JP5498469B2 - 把持部位置決め装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、把持部位置決め装置および方法に関し、特に、ロボットアームに装着されて種々のワークを把持部で把持するワーク把持装置における前記把持部をワークの種類に応じて移動させて位置決めするための把持部位置決め装置および方法に関する。

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。

しかし、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。

かかる問題を解決するために、ワークの種類が変更されたときにワークを把持するワーク把持装置における把持部の位置を変更可能にすると共に、ロボットアームの先端側を軽量化するために前記把持部を移動させるための駆動装置をロボットやワーク把持装置に持たせない構成を採用することが考えられる。

しかしながら、このような構成を採用した場合、ワークの種類が変更される度に、作業者がワーク把持装置における把持部の位置を変更することは可能ではあるが、作業が煩雑で時間を要したり誤差が生じたりする虞がある。一方、一連の作業を自動化して生産性を向上させるためには相応の工夫が必要である。

特開平６−２６２２８１号公報 特開平５−３０１１８９号公報

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されたワーク把持装置に備えられた把持部を、ロボットやワーク把持装置に把持部を移動させるための駆動装置を設けることなく、ワークの種類の変更に応じて、移動させて位置決めすることにより、ワーク把持装置における把持部の位置を自動的に変更することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ロボットアームに装着されて種々のワークを把持部で把持するワーク把持装置における前記把持部をワークの種類に応じて移動させて位置決めするための把持部位置決め装置であって、床に設置される基台と、前記基台に設けられ、前記ワーク把持装置における移動が許容された状態と規制された状態とに切り替えられ得る前記把持部を備えた前記ワーク把持装置を前記基台に位置決めするワーク把持装置位置決め部と、前記基台に設けられ、前記把持部と係合可能な係合部を備え前記ワーク把持装置における移動が許容された状態にある前記把持部と係合した前記係合部を互いに直交する３軸の方向に沿って３次元移動させることにより前記把持部をワークの種類に応じて当該ワークの被把持部に対応した位置に移動させて位置決めする把持部位置決め機構と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、ロボットアームに装着されたワーク把持装置に備えられた把持部を、ロボットやワーク把持装置に把持部を移動させるための駆動装置を設けることなく、ワークの種類の変更に応じて、移動させて位置決めすることにより、ワーク把持装置における把持部の位置を自動的に変更することが可能となる。
したがって、ロボットアームの先端側を軽量化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。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の把持部位置決め装置であって、前記把持部位置決め機構は、互いに直交する３軸の方向に前記係合部を移動自在に支持する支持機構と、前記３軸の方向に前記係合部を移動させるための駆動装置とを有することを特徴とする。

この発明によれば、バリエーションを有するワークの種類ごとに異なる種々の位置に被把持部が形成されたワークに確実に対応することができる。また、３次元直交座標系は、極座標系よりも空間位置が把握し易く、ロボットティーチング等の作業もやり易くなるため、作業性が向上する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の把持部位置決め装置であって、前記支持機構は、前記３軸の方向に延在するレールと当該レールに沿って転がり軸受を介して移動可能に係合されたブロックとを備えた直動ガイド機構を有することを特徴とする。

この発明によれば、３軸の方向に延在するレールに沿って係合部を滑らかにガタ無く移動させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の把持部位置決め装置であって、前記係合部は、前記把持部がワークの被把持部を外側から内側に向けて押圧して把持するアウタータイプの場合には凸部であり、前記把持部がワークの被把持部を内側から外側に向けて押圧して把持するインナータイプの場合には凹部であることを特徴とする。

この発明によれば、把持部がアウタータイプ、インナータイプ、あるいはこれらの両タイプが混在する場合にも対応することができる。また、複雑な構造のワークの把持にも対応することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の把持部位置決め装置であって、前記係合部は、複数種類のワークに応じて、異なる径の円形断面を有する複数の前記凸部及び／又は前記凹部を有することを特徴とする。

この発明によれば、サイズの異なる複数の把持部に適合するように、異なる径を有する複数の凸部及び／又は凹部を事前に用意しておくことができる。これにより、把持部のサイズがワークの種類によって異なる場合であっても対応可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の把持部位置決め装置であって、前記ワーク把持装置位置決め部は、前記ワーク把持装置に設けられた把持装置側セット部にセット可能な基台側セット部が設けられ前記基台に立設された支柱を有することを特徴とする。

この発明によれば、ワーク把持装置と基台とを支柱を介してコンパクトな構成で位置決めすることができる。また、ワーク把持装置と基台との間において把持部を移動させるための空間を広く確保することができ、基台上における把持部位置決め機構のレイアウトの自由度が大きくなる。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の把持部位置決め装置であって、前記把持部位置決め機構は、前記係合部の過可動を防止するストッパを有することを特徴とする。

この発明によれば、万一、係合部の走行異常が発生したとしても、係合部の移動がストッパで制限されるため、ワーク把持装置や把持部位置決め装置の保護を図ることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の把持部位置決め装置であって、前記把持部位置決め機構は、前記係合部の移動が許容された状態と規制された状態とに切り替え可能な係止機構を有することを特徴とする。

この発明によれば、係合部を移動させた後に所定位置に確実に停止させることができる。したがって、例えばエアシリンダ等の精密な移動制御が難しい駆動装置で係合部を移動させる場合には、前記所定位置を検知することにより係止機構を用いて係合部を停止させることができる。

