(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームに装着して種々のワークを搬送するためのワーク把持装置であって、
前記ロボットアームに連結する支持プレートと、
この支持プレートに配設され前記ワークの被把持部を把持する把持機構と、
この把持機構を自在移動可能に支持する自在移動機構と、
前記把持機構の移動を規制する移動規制装置と、を備え、
前記ワークの被把持部は、第１の被把持部と第２の被把持部とを有し、
前記把持機構は、前記支持プレートに固定された前記第１の被把持部を把持する第１の把持機構および前記第２の被把持部を把持する第２の把持機構を有し、
前記自在移動機構は、前記第１の把持機構を自在移動可能に支持する第１の自在移動機構と、この第１の自在移動機構とは別個独立して前記第２の把持機構を自在移動可能に支持する第２の自在移動機構と、を有し、
前記自在移動機構により予め前記第１の被把持部の位置に前記第１の把持機構を位置合わせし、前記第２の被把持部の位置に前記第２の把持機構を位置合わせした状態で前記ワークを把持し、
前記把持機構は、
くさび形状部が形成された駆動部材と、
一方の面に前記くさび形状部に適合する勾配部が形成され、他方の面に前記被把持部に接合する接合部が形成され３体が径方向に移動可能に円周方向に並べて配設された従動部材と、
前記くさび形状部と前記勾配部が摺動するように前記駆動部材と前記従動部材とが相対的に一方向に往復移動自在に支持し、前記勾配部が前記くさび形状部に係合し前記接合部が前記被把持部に対面して前記一方向に直交する方向に前記従動部材を往復移動自在に支持するホルダと、
前記駆動部材と前記従動部材とが相対的に一方向に移動するように前記駆動部材または前記従動部材を移動させる駆動手段と、を備え、
前記被把持部は、凹部からなり、
前記把持機構は、前記凹部を内側から前記接合部で押圧して把持するインナータイプの把持機構であること、
を特徴とするワーク把持装置。
【請求項２】
ロボットアームに装着して種々のワークを搬送するためのワーク把持装置であって、
前記ロボットアームに連結する支持プレートと、
この支持プレートに配設され前記ワークの被把持部を把持する把持機構と、
この把持機構を自在移動可能に支持する自在移動機構と、
前記把持機構の移動を規制する移動規制装置と、を備え、
前記ワークの被把持部は、第１の被把持部と第２の被把持部とを有し、
前記把持機構は、前記支持プレートに固定された前記第１の被把持部を把持する第１の把持機構および前記第２の被把持部を把持する第２の把持機構を有し、
前記自在移動機構は、前記第１の把持機構を自在移動可能に支持する第１の自在移動機構と、この第１の自在移動機構とは別個独立して前記第２の把持機構を自在移動可能に支持する第２の自在移動機構と、を有し、
前記自在移動機構により予め前記第１の被把持部の位置に前記第１の把持機構を位置合わせし、前記第２の被把持部の位置に前記第２の把持機構を位置合わせした状態で前記ワークを把持し、
前記把持機構は、
くさび形状部が形成された駆動部材と、
一方の面に前記くさび形状部に適合する勾配部が形成され、他方の面に前記被把持部に接合する接合部が形成された従動部材と、
前記くさび形状部と前記勾配部が摺動するように前記駆動部材と前記従動部材とが相対的に一方向に往復移動自在に支持し、前記勾配部が前記くさび形状部に係合し前記接合部が前記被把持部に対面して前記一方向に直交する方向に前記従動部材を往復移動自在に支持するホルダと、
前記駆動部材と前記従動部材とが相対的に一方向に移動するように前記駆動部材または前記従動部材を移動させる駆動手段と、を備え、
前記被把持部は、凸部からなり、
前記把持機構は、前記凸部を外側から前記接合部で押圧して把持するアウタータイプの把持機構であり、
前記従動部材は、２体が対向するように隙間を形成してコレット形状をなすように鍔状をなした根本部で連結し、
前記ワークの被把持部は、前記ワークの表面に沿って衝立状に突出して形成されたリブ形状であること、
を特徴とするワーク把持装置。
【請求項３】
前記自在移動支持機構は、互いに直交する３軸方向に移動自在に支持する３軸方向移動機構を備えたこと、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のワーク把持装置。
【請求項４】
前記ロボットアームに固定される固定プレートを有し、
前記支持プレートは、前記固定プレートに弾性機構を介して当該固定プレートから離れる方向に付勢されて弾性支持されていること、
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のワーク把持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、把持装置に係り、特に、ロボットアームに装着して種々のワークを把持して搬送するための把持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の部品を加工し組み付けて、多様なバリエーションを有する製品を完成させる生産ラインでは、多種類のワークに柔軟に対応して効率よく確実に搬送するための技術が採用されている（例えば、特許文献１，２）。
特許文献１では、ワークを把持するハンド部を交換するハンド部交換機構５４により多種多様なワークに対応することができる。
特許文献２では、タレット式のロボットハンドにより複数のハンドを回転し切り換えて選択することで交換時間を短縮している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２６２２８１号公報（図１、図２）
