(57)【要約】【課題】  ワークを把持して搬送する際にワークに損傷を与えることを防止できるワークチャック装置及びその方法を提供する。【解決手段】  本発明のワークチャック装置は、ワークを狭持する把持部と、該把持部を、ワークを狭持する位置及び前記ワークを解放する位置に移動させるアクチュエータと、を備え、アクチュエータが固定され、ワークを把持した状態で、把持部が所定の直線の方向に変位することを許容する第１の変位許容部と、直線を含む二次元平面を想定した場合に、該二次元平面に平行で且つ直線に対して垂直の方向に把持部が変位することを許容する第２の変位許容部とが設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャック動作によってワークを把持又は解放するワークチャック装置であって、
前記ワークを狭持する把持部と、
前記把持部を、前記ワークを狭持する位置及び前記ワークを解放する位置に移動させるアクチュエータと、を備え、
前記アクチュエータが固定され、前記ワークを把持した状態で、前記把持部が所定の直線の方向に変位することを許容する第１の変位許容部と、
前記直線を含む二次元平面を想定した場合に、前記二次元平面に平行で且つ前記直線に対して垂直の方向に前記把持部が変位することを許容する第２の変位許容部とが設けられていることを特徴とするワークチャック装置。
【請求項２】
前記アクチュエータがエアシリンダであることを特徴とする請求項１に記載のワークチャック装置。
【請求項３】
前記第１の変位許容部が、前記アクチュエータを固定した第１の可動板と、前記第１の可動板に取り付けられ、前記直線の方向に案内する第１の直動案内部材と、前記第１の直同案内部材における前記直線の方向における両側にそれぞれ一方の端部が取り付けられ、且つ、他方の端部が前記第１の可動板に取り付けられて前記直動案内部材を所定の位置に付勢する一対の付勢部材とを備え、かつ、
前記第２の変位許容部が、前記第１の直動案内部材を固定した第２の可動板と、前記第２の可動板に取り付けられ、前記垂直の方向に案内する第２の直動案内部材と、前記第２の直同案内部材における前記垂直の方向における両側にそれぞれ一方の端部が取り付けられ、且つ、他方の端部が前記第２の可動板に取り付けられて前記直動案内部材を所定の位置に付勢する一対の付勢部材とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のワークチャック装置。
【請求項４】
チャック動作によってワークを把持又は解放するワークチャック方法であって、
アクチュエータによって前記把持部を駆動し、前記把持部で前記ワークを狭持するワーク把持工程と、
前記アクチュエータによって前記把持部を駆動し、前記把持部に狭持された前記ワークを解放するワーク解放工程と、
前記ワークを把持した状態で、前記把持部が所定の直線の方向において変位することを許容するとともに、前記直線を含む二次元平面を想定したときに、前記二次元平面に平行で且つ前記直線に対して垂直な直線の方向において前記把持部が変位することを許容するワーク変位許容工程と、を有することを特徴とするワークチャック方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品の製造ラインや部品の搬送ラインに設けられた工業用ロボット等に取り付けられ、製品や部品を把持しつつ、所望の箇所に移送するワークチャック装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のワークチャック装置としては、図５及び図６に示すものがある。図５は、従来のワークチャック装置を示す図である。図６は、図５の矢印Ｚ方向からみた図である。図５，６に示すように、従来のワークチャック装置として、エアシリンダ１０４を駆動してシリンダロッド１０３を進退移動させ、シリンダロッド１０３に取り付けられた把持部１０１，１０２によって、製品や部品等のワークＷを狭持する動作及び狭持を解除するする動作（チャック動作）を所定のタイミングで行うものがある（例えば、特許文献１参照）。