JP2019111614A - ワーク反転装置、及びワーク反転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のワーク反転装置のハンドでワークを掴ませるときに、該ワークをハンドが掴み易い位置及び姿勢に位置決めする必要があった。【解決手段】ワーク反転装置１０は、第１の吸着部１６を有する第１の保持装置１４と、第２の吸着部２６を有する第２の保持装置１６と、把持部４４を有するワークハンドリング装置１８と、ワークハンドリング装置１８が把持部４４に把持したワークを第１の保持装置１４に渡し、第１の保持装置１４が第１の吸着部１６に吸着保持したワークを第２の保持装置１６に渡し、第２の保持装置が１６第２の吸着部２６に吸着保持したワークをワークハンドリング装置１８に渡すように、第１の保持装置１４、第２の保持装置１６、及びワークハンドリング装置１８の動作を制御する制御装置１２とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ワーク反転装置、及びワーク反転方法に関する。

チャック等のハンドでワークを掴み、該ワークを反転させるワーク反転装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００３−０４８１３７号公報

従来、ワーク反転装置のハンドでワークを掴ませるときに、該ワークをハンドが掴み易い位置及び姿勢に位置決めする必要があった。

本開示の一態様において、ワーク反転装置は、ワークを解放可能に吸着保持する第１の吸着部を有する第１の保持装置と、ワークを解放可能に吸着保持する第２の吸着部を有する第２の保持装置と、ワークを解放可能に把持する把持部を有し、第１の保持装置及び第２の保持装置の各々に対してワークを受け渡すワークハンドリング装置と、ワークハンドリング装置が把持部に把持したワークを第１の保持装置に渡し、第１の保持装置が第１の吸着部に吸着保持したワークを第２の保持装置に渡し、第２の保持装置が第２の吸着部に吸着保持したワークをワークハンドリング装置に渡すように、第１の保持装置、第２の保持装置、及びワークハンドリング装置の動作を制御する制御装置とを備える。

本開示の他の態様において、ワークを反転させる方法は、把持部を有するワークハンドリング装置が該把持部に把持したワークを、第１の吸着部を有する第１の保持装置が該第１の吸着部で吸着保持し、ワークをワークハンドリング装置から第１の保持装置に渡すことと、第１の吸着部が吸着保持しているワークを、第２の吸着部を有する第２の保持装置が該第２吸着部で吸着保持し、ワークを第１の保持装置から第２の保持装置に渡すことと、第２の吸着部が吸着保持しているワークを、ワークハンドリング装置が把持部で把持し、ワークを第２の保持装置からワークハンドリング装置に渡すこととを備える。

本開示によれば、第１の吸着部及び第２の吸着部は、如何なる姿勢でもワークを吸着保持できるので、ワークＷの受け渡しを行うときに該ワークＷの姿勢を決定する必要がない。これにより、ワーク反転装置によってワークを反転させる動作を実行するためのアルゴリズムを簡単化することができる。

一実施形態に係るワーク反転装置の図である。 図１に示すワーク反転装置のブロック図である。 図１に示すワーク反転装置の動作フローの一例を示すフローチャートである。 第１の吸着部及び第２の吸着部が初期位置に配置された状態を示す。 図３中のステップＳ１で第３の吸着部がワークを吸着保持している状態を示す。 図３中のステップＳ１でワークを第１の吸着部に接して配置した状態を示す。 図３中のステップＳ５の終了時の状態を示す。 図３中のステップＳ６で第２の吸着部を下方へ移動させた状態を示す。 図３中のステップＳ６で第１の吸着部及び第２の吸着部を接近させて、ワークを第２の吸着部に接して配置させた状態を示す。 図３中のステップＳ９で第１の吸着部を第２の吸着部から離反させた状態を示す。 図３中のステップＳ１０で第３の吸着部をワークに接して配置させた状態を示す。 図３中のステップＳ１３で第３の吸着部を退避させた状態を示す。 一実施形態に係る吸着部の断面図である。 図１３に示す吸着部でワークを吸着させた状態を示す。 他の実施形態に係る吸着部の断面図である。 図１５に示す吸着部でワークを吸着させた状態を示す。 図１５に示す吸着部を図１に示す吸着部に適用した場合のワーク反転装置の図である。 図１７に示すワーク反転装置の動作フローの一例を示すフローチャートである。 他の実施形態に係るワーク反転装置の図であって、第１の吸着部及び第２の吸着部が互いから離反した状態を示す。 図１９に示すワーク反転装置において、第１の吸着部及び第２の吸着部が互いに接近した状態を示す。 さらに他の実施形態に係るワーク反転装置の図であって、第１の吸着部及び第２の吸着部が互いから離反した状態を示す。 図２１に示すワーク反転装置において、第１の吸着部及び第２の吸着部が互いに接近した状態を示す。

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明においては、図中の直交座標系を方向の基準とし、便宜上、ｘ軸プラス方向を右方、ｙ軸プラス方向を前方、ｚ軸プラス方向を上方とする。

図１及び図２を参照して、一実施形態に係るワーク反転装置１０について説明する。ワーク反転装置１０は、制御装置１２、第１の保持装置１４、第２の保持装置１５、及びワークハンドリング装置１８を備える。

制御装置１２は、プロセッサ及びメモリ（ともに図示せず）を有し、第１の保持装置１４、第２の保持装置１５、及びワークハンドリング装置１８の動作を、直接的又は間接的に制御する。

第１の保持装置１４は、第１の吸着部１６、ｘ軸機構部（第１の機構部）１７、及びｚ軸機構部（第３の機構部）２０を有する。第１の吸着部１６は、吸着面１６ａを有し、該吸着面１６ａに物体を吸着して保持し、吸着を解除して該物体を解放することができる。

ｘ軸機構部１７は、第１の吸着部１６を第２の吸着部２６に向かって、ｘ軸と平行な軸線Ａ_１に沿って進退させる。本実施形態においては、ｘ軸機構部１７は、シャフト収容部２２及び駆動シャフト２４を有する。

シャフト収容部２２は、軸線Ａ_１を中心としてｘ軸方向に延在する中空部材であって、駆動シャフト２４を軸線Ａ_１に沿って進退可能となるように受容している。第１の吸着部１６は、駆動シャフト２４の先端に、軸線Ａ_１を中心とするように、固定されている。

