２５は、ロッド部２２ｂの先端部に固定された接続部２５ａと、この接続部２５ａから第２シリンダ本体２１の天面に沿って延びるように設けられた延設部２５ｂを備えている。延設部２５ｂと第２シリンダ本体２１との間には、スライダ部２６が設けられている。このような取付部材２５は、第２のピストン２２の往復動作に伴って往復動作をすることができる。接続部２５ａには、ブラケット２７が取り付けられている。そして、ブラケット２７には、可動爪２８が設けられている。これにより、可動爪２８は、第２のピストン２２の往復動作に伴って往復動作をすることができる。可動爪２８には固定爪３と対向する面に凸状の接触部２８ａが設けられている。

第２シリンダ装置２０は、第１のピストン１２に接続された取付部材１５が備える搭載部１５ｂに固定されているため、第１シリンダ装置１０が備える第１のピストン１２の移動に伴って移動する。このため、第１のピストン１２の動作により、可動爪２８を開閉させることができる。

すなわち、可動爪２８は、第１のピストン１２の動作によっても第２のピストン２２の動作によっても開閉可能である。ただし、第２のピストン２２の最大ストローク量は、第１のピストン１２の最大ストローク量よりも小さく、いずれのピストンを作動させるかは、ハンドユニット１に求められる動作に応じて決定される。

第１シリンダ装置１０及び第２シリンダ装置２０は、それぞれ制御部１１０によって制御される。制御部１１０は、固定爪３に可動爪２８を接近させる把持動作時は、第１シリンダ装置１０を稼働させる。すなわち、制御部１１０は、第１のピストン１２を稼働させる。そして、可動爪２８を固定爪３から離間させる解放動作時は、第２シリンダ装置２０が備える第２のピストン２２を稼働させる。

ハンドユニット１は、ワーク５０を把持した可動爪２８の解放動作時に、第２シリンダ装置２０の移動を制限する移動制限部３０を備える。移動制限部３０は、支柱４に回転軸部材３１を介して取り付けられたアーム部材３２を備える。アーム部材３２は、回転軸部材３１を支点として揺動することができる。アーム部材３２の先端部には、取付部材１５、より具体的に、搭載部１５ｂに押し付けられるパッド部３２ａが設けられている。このパッド部３２ａが搭載部１５ｂに押し付けられると、搭載部１５ｂが設けられた取付部材１５の移動が制限される。この結果、第２シリンダ装置２０の移動が制限される。このように、第２シリンダ装置２０の移動を制限するのは、ワーク５０を把持した状態の可動爪２８を開いたときに、ワーク５０と可動爪２８との間隔を維持するためである。仮に、移動制限部３０が機能しておらず、取付部材１５が移動可能な状態で第２のピストン２２を作動させて可動爪２８を開こうとすると、第１シリンダ装置１０が備えるバネ部材１４の弾性力により第２シリンダ装置２０が移動してしまう。すなわち、第２のピストン２２を作動させた分だけ第２シリンダ装置２０が動いてしまい、ワーク５０と可動爪２８とを離間させることができなくなる。移動制限部３０は、このような現象を回避するものである。

移動制限部３０は、第３シリンダ本体３３を備える。第３シリンダ本体３３は、台座部２上に立てた状態で固定されている。第３シリンダ本体３３の上端側には、エア出入口３３ａが設けられている。このエア出入口３３ａには、第３エア経路１１５ｃが接続されている。第３シリンダ本体３３内には、第３のピストン３４が摺動可能に収納されている。第３のピストン３４は、第３シリンダ本体３３の内周面に接触して摺動する摺動部３４ａと、この摺動部３４ａから延設されたロッド部３４ｂを備える。ロッド部３４ｂの端部は、第３シリンダ本体３３の上端縁から外部へ露出するように設けられている。第３シリンダ本体３３内には、その内周面と、摺動部３４ａとによって囲まれたエア室３５が形成されている。エア出入口３３ａは、このエア室３５に通じている。

