JP7144392B2 - 把持装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、把持装置及びその制御方法に関する。より詳しくは、流動性を有するパッドによってワークを把持する把持装置及びその制御方法に関する。

例えば自動車の製造ラインにおいて、ワークを搬送する搬送ロボットのロボットアームには、ワークを把持する把持装置が設けられている。把持装置は、チャック機構によって少なくとも２本のアーム部材を閉じ、これらアーム部材に設けられたパッドでワークを挟み込むことによってワークを把持する。

このような把持装置では、ワークを脱落したり傷つけたりしないようにするため、パッドの形状をワークの形状に倣ったものにする必要がある。近年では、様々な形状のワークを把持できるよう、流動性を有するパッドを用いるものが提案されている。例えば、特許文献１，２に示された把持装置では、粒状物が充填された袋状部材をパッドとして用いている。

特開２００６－７３３７号公報 特開２０１４－８５８３号公報

ところで以上のような流動性を有するパッドを用いた把持装置では、様々なワークの凹凸形状に倣って変形できるようにするため、ある程度の厚みを有するパッドを用いる必要がある。しかしながらパッドが厚くなると、ワークの両側に十分なスペースが存在しない場合にはパッドをワークの両側に挿入することができず、ワークを把持することが困難になってしまう。

本発明は、ワークの両側に十分なスペースが無い場合であっても、流動性を有するパッドによってワークを把持することができる把持装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る把持装置（例えば、後述の把持装置５）は、ワーク（例えば、後述のワークＷ）を把持するものであって、複数のアーム部（例えば、後述の左アームユニット５Ｌ及び右アームユニット５Ｒのアーム部５１）と、前記複数のアーム部を把持方向に沿って開閉する本体（例えば、後述のグリッパ本体６）と、流動性を有しかつ前記複数のアーム部のうち少なくとも１つに設けられたパッド（例えば、後述のパッド５９）と、前記パッドの硬さを変化させる硬化手段（例えば、後述の真空ポンプ４及び制御装置９）と、ローラ（例えば、後述のローラ８２，８２Ａ）を前記パッドの表面に沿って転がすことによって前記パッドの表面を均す均し手段（例えば、後述のローラユニット８，８Ａ、搬送ロボット３、及び制御装置９）と、を備えることを特徴とする。

（２）この場合、前記ローラは、前記把持方向に対し略垂直な軸を中心として回転自在であり、前記均し手段は、前記ローラの表面に前記パッドを押し付けた状態で、前記パッド及び前記ローラの両方又は何れかを前記把持方向及び前記軸に対し略垂直な摺動方向に沿って移動させながら、前記アーム部の前記把持方向に沿った位置を変化させることが好ましい。

（３）この場合、前記均し手段は、前記ローラの表面が前記パッドの表面のうち鉛直方向に沿って下端側から上端側へ向かって順に当接するように、前記ローラを前記パッドの表面に沿って転がすことが好ましい。

（４）この場合、前記硬化手段は、前記均し手段によって前記パッドの表面を均す際には、前記パッドの硬さを、前記パッドの形状を前記ワークの形状に倣って変化させる際よりも硬くかつ前記パッドで前記ワークを把持する際よりも軟らかくすることが好ましい。

（５）把持装置（例えば、後述の把持装置５）は、複数のアーム部（例えば、後述の左アームユニット５Ｌ及び右アームユニット５Ｒのアーム部５１）と、前記複数のアーム部を把持方向に沿って開閉する本体（例えば、後述のグリッパ本体６）と、流動性を有しかつ前記複数のアーム部のうち少なくとも１つに設けられたパッド（例えば、後述のパッド５９）と、前記パッドの硬さを変化させる硬化手段（例えば、後述の真空ポンプ４及び制御装置９）と、を備え、前記パッドをワーク（例えば、後述のワークＷ）に押し付けることによって前記ワークを把持する。本発明に係る把持方法の制御方法は、ローラ（例えば、後述のローラ８２，８２Ａ）を前記パッドの表面に沿って転がすことによって前記パッドの表面を均す均し工程（例えば、後述の図８のＳ７の工程）と、前記ローラによって表面が均された前記パッドを前記ワークに接近させることにより、前記パッドで前記ワークを把持する把持工程（例えば、後述の図８のＳ１～Ｓ４の工程）と、を備えることを特徴とする。

（６）この場合、前記把持工程は、前記パッドを振動させながら前記ワークに押し付けることによって、前記パッドの形状を前記ワークの形状に倣って変化させる変形工程（例えば、後述の図８のＳ３の工程）と、前記パッドの形状を前記ワークの形状に倣って変化させた状態で前記パッドを硬化させ、当該硬化させた前記パッドによって前記ワークを把持する硬化工程（例えば、後述の図８のＳ４の工程）と、を備え、前記均し工程では、前記硬化手段を用いることによって、前記パッドの硬さを前記変形工程よりも硬くかつ前記硬化工程よりも軟らかくすることが好ましい。

