JP6156111B2

JP6156111B2 - 把持装置及び把持対象物の把持方法

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Publication number: JP6156111B2
Application number: JP2013253783A
Authority: JP
Inventors: 原田　徹; 徹原田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2033-12-09
Also published as: JP2015112649A

Description

本発明は、把持装置及び把持対象物の把持方法に関する。

パーツなどを把持して搬送する把持装置は、把持対象となるパーツの形状に合わせた把持片が開閉自在になるように設けられている。また、把持装置には、外形が異なる複数種類のパーツを把持できるように、把持片をパーツの形状に合わせて交換可能に構成されているものがある。ここで、複数種類のパーツを把持可能な従来の把持装置では、ジャミング転移現象を利用して形状の異なるパーツを把持できるように構成することが提案されている。ジャミング転移現象とは、粉流体を封入した袋状の可撓膜の内部を大気開放又は加圧状態にすることで変形可能な状態になる一方で可撓膜の内部を真空状態にしたときには可撓膜が硬くなる現象である。

ジャミング転移現象を利用した把持装置では、例えば、把持部に粉流体を封入した可撓膜を把持部の一対の把持片の内側に１つずつ配置する。可撓膜の内部を大気開放すると可撓膜が変形可能になることから、この状態でパーツを挟み込むと可撓膜がパーツの形状に合わせて変形する。この後、可撓膜の内部の流体を排気すると、可撓膜がパーツによって変形させられた形状で硬くなる。この結果、一対の把持片の間に可撓膜を介してパーツが保持される。このような把持装置では、可撓膜がパーツの形状に合わせて変形した状態で硬化するので、異なる形状のパーツを部品交換することなく把持できる。また、把持装置の位置がパーツに対して少しずれていた場合でも、可撓膜の変形によって位置ずれが吸収されるので、パーツを確実に把持できる。

特開２００２−３７０１８８号公報特開平１１−９００６４号公報

ここで、生産ラインでは、把持装置で把持したパーツを他の部品の穴に位置決めして挿入することがある。ところが、可撓膜を利用した把持装置では、パーツの位置と穴の位置がずれていると、パーツを穴に挿入できなくなることがある。例えば、パーツを最初に把持したときに可撓膜によってパーツの位置ずれを修正すると、把持片の中心位置とパーツの中心位置がずれた状態でパーツが把持される。このために、把持片の中心位置と穴の中心が一致するように把持片の位置を制御すると、パーツの中心位置が可撓膜で位置ずれを修正した分だけ穴の中心位置からずれてしまう。この場合、把持片の中心と穴の中心は一致するが、パーツの中心と穴の中心は不一致になるため、パーツを穴に挿入できなくなる。

ここで、可撓膜を把持片に対して倣い機構（コンプライアンス機構）を関して連結すると、パーツを穴に挿入するときに可撓膜が把持片に対して移動可能になり、穴とパーツの位置ずれを修正することができると考えられる。このような用途に使用可能な倣い機構としては、把持片と可撓膜とをバネで連結することが考えられる。このような倣い機構では、例えば、直交するＸＹ方向のＸ方向に可撓膜を移動させるような力が作用した場合、Ｘ方向に伸縮するバネによってＸ方向の移動が可能になる。

ところが、可撓膜がＸ方向に移動するときには、Ｙ方向に伸縮するバネを引き摺りながら移動することになるので、Ｙ方向用のバネが可撓膜のＸ方向への移動を阻害する要因になり、コンプライアンス性能の低下を引き起こす。特に、バネが縮んだ状態では、伸縮方向と異なる方向への可撓膜の動きを阻害し易くなる。なお、可撓膜をＸ方向に移動させるときにはＹ方向の倣い機構を機械的に切り離し、可撓膜をＹ方向に移動させるときにはＸ方向の倣い機構を機械的に切り離すと、異なる方向への移動を阻害する要因を低減できる。しかしながら、倣い機構の動作を選択する構造を追加すると、把持装置の構成が複雑化したり、重量が増加したりする。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、把持対象物を倣い動作可能に把持することを目的とする。

実施形態の一観点によれば、開閉自在な複数の把持片と、少なくとも１つの前記把持片にコンプライアンス機構を介して接続され、把持対象物に押し付けられる把持部と、を含み、前記コンプライアンス機構は、弾性変形可能な制御部を有し、前記制御部内には第１の球体と、前記第１の球体より柔らかく、外径が前記第１の球体より大きい第２の球体とが一対のプレートの間に配置され、前記制御部の内部の気体を吸引する通気管を有することを特徴とする把持装置が提供される。

