チャック装置
【課題】チャック装置において爪部の可動範囲の変更を容易に行う。
【解決手段】チャック装置５は、進退部材７３を進退させる進退駆動部６０、および、複数の爪部８２０を有する把持機構８を有する。把持機構８は、複数の爪部８２０に接続される複数の板カム部８２、および、複数の爪部８２０の移動をガイドするガイド部を有する。板カム部８２にはカム孔８２１が形成され、進退部材７３に設けられたピン７３２がカム孔８２１に係合し、進退部材７３の移動により、複数の爪部８２０のそれぞれが進退部材７３の移動方向に垂直な方向に移動する。チャック装置５では、複数の板カム部８２が、カム孔の形状が異なる他の複数の板カム部に交換可能である。これにより、チャック装置５において爪部の可動範囲の変更を容易に行うことができる。
【解決手段】チャック装置５は、進退部材７３を進退させる進退駆動部６０、および、複数の爪部８２０を有する把持機構８を有する。把持機構８は、複数の爪部８２０に接続される複数の板カム部８２、および、複数の爪部８２０の移動をガイドするガイド部を有する。板カム部８２にはカム孔８２１が形成され、進退部材７３に設けられたピン７３２がカム孔８２１に係合し、進退部材７３の移動により、複数の爪部８２０のそれぞれが進退部材７３の移動方向に垂直な方向に移動する。チャック装置５では、複数の板カム部８２が、カム孔の形状が異なる他の複数の板カム部に交換可能である。これにより、チャック装置５において爪部の可動範囲の変更を容易に行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを把持するチャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動組立ライン等において組立ロボットが用いられており、組立ロボットでは、ワークを把持するロボットハンドがロボットアームに接続されることにより、ロボットハンドが３次元的に移動可能とされる。ロボットハンドでは、圧縮エアを用いたチャック装置の駆動により、ワークの把持および解放が行われる。特許文献１では、樹脂で形成される挟持体（爪部）と、金属で形成される挟持体とで、被把持物を安定して把持するチャック装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３７３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、特許文献１のように複数の爪部にてワークを把持するチャック装置として、様々なものが市販されており、把持対象のワークの形状やサイズ等に応じた可動範囲および個数の爪部を有するチャック装置がロボットハンドにて使用される。しかしながら、把持対象のワークが変更された場合には、チャック装置の全体を交換する必要があり、様々な形状やサイズのワークに対応するには、多数のチャック装置を準備する必要がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、チャック装置において爪部の可動範囲または爪部の個数の変更を容易に行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、ワークを把持するチャック装置であって、進退部材を進退させる進退駆動部と、複数の爪部を有し、前記進退部材の移動により、前記複数の爪部のそれぞれを前記進退部材の移動方向に垂直な方向に移動する把持機構とを備え、前記把持機構が、前記進退駆動部に対して他の把持機構と交換可能であり、前記把持機構の前記他の把持機構への交換により、前記複数の爪部の可動範囲または前記複数の爪部の個数が変更される。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のチャック装置であって、前記把持機構が、前記複数の爪部に接続され、カム孔を有する複数の板カム部と、前記複数の爪部の移動をガイドするガイド部とを備え、前記進退部材が、前記カム孔に係合するピンを備え、前記把持機構の交換において、少なくとも前記複数の板カム部が、カム孔の形状が異なる他の複数の板カム部に交換される。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のチャック装置であって、前記把持機構および前記他の把持機構が、前記進退部材に対して連結および分離可能であるとともに前記進退駆動部からの力が伝達される部材を備える。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のチャック装置であって、前記進退駆動部が、前記進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換可能である。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、ワークを把持するチャック装置であって、進退部材を進退させる進退駆動部と、複数の爪部を有し、前記進退部材の移動により、前記複数の爪部のそれぞれを前記進退部材の移動方向に垂直な方向に移動する把持機構とを備え、前記把持機構が、前記進退駆動部に対して着脱可能であり、前記進退駆動部を、前記進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換することにより、前記複数の爪部の可動範囲が変更される。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１ないし４の発明では、チャック装置において爪部の可動範囲または爪部の個数の変更を容易に行うことができ、請求項３の発明では、把持機構の交換をさらに容易に行うことができる。
【００１２】
請求項５の発明では、チャック装置において爪部の可動範囲の変更を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態に係る組立ロボットの側面図である。
【図２】ハンド先端部の側面図である。
【図３】チャック装置を示す図である。
【図４】チャック装置を示す図である。
【図５】チャック装置の分解図である。
【図６】チャック装置の動作を説明するための図である。
【図７】チャック装置の動作を説明するための図である。
【図８】他の板カム部を示す図である。
【図９】第２の実施の形態に係るチャック装置を示す図である。
【図１０】他の進退駆動部を有するチャック装置を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態に係るチャック装置を示す図である。
【図１２】チャック装置を示す図である。
【図１３】第４の実施の形態に係るチャック装置を示す図である。
【図１４】移動部材および係合端部を示す断面図である。
【図１５】チャックユニットの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る組立ロボット１の側面図である。組立ロボット１は、多数の部品から構成される組立体を自動的に組み立てる自動組立ライン等において用いられる産業用ロボットである。図１の組立ロボット１は、多自由度（例えば、６自由度）のロボットアーム１１、ロボットアーム１１の先端に着脱可能に取り付けられるロボットハンド２、および、組立ロボット１の全体制御を担う制御部１２を備え、ロボットアーム１１によりロボットハンド２が自在に移動可能となる。ロボットハンド２は、ロボットアーム１１に取り付けられるハンド本体部３、および、ハンド本体部３に着脱自在に装着されるハンド先端部４を備え、ハンド先端部４にはワークを把持する複数のチャック装置５が設けられる。
【００１５】
図２はハンド先端部４の側面図である。ハンド先端部４は、所定の中心軸Ｊ１を中心とする厚い略円板状の先端部本体４１を有し、先端部本体４１において図２中の上側（重力方向の上側であるとは限らない。以下同様。）の面の中央には、中心軸Ｊ１を中心とする結合穴４２が形成される。ハンド先端部４がハンド本体部３に装着される際には、ハンド本体部３に設けられる結合機構の一部が、結合穴４２内に挿入されてハンド先端部４とハンド本体部３とが結合される。
【００１６】
先端部本体４１において図２中の下側の部位には、複数のチャックユニット５０が中心軸Ｊ１を中心とする周方向に等角度間隔にて取り付けられる。本実施の形態では、４個のチャックユニット５０が９０度間隔にて設けられる。各チャックユニット５０は先端部本体４１に接続されるベースブロック５００を有し、各ベースブロック５００に２つのチャック装置５が設けられる。各チャック装置５は複数の爪部８２０を有し、爪部８２０を図２中の下側に配置して、チャック装置５が図示省略のボルトによりベースブロック５００に着脱可能に固定される。ベースブロック５００の内部には圧縮エアの複数の流路５０１，５０２（１つのベースブロック５００においてのみ破線にて図示している。）が形成されており、各流路５０１，５０２の一端はチャック装置５に接続され、他端はハンド先端部４（およびハンド本体部３）内に設けられた流路４０１，４０２を介して電磁弁２１１に接続される。ここでは、電磁弁２１１として５ポート２ポジションのシングルソレノイドが用いられる。
【００１７】
図３および図４はベースブロック５００から取り外した状態における１つのチャック装置５の外観を示す図であり、図３は側方から見たチャック装置５を示し、図４は爪部８２０側から見たチャック装置５を示す。図５はチャック装置５の分解図である。図３および図５では爪部８２０を上側に配置してチャック装置５を図示している。
【００１８】
把持部であるチャック装置５は、図３に示すように、把持本体部６、および、複数の爪部８２０を有する把持機構８を有する。把持本体部６の外形は直方体であり、内部には有底の穴部６１が形成される。穴部６１の側面は所定の中心軸Ｊ２を中心とする円筒面であり、図５に示すように、穴部６１内にはピストンユニット７が挿入される。ピストンユニット７は、中心軸Ｊ２を中心とする円板状のピストン部７１を有し、ピストン部７１の爪部８２０側（図５中の上側）の主面上には中心軸Ｊ２を中心とする円柱状の軸部７３が設けられる。ピストン部７１の外周面にはパッキン７１１が設けられ、ピストン部７１の外周面と穴部６１の側面との間が密閉される。
【００１９】
ピストンユニット７は、中心軸Ｊ２を中心とする円環状の環状部材７２をさらに有し、軸部７３が環状部材７２に挿入される。環状部材７２の爪部８２０側の部位は環状部材７２の他の部位よりも直径が大きいフランジ部７２１となる。また、把持本体部６において穴部６１の開口縁には穴部６１の他の部位よりも直径が大きくなるように環状の切欠部６１０が形成され、環状部材７２のフランジ部７２１が切欠部６１０に嵌合されて固定される。また、環状部材７２の内周面側には、軸部７３に設けられた後述のパッキン７３１１が位置しており、軸部７３を中心軸Ｊ２に沿って移動可能としつつ、環状部材７２の内周面と軸部７３との間が密閉される。また、環状部材７２の外周面にもパッキン７２２が設けられ、環状部材７２の外周面と穴部６１の側面との間が密閉される。このようにして、穴部６１の開口が閉塞される。
【００２０】
把持本体部６において、図３中の下側の面には２つの開口６２１，６２２が形成される。一方の開口６２１は把持本体部６内の内部流路６３１を介して穴部６１の底面に設けられた内部開口６１１に連通する。他方の開口６２２は穴部６１の側面上にて軸部７３に対向する内部開口６１２に内部流路６３２を介して連通する。各開口６２１，６２２はベースブロック５００内の流路５０１，５０２を介して電磁弁２１１に接続され（図２参照）、当該電磁弁２１１をＯＮまたはＯＦＦにすることにより一方の開口６２１，６２２に対応する内部開口６１１，６１２から穴部６１内に圧縮エアが供給され、他方の内部開口６１２，６１１近傍が大気圧に戻される。