また、前記目的を達成するために、請求項９に記載の発明は、ロボットアームに装着されて種々のワークを把持部で把持するワーク把持装置における前記把持部をワークの種類に応じて移動させて位置決めするための把持部位置決め方法であって、床に設置された基台に設けられたワーク把持装置位置決め部に、前記ワーク把持装置における移動が許容された状態と規制された状態とに切り替え可能な前記把持部を備えた前記ワーク把持装置を、位置決めする工程（ａ）と、前記基台に設けられた把持部位置決め機構が、当該把持部位置決め機構に備えられ前記把持部と係合可能な係合部を互いに直交する３軸の方向に沿って３次元移動させて前記把持部と係合させる工程（ｂ）と、前記把持部を前記ワーク把持装置における移動が許容された状態に設定する工程（ｃ）と、前記把持部位置決め機構が、前記把持部と係合した前記係合部を互いに直交する３軸の方向に沿って３次元移動させることにより前記把持部をワークの種類に応じて当該ワークの被把持部に対応した位置に移動させる工程（ｄ）と、前記把持部を前記ワーク把持装置における移動が規制された状態に設定する工程（ｅ）と、前記ワーク把持装置が複数の前記把持部を備える場合、前記工程（ｂ）〜（ｅ）を繰り返す工程（ｆ）と、前記把持部位置決め機構が、前記把持部から前記係合部を離間させ、前記係合部を予め決められた係合部基準位置に復帰移動させる工程（ｇ）と、前記ワーク把持装置位置決め部から前記ワーク把持装置を離間させ、前記ワーク把持装置を予め決められたワーク把持装置基準位置に復帰移動させる工程（ｈ）と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、ロボットアームに装着されたワーク把持装置に備えられた把持部を、ロボットやワーク把持装置に把持部を移動させるための駆動装置を設けることなく、ワークの種類の変更に応じて、移動させて位置決めすることにより、ワーク把持装置における把持部の位置を自動的に変更することが可能となる。
したがって、ロボットアームの先端側を軽量化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。

本発明によれば、ロボットアームに装着されたワーク把持装置に備えられた把持部を、ロボットやワーク把持装置に把持部を移動させるための駆動装置を設けることなく、ワークの種類の変更に応じて、移動させて位置決めすることにより、ワーク把持装置における把持部の位置を自動的に変更することが可能な、把持部位置決め装置および方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る把持部位置決め装置をワーク把持装置に適用した場合の使用例を説明するためのワーク搬出工程を示す平面図である。 ワーク把持装置の姿勢制御装置の主要部の構成を示す断面図である。 ワーク把持装置における把持機構の動作を示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は先端部の側面図である。 ワーク把持装置における把持機構を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は把持する前の状態、（ｃ）は従動部材の分解図、（ｄ）は把持した状態を示す。 ワーク把持装置における把持機構の位置決めを把持部位置決め装置を使用して行う様子を示す概略断面図である。 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）は把持機構の先端部を被把持部に挿入する前の状態、（ｂ）は把持機構の先端部を被把持部に挿入した後の状態を示す。 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）は把持機構の先端部を被把持部に挿入する前の状態、（ｂ）は把持機構の先端部を被把持部に挿入した後の状態を示す。 ワーク把持装置の動作を説明するための部分正面断面図であり、把持装置で把持する前の状態を示す。 ワーク把持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。 ワーク把持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。 ワーク把持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。 ワークが過剰に位置ずれを生じている場合のワーク把持装置の動作を説明するための部分正面断面図である。 把持部位置決め装置の平面図である。 把持部位置決め装置の側面図である。 図１３および図１４に示される係合凹部を有する係合部材の周辺を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 アウタータイプの把持機構を説明するための斜視図であり、（ａ）は外観を示し、（ｂ）は内部構造を示す断面図である。 アウタータイプの把持機構の構成および動作を示す断面正面図であり、（ａ）は把持する前の状態、（ｂ）は把持した状態を示す。 アウタータイプの把持機構を説明するための一部分解斜視図である。 ワークの被把持部がボス等の凸部である場合に使用される把持部位置決め装置の係合凸部を有する係合部材の周辺を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

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。
まず、本発明の実施形態に係る把持部位置決め装置が使用されるワーク把持装置１について、主として図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。

ワーク把持装置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を把持する把持装置（ロボットハンド）として好適に使用することができる。
本実施形態では、ワーク把持装置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。
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に装着されたワーク把持装置１（図２を併せて参照）によりワークＷの被把持部Ｗａ（図２）を３箇所で把持し、ロボットアーム１０１を旋回させ把持状態を解除して搬出装置３００まで搬送（ワークＷ１参照）する工程を担っている。

ここでは、製品のバリエーションに応じて被把持部Ｗａとなる凹部や凸部の位置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Ｗを把持する場合を想定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、各種のワークを把持する場合に適用可能である。

なお、本実施形態においては、ワーク把持装置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を介さずにワーク把持装置１をロボットアーム１０１の先端部１０２に装着してもよい。

ワーク把持装置１は、図２に示すように、ロボットアーム１０１に連結される支持プレート２２と、この支持プレート２２に配設されワークＷの被把持部Ｗａを把持する把持機構（把持部）１１と、この把持機構１１を自在移動可能に支持する自在移動機構である３軸移動機構１２と、把持機構１１の移動を規制する移動規制装置１３と、を備えている。すなわち、把持機構１１は、ワーク把持装置１における移動が許容された状態と規制された状態とに切り替えられ得る。

そして、ワーク把持装置１は、図１に示すように、把持機構１１を種々のワークに適合させるために、把持機構１１をワークの種類に応じて移動させて位置決めするための把持部位置決め装置５００を多関節ロボット１００の近傍に別途備えている。この把持部位置決め装置５００の詳細については後記する。

なお、本実施形態において、ワーク把持装置１は、同様の把持機構１１を３箇所に配設して、ワークＷに形成された貫通穴等の凹部からなる被把持部Ｗａを３箇所の把持機構１１で把持しているが（図１参照）、３箇所に限定されるものではなく、ワークＷの形状に応じて適宜１箇所でもよく、２箇所以上でもよい。３箇所に配設された把持機構１１は同様の構成である。

把持機構１１は、図３に示すように、くさび形状部１１１ａが形成された駆動部材１１１と、駆動部材１１１により拡径方向に移動する従動部材１１２と、駆動部材１１１および従動部材１１２を収容するホルダ１１３と、駆動部材１１１を往復移動して従動部材１１２を駆動させる駆動手段１１４（図２）と、を備えている。