図６に示すワークチャック装置は、把持部１０１，１０２にはそれぞれ一対の把持爪１０１ａ，１０１ｂ（１０２ａ，１０２ｂ）が設けられ、ワークＷを把持部１０１，１０２に確実に保持できるように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、図５，６に示す従来のワークチャック装置は、エアシリンダをＯＮ状態とＯＦＦ状態とに切り換え制御することによって、シリンダロッド１０３を前進させた位置と後退させた位置との移動させ、シリンダロッド１０３に取り付けられた把持部１０１，１０２によってワークＷを狭持又は解放する構成である。このため、把持部１０１，１０２により狭持されるワークＷの位置が、シリンダ１０４に基づいて常に同じ位置となるように固定される。ワークＷの寸法に誤差がある場合やワークＷの把持される部位がずれた場合には、把持部によって把持された状態でワークＷと把持部１０１，１０２との相対位置が通常の位置に対してずれが生じることがある。
【０００５】
すると、把持部１０１，１０２によってワークＷを把持した状態で、上記ワークチャック装置が取り付けられたロボットアーム等を駆動して、ワークＷを搬送ラインにおける所定の箇所に装填する場合に、ワークＷと把持部１０１，１０２との位置がずれていることに起因して、ワークＷが、該ワークＷを装填するべき部位近傍の部材と接触して一部干渉することで、この部位にワークＷを適正に装填できないことがある。このとき、また、ワークＷが装填されるべき部位近傍の部材とワークＷとが干渉した状態で、工業用ロボット側の搬送機構の駆動によってさらにワークＷに負荷がかかると、ワークＷが損傷してしまうことが懸念されていた。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ワークを把持して搬送する際にワークに損傷を与えることを防止できるワークチャック装置及びその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】
本発明の上記目的は、チャック動作によってワークを把持又は解放するワークチャック装置であって、前記ワークを狭持する把持部と、前記把持部を、前記ワークを狭持する位置及び前記ワークを解放する位置に移動させるアクチュエータと、を備え、前記アクチュエータが固定され、前記ワークを把持した状態で、前記把持部が所定の直線の方向に変位することを許容する第１の変位許容部と、前記直線を含む二次元平面を想定した場合に、前記二次元平面に平行で且つ前記直線に対して垂直の方向に前記把持部が変位することを許容する第２の変位許容部とが設けられていることを特徴とするワークチャック装置によって達成される。
【０００８】
また、本発明の上記目的は、チャック動作によってワークを把持又は解放するワークチャック方法であって、アクチュエータによって前記把持部を駆動し、前記把持部で前記ワークを狭持するワーク把持工程と、前記アクチュエータによって前記把持部を駆動し、前記把持部に狭持された前記ワークを解放するワーク解放工程と、前記ワークを把持した状態で、前記把持部が所定の直線の方向において変位することを許容するとともに、前記直線を含む二次元平面を想定したときに、前記二次元平面に平行で且つ前記直線に対して垂直な直線の方向において前記把持部が変位することを許容するワーク変位許容工程と、を有することを特徴とするワークチャック方法によって達成される。
【０００９】
本発明によれば、ワークを把持部で把持しつつ、該ワークを搬送ライン上における他の部位に装填するときに、ワークが装填されるべき部位近傍の部材とワークとが接触しても、ワークを第１の変位許容部が許容する直線の方向と第２の変位許容部が許容する垂直の方向とに適宜変位させることが可能となり、装填されるべき部位近傍の部材との接触を回避させつつ、装填されるべき部位に適正に装填することができるようになる。このため、ワークと該ワークが装填されるべき部位近傍の部材とが干渉することを防止し、搬送機構の駆動によってさらにワークに負荷がかかりワークが損傷してしまうことを回避できる。