（１）本発明に係る把持装置は、複数のアーム部と、これら複数のアーム部を把持方向に沿って開閉する本体と、流動性を有しかつこれら複数のアーム部のうち少なくとも１つに設けられたパッドと、パッドの硬さを変化させる硬化手段と、ローラをパッドの表面に沿って転がすことによってパッドの表面を均す均し手段と、を備える。本発明によれば、均し手段を用いてパッドの表面を均すことによってパッドを薄くできるので、ワークの側部に十分なスペースが無い場合であってもパッドを挿入し、このパッドによってワークを把持することができる。また本発明によれば、ワークの形状に倣ってパッドを変形させる前に均し手段を用いてパッドの表面を均しておくことにより、パッドとワークの接触面積を大きくすることができるので、パッドによる把持力を大きくすることができる。

（２）本発明において、均し手段は、ローラの表面にパッドを押し付けた状態で、パッド及びローラの両方又は何れかを把持方向及びローラの軸に対し略垂直な摺動方向に沿って移動させながら、アーム部の把持方向に沿った位置を変化させる。これにより、把持方向に沿ったパッドの厚みを、摺動方向に沿って変化させることができる。またこれにより、ワークの特性やワークの側部のスペースの形状等に応じた適切な態様で把持できるように、パッドの厚みの摺動方向に沿ったプロファイル形状を設定することができる。

（３）パッドは、その自重によって鉛直方向下端側においてたるみがちである。これに対し本発明において、均し手段は、ローラの表面がパッドの表面のうち鉛直方向に沿って下端側から上端側へ向かって順に当接するように、ローラをパッドの表面に沿って転がす。これにより、下端側においてたるんだ部分を寄せ集めるようにしてパッドの表面を均すことができる。

（４）本発明において、硬化手段は、均し手段によってパッドの表面を均す際には、パッドの硬さを、パッドの形状をワークの形状に倣って変化させる際よりも硬くかつパッドでワークを把持する際よりも軟らかくする。これにより、均し手段によってパッドの表面を適切に均しつつ、また均した後の形状を維持できる。またパッドの硬さを上述のように変化させることにより、パッドの形状を変化させる際にはワークの凹凸形状に沿うように変化させることができ、ワークを把持する際には強固に把持することができる。

（５）本発明に係る把持装置の制御方法は、流動性を有するパッドの表面に沿ってローラを転がすことによってパッドの表面を均した後、この均されたパッドをワークに接近させることにより、パッドでワークを把持する。本発明によれば、パッドの表面を均し、パッドを薄くできるので、ワークの側部に十分なスペースが無い場合であってもパッドを挿入し、このパッドによってワークを把持することができる。また本発明によれば、パッドでワークを把持する前にパッドの表面を均しておくことにより、パッドとワークの接触面積を大きくすることができるので、パッドによる把持力を大きくすることができる。

（６）本発明では、パッドの表面を均した後（均し工程）、パッドを振動させながらワークに押し付けることによって、パッドの形状をワークの形状に倣って変化させた後（変形工程）、パッドの形状をワークの形状に倣って変化させた状態でパッドを硬化させる（硬化工程）。また本発明では、均し工程におけるパッドの硬さを、変形工程よりも硬くかつ硬化工程よりも軟らかくする。これにより均し工程では、パッドの表面を適切に均しつつ、また均した後の形状を維持できる。またパッドの硬さを上述のように変化させることにより、変形工程ではワークの凹凸形状に沿うようにパッドを変形させることができ、硬化工程ではワークを強固に把持することができる。

本発明の一実施形態に係る把持装置が適用されたワーク搬送システムの構成を示す図である。 把持装置の正面図である。 右アームユニットを把持方向に対し垂直な向きに沿って視た側面図である。 右アームユニットの外側の構成を示す背面図である。 右アームユニットを外側から視た斜視図である。 右アームユニットのうち配管ユニット及びストッパ支持アームの構成を示す斜視図である。 基部及び配管ユニットの図４中の線ＶＩＩ－ＶＩＩに沿った断面図である。 ワークを搬送する手順を模式的に示す図である。 ローラユニットによってパッドの表面を均す手順を示す図である。 先太り型のパッドを示す図である。 先細り型のパッドを示す図である。 変形例１の連結部材を把持方向に対し垂直な向きに沿って視た図である。 変形例２の連結部材を把持方向に対し垂直な向きに沿って視た図である。 変形例３の連結部材を把持方向に対し垂直な向きに沿って視た図である。 ローラユニットをグリッパ本体に固定した場合の例を示す図である。 グリッパ本体に固定されたローラユニットによってパッドの表面を均す場合の例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る把持装置５が適用されたワーク搬送システムＳの構成を示す図である。図２は、把持装置５の正面図である。

ワーク搬送システムＳは、複数のワークＷが載置された台車１１と、ワークＷを把持する把持装置５が取り付けられた搬送ロボット３と、把持装置５の近傍に設けられたローラユニット８と、これら搬送ロボット３及び把持装置５を制御する制御装置９と、を備える。ワーク搬送システムＳは、例えば車両の製造ラインに設けられ、台車１１に置かれた複数のワークＷのうちの１つを制御装置９による制御下にある搬送ロボット３及び把持装置５によって取り出し、取り出したワークＷを配膳台１２の所定の位置まで搬送する。