また、実施形態の別の観点によれば、開閉自在な複数の把持片と、把持対象物に押し付けられる把持部とを連結する制御部の内部を排気し、前記制御部の幅を収縮させ、前記把持片と前記把持部の間の距離を所定値に固定する工程と、複数の前記把持片を閉じ、前記把持部で前記把持対象物を把持する工程と、前記制御部の幅を収縮させたままで前記制御部の前記把持部側の部分を前記把持片に対して前記制御部の幅方向に直交する方向に平行移動させることにより、前記把持部を前記把持片に対して移動させる工程と、を含むことを特徴とする把持対象物の把持方法が提供される。

制御部の幅を所定値に収縮させた状態でも球体の移動や回転によってプレートを平行移動させて制御部を変形させることができるので、把持部を幅方向に直交する方向に少ない抵抗で移動させることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る把持装置を含む組立装置の概略構成の一例を示す図である。図２は、本発明の実施の形態に係る把持装置の把持ユニットの概略構成の一例を示す図である。図３は、本発明の実施の形態に係る把持装置の把持ユニットの把持部の構成の一例を拡大して示す断面図である。図４は、本発明の実施の形態に係る把持装置の把持ユニットの把持部の構成の一例を拡大して示し、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図５Ａは、本発明の実施の形態に係る把持装置の把持部の制御部の構成の一例を拡大して示し、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図５Ｂは、本発明の実施の形態に係る把持装置の把持部の制御部の変形例を示す図である。図６Ａは、本発明の実施の形態に係る把持対象物の把持方法の一例を模式的に説明する図である。図６Ｂは、本発明の実施の形態に係る把持対象物の把持方法の一例を模式的に説明する図である。図６Ｃは、本発明の実施の形態に係る把持対象物の把持方法の一例を模式的に説明する図である。図６Ｄは、本発明の実施の形態に係る把持対象物の把持方法の一例を模式的に説明する図である。図６Ｅは、本発明の実施の形態に係る把持対象物の把持方法の一例を模式的に説明する図である。図６Ｆは、本発明の実施の形態に係る把持対象物の把持方法の一例を模式的に説明する図である。図６Ｇは、本発明の実施の形態に係る把持対象物の把持方法の一例を模式的に説明する図である。図６Ｈは、本発明の実施の形態に係る把持対象物の把持方法の一例を模式的に説明する図である。図７Ａは、本発明の実施の形態に係る把持装置において、図３に示す制御部の幅を収縮させた状態の一例を示す図である。図７Ｂは、本発明の実施の形態に係る把持装置において把持部の一部がスライド移動するメカニズムを模式的に説明する図である。図７Ｃは、本発明の実施の形態に係る把持装置において制御部が変形することによって可撓性把持部が移動することを模式的に示す図である。

発明の目的及び利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素及び組み合わせによって実現され達成される。
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、典型例及び説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない。

図１に把持装置を含む組立装置を示す。組立装置１は、ワーク２を搬送するコンベア装置３を有し、ワーク２に組み付けるパーツ４を供給するパーツ供給装置５，６，７と、パーツ４を把持して移動させる把持装置８とを有する。また、組立装置１には、把持装置８などを制御する制御装置９が設けられている。さらに、組立装置１には、制御装置９の指令を受けてコンベア装置３を制御するコンベアコントローラ１０と、把持装置８を駆動させるロボットコントローラ１１を有すると共に、把持装置８によるパーツ４の把持位置を確認するためのカメラ１２が接続されている。また、把持装置８には、駆動源として機能する複数の空調ライン２１，２２，２３，２４，２５が接続されている。空調ライン２１〜２５は、真空制御弁２６Ａ〜２６Ｅと、真空ポンプ２７を配管接続させることで形成されている。

コンベア装置３は、例えば、ベルト３Ａをローラ３Ｂで移動させることにより、ベルト３Ａ上に載置されたワーク２を所定の方向に搬送するように構成されている。なお、コンベア装置３の構成は、図１に限定されない。

パーツ供給装置５〜６は、不図示のラックに取り付けられており、制御装置９の指令を受けてパーツ４を１つずつ把持装置８で把持可能な位置に供給する。ここで、パーツ４には、ネジや電子部品などの様々な部品が使用可能である。図１においては、３つのパーツ供給装置５〜７が配置された例が示されており、３種類のパーツ４をワーク２に供給することができる。パーツ供給装置５〜７は、パーツ４の種類に応じて設けられるもので、１つ、又は２つ、あるいは４つ以上配置しても良い。

