JP6993427B2

JP6993427B2 - メカチャック，産業用ロボット及びワーク移動装置

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Publication number: JP6993427B2
Application number: JP2019557938A
Authority: JP
Inventors: 識西山
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Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2037-12-07
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Description

本開示は、メカチャック，産業用ロボット及びワーク移動装置に関する。

従来、部品を把持する一対の把持爪を備えたメカチャックが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載のメカチャックは、真空孔と、真空孔内を上下に往復道するピストンと、一対のスライダと、圧縮バネとを備えている。このメカチャックでは、真空孔が真空ＯＦＦの状態において、圧縮バネからの力によって把持爪による部品の把持が解除される。また、このメカチャックでは、真空孔が真空ＯＮの状態では、ピストンが上昇してスライダを移動させることで、把持爪が部品を把持する。このメカチャックは、ＸＹ方向に移動可能な装着ヘッドに取り付けられる。

特開２０１２－１９９３１５号

しかし、特許文献１に記載のメカチャックでは、把持爪が左右方向に移動するのに対してピストンは上下方向に往復動するため、メカチャックの上下方向の厚さが大きくなりやすいという問題があった。メカチャックの上下方向の厚さが大きい場合、例えばメカチャックを移動させる際にメカチャックが他の物体に接触してしまう場合があった。

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであり、薄型化が可能なメカチャックを提供することを主目的とする。

本開示は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示のメカチャックは、
本体部と、
前記本体部から各々の少なくとも一部が前記本体部の厚さ方向に突出する第１，第２把持部材と、
軸方向が前記厚さ方向に垂直であり、該軸方向に沿った第１方向及び該第１方向とは反対の第２方向に移動するように前記本体部に配設され、該移動に伴って前記第１把持部を前記軸方向に移動させる第１ピストンと、
前記第１ピストンと軸方向が平行になり且つ前記第１，第２方向に移動するように前記本体部に配設され、該移動に伴って前記第２把持部を前記軸方向に移動させる第２ピストンと、
前記第１，第２ピストンが前記軸方向に沿って互いに反対方向に移動するよう該第１，第２ピストンの移動を連動させて、第１状態と、該第１状態と比べて前記第１ピストンが前記第２方向に移動し前記第２ピストンが前記第１方向に移動した第２状態と、を切り替える連動機構と、
前記本体部に設けられ、外部から供給される圧力を少なくとも前記第１ピストンに作用させて前記第１状態から前記第２状態への切り替えを行うための圧力供給路と、
弾性力により、前記第２状態から前記第１状態に切り替える方向に前記第１ピストン及び前記第２ピストンの少なくとも一方を付勢する弾性部材と、
を備えたものである。

このメカチャックでは、外部から圧力供給路に圧力が供給されると、この圧力が少なくとも第１ピストンに作用する。そして、この圧力により第１ピストンが第２方向に移動すると共に連動機構によって第２ピストンが反対の第１方向に移動して、第１状態から第２状態に切り替わる。また、このメカチャックは、第２状態に切り替えるための圧力の供給がない状態では、弾性部材の弾性力及び連動機構によって第１，第２ピストンが移動して第２状態から第１状態に切り変わる。第１，第２ピストンの移動に伴って第１，第２把持部材が軸方向に移動するため、第１，第２把持部材は第１状態と第２状態との一方では接近状態となり他方では離間状態となる。そのため、このメカチャックは、この接近状態と離間状態との一方の状態でワークを把持し、他方の状態でワークを把持解除することができる。そして、このメカチャックでは、第１，第２ピストンの移動方向すなわち軸方向が、本体部の厚さ方向すなわち第１，第２把持部材の突出方向に対して垂直になっている。そのため、第１，第２ピストンの移動距離の長さがメカチャックの厚さにほとんど影響しない。したがって、例えば第１，第２ピストンの移動方向が厚さ方向に沿っている場合と比較して、このメカチャックはより薄型化が可能になる。ここで、「圧力」は、正圧としてもよいし、負圧としてもよい。「垂直」は略垂直な場合を含む。「平行」は略平行な場合を含む。

ワーク移動装置１００の概略説明図。ロボット１０の概略説明図。ワーク移動装置１００における電気的な接続関係を表すブロック図。メカチャック５０の斜視図。メカチャック５０の斜視図。メカチャック５０の駆動機構７０の上面図。メカチャック５０の把持部６０及び駆動機構７０の正面図。図４のＡ－Ａ断面図。

本開示のワーク移動装置の実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１はワーク移動装置１００の概略説明図である。図２はロボット１０の概略説明図である。図３はワーク移動装置１００における電気的な接続関係を表すブロック図である。ワーク移動装置１００の左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１に示した通りとする。また、ロボット１０については全方位に可動するため固定される特定の方向はないが、説明の便宜のため、図２に示した左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）を用いて説明する。

ワーク移動装置１００は、作業対象の物品（ここではワークＷ）に対して移動を含む所定の作業を行う装置として構成されている。ワーク移動装置１００は、ロボット１０と、基台１０１と、ワーク搬送装置１０２と、パレット搬送装置１０３と、圧力供給源１０６と、装置全体を制御する制御部９０（図３参照）と、を備えている。ロボット１０には、カメラ４０及びメカチャック５０が取り付けられている。基台１０１は、ロボット１０，ワーク搬送装置１０２及びパレット搬送装置１０３を配設固定する。ワーク搬送装置１０２及びパレット搬送装置１０３は、それぞれベルトコンベアとして構成されている。ワーク搬送装置１０２は、図示しないワーク供給部又は作業者によって装置前方に供給された複数のワークＷを、後方のパレット搬送装置１０３付近まで搬送する。パレット搬送装置１０３は、パレット１０５を右方向に搬送して、パレット１０５の搬入及び搬出を行う。圧力供給源１０６は、ロボット１０に取り付けられたツール（ここではメカチャック５０）に圧力を供給する。