把持装置５は、挟み込むことによってワークＷを把持する柱状の左アームユニット５Ｌ及び右アームユニット５Ｒと、これらアームユニット５Ｌ，５Ｒを把持方向（図１及び図２中、左右方向）に沿って開閉するグリッパ本体６と、を備える。把持装置５は、グリッパ本体６のうちアームユニット５Ｌ，５Ｒとは反対側に設けられた取付部６１において、搬送ロボット３の多関節アーム３１の先端部３２に固定されている。したがって制御装置９によって搬送ロボット３を駆動し、多関節アーム３１の先端部３２の位置及び姿勢を制御することにより、把持装置５及びこれによって把持されているワークＷを移動させることができる。なお図１に示すように、搬送ロボット３は、基本的にはアームユニット５Ｌ，５Ｒを鉛直方向と平行にした状態でワークＷを把持したり搬送したりする。

アームユニット５Ｌ，５Ｒは、互いに平行にした状態で、各々の基端部においてグリッパ本体６によって支持される。またこれらアームユニット５Ｌ，５Ｒは、各々の先端部の内側に設けられた後述のパッド５９，５９で挟み込むことによってワークＷを把持する。グリッパ本体６は、把持方向に沿って延びかつアームユニット５Ｌ，５Ｒの基端部を摺動自在に支持するガイドレール（図示せず）と、制御装置９からの指令に応じてこれらアームユニット５Ｌ，５Ｒをガイドレールに沿って移動させるアクチュエータ（図示せず）と、を備える。より具体的には、グリッパ本体６のアクチュエータは、アームユニット５Ｌ，５Ｒをガイドレールに沿って互いに接近させることによってアームユニット５Ｌ，５Ｒを閉じ、アームユニット５Ｌ，５Ｒをガイドレールに沿って互いに離隔させることによってアームユニット５Ｌ，５Ｒを開く。

次に、図３～図７を参照しながらアームユニット５Ｌ，５Ｒの構成について説明する。なお左アームユニット５Ｌと右アームユニット５Ｒとは、基本的には同じ構成である。従って以下では、主に右アームユニット５Ｒの構成について詳細に説明し、左アームユニット５Ｌの構成については詳細な説明を省略する。

図３は、右アームユニット５Ｒを把持方向に対し垂直な向きに沿って視た側面図であり、図４は、右アームユニット５Ｒの外側の構成を示す背面図であり、図５は、右アームユニット５Ｒを外側から視た斜視図である。

右アームユニット５Ｒは、鉛直方向に沿って延びるアーム部５１と、流動性を有するパッド５９と、パッド５９を支持する基部５４と、アーム部５１と基部５４とを連結する連結部材５７と、アーム部５１に設けられたストッパ５３ａ，５３ｂ（後述の図６参照）と、基部５４に設けられた振動発生器５５及び配管ユニット５６と、を備える。

アーム部５１は、図２に示すように鉛直方向に沿って延びる柱状である。アーム部５１の基端部は、グリッパ本体６によって把持方向に沿って摺動自在に支持されている。アーム部５１の先端部５１ａのうち、把持方向に沿って内側には連結部材５７が固定されており、把持方向に沿って外側には、鉛直方向に沿って延びる２本のストッパ支持アーム５２ａ，５２ｂが固定されている。

図６は、右アームユニット５Ｒのうち配管ユニット５６及びストッパ支持アーム５２ａ，５２ｂの構成を示す斜視図である。なお図６では、理解を容易にするため、振動発生器５５の図示を省略する。図７は、基部５４及び配管ユニット５６の図４中の線ＶＩＩ－ＶＩＩに沿った断面図である。

ストッパ支持アーム５２ａ，５２ｂは、鉛直方向に沿って延びる柱状である。これらストッパ支持アーム５２ａ，５２ｂの基端部はアーム部５１の先端部５１ａに固定されている。また図６に示すように、これらストッパ支持アーム５２ａ，５２ｂの先端部のうち後述の配管ユニット５６と把持方向に沿って対向する位置には、それぞれ柱状のストッパ５３ａ，５３ｂが固定されている。

連結部材５７は、把持方向に対し略垂直な面内において鉛直方向に沿って延びる矩形平板状の板ばねであり、把持方向に沿って弾性変形する。連結部材５７は、その延在方向両側においてアーム部５１及び基部５４に連結されている。

基部５４は、把持方向に対し略垂直な面内において鉛直方向に沿って延びる矩形平板状である。基部５４には、基端側から先端側へ向かって順に、連結部材５７が固定される第１固定部５４１と、振動発生器５５が固定される第２固定部５４２と、配管ユニット５６が固定される第３固定部５４３と、パッド５９を支持するパッド支持部５４４と、が形成されている。

パッド支持部５４４は、平面視では略矩形平板状である。図７に示すように、パッド支持部５４４の内側の面には、平面視では略矩形状の金網５４５を介してパッド５９が設けられている。またパッド支持部５４４のパッド５９側の面には、平面視では略矩形状の凹部５４６が形成されている。この凹部５４６には、金網５４５を支持するとともにその内部をエアが通流可能な多孔質体５４７が充填されている。この多孔質体５４７には、例えば発泡金属が用いられる。

