(57)【要約】【課題】把持装置および方法において、把持開口の大きさを正確に設定することができ、安定した把持動作を行うことができるようにする。【解決手段】把持装置が、把持ユニットに対して動作制御値を送出して把持ユニットの動作を制御する把持機構制御部１１７と、把持部材によって形成される把持開口の大きさを算出するための画像処理部１１２と、複数の動作制御値に対して画像処理部１１２で算出された把持開口の大きさから、動作制御値に対する把持開口の大きさとの関係を表す校正データを生成する校正データ生成部１１３と、校正データを記憶するデータ記憶部１１６と、把持ユニットに対する動作制御値データをデータ記憶部１１６に記憶された校正データに基づいて生成して、把持機構制御部１１７に送出する装置制御部１１５とを備える。【選択図】図３
2009190111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被把持物に対して進退可能とされた把持部材を少なくとも１つ有する複数の把持部材によって前記被把持物を把持する把持機構を有し、前記被把持物の形状情報および位置情報に基づいて前記把持機構の開閉および移動を行って前記被把持物を把持する把持装置であって、
前記把持機構に対して動作制御値を送出して前記把持機構の動作を制御する把持機構制御部と、
前記進退可能とされた把持部材の進退位置を検出して、前記複数の把持部材によって形成される把持開口の大きさを算出する把持開口検出部と、
前記把持開口検出部で算出された把持開口の大きさから、前記把持機構における動作制御値と把持開口の大きさとの関係を表す校正データを生成する校正データ生成部と、
該校正データ生成部で生成された前記校正データを記憶する校正データ記憶部と、
前記被把持物の形状情報に基づいて、前記被把持物を把持するための把持開口の大きさの目標値を決定し、該目標値に至るまで前記把持開口の大きさを変化させるための前記把持機構に対する動作制御値データを前記校正データ記憶部に記憶された校正データに基づいて生成して、前記把持機構制御部に送出する把持動作制御部とを備えることを特徴とする把持装置。
【請求項２】
前記複数の把持部材の少なくとも１つは、前記複数の把持部材が前記被把持物を把持したことを検知して検知信号を発生する把持検知部を備え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】
前記進退可能とされた把持部材は、一定の支点を中心に回動可能に設けられたアーム状部材からなり、
前記把持機構は、前記進退可能とされた把持部材に対して前記支点から離間した部位に駆動力を加えて、前記支点を中心に回動させることによって、前記被把持物を把持するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の把持装置。
【請求項４】
前記複数の把持部材は、いずれも前記被把持物に対して進退可能とされた把持部材であることを特徴とする請求項１に記載の把持装置。
【請求項５】
前記複数の把持部材は、前記被把持物を把持したことを検知して検知信号を発生する把持検知部をそれぞれ備えることを特徴とする請求項４に記載の把持装置。
【請求項６】
前記各把持部材は、それぞれ一定の支点を中心に回動可能に設けられたアーム状部材からなり、
前記把持機構は、前記各把持部材に対して前記支点から離間した部位に駆動力を加えて、前記支点を中心に回動させることによって、前記被把持物を把持するようにしたことを特徴とする請求項４または５に記載の把持装置。
【請求項７】
前記把持開口検出部は、
前記把持開口の画像を撮像する撮像部と、該撮像部で撮像された前記把持開口の画像を画像処理することによって前記把持開口の大きさを算出する画像処理部とを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の把持装置。
【請求項８】
被把持物に対して進退可能とされた把持部材を少なくとも１つ有する複数の把持部材によって前記被把持物を把持する把持機構と、該把持機構に対して動作制御値を送出して前記把持機構の動作を制御する把持機構制御部と、前記進退可能とされた把持部材の進退位置を検出して前記複数の把持部材によって形成される把持開口の大きさを算出する把持開口検出部とを備える把持装置を用いた把持方法であって、
前記把持機構制御部に前記進退可能とされた把持部材の複数の動作制御値を設定して前記把持機構を動作させ、前記各動作制御値のそれぞれにおける前記把持開口の大きさを、前記把持開口検出部により算出し、前記把持機構における動作制御値と把持開口の大きさとの関係を表す校正データを生成する校正データ生成工程と、
該校正データ生成工程で生成された前記校正データを記憶する校正データ記憶工程とを備え、
前記校正データ生成工程、および前記校正データ記憶工程を行った後に、
前記被把持物の形状情報に基づいて、前記被把持物を把持するための把持開口の大きさの目標値を決定し、
該目標値に至るまで前記把持開口の大きさを変化させるための前記把持機構に対する動作制御値データを生成して、前記把持機構制御部に送出することで、前記被把持物を把持する把持工程を行うことを特徴とする把持方法。
【請求項９】
被把持物に対して進退可能とされた把持部材を少なくとも１つ有する複数の把持部材によって前記被把持物を把持する把持機構と、該把持機構に対して動作制御値を送出して前記把持機構の動作を制御する把持機構制御部と、前記進退可能とされた把持部材の進退位置を検出して前記複数の把持部材によって形成される把持開口の大きさを算出する把持開口検出部と、前記複数の把持部材が前記被把持物を把持したことを検知して検知信号を発生する把持検知部とを備える把持装置を用いた把持方法であって、
前記把持機構制御部に前記進退可能とされた把持部材の複数の動作制御値を設定して前記把持機構を動作させ、前記各動作制御値のそれぞれにおける前記把持開口の大きさを、前記把持開口検出部により算出し、前記把持機構における動作制御値と把持開口の大きさとの関係を表す校正データを生成する校正データ生成工程と、
該校正データ生成工程で生成された前記校正データを記憶する校正データ記憶工程とを備え、
前記校正データ生成工程、および前記校正データ記憶工程を行った後に、
前記被把持物の形状情報に基づいて、前記被把持物を把持するための把持開口の大きさの目標値を決定し、
該目標値に至るまで前記把持開口の大きさを変化させるための前記把持機構の前記進退可能とされた把持部材に対する動作制御値データを生成して、前記把持機構制御部に送出するとともに、前記把持検知部による前記検知信号の発生を監視し、該検知信号の発生の後に、前記把持機構の前記進退可能とされた把持部材の進退を停止させることで、前記被把持物を把持する把持工程を行う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、把持装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の工業製品の組立工程、検査工程などにおいて、部品を所定位置に配置したり、移動させたりするため、部品を把持する把持装置が用いられている。このような把持装置に用いられる把持機構としては、流体や電磁力などを用いたアクチュエータを駆動源として、対向する把持部材を進退させて部品を把持するチャック機構や、把持部材の周囲に配置された把持部材を放射状に進退させて部品を把持するチャック機構が知られている。
例えば、特許文献１には、このような把持装置として、微小部品をチャックによりピックアップする微小部品把持装置であって、位置決めモータによりチャックの一対の爪部材を開閉作動するチャック開閉手段と、ＣＣＤカメラからなる微小部品の検出手段と、該検出手段からの微小部品の被把持部の幅および隣接する微小部品との間隔の検出信号に基づいてチャックの一対の爪部材の開閉ストロークを設定する演算処理手段を備え、演算処理手段からの信号で位置決めモータの回転量を制御するようにしたものが記載されている。
この微小部品把持装置では、互いに対向するチャックが、バネによって開方向に付勢されている。そして、カムによってチャックの対向方向に直交する上下方向に移動可能とされた昇降部材が設けられ、この昇降部材の下端側のテーパ部によって、水平方向の駆動分力が発生する。これによりリニアガイドによって水平方向にガイドされたチャックの対向距離が、昇降部材の昇降位置に応じて変化するようになっている。