第３シリンダ本体３３内には、ロッド部３４ｂを第３シリンダ本体３３内から押し出す側に付勢するバネ部材３６が収納されている。バネ部材３６は、エア室３５から摺動部３４ａを隔てた領域に収納されている。なお、第３シリンダ本体３３では、第１シリンダ本体１１、第２シリンダ本体２１とは異なり、バネ部材とエア室の配置が異なっている。すなわち、第３シリンダ本体３３では、ロッド部３４ｂが延びる側にエア室３５が設けられており、摺動部３４ａの下側にバネ部材３６が収納されている。

第３シリンダ本体３３から露出したロッド部３４ｂの先端部は、回転待遇によりアーム部材３２と接続されている。これにより、第３のピストン３４の上下方向の往復運動に伴って、アーム部材３２が揺動する。具体的に、エア室３５内に圧縮エアを導入し、第３のピストン３４を押し下げることにより、アーム部材３２が図２中、時計回りに回転し、パッド部３２ａが搭載部１５ｂに押し付けられる。アーム部材３２は、エア室３５内の圧縮エアが大気開放されるとバネ部材３６により元位置に復帰する。これにより、パッド部３２ａも搭載部１５ｂから離れ、取付部材１５、第１のピストン１２も移動できるようになる。

なお、本実施形態では、第２シリンダ装置２０を第１のピストン１２に接続された取付部材１５に搭載した２階建て構造としている。これは、第２シリンダ装置２０を第１のピストン１２の移動に伴って移動させるための措置であるが、このような構造に限定されるものではなく、他の配置としてもよい。

つぎに、図３乃至図５を参照しつつ、把持装置１００の動作の一例につき、説明する。図３は第１実施形態の把持装置１００の制御の一例を示すフローチャートである。図４（Ａ）は第１実施形態のハンドユニット１の把持動作前の様子を示す説明図であり、図４（Ｂ）は第１実施形態のハンドユニット１の把持動作時の様子を示す説明図であり、図４（Ｃ）は第１実施形態のハンドユニット１の解放動作後の様子を示す説明図である。図５は第１実施形態における把持装置１００の動作と各部の状態との関係をまとめたテーブルである。

ステップＳ１では、移動ステージ１１１によりハンドユニット１をストック部５５の上方へ移動させ、ワーク５０のストック位置まで下降させる。このときのハンドユニット１は、図４（Ａ）に示すように可動爪２８を開いた状態となる。図５に示す表を参照すると、把持動作前のハンドユニット１では、エア室１３に圧縮エアが導入され、第１のピストン１２が開き側へ移動する。すなわち、第１電磁弁１１６ａが開弁され、圧縮エアがエア室１３に導入される。これにより、第１のピストン１２が移動し、可動爪２８を開く。このとき、第１のピストン１２は、最大ストローク量Ｌ１分移動する。ここで、最大ストローク量Ｌ１は、図４（Ａ）に示すように、エア室１３に圧縮エアが導入され、第１のピストン１２が最も移動した状態において、固定爪３の可動爪２８との対向面から可動爪２８の接触部２８ａの頂部までの距離となる。

把持動作前のハンドユニット１では、第２シリンダ装置２０のエア室２３は、大気開放された状態となっており、第２のピストン２２は、バネ部材２４に付勢され最も閉じた状態となっている。また、移動制限部３０が備えるエア室３５も大気解放状態となっており、移動制限部３０は待機状態となっている。

ハンドユニット１は、このような状態でワーク５０に接近し、把持準備状態となる。このとき、ハンドユニット１は、第１のピストン１２の最大ストローク量Ｌ１分の解放量を確保しているため、ワーク５０に容易に接近することができる。この際、ワーク５０の周囲の部材との接触に配慮する必要がないため、第１のピストン１２の最大ストローク量Ｌ１を大きく設定することができる。なお、ハンドユニット１の把持動作前におけるワーク５０の端面から可動爪２８の接触部２８ａまでの距離Ｌ１´はワーク５０の幅Ｗによって変化する。