【００１０】
上記ワークチャック装置は、アクチュエータとして、例えば、エアシリンダを用いることができる。こうすれば、エアシリンダを切り替え制御させて、把持部が取り付けられたシリンダロッドを進退させることで、把持部をワークを狭持する位置と開放する位置との間で移動させることができる。
【００１１】
上記ワークチャック装置は、前記第１の変位許容部が、前記アクチュエータを固定した第１の可動板と、前記第１の可動板に取り付けられ、前記直線の方向に案内する第１の直動案内部材と、前記第１の直同案内部材における前記直線の方向における両側にそれぞれ一方の端部が取り付けられ、且つ、他方の端部が前記第１の可動板に取り付けられて前記直動案内部材を所定の位置に付勢する一対の付勢部材とを備え、かつ、前記第２の変位許容部が、前記第１の直動案内部材を固定した第２の可動板と、前記第２の可動板に取り付けられ、前記垂直の方向に案内する第２の直動案内部材と、前記第２の直同案内部材における前記垂直の方向における両側にそれぞれ一方の端部が取り付けられ、且つ、他方の端部が前記第２の可動板に取り付けられて前記直動案内部材を所定の位置に付勢する一対の付勢部材とを備えている構成とすることができる。こうすれば、２つの直動案内部材の互いに垂直な２つの直線方向に沿って把持部に把持されたワークの移動が許容され、該ワークがこれら互いに垂直な２つの直線方向によって規定される二次元の方向において変位可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ワークを把持して搬送する際にワークに損傷を与えることを防止できるワークチャック装置及びその方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明にかかるワークチャック装置のワークを把持した状態を示す平面図である。図２は、ワークチャック装置における直動案内部材の一例を示す図である。図３は、図１の矢印Ａ方向からみた図である。図４は、図１の矢印Ｂ方向からみた図である。以下の説明において、「上」，「下」は、各図面を正面視した状態での上下方向を意味し、例えば、「上面」とは、図面の正面視において上側の面を意味し、実際の上下方向とは必ずしも一致しない。
【００１４】
本実施形態のワークチャック装置１０は、ワークＷを把持する動作とワークＷを解放する動作とを切り替えて行う構成である。ワークチャック装置１０は、図示しない工業用ロボット等に取り付けられ、ワークＷを把持しつつ、搬送ライン上の所望の箇所に搬送することができる。また、ワークＷは、図示しない搬送機構によって搬送された後、本発明にかかるワークチャック装置によって把持されるものである。
【００１５】
本実施形態では、ワークＷは、一例として、正面視長方形の底板と、該底板の４辺に立設された側板と、該底板と同形状の天面とを有する、扁平の長方体形状であって、樹脂からなる筐体を有するものを用いるが、ワークＷの形状や材質は特に限定されない。
【００１６】
ワークチャック装置１０は、ワークＷの平行に位置する２つの側板を狭持するための一対の把持部１１，１２を備えている。
図４に示すように一対の把持部１１，１２には、それぞれ一対の把持爪１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂが形成されている。これら把持爪１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは、ワークＷの狭持される側板と対向する、把持部１１，１２の面に垂直に立設されている。把持爪１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは、把持部１１，１２側に位置する基端部からワークＷ側に位置する先端部に向って肉厚が薄くなるようにテーパ状に形成されている。一対の把持部１１，１２は、把持爪１１ａ，１１ｂと把持爪１２ａ，１２ｂとの各先端部がワークＷを介して向かい合うように配置されている。