例えば、ｘ軸機構部１７は、シリンダであって、制御装置１２からの指令に応じて、駆動シャフト２４及び第１の吸着部１６を、空圧又は油圧の作用によって、軸線Ａ_１に沿って第２の吸着部２６に対して進退させる。

又は、ｘ軸機構部１７は、サーボモータと、該サーボモータの回転を軸線Ａ_１の方向の往復動へ変換して駆動シャフト２４に伝達する運動変換機構（例えば、ボール螺子機構）とを有してもよい。この場合、ｘ軸機構部１７は、制御装置１２からの指令に応じて、該サーボモータによって駆動シャフト２４及び第１の吸着部１６を、軸線Ａ_１に沿って第２の吸着部２６に対して進退させる。

ｚ軸機構部２０は、ｚ軸と平行な軸線Ａ_３に沿って延在し、ｘ軸機構部１７及び第１の吸着部１６を、軸線Ａ_３に沿って往復動させる。一例として、ｚ軸機構部２０は、シリンダ（例えばロッドレスシリンダ）であって、制御装置１２からの指令に応じて、ｘ軸機構部１７のシャフト収容部２２を、空圧又は油圧の作用によって軸線Ａ_３の方向へ往復動させる。この場合、ｚ軸機構部２０は、中空のシリンダ本体と、該シリンダ本体内に軸線Ａ_３に沿って往復動可能に収容され、シャフト収容部２２に固定されたピストンとを有し得る。

他の例として、ｚ軸機構部２０は、サーボモータと、該サーボモータの回転を軸線Ａ_３の方向の往復動へ変換してシャフト収容部２２に伝達する運動変換機構（例えば、ボール螺子機構）とを有してもよい。この場合、ｚ軸機構部２０は、制御装置１２からの指令に応じて、該サーボモータによってシャフト収容部２２を軸線Ａ_３の方向へ往復動させる。

第２の保持装置１５は、第２の吸着部２６、ｘ軸機構部（第２の機構部）２８、及びｚ軸機構部（第４の機構部）３０を有する。第２の吸着部２６は、吸着面２６ａを有し、該吸着面２６ａに物体を吸着及び吸着解除できる。

ｘ軸機構部２８は、第２の吸着部２６を第１の吸着部１６に向かって、ｘ軸と平行な軸線Ａ_２に沿って進退させる。ｘ軸機構部２８は、ｘ軸機構部１７と同様の構成を有する。具体的には、ｘ軸機構部２８は、シャフト収容部３２及び駆動シャフト３４を有する。

シャフト収容部３２は、軸線Ａ_２を中心としてｘ軸方向に延在する中空部材であって、駆動シャフト３４を軸線Ａ_２に沿って進退可能となるように受容している。第２の吸着部２６は、駆動シャフト３４の先端に、軸線Ａ_２を中心とするように、固定されている。

ｘ軸機構部２８は、上述のｘ軸機構部１７と同様に、シリンダであってもよいし、又は、サーボモータと、該サーボモータの回転動作を軸線Ａ_２の方向の往復動へ変換する運動変換機構とを有してもよい。ｘ軸機構部２８は、制御装置１２からの指令に応じて、駆動シャフト３４及び第２の吸着部２６を、軸線Ａ_２に沿って第１の吸着部１６に対して進退させる。

ｚ軸機構部３０は、ｚ軸と平行な軸線Ａ_４に沿って延在し、ｘ軸機構部２８及び第２の吸着部２６を、軸線Ａ_４に沿って往復動させる。ｚ軸機構部３０は、上述のｚ軸機構部２０と同様の構成を有する。

具体的には、ｚ軸機構部３０は、シリンダ（例えばロッドレスシリンダ）であってもよいし、又は、サーボモータと、該サーボモータの回転を軸線Ａ_４の方向の往復動へ変換する運動変換機構とを有してもよい。ｚ軸機構部３０は、制御装置１２からの指令に応じて、シャフト収容部３２）を、軸線Ａ_４に沿って往復動させる。

ワークハンドリング装置１８は、後述するワークＷ（図５）を把持し、第１の保持装置１４及び第２の保持装置１５の各々に対して該ワークＷを受け渡す。本実施形態においては、ワークハンドリング装置１８は、垂直多関節ロボットであって、ベース３６、旋回胴３８、ロボットアーム４０、手首部４２、及び第３の吸着部４４を有する。ベース３６は、作業セルの床に固定されている。

旋回胴３８は、ｚ軸と平行な軸線周りに旋回可能となるように、ベース３６に設けられている。ロボットアーム４０は、旋回胴３８に回動可能に連結された下腕部４６と、該下腕部４６の先端に回動可能に連結された上腕部４８とを有する。

手首部４２は、上腕部４８の先端に回動可能に設けられており、第３の吸着部４４は、手首部４２に取り付けられている。ベース３６、旋回胴３８、ロボットアーム４０、及び手首部４２には、複数のサーボモータ５０（図２）が内蔵されている。制御装置１２は、これらサーボモータ５０に指令を送り、ワークハンドリング装置１８を動作させて第３の吸着部４４を移動させる。

第３の吸着部４４は、吸着面４４ａを有し、該吸着面４４ａに物体を吸着及び吸着解除できる。例えば、吸着対象の物体が磁性体である場合、第１の吸着部１６、第２の吸着部２６、及び第３の吸着部４４の各々は、電磁石から構成され得る。この場合、第１の吸着部１６、第２の吸着部２６、及び第３の吸着部４４は、電磁石を励磁したときに生じる磁力によって、物体を吸着する。

または、第１の吸着部１６、第２の吸着部２６、及び第３の吸着部４４の各々は、負圧生成装置（いわゆる、バキューム装置）であってもよい。この場合、第１の吸着部１６、第２の吸着部２６、及び第３の吸着部４４は、それぞれ、その吸着面１６ａ、２６ａ、及び４４ａと物体との間に負圧を生成し、該物体を吸着する。

