(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を把持する把持装置であって、
対象物を挟んで把持する１対の把持爪と、
１対の把持爪を動作可能に支持して空間内を移動する支持移動体と、を備え、
前記１対の把持爪は、支持移動体に対して往復動方向に駆動されることで、互いに近接して対象物を挟み、または、互いに離間して該対象物を解放するようになっており、
前記往復動方向は、１対の把持爪が対象物を挟む方向に対して斜めの方向である、ことを特徴とする把持装置。
【請求項２】
前記把持爪が、複数対設けられ、
各対の把持爪を第１および第２の把持爪として、各対において、第１の把持爪には、第１の被駆動部が結合され、第２の把持爪には、第２の被駆動部が結合され、
各対の第１および第２の把持爪は、それぞれ、第１および第２の被駆動部を介して支持移動体に支持されており、
第１および第２の被駆動部が、支持移動体に対して前記往復動方向に駆動されることで、各対の第１および第２の把持爪が、支持移動体に対して前記往復動方向に駆動され、互いに近接して対象物を挟み、または、互いに離間して該対象物を解放できるようになっている、ことを特徴とする請求項１に記載の把持装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の把持装置を用いた対象物の把持方法であって、
複数の対象物を、隙間をもって配列し、
これら対象物のうち１つまたは複数の目標対象物に対して、支持移動体を位置決めし、
この状態で、１対または各対の把持爪を、前記往復動方向に駆動することで、該１対または各対の把持爪を、前記隙間の奥側へ移動させ、目標対象物を挟む、ことを特徴とする把持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を挟んで把持する把持装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
把持装置は、例えば、台などに置かれた対象物を別の位置まで搬送する産業用ロボットである。把持装置は、対象物を搬送するために対象物を把持する把持爪を有する。
【０００３】
図１は、把持装置の動作を説明する図である。この例では、対象物１は、円柱形状を有している。図１は、この円柱の軸方向から見た図である。複数の対象物１が、水平方向に配列されたものを、上下に複数段（図１では２段）だけ積み重ねている（以下、段積みという）。
【０００４】
図１のように、段積みされている対象物を把持するために、次のように把持爪３１ａ、３１ｂを動作させることが考えられる。
まず、図１（Ａ）のように、これから把持する目標対象物１の上方側に、１対の把持爪３１ａ、３１ｂを位置させる。
次に、図１（Ｂ）のように、１対の把持爪３１ａ、３１ｂを、下降させて、目標対象物１の両側にある隙間に入れる。
その後、図１（Ｃ）のように、１対の把持爪３１ａ、３１ｂを、互いに近接する方向に移動させることで、１対の把持爪３１ａ、３１ｂで目標対象物１を挟んで把持する。
【０００５】
以下の特許文献１には、円筒状の目標対象物を２本の把持爪で持ち上げる装置が開示されている。また、以下の特許文献２には、円筒状の目標対象物を吸着パットで持ち上げる装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２７１８３５６号
【特許文献２】特開平１１−１３９５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、対象物の配列によっては、上述した隙間の幅や深さを十分に確保できなくなる。この場合、狭い隙間に把持爪を入れることが難しくなる。例えば、隙間が狭いため、把持爪と周囲の対象物が干渉してしまう可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、互いの隙間を狭くして複数の対象物を配列した場合であっても、より容易に、対象物を挟んで把持できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明によると、対象物を把持する把持装置であって、
対象物を挟んで把持する１対の把持爪と、
１対の把持爪を動作可能に支持して空間内を移動する支持移動体と、を備え、
前記１対の把持爪は、支持移動体に対して往復動方向に駆動されることで、互いに近接して対象物を挟み、または、互いに離間して該対象物を解放するようになっており、
前記往復動方向は、１対の把持爪が対象物を挟む方向に対して斜めの方向である、ことを特徴とする把持装置が提供される。
【００１０】
前記把持爪が、複数対設けられ、
各対の把持爪を第１および第２の把持爪として、各対において、第１の把持爪には、第１の被駆動部が結合され、第２の把持爪には、第２の被駆動部が結合され、
各対の第１および第２の把持爪は、それぞれ、第１および第２の被駆動部を介して支持移動体に支持されており、