パッド５９は、パッド支持部５４４に設けられた金網５４５を覆うシート状の袋部材５９１と、この袋部材５９１の縁部をパッド支持部５４４の外周縁部に固定する略矩形状の枠部材５９２と、袋部材５９１と金網５４５との間に充填された粒状物５９３と、を備える。粒状物５９３には、上述の金網５４５の網目よりも大きな粒径を有するものが用いられる。粒状物５９３には、粒状の金属が好ましく用いられる。また袋部材５９１には、例えば、伸縮性を有するシート状の弾性材、より具体的にはゴムシートが用いられる。このように伸縮性を有する袋部材５９１で粒状物５９３を覆うことによってパッド５９を構成することにより、流動性を有するパッド５９、すなわち外力が作用するとその形状が変化する特性を有するパッド５９が形成される。また上述のようにパッド５９とパッド支持部５４４との間には金網５４５が設けられている。このため、パッド５９の内部と凹部５４６との間では、エアが通流可能となっている。

図４及び図７に示すように、基部５４の内部には、配管ユニット５６が固定される第３固定部５４３から基部５４の延在方向に沿って延び、パッド支持部５４４の凹部５４６に至る２本の第１エア流路５４８，５４９が形成されている。

振動発生器５５は、第２固定部５４２に固定された直方体状のハウジング５５１と、制御装置９からの指令信号に応じて回転するモータ５５２（図４参照）と、モータ５５２のシャフトに連結された偏心おもり（図示せず）と、を備える。モータ５５２は、シャフトが把持方向及び基部５４の延在方向に対し略垂直になるように、ハウジング５５１の内部に設けられている。振動発生器５５は、制御装置９からの指令に応じて偏心おもりが連結されたモータ５５２を回転させることにより、ハウジング５５１及びハウジング５５１が固定された基部５４を振動させ、ひいては基部５４に固定されたパッド５９を振動させる。

配管ユニット５６は、第３固定部５４３に固定された配管接続部５６０と、Ｌ字状の２本のエア配管５６３，５６４と、を備える。図４、図６及び図７に示すように、配管接続部５６０は、柱状であり、その内部には、把持方向に沿って延びる２本の第２エア流路５６１，５６２が形成されている。これら第２エア流路５６１，５６２の一端側は、基部５４の内部に形成された第１エア流路５４８，５４９と連通する。第２エア流路５６１，５６２の他端側には、それぞれエア配管５６３，５６４が接続されている。またこれらエア配管５６３，５６４には、制御装置９からの指令に応じて作動する真空ポンプ４（図１参照）が接続されている。

従ってパッド５９の内部と真空ポンプ４とは、金網５４５と、凹部５４６と、第１エア流路５４８，５４９と、第２エア流路５６１，５６２と、エア配管５６３，５６４と、を介して接続される。このため、制御装置９によって真空ポンプ４を駆動し、パッド５９内のエアをエア配管５６３，５６４から排出することにより、パッド５９内の圧力を低下させ、パッド５９を硬くすることができる。ここで制御装置９によって真空ポンプ４の回転数を調整することにより、パッド５９の硬さを連続的に変化させることができる。また真空ポンプ４の駆動を停止し、パッド５９内を大気圧に開放することにより、パッド５９を軟らかくすることができる。以上より本実施形態において、流動性を有するパッド５９の硬さを変化させる硬化手段は、真空ポンプ４及びこれを駆動する制御装置９によって構成される。

図３及び図６に示すように、配管接続部５６０は、基部５４のうちストッパ５３ａ，５３ｂと把持方向に沿って対向する位置に固定されている。また連結部材５７が変形していない状態では、配管接続部５６０とストッパ５３ａ，５３ｂとの間には、把持方向に沿って僅かな隙間５６５，５６６が形成される。すなわち、連結部材５７が変形していない状態では、配管接続部５６０とストッパ５３ａ，５３ｂとは接触していない。このため基部５４は、アーム部５１及び連結部材５７により、把持方向に沿って揺動自在にフローティング支持される。また基部５４を把持方向に沿って外側へ押し込み、連結部材５７を変形させると、配管接続部５６０とストッパ５３ａ，５３ｂとが当接する。このため、基部５４の把持方向に沿って外側への移動は、これらストッパ５３ａ，５３ｂによって規制される。

また例えば図３に示すように、ストッパ５３ａ，５３ｂは、連結部材５７から振動発生器５５よりも遠い位置に設けられている。これにより、振動発生器５５で発生した振動によってパッド５９を効率的に振動させることができる。

図１に戻り、ローラユニット８は、搬送ロボット３及び把持装置５の近傍に設けられた基台８１と、複数（例えば、４本）の円柱状のローラ８２と、これらローラ８２の両端を基台８１上において回転自在に支持する支持部８３と、を備える。ローラユニット８は、複数のローラ８２をアームユニット５Ｌ，５Ｒに設けられたパッド５９，５９の表面に沿って転がすことによって、これらパッド５９，５９の表面を均す。

次に、以上のような搬送ロボット３及び把持装置５を用いることにより、台車１１に置かれたワークＷを配膳台１２へ搬送する手順について説明する。

図８は、ワークを搬送する手順を模式的に示す図である。
始めにＳ１では、制御装置は、搬送ロボットを駆動することにより、把持装置５を台車１１に設けられたワークＷに上方から接近させる。なおこの把持装置５をワークＷに接近させる工程では、制御装置は、真空ポンプ４を駆動することによりパッド５９，５９内を弱真空にすることが好ましい。本実施形態において弱真空とは、パッド５９，５９の硬さを、把持装置５の移動時に作用する重力や衝撃では変形しない程度に維持できる圧力であり、例えば大気圧よりも約１０［ｋＰａ］程低い。