次に、図３〜図１２を参照して、ワーク反転装置１０の動作について説明する。本実施形態においては、ワーク反転装置１０は、ワークハンドリング装置１８が把持する図５に示すワークＷを反転させる。本実施形態に係るワークＷは、第１の面Ｓ_１と、該第１の面Ｓ_１とは反対側の第２の面Ｓ_２とを有する。

図３に示すフローは、制御装置１２が、上位コントローラ、オペレータ、又は作業プログラムから作業指令を受け付けたときに、開始する。図３に示すフローの開始時点においては、第１の保持装置１４及び第２の保持装置１５は、第１の吸着部１６及び第２の吸着部２６を、図４に示す初期位置にそれぞれ配置している。

この初期位置においては、ｘ軸機構部１７の駆動シャフト２４は後退位置に配置されており、これにより、第１の吸着部１６は、シャフト収容部２２に隣接する後退位置に配置されている。同様に、ｘ軸機構部２８の駆動シャフト３４は後退位置に配置されており、これにより、第２の吸着部２６は、シャフト収容部３２に隣接する後退位置に配置されている。

また、初期位置においては、第２の保持装置１５のｘ軸機構部２８は、第１の保持装置１４のｘ軸機構部１７から上方へずれて配置され、これにより、第２の吸着部２６は、第１の吸着部１６から上方へずれて配置されている。換言すれば、この初期位置においては、軸線Ａ_１と、軸線Ａ_２とは、ｚ軸方向へ離反している。

その結果、第１の吸着部１６の右側に第２の吸着部２６及びｘ軸機構部２８が配置されておらず、これにより、第１の吸着部１６とｚ軸機構部３０との間にスペースＢが確保されている。

ステップＳ１において、制御装置１２は、ワークハンドリング装置１８を動作させて、第３の吸着部４４でワークＷの第２の面Ｓ_２を吸着する。具体的には、制御装置１２は、ワークハンドリング装置１８を動作させて、第３の吸着部４４の吸着面４４ａを、予め定められた保管場所に保管されているワークＷの第２の面Ｓ_２に接して配置させる。

ここで、吸着面４４ａを第２の面Ｓ_２に接して配置したとき、第３の吸着部４４が起動されたときに吸着面４４ａで第２の面Ｓ_２を吸着して保持することできる程度に、吸着面４４ａと第２の面Ｓ_２とが離隔してもよいし、又は、吸着面４４ａと第２の面Ｓ_２とが面接触してもよい。

次いで、制御装置１２は、第３の吸着部４４を動作させて、吸着面４４ａで第２の面Ｓ_２を吸着する。例えば、ワークＷが磁性体であり、第３の吸着部４４が電磁石から構成されている場合、制御装置１２は、該電磁石を励磁して、第３の吸着部４４の吸着面４４ａで第２の面Ｓ_２を磁力で吸着する。

他の例として、第３の吸着部４４が負圧生成装置から構成されている場合、制御装置１２は、該負圧生成装置を起動して、第３の吸着部４４の吸着面４４ａと第２の面Ｓ_２との間に負圧を形成し、これにより、吸着面４４ａで第２の面Ｓ_２を吸着する。

こうして、図５に示すように、第３の吸着部４４の吸着面４４ａでワークＷの第２の面Ｓ_２を吸着し、第３の吸着部４４によってワークＷを吸着保持することができる。したがって、本実施形態においては、第３の吸着部４４は、ワークＷを解放可能に把持する把持部を構成する。

ステップＳ２において、制御装置１２は、ワークハンドリング装置１８を動作させて、第３の吸着部４４が吸着保持するワークＷの第１の面Ｓ_１を、第１の吸着部１６に接して配置させる。具体的には、制御装置１２は、ロボットプログラムに従ってワークハンドリング装置１８を動作させて、第３の吸着部４４及びワークＷを、図６に示す位置に移動させる。

第３の吸着部４４が図６に示す位置に配置されたとき、該第３の吸着部４４に吸着保持されているワークＷの第１の面Ｓ_１は、第１の吸着部１６の吸着面１６ａに接して配置される。ここで、吸着面１６ａを第１の面Ｓ_１に接して配置したとき、第１の吸着部１６が起動されたときに吸着面１６ａで第１の面Ｓ_１を吸着して保持することできる程度に、吸着面１６ａと第１の面Ｓ_１とが離隔してもよいし、又は、吸着面１６ａと第１の面Ｓ_１とが面接触してもよい。

なお、このステップＳ２の開始時点では、第１の吸着部１６及び第２の吸着部２６は、上述した初期位置に配置されている。この配置によれば、このステップＳ２においてワークハンドリング装置１８が第３の吸着部４４をスペースＢ（図４）に進入させることができるので、このステップＳ２の実行時にワークハンドリング装置１８の構成要素が、第２の保持装置１５の構成要素と干渉してしまうのを防止できる。

なお、このステップＳ２において、ワークハンドリング装置１８は、第３の吸着部４４をスペースＢに、ｚ軸方向から進入させてもよいし、又は、ｙ軸方向から進入させてもよい。

ステップＳ３において、制御装置１２は、第１の吸着部１６を動作させて、第１の吸着部１６でワークＷの第１の面Ｓ_１を吸着する。例えば、ワークＷが磁性体であり、第１の吸着部１６が電磁石から構成されている場合、制御装置１２は、該電磁石を励磁して、第１の吸着部１６の吸着面１６ａで第１の面Ｓ_１を磁力で吸着する。

他の例として、第１の吸着部１６が負圧生成装置から構成されている場合、制御装置１２は、該負圧生成装置を起動して、第１の吸着部１６の吸着面１６ａと第１の面Ｓ_１との間に負圧を形成し、これにより、吸着面１６ａで第１の面Ｓ_１を吸着する。

こうして、図６に示すように第３の吸着部４４の吸着面４４ａがワークＷの第２の面Ｓ_２を吸着している状態で、第１の吸着部１６の吸着面１６ａでワークＷの第１の面Ｓ_１を吸着し、該第１の吸着部１６によってワークＷを吸着保持することができる。