第１および第２の被駆動部が、支持移動体に対して前記往復動方向に駆動されることで、各対の第１および第２の把持爪が、支持移動体に対して前記往復動方向に駆動され、互いに近接して対象物を挟み、または、互いに離間して該対象物を解放できるようになっていてもよい。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明によると、上述の把持装置を用いた対象物の把持方法であって、
複数の対象物を、隙間をもって配列し、
これら対象物のうち１つまたは複数の目標対象物に対して、支持移動体を位置決めし、
この状態で、１対または各対の把持爪を、前記往復動方向に駆動することで、該１対または各対の把持爪を、前記隙間の奥側へ移動させ、目標対象物を挟む、ことを特徴とする把持方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
上述した本発明によると、１対の把持爪は、往復動方向に駆動されることで、互いに近接して対象物を挟み、この往復動方向は、１対の把持爪が対象物を挟む方向に対して斜めの方向である。この構成で、互いの隙間を狭くして複数の対象物を配列した場合であっても、１対の把持爪を、前記斜めの方向から、目標対象物の両側の隙間に入れることができる（例えば、図４を参照）。従って、隙間が狭くても、より容易に目標対象物を把持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】把持爪による把持動作を説明する図である。
【図２】（Ａ）は、本発明の第１実施形態による把持装置の構成を示し、（Ｂ）は、（Ａ）の部分拡大図である。
【図３】第１実施形態による把持方法を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態による把持方法を説明する図である。
【図５】（Ａ）は、第２実施形態による構成図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【図６】第２実施形態による把持方法を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態による把持方法を説明する図である。
【図８】対象物を配列する台の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。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。
【００１５】
[第１実施形態]
図２（Ａ）は、本発明の第１実施形態による把持装置１０の構成図である。把持装置１０は、対象物１を把持する装置であって、１対の把持爪３ａ、３ｂ、および支持移動体７を備える。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）における支持移動体７付近を示す部分拡大図である。
【００１６】
１対の把持爪３ａ、３ｂは、対象物１を挟んで支持する。この例では、各把持爪３ａ、３ｂは、図２（Ｂ）に示すように、対象物１を挟む方向（以下、挟持方向という）と交差（この例では、直交）する方向に延びているアクセス部９と、該アクセス部９の先端から挟持方向の側にアクセス部９から曲って延びている屈曲部１１と、を有する。対象物１を把持する時に、この屈曲部１１が、対象物１をより奥側（この例では、下方側）からも支持することができる。従って、対象物１をより安定して把持できる。この例では、屈曲部１１により、把持した対象物１が下方に落下することを防止できる。
【００１７】
支持移動体７は、１対の把持爪３ａ、３ｂを動作可能に支持して空間内を移動する。すなわち、支持移動体７は、目標対象物１を１対の把持爪３ａ、３ｂが挟んで把持できる位置へ移動させられる。この位置で、１対の把持爪３ａ、３ｂが当該対象物１を把持すると、この状態で、支持移動体７は、別の位置へ当該対象物１を搬送するように移動させられる。
【００１８】
第１実施形態によると、前記１対の把持爪３ａ、３ｂは、往復動方向に駆動されることで、互いに近接して対象物１を挟み、または、互いに離間して該対象物１を解放するようになっている。前記往復動方向は、１対の把持爪３ａ、３ｂが対象物１を挟む方向に対して斜めの方向である。
【００１９】
支持移動体７には、ガイドレール１３が設けられる。このガイドレール１３を介して、第１および第２の被駆動部１５ａ、１５ｂが支持移動体７に取り付けられる。第１の被駆動部１５ａには、一方の把持爪３ａが結合され、第２の被駆動部１５ｂには、他方の把持爪３ｂが結合されている。この構成で、ガイドレール１３は、把持爪３ａ、３ｂの被駆動部１５ａ、１５ｂを支持しながら、往復動方向における被駆動部１５ａ、１５ｂ（すなわち、把持爪３ａ、３ｂ）の移動を案内する。
【００２０】
