ワーク把持装置
【課題】取出し対象のワークの周囲にある物との干渉が起こりにくいワーク把持装置を提供する。
【解決手段】把持装置１は、吸着力によりワーク５を保持可能な吸着パッド２２、および、それが一端に取り付けられた棒状部２１を有する一次捕捉機構２０と、ワーク５を挟み込んで保持する把持爪３１，３２と、駆動装置５０、および駆動装置５０の駆動力を把持爪３１，３２に伝達する伝動機構４０と、を有している。伝動機構４０は、把持爪３１，３２が吸着パッド２２よりベース板１０側に位置する退避位置と、把持爪３１，３２が吸着パッド２２を越えて突出する把持位置との間で、把持爪３１，３２を棒状部２１の軸線方向に移動させ、かつ、把持爪３１，３２を、棒状部２１の軸線方向に把持位置へと移動させるのと同時に、把持爪３１，３２の間の距離を狭めるように移動させる。
【解決手段】把持装置１は、吸着力によりワーク５を保持可能な吸着パッド２２、および、それが一端に取り付けられた棒状部２１を有する一次捕捉機構２０と、ワーク５を挟み込んで保持する把持爪３１，３２と、駆動装置５０、および駆動装置５０の駆動力を把持爪３１，３２に伝達する伝動機構４０と、を有している。伝動機構４０は、把持爪３１，３２が吸着パッド２２よりベース板１０側に位置する退避位置と、把持爪３１，３２が吸着パッド２２を越えて突出する把持位置との間で、把持爪３１，３２を棒状部２１の軸線方向に移動させ、かつ、把持爪３１，３２を、棒状部２１の軸線方向に把持位置へと移動させるのと同時に、把持爪３１，３２の間の距離を狭めるように移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを把持するワーク把持装置に関し、特に、密集して積載されているワークや、箱の中に積載されているワークの、ロボットを用いた取出し作業に用いられるワーク把持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造工程では、多数のワークが、所定の場所に、あるいは収納箱に積載された状態にされる場合があり、このようなワークを取出して、後の工程に供する作業をロボットによって自動化することが知られている。この取出し作業では、取出す対象となるワークの周囲にある物、例えば他のワークや収納箱の側壁と、ロボット、特にそのワーク把持装置との干渉を避けながら作業を行う必要がある。そのために、干渉するかどうかの判定を自動的に行う技術が特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、取出し作業を行うロボットには、ワーク把持装置が備えられるが、物体の把持装置としては、種々のものが知られている。特許文献２，３には、物体の上面を吸着し、さらに側面を両側から挟むように圧迫することによって物体を把持する装置が提案されている。特許文献４，５には、密着したワークとワークの間に薄板状の部材を挿入し、挿入した部材を用いて、ワークを両側から挟むように圧迫することによってワークを把持する装置が提案されている。特許文献６には、１つの把持装置に複数の把持機構を取り付け、数種類のワークを、各種類のワークを取出すのに都合のよい把持機構を用いて取出す装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３１４８０号公報
【特許文献２】特開２００７−１３９３６０号公報
【特許文献３】特開２００８−２３６６４号公報
【特許文献４】特開２００２−３３１４８８号公報
【特許文献５】特開平１１−２０９９７号公報
【特許文献６】特開２００４−２５３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、積載されたワークの、ロボットによる取出し作業では、ワークの把持装置が、取出し対象のワークの周囲にある物と干渉しないことを確認しながら作業が行われる。この時、干渉が起こる場合には、操作員が介入して、ロボットの動作を調整したり、干渉が起こらない新たな作業手順、例えば、取出し時のロボットの姿勢などの探索を行ったりする必要が生じる。このため、作業効率の向上のためには、干渉を起こりにくくすることが望まれる。
【０００６】
一方、特許文献２，３に開示された把持装置では、物体の側面を把持するための部材が、吸着部の側方に配置されている。このため、この把持装置を、ワークの取出しに用いようとした場合には、側面を把持するための部材が干渉しないように、取出し対象ワークの周囲に広い空き空間が必要である。特に、ワークが密に収納された状態の時や、ワークが収納箱の側面に近い位置にある時には、空き空間が得られず、ワークを取出すことが困難となることが考えられる。
【０００７】
特許文献４，５に開示された把持装置では、ワークとワークの間に挿入する構成となっている薄板状の部材は、ワークが収納箱内に積載されている場合、壁に密着しているワークと壁との間に挿入するのには不向きである。このため、このようなワークの取出しが困難となることが考えられる。また、ワークとワークの間に部材を挿入する際、ワークの種類や、積載されたワーク間にかかる力の大きさによっては、挿入される部材によって、ワークの表面に、無視できない傷が付くことが考えられ、この把持装置は、用途が限られる。
【０００８】
特許文献６に開示された把持装置は、複数の把持機構を有するため、大型化しやすい。このため、やはり、取出し対象ワークの周囲にある物との干渉が起こりやすい。特に、この把持装置は、収納箱内などの狭い空間での作業には不向きである。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、取出し対象のワークの周囲にある物との干渉が起こりにくく、種々のワークに対して適用可能であり、狭い空間中のワークの取出しにも好適なワーク把持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明のワーク把持装置は、吸着力または磁力によりワークを保持可能な捕捉部、および、捕捉部が一端に取り付けられた棒状部を有する一次捕捉機構と、捕捉部によって保持されたワークを挟み込んで保持する少なくとも２つの把持爪と、駆動装置、および該駆動装置の駆動力を把持爪に伝達する伝動機構と、を有し、伝動機構は、捕捉部より棒状部の、捕捉部と反対の端部側に把持爪が位置する退避位置と、把持爪が、棒状部の、捕捉部が設けられた端部を越えて突出する把持位置との間で、把持爪を棒状部の軸線方向に移動させ、かつ、把持爪を、棒状部の軸線方向に把持位置へと移動させるのと同時に、把持爪の間の距離を狭めるように移動させることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、把持爪を退避位置にしておくことによって、捕捉部の周囲には、それを支持する棒状部以外に、把持装置の構成部品が存在しない状態とすることができる。したがって、取出し対象のワークに、その周囲の物に把持装置が干渉するのを抑制しながら、捕捉部を近づけ、捕捉部によってワークを保持して引き出すことができる。この際、捕捉部は、吸着力または磁力によりワークを保持するので、ワークを傷つけにくい。
【００１２】
把持爪は、伝動機構によって、棒状部の軸線方向に把持位置へと移動させられるのと同時に、把持爪の間の距離を狭めるように、すなわち、ワークを挟み込むように移動させられる。把持爪にこのような動きをさせることによって、捕捉部でワークを捕捉して引き出した後に、捕捉部に保持された状態のワークを、把持爪によって把持させることが可能となる。このように、ワークを把持爪によって把持することによって、ワークの保持の安定性を高めることができる。
【００１３】
本発明において、伝動機構は、棒状部に対して把持爪の姿勢を一定に保ったまま把持爪を動作させる構成とするのが好ましい。それによって、把持爪を回転させて移動させる場合などに比べて、把持爪が、動作時に周囲に干渉する空間を狭く抑えることができる。それによって、ワークを捕捉部で捕らえた後、あまり大きく動かさなくても、把持爪の把持動作を行うことが可能となり、取出し処理の効率を高めることができる。
【００１４】
また、駆動装置は、ロボットのアームに取り付けるための把持装置ベースの、ロボットのアーム側に配置するのが好ましい。それによって、駆動装置が、ワークの周囲の物と干渉するのを回避し、干渉をさらに生じにくくすることができる。
【００１５】