【特許文献１】特開平１０−２０２４５６号公報（図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のハンド部交換機構５４では、ワークの種類に応じて別個のハンドを用意しなければならないので、ハンドの製作コストや置き場の確保が問題となる。また、特許文献２のタレット式のロボットハンドでは構造が複雑になるため、ロボットの先端部が重くなり動作が制約され、切り換える種類にも限界があるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、単一の把持装置で種々のワークに対応でき、軽量化に適したロボットアームに装着する把持装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、ロボットアームに装着して種々のワークを搬送するためのワーク把持装置であって、前記ロボットアームに連結する支持プレートと、この支持プレートに配設され前記ワークの被把持部を把持する把持機構と、この把持機構を自在移動可能に支持する自在移動機構と、前記把持機構の移動を規制する移動規制装置と、を備え、前記ワークの被把持部は、第１の被把持部と第２の被把持部とを有し、前記把持機構は、前記支持プレートに固定された前記第１の被把持部を把持する第１の把持機構および前記第２の被把持部を把持する第２の把持機構を有し、前記自在移動機構は、前記第１の把持機構を自在移動可能に支持する第１の自在移動機構と、この第１の自在移動機構とは別個独立して前記第２の把持機構を自在移動可能に支持する第２の自在移動機構と、を有し、前記自在移動機構により予め前記第１の被把持部の位置に前記第１の把持機構を位置合わせし、前記第２の被把持部の位置に前記第２の把持機構を位置合わせした状態で前記ワークを把持し、前記把持機構は、くさび形状部が形成された駆動部材と、一方の面に前記くさび形状部に適合する勾配部が形成され、他方の面に前記被把持部に接合する接合部が形成され３体が径方向に移動可能に円周方向に並べて配設された従動部材と、前記くさび形状部と前記勾配部が摺動するように前記駆動部材と前記従動部材とが相対的に一方向に往復移動自在に支持し、前記勾配部が前記くさび形状部に係合し前記接合部が前記被把持部に対面して前記一方向に直交する方向に前記従動部材を往復移動自在に支持するホルダと、前記駆動部材と前記従動部材とが相対的に一方向に移動するように前記駆動部材または前記従動部材を移動させる駆動手段と、を備え、前記被把持部は、凹部からなり、前記把持機構は、前記凹部を内側から前記接合部で押圧して把持するインナータイプの把持機構であること、を特徴とする。
【０００７】
請求項１に係る発明によれば、自在移動機構により把持機構を所定の位置に自在に移動可能であるから、予め把持機構をワークの被把持部に位置合わせしておくことで、被把持部の位置が異なる種々のワークに柔軟に対応することができる。
そして、把持機構の位置合わせは、把持機構に駆動装置を設けてもよいが、外部に設けた位置合わせゲージを使用したり、記録された設定位置に把持機構を移動する外部に設けた把持機構駆動装置を使用したりして実現することもできる。
このため、本発明に係るワーク把持装置は、把持機構の位置合わせをする駆動装置を把持機構に設けずに別体として外部に設けた場合には、より軽量化を実現しながらバリエーションを有する種々のワークに適切に対応することが可能となる。
また、請求項１に係る発明は、前記ワークの被把持部は、第１の被把持部と第２の被把持部とを有し、少なくとも２以上の被把持部を把持するワーク把持装置に好適に適用することができる。
また、前記駆動手段により前記駆動部材または前記従動部材を前記一方向に移動させ、前記くさび形状部に前記勾配部が係合した状態で前記接合部を前記被把持部に押圧することで、前記ワークを把持する必要な把持力を確実に発生させることができる。また、ワークの被把持部を適宜複数個所選定し、各被把持部に対応する複数の把持機構で把持することで、重いワークに対しても確実に把持して搬送することができる。
このように、本発明は、単一の把持装置で種々のワークに対応でき、把持機構の位置合わせをする駆動装置を把持機構に設けずに別体として外部に設けた場合には、より軽量化することが容易であるため、ロボットアームに装着する把持装置として特に適している。
また、インナータイプの把持機構は、ワークに形成された穴や窪み等の凹部を利用して内側から接合部を押圧して把持することができるので、把持しにくい形状のワークに対しても安定して確実に把持することができる。
【０００８】
また、「移動規制装置」により、前記ワークの被把持部に前記把持機構を位置合わせした状態で前記把持機構の移動を規制して位置を保持することで、前記把持機構により確実にワークを把持することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、ロボットアームに装着して種々のワークを搬送するためのワーク把持装置であって、前記ロボットアームに連結する支持プレートと、この支持プレートに配設され前記ワークの被把持部を把持する把持機構と、この把持機構を自在移動可能に支持する自在移動機構と、前記把持機構の移動を規制する移動規制装置と、を備え、前記ワークの被把持部は、第１の被把持部と第２の被把持部とを有し、前記把持機構は、前記支持プレートに固定された前記第１の被把持部を把持する第１の把持機構および前記第２の被把持部を把持する第２の把持機構を有し、前記自在移動機構は、前記第１の把持機構を自在移動可能に支持する第１の自在移動機構と、この第１の自在移動機構とは別個独立して前記第２の把持機構を自在移動可能に支持する第２の自在移動機構と、を有し、前記自在移動機構により予め前記第１の被把持部の位置に前記第１の把持機構を位置合わせし、前記第２の被把持部の位置に前記第２の把持機構を位置合わせした状態で前記ワークを把持し、前記把持機構は、くさび形状部が形成された駆動部材と、一方の面に前記くさび形状部に適合する勾配部が形成され、他方の面に前記被把持部に接合する接合部が形成された従動部材と、前記くさび形状部と前記勾配部が摺動するように前記駆動部材と前記従動部材とが相対的に一方向に往復移動自在に支持し、前記勾配部が前記くさび形状部に係合し前記接合部が前記被把持部に対面して前記一方向に直交する方向に前記従動部材を往復移動自在に支持するホルダと、前記駆動部材と前記従動部材とが相対的に一方向に移動するように前記駆動部材または前記従動部材を移動させる駆動手段と、を備え、前記被把持部は、凸部からなり、前記把持機構は、前記凸部を外側から前記接合部で押圧して把持するアウタータイプの把持機構であり、前記従動部材は、２体が対向するように隙間を形成してコレット形状をなすように鍔状をなした根本部で連結し、前記ワークの被把持部は、前記ワークの表面に沿って衝立状に突出して形成されたリブ形状であること、を特徴とする。
【００１５】