把持装置８は、パーツ４を搬送する移動機構３１を有する。移動機構３１には、例えば、多関節ロボットが使用される。移動機構３１の先端には、把持ユニット３２が取り付けられている。把持ユニット３２は、移動機構３１の先端に固定された本体部４１を有し、本体部４１には一対の把持片４２が開閉自在に取り付けられている。なお、把持装置８は、制御装置９、ロボットコントローラ１１、空調ライン２１〜２５を含んでも良い。

図２に拡大して示すように、把持ユニット３２の一対の把持片４２は、基端部が本体部４１に対して矢印方向に移動自在に支持されており、ここから延びる把持片４２の先端部の対向する内面のそれぞれに凹部５１が１つずつ形成されている。各凹部５１には、コンプライアンス機能を有する把持部５２が挿入されている。

把持部５２の構成について、図３及び図４を主に参照して説明する。なお、図３は、図２の一部をさらに拡大した断面構造を示している。図４は、図３のＡ−Ａ線に沿った断面構図である。把持部５２は、パーツ４に直接に接する部分であり、柔軟性を有し、機密を保持可能な材料から製造された中空の可撓部材６１を有する。可撓部材６１は、内部の空間が仕切られることにより、パーツ４の形状に合わせて変形可能でパーツ４の把持に使用される可撓把持部６２と、把持部５２の倣い機構を実現するコンプライアンス制御部６３とを区画されている。

可撓把持部６２は、ジャミング転移現象を利用して変形可能な状態と、個体のように固定された状態とを切り替え可能に構成されている。具体的には、可撓把持部６２内には、多数の粒子が収容されており、粒子の密度が低い場合には粒子同士が流動することでパーツ４の形状に合わせて可撓把持部６２が変形する。一方、可撓把持部６２内の粒子の密度が所定値を越えると粒子同士の流動性が失われ、可撓把持部６２の形状が保持される。可撓把持部６２は、可撓部材６１の内部空間を真空引き可能な通気管７４を有する。可撓把持部６２は、内部が大気開放されているときには内部の粒子の密度が所定値を下回り、パーツ４の形状に合わせて変形することができる。一方、通気管７４から可撓把持部６２内の気体を排気して内部の粒子密度を高めると、所定の強度でパーツ４を保持できる程度に硬化する。なお、把持装置８は、可撓把持部６２の代わりに、所定の形状の固定された固定把持部を使用することも可能である。

コンプライアンス制御部６３は、把持片４２にＸ方向で接触する領域に配置される第１の制御部７１と、把持片４２にＹ方向で接触する領域に配置される第２の制御部７２と、把持片４２にＺ方向で接触する領域に配置される第３の制御部７３とを有する。可撓把持部６２と、コンプライアンス制御部６３の各制御部７１〜７３のそれぞれには、通気管７５，７６，７７が１つずつ接続されており、通気管７５〜７７を通して内部に大気を供給したり、内部の大気を排気したりすることが可能になっている。ここで、第１の制御部７１は、把持部５２のＸ方向のコンプライアンス機能を実現させ、把持部５２をＸ方向に移動させるために設けられている。第２の制御部７２は、把持部５２のＹ方向のコンプライアンス機能を実現させ、把持部５２をＹ方向に移動させるために設けられている。第３の制御部７３は、把持部５２のＺ方向のコンプライアンス機能を実現させ、把持部５２をＺ方向に移動させるために設けられている。

可撓把持部６２と、コンプライアンス制御部６３の各制御部７１〜７３のそれぞれの内部は、２種類の球体８１，８２がそれぞれ複数収容されている。第１の球体である硬質球体８１は、２つの球体８１，８２のうちで硬度が高い球体である。第２の球体である柔軟球体８２は、硬質球体８１より外径が大きい球体で、硬質球体８１より硬度が低く、可撓部材６１より硬度が高い材料から製造されている。硬質球体８１と柔軟球体８２は、略同数ずつ収容されている。可撓把持部６２における球体８１，８２の充填率は、ジャミング転移現象を実現可能に設定されている。なお、一対の把持片４２の下端部４２Ａは、変形可能な状態の可撓把持部６２の垂れ下がりを防止するように可撓把持部６２の下方まで延びている。

コンプライアンス制御部６３の各制御部７１〜７３における球体８１，８２の充填率は、例えば、真空引きしたときに各制御部７１〜７３の幅を数ｍｍ程度変形できる程度である。各制御部７１〜７３の幅が変形する方向は、コンプライアンス機能を実現する方向である。例えば、第１の制御部７１は、Ｘ方向に幅が縮小し、第２の制御部７２は、Ｙ方向に幅が縮小する。第３の制御部７３は、Ｚ方向に幅が縮小する。なお、可撓把持部６２に収容される粒子は、一方の球体８１，８２のみでも良い、また、可撓把持部６２には、球体８１，８２と異なる硬度や外径を有する球体を使用することも可能である。

