チャック装置
【課題】制御部においてワークの把持が誤って認識されることを簡単な構成にて防止する。
【解決手段】チャック装置５は、爪部６２を、待機位置から把持位置へと向かう方向へ連続的に移動することによりワークを把持する把持部５０を備え、把持部５０には把持検出部５１および判定回路５２が取り付けられる。把持検出部５１では、爪部６２の待機位置からの移動において、爪部６２が把持位置に到達した時にＯＮ信号が出力され、万一、把持位置を超えた場合にＯＮ信号の出力が停止される。判定回路５２では、把持検出部５１からのＯＮ信号の入力が所定時間継続した場合にのみ、ワークの把持を示す把持信号が外部の制御部１２に向けて出力される。これにより、ワークが把持されていないにもかかわらず、爪部６２が把持位置を通過する際に発生するＯＮ信号に起因して、制御部１２においてワークの把持が誤って認識されることを、簡単な構成にて防止することができる。
【解決手段】チャック装置５は、爪部６２を、待機位置から把持位置へと向かう方向へ連続的に移動することによりワークを把持する把持部５０を備え、把持部５０には把持検出部５１および判定回路５２が取り付けられる。把持検出部５１では、爪部６２の待機位置からの移動において、爪部６２が把持位置に到達した時にＯＮ信号が出力され、万一、把持位置を超えた場合にＯＮ信号の出力が停止される。判定回路５２では、把持検出部５１からのＯＮ信号の入力が所定時間継続した場合にのみ、ワークの把持を示す把持信号が外部の制御部１２に向けて出力される。これにより、ワークが把持されていないにもかかわらず、爪部６２が把持位置を通過する際に発生するＯＮ信号に起因して、制御部１２においてワークの把持が誤って認識されることを、簡単な構成にて防止することができる。
【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。
【０００３】
また、特許文献１では、チャック装置において、ワークが適切に把持されているか否かを検出する手法が開示されている。具体的には、一方のフィンガに第１の電極部材および連結電極が取り付けられ、他方のフィンガに第２の電極部材および当接部材が取り付けられる。両フィンガがワークを挟持する位置にある時には、連結電極が第２の電極部材に当接し、第１の電極部材が連結電極を介して第２の電極部材と導通する。また、フィンガが全開位置にある時には連結電極が第２の電極部材と離間し、閉位置にある時には当接部材により第１の電極部材が連結電極と離間する。これにより、ワークが適切に把持されたか否かが正確かつ容易に検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９９２６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のチャック装置のように、爪部が全開位置からワークを把持する把持位置に到達した時にＯＮ信号が出力され、爪部が把持位置を超えた際にＯＮ信号の出力が停止される場合、仮に爪部がワークを把持し損ねても、把持位置を通過する時にＯＮ信号が一瞬出力されるため、ＯＮ信号が入力される外部の制御部において、ワークの把持が誤って認識される虞がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ワークが把持されていないにもかかわらず、制御部においてワークの把持が誤って認識されることを簡単な構成にて防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、ワークの把持に使用される爪部を有し、前記爪部を、待機位置から把持位置へと向かう方向へ連続的に移動することによりワークを把持する把持部と、前記爪部が前記待機位置から前記把持位置に到達した時にＯＮ信号を出力する把持検出部と、前記把持検出部からのＯＮ信号が入力される判定回路とを備え、前記爪部の前記待機位置から前記把持位置へと向かう移動において、前記爪部が前記把持位置を超えた場合に前記把持検出部がＯＮ信号の出力を停止し、前記判定回路が、ＯＮ信号の入力が所定時間継続した場合に、ワークの把持を示す把持信号を、外部の制御部に向けて出力する。
【０００８】