また、捕捉部が、少なくとも２つの把持爪の間の中心線上に位置するように構成するのが好ましい。それによって、各把持爪の、棒状部に垂直な方向の動作量を、ワークに干渉することなく把持動作できる必要最小限の量にできる。その結果、把持動作によって把持爪が干渉する空間を最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ワークの最初の引き出しを、捕捉部が棒状部の先端に取り付けられた構成の一次捕捉機構によって行うことができるので、取出し対象のワークの周囲にある物との干渉が起こりにくく、狭い空間中のワークの取出しにも好適なワーク把持装置を提供することができる。本発明のワーク把持装置は、ワークを傷つけにくいので、種々のワークに対して適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の把持装置１を示している。同図に示すように、この把持装置１は、円柱状のワーク５を吸着によって捕捉し、さらに両側から挟み込んで把持するように構成されている。図１（ａ）〜（ｃ）は、ワーク５の軸線方向に平行な方向に見た正面図であり、ワーク５を吸着した後の把持動作を時系列で示している。図１（ｄ）は、ワーク５の軸線に垂直な方向に見た、図１（ｃ）に対応する状態の側面図である。
【００１９】
把持装置１は、不図示のロボットのアームの先端に取り付けられるベース板（把持装置ベース）１０を有している。ベース板１０が取り付けられるロボットは、ベース板１０の、したがって、把持装置１の位置および姿勢を、所望のように変えることができる公知の任意の構成を有するものであってよい。ロボットの構成は、本発明には直接関係しないので、詳細な説明は省略する。
【００２０】
ベース板１０には、ベース板１０に対して垂直に延びるように、棒状部２１の一端が取り付けられ、棒状部２１の他端には、吸着パッド（捕捉部）２２が取り付けられている。棒状部２１内には、吸引チューブ２３が通され、吸引チューブ２３は、吸着パッド２２に通じている。
【００２１】
したがって、吸着パッド２２をワーク５に密着させて、吸着パッド２２とワーク５との間の空気を吸引チューブ２３によって吸引することにより、ワーク５に対して、一定の保持力を発生することができる。このように、棒状部２１、吸着パッド２２、および吸引チューブ２３は、吸着によってワーク５を捕捉する一次捕捉機構２０を構成している。
【００２２】
吸着パッド２２は、公知のように、ワーク５に良好に密着するように、ワーク５の表面に沿う形状を有し、適度な可とう性を有するものであってよい。吸引チューブ２３は、ワーク５の軸線方向に渡る領域で一定の吸着作用が得られるように、ワーク５の軸線方向に複数配置されていてよく、図１に示す例では、２つ配置されている。２つの吸引チューブ２３は、共通の吸着パッド２２に接続してもよいし、各吸引チューブ２３にそれぞれ１つの吸着パッド２２を接続した構成としてもよい。
【００２３】
一次捕捉機構２０を構成する棒状部２１には、それぞれリンク板４１，４２；４３，４４を介して、棒状部２１の、互いに反対側に位置する把持爪３１，３２が取り付けられている。各リンク板４１〜４４は、図１（ｄ）から分かるように、図１（ｄ）での左右の両側にそれぞれ設けられているが、以下では、説明を分かりやすくするために、図１（ａ）〜（ｃ）において、見えている一方の側のものについてのみ説明する。
【００２４】
リンク板４１は、細長い長方形状の平面形状を有し、長手方向の一端側が、回転ジョイント４１ａを介して一方の（図１（ａ）〜（ｃ）での左側の）把持爪３１に回転可能に連結され、他端側が、回転ジョイント４１ｂを介して棒状部２１に回転可能に連結されている。回転ジョイント４１ｂは、棒状部２１の、把持爪３１側の縁付近に取り付けられている。各回転ジョイント４１ａ，ｂの回転軸線は、吸着パッド２２に保持された状態のワーク５の軸線と平行に延びている。
【００２５】
リンク板４２も、同様に、細長い長方形状の平面形状を有し、長手方向の各端部が、回転ジョイント４２ａ，ｂを介して、把持爪３１と棒状部２１に連結されている。回転ジョイント４２ａ，ｂの回転軸線が、吸着パッド２２に保持された状態のワーク５の軸線と平行に延びているのも同様である。リンク板４２の回転ジョイント４２ａ，ｂは、リンク板４１の回転ジョイント４１ａ，ｂよりも、それぞれ、吸着パッド２２寄りに位置している。
【００２６】
回転ジョイント４１ａと４１ｂの間の距離と、回転ジョイント４２ａと４２ｂの間の距離とは同じになっており、したがって、把持爪３１は、リンク板４１，４２が回転した時に、棒状部２１に対する姿勢を保たれるようになっている。把持爪３１は、概して板状の外形を有しており、その主面が、棒状部２１に沿う方向、および、吸着パッド２２に保持された状態のワーク５の軸線方向に広がる姿勢に保持されている。
【００２７】
把持爪３１は、図１（ａ）に示すように、ベース板１０寄りの退避位置にある時には、把持爪３１の、吸着パッド２２側の縁が、吸着パッド２２よりもベース板１０側に位置している。一方、把持爪３１は、図１（ｃ）に示すように、吸着パッド２２寄りには、把持爪３１の、吸着パッド２２側の端部が、吸着パッド２２を越えて延び、吸着パッド２２に保持されたワーク５の側面に当接する位置まで突出できる。把持爪３１の、この時にワーク５の側面に当接する部分には、ワーク５の表面に沿うように、円弧状の断面を有する溝が形成されている。
【００２８】
なお、この時、後述するように、もう一方の把持爪３２も同様の位置に位置させられることによって、両方の把持爪３１，３２によって、ワーク５が両側から挟み込まれ、すなわち把持される。そこで、把持爪３１，３２の、この位置を以下では把持位置と称する。
【００２９】
同様に、把持爪３２は、リンク板４３とその両端の回転ジョイント４３ａ，４３ｂ、おおよび、リンク板４４とその両端の回転ジョイント４４ａ，４４ｂを介して、棒状部２１に連結されている。回転ジョイント４３ｂ，４４ｂは、棒状部２１の、把持爪３２側の縁付近に取り付けられており、回転ジョイント４３ａと４３ｂの間の距離と、回転ジョイント４４ａと４４ｂの間の距離とは同じになっている。把持爪３２も、退避位置にある時には、吸着パッド２２よりもベース板１０側に位置し、把持位置にある時には、先端が、吸着パッド２２に保持されたワーク５の側面に当接する。把持爪３２の先端に、ワーク５の側面に沿うように、溝が形成されているのも同様である。
【００３０】
各把持爪３１，３２の、ベース板１０側のリンク板４１，４３には、リンク板４５，４６をそれぞれ介して、進退ベース４７が接続されている。進退ベース４７は、ベース板１０と把持爪３１，３２との間に配置され、棒状部２１の軸線方向に駆動されるように駆動装置５０（便宜上、図１（ａ）にのみ示している）に連結されている。
【００３１】
駆動装置５０は、その本体部５１が、ベース板１０の、棒状部２１とは反対側、すなわち、ロボットのアームに取り付けられる側に取り付けられている。本体部５１からは、伸縮するように駆動される駆動シャフト５２が延びている。このような駆動装置５０は、エアシリンダ、油圧シリンダ、またはモータなどによって構成される公知の任意のものであってよい。駆動シャフト５２は、ベース板１０を貫通して、進退出ベース４７に連結されている。進退出ベース４７は、駆動シャフト５２によって支持された構成としてもよいし、あるいは、棒状部２１上をスライド移動するように構成してもよい。
【００３２】
リンク板４５，４６は、やはり細長い長方形状の平面形状を有し、一端が、回転ジョイント４５ａ，４６ａを介して進退ベース４７に連結され、他端が、回転ジョイント４５ｂ，４６ｂを介して、リンク板４１，４３の中央付近にそれぞれ連結されている。回転ジョイント４５ａ，ｂ，４６ａ，ｂは、吸着パッド２２に保持された状態のワーク５の軸線と平行に延びている。
【００３３】
以上の構成により、駆動装置５０によって、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、把持爪３１，３２を、退避位置と把持位置との間を同時に移動させられるように、駆動装置５０の駆動力を把持爪３１，３２に伝達する伝動機構４０が構成されている。
【００３４】
伝動機構４０による動作をより詳細に説明すると、図１（ａ）に示すように、駆動装置５０によって、進退ベース４７がベース板１０側に位置させられている状態では、把持爪３１，３２は、両方とも退避位置に移動させられている。この時、把持爪３１，３２を棒状部２１に連結するリンク板４１，４３は、それと進退ベース４７とを連結するリンク板４５，４６によって、両者間の回転ジョイント４５ｂ，４６ｂがベース板１０寄りの位置にくる回転位置に位置させられている。図に示す例では、回転ジョイント４５ｂ，４６ｂは、リンク板４１，４３と棒状部２１との回転ジョイント４１ｂ，４３ｂよりもベース板１０側に位置させられている。したがって、リンク板４１，４３は、把持爪３１，３２側ほどベース板１０側に位置するように傾斜している。