さらに、図３及び図４、並びに図５Ａを参照してコンプライアンス制御部６３の各制御部７１〜７３の構造について説明する。なお、図５Ａは、例えば、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。コンプライアンス制御部６３の各制御部７１〜７３は、隔壁８５によって小さい部屋８６に仕切られている。隔壁８５によって仕切られた各部屋８６には、硬質球体８１と柔軟球体８２のいずれかが１つずつ、交互に配置されるように収容されている。なお、部屋８６の数や、形容、配置は、図３から図５Ａに例示するもの限定されない。

隔壁８５には、微小な孔８７が形成されており、隣り合う部屋８６同士が連通されている。そして、隔壁８５の変形することで、球体８１，８２が可撓部材６１に引っかからないようになっている。その一方、各制御部７１〜７３同士の間や、各制御部７１〜７３と可撓把持部６２の間を仕切っている壁８８には孔が形成されておらず、可撓把持部６２と、コンプライアンス制御部６３の各制御部７１〜７３のそれぞれの間を流体や球体８１，８２が移動することはできない。

ここで、図５Ｂに各制御部７１〜７３の変形例を示す。各制御部７１〜７３の隔壁８５には、８７Ｂが２つずつ形成されている。孔８７Ｂの数が増えることで、孔８７Ｂが粒８１，８２によって塞がれ難くなる。孔８７Ｂの数及び配置は、変更することが可能である。孔８７，８７Ｂの大きさや数は、球体８１，８２が隔壁８５に接触したときでも隣り合う２つの部屋８６の間の連通が確保できるように設定されている。

さらに、図３及び図４に示すように、コンプライアンス制御部６３の各制御部７１〜７３の対向する２つの内面には、プレート９０，９１が１つずつ接着されている。プレート９０，９１は、各部屋８６の把持片４２に接触する壁部の内面８０Ａ（第１の内面）と、可撓把持部６２との間の仕切り壁８８の内面８０Ｂ（第２の内面）とに１枚ずつ配置されている。

ここで、硬質球体８１には、例えば、ポリカーボネートなどの硬質の樹脂が使用される。また、硬質球体８１の直径は、例えば、８ｍｍ程度である。一方、柔軟球体８２には、例えば、発泡スチロールが使用される。柔軟球体８２の直径は、例えば、１０ｍｍ程度である。可撓部材６１には、柔軟球体８２より変形し易い材料が使用されている。プレート９０，９１は、アルミニウムなどの金属や硬質のプラスチックなど、球体８１，８２より硬い材料が使用される。図３に示すように、大気開放状態のコンプライアンス制御部６３の各制御部７１〜７３の変形方向の幅ＴＨ０は、柔軟球体８２より僅かに大きく、例えば、１ｍｍ〜２ｍｍ程度大きくなっている。なお、２種類の球体８１，８２の直径や材料、充填率、プレート９０，９１の材質や、各制御部の幅は、変更することが可能である。

次に、図１を参照して、把持ユニット３２の動力源について説明する。
把持ユニット３２は、空気圧を動力源にしている。具体的には、第１の空調ライン２１は、把持片４２の開閉に使用する不図示のアクチュエータに接続されている。アクチュエータは空気圧の変化に応じて把持片４２を開閉方向に移動させるように構成されている。第１の空調ライン２１は、経路中に真空制御弁２６Ａを有し、真空ポンプ２７に接続されている。

また、第２の空調ライン２２は、可撓把持部６２の通気管７４に接続され、可撓把持部６２の内部圧力を調整するために設けられている。通気管７４は、把持片４２の下端部４２Ａを通って可撓把持部６２の内部空間に連通させられている。第２の空調ライン２２は、経路中に真空制御弁２６Ｂを有し、真空ポンプ２７に接続されている。さらに、第３の空調ライン２３は、コンプライアンス制御部６３の第１の制御部７１の通気管７５に接続されている。第４の空調ライン２４は、コンプライアンス制御部６３の第２の制御部７２の通気管７６に接続されている。第５の空調ライン２５は、コンプライアンス制御部６３の第３の制御部７３の通気管７７に接続されている。第２から第５の空調ライン２２〜２５は、経路中に１つずつ真空制御弁２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ，２６Ｅを有し、真空ポンプ２７に接続されている。各真空制御弁２６Ａ〜２６Ｅは、開くと把持ユニット３２側の真空引きが開始され、閉じると把持ユニット３２側が大気開放されるように構成されている。各通気管７４〜７７は、把持片４２に挿入されている。通気管７４〜７７の形状や配置は、図３及び図４に限定されない。

