WO2018008055A1 - ワーク把持装置 - Google Patents

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bolt
gripping
unit
suction
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崇 種池
森　一明
Original Assignee
富士機械製造株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means

Definitions

  • the present invention relates to a workpiece gripping device.
  • a workpiece gripping device that grips a workpiece such as a bolt is known.
  • a core of a workpiece is fitted by fitting a pair of arms, a pair of hands attached to each arm and gripping the outer periphery of the workpiece, and a recess provided on the top surface of the workpiece head. What is provided with the positioning member which performs out-positioning is disclosed.
  • the gripping position on the outer peripheral side surface of the workpiece is also constant.
  • the length and shape in the vertical direction differ depending on the type of workpiece, if the workpiece is gripped at a fixed gripping position, the gripping of the workpiece is not stable or the gripped workpiece is stable at the mounting position. It may not be able to be placed.
  • the main object of the workpiece gripping device of the present invention is to grip a suspended workpiece more stably.
  • the workpiece gripping device of the present invention is A workpiece gripping device for gripping a workpiece, An adsorbing part that adsorbs the workpiece in a suspended state; A gripping part for gripping the work sucked by the suction part from the side; An elevating mechanism that relatively raises and lowers the suction part and the grip part; A control unit that controls the lifting operation of the lifting mechanism based on the type of the workpiece; Is provided.
  • the workpiece gripping device of the present invention relatively lifts and lowers the suction portion that sucks the workpiece in a suspended state and the gripping portion that grips the workpiece from the side based on the type of the workpiece. Thereby, the appropriate position in the up-down direction of the suspended work can be gripped from the side. Therefore, the suspended workpiece can be more stably gripped regardless of the length and shape of the workpiece in the vertical direction. For this reason, the gripped work can be stably placed at the placement position.
  • the suction portion may be configured so as not to be lifted and lowered so that the suction position of the upper end of the workpiece is constant, and the lifting mechanism may be configured to lift and lower the gripping portion. . If it carries out like this, a workpiece
  • the lifting mechanism includes a ball screw extending in the vertical direction, a slider connected to the lifting target portion and moving in the vertical direction as the ball screw rotates, and a servo motor that rotates the ball screw. It may be a thing. In this way, since the relative position between the suction part and the grip part can be arbitrarily changed, it is possible to more easily realize gripping of the workpiece at an appropriate position in the vertical direction.
  • the suction portion sucks the tip of the bolt shaft portion so that the head of the bolt is downward
  • the control portion is a type of the bolt.
  • the lifting / lowering operation of the lifting mechanism may be controlled so that the gripping part is in a position where the head of the bolt or the base of the head can be gripped. If it carries out like this, since the holding
  • An upper end may be formed with a magnetic body and may have a columnar part (columnar part) extended in an up-down direction in the suspended state. Further, the attracting unit may attract and hold the upper end of the work by magnetic force, or may attract the upper end of the work by exciting an electromagnet and release the work by demagnetization.
  • the gripping part may have a pair of gripping claws that can grip the workpiece from the side.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a work distribution transfer system 10.
  • FIG. FIG. 4 is a perspective view of a workpiece gripping unit 42.
  • the flowchart which shows an example of a workpiece transfer process. Explanatory drawing of a mode that the workpiece
  • FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of the workpiece distribution / transfer system 10
  • FIG. 2 is a perspective view of the workpiece gripping unit 42.
  • the workpiece distribution / transfer system 10 includes a system control unit 12, a workpiece distribution device 20, a workpiece transfer device 40, and a workpiece storage box 60.
  • the left-right direction (X-axis), the front-back direction (Y-axis), and the up-down direction (Z-axis) in the workpiece distribution / transfer system 10 will be described below as shown in FIG.
  • a bolt 37 is exemplified as a work.
  • the system control unit 12 controls the entire system and is configured as a microprocessor centered on a CPU.
  • the system control unit 12 is electrically connected to the workpiece distribution device 20 and the workpiece transfer device 40, outputs signals to these devices, and inputs signals from these devices.
  • the work distribution device 20 includes a multi-axis robot arm 21, a work distribution unit 22, and a distribution control unit 28.
  • the multi-axis robot arm 21 can turn and move up and down in the direction of the thick arrow shown in FIG.
  • the work distribution unit 22 is a unit that collects a plurality of bolts 37 supplied from a bolt supply unit (not shown) and places them on the work plate 62 of the work storage box 60, and is attached to the arm tip of the multi-axis robot arm 21. Yes.
  • the work distribution unit 22 includes a plunger 24 that can be moved up and down by an actuator 25 and a columnar suction portion 23 that is fixed to the lower end of the plunger 24.
  • the attracting part 23 is a relatively strong electromagnet, and attracts and attracts a plurality of bolts 37 at once by a magnetic force. Since the suction unit 23 can be moved horizontally and vertically by the multi-axis robot arm 21 and the actuator 25, the workpiece 23 can hold a workpiece in various postures with a magnetic force.
  • the workpiece transfer device 40 includes a multi-axis robot arm 41, a workpiece gripping unit 42, an imaging unit 45, and a transfer control unit 48.
  • the multi-axis robot arm 41 can turn and move up and down in the direction of the thick arrow shown in FIG.
  • the workpiece gripping unit 42 is a unit that holds and grips one bolt 37 by a magnetic force from a plurality of bolts 37 (see FIG. 1) that are wound on the work plate 62 of the workpiece storage box 60. It is attached to the arm tip. Since the workpiece gripping unit 42 can freely move horizontally and vertically by the multi-axis robot arm 41, the workpiece gripping unit 42 can hold workpieces in various postures with a magnetic force.
  • the imaging unit 45 is a unit that captures an image, and is fixed to the arm tip of the multi-axis robot arm 41.
  • the imaging unit 45 includes an illumination unit 46 and an imaging element 47.
  • the illumination unit 46 is illumination arranged in a ring shape on the outer peripheral side of the image sensor 47, and irradiates light to an imaging target below.