ステップＳ４において、制御装置１２は、第３の吸着部４４によるワークＷの第２の面Ｓ_２の吸着を解除する。例えば、ワークＷが磁性体であり、第３の吸着部４４が電磁石から構成されている場合、制御装置１２は、磁力を消失させるように該電磁石の励磁を停止して、吸着面４４ａによる第２の面Ｓ_２の吸着を解除する。

他の例として、第３の吸着部４４が負圧生成装置から構成されている場合、制御装置１２は、該負圧生成装置を停止して、第３の吸着部４４の吸着面４４ａと第２の面Ｓ_２との間の負圧を解消し、これにより、吸着面４４ａによる第２の面Ｓ_２の吸着を解除する。こうして、第３の吸着部４４は、ワークＷを解放する。

ステップＳ５において、制御装置１２は、ワークハンドリング装置１８を動作させて、第３の吸着部４４をワークＷの第２の面Ｓ_２から離れるように退避させる。このステップＳ５の終了時の状態を、図７に示す。この状態においては、ワークＷは、その第１の面Ｓ_１が第１の吸着部１６によって吸着保持される一方、その第２の面Ｓ_２の全体が露出される。

ステップＳ６において、制御装置１２は、第１の保持装置１４及び第２の保持装置１５を動作させて、第２の吸着部２６をワークＷの第２の面Ｓ_２に接して配置する。具体的には、制御装置１２は、第２の保持装置１５のｚ軸機構部３０を動作させて、図７に示すｘ軸機構部２８及び第２の吸着部２６を、図８に示す位置まで下方へ移動させる。

図８に示す配置においては、軸線Ａ_１のｙ−ｚ平面における位置と、軸線Ａ_２のｙ−ｚ平面における位置とが互いに略一致し、第１の吸着部１６の吸着面１６ａと、第２の吸着部２６の吸着面２６ａとが、互いにｘ軸方向に対向する。

次いで、制御装置１２は、第１の保持装置１４のｘ軸機構部１７を動作させて、該ｘ軸機構部１７の駆動シャフト２４を、図８に示す後退位置から図９に示す突出位置へ、右方へ移動させる。この動作により、第１の吸着部１６、及び該第１の吸着部１６に保持されているワークＷも、図８に示す後退位置から図９に示す突出位置に移動される。

また、制御装置１２は、第２の保持装置１５のｘ軸機構部２８を動作させて、該ｘ軸機構部２８の駆動シャフト３４を、図８に示す後退位置から図９に示す突出位置へ、左方へ移動させる。この動作により、第２の吸着部２６も、図８に示す後退位置から図９に示す突出位置に移動される。その結果、第２の吸着部２６の吸着面２６ａは、ワークＷの第２の面Ｓ_２に接して配置される。

ここで、吸着面２６ａを第２の面Ｓ_２に接して配置したとき、第２の吸着部２６が起動されたときに吸着面２６ａで第２の面Ｓ_２を吸着して保持することできる程度に、吸着面２６ａと第２の面Ｓ_２とが離隔してもよいし、又は、吸着面２６ａと第２の面Ｓ_２とを面接触させて、第１の吸着部１６と第２の吸着部２６とでワークＷを挟持させてもよい。

ステップＳ７において、制御装置１２は、第２の吸着部２６を動作させて、該第２の吸着部２６でワークＷの第２の面Ｓ_２を吸着する。例えば、ワークＷが磁性体であり、第２の吸着部２６が電磁石から構成されている場合、制御装置１２は、該電磁石を励磁して、第２の吸着部２６の吸着面２６ａで第２の面Ｓ_２を磁力で吸着する。

他の例として、第２の吸着部２６が負圧生成装置から構成されている場合、制御装置１２は、該負圧生成装置を起動して、第２の吸着部２６の吸着面２６ａと第２の面Ｓ_２との間に負圧を形成し、これにより、吸着面２６ａで第２の面Ｓ_２を吸着する。

こうして、第１の吸着部１６の吸着面１６ａがワークＷの第１の面Ｓ_１を吸着している状態で、第２の吸着部２６の吸着面２６ａでワークＷの第２の面Ｓ_２を吸着し、該第２の吸着部２６によってワークＷを吸着保持することができる。

ステップＳ８において、制御装置１２は、第１の吸着部１６によるワークＷの第１の面Ｓ_１の吸着を解除する。例えば、ワークＷが磁性体であり、第１の吸着部１６が電磁石から構成されている場合、制御装置１２は、磁力を消失させるように該電磁石の励磁を停止して、吸着面１６ａによる第１の面Ｓ_１の吸着を解除する。

他の例として、第１の吸着部１６が負圧生成装置から構成されている場合、制御装置１２は、該負圧生成装置を停止して、第１の吸着部１６の吸着面１６ａと第１の面Ｓ_１との間の負圧を解消し、これにより、吸着面１６ａによる第１の面Ｓ_１の吸着を解除する。これにより、第１の吸着部１６は、ワークＷを解放する。

ステップＳ９において、制御装置１２は、第１の保持装置１４及び第２の保持装置１５を動作させて、第１の吸着部１６及び第２の吸着部２６を、互いから離反させる。具体的には、制御装置１２は、第１の保持装置１４のｘ軸機構部１７を動作させて、駆動シャフト２４及び第１の吸着部１６を、突出位置から後退位置まで左方へ移動させる。

また、制御装置１２は、第２の保持装置１５のｘ軸機構部２８を動作させて、駆動シャフト３４及び第２の吸着部２６を、突出位置から後退位置まで右方へ移動させる。こうして、第１の吸着部１６及び第２の吸着部２６は、再度、図８に示す位置に配置される。

次いで、制御装置１２は、第１の保持装置１４のｚ軸機構部２０を動作させて、ｘ軸機構部１７及び第１の吸着部１６を、図８に示す位置から図１０に示す位置まで上方へ移動させる。その結果、図１０に示すように、第１の吸着部１６は、第２の吸着部２６に吸着保持されているワークＷの第１の面Ｓ_１から離反し、ワークＷは、その第２の面Ｓ_２が第２の吸着部２６によって吸着保持される一方、その第１の面Ｓ_１の全体が露出される。