【特許文献１】特開２００４−８２２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の把持装置には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、把持機構が複数の部品の組合せからなり、カムの回転によって発生する上下方向の駆動力が昇降部材に伝達され、テーパ部を介して、水平方向分力が昇降部材からチャックに伝達されることで、チャックの対向距離が変化する。
このため、各部材の製造誤差や弾性変形などが多重に組み合わさることによって、一定のカム位置でのチャック間の対向距離がばらつく。その結果、把持開口（把持幅）の大きさがばらついてしまう。把持開口が広がりすぎると被把持物を把持できなくなり、把持開口が狭すぎると被把持物に対する把持力が大きくなりすぎる。このようなばらつきは、被把持物が小さくなればなるほど、相対的に顕著となり、良好な把持を行うことができなくなるという問題がある。
また、このような微小部品の把持機構では、被把持物に加わる把持力を低減したり、狭小なスペースで把持したりすることができるように、把持部材として低剛性のピンセットを採用しなければならない場合がある。このようなピンセットを閉じるために押圧すると、ピンセットそのものが変形するため、この押圧位置の変位と被把持物を把持するピンセット先端の変位とは、必ずしも比例関係にない場合がある。このような場合、ピンセット先端での把持開口（把持幅）と押圧部の変位の関係を計算により求める事は困難という問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、把持開口の大きさを正確に設定することができ、安定した把持動作を行うことができる把持装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、被把持物に対して進退可能とされた把持部材を少なくとも１つ有する複数の把持部材によって前記被把持物を把持する把持機構を有し、前記被把持物の形状情報および位置情報に基づいて前記把持機構の開閉および移動を行って前記被把持物を把持する把持装置であって、前記把持機構に対して動作制御値を送出して前記把持機構の動作を制御する把持機構制御部と、前記進退可能とされた把持部材の進退位置を検出して、前記複数の把持部材によって形成される把持開口の大きさを算出する把持開口検出部と、前記把持開口検出部で算出された把持開口の大きさから、前記把持機構における動作制御値と把持開口の大きさとの関係を表す校正データを生成する校正データ生成部と、該校正データ生成部で生成された前記校正データを記憶する校正データ記憶部と、前記被把持物の形状情報に基づいて、前記被把持物を把持するための把持開口の大きさの目標値を決定し、該目標値に至るまで前記把持開口の大きさを変化させるための前記把持機構に対する動作制御値データを前記校正データ記憶部に記憶された校正データに基づいて生成して、前記把持機構制御部に送出する把持動作制御部とを備える構成とする。
この発明によれば、把持機構制御部に動作制御値を設定して、複数の把持部材のうち進退可能とされた把持部材を進退させて把持機構を動作させ、動作制御値における把持開口の大きさを、把持開口検出部により検出し、校正データ生成部によって、把持機構における動作制御値に対する把持開口の大きさとの関係を表す校正データを生成し、この校正データを校正データ記憶部に記憶することができる。
そして、把持動作制御部によって、被把持物の形状情報に基づいて、被把持物を把持するための把持開口の大きさの目標値を決定し、この目標値に至るまで把持開口の大きさを変化させるための把持機構に対する動作制御値データを校正データ記憶部に記憶された校正データに基づいて生成して、把持機構制御部に送出することができる。
把持機構制御部では、把持動作制御部から送出された動作制御値データに基づいて、把持機構を制御することで、目標値に一致した把持開口の大きさが得られるように、把持機構を駆動することができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の把持装置において、前記複数の把持部材の少なくとも１つは、前記複数の把持部材が前記被把持物を把持したことを検知して検知信号を発生する把持検知部を備える構成とする。
この発明によれば、複数の把持部材の少なくとも１つは、複数の把持部材が被把持物を把持したことを検知する把持検知部を備えるので、把持動作制御部で決定する把持開口の大きさの目標値を、把持に必要な把持開口の大きさよりも狭い目標値に設定しておき、把持検知部で発生される検知信号に基づいて把持機構を停止することによって、把持機構の動作が、仮に校正データからのずれたとしても、確実に被把持物を把持することができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の把持装置において、前記進退可能とされた把持部材は、一定の支点を中心に回動可能に設けられたアーム状部材からなり、
前記把持機構は、前記進退可能とされた把持部材に対して前記支点から離間した部位に駆動力を加えて、前記支点を中心に回動させることによって、前記被把持物を把持するようにした構成とする。
この発明によれば、支点を中心に回動可能に設けられたアーム状部材に対して、支点から離間した部位に駆動力を加えて、アーム状部材の支点を中心に回動させることで進退可能とされた把持部材を進退させ、これにより把持開口の大きさを変えて、被把持物を把持することができる。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の把持装置において、前記複数の把持部材は、いずれも前記被把持物に対して進退可能とされた把持部材である構成とする。
この発明によれば、複数の把持部材がいずれも被把持物に対して進退可能とされるので、被把持物の位置を固定した状態で把持する場合、被把持物に対して各把持部材を離間させた状態から把持することができ、また把持解除する場合にも各把持部材を被把持物から離間した状態で把持解除することができるため、より円滑な把持動作を行うことができる。
【０００９】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の把持装置において、前記複数の把持部材は、前記被把持物を把持したことを検知して検知信号を発生する把持検知部をそれぞれ備える構成とする。
この発明によれば、複数の把持部材が、被把持物を把持したことを検知する把持検知部をそれぞれ備えるので、把持動作制御部で決定する把持開口の大きさの目標値を、把持に必要な把持開口の大きさよりも狭い目標値に設定しておき、各把持検知部で発生される検知信号に基づいて把持機構を停止することによって、把持機構の動作が、仮に校正データからのずれたとしても、確実に被把持物を把持することができる。
【００１０】
請求項６に記載の発明では、請求項４または５に記載の把持装置において、前記各把持部材は、それぞれ一定の支点を中心に回動可能に設けられたアーム状部材からなり、前記把持機構は、前記各把持部材に対して前記支点から離間した部位に駆動力を加えて、前記支点を中心に回動させることによって、前記被把持物を把持するようにした構成とする。
この発明によれば、支点を中心に回動可能に設けられたアーム状部材に対して、支点から離間した部位に駆動力を加えて、アーム状部材の支点を中心に回動させることで各把持部材を進退させ、これにより把持開口の大きさを変えて、被把持物を把持することができる。
【００１１】
請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれかに記載の把持装置において、前記把持開口検出部は、前記把持開口の画像を撮像する撮像部と、該撮像部で撮像された前記把持開口の画像を画像処理することによって前記把持開口の大きさを算出する画像処理部とを備える構成とする。
この発明によれば、撮像部によって把持開口の画像を撮像し、この画像を画像処理部で画像処理することによって、把持開口の大きさを算出することができるので、把持機構が駆動されるに伴い、把持部材が変形する場合でも、正確に把持開口の大きさを算出することができるので、汎用性を向上することができる。
【００１２】