  • the illumination unit 46 is disposed in the imaging unit 45 so as to irradiate the entire work plate 62 of the work storage box 60 with light.
  • the transfer control unit 48 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and controls the operation of the workpiece transfer apparatus 40.
  • the work gripping unit 42 has a bracket 73 attached to an L-shaped member 71 via a support shaft 72.
  • the L-shaped member 71 is attached to the arm tip of the multi-axis robot arm 41.
  • the bracket 73 is attached with a suction portion 75 that sucks the bolt 37 on the lower side, a grip portion 80 that grips the bolt 37 near the center, and a lifting mechanism 90 that lifts and lowers the grip portion 80 on the upper side.
  • the bracket 73 also supports the above-described imaging unit 45 (see the one-dot chain line in FIG. 2).
  • the adsorbing part 75 is a long-axis electromagnet extending in the vertical direction, and adsorbs one bolt 37 by a magnetic force from a plurality of bolts 37 wound on the work plate 62 of the work storage box 60.
  • suction part 75 is comprised so that the magnetic force (adsorption force) of a several step (for example, 3 steps
  • the gripping portion 80 includes first and second X-axis sliders 81 a and 81 b that can slide on the X-axis rail 82 fixed to the bracket 73.
  • the first and second X-axis sliders 81a and 81b move toward and away from each other in the X-axis direction by adjusting the air pressure of a chuck cylinder as an air cylinder (not shown) in the X-axis rail 82.
  • the first and second X-axis sliders 81a and 81b penetrate through first and second shafts 83a and 83b as spline shafts extending in the vertical direction (Z-axis direction) so as to be movable up and down via ball splines, respectively. .
  • the gripping portion 80 includes a horizontal plate 85 that is lifted and lowered by the lifting mechanism 90 and provided with first and second elongated holes 84a and 84b in the X-axis direction.
  • the upper ends of the first and second shafts 83a and 83b are inserted into the first and second elongated holes 84a and 84b, respectively, and are disk-shaped fixtures provided on the upper surface side and the lower surface side of the horizontal plate 85.
  • 86a and 86b are attached so as not to come out of the first and second elongated holes 84a and 84b and to be slidable in the X-axis direction in the first and second elongated holes 84a and 84b.
  • first and second shafts 83 a and 83 b move up and down integrally with the horizontal plate 85.
  • First and second gripping claws 87a and 87b are provided at the lower ends of the first and second shafts 83a and 83b, respectively.
  • the first and second gripping claws 87a and 87b move up and down as the horizontal plate 85 and the first and second shafts 83a and 83b move up and down, and the first and second X-axis sliders 81a and 81b approach and separate. It opens and closes as you do.
  • the first and second gripping claws 87a and 87b are V-shaped when viewed from above, and operate so as to be bilaterally symmetric with respect to a predetermined center line (center axis of the suction portion 75) when opening and closing. To do. For this reason, the gripping portion 80 grips the bolt 37 in a state of being attracted by the attracting portion 75 while being centered by sandwiching the bolt 37 from the left and right sides by the pair of first and second gripping claw portions 87a and 87b.
  • the elevating mechanism 90 includes a servo motor 91 that rotates, a ball screw 92 that is connected to a rotation shaft of the servo motor 91 via a coupling (not shown) and extends in the vertical direction (Z-axis direction), and a vertical direction that accompanies the rotation of the ball screw 92. And a Z-axis slider 93 that moves to a ball screw mechanism.
  • a support member 95 that supports a rod 94 that is connected to the center portion of the horizontal plate 85 and extends in the vertical direction is attached to the Z-axis slider 93.
  • the rod 94 and the support member 95 move up and down integrally with the Z-axis slider 93 as the Z-axis slider 93 moves in the up-down direction, and raises and lowers the horizontal plate 85.
  • the elevating mechanism 90 moves the horizontal plate 85 of the gripping portion 80 up and down by moving the Z-axis slider 93 in the vertical direction by driving the servo motor 91 to move the first and second gripping claw portions 87a and 87b. It will move up and down steplessly.
  • suction part 75 is attached to the bracket 73 so that it cannot move to an up-down direction, the holding
  • the work storage box 60 is a box whose upper part is opened as shown in FIG. 1, and a work plate 62 is supported horizontally. A plurality (six in this case) of work storage boxes 60 are placed on one storage base 56.
  • the storage table 56 can be moved along a rail 57 laid on the upper surface of the frame F by a drive unit (not shown) between a retracted position (see the dotted line in FIG. 1) and a processing position (see the solid line in FIG. 1). It has become.
  • one storage table 56 is provided on each of the left and right sides of the upper surface of the frame F.
  • the work alignment pallet 36 is a member on which the bolts 37 are placed in an aligned state as shown in FIG.
  • the workpiece alignment pallet 36 is formed by adhering a single-sided multi-pole magnetized sheet having a plurality of magnetic poles magnetized in a predetermined magnetizing pattern to the upper surface of a resin plate such as acrylic resin.
  • the head of the bolt 37 is mounted with magnetic force.
  • the workpiece alignment pallet 36 is placed at a position determined according to the size of the bolt 37 (in this embodiment, M3 to M8, where M is the nominal diameter and the unit is mm).
  • the workpiece alignment pallet 36 is loaded by the conveyor belt 34, stopped at the transfer position P of the bolt 37 (see FIG. 1), and then unloaded.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the workpiece transfer process.
  • This workpiece transfer process is executed by the transfer controller 48 of the workpiece transfer device 40.
  • the transfer control unit 48 starts the workpiece transfer process, first, the transfer control unit 48 performs an imaging process in which the imaging unit 45 images the plurality of bolts 37 on the work plate 62 (S100). Next, the transfer control unit 48 recognizes one bolt 37 among the bolts 37 placed on the work plate 62 based on the captured image and sets it as the current sampling target (S110). The size of the bolt 37 to be collected is acquired (S120). Then, the transfer control unit 48 sucks and suspends the bolt 37 to be collected by the sucking unit 75 (S130).