また、第１の吸着部１６（すなわち、軸線Ａ_１）は、第２の吸着部２６（すなわち、軸線Ａ_２）から上方へずれて配置されている。この状態においては、第２の吸着部２６の左側に第１の吸着部１６及びｘ軸機構部１７が配置されておらず、これにより、第２の吸着部２６とｚ軸機構部２０との間にスペースＣが確保されることになる。

ステップＳ１０において、制御装置１２は、ワークハンドリング装置１８を動作させて、第３の吸着部４４の吸着面４４ａを、第２の吸着部２６に吸着保持されているワークＷの第１の面Ｓ_１に接して配置させる。この状態を図１１に示す。

ここで、このステップＳ１０の開始時点では、第１の吸着部１６及び第２の吸着部２６は、図１０に示す位置に配置されている。この配置によれば、このステップＳ１０においてワークハンドリング装置１８が第３の吸着部４４をスペースＣに進入させることができるので、このステップＳ１０の実行時にワークハンドリング装置１８の構成要素が第１の保持装置１４の構成要素と干渉してしまうのを防止できる。

ステップＳ１１において、制御装置１２は、第３の吸着部４４を動作させて、その吸着面４４ａでワークＷの第１の面Ｓ_１を吸着する。こうして、第２の吸着部２６がワークＷの第２の面Ｓ_２を吸着している状態で、第３の吸着部４４でワークＷの第１の面Ｓ_２を吸着保持する。

ステップＳ１２において、制御装置１２は、第２の吸着部２６によるワークＷの第２の面Ｓ_２の吸着を解除する。例えば、ワークＷが磁性体であり、第２の吸着部２６が電磁石から構成されている場合、制御装置１２は、磁力を消失させるように該電磁石の励磁を停止して、吸着面２６ａによる第２の面Ｓ_２の吸着を解除する。

他の例として、第２の吸着部２６が負圧生成装置から構成されている場合、制御装置１２は、該負圧生成装置を停止して、第２の吸着部２６の吸着面２６ａと第２の面Ｓ_２との間の負圧を解消し、これにより、吸着面２６ａによる第２の面Ｓ_２の吸着を解除する。こうして、第２の吸着部２６は、ワークＷを解放する。

ステップＳ１３において、制御装置１２は、ワークハンドリング装置１８を動作させ、図１２に示すように、ワークＷを吸着保持している第３の吸着部４４を、第２の吸着部２６から離れるように退避させる。

上記の一連の動作によって、ワークハンドリング装置１８が把持していたワークＷは、図５に示すように第２の面Ｓ_２が第３の吸着部４４に吸着保持されていた状態から、図１２に示すように第１の面Ｓ_１が第３の吸着部４４に吸着保持されている状態へと、反転されることになる。

ステップＳ１４において、制御装置１２は、第１の保持装置１４及び第２の保持装置１５を動作させて、第１の吸着部１６及び第２の吸着部２６を、図１２に示す位置から、図４に示す初期位置へ移動させる。具体的には、制御装置１２は、第１の保持装置１４のｚ軸機構部２０を動作させて、第１の吸着部１６を、図１２に示す位置から図４に示す初期位置へ、下方へ移動させる。

これとともに、制御装置１２は、第２の保持装置１５のｚ軸機構部３０を動作させて、第２の吸着部２６を、図１２に示す位置から図４に示す初期位置へ、上方へ移動させる。こうして、第１の吸着部１６及び第２の吸着部２６は、初期位置へ復帰する。

ステップＳ１５において、制御装置１２は、全てのワークに対する作業が完了したか否か判定する。制御装置１２は、全てのワークに対する作業が完了した（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合、図３に示すフローを終了する。一方、制御装置１２は、作業すべきワークが残存している（すなわち、ＮＯ）と判定した場合、ステップＳ１へ戻り、次のワークＷに対してステップＳ１〜Ｓ１６を実行する。

以上に述べたように、ワーク反転装置１０は、第１の保持装置１４、第２の保持装置１５、及びワークハンドリング装置１８の間でワークＷを、吸着及び吸着解除により、受け渡している。

この構成によれば、第１の保持装置１４、第２の保持装置１５、及びワークハンドリング装置１８は、ワークＷの受け渡しを行うときに、第１の吸着部１６、第２の吸着部２６、又は第３の吸着部４４を特定の姿勢に位置決めする必要がない。これにより、ワーク反転装置１０でワークＷを反転する動作を実行するためのアルゴリズムを簡単化することができる。これとともに、ワークＷの受け渡し動作を、迅速に実行できる。

また、本実施形態においては、第１の保持装置１４は、ｘ軸機構部１７を有し、第２の保持装置は、ｘ軸機構部２８を有している。この構成によれば、第１の吸着部１６及び第２の吸着部２６を互いに接近及び離反する動作を迅速に実行できる。

また、本実施形態においては、第１の保持装置１４は、ｚ軸機構部２０を有し、第２の保持装置１５は、ｚ軸機構部３０を有している。この構成によれば、上記したスペースＢ及びＣを確保できるので、ステップＳ２及びＳ１０の実行時にワークハンドリング装置１８が第１の保持装置１４又は第２の保持装置１５と干渉してしまうのを防止できる。

また、ワークＷのｚ軸方向の位置を変更することなく、ステップＳ３〜１２において、第１の保持装置１４、第２の保持装置１５、及びワークハンドリング装置１８の間でワークＷを受け渡す動作を実行できる。そのため、図３のフローの実行時におけるワークＷの総移動距離を低減できるので、作業のサイクルタイムを縮減できる。

次に、図１３及び図１４を参照して、一実施形態に係る吸着部７０について説明する。この吸着部７０は、上述の第１の吸着部１６、第２の吸着部２６、及び第３の吸着部４４の少なくとも１つに適用可能である。

吸着部７０は、筐体部７４、ベース部７６、複数の保持要素７８、及び複数の付勢部８０を有する。筐体部７４は、底壁８２と、該底壁８２の外周縁から延出する筒状の側壁８４とを有する。

ベース部７６は、側壁８４の先端部に固定され、筐体部７４とともに内部空間Ｄを画定している。ベース部７６は、略平面の表面８６及び裏面８８を有する、平板状の部材である。