【００３５】
図１（ａ）に示す退避位置から、駆動装置５０によって進退ベース４７が、それに連結されたリンク板４５，４６と共に吸着パッド２２側に移動させられると、回転ジョイント４５ｂ，４６ｂも吸着パッド２２側に移動させられる。それによって、リンク板４１，４３は、把持爪３１，３２に連結された側が吸着パッド２２側にくるように回転させられ，その結果、把持爪３１，３２も吸着パッド２２側に移動させられる。この際、把持爪３１，３２を棒状部２１にそれぞれ連結する他のリンク板４２，４４が、リンク板４１，４３と一緒に回転し、その結果、把持爪３１，３２は，棒状部２１に平行な姿勢に保たれたまま、円弧を描くように移動させられる。
【００３６】
進退ベース４７を吸着パッド２２側に移動させていくと、把持爪３１，３２は、やがて、図１（ｃ）に示す把持位置に到達する。この際、図１（ｂ）に示すように、リンク板４２〜４４が棒状部２１に垂直な回転位置にくるまでは、把持爪４１，４２は、開くように、すなわち、両者の間の距離が広がるように動作する。その後、把持爪４１，４２は、把持位置に達するまで、閉じるように、すなわち、両者の間の距離が縮むように動作する。
【００３７】
次に、図２を参照して、本実施形態の把持装置１を用いて収容箱６０の中から壁際のワーク５を取出す動作について説明する。
【００３８】
ワーク５を取出す際には、まず、把持爪３１，３２を退避位置にする。この時、棒状部２１の半径方向に見て、吸着パッド２２の周囲には、把持装置１の構成部材が何も無い状態になる。それによって、吸着パッド２２を、取出し対象のワーク５に接近させる際に、把持装置１を、取出し対象以外のワークや収容箱６０の壁などに干渉しにくくすることができる。
【００３９】
次に、図２（ａ）に示す例では、壁際のワーク５を取出すために、ロボットアームによって、把持装置１を傾斜させ、棒状部２１の、ベース板１０側の端部よりも吸着パッド２２側の端部が、取出し対象のワーク５に接する壁側に位置するようにする。それによって、干渉を生じることなく、吸着パッド２２をワーク５に接触させることができる。
【００４０】
この状態から、吸着パッド２２による吸着力によってワーク５を保持して移動させることができる。そして、図２（ｂ）に示すように、ワーク５を少し上方に、かつ、少し壁から離すように（図２での右側に）移動させる。このようにすることによって、図２（ｃ）に示すように、把持爪３１，３２を退避位置から把持位置に動作させる際に、把持爪３１，３２が周囲の物に干渉しないようにできるだけの空き空間を確保することができる。
【００４１】
そして、図２（ｄ）に示すように、把持爪３１，３２を把持位置にする。それによって、ワーク５をより安定して保持することができる。その結果、比較的速い速度でも、把持装置１を種々の姿勢にしても、安定して搬送処理を行うことが可能となる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態の把持装置１は、棒状部２１の先端に取り付けられた吸着パッド２２に対して、把持爪３１，３２を、棒状部２１の半径方向に見て吸着パッド２２の周囲から退避させることができるように構成されている。それによって、複数のワーク５が収納箱６０内に積載されているような場合でも、把持装置１が周囲の物と干渉するのを抑えながら、吸着パッド２２を、所望のワーク５に接触させて、そのワーク５を取出すことができる。さらに、その後、ワーク５を把持爪３１，３２によって把持することによって、ワーク５を安定して保持することができる。以上のことから、本実施形態の把持装置１によれば、ワーク５の効率的な取出しが可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態は、本発明を例示するものであり、特許請求の範囲に規定する本発明の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記のような把持爪３１，３２の動作を可能とする伝動機構４０には、種々の変形が考えられ、例えば、把持爪３１，３２と棒状部２１との間のリンクは、２つであれば必要十分であるが、３つ以上の任意の数だけ設けてもよい。また、伝動機構４０は、上記の実施形態におけるようにリンク機構とすることによって比較的簡素な構成とすることができ、好ましいが、カムや歯車などを用いた構成としてもよい。
【００４４】
この際、把持爪３１，３２の動作は、厳密に上記の動作に一致する必要はないが、棒状部２１に対する姿勢を保ったまま移動するように構成するのが好ましい。すなわち、図３に示すように、一端を中心に回転する構成の把持爪３３，３４も考えられる。この場合でも、図３（ｂ−２），（ｂ−３）に示すように、把持位置と退避位置では、把持爪３３，３４の占める領域は、上記の実施形態の把持爪３１，３２におけるの（図３（ａ−２），（ａ−３））と同等とすることができる。しかし、図３（ａ−１)，（ｂ−１）に示すように、退避位置から把持位置に動作させる際に、上記の実施形態の把持爪３１，３２が干渉する空間（破線円で模式的示す）は、把持爪３３，３４が干渉する空間よりも、はるかに小さく抑えることができる。このため、前述の図２（ｃ）に示すように、上記の実施形態では、把持装置１をわずかに壁などから離せば、把持爪３１，３２に、支障なく把持動作をさせることができる。特に、比較的狭い収納箱６０であっても、その中から把持装置１を出さずに、把持動作を行うことが可能となる。その結果、効率的な取出し動作が可能である。
【００４５】
また、上記の実施形態では、円柱状のワーク５を取出す構成を示したが、図４に示すように、角柱状のワーク６を取出すように構成することもできる。図４に示す例では、把持爪３５，３６として、角柱状のワーク６の表面に沿うように、一方の把持爪３５の先端には、角張った溝が形成され、他方の把持爪３６の先端には、傾斜面が形成されたものを用いている。また、吸着パッド２４も、角柱状のワーク６に適するように、円柱状のワーク５用の上記の吸着パッド２２から、形状が変更されている。この他にも、種々の形状のワークに合わせて、把持爪や吸着パッドの形状などを変更することができる。あるいは、把持爪や吸着パッドをより複雑な形状としたり、可動部を付加したりして、複数種類のワークに汎用できる構成としてもよい。
【００４６】
また、一次捕捉機構２０としては、空気吸引による作用を利用した吸着パッド２２を用いる例を示した。この構成によれば、種々のワークに対して比較的大きな保持力を発生することができ、好ましいが、ワークが磁性体であれば、磁石を用いることも考えられる。
【００４７】
駆動装置５０としては、ベース板１０の、ロボットのアームに取り付けられる側に取り付けられた構成のものを示した。この構成は、駆動装置５０のために、棒状部２１が突出している側にスペースをとる必要がなく、その結果、把持装置１の、周囲との干渉を抑制することができ好ましい。しかし、例えば進退ベース４７に組み込むなどして、棒状部２１が突出している側に駆動装置を配置してもよい。あるいは、ロボットのアームに、ベース板１０とは別に、駆動装置を組み込んだ構成としてもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、把持爪３１，３２およびそれを動作させる機構が、左右対称に構成され、したがって、吸着パッド２２が、２つの把持爪３１，３２の間の中心線上に位置している構成を示した。左右対称な構成には、各把持爪３１，３２の、棒状部２１に垂直な方向の動作量を、ワーク５に干渉することなく把持動作できる必要最小限の量にでき、把持動作によって把持爪が干渉する空間を最小限に抑えることができるという利点がある。しかし、例えば、ワークが、重心上の位置で吸着パッド２２によって保持した時に、左右の長さが違うような構成のものであれば、それに合わせて、左右非対称な構成にしてもよい。すなわち、例えば、把持爪３１，３２の一方に連結されるリンク板を、他方より長くすることによって、非対称な構成とすることができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、図５は、本発明の第２の実施形態の把持装置２を示している。図５において、第１の実施形態と同様の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５０】