【００２１】
実際には、ピストン部７１に対向する内部開口６１１から穴部６１内に圧縮エアを供給する際には、内部開口６１２近傍が大気圧とされ、ピストン部７１が爪部８２０側（図３中の上側）へと移動する。内部開口６１２から穴部６１内に圧縮エアを供給する際には、内部開口６１１近傍が大気圧とされ、ピストン部７１が内部開口６１１側（図３中の下側）へと移動する。既述のようにピストン部７１には軸部７３が設けられており、電磁弁２１１のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、軸部７３が中心軸Ｊ２に沿って進退する。以上のように、把持本体部６およびピストンユニット７は軸部７３を進退させる進退駆動部である。以下の説明では、把持本体部６およびピストンユニット７の組合せを「進退駆動部６０」と呼び、軸部７３を「進退部材７３」と呼ぶ。
【００２２】
進退部材７３の爪部８２０側の端部７３１（後述するように板カム部８２と係合するため、以下、「係合端部７３１」という。）は薄い板状である。軸部７３において、係合端部７３１の根元の周囲にはパッキン７３１１が設けられる。後述の中間部８３（図５参照）には、パッキン７３１１の先端との干渉を避ける環状の切欠部が形成されており、パッキン７３１１の先端が当該切欠部内に収容可能となっている。係合端部７３１には貫通孔が形成されており、ピン７３２が当該貫通孔内に挿入される。ピン７３２の両端は係合端部７３１の両主面から突出する。
【００２３】
把持機構８は、２つの爪部８２０、２つの爪部８２０にそれぞれ接続される２つの板カム部８２、板カム部８２と把持本体部６との間に設けられる中間部８３、および、蓋部材８４を備える。図５に示すように、中間部８３は、ピストンユニット７の環状部材７２上に設けられる板状部材８３１を有し、板状部材８３１の中央には係合端部７３１との干渉を避ける貫通孔８３２が形成される。また、板状部材８３１の爪部８２０側の主面上には、薄板状の２つのスペーサ板８３３が直立した状態で貫通孔８３２の周囲に配置される。チャック装置５では、図４に示すように、係合端部７３１が２つのスペーサ板８３３の間に配置され、板状の係合端部７３１および２つのスペーサ板８３３は中心軸Ｊ２を含む同一平面上に位置する。図５の中間部８３の板状部材８３１および２つのスペーサ板８３３は一体的に形成される。
【００２４】
２つの板カム部８２は同形状であり、図５に示すように、一方の板カム部８２を表裏反転し、進退部材７３および２つのスペーサ板８３３を間に介在させて２つの板カム部８２が向かい合うように（図４参照）、直立した状態で板状部材８３１上に配置される。また、各板カム部８２にはカム孔８２１が形成されており、２つの板カム部８２のカム孔８２１に進退部材７３のピン７３２の両端が挿入される。
【００２５】
蓋部材８４は、ブロック状の部材において２つの板カム部８２が配置される部位をくり貫いた形状であり、板カム部８２に垂直かつ中心軸Ｊ２を含む断面が２つの板カム部８２を跨ぐような形状となる。図４に示す蓋部材８４において、板カム部８２に垂直な２つの側面８４３のそれぞれには、板カム部８２との干渉を避ける開口８４４が形成される。既述のように、各板カム部８２において図３中の上側には、中心軸Ｊ２に沿って伸びる爪部８２０が接続され、蓋部材８４における図３中の上側の面８４１（以下、「蓋面８４１」という。）には、図４に示すように爪部８２０との干渉を避ける開口８４２が形成される。開口８４２は図４中の横方向に長い矩形である。各板カム部８２の爪部８２０は他方の板カム部８２側に突出した形状であり、板カム部８２の主面に垂直な方向における爪部８２０の厚さは、スペーサ板８３３および２つの板カム部８２の厚さの和におよそ等しい。
【００２６】
後述するように、図３のチャック装置５では進退部材７３の中心軸Ｊ２に沿う移動により、ピン７３２が係合されたカム孔８２１に従って各板カム部８２が爪部８２０と共に、図３中の横方向（以下、「爪移動方向」という。）に移動する。このとき、板カム部８２および板カム部８２に接続された爪部８２０の爪移動方向への移動は、中間部８３の２つのスペーサ板８３３および板状部材８３１（図５参照）、並びに、蓋部材８４の内面（すなわち、板カム部８２に対向する面）および開口８４４の縁（図４参照）によりガイドされる。換言すれば、中間部８３および蓋部材８４は、複数の板カム部８２および複数の爪部８２０の爪移動方向への移動をガイドするガイド部となる。
【００２７】
爪部８２０側から中心軸Ｊ２に沿ってチャック装置５を見た場合に、図５に示す蓋部材８４、中間部８３の板状部材８３１および把持本体部６の外形は同じ大きさの矩形である。蓋部材８４および板状部材８３１において、当該矩形の各角部に相当する位置にはボルト８４０が挿入される貫通孔が形成され、把持本体部６の対応する位置に形成されたねじ穴にてボルト８４０が締結されて蓋部材８４および中間部８３が進退駆動部６０の把持本体部６に対して固定される。好ましくは、蓋部材８４、中間部８３および把持本体部６のそれぞれは樹脂の射出成形により形成され、これにより、これらの部材の軽量化および作製コストの削減が図られる。この場合に、ねじ穴等は必要に応じてインサート成形が行われ、一定の強度が確保されてよい。
【００２８】
チャック装置５を組み立てる際には、図５に示すように、把持本体部６の穴部６１内にピストンユニット７のピストン部７１が挿入されて、環状部材７２により穴部６１の開口が閉塞される。続いて、ピストンユニット７の係合端部７３１を板状部材８３１の貫通孔８３２内に配置しつつ中間部８３が環状部材７２上に載置される。また、係合端部７３１のピン７３２をカム孔８２１に挿入しつつ、スペーサ板８３３の両主面側に２つの板カム部８２が直立した状態で載置される。このとき、板カム部８２の主面に垂直な方向に関して、各板カム部８２に接続された爪部８２０が他方の板カム部８２側に突出するように、２つの板カム部８２が配置される。そして、爪部８２０を蓋面８４１の開口８４２内に配置しつつ蓋部材８４が中間部８３上に載置され、ボルト８４０にて蓋部材８４および中間部８３が進退駆動部６０に対して固定される。以上の作業により、チャック装置５が容易に組み立てられる。
【００２９】
次に、チャック装置５の動作について述べる。図６および図７はチャック装置５の動作を説明するための図であり、図６および図７では説明の便宜上、係合端部７３１、板カム部８２および爪部８２０のみを図示している。
【００３０】
図６に示すように、各板カム部８２では、爪移動方向（図６中の横方向）に関して爪部８２０が板カム部８２の中央からずれた位置に配置される。カム孔８２１は板カム部８２のおよそ中央から爪部８２０の根元に向かって伸びる形状とされ、その長手方向は爪移動方向および中心軸Ｊ２方向に対して傾斜する。既述のように、２つの板カム部８２は同形状であり、チャック装置５では一方の板カム部８２を表裏反転して配置されるため、係合端部７３１のピン７３２が最も爪部８２０から離れた状態を示す図６では、一方の板カム部８２のカム孔８２１はピン７３２から図６中の右上に向かって伸びており、他方の板カム部８２のカム孔８２１はピン７３２から図６中の左上に向かって伸びる。
【００３１】
図３に示すピストン部７１に対向する内部開口６１１から穴部６１内に圧縮エアを供給すると、ピストン部７１および進退部材７３が爪部８２０側に向かって中心軸Ｊ２に沿って移動する。これにより、係合端部７３１のピン７３２が係合するカム孔８２１に従って、各板カム部８２が進退部材７３の移動方向に垂直な爪移動方向に移動し、図７に示すように２つの爪部８２０がほぼ接触する（近接を含む。）。また、図３に示す穴部６１の側面に形成された内部開口６１２から穴部６１内に圧縮エアを供給すると、ピストン部７１および進退部材７３が穴部６１の底面側に向かって中心軸Ｊ２に沿って移動する。これにより、２つの爪部８２０が互いに離間するように、各板カム部８２が爪移動方向に移動し、図６に示す状態に戻される。
【００３２】
実際には、２つの爪部８２０が最も離れた図６に示す位置（以下、「全開位置」という。）から、最も接近した図７に示す位置（以下、「閉位置」という。）へと移動する途中に、２つの爪部８２０の間にワークが挟まれるため、正常にワークが把持される際には、爪部８２０は図７に示す閉位置まで移動しない（以下同様）。また、ワークを把持した状態にて、係合端部７３１を爪部８２０から離れるように中心軸Ｊ２に沿って移動する（すなわち、ピストン部７１を穴部６１の底面側に向かって移動する）ことにより、各爪部８２０が図６に示す全開位置へと移動し、ワークが解放される。
【００３３】
図１に示す組立ロボット１では、ロボットアーム１１によりロボットハンド２がワーク近傍に位置する際に、制御部１２からの制御によりハンド本体部３の結合機構を含む部位が回転する。これにより、図２に示すハンド先端部４が複数のチャックユニット５０と共に中心軸Ｊ１を中心として回転して１つのチャックユニット５０がワークに対向する。このとき、各チャック装置５の爪部８２０は全開位置となっており、続いて、電磁弁２１１をＯＮにすることにより、当該チャックユニット５０の２つのチャック装置５にて２つのワークが同時に把持される。そして、ロボットアーム１１によりロボットハンド２が組立体の近傍へと配置され、電磁弁２１１をＯＦＦにすることにより２つのチャック装置５にて２つのワークが同時に解放される。
【００３４】
本実施の形態におけるチャック装置５では、把持機構８における板カム部８２を他の板カム部に交換することにより、把持対象のワークに合わせて２つの爪部の全開位置を変更することが可能となっている。図８は他の板カム部８２ａを示す図であり、爪部８２０の全開位置を示す図６に対応する図である。
【００３５】
図８に示す２つの板カム部８２ａは同形状であり、チャック装置５では、一方の板カム部８２ａを表裏反転し、両者が向かい合うように配置される。板カム部８２ａでは、カム孔８２１ａの形状が図６および図７に示すカム孔８２１と相違している。詳細には、板カム部８２ａのカム孔８２１ａの長手方向の長さは、板カム部８２のカム孔８２１の長手方向の長さよりも大きく、カム孔８２１ａの長手方向の爪移動方向（図８中の横方向）に対する傾斜角θ２は、図６のカム孔８２１の長手方向の爪移動方向に対する傾斜角θ１よりも小さい。板カム部８２ａでは、カム孔８２１ａの進退駆動部６０側（図８中の下側）の端部と爪部８２０ａとの間の爪移動方向の距離が、図６の板カム部８２における当該距離よりも長い。
【００３６】
図３のチャック装置５において板カム部８２を板カム部８２ａに交換する際には、ボルト８４０（図５参照）による締結を解除した後、蓋部材８４が進退駆動部６０から取り外され、板カム部８２が爪部８２０と共に図８の板カム部８２ａおよび爪部８２０ａに交換される。このとき、係合端部７３１のピン７３２が板カム部８２ａのカム孔８２１ａ内に係合される。そして、爪部８２０ａを蓋面８４１の開口８４２（図４参照）内に配置しつつ蓋部材８４が中間部８３上に載置され、ボルト８４０にて蓋部材８４および中間部８３が進退駆動部６０に対して固定される。以上の作業により、チャック装置５において板カム部が容易に交換される。把持機構８において板カム部８２を、カム孔の形状が異なる他の板カム部８２ａに交換することは、把持機構８を進退駆動部６０に対して他の把持機構に交換することと等価である。
【００３７】