駆動部材１１１は、図４（ｂ）に示すように、円柱形状をなし、先端部には円周方向に３箇所形成された平坦面からなるくさび形状部１１１ａを備えている。
従動部材１１２は、図４（ｃ）に示すように、ほぼ矩形形状をなし、円周方向に並べて３箇所に配設されている。従動部材１１２は、外側の一方の面にくさび形状部１１１ａに適合する勾配部１１２ａが形成され、内側の他方の面に被把持部Ｗａに接合する接合部１１２ｂが形成されている。
接合部１１２ｂは、被把持部Ｗａの穴形状に適合するように断面視で円弧状に形成されているが、これに限定されるものではなく、摩擦係数の高いゴム部材やローレット等の滑り止め加工を施してもよい。

なお、勾配部１１２ａは、平坦面からなるくさび形状部１１１ａに適合するように平坦面で形成され、接合部１１２ｂはワークＷの被把持部Ｗａに適合するように断面視で円弧状に形成されているが、これに限定されるものではなく、ワークＷの重量や摺動部の耐摩耗性、加工性の難易度等を考慮して適宜定めればよく、例えば勾配部１１２ａとくさび形状部１１１ａを断面視で円弧状に形成してもよい。

ホルダ１１３は、図３に示すように、駆動部材１１１を図３（ａ）の上下方向に往復移動自在に支持する本体部１１３ａと、この本体部１１３ａの先端に螺合して接合された先端部１１３ｂ（図４（ａ）参照）と、を備えている。
そして、ホルダ１１３は、本体部１１３ａの内周面１１３ｃで駆動部材１１１を往復移動自在に支持し、先端部１１３ｂの支持部１１３ｄ，１１３ｅ（図３（ｂ）参照）で従動部材１１２を図３（ａ）の左右方向（水平方向）に往復移動自在に支持している。

駆動手段１１４は、図２に示すように、エアシリンダ等の往復駆動手段を駆動部材１１１に連結し、駆動部材１１１を往復移動できるように構成している。
把持機構１１は、駆動手段１１４により、駆動部材１１１を図３（ａ）の上下方向に往復移動することで、従動部材１１２を図３（ａ）の左右方向に移動して（図４（ｂ）参照）、ワークＷの被把持部Ｗａに従動部材１１２の接合部１１２ｂを押し付けるようにして（図４（ｄ）参照）、ワークＷを把持する機構である（図２参照）。

３軸移動機構１２は、図２に示すように、支持プレート２２に配設されたＸ軸方向移動機構１２１と、このＸ軸方向移動機構１２１に支持されたＹ軸方向移動機構１２２と、このＹ軸方向移動機構１２２にブラケット１２４を介して支持されたＺ軸方向移動機構１２３と、を備えている。
３軸移動機構１２は、３軸とも同様に構成され、例えば、Ｘ軸方向移動機構１２１では、Ｘ軸方向に配設されたガイドレール１２１ａと、このガイドレール１２１ａに沿って移動自在に配設されたホルダ１２１ｂと、を備えている。
かかる構成により、ワーク把持装置１は、３軸移動機構１２により、把持機構１１を前後（Ｘ軸）、左右（Ｙ軸）、上下（Ｚ軸）方向の３軸方向に自在に移動できるように支持している。

なお、本実施形態においては３軸移動機構１２を採用したが、これに限定されるものではなく、ワークＷの被把持部Ｗａの位置関係を考慮して適宜自由度を設定するものであり、１軸や２軸でもよいし、さらに回転軸を備えた移動機構を採用することもできる。

移動規制装置１３は、３軸とも同様に構成され、それぞれＸ軸方向移動機構１２１、Ｙ軸方向移動機構１２２、およびＺ軸方向移動機構１２３に設けられている。例えば、Ｘ軸方向移動機構１２１では、ガイドレール１２１ａをクランプしてホルダ１２１ｂの移動を規制するロック機構を採用している。ただし、移動規制装置１３におけるロック方式は、特に限定されるものではなく、エア式、電磁式等の種々の形態を採用することができる。

かかる構成により、ワーク把持装置１は、移動規制装置１３より、把持機構１１をワークＷの被把持部Ｗａに位置合わせした状態でロックして移動しないように保持することができる。
このため、ワーク把持装置１は、後記する把持部位置決め装置５００により（図５参照）、把持機構１１を自在な位置に調整して被把持部Ｗａの位置が異なる種々のワークに柔軟に対応することができる。

＜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、固定プレート２１に対してワーク把持装置１の支持プレート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、ワーク把持装置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、把持機構１１がワークＷの所定の箇所（本実施形態では３箇所）を確実に把持できるように、姿勢検知装置６が所定の箇所（本実施形態では３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、ワーク把持装置１の動作内容に応じて、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。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、ワーク把持装置１による把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８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の位置までくるとワーク把持装置１による把持位置にあることを検知し（図９参照）、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１２（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、ワーク把持装置１における把持機構１１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、近接センサ等からなり、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（図９（ａ）参照）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で（図１０（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９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９（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９（ｂ）参照）の方が小さくなる。

姿勢検知装置６は、ブラケット１２４に支持されて、ワーク把持装置１の把持機構１１の近傍に配設されている。
姿勢検知装置６は、当接検知手段６３により、ワークＷを把持する従動部材１１２がワークＷの被把持部Ｗａに適正に挿入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、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、ワーク把持装置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。

このとき、同時に把持機構１１の先端部では、ワークＷを把持する従動部材１１２がワークＷの被把持部Ｗａに適正に挿入された状態となるように把持機構１１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。

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を把持する従動部材１１２がワークＷの被把持部Ｗａに適正に挿入された状態となっていることを確認することができる。

次に、ワーク把持装置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６から図１２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６と図７を参照しながら説明する。参照する図６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）は把持機構１１の先端部を被把持部に挿入する前の状態、（ｂ）は把持機構１１の先端部を被把持部に挿入した後の状態を示す。図７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６と図７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の姿勢に合わせてワーク把持装置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を把持機構１１で把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に対するワーク把持装置１の姿勢を制御する。