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、前記把持部と同様の構成である他の把持部と、前記把持検出部と同様の構成であり、前記他の把持部に関するＯＮ信号を出力する他の把持検出部とをさらに備え、前記判定回路に前記他の把持検出部からのＯＮ信号が入力され、前記判定回路が、前記把持検出部および前記他の把持検出部の双方から前記所定時間継続するＯＮ信号が入力された場合に、前記把持信号を出力する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のチャック装置であって、前記判定回路が、前記把持検出部および前記他の把持検出部のそれぞれからのＯＮ信号の入力を示す表示部を備える。
【００１０】
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、前記把持部が、前記爪部の移動をガイドするガイド部と、前記ガイド部が固定され、前記爪部を移動させる駆動部を有する把持本体部とを備え、前記判定回路が、前記把持本体部に配置される。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のチャック装置であって、前記把持部が、ワークを把持する際に待機位置から把持位置へと向かう方向へ連続的に移動する他の爪部を有し、ワークを把持する際の前記他の爪部の移動方向と前記爪部の移動方向とが逆向きであり、前記把持検出部が、検出光を出射する出射部と、前記検出光を受光する受光部と、前記爪部に固定された遮蔽部と、前記他の爪部に固定された他の遮蔽部とを備え、前記爪部が前記待機位置から前記把持位置に到達するまで、前記遮蔽部により、前記検出光の前記受光部への入射が遮蔽され、前記爪部が前記把持位置に位置する間、前記検出光が前記受光部に入射し、前記爪部が前記把持位置を超えた場合に、前記他の遮蔽部により、前記検出光の前記受光部への入射が遮蔽される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ワークが把持されていないにもかかわらず、制御部においてワークの把持が誤って認識されることを簡単な構成にて防止することができる。
【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１の側面図である。
【図２】チャック装置を示す図である。
【図３】チャック装置を示す図である。
【図４】爪部の動作を説明するための図である。
【図５】爪部の動作を説明するための図である。
【図６】把持検出部における動作を説明するための図である。
【図７】把持検出部における動作を説明するための図である。
【図８】把持検出部における動作を説明するための図である。
【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】チャック装置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が自在に移動可能である。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を備える。組立ロボット１では、ハンド先端部４が所定の中心軸Ｊ１を中心としてハンド本体部３の一部と共に回転可能である。ハンド先端部４において図１中の下側（重力方向の下側であるとは限らない。以下同様。）の部位には、ワークを把持する複数のチャック装置５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。
【００１５】
図２および図３はハンド先端部４から取り外した状態におけるチャック装置５の外観を示す図である。図２は正面から見たチャック装置５を示し、図３は側方から見たチャック装置５を示す。図２および図３では後述の爪部６２を上側に配置してチャック装置５を図示している。
【００１６】
図３に示すチャック装置５は、複数の（本実施の形態では、２つの）爪部６２にてワークを把持する把持部５０を備える。把持部５０は、２つの爪部６２にそれぞれ接続される２つの板カム部６１（後述の図４および図５参照）、爪部６２を駆動させる把持本体部７、並びに、把持本体部７に固定されるとともに爪部６２の移動をガイドするガイド部８を有する。把持本体部７は、外形が直方体である本体７００を有し、本体７００には有底の穴部７０１が形成される。穴部７０１の側面は所定の中心軸Ｊ２を中心とする円筒面であり、穴部７０１内にはピストンユニット７０が挿入される。ピストンユニット７０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６２側（図３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。