  • the transfer control unit 48 recognizes the position of the tip 39 a of the shaft part 39 of the bolt 37 to be collected based on the captured image, moves the suction part 75 to the recognized position, and moves the shaft of the bolt 37.
  • the tip 39a of the portion 39 is adsorbed.
  • the transfer control unit 48 controls the electric power supplied to the electromagnet of the adsorption unit 75 so that the necessary adsorption force according to the size of the bolt 37 to be collected is obtained.
  • the suction force can be set to a value at which only one bolt 37 to be collected can be collected. In this way, the workpiece transfer device 40 can pick up and collect one bolt 37 even from the overlapping bolts 37.
  • the transfer control portion 48 moves the workpiece gripping unit 42 upward by the multi-axis robot arm 41, so that the suction portion
  • the bolt 37 is suspended from the tip of 75 so that the head portion 38 of the bolt 37 is positioned downward.
  • the transfer control unit 48 acquires the grip height position in the Z-axis direction in which the first and second gripping claws 87a and 87b grip the bolt 37 sucked by the suction unit 75 in S120. Obtained based on the size of 37 (S140). This grip height position will be described later.
  • the transfer control unit 48 controls the servo motor 91 of the elevating mechanism 90 to lower the horizontal plate 85 so that the first and second gripping claws 87a and 87b move to the acquired gripping height position ( S150).
  • the transfer control unit 48 adjusts the air pressure of the air cylinder in the X-axis rail 82 to move the first and second gripping claws 87a and 87b toward each other, and the bolt 37 is moved to the first. And it grasps with the 2nd grasping claw parts 87a and 87b (S160).
  • FIG. 4 and 5 are explanatory views showing a state in which the work gripping unit 42 grips the bolt 37.
  • FIG. the length of the axial part 39 of the volt
  • the workpiece gripping unit 42 has the base end 39b of the shaft portion 39 of the bolt 37, that is, the base of the head portion 38 of the bolt 37, the first and second gripping claws 87a and 87b.
  • the bolt 37 is gripped with the position Z0 at which gripping is possible as the gripping height position.
  • the transfer control unit 48 first sets the suction unit 75 based on the lower end position (suction reference position) Z1 of the suction unit 75 and the length L of the shaft portion 39 that is the size of the bolt 37. The position Z2 of the base end 39b of the shaft portion 39 of the bolt 37 in the attracted state is obtained. Then, the transfer control unit 48 determines a position Z0 where the root of the head 38 can be gripped based on the obtained position Z2 and the thickness (height) H of the first and second gripping claws 87a and 87b. Acquired as the grip height position.
  • the transfer control unit 48 stores a predetermined grip height position in a storage unit such as a ROM for each type of bolt 37 (length L of the shaft portion 39).
  • the gripping height position corresponding to the 37 types may be read out and acquired.
  • the work gripping unit 42 controls the lifting mechanism 90 so that the first and second gripping claws 87a and 87b move to the gripping height position.
  • the first and second gripping claws 87 a and 87 b of the gripper 80 can be lifted and lowered steplessly by the lift mechanism 90.
  • the workpiece gripping unit 42 can grip the base position of the head portion 38 of the bolt 37 even if the bolts 37 are of different types, that is, the bolts 37 having different lengths of the shaft portion 39. Therefore, the first and second gripping claws 87a and 87b are restrained from being gripped in a tilted state as compared with the gripping of the bolt 37 at a fixed position near the lower end of the suction portion 75.
  • the bolt 37 can be gripped with a stable posture. In particular, the posture of the bolt 37 having a long shaft length can be stabilized.
  • the transfer control unit 48 places the gripped bolt 37 in a predetermined position on the workpiece alignment pallet 36 (a position where the bolt 37 to be collected this time should be placed). , Demagnetize the electromagnet of the attracting portion 75, open the first and second gripping claws 87a and 87b, place the bolt 37 on the workpiece alignment pallet 36 (S170), and execute this routine. finish. Thereby, the bolt 37 to be collected this time is held by a magnetic force at a predetermined position of the workpiece alignment pallet 36.
  • the workpiece gripping unit 42 grips the position of the base of the head portion 38 of the bolt 37 and the gripping posture of the bolt 37 is stable, the bolt 37 is placed on the workpiece alignment pallet 36. It is possible to prevent the bolt 37 from falling down or the position of the bolt 37 from being shifted when placing. For this reason, since the work gripping unit 42 can accurately place the bolt 37 at the target position, the bolt 37 can be placed on the work alignment pallet 36 with good alignment.
  • the workpiece gripping unit 42 of this embodiment corresponds to a workpiece gripping device of the present invention
  • the suction part 75 corresponds to a suction part
  • the gripping part 80 corresponds to a gripping part
  • the lifting mechanism 90 corresponds to a lifting mechanism
  • the loading control unit 48 corresponds to the control unit.
  • the servo motor 91 corresponds to a servo motor
  • the ball screw 92 corresponds to a ball screw
  • the Z-axis slider 93 corresponds to a slider.
  • the workpiece gripping unit 42 described above includes a suction part 75 that sucks the bolt 37 in a suspended state, a gripping part 80 having first and second gripping claws 87a and 87b that grip the bolt 37 from the side, An elevating mechanism 90 that elevates and lowers the grip part 80 is provided, and the elevating mechanism 90 moves the grip part 80 up and down based on the type of the bolt 37. For this reason, the workpiece gripping unit 42 can grip an appropriate position in the vertical direction (Z-axis direction) of the suspended bolt 37 from the side, regardless of whether the axial length of the bolt 37 is long or short. . Therefore, the workpiece gripping unit 42 can more stably grip the suspended bolt 37 regardless of the axial length of the bolt 37, and the gripped bolt 37 can be stably placed on the workpiece alignment pallet 36. It can also be mounted.
