(57)【要約】【課題】収縮や膨張などの成形誤差にかかわらず中空状の樹脂成形品を無理な力を加えることなく把持できる樹脂成形品の把持装置を提供する。【解決手段】中空の樹脂成形品であるラジエタータンクＷを、駆動源によって互いに近接・離間する一対の把持機構部４により把持する把持装置１０であって、各把持機構部４は、両把持機構部４の近接・離間方向と直交する方向の軸線回りに回転自在な揺動部材１８と、揺動部材１８にボールジョイント２０を介して取り付けられ、ラジエタータンクの被把持部を把持する把持部材１９と、を備える。把持部材１９は、先細りした一端がボール２２に固着され、ボールジョイント２０のハウジング２１の開孔２３の縁に当接することで傾動規制される略円錐台形状の円錐軸部２４を有する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状の樹脂成形品を、駆動源によって互いに近接・離間する一対の把持機構部により把持する把持装置であって、
前記各把持機構部は、
両把持機構部の近接・離間方向と直交する方向の軸線回りに回転自在な揺動部材と、
前記揺動部材にボールジョイントを介して取り付けられ、樹脂成形品の被把持部を把持する把持部材と、
を備えることを特徴とする樹脂成形品の把持装置。
【請求項２】
前記把持部材は、
先細りした一端が前記ボールジョイントのボールに固着され、前記ボールジョイントのハウジングの開孔の縁に当接することで傾動規制される略円錐台形状の円錐軸部を有することを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品の把持装置。
【請求項３】
前記円錐軸部の他端に円板状の把持板部が形成され、該把持板部の把持面には同心円状に球状突起が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の樹脂成形品の把持装置。
【請求項４】
前記把持板部の把持面の中心部に、樹脂成形品の被把持部を把持したときの圧力を検出する圧力センサが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形品の把持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空状の樹脂成形品の把持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形された中空薄肉の樹脂成形品の場合、気温により大幅に収縮・膨張し、さらに射出成形品は射出毎の成分比率が微妙に異なることもあり、これらに起因して金型からの離型後に収縮率または発泡率（膨張率）が異なって成形品個々に寸法誤差が生じやすい。また、中空薄肉であるため僅かな外力でも変形しやすい。
【０００３】
ラジエタータンクのような中空薄肉の射出成形品をロボットの把持装置により把持し、車体などの基幹部品の所定位置に位置決め保持して締結するような場合、把持装置は成形品の締結部位を避けて把持することとなるが、そのような成形品の把持部としては曲面或いは複雑な形状を呈している場合が多々ある。
【０００４】
このような場合、前記した寸法誤差があると把持部分の全面にわたって均一な力で把持することができず、把持装置の把持片の一部が片当たりして成形品の一部に局部的に押圧力が加わりやすい。押圧力が局部的に加わると、把持部分が中空で薄肉である場合、把持部分が変形した状態で把持され、その結果、把持装置に対する成形品の把持姿勢が変位して、成形品を正確な取り付け位置に締結できないという不都合が生じやすい。特に、ずれた位置でボルトによる締結を行おうとすると、ねじ山あがりの事象等の組み付け不良が発生するおそれがある。また、把持装置の把持片の片当たりによって成形品の把持部分が座屈変形するおそれもある。
【０００５】
以上の問題に対して従来から、成形品の寸法誤差を撮像装置等を用いて検出、把握し、その検出信号に基いてロボットの把持装置の把持位置、把持動作および車体の所定位置への位置決め保持に関するティーチングデータを補正することが行われているが、その補正処理に時間がかかるため、成形品の成形サイクルタイムが長くなり、生産効率が低下しやすいという問題がある。
【０００６】
一方、特許文献１には、ワークを把持するフィンガー基体をゴム製の弾性材で一体成形し、このフィンガー基体に空洞を形成し、この空洞に圧力調整弁を介して適宜に調整された加圧空気を送給することにより外形形状の異なるワークを安定して把持する技術が開示されている。また特許文献２には、ワークを把持する把持指の当接パッド内に感圧センサを配設し、駆動部を作動させ、把持指によりワークを把持する把持動作時の感圧センサの出力信号に基き、ワークの硬軟を検出して把持スピードを制御し、最適な把持力を検出した時点で駆動部を停止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１９７４７５号公報
