JP2018192576A - ワーク把持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる形状のワークを把持することが可能なワーク把持装置を提供する。
【解決手段】ワーク把持装置１０は、基体２０と、ワーク１００を把持する一対のフィンガ部２２と、を含む。一対のフィンガ部２２の第１フィンガ部４０は、基体２０と相対的に矢印Ｚ方向に往復移動可能であり、且つ矢印Ｚ方向と直交する平面上を回転可能な掬い部５２を有する。一対のフィンガ部２２の第２フィンガ部６０は、矢印Ｘ方向に往復移動可能であり、且つ矢印Ｚ方向に直交する平面上を回転可能な押さえ部７４を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロボットに取り付けて使用されるワーク把持装置に関する。

従来、生産効率を向上させるため、生産ラインの各工程の少なくとも一部において、ロボットに作業を行わせる自動化が進められている。例えば、ワークを所定の場所から取り出して別の場所へと搬送するために、ロボットにはワーク把持装置（いわゆるロボットハンド）が取り付けられる（例えば、下記特許文献１を参照）。

特開２０１３−８５７号公報

従来のワーク把持装置は、板金部品のような板状部材からなる異なる形状のワークを把持することができるものではなかった。例えば、特許文献１のワーク把持装置は、異なるサイズのワークを把持できるように構成されているものの、異なる形状のワークを把持できるようには構成されていない。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、異なる形状のワークを把持することが可能なワーク把持装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、基体と、前記基体に設けられワークを把持する把持機構と、を含むワーク把持装置であって、前記把持機構は、前記基体と相対的に第１軸方向に往復移動可能であり、且つ前記第１軸方向と直交する平面上を回転可能な第１保持構造を有する第１フィンガ部と、前記第１軸方向と直交する第２軸方向に往復移動可能であり、且つ前記第１軸方向に直交する平面上を回転可能な第２保持構造を有する第２フィンガ部と、を備えることを特徴とする。

上記によれば、ワーク把持装置は、第１フィンガ部の第１保持構造と、第２フィンガ部の第２保持構造とで、異なる形状のワークを良好に把持することが可能となる。すなわち、第１軸方向を往復移動し且つ第１軸方向と直交する平面上を回転する第１保持構造と、第１軸方向と直交する第２軸方向を往復移動し且つ第１軸方向と直交する平面上を回転する第２保持構造とは、ワークの形状に応じて、第１軸方向に沿ってワークを挟み込む、又は第２軸方向に沿ってワークを挟み込む等の動作を選択することができる。これによりワーク把持装置は、多様な把持形態をとることが可能となり、汎用性を大幅に高めることができる。

また、前記第１軸方向は、前記基体に対して前記第１保持構造を近接又は離間させる方向であり、前記第２軸方向は、前記第１フィンガ部に対して前記第２保持構造を近接又は離間させる方向であるとよい。

ワーク把持装置は、基体に対する第１保持構造の相対距離を変化させると共に、第１フィンガ部に対する第２保持構造の相対距離を変化させることで、第１及び第２保持構造によるワークの挟み込みや挟み込み解除を容易に行うことができる。

或いは、前記基体は、前記第２軸方向と直交する方向に突出する固定把持体を有し、前記第２フィンガ部は、前記第２軸方向に沿って移動することで、前記固定把持体との間でワークを把持する可動把持体を有する構成としてもよい。

ワーク把持装置は、第２軸方向に沿って第２フィンガ部の可動把持体を移動させるという単純な動作により、固定把持体と可動把持体との間にワークを挟み込んで把持することもできる。

上記構成に加えて、前記固定把持体は、前記基体から前記第１フィンガ部が突出する方向と反対方向に突出し、前記可動把持体は、前記第２フィンガ部から前記基体に設けられた長孔を貫通して前記第２フィンガ部が突出する方向と反対方向に突出する構成であるとよい。

ワーク把持装置は、第１及び第２フィンガ部によるワークの把持の他に、基体の向きを変えることで固定把持体と可動把持体によるワークの把持に簡単に切り換えることができる。

ここで、前記第１及び第２保持構造は、平面視で、前記ワークの保持前に待機する待機位置から前記ワークを保持する保持位置に向かう回転方向が互いに逆回りであることが好ましい。

ワーク把持装置は、第１及び第２保持構造を互いに逆回りに回転させることで、各待機位置で第１及び第２保持構造を同方向に延出した状態とする。よって、各待機位置から保持位置への第１及び第２保持構造の移動範囲を小さくすることができる。これによりスペースが少ない場合でも、ワークを良好に把持することが可能となる。

そして、前記第１及び第２保持構造の少なくとも一方は、前記待機位置から前記保持位置に向かう方向の側辺にテーパ部を有するとよい。

ワーク把持装置は、第１及び第２保持構造の少なくとも一方にテーパ部を有することで、第１及び第２保持構造の回転時に、ワークの下側にテーパ部を容易に入り込ませることができる。

さらに、前記第１及び第２保持構造は、前記待機位置から前記保持位置に向かう方向の側辺から突出する爪部を有していてもよい。

ワーク把持装置は、爪部を有することで、ワークの側方から第１及び第２保持構造をアクセスして、相互の爪部により１つのワークを挟み込むことができる。

また、前記第１フィンガ部は、前記基体に連結され前記第１保持構造を前記第１軸方向に沿って移動させる縦方向アクチュエータと、前記縦方向アクチュエータに連結され前記第１保持構造を回転させる第１回転アクチュエータと、を有し、前記第２フィンガ部は、前記基体に連結され前記第２保持構造を前記第２軸方向に沿って移動させる横方向アクチュエータと、前記横方向アクチュエータに連結され前記第２保持構造を回転させる第２回転アクチュエータと、を有することが好ましい。