かかる構成によれば、ワークに形成されたボスやリブ等の凸部を利用して外側から接合部で押圧して把持することができるので、把持しにくい形状のワークに対しても安定して確実に把持することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のワーク把持装置であって、前記自在移動支持機構は、互いに直交する３軸方向に移動自在に支持する３軸方向移動機構を備えたことを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によれば、３軸方向移動機構を備えたことで、バリエーションを有するワークの種類ごとに異なる種々の位置に形成されたワークの被把持部に確実に対応することができる。
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のワーク把持装置であって、前記ロボットアームに固定される固定プレートを有し、前記支持プレートは、前記固定プレートに弾性機構を介して当該固定プレートから離れる方向に付勢されて弾性支持されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るワーク把持装置は、種々のワークに対応でき、軽量化に適しているため、ロボットアームに好適に装着することができる。このため、穴部や凸部を有し、製品のバリエーションに応じて穴部や凸部の位置が変わるトランスミッションケースやトルコンケース等を確実に把持することができるため、特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る姿勢制御装置をワーク把持装置に適用した場合の使用例を説明するためのワーク搬出工程を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るワーク把持装置の姿勢制御装置の主要部の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るワーク把持装置における把持機構の動作を示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は先端部の側面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るワーク把持装置における把持機構を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は把持する前の状態、（ｃ）は従動部材の分解図、（ｄ）は把持した状態を示す。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る姿勢制御装置における把持機構の位置合わせ治具の構成を示す部分断面正面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る姿勢制御装置における弾性機構の動作（ワークを載置するパレットの剛性が高い場合）を示す模式的正面図であり、（ａ）はワーク把持部を被把持部に挿入する前の状態、（ｂ）はワーク把持部を被把持部に挿入した後の状態を示す。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る姿勢制御装置における弾性機構の動作（ワークを載置するパレットの剛性が低い場合）を示す模式的正面図であり、（ａ）はワーク把持部を被把持部に挿入する前の状態、（ｂ）はワーク把持部を被把持部に挿入した後の状態を示す。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るワーク把持装置の動作を説明するための部分正面断面図であり、把持装置で把持する前の状態を示す。
【図９】本発明の第１の実施形態に係るワーク把持装置の動作を説明するための部分正面断面図であり、サポートシャフトがワークに当接した状態を示す。
【図１０】本発明の実施形態に係るワーク把持装置の動作を説明するための部分正面断面図であり、サポートシャフトの外筒がワークに当接した状態を示す。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係るワーク把持装置の動作を説明するための部分正面断面図であり、クランプが完了した状態を示す。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係るワークが過剰に位置ずれを生じている場合のワーク把持装置の動作を説明するための部分正面断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るアウタータイプの把持機構を説明するための斜視図であり、（ａ）は外観を示し、（ｂ）は内部構造を示す断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係るアウタータイプの把持機構の構成および動作を示す断面正面図であり、（ａ）は把持する前の状態、（ｂ）は把持した状態を示す。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係るアウタータイプの把持機構を説明するための一部分解斜視図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態に係る従動部材の変形例を説明するための一部分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の第１の実施形態に係るワーク把持装置１について、主として図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。
ワーク把持装置１は、図１に示すように、多関節ロボット１００のロボットアーム１０１の先端部１０２に装着して種々のバリエーションを有するワークＷを把持する把持装置として好適に使用することができる。
本実施形態では、ワーク把持装置１を後記する姿勢制御装置２に搭載して多関節ロボット１００に装着する場合について説明する。
多関節ロボット１００は、搬送装置２００によって取り出し位置まで搬送されてきたパレット２０１に載置されたワークＷをロボットアーム１０１の先端部１０２に装着されたワーク把持装置１（図２を併せて参照）によりワークＷの被把持部Ｗａ（図２）を３箇所で把持し、ロボットアーム１０１を旋回させ把持状態を解除して搬出装置３００まで搬送（ワークＷ１参照）する工程を担っている。