【特許文献２】特開２００１−９６４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の技術によると、ワークの収縮率または発泡率（膨張率）を考慮した技術ではないため、設定された圧力の加圧空気をフィンガー基体に送給した状態でワークを把持すると、場合によってワークが変形するおそれがある。また、特許文献２の技術においてもワークの収縮率または発泡率（膨張率）が考慮されていないため、たとえば形状の複雑な把持部が収縮または発泡（膨張）した場合、当接パッドがワークの把持部に片当たりし、この状態での感圧センサの出力信号に基き駆動部を制御すると、十分な把持力が得られず、移載時にワークの位置ずれが発生したり、局部的な加圧による把持部の変形が生ずるおそれがある。
【０００９】
本発明は、以上のような課題を解決するために創作されたものであり、収縮や膨張などの成形誤差にかかわらず中空状の樹脂成形品を無理な力を加えることなく把持できる樹脂成形品の把持装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、中空状の樹脂成形品を、駆動源によって互いに近接・離間する一対の把持機構部により把持する把持装置であって、前記各把持機構部は、両把持機構部の近接・離間方向と直交する方向の軸線回りに回転自在な揺動部材と、前記揺動部材にボールジョイントを介して取り付けられ、樹脂成形品の被把持部を把持する把持部材と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、収縮や膨張に伴う製作誤差により樹脂成形品の被把持部の位置が内外方向にずれ、これに起因して把持部材が片当たりしたとしても、被把持部から受ける反力により、被把持部の形状に倣って把持部材がボールジョイントの回動に伴って傾動するとともに揺動部材が揺動することにより片当たりの変位が吸収される。これにより、片当たりによる樹脂成形品の位置ずれや変形が防止される。
【００１２】
また、本発明は、前記把持部材は、先細りした一端が前記ボールジョイントのボールに固着され、前記ボールジョイントのハウジングの開孔の縁に当接することで傾動規制される略円錐台形状の円錐軸部を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、把持部材の傾動範囲を簡単な構造で設定できる。
【００１４】
また、本発明は、前記円錐軸部の他端に円板状の把持板部が形成され、該把持板部の把持面には同心円状に球状突起が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、樹脂成形品の被把持部を複数の球状突起の頂点で、つまり複数の点接触で把持できるため、被把持部の形状に対する把持部材の倣い姿勢が安定し、良好な把持状態を得ることができる。
【００１６】
また、本発明は、前記把持板部の把持面の中心部に、樹脂成形品の被把持部を把持したときの圧力を検出する圧力センサが設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、簡単な構成で把持装置の把持力を設定できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、収縮や膨張などの成形誤差にかかわらず中空状の樹脂成形品を無理な力を加えることなく把持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の樹脂成形品の把持装置の正面図である。
【図２】本発明の樹脂成形品の把持装置の側面図である。
【図３】樹脂成形品を載置したパレットが搬送コンベア上を搬送される状態を示す図であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ平面図、側面図である。
【図４】揺動部材および把持部材の構造を示す平面図である。
【図５】揺動部材および把持部材の構造を示す側面図である。
【図６】揺動部材および把持部材の作用を示す平面図である。
【図７】揺動部材および把持部材の作用を示す側面図である。
【図８】把持板部の正面図および側断面図である。
【図９】樹脂成形品を把持したときの揺動部材および把持部材の作用を示す平面図である。
【図１０】把持装置の駆動機構の変形例を示す正面図である。
【図１１】図１０におけるＨ−Ｈ断面図である。
【図１２】球状突起のみを設けた場合の把持板部の正面図および側断面図である。
【図１３】樹脂成形品であるラジエタータンクの平面図である。
【図１４】樹脂成形品であるラジエタータンクの側面図である。
【図１５】図１４におけるＭ矢視図である。
【図１６】図１４におけるＮ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
把持対象の中空の樹脂成形品を自動車用のラジエタータンクＷとした形態について説明する。図１、図２に示すように、本発明に係る樹脂成形品の把持装置１０は、たとえばロボットアーム１の先端に取り付けられる。把持装置１０は、駆動源（サーボシリンダ１２）によって互いに近接・離間する一対の把持機構部４によりラジエタータンクＷを把持する。
【００２１】