  • the suction portion 75 is configured so as not to be raised and lowered, and the lifting mechanism 90 is configured to raise and lower the first and second gripping claw portions 87a and 87b of the gripping portion 80. Therefore, the suction reference for the suspended bolt 37 is used.
  • the bolt 37 can be stably gripped while the position Z1 is a fixed position.
  • the workpiece gripping unit 42 can easily perform height control or the like when the bolt 37 is placed by setting the suction reference position Z1 to a fixed position.
  • the lifting mechanism 90 is configured as a ball screw mechanism, the relative position between the suction portion 75 and the first and second gripping claw portions 87a and 87b of the gripping portion 80 can be changed steplessly.
  • the gripping of the bolt 37 can be easily realized at an appropriate position according to the axial length of each bolt 37.
  • the transfer control unit 48 of the workpiece gripping unit 42 is configured such that the first and second gripping claws 87 a and 87 b of the gripping unit 80 are connected to the base of the head 38 of the bolt 37 (the base of the shaft 39.
  • the lifting mechanism 90 is controlled so that the end 39b) can be gripped.
  • the gripping of the bolt 37 in a state where the head portion 38 is located downward can be stabilized, so that the gripped bolt 37 can be stably placed at a predetermined placement position.
  • the base end 39b of the shaft portion 39 of the bolt 37 that is, the base of the head portion 38 is gripped from the side. It is good also as what grasps from the direction.
  • the center position of the head 38 in the Z-axis direction may be the grip height position.
  • the elevating mechanism 90 is configured as a ball screw mechanism.
  • the present invention is not limited to this, and the first and second gripping claws 87a and 87b of the gripper 80 are stopped at a plurality of gripping positions.
  • Any configuration can be used as long as it is capable of moving, and the configuration is not limited to a stepless change of the gripping position. For example, it is good also as what raises / lowers the 1st and 2nd holding nail
  • first and second gripping claws 87a and 87b are stopped at a plurality of positions, it is determined in advance which position of the plurality of positions to grip based on the type of the bolt 37 (the length L of the shaft portion 39). It is good also as what has been done.
  • the bolt 37 is exemplified as the workpiece.
  • the workpiece may be any shape as long as it is sucked by the suction portion 75 and can be gripped from the side by the grip portion 80.
  • a nail, a rivet, a nut, etc. may be sufficient, and it is good also as a component which comprises a part of product.
  • the grip height positions of the first and second gripping claws 87a and 87b are not limited to those determined based on the size of the workpiece (such as the shaft length), but may be in the shape of the workpiece such as one that grips the recessed portion of the workpiece. It may be determined based on this.
  • the suction part 75 is not movable in the vertical direction (Z-axis direction) and the first and second gripping claws 87a and 87b of the grip part 80 are movable in the vertical direction. It is only necessary that the first and second gripping claws 87a and 87b of the gripping portion 80 can be moved up and down relatively in the vertical direction.