具体的には、図６（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）によりワーク把持装置１をワークＷに対して所定の位置に配置し、把持機構１１の先端部をワークＷの被把持部Ｗａに挿入する際に、ワークＷの傾き角度αに応じてワークＷの被把持部Ｗａ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６（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に対するワーク把持装置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に対するワーク把持装置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の姿勢をワーク把持装置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を把持機構１１で把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の姿勢をワーク把持装置１に合わせるように機能する。

具体的には、図７（ａ）に示すように、把持機構１１の先端部をワークＷの被把持部Ｗａに挿入する際に、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７（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、ワーク把持装置１とワークＷとのずれを好適に補正してワークＷの姿勢をワーク把持装置１に合わせることができる。

なお、この例ではパレットのしなりや変形を小さくする方向でワークＷにワーク把持装置１が正対するように機能する場合を説明したが、姿勢制御装置２が、パレットのしなりや変形を大きくする方向でワークＷにワーク把持装置１が正対するように機能する場合もあり得る。

また、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にワーク把持装置１が正対するように制御することができる。

＜ワーク把持装置の動作＞
ワーク把持装置１の動作について、図８から図１１を参照しながら説明する。参照する図において、図８は把持装置でワークを把持する前の状態、図９はサポートシャフトがワークに当接した状態、図１０はサポートシャフトの外筒がワークに当接した状態、図１１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。

ワーク把持装置１がワークＷに当接しない状態から（図８（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９（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１０（ａ）に示すように、ワーク把持装置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１０（ｂ）に示すように、ワーク把持装置１による把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、ワーク把持装置１が正規の把持位置に位置決めされたことを確認する。

このとき、ワーク把持装置１が正規の把持位置に位置決めされた状態であれば、同時に把持機構１１の先端部では、ワークＷを把持する従動部材１１２が所定の隙間δ（図１０（ａ）参照）を形成してワークＷの被把持部Ｗａに適正に挿入された状態となっている。

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、ワークＷを把持する従動部材１１２がワークＷの被把持部Ｗａに適正に挿入された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１１に示すように、ワークＷに対してワーク把持装置１が所定の姿勢で位置決めされた状態で、把持機構１１は、駆動手段１１４により、駆動部材１１１を従動部材１１２に押し込むように移動して（図１１（ａ）参照）、ワークＷの被把持部Ｗａに従動部材１１２を押し付けるようにしてワークＷを把持する。

＜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ワーク把持装置１の姿勢制御装置２の動作について図１２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１２（ａ）に示すように、把持機構１１の先端部がワークＷの被把持部Ｗａ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把持機構１１の先端部をワークＷの被把持部Ｗａに挿入することができずに把持機構１１の先端部がワークＷに当接する。

把持機構１１の先端部がワークＷ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１２（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がワーク把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、ワーク把持装置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１２（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、ワーク把持装置１によりワークＷを把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。

次に、把持部位置決め装置５００について詳細に説明する。
＜把持部位置決め装置＞
図１３は、把持部位置決め装置の平面図である。図１４は、把持部位置決め装置の側面図である。図１５は、図１３および図１４に示される係合凹部を有する係合部材の周辺を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

図５、図１３および図１４に示すように、把持部位置決め装置５００は、床Ｆに設置されるベースユニット（基台）５１０を有しており、ベースユニット５１０には、ワーク把持装置１における移動が許容された状態と規制された状態とに切り替えられ得る把持機構１１を備えた前記ワーク把持装置１をベースユニット５１０に位置決めするワーク把持装置位置決め部５２０が設けられている。

ワーク把持装置位置決め部５２０は、ベースユニット５１０の上板５１１に立設された支柱５２１，５２１を有しており、支柱５２１，５２１には、ワーク把持装置１の支持プレート２２に設けられた略円筒形状のガイド部材（把持装置側セット部）２２１にセット可能なガイドポスト（基台側セット部）５２２，５２２が設けられている。ここでは、例えばＡをＢにセットするとは、ＡとＢが特定の関係（位置関係）を満たした場合にＡおよびＢの両要素が一体化され、挙動を一にする関係にすることをいう。ＡやＢは、例えば把持装置側セット部や基台側セット部である。

かかる構成により、ワーク把持装置位置決め部５２０のガイドポスト５２２に支持プレート２２に設けられたガイド部材２２１を嵌合させることで、ロボットアーム１０１（図１参照）の先端部１０２に装着されたワーク把持装置１を、把持部位置決め装置５００に対して位置決めできるようになっている。

ここで、ワーク把持装置１とベースユニット５１０とを支柱５２１，５２１を介してコンパクトな構成で位置決めすることができる。また、ワーク把持装置１とベースユニット５１０との間において把持機構１１を移動させるための空間を広く確保することができ、基台上における後記する把持部位置決め機構５３０のレイアウトの自由度が大きくなる。

ベースユニット５１０には、把持機構１１と係合可能な係合凹部（係合部）５３１を備えた把持部位置決め機構５３０が設けられている。把持部位置決め機構５３０は、ワーク把持装置１における移動が許容された状態にある把持機構１１と係合した係合凹部５３１を３次元移動させることにより把持機構１１をワークＷ（図２参照）の種類に応じて当該ワークＷの被把持部Ｗａ（図２参照）に対応した位置に移動させて位置決めする機能を有している。

図１３および図１４に示すように、把持部位置決め機構５３０は、Ｘ軸の方向に係合凹部５３１を移動自在に支持する第１支持機構５４１と、Ｘ軸の方向に係合凹部５３１を移動させるための第１駆動装置５４２とを有するＸ軸ユニット５４０を備えている。第１支持機構５４１は、Ｘ軸の方向に延在する第１レール５４３と当該第１レール５４３に沿って転がり軸受（図示せず）を介して移動可能に係合された第１ブロック５４４とを備えた第１直動ガイド機構５４５を有している。第１レール５４３は、ベースユニット５１０の上板５１１上に固定されている。また、第１ブロック５４４には、第１支持部５４６が固定されている。第１駆動装置５４２は、第１支持部５４６の下面に固定された第１ナット部５４７（図１３参照）と、第１ナット部５４７に螺合されるボールねじ５４８（図１３参照）と、ボールねじ５４８を回転駆動するモータ５４９とを有しており、回転するボールねじ５４８のねじ送り作用により、第１ナット部５４７、ひいては第１支持部５４６をＸ軸の方向に移動させることが可能となっている。