請求項８に記載の発明では、被把持物に対して進退可能とされた把持部材を少なくとも１つ有する複数の把持部材によって前記被把持物を把持する把持機構と、該把持機構に対して動作制御値を送出して前記把持機構の動作を制御する把持機構制御部と、前記進退可能とされた把持部材の進退位置を検出して前記複数の把持部材によって形成される把持開口の大きさを算出する把持開口検出部とを備える把持装置を用いた把持方法であって、
前記把持機構制御部に前記進退可能とされた把持部材の複数の動作制御値を設定して前記把持機構を動作させ、前記各動作制御値のそれぞれにおける前記把持開口の大きさを、前記把持開口検出部により算出し、前記把持機構における動作制御値と把持開口の大きさとの関係を表す校正データを生成する校正データ生成工程と、該校正データ生成工程で生成された前記校正データを記憶する校正データ記憶工程とを備え、前記校正データ生成工程、および前記校正データ記憶工程を行った後に、前記被把持物の形状情報に基づいて、前記被把持物を把持するための把持開口の大きさの目標値を決定し、該目標値に至るまで前記把持開口の大きさを変化させるための前記把持機構に対する動作制御値データを生成して、前記把持機構制御部に送出することで、前記被把持物を把持する把持工程を行う方法とする。
この発明によれば、請求項１に記載の把持装置を用いる把持方法になっているので、請求項１に記載の発明と同様の作用を備える。
【００１３】
請求項９に記載の発明では、被把持物に対して進退可能とされた把持部材を少なくとも１つ有する複数の把持部材によって前記被把持物を把持する把持機構と、該把持機構に対して動作制御値を送出して前記把持機構の動作を制御する把持機構制御部と、前記進退可能とされた把持部材の進退位置を検出して前記複数の把持部材によって形成される把持開口の大きさを算出する把持開口検出部と、前記複数の把持部材が前記被把持物を把持したことを検知して検知信号を発生する把持検知部とを備える把持装置を用いた把持方法であって、前記把持機構制御部に前記進退可能とされた把持部材の複数の動作制御値を設定して前記把持機構を動作させ、前記各動作制御値のそれぞれにおける前記把持開口の大きさを、前記把持開口検出部により算出し、前記把持機構における動作制御値と把持開口の大きさとの関係を表す校正データを生成する校正データ生成工程と、該校正データ生成工程で生成された前記校正データを記憶する校正データ記憶工程とを備え、前記校正データ生成工程、および前記校正データ記憶工程を行った後に、前記被把持物の形状情報に基づいて、前記被把持物を把持するための把持開口の大きさの目標値を決定し、該目標値に至るまで前記把持開口の大きさを変化させるための前記把持機構の前記進退可能とされた把持部材に対する動作制御値データを生成して、前記把持機構制御部に送出するとともに、前記把持検知部による前記検知信号の発生を監視し、該検知信号の発生の後に、前記把持機構の前記進退可能とされた把持部材の進退を停止させることで、前記被把持物を把持する把持工程を行う方法とする。
この発明によれば、請求項２に記載の把持装置を用いる把持方法になっているので、請求項２に記載の発明と同様の作用を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の把持装置および方法によれば、校正データ生成部によって把持機構の開閉を行うための動作制御値に対する把持開口の大きさの関係を表す校正データを生成し、これを校正データ記憶部に記憶し、把持動作制御部によりこの校正データに基づいて把持機構の動作を制御することができるため、把持開口の大きさを正確に設定することができ、安定した把持動作を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１６】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る把持装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る把持装置の概略構成を示す模式的な斜視図である。図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る把持装置の把持機構の模式的な正面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る把持装置の制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係る把持装置の校正データの一例を示す模式的なグラフである。横軸は動作制御値ｘ、縦軸は、把持開口の大きさｙを示す。
なお、図中のＸＹＺ座標系は、方向参照の便宜のために各図共通の方向に記載したものである（以下の図面も同様）。各軸の方向は、ＸＹ平面が水平面に一致され、Ｚ軸正方向が鉛直上向き方向を表すように配置されている。
【００１７】
本実施形態の把持装置１００は、図１に示すように、パレット７上に配置された、例えば、組立用部品や小組立体などからなるワーク８（被把持物）を把持して、予めワーク８ごとに設定された移動位置に移動させる装置である。移動位置としては、パレット７上の他の位置でもよいし、例えば、把持装置１００の近傍に配置された組立装置、観察装置、搬送装置、検査装置（いずれも不図示）などパレット７の外部への移動位置であってもよい。また、ワーク８をパレット７上から一旦移動して、例えば、観察や組み付け等を行った後、パレット７上の元の位置に戻す動作でもよい。
なお、図１は模式図のため、ワーク８を直方体状に描いているが、これは一例であって、ワーク８は、適宜の形状を採用することができ、パレット７上で異なる形状のものが混在していてもよい。
以下では、ワーク８の形状情報、特に、ワーク８を把持するために必要な被把持部の形状や位置などに関する形状情報、パレット７上の位置情報は、少なくとも把持装置１００によって把持動作を開始する前に、把持装置１００に供給されるものとして説明する。
例えば、パレット７やワーク８に固有の識別番号が付されており、これらの識別番号と各ワーク８の形状情報や位置情報が、把持装置１００がアクセス可能なデータベースに格納されているといった例を挙げることができる。あるいは、把持装置１００がワーク８の形状情報や位置情報を取得するカメラなどを備え、予め、パレット７とパレット７上の各ワーク８の画像を撮影して、ワーク８の形状情報、位置情報を取得するようにしてもよい。
【００１８】
把持装置１００の概略構成は、Ｘ軸ステージ６、門型支柱１、Ｙ軸ロボット２、Ｚ軸ロボット３、把持ユニット４（把持機構）、および撮像部５からなる。また、図１では図示を省略しているが、これらはいずれも、制御ユニット１１０（図３参照）に対して電気的に接続されている。
【００１９】
Ｘ軸ステージ６は、パレット７を載置して、水平面内の１軸方向であるＸ軸方向に沿って、駆動するための移動機構である。
門型支柱１は、Ｘ軸ステージ６の駆動方向に対して直交する両側方にそれぞれ立設された支柱と、この支柱の上端に、Ｘ軸ステージ６の駆動方向に直交する方向（図示Ｙ軸方向）にＸ軸ステージ６をまたぐように架設された梁部材とからなる、Ｘ軸方向視で下側（図示Ｚ軸負方向側）に開口するコ字状の支持部材である。
門型支柱１の梁部材のＸ軸正方向側には、Ｙ軸ロボット２、Ｚ軸ロボット３が順次配置されている。
Ｙ軸ロボット２は、門型支柱１の梁部材に対してＹ軸方向に移動できるように設けられた移動機構である。
Ｚ軸ロボット３は、Ｙ軸ロボット２に対して、Ｚ軸方向に移動できるように設けられた移動機構である。そして、Ｚ軸ロボット３の下端部には、把持ユニット４が固定されている。
このような構成により、把持ユニット４は、Ｘ軸ステージ６上のパレット７に対して、３軸方向に相対移動可能に保持されている。
【００２０】
把持ユニット４は、ワーク８に対して、図視Ｙ軸方向に沿って進退可能とされた複数の把持部材によってワーク８を把持する把持機構を構成するもので、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ベース１０、モータ１１、カム１２、把持部材２０Ａ、２０Ｂ、およびばね１６を備えている。
【００２１】
ベース１０は、Ｚ軸ロボット３の下端部の前面側に固定された板状またはブロック状の部材であり、把持ユニット４の基台となっている。
モータ１１は、把持ユニット４の把持部材２０Ａ、２０Ｂによって、ワーク８を把持するための駆動力を供給する回転モータであり、ベース１０に穿設された孔に対して、モータ１１の出力軸であるモータ軸１１ａが図示Ｘ軸方向に沿ってＸ軸正方向側に突出する状態で固定されている。なお、モータ１１のモータ本体は、Ｚ軸ロボット３の下端部を貫通している。