ワーク把持装置は、縦方向アクチュエータ、第１回転アクチュエータ、横方向アクチュエータ及び第２回転アクチュエータによって、第１保持構造と第２保持構造を互いに独立的且つ連携させて動作させることができる。

本発明によれば、ワーク把持装置は、異なる形状のワークを良好に把持することができ、これによりワーク把持装置を有するロボットは、種々のワークを搬送可能な高い汎用性を有するようになる。

本発明の一実施形態に係るワーク把持装置を適用した把持ロボット及び加工現場を概略的に示す説明図である。 図１のワーク把持装置を示す斜視図である。 図２のワーク把持装置を１８０°回転した状態を示す説明図である。 変形例に係るワーク把持装置を示す斜視図である。 図５Ａは、ワーク把持装置の動作を示す第１側面図であり、図５Ｂは、図５Ａの矢印ＶＢの矢視図であり、図５Ｃは、ワーク把持装置の動作を示す第２側面図であり、図５Ｄは、図５Ｃの矢印ＶＤの矢視図である。 図６Ａは、ワーク把持装置の動作を示す第３側面図であり、図６Ｂは、図６ＡのＶＩＢ−ＶＩＢ線断面図であり、図６Ｃは、ワーク把持装置の動作を示す第４側面図であり、図６Ｄは、図６ＣのＶＩＤ−ＶＩＤ線断面図である。 図７Ａは、ワーク把持装置の第１把持機構による把持を示す第１側面断面図であり、図７Ｂは、ワーク把持装置の第１把持機構による把持を示す第２側面断面図である。 図４のワーク把持装置によるワークの把持を示す説明図である。 図４のワーク把持装置による他のワークの把持を示す説明図である。

以下、本発明に係るワーク把持装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係るワーク把持装置１０は、図１に示すように、把持ロボット１２のエンドエフェクタとして用いられる。把持ロボット１２は、工場に設置され、所定の加工（ワークの溶接等）を行う加工装置の治具又は他のワークにワーク１００を搬送する。なお、ワーク把持装置１０は、取付対象について把持ロボット１２に限定されず、ワークの把持を目的とした種々の装置に適用し得る。

例えば、把持ロボット１２は、多関節タイプに構成され、複数のアーム１４と、アーム１４同士を回動可能に接続する複数の関節１６と、各関節１６の動作を制御する制御部１８とを備える。把持ロボット１２の制御部１８は、各アーム１４及び各関節１６を動作させて、ワーク１００が仮置きされているワーク置場２００にワーク把持装置１０を移動させる。そしてワーク把持装置１０は、制御部１８の制御下に、ワーク１００を把持（保持）する。さらに把持したワーク１００を、各アーム１４及び各関節１６の動作により載置位置２０２に搬送し、載置位置２０２で把持を解除してワーク１００を配置（セット）する。

特に、本実施形態に係るワーク把持装置１０は、形状が異なる複数種類のワーク１００を把持するために、図２に示すように、異なる把持形態を実施可能なマルチハンドタイプに構成されている。以下、このワーク把持装置１０について、具体的に述べていく。

なお、以下の説明では、図２中の方向指示を基準に、装置の構成の方向を説明する。つまり、装置の横方向（図２の略左右方向）を矢印Ｘ方向、装置の幅方向（図２の略紙面奥方向及び略紙面手前方向）を矢印Ｙ方向、装置の高さ方向（図２の上下方向）を矢印Ｚ方向という。また略右方向を矢印Ｘ１方向、略左方向を矢印Ｘ２方向、略紙面奥方向を矢印Ｙ１方向、略紙面手前方向を矢印Ｙ２方向、上方向を矢印Ｚ１方向、下方向を矢印Ｚ２方向ともいう。なお、これらの方向指示は、説明の便宜上のものであり、ワーク把持装置１０は、把持ロボット１２の駆動下に任意の向きで使用される。

把持ロボット１２の先端アーム１４ａは、ワーク把持装置１０が装着される被装着部１５を有し、この被装着部１５は、先端アーム１４ａの外殻に対し少なくとも１８０°以上相対回転可能となっている（図１も参照）。従って、ワーク把持装置１０は、被装着部１５の回転に伴い、図２中に示す矢印Ｚ方向の向きを上下に逆転することができる（図３も参照）。

図２及び図３に示すように、ワーク把持装置１０は、被装着部１５に連結される基体２０と、基体２０に設けられてワーク１００を把持する一対のフィンガ部２２とを有する。一対のフィンガ部２２は、それぞれ異なる動作を行う第１フィンガ部４０と第２フィンガ部６０とで構成される。また、一対のフィンガ部２２の動作は、把持ロボット１２の制御部１８によって制御される。なお、ワーク把持装置１０は、該装置を専用に制御する制御部を、把持ロボット１２の制御部と別に備えていてもよい。

基体２０は、ブロック状に形成され、一対のフィンガ部２２を動作可能に保持する剛性を有している。詳細には、矢印Ｘ方向に延在し且つ矢印Ｚ方向に充分な厚みを有する直方形状の第１ブロック２４と、第１ブロック２４の矢印Ｘ１方向側で且つ矢印Ｚ２方向に連なる直方形状の第２ブロック２６とで構成されている。