また、把持部位置決め機構５３０は、Ｙ軸の方向に係合凹部５３１を移動自在に支持する第２支持機構５５１と、Ｙ軸の方向に係合凹部５３１を移動させるための第２駆動装置５５２とを有するＹ軸ユニット５５０を備えている。第２支持機構５５１は、Ｙ軸の方向に延在する第２レール５５３と当該第２レール５５３に沿って転がり軸受（図示せず）を介して移動可能に係合された第２ブロック５５４とを備えた第２直動ガイド機構５５５を有している。第２レール５５３は、第１支持部５４６上に固定されている。また、第２ブロック５５４には、第２支持部５５６が固定されている。第２駆動装置５５２は、第２支持部５５６の下面に固定された第２ナット部（図示せず）と、第２ナット部に螺合されるボールねじ５５８（図１３参照）と、ボールねじ５５８を回転駆動するモータ５５９（図１４参照）とを有しており、回転するボールねじ５５８のねじ送り作用により、第２ナット部、ひいては第２支持部５５６をＹ軸の方向に移動させることが可能となっている。

また、把持部位置決め機構５３０は、Ｚ軸の方向に係合凹部５３１を移動自在に支持する第３支持機構５６１と、Ｚ軸の方向に係合凹部５３１を移動させるための第３駆動装置５６２とを有するＺ軸ユニット５６０を備えている。第３支持機構５６１は、Ｚ軸の方向に延在する第３レール５６３と当該第３レール５６３に沿って転がり軸受（図示せず）を介して移動可能に係合された第３ブロック５６４とを備えた第３直動ガイド機構５６５を有している。第３レール５６３は、第２支持部５５６の側面に鉛直方向に沿って固定されている。また、第３ブロック５６４には、第３支持部５６６が固定されている。第３駆動装置５６２は、第３支持部５６６の側面に固定された第３ナット部５６７と、第３ナット部５６７に螺合されるボールねじ５６８（図１４参照）と、ボールねじ５６８を回転駆動するモータ５６９（図１４参照）とを有しており、回転するボールねじ５６８のねじ送り作用により、第３ナット部５６７、ひいては第３支持部５６６をＺ軸の方向（上下方向）に移動させることが可能となっている。

ここで、第１支持機構５４１、第２支持機構５５１、および第３支持機構５６１は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸の方向に係合凹部５３１を移動自在に支持する支持機構を構成している。また、第１直動ガイド機構５４５、第２直動ガイド機構５５５、および第３直動ガイド機構５６５は、直動ガイド機構を構成している。このように、支持機構は、直動ガイド機構を有しているため、３軸の方向に延在するレールに沿って係合凹部５３１を滑らかにガタ無く移動させることができる。

また、第１駆動装置５４２、第２駆動装置５５２、および第３駆動装置５６２は、３軸の方向に係合凹部５３１を移動させるための駆動装置を構成している。駆動装置は、モータ５４９，５５９，５６９の回転軸（図示せず）、ひいてはボールねじ５４８，５５８，５６８の回転角度位置を制御することにより、係合凹部５３１の移動制御を行うことができる。このような構成によれば、バリエーションを有するワークの種類ごとに異なる種々の位置に被把持部Ｗａ（図２参照）が形成されたワークＷに確実に対応することができる。また、３次元直交座標系は、極座標系よりも空間位置が把握し易く、ロボットティーチング等の作業もやり易くなるため、作業性が向上する。

把持部位置決め機構５３０は、第１ブロック５４４、第２ブロック５５４、および第３ブロック５６４、ひいては係合凹部５３１の過可動を防止するストッパ５７１，５７２，５７３をそれぞれ有している。このような構成によれば、万一、各ブロック５４４，５５４，５６４、ひいては係合凹部５３１の走行異常が発生したとしても、各ブロック５４４，５５４，５６４、ひいては係合凹部５３１の移動がストッパ５７１，５７２，５７３で制限されるため、ワーク把持装置１（図５参照）や把持部位置決め装置５００の保護を図ることができる。

また、把持部位置決め機構５３０は、係合凹部５３１のＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸の方向の基準位置をそれぞれ検出する基準位置検出部５８１，５８２，５８３を有している。ここでは、基準位置検出部５８１，５８２，５８３は、リミットスイッチであり、第１支持部５４６、第２支持部５５６、および第３支持部５６６に設けられた被検出部と当接することにより、予め決められた係合部基準位置を検出する。さらに、把持部位置決め機構５３０は、係合凹部５３１のＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸の方向の移動限界位置を検出するオーバーラン検出部を有している。符号５８４，５８５は、Ｙ軸の方向の限界位置を検出するオーバーラン検出部を例示しており、Ｘ軸、およびＺ軸の方向の限界位置を検出するオーバーラン検出部も同様に設けられている。また、把持部位置決め機構５３０は、ガイドポスト５２２にセットされるワーク把持装置１のガイド部材２２１を検出するガイド部材検出部５８６を有している。

図１５に示すように、第３支持部５６６の上端に設けられた取付板５３５には、係合凹部５３１を有する係合部材５３２が取り付けられている。ここでは、係合凹部５３１は、複数種類のワークＷ（図２参照）に応じて、異なる径の円形断面を有する複数の凹部５３１ａ，５３１ｂ，５３１ｃから構成されており、係合部材５３２は、凹部５３１ａ，５３１ｂ，５３１ｃをそれぞれ有する複数の部材５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃから構成されている。部材５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃは、ねじ部材５３６により取付板５３５に固定されるフランジ部５３３ａ，５３３ｂ，５３３ｃと、フランジ部５３３ａ，５３３ｂ，５３３ｃの上面にそれぞれ形成される円柱部５３４ａ，５３４ｂ，５３４ｃとをそれぞれ備えており、円柱部５３４ａ，５３４ｂ，５３４ｃの上面中央に、所定深さの凹部５３１ａ，５３１ｂ，５３１ｃがそれぞれ形成されている。