複数の保持要素７８は、ベース部７６の表面８６と略直交する方向へ個別に往復動可能となるように、ベース部７６に設けられている。例えば、ワークＷが磁性体の場合、複数の保持要素７８の各々は、電磁石である（いわゆる、針千本型電磁石）。この場合、保持要素７８の各々は、制御装置１２からの指令の下で励磁されて、ワークＷをその先端面７８ａで磁力によって吸着する。

又は、複数の保持要素７８の各々は、中空の負圧形成器であってもよい。この場合、複数の保持要素７８には、該保持要素７８内の気圧を増減させるコンプレッサ（図示せず）が接続され、制御装置１２からの指令の下、各々の保持要素７８の先端面７８ａとワークＷとの間に負圧を形成し、該ワークＷを吸着する。

複数の付勢部８０の各々は、内部空間Ｄに配置され、底壁８２と、複数の保持要素７８の各々との間に介挿されている。これら付勢部８０は、保持要素７８を、図１３に示す初期位置にそれぞれ配置させる。複数の保持要素７８が初期位置に配置されたとき、これら保持要素７８の先端面７８ａは、一平面上に整列し、ワークＷを吸着する吸着面９０（すなわち、吸着面１６ａ、２６ａ、４４ａに対応）を構成する。

１つの保持要素７８が、図１３に示す初期位置から紙面左方へ変位されると、該１つの保持要素７８に接続された付勢部８０は、該１つの保持要素７８を初期位置へ向かって付勢する。このように、付勢部８０は、保持要素７８を初期位置に位置決めする位置決め機構８１を構成する。

本実施形態に係る吸着部７０によれば、あらゆる形状のワークＷを吸着して保持することができる。具体的には、図１４に示すように、蛇腹状のワークＷの第１の面Ｓ_１を吸着部７０で吸着させた場合、ベース部７６の表面８６は、ワークＷに面して配置され、各々の保持要素７８は、吸着対象面である第１の面Ｓ_１の形状に対応するように、ベース部７６に対して変位する。

このように変位した状態で、各々の保持要素７８は、ワークＷを吸着する。なお、吸着部７０は、その吸着面９０でワークＷの第２の面Ｓ_２を同様に吸着可能であることが理解されよう。

図１４に示す状態から、吸着部７０によるワークＷの吸着を解除し、該ワークＷを吸着部７０から解放した場合、付勢部８０は、それぞれ、保持要素７８を図１４の紙面右方へ変位させ、図１３に示す初期位置に復帰させる。

本実施形態に係る吸着部７０を上述の第１の吸着部１６、第２の吸着部２６、及び第３の吸着部４４に適用し、図３に示すフローを実行した場合、図１４に示す蛇腹状のワークＷを含む、あらゆる形状のワークＷを、専用の冶具を用いることなく、吸着部７０で吸着保持することが可能となる。

また、本実施形態に係る吸着部７０においては、付勢部８０が保持要素７８を初期位置に付勢している。この構成によれば、仮に、各保持要素７８が水平（すなわち、吸着部７０の吸着面９０が鉛直方向と平行）に配置されている状態でワークＷの吸着保持及び解放をしたとしても、付勢部８０によって各々の保持要素７８を初期位置に自動的に復帰させることができる。

次に、図１５を参照して、他の実施形態に係る吸着部９２について説明する。吸着部９２は、上述の第１の吸着部１６、第２の吸着部２６、及び第３の吸着部４４の少なくとも１つに適用可能である。本実施形態に係る吸着部９２は、上述の吸着部７０と、以下の構成において相違する。すなわち、吸着部９２は、付勢部８０の代わりに、複数の保持要素駆動部９４を有する。

保持要素駆動部９４は、内部空間Ｄに配置されている。保持要素駆動部９４の各々は、例えばサーボモータ又はシリンダを有し、保持要素７８の各々を、図１５に示す初期位置と、該初期位置から図１５の紙面左方へ後退した後退位置との間で、表面８６と直交する方向へ個別に進退させる。

例えば、この初期位置は、保持要素７８の移動ストロークの右端である一方、後退位置は、移動ストロークの左端である。このように、保持要素駆動部９４は、保持要素７８を初期位置に位置決めする位置決め機構９５を構成する。

本実施形態に係る吸着部９２も、上述の吸着部７０と同様に、あらゆる形状のワークＷを吸着して保持することができる。具体的には、図１６に示すように、蛇腹状のワークＷの第１の面Ｓ_１を吸着部９２で吸着させた場合、各々の保持要素駆動部９４は、各々の保持要素７８を、吸着対象面である第１の面Ｓ_１の形状に対応するように、ベース部７６に対して初期位置から変位させる。

このように変位した状態で、各々の保持要素７８は、ワークＷを吸着する。なお、吸着部９２は、その吸着面９０でワークＷの第２の面Ｓ_２を同様に吸着可能であることが理解されよう。

本実施形態に係る吸着部９２を上述の第１の吸着部１６、第２の吸着部２６、及び第３の吸着部４４に適用し、図３に示すフローを実行した場合、図１４に示す蛇腹状のワークＷを含む、あらゆる形状のワークＷを、専用の冶具を用いることなく、吸着部９２で吸着して保持することが可能となる。

図１７に、図１５に示す吸着部９２の構成を、上述の第１の吸着部１６、第２の吸着部２６、及び第３の吸着部４４に適用した場合のワーク反転装置１０を示す。この場合、第１の吸着部１６、第２の吸着部２６、及び第３の吸着部４４の各々は、筐体部７４、ベース部７６、複数の保持要素７８、及び保持要素駆動部９４を有する。

次に、図１８を参照して、図１７に示すワーク反転装置１０の動作フローの一例について説明する。なお、図１７に示すフローにおいて、図３中のプロセスと同様のプロセスには同じステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態においては、ワークＷは、図１４に示すような蛇腹状の磁性体であり、第１の吸着部１６、第２の吸着部２６、及び第３の吸着部４４の保持要素７８の各々は、電磁石である。

ステップＳ２１において、制御装置１２は、ワークハンドリング装置１８を動作させて、第３の吸着部４４の吸着面４４ａ（すなわち、吸着面９０）でワークＷの第２の面Ｓ_２を吸着する。具体的には、制御装置１２は、上述の実施形態と同様に、ワークハンドリング装置１８を動作させて、第３の吸着部４４の吸着面４４ａを、予め定められた保管場所に保管されているワークＷの第２の面Ｓ_２に接して配置させる。