図８に示す２つの板カム部８２ａを用いるチャック装置５では、板カム部８２ａが上記形状のカム孔８２１ａを有することにより、ピン７３２がカム孔８２１ａの進退駆動部６０側の端部に位置して２つの爪部８２０ａが全開位置に配置された際の爪部８２０ａ間の距離が、図６に示す２つの板カム部８２を用いる場合における全開位置での爪部８２０間の距離よりも大きくなる。また、ピン７３２がカム孔８２１ａの爪部８２０ａ側の端部に位置して２つの爪部８２０ａが閉位置に配置された際には、２つの爪部８２０ａはほぼ接触する。したがって、図８の板カム部８２ａを用いるチャック装置５では、全開位置と閉位置との間における爪部８２０ａの移動範囲（以下、「可動範囲」という。）Ｄ２が、図６の板カム部８２における爪部８２０の可動範囲Ｄ１よりも大きくなる。
【００３８】
以上に説明したように、進退駆動部６０および把持機構８を有するチャック装置５では、把持機構８が進退駆動部６０に対して他の把持機構と交換可能とされ、把持機構８の当該他の把持機構への交換により、複数の爪部の可動範囲（または、可動距離）が変更される。このように、チャック装置５では、進退駆動部６０を維持しつつ（すなわち、交換することなく）、把持機構の交換のみにより爪部の可動範囲の変更を容易に行うことができる。
【００３９】
ここで、把持機構や進退駆動部の交換が不能なチャック装置を比較例として想定する。比較例のチャック装置を用いるロボットハンドの設計および製作の際には、把持対象のワークの形状やサイズ等に応じた可動範囲および個数の爪部を有するチャック装置が選定される。しかしながら、把持対象のワークが変更された場合には、チャック装置を再度選定する必要があり、当該チャック装置の変更に伴ってロボットハンドにおいて当該チャック装置の支持部材（ベースブロック）の設計変更も必要となる。
【００４０】
これに対し、図３のチャック装置５では、把持機構８と進退駆動部６０とが分離可能とされ、把持機構８を他の把持機構に交換することにより、爪部の可動範囲が変更される。これにより、共通の進退駆動部６０を用いることができ、把持対象のワークが変更された場合でも、把持機構のみを交換して対応することができ、ベースブロックの設計変更を行う必要もない。なお、爪部の個数を変更する場合については後述の第３の実施の形態にて説明する。
【００４１】
図９は、本発明の第２の実施の形態に係るチャック装置５ｂを示す図であり、図３に対応する図である。図９のチャック装置５ｂでは、図３のチャック装置５と同様に、把持機構８ｂの板カム部８２ｂが爪部８２０ｂと一体的に形成されており、チャック装置５と比較して板カム部８２ｂにおけるカム孔８２１ｂの形状、および、係合端部７３１に設けられるピン７３２ｂの大きさ（直径）のみが相違している。他の構成は図３と同様であり、同符号を付す。
【００４２】
図９に示す係合端部７３１のピン７３２ｂの直径は、図３のピン７３２に比べて小さく、カム孔８２１ｂの長手方向に垂直な幅も、ピン７３２ｂの直径に合わせて図３のカム孔８２１よりも細い。カム孔８２１ｂは、板カム部８２ｂの中央近傍から爪部８２０ｂの根元に向かって伸びる形状であり、長手方向の長さはカム孔８２１よりも長い。チャック装置５ｂでは、図９に示す状態が２つの爪部８２０ｂが最も離れた全開位置であり、このとき、係合端部７３１のピン７３２ｂがカム孔８２１ｂの進退駆動部６０側の端部に位置する。また、閉位置では、ピン７３２ｂがカム孔８２１ｂの爪部８２０ｂ側の端部に位置し、２つの爪部８２０ｂがほぼ接触する。
【００４３】
チャック装置５ｂでは、把持本体部６およびピストンユニット７を有する進退駆動部６０が進退部材７３の中心軸Ｊ２方向における可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換可能である。具体的には、図５のチャック装置５と同様に、ボルト８４０（図５参照）による締結を解除して、蓋部材８４が進退駆動部６０から取り外される。また、板カム部８２ｂが係合端部７３１のピン７３２ｂから取り外され、進退駆動部６０と、把持機構８ｂの各構成要素とが分離される。続いて、他の進退駆動部（後述の進退駆動部６０ｂ）が準備され、図５のチャック装置５の場合と同様にして、当該他の進退駆動部と把持機構８ｂとを用いてチャック装置が組み立てられる。
【００４４】
図１０は、他の進退駆動部６０ｂを有するチャック装置５ｂを示す図である。図１０に示す進退駆動部６０ｂにおけるピストンユニット７ｂでは、ピストン部７１の底面に突起部７１２が形成される。ピストン部７１の穴部６１の底面側への移動時には、突起部７１２が穴部６１の底面と当接して、ピストン部７１と穴部６１の底面との間に、図９のピストンユニット７に比べて広い隙間が形成される。換言すれば、ピストンユニット７ｂでは、ピストン部７１の穴部６１の底面側への移動完了時におけるピストン部７１と環状部材７２との間の中心軸Ｊ２方向の距離が、ピストンユニット７よりも狭い。これにより、進退部材７３ｂの中心軸Ｊ２方向における可動範囲が、ピストンユニット７よりも短くなる。
【００４５】
図１０のチャック装置５ｂでは、ピストン部７１が最も穴部６１の底面に近接する際に、２つの爪部８２０ｂが全開位置となる。このとき、係合端部７３１ｂのピン７３２ｂがカム孔８２１ｂの長手方向における中央近傍に位置するため、全開位置における２つの爪部８２０ｂ間の距離が、図９のチャック装置５ｂよりも短くなる。また、ピストン部７１が環状部材７２とおよそ当接する際に、２つの爪部８２０ｂが閉位置となる。このとき、係合端部７３１ｂのピン７３２ｂがカム孔８２１ｂの爪部８２０ｂ側の端部に位置し、図９のチャック装置５ｂと同様に、２つの爪部８２０ｂがほぼ接触する。以上のように、図１０のチャック装置５ｂでは、図９のチャック装置５ｂよりも爪部８２０ｂの可動範囲が短くなる。
【００４６】
なお、図９の進退駆動部６０の把持本体部６と、図１０の進退駆動部６０ｂの把持本体部６は同形状であるため、進退駆動部の交換に伴ってチャック装置５ｂを保持するベースブロック５００（図２参照）を交換する必要はない。また、進退駆動部６０においてピストンユニット７のみがピストンユニット７ｂに交換されてもよく、この場合も、進退駆動部６０を他の進退駆動部に交換することと等価である。
【００４７】
以上に説明したように、チャック装置５ｂでは、把持機構８ｂが進退駆動部６０に対して着脱可能とされ、進退駆動部６０を、進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部６０ｂに交換することにより、複数の爪部８２０ｂの可動範囲が変更される。このように、チャック装置５では、把持機構８ｂを維持しつつ、進退駆動部の交換のみにより爪部８２０ｂの可動範囲の変更を容易に行うことができる。
【００４８】
進退駆動部を進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換する上記手法は、把持機構を他の把持機構に交換することにより複数の爪部の可動範囲を変更する図３のチャック装置５にて用いられてもよい。このようなチャック装置５では、進退駆動部６０が他の進退駆動部に交換可能であることにより、複数の把持機構および複数の進退駆動部を様々に組み合わせることができ、爪部の様々な可動範囲および開閉動作特性を実現することができる。
【００４９】
図１１および図１２は、本発明の第３の実施の形態に係るチャック装置５ｃを示す図であり、それぞれ図３および図４に対応する図である。図１２に示すように、チャック装置５ｃでは、進退部材７３ｃにおける係合端部７３１ｃの中心軸Ｊ２に垂直な断面が円であり、係合端部７３１ｃから図１２中の縦方向の両側に突出する第１ピン７３３、および、係合端部７３１ｃから図１２中の横方向の両側に突出する第２ピン７３４が係合端部７３１ｃに設けられる。図１１に示すように、第１ピン７３３は係合端部７３１ｃの先端近傍に設けられ、第２ピン７３４は第１ピン７３３と把持本体部６との間に設けられる。
【００５０】
図１１および図１２に示すように、第１ピン７３３の両端部は２つの第１板カム部８５のカム孔８５１に係合し、係合端部７３１ｃを挟んで２つの第１板カム部８５が互いに対向して配置される。また、第２ピン７３４の両端部は２つの第２板カム部８６のカム孔（第１板カム部８５のカム孔８５１と同形状である。）に係合し、係合端部７３１ｃを挟んで２つの第２板カム部８６が互いに対向して配置される。
【００５１】
蓋部材８８は、ブロック状の部材において２つの第１板カム部８５および２つの第２板カム部８６が配置される部位をくり貫いた形状であり、中心軸Ｊ２に垂直な断面形状が図１２に示す蓋部材８８の蓋面８１１（後述の十字状の開口８８２が形成された蓋面８１１）とおよそ同形状である（すなわち、矩形から十字状の部位を除いた形状である。）。蓋部材８８において、第１板カム部８５に垂直な２つの側面８８３のそれぞれには、第１板カム部８５との干渉を避ける開口８８４が形成され、第２板カム部８６に垂直な２つの側面８８５のそれぞれには、第２板カム部８６との干渉を避ける開口８８６が形成される。図１１に示すように、開口８８６の把持本体部６側の縁は蓋部材８８には形成されておらず、蓋部材８８の側面８８５は門形状である。図１２に示す蓋部材８８の側面８８３の開口８８４も同様に門形状である。蓋部材８８の蓋面８８１には、第１板カム部８５に接続された爪部８５０、および、第２板カム部８６に接続された爪部８６０との干渉を避ける十字状の開口８８２が形成される。
【００５２】
図１１に示す中間部８７は板状部材８７１を有し、板状部材８７１上には、図４のスペーサ板８３３と同様に、係合端部７３１ｃを挟みつつ２つの第２板カム部８６の間に配置される２つのスペーサ部８７２が設けられる（図１２参照）。また、図１１に示す板状部材８７１上には、２つの第２板カム部８６を挟むようにして、２つの支持ブロック８７３が形成される。爪部８６０および第２板カム部８６は、板状部材８７１、スペーサ部８７２、支持ブロック８７３、並びに、蓋部材８８の内面（第２板カム部８６に対向する部分）および開口８８６の縁（図１２参照）により、蓋部材８８の側面８８５に垂直な方向への移動がガイドされる。
【００５３】
また、図１１の各支持ブロック８７３上には、２つの第１板カム部８５の間に配置されるスペーサ部８７４（図１２参照）が設けられる。爪部８５０および第１板カム部８５は、支持ブロック８７３、スペーサ部８７４、並びに、蓋部材８８の内面（第１板カム部８５に対向する部分）および開口８８４の縁（図１２参照）により、蓋部材８８の側面８８３に垂直な方向への移動がガイドされる。なお、各支持ブロック８７３には、後述のチャック装置５ｃの分解および組立作業において、第２ピン７３４の取り外しおよび取り付けを行うための貫通孔が形成されている。
【００５４】
チャック装置５ｃでは、ピストン部７１が爪部８５０，８６０側に向かって移動することにより、４つの爪部８５０，８６０が互いに最も近接する閉位置へと到達する。また、ピストン部７１が穴部６１の底面に向かって移動することにより、４つの爪部８５０，８６０が互いに最も離れた全開位置へと位置する。
【００５５】
図１１のチャック装置５ｃでは、爪部の個数を変更することが可能となっている。具体的には、図５のチャック装置５と同様に、ボルト８４０（図１２参照）による締結を解除して、蓋部材８８が進退駆動部６０ｃ（すなわち、ピストンユニット７ｃおよび把持本体部６）から取り外される。続いて、２つの第１板カム部８５および２つの第２板カム部８６が係合端部７３１ｃ（の第１ピン７３３および第２ピン７３４）から取り外された後、２つの第１板カム部８５のみが再度、係合端部７３１ｃに取り付けられる。そして、蓋部材８８が中間部８７上に載置され、ボルト８４０にて蓋部材８８および中間部８７が進退駆動部６０ｃに対して固定される。以上の作業により、チャック装置５ｃにおいて爪部の個数が２つに変更される。
【００５６】
チャック装置５ｃの把持機構８ｃにおいて２つの第２板カム部８６および爪部８６０を取り除くことは、把持機構８ｃを進退駆動部６０ｃに対して他の把持機構に交換することと等価である。把持機構８ｃにおいて２つの第２板カム部８６を省略した他の把持機構が予め準備され、図１１の把持機構８ｃが当該他の把持機構に交換されることにより、爪部の個数が変更されてもよい。