第１ブロック２４の矢印Ｚ２方向の面（下面）には、第１フィンガ部４０が取り付けられ、第２ブロック２６の矢印Ｚ２方向の面には、第２フィンガ部６０が取り付けられる。これにより、基体２０は、第１フィンガ部４０と第２フィンガ部６０を相互に所定間隔離した位置で支持する。

第２ブロック２６の矢印Ｘ方向の長さは、第１ブロック２４よりも短い。そのため、基体２０の下面側は段差状を呈している。第２ブロック２６は、第１ブロック２４と共に基体２０を被装着部１５に装着する部分を形成し、且つ第１フィンガ部４０の高さと第２フィンガ部６０の高さを適切に合わせるスペーサとして機能する。

基体２０の矢印Ｘ１方向寄りの端部には、矢印Ｘ１方向の端面、矢印Ｙ２方向の側面及び矢印Ｚ１方向の側面の各々に、複数（図２中では４つ）の取付ネジ穴２８が設けられている。これにより、基体２０は、被装着部１５に対して種々の姿勢でネジ止めされる。例えば、基体２０の矢印Ｘ１方向の端面と被装着部１５とを連結することで、被装着部１５の矢印Ｘ方向の延在軸回りに基体２０を回転させて、一対のフィンガ部２２を１８０°反転させることができる。なお、基体２０と被装着部１５の固定手段は、ネジ止めに限定されず、溶着等の種々の方法を採ってよい。

また、基体２０の短手方向中央部には、平面視（矢印Ｚ２方向の矢視）で、長手方向（矢印Ｘ方向）に延在する長孔３０が設けられている。長孔３０は、矢印Ｘ２方向寄りの第１ブロック２４において、矢印Ｚ方向に貫通形成されている。長孔３０には、後述する第２フィンガ部６０の可動把持体６４が配置される。

また、基体２０の矢印Ｚ１方向の面（上面）には、第２フィンガ部６０との間でワーク１００を挟み込むことが可能な固定把持体３２が設けられている。固定把持体３２は、基体２０の短手方向中央部且つ長孔３０の矢印Ｘ２方向側に連結され、長孔３０の一部を塞いでいる。

固定把持体３２は、側面視（矢印Ｙ２方向の矢視）で、Ｌ字状に形成されている。より具体的には、固定把持体３２は、長孔３０の幅と同程度の幅で矢印Ｘ方向に延在する固定部３４と、固定部３４の一端部にて直角に曲がり、矢印Ｚ１方向に延出する延出部３６とを有する。固定部３４は、ネジ止め、接着、溶着等の適宜の固定手段により、基体２０に強固に固定される。

固定把持体３２の延出部３６は、第２フィンガ部６０との間で、ワーク１００を直接把持する第１把持機構１１Ａを構成する。延出部３６の延出端部３６ａは、矢印Ｘ２方向側の側面が突出方向に向かって矢印Ｘ１方向に傾斜し、矢印Ｘ１方向側の側面が平坦状に延在する楔状を呈している。また、延出端部３６ａの矢印Ｘ１方向側の側面には、弾性力や摩擦抵抗を高めたゴム片３８が設けられている。

上記の第１把持機構１１Ａの反対側に設けられる一対のフィンガ部２２は、第１フィンガ部４０と第２フィンガ部６０と相互に協働して、ワーク１００を把持する第２把持機構１１Ｂを構成している。

第１フィンガ部４０は、縦方向アクチュエータ４２、スペーサ４４、第１回転アクチュエータ４６及び第１保持構造４８を有する。縦方向アクチュエータ４２及び第１回転アクチュエータ４６は、第１保持構造４８を基体２０と相対的に移動させる駆動機構である。

縦方向アクチュエータ４２は、その上部が基体２０に連結固定されて、下部に連結されるスペーサ４４、第１回転アクチュエータ４６及び第１保持構造４８を矢印Ｚ方向（第１軸方向）に移動させる。この種の駆動機構としては、例えば、固定シリンダ４２ａと、エア（圧縮空気）の供給及び排出に基づき固定シリンダ４２ａに対して相対移動する可動バー４２ｂとを有するエアシリンダを適用することができる。

より具体的には、固定シリンダ４２ａ内には、可動バー４２ｂの一部が収容され、この可動バー４２ｂには固定シリンダ４２ａ内の内部空間（不図示）を分割するフランジ（不図示）が設けられている。また固定シリンダ４２ａには、分割された内部空間の各々にエアを流入及び流出可能な２つのポート４２ｃが設けられている。各ポート４２ｃは、図示しないエア源にそれぞれ接続され、制御部１８の制御下にエアが供給又は排出されることで、各内部空間の内圧を調整する。これによりフランジが適宜の位置に移動して、可動バー４２ｂの位置が調整される。なお、縦方向アクチュエータ４２は、上記の構成に限らず、例えば油圧式シリンダやボールネジ機構等の他の構成を適用してもよい。