次いで、制御装置１２は、第３の吸着部４４を動作させて、吸着面４４ａで第２の面Ｓ_２を吸着する。具体的には、制御装置１２は、第３の吸着部４４の保持要素駆動部９４の各々を動作させて、各々の保持要素７８を、ワークＷの第２の面Ｓ_２の形状に対応するように、ベース部７６に対して初期位置から変位させる。次いで、制御装置１２は、第３の吸着部４４の保持要素７８の各々を動作させて、これら保持要素７８でワークＷの第２の面Ｓ_２を吸着する。

ステップＳ２の後、ステップＳ２２において、制御装置１２は、第１の吸着部１６を動作させて、該第１の吸着部１６の吸着面１６ａ（すなわち、吸着面９０）でワークＷの第１の面Ｓ_１を吸着する。

具体的には、制御装置１２は、第１の吸着部１６の保持要素駆動部９４の各々を動作させて、図１６に示すように、各々の保持要素７８を、ワークＷの第１の面Ｓ_１の形状に対応するように、ベース部７６に対して変位させる。次いで、制御装置１２は、第１の吸着部１６の保持要素７８の各々を動作させて、これら保持要素７８でワークＷの第１の面Ｓ_１を吸着する。

ステップＳ４の後、ステップＳ２３において、制御装置１２は、第３の吸着部４４の複数の保持要素７８を、後退位置まで順に後退させる。具体的には、制御装置１２は、複数の保持要素駆動部９４を順に動作させて、複数の保持要素７８を後退位置まで、１個ずつ順に後退させる。これにより、第３の吸着部４４の保持要素７８は、第１の吸着部１６に保持されているワークＷの第２の面Ｓ_２から、１個ずつ順に離反することになる。

ステップＳ５の後、ステップＳ２４において、制御装置１２は、第３の吸着部４４の保持要素７８を初期位置に配置する。具体的には、制御装置１２は、第３の吸着部４４の保持要素駆動部９４の各々を動作させて、各々の保持要素７８を、後退位置から初期位置まで移動させる。このとき、制御装置１２は、全ての保持要素７８を同時に初期位置まで移動させてもよい。

ステップＳ６の後、ステップＳ２５において、制御装置１２は、第２の吸着部２６を動作させて、該第２の吸着部２６の吸着面２６ａ（すなわち、吸着面９０）でワークＷの第２の面Ｓ_２を吸着する。

具体的には、制御装置１２は、第２の吸着部２６の保持要素駆動部９４の各々を動作させて、各々の保持要素７８を、ワークＷの第２の面Ｓ_２の形状に対応するように、ベース部７６に対して変位させる。次いで、制御装置１２は、第２の吸着部２６の保持要素７８の各々を動作させて、これら保持要素７８でワークＷの第２の面Ｓ_２を吸着する。

ステップＳ８の後、ステップＳ２６において、制御装置１２は、第１の吸着部１６の複数の保持要素７８を、後退位置まで順に後退させる。具体的には、制御装置１２は、複数の保持要素駆動部９４を順に動作させて、第１の吸着部１６の保持要素７８を後退位置まで、１個ずつ順に後退させる。これにより、第１の吸着部１６の保持要素７８は、第２の吸着部２６に保持されているワークＷの第１の面Ｓ_１から、１個ずつ順に離反することになる。

ステップＳ９の後、ステップＳ２７において、制御装置１２は、第１の吸着部１６の保持要素７８を初期位置に配置する。具体的には、制御装置１２は、第１の吸着部１６の保持要素駆動部９４の各々を動作させて、各々の保持要素７８を、後退位置から初期位置まで移動させる。このとき、制御装置１２は、全ての保持要素７８を同時に初期位置まで移動させてもよい。

ステップＳ１０の後、ステップＳ２８において、制御装置１２は、第３の吸着部４４を動作させて、該第３の吸着部４４の吸着面４４ａでワークＷの第１の面Ｓ_１を吸着する。

具体的には、制御装置１２は、第３の吸着部４４の保持要素駆動部９４の各々を動作させて、各々の保持要素７８を、ワークＷの第１の面Ｓ_１の形状に対応するように、ベース部７６に対して変位させる。次いで、制御装置１２は、第３の吸着部４４の保持要素７８の各々を動作させて、これら保持要素７８でワークＷの第１の面Ｓ_１を吸着する。

ステップＳ１２の後、ステップＳ２９において、制御装置１２は、第２の吸着部２６の複数の保持要素７８を、後退位置まで順に後退させる。具体的には、制御装置１２は、複数の保持要素駆動部９４を順に動作させて、第２の吸着部２６の保持要素７８を後退位置まで、１個ずつ順に後退させる。これにより、第２の吸着部２６の保持要素７８は、第３の吸着部４４に保持されているワークＷの第２の面Ｓ_２から、１個ずつ順に離反することになる。

ステップＳ１３の後、ステップＳ３０において、制御装置１２は、第２の吸着部２６の保持要素７８を初期位置に配置する。具体的には、制御装置１２は、第２の吸着部２６の保持要素駆動部９４の各々を動作させて、各々の保持要素７８を、後退位置から初期位置まで移動させる。このとき、制御装置１２は、全ての保持要素７８を同時に初期位置まで移動させてもよい。

以上のように、本実施形態によれば、一方の吸着部１６、２６又は４４が吸着保持しているワークＷから他方の吸着部１６、２６又は４４を離反させるとき、制御装置１２は、保持要素７８を後退位置まで、１個ずつ順に後退させている（ステップＳ２３、Ｓ２６、Ｓ２９）。

この構成によれば、該他方の吸着部１６、２６又は４４の保持要素７８をワークＷから引き離し易くすることができる。この作用について、以下に説明する。一方の吸着部１６、２６又は４４がワークＷを吸着するために発生させている磁力により、他方の吸着部１６、２６又は４４の保持要素７８は、ワークＷに引き付けられることになる。