このような構成によれば、サイズの異なる複数の把持機構１１に適合するように、異なる径を有する複数の凹部５３１ａ，５３１ｂ，５３１ｃを事前に用意しておくことができる。これにより、把持機構１１（図５参照）のサイズがワークＷの種類によって異なる場合であっても対応可能となる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、第３支持部５６６の取付板５３５に一種類のワークＷに対応する一つの凹部を備えた係合凹部が配設されるように構成されていてもよい。

次に、把持部位置決め装置５００を用いて、ワーク把持装置１における把持機構１１をワークＷの種類に応じて移動させて位置決めする把持部位置決め方法について説明する。

＜把持部位置決め方法＞
まず、多関節ロボット１００を駆動させることにより、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を移動させて、ワーク把持装置１のガイド部材２２１を、把持部位置決め装置５００のワーク把持装置位置決め部５２０のガイドポスト５２２に嵌合させる。これにより、ワーク把持装置１を把持部位置決め装置５００に対して位置決めする。ガイド部材検出部５８６がガイド部材２２１を検出することにより、ワーク把持装置１の把持部位置決め装置５００へのセットが完了したものと判断される。

続いて、ベースユニット５１０に設けられた把持部位置決め機構５３０が、当該把持部位置決め機構５３０に備えられ把持機構１１と係合可能な係合凹部５３１を３次元移動させて、把持機構１１の先端が係合凹部５３１に挿入されるようにして係合凹部５３１を把持機構１１と係合させる。ここで、把持機構１１は、係合凹部５３１を内側から外側に向けて押圧して把持する。

そして、把持機構１１をワーク把持装置１における３次元移動が許容された状態に設定する。続いて、把持部位置決め機構５３０が、把持機構１１と係合した係合凹部５３１をワークＷの種類に応じて当該ワークＷの被把持部Ｗａに対応した位置に移動させる。

続いて、移動規制装置１３により３軸移動機構１２の移動を規制することで、把持機構１１をワーク把持装置１における３次元移動が規制された状態に設定する（ロックする）。ここで、把持機構１１は、係合凹部５３１の把持を解除する。ワーク把持装置１が複数の把持機構１１を備える場合、前記工程を繰り返す。これにより、ワーク把持装置１における把持機構１１が、ワークＷの種類に応じて移動させられて位置決めされる。

次に、把持部位置決め機構５３０が、把持機構１１から係合凹部５３１を離間させ、係合凹部５３１を基準位置検出部５８１，５８２，５８３による検出位置まで移動させることにより予め決められた係合部基準位置に復帰移動させる。続いて、多関節ロボット１００を駆動させることにより、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を移動させて、把持部位置決め装置５００のワーク把持装置位置決め部５２０からワーク把持装置１を離間させ、ワーク把持装置１を予め決められた把持装置基準位置に復帰移動させる。

前記したように、本実施形態では、ワーク把持装置１における把持機構１１をワークＷの種類に応じて移動させて位置決めするための把持部位置決め装置５００は、床Ｆに設置されるベースユニット５１０を有しており、ベースユニット５１０には、ワーク把持装置１における移動が許容された状態と規制された状態とに切り替えられ得る把持機構１１を備えたワーク把持装置１をベースユニット５１０に位置決めするワーク把持装置位置決め部５２０と、把持機構１１と係合可能な係合凹部５３１を備えワーク把持装置１における移動が許容された状態にある把持機構１１と係合した係合凹部５３１を３次元移動させることにより把持機構１１をワークＷの種類に応じて当該ワークＷの被把持部Ｗａに対応した位置に移動させて位置決めする把持部位置決め機構５３０と、が設けられている。

このような本実施形態によれば、ロボットアーム１０１に装着されたワーク把持装置１に備えられた把持機構１１を、ロボットやワーク把持装置１に把持機構１１を移動させるための駆動装置を設けることなく、ワークＷの種類の変更に応じて、移動させて位置決めすることにより、ワーク把持装置１における把持機構１１の位置を自動的に変更することが可能となる。
したがって、ロボットアーム１０１の先端側を軽量化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。

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様の構成および作用は、以下の実施形態に取り込まれるものとして詳細な説明を適宜省略し、相違する点について主に説明する。
＜変形例＞

例えば、把持部位置決め機構５３０は、係合凹部５３１の移動が許容された状態と規制された状態とに切り替え可能な係止機構（図示せず）を有していてもよい。このように構成すれば、係合凹部５３１を移動させた後に所定位置に確実に停止させることができる。したがって、例えばエアシリンダ等の精密な移動制御が難しい駆動装置で係合凹部５３１を移動させる場合には、前記所定位置を検知することにより前記係止機構を用いて係合凹部５３１を停止させることができる。

この場合、前記係止機構は、電磁石、ギア駆動制御、直動ガイド機構の油圧制御、直動ガイド機構の空圧制御、および直動ガイド機構の電気制御などのいずれかを用いて、ブロック５４４，５５４，５６４、ひいては係合凹部５３１の移動が許容された状態と規制された状態とに切り替える構成とされ得る。このように、前記係止機構を具体的に提示されたものの中から選択して用いることにより、ブロック５４４，５５４，５６４、ひいては係合凹部５３１を所定位置に確実に移動して停止させることができる。

また、前記した実施形態においては、被把持部ＷａがワークＷに形成された貫通穴等の凹部であり、凹部を内側から外側に向けて押圧して把持するインナータイプの把持機構を採用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、被把持部がボス等の凸部である場合には、凸部を外側から内側に向けて押圧して把持するコレットチャック方式のアウタータイプの把持機構を採用することもできる。