【００５７】
以上に説明したように、図１１のチャック装置５ｃでは、把持機構８ｃが進退駆動部６０ｃに対して他の把持機構と交換可能とされ、把持機構８ｃの他の把持機構への交換により、複数の爪部の個数が変更される。これにより、チャック装置５では、進退駆動部６０ｃを維持しつつ、把持機構の交換のみにより爪部の個数の変更を容易に行うことができる。
【００５８】
図１１のチャック装置５ｃにおいてピストンユニット７ｃおよび把持機構８ｃを、図３のピストンユニット７および把持機構８に交換することにより、チャック装置５と同様のチャック装置が構成され、把持本体部６を維持しつつ、爪部８２０の個数が変更されてもよい。なお、図３の蓋部材８４と図１１の蓋部材８８は外形が同じであるため、樹脂成形の際に中子を取り替えるのみで容易に作製可能である。また、図１１のチャック装置５ｃにおいて、板カム部８５，８６をカム孔の形状が異なる他の板カム部に交換することにより、複数の爪部の可動範囲が変更されてもよい。
【００５９】
進退駆動部を進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換する第２の実施の形態に係る手法が、把持機構を他の把持機構に交換することにより複数の爪部の個数を変更する図１１のチャック装置５ｃにて用いられてもよい。複数の把持機構および複数の進退駆動部を様々に組み合わせることにより、様々な個数の爪部にて様々な可動範囲を実現することができる。
【００６０】
図１３は、本発明の第４の実施の形態に係るチャック装置５ｄを示す図である。図１３では、進退駆動部６０ｄと把持機構８ｄとを分離して図示している。図１３のチャック装置５ｄでは、図３のチャック装置５と比較して、把持機構８ｄに後述の移動部材８９が追加されるとともに、中間部８３ｄおよびピストンユニット７ｄの進退部材７３ｄの構造が相違する。他の構成は図３と同様であり同符号を付す。
【００６１】
チャック装置５ｄでは、進退部材７３ｄの係合端部７３１ｄが中心軸Ｊ２に対して図１３中の右側にずれた位置に形成される。また、把持機構８ｄでは、板カム部８２のカム孔８２１に係合するピン８９１を有する部材８９（後述するように、進退駆動部６０ｄからの力が伝達されて移動する部材であるため、以下、「移動部材８９」という。）が設けられる。移動部材８９は進退駆動部６０ｄ側に突出する突出部８９２を有し、突出部８９２は中心軸Ｊ２に対して図１３中の左側にずれた位置に形成される。
【００６２】
図１４は、移動部材８９および係合端部７３１ｄを示す図であり、これらの部材を中心軸Ｊ２を含む面にて切断した断面図である。図１４では、移動部材８９と進退部材７３ｄとが連結した状態を示している。
【００６３】
移動部材８９の突出部８９２には中心軸Ｊ２に垂直な方向に伸びる貫通孔８９３が形成され、進退部材７３ｄの係合端部７３１ｄにも中心軸Ｊ２に垂直な方向に伸びる貫通孔７３５が形成される。把持機構８ｄと進退駆動部６０ｄとが連結した状態では、突出部８９２における図１４中の右側の面と、係合端部７３１ｄにおける図１４中の左側の面とが当接し、貫通孔８９３および貫通孔７３５に１つの連結ピン９１が嵌合される。これにより、図１３の進退駆動部６０ｄにおける進退部材７３ｄの移動に合わせて、把持機構８ｄの移動部材８９が移動し、爪部８２０が中心軸Ｊ２に垂直な方向へと移動する。このように、チャック装置５ｄでは、進退駆動部６０ｄからの力が移動部材８９に伝達され、ワークの把持および解放が行われる。
【００６４】
チャック装置５ｄにおいて把持機構８ｄを爪部の可動範囲または爪部の個数が異なる他の把持機構に交換する際には、ボルト８４０（図５参照）による締結を解除した後、中間部８３ｄの板状部材８３１ｄに設けられた連絡孔８３４から連結ピン９１の端面を押すことにより、連結ピン９１が貫通孔８９３および貫通孔７３５から抜かれて進退駆動部６０ｄと把持機構８ｄとが分離される。続いて、当該他の把持機構（ただし、把持機構８ｄと同様の移動部材８９および中間部８３ｄを有する。）が進退駆動部６０ｄ上に載置され、連絡孔８３４から連結ピン９１を貫通孔８９３および貫通孔７３５内に挿入することにより、当該他の把持機構が進退駆動部６０ｄに連結される。当該他の把持機構はボルト８４０にて進退駆動部６０ｄに対して固定される。なお、連絡孔８３４を閉塞する部材を設けることにより、チャック装置の駆動時における連結ピン９１の脱落が防止されてよい。
【００６５】
以上に説明したように、図１３のチャック装置５ｄでは、把持機構８ｄおよび交換後の把持機構が、進退部材７３ｄに対して連結および分離可能であるとともに進退駆動部６０ｄからの力が伝達される移動部材８９を有する。これにより、把持機構の交換をさらに容易に行うことができ、爪部の可動範囲または爪部の個数の変更を短時間にて行うことが可能となる。チャック装置５ｄにおいて、進退駆動部を進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換する第２の実施の形態に係る手法が用いられてもよく、これにより、進退駆動部の交換をさらに容易に行うことができる。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００６７】
図２に示すチャックユニット５０では、２つのチャック装置５にて同時にワークの把持または解放動作が行われるが、チャックユニット５０の２つのチャック装置５にて個別にワークの把持または解放動作が行われてもよい。例えば、図１５に示すように、チャックユニット５０ｅに設けられる２つのチャック装置５，５ｅのうち一方のチャック装置５ｅの把持本体部６ｅにおいて、一の側面に２つの開口６２１ｅ，６２２ｅが形成され、チューブ等を介して電磁弁２１１ｅに接続される。また、ベースブロック５００の流路５０１，５０２におけるチャック装置５ｅ側の分岐流路は把持本体部６ｅにおける図１５中の下側の面により閉塞される。これにより、図１５のチャックユニット５０ｅでは、一方のチャック装置５ｅにおけるワークの把持および解放動作が電磁弁２１１ｅのＯＮ／ＯＦＦにより制御され、他方のチャック装置５におけるワークの把持および解放動作が電磁弁２１１のＯＮ／ＯＦＦにより制御される。なお、ロボットハンド２の設計によっては、各チャック装置５，５ｅの２つの開口が２つの電磁弁にそれぞれ接続されて、ワークの把持および解放動作が実現されてもよい。
【００６８】
図３のチャック装置５では、爪部の可動範囲の変更において、板カム部８２と共に、把持機構８における他の構成要素（蓋部材８４および中間部８３）が同様のものに交換されてもよい（すなわち、把持機構８の全体が交換されてよい。）。また、板カム部８２と爪部８２０とが分離可能とされ、板カム部８２のみが交換されてもよい。チャック装置５では、把持機構の交換において、少なくとも複数の板カム部８２が、カム孔の形状が異なる他の複数の板カム部に交換されることにより、爪部の可動範囲を変更することが可能となる。
【００６９】
また、図３、図９および図１３のチャック装置５，５ｂ，５ｄでは、閉位置において爪部が完全に閉じなくてもよい。この場合に、把持機構または進退駆動部の交換前後において、必ずしも爪部の可動距離が変更される必要はなく、爪部の可動距離は同じであるが、爪移動方向における爪部の移動範囲が相違する（すなわち、全開位置および閉位置が相違する）ようにして、爪部の可動範囲が変更されてもよい。
【００７０】
上記第１ないし第４の実施の形態では、チャック装置５，５ｂ〜５ｄが板カム部を有することにより、把持機構の構成を簡素化することができるが、チャック装置の設計によっては、他の機構（例えば、リンク機構）により、進退部材の中心軸Ｊ２方向への移動による爪部の爪移動方向への移動が実現されてもよい。
【００７１】
図９および図１０のチャック装置５ｂにおいて、例えば、共通のピストンユニット７を用いつつ、一方の進退駆動部において、把持本体部の穴部内にピストン部７１の移動を制限する部位を形成することにより、進退部材の可動範囲が異なる２つの進退駆動部が作製されてもよい。すなわち、進退部材の可動範囲が相違する複数の進退駆動部は、様々な態様にて実現されてよい。
【００７２】
図１３のチャック装置５ｄにおいて、進退駆動部６０ｄと把持機構８ｄとの連結は他の手法により行われてもよい。例えば、円柱状の係合端部の先端にて両側に突出する突出部が形成される。また、把持機構における移動部材が係合端部よりも直径が大きい円筒状であり、その内周面において、進退駆動部側の端部から連続する結合用の案内溝が形成される。そして、進退駆動部と把持機構とを連結する際に、進退駆動部における係合端部の突出部が、把持機構における移動部材の案内溝の奥へと導かれ、進退駆動部と把持機構とが着脱可能に連結される。
【００７３】
チャック装置５，５ｂ〜５ｄでは、把持機構が異なる形状の爪部を有する他の把持機構に交換されてもよい。また、チャック装置５，５ｂ〜５ｄにおける爪部および板カム部の個数は、２および４以外に、３あるいは５以上であってもよい。
【００７４】
進退駆動部における進退部材の駆動は、圧縮エア以外の水や油等の流体により実現されてもよく、また、ソレノイドやモータにより進退部材が進退してもよい。
【００７５】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせられてよい。
【符号の説明】
【００７６】
５，５ｂ〜５ｅ チャック装置
８，８ｂ〜８ｄ 把持機構
６０，６０ｂ〜６０ｄ 進退駆動部
７３，７３ｂ〜７３ｄ 進退部材
８２，８５，８６，８２ａ，８２ｂ 板カム部
８３，８７，８３ｄ 中間部
８４，８８ 蓋部材
８９ 移動部材
７３２〜７３４，７３２ｂ，８９１ ピン
８２０，８５０，８６０，８２０ａ，８２０ｂ 爪部
８２１，８５１，８２１ａ，８２１ｂ カム孔
Ｄ１，Ｄ２ 可動範囲
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを把持するチャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動組立ライン等において組立ロボットが用いられており、組立ロボットでは、ワークを把持するロボットハンドがロボットアームに接続されることにより、ロボットハンドが３次元的に移動可能とされる。ロボットハンドでは、圧縮エアを用いたチャック装置の駆動により、ワークの把持および解放が行われる。特許文献１では、樹脂で形成される挟持体（爪部）と、金属で形成される挟持体とで、被把持物を安定して把持するチャック装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３７３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、特許文献１のように複数の爪部にてワークを把持するチャック装置として、様々なものが市販されており、把持対象のワークの形状やサイズ等に応じた可動範囲および個数の爪部を有するチャック装置がロボットハンドにて使用される。しかしながら、把持対象のワークが変更された場合には、チャック装置の全体を交換する必要があり、様々な形状やサイズのワークに対応するには、多数のチャック装置を準備する必要がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、チャック装置において爪部の可動範囲または爪部の個数の変更を容易に行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、ワークを把持するチャック装置であって、進退部材を進退させる進退駆動部と、複数の爪部を有し、前記進退部材の移動により、前記複数の爪部のそれぞれを前記進退部材の移動方向に垂直な方向に移動する把持機構とを備え、前記把持機構が、前記進退駆動部に対して他の把持機構と交換可能であり、前記把持機構の前記他の把持機構への交換により、前記複数の爪部の可動範囲または前記複数の爪部の個数が変更される。