把持部１１，１２は、ワークＷを狭持する際に、該ワークＷの側板の周縁を把持爪１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの各テーパ面に当接させることで、側板を把持爪１１ａ，１１ｂ同士の間と把持爪１２ａ，１２ｂ同士の間とに挟み込み、ワークＷを係止保持する構成である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態のワークチャック装置１０は、一対のエアシリンダ１４ａ，１４ｂを備えている。これら一対のエアシリンダ１４ａ，１４ｂは、進退自在なシリンダロッド１５ａ，１５ｂを備え、これらシリンダロッド１５ａ，１５ｂの先端部にそれぞれ把持部１１，１２が取り付けられている。これら一対のエアシリンダ１４ａ，１４ｂは、図示しないエア供給装置に接続されており、エア供給装置を駆動させることでＯＮ状態となり、エア供給装置からエアを供給されてシリンダロッド１５ａ，１５ｂが前進し、先端部の把持部１１，１２とでワークＷを狭持し、一方で、上記エア供給装置の駆動を停止させることでＯＦＦ状態となり、エアシリンダ１４ａ，１４ｂからエアが排出されてシリンダロッド１５ａ，１５ｂが後退し、先端部の把持部１１，１２がワークＷから離間することで、ワークＷが解放される。
【００１８】
本実施形態において、エアシリンダ１４ａ，１４ｂがアクチュエータを構成する。しかし、アクチュエータとしては、本実施形態のようなエアシリンダ１４ａ，１４ｂに限定されず、油圧や電動モータによって把持部１１，１２に接続される駆動部を進退移動させることが可能な構成であればよい。
【００１９】
把持部１１，１２は、ワークＷを直線上で互いに異なる向きから狭持する構成であるがこれに限定されず、３つ以上の把持部によってワークＷを把持する構成でもよく、又は、１つの把持部によってワークＷを把持する構成でもよい。
【００２０】
図１に示すように、ワークチャック装置１０は、エアシリンダ１４ａ，１４ｂを、その下面に固定支持する第１の可動板１３を有している。第１の可動板１３の上面には、図１中の矢印Ｘ方向に沿って直動案内する第１の直動案内部材１６が設けられている。第１の直動案内部材１６の、直動する方向に対する両側には、該第１の直動案内部材１６を上記両側からそれぞれ付勢するコイルばね１８ａ，１８ｂが設けられている。本実施形態では、コイルばね１８ａ，１８ｂが付勢部材を構成する。これらコイルばね１８ａ，１８ｂは、各一方の端部が第１の直動案内部材１６に取り付けられ、各他方の端部が、第１の可動板１３の上面における縁部に立設された支持リブ１７ａ，１７ｂに取り付けられている。第１の可動板１３と、第１の直動案内部材１６と、コイルばね１８ａ，１８ｂとが、第１の変位許容部を構成し、ワークＷを把持した把持部１１，１２を図１中矢印Ｘ方向に変位することを許容する。
【００２１】
また、図１及び図３に示すように、ワークチャック装置１０は、上記第１の直動案内部材１６を、その下面に固定支持する第２の可動板２１を有している。第２の可動板２１の上面には、図３中の矢印Ｙ方向に沿って直動案内する第２の直動案内部材１９が設けられている。本実施形態では、第２の直動案内部材１９は、第２の可動板２１の上面に対となるように設けられ、直動案内する方向が互いに平行になるように配置されている。第２の直動案内部材１９の、直動する方向に対する両側には、該第２の直動案内部材１９を上記両側からそれぞれ付勢するコイルばね２３ａ，２３ｂが設けられている。これらコイルばね２３ａ，２３ｂは、各一方の端部が第２の直動案内部材１９に取り付けられ、各他方の端部が、第２の可動板２１の上面における縁部に立設された支持リブ２２ａ，２２ｂに取り付けられている。第２の可動板２１と、第１の直動案内部材１９と、コイルばね２３ａ，２３ｂとが、第２の変位許容部を構成し、ワークＷを把持した把持部１１，１２を図３中矢印Ｙ方向に変位することを許容する。
【００２２】
なお、本実施形態においては、コイルばね１８ａ，１８ｂ，２３ａ，２３ｂが付勢部材を構成しているが、付勢部材はコイルばねに限定されず、他の形状のばねやゴム等の樹脂を用いることができる。
【００２３】