アウタータイプの把持機構１１′について図１６〜図１８を参照しながら説明する。参照する図１６はアウタータイプの把持機構を説明するための斜視図であり、（ａ）は外観を示し、（ｂ）は内部構造を示す断面図である。図１７はアウタータイプの把持機構の構成および動作を示す断面正面図であり、（ａ）は把持する前の状態、（ｂ）は把持した状態を示す。図１８はアウタータイプの把持機構の構成を説明するための一部分解斜視図である。なお、以下の説明において、前記した実施形態とは把持機構１１との相違のみであるので他の構成の詳細な説明は省略する。

把持機構１１′は、図１６および図１７に示すように、くさび形状部１１１ａ′が形成された駆動部材１１１′と、くさび形状部１１１ａ′に適合する勾配部１１２ａ′が形成され拡径および縮径方向に移動する従動部材１１２′と（図１８を併せて参照）、駆動部材１１１′に内設され従動部材１１２′を軸方向に移動自在に支持するホルダ１１３′と、従動部材１１２′を往復移動して従動部材１１２′を拡径および縮径させる駆動手段１１４（図２参照）に連結されたコレットバー１１４ａ′と、を備えている。

駆動部材１１１′は、従動部材１１２′を拡径縮径するように駆動する部材であり、前記した実施形態におけるホルダ１１３（図３参照）と同様に３軸移動機構１２側に固定されている。
駆動部材１１１′は、図１７（ａ）に示すように、内部に凹部１１１ｂ′が形成された筒状の胴部１１１ｃ′と、胴部１１１ｃ′の先端部に螺入して結合されたリング形状の蓋部１１１ｄ′と、蓋部１１１ｄ′の内周部に形成された前記くさび形状部１１１ａ′と、を備えている。

従動部材１１２′は、図１８に示すように、円周方向に隙間を挟んで３体を並べて全体としてコレット形状をなすように鍔状をなした根元部１１２ｃ′で連結されている。
従動部材１１２′の外周部は、図１７（ａ）に示すように、先端側が拡径されたテーパからなる勾配部１１２ａ′が形成されている。従動部材１１２′の内周部は、被把持部Ｗａ′である凸部に適合させた貫通穴からなる被把持部Ｗａ′との接合部１１２ｂ′が形成されている。

ホルダ１１３′は、図１８に示すように、円周方向に隙間が形成されるようにして３体を並べて配設され、全体としてリング状をなして駆動部材１１１′内に軸方向（図１７における上下方向）に摺動自在に内設されている。ホルダ１１３′の内周部には、周方向に沿ってリング溝１１３ａ′が形成され、このリング溝１１３ａ′内に従動部材１１２′の根元部１１２ｃ′とコレットバー１１４ａ′の先端部１１４ｂ′が埋設されている。
ホルダ１１３′は、従動部材１１２′とコレットバー１１４ａ′を一体として連結するように保持し、駆動部材１１１′に対して、従動部材１１２′を軸方向（図１７における上下方向）に摺動自在に支持するとともに、縮径および拡径方向に移動自在に支持している。

コレットバー１１４ａ′は、棒状の形状をなし、円盤状に拡径された先端部１１４ｂ′と、駆動部材１１１′の凹部１１１ｂ′に摺動自在に内設されるガイドリング１１４ｃ′と、を備えている。コレットバー１１４ａ′の先端部１１４ｂ′は、従動部材１１２′の根元部１１２ｃ′に当接した状態でホルダ１１３′の内周部に埋設されている。

かかる構成により、把持機構１１′は、図１７（ａ）に示すように、駆動手段１１４（図２参照）により、コレットバー１１４ａ′を図１７（ａ）の下方向に移動すると、従動部材１１２を図１７（ａ）の拡径方向に移動して、非把持状態にすることができる。
一方、図１７（ｂ）に示すように、把持機構１１′は、駆動手段１１４（図２参照）により、コレットバー１１４ａ′を図１７（ｂ）の上方向に移動すると、従動部材１１２′を縮径方向に移動して、ワークＷ′の被把持部Ｗａ′に従動部材１１２′の接合部１１２ｂ′を押し付けるようにして、ワークＷ′を把持することができる。

なお、前記したアウタータイプの把持機構１１′においては、駆動部材１１１′を軸（上下）方向で移動しないように固定し、駆動手段１１４（図２参照）により従動部材１１２′が駆動部材１１１′に対して軸方向に移動することで縮径して把持するようにしたが、これに限定されるものではなく、従動部材１１２′を軸方向で移動しないように固定し、駆動手段１１４により駆動部材１１１′を従動部材１１２′に対して軸方向に移動して従動部材１１２′を縮径して把持してもよい。

図１９は、ワークの被把持部がボス等の凸部である場合に使用される把持部位置決め装置の係合凸部を有する係合部材の周辺を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

図１９（ａ）（ｂ）に示すように、第３支持部５６６の上端に設けられた取付板５３５には、係合凸部５９１を有する係合部材５９２が取り付けられている。ここでは、係合凸部５９１は、複数種類のワークＷ′（図１７参照）に応じて、異なる径の円形断面を有する複数の凸部５９１ａ，５９１ｂ，５９１ｃから構成されており、係合部材５９２は、凸部５９１ａ，５９１ｂ，５９１ｃをそれぞれ有する複数の部材５９２ａ，５９２ｂ，５９２ｃから構成されている。部材５９２ａ，５９２ｂ，５９２ｃは、ねじ部材５３６により取付板５３５に固定されるフランジ部５９３ａ，５９３ｂ，５９３ｃをそれぞれ備えており、フランジ部５９３ａ，５９３ｂ，５９３ｃの上面に、所定高さの凸部５９１ａ，５９１ｂ，５９１ｃがそれぞれ形成されている。

このような構成によれば、サイズの異なる複数の把持機構１１に適合するように、異なる径を有する複数の凸部５９１ａ，５９１ｂ，５９１ｃを事前に用意しておくことができる。これにより、把持機構１１（図５参照）のサイズがワークＷ′の種類によって異なる場合であっても対応可能となる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、第３支持部５６６の取付板５３５に一種類のワークＷ′に対応する一つの凸部を備えた係合凸部が配設されるように構成されていてもよい。