次にＳ２では、制御装置は、パッド５９，５９内を弱真空で維持したまま、グリッパ本体６を駆動することにより、アームユニット５Ｌ，５Ｒを閉じ、両側からパッド５９，５９を所定の把持力でワークＷに押し付ける。

次にＳ３では、制御装置は、パッド５９，５９の形状をワークＷの形状に倣って変化させる。より具体的には、制御装置は、両側からパッド５９，５９を所定の把持力でワークＷに押し付けた状態から、これらパッド５９，５９内を大気圧に開放した後、振動発生器を駆動することによってパッド５９，５９を振動させながら、これらパッド５９，５９をさらにワークＷに押し付けることにより、これらパッド５９，５９の形状をワークＷの形状に倣って変化させる。

次にＳ４では、制御装置は、パッド５９，５９の形状をワークＷの形状に倣って変化させた状態でパッド５９，５９を硬化させ、これら硬化させたパッド５９，５９によってワークＷを所定の把持力で把持する。より具体的には、制御装置は、パッド５９，５９を所定の把持力でワークＷに押し付けながら、真空ポンプ４を駆動することによりパッド５９，５９内を上記弱真空よりもさらに低い強真空にする。本実施形態において強真空とは、上記弱真空よりも真空度が高い状態をいう。より具体的には、本実施形態において強真空とは、パッド５９，５９の硬さを、所定の把持力の下でのワークＷの把持時に作用する衝撃では変形しない程度に維持できる圧力であり、例えば大気圧よりも約８５［ｋＰａ］程低い。

次にＳ５では、制御装置は、搬送ロボットを駆動することにより、把持装置５及びこれによって把持されたワークＷを配膳台１２まで搬送した後、グリッパ本体６を駆動することにより、アームユニット５Ｌ，５Ｒを開き、ワークＷを配膳台１２に置く。

次にＳ６では、制御装置は、搬送ロボットを駆動することにより、把持装置５をワークＷから上方へ退避させるとともに、パッド５９，５９内を大気圧に開放する。これにより図８に示すように、パッド５９，５９はその自重によって変形する。

次にＳ７では、制御装置は、搬送ロボットを駆動することにより、把持装置５をローラユニット８へ接近させた後、ローラ８２，８２をパッド５９，５９の表面に沿って転がすことによってパッド５９，５９の表面を均した後、Ｓ１に戻り、表面が均されたパッド５９，５９を用いることによって新たなワークＷを把持する。

図９は、上記Ｓ７の工程、すなわちローラユニット８によってパッド５９，５９の表面を均す手順を示す図である。

始めに制御装置は、図９の（ａ）に示すように、搬送ロボットを駆動することにより、把持装置５をローラユニット８の上方へ接近させる。この際、制御装置は、把持方向に対しローラ８２，８２の回転軸が直交するような姿勢で把持装置５をローラ８２，８２の鉛直方向上方側から接近させる。

次に制御装置は、両アームユニット５Ｌ，５Ｒの把持方向に沿った間隔を固定しながら、搬送ロボットを駆動することにより、図９の（ｂ）に示すように把持装置５を鉛直方向下方側へ移動させ、各ローラ８２，８２を各パッド５９，５９の表面に沿って転がす。これにより、各ローラ８２，８２の表面が各パッド５９，５９の表面のうち鉛直方向に沿って下端側から上端側へ向かって当接するように、各ローラ８２，８２をパッド５９，５９の表面に沿って転がすことができる。また図９の（ｃ）に示すように、把持装置５を鉛直方向下方側へさらに移動させ、各ローラ８２，８２が各パッド５９，５９の表面を通過すると、各パッド５９，５９の表面は平に均されかつ厚みも一定になる。

なお以上のようにしてローラユニット８によってパッド５９，５９の表面を均す際には、制御装置は、真空ポンプを駆動することによりパッド５９，５９内を弱真空にすることが好ましい。換言すれば、パッド５９，５９を均す工程では、制御装置は、真空ポンプを用いることによって、パッド５９，５９の硬さをパッド５９，５９の形状をワークＷの形状に倣って変化させる工程（Ｓ３参照）よりも硬くかつパッド５９，５９を硬化させる工程（Ｓ４参照）よりも軟らかくすることが好ましい。

また図９には、パッド５９，５９の厚みを一定にするため、両アームユニット５Ｌ，５Ｒの把持方向に沿った間隔を固定した場合について説明したが、本発明はこれに限らない。より具体的には、各ローラ８２，８２の表面に各パッド５９，５９を押し付けた状態で、各パッド５９，５９を鉛直方向下方側へ移動させながら、両アームユニット５Ｌ，５Ｒの把持方向に沿った間隔を変化させてもよい。

例えば、各パッド５９，５９の形状を図１０Ａに示すような先太り型にする場合、すなわち各パッド５９，５９の厚みを鉛直方向に沿って下端側から上端側へ向けて徐々に薄くする場合には、各ローラ８２，８２の表面に各パッド５９，５９を押し付けた状態で、各パッド５９，５９を鉛直方向下方側へ移動させながら、両アームユニット５Ｌ，５Ｒの把持方向に沿った間隔を徐々に短くすればよい。図１０Ａに示すような先太り型のパッド５９，５９は、重いワークを安定して把持するのに適している。