ステップＳ１に引き続き行われるステップＳ２では、ハンドユニット１によりワーク５０の把持が行われる。具体的に、第１シリンダ装置１０のエア室１３を大気開放する。これにより、第１のピストン１２がバネ部材１４の付勢力より移動する。第１のピストン１２の移動に伴って、可動爪２８を備えた第２シリンダ装置２０が移動することから、可動爪２８が固定爪３側に移動し、固定爪３と可動爪２８とでワーク５０が把持される。なお、ワーク５０を把持する際、第２のピストン２２は、閉じ側に位置した状態を維持し、移動制限部３０も待機状態を維持する。このように、固定爪３に可動爪２８を接近させワーク５０を把持する把持動作時は、第１シリンダ装置１０を稼働させる。

ステップＳ２に引き続き行われるステップＳ３では、基板５１上に設定されたワーク５０の実装位置を確認し、ステップＳ４では、ワーク５０の位置を確認する。これらの位置確認は、撮像装置１１３によって撮像された画像に基づいて行われる。ステップＳ５では、移動ステージ１１１によりワーク５０を実装位置へ移動させる。すなわち、ステップＳ３で確認された実装位置と、ステップＳ４で確認されたワーク５０の位置から、ＸＹＺ方向の移動距離を算出し、その算出結果に基づいて移動ステージ１１１によりワーク５０を移動させる。なお、ステップＳ３、Ｓ４における処理の順番を問われない。すなわち、ステップＳ５においてワーク５０を実装位置へ移動させる前にハンドユニット１によって把持されたワーク５０の位置が確認され、実装位置の確認が行われていればよい。なお、ワーク５０を実装位置へ移動させた後、移動ステージ１１１によりワーク５０の微細な位置調整や姿勢制御を行ってもよい。

ステップＳ５に引き続き行われるステップ６では、ワーク５０の固定を行う。例えば、ワーク５０がＵＶ硬化性接着剤を用いて固定される場合は、ワーク５０に塗布されたＵＶ硬化性接着剤に対しＵＶ照射がされる。

ステップＳ６に引き続き行われるステップＳ７では、基板５１に実装したワーク５０の解放が行われる。可動爪２８を固定爪３から離間させる解放動作時は、第２のピストン２２を稼働させる。具体的に、ワーク５０を開放する際は、第２電磁弁１１６ｂを開放して第２シリンダ装置２０が備えるエア室２３内に圧縮エアを導入する。これにより、第２のピストン２２を稼働させる。このとき、第２のピストン２２は、最大ストローク量Ｌ２分移動する。ここで、最大ストローク量Ｌ２は、エア室２３に圧縮エアが導入され、第２のピストン２２が、最も移動した状態において、ワーク５０の端面から可動爪２８の接触部２８ａの頂部までの距離となる。第２シリンダ装置２０は、ワーク５０を把持した状態において、エア室２３内に圧縮エアが導入されておらず、第２のピストン２２が最も第２シリンダ本体２１内に引き込まれた状態となっている。ワーク５０の解放時は、この状態から第２のピストン２２が稼働する。従って、解放動作後におけるワーク５０の端面から可動爪２８の接触部２８ａまでの距離はワーク５０の幅Ｗにかかわらず一定となる。

ワーク５０を把持した状態の第１シリンダ装置１０は、そのストローク端に到達していない。すなわち、第２のピストン２２を作動させて可動爪２８を開いたときに、第１シリンダ装置１０が備えるバネ部材１４の弾性力により第１のピストン１２、すなわち第２シリンダ装置２０が移動する余地がある。そこで、ワーク５０を解放するときは、移動制限部３０を作動させて、第２シリンダ装置２０の移動を制限する。具体的に、第３電磁弁１１６ｃを解放して移動制限部３０が備えるエア室３５内に圧縮エアを導入し、第３のピストン３４を押し下げる。これにより、アーム部材３２を作動させ、パッド部３２ａを搭載部１５ｂに押し付ける。これにより、搭載部１５ｂに搭載された第２シリンダ装置２０の移動が制限される。このように第２シリンダ装置２０の移動を制限することにより、ワーク５０の端面と、可動爪２８の接触部２８ａとが離間した状態を維持することができる。