モータ１１は、本実施形態では、ステッピングモータを採用しており、ステップ角を変更する動作制御値ｘを変えることで、モータ軸１１ａの回転方向および回転角を変更できるようになっている。
カム１２は、モータ軸１１ａの先端に取り付けられた板カムであり、モータ軸１１ａの軸中心からの径方向長さが所定のカム曲線に基づいて変化されたカム外周面１２ａを備える。
本実施形態では、把持部材２０Ａ、２０Ｂをモータ軸１１ａの軸中心を通る図示ＺＸ平面に平行な平面Ｓ（図２（ａ）参照）に対して対称に移動させるようにするため、カム外周面１２ａの形状は、モータ軸１１ａの軸中心を通る直線上のそれぞれの径方向長さが同じ長さになる凸曲面からなる形状とされている。
【００２２】
把持部材２０Ａ、２０Ｂは、ワーク８を図示Ｙ軸方向から、挟んで把持するために対をなすアーム状部材であり、対となる面が互いに面対称な形状に形成され、平面Ｓに対して面対称となるように配置されている。
把持部材２０Ａ（２０Ｂ）は、上端側の側面であるカム押圧面１３ａが、カム１２のカム外周面１２ａに当接可能に設けられた棒状のリンク１３Ａ（１３Ｂ）と、このリンク１３Ａ（１３Ｂ）のカム押圧面１３ａが設けられた側面の下端側にねじ１７を介して固定された把持爪１５Ａ（１５Ｂ）とにより構成されている。
【００２３】
本実施形態の把持爪１５Ａ（１５Ｂ）は、可撓性を有する金属または合成樹脂の平板部材からなる。リンク１３Ａ（１３Ｂ）の下端からＺ軸負方向側に突出された把持爪１５Ａ（１５Ｂ）の部分は、突出方向に先細の形状に形成され、爪先端部１５ａ（１５ａ）において、ワーク８との当接時に弾性変形することでワーク８を弾性的に把持できるようになっている。
互いに対向する２つの爪先端部１５ａの対向間隔は、少なくともワーク８を把持する直前の状態では、Ｘ軸方向から見たときにＺ軸正方向から負方向側に向かって狭まるように設定されている。
また、把持部材２０Ａ（２０Ｂ）は、リンク１３Ａ（１３Ｂ）の中間部において、ベース１０から、図示Ｘ軸方向に立設されたピン部材からなるピボット１４Ａ（１４Ｂ）によって回動可能に支持されている。このため、把持部材２０Ａ（２０Ｂ）は、ベース１０上で、ＺＹ平面に平行な平面内で回動できるようになっている。
【００２４】
ばね１６は、把持部材２０Ａ、２０Ｂの下端側を水平方向に押し開くように付勢するための圧縮コイルばねである。ばね１６は、ピボット１４Ａ、１４Ｂよりも把持爪１５Ａ、１５Ｂ側の位置で、両端部がリンク１３Ａ、１３Ｂと固定され、リンク１３Ａ、１３Ｂによって、圧縮状態に挟持されている。
把持部材２０Ａ、２０ｂは、ピボット１４Ａ、１４Ｂを支点とするテコを構成しているため、ばね１６の付勢力は、リンク１３Ａ、１３Ｂの各カム押圧面１３ａを通して、カム１２のカム外周面１２ａに作用する。
ばね１６のばね定数は、カム外周面１２ａと２つのカム押圧面１３ａとが常に当接できる付勢力が得られるように設定されている。
【００２５】
このような構成により、把持ユニット４では、カム１２の回動に応じて、把持部材２０Ａ、２０Ｂが、それぞれピボット１４Ａ、１４Ｂを中心に回動し、これにより互いに対向する２つの爪先端部１５ａがＹ軸方向に進退して、対向間隔が変化するようになっている。対向間隔をワーク８の被把持部の幅より、広い状態から狭い状態に変化させることで、ワーク８をＹ軸方向に挟持して把持することができる。
本実施形態では、少なくともワーク８を把持する直前の状態では、把持爪１５Ａ、１５Ｂの対向間隔が把持爪１５Ａ、１５Ｂの対向面の先端の稜線Ｐ、Ｑ（図２（ａ）での点Ｐ、Ｑ）で最も狭くなるため、ワーク８は、把持爪１５Ａ、１５Ｂと稜線Ｐ、Ｑで最初に当接する。そこで稜線Ｐ、Ｑの対向距離を、把持ユニット４の把持開口の大きさ、または把持幅と称する。
【００２６】
撮像部５は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ素子などからなる撮像素子を備え、把持爪１５Ａ、１５ＢをＸ軸方向から撮像して、把持爪１５Ａ、１５ＢのＹ軸方向における進退位置を検出するための画像を制御ユニット１１０に送出するものである。
本実施形態では、撮像部５は、門型支柱１に設けられた不図示の支持部材に固定され、門型支柱１の梁部材の下方かつＸ軸ステージ６の上方の一定位置に、Ｘ軸負方向側から、把持ユニット４を撮像できるように配置されている。ただし、撮像部５は、適宜の移動機構によって可動に保持し、後述する校正データの作成時のみ、前記一定位置に移動できるような構成としてもよい。
【００２７】
次に、制御ユニット１１０について説明する。
制御ユニット１１０は、図３に示すように、装置制御部１１５（把持動作制御部）、移動機構制御部１１４、把持機構制御部１１７、画像取得部１１１、画像処理部１１２、校正データ生成部１１３、およびデータ記憶部１１６を備える。
【００２８】
装置制御部１１５は、把持装置１００を動作させるための全体制御を行うもので、把持機構制御部１１７、移動機構制御部１１４、画像取得部１１１、校正データ生成部１１３、およびデータ記憶部１１６と電気的に接続され、これらに制御信号を送出したり、データの授受を行ったりすることができるようになっている。また、文字や画像データを表示するためのモニタなどからなる表示部１１８と、把持装置１００の操作者が操作入力を行うため、例えば、キーボードやマウスなどの適宜の入力手段からなる操作部１１９とも電気的に接続されている。
装置制御部１１５には、パレット７がＸ軸ステージ６上に載置されるまでに不図示の通信回線または操作部１１９から、ワーク８の形状情報と、ワーク８のパレット７上での位置情報と、ワーク８の把持、移動の手順に関する情報が供給されている。手順に関する情報は、例えば、ワーク８の移動位置や移動個数、移動順序などの情報が含まれる。
【００２９】
移動機構制御部１１４は、装置制御部１１５からの制御信号に基づいて、Ｘ軸ステージ６、Ｙ軸ロボット２、およびＺ軸ロボット３の各移動機構の移動位置を制御して、把持ユニット４の位置移動を行うためのものである。
【００３０】
把持機構制御部１１７は、装置制御部１１５から送出される動作制御値ｘに基づいて、把持ユニット４の把持爪１５Ａ、１５ＢをＹ軸方向に進退させるものである。本実施形態では、動作制御値ｘは、モータ１１の基準位置からの回転量を制御している。
【００３１】
画像取得部１１１は、装置制御部１１５からの制御信号に基づいて、撮像部５から送出される画像信号を取得し、必要に応じて、ノイズ除去、輝度補正などを施して、フレーム画像の画像データを生成し、画像処理部１１２に送出するものである。
【００３２】
画像処理部１１２は、画像取得部１１１で取得された画像データに対して、例えば、エッジ抽出やパターンマッチングなどの適宜の画像処理を施すことにより、把持爪１５Ａ、１５Ｂが形成する把持開口の大きさｙ（ＰＱの対向距離）を算出して、算出結果を校正データ生成部１１３に送出するものである。
画像処理部１１２は、撮像部５、画像取得部１１１とともに、把持部材２０Ａ、２０ＢのＹ軸方向の進退位置を検出して、把持部材２０Ａ、２０Ｂによって形成される把持開口の大きさを算出する把持開口検出部を構成している。
【００３３】
校正データ生成部１１３は、装置制御部１１５の制御信号に基づいて、画像処理部１１２からは把持開口の大きさｙを取得するとともに、装置制御部１１５からは把持開口の大きさｙを算出した画像を取得した時の動作制御値ｘを取得し、複数のデータ（ｘ，ｙ）から、動作制御値ｘに対する把持開口の大きさｙとの間の関係を表す校正データを生成するものである。校正データは、複数個の（ｘ，ｙ）から曲線の当てはめを行って、得られた曲線の係数の組として生成してもよいし、表データとして生成してもよい。
データ記憶部１１６は、校正データ生成部１１３によって生成された校正データを記憶するものである。
【００３４】
図４に、校正データの一例を模式的なグラフに示す。
本例では、図４の曲線２００に示すように、動作制御値ｘが増大するにつれて把持開口の大きさｙが単調に増大しており、さらに詳しくは、動作制御値ｘの小さな領域および大きな領域では、把持開口の大きさｙが相対的に小さな変化率で増大して、これらの間の中間領域では、把持開口の大きさｙが相対的に大きな変化率で増大する非線形な変化を示している。
【００３５】