本実施形態では、一次捕捉機構２５の、一端に吸着パッド２２が取り付けられた棒状部２６が、ベース板１０に対して移動可能になっている。ベース板１０には、棒状部２６が通過可能な開口部１１が形成されている。開口部１１の、互いに対向する縁部分に、ベース板１０に対して垂直に延びるベース突出板７１，７２がそれぞれ結合されている。棒状部２６は、ベース突出板７１，７２の間、および開口部１１を通って、ベース板１０に対して垂直に、棒状部２６の軸線方向に移動可能に構成されている。
【００５１】
棒状部２６をその軸線方向に移動させる駆動装置は、図示していないが、種々の公知のものを利用可能であるのが自明である。棒状部２６は、駆動装置の駆動シャフトなどによって支持される構成とすることができ、あるいは、ベース突出板７１，７２や開口部１１に、スライド移動できるように支持された構成としてもよい。
【００５２】
把持爪３１は、第１の実施形態において棒状部２１に連結されていたのと同様に、ベース突出板７１に、リンク板７３，７４と回転ジョイント７３ａ，ｂ，７４ａ，ｂを介して連結されている。一方のリンク板７３は、ベース突出板７１との回転ジョイント７３ｂを越えて延び、その先端に形成された、リンク板７３の長手方向に細長い長穴７３ｃに、棒状部２６に取り付けられた回転ジョイント７３ｄが嵌ることによって、棒状部２６に連結されている。
【００５３】
同様に、把持爪３２は、ベース突出板７２に、リンク板７５，７６と回転ジョイント７５ａ，ｂ，７６ａ，ｂを介して連結されている。一方のリンク板７５は、長穴７５ｃと回転ジョイント７５ｄを介して棒状部２６に連結されている。これらによって、駆動装置５０の駆動力を把持爪３１，３２に伝達する伝動機構７０が構成されている。
【００５４】
本実施形態の構成では、図５（ａ）に示すように、棒状部２６をベース板１０から離れる側に移動させることによって、把持爪３１，３２は、吸着パッド２２から離れた退避位置に配置される。すなわち、棒状部２６に取り付けられた回転ジョイント７３ｄ，７５ｄが、ベース板１０から離れる側に位置させられることによって、リンク７３，７５の、もう一方の側の回転ジョイント７３ａ，７５ａは、ベース板１０寄りに位置させられる。したがって、回転ジョイント７３ａ，７５ａに連結された把持爪３１，３２も、ベース板１０寄りに位置させられる。その結果、吸着パッド２２が、ベース板１０から離されていることと合わせて、把持爪３１，３２は、吸着パッド２２から、棒状部２６の軸線方向に離されている。
【００５５】
図５（ａ）に示す退避位置から、棒状部２６をベース板１０側に移動させていくと、把持爪３１，３２は、図５（ｂ）に示すように一旦開いた後、閉じながら、棒状部２６とは逆に吸着パッド２２側へと移動する。そして、把持爪３１，３２は、図５（ｃ）に示すように、保持されたワーク５の側面を挟み込む把持位置に達する。
【００５６】
以上説明した本実施形態の構成でも、把持爪３１，３２を吸着パッド２２から離した状態とすることができ、それによって、把持装置２が、取出し対象のワーク５の周囲の物に干渉しにくくすることができる。この際、本実施形態の構成では、把持爪３１，３２だけでなく、吸着パッド２２も、棒状部２６の軸線方向に移動する。それによって、把持爪３１，３２の、棒状部２６の軸線方向に垂直な方向の開き幅を大きくすることなく、把持爪３１，３２と吸着パッド２２の、棒状部２６の軸線方向の相対移動量を比較的大きくとることができる。そのため、退避位置の時に、把持爪３１，３２を吸着パッド２２から比較的遠い位置に配置することができ、把持装置２の干渉を抑制する作用を高めることができる。
【００５７】
なお、第１の実施形態でも、付加的に、棒状部２１を移動させることが考えられるが、この場合、進退ベース４７の駆動装置５０に加えて、棒状部２１を移動させるために追加の駆動装置が必要になる。一方、本実施形態の構成によれば、棒状部２６を移動させる単一の駆動装置のみで、吸着パッド２２と把持爪３１，３２の両方を動作させることができる。
【００５８】
また、本実施形態においても、把持爪３１，３２は、棒状部２６に対する姿勢を保ったまま移動するようにするのが好ましい。すなわち、図６に示すように、一端を中心に回転する把持爪３３，３４に比べて、本実施形態の、棒状部２６に対する姿勢を保ったまま動作する把持爪３１，３２は、把持動作時に干渉する空間を小さく抑えることができる。それによって、効率的な取出し動作を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態の把持装置を示す模式図であり、（ａ）〜（ｃ）は、把持動作を時系列で示す正面図、（ｄ）は側面図である。
【図２】図１の把持装置を用いて収納箱内のワークを取出す工程を時系列で模式的に示す図である。
【図３】図１の把持装置と、把持爪がその一端を中心として回転動作する構成の比較例の把持装置とを比較する図であり、（ａ−１）、（ｂ−１）は、図１の把持装置と、比較例での把持爪の動作時に干渉する空間をそれぞれ示す図、（ａ−２）、（ｂ−２）は、把持位置にある状態をそれぞれ示す図、（ａ−３），（ｂ−３）は、退避位置にある状態をそれぞれ示す図である。
【図４】図１の変形例の把持装置を用いて、角柱状のワークを取出す工程を時系列で模式的に示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の把持装置を示す模式図であり、（ａ）〜（ｃ）は、把持動作を時系列で示す正面図、（ｄ）は側面図である。
【図６】図５の把持装置と、把持爪がその一端を中心として回転動作する構成の比較例の把持装置とを比較する図であり、（ａ−１）、（ｂ−１）は、図５の把持装置と、比較例での把持爪の動作時に干渉する空間をそれぞれ示す図、（ａ−２）、（ｂ−２）は、把持位置にある状態をそれぞれ示す図、（ａ−３），（ｂ−３）は、退避位置にある状態をそれぞれ示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１，２ 把持装置
２０ 一次捕捉機構
２１ 棒状部
２２ 吸着パッド（捕捉部）
３１，３２ 把持爪
４０，７０ 伝動機構
５０ 駆動装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを把持するワーク把持装置に関し、特に、密集して積載されているワークや、箱の中に積載されているワークの、ロボットを用いた取出し作業に用いられるワーク把持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造工程では、多数のワークが、所定の場所に、あるいは収納箱に積載された状態にされる場合があり、このようなワークを取出して、後の工程に供する作業をロボットによって自動化することが知られている。この取出し作業では、取出す対象となるワークの周囲にある物、例えば他のワークや収納箱の側壁と、ロボット、特にそのワーク把持装置との干渉を避けながら作業を行う必要がある。そのために、干渉するかどうかの判定を自動的に行う技術が特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、取出し作業を行うロボットには、ワーク把持装置が備えられるが、物体の把持装置としては、種々のものが知られている。特許文献２，３には、物体の上面を吸着し、さらに側面を両側から挟むように圧迫することによって物体を把持する装置が提案されている。特許文献４，５には、密着したワークとワークの間に薄板状の部材を挿入し、挿入した部材を用いて、ワークを両側から挟むように圧迫することによってワークを把持する装置が提案されている。特許文献６には、１つの把持装置に複数の把持機構を取り付け、数種類のワークを、各種類のワークを取出すのに都合のよい把持機構を用いて取出す装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３１４８０号公報
【特許文献２】特開２００７−１３９３６０号公報
【特許文献３】特開２００８−２３６６４号公報
【特許文献４】特開２００２−３３１４８８号公報
【特許文献５】特開平１１−２０９９７号公報