【００２１】
なお、本実施形態においては、ワーク把持装置１を姿勢制御装置２に搭載して多関節ロボット１００に装着する場合について説明するが、これに限定されるものではなく、姿勢制御装置２を介さずにワーク把持装置１をロボットアーム１０１の先端部１０２に装着してもよい。
【００２２】
ワーク把持装置１は、図２に示すように、ワークＷの被把持部Ｗａを把持する把持機構１１と、この把持機構１１を自在移動可能に支持する自在移動機構である３軸移動機構１２と、把持機構１１の移動を規制する移動規制装置１３と、を備えている。
そして、ワーク把持装置１は、図１に示すように、別途把持機構１１を種々のワークに適合させるための把持機構１１の位置合わせ治具４００を多関節ロボット１００の近傍に備えている。
【００２３】
なお、本実施形態において、ワーク把持装置１は、同様のワーク把持装置１を３箇所に配設してワークＷに形成された貫通穴等の凹部からなる被把持部Ｗａを３箇所で把持しているが（図１参照）、３箇所に限定されるものではなく、ワークＷの形状に応じて適宜１箇所でもよく、２箇所以上でもよい。３箇所に配設された把持機構１１は同様の構成である。
【００２４】
把持機構１１は、図３に示すように、くさび形状部１１１ａが形成された駆動部材１１１と、駆動部材１１１により拡径方向に移動する従動部材１１２と、駆動部材１１１および従動部材１１２を収容するホルダ１１３と、駆動部材１１１を往復移動して従動部材１１２を駆動させる駆動手段１１４（図２）と、を備えている。
【００２５】
駆動部材１１１は、図４（ｂ）に示すように、円柱形状をなし、先端部には円周方向に３箇所形成された平坦面からなるくさび形状部１１１ａを備えている。
従動部材１１２は、図４（ｃ）に示すように、ほぼ矩形形状をなし、円周方向に並べて３箇所に配設されている。従動部材１１２は、外側の一方の面にくさび形状部１１１ａに適合する勾配部１１２ａが形成され、内側の他方の面に被把持部Ｗａに接合する接合部１１２ｂが形成されている。
接合部１１２ｂは、被把持部Ｗａの穴形状に適合するように断面視で円弧状に形成されているが、これに限定されるものではなく、摩擦係数の高いゴム部材やローレット等の滑り止め加工を施してもよい。
【００２６】
なお、勾配部１１２ａは、平坦面からなるくさび形状部１１１ａに適合するように平坦面で形成され、接合部１１２ｂはワークＷの被把持部Ｗａに適合するように断面視で円弧状に形成されているが、これに限定されるものではなく、ワークＷの重量や摺動部の耐摩耗性、加工性の難易度等を考慮して適宜定めればよく、例えば勾配部１１２ａとくさび形状部１１１ａを断面視で円弧状に形成してもよい。
【００２７】
ホルダ１１３は、図３に示すように、駆動部材１１１を図３（ａ）の上下方向に往復移動自在に支持する本体部１１３ａと、この本体部１１３ａの先端に螺合して接合された先端部１１３ｂと（図４（ｂ）参照）、を備えている。
そして、ホルダ１１３は、本体部１１３ａの内周面１１３ｃで駆動部材１１１を往復移動自在に支持し、先端部１１３ｂの支持部１１３ｄ，１１３ｅ（図３（ｂ）参照）で従動部材１１２を図３（ａ）の左右方向（水平方向）に往復移動自在に支持している。
【００２８】
駆動手段１１４は、図２に示すように、エアシリンダ等の往復駆動手段を駆動部材１１１に連結し、駆動部材１１１を往復移動できるように構成している。
把持機構１１は、駆動手段１１４により、駆動部材１１１を図３（ａ）の上下方向に往復移動することで、従動部材１１２を図３（ａ）の左右方向に移動して（図４（ｂ）参照）、ワークＷの被把持部Ｗａに従動部材１１２の接合部１１２ｂを押し付けるようにして（図４（ｄ）参照）、ワークＷを把持する機構である（図２参照）。
【００２９】
３軸移動機構１２は、図２に示すように、支持プレート２２に配設されたＸ軸方向移動機構１２１と、このＸ軸方向移動機構１２１に支持されたＹ軸方向移動機構１２２と、このＹ軸方向移動機構１２２にブラケット１２４を介して支持されたＺ軸方向移動機構１２３と、を備えている。
３軸移動機構１２は、３軸とも同様に構成され、例えば、Ｘ軸方向移動機構１２１では、Ｘ軸方向に配設されたガイドレール１２１ａと、このガイドレール１２１ａに沿って移動自在に配設されたホルダ１２１ｂと、を備えている。
かかる構成により、ワーク把持装置１は、３軸移動機構１２により、ワーク把持機構１１を前後（Ｘ軸）、左右（Ｙ軸）、上下（Ｚ軸）方向の３軸方向に自在に移動できるように支持している。
【００３０】
なお、本実施形態においては３軸移動機構１２を採用したが、これに限定されるものではなく、ワークＷの被把持部Ｗａの位置関係を考慮して適宜自由度を設定するものであり、１軸や２軸でもよいし、さらに回転軸を備えた移動機構を採用することもできる。
【００３１】
移動規制装置１３は、３軸とも同様に構成され、それぞれＸ軸方向移動機構１２１、Ｙ軸方向移動機構１２２、およびＺ軸方向移動機構１２３に設けられている。例えば、Ｘ軸方向移動機構１２１では、ガイドレール１２１ａをクランプしてホルダ１２１ｂの移動を規制するロック機構を採用している。ただし、移動規制装置１３におけるロック方式は、特に限定されるものではなく、エア式、電磁式等の種々の形態を採用することができる。
【００３２】
かかる構成により、ワーク把持装置１は、移動規制装置１３より、把持機構１１をワークＷの被把持部Ｗａに位置合わせした状態でロックして移動しないように保持することができる。
このため、ワーク把持装置１は、後記する把持機構１１の位置合わせ治具２００により（図５参照）、把持機構１１を自在な位置に調整して被把持位置が異なる種々のワークに柔軟に対応することができる。
【００３３】
＜姿勢制御装置＞
姿勢制御装置２は、図２に示すように、ロボットアーム１０１の先端部１０２に固定する固定プレート２１と、ワーク把持装置１を支持する支持プレート２２と、支持プレート２２を弾性支持する弾性機構３と、支持プレート２２の変位検知手段４と、ワーク把持装置１の姿勢を検知する姿勢検知装置６と、を備えている。
なお、本実施形態においては、姿勢検知装置６を備えた場合について説明するが、これに限定されるものではなく、ワークＷがパレット２０１（図１）に正規の状態で位置決めされている場合には姿勢検知装置６を備えなくともよい。