ロボット１０は、ワークＷに対して移動を含む所定の作業を行う産業用ロボットとして構成されている。ワークＷは、特に限定されないが、例えば、機械部品、電気部品、電子部品、化学部品など各種の部品のほか、食品、バイオ、生物関連の物品などが挙げられる。本実施形態では、ロボット１０は、チップ状の電子部品などとして構成された複数のワークＷをワーク搬送装置１０２上から採取して移動させ、パレット１０５上の複数の凹部に載置する処理を行う。

ロボット１０は、垂直多関節ロボットとして構成された多軸ロボットであり、アーム部２０と、第３支持部２３と、台座部２４と、先端部３０と、を備えている。アーム部２０は、複数のアームを有しており、本実施形態では第１，第２アーム２１，２２を有している。また、ロボット１０は、第１～第５回転機構２６ａ～２６ｅを備えている（図２，３参照）。第１～第５回転機構２６ａ～２６ｅは、それぞれ、回転軸及び歯車機構などを有している。第１～第５回転機構２６ａ～２６ｅの各々は、ロボット１０が有する図示しないモータによって回転する。また、ロボット１０は、第１～第５回転機構２６ａ～２６ｅの各々に対応するモータの回転位置を検出するための図示しない複数のエンコーダを備えている。図２には、第１～第５回転機構２６ａ～２６ｅの各々の回転方向を太線矢印で示した。

図２に示すように、第１アーム２１は、端部が第１回転機構２６ａを介して先端部３０に接続されている。第１回転機構２６ａは、先端部３０を第１アーム２１に対して回動させる。第１アーム２１は、先端部３０とは反対側の端部が第２回転機構２６ｂを介して第２アーム２２に接続されている。第２回転機構２６ｂは、第１アーム２１を第２アーム２２に対して回動させる。第２アーム２２は、第１アーム２１とは反対側の端部が第３回転機構２６ｃを介して第３支持部２３に接続されている。第３回転機構２６ｃは、第２アーム２２を第３支持部２３に対して回動させる。第３支持部２３は、第４回転機構２６ｄを介して台座部２４に接続されて、台座部２４に支持されている。第４回転機構２６ｄは、台座部２４に対して第３支持部２３を水平旋回させる。

先端部３０は、ワークＷに対して作業を行う種々のツール（エンドエフェクタともいう）を下端に取り付け可能な装着部３２を備えている。装着部３２は、先端部３０本体の下面に配設されている。本実施形態では、装着部３２の下端にはツールとしてメカチャック５０が取り付けられている。第５回転機構２６ｅは、先端部３０内に配設されており、装着部３２を上下方向に沿った軸を中心として回転（自転）させる。これにより、装着部３２と共にメカチャック５０も回転（自転）する。装着部３２の下端付近の側面には、右方向に突出する圧力供給ノズル３３が配設されている。圧力供給ノズル３３は、メカチャック５０の圧力入口部材５９と配管３４で接続されている。配管３４は、例えば樹脂などの可撓性のある材質からなる。圧力供給源１０６からの圧力は、図示しない配管や先端部３０の内部に設けられた孔などを介して圧力供給ノズル３３まで到達し、圧力供給ノズル３３から配管３４を介してメカチャック５０に供給される。メカチャック５０は、圧力供給源１０６からの圧力を利用してワークＷの把持及び把持解除を行う。

カメラ４０は、先端部３０の下面に取り付けられており、装着部３２の前方に配置されている。カメラ４０は、先端部３０の移動によりメカチャック５０と共に移動する。カメラ４０は、照射部４１と、撮像部４２と、を備える。照射部４１は、撮像部４２の外周に円状に配設された照明であり、下方の撮像対象物に対して光を照射する。撮像部４２は、画像を撮像可能なユニットであり、図２の下方を撮像することで対象物を撮像する。撮像部４２は、レンズなどの光学系と、受光により電荷を発生させ発生した電荷を出力する撮像素子とを備えている。カメラ４０は、撮像部４２から出力された電荷に基づいて画像データを生成し、生成した画像データを制御部９０へ出力する。

制御部９０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ワーク移動装置１００全体を制御する。制御部９０は、上述したモータに駆動信号を出力して第１～第５回転機構２６ａ～２６ｅを駆動させたり、上述したエンコーダからの信号を入力したりして、先端部３０の位置及びメカチャック５０の向きを制御する。制御部９０は、カメラ４０，ワーク搬送装置１０２，及びパレット搬送装置１０３に制御信号を出力したり、カメラ４０からの画像データを入力したりする。制御部９０は、圧力供給源１０６に制御信号を出力して圧力供給源１０６が供給する圧力（ここでは正圧とする）の有無を制御することにより、メカチャック５０の把持及び把持解除を制御する。

メカチャック５０について詳細に説明する。図４，５はメカチャック５０の斜視図である。図６はメカチャック５０の駆動機構７０の上面図である。図７はメカチャック５０の把持部６０及び駆動機構７０の正面図である。図８は図４のＡ－Ａ断面図であり、メカチャック５０を水平方向（前後左右方向）に沿って切断した断面を示している。図６，７では、本体部５１を仮想的に透過してメカチャック５０の内部の様子を示している。また、図４～６，７Ａ，８Ａはメカチャック５０の第１状態を示し、図７Ｂ及び図８Ｂはメカチャック５０の第２状態を示している。本実施形態では、第１状態はメカチャック５０がワークＷを把持しない（把持解除）状態であり、第２状態はメカチャック５０がワークＷを把持する状態である。メカチャック５０についてもロボット１０と同様に、図２に示した方向を用いて図４～８を説明する。