被駆動部１５ａ、１５ｂは、図示しないアクチュエータにより駆動されることで、往復動方向に移動する。アクチュエータは、支持移動体７に設けられてよい。アクチュエータは、例えば、伸縮動作により把持爪３ａ、３ｂを往復動方向に駆動する空圧または油圧によるシリンダ装置であってよい。代わりに、アクチュエータは、サーボモータと、該サーボモータのトルクを往復動方向の駆動力に変換する変換機構（例えばラックとピニオン）とにより構成されてもよい。
【００２１】
支持移動体７は、３次元空間内を移動させられる。支持移動体７の移動は、例えば、図２（Ａ）に示す多関節ロボットとしての把持装置１０により実行されてよい。この場合、把持装置１０は、図２（Ａ）の例では、第１〜第４のアーム１７ａ〜１７ｄ、および第１〜第３の関節１９ａ〜１９ｃを備える。第１のアーム１７ａには、支持移動体７が結合されている。また、第１のアーム１７ａは、第１の関節１９ａを介して第２のアーム１７ｂに連結されているとともに、第１の関節１９ａの回転軸Ｃ１（図２（Ａ）の紙面と垂直な軸）周りに第２のアーム１７ｂに対して回転可能である。第２のアーム１７ｂは、第２の関節１９ｂを介して第３のアーム１７ｃに連結されているとともに、第２の関節１９ｂの回転軸Ｃ２（図２（Ａ）の紙面と垂直な軸）周りに第３のアーム１７ｃに対して回転可能である。第３のアーム１７ｃは、第３の関節１９ｃを介して第４のアーム１７ｄに連結されているとともに、第３の関節１９ｃの回転軸Ｃ３（図２（Ａ）の紙面と垂直な軸）周りに第４のアーム１７ｄに対して回転可能である。第４のアーム１７ｄは、自身の中心軸である回転軸Ｃ４の周りに回転可能に設置台１８に支持されている。なお、第１〜第４のアーム１７ａ〜１７ｄは、図示しないアクチュエータにより、各回転軸Ｃ１〜Ｃ４周りに回転駆動される。
【００２２】
第１実施形態による把持装置１０を用いた対象物の把持方法を説明する。図３は、把持方法を示すフローチャートである、図４は、把持方法の説明図である。
【００２３】
ステップＳ１において、図４（Ａ）のように、複数の対象物１を、隙間をもって配列する。図４（Ａ）の例では、配列した複数の対象物１を２段に積み重ねている。
ステップＳ２において、これら対象物１のうち１つの目標対象物１に対して、支持移動体７を位置決めする。この例では、当該位置決めを次の２段階で行う。最初の段階では、図４（Ａ）のように、支持移動体７の移動により、これから把持する目標対象物１の上方側に、１対の把持爪３ａ、３ｂを位置させる。次の段階では、図４（Ｂ）のように、支持移動体７の下降により、１対の把持爪３ａ、３ｂを、下降させて、目標対象物１の両側にある隙間に入れる。このように、目標対象物１に対して、支持移動体７を位置決めする。
ステップＳ３において、ステップＳ２で支持移動体７を位置決めした状態で、図４（Ｃ）のように、１対の把持爪３ａ、３ｂを、前記往復動方向に駆動することで、１対の把持爪３ａ、３ｂを、前記隙間の奥側へ移動させ、目標対象物１を挟む。すなわち、図４（Ｃ）のように、１対の把持爪３ａ、３ｂは、ガイドレール１３に沿って互いに近接する往復動方向（斜め下方）に移動させられることで、目標対象物１を挟んで把持する。
【００２４】
図４で示す動作のように、把持爪３ａ、３ｂは、挟持方向に対して斜めの方向に往復動移動させられるので、斜め上方から目標対象物１に接近できる。そのため、図１の場合よりも、隙間のより深い位置まで把持爪３ａ、３ｂを入れることができる。これにより、目標対象物１を、より安定して把持することができる。
【００２５】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態において、以下で説明する以外の点は、第１実施形態と同じである。
【００２６】
図５（Ａ）は、第２実施形態による支持移動体７の付近を示す。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。なお、図５（Ｂ）において、段積みされた対象物１のうち、最上段の４つの対象物１のみを一点鎖線で描いている。
【００２７】
第２実施形態によると、上述の把持爪が、複数対設けられる。すなわち、把持装置１０は、複数対の把持爪３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂを備える。
各対の把持爪を第１および第２の把持爪として、各対において、第１の把持爪３ａ、４ａ、５ａ、６ａは、第１の被駆動部１５ａに結合され、第２の把持爪３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂは、第２の被駆動部１５ｂに結合されている。第１および第２の被駆動部１５ａ、１５ｂが前記往復動方向に駆動されることで、各対の第１および第２の把持爪は、互いに近接して対象物１を挟み、または、互いに離間して該対象物１を解放できるようになっている。
【００２８】
各被駆動部１５ａ、１５ｂは、ガイドレール１３に移動可能に直接支持される被支持部分２１と、被支持部分２１の下部に結合されている板状部分２３とを有する。この板状部分２３の下面に、複数の把持爪３ａ、４ａ、５ａ、６ａまたは３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂが結合されている。