【００３４】
固定プレート２１は、支持プレート２２を支持するベースとなる部材であり、平面視で矩形形状をなしている（図１参照）。
支持プレート２２は、固定プレート２１に四隅に配設された弾性機構３（図１を併せて参照）を介して弾性支持されている。支持プレート２２には、ワーク把持装置１および姿勢検知装置６がワークＷの所定の箇所（本実施形態では３箇所）を把持できるように所定の箇所（本実施形態では３箇所）に配設されている。
【００３５】
弾性機構３は、図２に示すように、固定プレート２１と支持プレート２２の間に配設されたコイルスプリング３１により、支持プレート２２を固定プレート２１から離れる方向（図２の下方向）に付勢して、支持プレート２２を固定プレート２１に対して弾性支持している。
【００３６】
なお、本実施形態においては、弾性機構３のばね部材としてコイルスプリング３１を採用したが、これに限定されるものではなく、姿勢制御に必要な荷重および撓み量が確保できるものであれば、ねじりコイルばね、板ばね、皿ばね等の種々のばね部材を採用することができる。また、ばね部材に限定されるものではなく、ガススプリングを採用することもできる。
【００３７】
すなわち、ワーク作業装置の作業内容に応じて、その姿勢制御に必要な荷重や撓み量（ストローク）を考慮して、適宜適切なばね部材またはガスプリングを選択して好適な姿勢制御を実現するが、ばね部材は、たわみ量に応じて荷重が比例するので、姿勢制御力を徐々に増大させる用途に適し、ガススプリングは、たわみ量が変化しても一定の荷重を発生することができるので、当初から安定した一定の姿勢制御力を確保する用途に適する。
【００３８】
変位検知手段４は、支持プレート２２の固定プレート２１に対する変位を検知する検知装置であり、近接センサ等の検知装置が使用される。
変位検知手段４は、支持プレート２２の原位置を検知する第１検知器４１および第１被検知部４１ａと、ワーク把持装置１による把持位置を検知する第２検知器４２および第２被検知部４２ａと、支持プレート２２の過剰変位を検知する第３検知器４３および第３被検知部４３ａと、を備えている。
【００３９】
かかる構成により、支持プレート２２が図８に示す原位置から固定プレート２１に近づく方向に移動し、第２被検知部４２ａが第２検知器４２の位置までくるとワーク把持装置１による把持位置にあることを検知し（図９参照）、支持プレート２２が把持位置を行き過ぎて第３被検知部４３ａが第３検知器４３の位置までくると支持プレート２２の過剰変位を検知することができる（図１２（ｃ）参照）。
【００４０】
姿勢検知装置６は、図２に示すように、ワークＷに当接させるサポートシャフト５と、サポートシャフト５の先端に設けられた可撓性部材５ａと、サポートシャフト５を出没自在に内装する外筒６１と、サポートシャフト５をワークＷに押し付ける方向に付勢する付勢手段６２と、サポートシャフト５がワークＷに当接していることを検知する当接検知手段６３と、外筒６１を図３の上下方向に移動するエアシリンダ６４と、を備えている。
【００４１】
ここで、可撓性部材５ａは、例えば、ゴム、発泡スチロール、スポンジ等を使用して、サポートシャフト５をワークＷに当接させたときの衝撃力を緩和しワークＷの損傷を防止することができる。
また、エアシリンダ６４は、ワーク把持装置１の位置決めの際に姿勢検知装置６がワークＷに干渉しないように外筒６１およびサポートシャフト５を上方に逃がすための装置であり、外筒６１およびサポートシャフト５を下方に下げた状態でサポートシャフト５がワークＷと当接可能になる。
【００４２】
当接検知手段６３は、光センサ等からなり、サポートシャフト５がワークＷに当接してから所定の移動量ｓだけ移動し（図９（ａ）参照）、外筒６１の先端面とサポートシャフト５の先端面が面一となった状態で（図１０（ａ）参照）、対面する位置に移動してきた被検知部６３ａにより、サポートシャフト５がワークＷに当接してから所定の移動量だけ移動したことを検知する。
【００４３】
付勢手段６２は、特に限定されず、コイルスプリング等を採用することができるが、付勢手段６２の弾性係数は、弾性機構３のコイルスプリング３１の弾性係数よりも小さく（弾性機構３の弾性係数が付勢手段６２の弾性係数よりも大きく）なるように設定されている。
【００４４】
かかる構成により、図９に示すように、サポートシャフト５がワークＷに当接してから移動する移動量ｓ（図９（ａ）参照）よりも、その間にコイルスプリング３１（図５参照）が撓む移動量ｓ′（図９（ｂ）参照）の方が小さくなる。
【００４５】
姿勢検知装置６は、ブラケット１２４に支持されて、ワーク把持装置１の把持機構１１の近傍に配設されている。
姿勢検知装置６は、当接検知手段６３により、ワークＷを把持する従動部材１１２がワークＷの被把持部Ｗａに適正に挿入された状態であることを検知することができる。
【００４６】
つまり、ロボットアーム１０１（図１参照）の先端部１０２を近づけてサポートシャフト５がワークＷに当接した状態で、さらに先端部１０２をワークＷに近づける方向に移動させると、ワーク把持装置１とともに外筒６１が図３の下方に移動してサポートシャフト５が付勢手段６２の付勢力に抗して外筒６１内に収容され、外筒６１の先端面とサポートシャフト５の先端面が面一となってワークＷに当接する。
【００４７】
このとき、同時に把持機構１１の先端部（ワーク把持部）では、ワークＷを把持する従動部材１１２がワークＷの被把持部Ｗａに適正に挿入された状態となるように把持機構１１に対して姿勢検知装置６が適正な位置および高さに配設されている。
【００４８】
このため、姿勢検知装置６は、サポートシャフト５がワークＷに当接してから所定の移動量だけ移動し外筒６１の先端面とサポートシャフト５の先端面が面一となった状態を当接検知手段６３によって検知することで、ワークＷを把持する従動部材１１２がワークＷの被把持部Ｗａに適正に挿入された状態となっていることを確認することができる。
【００４９】
把持機構１１の位置合わせ治具４００は、図５に示すように、多種類のワークに対応する被把持部Ｗａ（図２参照）である穴部２０１ａが形成された治具プレート４０１と、この治具プレート４０１に立設されたガイドポスト４０２と、を備えている。