次に、把持装置８を使用したパーツ４の組み付け工程について説明する。なお、理解を容易にするために、図６Ａから図６Ｈでは第１の制御部７１及び第２の制御部７２のみを図示している。
初期状態では、図６Ａに示すように、制御装置９は、第１の空調ライン２１の真空制御弁２６Ａを例えば閉じており、一対の把持片４２は開いている。一対の把持片４２の内面間の距離は、一対の把持片４２の間にパーツ４を挿入可能な長さである。さらに、第２〜第５の空調ライン２２〜２５の真空制御弁２６Ｂ〜２５Ｅは閉じている。このために、把持部５２の可撓把持部６２及びコンプライアンス制御部６３の内部は、大気開放されており、柔軟性を有している。

ここから、図６Ｂに矢印で示すように、制御装置９は、コンプライアンス制御部６３の各制御部７１〜７３を真空引きし、ＸＹＺの直交する３方向の倣い機構をＯＦＦにする。具体的には、制御装置９は、第３の空調ライン２３から第５の空調ライン２５の真空制御弁２６Ｃ〜２５Ｅを閉じる。コンプライアンス制御部６３の各制御部７１〜７３の部屋８６の内部の大気が孔８７や通気管７５〜７７を通して排出され、各制御部７１〜７３内の気圧が低下、例えば真空状態になる。これによって、各制御部７１〜７３の幅が減少する。

このとき、例えば、図７Ａと、図７Ａの一部拡大図である図７Ｂに示すように、例えば、第１の方向であるＸ方向に配置された第１の制御部７１の一対のプレート９０，９１の間の距離が狭まり、大径で変形し易い柔軟球体８２が潰される。柔軟球体８２は、一対のプレート９０，９１の間の距離が硬質球体８１の直径に略等しくなるまで潰される。硬質球体８１は硬度が高いため、空調ライン２２〜２５の真空引きによって潰されることはない。さらに、プレート９０，９１は、２つの球体８１，８２より硬いので変形することはない。例えば、Ｘ方向に配置された第１の制御部７１では、一対のプレート９０，９１が２種類の球体８１，８２のそれぞれに当接することにより、第１の制御部７１の幅方向であるＸ方向の長さが一定の幅ＴＨ１に収縮する。即ち、第１の制御部７１がＸ方向に縮まって幅が固定されることによって可撓把持部６２がＸ方向に移動不能になり、Ｘ方向の倣い機能がＯＦＦになる。

同様に、Ｘ方向に直交するＹ方向に配置された第２の制御部７２では、幅方向であるＹ方向の長さが一定の幅ＴＨ１に収縮し、可撓把持部６２のＹ方向への移動が禁止される。これによって、可撓把持部６２のＹ方向の倣い機能がＯＦＦになる。さらに、Ｘ方向に直交するＺ方向に配置された第３の制御部７３では、幅方向であるＺ方向の長さが一定の幅ＴＨ１に収縮し、可撓把持部６２のＺ方向への移動が禁止される。これによって、可撓把持部６２のＺ方向のコンプライアンス機能がＯＦＦになる。このように、ＸＹＺの直交する３方向への可撓把持部６２の移動がコンプライアンス制御部６３によって規制されることにより、可撓把持部６２が把持片４２に対して固定される。

続いて、制御装置９は、コンベア装置３を駆動させ、ワーク２の搬送を開始する。さらに、ロボットコントローラ１１に把持装置８の移動機構３１の制御信号を出力し、移動機構３１を駆動させ、把持ユニット３２をいずれかのパーツ供給装置５〜７上のパーツ受け取り位置に移動させる。これと同時に、又はこれに先立って、制御装置９は、パーツ供給装置５〜７に指令を送り、いずれかのパーツ供給装置５〜７において、把持対象となるパーツ４を把持装置８で把持可能に受け取り位置に待機させる。

制御装置９は、把持装置８の把持ユニット３２を受け取り位置に移動させる。把持ユニット３２は、一対の把持片４２をパーツ４より幅広に開いているので、一対の把持片４２の間にパーツ４が進入する。この後、制御装置９は、一対の把持片４２を閉じる。このとき、一対の可撓把持部６２がパーツ４の外形に合わせて変形することで、パーツ４が一対の把持片４２の間に挟み込まれる。

