(57)【要約】【課題】  わずかに位置誤差があってもワーク搬送装置のロボットハンドが被設置部材に干渉することなくワークを把持、搬送することができるとともに、ワークに把持部を設けなくても搬送できるワーク設置装置とワーク設置方法を提供することである。【解決手段】  ３次元的に移動可能な把持機構５に取り付けられ、水平方向に移動可能であり、その間に外周面１ｂを開放可能に把持可能な複数のツメ部材１２と複数のツメ部材１２を互いに連動して水平方向に駆動する開閉アクチュエータ１４とを備える。ツメ部材１２はワーク１の外周面１ｂを把持する把持面１２ｂと水平な底面１ｃを支持する支持面１２ｃとを有する。被設置部材２は、上端部に案内テーパ面２ｂを有しワーク１の外周面１ｂと嵌合する嵌合部２ａと、ワーク１の底面１ｃを支持する底面支持部２ｃと、ワーク１が鉛直に下降してその底面１ｃが底面支持部２ｃに載る位置まで複数のツメ部材１２と干渉しないように設けられた切り欠き溝２ｄとを有する。【選択図】図４
2010253624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークが鉛直な外周面とその下端に位置する水平な底面とを有し、
前記ワークを搬送して被設置部材の所定位置に設置するワーク設置装置であって、
３次元的に移動可能な把持機構に取り付けられ、水平方向に移動可能であり、その間にワークの前記外周面及び底面を開放可能に把持可能な複数のツメ部材と、
該複数のツメ部材を互いに連動して水平反対方向に駆動する開閉アクチュエータとを備え、
前記ツメ部材は、ワークの外周面を把持する把持面とワークの底面を支持する水平な支持面とを有し、
前記被設置部材は、上端部に案内テーパ面を有しワークの外周面と嵌合する嵌合部と、ワークの底面を支持する底面支持部と、ワークが鉛直に下降してその底面が底面支持部に載る位置まで複数のツメ部材と干渉しないように設けられた切り欠き溝とを有する、ことを特徴とするワーク設置装置。
【請求項２】
前記ツメ部材の把持面は、前記外周面と当接する鉛直面である、ことを特徴とする請求項１に記載のワーク設置装置。
【請求項３】
ワークが鉛直な外周面とその下端に位置する水平な底面とを有し、
前記ワークを搬送して被設置部材の所定位置に設置するワーク設置方法であって、
（Ａ）  ワークの底面を複数のツメ部材の水平な支持面で支持し、かつワークの前記外周面を複数のツメ部材の把持面で把持して、ワークを３次元的に移動し、前記被設置部材に設けられた切り欠き溝を通してワークの底面を被設置部材の嵌合部の案内テーパ内まで搬送し、
（Ｂ）  ワークの底面を複数のツメ部材の水平な支持面で支持したまま、複数のツメ部材を互いに連動して水平外方に駆動して、ワークの外周面と複数のツメ部材の把持面との間に所定の隙間を形成し、
（Ｃ）  前記隙間の範囲でワークが自由に水平移動かつ鉛直移動できる状態で、ワークの底面が被設置部材の底面支持部に達するまで、前記被設置部材に設けられた切り欠き溝を通して把持機構を鉛直に下降させて、底面を被設置部材の嵌合部に組み付け、
（Ｄ）  次いで、複数のツメ部材を互いに連動して水平外方に駆動して開放する、ことを特徴とするワーク設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産システムにおけるワーク用装置とワーク設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生産システムにおいて、あるワーク（例えば部品）を別の部材（例えば、本体や治具）まで搬送し、その部材に設置することが頻繁に行われる。
この場合、ワーク搬送装置およびワークが設置される部材（以下、「被設置部材」と呼ぶ）は、その機能上、ワーク搬送装置はワークを確実に把持・搬送する必要があり、被設置部材は正確に位置決めする必要がある。
図１に示す未公開の特許文献１で示されているように、ワーク１００をロボットなどで把持する際、ハンドの爪１１２が被設置部材１０２と干渉しないよう，ワーク１００に把持部１００ｂを設けることが一般的である。
しかし、ワーク形状によっては把持部１００ｂを設けることが難しい場合がある。
【０００３】
一方、図２に示す特許文献２のように、ワーク２００に把持部を設けず，指と被設置部材２０１との干渉を避けるため、被設置部材２０１にくぼみ２０３を設けるアイデアはあるが、ロボットハンド２０２など剛な（位置決めができる）ものでつかんで搬送しようとすると、位置誤差などの影響でかじったりして、うまく搬送できない可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２００９−０４５７４５、未公開