図５（Ｂ）に示すように、把持爪の複数対（例えば、把持爪３ａ、３ｂからなる対と、把持爪４ａ、４ｂからなる対）は、挟持方向と交差（この例では、直交）する水平方向にずれている。これにより、複数対の把持爪は、後述するように、互いに干渉することなく、それぞれ、複数の対象物１を同時に把持することができる。
【００２９】
図５の例では、複数対の把持爪３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂを１組として、２組が、挟持方向と直交する方向に離れて設けられている。これにより、円柱状の対象物１の長手方向両側を把持できるので、各対象物１を安定して把持できる。
【００３０】
第２実施形態による把持装置１０を用いた対象物の把持方法を説明する。図６は、把持方法を示すフローチャートである。図７は、把持方法の説明図である。
【００３１】
ステップＳ１１において、図７（Ａ）のように、複数の対象物１を、隙間をもって配列する。図７（Ａ）の例では、配列した複数の対象物１を２段に積み重ねている。
ステップＳ１２において、これら対象物１のうち複数の目標対象物１に対して、支持移動体７を位置決めする。この例では、当該位置決めを次の２段階で行う。最初の段階では、図７（Ａ）のように、支持移動体７の移動により、これから把持する複数の目標対象体１の上方側に、複数対の把持爪３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂを位置させる。次の段階では、図７（Ｂ）のように、支持移動体７の下降により、複数対の把持爪を、下降させて、それぞれ、目標対象物１の両側にある隙間に入れる。このように、複数の目標対象物１に対して、支持移動体７を位置決めする。
ステップＳ１３において、ステップＳ１２で位置決めした状態で、図７（Ｃ）のように、複数対の把持爪を、前記往復動方向に駆動することで、各対の把持爪を、前記隙間の奥側へ移動させ、目標対象物１を挟む。すなわち、図７（Ｃ）のように、複数対の把持爪は、ガイドレール１３に沿って互いに近接する往復動方向（斜め下方）に移動させられることで、複数の目標対象物１を同時に挟んで把持する。
【００３２】
図７で示す動作のように、複数対の把持爪で、複数の対象物１を同時に把持して所望の場所へ搬送できるので、搬送効率が高まる。
【００３３】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記の変更例１〜３を単独でまたは組み合わせて採用してもよい。下記の変更例１〜３において述べない点は、上述と同じであってよい。
【００３４】
（変更例１）
第１実施形態または第２実施形態において、図８（Ａ）のように、複数の対象物１が置かれる台２５に、複数の溝２５ａを一定の間隔で形成していてもよい。各溝２５ａは、対象物１の形状に整合（一致）する形状を有する。これら溝２５ａに、図８（Ｂ）のように、それぞれ、最下段の複数の対象物１を入れて配列する。これにより、各段において、水平方向に隣接する対象物１の隙間を、精度よく一定にすることができる。
【００３５】
（変更例２）
上述の各実施形態では、対象物１は、円柱形状のものであったが、本発明によると、対象物１は、他の形状（例えば、角柱形状）を有するものであってもよい。なお、対象物１は、円柱や角柱などの柱状でなくてもよい。
【００３６】
（変更例３）
上述の各実施形態では、目標対象物１が水平方向に配列されているので、目標対象物１から見て上側に支持移動体７を位置決めした状態で、１対のまたは各対の把持爪を互いに近接させ、これにより、１対のまたは各対の把持爪で目標対象物１を挟んで把持した。代わりに、目標対象物１が水平方向以外の方向に配列されている場合において、目標対象物１から見て他の側（例えば、対象物１の配列方向が鉛直方向である場合には、水平方向一方側）に位置決めした状態で、１対のまたは各対の把持爪を互いに近接させ、これにより、１対のまたは各対の把持爪で目標対象物１を挟んで把持してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  対象物、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ  把持爪、７  支持移動体、９  アクセス部、１０  把持装置、１１  屈曲部、１３  ガイドレール、１５ａ、１５ｂ  被駆動部、１７ａ、〜１７ｄ  アーム、１８  設置台、１９ａ〜１９ｃ  関節、２１  被支持部分、２３  板状部分、２５  台、２５ａ  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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