この状態で、制御装置９が第２の空調ライン２２の真空制御弁２６Ｂを開き、可撓把持部６２を真空引きする。図６Ｄに矢印で示すように、可撓把持部６２の内部の流体が通気管７４から排出されることにより、斜線で示すように可撓把持部６２が個体状態になり、パーツ４が把持ユニット３２に保持される。

次に、ロボットコントローラ１１によって移動機構３１を移動させ、カメラ１２の撮影範囲にパーツ４を移動させる。カメラ１２でパーツ４と把持ユニット３２を撮影し、画像処理により、パーツ４の把持ミスの有無を調べる。パーツ４が把持ユニット３２に正しく把持されていたら、図６Ｅに示すように、パーツ４をコンベア装置３上のワーク２の所定位置に移動させる。ここで、パーツ４は、ワーク２の挿入穴２Ａに挿入されるものとする。この場合、制御装置９は、可撓把持部６２でパーツ４をワーク２の挿入穴２Ａの上方に移動させたら、図６Ｆに示すように、第１の制御部７１を大気開放し、第１の制御部７１の各部屋８６に外気を導入する。

この後、制御装置９は、一対の把持片４２を僅かに開かせる。具体的には、柔軟球体８２の内径から硬質球体８１の内径を引いた差分に相当する長さだけ一対の把持片４２を開く。これにより、一対のプレート９０，９１の間が開き、第２の粒子８２の外径が初期状態に復元する。これによって、図３に示すように、第１の制御部７１の幅がＴｈ０に戻る。第１の制御部７１の固定が解除されることで把持部５２がＸ方向に移動可能になり、Ｘ方向のコンプライアンス性が確保される。一対の把持片４２の移動量は、第３の空調ライン２３の真空制御弁２６Ｃの開度によって制御される。

このとき、Ｙ方向のコンプライアンス機能を司る第２の制御部７２と、Ｚ方向のコンプライアンス機能を司る第３の制御部７３は、真空引きが継続されているので、幅がＴＨ１に固定された状態を維持している。この状態では、図７Ｂに例示するように、第２の制御部７２及び第３の制御部７３内の２種類の球体８１，８２は、一対のプレート９０，９１の間で回転したり、移動したりすることが可能である。プレート９０，９１は、可撓部材６１より硬質な材料で製造されているので、プレート９０，９１に球体８１，８２が食い込んで球体８１，８２の回転が阻害されることを防止できる。また、第２の制御部７２及び第３の制御部７３のそれぞれの把持片４２側の壁部は、把持片４２に固定されているので、把持片４１側のプレート９０は移動しない。一方、可撓把持部６２側のプレート９１は固定されていないので移動可能である。このために、図７Ｃに模式的に示すように、第２の制御部７２内の可撓把持部６２側のプレート９１は、把持片４２側のプレート９０に対して矢印ＡＲ１に例示するように平行移動できる。プレート９０の移動に伴って可撓部材６１が変形し、第２の制御部７２の可撓把持部６２側が変形し、その分だけ可撓把持部６２が矢印ＡＲ１方向にスライド移動する。ここで、第２の制御部７２における矢印ＡＲ１は、Ｙ方向に直交するＸ方向及びＺ方向である。即ち、第２の制御部７２がＯＮになると、幅方向であるＹ方向の移動は禁止されるが、球体８１，８２が回転等することによって幅方向に直交するＸＺ方向の移動は抑制されない。

また、第３の制御部７３内の可撓把持部６２側のプレート９１は、把持片４２側のプレート９０に対して矢印ＡＲ１に例示するように平行移動できる。プレート９１が移動することによって、第３の制御部７３の可撓把持部６２側が変形し、その分だけ可撓把持部６２が矢印ＡＲ１方向にスライド移動する。ここで、第３の制御部７３における矢印ＡＲ１は、Ｚ方向に直交するＸ方向及びＹ方向である。即ち、第３の制御部７３がＯＮになると、幅方向であるＺ方向の移動は禁止されるが、球体８１，８２が回転等することによって幅方向に直交するＸＹ方向の移動は抑制されない。

このように、第１の制御部７１をＯＦＦにし、第２及び第３の制御部７２，７３をＯＮにすると、第２の制御部７２がＹ方向（第１の方向に直交する方向）の移動を禁止し、第３の制御部７３がＺ方向（第１の方向の直交する方向）の移動を禁止することから、可撓把持部６２はＸ方向（第１の方向）のみに移動可能になる。従って、把持装置８は、本体部４１に対して可撓把持部６２をＸ方向のみに平行移動させることが可能になり、図６Ｆに矢印ＡＲ２で示すようにパーツ４をワーク２の挿入孔２Ａの位置に倣うようにＸ方向に微動させることが可能になる。