メカチャック５０は、本体部５１と、把持部６０（図５参照）と、駆動機構７０（図６参照）と、を備えている。本体部５１は、略直方体の金属製部材であり、メカチャック５０の筐体の役割を果たす。本体部５１は、直方体の３辺の長さのうち厚さ方向（ここでは上下方向）の長さが最も小さくなっている。駆動機構７０は本体部５１の内部に配設されている。

本体部５１は、メカチャック５０を装着部３２に取り付けるための取付部５２と、外部から圧力が供給される圧力供給路５８と、を備えている（図４参照）。本体部５１の上部には、ガイド孔５４と、第１，第２上側孔５５ａ，５５ｂと、が形成されている。本体部には、軸方向が左右方向と平行な貫通孔である第１，第２横孔５６ａ，５６ｂが形成されている（図４，８参照）。本体部５１の下部には、第１，第２下側孔５３ａ，５３ｂが形成されている（図５参照）。

取付部５２は、本体部５１の上面に設けられ、複数（ここでは４個）のボルト孔５２ａを備えている。メカチャック５０は、このボルト孔５２ａと図示しないボルトとを用いて、装着部３２の下面に取り付けられる。ガイド孔５４は、長手方向が左右方向に沿った角丸の長方形状の孔である。ガイド孔５４内には把持部６０の一部である第１，第２ガイド部材６４ａ，６４ｂが左右方向に移動可能に配置されている。ガイド孔５４は上方を向いた段差面を有しており、本体部５１はこの段差面で第１，第２ガイド部材６４ａ，６４ｂを支持する。

圧力供給路５８は、外部（ここでは圧力供給源１０６）から供給される圧力を少なくとも駆動機構７０の第１ピストン７１ａに作用させて第１状態から第２状態への切り替えを行うための圧力の経路である。圧力供給路５８は、本体部５１に対して厚さ方向に垂直な方向（ここでは前方）に突出して開口している圧力入口部材５９を有している。圧力入口部材５９は、配管３４を取り付けるためのノズルであり、外部から供給される圧力の入口となる。圧力入口部材５９は第１横孔５６ａ内の空間５７ａに開口しており（図８参照）、圧力入口部材５９からの圧力は空間５７ａ内に供給されて第１ピストン７１ａに作用する。そのため、空間５７ａも圧力供給路５８の一部を構成している。

把持部６０は、第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂと、第１，第２ベース部材６２ａ，６２ｂと、ボルト６３ａ，６３ｂと、第１，第２ガイド部材６４ａ，６４ｂと、を備えている（図５～７参照）。第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂは、左右方向に沿って並べられた一対の部材であり、本実施形態では爪状の部材（把持爪）である。第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂは、互いに左右方向に沿って接近することでワークＷを本体部５１の下方で把持する。第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂは、本体部５１から各々の少なくとも一部が本体部の厚さ方向（ここでは下方向）に突出している。本実施形態では、第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂは、全体が本体部５１から下方向に突出している、すなわち全体が本体部５１の外側に配置されている。ここで、上述した本体部５１の厚さ方向は、第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂの本体部５１からの突出方向（ここでは下方向）を基準として、この突出方向に平行な方向（ここでは上下方向）として定義されるものとする。第１，第２ベース部材６２ａ，６２ｂは、それぞれ、大きさの異なる直方体を上下に重ねた形状をしているブロック状の部材である（図５参照）。第１ベース部材６２ａは、本体部５１の第１下側孔５３ａ内に配置されており、第１下側孔５３ａ内で左右に移動可能である。第２ベース部材６２ｂは、本体部５１の第２下側孔５３ｂ内に配置されており、第２下側孔５３ｂ内で左右に移動可能である。第１ベース部材６２ａの下面には、２本のボルト６３ａを介して第１把持部材６１ａが固定されている。第２ベース部材６２ｂの下面には、２本のボルト６３ｂを介して第２把持部材６１ｂが固定されている。第１，第２ガイド部材６４ａ，６４ｂは、第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂの左右方向の移動を案内する部材である。第１，第２ガイド部材６４ａ，６４ｂは、軸状の雄ねじ部と雄ねじ部の上部に一体形成された円板状の頭部とを有している。第１ガイド部材６４ａは、雄ねじ部が第１ベース部材６２ａの上部に形成された雌ねじ部に挿入されて雌ねじ部と螺合することで、第１ベース部材６２ａの上方に取り付けられている。第２ガイド部材６４ｂについても同様にして第２ベース部材６２ｂの上方に取り付けられている。第１，第２ガイド部材６４ａ，６４ｂの頭部は上述したようにガイド孔５４の段差面に支持されており、ガイド孔５４に沿って左右に移動可能である。これにより、第１把持部材６１ａ，第１ベース部材６２ａ，及び第１ガイド部材６４ａは一体的に左右に移動し、第２把持部材６１ｂ，第２ベース部材６２ｂ，及び第２ガイド部材６４ｂは一体的に左右に移動する。

駆動機構７０は、第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂを左右に移動させて第１状態と第２状態との切り替えを行うための機構である。駆動機構７０は、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂと、ボルト７７ａ，７７ｂと、弾性部材７９と、連動機構８０と、を備えている（図６参照）。

第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂは、軸方向が互いに平行になり、且つ、軸方向が本体部５１の厚さ方向に垂直（＝前後左右方向と平行）になるように配置されている。本実施形態では、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂの軸方向はいずれも左右方向に平行である。第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂは、それぞれ本体部５１の第１，第２横孔５６ａ，５６ｂ内に配置されている（図８参照）。第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂは、本体部５１の厚さ方向に垂直且つ軸方向に垂直な方向である前後方向に並べて配置されている。第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂは、本体部５１内での上下方向の位置（配置高さ）が同じになっている（図７参照）。