また例えば、各パッド５９，５９の形状を図１０Ｂに示すような先細り型にする場合、すなわち各パッド５９，５９の厚みを鉛直方向に沿って下端側から上端側へ向けて徐々に厚くする場合には、各ローラ８２，８２の表面に各パッド５９，５９を押し付けた状態で、各パッド５９，５９を鉛直方向下方側へ移動させながら、両アームユニット５Ｌ，５Ｒの把持方向に沿った間隔を徐々に長くすればよい。図１０Ｂに示すような先細り型のパッド５９，５９は、狭い空間にあるワークを把持するのに適している。

本実施形態に係る把持装置５及びその制御方法によれば、以下の効果を奏する。
（１）把持装置５は、アームユニット５Ｌ，５Ｒと、これらアームユニット５Ｌ，５Ｒのアーム部５１，５１を把持方向に沿って開閉するグリッパ本体６と、流動性を有しかつこれらアームユニット５Ｌ，５Ｒに設けられたパッド５９，５９と、パッド５９，５９の硬さを変化させる真空ポンプ４及び制御装置９と、ローラ８２，８２をパッド５９，５９の表面に沿って転がすことによってパッド５９，５９の表面を均すローラユニット８と、を備える。把持装置５によれば、ローラユニット８を用いてパッド５９，５９の表面を均すことによってパッド５９，５９を薄くできるので、ワークＷの側部に十分なスペースが無い場合であってもこれらパッド５９，５９を挿入し、これらパッド５９，５９によってワークＷを把持することができる。また把持装置５によれば、ワークＷの形状に倣ってパッド５９，５９を変形させる前にローラユニット８を用いてパッド５９，５９の表面を均しておくことにより、パッド５９，５９とワークＷの接触面積を大きくすることができるので、パッド５９，５９による把持力を大きくすることができる。

（２）制御装置９は、ローラ８２，８２の表面にパッド５９，５９を押し付けた状態で、パッド５９，５９を鉛直方向に沿って移動させながら、アームユニット５Ｌ，５Ｒの把持方向に沿った間隔を変化させる。これにより、把持方向に沿ったパッド５９，５９の厚みを、鉛直方向に沿って変化させることができる。またこれにより、ワークＷの特性やワークＷの側部のスペースの形状等に応じた適切な態様で把持できるように、パッド５９，５９の厚みの鉛直方向に沿ったプロファイル形状を設定することができる。

（３）パッド５９，５９は、その自重によって鉛直方向下端側においてたるみがちである。これに対し制御装置９は、ローラ８２，８２の表面がパッド５９，５９の表面のうち鉛直方向に沿って下端側から上端側へ向かって順に当接するように、ローラ８２，８２をパッド５９，５９の表面に沿って転がす。これにより、下端側においてたるんだ部分を寄せ集めるようにしてパッド５９，５９の表面を均すことができる。

（４）把持装置５において、制御装置９は、ローラユニット８によってパッド５９，５９の表面を均す際には、パッド５９，５９の硬さを、パッド５９，５９の形状をワークＷの形状に倣って変化させる際よりも硬くかつパッド５９，５９でワークＷを把持する際よりも軟らかくする。これにより、ローラユニット８によってパッド５９，５９の表面を適切に均しつつ、また均した後の形状を維持できる。またパッド５９，５９の硬さを上述のように変化させることにより、パッド５９，５９の形状を変化させる際にはワークＷの凹凸形状に沿うように変化させることができ、ワークＷを把持する際には強固に把持することができる。

（５）把持装置５は、流動性を有するパッド５９，５９の表面に沿ってローラ８２，８２を転がすことによってパッド５９，５９の表面を均した後、これら均されたパッド５９，５９をワークＷに接近させることにより、パッド５９，５９でワークＷを把持する。これにより、パッド５９，５９の表面を均し、パッド５９，５９を薄くできるので、ワークＷの側部に十分なスペースが無い場合であってもパッド５９，５９を挿入し、これらパッド５９，５９によってワークＷを把持することができる。また把持装置５は、パッド５９，５９でワークＷを把持する前にパッド５９，５９の表面を均しておくことにより、パッド５９，５９とワークＷの接触面積を大きくすることができるので、パッド５９，５９による把持力を大きくすることができる。

（６）把持装置５は、パッド５９，５９の表面を均した後（Ｓ７）、パッド５９，５９を振動させながらワークＷに押し付けることによって、パッド５９，５９の形状をワークＷの形状に倣って変化させた後（Ｓ３）、パッド５９，５９の形状をワークＷの形状に倣って変化させた状態でパッド５９，５９を硬化させ、ワークＷを把持する（Ｓ４）。また把持装置５は、パッド５９，５９の表面を均す際におけるパッド５９，５９の硬さを、パッド５９，５９の形状をワークＷの形状に倣って変化させる際よりも硬くかつパッド５９，５９でワークＷを把持する際よりも軟らかくする。これにより、パッド５９，５９の表面を適切に均しつつ、また均した後の形状を維持できる。また各工程でパッド５９，５９の硬さを上述のように変化させることにより、ワークＷの凹凸形状に沿うようにパッド５９，５９を変形させることができ、またワークＷを強固に把持することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。