そして、図６Ｇに示すように、把持ユニット３２をワーク２に向けて移動させると、嵌め合い動作によってパーツ４がワーク２の挿入穴２Ａに挿入される。パーツ４の中心位置と挿入穴２Ａの中心位置がずれていた場合でもＸ方向の倣い動作によって位置ずれが修正され、パーツ４が所定位置に挿入される。パーツ４が挿入穴２Ａに挿入されたら、第２の空調ライン２２の真空制御弁２６Ｂを閉じて大気開放し、可撓把持部６２を可撓状態に切り変える。さらに、図６Ｈに示すように、第１の空調ライン２１の真空制御弁２６Ａを閉じ、一対の把持片４２を開く。これにより、パーツ４の把持が解除されるので、移動機構３１を駆動させ、把持ユニット３２をワーク上から退避させる。

ここで、Ｙ方向に倣い機能を持たせる場合、第１の制御部７１及び第３の制御部７３は真空状態を維持し、第２の制御部７２は大気開放する。これによって、Ｙ方向の移動が可能になる。第１の制御部７１は、真空状態が維持されるので、Ｘ方向の移動は禁止される。ここで、第１の制御部７１内の２種類の球体８１，８２は、一対のプレート９０，９１の間で回転することが可能なので、一対のプレート９０，９１がＹＺ方向に平行移動することが可能になる。このため、第１の制御部７１は、固定されている把持片４２側に対して可撓把持部６２側をＸ方向に直交するＹ方向やＺ方向にスライド移動させることが可能になる。この結果、第１の制御部７１による把持部５２のＹ方向のコンプライアンス性が実現される。Ｚ方向については、第１の制御部７１及び第２の制御部７２を真空状態にし、第３の制御部７３を大気開放することにより同様にして倣い機能を実現できる。ＸＹＺの３方向のうち、２方向の倣い機能を実現するときには、２方向の制御部７１〜７３を大気開放し、残る１方向の制御部７１〜７３を真空状態にする。これによって、２方向への倣い機能が確保される。ＸＹＺの３方向の倣い機能を実現するときには、３つの制御部７１〜７３を大気開放する。

以上、説明したように、把持装置８は、開閉自在な一対の把持片４２にコンプライアンス機構を介して変形可能な可撓把持部６２を１つずつ取り付けたので、可撓把持部６２を倣い動作させることが可能になる。可撓把持部６２にジャミング転移現象を利用したので、形状の異なるパーツ４を部品交換することなく把持できる。パーツ４の中心位置と把持ユニット３２の中心位置がずれていた場合でもコンプライアンス制御部６３によって可撓把持部６２と共にパーツ４の位置が微動することにより、パーツ４を正しい位置に配置することができる。コンプライアンス制御部６３は、直交する３方向のそれぞれに設けたので、パーツ４を３方向に倣い動作させることができる。コンプライアンス制御部６３は、１方向又は２方向のみに設けても良い。コンプライアンス制御部６３は、隔壁８５を有しなくても良い。球体８１，８２の配置は、交互に限定されない。コンプライアンス機構を有する可撓把持部６２は、一つの把持片４２のみに設けても良い。また、真空引きしたときの３つの制御部７１〜７３の幅は、ＴＨ１に限定されず、制御部７１〜７３毎に異なる幅になっても良い。

また、コンプライアンス制御部６３の各制御部７１〜７３内の球体８１，８２は、対称性を有し、ＸＹＺの他の制御部７１〜７３の状態と無関係に部屋８６内で移動や回転が可能である。このために、各制御部７１〜７３は、他の２つの制御部７１〜７３のロック状態に関係なく低抵抗でスライド移動が可能になり、コンプライアンス機能を実現することができる。従来のように、ばねを使用する場合に比べて、機械的な引き摺りがなく、複雑な機械的な制御機構が不用になり、装置構成を簡略でき、小型化できる。また、コンプライアンス機能の有無を真空引きで切り換えるように構成したので、装置構成を簡略化できる。

ここで挙げた全ての例及び条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明及び概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例及び条件に限定することなく解釈するものであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換及び変形を施すことができる。