【特許文献６】特開２００４−２５３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、積載されたワークの、ロボットによる取出し作業では、ワークの把持装置が、取出し対象のワークの周囲にある物と干渉しないことを確認しながら作業が行われる。この時、干渉が起こる場合には、操作員が介入して、ロボットの動作を調整したり、干渉が起こらない新たな作業手順、例えば、取出し時のロボットの姿勢などの探索を行ったりする必要が生じる。このため、作業効率の向上のためには、干渉を起こりにくくすることが望まれる。
【０００６】
一方、特許文献２，３に開示された把持装置では、物体の側面を把持するための部材が、吸着部の側方に配置されている。このため、この把持装置を、ワークの取出しに用いようとした場合には、側面を把持するための部材が干渉しないように、取出し対象ワークの周囲に広い空き空間が必要である。特に、ワークが密に収納された状態の時や、ワークが収納箱の側面に近い位置にある時には、空き空間が得られず、ワークを取出すことが困難となることが考えられる。
【０００７】
特許文献４，５に開示された把持装置では、ワークとワークの間に挿入する構成となっている薄板状の部材は、ワークが収納箱内に積載されている場合、壁に密着しているワークと壁との間に挿入するのには不向きである。このため、このようなワークの取出しが困難となることが考えられる。また、ワークとワークの間に部材を挿入する際、ワークの種類や、積載されたワーク間にかかる力の大きさによっては、挿入される部材によって、ワークの表面に、無視できない傷が付くことが考えられ、この把持装置は、用途が限られる。
【０００８】
特許文献６に開示された把持装置は、複数の把持機構を有するため、大型化しやすい。このため、やはり、取出し対象ワークの周囲にある物との干渉が起こりやすい。特に、この把持装置は、収納箱内などの狭い空間での作業には不向きである。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、取出し対象のワークの周囲にある物との干渉が起こりにくく、種々のワークに対して適用可能であり、狭い空間中のワークの取出しにも好適なワーク把持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明のワーク把持装置は、吸着力または磁力によりワークを保持可能な捕捉部、および、捕捉部が一端に取り付けられた棒状部を有する一次捕捉機構と、捕捉部によって保持されたワークを挟み込んで保持する少なくとも２つの把持爪と、駆動装置、および該駆動装置の駆動力を把持爪に伝達する伝動機構と、を有し、伝動機構は、捕捉部より棒状部の、捕捉部と反対の端部側に把持爪が位置する退避位置と、把持爪が、棒状部の、捕捉部が設けられた端部を越えて突出する把持位置との間で、把持爪を棒状部の軸線方向に移動させ、かつ、把持爪を、棒状部の軸線方向に把持位置へと移動させるのと同時に、把持爪の間の距離を狭めるように移動させることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、把持爪を退避位置にしておくことによって、捕捉部の周囲には、それを支持する棒状部以外に、把持装置の構成部品が存在しない状態とすることができる。したがって、取出し対象のワークに、その周囲の物に把持装置が干渉するのを抑制しながら、捕捉部を近づけ、捕捉部によってワークを保持して引き出すことができる。この際、捕捉部は、吸着力または磁力によりワークを保持するので、ワークを傷つけにくい。
【００１２】
把持爪は、伝動機構によって、棒状部の軸線方向に把持位置へと移動させられるのと同時に、把持爪の間の距離を狭めるように、すなわち、ワークを挟み込むように移動させられる。把持爪にこのような動きをさせることによって、捕捉部でワークを捕捉して引き出した後に、捕捉部に保持された状態のワークを、把持爪によって把持させることが可能となる。このように、ワークを把持爪によって把持することによって、ワークの保持の安定性を高めることができる。
【００１３】
本発明において、伝動機構は、棒状部に対して把持爪の姿勢を一定に保ったまま把持爪を動作させる構成とするのが好ましい。それによって、把持爪を回転させて移動させる場合などに比べて、把持爪が、動作時に周囲に干渉する空間を狭く抑えることができる。それによって、ワークを捕捉部で捕らえた後、あまり大きく動かさなくても、把持爪の把持動作を行うことが可能となり、取出し処理の効率を高めることができる。
【００１４】
また、駆動装置は、ロボットのアームに取り付けるための把持装置ベースの、ロボットのアーム側に配置するのが好ましい。それによって、駆動装置が、ワークの周囲の物と干渉するのを回避し、干渉をさらに生じにくくすることができる。
【００１５】
また、捕捉部が、少なくとも２つの把持爪の間の中心線上に位置するように構成するのが好ましい。それによって、各把持爪の、棒状部に垂直な方向の動作量を、ワークに干渉することなく把持動作できる必要最小限の量にできる。その結果、把持動作によって把持爪が干渉する空間を最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ワークの最初の引き出しを、捕捉部が棒状部の先端に取り付けられた構成の一次捕捉機構によって行うことができるので、取出し対象のワークの周囲にある物との干渉が起こりにくく、狭い空間中のワークの取出しにも好適なワーク把持装置を提供することができる。本発明のワーク把持装置は、ワークを傷つけにくいので、種々のワークに対して適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の把持装置１を示している。同図に示すように、この把持装置１は、円柱状のワーク５を吸着によって捕捉し、さらに両側から挟み込んで把持するように構成されている。図１（ａ）〜（ｃ）は、ワーク５の軸線方向に平行な方向に見た正面図であり、ワーク５を吸着した後の把持動作を時系列で示している。図１（ｄ）は、ワーク５の軸線に垂直な方向に見た、図１（ｃ）に対応する状態の側面図である。
【００１９】
把持装置１は、不図示のロボットのアームの先端に取り付けられるベース板（把持装置ベース）１０を有している。ベース板１０が取り付けられるロボットは、ベース板１０の、したがって、把持装置１の位置および姿勢を、所望のように変えることができる公知の任意の構成を有するものであってよい。ロボットの構成は、本発明には直接関係しないので、詳細な説明は省略する。
【００２０】
ベース板１０には、ベース板１０に対して垂直に延びるように、棒状部２１の一端が取り付けられ、棒状部２１の他端には、吸着パッド（捕捉部）２２が取り付けられている。棒状部２１内には、吸引チューブ２３が通され、吸引チューブ２３は、吸着パッド２２に通じている。
【００２１】
したがって、吸着パッド２２をワーク５に密着させて、吸着パッド２２とワーク５との間の空気を吸引チューブ２３によって吸引することにより、ワーク５に対して、一定の保持力を発生することができる。このように、棒状部２１、吸着パッド２２、および吸引チューブ２３は、吸着によってワーク５を捕捉する一次捕捉機構２０を構成している。
【００２２】
吸着パッド２２は、公知のように、ワーク５に良好に密着するように、ワーク５の表面に沿う形状を有し、適度な可とう性を有するものであってよい。吸引チューブ２３は、ワーク５の軸線方向に渡る領域で一定の吸着作用が得られるように、ワーク５の軸線方向に複数配置されていてよく、図１に示す例では、２つ配置されている。２つの吸引チューブ２３は、共通の吸着パッド２２に接続してもよいし、各吸引チューブ２３にそれぞれ１つの吸着パッド２２を接続した構成としてもよい。
【００２３】
一次捕捉機構２０を構成する棒状部２１には、それぞれリンク板４１，４２；４３，４４を介して、棒状部２１の、互いに反対側に位置する把持爪３１，３２が取り付けられている。各リンク板４１〜４４は、図１（ｄ）から分かるように、図１（ｄ）での左右の両側にそれぞれ設けられているが、以下では、説明を分かりやすくするために、図１（ａ）〜（ｃ）において、見えている一方の側のものについてのみ説明する。
【００２４】
リンク板４１は、細長い長方形状の平面形状を有し、長手方向の一端側が、回転ジョイント４１ａを介して一方の（図１（ａ）〜（ｃ）での左側の）把持爪３１に回転可能に連結され、他端側が、回転ジョイント４１ｂを介して棒状部２１に回転可能に連結されている。回転ジョイント４１ｂは、棒状部２１の、把持爪３１側の縁付近に取り付けられている。各回転ジョイント４１ａ，ｂの回転軸線は、吸着パッド２２に保持された状態のワーク５の軸線と平行に延びている。
【００２５】