また、縦方向アクチュエータ４２には、固定シリンダ４２ａの周囲に設けられ、可動バー４２ｂのスライドをガイドする第１ガイド機構５０が設けられている。第１ガイド機構５０は、固定シリンダ４２ａに連結されるガイドレール５０ａと、可動バー４２ｂに連結されるＬ字状のスライダ５０ｂとで構成される（図３参照）。スライダ５０ｂは、矢印Ｚ方向に延びる第１部分と、矢印Ｚ２方向の端部において直交方向に屈曲し、一方面に可動バー４２ｂが連結されると共に他方面にスペーサ４４が連結された第２部分とを有する。スライダ５０ｂの第１部位は、可動バー４２ｂの変位に伴いガイドレール５０ａに沿って案内され、これによりスペーサ４４を矢印Ｚ方向に安定的に変位させる。

第１フィンガ部４０のスペーサ４４は、所定の板厚を有する円盤状に形成され、第２フィンガ部６０との関係で第１保持構造４８の矢印Ｚ方向の位置を調整する。スペーサ４４の下面（矢印Ｚ２方向の面）には、ネジ止め等の固定手段によって第１回転アクチュエータ４６が固定される。

第１回転アクチュエータ４６は、第１保持構造４８を矢印Ｚ方向の軸回りに回転移動させる。この種の駆動機構としては、例えば、スペーサ４４に連結される円筒体４６ａと、エアの供給及び排気に基づき円筒体４６ａに対して相対的に回転する回転シャフト４６ｂ（図３参照）とを有するロータリアクチュエータを適用することができる。

一例として、第１回転アクチュエータ４６は、回転シャフト４６ｂにベーン（不図示）連結し、またベーンの角度範囲を決める固定壁（不図示）を円筒体４６ａの内部に備える。また円筒体４６ａ内では、ベーンの両側に圧力室がそれぞれ形成され、さらに円筒体４６ａには各圧力室に連通する２つのポート４６ｃに、図示しないエア源をそれぞれ接続している。各エア源は、制御部１８の制御下にエアを供給及び排出することにより、ベーンを回転させてその運動を回転シャフト４６ｂに伝達する。なお、第１回転アクチュエータ４６は、上記構成に限らず、例えばモータ機構等の他の構成を適用してもよい。

円筒体４６ａから矢印Ｚ２方向に突出する回転シャフト４６ｂには、第１保持構造４８が固定されている。第１保持構造４８は、回転シャフト４６ｂの回転に連れて、該回転シャフト４６ｂを中心に、矢印Ｚ方向と直交する平面上を回動する。

本実施形態に係る第１保持構造４８は、第２フィンガ部６０と協働して、ワーク１００を上下に挟み込む板状の掬い部５２により構成されている。掬い部５２は、長手方向の一端部が回転シャフト４６ｂに連結され、この一端部から回転シャフト４６ｂの軸方向（矢印Ｚ方向）と直交する方向に所定長さ延出している。掬い部５２は、回転シャフト４６ｂの動作状態に基づき、矢印Ｘ１方向に沿って配置される保持位置と、矢印Ｙ２方向に沿って配置される待機位置とに移行自在となっている。

掬い部５２は、矢印Ｚ方向に所定の厚みを有する略直方形状に形成されている。掬い部５２の待機位置から把持位置に向かう回転方向の一側部は、上面（矢印Ｚ１方向の面）が下向きに傾斜したテーパ部５４となっている。なお、テーパ部５４の下面（矢印Ｚ２方向の面）は平坦状に形成されている。つまり、テーパ部５４は、断面視で、幅方向外側に向かって板厚が漸減する直角三角形状に形成されている。

掬い部５２は、このテーパ部５４を有することで、待機位置から保持位置に回転移動する際に、まず下側の鋭角部分がワーク１００の下側に入り込む。これにより、掬い部５２は、テーパ部５４の傾斜に沿ってワーク１００の下側に容易に入り込むことができ、ワーク１００を掬い上げて掬い部５２の上面（平坦面）に導くことができる。

なお、第１保持構造４８は、図２中に示す掬い部５２に限定されず、種々の構成を作用することが可能である。図４は、変形例に係るワーク把持装置１０Ａの斜視図であり、このワーク把持装置１０Ａの第１フィンガ部４０Ａ（第１保持構造４８Ａ）は、第２フィンガ部６０Ａと協働してワーク１００の側方からアクセスする、又はワーク１００の所定箇所を引っ掛ける第１鉤部５６により構成されている。

第１鉤部５６は、長手方向の一端部が回転シャフト４６ｂに連結され、回転シャフト４６ｂの軸方向と直交する方向に所定長さ延出する延出板体５７と、延出板体５７の他端部に連設される爪部５８とを有する。

爪部５８は、延出板体５７の一側部（第１鉤部５６の待機位置から保持位置に向かう回転方向の側部）に突出形成されている。爪部５８は、平面視で、延出板体５７の端面に面一に連なると共に、突出方向に向かって幅が狭くなる直角三角形状に形成されている。

図２及び図３に戻り、ワーク把持装置１０の第２フィンガ部６０は、固定把持体３２と共に第１把持機構１１Ａを構成し、且つ第１フィンガ部４０と共に第２把持機構１１Ｂを構成する部位である。具体的には、第２フィンガ部６０は、横方向アクチュエータ６２、可動把持体６４、スペーサ６６、第２回転アクチュエータ６８及び第２保持構造７０を有する。この第２フィンガ部６０は、第１フィンガ部４０と異なり、矢印Ｚ方向に第２保持構造７０を変位させず、矢印Ｘ方向（第２軸方向）に第２保持構造７０を変位させる。