【００１７】
ピストンユニット７０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は穴部７０１の開口縁近傍に固定され、穴部７０１の開口が閉塞される。また、環状部材７２の内周面にはパッキンが設けられ、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が設けられ、環状部材７２の外周面と穴部７０１の側面との間が密閉される。
【００１８】
本体７００において、穴部７０１の底面には内部流路の内部開口が形成され、当該内部流路は電磁弁（ここでは、５ポート２ポジションのシングルソレノイド）に接続される。また、穴部７０１の側面上においてピストン部７１と環状部材７２との間の位置（軸部７３に対向する位置）にも他の内部流路の内部開口が形成され、当該内部流路は同じ電磁弁に接続される。チャック装置５では、電磁弁のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより一方の内部開口から穴部７０１内に圧縮エアが供給され、他方の内部開口近傍が大気圧に開放される。したがって、電磁弁のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、ピストン部７１が軸部７３と共に中心軸Ｊ２に沿って進退する。
【００１９】
軸部７３の爪部６２側の端部７３１（後述するように板カム部６１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。また、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。
【００２０】
図３に示すように、ガイド部８は、中間部８３および蓋部材８４を有する。中間部８３は、ピストンユニット７０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の中央には軸部７３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６２側の主面上には、薄板状の２つのスペーサ板８３３（図３では、１つのスペーサ板８３３のみを示している。）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、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（図３の紙面に垂直な平面）上に位置する。
【００２１】
２つの板カム部６１は、係合端部７３１および２つのスペーサ板８３３を間に介在させて向かい合うように、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６１にはカム孔６１１（後述の図４および図５参照）が形成されており、２つの板カム部６１のカム孔６１１に係合端部７３１のピン７３２の両端が挿入される。
【００２２】
蓋部材８４は、ブロック状の部材において２つの板カム部６１が配置される部位をくり貫いた形状であり、板カム部６１に垂直かつ中心軸Ｊ２を含む断面が２つの板カム部６１を跨ぐような形状である。図３に示す蓋部材８４において、板カム部６１に垂直な２つの側面８４３のそれぞれには、板カム部６１との干渉を避ける開口８４４が形成される。また、蓋部材８４における図３中の上側の面８４１には、爪部６２との干渉を避ける開口８４２が形成される。
【００２３】
後述するように、図３のチャック装置５では、ピストンユニット７０の軸部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６１１に従って各板カム部６１が爪部６２と共に、図２中の横方向（図３では、紙面に垂直な方向であり、以下、「爪移動方向」という。）に移動する。このとき、板カム部６１および板カム部６１に接続された爪部６２の爪移動方向への移動は、図３に示す中間部８３の２つのスペーサ板８３３および板状部材８３１、並びに、蓋部材８４の内面（すなわち、板カム部６１に対向する面）および開口８４４の縁によりガイドされる。以上のように、図３のピストンユニット７０は爪部６２を爪移動方向に移動させる駆動部であり、ガイド部８の中間部８３および蓋部材８４が、板カム部６１および爪部６２の爪移動方向への移動をガイドする。
【００２４】