制御ユニット１１０の装置構成としては、上記の各部の機能をそれぞれ専用のハードウェアによって実現してもよいが、本実施形態では、ＣＰＵ、メモリ、外部記憶装置および入出力インタフェースを備えるコンピュータによって、各機能を実現する制御プログラムを実行する構成としている。
【００３６】
次に、把持装置１００の動作について説明する。
図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明の第１の実施形態に係る把持装置の把持機構の開状態と閉状態を示す模式的な正面図である。図６は、本発明の第１の実施形態に係る把持方法の校正データ生成工程で撮像される画像の一例の模式図である。図７は、本発明の第１の実施形態に係る把持方法における校正データ生成工程のフローチャートおよび校正データ記憶工程を説明するフローチャートである。図８は、本発明の第１の実施形態に係る把持方法における把持工程を説明するフローチャートである。
【００３７】
把持ユニット４では、モータ１１によりモータ軸１１ａを回転させて把持爪１５Ａ、１５ＢのＹ軸方向の進退位置が変化させることで把持開口の大きさを変化させる。
例えば、図５（ａ）は、モータ１１の回転により、カム１２のカム外周面１２ａとリンク１３Ａ、１３Ｂの各カム押圧面１３ａとの接点間距離Ｄが最小値Ｄｍｉｎ、把持開口の大きさＰＱ（ＰＱの対向距離）がｄｍａｘになった場合の状態を示す。このとき、把持部材２０Ａ、２０Ｂは、ばね１６の付勢力を受けており、ピボット１４Ａ、１４ｂがテコの支点となって各カム押圧面１３ａからカム外周面１２ａに押圧力が作用し、それぞれの間で当接状態が保持されている。
また、図５（ｂ）では、図５（ａ）の状態から、モータ１１がさらに約９０度回転することにより、カム外周面１２ａと各カム押圧面１３ａとの接点間距離Ｄが、最大値Ｄｍａｘ（ただし、Ｄｍａｘ＞Ｄｍｉｎ）になった場合の状態を示す。
各カム押圧面１３ａの接点間距離ＤがＤｍａｘに変化したことで、把持部材２０Ａ、２０Ｂは、ピボット１４Ａ、１４Ｂを中心に、図示紙面内で、それぞれ反時計回り、時計回りに回転している。そのため、把持開口の大きさＰＱはｄｍｉｎ（ただし、ｄｍｉｎ＜ｄｍａｘ）に変化する。
【００３８】
仮に把持部材２０Ａ、２０Ｂが剛体であれば、各カム押圧面１３ａの接点間距離Ｄと、把持開口の大きさＰＱとはテコ比に応じて比例関係にある。そのため、カム外周面１２ａのカム曲線とカム１２の回転位置との関係のみによって把持開口の大きさＰＱが決まる。
しかしながら、例えば、ワーク８のサイズが小さい場合には把持部材２０Ａ、２０Ｂも同様に小さくならなければならない事が多く、それに伴って把持部材２０Ａ、２０Ｂの剛性も小さくならざるを得ないので、ばね１６の付勢力によって把持部材２０Ａ、２０Ｂがたわむ。ばね１６の付勢力は把持開口を狭めるほど大きくなるため、把持部材２０Ａ、２０Ｂのたわみ量も大きくなる。その結果、動作制御値ｘに対する把持開口の大きさｙは、把持部材２０Ａ、２０ｂを剛体とした設計値より大きくなり、ワーク８を良好に把持できない場合がある。
さらに、カム外周面１２ａの製造誤差や摩耗なども、把持開口の大きさをばらつかせる原因となる。
そのため、把持装置１００では、動作制御値ｘに対する把持開口の大きさｙを検出して、校正データを作成し、この校正データに基づいて、把持開口の大ききｙを正確に制御できるようにしている。
すなわち、把持装置１００は、校正データ生成工程、および校正データ記憶工程を行う初期化モードと、把持工程を行う通常モードとを有し、操作部１１９によっていずれかの動作を選択することができるようにしている。
把持工程は、少なくとも１回は初期モードを実施して校正データをデータ記憶部１１６に記憶してから行うようにする。
また、初期化モードは、電源投入時や、一定の時間後あるいは一定回数の把持動作後に、自動的に実行するようにしておくことが好ましい。また、ワーク８の形状が変わって、把持に必要な把持開口の大きさが変化することを検出した場合にも、把持工程に先だって自動的に実行するようにしておくことが好ましい。
【００３９】
まず、初期化モードについて説明する。
校正データ生成工程は、把持機構制御部１１７に複数の動作制御値ｘを設定して把持ユニット４を動作させ、各動作制御値ｘのそれぞれにおける把持開口の大きさｙを算出し、把持ユニット４における動作制御値ｘと把持開口の大きさｙとの関係を表す校正データを生成する工程である。また、校正データ記憶工程は、生成された校正データをデータ記憶部１１６に記憶する工程である。これらの工程は、本実施形態では、図６に示すフローに従って実行される。
【００４０】
まず、ステップＳ１では、装置制御部１１５から移動機構制御部１１４に制御信号を送出して、Ｘ軸ステージ６、Ｙ軸ロボット２、Ｚ軸ロボット３を駆動し、把持ユニット４を所定の撮影位置に移動させる。
ここで、所定の撮影位置は、例えば、図７に示すように、把持爪１５Ａ、１５Ｂの各爪先端部１５ａの開閉動作を撮像部５の撮像フレームの略中央で撮像できるような位置として予め装置制御部１１５に記憶されている。
【００４１】
次に、ステップＳ２では、動作制御値ｘを初期値ｘｓに設定する。初期値ｘｓは、把持開口の大きい側、小さい側のいずれに設定してもよいが、本実施形態では、把持開口を順次縮小させて把持開口の大きさｙのデータを取得するため、把持開口がワーク８の被把持幅より大きくなる値としている。
【００４２】
次にステップＳ３では、設定された動作制御値ｘを、装置制御部１１５から把持機構制御部１１７に送出し、把持機構制御部１１７によってモータ１１を回転させて、動作制御値ｘに基づく回転位置にカム１２を位置づける。
【００４３】
次に、ステップＳ４では、撮像部５によって撮像されている把持ユニット４のフレーム画像を画像取得部１１１によって取得する。取得された画像信号は、必要に応じてノイズ除去、輝度補正などの処理を施してから、画像データとして画像処理部１１２に送出される。これにより、例えば、図７に示すようなＸ軸負方向から見た把持爪１５Ａ、１５Ｂの先端部の画像が取得される。
【００４４】
次にステップＳ５では、画像処理部１１２によって、画像データ上から、点Ｐ、Ｑの画像上の位置を検出し、距離ＰＱを求め、撮像部５の倍率によって実距離に換算し、この値を把持開口の大きさｙとする。そして、把持開口の大きさｙを校正データ生成部１１３に送出する。
点Ｐ、Ｑの画像上の位置は、例えば、把持爪１５Ａ、１５Ｂの画像のエッジを抽出してその交点として検出するなどして求めることができる。
校正データ生成部１１３では、さらに、送出された把持開口の大きさｙが取得された画像に対応する動作制御値ｘを、装置制御部１１５から取得し、データの組（ｘ，ｙ）を生成する。
そして、ステップＳ６では、校正データ生成部１１３が、生成されたデータの組（ｘ，ｙ）をデータ記憶部１１６に記憶させる。
【００４５】
次にステップＳ７では、動作制御値ｘを、増分Δｘだけ変化させた値に更新する。本実施形態では、Δｘは、負の値に設定する。
Δｘは、一定値として、動作制御値ｘが等間隔に変化するようにしてもよいが、Δｘをｘの値に応じて変化させ、不等間隔に変化させてもよい。例えば、把持開口の大きさｙを正確に制御する必要があるのはワーク８を把持する少し前からワーク８の把持を完了させるまでの間なので、その間でｘのデータ間隔を密にし、それ以外の範囲では、ｘのデータ間隔を粗にしてもよい。
【００４６】
次にステップＳ８では、動作制御値ｘが終了値ｘｅを過ぎたかどうか判定する。本実施形態では、ｘｅ＜ｘｓのため、ｘ＞ｘｅかどうかを判定する。
ｘ＞ｘｅでない場合（ｘ≦ｘｅの場合）、ステップＳ３に移行して、上記ステップＳ３〜Ｓ８を繰り返す。
ｘ＞ｘｅである場合、ステップＳ９に移行する。
【００４７】
ステップＳ９（校正データ生成工程）では、校正データ生成部１１３によって、生成された複数個の（ｘ，ｙ）を用いて、例えば、曲線の当てはめを行って得られた曲線の係数の組として生成したり、これらの（ｘ，ｙ）を補間した表データを生成したりして、校正データを生成する。
次にステップＳ１０（校正データ記憶工程）では、校正データをデータ記憶部１１６に記憶する。
【００４８】
なお、動作制御値ｘの間隔が密に設定することができる場合には、ステップＳ３〜Ｓ８の繰り返しによって取得された複数個の（ｘ，ｙ）そのものを表データとして、校正データとしてもよい。この場合には、ステップＳ８を抜けるまでの間に、順次、校正データ生成工程、校正データ記憶工程が行われており、ステップＳ９、Ｓ１０は省略することができる。
【００４９】