横方向アクチュエータ６２は、その上部が基体２０に連結固定され、可動把持体６４、スペーサ６６、第２回転アクチュエータ６８及び第２保持構造７０を矢印Ｘ方向に往復移動させる。この種の駆動機構としては、縦方向アクチュエータ４２と同様に、固定シリンダ６２ａと、エアの供給及び排出に基づき固定シリンダ６２ａに対して相対移動する可動バー６２ｂとを有するエアシリンダを適用することができる。

より詳細には、横方向アクチュエータ６２は、箱状の固定シリンダ６２ａに対し一対の可動バー６２ｂを備え、各可動バー６２ｂの突出端部（矢印Ｘ２方向の端部）を取付体６２ｄにより架橋している。固定シリンダ６２ａは、縦方向アクチュエータ４２と同様に、各可動バー６２ｂのフランジ（不図示）により内部空間が分割され、分割された内部空間の各々にエアを流入及び流出可能な２つのポート６２ｃを備える。各ポート６２ｃは、図示しないエア源にそれぞれ接続され、制御部１８の制御下にエアが供給又は排出されることで、各内部空間の内圧を調整し、各可動バー６２ｂの矢印Ｘ方向の位置を調整する。

また、横方向アクチュエータ６２には、固定シリンダ６２ａに連結されるガイドレール（不図示）と、取付体６２ｄに連結されるＵ字状のスライダ７２ａとで構成され、取付体６２ｄのスライドをガイドする第２ガイド機構７２が設けられている。取付体６２ｄには、このスライダ７２ａと共に可動把持体６４が固定され、横方向アクチュエータ６２は、スライダ７２ａ及び可動把持体６４を一体的に矢印Ｘ方向にスライドさせる。

可動把持体６４は、取付体６２ｄに連結される根本部分から矢印Ｚ１方向に沿って直線状に延出し、基体２０の長孔３０を介して基体２０の反対側まで突き出ている。可動把持体６４の延出端部６４ａは、基体２０に固定された固定把持体３２の延出端部３６ａと同じ高さに設定されている。可動把持体６４の延出端部６４ａは、固定把持体３２と対称に構成され、楔状に形成されると共に固定把持体３２に対向する面にゴム片３８が設けられている。

また、第２ガイド機構７２のスライダ７２ａの下面にはスペーサ６６が固定されている。第２フィンガ部６０のスペーサ６６は、所定の板厚を有する方形板状に形成され、第２保持構造７０の高さ（矢印Ｚ方向の）位置を調整する。スペーサ６６の下端面（矢印Ｚ２方向の面）には、ネジ止め等の固定手段によって第２回転アクチュエータ６８が固定される。

第２回転アクチュエータ６８は、第１回転アクチュエータ４６と同様の構造（円筒体６８ａ、回転シャフト６８ｂを有する構成）を採用することができる。ただし、第２回転アクチュエータ６８の回転シャフト６８ｂの回転方向は、第１回転アクチュエータ４６と逆方向に設定されている。従って、第１保持構造４８と第２保持構造７０は、待機位置で同方向（図２中では矢印Ｙ２方向）に延出し、保持位置に向かう回転時に相互の延出端が近接する。

本実施形態に係る第２保持構造７０は、板状の押さえ部７４に構成されている。押さえ部７４は、掬い部５２と同程度の延出長さ、幅及び板厚を有する直方形状に形成されている。この押さえ部７４は、回転シャフト６８ｂの回転に伴い、矢印Ｘ２方向に沿って配置される保持位置と、矢印Ｙ２方向に沿って配置される待機位置とに移行自在となっている。掬い部５２と押さえ部７４は、ワーク１００を相互間に挟み込むことで、ワーク１００を保持する。

また、図４に示す変形例に係るワーク把持装置１０Ａでは、第２フィンガ部６０Ａ（第２保持構造７０Ａ）も、第１保持構造４８Ａの第１鉤部５６と対称の第２鉤部７６を備える。つまり、第２鉤部７６は、延出板体７７と、延出板体７７の延出端部に連設され第２鉤部７６の待機位置から保持位置に向かう回転方向の側部から突出する爪部７８とを有する。この爪部７８は、突出方向に向かって幅が狭くなる直角三角形状に形成されている。

なお図示は省略するが、ワーク把持装置１０は、掬い部５２及び押さえ部７４と、第１及び第２鉤部５６、７６とを共に有する構成とすることもできる。例えば、ワーク把持装置１０は、第１及び第２回転アクチュエータ４６、６８の回転シャフト４６ｂ、６８ｂを１８０°以上回転可能に構成する。そして、第１保持構造４８は、回転シャフト４６ｂを基点に掬い部５２と第１鉤部５６を反対方向（１８０°位相がずれる位置）に突出させ、第２保持構造７０は、回転シャフト６８ｂを基点に押さえ部７４と第２鉤部７６を反対方向に突出させた構成とする。これにより、ワーク把持装置１０は、ワーク１００の形状に応じて、掬い部５２及び押さえ部７４を使用する場合と、第１及び第２鉤部５６、７６を使用する場合とに切り換えることができる。