第１ピストン７１ａは、第１横孔５６ａ内に配置されており、軸方向に沿った第１方向（ここでは右方向）及び第１方向とは反対側の第２方向（ここでは左方向）に移動可能である。第１横孔５６ａは第１ピストン７１ａのシリンダーとしての役割を果たす。第１ピストン７１ａは、円板状の第１フランジ部７２ａと、円柱状の第１軸部７３ａと、薄肉部７４ａ，７５ａと、を有している。第１フランジ部７２ａは、第１ピストン７１ａのうち第１軸部７３ａから径方向に突出した部分である。本体部５１の第１横孔５６ａには段差部５６ａ１が形成されており（図８参照）、この段差部５６ａ１と第１フランジ部７２ａの右側の面とが接触することで、第１ピストン７１ａの右方向への移動範囲が制限されている。また、第１横孔５６ａには段差部５６ａ１よりも右側に段差部５６ａ２が形成されている。第１横孔５６ａのうち、段差部５６ａ２から第１フランジ部７２ａの右面までの部分が、上述した圧力供給路５８の一部である空間５７ａである。この空間５７ａに正圧が供給されると、第１フランジ部７２ａの右面に正圧が作用し、第１ピストン７１ａは左方向に押圧されて移動する。

薄肉部７４ａ，７５ａは、第１軸部７３ａの一部であり、それぞれ、上下の一部が面取り（いわゆる２面取り）されることで第１軸部７３ａの他の部分よりも上下方向の厚さが薄くなっている（図６，７参照）。薄肉部７４ａ，７５ａは、それぞれ、上面及び下面が平面になっている。薄肉部７４ａは、第１フランジ部７２ａよりも右側に位置しており、下面には第１ベース部材６２ａが取り付けられている。薄肉部７４ａと第１ベース部材６２ａとは、薄肉部７４ａの上面側から挿入された２本のボルト７７ａを介して接続固定されている。そのため、第１ピストン７１ａの左右方向の移動に伴って、第１ベース部材６２ａ及び第１把持部材６１ａが第１ピストン７１ａと一体的に左右方向に移動する。ボルト７７ａは、本体部５１の第１上側孔５５ａ内に露出している（図４参照）。薄肉部７５ａは、第１軸部７３ａの左端部に位置しており、上面に連動機構８０のリンク部材８１の前端側が取り付けられている。

第２ピストン７１ｂは、第２横孔５６ｂ内に配置されており、第１ピストン７１ａと同様に軸方向に沿った第１，第２方向（ここでは左右方向）に移動可能である。第２横孔５６ｂは第２ピストン７１ｂのシリンダーとしての役割を果たす。第２ピストン７１ｂは、円板状の第２フランジ部７２ｂと、円柱状の第２軸部７３ｂと、薄肉部７５ｂと、逃がし孔７６と、を有している。第２フランジ部７２ｂは、第２ピストン７１ｂのうち第２軸部７３ｂから径方向に突出した部分である。本体部５１の第２横孔５６ｂには段差部５６ｂ１が形成されており（図８参照）、この段差部５６ｂ１と第２フランジ部７２ｂの右側の面とが接触することで、第２ピストン７１ｂの右方向への移動範囲が制限されている。また、第２横孔５６ｂには段差部５６ｂ１よりも右側に段差部５６ｂ２が形成されている。第２横孔５６ｂのうち段差部５６ｂ２と第２フランジ部７２ｂの右面との間の空間５７ｂには、弾性部材７９が配置されている。逃がし孔７６は、第２軸部７３ｂの右端から軸方向に沿って形成された穴と、この穴に連通し第２軸部７３ｂの径方向外側に向かって形成された貫通孔とを有している。逃がし孔７６は、空間５７ｂと本体部５１の外部とを連通させる孔であり、空間５７ｂ内を外部の気圧（通常は大気圧）と同じ気圧に保っている。これにより、逃がし孔７６は、第２フランジ部７２ｂが左右に移動する際に、空間５７ｂ内が外部の気圧と異なる気圧に変化するのを抑制して、第２フランジ部７２ｂが滑らかに移動できるようにしている。

薄肉部７５ｂは、第２軸部７３ｂの一部であり、薄肉部７５ａと同様に上下の一部が面取りされることで第２軸部７３ｂの他の部分よりも上下方向の厚さが薄くなっている（図６，７参照）。薄肉部７５ｂは、上面及び下面が平面になっている。薄肉部７５ｂは、第２軸部７３ｂの左端部に位置している。薄肉部７５ｂの下面には、第２ベース部材６２ｂが取り付けられている。薄肉部７４ｂと第２ベース部材６２ｂとは、薄肉部７４ｂの上面側から挿入された２本のボルト７７ｂを介して接続固定されている。そのため、第２ピストン７１ｂの左右方向の移動に伴って、第２ベース部材６２ｂ及び第２把持部材６１ｂが第２ピストン７１ｂと一体的に左右方向に移動する。ボルト７７ｂは、本体部５１の第２上側孔５５ｂ内に露出している（図４参照）。薄肉部７５ｂの上面のうちボルト７７ｂよりも左側には、連動機構８０のリンク部材８１の後端側が取り付けられている。