【００５０】
かかる構成により、位置合わせ治具４００のガイドポスト４０２に支持プレート２２に配設されたガイド部材２２１を嵌合させることで、ロボットアーム１０１の先端部１０２に装着されたワーク把持装置１を位置合わせ治具４００に位置決めできるようになっている。
【００５１】
そして、ワーク把持装置１を位置合わせ治具４００に位置決めした状態で、把持機構１１の先端部（ワーク把持部）を所定のワークに対応する穴部４０１ａに挿入し、移動規制装置１３により３軸移動機構１２の移動を規制することで、把持機構１１を位置決めした状態でロックすることができる。
【００５２】
続いて、本発明の実施形態に係るワーク把持装置１を姿勢制御装置２に搭載して多関節ロボット１００に装着して適用する場合の動作について図６から図１２を参照しながら説明する。
＜弾性機構３の動作＞
まず、弾性機構３の動作について、主として図６と図７を参照しながら説明する。参照する図６はワークを載置するパレットの剛性が高い場合の弾性機構３の動作を示す模式的正面図であり、（ａ）は把持機構１１の先端部（ワーク把持部）を被把持部に挿入する前の状態、（ｂ）はワーク把持部を被把持部に挿入した後の状態を示す。図７はワークを載置するパレットの剛性が低い場合の弾性機構３の動作を示す模式的正面図である。
なお、図６と図７では、説明の便宜上、ワークＷの傾き等を誇張して表現するが、実際には微小な変形量である。
【００５３】
ここで、パレット２０１（図１参照）は、目的や用途に応じて種々の形態が採用されるが、例えば、金属製のアングル材等で構成する場合には一般的に剛性が高く、合成樹脂等で構成する場合には剛性が低くなるため、弾性機構３の付勢力（弾性支持力）とパレット２０１の剛性との関係により以下のように弾性機構３は異なる機能を奏する。
【００５４】
＜パレットの剛性が高い場合＞
ワークＷを載置するパレット２０１の剛性が高い場合には、弾性機構３は、ワークＷの姿勢に合わせてワーク把持装置１の姿勢を制御するように動作する傾向を示す。
すなわち、弾性機構３は、図１に示すように、例えば、パレット２０１に載置されたワークＷを把持機構１１で把持しようとする際に、パレット２０１に載置されたワークＷが所定の位置からずれていたり傾いていたりしている場合には、このずれ等によるずれ量に応じてワークＷに対するワーク把持装置１の姿勢を制御する。
【００５５】
具体的には、図６（ａ）に示すように、ワークＷに角度αの傾きがある場合には、ロボットアーム１０１（図１参照）によりワーク把持装置１をワークＷに対して所定の位置に配置し、把持機構１１の先端部（ワーク把持部）をワークＷの被把持部Ｗａに挿入する際に、ワークＷの傾き角度αに応じてワークＷの被把持部Ｗａから支持プレート２２を時計回りに回転させようとするモーメントＭが反作用的に加えられる。
【００５６】
そして、図６（ｂ）に示すように、このようにして加えられたモーメントＭがワークＷに対するワーク把持装置１の角度αの傾きを適宜柔軟に吸収し、傾き角度αに応じて支持プレート２２の位置や傾斜角度を補正することで、姿勢制御装置２は、ワークＷに対するワーク把持装置１の姿勢を好適に制御することができる。
【００５７】
＜パレットの剛性が低い場合＞
ワークＷを載置するパレット２０１（図１参照）の剛性が低い場合には、弾性機構３は、ワークＷの姿勢をワーク把持装置１に合わせるように動作する傾向を示す。
すなわち、弾性機構３は、図１に示すように、例えば、パレット２０１に載置されたワークＷを把持機構１１で把持しようとする際に、パレット２０１に載置されたワークＷが所定の位置からずれていたり傾いていたりしている場合には、このずれ等を補正して、ワークＷの姿勢をワーク把持装置１に合わせるように機能する。
【００５８】
具体的には、図７（ａ）に示すように、把持機構１１の先端部（ワーク把持部）をワークＷの被把持部Ｗａに挿入する際に、弾性機構３はその付勢力（弾性支持力）により、傾き角度αでパレット２０１（図１参照）に載置されているワークＷに付勢力（押圧力）を付与するため、パレット２０１のしなりや変形等によりワークＷを反時計回りに回転させようとするモーメントＭ′が加えられる。
【００５９】
そして、図７（ｂ）に示すように、このようにして加えられたモーメントＭ′は、ワークＷの姿勢が傾き角度αよりも小さいα′になるように作用するため、ワーク把持装置１とワークＷとのずれを好適に補正してワークＷの姿勢をワーク把持装置１に合わせることができる。
【００６０】
なお、本実施形態においては、便宜上、パレット２０１の剛性が高い場合と低い場合に分けて説明したが、実際には厳格に区別されるものではなく、弾性機構３による付勢力（弾性支持力）とパレット２０１の剛性との関係等により複合的に動作するが、弾性機構３による付勢力を適宜調整することで好適にワークＷにワーク把持装置１が正対するように制御することができる。
【００６１】
＜ワーク把持装置の動作＞
ワーク把持装置１の動作について、図８から図１１を参照しながら説明する。参照する図において、図８は把持装置でワークを把持する前の状態、図９はサポートシャフトがワークに当接した状態、図１０はサポートシャフトの外筒がワークに当接した状態、図１１はクランプが完了した状態を示す部分正面断面図である。
【００６２】
ワーク把持装置１がワークＷに当接しない状態から（図８（ａ））、ロボットアーム１０１の先端部１０２をサポートシャフト５がワークＷに当接するまで近づけた状態で（図９（ａ））、さらに先端部１０２をワークＷに近づける方向にｓだけ移動させると、図１０（ａ）に示すように、ワーク把持装置１とともに外筒６１が図３の下方に移動してサポートシャフト５が付勢手段６２の付勢力に抗して外筒６１内に収容され、外筒６１の先端面とサポートシャフト５の先端面が面一となってワークＷに当接する。
【００６３】
そして、このようにして外筒６１の先端面とサポートシャフト５の先端面が面一となった状態を当接検知手段６３によって検知する。つまり、当接検知手段６３は、サポートシャフト５がワークＷに当接してから所定の移動量だけ移動したことを対面する位置に移動してきた被検知部６３ａにより検知する。
【００６４】
一方、変位検知手段４は、図１０（ｂ）に示すように、ワーク把持装置１による把持位置を検知する第２検知器４２が対面する位置に移動してきた第２被検知部４２ａの存在を検知する。このようにして、姿勢制御装置２は、ワーク把持装置１が正規の把持位置に位置決めされたことを確認する。