このようにしてワーク５０の解放が行われた状態において、ワーク５０の端面から可動爪２８の接触部２８ａまでの距離はワーク５０の幅Ｗにかかわらず一定である。このため、ワーク５０の幅Ｗにかかわらず解放動作時に把持状態の可動爪２８を僅かに開いた状態とすることができる。この結果、ワーク５０の実装位置周囲の部材に固定爪３や可動爪２８が接触することを回避することができる。

ステップＳ７に引き続き行われるステップＳ８では、移動ステージ１１１によりハンドユニット１を退避させる。

本実施形態の把持装置１００及びハンドユニット１によれば、固定爪３に可動爪２８を接近させる把持動作時は、第１シリンダ装置１０を稼働させ、可動爪２８を固定爪３から離間させる解放動作時は、第２シリンダ装置２０を稼働させる。ここで、第１シリンダ装置１０の最大ストローク量Ｌ１と第２シリンダ装置２０の最大ストローク量Ｌ２とは互いに無関係に設定することができる。このため、第１シリンダ装置１０の最大ストローク量Ｌ１はワーク５０の寸法やワーク５０の把持動作の容易性を重視して設定することができる。一方、第２シリンダ装置２０の最大ストローク量Ｌ２は、実装されたワーク５０の周囲の部材との間隔を重視して設定することができる。この結果、ハンドユニット１の解放動作時に把持対象物であるワーク５０に対し可動爪２８を僅かに開いた状態とすることができる。

すなわち、本実施形態の把持装置１００及びハンドユニット１によれば、ワーク解放時の可動爪の開き量を小さくできるため、狭小領域においても爪を開いたときに開いた爪と、周辺部材との干渉、衝突を回避することができる。また、ワークを把持する機構と解放する機構とを別個に形成したため、把持した位置からの微小寸法の解放が可能である。

（第２実施形態）
つぎに、図６及び図７（Ａ）〜（Ｃ）を参照しつつ、第２実施形態のハンドユニット１´について説明する。第２実施形態は、第１実施形態の移動制限部３０に代えて移動制限部６０を備える。他の構成について、両実施形態は異なるところがないので、共通する構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

移動制限部６０は、取付部材１５の搭載部１５ｂに設けられた第１噛合歯６１と、この第１噛合歯６１に対して離接可能に設けられ、第１噛合歯６１に噛み合う第２噛合歯６２を備える。第１噛合歯６１は、第１のピストン１２の往復移動方向に沿って複数設けられている。第２噛合歯６２は、アーム部材３２に設けられている。第２噛合歯６２は、いずれかの第１噛合歯６１と噛み合うことにより、取付部材１５の移動、すなわち、第２シリンダ装置２０の移動を制限することができる。

第１噛合歯６１は、垂直面６１ａを備えた三角形状を有している。一方の第２噛合歯６２も垂直面６２ａを備えた三角形状を有している。第１噛合歯６１と第２噛合歯６２とは、垂直面６１ａと垂直面６２ａとが対向することができるように設けられている。垂直面６１ａと垂直面６２ａとが接触することにより第１噛合歯６１と第２噛合歯６２とが噛み合った状態となる。

第２噛合歯６２は、図７（Ａ）に示す状態からアーム部材３２が時計回りに回転すると、図７（Ｂ）に示すように第１噛合歯６１に接近する。そして、第２噛合歯６２は、複数の第１噛合歯６１により形成された複数の隙間のいずれかに入り込むことができる。このとき、第１噛合歯６１は三角形状を有しているので、第２噛合歯６２はいずれかの隙間に入り込むことができ、第１噛合歯６１と噛み合うことができる。