  • the suction portion 75 may be movable in the vertical direction, and the first and second gripping claw portions 87a and 87b of the gripping portion 80 may not be movable in the vertical direction.
  • both the suction part 75 and the first and second gripping claws 87a and 87b of the gripping part 80 may be movable in the vertical direction. Even if it does in these cases, the effect similar to embodiment mentioned above is acquired.
  • the present invention can be used in an apparatus that involves gripping a workpiece, such as a robot arm.

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Abstract

ワーク把持ユニット（４２）は、ボルト（３７）を吊り下げた状態で吸着する吸着部（７５）と、ボルト（３７）を側方から把持する第１及び第２把持爪部（８７ａ，８７ｂ）を有する把持部（８０）と、把持部（８０）の第１及び第２把持爪部（８７ａ，８７ｂ）を昇降させる昇降機構（９０）とを備える。ワーク把持ユニット（４２）は、ボルト（３７）の種類に基づいて昇降機構（９０）により第１及び第２把持爪部（８７ａ，８７ｂ）を昇降させるから、吊り下げられた状態のボルト（３７）の上下方向における適切な位置を側方から把持することができる。

Description

ワーク把持装置
　本発明は、ワーク把持装置に関する。
　従来より、ボルトなどのワークを把持するワーク把持装置が知られている。例えば、特許文献１には、一対のアームと、各アームに取り付けられワークの外周を把持する一対のハンドと、ワークの頭部の頂面に設けられた凹部に嵌合することによりワークの芯出し位置決めを行う位置決め部材とを備えるものが開示されている。
特開平５－２６３９３８号公報
　しかしながら、上述したワーク把持装置では、ワークの外周を把持するハンド（アーム）の上下方向における位置が一定であるため、ワークの外周側面の把持位置も一定となる。ここで、ワークの種類によって、上下方向の長さや形状などが異なるから、一定の把持位置で把持するものとすると、ワークの把持が安定しなかったり、把持したワークを載置位置に安定して載置できなかったりする場合がある。
　本発明のワーク把持装置は、吊り下げられた状態のワークをより安定して把持することを主目的とする。
　本発明のワーク把持装置は、
　ワークを把持するワーク把持装置であって、
　前記ワークを吊り下げた状態で吸着する吸着部と、
　前記吸着部により吸着されている前記ワークを側方から把持する把持部と、
　前記吸着部と前記把持部とを相対的に昇降させる昇降機構と、
　前記ワークの種類に基づいて前記昇降機構の昇降動作を制御する制御部と、
　を備えるものである。
　本発明のワーク把持装置は、ワークを吊り下げた状態で吸着する吸着部と、ワークを側方から把持する把持部とを、ワークの種類に基づいて相対的に昇降させる。これにより、吊り下げられた状態のワークの上下方向における適切な位置を、側方から把持することができる。したがって、上下方向におけるワークの長さや形状に拘わらず、吊り下げられた状態のワークをより安定して把持することができる。このため、把持したワークを載置位置に安定して載置することもできる。
　本発明のワーク把持装置において、前記吸着部は、前記ワークの上端の吸着位置が一定となるよう昇降不能に構成され、前記昇降機構は、前記把持部を昇降させるよう構成されるものとしてもよい。こうすれば、吊り下げたワークの基準位置を一定位置としつつ、ワークを安定して把持することができる。
　本発明のワーク把持装置において、前記昇降機構は、上下方向に延びるボールネジと、昇降対象部と連結され前記ボールネジの回転に伴い上下方向に移動するスライダと、前記ボールネジを回転させるサーボモータとを有するものとしてもよい。こうすれば、吸着部と把持部との相対位置を任意に変化させることができるから、上下方向における適切な位置でのワークの把持をより容易に実現することができる。
　前記ワークとしてボルトを把持する本発明のワーク把持装置において、前記吸着部は、前記ボルトの頭部が下方となるよう前記ボルトの軸部の先端を吸着し、前記制御部は、前記ボルトの種類に基づいて、前記把持部が前記ボルトの頭部または前記頭部の根元を把持可能な位置となるよう前記昇降機構の昇降動作を制御するものとしてもよい。こうすれば、頭部を下方とする状態でのボルトの把持を安定させることができるから、把持したボルトを所定の載置位置に安定して載置することができる。なお、ワークとしては、ボルトに限られず、上端が磁性体で形成され、吊り下げられた状態で上下方向に延びる柱状部（円柱状部）を有するものであってもよい。また、吸着部は、磁力によりワークの上端を吸着して保持するものとしてもよく、電磁石の励磁によりワークの上端を吸着し、消磁によりワークを解放するものとしてもよい。また、把持部は、ワークを側方から把持可能な一対の把持爪を有するものとしてもよい。
ワーク撒布移載システム１０の概略説明図。 ワーク把持ユニット４２の斜視図。 ワーク移載処理の一例を示すフローチャート。 ワーク把持ユニット４２がボルト３７を把持する様子の説明図。 ワーク把持ユニット４２がボルト３７を把持する様子の説明図。
　本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１はワーク撒布移載システム１０の概略説明図、図２はワーク把持ユニット４２の斜視図である。
　ワーク撒布移載システム１０は、図１に示すように、システム制御部１２と、ワーク撒布装置２０と、ワーク移載装置４０と、ワーク収容箱６０とを備えている。なお、ワーク撒布移載システム１０における、左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１に示した通りとして以下説明する。また、本実施形態では、ワークとしてボルト３７を例示して説明する。
　システム制御部１２は、システム全体を制御するものであり、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。このシステム制御部１２は、ワーク撒布装置２０やワーク移載装置４０と電気的に接続されており、これらの装置へ信号を出力し、これらの装置から信号を入力する。