例えば、上記実施形態では、アーム部と基部とを連結する連結部材として、一枚の板ばねを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。連結部材は、以下に示す変形例１～３の連結部材に置き換えてもよい。

図１１Ａは、変形例１の連結部材５７Ａを把持方向に対し垂直な向きに沿って視た側面図である。変形例１の連結部材５７Ａは、把持方向に対し略垂直な面内において鉛直方向に沿って延びる矩形平板状の２枚の第１板ばね５７１Ａ及び第２板ばね５７２Ａによって構成される。第１板ばね５７１Ａと第２板ばね５７２Ａとは、基部５４の第１固定部５４１と同じ厚みのスペーサ５７３Ａを介して互いに平行に設けられている。これら板ばね５７１Ａ，５７２Ａは、把持方向に沿って弾性変形する。これら板ばね５７１Ａ，５７２Ａは、その延在方向両側においてアーム部５１の先端部５１ａ及び基部５４の第１固定部５４１に連結されている。これにより、基部５４は、アーム部５１及び連結部材５７Ａにより、把持方向に沿って揺動自在にフローティング支持される。

図１１Ｂは、変形例２の連結部材５７Ｂを把持方向に対し垂直な向きに沿って視た側面図である。変形例２の連結部材５７Ｂは、アーム部５１の先端部５１ａに連結されたブラケット５７１Ｂと、このブラケット５７１Ｂと基部５４の第１固定部５４１とを連結する２本のリンク５７７Ｂ，５７８Ｂと、ブラケット５７１Ｂとリンク５７７Ｂ，５７８Ｂとの間に介挿された２本のスプリング５７５Ｂ，５７６Ｂと、を備える。

ブラケット５７１Ｂは、側面視では略Ｃ字状であり、把持方向に沿って延びる上部５７２Ｂと、上部５７２Ｂに対し直交する向きに延びる２つの側壁５７３Ｂ，５７４Ｂと、を備える。リンク５７７Ｂ，５７８Ｂは、互いに平行に延びる。またこれらリンク５７７Ｂ，５７８Ｂの両端は、それぞれ上部５７２Ｂ及び第１固定部５４１に対し回動軸を介して回動自在に軸支されている。スプリング５７５Ｂは、側壁５７３Ｂとリンク５７７Ｂの間において把持方向に沿って伸縮自在に介挿されている。スプリング５７６Ｂは、側壁５７４Ｂとリンク５７８Ｂの間において把持方向に沿って伸縮自在に介挿されている。また基部５４に負荷が作用していない状態、すなわちスプリング５７５Ｂ，５７６Ｂが自然長である状態では、リンク５７７Ｂ，５７８Ｂは把持方向に対し略垂直な鉛直方向に対し平行になっている。これにより、基部５４は、アーム部５１及び連結部材５７Ｂにより、把持方向に沿って揺動自在にフローティング支持される。

図１１Ｃは、変形例３の連結部材５７Ｃを把持方向に対し垂直な向きに沿って視た側面図である。変形例３の連結部材５７Ｃは、アーム部５１の先端部５１ａに連結されたブラケット５７１Ｃと、このブラケット５７１Ｂと基部５４の第１固定部５４１とを連結する４本のリニアブッシュ５７４Ｃ，５７５Ｃ，５７６Ｃ，５７７Ｃと、これらリニアブッシュ５７４Ｃ～５７７Ｃと第１固定部５４１との間に介挿された４本のスプリング５７８Ｃ，５７９Ｃ，５８０Ｃ，５８１Ｃと、を備える。

ブラケット５７１Ｃは、側面視では略Ｃ字状であり、把持方向に沿って延びる上部と、この上部に対し直交する向きに延びる２つの側壁５７２Ｃ，５７３Ｃと、を備える。リニアブッシュ５７４Ｃ，５７５Ｃは、それぞれ側壁５７２Ｃに固定された外筒と、この外筒により把持方向に沿って摺動自在に支持されたシャフトと、を備える。リニアブッシュ５７６Ｃ，５７７Ｃは、それぞれ側壁５７３Ｃに固定された外筒と、この外筒により把持方向に沿って摺動自在に支持されたシャフトと、を備える。またリニアブッシュ５７４Ｃ，５７５Ｃは、それぞれ第１固定部５４１を挟みリニアブッシュ５７６Ｃ，５７７Ｃと対向する。各リニアブッシュ５７４Ｃ～５７７Ｃのシャフトの先端部は第１固定部５４１に当接する。

スプリング５７８Ｃ～５８１Ｃは、それぞれリニアブッシュ５７４Ｃ～５７７Ｃのシャフトに挿通されている。スプリング５７８Ｃ～５８１Ｃは、第１固定部５４１とリニアブッシュ５７４Ｃ～５７７Ｃの外筒との間において、把持方向に沿って伸縮自在に介挿されている。また基部５４に負荷が作用していない状態、すなわちスプリング５７８Ｃ～５８１Ｃが自然長である状態では、基部５４は側壁５７２Ｃ，５７３Ｃと略平行になっている。これにより、基部５４は、アーム部５１及び連結部材５７Ｃにより、把持方向に沿って揺動自在にフローティング支持される。