図２および図３に示すように、チャック装置５は、爪部６２が爪移動方向の所定位置（後述の把持位置）へと到達した際にＯＮ信号を出力する把持検出部５１、および、把持検出部５１からのＯＮ信号が入力される判定回路５２をさらに備える。把持検出部５１は、把持部５０に固定された支持部５１１、支持部５１１上に設けられる出射部５１２および受光部５１３（本実施の形態では、１つのフォトカプラに含まれる出射部および受光部）、並びに、２つの爪部６２にそれぞれ固定される２つの遮蔽部５１４を有する。
【００２５】
２つの遮蔽部５１４は爪移動方向の幅が同じ、かつ、互いに平行な板状であり、主面の法線方向（図３中の横方向であり、出射部５１２と受光部５１３との間の後述の光軸に平行な方向である。）に僅かにずれて配置される。各遮蔽部５１４は支持板５１５および固定部５１６を介して爪部６２に固定されており、爪部６２と共に爪移動方向に移動する。出射部５１２は受光部５１３に向けて検出光を出射し、後述するように、出射部５１２と受光部５１３との間の光軸上にいずれの遮蔽部５１４も位置しない時に、受光部５１３にて検出光が受光され、ＯＮ信号が出力される。
【００２６】
把持本体部７に固定される回路基板上に形成される判定回路５２は、図２に示すように、把持検出部５１に接続される接続部５２１、制御部１２に接続される通信部５２２、把持検出部５１からのＯＮ信号に対して所定の処理を施す処理部５２３、および、把持検出部５１からのＯＮ信号の入力を示す表示部５２４を有する。表示部５２４には、発光素子（例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード））が設けられる。
【００２７】
次に、チャック装置５における爪部６２の動作について説明する。図４および図５は爪部６２の動作を説明するための図であり、図４および図５では説明の便宜上、係合端部７３１、板カム部６１および爪部６２のみを図示している。
【００２８】
図３に示すピストン部７１および軸部７３が爪部６２側に向かって中心軸Ｊ２に沿って連続的に移動すると、図４に示す係合端部７３１が図４中の上側に移動し、ピン７３２が係合するカム孔６１１に従って、２つの爪部６２が近づくように板カム部６１および爪部６２が爪移動方向（図４中の横方向）に連続的に移動する。これにより、図５に示すように２つの爪部６２がほぼ接触する（近接を含む。）。また、ピストン部７１および軸部７３が穴部７０１の底面側に向かって中心軸Ｊ２に沿って移動すると、２つの爪部６２が互いに離間するように板カム部６１および爪部６２が爪移動方向に連続的に移動し、図４に示す状態に戻される。平行チャックである把持部５０では、一方の爪部６２の移動方向と他方の爪部６２の移動方向とが逆向きとなる。
【００２９】
実際には、２つの爪部６２が最も離れた図４に示す全開位置から、最も接近した図５に示す閉位置へと移動する途中に、２つの爪部６２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、２つの爪部６２は図５に示す閉位置まで移動しない。また、ワークを把持した状態にて、係合端部７３１を爪部６２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７０１の底面側に向かって移動する）ことにより、各爪部６２が図４に示す全開位置へと移動し、ワークが解放される。図４に示す全開位置は、ワークの把持前の待機時における各爪部６２の位置であるため、以下、「待機位置」という。また、ワークが正常に把持される際の各爪部６２の位置を、以下、「把持位置」という。
【００３０】
次に、把持検出部５１および判定回路５２における動作について説明する。図６ないし図８は、把持検出部５１における動作を説明するための図である。図６ないし図８では、爪部６２側からチャック装置５を見た場合における爪部６２、遮蔽部５１４、出射部５１２および受光部５１３を実線にて示し、固定部５１６および支持板５１５を二点鎖線にて示し、他の構成要素の図示を省略している。
【００３１】
図６に示すように、２つの爪部６２が爪移動方向（図６中の横方向）に最も離れた待機位置では、出射部５１２と受光部５１３との間の光軸Ｐ１上に一方の遮蔽部５１４が位置するため、受光部５１３では検出光が受光されず、ＯＮ信号は出力されない。続いて、各爪部６２が待機位置から把持位置へと向かう方向へ連続的に移動すると、図７中にて二点鎖線にて示すワーク９１が２つの爪部６２により把持（狭持）される。２つの爪部６２は、互いに接触する閉位置までは移動せず、図７に示す位置（すなわち、把持位置）にて停止する。なお、各爪部６２において他方の爪部６２に対向する面には溝部６２１が形成され、ワーク９１は２つの溝部６２１間にてしっかりと保持される。