この状態で、仮に、該他方の吸着部１６、２６又は４４の保持要素７８を同時にワークＷから離反させると、該他方の吸着部１６、２６又は４４の保持要素７８とワークＷとが磁力により結合し、ワークＷが一方の吸着部１６、２６又は４４から引き離されてしまう可能性がある。

そこで、本実施形態においては、ワークＷから離反させるべき他方の吸着部１６、２６又は４４の保持要素７８を順に後退させることによって、該他方の吸着部１６、２６又は４４の保持要素７８の各々を、ワークＷから引き離し易くすることができる。これにより、ワークＷを保持すべき一方の吸着部１６、２６又は４４から該ワークＷが引き離されてしまうのを確実に防止できる。

なお、上述のワーク反転装置１０から、ｘ軸機構部２８、ｚ軸機構部２０及び３０を省略することもできる。以下、図１９〜図２２を参照して、このような実施形態について説明する。

図１９及び図２０に示す実施形態においては、第１の保持装置１４’は、第１の吸着部１６及びｘ軸機構部１７を有し、第１の吸着部１６を第２の吸着部２６に対して接近及び離反するように、ｘ軸方向へ往復動させる。一方、第２の保持装置１５’は、第２の吸着部２６及び固定部材１０２を有し、第２の吸着部２６は、固定部材１０２に移動不能に固定されている。

図２１及び図２２に示す実施例においては、第１の保持装置１４’は、第１の吸着部１６及びｚ軸機構部１７’を有し、第１の吸着部１６を第２の吸着部２６に対して接近及び離反するように、ｚ軸方向へ往復動させる。

一方、第２の保持装置１５’は、第２の吸着部２６及び固定部材１０２を有し、第２の吸着部２６は、固定部材１０２に移動不能に固定されている。なお、図２１及び図２２に示す実施形態において、第１の吸着部１６及び第２の吸着部２６を、ｘ軸方向へ相対的に移動させる機構部を設けてもよい。

また、吸着部１６、２６、及び４４は、電磁石及び負圧生成装置に限らず、物体を吸着及び吸着解除可能であれば、如何なる装置を適用してもよい。また、ワークハンドリング装置１８は、水平多関節型、パラレルリンクロボット、ローダ等、如何なるタイプのロボットであってもよい。

ワークハンドリング装置１８は、第３の吸着部４４の代わりに、複数の開閉可能な指部を有する、ワークＷを解放可能に把持可能なロボットハンドを有してもよい。また、上述の実施形態においては、吸着部１６、２６、４４が、互いに反対側となるワークＷの第１の面Ｓ_１及びＳ_２を吸着保持する場合について述べたが、これに限らず、例えば、互いに接続された２つの面（前面と上面）を吸着保持してもよい。

以上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。

１０ ワーク反転装置
１２ 制御装置
１６，２６、４４，７０，９２ 吸着部
１４，１６ 保持装置
１８ ワークハンドリング装置

Claims (8)

1. ワークを解放可能に吸着保持する第１の吸着部を有する第１の保持装置と、
   ワークを解放可能に吸着保持する第２の吸着部を有する第２の保持装置と、
   ワークを解放可能に把持する把持部を有し、前記第１の保持装置及び前記第２の保持装置の各々に対してワークを受け渡すワークハンドリング装置と、
   前記ワークハンドリング装置が前記把持部に把持したワークを前記第１の保持装置に渡し、前記第１の保持装置が前記第１の吸着部に吸着保持したワークを前記第２の保持装置に渡し、前記第２の保持装置が前記第２の吸着部に吸着保持したワークを前記ワークハンドリング装置に渡すように、前記第１の保持装置、前記第２の保持装置、及び前記ワークハンドリング装置の動作を制御する制御装置と、を備える、ワーク反転装置。
2. 前記第１の保持装置は、前記第１の吸着部を前記第２の吸着部に向かって、第１の軸線に沿って進退させる第１の機構部をさらに有し、
   前記第２の保持装置は、前記第２の吸着部を前記第１の吸着部に向かって、前記第１の軸線と平行な第２の軸線に沿って進退させる第２の機構部をさらに有する、請求項１に記載のワーク反転装置。
3. 前記第１の保持装置は、前記第１の吸着部を、前記第１の軸線と交差する第３の軸線に沿って往復動させる第３の機構部をさらに有し、
   前記第２の保持装置は、前記第２の吸着部を、前記第２の軸線と交差する第４の軸線に沿って往復動させる第４の機構部をさらに有する、請求項２に記載のワーク反転装置。
4. 前記第１の吸着部及び前記第２の吸着部の各々は、ワークを吸着保持するときに吸着対象面の形状に対応して個々に変位可能な複数の保持要素を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のワーク反転装置。
5. 前記第１の吸着部及び前記第２の吸着部の各々は、前記保持要素を予め定められた初期位置に位置決めする位置決め機構をさらに有する、請求項４に記載のワーク反転装置。
6. 前記位置決め機構は、
   前記保持要素を前記初期位置に付勢する付勢部、又は
   前記保持要素を駆動して前記初期位置へ配置可能な保持要素駆動部を有する、請求項５に記載のワーク反転装置。
7. 前記把持部は、ワークを解放可能に吸着保持する第３の吸着部を有し、
   前記第３の吸着部は、ワークを吸着保持するときに吸着対象面の形状に対応して個々に変位可能な複数の保持要素を有する、請求項４〜６のいずれか１項に記載のワーク反転装置。
8. ワークを反転させる方法であって、
   把持部を有するワークハンドリング装置が該把持部に把持したワークを、第１の吸着部を有する第１の保持装置が該第１の吸着部で吸着保持し、前記ワークを前記ワークハンドリング装置から前記第１の保持装置に渡すことと、
   前記第１の吸着部が吸着保持している前記ワークを、第２の吸着部を有する第２の保持装置が該第２の吸着部で吸着保持し、前記ワークを前記第１の保持装置から前記第２の保持装置に渡すことと、
   前記第２の吸着部が吸着保持している前記ワークを、前記ワークハンドリング装置が前記把持部で把持し、前記ワークを前記第２の保持装置から前記ワークハンドリング装置に渡すことと、を備える、方法。