次に、本実施形態の第１の直動案内部材１６と第２の直動案内部材１９の一例を、図２を参照して説明する。
図２に示すように、第１の直動案内部材１６（又は第２の直動案内部材１９）は、直線方向に延びた長尺角柱形状を有するレール部３１と、断面Ｕ字形を有し、レール部３１に嵌め込まれる軌道溝３３が形成された移動部３２とを備えている。レール部３１の両側面にはそれぞれ転動溝３１ａが長尺方向に沿って形成されている。移動部３２には、複数の転動体（ボール）３４が転動自在に収容された循環通路３５が形成されている。循環通路３５は、一部がレール部３１の転動溝３１ａと移動部３２との間を通過するように構成され、転動体３４が転動溝３１ａ内を転動しつつ、該循環通路３５を循環するように構成されている。こうして、移動部３２をレール部３１に沿って直線方向に移動させることができ、また、移動部３２に図２中の矢印方向に外力を加えた際には移動部３２の移動がレール部３１によって直動案内される構成である。
なお、直動案内部材は上記のものに限定されず、他の構成の直動案内部材やリニアガイドを用いることもできる。
【００２４】
図１及び図２に示すように、第１の直動案内部材１６は、レール部３１の底面３１ｂが第２の可動板２１の下面に固定され、移動部３２の上面３２ａが第１の可動板１３の上面に固定されている。また、コイルばね１８ａ，１８ｂのそれぞれ一方の端部が、移動部３２の直動方向における端面３２ｂに取り付けられている。こうすることで、ワークＷを把持部１１，１２で把持している状態で該ワークＷに図１中の矢印Ｘ方向の外力がかかった場合に、第１の可動板１３が第１の直動案内部材１６によって直動案内され、第２の可動板２１に対して矢印Ｘ方向に相対移動することが許容される。そして、ワークＷにかかる外力がかからない場合や外力が解除された場合には、第１の直動案内部材１６の移動部３２がコイルばね１８ａ，１８ｂに付勢されているため、該移動部３２に固定された第１の可動板１３が所定の位置に移動する。
【００２５】
また、図２及び図３に示すように、第２の直動案内部材１９は、レール部３１の底面３１ｂが工業用ロボット側の基板２４に固定され、移動部３２の上面３２ａが第２の可動板２１の上面に固定されている。また、コイルばね２３ａ，２３ｂのそれぞれ一方の端部が、移動部３２の直動方向における端面３２ｂに取り付けられている。こうすることで、ワークＷを把持部１１，１２で把持している状態で該ワークＷに図３中の矢印Ｙ方向の外力がかかった場合に、第２の可動板２１が第２の直動案内部材１９によって直動案内され、工業用ロボット側の基板２４に対して図３中の矢印Ｙ方向に相対移動することが許容される。そして、ワークＷにかかる外力がかからない場合や外力が解除された場合には、第２の直動案内部材１９の移動部３２がコイルばね２３ａ，２３ｂに付勢されているため、該移動部３２に固定された第２の可動板２１が所定の位置に移動する。
【００２６】
このように、ワークチャック装置１０は、第１の変位許容部によって、ワークＷを把持する該把持部１１，１２が図１の矢印Ｘで示す直線の方向に変位することを許容するとともに、第２の変位許容部によって、把持部１１，１２が図３の矢印Ｙで示す直線の方向に変位することを許容する。このため、把持されたワークＷは、図４に示すように、第１の変位許容部が許容する直線の方向と、第２の変位許容部が許容する直線の方向によって規定される二次元平面に対して平行に変位することが可能となる。
【００２７】
なお、第１の変位許容部が許容する直線の方向と第２の変位許容部がそれぞれ許容する直線の方向は上記実施形態のものに限定されない。図４の正面視において、第１の変位許容部が所定の直線の方向に把持部１１，１２が変位することを許容し、且つ、第２の変位許容部が該直線に対して垂直の方向に把持部１１，１２が変位することを許容する構成とすることができる。言い換えると、第１の変位許容部がワークＷを把持した把持部１１，１２を所定の直線の方向に変位することを許容し、第２の変位許容部が上記直線を含む二次元平面を想定した場合に、該二次元平面に平行で且つ上記直線に対して垂直の方向に把持部１１，１２を許容する構成とすることができる。