以下に、前記の実施の形態の特徴を付記する。
（付記１）開閉自在な複数の把持片と、少なくとも１つの前記把持片にコンプライアンス機構を介して接続され、把持対象物に押し付けられる把持部と、を含み、前記コンプライアンス機構は、弾性変形可能な制御部を有し、前記制御部内には第１の球体と、前記第１の球体より柔らかく、外径が前記第１の球体より大きい第２の球体とが一対のプレートの間に配置され、前記制御部の内部の気体を吸引する通気管を有することを特徴とする把持装置。
（付記２）一対の前記プレートは、前記制御部の前記把持片側の第１の内面と、前記第１の内面に対向し、前記把持部側に配置される第２の内面のそれぞれに取り付けられていることを特徴とする付記１に記載の把持装置。
（付記３）前記制御部は、孔で連通された複数の部屋に区画され、複数の前記部屋のそれぞれに前記第１の球体と前記第２の球体が１つずつ収容されていることを特徴とする付記１又は付記２に記載の把持装置。
（付記４）前記制御部は、直交する３方向の少なくとも２つ以上の前記把持片と前記把持部の間に１つずつ配置されていることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか一項に記載の把持装置。
（付記５）開閉自在な複数の把持片と、把持対象物に押し付けられる把持部とを連結する制御部の内部を排気し、前記制御部の幅を収縮させ、前記把持片と前記把持部の間の距離を所定値に固定する工程と、複数の前記把持片を閉じ、前記把持部で前記把持対象物を把持する工程と、前記制御部の幅を収縮させたままで前記制御部の前記把持部側の部分を前記把持片に対して前記制御部の幅方向に直交する方向に平行移動させることにより、前記把持部を前記把持片に対して移動させる工程と、を含むことを特徴とする把持対象物の把持方法。
（付記６）前記制御部は、内部に一対のプレートに挟まれた球体が収容されており、前記球体に対して前記プレートを移動させることにより、前記制御部の前記把持部側の部分を前記制御部の幅方向に直交する方向に移動させることを特徴とする付記５に記載の把持対象物の把持方法。
（付記７）前記制御部は、直交する３方向の少なくとも２つ以上の前記把持片と前記把持部の間に１つずつ配置されており、前記把持部を前記把持片に対して第１の方向に移動させるときには、前記第１の方向において前記把持片と前記把持部の間に配置された前記制御部を大気開放し、他の前記制御部内を排気することを特徴とする付記５又は付記６に記載の把持対象物の把持方法。

１組立装置
４パーツ（把持対象物）
８把持装置
４２把持片
６２可撓性把持部
６３コンプライアンス制御部（コンプライアンス機構）
７１第１の制御部
７２第２の制御部
７３第３の制御部
７５，７６，７７通気管
８０Ａ内面（第１の内面）
８０Ｂ内面（第２の内面）
８１第１の球体
８２第２の球体
８６部屋
８７孔
９０，９１プレート

Claims

開閉自在な複数の把持片と、
少なくとも１つの前記把持片にコンプライアンス機構を介して接続され、把持対象物に押し付けられる把持部と、
を含み、
前記コンプライアンス機構は、弾性変形可能な制御部を有し、前記制御部内には第１の球体と、前記第１の球体より柔らかく、外径が前記第１の球体より大きい第２の球体とが一対のプレートの間に配置され、前記制御部の内部の気体を吸引する通気管を有することを特徴とする把持装置。
一対の前記プレートは、前記制御部の前記把持片側の第１の内面と、前記第１の内面に対向し、前記把持部側に配置される第２の内面のそれぞれに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の把持装置。
前記制御部は、孔で連通された複数の部屋に区画され、複数の前記部屋のそれぞれに前記第１の球体と前記第２の球体が１つずつ収容されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の把持装置。
開閉自在な複数の把持片と、把持対象物に押し付けられる把持部とを連結する制御部の内部を排気し、前記制御部の幅を収縮させ、前記把持片と前記把持部の間の距離を所定値に固定する工程と、
複数の前記把持片を閉じ、前記把持部で前記把持対象物を把持する工程と、
前記制御部の幅を収縮させたままで前記制御部の前記把持部側の部分を前記把持片に対して前記制御部の幅方向に直交する方向に平行移動させることにより、前記把持部を前記把持片に対して移動させる工程と、
を含むことを特徴とする把持対象物の把持方法。
前記制御部は、直交する３方向の少なくとも２つ以上の前記把持片と前記把持部の間に１つずつ配置されており、前記把持部を前記把持片に対して第１の方向に移動させるときには、前記第１の方向において前記把持片と前記把持部の間に配置された前記制御部を大気開放し、他の前記制御部内を排気することを特徴とする請求項４に記載の把持対象物の把持方法。