【００３２】
このとき、２つの遮蔽部５１４が光軸Ｐ１から爪移動方向にずれた位置にて全体的に重なり、いずれの遮蔽部５１４も光軸Ｐ１上に位置しない。これにより、受光部５１３にて検出光が受光され、ＯＮ信号が判定回路５２に出力される。受光部５１３では、検出光が受光される間中、ＯＮ信号が継続して出力される。図２の処理部５２３では、把持検出部５１からのＯＮ信号の入力が所定時間継続したことが確認されると、ワーク９１の把持を示す把持信号が生成されて、通信部５２２から外部の制御部１２に向けて出力される。把持信号の出力は、把持検出部５１からのＯＮ信号の入力が途絶えるまで継続される。また、ＯＮ信号の入力が継続する間、表示部５２４の発光素子が点灯し、作業者においてＯＮ信号の発生が確認可能である。制御部１２は、把持信号を確認してワーク９１の把持が正常に行われたと認識した後（または、認識動作と並行して）、図１のロボットアーム１１によりロボットハンド２を組立体（組立途上の組立体）の近傍に配置する。
【００３３】
把持部５０にてワーク９１を解放する際には、２つの爪部６２が把持位置から待機位置へと向かう方向へ連続的に移動し、図６に示すように２つの爪部６２が互いに離れる。このとき、爪部６２が把持位置から離れた直後に、光軸Ｐ１上に遮蔽部５１４が位置するため、検出光が遮蔽されてＯＮ信号の出力が停止される。判定回路５２では、ＯＮ信号の入力が途絶えることより把持信号の出力が停止される。これにより、制御部１２においてワーク９１の解放が認識される。
【００３４】
一方、把持部５０によりワークを把持し損ねた場合、２つの爪部６２は図６に示す待機位置から図７に示す把持位置を通過して図８に示す閉位置へと移動する。２つの爪部６２の間の爪移動方向の距離がワーク９１（図７参照）の爪移動方向の幅よりも小さい状態では、光軸Ｐ１上に１つの遮蔽部５１４（正確には、図６において光軸Ｐ１上に位置するものとは異なる遮蔽部５１４）が位置するため、受光部５１３では検出光が受光されず、ＯＮ信号は出力されない。
【００３５】
このとき、爪部６２が図７に示す把持位置を通過する極短い時間において、受光部５１３にて検出光が受光されてＯＮ信号が図２の判定回路５２に出力されるが、爪部６２は連続的に移動し、ＯＮ信号の入力が所定時間継続しないため、処理部５２３では把持信号は生成されない。処理部５２３における処理は、把持検出部５１からのＯＮ信号に対して継続時間が短いものを除外するフィルタ処理であると捉えることができる。制御部１２では、判定回路５２から把持信号が入力されないことにより、ワーク９１の把持が正常に行われなかったと認識され、ワーク９１の把持動作の再実行等、所定の動作が行われる。
【００３６】
以上に説明したように、チャック装置５の把持検出部５１では、爪部６２の待機位置から把持位置へと向かう移動において、爪部６２が把持位置に到達した時にＯＮ信号が出力され、万一、爪部６２が把持位置を超えた場合にＯＮ信号の出力が停止される。また、判定回路５２が、爪部６２を移動する把持本体部７に設けられ、判定回路５２では、把持検出部５１からのＯＮ信号の入力が所定時間継続した場合にのみ、ワーク９１の把持を示す把持信号が外部の制御部１２に向けて出力される。これにより、ワーク９１が把持されていないにもかかわらず、爪部６２が把持位置を通過する際に発生する短時間のＯＮ信号に起因して、制御部１２においてワーク９１の把持が誤って認識されることを、簡単な構成にて防止することができる。
【００３７】
また、組立対象の製品の変更に合わせてチャック装置５を他のチャック装置に交換する場合であっても、これらのチャック装置では、判定回路が把持部の把持本体部に配置され、把持検出部も把持部に接続されることにより、チャック装置を交換する際に、把持部と一体的に判定回路および把持検出部が取り外され、他の把持部と一体的に他の判定回路および把持検出部が取り付けられる。これにより、把持部の構造に合った判定回路および把持検出部に速やかに交換することができる。
【００３８】
さらに、チャック装置５では、爪部６２が待機位置から把持位置に到達するまで、一方の遮蔽部５１４により、検出光の受光部５１３への入射が遮蔽され、爪部６２が把持位置に位置する間、検出光が受光部５１３に入射し、爪部６２が把持位置を超えた場合に、他方の遮蔽部５１４により、検出光の受光部５１３への入射が遮蔽される。これにより、把持検出部５１にてＯＮ信号の出力が開始される際の爪部６２の位置と、爪部６２が把持位置を超えてＯＮ信号の出力が停止される際の爪部６２の位置とを独立して決定することができる。