具体的に説明すると、ロボットアーム１の先端には矩形状の基板１１が取り付けられ、この基板１１には、ロボットアーム１の軸線Ｏ（本実施形態では鉛直軸線）と直交する方向（図１における左右方向）において互いに近接・離間するように移動する作動片１２ａを有するサーボシリンダ１２が取り付けられている。サーボシリンダ１２の筐体外面には、作動片１２ａの移動方向に沿う一対のガイドレール１３が取り付けられている。
【００２２】
各把持機構部４は、作動片１２ａに係合し、ガイドレール１３に沿って摺動する摺動部材１４と、一面部が摺動部材１４に螺着されたＬ字状の支持部材１５と、支持部材１５の他面部１５ａに軸線Ｏと平行な軸線回りに回転自在に軸支された回転軸１７と、回転軸１７に固定されることにより、作動片１２ａの近接・離間方向と直交する方向の軸回り（本実施形態では軸線Ｏと平行な軸線回り）に回転自在な揺動部材１８と、支持部材１５の他面部１５ａの先端に螺着され、揺動部材１８の回転を規制する揺動規制板１６と、揺動部材１８にボールジョイント２０を介して取り付けられ、ラジエタータンクＷの被把持部を把持する把持部材１９と、を備える。
【００２３】
図４、図５も参照して、揺動部材１８は扁平の直方体形状を呈しており、その一面の下部両側にそれぞれボールジョイント２０を介して把持部材１９が一対取り付けられている。ボールジョイント２０のハウジング２１は揺動部材１８に螺着等により取り付けられる。把持部材１９は、先細りした一端がボールジョイント２０のボール２２に固着され、ハウジング２１の開孔２３の縁に当接することで回動規制される略円錐台形状の円錐軸部２４と、円錐軸部２４の他端に形成される円板状の把持板部２５とを有した形状からなる。各把持機構部４のハウジング２１の開孔２３は互いに対向するように位置しており、したがって、把持板部２５の把持面２５ａが互いに対向するように位置する。
【００２４】
各把持機構部４の揺動部材１８は、たとえば各一面を平行に対向させた位置からの回転角度が一方側、他方側に各６°までとなるように揺動規制板１６のストッパ部１６ａにより回転規制される（図６参照）。把持部材１９は、たとえば円錐軸部２４が開孔２３の縁に当接することにより開孔２３の軸線に対して全周にわたり１４°まで傾動する（図６、図７参照）。開孔２３の軸線はロボットアーム１の軸線Ｏと直交する方向に沿う軸線である。
【００２５】
図８において、把持板部２５はたとえばウレタン樹脂により形成され、把持面２５ａには複数の直径１ｍｍ〜２ｍｍ程度、高さ０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の半球状の球状突起２６が放射状かつ同心円状に形成されている。把持板部２５の把持面２５ａの中心部には、ラジエタータンクＷの被把持部を把持したときの圧力を検出する圧力センサ２７が適宜に埋設される。圧力センサ２７の検出信号は制御装置２に送信される。
【００２６】
以上の把持装置１０を用いてラジエタータンクＷを把持する手順を説明する。
図３において、符号Ｐは、ラジエタータンクＷの形状に倣った載置凹部Ｐ１が形成されたパレットを示す。ラジエタータンクＷは図１３〜図１６にも示すように細長形状を呈しており、図３に示すように倒伏された状態となってそのときの下面周りが載置凹部Ｐ１に嵌り込む態様で載置される。パレットＰはラジエタータンクＷを載置凹部Ｐ１に載置した状態で搬送コンベアＣ／Ｖ上を搬送される。図３（ａ）から判るように、ラジエタータンクＷはその長手方向が搬送コンベアＣ／Ｖの幅方向に沿う向きで搬送される。
【００２７】
搬送コンベアＣ／Ｖ上を搬送されるパレットＰは位置決め装置ＳＴにより位置決め停止される。次いで位置決め停止されたパレットＰ上のラジエタータンクＷの基準位置Ｘａ、Ｘｂを撮像装置３により撮像する。基準位置Ｘａ、ＸｂはそれぞれラジエタータンクＷの長手方向一端側、他端側に設定されており、基準位置ＸａはラジエタータンクＷを車体に取り付けるための螺子孔Ｗ１、基準位置ＸｂはラジエタータンクＷの長手方向の辺と短辺との直交点Ｗ２である。
【００２８】
撮像装置３により撮像されたラジエタータンクＷの基準位置（これを符号Ｘｃ、Ｘｄとする）は制御装置２に送信される。そして、制御装置２では予め制御装置２に記憶されたティーチングデータに基づくラジエタータンクＷの基準位置Ｘａ、Ｘｂと、撮像装置３から送信されてきた基準位置Ｘｃ、Ｘｄとを照合して、ラジエタータンクＷの取り付け位置を補正するための演算を行う。その補正データは制御装置２からロボットアーム１に送信される。
【００２９】
把持装置１０はティーチングの設定位置から補正された新たな設定位置に移動し、次いでサーボシリンダ１２が作動する。すなわち、サーボシリンダ１２の作動片１２ａに係合した摺動部材１４が摺動することで各把持機構部４が互いに近接する方向に摺動し、ボールジョイント２０で支持された把持板部２５の把持面２５ａがラジエタータンクＷの被把持部Ｗａ、Ｗｂに無圧で当接する。被把持部Ｗａ、ＷｂはラジエタータンクＷの一対の長手方向辺の中央にそれぞれ形成された緩やかな円弧状の凹部からなる。このとき、前記基準位置の補正をしたにもかかわらず、ラジエタータンクＷの製作誤差（離型後の収縮率または発泡率（膨張率））によって被把持部Ｗａ、Ｗｂの位置が内外方向にずれていたときには、各把持板部２５が同時に当接しない場合がある。