【００６５】
このとき、ワーク把持装置１が正規の把持位置に位置決めされた状態であれば、同時に把持機構１１の先端部（ワーク把持部）では、ワークＷを把持する従動部材１１２が所定の隙間δ（図１０（ａ）参照）を形成してワークＷの被把持部Ｗａに適正に挿入された状態となっている。
【００６６】
このようにして、姿勢検知装置６は、サポートシャフト５がワークＷに当接してから所定の移動量だけ移動し外筒６１の先端面とサポートシャフト５の先端面が面一となった状態を当接検知手段６３によって検知することで、ワークＷを把持する従動部材１１２がワークＷの被把持部Ｗａに適正に挿入された状態となっていることを確認することができる。
【００６７】
そして、図１１に示すように、ワークＷに対してワーク把持装置１が所定の姿勢で位置決めされた状態で、把持機構１１は、駆動手段１１４により、駆動部材１１１を従動部材１１２に押し込むように移動して（図１１（ａ）参照）、ワークＷの被把持部Ｗａに従動部材１１２を押し付けるようにしてワークＷを把持する。
【００６８】
＜ワークが過剰にずれている場合の動作＞
図１におけるパレット２０１に載置されたワークＷが振動や外的要因により過剰な位置ずれを生じている場合におけるワーク把持装置１の姿勢制御装置２の動作について図１２を参照しながら説明する。
姿勢制御装置２は、弾性機構３によっても姿勢制御しきれないようなワークＷが過剰な位置ずれを生じている場合には、その状態を姿勢検知装置６および変位検知手段４によって検知する。
【００６９】
ワークＷが所定の載置状態から過剰にずれている場合には、図１２（ａ）に示すように、把持機構１１の先端部がワークＷの被把持部Ｗａに接近しようとすると、ワークＷが過剰にずれているため把持機構１１の先端部をワークＷの被把持部Ｗａに挿入することができずに把持機構１１の先端部がワークＷに当接する。
【００７０】
把持機構１１の先端部がワークＷに当接した状態では、ロボットアーム１０１の先端部１０２を移動させて、サポートシャフト５がワークＷに当接するまで近づけようとしても、図１２（ｂ）に示すように、サポートシャフト５をワークＷに当接させることができない。
【００７１】
このため、当接検知手段６３は、サポートシャフト５が所定の移動量ｓだけ移動して、外筒６１の先端面とサポートシャフト５の先端面が面一となった状態を検知することができない。
【００７２】
そして、サポートシャフト５がワークＷに当接していることを検知しない状態のままで、変位検知手段４により第２検知器４２が対面する位置に移動してきた第２被検知部４２ａにより支持プレート２２がワーク把持位置まで変位したことを検知する。
【００７３】
しかしながら、変位検知手段４は、第２検知器４２により支持プレート２２がワーク把持位置まで変位したことを検知しても、当接検知手段６３によりサポートシャフト５がワークＷに当接していることを検知しないので、ワーク把持装置１がワークＷに対して正規の位置に位置決めされたと判定することができない。
【００７４】
このため、ロボットアーム１０１の先端部１０２をさらに移動させると、図１２（ｃ）に示すように、姿勢制御装置２は、変位検知手段４により第３検知器４３が対面する位置に移動してきた第３被検知部４３ａにより支持プレート２２の過剰変位を検知する。
【００７５】
このようにして、姿勢制御装置２は、当接検知手段６３によりサポートシャフト５がワークＷに当接していることを検知しない状態で、変位検知手段４により支持プレート２２の過剰変位を検知することで、ワークＷが過剰にずれていると判断し、ワーク把持装置１によりワークＷを把持しようとする際に生じる過度な負荷を未然に検知して回避することができる。
【００７６】
＜第２の実施形態＞
本発明の第１の実施形態においては、被把持部ＷａがワークＷに形成された貫通穴等の凹部であり、凹部を内側から押圧して把持するインナータイプの把持機構を採用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、被把持部Ｗａが円柱形状のボスや衝立形状のリブ等の凸部である場合には、この凸部を外側から押圧して把持するコレットチャック方式のアウタータイプの把持機構を採用することもできる。
以下、被把持部Ｗａがボスである場合と（図１３〜図１５参照）、リブである場合（図１６参照）とに分けて説明する。
【００７７】
＜被把持部Ｗａ′が円柱形状のボスである場合＞
本発明の第２の実施形態に係る把持装置１′におけるアウタータイプの把持機構１１′について図１３〜図１５を参照しながら説明する。参照する図１３は本発明の第２の実施形態に係るアウタータイプの把持機構を説明するための斜視図であり、（ａ）は外観を示し、（ｂ）は内部構造を示す断面図である。図１４はアウタータイプの把持機構の構成および動作を示す断面正面図であり、（ａ）は把持する前の状態、（ｂ）は把持した状態を示す。図１５はアウタータイプの把持機構の構成を説明するための一部分解斜視図である。
なお、以下の説明において、第２の実施形態に係る把持装置１′においては、第１の実施形態における把持機構１１との相違のみであるので他の構成の詳細な説明は省略する。
【００７８】
把持機構１１′は、図１４に示すように、くさび形状部１１１ａ′が形成された駆動部材１１１′と、くさび形状部１１１ａ′に適合する勾配部１１２ａ′が形成され拡径および縮径方向に移動する従動部材１１２′と（図１５を併せて参照）、駆動部材１１１′に内設され従動部材１１２′を軸方向に移動自在に支持するホルダ１１３′と、従動部材１１２′を往復移動して従動部材１１２′を拡径および縮径させる駆動手段１１４（図２参照）に連結されたコレットバー１１４ａ′と、を備えている。
【００７９】
駆動部材１１１′は、従動部材１１２′を拡径縮径するように駆動する部材であり、第１の実施形態におけるホルダ１１３（図３参照）と同様に３軸移動機構１２側に固定されている。
駆動部材１１１′は、図１４（ａ）に示すように、内部に凹部１１１ｂ′が形成された筒状の胴部１１１ｃ′と、胴部１１１ｃ′の先端部に螺入して結合されたリング形状の蓋部１１１ｄ′と、蓋部１１１ｄ′の内周部に形成された前記くさび形状部１１１ａ′と、を備えている。