　ワーク撒布装置２０は、図１に示すように、多軸ロボットアーム２１と、ワーク撒布ユニット２２と、撒布制御部２８とを備えている。多軸ロボットアーム２１は、各軸において図１に示す太線矢印方向に旋回や上下動が可能となっている。ワーク撒布ユニット２２は、図示しないボルト供給部から供給された複数のボルト３７を採取してワーク収容箱６０の作業用プレート６２へ撒くユニットであり、多軸ロボットアーム２１のアーム先端に取り付けられている。ワーク撒布ユニット２２は、アクチュエータ２５によって昇降可能なプランジャ２４と、そのプランジャ２４の下端に固定された円柱状の吸着部２３とを有している。吸着部２３は、比較的強力な電磁石であり、複数のボルト３７を磁力により一度に引き付けて吸着する。吸着部２３は、多軸ロボットアーム２１やアクチュエータ２５によって自由に水平動や上下動が可能なため、様々な姿勢のワークを磁力で保持することができる。
　ワーク移載装置４０は、多軸ロボットアーム４１と、ワーク把持ユニット４２と、撮像ユニット４５と、移載制御部４８とを備えている。多軸ロボットアーム４１は、各軸において図１に示す太線矢印方向に旋回や上下動が可能となっている。ワーク把持ユニット４２は、ワーク収容箱６０の作業用プレート６２に撒かれた複数のボルト３７（図１参照）から１つのボルト３７を磁力で吸着して把持するユニットであり、多軸ロボットアーム４１のアーム先端に取り付けられている。ワーク把持ユニット４２は、多軸ロボットアーム４１によって自由に水平動や上下動が可能なため、様々な姿勢のワークを磁力で保持することができる。このワーク把持ユニット４２については、図２を用いて後で詳述する。撮像ユニット４５は、画像を撮像するユニットであり、多軸ロボットアーム４１のアーム先端に固定されている。撮像ユニット４５は、照明部４６と、撮像素子４７とを備えている。照明部４６は、撮像素子４７の外周側にリング状に配設された照明であり、下方にある撮像対象に対して光を照射する。照明部４６は、ワーク収容箱６０の作業用プレート６２の全体に光を照射するよう撮像ユニット４５に配設されている。移載制御部４８は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成され、ワーク移載装置４０の動作を制御する。
　ここで、ワーク把持ユニット４２について説明する。ワーク把持ユニット４２は、図２に示すように、Ｌ字部材７１に支持軸７２を介して取り付けられたブラケット７３を有している。このＬ字部材７１は多軸ロボットアーム４１のアーム先端に取り付けられている。ブラケット７３には、下部側にボルト３７を吸着する吸着部７５が取り付けられ、中央付近にボルト３７を把持する把持部８０が取り付けられ、上部側に把持部８０を昇降させる昇降機構９０が取り付けられている。なお、ブラケット７３には、上述した撮像ユニット４５（図２の１点鎖線参照）も支持されている。吸着部７５は、上下方向に延びる長軸形状の電磁石であり、ワーク収容箱６０の作業用プレート６２に撒かれた複数のボルト３７から１つのボルト３７を磁力により吸着する。なお、吸着部７５は、供給される電力に応じて、複数段階（例えば３段階）の磁力（吸着力）を生じるよう構成されている。また、吸着部７５は、ボルト３７の軸部３９の先端３９ａを吸着する。
　把持部８０は、ブラケット７３に固定されたＸ軸レール８２上をスライド可能な第１及び第２Ｘ軸スライダ８１ａ，８１ｂを備えている。第１及び第２Ｘ軸スライダ８１ａ，８１ｂは、Ｘ軸レール８２内の図示しないエアシリンダとしてのチャックシリンダのエア圧を調整することによって、Ｘ軸方向に互いに接近したり離間したりする。第１及び第２Ｘ軸スライダ８１ａ，８１ｂは、上下方向（Ｚ軸方向）に延びるスプライン軸としての第１及び第２シャフト８３ａ，８３ｂを、それぞれボールスプラインを介して上下動可能に貫通している。また、把持部８０は、昇降機構９０により昇降され、Ｘ軸方向に第１及び第２長穴８４ａ，８４ｂが設けられた水平板８５を備えている。第１及び第２シャフト８３ａ，８３ｂの上端は、第１及び第２長穴８４ａ，８４ｂにそれぞれ挿通された状態で、水平板８５の上面側と下面側に設けられた円板状の固定具８６ａ，８６ｂにより、第１及び第２長穴８４ａ，８４ｂから抜けないように且つ第１及び第２長穴８４ａ，８４ｂ内をＸ軸方向にスライド可能に取り付けられている。このため、第１及び第２シャフト８３ａ，８３ｂは、水平板８５と一体的に上下動することになる。第１及び第２シャフト８３ａ，８３ｂの下端には、第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂがそれぞれ設けられている。第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂは、水平板８５および第１及び第２シャフト８３ａ，８３ｂの上下動に伴って上下動し、第１及び第２Ｘ軸スライダ８１ａ，８１ｂが接近・離間するのに伴って開閉する。第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂは、上面視の形状がＶ字状であり、開閉する際に所定の中心線（吸着部７５の中心軸）に対して左右対称となるように動作する。このため、把持部８０は、吸着部７５に吸着された状態のボルト３７を、一対の第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂにより左右両側から挟んで、センタリングしながら把持するものとなる。
　昇降機構９０は、回転駆動するサーボモータ９１と、図示しないカップリングを介してサーボモータ９１の回転軸に接続され上下方向（Ｚ軸方向）に延びるボールネジ９２と、ボールネジ９２の回転に伴い上下方向に移動するＺ軸スライダ９３と、を備えるボールネジ機構として構成されている。Ｚ軸スライダ９３には、水平板８５の中央部に連結され上下方向に延びるロッド９４を支持する支持部材９５が取り付けられている。ロッド９４と支持部材９５とは、Ｚ軸スライダ９３の上下方向への移動に伴って、Ｚ軸スライダ９３と一体に上下方向に移動して、水平板８５を昇降させる。このため、昇降機構９０は、サーボモータ９１の駆動によるＺ軸スライダ９３の上下方向への移動により、把持部８０の水平板８５を昇降させて、第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂを上下方向に無段階に昇降させることになる。なお、吸着部７５は、上下方向への移動不能にブラケット７３に取り付けられているから、把持部８０は、吸着部７５に対して相対的に昇降することになる。
　ワーク収容箱６０は、図１に示すように上方が開放された箱であり、作業用プレート６２が水平に支持されている。ワーク収容箱６０は、複数個（ここでは６個）が１つの収容台５６に載せられている。収容台５６は、フレームＦの上面に敷かれたレール５７に沿って、退避位置（図１の点線参照）と処理位置（図１の実線参照）との間で図示しない駆動部によって移動可能となっている。本実施形態では、収容台５６はフレームＦの上面の左右両側に１つずつ設けられている。
　ワーク整列用パレット３６は、図１に示すようにボルト３７を整列した状態で載置する部材である。このワーク整列用パレット３６は、アクリル樹脂などの樹脂板の上面に、所定の着磁パターンで複数の磁極が着磁された片面多極着磁シートが貼り付けられて形成されており、磁性体であるボルト３７の頭を磁力で保持して載置する。ワーク整列用パレット３６は、ボルト３７のサイズ（本実施形態ではＭ３～Ｍ８、Ｍは呼び径の大きさで単位はｍｍ）に応じて定められた位置にそのボルト３７が載置される。ワーク整列用パレット３６は、コンベアベルト３４によって搬入された後、ボルト３７の移載位置Ｐ（図１参照）で停止され、その後搬出されるようになっている。