リンク板４２も、同様に、細長い長方形状の平面形状を有し、長手方向の各端部が、回転ジョイント４２ａ，ｂを介して、把持爪３１と棒状部２１に連結されている。回転ジョイント４２ａ，ｂの回転軸線が、吸着パッド２２に保持された状態のワーク５の軸線と平行に延びているのも同様である。リンク板４２の回転ジョイント４２ａ，ｂは、リンク板４１の回転ジョイント４１ａ，ｂよりも、それぞれ、吸着パッド２２寄りに位置している。
【００２６】
回転ジョイント４１ａと４１ｂの間の距離と、回転ジョイント４２ａと４２ｂの間の距離とは同じになっており、したがって、把持爪３１は、リンク板４１，４２が回転した時に、棒状部２１に対する姿勢を保たれるようになっている。把持爪３１は、概して板状の外形を有しており、その主面が、棒状部２１に沿う方向、および、吸着パッド２２に保持された状態のワーク５の軸線方向に広がる姿勢に保持されている。
【００２７】
把持爪３１は、図１（ａ）に示すように、ベース板１０寄りの退避位置にある時には、把持爪３１の、吸着パッド２２側の縁が、吸着パッド２２よりもベース板１０側に位置している。一方、把持爪３１は、図１（ｃ）に示すように、吸着パッド２２寄りには、把持爪３１の、吸着パッド２２側の端部が、吸着パッド２２を越えて延び、吸着パッド２２に保持されたワーク５の側面に当接する位置まで突出できる。把持爪３１の、この時にワーク５の側面に当接する部分には、ワーク５の表面に沿うように、円弧状の断面を有する溝が形成されている。
【００２８】
なお、この時、後述するように、もう一方の把持爪３２も同様の位置に位置させられることによって、両方の把持爪３１，３２によって、ワーク５が両側から挟み込まれ、すなわち把持される。そこで、把持爪３１，３２の、この位置を以下では把持位置と称する。
【００２９】
同様に、把持爪３２は、リンク板４３とその両端の回転ジョイント４３ａ，４３ｂ、おおよび、リンク板４４とその両端の回転ジョイント４４ａ，４４ｂを介して、棒状部２１に連結されている。回転ジョイント４３ｂ，４４ｂは、棒状部２１の、把持爪３２側の縁付近に取り付けられており、回転ジョイント４３ａと４３ｂの間の距離と、回転ジョイント４４ａと４４ｂの間の距離とは同じになっている。把持爪３２も、退避位置にある時には、吸着パッド２２よりもベース板１０側に位置し、把持位置にある時には、先端が、吸着パッド２２に保持されたワーク５の側面に当接する。把持爪３２の先端に、ワーク５の側面に沿うように、溝が形成されているのも同様である。
【００３０】
各把持爪３１，３２の、ベース板１０側のリンク板４１，４３には、リンク板４５，４６をそれぞれ介して、進退ベース４７が接続されている。進退ベース４７は、ベース板１０と把持爪３１，３２との間に配置され、棒状部２１の軸線方向に駆動されるように駆動装置５０（便宜上、図１（ａ）にのみ示している）に連結されている。
【００３１】
駆動装置５０は、その本体部５１が、ベース板１０の、棒状部２１とは反対側、すなわち、ロボットのアームに取り付けられる側に取り付けられている。本体部５１からは、伸縮するように駆動される駆動シャフト５２が延びている。このような駆動装置５０は、エアシリンダ、油圧シリンダ、またはモータなどによって構成される公知の任意のものであってよい。駆動シャフト５２は、ベース板１０を貫通して、進退出ベース４７に連結されている。進退出ベース４７は、駆動シャフト５２によって支持された構成としてもよいし、あるいは、棒状部２１上をスライド移動するように構成してもよい。
【００３２】
リンク板４５，４６は、やはり細長い長方形状の平面形状を有し、一端が、回転ジョイント４５ａ，４６ａを介して進退ベース４７に連結され、他端が、回転ジョイント４５ｂ，４６ｂを介して、リンク板４１，４３の中央付近にそれぞれ連結されている。回転ジョイント４５ａ，ｂ，４６ａ，ｂは、吸着パッド２２に保持された状態のワーク５の軸線と平行に延びている。
【００３３】
以上の構成により、駆動装置５０によって、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、把持爪３１，３２を、退避位置と把持位置との間を同時に移動させられるように、駆動装置５０の駆動力を把持爪３１，３２に伝達する伝動機構４０が構成されている。
【００３４】
伝動機構４０による動作をより詳細に説明すると、図１（ａ）に示すように、駆動装置５０によって、進退ベース４７がベース板１０側に位置させられている状態では、把持爪３１，３２は、両方とも退避位置に移動させられている。この時、把持爪３１，３２を棒状部２１に連結するリンク板４１，４３は、それと進退ベース４７とを連結するリンク板４５，４６によって、両者間の回転ジョイント４５ｂ，４６ｂがベース板１０寄りの位置にくる回転位置に位置させられている。図に示す例では、回転ジョイント４５ｂ，４６ｂは、リンク板４１，４３と棒状部２１との回転ジョイント４１ｂ，４３ｂよりもベース板１０側に位置させられている。したがって、リンク板４１，４３は、把持爪３１，３２側ほどベース板１０側に位置するように傾斜している。
【００３５】
図１（ａ）に示す退避位置から、駆動装置５０によって進退ベース４７が、それに連結されたリンク板４５，４６と共に吸着パッド２２側に移動させられると、回転ジョイント４５ｂ，４６ｂも吸着パッド２２側に移動させられる。それによって、リンク板４１，４３は、把持爪３１，３２に連結された側が吸着パッド２２側にくるように回転させられ，その結果、把持爪３１，３２も吸着パッド２２側に移動させられる。この際、把持爪３１，３２を棒状部２１にそれぞれ連結する他のリンク板４２，４４が、リンク板４１，４３と一緒に回転し、その結果、把持爪３１，３２は，棒状部２１に平行な姿勢に保たれたまま、円弧を描くように移動させられる。
【００３６】
進退ベース４７を吸着パッド２２側に移動させていくと、把持爪３１，３２は、やがて、図１（ｃ）に示す把持位置に到達する。この際、図１（ｂ）に示すように、リンク板４２〜４４が棒状部２１に垂直な回転位置にくるまでは、把持爪４１，４２は、開くように、すなわち、両者の間の距離が広がるように動作する。その後、把持爪４１，４２は、把持位置に達するまで、閉じるように、すなわち、両者の間の距離が縮むように動作する。
【００３７】
次に、図２を参照して、本実施形態の把持装置１を用いて収容箱６０の中から壁際のワーク５を取出す動作について説明する。
【００３８】
ワーク５を取出す際には、まず、把持爪３１，３２を退避位置にする。この時、棒状部２１の半径方向に見て、吸着パッド２２の周囲には、把持装置１の構成部材が何も無い状態になる。それによって、吸着パッド２２を、取出し対象のワーク５に接近させる際に、把持装置１を、取出し対象以外のワークや収容箱６０の壁などに干渉しにくくすることができる。
【００３９】
次に、図２（ａ）に示す例では、壁際のワーク５を取出すために、ロボットアームによって、把持装置１を傾斜させ、棒状部２１の、ベース板１０側の端部よりも吸着パッド２２側の端部が、取出し対象のワーク５に接する壁側に位置するようにする。それによって、干渉を生じることなく、吸着パッド２２をワーク５に接触させることができる。
【００４０】
この状態から、吸着パッド２２による吸着力によってワーク５を保持して移動させることができる。そして、図２（ｂ）に示すように、ワーク５を少し上方に、かつ、少し壁から離すように（図２での右側に）移動させる。このようにすることによって、図２（ｃ）に示すように、把持爪３１，３２を退避位置から把持位置に動作させる際に、把持爪３１，３２が周囲の物に干渉しないようにできるだけの空き空間を確保することができる。
【００４１】
そして、図２（ｄ）に示すように、把持爪３１，３２を把持位置にする。それによって、ワーク５をより安定して保持することができる。その結果、比較的速い速度でも、把持装置１を種々の姿勢にしても、安定して搬送処理を行うことが可能となる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態の把持装置１は、棒状部２１の先端に取り付けられた吸着パッド２２に対して、把持爪３１，３２を、棒状部２１の半径方向に見て吸着パッド２２の周囲から退避させることができるように構成されている。それによって、複数のワーク５が収納箱６０内に積載されているような場合でも、把持装置１が周囲の物と干渉するのを抑えながら、吸着パッド２２を、所望のワーク５に接触させて、そのワーク５を取出すことができる。さらに、その後、ワーク５を把持爪３１，３２によって把持することによって、ワーク５を安定して保持することができる。以上のことから、本実施形態の把持装置１によれば、ワーク５の効率的な取出しが可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態は、本発明を例示するものであり、特許請求の範囲に規定する本発明の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記のような把持爪３１，３２の動作を可能とする伝動機構４０には、種々の変形が考えられ、例えば、把持爪３１，３２と棒状部２１との間のリンクは、２つであれば必要十分であるが、３つ以上の任意の数だけ設けてもよい。また、伝動機構４０は、上記の実施形態におけるようにリンク機構とすることによって比較的簡素な構成とすることができ、好ましいが、カムや歯車などを用いた構成としてもよい。