【００３０】
その場合、把持板部２５が片当たり状態となり、本来であればラジエタータンクＷが一方側に強く押されるところ、本発明では、片当たり状態となったとき、ラジエタータンクＷから受ける反力により被把持部Ｗａ、Ｗｂの形状に倣って把持部材１９が傾動するとともに揺動部材１８が揺動することにより、片当たりの変位が吸収され、その間に他の全ての把持部材１９がラジエタータンクＷの被把持部Ｗａ、Ｗｂに当接する（図９参照）。したがって、ラジエタータンクＷが押されることにより移動したり、片当たりによる被把持部Ｗａ、Ｗｂの変形などが防止される。各把持機構部４の揺動部材１８および把持部材１９の変位について、前記したように揺動部材１８は互いに平行に対向した位置から鉛直方向の軸回りに一方側、他方側に各６°まで揺動し、把持部材１９は開孔２３の軸線に対して全周にわたり１４°まで傾動する。
【００３１】
やがて、サーボシリンダ１２の駆動により把持部材１９の把持力がさらに強くなると、揺動部材１８を取り付けた回転軸１７が、この回転軸１７を軸支する支持部材１５の支持孔１５ｂの内面を把持方向に沿って押圧することにより揺動部材１８が位置決め固定され、同様に把持部材１９を取り付けたボール２２がこのボール２２の収容孔２８の内面を把持方向に沿って押圧することにより把持部材１９が位置決め固定される。
【００３２】
そして、把持部材１９に埋設された圧力センサ２７がたとえば４ｋｇｆ（３９Ｎ）/ｃｍ２を検出した時点でサーボシリンダ１２が作動を停止する。これにより把持板部２５はその把持面２５ａをラジエタータンクＷの被把持部Ｗａ、Ｗｂに倣わせて変位した状態で球状突起２６によりラジエタータンクＷを確実に把持する。
【００３３】
次いで把持装置１０によりラジエタータンクＷを把持したロボットアーム１は、基準位置Ｘｃ、Ｘｄに基いて制御装置２により補正されたティーチングデータに基き、車体の取り付け位置まで移動、停止し、作業者またはロボットによりラジエタータンクＷが車体に取り付けられる。
【００３４】
以上により、ラジエタータンクＷの製作誤差による位置不良およびラジエタータンクＷの変形による位置不良による車体への取り付け不良を防止することができる。また、製造工程のサイクルタイムを低下させることなくラジエタータンクＷの取り付け作業を実行することができる。
【００３５】
なお、本実施形態では圧力センサ２７の設定値を４ｋｇｆ/ｃｍ２としたが、樹脂成形品の変形強度により設定値を可変とすることにより、各成形品に対する汎用性を高めることができる。また、圧力センサ２７の代わりにサーボシリンダ１２のサーボ機構を用いて、作動片１２ａの移動距離を制御することにより適正な把持力でラジエタータンクＷを把持することが可能である。この場合には図１２に示すように圧力センサは不要となる。
【００３６】
また、図１０、図１１に変形例として示すように、把持装置１０（把持機構部４）の駆動機構として、基板１１に取り付けたサーボシリンダ５０と、このサーボシリンダ５０の作動片５０ａに係合する一方の摺動部材５１と、前記一方の摺動部材５１を一端側に挿通し、その両端を基板１１に支持されたガイドロッド５３、５３と、前記一方の摺動部材５１と対向するようにガイドロッド５３、５３の他端側に挿通される他方の摺動部材５２と、一方の摺動部材５１に配設された支持部材５４に一端を支持され、他端を基板１１に支持された挿通部材５６の開口５７を摺動自在に挿通するラックバー５８と、他方の摺動部材５２に配設された支持部材５５に一端を支持され、他端を基板１１に支持された挿通部材５６の開口５７を摺動自在に挿通するラックバー５９と、基板１１に軸支され、ラックバー５８、５９に噛合するピニオンギア６０とを備える構成とし、これらの構成により一対の把持機構部４を互いに近接、離間させるようにしてもよい。
【００３７】
また、本発明の対象となる樹脂成形品はラジエタータンクに限られずに他の用途の部品でもよい。
【符号の説明】
【００３８】
４      把持機構
１０      把持装置
１２      サーボシリンダ（駆動源）
１８      揺動部材
１９      把持部材
２０      ボールジョイント
２４      円錐軸部
２５      把持板部
２５ａ    把持面
２６      球状突起
２７      圧力センサ
Ｗ      ラジエタータンク（樹脂成形品）
Ｗａ、Ｗｂ  被把持部
【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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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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