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のチャック装置であって、前記把持機構が、前記複数の爪部に接続され、カム孔を有する複数の板カム部と、前記複数の爪部の移動をガイドするガイド部とを備え、前記進退部材が、前記カム孔に係合するピンを備え、前記把持機構の交換において、少なくとも前記複数の板カム部が、カム孔の形状が異なる他の複数の板カム部に交換される。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のチャック装置であって、前記把持機構および前記他の把持機構が、前記進退部材に対して連結および分離可能であるとともに前記進退駆動部からの力が伝達される部材を備える。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のチャック装置であって、前記進退駆動部が、前記進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換可能である。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、ワークを把持するチャック装置であって、進退部材を進退させる進退駆動部と、複数の爪部を有し、前記進退部材の移動により、前記複数の爪部のそれぞれを前記進退部材の移動方向に垂直な方向に移動する把持機構とを備え、前記把持機構が、前記進退駆動部に対して着脱可能であり、前記進退駆動部を、前記進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換することにより、前記複数の爪部の可動範囲が変更される。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１ないし４の発明では、チャック装置において爪部の可動範囲または爪部の個数の変更を容易に行うことができ、請求項３の発明では、把持機構の交換をさらに容易に行うことができる。
【００１２】
請求項５の発明では、チャック装置において爪部の可動範囲の変更を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態に係る組立ロボットの側面図である。
【図２】ハンド先端部の側面図である。
【図３】チャック装置を示す図である。
【図４】チャック装置を示す図である。
【図５】チャック装置の分解図である。
【図６】チャック装置の動作を説明するための図である。
【図７】チャック装置の動作を説明するための図である。
【図８】他の板カム部を示す図である。
【図９】第２の実施の形態に係るチャック装置を示す図である。
【図１０】他の進退駆動部を有するチャック装置を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態に係るチャック装置を示す図である。
【図１２】チャック装置を示す図である。
【図１３】第４の実施の形態に係るチャック装置を示す図である。
【図１４】移動部材および係合端部を示す断面図である。
【図１５】チャックユニットの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る組立ロボット１の側面図である。組立ロボット１は、多数の部品から構成される組立体を自動的に組み立てる自動組立ライン等において用いられる産業用ロボットである。図１の組立ロボット１は、多自由度（例えば、６自由度）のロボットアーム１１、ロボットアーム１１の先端に着脱可能に取り付けられるロボットハンド２、および、組立ロボット１の全体制御を担う制御部１２を備え、ロボットアーム１１によりロボットハンド２が自在に移動可能となる。ロボットハンド２は、ロボットアーム１１に取り付けられるハンド本体部３、および、ハンド本体部３に着脱自在に装着されるハンド先端部４を備え、ハンド先端部４にはワークを把持する複数のチャック装置５が設けられる。
【００１５】
図２はハンド先端部４の側面図である。ハンド先端部４は、所定の中心軸Ｊ１を中心とする厚い略円板状の先端部本体４１を有し、先端部本体４１において図２中の上側（重力方向の上側であるとは限らない。以下同様。）の面の中央には、中心軸Ｊ１を中心とする結合穴４２が形成される。ハンド先端部４がハンド本体部３に装着される際には、ハンド本体部３に設けられる結合機構の一部が、結合穴４２内に挿入されてハンド先端部４とハンド本体部３とが結合される。
【００１６】
先端部本体４１において図２中の下側の部位には、複数のチャックユニット５０が中心軸Ｊ１を中心とする周方向に等角度間隔にて取り付けられる。本実施の形態では、４個のチャックユニット５０が９０度間隔にて設けられる。各チャックユニット５０は先端部本体４１に接続されるベースブロック５００を有し、各ベースブロック５００に２つのチャック装置５が設けられる。各チャック装置５は複数の爪部８２０を有し、爪部８２０を図２中の下側に配置して、チャック装置５が図示省略のボルトによりベースブロック５００に着脱可能に固定される。ベースブロック５００の内部には圧縮エアの複数の流路５０１，５０２（１つのベースブロック５００においてのみ破線にて図示している。）が形成されており、各流路５０１，５０２の一端はチャック装置５に接続され、他端はハンド先端部４（およびハンド本体部３）内に設けられた流路４０１，４０２を介して電磁弁２１１に接続される。ここでは、電磁弁２１１として５ポート２ポジションのシングルソレノイドが用いられる。
【００１７】
図３および図４はベースブロック５００から取り外した状態における１つのチャック装置５の外観を示す図であり、図３は側方から見たチャック装置５を示し、図４は爪部８２０側から見たチャック装置５を示す。図５はチャック装置５の分解図である。図３および図５では爪部８２０を上側に配置してチャック装置５を図示している。
【００１８】
把持部であるチャック装置５は、図３に示すように、把持本体部６、および、複数の爪部８２０を有する把持機構８を有する。把持本体部６の外形は直方体であり、内部には有底の穴部６１が形成される。穴部６１の側面は所定の中心軸Ｊ２を中心とする円筒面であり、図５に示すように、穴部６１内にはピストンユニット７が挿入される。ピストンユニット７は、中心軸Ｊ２を中心とする円板状のピストン部７１を有し、ピストン部７１の爪部８２０側（図５中の上側）の主面上には中心軸Ｊ２を中心とする円柱状の軸部７３が設けられる。ピストン部７１の外周面にはパッキン７１１が設けられ、ピストン部７１の外周面と穴部６１の側面との間が密閉される。
【００１９】
ピストンユニット７は、中心軸Ｊ２を中心とする円環状の環状部材７２をさらに有し、軸部７３が環状部材７２に挿入される。環状部材７２の爪部８２０側の部位は環状部材７２の他の部位よりも直径が大きいフランジ部７２１となる。また、把持本体部６において穴部６１の開口縁には穴部６１の他の部位よりも直径が大きくなるように環状の切欠部６１０が形成され、環状部材７２のフランジ部７２１が切欠部６１０に嵌合されて固定される。また、環状部材７２の内周面側には、軸部７３に設けられた後述のパッキン７３１１が位置しており、軸部７３を中心軸Ｊ２に沿って移動可能としつつ、環状部材７２の内周面と軸部７３との間が密閉される。また、環状部材７２の外周面にもパッキン７２２が設けられ、環状部材７２の外周面と穴部６１の側面との間が密閉される。このようにして、穴部６１の開口が閉塞される。
【００２０】
把持本体部６において、図３中の下側の面には２つの開口６２１，６２２が形成される。一方の開口６２１は把持本体部６内の内部流路６３１を介して穴部６１の底面に設けられた内部開口６１１に連通する。他方の開口６２２は穴部６１の側面上にて軸部７３に対向する内部開口６１２に内部流路６３２を介して連通する。各開口６２１，６２２はベースブロック５００内の流路５０１，５０２を介して電磁弁２１１に接続され（図２参照）、当該電磁弁２１１をＯＮまたはＯＦＦにすることにより一方の開口６２１，６２２に対応する内部開口６１１，６１２から穴部６１内に圧縮エアが供給され、他方の内部開口６１２，６１１近傍が大気圧に戻される。
【００２１】
実際には、ピストン部７１に対向する内部開口６１１から穴部６１内に圧縮エアを供給する際には、内部開口６１２近傍が大気圧とされ、ピストン部７１が爪部８２０側（図３中の上側）へと移動する。内部開口６１２から穴部６１内に圧縮エアを供給する際には、内部開口６１１近傍が大気圧とされ、ピストン部７１が内部開口６１１側（図３中の下側）へと移動する。既述のようにピストン部７１には軸部７３が設けられており、電磁弁２１１のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、軸部７３が中心軸Ｊ２に沿って進退する。以上のように、把持本体部６およびピストンユニット７は軸部７３を進退させる進退駆動部である。以下の説明では、把持本体部６およびピストンユニット７の組合せを「進退駆動部６０」と呼び、軸部７３を「進退部材７３」と呼ぶ。
【００２２】
進退部材７３の爪部８２０側の端部７３１（後述するように板カム部８２と係合するため、以下、「係合端部７３１」という。）は薄い板状である。軸部７３において、係合端部７３１の根元の周囲にはパッキン７３１１が設けられる。後述の中間部８３（図５参照）には、パッキン７３１１の先端との干渉を避ける環状の切欠部が形成されており、パッキン７３１１の先端が当該切欠部内に収容可能となっている。係合端部７３１には貫通孔が形成されており、ピン７３２が当該貫通孔内に挿入される。ピン７３２の両端は係合端部７３１の両主面から突出する。
【００２３】
把持機構８は、２つの爪部８２０、２つの爪部８２０にそれぞれ接続される２つの板カム部８２、板カム部８２と把持本体部６との間に設けられる中間部８３、および、蓋部材８４を備える。図５に示すように、中間部８３は、ピストンユニット７の環状部材７２上に設けられる板状部材８３１を有し、板状部材８３１の中央には係合端部７３１との干渉を避ける貫通孔８３２が形成される。また、板状部材８３１の爪部８２０側の主面上には、薄板状の２つのスペーサ板８３３が直立した状態で貫通孔８３２の周囲に配置される。チャック装置５では、図４に示すように、係合端部７３１が２つのスペーサ板８３３の間に配置され、板状の係合端部７３１および２つのスペーサ板８３３は中心軸Ｊ２を含む同一平面上に位置する。図５の中間部８３の板状部材８３１および２つのスペーサ板８３３は一体的に形成される。
【００２４】
２つの板カム部８２は同形状であり、図５に示すように、一方の板カム部８２を表裏反転し、進退部材７３および２つのスペーサ板８３３を間に介在させて２つの板カム部８２が向かい合うように（図４参照）、直立した状態で板状部材８３１上に配置される。また、各板カム部８２にはカム孔８２１が形成されており、２つの板カム部８２のカム孔８２１に進退部材７３のピン７３２の両端が挿入される。
【００２５】