【特許文献２】特開２００３−１０３４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、把持部１００ｂを設けることが難しいワークに対しても剛な部材で把持、搬送できるものが必要となっていた。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、わずかに位置誤差があってもワーク搬送装置のロボットハンドが被設置部材に干渉することなくワークを把持、搬送することができるとともに、ワークに把持部を設けなくても搬送できるワーク設置装置とワーク設置方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、ワークが鉛直な外周面とその下端に位置する水平な底面とを有し、
前記ワークを搬送して被設置部材の所定位置に設置するワーク設置装置であって、
３次元的に移動可能な把持機構に取り付けられ、水平方向に移動可能であり、その間にワークの前記外周面及び底面を開放可能に把持可能な複数のツメ部材と、
該複数のツメ部材を互いに連動して水平反対方向に駆動する開閉アクチュエータとを備え、
前記ツメ部材は、ワークの外周面を把持する把持面とワークの底面を支持する水平な支持面とを有し、
前記被設置部材は、上端部に案内テーパ面を有しワークの外周面と嵌合する嵌合部と、ワークの底面を支持する底面支持部と、ワークが鉛直に下降してその底面が底面支持部に載る位置まで複数のツメ部材と干渉しないように設けられた切り欠き溝とを有する、ことを特徴とするワーク設置装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、前記ツメ部材の把持面は、前記外周面と当接する鉛直面であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明によれば、ワークが鉛直な外周面とその下端に位置する水平な底面とを有し、
前記ワークを搬送して被設置部材の所定位置に設置するワーク設置方法であって、
（Ａ）  ワークの底面を複数のツメ部材の水平な支持面で支持し、かつワークの前記外周面を複数のツメ部材の把持面で把持して、ワークを３次元的に移動し、前記被設置部材に設けられた切り欠き溝を通してワークの底面を被設置部材の嵌合部の案内テーパ内まで搬送し、
（Ｂ）  ワークの底面を複数のツメ部材の水平な支持面で支持したまま、複数のツメ部材を互いに連動して水平外方に駆動して、ワークの外周面と複数のツメ部材の把持面との間に所定の隙間を形成し、
（Ｃ）  前記隙間の範囲でワークが自由に水平移動かつ鉛直移動できる状態で、ワークの底面が被設置部材の底面支持部に達するまで、前記被設置部材に設けられた切り欠き溝を通して把持機構を鉛直に下降させて、底面を被設置部材の嵌合部に組み付け、
（Ｄ）  次いで、複数のツメ部材を互いに連動して水平外方に駆動して開放する、ことを特徴とするワーク設置方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明の装置および方法によれば、被設置部材の円周の一部が切り欠かれているため、ロボットハンドのツメと干渉せずにワークを把持、搬送することができる。
【００１１】
また、ワークに把持部を設ける必要が無いため、より広範なワークに対し、ワーク設置装置で正確に搬送、設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】特許文献１の装置の模式図である。
【図２】（Ａ）上から見た特許文献２の装置の模式図である。（Ｂ）横から見た特許文献２の装置の模式図である。
【図３】本発明のワーク設置装置を備えた搬送ロボットの全体構成図である。
【図４】本発明の第１実施例におけるワーク設置機構の斜視図である。
【図５】本発明の第１実施例のＡから見た平面図である。
【図６】本発明の第１実施例のＢから見た平面図である。
【図７】本発明のワーク設置装置の作動説明図である。
【図８】本発明の第２実施例におけるワーク設置装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１４】
図３は、本発明のワーク設置装置を備えた搬送ロボットの全体構成図である。この図において、１はワーク、２は本発明の置き治具、３はテーブル、４はロボット、５は把持機構（例えばロボットハンド）、１０はワーク設置装置である。