本実施形態に係るワーク把持装置１０、１０Ａは、基本的には以上のように構成されるものであり、以下その作用効果について説明する。

上述したように、ワーク把持装置１０は、装置全体の姿勢、及び一対のフィンガ部２２の動作を変えることで、ワーク１００の種々の形状に対応した多様な把持形態を実現する。以下では、図１に示すように、平面状の主板部１１２と、主板部１１２の側辺で折れ曲がった縁部１１４とを有するワーク１１０を、把持する場合について説明する。例えば、ワーク１１０は、縁部１１４が上方向に位置すると共にこの縁部１１４が重なるように立てかけられて、ワーク置場２００のバスケットに収容されている。

この場合、作業者は、ワーク把持装置１０の一対のフィンガ部２２（第２把持機構１１Ｂの掬い部５２、押さえ部７４）によってワーク１１０の縁部１１４を把持するように、制御部１８の制御内容を設定する。把持ロボット１２は、ワーク１１０の加工時に、制御部１８の指示に基づき複数のアーム１４及び複数の関節１６を動作させて、ワーク把持装置１０をワーク置場２００に移動する。これにより図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ワーク把持装置１０が把持予定のワーク１１０の上方で所定間隔離れた位置に配置される。この際、掬い部５２及び押さえ部７４は、矢印Ｙ２方向に沿った待機位置に配置されている（図２も参照）。

制御部１８は、把持予定のワーク１１０に対してワーク把持装置１０を位置決めした後、第１及び第２フィンガ部４０、６０を動作させて、第１及び第２保持構造４８、７０を移動させる。具体的には、第１フィンガ部４０は、縦方向アクチュエータ４２を駆動して掬い部５２を下方向（矢印Ｚ２方向）に移動させる。これにより掬い部５２は、ワーク１１０の縁部１１４と同じ高さ位置に配置される。また、第２フィンガ部６０は、横方向アクチュエータ６２を駆動して押さえ部７４を横方向（矢印Ｘ２方向）に移動させる。すなわち、押さえ部７４は、掬い部５２やワーク１１０の縁部１１４よりも上方位置に配置される。

次に図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、第１フィンガ部４０は、第１回転アクチュエータ４６を駆動して掬い部５２を反時計回りに回転させ、待機位置から保持位置に移動させる。この回動時に、掬い部５２は、テーパ部５４がワーク１１０の縁部１１４の下側に入り込んで、傾斜に沿って縁部１１４を掬い上げつつ、縁部１１４の下側に掬い部５２を滑り込ませていく。保持位置に配置された掬い部５２は、縁部１１４の下部で、該縁部１１４の延在方向（矢印Ｘ１方向）に沿った姿勢となる（図６Ａ及び図６Ｂも参照）。

一方、第２フィンガ部６０も、第２回転アクチュエータ６８を駆動して押さえ部７４を時計回りに回転させ、待機位置から保持位置に移動させる。押さえ部７４は、保持位置において、縁部１１４の上方で、該縁部１１４の延在方向（矢印Ｘ２方向）に沿った姿勢となる。そして、押さえ部７４は、縁部１１４の上方に位置することで、掬い部５２がワーク１１０の縁部１１４の下側に入り込む際のワーク１１０の姿勢変化を抑制する。なお、押さえ部７４の回転は、掬い部５２の回転と同時でなくてもよく、例えば、押さえ部７４を先に保持位置に配置した後に、掬い部５２を回転させる構成でもよい。

ワーク把持装置１０は、掬い部５２を縁部１１４の下側に配置すると、縦方向アクチュエータ４２を駆動して掬い部５２を上方向（矢印Ｚ１方向）に移動させることにより、ワーク１１０の縁部１１４を持ち上げる。ここで、押さえ部７４が矢印Ｘ２方向に移動しており、且つ掬い部５２と押さえ部７４が共に保持位置に配置されている場合は、平面視で、掬い部５２と押さえ部７４が部分的に重なる。このため、掬い部５２を上方向に移動させると、上方に存在する押さえ部７４に直ちに近接して、ワーク１１０の縁部１１４を掬い部５２と押さえ部７４の間に挟み込む。

従って、ワーク把持装置１０は、図６Ｃ及び図６Ｄに示すように、ワーク１１０の縁部１１４を上下で把持することができる。そして、把持ロボット１２は、把持状態で、ワーク把持装置１０を上方に引き上げることで、ワーク１１０を取り出し、このワーク１１０を載置位置２０２（治具）に搬送する（図１も参照）。この際、ワーク把持装置１０は、縁部１１４の上下を挟み込んでいるので、ワーク１１０の落下を大幅に抑制することができる。

また、ワーク把持装置１０は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、縁部１１４を有していない単純な板状のワーク１２０を搬送する場合、第１把持機構１１Ａによってワーク１２０を把持する。すなわち、把持ロボット１２の制御部１８は、被装着部１５を回転して第１把持機構１１Ａをワーク１２０に相対させる（図３も参照）。また、制御部１８は、保持前に、第２フィンガ部６０（横方向アクチュエータ６２）を駆動して、ワーク把持装置１０の可動把持体６４を固定把持体３２から離間させた位置に配置する。

そして、把持ロボット１２は、把持予定のワーク１２０の上方にワーク把持装置１０を位置決めすると、ワーク把持装置１０を下方向に降ろして、固定把持体３２と可動把持体６４の間にワーク１２０を挿入する。上述したように、固定把持体３２及び可動把持体６４の各延出端部３６ａ、６４ａは、楔状に形成されている。このため、各延出端部３６ａ、６４ａは、ワーク１２０が複数並んでいても下方向の移動に伴いワーク１２０同士の間に挿入され、固定把持体３２と可動把持体６４の間に１つのワーク１２０を容易に挟むことが可能である。