第２噛合歯６２が第１噛合歯６１間の隙間に入り込んだときに、垂直面６１ａと垂直面６２ａとが接触していなくても、その後、第２のピストン２２が僅かに作動することで、図７（Ｃ）中、矢示するように搭載面１５ｂが僅かに移動する。すなわち、第２のピストン２２が作動して可動爪２８とワーク５０の端面との間に隙間が生じると、この隙間を埋めるように第１のピストン１２、すなわち搭載面１５ｂが移動する。これにより垂直面６１ａと垂直面６２ａとが接触し、第１噛合歯６１と第２噛合歯６２とが噛み合う。これにより、第２シリンダ装置２０の移動を制限することができる。

このように、移動制限部６０は、第１実施形態の移動制限部３０と同様の機能を発揮することができる。なお、本実施形態では、第１噛合歯６１が複数設けられているが、第２噛合歯６２を複数設けるようにしてもよい。また、第１噛合歯６１と第２噛合歯６２の双方を複数設けるようにしてもよい。

このように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、ハンドユニット１の解放動作時に把持対象物であるワーク５０に対し可動爪２８を僅かに開いた状態とすることができる。

（第３実施形態）
つぎに、第３実施形態のハンドユニット１´´につき、図８（Ａ）〜（Ｃ）を参照しつつ説明する。図８（Ａ）は第３実施形態のハンドユニットの把持動作前の様子を示す説明図であり、図８（Ｂ）は第３実施形態のハンドユニットの把持動作時の様子を示す説明図であり、図８（Ｃ）は第３実施形態のハンドユニットの解放動作後の様子を示す説明図である。

第３実施形態は、第１実施形態の第１シリンダ装置１０に代えて、第３シリンダ装置７０を備える。すなわち、第１の爪開閉部の一例として、第３シリンダ装置７０を備える。また、第１実施形態の取付部材１５に代えて取付部材７９を備える。この取付部材７９は、第３シリンダ装置７０と協働して、第２シリンダ装置２０の移動を制限する機能も担っている。他の構成について、両実施形態は異なるところがないので、共通する構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

第３シリンダ装置７０は、第４シリンダ本体７１を備える。第４シリンダ本体７１の内部は、隔壁７１１によって２つの領域に分断されている。分断されることによって形成された一方の領域には、可動爪２８を固定爪３から離間させる開側ピストン７３が摺動可能に収納されている。他方の領域には、可動爪２８を固定爪に接近させる閉側ピストン７６が摺動可能に収納されている。開側ピストン７３が収納された領域には開側エア出入口７１ａが設けられている。開側エア出入口７１ａにはエア供給源が接続されている。閉側ピストン７６が収納された領域には閉側エア出入口７１ｂが設けられている。閉側エア出入口７１ｂにはエア供給源が接続されている。開側ピストン７３と閉側ピストン７６とは、背中合わせの状態で配置されている。

開側ピストン７３は、第４シリンダ本体７１の内周面に接触して摺動する摺動部７３ａと、この摺動部７３ａから延設されたロッド部７３ｂを備える。ロッド部７３ｂの端部は、第４シリンダ本体７１の先端側から外部へ露出するように設けられている。第４シリンダ本体７１内には、その内周面と、摺動部７３ａと、隔壁７１１とによって囲まれた開側エア室７４が形成されている。開側エア出入口７１ａは、この開側エア室７４に通じている。第４シリンダ本体７１内には、ロッド部７３ｂを第４シリンダ本体７１内に収納する側に付勢するバネ部材７５が収納されている。バネ部材７５は、開側エア室７４から摺動部７３ａを隔てた領域に収納されている。開側ピストン７３は、開側エア室７４内に圧縮エアが導入されるとロッド部７３ｂを第４シリンダ本体７１の外側へ押し出すように移動し、開側エア室７４内の圧縮エアが大気開放されるとバネ部材７５により元位置に復帰する。