【００１５】
置き治具２は、ワーク１が設置される被設置部材であり、テーブル３の上面の所定位置に正確に位置決めされている。以下、置き治具２を「被設置部材２」と呼ぶ。
【００１６】
ロボット４は、この例では、多関節ロボットであるが、本発明はこれに限定されず、その他のロボットであってもよい。
またこの図において、６は制御装置であり、指令信号によりロボット４を３次元的に数値制御し、把持機構５を３次元的に移動するようになっている。
【００１７】
この例において、ロボット４は、制御装置６からの指令信号により、例えば、図示しない支持台上に置かれたワーク１を把持機構５に取り付けられたワーク設置装置１０で把持し、ワーク１を予め定められた搬送経路に沿って数値制御により３次元的に搬送し、テーブル３の上面の所定位置に正確に位置決めされている被設置部材２に設置するようになっている。
【００１８】
図４は、本発明の第１実施例のワーク設置機構の斜視図である。
Ａから見た平面図を図５に示し、Ｂから見た平面図を図６に示す。
【００１９】
図５は、本発明の第１実施例のワーク設置装置をＡから見た平面図である。
【００２０】
この図において、ワーク１は、本体１ａ、外周面１ｂ、および底面１ｃとからなる。
本体１ａは、鉛直な軸線Ｚ−Ｚを有する。また、外周面１ｂは、底面１ｃより上方に垂直に設けられている。底面１ｃは水平に設けられている。
なおこの例において、本体１ａは円筒形または中空円筒形であり、外周面１ｂは本体１ａの円周面である。
【００２１】
本発明のワーク設置装置１０は、複数のツメ部材１２と開閉アクチュエータ１４を備える。
【００２２】
ワーク設置装置１０の本体１１は、上述した把持機構５の下部に取り付けられ、３次元的に移動可能に構成されている。また、本体１１は、上述した制御装置６により、ワーク１を被設置部材２まで搬送して被設置部材２に設置する行程において、ワーク設置装置１０の本体１１を一定の姿勢（水平姿勢）に保持するようになっている。
【００２３】
複数（この例では２つ）のツメ部材１２は、本体１１に水平方向に移動可能に取り付けられており、ワーク１の外周面１ｂと底面１ｃを開放可能に把持できる。すなわち、この例で２つのツメ部材１２は、ワーク１の軸線Ｚ−Ｚに対して互いに反対方向に移動して、その水平方向の間隔を開閉でき、閉位置Ｃでワーク１の外周面１ｂを把持し、開位置Ｏで外周面１ｂを開放して、その外端より外側に位置するようになっている。
【００２４】
開閉アクチュエータ１４は、複数のツメ部材１２を互いに連動して水平反対方向に駆動する。この開閉アクチュエータ１４は、例えば、（１）リンク機構と電動シリンダの組み合わせや（２）サーボモータとラック＆ピニオンの組み合わせを用いることができる。
なお、開閉アクチュエータ１４は、ツメ部材１２の開閉位置を数値制御できることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、開閉位置を３段階（閉、開、中間）に変化できる機構であればよい。
【００２５】
図５において、各ツメ部材１２は、ハンド部１２ｅに設けられており、支持面１２ａと把持面１２ｂを有する。
支持面１２ａは水平であり、底面１ｃを支持する機能を有する。
把持面１２ｂは、鉛直面からなり、Ｖ字状に開いて外周面１ｂを把持する機能を有する。
すなわち、鉛直面は、外周面１ｂと当接する鉛直Ｖ字面である。Ｖ字状の開き角度θは、この例では８０°であるが、開き角度θは、この例に限定されず、ワーク１を正しい姿勢で把持できる限りで任意に設定することができる。
なお、ツメ部材１２の形状は、上述した例に限定されず、例えばコの字形であってもよい。
【００２６】
図６は、本発明の第１実施例のワーク設置装置のＢから見た平面図である。
【００２７】
この図において、ワーク１が設置される被設置部材２（置き治具）は、上端部に案内テーパ面２ｂを有しワーク１の外周面１ｂと嵌合する嵌合部２ａとワーク１の底面１ｃを支持する底面支持部１ｃとをその上端部に有し、ワーク１が鉛直に下降してその底面１ｃが底面支持部２ｃに載る位置まで複数のツメ部材１２と干渉しないように設けられた切り欠き溝２ｄを有する。
この例において、被設置部材２は円筒形の円周の一部をツメ部材１２のハンド部１２ｅの幅より大きく切り欠いた形状をしており、被設置部材２とツメ部材１２とが干渉しないように構成されている。嵌合部２ａは円筒面を切り欠いた形状をしており、案内テーパ面２ｂは接頭円錐面切り欠いた形状をしている。
【００２８】