蓋部材８４は、ブロック状の部材において２つの板カム部８２が配置される部位をくり貫いた形状であり、板カム部８２に垂直かつ中心軸Ｊ２を含む断面が２つの板カム部８２を跨ぐような形状となる。図４に示す蓋部材８４において、板カム部８２に垂直な２つの側面８４３のそれぞれには、板カム部８２との干渉を避ける開口８４４が形成される。既述のように、各板カム部８２において図３中の上側には、中心軸Ｊ２に沿って伸びる爪部８２０が接続され、蓋部材８４における図３中の上側の面８４１（以下、「蓋面８４１」という。）には、図４に示すように爪部８２０との干渉を避ける開口８４２が形成される。開口８４２は図４中の横方向に長い矩形である。各板カム部８２の爪部８２０は他方の板カム部８２側に突出した形状であり、板カム部８２の主面に垂直な方向における爪部８２０の厚さは、スペーサ板８３３および２つの板カム部８２の厚さの和におよそ等しい。
【００２６】
後述するように、図３のチャック装置５では進退部材７３の中心軸Ｊ２に沿う移動により、ピン７３２が係合されたカム孔８２１に従って各板カム部８２が爪部８２０と共に、図３中の横方向（以下、「爪移動方向」という。）に移動する。このとき、板カム部８２および板カム部８２に接続された爪部８２０の爪移動方向への移動は、中間部８３の２つのスペーサ板８３３および板状部材８３１（図５参照）、並びに、蓋部材８４の内面（すなわち、板カム部８２に対向する面）および開口８４４の縁（図４参照）によりガイドされる。換言すれば、中間部８３および蓋部材８４は、複数の板カム部８２および複数の爪部８２０の爪移動方向への移動をガイドするガイド部となる。
【００２７】
爪部８２０側から中心軸Ｊ２に沿ってチャック装置５を見た場合に、図５に示す蓋部材８４、中間部８３の板状部材８３１および把持本体部６の外形は同じ大きさの矩形である。蓋部材８４および板状部材８３１において、当該矩形の各角部に相当する位置にはボルト８４０が挿入される貫通孔が形成され、把持本体部６の対応する位置に形成されたねじ穴にてボルト８４０が締結されて蓋部材８４および中間部８３が進退駆動部６０の把持本体部６に対して固定される。好ましくは、蓋部材８４、中間部８３および把持本体部６のそれぞれは樹脂の射出成形により形成され、これにより、これらの部材の軽量化および作製コストの削減が図られる。この場合に、ねじ穴等は必要に応じてインサート成形が行われ、一定の強度が確保されてよい。
【００２８】
チャック装置５を組み立てる際には、図５に示すように、把持本体部６の穴部６１内にピストンユニット７のピストン部７１が挿入されて、環状部材７２により穴部６１の開口が閉塞される。続いて、ピストンユニット７の係合端部７３１を板状部材８３１の貫通孔８３２内に配置しつつ中間部８３が環状部材７２上に載置される。また、係合端部７３１のピン７３２をカム孔８２１に挿入しつつ、スペーサ板８３３の両主面側に２つの板カム部８２が直立した状態で載置される。このとき、板カム部８２の主面に垂直な方向に関して、各板カム部８２に接続された爪部８２０が他方の板カム部８２側に突出するように、２つの板カム部８２が配置される。そして、爪部８２０を蓋面８４１の開口８４２内に配置しつつ蓋部材８４が中間部８３上に載置され、ボルト８４０にて蓋部材８４および中間部８３が進退駆動部６０に対して固定される。以上の作業により、チャック装置５が容易に組み立てられる。
【００２９】
次に、チャック装置５の動作について述べる。図６および図７はチャック装置５の動作を説明するための図であり、図６および図７では説明の便宜上、係合端部７３１、板カム部８２および爪部８２０のみを図示している。
【００３０】
図６に示すように、各板カム部８２では、爪移動方向（図６中の横方向）に関して爪部８２０が板カム部８２の中央からずれた位置に配置される。カム孔８２１は板カム部８２のおよそ中央から爪部８２０の根元に向かって伸びる形状とされ、その長手方向は爪移動方向および中心軸Ｊ２方向に対して傾斜する。既述のように、２つの板カム部８２は同形状であり、チャック装置５では一方の板カム部８２を表裏反転して配置されるため、係合端部７３１のピン７３２が最も爪部８２０から離れた状態を示す図６では、一方の板カム部８２のカム孔８２１はピン７３２から図６中の右上に向かって伸びており、他方の板カム部８２のカム孔８２１はピン７３２から図６中の左上に向かって伸びる。
【００３１】
図３に示すピストン部７１に対向する内部開口６１１から穴部６１内に圧縮エアを供給すると、ピストン部７１および進退部材７３が爪部８２０側に向かって中心軸Ｊ２に沿って移動する。これにより、係合端部７３１のピン７３２が係合するカム孔８２１に従って、各板カム部８２が進退部材７３の移動方向に垂直な爪移動方向に移動し、図７に示すように２つの爪部８２０がほぼ接触する（近接を含む。）。また、図３に示す穴部６１の側面に形成された内部開口６１２から穴部６１内に圧縮エアを供給すると、ピストン部７１および進退部材７３が穴部６１の底面側に向かって中心軸Ｊ２に沿って移動する。これにより、２つの爪部８２０が互いに離間するように、各板カム部８２が爪移動方向に移動し、図６に示す状態に戻される。
【００３２】
実際には、２つの爪部８２０が最も離れた図６に示す位置（以下、「全開位置」という。）から、最も接近した図７に示す位置（以下、「閉位置」という。）へと移動する途中に、２つの爪部８２０の間にワークが挟まれるため、正常にワークが把持される際には、爪部８２０は図７に示す閉位置まで移動しない（以下同様）。また、ワークを把持した状態にて、係合端部７３１を爪部８２０から離れるように中心軸Ｊ２に沿って移動する（すなわち、ピストン部７１を穴部６１の底面側に向かって移動する）ことにより、各爪部８２０が図６に示す全開位置へと移動し、ワークが解放される。
【００３３】
図１に示す組立ロボット１では、ロボットアーム１１によりロボットハンド２がワーク近傍に位置する際に、制御部１２からの制御によりハンド本体部３の結合機構を含む部位が回転する。これにより、図２に示すハンド先端部４が複数のチャックユニット５０と共に中心軸Ｊ１を中心として回転して１つのチャックユニット５０がワークに対向する。このとき、各チャック装置５の爪部８２０は全開位置となっており、続いて、電磁弁２１１をＯＮにすることにより、当該チャックユニット５０の２つのチャック装置５にて２つのワークが同時に把持される。そして、ロボットアーム１１によりロボットハンド２が組立体の近傍へと配置され、電磁弁２１１をＯＦＦにすることにより２つのチャック装置５にて２つのワークが同時に解放される。
【００３４】
本実施の形態におけるチャック装置５では、把持機構８における板カム部８２を他の板カム部に交換することにより、把持対象のワークに合わせて２つの爪部の全開位置を変更することが可能となっている。図８は他の板カム部８２ａを示す図であり、爪部８２０の全開位置を示す図６に対応する図である。
【００３５】
図８に示す２つの板カム部８２ａは同形状であり、チャック装置５では、一方の板カム部８２ａを表裏反転し、両者が向かい合うように配置される。板カム部８２ａでは、カム孔８２１ａの形状が図６および図７に示すカム孔８２１と相違している。詳細には、板カム部８２ａのカム孔８２１ａの長手方向の長さは、板カム部８２のカム孔８２１の長手方向の長さよりも大きく、カム孔８２１ａの長手方向の爪移動方向（図８中の横方向）に対する傾斜角θ２は、図６のカム孔８２１の長手方向の爪移動方向に対する傾斜角θ１よりも小さい。板カム部８２ａでは、カム孔８２１ａの進退駆動部６０側（図８中の下側）の端部と爪部８２０ａとの間の爪移動方向の距離が、図６の板カム部８２における当該距離よりも長い。
【００３６】
図３のチャック装置５において板カム部８２を板カム部８２ａに交換する際には、ボルト８４０（図５参照）による締結を解除した後、蓋部材８４が進退駆動部６０から取り外され、板カム部８２が爪部８２０と共に図８の板カム部８２ａおよび爪部８２０ａに交換される。このとき、係合端部７３１のピン７３２が板カム部８２ａのカム孔８２１ａ内に係合される。そして、爪部８２０ａを蓋面８４１の開口８４２（図４参照）内に配置しつつ蓋部材８４が中間部８３上に載置され、ボルト８４０にて蓋部材８４および中間部８３が進退駆動部６０に対して固定される。以上の作業により、チャック装置５において板カム部が容易に交換される。把持機構８において板カム部８２を、カム孔の形状が異なる他の板カム部８２ａに交換することは、把持機構８を進退駆動部６０に対して他の把持機構に交換することと等価である。
【００３７】
図８に示す２つの板カム部８２ａを用いるチャック装置５では、板カム部８２ａが上記形状のカム孔８２１ａを有することにより、ピン７３２がカム孔８２１ａの進退駆動部６０側の端部に位置して２つの爪部８２０ａが全開位置に配置された際の爪部８２０ａ間の距離が、図６に示す２つの板カム部８２を用いる場合における全開位置での爪部８２０間の距離よりも大きくなる。また、ピン７３２がカム孔８２１ａの爪部８２０ａ側の端部に位置して２つの爪部８２０ａが閉位置に配置された際には、２つの爪部８２０ａはほぼ接触する。したがって、図８の板カム部８２ａを用いるチャック装置５では、全開位置と閉位置との間における爪部８２０ａの移動範囲（以下、「可動範囲」という。）Ｄ２が、図６の板カム部８２における爪部８２０の可動範囲Ｄ１よりも大きくなる。
【００３８】
以上に説明したように、進退駆動部６０および把持機構８を有するチャック装置５では、把持機構８が進退駆動部６０に対して他の把持機構と交換可能とされ、把持機構８の当該他の把持機構への交換により、複数の爪部の可動範囲（または、可動距離）が変更される。このように、チャック装置５では、進退駆動部６０を維持しつつ（すなわち、交換することなく）、把持機構の交換のみにより爪部の可動範囲の変更を容易に行うことができる。
【００３９】
ここで、把持機構や進退駆動部の交換が不能なチャック装置を比較例として想定する。比較例のチャック装置を用いるロボットハンドの設計および製作の際には、把持対象のワークの形状やサイズ等に応じた可動範囲および個数の爪部を有するチャック装置が選定される。しかしながら、把持対象のワークが変更された場合には、チャック装置を再度選定する必要があり、当該チャック装置の変更に伴ってロボットハンドにおいて当該チャック装置の支持部材（ベースブロック）の設計変更も必要となる。
【００４０】
これに対し、図３のチャック装置５では、把持機構８と進退駆動部６０とが分離可能とされ、把持機構８を他の把持機構に交換することにより、爪部の可動範囲が変更される。これにより、共通の進退駆動部６０を用いることができ、把持対象のワークが変更された場合でも、把持機構のみを交換して対応することができ、ベースブロックの設計変更を行う必要もない。なお、爪部の個数を変更する場合については後述の第３の実施の形態にて説明する。
【００４１】
図９は、本発明の第２の実施の形態に係るチャック装置５ｂを示す図であり、図３に対応する図である。図９のチャック装置５ｂでは、図３のチャック装置５と同様に、把持機構８ｂの板カム部８２ｂが爪部８２０ｂと一体的に形成されており、チャック装置５と比較して板カム部８２ｂにおけるカム孔８２１ｂの形状、および、係合端部７３１に設けられるピン７３２ｂの大きさ（直径）のみが相違している。他の構成は図３と同様であり、同符号を付す。
【００４２】
図９に示す係合端部７３１のピン７３２ｂの直径は、図３のピン７３２に比べて小さく、カム孔８２１ｂの長手方向に垂直な幅も、ピン７３２ｂの直径に合わせて図３のカム孔８２１よりも細い。カム孔８２１ｂは、板カム部８２ｂの中央近傍から爪部８２０ｂの根元に向かって伸びる形状であり、長手方向の長さはカム孔８２１よりも長い。チャック装置５ｂでは、図９に示す状態が２つの爪部８２０ｂが最も離れた全開位置であり、このとき、係合端部７３１のピン７３２ｂがカム孔８２１ｂの進退駆動部６０側の端部に位置する。また、閉位置では、ピン７３２ｂがカム孔８２１ｂの爪部８２０ｂ側の端部に位置し、２つの爪部８２０ｂがほぼ接触する。
【００４３】