弾性部材７９は、上述したように第２横孔５６ｂの段差部５６ｂ２と第２フランジ部７２ｂの右面との間に配置されている。弾性部材７９は、本実施形態では圧縮コイルばねであり、内側に第２軸部７３ｂが挿通されている。弾性部材７９は、弾性力により、段差部５６ｂ２と第２フランジ部７２ｂとが左右に離間する方向に両部材を押圧する。この弾性力により、弾性部材７９は、第２状態から第１状態に切り替える方向（本実施形態では左方向）に第２ピストン７１ｂを付勢する。

連動機構８０は、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂが軸方向に沿って互いに反対方向に移動するよう両ピストンの移動を連動させる機構である。連動機構８０は、リンク部材８１と、支持部材８３と、第１，第２取付部材８４ａ，８４ｂと、を備えている（図６，８参照）。リンク部材８１は、平板状の長尺な形状をした部材である。リンク部材８１は、前端側が第１取付部材８４ａを介して第１ピストン７１ａの左端側と接続されており、後端側が第２取付部材８４ｂを介して第２ピストン７１ｂの左端側と接続されている。これにより、リンク部材８１は第１ピストン７１ａと第２ピストン７１ｂとを接続している。第１取付部材８４ａは、第１ピストン７１ａに対するリンク部材８１の回動（第１取付部材８４ａの軸を中心とした水平旋回）を許容しつつ両部材を接続している。第１取付部材８４ａは、例えば、リンク部材８１に形成された長孔及び第１ピストン７１ａの薄肉部７５ａに形成された孔を上下に貫通する軸部と、軸部の上部に軸部と一体的に形成された頭部と、軸部の下部に設けられて軸部の抜けを防止するＥ型止め輪などの抜け防止部材と、を有している。第２取付部材８４ｂは、第１取付部材８４ａと同様の構成をしており、第２ピストン７１ｂに対するリンク部材８１の回動を許容しつつ両部材を接続している。支持部材８３は、リンク部材８１のうち第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂとの接続部分（ここでは第１，第２取付部材８４ａ，８４ｂが存在する部分）の間に配置されており、リンク部材８１を回動可能に支持している。支持部材８３は、本体部５１に対するリンク部材８１の回動を許容しつつ両部材を接続している。支持部材８３は、第１，第２取付部材８４ａ，８４ｂと同様に軸部と頭部と抜け防止部材とを備えており、軸部がリンク部材８１を上下に貫通している。リンク部材８１は、支持部材８３により、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂとの接続部分の中間位置で本体部５１に支持されている。そのため、第１ピストン７１ａが左方向に移動すると、第１取付部材８４ａを介してリンク部材８１の前端部が左方向に移動して、リンク部材８１は上面視で右回りに回転する。これにより、リンク部材８１の後端部は右方向に移動して、第２取付部材８４ｂを介して第２ピストン７１ｂを右方向に移動させる。このように、連動機構８０は、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂのうち一方のピストンが左右方向の一方に移動すると、これに連動して他方のピストンを反対方向に移動させる。

リンク部材８１は、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂに対して厚さ方向にはみ出さないように配置されていることが好ましい。図７Ａには、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂの少なくとも一方が存在する厚さ方向（ここでは上下方向）の範囲を領域Ｒとして示した。本実施形態では、領域Ｒの上下端は、第１，第２フランジ部７２ａ，７２ｂの上下端と同じ位置になっている。本実施形態では、図７Ａに示すように、リンク部材８１がこの領域Ｒからはみ出さないような厚さ及び配置がなされている。リンク部材８１は薄肉部７５ａ，７５ｂに接続されているため、領域Ｒからはみ出さないように配置しやすくなっている。本実施形態では、支持部材８３及び第１，第２取付部材８４ａ，８４ｂは上方向にわずかに領域Ｒからはみ出しているが、これらについても領域Ｒからはみ出さないようにしてもよい。すなわち、連動機構８０全体が領域Ｒからはみ出さないようにしてもよい。

こうして構成されたメカチャック５０の動作について説明する。メカチャック５０が第１状態である時（図７Ａ，８Ａ）に、外部から圧力供給路５８に正圧が供給されると、この正圧が空間５７ａから第１ピストン７１ａの第１フランジ部７２ａに作用する。そして、この正圧により第１ピストン７１ａが第２方向（ここでは左方向）に移動する。このとき、連動機構８０によって第２ピストン７１ｂが第１ピストン７１ａとは反対の第１方向（ここでは右方向）に移動する。第２ピストン７１ｂが右方向に移動するにつれて弾性部材７９は圧縮されていく。そして、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂの移動が停止して、第１状態から第２状態（図７Ｂ，８Ｂ）に切り替わる。第２状態は、第１状態と比べて第１ピストン７１ａが第２方向に移動し第２ピストン７１ｂが第１方向に移動した状態である。第２状態に切り替えるための外部からの正圧の供給がなくなると、弾性部材７９の弾性力によって第２ピストン７１ｂが第２方向（ここでは左方向）に移動する。このとき、連動機構８０によって第１ピストン７１ａが第２ピストン７１ｂとは反対の第１方向（ここでは右方向）に移動する。第１ピストン７１ａの第１フランジ部７２ａが段差部５６ａ１に接触すると第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂの移動が停止して、第２状態から第１状態（図７Ａ，８Ａ）に切り替わる。第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂの移動に伴って第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂが左右方向に移動するため、第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂは第１状態では離間状態（図７Ａ）となり第２状態では接近状態（図７Ｂ）となる。そのため、メカチャック５０は、第２状態でワークＷを把持し、第１状態でワークＷを把持解除することができる。

ここで、図７，８はワークＷがない状態でのメカチャック５０を図示している。そのため、図８Ｂでは第２ピストン７１ｂの第２フランジ部７２ｂが段差部５６ｂ１に接触することで第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂの移動が停止して第２状態になっている。一方、メカチャック５０がワークＷを把持する場合には、第２フランジ部７２ｂが段差部５６ｂ１に接触する前に第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂがワークＷを把持することで第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂの移動が停止して第２状態となる。