閉側ピストン７６は、第４シリンダ本体７１の内周面に接触して摺動する摺動部７６ａと、この摺動部７６ａから延設されたロッド部７６ｂを備える。ロッド部７６ｂの端部は、第４シリンダ本体７１の後端側から外部へ露出するように設けられている。第４シリンダ本体７１内には、その内周面と、摺動部７６ａと、隔壁７１１とによって囲まれた閉側エア室７７が形成されている。閉側エア出入口７１ｂは、この閉側エア室７７に通じている。第４シリンダ本体７１内には、ロッド部７６ｂを第４シリンダ本体７１内に収納する側に付勢するバネ部材７８が収納されている。バネ部材７８は、閉側エア室７７から摺動部７６ａを隔てた領域に収納されている。閉側ピストン７６は、閉側エア室７７内に圧縮エアが導入されるとロッド部７６ｂを第４シリンダ本体７１の外側へ押し出すように移動し、閉側エア室７７内の圧縮エアが大気開放されるとバネ部材７８により元位置に復帰する。

第１実施形態における取付部材１５に代えて装備された取付部材７９には、第１実施形態と同様に第２シリンダ装置２０が搭載される。取付部材７９は、第４シリンダ本体７１上にスライダ８０を介して搭載されている。取付部材７９は、水平に設置されており、外部からの力を受けなければ、その位置に止まり、静止する。取付部材７９は、開側ピストン７３と閉側ピストン７６のぞれぞれに対し接触及び離間可能に設けられている。すなわち、取付部材７９は、開側ピストン７３に対し接触及び離間可能に設けられた第１接触部７９ａを備える。また、取付部材７９は、閉側ピストン７６に対して接触及び離間可能に設けられた第２接触部７９ｂを備える。第１接触部７９ａと第２接触部７９ｂは、それぞれ垂直方向に延びており、水平方向に配置された搭載部７９ｃを介して連設されている。搭載部７９ｃには、第２シリンダ装置２０の第２シリンダ本体２１が固定されている。このような取付部材７９は、開側ピストン７３と閉側ピストン７６のいずれからも押されることがない中立状態を取ることができる。

図８（Ａ）を参照すると、把持動作時のハンドユニット１´´では、開側エア室７４に圧縮エアが導入され、開側ピストン７３が押し出され、ロッド部７３ｂが第１接触部７９ａに接触している。これにより第２シリンダ装置２０を搭載した取付部材７９が移動し、可動爪２８が開いた状態とされている。このとき、閉側エア室７７は大気開放された状態となっており、閉側ピストン７６のロッド部７６ｂは、第２接触部７９ｂから離間した状態となっている。このとき、第２シリンダ装置２０は、第１実施形態と同様にエア室２３が大気開放され、第２のピストン２２が第２シリンダ本体２１内に引き込まれた状態となっている。

図８（Ｂ）を参照すると、把持動作前のハンドユニット１´´では、閉側エア室７７に圧縮エアが導入され、閉側ピストン７６が押し出され、ロッド部７６ｂが第２接触部７９ｂに接触している。これにより第２シリンダ装置２０を搭載した取付部材７９が移動し、可動爪２８が閉じた状態とされている。このとき、開側エア室７４は大気開放された状態となっており、開側ピストン７３のロッド部７３ｂは、第１接触部７９ａから離間した状態となっている。このとき、第２シリンダ装置２０は、第１実施形態と同様にエア室２３が大気開放され、第２のピストン２２が第２シリンダ本体２１内に引き込まれた状態となっている。