前記したように、把持機構と係合可能な係合部は、把持機構がワークの被把持部を外側から内側に向けて押圧して把持するアウタータイプの場合には係合凸部５９１とし、把持機構がワークの被把持部を内側から外側に向けて押圧して把持するインナータイプの場合には係合凹部５３１とすることができる。

このように構成すれば、把持機構１１がアウタータイプ、インナータイプ、あるいはこれらの両タイプが混在する場合にも対応することができる。また、複雑な構造のワークの把持にも対応することができる。

なお、ワークの被把持部が凸部である場合に、当該凸部は、前記したボス等の円柱形状に限定されるものではなく、リブ等の直方体形状（衝立形状）であってもよい。この場合、把持機構１１′は、リブ等の直方体形状の凸部の相対する２面を挟むように外側から内側に向けて押圧してワークを把持するものであり、この把持機構１１′と係合可能な把持部位置決め機構の係合凸部は、ワークの被把持部であるリブ等の直方体形状の凸部に対応した形状に形成される。

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。

１ ワーク把持装置
１１，１１′ 把持機構（把持部）
１０１ ロボットアーム
２２１ ガイド部材（把持装置側セット部）
５００ 把持部位置決め装置
５１０ ベースユニット（基台）
５２０ ワーク把持装置位置決め部
５２１ 支柱
５２２ ガイドポスト（基台側セット部）
５３０ 把持部位置決め機構
５３１ 係合凹部（係合部）
５４１，５５１，５６１ 支持機構
５４２，５５２，５６２ 駆動装置
５４３，５５３，５６３ レール
５４４，５５４，５６４ ブロック
５４５，５５５，５６５ 直動ガイド機構
５７１，５７２，５７３ ストッパ
５９１ 係合凸部（係合部）
Ｆ 床
Ｗ，Ｗ′ ワーク
Ｗａ，Ｗａ′ 被把持部

Claims (9)

1. ロボットアームに装着されて種々のワークを把持部で把持するワーク把持装置における前記把持部をワークの種類に応じて移動させて位置決めするための把持部位置決め装置であって、
   床に設置される基台と、
   前記基台に設けられ、前記ワーク把持装置における移動が許容された状態と規制された状態とに切り替えられ得る前記把持部を備えた前記ワーク把持装置を前記基台に位置決めするワーク把持装置位置決め部と、
   前記基台に設けられ、前記把持部と係合可能な係合部を備え前記ワーク把持装置における移動が許容された状態にある前記把持部と係合した前記係合部を互いに直交する３軸の方向に沿って３次元移動させることにより前記把持部をワークの種類に応じて当該ワークの被把持部に対応した位置に移動させて位置決めする把持部位置決め機構と、
   を備えたことを特徴とする把持部位置決め装置。
2. 前記把持部位置決め機構は、互いに直交する３軸の方向に前記係合部を移動自在に支持する支持機構と、前記３軸の方向に前記係合部を移動させるための駆動装置とを有することを特徴とする請求項１に記載の把持部位置決め装置。
3. 前記支持機構は、前記３軸の方向に延在するレールと当該レールに沿って転がり軸受を介して移動可能に係合されたブロックとを備えた直動ガイド機構を有することを特徴とする請求項２に記載の把持部位置決め装置。
4. 前記係合部は、前記把持部がワークの被把持部を外側から内側に向けて押圧して把持するアウタータイプの場合には凸部であり、前記把持部がワークの被把持部を内側から外側に向けて押圧して把持するインナータイプの場合には凹部であ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把持部位置決め装置。
5. 前記係合部は、複数種類のワークに応じて、異なる径の円形断面を有する複数の前記凸部及び／又は前記凹部を有することを特徴とする請求項４に記載の把持部位置決め装置。
6. 前記ワーク把持装置位置決め部は、前記ワーク把持装置に設けられた把持装置側セット部にセット可能な基台側セット部が設けられ前記基台に立設された支柱を有す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把持部位置決め装置。
7. 前記把持部位置決め機構は、前記係合部の過可動を防止するストッパを有す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把持部位置決め装置。
8. 前記把持部位置決め機構は、前記係合部の移動が許容された状態と規制された状態とに切り替え可能な係止機構を有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把持部位置決め装置。
9. ロボットアームに装着されて種々のワークを把持部で把持するワーク把持装置における前記把持部をワークの種類に応じて移動させて位置決めするための把持部位置決め方法であって、
   床に設置された基台に設けられたワーク把持装置位置決め部に、前記ワーク把持装置における移動が許容された状態と規制された状態とに切り替え可能な前記把持部を備えた前記ワーク把持装置を、位置決めする工程（ａ）と、
   前記基台に設けられた把持部位置決め機構が、当該把持部位置決め機構に備えられ前記把持部と係合可能な係合部を互いに直交する３軸の方向に沿って３次元移動させて前記把持部と係合させる工程（ｂ）と、
   前記把持部を前記ワーク把持装置における移動が許容された状態に設定する工程（ｃ）と、
   前記把持部位置決め機構が、前記把持部と係合した前記係合部を互いに直交する３軸の方向に沿って３次元移動させることにより前記把持部をワークの種類に応じて当該ワークの被把持部に対応した位置に移動させる工程（ｄ）と、
   前記把持部を前記ワーク把持装置における移動が規制された状態に設定する工程（ｅ）と、
   前記ワーク把持装置が複数の前記把持部を備える場合、前記工程（ｂ）〜（ｅ）を繰り返す工程（ｆ）と、
   前記把持部位置決め機構が、前記把持部から前記係合部を離間させ、前記係合部を予め決められた係合部基準位置に復帰移動させる工程（ｇ）と、
   前記ワーク把持装置位置決め部から前記ワーク把持装置を離間させ、前記ワーク把持装置を予め決められたワーク把持装置基準位置に復帰移動させる工程（ｈ）と、
   を備えたことを特徴とするワーク把持装置の把持部位置決め方法。

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