次に、こうして構成された本実施形態のワーク移動装置１００の動作、特に、ワークＷをワーク搬送装置１０２上から採取して移動しパレット１０５上の凹部に載置する移載処理について説明する。この移載処理では、制御部９０は、まず、ワーク搬送装置１０２を制御してワークＷを後方に搬送すると共に、パレット搬送装置１０３を制御してパレット１０５をロボット１０付近まで搬送する。次に、制御部９０は、ロボット１０の第１～第４回転機構２６ａ～２６ｄを制御して先端部３０をワーク搬送装置１０２の上方に移動させ、カメラ４０を制御して得られた画像データに基づいてワーク搬送装置１０２上のワークＷの位置や向きを検出する。そして、制御部９０は、検出したワークＷの中から採取対象のワークＷを決定して、第５回転機構２６ｅによるメカチャック５０の回転を適宜行いながら先端部３０を移動させて、第１状態のままメカチャック５０の第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂの間に採取対象のワークＷが位置するようにする。その後、制御部９０は圧力供給源１０６を制御してメカチャック５０に正圧を供給してメカチャック５０を第１状態から第２状態に切り替える。これにより、第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂは接近状態となってワークＷを把持する。次に、制御部９０は、メカチャック５０を第２状態に保ったまま先端部３０を移動させてパレット１０５上に移動させ、カメラ４０を制御して得られた画像データに基づいてパレット１０５上の凹部の位置を検出する。そして、制御部９０は、検出した凹部の中からワークＷを載置する凹部を決定して、第５回転機構２６ｅによるメカチャック５０の回転を適宜行いながら先端部３０を移動させて、メカチャック５０を第２状態に保ったまま凹部にワークＷを移動させる。その後、制御部９０は、圧力供給源１０６を制御してメカチャック５０への正圧の供給を停止する。これにより圧力供給路５８は例えば大気開放されて（常圧が供給されて）、メカチャック５０は第２状態から第１状態に切り替わる。これにより、第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂは離間状態となってワークＷを把持解除し、ワークＷが凹部に載置される。制御部９０はこのような移載処理を繰り返して、複数のワークＷをパレット１０５に載置していく。

以上詳述した本実施形態のメカチャック５０は、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂの移動方向すなわち軸方向は左右方向であり、この軸方向は、本体部５１の厚さ方向すなわち第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂの突出方向である上下方向に対して垂直になっている。そのため、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂの移動距離の長さがメカチャック５０の厚さにほとんど影響しない。したがって、例えば第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂの移動方向が厚さ方向に沿っている場合と比較して、このメカチャック５０はより薄型化が可能になる。メカチャック５０が薄いことで、例えば上述した移載処理において制御部９０が先端部３０を移動させる際に、メカチャック５０が他の物体に接触してしまうことを抑制できる。

また、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂは、厚さ方向に垂直且つ軸方向に垂直な方向である前後方向に並べて配置されている。そのため、例えば第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂが厚さ方向に沿って並べられている場合と比較して、メカチャック５０はより薄型化が可能になる。

さらに、本体部５１は、外部から供給される圧力の入口であり本体部５１に対して厚さ方向に垂直な方向（ここでは前方）に突出して開口している圧力入口部材５９を有している。そのため、例えば圧力入口部材５９が厚さ方向に突出している場合と比較して、メカチャック５０はより薄型化が可能になる。

さらにまた、連動機構８０は、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂを接続するリンク部材８１と、リンク部材８１の第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂとの接続部分の間に位置しリンク部材８１を回動可能に支持する支持部材８３と、を有している。そのため、比較的簡易な構成の連動機構８０によって第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂを互いに反対方向に移動するように連動させることができる。

そして、リンク部材８１は、領域Ｒ内に収まるように配置されており、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂに対して厚さ方向にはみ出さないように配置されている。したがって、リンク部材８１がメカチャック５０の厚さにほとんど影響しないため、メカチャック５０はより薄型化が可能になる。

そしてまた、メカチャック５０は、本体部５１に取り付けられ第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂの左右方向への移動をガイドするガイドレールを備えていない。このようなガイドレールが例えば本体部５１の下面に取り付けられていると、ガイドレールの分だけメカチャック５０が厚くなりやすい。ガイドレールを備えないことでメカチャック５０はより薄型化が可能になる。

そしてさらに、ロボット１０は、メカチャック５０と共に移動し、メカチャック５０の厚さ方向に沿った方向である下方に位置する対象物を撮像するカメラ４０、を備えている。ロボット１０がこのようなカメラ４０を備える場合、メカチャック５０の厚さが大きいと、例えば対象物（ここではワークＷやパレット１０５など）に撮像のためにカメラ４０を接近させる際などにメカチャック５０が対象物や他の物体に接触してしまう場合がある。本実施形態のメカチャック５０は薄型化が可能であるため、メカチャック５０と物体との接触を抑制する効果と、カメラ４０を対象物により近づけることができる効果との、少なくとも一方の効果が得られる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂは、第２状態で接近し、第１状態で離間したが、第１状態で接近し第２状態で離間してもよい。また、第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂは、接近状態でワークＷを把持したが、離間状態でワークを把持してもよい。例えば、ワークに形成された凹部に第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂを挿入して、第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂを離間することでワークを把持してもよい。

上述した実施形態では、メカチャック５０には外部からの圧力として正圧が供給されて、正圧により第１状態から第２状態に切り替わったが、これに限られない。例えば、メカチャック５０には外部から負圧が供給されて負圧により第１状態から第２状態に切り替わってもよい。