チャック装置５ｂでは、把持本体部６およびピストンユニット７を有する進退駆動部６０が進退部材７３の中心軸Ｊ２方向における可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換可能である。具体的には、図５のチャック装置５と同様に、ボルト８４０（図５参照）による締結を解除して、蓋部材８４が進退駆動部６０から取り外される。また、板カム部８２ｂが係合端部７３１のピン７３２ｂから取り外され、進退駆動部６０と、把持機構８ｂの各構成要素とが分離される。続いて、他の進退駆動部（後述の進退駆動部６０ｂ）が準備され、図５のチャック装置５の場合と同様にして、当該他の進退駆動部と把持機構８ｂとを用いてチャック装置が組み立てられる。
【００４４】
図１０は、他の進退駆動部６０ｂを有するチャック装置５ｂを示す図である。図１０に示す進退駆動部６０ｂにおけるピストンユニット７ｂでは、ピストン部７１の底面に突起部７１２が形成される。ピストン部７１の穴部６１の底面側への移動時には、突起部７１２が穴部６１の底面と当接して、ピストン部７１と穴部６１の底面との間に、図９のピストンユニット７に比べて広い隙間が形成される。換言すれば、ピストンユニット７ｂでは、ピストン部７１の穴部６１の底面側への移動完了時におけるピストン部７１と環状部材７２との間の中心軸Ｊ２方向の距離が、ピストンユニット７よりも狭い。これにより、進退部材７３ｂの中心軸Ｊ２方向における可動範囲が、ピストンユニット７よりも短くなる。
【００４５】
図１０のチャック装置５ｂでは、ピストン部７１が最も穴部６１の底面に近接する際に、２つの爪部８２０ｂが全開位置となる。このとき、係合端部７３１ｂのピン７３２ｂがカム孔８２１ｂの長手方向における中央近傍に位置するため、全開位置における２つの爪部８２０ｂ間の距離が、図９のチャック装置５ｂよりも短くなる。また、ピストン部７１が環状部材７２とおよそ当接する際に、２つの爪部８２０ｂが閉位置となる。このとき、係合端部７３１ｂのピン７３２ｂがカム孔８２１ｂの爪部８２０ｂ側の端部に位置し、図９のチャック装置５ｂと同様に、２つの爪部８２０ｂがほぼ接触する。以上のように、図１０のチャック装置５ｂでは、図９のチャック装置５ｂよりも爪部８２０ｂの可動範囲が短くなる。
【００４６】
なお、図９の進退駆動部６０の把持本体部６と、図１０の進退駆動部６０ｂの把持本体部６は同形状であるため、進退駆動部の交換に伴ってチャック装置５ｂを保持するベースブロック５００（図２参照）を交換する必要はない。また、進退駆動部６０においてピストンユニット７のみがピストンユニット７ｂに交換されてもよく、この場合も、進退駆動部６０を他の進退駆動部に交換することと等価である。
【００４７】
以上に説明したように、チャック装置５ｂでは、把持機構８ｂが進退駆動部６０に対して着脱可能とされ、進退駆動部６０を、進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部６０ｂに交換することにより、複数の爪部８２０ｂの可動範囲が変更される。このように、チャック装置５では、把持機構８ｂを維持しつつ、進退駆動部の交換のみにより爪部８２０ｂの可動範囲の変更を容易に行うことができる。
【００４８】
進退駆動部を進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換する上記手法は、把持機構を他の把持機構に交換することにより複数の爪部の可動範囲を変更する図３のチャック装置５にて用いられてもよい。このようなチャック装置５では、進退駆動部６０が他の進退駆動部に交換可能であることにより、複数の把持機構および複数の進退駆動部を様々に組み合わせることができ、爪部の様々な可動範囲および開閉動作特性を実現することができる。
【００４９】
図１１および図１２は、本発明の第３の実施の形態に係るチャック装置５ｃを示す図であり、それぞれ図３および図４に対応する図である。図１２に示すように、チャック装置５ｃでは、進退部材７３ｃにおける係合端部７３１ｃの中心軸Ｊ２に垂直な断面が円であり、係合端部７３１ｃから図１２中の縦方向の両側に突出する第１ピン７３３、および、係合端部７３１ｃから図１２中の横方向の両側に突出する第２ピン７３４が係合端部７３１ｃに設けられる。図１１に示すように、第１ピン７３３は係合端部７３１ｃの先端近傍に設けられ、第２ピン７３４は第１ピン７３３と把持本体部６との間に設けられる。
【００５０】
図１１および図１２に示すように、第１ピン７３３の両端部は２つの第１板カム部８５のカム孔８５１に係合し、係合端部７３１ｃを挟んで２つの第１板カム部８５が互いに対向して配置される。また、第２ピン７３４の両端部は２つの第２板カム部８６のカム孔（第１板カム部８５のカム孔８５１と同形状である。）に係合し、係合端部７３１ｃを挟んで２つの第２板カム部８６が互いに対向して配置される。
【００５１】
蓋部材８８は、ブロック状の部材において２つの第１板カム部８５および２つの第２板カム部８６が配置される部位をくり貫いた形状であり、中心軸Ｊ２に垂直な断面形状が図１２に示す蓋部材８８の蓋面８１１（後述の十字状の開口８８２が形成された蓋面８１１）とおよそ同形状である（すなわち、矩形から十字状の部位を除いた形状である。）。蓋部材８８において、第１板カム部８５に垂直な２つの側面８８３のそれぞれには、第１板カム部８５との干渉を避ける開口８８４が形成され、第２板カム部８６に垂直な２つの側面８８５のそれぞれには、第２板カム部８６との干渉を避ける開口８８６が形成される。図１１に示すように、開口８８６の把持本体部６側の縁は蓋部材８８には形成されておらず、蓋部材８８の側面８８５は門形状である。図１２に示す蓋部材８８の側面８８３の開口８８４も同様に門形状である。蓋部材８８の蓋面８８１には、第１板カム部８５に接続された爪部８５０、および、第２板カム部８６に接続された爪部８６０との干渉を避ける十字状の開口８８２が形成される。
【００５２】
図１１に示す中間部８７は板状部材８７１を有し、板状部材８７１上には、図４のスペーサ板８３３と同様に、係合端部７３１ｃを挟みつつ２つの第２板カム部８６の間に配置される２つのスペーサ部８７２が設けられる（図１２参照）。また、図１１に示す板状部材８７１上には、２つの第２板カム部８６を挟むようにして、２つの支持ブロック８７３が形成される。爪部８６０および第２板カム部８６は、板状部材８７１、スペーサ部８７２、支持ブロック８７３、並びに、蓋部材８８の内面（第２板カム部８６に対向する部分）および開口８８６の縁（図１２参照）により、蓋部材８８の側面８８５に垂直な方向への移動がガイドされる。
【００５３】
また、図１１の各支持ブロック８７３上には、２つの第１板カム部８５の間に配置されるスペーサ部８７４（図１２参照）が設けられる。爪部８５０および第１板カム部８５は、支持ブロック８７３、スペーサ部８７４、並びに、蓋部材８８の内面（第１板カム部８５に対向する部分）および開口８８４の縁（図１２参照）により、蓋部材８８の側面８８３に垂直な方向への移動がガイドされる。なお、各支持ブロック８７３には、後述のチャック装置５ｃの分解および組立作業において、第２ピン７３４の取り外しおよび取り付けを行うための貫通孔が形成されている。
【００５４】
チャック装置５ｃでは、ピストン部７１が爪部８５０，８６０側に向かって移動することにより、４つの爪部８５０，８６０が互いに最も近接する閉位置へと到達する。また、ピストン部７１が穴部６１の底面に向かって移動することにより、４つの爪部８５０，８６０が互いに最も離れた全開位置へと位置する。
【００５５】
図１１のチャック装置５ｃでは、爪部の個数を変更することが可能となっている。具体的には、図５のチャック装置５と同様に、ボルト８４０（図１２参照）による締結を解除して、蓋部材８８が進退駆動部６０ｃ（すなわち、ピストンユニット７ｃおよび把持本体部６）から取り外される。続いて、２つの第１板カム部８５および２つの第２板カム部８６が係合端部７３１ｃ（の第１ピン７３３および第２ピン７３４）から取り外された後、２つの第１板カム部８５のみが再度、係合端部７３１ｃに取り付けられる。そして、蓋部材８８が中間部８７上に載置され、ボルト８４０にて蓋部材８８および中間部８７が進退駆動部６０ｃに対して固定される。以上の作業により、チャック装置５ｃにおいて爪部の個数が２つに変更される。
【００５６】
チャック装置５ｃの把持機構８ｃにおいて２つの第２板カム部８６および爪部８６０を取り除くことは、把持機構８ｃを進退駆動部６０ｃに対して他の把持機構に交換することと等価である。把持機構８ｃにおいて２つの第２板カム部８６を省略した他の把持機構が予め準備され、図１１の把持機構８ｃが当該他の把持機構に交換されることにより、爪部の個数が変更されてもよい。
【００５７】
以上に説明したように、図１１のチャック装置５ｃでは、把持機構８ｃが進退駆動部６０ｃに対して他の把持機構と交換可能とされ、把持機構８ｃの他の把持機構への交換により、複数の爪部の個数が変更される。これにより、チャック装置５では、進退駆動部６０ｃを維持しつつ、把持機構の交換のみにより爪部の個数の変更を容易に行うことができる。
【００５８】
図１１のチャック装置５ｃにおいてピストンユニット７ｃおよび把持機構８ｃを、図３のピストンユニット７および把持機構８に交換することにより、チャック装置５と同様のチャック装置が構成され、把持本体部６を維持しつつ、爪部８２０の個数が変更されてもよい。なお、図３の蓋部材８４と図１１の蓋部材８８は外形が同じであるため、樹脂成形の際に中子を取り替えるのみで容易に作製可能である。また、図１１のチャック装置５ｃにおいて、板カム部８５，８６をカム孔の形状が異なる他の板カム部に交換することにより、複数の爪部の可動範囲が変更されてもよい。
【００５９】
進退駆動部を進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換する第２の実施の形態に係る手法が、把持機構を他の把持機構に交換することにより複数の爪部の個数を変更する図１１のチャック装置５ｃにて用いられてもよい。複数の把持機構および複数の進退駆動部を様々に組み合わせることにより、様々な個数の爪部にて様々な可動範囲を実現することができる。
【００６０】
図１３は、本発明の第４の実施の形態に係るチャック装置５ｄを示す図である。図１３では、進退駆動部６０ｄと把持機構８ｄとを分離して図示している。図１３のチャック装置５ｄでは、図３のチャック装置５と比較して、把持機構８ｄに後述の移動部材８９が追加されるとともに、中間部８３ｄおよびピストンユニット７ｄの進退部材７３ｄの構造が相違する。他の構成は図３と同様であり同符号を付す。
【００６１】
チャック装置５ｄでは、進退部材７３ｄの係合端部７３１ｄが中心軸Ｊ２に対して図１３中の右側にずれた位置に形成される。また、把持機構８ｄでは、板カム部８２のカム孔８２１に係合するピン８９１を有する部材８９（後述するように、進退駆動部６０ｄからの力が伝達されて移動する部材であるため、以下、「移動部材８９」という。）が設けられる。移動部材８９は進退駆動部６０ｄ側に突出する突出部８９２を有し、突出部８９２は中心軸Ｊ２に対して図１３中の左側にずれた位置に形成される。
【００６２】
図１４は、移動部材８９および係合端部７３１ｄを示す図であり、これらの部材を中心軸Ｊ２を含む面にて切断した断面図である。図１４では、移動部材８９と進退部材７３ｄとが連結した状態を示している。
【００６３】
移動部材８９の突出部８９２には中心軸Ｊ２に垂直な方向に伸びる貫通孔８９３が形成され、進退部材７３ｄの係合端部７３１ｄにも中心軸Ｊ２に垂直な方向に伸びる貫通孔７３５が形成される。把持機構８ｄと進退駆動部６０ｄとが連結した状態では、突出部８９２における図１４中の右側の面と、係合端部７３１ｄにおける図１４中の左側の面とが当接し、貫通孔８９３および貫通孔７３５に１つの連結ピン９１が嵌合される。これにより、図１３の進退駆動部６０ｄにおける進退部材７３ｄの移動に合わせて、把持機構８ｄの移動部材８９が移動し、爪部８２０が中心軸Ｊ２に垂直な方向へと移動する。このように、チャック装置５ｄでは、進退駆動部６０ｄからの力が移動部材８９に伝達され、ワークの把持および解放が行われる。