【００８０】
従動部材１１２′は、図１５に示すように、円周方向に隙間を挟んで３体を並べて全体としてコレット形状をなすように鍔状をなした根元部１１２ｃ′で連結されている。
従動部材１１２′の外周部は、図１４（ａ）に示すように、先端側が拡径されたテーパからなる勾配部１１２ａ′が形成されている。従動部材１１２′の内周部は、被把持部Ｗａ′である凸部に適合させた貫通穴からなる被把持部Ｗａ′との接合部１１２ｂ′が形成されている。
【００８１】
ホルダ１１３′は、図１５に示すように、円周方向に隙間が形成されるようにして３体を並べて配設され、全体としてリング状をなして駆動部材１１１′内に軸方向（図１４における上下方向）に摺動自在に内設されている。ホルダ１１３′の内周部には、周方向に沿ってリング溝１１３ａ′が形成され、このリング溝１１３ａ′内に従動部材１１２′の根元部１１２ｃ′とコレットバー１１４ａ′の先端部１１４ｂ′が埋設されている。
ホルダ１１３′は、従動部材１１２′とコレットバー１１４′を一体として連結するように保持し、駆動部材１１１′に対して、従動部材１１２′を軸方向（図１４における上下方向）に摺動自在に支持するとともに、縮径および拡径方向に移動自在に支持している。
【００８２】
コレットバー１１４′は、棒状の形状をなし、円盤状に拡径された先端部１１４ｂ′と、駆動部材１１１′の凹部に摺動自在に内設されるガイドリング１１４ｃ′と、を備えている。コレットバー１１４ａ′の先端部１１４ｂ′は、従動部材１１２′の根元部１１２ｃ′に当接した状態でホルダ１１３′の内周部に埋設されている。
【００８３】
かかる構成により、把持機構１１′は、図１４（ａ）に示すように、駆動手段１１４（図２参照）により、コレットバー１１４ａ′を図１４（ａ）の下方向に移動すると、従動部材１１２を図３（ａ）の拡径方向に移動して、非把持状態にすることができる。
一方、図１４（ｂ）に示すように、把持機構１１′は、駆動手段１１４（図２参照）により、コレットバー１１４ａ′を図１４（ａ）の上方向に移動すると、従動部材１１２′を縮径方向に移動して、ワークＷ′の被把持部Ｗａ′に従動部材１１２′の接合部１１２ｂ′を押し付けるようにして、ワークＷ′を把持することができる。
【００８４】
なお、前記した第２の実施形態においては、駆動部材１１１′を軸（上下）方向で移動しないように固定し、駆動手段１１４（図２参照）により従動部材１１２′が駆動部材１１１′に対して軸方向に移動することで縮径して把持するようにしたが、これに限定されるものではなく、従動部材１１２′を軸方向で移動しないように固定し、駆動手段１１４により駆動部材１１１′を従動部材１１２′に対して軸方向に移動して従動部材１１２′を縮径して把持してもよい。
【００８５】
＜被把持部がリブである場合＞
図１６に示すように、被把持部Ｗａ′′がワークＷ′′の表面に沿って衝立状に突出して形成されたリブである場合には、２体の従動部材１１２′′を対向するように配設して構成する。
前記した第２の実施形態における被把持部Ｗａ′がボスである場合は、従動部材１１２′を円周方向に隙間を挟んで３体を並べて配設したが（図１５参照）、被把持部Ｗａ′′がリブである場合は、２体の従動部材１１２′′を対向するように配設したものである。
このため、以下の説明において、前記した被把持部Ｗａ′がボスである場合と同様の構成については、重複するため詳細な説明は省略する。
【００８６】
従動部材１１２′′は、先端側が拡径されたテーパからなる勾配部１１２ａ′′を有する円柱を縦割りに半分に割ったような形状をなし、一方の面に勾配部１１２ａ′′が形成され、他方の面に平坦面からなる接合面１１２ｂ′′が形成されている。そして、従動部材１１２′′は、隙間を挟んで互いに接合面１１２ｂ′′を向かい合わせにして２体が配設され、根元部１１２ｃ′′で連結されている。
【００８７】
かかる構成により、把持機構１１′は、従動部材１１２′′をそれぞれの接合面１１２ｂ′′がワークＷ′′の被把持部Ｗａ′′からなるリブに外側から接合するように挟持して確実に把持することができる。
【００８８】
従動部材１１２′′の外周部は、先端側が拡径されたテーパからなる勾配部１１２ａ′′と、軸方向に沿って細長く形成された断面が半円状の凸状部１１２ｄ′′と、を備えている。凸状部１１２ｄ′′は、駆動部材１１１′′のくさび形状部１１１ａ′に形成された断面が半円状の凹状部１１１ｅ′′に係合して軸方向に摺動することで、回り止めの機能を奏する。このため、被把持部Ｗａ′′からなるリブの向きに合わせて位置合わせすることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１，１′      ワーク把持装置
２      姿勢制御装置
３      弾性機構
４      変位検知手段
５      サポートシャフト
５ａ    可撓性部材
６      姿勢検知装置
１１，１１′，１１′′    把持機構
１２    ３軸移動機構（自在移動機構）
１３    移動規制装置
２１    固定プレート
２２    支持プレート
３１    コイルスプリング
６１    外筒
６２    付勢手段
６３    当接検知手段
１００  多関節ロボット
１０１  ロボットアーム
１１１，１１１′  駆動部材
１１１ａ，１１１ａ′  くさび形状部
１１２，１１２′  従動部材
１１２ａ，１１２ａ′  勾配部
１１２ｂ，１１２ｂ′  接合部
１１３，１１３′  ホルダ
１１３ａ  本体部
１１３ｂ  先端部
１１４    駆動手段
１１４ａ′  コレットバー
４００  位置合わせ治具
４０１  治具プレート
Ｗ，Ｗ′，Ｗ′′      ワーク
Ｗａ，Ｗａ′，Ｗａ′′    被把持部
【図１】
0005671441.tif 000002
【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】
0005671441.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005671441.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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