図７は、本発明のワーク設置装置の作動説明図である。この図において、（Ａ）はワークを把持し案内テーパ面まで搬送している図、（Ｂ）はツメ部材１２を水平外方に駆動してワーク外周面１ｂとツメ部材１２との間に所定の隙間を形成している図、（Ｃ）はワークを設置している図、（Ｄ）は設置完了の各行程を示している。
以下、この図を参照して、本発明のワーク設置方法を説明する。
なおワーク設置装置１０は、上述した把持機構５の下部に取り付けられ、制御装置６により、一定の姿勢を保持する。ここで「一定の姿勢」とは、ワーク１の軸線Ｚ−Ｚに対して、ツメ部材１２が対称（水平）に移動する姿勢を意味する。
【００２９】
ワーク把持行程（Ａ）において、図示しない支持台上に置かれたワーク１の底面１ｃを複数のツメ部材１２の水平な支持面１２ａで支持し、かつワークの外周面１ｂを複数のツメ部材１２の把持面１２ｂ、すなわち鉛直面で把持して、ワーク１を３次元的に移動し、被設置部材２に設けられた切り欠き溝２ｄを通してワーク１の底面１ｃを被設置部材２の嵌合部２ａの案内テーパ２ｂの内側まで搬送する。
なお、図示しない支持台からのワークの搬送動作中は、ワーク１の軸線Ｚ−Ｚを鉛直以外に傾けてもよい。
【００３０】
設置準備（Ｂ）において、ワーク１の底面１ｃを複数のツメ部材１２の水平な支持面１２ａで支持したまま、複数のツメ部材１２を互いに連動して水平外方に駆動して、ワーク１の外周面１ｂと複数のツメ部材１２の把持面１２ｂすなわち鉛直面との間に所定の隙間を形成する。
ここで「所定の隙間」は、案内テーパ２ｂの内側まで搬送されたワーク１の底面１ｃが、被設置部材２の嵌合部２ａに嵌合するために要する水平移動距離よりも大きい必要がある。すなわち、所定の隙間は、例えばこの水平移動距離の最大値である案内テーパ２ｂの最大半径と最小半径の差に設定するのがよい。
【００３１】
設置中（Ｃ）において、隙間の範囲でワーク１が自由に水平移動かつ鉛直移動できる状態で、底面１ｃが被設置部材２の底面支持部２ｃに達するまで、被設置部材２に設けられた切り欠き溝２ｄを通して把持機構を鉛直に下降させて、底面１ｃを被設置部材２の嵌合部２ａに設置する。
ここで「所定の高さ」とは、ワーク１を被設置部材２に正確に組み付けた際の底面１ｃよりも低い位置をいう。すなわち、底面１ｃが被設置部材２に対し所定の高さに達した状態において、ワーク１は被設置部材２に正確に組み付けられており、かつ底面１ｃと支持面１２ａは完全に離れている。
【００３２】
次いで、設置完了（Ｄ）において、複数のツメ部材１２を互いに連動して水平外方に駆動して、その間の外周面１ｂを開放し、ワーク設置装置１０をワーク把持行程（Ａ）まで復帰させる。
【００３３】
図８は本発明の第２実施例におけるワーク設置機構の斜視図である。第２実施形態のようにワーク１は直方体でもよい。被設置部材２の嵌合部が向かい合った２つの平行な平面からなる。この場合、水平方向２軸のうち１軸のみの位置決めとなる。
【００３４】
そのほかの部位に関しては第１実施形態と同様である。
【００３５】
上述した本発明の装置および方法によれば、被設置部材２の円周の一部が切り欠かれているため、ツメ部材１２と干渉せずにワーク１を正確に搬送・設置することができる。
【００３６】
また、ワーク１に把持部を設ける必要が無いため、より広範なワークに対し、ロボットで正確に搬送・設置することが可能になる。
【００３７】
従って、本発明によれば、専用の位置出し装置を用いずに、ワークと被設置部材の自動設置をスムーズに行うことができ、搬送装置側に過剰な力を免れる機構が不要であり把持機構を小型・軽量化でき、かつ制御がシンプルであり、制御負荷を小さくできる。
【００３８】
なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００３９】
１  ワーク
１ａ  本体
１ｂ  外周面
１ｃ  底面
２  被設置部材
２ａ  嵌合部
２ｂ  案内テーパ面
２ｃ  底面支持部
２ｄ  切り欠き溝
１０  ワーク設置装置
１１  本体
１２  ツメ部材
１２ａ  支持面
１２ｂ  把持面
１２ｅ  ハンド部
【図１】
2010253624.tif 000003
【図２】
2010253624.tif 000004
【図３】
2010253624.tif 000005
【図４】
2010253624.tif 000006
【図５】
2010253624.tif 000007
【図６】
2010253624.tif 000008
【図７】
2010253624.tif 000009
【図８】
2010253624.tif 000010