そして、図８（Ｃ）を参照すると、ハンドユニット１´´の解放動作後は、開側エア室７４と閉側エア室７７のいずれも大気開放されている。これにより、開側ピストン７３のロッド部７３ｂは、第１接触部７９ａから離間し、閉側ピストン７６のロッド部７６ｂは、第２接触部７９ｂから離間した状態となる。この結果、取付部材７９は、バネ部材７５やバネ部材７８の影響を受けることがない。すなわち、第２シリンダ装置２０の移動を制限することができる。第２のピストン２２は、取付部材７９がバネ部材７５やバネ部材７８の影響を受けることがない状態で稼働することで、可動爪２８とワーク５０の端面との間隔を維持することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

なお、以上の実施形態の説明に関して、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
固定爪と、
前記固定爪に対し離接可能な可動爪と、
圧縮流体により駆動される第１のピストンにより前記可動爪を開閉させる第１の爪開閉部と、
圧縮流体により駆動され、最大ストローク量が前記第１のピストンの最大ストローク量よりも小さく、前記可動爪が設けられた第２のピストンを備えると共に、前記第１のピストンの移動に伴って移動する第２の爪開閉部と、
前記固定爪に前記可動爪を接近させる把持動作時は、前記第１の爪開閉部を稼働させ、前記可動爪を前記固定爪から離間させる解放動作時は、前記第２のピストンを稼働させる制御部と、
前記解放動作時に、前記第２の爪開閉部の移動を制限する移動制限部と、
を備えるハンドユニット。
（付記２）
前記第２の爪開閉部は、前記第１のピストンに接続された取付部材に設置された付記１に記載のハンドユニット。
（付記３）
前記移動制限部は、前記取付部材に押し付けられるパッド部である付記２に記載のハンドユニット。
（付記４）
前記移動制限部は、前記取付部材に設けられた第１噛合歯と、前記第１噛合歯に対して離接可能に設けられ、前記第１噛合歯に噛み合う第２噛合歯であり、前記第１噛合歯と前記第２噛合歯の少なくとも一方は、複数設けられた付記２に記載のハンドユニット。
（付記５）
前記第１の爪開閉部は、前記可動爪を前記固定爪から離間させる開側ピストンと、前記可動爪を前記固定爪に接近させる閉側ピストンとを備え、
前記移動制限部は、前記第２の爪開閉部を搭載すると共に、前記開側ピストンと前記閉側ピストンのぞれぞれに対し接触及び離間可能に設けられ、前記第２の爪開閉部の移動を制限するときに、前記開側ピストンと前記閉側ピストンから離間した状態とされる付記１に記載のハンドユニット。
（付記６）
固定爪と、
前記固定爪に対し離接可能な可動爪と、
圧縮流体により駆動される第１のピストンにより前記可動爪を開閉させる第１の爪開閉部と、
圧縮流体により駆動され、ストロークが前記第１のピストンの最大ストローク量よりも小さく、前記可動爪が設けられた第２のピストンを備えると共に、前記第１のピストンの移動に伴って移動する第２の爪開閉部と、
前記固定爪に前記可動爪を接近させる把持動作時は、前記第１の爪開閉部を稼働させ、前記可動爪を前記固定爪から離間させる解放動作時は、前記第２のピストンを稼働させる制御部と、
前記解放動作時に、前記第２の爪開閉部の移動を制限する移動制限部と、を備えるハンドユニットと、
前記ハンドユニットを移動させる移動ステージと、
を備える把持装置。
（付記７）
前記第２の爪開閉部は、前記第１のピストンに接続された取付部材に設置された付記６に記載の把持装置。
（付記８）
前記移動制限部は、前記取付部材に押し付けられるパッド部である付記７に記載の把持装置。
（付記９）
前記移動制限部は、前記取付部材に設けられた第１噛合歯と、前記第１噛合歯に対して離接可能に設けられ、前記第１噛合歯に噛み合う第２噛合歯であり、前記第１噛合歯と前記第２噛合歯の少なくとも一方は、複数設けられた付記７に記載の把持装置。
（付記１０）
前記第１の爪開閉部は、前記可動爪を前記固定爪から離間させる開側ピストンと、前記可動爪を前記固定爪に接近させる閉側ピストンとを備え、
前記移動制限部は、前記第２の爪開閉部を搭載すると共に、前記開側ピストンと前記閉側ピストンのぞれぞれに対し接触及び離間可能に設けられ、前記第２の爪開閉部の移動を制限するときに、前記開側ピストンと前記閉側ピストンから離間した状態とされる付記６に記載の把持装置。