上述した実施形態では、弾性部材７９は第２ピストン７１ｂに弾性力を作用させたが、これに限らず第２状態から第１状態に切り替える方向に第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂの少なくとも一方を付勢すればよい。例えば、弾性部材７９が第１フランジ部７２ａを右方向に押圧するように弾性力を作用させてもよい。また、弾性部材７９は第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂの両方に弾性力を作用させてもよい。また、弾性部材７９は圧縮コイルばねとしたが、引張コイルばねでもよいし、ばね以外の弾性体であってもよい。

上述した実施形態では、連動機構８０は平板状のリンク部材８１を備えていたが、これに限られない。例えば、連動機構８０はラック・アンド・ピニオンを備えていてもよい。例えば、連動機構８０は、リンク部材８１及び第１，第２取付部材８４ａ，８４ｂを備えず、第１ピストン７１ａと一体的に軸方向に移動する第１ラックと、第２ピストン７１ｂと一体的に軸方向に移動する第２ラックと、第１，第２ラックと噛合するピニオンと、ピニオンを回動（自転）可能に支持する支持部材８３と、を備えていてもよい。第１ラックは、第１ピストン７１ａのうち左端付近の後面に形成されるなど、第１ピストン７１ａの一部であってもよい。第２ラックについても同様である。この変形例の連動機構８０では、ピニオンが第１ピストン７１ａと第２ピストン７１ｂとを接続しており、ピニオンがリンク部材に相当する。このようにラック・アンド・ピニオンを用いた連動機構でも、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂが軸方向に沿って互いに反対方向に移動するよう両ピストンの移動を連動させることができる。

上述した実施形態では、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂは、本体部５１内での上下方向の位置（配置高さ）が同じとしたが、これに限らず互いの配置高さがずれていてもよい。ただし、第１ピストン７１ａが存在する厚さ方向の範囲と、第２ピストン７１ｂが存在する厚さ方向の範囲とが、少なくとも一部重複していることが好ましい。重複している部分が多いほど、メカチャック５０を薄型化しやすい。

上述した実施形態では、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂは、厚さ方向に垂直且つ軸方向に垂直な方向である前後方向に並べて配置されていたが、これに限らず厚さ方向に垂直且つ軸方向に平行な方向である左右方向に並べて配置されていてもよい。ただし、その場合はメカチャック５０の左右方向の大きさが大きくなりやすいため、第１，第２ピストン７１ａ，７１ｂが前後方向に並べられていることが好ましい。より具体的には、第１ピストン７１ａが存在する左右方向の範囲と、第２ピストン７１ｂが存在する左右方向の範囲とが、少なくとも一部重複していることが好ましい。重複している部分が多いほど、メカチャック５０の左右方向の大きさを小さくしやすくい。

上述した実施形態では、第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂは把持爪としたが、これに限らずワークを把持及び把持解除できればよい。例えば、第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂは直方体形状の部材であってもよい。

上述した実施形態では、メカチャック５０は、本体部５１に取り付けられ第１，第２把持部材６１ａ，６１ｂの左右方向への移動をガイドするガイドレールを備えなかったが、ガイドレールを備えていてもよい。ただし、上述したようにメカチャック５０をより薄型化できるため、メカチャック５０は本体部５１に取り付けられた（本体部５１とは別部材で構成された）ガイドレールを備えないことが好ましい。

上述した実施形態では、ロボット１０は産業用ロボットのうち垂直多関節ロボットとしたが、これに限られない。例えば、ロボット１０は水平多関節ロボットであってもよいし、ＸＹロボットであってもよい。

本開示のメカチャック，産業用ロボット及びワーク移動装置は、以下のように構成してもよい。

本開示のメカチャックにおいて、前記第１，第２ピストンは、前記厚さ方向に垂直且つ前記軸方向に垂直な方向に並べて配置されていてもよい。こうすれば、例えば第１，第２ピストンが厚さ方向に沿って並べられている場合と比較して、このメカチャックはより薄型化が可能になる。

本開示のメカチャックにおいて、前記本体部は、外部から供給される前記圧力の入口であり前記本体部に対して前記厚さ方向に垂直に突出して開口している圧力入口部材を有していてもよい。こうすれば、例えば圧力入口部材が厚さ方向に突出している場合と比較して、このメカチャックはより薄型化が可能になる。この場合において、前記圧力入口部材は、前記厚さ方向に垂直且つ前記軸方向に垂直な方向に突出していてもよい。

本開示のメカチャックにおいて、前記連動機構は、前記第１ピストンと前記第２ピストンとを接続するリンク部材と、該リンク部材の前記第１，第２ピストンとの接続部分の間に位置し該リンク部材を回動可能に支持する支持部材と、を有していてもよい。こうすれば、比較的簡易な構成で第１，第２ピストンを互いに反対方向に移動するように連動させることができる。

この場合において、前記リンク部材は、前記第１ピストン及び前記第２ピストンに対して前記厚さ方向にはみ出さないように配置されていてもよい。こうすれば、リンク部材がメカチャックの厚さにほとんど影響しないため、このメカチャックはより薄型化が可能になる。

本開示のメカチャックは、前記本体部に取り付けられ前記第１，第２把持部材の前記軸方向への移動をガイドするガイドレールを備えなくてもよい。このようなガイドレールが本体部に取り付けられているとガイドレールの分だけメカチャックが厚くなりやすい。ガイドレールを備えないことでこのメカチャックはより薄型化が可能になる。

本開示の産業用ロボットは、上述したいずれかの態様のメカチャックを備えたものである。そのため、この産業用ロボットは、上述した本開示のメカチャックと同様の効果、例えばメカチャックの薄型化が可能になる効果が得られる。この場合において、産業用ロボットは、多関節ロボットであってもよいし、ＸＹロボットであってもよい。