　次に、こうして構成された本実施形態のワーク撒布移載システム１０の動作、特に、ワーク収容箱６０内のボルト３７をワーク整列用パレット３６へ整列して載置するワーク移載処理について説明する。なお、ワーク移載処理に先立ち、ワーク撒布装置２０によって、複数のボルト３７がワーク収容箱６０の作業用プレート６２上へ撒かれている。このため、作業用プレート６２上には、サイズの異なる複数のボルト３７がランダムな姿勢でばらばらに貯留されている。ワーク移載装置４０の移載制御部４８は、ワーク把持ユニット４２によって、作業用プレート６２上のボルト３７を１つずつワーク整列用パレット３６の所定位置に移動させ載置させる。
　図３は、ワーク移載処理の一例を示すフローチャートである。このワーク移載処理は、ワーク移載装置４０の移載制御部４８により実行される。移載制御部４８は、ワーク移載処理を開始すると、まず、作業用プレート６２上の複数のボルト３７を撮像ユニット４５に撮像させる撮像処理を行う（Ｓ１００）。次に、移載制御部４８は、撮像画像に基づいて、作業用プレート６２に載置されているボルト３７のうちの１つのボルト３７を認識して今回の採取対象に設定すると共に（Ｓ１１０）、採取対象のボルト３７のサイズを取得する（Ｓ１２０）。そして、移載制御部４８は、吸着部７５により採取対象のボルト３７を吸着して吊り下げた状態とする（Ｓ１３０）。Ｓ１３０では、移載制御部４８は、撮像画像に基づいて採取対象のボルト３７の軸部３９の先端３９ａの位置を認識し、認識した位置上に吸着部７５を移動させて、ボルト３７の軸部３９の先端３９ａを吸着する。また、移載制御部４８は、採取対象のボルト３７のサイズに応じた必要な吸着力になるように、吸着部７５の電磁石に供給する電力を制御する。この吸着力は、例えば、採取対象のボルト３７を１つだけ採取できる値に設定することができる。こうすれば、ワーク移載装置４０は、重なり合ったボルト３７からでも１つのボルト３７を吸着して採取することができる。なお、移載制御部４８は、採取対象のボルト３７の軸部３９の先端３９ａを吸着部７５に吸着させると、多軸ロボットアーム４１によりワーク把持ユニット４２を上方に移動させることで、吸着部７５の先端に、ボルト３７の頭部３８が下方となるようにボルト３７を吊り下げた状態とする。
　続いて、移載制御部４８は、吸着部７５に吸着されたボルト３７を、第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂが把持するＺ軸方向における把持高さ位置を、Ｓ１２０で取得したボルト３７のサイズに基づいて取得する（Ｓ１４０）。この把持高さ位置については、後述する。次に、移載制御部４８は、取得した把持高さ位置に第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂが移動するよう昇降機構９０のサーボモータ９１を制御して水平板８５を下降させる（Ｓ１５０）。そして、移載制御部４８は、Ｘ軸レール８２内のエアシリンダのエア圧を調整して第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂを互いに接近する方向に移動させて、ボルト３７を第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂによって把持する（Ｓ１６０）。
　図４，図５は、ワーク把持ユニット４２がボルト３７を把持する様子の説明図である。なお、ボルト３７の軸部３９の長さは、短い方から順に、図４、図５（ａ）、（ｂ）となっている。ワーク把持ユニット４２は、図４中の拡大図に示すように、ボルト３７の軸部３９の基端３９ｂ、即ち、ボルト３７の頭部３８の根元を第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂが把持可能となる位置Ｚ０を把持高さ位置としてボルト３７を把持する。移載制御部４８は、上述したＳ１４０で、まず、吸着部７５の下端位置（吸着基準位置）Ｚ１と、ボルト３７のサイズである軸部３９の長さＬとに基づいて、吸着部７５に吸着された状態のボルト３７の軸部３９の基端３９ｂの位置Ｚ２を求める。そして、移載制御部４８は、求めた位置Ｚ２と第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂの厚み（高さ）Ｈとに基づいて、頭部３８の根元を把持可能な位置Ｚ０を、把持高さ位置として取得する。なお、移載制御部４８は、ボルト３７の種類（軸部３９の長さＬ）毎に、予め定められた把持高さ位置をＲＯＭなどの記憶部に記憶しているものとし、Ｓ１４０ではボルト３７の種類に応じた把持高さ位置を読み出して取得するものとしてもよい。ワーク把持ユニット４２は、この把持高さ位置に第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂが移動するよう昇降機構９０を制御する。本実施形態では、把持部８０の第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂは、昇降機構９０により無段階に昇降可能となっている。このため、各図に示すように、ボルト３７の軸長が長くなるほど、吸着部７５の下端からの距離が離れた把持高さ位置で第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂによりボルト３７を把持することになる。このように、ワーク把持ユニット４２は、種類の異なるボルト３７、即ち軸部３９の長さが異なるボルト３７であっても、ボルト３７の頭部３８の根元となる位置を把持することができる。このため、第１び第２把持爪部８７ａ，８７ｂが吸着部７５の下端近傍の一定位置でボルト３７を把持するものに比して、ボルト３７が傾いた状態で把持されるのを抑制して安定した姿勢でボルト３７を把持することができる。特に、軸長が長いボルト３７の姿勢を安定させることができる。
　こうしてワーク把持ユニット４２によりボルト３７を把持させた後、移載制御部４８は、把持されたボルト３７をワーク整列用パレット３６の所定位置（今回の採取対象のボルト３７を載置すべき位置）へ移動させ、吸着部７５の電磁石を消磁させると共に第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂを開放して、ボルト３７をワーク整列用パレット３６上に載置して（Ｓ１７０）、本ルーチンを終了する。これにより、今回の採取対象のボルト３７は、ワーク整列用パレット３６の所定位置にて磁力により保持される。上述したように、ワーク把持ユニット４２は、ボルト３７の頭部３８の根元の位置を把持することにより、ボルト３７の把持姿勢が安定しているから、ボルト３７をワーク整列用パレット３６上に載置する際にボルト３７が倒れたりボルト３７の位置がずれたりするのを防止することができる。このため、ワーク把持ユニット４２は、目標位置に精度よくボルト３７を載置することができるから、ボルト３７をワーク整列用パレット３６上に整列性よく載置することができる。
　ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のワーク把持ユニット４２が本発明のワーク把持装置に相当し、吸着部７５が吸着部に相当し、把持部８０が把持部に相当し、昇降機構９０が昇降機構に相当し、移載制御部４８が制御部に相当する。また、サーボモータ９１がサーボモータに相当し、ボールネジ９２がボールネジに相当し、Ｚ軸スライダ９３がスライダに相当する。
　以上説明したワーク把持ユニット４２は、ボルト３７を吊り下げた状態で吸着する吸着部７５と、ボルト３７を側方から把持する第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂを有する把持部８０と、把持部８０を昇降させる昇降機構９０とを備え、昇降機構９０によりボルト３７の種類に基づいて把持部８０を昇降させる。このため、ワーク把持ユニット４２は、ボルト３７の軸長が長くても短くても、吊り下げた状態のボルト３７の上下方向（Ｚ軸方向）における適切な位置を側方から把持することができる。したがって、ワーク把持ユニット４２は、ボルト３７の軸長に拘わらず、吊り下げられた状態のボルト３７をより安定して把持することができ、把持したボルト３７をワーク整列用パレット３６上に安定して載置することもできる。