把持ロボット１２は、ワーク把持装置１０を所定位置まで降ろすと、横方向アクチュエータ６２を駆動して可動把持体６４を固定把持体３２に向けて移動させる。これにより、固定把持体３２と可動把持体６４は、その間の把持予定のワーク１２０を挟み込むことができる。固定把持体３２及び可動把持体６４は、把持状態において、適度な把持力をワーク１２０にかけると共に、また相互のゴム片３８によって落下を抑制することができる。従って、ワーク把持装置１０は、板状のワーク１２０でも良好に取り出して、所定位置に搬送することができる。

また、ワーク把持装置１０は、図３に示すように、縦方向アクチュエータ４２の可動バー４２ｂや第１ガイド機構５０のスライダ５０ｂ等にブラケット５１（図３中の２点鎖線参照）を備えていてもよい。例えば、ブラケット５１は、スライダ５０ｂから矢印Ｘ１方向に延出し且つ矢印Ｚ１方向に屈曲するＬ字状に形成され、その矢印Ｘ１方向の端部が第１把持機構１１Ａのワーク１２０の把持位置に対向している。

この場合、ブラケット５１は、縦方向アクチュエータ４２により矢印Ｚ方向に変位可能となり、固定把持体３２と可動把持体６４が把持するワーク１２０の把持時に、ワーク１２０に押しつけられる。これにより、ブラケット５１は、ワーク１２０の揺動等を抑制して第１把持機構１１Ａの把持を補助することができる。また、ブラケット５１の端部は、ワーク１２０をクリップする機構等を有し、第１把持機構１１Ａと共にワーク１２０を支持する構成とすることもできる。要するに、ワーク把持装置１０は、一対のフィンガ部２２のうち一方のアクチュエータの動作が不要である場合に、そのアクチュエータの可動部に補助機構を設けて他方のアクチュエータの動作によるワーク１００の把持を補助する構成とすることができる。

また、図４に示す変形例に係るワーク把持装置１０Ａは、第１及び第２保持構造４８Ａ、７０Ａとして第１及び第２鉤部５６、７６を備えることで、板状のワーク１２０に対し側方（矢印Ｙ方向）からアクセスすることができる。

すなわち、図８に示すように、把持ロボット１２は、保持位置に待機した第１及び第２鉤部５６、７６をワーク１２０の側方に配置する。そして、第１及び第２回転アクチュエータ４６、６８を回転駆動して、第１及び第２鉤部５６、７６をそれぞれ保持位置に移動させることで、第１及び第２鉤部５６、７６の間に把持予定のワーク１２０を配置する。この際、第１及び第２鉤部５６、７６の各爪部５８、７８は、突出方向に尖っていることで、ワーク１２０が複数並んでいても回転に伴いワーク１２０同士の間に挿入され、各爪部５８、７８の間に１つのワーク１２０を容易に挟むことが可能である。

そして、ワーク把持装置１０Ａは、第１及び第２鉤部５６、７６を保持位置に配置した状態で、横方向アクチュエータ６２を駆動し、第１鉤部５６に対し第２鉤部７６を近接移動させる。これにより、第１鉤部５６と第２鉤部７６は、相互間にワーク１２０を挟み込むことができる。

また図９に示すように、ワーク把持装置１０Ａは、第１及び第２鉤部５６、７６を適用することで、孔１３２や溝等がワーク１３０に設けられている場合に、孔１３２や溝等を利用してワーク１３０を把持することもできる。例えば、待機位置から保持位置への回転に伴い第１及び第２鉤部５６、７６の爪部５８、７８をワーク１３０の孔１３２に挿入する。そして、ワーク把持装置１０Ａは、横方向アクチュエータ６２の駆動により第１鉤部５６の爪部５８と第２鉤部７６の爪部７８の間隔を調整する。またこの際、縦方向アクチュエータ４２を駆動して、第１及び第２鉤部５６、７６の高さを相互に異ならせて爪部５８、７８を重ねて孔１３２に挿入してもよい。

これにより、ワーク把持装置１０Ａは、ワーク１３０の孔１３２の縁部を引っ掛けて、ワーク１００を良好に把持することができる。なお、爪部５８、７８は、ワーク１３０の孔１３２や溝等を引っ掛け易いように適宜の形状に設計されてよいことは勿論である。

以上のように、本実施形態に係るワーク把持装置１０、１０Ａは、第１フィンガ部４０の第１保持構造４８と、第２フィンガ部６０の第２保持構造７０とにより、異なる形状のワーク１００を良好に把持することが可能となる。すなわち、矢印Ｚ方向を往復移動し且つ矢印Ｚ方向と直交する平面上を回転する第１保持構造４８と、矢印Ｘ方向を往復移動し且つ矢印Ｚ方向と直交する平面上を回転する第２保持構造７０とは、ワーク１００の形状に応じて、矢印Ｚ方向に沿ってワーク１００を挟み込む、又は矢印Ｘ方向に沿ってワーク１００を挟み込むことができる。これによりワーク把持装置１０は、多様な把持形態をとることができ、種々のワークを搬送可能な高い汎用性を有するものとなる。