【００４４】
この際、把持爪３１，３２の動作は、厳密に上記の動作に一致する必要はないが、棒状部２１に対する姿勢を保ったまま移動するように構成するのが好ましい。すなわち、図３に示すように、一端を中心に回転する構成の把持爪３３，３４も考えられる。この場合でも、図３（ｂ−２），（ｂ−３）に示すように、把持位置と退避位置では、把持爪３３，３４の占める領域は、上記の実施形態の把持爪３１，３２におけるの（図３（ａ−２），（ａ−３））と同等とすることができる。しかし、図３（ａ−１)，（ｂ−１）に示すように、退避位置から把持位置に動作させる際に、上記の実施形態の把持爪３１，３２が干渉する空間（破線円で模式的示す）は、把持爪３３，３４が干渉する空間よりも、はるかに小さく抑えることができる。このため、前述の図２（ｃ）に示すように、上記の実施形態では、把持装置１をわずかに壁などから離せば、把持爪３１，３２に、支障なく把持動作をさせることができる。特に、比較的狭い収納箱６０であっても、その中から把持装置１を出さずに、把持動作を行うことが可能となる。その結果、効率的な取出し動作が可能である。
【００４５】
また、上記の実施形態では、円柱状のワーク５を取出す構成を示したが、図４に示すように、角柱状のワーク６を取出すように構成することもできる。図４に示す例では、把持爪３５，３６として、角柱状のワーク６の表面に沿うように、一方の把持爪３５の先端には、角張った溝が形成され、他方の把持爪３６の先端には、傾斜面が形成されたものを用いている。また、吸着パッド２４も、角柱状のワーク６に適するように、円柱状のワーク５用の上記の吸着パッド２２から、形状が変更されている。この他にも、種々の形状のワークに合わせて、把持爪や吸着パッドの形状などを変更することができる。あるいは、把持爪や吸着パッドをより複雑な形状としたり、可動部を付加したりして、複数種類のワークに汎用できる構成としてもよい。
【００４６】
また、一次捕捉機構２０としては、空気吸引による作用を利用した吸着パッド２２を用いる例を示した。この構成によれば、種々のワークに対して比較的大きな保持力を発生することができ、好ましいが、ワークが磁性体であれば、磁石を用いることも考えられる。
【００４７】
駆動装置５０としては、ベース板１０の、ロボットのアームに取り付けられる側に取り付けられた構成のものを示した。この構成は、駆動装置５０のために、棒状部２１が突出している側にスペースをとる必要がなく、その結果、把持装置１の、周囲との干渉を抑制することができ好ましい。しかし、例えば進退ベース４７に組み込むなどして、棒状部２１が突出している側に駆動装置を配置してもよい。あるいは、ロボットのアームに、ベース板１０とは別に、駆動装置を組み込んだ構成としてもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、把持爪３１，３２およびそれを動作させる機構が、左右対称に構成され、したがって、吸着パッド２２が、２つの把持爪３１，３２の間の中心線上に位置している構成を示した。左右対称な構成には、各把持爪３１，３２の、棒状部２１に垂直な方向の動作量を、ワーク５に干渉することなく把持動作できる必要最小限の量にでき、把持動作によって把持爪が干渉する空間を最小限に抑えることができるという利点がある。しかし、例えば、ワークが、重心上の位置で吸着パッド２２によって保持した時に、左右の長さが違うような構成のものであれば、それに合わせて、左右非対称な構成にしてもよい。すなわち、例えば、把持爪３１，３２の一方に連結されるリンク板を、他方より長くすることによって、非対称な構成とすることができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、図５は、本発明の第２の実施形態の把持装置２を示している。図５において、第１の実施形態と同様の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５０】
本実施形態では、一次捕捉機構２５の、一端に吸着パッド２２が取り付けられた棒状部２６が、ベース板１０に対して移動可能になっている。ベース板１０には、棒状部２６が通過可能な開口部１１が形成されている。開口部１１の、互いに対向する縁部分に、ベース板１０に対して垂直に延びるベース突出板７１，７２がそれぞれ結合されている。棒状部２６は、ベース突出板７１，７２の間、および開口部１１を通って、ベース板１０に対して垂直に、棒状部２６の軸線方向に移動可能に構成されている。
【００５１】
棒状部２６をその軸線方向に移動させる駆動装置は、図示していないが、種々の公知のものを利用可能であるのが自明である。棒状部２６は、駆動装置の駆動シャフトなどによって支持される構成とすることができ、あるいは、ベース突出板７１，７２や開口部１１に、スライド移動できるように支持された構成としてもよい。
【００５２】
把持爪３１は、第１の実施形態において棒状部２１に連結されていたのと同様に、ベース突出板７１に、リンク板７３，７４と回転ジョイント７３ａ，ｂ，７４ａ，ｂを介して連結されている。一方のリンク板７３は、ベース突出板７１との回転ジョイント７３ｂを越えて延び、その先端に形成された、リンク板７３の長手方向に細長い長穴７３ｃに、棒状部２６に取り付けられた回転ジョイント７３ｄが嵌ることによって、棒状部２６に連結されている。
【００５３】
同様に、把持爪３２は、ベース突出板７２に、リンク板７５，７６と回転ジョイント７５ａ，ｂ，７６ａ，ｂを介して連結されている。一方のリンク板７５は、長穴７５ｃと回転ジョイント７５ｄを介して棒状部２６に連結されている。これらによって、駆動装置５０の駆動力を把持爪３１，３２に伝達する伝動機構７０が構成されている。
【００５４】
本実施形態の構成では、図５（ａ）に示すように、棒状部２６をベース板１０から離れる側に移動させることによって、把持爪３１，３２は、吸着パッド２２から離れた退避位置に配置される。すなわち、棒状部２６に取り付けられた回転ジョイント７３ｄ，７５ｄが、ベース板１０から離れる側に位置させられることによって、リンク７３，７５の、もう一方の側の回転ジョイント７３ａ，７５ａは、ベース板１０寄りに位置させられる。したがって、回転ジョイント７３ａ，７５ａに連結された把持爪３１，３２も、ベース板１０寄りに位置させられる。その結果、吸着パッド２２が、ベース板１０から離されていることと合わせて、把持爪３１，３２は、吸着パッド２２から、棒状部２６の軸線方向に離されている。
【００５５】
図５（ａ）に示す退避位置から、棒状部２６をベース板１０側に移動させていくと、把持爪３１，３２は、図５（ｂ）に示すように一旦開いた後、閉じながら、棒状部２６とは逆に吸着パッド２２側へと移動する。そして、把持爪３１，３２は、図５（ｃ）に示すように、保持されたワーク５の側面を挟み込む把持位置に達する。
【００５６】
以上説明した本実施形態の構成でも、把持爪３１，３２を吸着パッド２２から離した状態とすることができ、それによって、把持装置２が、取出し対象のワーク５の周囲の物に干渉しにくくすることができる。この際、本実施形態の構成では、把持爪３１，３２だけでなく、吸着パッド２２も、棒状部２６の軸線方向に移動する。それによって、把持爪３１，３２の、棒状部２６の軸線方向に垂直な方向の開き幅を大きくすることなく、把持爪３１，３２と吸着パッド２２の、棒状部２６の軸線方向の相対移動量を比較的大きくとることができる。そのため、退避位置の時に、把持爪３１，３２を吸着パッド２２から比較的遠い位置に配置することができ、把持装置２の干渉を抑制する作用を高めることができる。
【００５７】