【００３９】
実際には、各遮蔽部５１４が接続された支持板５１５は、図２および図３に示すボルト５１７により固定部５１６に固定されており、ボルト５１７を緩めて、各爪部６２に対する遮蔽部５１４の爪移動方向の相対位置を微調整することが可能となっている。また、判定回路５２には、把持検出部５１からのＯＮ信号の入力を示す表示部５２４が設けられる。よって、チャック装置５では、表示部５２４の状態を参照しつつ遮蔽部５１４の爪部６２に対する相対位置を個別に微調整して、把持検出部５１においてＯＮ信号が出力される位置（すなわち、把持位置）の範囲を容易に、かつ、高精度に設定することが可能となる。
【００４０】
図９は、本発明の第２の実施の形態に係るチャック装置５ａを示す図であり、図２と同様に、ハンド先端部４（図１参照）から取り外した状態におけるチャック装置５ａの外観を示す。図９のチャック装置５ａは、ハンド先端部４に接続されるベースブロック５００を有し、同様の構成である２つの把持部５０，５０ａがベースブロック５００に固定される。実際のロボットハンド２では、ハンド先端部４における図１中の下側の部位に、複数のチャック装置５ａのベースブロック５００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、爪部６２は下側に配置される。
【００４１】
一方の把持部５０には、図２の把持部５０と同様に把持検出部５１および判定回路５２ａが取り付けられ、他方の把持部５０ａには、把持検出部５１と同様の構成である把持検出部５１ａのみが取り付けられる。把持部５０の判定回路５２ａでは、２つの接続部５２１，５２１ａが、２つの把持部５０，５０ａの把持検出部５１，５１ａにそれぞれ接続される。
【００４２】
図９のチャック装置５ａでは、２つの把持部５０，５０ａがベースブロック５００内の流路（図示省略）を介して同じ電磁弁に接続されており、２つの把持部５０，５０ａにて爪部６２が同時に移動する。したがって、ワークを把持する際には、２つの把持部５０，５０ａにおいて同時に爪部６２が待機位置から把持位置へと向かい、２つのワークがそれぞれ把持される。このとき、一方の把持検出部５１では、出射部５１２からの検出光が受光部５１３（図３参照）にて受光されることによりＯＮ信号が判定回路５２ａに出力され、他方の把持検出部５１ａでも、出射部５１２からの検出光が受光部にて受光されることによりＯＮ信号が判定回路５２ａに出力される。
【００４３】
判定回路５２ａの処理部５２３ａでは、双方の把持検出部５１，５１ａからのＯＮ信号の入力が所定時間継続したことが確認されると、ワークの把持を示す把持信号が生成されて、通信部５２２から外部の制御部１２に向けて出力される。判定回路５２ａには、２つの発光素子５２５，５２５ａを有する表示部５２４ａが設けられており、２つの発光素子５２５，５２５ａは２つの接続部５２１，５２１ａにそれぞれ対応する。各把持検出部５１，５１ａからのＯＮ信号の入力が継続する間、対応する発光素子５２５，５２５ａが点灯し、作業者においてＯＮ信号の発生が容易に確認可能となる。
【００４４】
一方、いずれか１つの把持部５０，５０ａ（または、双方の把持部５０，５０ａ）にてワークを適切に把持し損ねた場合、図６ないし図８を参照して説明したように、当該把持部の２つの爪部６２が把持位置を通過する極短い時間において、当該把持部に接続された把持検出部からＯＮ信号が判定回路５２ａに出力されるが、爪部６２は連続的に移動し、ＯＮ信号の出力は所定時間継続しないため、判定回路５２ａの処理部５２３ａでは把持信号は生成されない。これにより、制御部１２では、ワークの把持が正常に行われなかったと認識される。なお、ワークを把持し損ねた把持部５０，５０ａに対応する発光素子５２５，５２５ａは消灯した状態となる。組立ロボット１では、必要に応じてワークの把持動作の再実行等、所定の動作が行われる。
【００４５】
以上に説明したように、図９のチャック装置５ａでは、２つの把持部５０，５０ａに関するＯＮ信号をそれぞれ出力する２つの把持検出部５１，５１ａが設けられ、２つの把持検出部５１，５１ａからのＯＮ信号が１つの判定回路５２ａに入力される。そして、２つの把持検出部５１，５１ａの双方から所定時間継続するＯＮ信号が入力された場合に、把持信号が制御部１２に出力される。これにより、把持部５０，５０ａの一方または双方にてワークが把持されていないにもかかわらず、爪部６２が把持位置を通過する際に発生するＯＮ信号に起因して、制御部１２においてワークの把持が誤って認識されることを、簡単な構成にて防止することができる。