本開示の産業用ロボットは、前記メカチャックと共に移動し、前記メカチャックの厚さ方向に沿った方向に位置する対象物を撮像するカメラ、を備えていてもよい。産業用ロボットがこのようなカメラを備える場合、メカチャックの厚さが大きいと、例えば対象物にカメラを接近させる際などにメカチャックが対象物や他の物体に接触してしまう場合がある。本開示のメカチャックは薄型化が可能であるため、メカチャックと物体との接触を抑制する効果と、カメラを対象物により近づけることができる効果との、少なくとも一方の効果が得られる。ここで、カメラが撮像する「対象物」は、前記メカチャックが把持するワークとしてもよいし、その他の物体としてもよい。

本開示のワーク移動装置は、上述したいずれかの態様の産業用ロボットを備えたものである。そのため、このワーク移動装置は、上述した本開示のメカチャックと同様の効果、例えばメカチャックの薄型化が可能になる効果が得られる。

本発明は、部品などのワークを移動させる作業を行う各種産業に利用可能である。

１０ロボット、２０アーム部、２１，２２第１，第２アーム、２３第３支持部、２４台座部、２６ａ～２６ｅ第１～第５回転機構、３０先端部、３２装着部、３３圧力供給ノズル、３４配管、４０カメラ、４１照射部、４２撮像部、５０メカチャック、５１本体部、５２取付部、５２ａボルト孔、５３ａ，５３ｂ第１，第２下側孔、５４ガイド孔、５５ａ，５５ｂ第１，第２上側孔、５６ａ，５６ｂ第１，第２横孔、５６ａ１，５６ａ２，５６ｂ１，５６ｂ２段差部、５７ａ，５７ｂ空間、５８圧力供給路、５９圧力入口部材、６０把持部、６１ａ，６１ｂ第１，第２把持部材、６２ａ，６２ｂ第１，第２ベース部材、６３ａ，６３ｂボルト、６４ａ，６４ｂ第１，第２ガイド部材、７０駆動機構、７１ａ，７１ｂ第１，第２ピストン、７２ａ，７２ｂ第１，第２フランジ部、７３ａ，７３ｂ第１，第２軸部、７４ａ，７５ａ，７５ｂ薄肉部、７６逃がし孔、７７ａ，７７ｂボルト、７９弾性部材、８０連動機構、８１リンク部材、８３支持部材、８４ａ，８４ｂ第１，第２取付部材、９０制御部、１００ワーク移動装置、１０１基台、１０２ワーク搬送装置、１０３パレット搬送装置、１０５パレット、１０６圧力供給源、Ｗワーク。

Claims

本体部と、
前記本体部から各々の少なくとも一部が前記本体部の厚さ方向に突出する第１，第２把持部材と、
軸方向が前記厚さ方向に垂直であり、該軸方向に沿った第１方向及び該第１方向とは反対の第２方向に移動するように前記本体部に配設され、該移動に伴って前記第１把持部材を前記軸方向に移動させる第１ピストンと、
前記第１ピストンと軸方向が平行になり且つ前記第１，第２方向に移動するように前記本体部に配設され、該移動に伴って前記第２把持部材を前記軸方向に移動させる第２ピストンと、
前記第１，第２ピストンが前記軸方向に沿って互いに反対方向に移動するよう該第１，第２ピストンの移動を連動させて、第１状態と、該第１状態と比べて前記第１ピストンが前記第２方向に移動し前記第２ピストンが前記第１方向に移動した第２状態と、を切り替える連動機構と、
前記本体部に設けられ、外部から供給される圧力を少なくとも前記第１ピストンに作用させて前記第１状態から前記第２状態への切り替えを行うための圧力供給路と、
弾性力により、前記第２状態から前記第１状態に切り替える方向に前記第１ピストン及び前記第２ピストンの少なくとも一方を付勢する弾性部材と、
を備え、
前記連動機構は、前記第１ピストンと前記第２ピストンとを接続するリンク部材と、該リンク部材の前記第１，第２ピストンとの接続部分の間に位置し該リンク部材を回動可能に支持する支持部材と、を有し、
前記リンク部材は、前記第１ピストン及び前記第２ピストンに対して前記厚さ方向にはみ出さないように配置され、
前記第１ピストン及び前記第２ピストンは、それぞれ、前記厚さ方向に沿った厚さが薄くなっている薄肉部を有し、
前記リンク部材は、長手方向が前記厚さ方向に垂直になるように配置されており、前記長手方向の一端側が前記第１ピストンの前記薄肉部に接続され、前記長手方向の他端側が前記第２ピストンの前記薄肉部に接続されている、
メカチャック。
前記第１，第２ピストンは、前記厚さ方向に垂直且つ前記軸方向に垂直な方向に並べて配置されている、
請求項１に記載のメカチャック。
前記本体部は、外部から供給される前記圧力の入口であり前記本体部に対して前記厚さ方向に垂直に突出して開口している圧力入口部材を有する、
請求項１又は２に記載のメカチャック。
前記本体部に取り付けられ前記第１，第２把持部材の前記軸方向への移動をガイドするガイドレールを備えない、
請求項１～３のいずれか１項に記載のメカチャック。
請求項１～４のいずれか１項に記載のメカチャックを備えた産業用ロボット。
請求項５に記載の産業用ロボットであって、
前記メカチャックと共に移動し、前記メカチャックの厚さ方向に沿った方向に位置する対象物を撮像するカメラ、
を備えた産業用ロボット。
請求項５又は６に記載の産業用ロボットを備え、前記メカチャックによりワークを把持して移動させるワーク移動装置。