なお、第１の実施形態でも、付加的に、棒状部２１を移動させることが考えられるが、この場合、進退ベース４７の駆動装置５０に加えて、棒状部２１を移動させるために追加の駆動装置が必要になる。一方、本実施形態の構成によれば、棒状部２６を移動させる単一の駆動装置のみで、吸着パッド２２と把持爪３１，３２の両方を動作させることができる。
【００５８】
また、本実施形態においても、把持爪３１，３２は、棒状部２６に対する姿勢を保ったまま移動するようにするのが好ましい。すなわち、図６に示すように、一端を中心に回転する把持爪３３，３４に比べて、本実施形態の、棒状部２６に対する姿勢を保ったまま動作する把持爪３１，３２は、把持動作時に干渉する空間を小さく抑えることができる。それによって、効率的な取出し動作を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態の把持装置を示す模式図であり、（ａ）〜（ｃ）は、把持動作を時系列で示す正面図、（ｄ）は側面図である。
【図２】図１の把持装置を用いて収納箱内のワークを取出す工程を時系列で模式的に示す図である。
【図３】図１の把持装置と、把持爪がその一端を中心として回転動作する構成の比較例の把持装置とを比較する図であり、（ａ−１）、（ｂ−１）は、図１の把持装置と、比較例での把持爪の動作時に干渉する空間をそれぞれ示す図、（ａ−２）、（ｂ−２）は、把持位置にある状態をそれぞれ示す図、（ａ−３），（ｂ−３）は、退避位置にある状態をそれぞれ示す図である。
【図４】図１の変形例の把持装置を用いて、角柱状のワークを取出す工程を時系列で模式的に示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の把持装置を示す模式図であり、（ａ）〜（ｃ）は、把持動作を時系列で示す正面図、（ｄ）は側面図である。
【図６】図５の把持装置と、把持爪がその一端を中心として回転動作する構成の比較例の把持装置とを比較する図であり、（ａ−１）、（ｂ−１）は、図５の把持装置と、比較例での把持爪の動作時に干渉する空間をそれぞれ示す図、（ａ−２）、（ｂ−２）は、把持位置にある状態をそれぞれ示す図、（ａ−３），（ｂ−３）は、退避位置にある状態をそれぞれ示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１，２ 把持装置
２０ 一次捕捉機構
２１ 棒状部
２２ 吸着パッド（捕捉部）
３１，３２ 把持爪
４０，７０ 伝動機構
５０ 駆動装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着力または磁力によりワークを保持可能な捕捉部、および、該捕捉部が一端に取り付けられた棒状部を有する一次捕捉機構と、
前記捕捉部によって保持された前記ワークを挟み込んで保持する少なくとも２つの把持爪と、
駆動装置、および該駆動装置の駆動力を前記把持爪に伝達する伝動機構と、
を有し、
前記伝動機構は、前記捕捉部より前記棒状部の、前記捕捉部と反対の端部側に前記把持爪が位置する退避位置と、前記把持爪が、前記棒状部の、前記捕捉部が設けられた端部を越えて突出する把持位置との間で、前記把持爪を前記棒状部の軸線方向に移動させ、かつ、前記把持爪を、前記棒状部の軸線方向に前記把持位置へと移動させるのと同時に、前記把持爪の間の距離を狭めるように移動させる、ワーク把持装置。
【請求項２】
前記伝動機構は、前記棒状部に対して前記把持爪の姿勢を一定に保ったまま前記把持爪を動作させる、請求項１に記載のワーク把持装置。
【請求項３】
前記伝動機構は、
前記把持爪よりも前記棒状部の、前記捕捉部と反対の端部の近くに配置され、前記駆動装置によって、前記棒状部に対して該棒状部の軸線方向に移動させられる進退ベースと、
前記把持爪に一端が回転可能に連結され、他端が前記棒状部に回転可能に連結された、前記各把持爪毎に少なくとも２つずつのリンクと、
前記各把持爪と前記棒状部との間の前記リンクのうちの、前記各把持爪毎にそれぞれ１つの中央付近に一端が回転可能に連結され、他端が前記進退ベースに連結されたリンクと、
を有する、請求項１または２に記載のワーク把持装置。
【請求項４】
前記駆動装置によって、前記棒状部が、その軸線方向に、把持装置ベースに対して移動させられるように構成されており、
前記伝動機構は、
前記把持装置ベースに結合され、前記棒状部の側方で該棒状部に沿ってそれぞれ延びる少なくとも２つのベース突出板と、
前記各把持爪に一端が回転可能に連結され、中央付近が前記各ベース突出板に回転可能に連結されたリンクであって、該各リンクの他端は、前記棒状部に回転可能に、かつ当該リンクの長手方向にスライド可能に連結されたリンクと、
前記各把持爪に一端が回転可能に連結され、他端が前記各ベース突出板に回転可能に連結されたリンクと、
を有する、請求項１または２に記載のワーク把持装置。
【請求項５】
ロボットのアームに取り付けるための把持装置ベースを有し、
前記駆動装置は、前記把持装置ベースの、前記ロボットのアーム側に配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のワーク把持装置。
【請求項６】
前記捕捉部が、少なくとも２つの前記把持爪の間の中心線上に位置している、請求項１から５のいずれか１項に記載のワーク把持装置。
【請求項１】
吸着力または磁力によりワークを保持可能な捕捉部、および、該捕捉部が一端に取り付けられた棒状部を有する一次捕捉機構と、
前記捕捉部によって保持された前記ワークを挟み込んで保持する少なくとも２つの把持爪と、
駆動装置、および該駆動装置の駆動力を前記把持爪に伝達する伝動機構と、
を有し、
前記伝動機構は、前記捕捉部より前記棒状部の、前記捕捉部と反対の端部側に前記把持爪が位置する退避位置と、前記把持爪が、前記棒状部の、前記捕捉部が設けられた端部を越えて突出する把持位置との間で、前記把持爪を前記棒状部の軸線方向に移動させ、かつ、前記把持爪を、前記棒状部の軸線方向に前記把持位置へと移動させるのと同時に、前記把持爪の間の距離を狭めるように移動させる、ワーク把持装置。
【請求項２】
前記伝動機構は、前記棒状部に対して前記把持爪の姿勢を一定に保ったまま前記把持爪を動作させる、請求項１に記載のワーク把持装置。
【請求項３】
前記伝動機構は、
前記把持爪よりも前記棒状部の、前記捕捉部と反対の端部の近くに配置され、前記駆動装置によって、前記棒状部に対して該棒状部の軸線方向に移動させられる進退ベースと、
前記把持爪に一端が回転可能に連結され、他端が前記棒状部に回転可能に連結された、前記各把持爪毎に少なくとも２つずつのリンクと、
前記各把持爪と前記棒状部との間の前記リンクのうちの、前記各把持爪毎にそれぞれ１つの中央付近に一端が回転可能に連結され、他端が前記進退ベースに連結されたリンクと、
を有する、請求項１または２に記載のワーク把持装置。
【請求項４】
前記駆動装置によって、前記棒状部が、その軸線方向に、把持装置ベースに対して移動させられるように構成されており、
前記伝動機構は、
前記把持装置ベースに結合され、前記棒状部の側方で該棒状部に沿ってそれぞれ延びる少なくとも２つのベース突出板と、
前記各把持爪に一端が回転可能に連結され、中央付近が前記各ベース突出板に回転可能に連結されたリンクであって、該各リンクの他端は、前記棒状部に回転可能に、かつ当該リンクの長手方向にスライド可能に連結されたリンクと、
前記各把持爪に一端が回転可能に連結され、他端が前記各ベース突出板に回転可能に連結されたリンクと、
を有する、請求項１または２に記載のワーク把持装置。
【請求項５】
ロボットのアームに取り付けるための把持装置ベースを有し、
前記駆動装置は、前記把持装置ベースの、前記ロボットのアーム側に配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のワーク把持装置。
【請求項６】
前記捕捉部が、少なくとも２つの前記把持爪の間の中心線上に位置している、請求項１から５のいずれか１項に記載のワーク把持装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−８２７４８（Ｐ２０１０−８２７４８Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５４５０８（Ｐ２００８−２５４５０８）
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
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