次にステップＳ１１では、装置制御部１１５によって、把持機構制御部１１７に対して、動作制御値ｘを、例えば、ワーク８の被把持幅の大きさなどによって決まる把持動作開始の初期値ｘ０（ただし、ｘｓ≧ｘ０＞ｘｅ）に設定して、把持ユニット４を駆動し、把持開口の大きさｙを初期値ｙ０に初期化する。
そして、装置制御部１１５は、移動機構制御部１１４に対して、把持動作の待機位置に移動させる制御信号を設定し、把持ユニット４を撮像位置から、把持動作の待機位置に位置づける。
以上のフローを実行することにより、校正データ生成工程、校正データ記憶工程が行われる。
【００５０】
次に、通常モードについて説明する。
操作部１１９によって、通常モードが選択されると、図８に基づいて把持工程が行われる。
まず、ステップＳ２０では、装置制御部１１５によって、ワーク８の形状情報、位置情報、および移動手順の情報が取得される。これら形状情報、位置情報、および移動手順の情報が予め記憶されていない場合は、適宜のデータベースにアクセスして取得したり、表示部１１８に操作部１１９からの入力を促したりする。
【００５１】
次に、ステップＳ２１では、装置制御部１１５は、ワーク８の形状情報に基づいて、把持開口の大きさｙの目標値Ｙｃを設定する。目標値Ｙｃは、把持爪１５Ａ、１５Ｂがワーク８の被把持部に当接してさらにたわみ、把持爪１５Ａ、１５Ｂの弾性力によって、ワーク８に把持力を付勢できる大きさに設定する。
次に、ステップＳ２２では、装置制御部１１５によって、目標値Ｙｃに到達するまでの把持開口の大きさｙのデータ列である時間変化ｙ（ｔ）を設定する。このとき、ｙ（ｔ）は、時間ｔに関して一定に変化させてもよいが、目標値Ｙｃから離れている場合は速く変化させ、目標値Ｙｃの近傍でゆっくり変化させるようにする方が把持工程の効率を向上できるため好ましい。
【００５２】
次に、ステップＳ２３では、装置制御部１１５は、データ記憶部１１６の校正データを参照して、ｙ（ｔ）を、対応するデータ列である動作制御値データｘ（ｔ）に変換する。
そして、ステップＳ２４では、把持機構制御部１１７にｘ＝ｘ（０）を設定して、把持ユニット４を駆動する。
次に、ステップＳ２５では、装置制御部１１５は、ワーク８の位置情報に基づいて、移動機構制御部１１４に対して制御信号を送出し、把持ユニット４をワーク８上に移動させ、把持爪１５Ａ、１５Ｂを、ワーク８をＹ軸方向から挟む位置に位置づける。
次に、ステップＳ２６では、装置制御部１１５は、動作制御データｘ（ｔ）を把持機構制御部１１７に順次送出し、把持ユニット４を駆動する。これにより、把持ユニット４の把持開口が、ｙ（ｔ）にしたがって変化され、最終的に目標値Ｙｃに到達することで、ワーク８が把持ユニット４に把持される。
【００５３】
次に、ステップＳ２７では、装置制御部１１５は、移動手順の情報に基づいて、把持ユニット４の移動位置を設定する制御信号を移動機構制御部１１４に送出し、ワーク８の位置を移動する。移動位置に到達したら、把持機構制御部１１７に、把持開口を広げる動作制御値ｘを設定して、把持ユニット４によるワーク８の把持を解除する。
【００５４】
次に、ステップＳ２８では、他に把持するワーク８があるかどうか判定して、他に把持すべきワーク８がなければ、把持工程を終了する。
また、他に把持すべきワーク８があれば、ステップＳ２０に移行して、ステップＳ２０〜Ｓ２８を繰り返す。
このようにして、把持工程が終了する。
【００５５】
このように、本実施形態の把持装置１００によれば、把持工程に先だって、撮像部５、画像取得部１１１、画像処理部１１２、および校正データ生成部１１３からなる校正データ生成部によって把持ユニット４の開閉を行うための動作制御値ｘに対する把持開口の大きさｙの関係を表す校正データ（ｘ，ｙ）を生成し、これをデータ記憶部１１６に記憶しておき、把持工程では、把持動作制御部である装置制御部１１５によりこの校正データに基づいて把持ユニット４の動作を制御することができる。
このため、把持ユニット４の開閉動作において、把持部材２０Ａ、２０Ｂがたわんだり、カム１２が製作誤差や摩耗などによって開閉量に誤差が生じたりする場合であっても、把持開口の大きさｙを正確に設定することができ、安定した把持動作を行うことができる。
【００５６】
次に、第１の実施形態の第１、２変形例について説明する。
図９は、本発明の第１の実施形態に係る把持装置の第１変形例の把持爪を示す模式的な部分拡大図である。図１０は、本発明の第１の実施形態に係る把持装置の第２変形例の把持爪を示す模式的な部分拡大図である。
【００５７】
第１変形例は、図９に示すように、上記第１の実施形態の把持装置１００の把持爪１５Ａ、１５Ｂの各爪先端部１５ａの近傍に、マーク１８Ａ、１８Ｂを設けた例である。マーク１８Ａ、１８Ｂは、いずれも撮影位置で撮像部５によって撮影可能な部位に設ける。
図９の例では、マーク１８Ａ（１８Ｂ）は、把持開口を決める点Ｐ（Ｑ）に対して一定の位置関係に交点ｐ（ｑ）が形成された十字状のマークになっている。
【００５８】
これにより、校正データ生成工程において、画像取得部１１１によって取得された画像から、マーク１８Ａ、１８Ｂを画像処理によって抽出し、その交点ｐ、ｑの位置を求め、予め記憶された交点ｐ、ｑに対する点Ｐ、Ｑの位置関係から、把持開口の大きさｙを求めることができる。
マーク１８Ａ、１８Ｂを抽出する手段としては、エッジ抽出などの他にも、予めマーク１８Ａ、１８Ｂの形状を記憶しておくことでパターンマッチングなどの手段も好適に採用することができる。
【００５９】
マーク１８Ａ、１８Ｂは画像処理によって、画像上の位置を取得できるマークであれば、十字形状に限定されるものではなく、円、Ｖ字マーク、多角形マークなど適宜の形状を採用することができる。また、把持爪１５Ａ、１５Ｂの表面に印刷などして形成されていてもよいし、表面から溝状に彫り込まれたり、貫通されたりしてもよい。
このようなマーク１８Ａ、１８Ｂを設けておくと、例えば、稜線Ｐ、Ｑと異なる位置で把持を行う場合、点Ｐ、Ｑから、把持開口を算出する場合に比べて、より把持位置に近い位置で把持開口の大きさを検出することができる。
【００６０】
第２変形例は、ワーク８の形状に応じて、把持爪の形状を変えた場合の例であり、上記第１の実施形態の把持装置１００の把持爪１５Ｂに代えて、図１０に示すような把持爪１５Ｃを備えたものである。
図１０に示す例では、ワーク８が、例えば電線など、円断面を有する場合に特に好適となるように、把持爪１５Ｃの爪先端部１５ａの近傍において把持爪１５Ａに対向する面に、Ｖ字溝からなる把持溝１９を設けている。
この場合、ワーク８は、把持爪１５Ｃ側では、把持溝１９の開口部側の点Ｔ、Ｕに当接し、把持爪１５Ａ側では、把持溝１９に対向する把持爪１５Ａの側面上の点Ｒに当接される。
【００６１】
このような構成によれば、把持溝１９によって、ワーク８をＺ軸方向の一定位置に確実に把持することができ、把持した状態で移動させても、把持位置を安定させることができる。
この場合の把持開口は、上記第１の実施形態と同様に、点Ｐ、Ｑの位置を検出してから、実質的な把持開口となる距離ＲＴ、または距離ＲＵに換算してもよいが、点Ｔ、Ｕは、取得した画像から、直接求めることがより好ましい。
また、この場合の把持開口の大きさは、点Ｔ、Ｕを通り、点Ｒが形成される把持爪１５Ａの側面を接線とする円の直径として求めてもよい。
【００６２】
なお、本変形例では、把持溝１９を把持爪１５Ｃに備えた例で説明したが、把持爪１５Ａにも同様な把持溝１９などの形状を設けてもよい。
【００６３】
次に、第１の実施形態の第３変形例について説明する。
図１１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る把持装置の第３変形例の把持機構を示す模式的な正面図およびその右側面図である。
【００６４】
本変形例の把持装置１００Ａは、上記第１の実施形態の把持装置１００の把持ユニット４、制御ユニット１１０に代えて、把持ユニット４０（把持機構）、制御ユニット１１０Ａを備えるものである。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６５】
把持ユニット４０は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、ベース１０、ピンセット４２、およびピンセット４２の各先端部４２ａを閉じる側に移動させる一対のアクチュエータ４３を備えている。