１、１´、１´´ ハンドユニット３固定爪
１０第１シリンダ装置１１第１シリンダ本体
１２第１ピストン１３エア室
１４バネ部材１５取付部材
１５ｂ搭載部２０第２シリンダ装置
２１第２シリンダ本体２２第２ピストン
２３エア室２４バネ部材
２５取付部材２８可動爪
２８ａ接触部３０、６０、移動制限部
３２アーム部材３２ａパッド部
３３第３シリンダ本体３４第３ピストン
３５エア室３６バネ部材
５０ワーク５１基板
１００把持装置１１０制御部
１１１移動ステージ１１３撮像装置
１１４エア供給源６１第１噛合歯
６２第２噛合歯

Claims

固定爪と、
前記固定爪に対し離接可能な可動爪と、
圧縮流体により駆動される第１のピストンにより前記可動爪を開閉させる第１の爪開閉部と、
圧縮流体により駆動され、最大ストローク量が前記第１のピストンの最大ストローク量よりも小さく、前記可動爪が設けられた第２のピストンを備えると共に、前記第１のピストンの移動に伴って移動する第２の爪開閉部と、
前記固定爪に前記可動爪を接近させる把持動作時は、前記第１の爪開閉部を稼働させ、前記可動爪を前記固定爪から離間させる解放動作時は、前記第２のピストンを稼働させる制御部と、
前記解放動作時に、前記第２の爪開閉部の移動を制限する移動制限部と、
を備えるハンドユニット。
前記第２の爪開閉部は、前記第１のピストンに接続された取付部材に設置された請求項１に記載のハンドユニット。
前記移動制限部は、前記取付部材に押し付けられるパッド部である請求項２に記載のハンドユニット。
前記移動制限部は、前記取付部材に設けられた第１噛合歯と、前記第１噛合歯に対して離接可能に設けられ、前記第１噛合歯に噛み合う第２噛合歯であり、前記第１噛合歯と前記第２噛合歯の少なくとも一方は、複数設けられた請求項２に記載のハンドユニット。
前記第１の爪開閉部は、前記可動爪を前記固定爪から離間させる開側ピストンと、前記可動爪を前記固定爪に接近させる閉側ピストンとを備え、
前記移動制限部は、前記第２の爪開閉部を搭載すると共に、前記開側ピストンと前記閉側ピストンのぞれぞれに対し接触及び離間可能に設けられ、前記第２の爪開閉部の移動を制限するときに、前記開側ピストンと前記閉側ピストンから離間した状態とされる請求項１に記載のハンドユニット。
固定爪と、
前記固定爪に対し離接可能な可動爪と、
圧縮流体により駆動される第１のピストンにより前記可動爪を開閉させる第１の爪開閉部と、
圧縮流体により駆動され、ストロークが前記第１のピストンの最大ストローク量よりも小さく、前記可動爪が設けられた第２のピストンを備えると共に、前記第１のピストンの移動に伴って移動する第２の爪開閉部と、
前記固定爪に前記可動爪を接近させる把持動作時は、前記第１の爪開閉部を稼働させ、前記可動爪を前記固定爪から離間させる解放動作時は、前記第２のピストンを稼働させる制御部と、
前記解放動作時に、前記第２の爪開閉部の移動を制限する移動制限部と、を備えるハンドユニットと、
前記ハンドユニットを移動させる移動ステージと、
を備える把持装置。