【００６４】
チャック装置５ｄにおいて把持機構８ｄを爪部の可動範囲または爪部の個数が異なる他の把持機構に交換する際には、ボルト８４０（図５参照）による締結を解除した後、中間部８３ｄの板状部材８３１ｄに設けられた連絡孔８３４から連結ピン９１の端面を押すことにより、連結ピン９１が貫通孔８９３および貫通孔７３５から抜かれて進退駆動部６０ｄと把持機構８ｄとが分離される。続いて、当該他の把持機構（ただし、把持機構８ｄと同様の移動部材８９および中間部８３ｄを有する。）が進退駆動部６０ｄ上に載置され、連絡孔８３４から連結ピン９１を貫通孔８９３および貫通孔７３５内に挿入することにより、当該他の把持機構が進退駆動部６０ｄに連結される。当該他の把持機構はボルト８４０にて進退駆動部６０ｄに対して固定される。なお、連絡孔８３４を閉塞する部材を設けることにより、チャック装置の駆動時における連結ピン９１の脱落が防止されてよい。
【００６５】
以上に説明したように、図１３のチャック装置５ｄでは、把持機構８ｄおよび交換後の把持機構が、進退部材７３ｄに対して連結および分離可能であるとともに進退駆動部６０ｄからの力が伝達される移動部材８９を有する。これにより、把持機構の交換をさらに容易に行うことができ、爪部の可動範囲または爪部の個数の変更を短時間にて行うことが可能となる。チャック装置５ｄにおいて、進退駆動部を進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換する第２の実施の形態に係る手法が用いられてもよく、これにより、進退駆動部の交換をさらに容易に行うことができる。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００６７】
図２に示すチャックユニット５０では、２つのチャック装置５にて同時にワークの把持または解放動作が行われるが、チャックユニット５０の２つのチャック装置５にて個別にワークの把持または解放動作が行われてもよい。例えば、図１５に示すように、チャックユニット５０ｅに設けられる２つのチャック装置５，５ｅのうち一方のチャック装置５ｅの把持本体部６ｅにおいて、一の側面に２つの開口６２１ｅ，６２２ｅが形成され、チューブ等を介して電磁弁２１１ｅに接続される。また、ベースブロック５００の流路５０１，５０２におけるチャック装置５ｅ側の分岐流路は把持本体部６ｅにおける図１５中の下側の面により閉塞される。これにより、図１５のチャックユニット５０ｅでは、一方のチャック装置５ｅにおけるワークの把持および解放動作が電磁弁２１１ｅのＯＮ／ＯＦＦにより制御され、他方のチャック装置５におけるワークの把持および解放動作が電磁弁２１１のＯＮ／ＯＦＦにより制御される。なお、ロボットハンド２の設計によっては、各チャック装置５，５ｅの２つの開口が２つの電磁弁にそれぞれ接続されて、ワークの把持および解放動作が実現されてもよい。
【００６８】
図３のチャック装置５では、爪部の可動範囲の変更において、板カム部８２と共に、把持機構８における他の構成要素（蓋部材８４および中間部８３）が同様のものに交換されてもよい（すなわち、把持機構８の全体が交換されてよい。）。また、板カム部８２と爪部８２０とが分離可能とされ、板カム部８２のみが交換されてもよい。チャック装置５では、把持機構の交換において、少なくとも複数の板カム部８２が、カム孔の形状が異なる他の複数の板カム部に交換されることにより、爪部の可動範囲を変更することが可能となる。
【００６９】
また、図３、図９および図１３のチャック装置５，５ｂ，５ｄでは、閉位置において爪部が完全に閉じなくてもよい。この場合に、把持機構または進退駆動部の交換前後において、必ずしも爪部の可動距離が変更される必要はなく、爪部の可動距離は同じであるが、爪移動方向における爪部の移動範囲が相違する（すなわち、全開位置および閉位置が相違する）ようにして、爪部の可動範囲が変更されてもよい。
【００７０】
上記第１ないし第４の実施の形態では、チャック装置５，５ｂ〜５ｄが板カム部を有することにより、把持機構の構成を簡素化することができるが、チャック装置の設計によっては、他の機構（例えば、リンク機構）により、進退部材の中心軸Ｊ２方向への移動による爪部の爪移動方向への移動が実現されてもよい。
【００７１】
図９および図１０のチャック装置５ｂにおいて、例えば、共通のピストンユニット７を用いつつ、一方の進退駆動部において、把持本体部の穴部内にピストン部７１の移動を制限する部位を形成することにより、進退部材の可動範囲が異なる２つの進退駆動部が作製されてもよい。すなわち、進退部材の可動範囲が相違する複数の進退駆動部は、様々な態様にて実現されてよい。
【００７２】
図１３のチャック装置５ｄにおいて、進退駆動部６０ｄと把持機構８ｄとの連結は他の手法により行われてもよい。例えば、円柱状の係合端部の先端にて両側に突出する突出部が形成される。また、把持機構における移動部材が係合端部よりも直径が大きい円筒状であり、その内周面において、進退駆動部側の端部から連続する結合用の案内溝が形成される。そして、進退駆動部と把持機構とを連結する際に、進退駆動部における係合端部の突出部が、把持機構における移動部材の案内溝の奥へと導かれ、進退駆動部と把持機構とが着脱可能に連結される。
【００７３】
チャック装置５，５ｂ〜５ｄでは、把持機構が異なる形状の爪部を有する他の把持機構に交換されてもよい。また、チャック装置５，５ｂ〜５ｄにおける爪部および板カム部の個数は、２および４以外に、３あるいは５以上であってもよい。
【００７４】
進退駆動部における進退部材の駆動は、圧縮エア以外の水や油等の流体により実現されてもよく、また、ソレノイドやモータにより進退部材が進退してもよい。
【００７５】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせられてよい。
【符号の説明】
【００７６】
５，５ｂ〜５ｅ チャック装置
８，８ｂ〜８ｄ 把持機構
６０，６０ｂ〜６０ｄ 進退駆動部
７３，７３ｂ〜７３ｄ 進退部材
８２，８５，８６，８２ａ，８２ｂ 板カム部
８３，８７，８３ｄ 中間部
８４，８８ 蓋部材
８９ 移動部材
７３２〜７３４，７３２ｂ，８９１ ピン
８２０，８５０，８６０，８２０ａ，８２０ｂ 爪部
８２１，８５１，８２１ａ，８２１ｂ カム孔
Ｄ１，Ｄ２ 可動範囲
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持するチャック装置であって、
進退部材を進退させる進退駆動部と、
複数の爪部を有し、前記進退部材の移動により、前記複数の爪部のそれぞれを前記進退部材の移動方向に垂直な方向に移動する把持機構と、
を備え、
前記把持機構が、前記進退駆動部に対して他の把持機構と交換可能であり、
前記把持機構の前記他の把持機構への交換により、前記複数の爪部の可動範囲または前記複数の爪部の個数が変更されることを特徴とするチャック装置。
【請求項２】
請求項１に記載のチャック装置であって、
前記把持機構が、
前記複数の爪部に接続され、カム孔を有する複数の板カム部と、
前記複数の爪部の移動をガイドするガイド部と、
を備え、
前記進退部材が、前記カム孔に係合するピンを備え、
前記把持機構の交換において、少なくとも前記複数の板カム部が、カム孔の形状が異なる他の複数の板カム部に交換されることを特徴とするチャック装置。
【請求項３】
請求項１に記載のチャック装置であって、
前記把持機構および前記他の把持機構が、前記進退部材に対して連結および分離可能であるとともに前記進退駆動部からの力が伝達される部材を備えることを特徴とするチャック装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のチャック装置であって、
前記進退駆動部が、前記進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換可能であることを特徴とするチャック装置。
【請求項５】
ワークを把持するチャック装置であって、
進退部材を進退させる進退駆動部と、
複数の爪部を有し、前記進退部材の移動により、前記複数の爪部のそれぞれを前記進退部材の移動方向に垂直な方向に移動する把持機構と、
を備え、
前記把持機構が、前記進退駆動部に対して着脱可能であり、
前記進退駆動部を、前記進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換することにより、前記複数の爪部の可動範囲が変更されることを特徴とするチャック装置。
【請求項１】
ワークを把持するチャック装置であって、
進退部材を進退させる進退駆動部と、
複数の爪部を有し、前記進退部材の移動により、前記複数の爪部のそれぞれを前記進退部材の移動方向に垂直な方向に移動する把持機構と、
を備え、
前記把持機構が、前記進退駆動部に対して他の把持機構と交換可能であり、
前記把持機構の前記他の把持機構への交換により、前記複数の爪部の可動範囲または前記複数の爪部の個数が変更されることを特徴とするチャック装置。
【請求項２】
請求項１に記載のチャック装置であって、
前記把持機構が、
前記複数の爪部に接続され、カム孔を有する複数の板カム部と、
前記複数の爪部の移動をガイドするガイド部と、
を備え、
前記進退部材が、前記カム孔に係合するピンを備え、
前記把持機構の交換において、少なくとも前記複数の板カム部が、カム孔の形状が異なる他の複数の板カム部に交換されることを特徴とするチャック装置。
【請求項３】
請求項１に記載のチャック装置であって、
前記把持機構および前記他の把持機構が、前記進退部材に対して連結および分離可能であるとともに前記進退駆動部からの力が伝達される部材を備えることを特徴とするチャック装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のチャック装置であって、
前記進退駆動部が、前記進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換可能であることを特徴とするチャック装置。
【請求項５】
ワークを把持するチャック装置であって、
進退部材を進退させる進退駆動部と、
複数の爪部を有し、前記進退部材の移動により、前記複数の爪部のそれぞれを前記進退部材の移動方向に垂直な方向に移動する把持機構と、
を備え、
前記把持機構が、前記進退駆動部に対して着脱可能であり、
前記進退駆動部を、前記進退部材の可動範囲が異なる他の進退駆動部に交換することにより、前記複数の爪部の可動範囲が変更されることを特徴とするチャック装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１０１２９９（Ｐ２０１２−１０１２９９Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５０１０１（Ｐ２０１０−２５０１０１）
【出願日】平成２２年１１月８日（２０１０．１１．８）
【出願人】（００００００３０９）ＩＤＥＣ株式会社 (188)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月８日（２０１０．１１．８）
【出願人】（００００００３０９）ＩＤＥＣ株式会社 (188)
【Ｆターム（参考）】
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