また例えば、上記実施形態では、ローラユニット８を把持装置５から離れた位置に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。

図１２Ａは、ローラユニット８Ａを把持装置５Ａのグリッパ本体６に固定した場合の例を示す図である。ローラユニット８Ａは、把持方向に対し直交する向きに沿って延びる複数（例えば、４本）の円柱状のローラ８２Ａと、これらローラ８２Ａの両端をアームユニット５Ｌ，５Ｒの間において回転自在に支持する支持部８３Ａと、制御装置からの指令に応じて支持部８３Ａをグリッパ本体６に対しアームユニット５Ｌ，５Ｒの延在方向に沿って進退させるアクチュエータ８４Ａと、を備える。

把持装置５Ａによれば、図１２Ｂに示すように、両アームユニット５Ｌ，５Ｒの把持方向に沿った間隔を固定しながら支持部８３Ａを鉛直方向下方側から上方側へ移動させ、各ローラ８２Ａ，８２Ａを各パッド５９，５９の表面に沿って転がすことにより、各パッド５９，５９の表面を平に均すことができる。

Ｓ…ワーク搬送システム
Ｗ…ワーク
３…搬送ロボット（均し手段）
４…真空ポンプ（硬化手段）
５…把持装置
５Ｌ…左アームユニット
５Ｒ…右アームユニット
５１…アーム部
６…グリッパ本体（本体）
８，８Ａ…ローラユニット（均し手段）
８２，８２Ａ…ローラ
９…制御装置（硬化手段、均し手段）

Claims (5)

1. ワークを把持する把持装置であって、
   複数のアーム部と、
   前記複数のアーム部を把持方向に沿って開閉する本体と、
   流動性を有しかつ前記複数のアーム部のうち少なくとも１つに設けられたパッドと、
   前記パッドの硬さを変化させる硬化手段と、
   ローラの表面が前記パッドの表面のうち鉛直方向に沿って下端側から上端側へ向かって順に当接するように、前記ローラを前記パッドの表面に沿って転がすことによって前記パッドの表面を均す均し手段と、を備えることを特徴とする把持装置。
2. ワークを把持する把持装置であって、
   複数のアーム部と、
   前記複数のアーム部を把持方向に沿って開閉する本体と、
   流動性を有しかつ前記複数のアーム部のうち少なくとも１つに設けられたパッドと、
   前記パッドの硬さを変化させる硬化手段と、
   ローラを前記パッドの表面に沿って転がすことによって前記パッドの表面を均す均し手段と、を備え、
   前記硬化手段は、前記均し手段によって前記パッドの表面を均す際には、前記パッドの硬さを、前記パッドの形状を前記ワークの形状に倣って変化させる際よりも硬くかつ前記パッドで前記ワークを把持する際よりも軟らかくすることを特徴とする把持装置。
3. 前記ローラは、前記把持方向に対し略垂直な軸を中心として回転自在であり、
   前記均し手段は、前記ローラの表面に前記パッドを押し付けた状態で、前記パッド及び前記ローラの両方又は何れかを前記把持方向及び前記軸に対し略垂直な摺動方向に沿って移動させながら、前記アーム部の前記把持方向に沿った位置を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の把持装置。
4. 複数のアーム部と、
   前記複数のアーム部を把持方向に沿って開閉する本体と、
   流動性を有しかつ前記複数のアーム部のうち少なくとも１つに設けられたパッドと、
   前記パッドの硬さを変化させる硬化手段と、を備え、前記パッドをワークに押し付けることによって前記ワークを把持する把持装置の制御方法であって、
   ローラの表面が前記パッドの表面のうち鉛直方向に沿って下端側から上端側へ向かって順に当接するように、前記ローラを前記パッドの表面に沿って転がすことによって前記パッドの表面を均す均し工程と、
   前記ローラによって表面が均された前記パッドを前記ワークに接近させることにより、前記パッドで前記ワークを把持する把持工程と、を備えることを特徴とする把持装置の制御方法。
5. 複数のアーム部と、
   前記複数のアーム部を把持方向に沿って開閉する本体と、
   流動性を有しかつ前記複数のアーム部のうち少なくとも１つに設けられたパッドと、
   前記パッドの硬さを変化させる硬化手段と、を備え、前記パッドをワークに押し付けることによって前記ワークを把持する把持装置の制御方法であって、
   ローラを前記パッドの表面に沿って転がすことによって前記パッドの表面を均す均し工程と、
   前記ローラによって表面が均された前記パッドを前記ワークに接近させることにより、前記パッドで前記ワークを把持する把持工程と、を備え、
   前記把持工程は、
   前記パッドを振動させながら前記ワークに押し付けることによって、前記パッドの形状を前記ワークの形状に倣って変化させる変形工程と、
   前記パッドの形状を前記ワークの形状に倣って変化させた状態で前記パッドを硬化させ、当該硬化させた前記パッドによって前記ワークを把持する硬化工程と、を備え、
   前記均し工程では、前記硬化手段を用いることによって、前記パッドの硬さを前記変形工程よりも硬くかつ前記硬化工程よりも軟らかくすることを特徴とする把持装置の制御方法。

Images