　また、吸着部７５は、昇降不能に構成され、昇降機構９０は、把持部８０の第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂを昇降させるよう構成されるから、吊り下げたボルト３７の吸着基準位置Ｚ１を一定位置としつつ、ボルト３７を安定して把持することができる。ワーク把持ユニット４２は、吸着基準位置Ｚ１を一定位置とすることで、ボルト３７の載置時の高さ制御などを容易に行うことができる。
　また、昇降機構９０は、ボールネジ機構として構成されているから、吸着部７５と把持部８０の第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂとの相対位置を無段階に変化させることができるから、各ボルト３７の軸長に応じた適切な位置において、ボルト３７の把持を容易に実現することができる。
　ワーク把持ユニット４２の移載制御部４８は、ボルト３７のサイズに基づいて、把持部８０の第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂがボルト３７の頭部３８の根元（軸部３９の基端３９ｂ）を把持可能な位置となるよう昇降機構９０を制御する。これにより、頭部３８を下方とする状態でのボルト３７の把持を安定させることができるから、把持したボルト３７を所定の載置位置に安定して載置することができる。
　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、ボルト３７の軸部３９の基端３９ｂ、即ち、頭部３８の根元を側方から把持するものとしたが、これに限られず、ボルト３７の頭部３８を側方から把持するものなどとしてもよい。例えば、頭部３８のＺ軸方向における中心位置を把持高さ位置とするものなどとすればよい。
　上述した実施形態では、昇降機構９０がボールネジ機構として構成されるものとしたが、これに限られず、把持部８０の第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂを複数の把持位置で停止させることができるものであれば如何なる構成としてもよく、把持位置を無段階に変化させるものに限られない。例えば、２本のシリンダを直列に連結した多段シリンダにより把持部８０の第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂを多段階の複数位置で停止するよう昇降させるものなどとしてもよい。第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂが複数位置で停止する場合、ボルト３７の種類（軸部３９の長さＬ）に基づいて、複数位置のうちいずれの位置で把持するかが予め定められているものとしてもよい。
　上述した実施形態では、ワークとしてボルト３７を例示したが、吸着部７５により吊り下げられた状態で吸着されると共に把持部８０により側方から把持可能なものであれば如何なる形状のワークとしてもよい。例えば、釘やリベット、ナットなどでもよいし、製品の一部を構成する構成部品などとしてもよい。また、第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂの把持高さ位置を、ワークのサイズ（軸長など）に基づいて定めるものに限られず、ワークの凹み部分を把持するものなどワークの形状に基づいて定めるものとしてもよい。
　上述した実施形態では、吸着部７５を上下方向（Ｚ軸方向）に移動不能とし把持部８０の第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂを上下方向に移動可能としたが、吸着部７５と把持部８０の第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂとが上下方向に相対的に昇降可能であればよい。例えば、吸着部７５を上下方向に移動可能とし、把持部８０の第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂを上下方向に移動不能としてもよい。あるいは、吸着部７５と、把持部８０の第１及び第２把持爪部８７ａ，８７ｂとをいずれも、上下方向に移動可能としてもよい。これらのようにしても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
　本発明は、ワークの把持を伴う装置、例えばロボットアームなどに利用可能である。
　１０　ワーク撒布移載システム、１２　システム制御部、２０　ワーク撒布装置、２１　多軸ロボットアーム、２２　ワーク撒布ユニット、２３　吸着部、２４　プランジャ、２５　アクチュエータ、２８　撒布制御部、３４　コンベアベルト、３６　ワーク整列用パレット、３７　ボルト、３８　頭部、３９　軸部、３９ａ　先端、３９ｂ　基端、４０　ワーク移載装置、４１　多軸ロボットアーム、４２　ワーク把持ユニット、４５　撮像ユニット、４６　照明部、４７　撮像素子、４８　移載制御部、５６　収容台、５７　レール、６０　ワーク収容箱、６２　作業用プレート、７１　Ｌ字部材、７２　支持軸、７３　ブラケット、７５　吸着部、８０　把持部、８１ａ　第１Ｘ軸スライダ、８１ｂ　第２Ｘ軸スライダ、８２　Ｘ軸レール、８３ａ　第１シャフト、８３ｂ　第２シャフト、８４ａ　第１長穴、８４ｂ　第２長穴、８５　水平板、８６ａ，８６ｂ　固定具、８７ａ　第１把持爪部、８７ｂ　第２把持爪部、９０　昇降機構、９１　サーボモータ、９２　ボールネジ、９３　Ｚ軸スライダ、９４　ロッド、９５　支持部材。

Claims (4)

  1. 　ワークを把持するワーク把持装置であって、
    　前記ワークを吊り下げた状態で吸着する吸着部と、
    　前記吸着部により吸着されている前記ワークを側方から把持する把持部と、
    　前記吸着部と前記把持部とを相対的に昇降させる昇降機構と、
    　前記ワークの種類に基づいて前記昇降機構の昇降動作を制御する制御部と、
    　を備えるワーク把持装置。
  2. 　請求項１に記載のワーク把持装置であって、
    　前記吸着部は、前記ワークの上端の吸着位置が一定となるよう昇降不能に構成され、
    　前記昇降機構は、前記把持部を昇降させるよう構成される
    　ワーク把持装置。
  3. 　請求項１または２に記載のワーク把持装置であって、
    　前記昇降機構は、上下方向に延びるボールネジと、昇降対象部と連結され前記ボールネジの回転に伴い上下方向に移動するスライダと、前記ボールネジを回転させるサーボモータとを有する
    　ワーク把持装置。
  4. 　前記ワークとしてボルトを把持する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のワーク把持装置であって、
    　前記吸着部は、前記ボルトの頭部が下方となるよう前記ボルトの軸部の先端を吸着し、
    　前記制御部は、前記ボルトの種類に基づいて、前記把持部が前記ボルトの頭部または前記頭部の根元を把持可能な位置となるよう前記昇降機構の昇降動作を制御する
    　ワーク把持装置。
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