ピンセット４２は、それぞれ弓形アーム状の把持部材４２Ａ、４２Ｂが、平面Ｓに対して面対称に設けられ、それぞれの基端部４２ｂがＹ軸方向に対向して接合され、基端部４２ｂの反対側のそれぞれの先端部４２ａが、Ｙ軸方向から見て先細形状に設けられ、Ｙ軸方向に所定距離離間して対向する構成とされたものである。
ピンセット４２は、接合された基端部４２ｂにおいて、ベース１０上に設けられたピンセット支持部４１によってベース１０に固定されている。
把持部材４２Ａ、４２Ｂは、例えば、可撓性を有する金属板や合成樹脂板などからなり、基端部４２ｂが固定された片持ちの弾性曲がり梁を構成している。
【００６６】
アクチュエータ４３は、本実施形態では、印加電圧を変えることで、圧電素子が伸縮し、これによりピンセット４２に当接する押圧部材がＹ軸方向に進退する構成のアクチュエータを採用している。
アクチュエータ４３は、把持部材４２Ａ、４２Ｂの長手方向（Ｚ軸方向）の中間部の被押圧部４２ｃの近傍に１つずつ、ピンセット４２を挟んでＹ軸方向に沿って対向して配置されている。このため、アクチュエータ４３によって、把持部材４２ＡはＹ軸負方向から正方向に、把持部材４２ＢはＹ軸正方向から負方向に、それぞれ付勢できるようになっている。
各アクチュエータ４３は、把持機構制御部１１７Ａに電気的に接続され、装置制御部１１５から把持機構制御部１１７Ａに設定される動作制御値ｘに基づいて、電圧が印加され、押圧部材の進退量が変化するようになっている。
【００６７】
本変形例の把持装置１００Ａによれば、把持機構制御部１１７Ａに設定される動作制御値ｘが、アクチュエータ４３の押圧部材を進退させる電圧値を制御するものである点が異なるのみで、上記第１の実施形態と同様にして、校正データ生成工程、校正データ記憶工程、把持工程を行うことができる。
すなわち、動作制御値ｘに応じて、アクチュエータ４３の押圧部材が把持部材４２Ａ、４２Ｂ側に進出すると、それぞれ被押圧部４２ｃから、押圧力が付勢され、把持部材４２Ａ、４２Ｂがたわんで、基端部４２ｂを支点として回動することで、先端部４２ａが、平面Ｓ側に進出する。このとき、先端部４２ａの点Ｐ、Ｑの間の距離は、把持開口の大きさを与える。また、アクチュエータ４３の押圧部材が後退すると同様にして、先端部４２ａがＹ軸方向に後退し、点Ｐ、Ｑが互いに離間して把持開口の大きさが広がる。
このとき、把持部材４２Ａ、４２Ｂは、可撓性を有する弾性曲がり梁であり、被押圧部４２ｃの位置と、先端部４２ａの位置とは、必ずしも単純な比例関係にはないが、校正データ生成工程を行うことにより、被押圧部４２ｃの位置を決める動作制御値ｘと、先端部４２ａの位置から決まる把持開口の大きさｙとの関係を示す校正データが得られる。そのため、正確な把持開口の大きさを正確に制御することが可能となる。
【００６８】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る把持装置について説明する。
図１２（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る把持装置の把持機構の模式的な正面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。図１３は、本発明の第２の実施形態に係る把持装置の制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。
【００６９】
本実施形態の把持装置１００Ｂは、上記第１の実施形態の把持装置１００の把持ユニット４、制御ユニット１１０に代えて、把持ユニット４Ａ（把持機構）、制御ユニット１２０（図１３参照）を備え、これにより、上記第１の実施形態の把持装置１００に、把持部材２０Ａ、２０Ｂがワーク８を把持したことを検知して検知信号を発生する把持検知部を備えるようにしたものである。
把持検知部は、被把持物や把持機構に応じて適宜の構成を採用することができるが、本実施形態では、ワーク８が電気導電体の場合に好適となる場合の例で説明する。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７０】
把持ユニット４Ａは、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、把持ユニット４と同様の部材構成を有しているが、把持ユニット４Ａでは、把持爪１５Ａ、１５Ｂが電気導電体からなり、リンク１３Ａ、１３Ｂと電気的に絶縁されるとともにそれぞれ配線５０ａ、５０ｂによって、制御ユニット１２０の検知信号取得部１２１と電気的に接続されている点が異なる。これにより、把持爪１５Ａ、１５Ｂが、それぞれ把持検知部５０、５０を兼ねる構成としている。
【００７１】
制御ユニット１２０は、図１３に示すように、上記第１の実施形態の制御ユニット１１０に、検知信号取得部１２１を追加して装置制御部１１５と電気的に接続させたものである。
検知信号取得部１２１は、配線５０ａ、５０ｂに電圧を印加し、導通を検出することで、把持爪１５Ａ、１５Ｂによってワーク８が把持されたことを検知し、検知信号を装置制御部１１５に送出するものである。
例えば、閾値以上の電流が発生して、配線５０ａ、５０ｂ間の導通が検出された場合に、検知信号を発生させる。
この閾値は、把持爪１５Ａ、１５Ｂとワーク８との接触抵抗などを考慮して、把持爪１５Ａ、１５Ｂが確実にワーク８に当接した状態を検出できる値に設定する。また、把持開始から、把持爪１５Ａ、１５Ｂの変形が進むことにより、ワーク８との接触面積が変化し、これに応じて電流が変化する場合には、ワーク８に対する把持力が最適となる接触面積の大きさを考慮して閾値を決めておく。閾値の設定は、必ずしもワーク８に対する把持力が最適となる値と一致させなくてもよい。例えば、検知信号が発生したときに、把持力が最適となるようにさらに把持開口を狭める動作制御値を装置制御部１１５から把持機構制御部１１７に送出し、その動作制御値による動作が完了したときに最適の把持力が得られるようにしてもよい。
【００７２】
このような把持装置１００Ｂによれば、上記第１の実施形態の把持装置１００と同様、図６に示すフローに従って、初期化モードを実行して、校正データをデータ記憶部１１６に記憶しておく。
そして、通常モードでは、図８に示すフローに従って、把持工程を行うが、以下の点を変更して実行する。
まず、ステップＳ２２において、目標値Ｙｃよりも把持開口を若干縮小するまでのｙ（ｔ）を生成しておき、ステップＳ２３では、このｙ（ｔ）をすべてｘ（ｔ）に変換する。
ステップＳ２６では、上記第１の実施形態と同様に、装置制御部１１５は、動作制御値データｘ（ｔ）を把持機構制御部１１７に順次送出し、把持ユニット４を駆動するが、これと同時に、装置制御部１１５は、検知信号取得部１２１からの検知信号の有無を監視するようにする。そして、検知信号の発生の後に把持ユニット４の駆動を停止する。すなわち、検知信号の発生に応じて、装置制御部１１５から把持機構制御部１１７への動作制御値データｘ（ｔ）の送出を停止するか、または、検知信号の発生に応じて、例えば把持力を最適化するようにさらに把持開口を狭める動作制御値を送出し、この動作制御値による動作を行ってから停止する。そして、停止時の把持位置を保持して、ステップＳ２７に移行する。
一方、把持開口が目標値Ｙｃに到達するはずのｘ（ｔ）まで駆動しても検知信号が発生しない場合には、さらに狭い把持開口に相当するｘ（ｔ）での駆動を続ける。本実施形態のステップＳ２２で生成されたｘ（ｔ）の最終値に到達しても検知信号が発生しない場合には、表示部１１８にエラーメッセージを表示し、把持ユニット４の駆動を停止する。
【００７３】
このように把持装置１００Ｂによれば、把持検知部５０を備えることにより、ワーク８を把持した状態を検知することができる。そのため、何らかの原因で、把持ユニット４の把持開口の大きさが、動作制御値ｘに対して校正データの関係からずれてしまった場合でも、ワーク８の把持不良を発生させないようにすることができる。
【００７４】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
図１４は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る把持機構を示す模式的な正面図およびその右側面図である。
【００７５】
本変形例の把持装置１００Ｃは、上記第２の実施形態の把持装置１００Ｂの把持ユニット４Ａ、制御ユニット１２０に代えて、把持ユニット４０Ａ（把持機構）、制御ユニット１２０Ａを備えるものである。