【００２８】
次に、本実施形態のワークチャック装置１０を参照して、本発明にかかるワークチャックの手順を説明する。
先ず、図示しない搬送機構によって所定の位置にワークＷを搬送する。ワークチャック装置１０をワークＷの近傍に移動し、エア供給源を切り替え制御してシリンダ１４ａ，１４ｂをＯＦＦ状態とし、該シリンダ１４ａ，１４ｂのシリンダロッド１５ａ，１５ｂを移動させる。そして、一対の把持部１１，１２同士を離間させ、該一対の把持部１１，１２との間にワークＷが位置するように、ワークチャック装置１０を図示しない昇降装置によって上昇又は降下させて、一対の把持部１１，１２がワークＷを狭持可能なチャック位置に移動する。
【００２９】
ワークチャック装置１０を上記チャック位置に移動させた後、エア供給源を切り替え制御してシリンダをＯＮ状態とし、シリンダロッド１５ａ，１５ｂを前進させ、該一対の把持部１１，１２同士を近づけるように移動させてワークＷを狭持する（ワーク把持工程）。
【００３０】
一対の把持部１１，１２でワークＷを把持した状態で、図示しない駆動機構によってワークチャック装置１０を搬送し、搬送ライン上のワークＷを装填すべき位置に移動する。このとき、図４に示すように、ワークＷが、該ワークＷを装填するべき部位近傍の部材と接触して一部干渉する場合には、図中２点鎖線Ｒｗで示す、ワークＷが他の部材の干渉しない正常位置にワークＷを変位させる。このとき、第１の変位許容部によってＸ方向にワークＷが変位することを許容するとともに、第２の変位許容部によってＹ方向にワークＷが変位することを許容する（ワーク変位許容工程）。
【００３１】
ワークＷを装填すべき正常位置Ｒｗに変位させて、所定の部位にワークＷを装填した後、シリンダ１４ａ，１４ｂをＯＦＦ状態とし、シリンダロッド１５ａ，１５ｂを移動させて一対の把持部１１，１２を互に離間させるように駆動し、該一対の把持部１１，１２に狭持されていたワークＷを解放する（ワーク解放工程）。
【００３２】
このように、本発明によれば、ワークＷを把持部１１，１２で把持しつつ、該ワークＷを搬送ライン上における他の部位に装填するときに、ワークＷが装填されるべき部位近傍の部材とワークＷとが接触しても、ワークＷを第１の変位許容部が許容する直線の方向と第２の変位許容部が許容する垂直の方向とに適宜変位させることが可能となり、装填されるべき部位近傍の部材との接触を回避させつつ、装填されるべき部位に適正に装填することができるようになる。このため、ワークＷと該ワークＷが装填されるべき部位近傍の部材とが干渉することを防止し、工業用ロボット等の搬送機構の駆動によってさらにワークＷに負荷がかかりワークＷが損傷してしまうことを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明にかかるワークチャック装置を示す図である。
【図２】ワークチャック装置における直動案内部材の一例を示す図である。
【図３】図１のワークチャック装置を矢印Ａ方向にみた図である。
【図４】図１のワークチャック装置を矢印Ｂ方向にみた図である。
【図５】従来のワークチャック装置を示す図である。
【図６】図５の矢印Ｚ方向からみた図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０      ワークチャック装置
１１，１２      把持部
１３      第１の可動板
１４ａ，１４ｂ      シリンダ
１５ａ，１５ｂ      シリンダロッド
１６      第１の直動案内部材
１８ａ，１８ｂ，２３ａ，２３ｂ      コイルばね（付勢部材）
１９      第２の直動案内部材
２１      第２の可動板
Ｗ      ワーク
【図１】
2006051584.tif 000003
【図２】
2006051584.tif 000004
【図３】
2006051584.tif 000005
【図４】
2006051584.tif 000006
【図５】
2006051584.tif 000007
【図６】
2006051584.tif 000008