また、第１保持構造４８は、第１フィンガ部４０により基体２０との相対距離が変化し、第２保持構造７０は、第２フィンガ部６０により第１フィンガ部４０との相対距離が変化する。そのため、第１及び第２保持構造４８、７０の相互間によるワーク１００の挟み込みや挟み込み解除を容易に行うことができる。また、ワーク把持装置１０は、矢印Ｘ方向に沿って可動把持体６４を移動させることにより、固定把持体３２と可動把持体６４との間でワーク１００を挟み込むこともできる。しかも、基体２０を挟んで第１及び第２フィンガ部４０、６０の反対側に設けられた固定把持体３２と可動把持体６４は、基体２０の向きを変えることで、第１及び第２フィンガ部４０、６０に代えてワーク１００を簡単に把持することができる。

ここで、ワーク把持装置１０は、第１及び第２保持構造４８、７０を互いに逆回りに回転させる構成であることで、各待機位置から保持位置への第１及び第２保持構造４８、７０の移動範囲を小さくすることができる。よって、スペースが少ない場合でもワーク１００を良好に把持することが可能となる。そして、ワーク把持装置１０は、第１保持構造４８がテーパ部５４を有する掬い部５２であることで、ワーク１００の下側にテーパ部５４に沿って掬い部５２を容易に入り込ませることができる。

或いは、ワーク把持装置１０Ａは、第１及び第２保持構造４８Ａ、７０Ａが爪部５８、７８を有することで、ワーク１００の側方から第１及び第２保持構造４８Ａ、７０Ａをアクセスして、相互の爪部５８、７８により１つのワーク１００を挟み込むこともできる。

特に、本実施形態に係るワーク把持装置１０は、縦方向アクチュエータ４２、第１回転アクチュエータ４６、横方向アクチュエータ６２、第２回転アクチュエータ６８によって構成される。これにより、第１保持構造４８と第２保持構造７０を互いに独立的に且つ連携させて動作させることができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、発明の要旨に沿って種々の改変が可能である。

１０、１０Ａ…ワーク把持装置 １１Ａ…第１把持機構
１１Ｂ…第２把持機構 １２…把持ロボット
１８…制御部 ２０…基体
２２…フィンガ部 ３０…長孔
３２…固定把持体 ４０、４０Ａ…第１フィンガ部
４２…縦方向アクチュエータ ４６…第１回転アクチュエータ
４８、４８Ａ…第１保持構造 ５２…掬い部
５４…テーパ部 ５６…第１鉤部
５８、７８…爪部 ６０、６０Ａ…第２フィンガ部
６２…横方向アクチュエータ ６４…可動把持体
６８…第２回転アクチュエータ ７０、７０Ａ…第２保持構造
７４…押さえ部 ７６…第２鉤部
１００、１１０、１２０、１３０…ワーク

Claims (8)

1. 基体と、前記基体に設けられワークを把持する把持機構と、を含むワーク把持装置であって、
   前記把持機構は、
   前記基体と相対的に第１軸方向に往復移動可能であり、且つ前記第１軸方向と直交する平面上を回転可能な第１保持構造を有する第１フィンガ部と、
   前記第１軸方向と直交する第２軸方向に往復移動可能であり、且つ前記第１軸方向に直交する平面上を回転可能な第２保持構造を有する第２フィンガ部と、を備える
   ことを特徴とするワーク把持装置。
2. 請求項１記載のワーク把持装置において、
   前記第１軸方向は、前記基体に対して前記第１保持構造を近接又は離間させる方向であり、
   前記第２軸方向は、前記第１フィンガ部に対して前記第２保持構造を近接又は離間させる方向である
   ことを特徴とするワーク把持装置。
3. 請求項２記載のワーク把持装置において、
   前記基体は、前記第２軸方向と直交する方向に突出する固定把持体を有し、
   前記第２フィンガ部は、前記第２軸方向に沿って移動することで、前記固定把持体との間でワークを把持する可動把持体を有する
   ことを特徴とするワーク把持装置。
4. 請求項３記載のワーク把持装置において、
   前記固定把持体は、前記基体から前記第１フィンガ部が突出する方向と反対方向に突出し、
   前記可動把持体は、前記第２フィンガ部から前記基体に設けられた長孔を貫通して前記第２フィンガ部が突出する方向と反対方向に突出する
   ことを特徴とするワーク把持装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のワーク把持装置において、
   前記第１及び第２保持構造は、平面視で、前記ワークの保持前に待機する待機位置から前記ワークを保持する保持位置に向かう回転方向が互いに逆回りである
   ことを特徴とするワーク把持装置。
6. 請求項５記載のワーク把持装置において、
   前記第１及び第２保持構造の少なくとも一方は、前記待機位置から前記保持位置に向かう方向の側辺にテーパ部を有する
   ことを特徴とするワーク把持装置。
7. 請求項５記載のワーク把持装置において、
   前記第１及び第２保持構造は、前記待機位置から前記保持位置に向かう方向の側辺から突出する爪部を有する
   ことを特徴とするワーク把持装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のワーク把持装置において、
   前記第１フィンガ部は、前記基体に連結され前記第１保持構造を前記第１軸方向に沿って移動させる縦方向アクチュエータと、前記縦方向アクチュエータに連結され前記第１保持構造を回転させる第１回転アクチュエータと、を有し、
   前記第２フィンガ部は、前記基体に連結され前記第２保持構造を前記第２軸方向に沿って移動させる横方向アクチュエータと、前記横方向アクチュエータに連結され前記第２保持構造を回転させる第２回転アクチュエータと、を有する
   ことを特徴とするワーク把持装置。

Images