ここで、把持ユニット４０Ａは、上記第１の実施形態の第３変形例の把持ユニット４０に、把持検知部５１を追加したものである。また、制御ユニット１２０Ａは、制御ユニット１２０の把持機構制御部１１７に代えて、上記第１の実施形態の第３変形例の把持機構制御部１１７Ａを備え、また、制御ユニット１２０の検知信号取得部１２１に代えて、検知信号取得部１２１Ａを備えたものである。
以下、上記第２の実施形態、および上記第１の実施形態の第３変形例と異なる点を中心に説明する。
【００７６】
本変形例の把持検知部５１は、把持部材４２Ａ、４２Ｂの各先端部４２ａが、ワーク８を把持したときに、先端部４２ａに歪みや応力が発生することを利用して、ワーク８を把持したことを検出するセンサであり、把持部材４２Ａ、４２Ｂの各先端部４２ａにそれぞれ固定されている。
把持検知部５１の具体的な構成としては、例えば、歪みゲージや、圧電センサなどを採用することができる。各把持検知部５１の出力端子は、配線５０ａ、５０ｂによって、検知信号取得部１２１Ａに電気的に接続されている。
検知信号取得部１２１Ａは、把持検知部５１が検知する歪みや応力の変化を電気信号として取り出し、この電気信号が、把持部材４２Ａ、４２Ｂの把持状態による変形に対応する閾値を越えた場合に、装置制御部１１５に対して、検知信号を発生するものである。閾値の決め方については、上記第２の実施形態と同様にすればよい。
【００７７】
このような把持装置１００Ｃによれば、把持検知部５１を備えることにより、ワーク８を把持した状態を検知することができる。そのため、何らかの原因で、把持ユニット４０Ａの把持開口の大きさが、動作制御値ｘに対して校正データの関係からずれてしまった場合でも、ワーク８の把持不良を発生させないようにすることができる。
本変形例では、把持検知部５１は、ワーク８へ通電する必要がないため、ワーク８が絶縁体であったり、電流を流すことが好ましくなかったりする場合であっても、把持状態を正確に検知することができる。
【００７８】
なお、上記の説明では、把持部材が、開閉動作を行う付勢力によって変形しやすくなっている一定の支点を中心に回動可能に設けられたアーム状部材からなる場合の例で説明したが、把持部材は、互いに平行移動して、被把持物を把持するアーム状部材であってもよい。また、被把持物を把持できる形状であれば、アーム状部材に限定されず、例えば、板状、鈎状、ブロック状、棒状などの部材であってもよい。
【００７９】
また、上記の説明では、把持開口検出部が、撮像部と画像処理部とを備える構成の場合の例で説明したが、把持開口の大きさが検出できれば、他の検出手段を用いた構成の把持開口検出部であってもよい。
他の把持開口検出部の構成としては、例えば、離間した部材間距離を測定できるレーザ測長器を挙げることができる。
【００８０】
また、上記の説明では、把持機構が、３軸方向に平行移動可能に保持された場合の例で説明したが、例えば、把持ユニット４をＺ軸ロボット３に対して回転自由度を備えた回転ロボットを介して取り付けることにより、把持ユニット４を回転可能に保持してもよい。
【００８１】
また、上記の説明では、把持機構が、被把持物に対して両側に開閉する場合の例で説明したが、一方の把持部材が固定され、他方の把持部材のみが被把持物に対して進退する片側駆動の把持機構であってもよい。
【００８２】
また、上記の説明では、把持機構の把持部材が、１軸方向に対向して、この１軸方向に沿って進退することで、把持開口が変化される場合の例で説明したが、把持部材が、３つ以上設けられ、それぞれ、被把持物の中心に対して放射状に進退する多数爪のチャック機構であってもよい。この場合、把持開口の大きさは、各把持部材の先端部が当接する内接円径や、対向する把持部材間の距離などに置き換えることができる。
このような構成では、撮像部の撮影位置は、把持機構の側方に限らず、把持開口の変化を捉えやすい適宜位置、例えば、把持機構の下方などに設定する。
【００８３】
また、上記の説明では、把持検知部を設ける場合に、複数の把持部材のすべてに設けた場合の例で説明したが、複数の把持部材のいずれかに把持検知部を設けることで、被把持物を把持したことを検知できる場合には、把持部材の数よりも少ない把持検知部を設けた構成としてもよい。
また、把持検知部を設ける把持部材は、被把持物に対して進退可能とされた把持部材でもよいし、進退可能とされていない把持部材であってもよい。
【００８４】
また、上記の各実施形態、各変形例に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る把持装置の概略構成を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る把持装置の把持機構の模式的な正面図、およびそのＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る把持装置の制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る把持装置の校正データの一例を示す模式的なグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る把持装置の把持機構の開状態と閉状態を示す模式的な正面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る把持方法の校正データ生成工程で撮像される画像の一例の模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る把持方法における校正データ生成工程のフローチャートおよび校正データ記憶工程を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る把持方法における把持工程を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る把持装置の第１変形例の把持爪を示す模式的な部分拡大図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る把持装置の第２変形例の把持爪を示す模式的な部分拡大図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る把持装置の第３変形例の把持機構を示す模式的な正面図およびその右側面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る把持装置の把持機構の模式的な正面図、およびそのＢ−Ｂ断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る把持装置の制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る把持装置の変形例の把持機構を示す模式的な正面図およびその右側面図である。
【符号の説明】
【００８６】
２  Ｙ軸ロボット
３  Ｚ軸ロボット
４、４Ａ、４０、４０Ａ  把持ユニット（把持機構）
５  撮像部（把持開口検出部）
６  Ｘ軸ステージ
８  ワーク（被把持物）
１１  モータ
１２  カム
１２ａ  カム外周面
１３Ａ、１３Ｂ  リンク
１４Ａ、１４Ｂ  ピボット（支点）
１５Ａ、１５Ｂ  把持爪
１９  把持溝
２０Ａ、２０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ  把持部材
４２  ピンセット
４２ｂ  基端部（支点）
４３  アクチュエータ
５０、５１  把持検知部
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ  把持装置
１１０、１１０Ａ、１２０、１２０Ａ  制御ユニット
１１１  画像取得部（把持開口検出部）
１１２  画像処理部（把持開口検出部）
１１３  校正データ生成部
１１５  装置制御部（把持動作制御部）
１１６  データ記憶部（校正データ記憶部）
１１７、１１７Ａ  把持機構制御部
１２１、１２１Ａ  検知信号取得部
ｘ  動作制御値
ｘ（ｔ）  動作制御値データ
ｙ  把持開口の大きさ
Ｙｃ  目標値（把持開口の大きさの目標値）
【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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