【００４６】
また、複数の把持部５０，５０ａが設けられるチャック装置５ａでは、判定回路５２ａが、一方の把持部５０の把持本体部７に配置されることにより、判定回路５２ａが把持部５０，５０ａから離れた位置に配置される場合に比べて、把持検出部５１，５１ａと判定回路５２ａとの間の配線を簡素化することができる。
【００４７】
ここで、判定回路５２ａが設けられず、２つの把持検出部５１，５１ａが制御部１２に直接接続され、制御部１２において２つの把持部５０，５０ａにおけるワークの把持状態を判定する比較例の装置を想定する。比較例の装置では、把持部５０，５０ａの調整（例えば、爪部６２に対する遮蔽部５１４の相対位置の微調整）の際に、対応する把持検出部５１，５１ａがＯＮ信号を出力しているか否かを確認することが容易ではなく、把持検出部５１，５１ａにおけるＯＮ信号の出力の有無を、制御部１２のモニタに表示するプログラム等を準備する必要がある。
【００４８】
これに対し、図９のチャック装置５ａでは、把持検出部５１，５１ａのそれぞれからのＯＮ信号の入力を示す表示部５２４ａが判定回路５２ａに設けられる。これにより、各把持検出部５１，５１ａにおけるＯＮ信号の出力の有無を容易に確認することができ、把持部５０，５０ａの調整を効率よく行うことが可能となる。
【００４９】
次に、ロボットハンド２において、組立対象の製品の変更に応じて図２のチャック装置５と図９のチャック装置５ａとが交換可能である（または、チャック装置を有するハンド先端部ごと交換される）場合について述べる。
【００５０】
この場合において、チャック装置５，５ａにて判定回路５２，５２ａが設けられず、各把持検出部が制御部１２に直接接続される比較例を想定すると、図２のチャック装置５を用いるときには、制御部１２では、当該チャック装置５からの１つのＯＮ信号の入力が一定時間継続したことを確認して、ワークが把持されたと認識される。また、図９のチャック装置５ａを用いるときには、当該チャック装置５ａからの２つのＯＮ信号のそれぞれの入力が一定時間継続したことを確認して、ワークが把持されたと認識される。したがって、比較例の場合、チャック装置５，５ａを交換する際に、制御部１２における回路やプログラムの変更等の煩雑な作業が必要となる。なお、２つの把持部を有するチャック装置において、２つの把持検出部を直列に接続し、さらに、後段の把持検出部を制御部１２に接続して、２つの把持検出部の双方にてＯＮ信号が発生する場合に１つの信号のみが制御部１２に入力されるような設計を採用することも考えられる。しかしながら、この場合、上述した把持部の調整の際に、ＯＮ信号の出力の有無を、２つの把持検出部にて個別に確認することができなくなる。
【００５１】
これに対し、判定回路５２，５２ａが設けられる上記チャック装置５，５ａでは、図２のチャック装置５を用いる場合、および、図９のチャック装置５ａを用いる場合の双方において、１つの把持信号が制御部１２に出力される。したがって、上記チャック装置５，５ａを交換可能に用いる組立ロボット１では、制御部１２における回路やプログラムの変更等の煩雑な作業を行うことなく、組立対象の製品の変更に容易に対応することが可能となる。
【００５２】
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。
【００５３】
チャック装置において２つの把持部が設けられる場合に、図１０に示すように、各把持部５０に対して判定回路５２が設けられてもよい。図１０のチャック装置５ｂでは、２つの把持部５０においてワークの把持状態を個別に、かつ、確実に判定することが可能となる。また、チャック装置の設計によっては、図１０のチャック装置５ｂにおいて、一方の把持部５０の把持検出部５１を他方の把持部５０の判定回路５２に接続することにより、図９のチャック装置５ａと同じ機能が実現可能とされてもよい。この場合、当該一方の把持部５０の判定回路５２は利用されない。
【００５４】
図９および図１０のチャック装置５ａ，５ｂでは、３以上の把持部が設けられてもよい。また、把持部において３以上の爪部が設けられてもよい。さらに、複数の爪部を有する把持部において、１つの爪部のみが移動可能とされ、他の爪部は把持本体部に固定されてもよい。すなわち、チャック装置では、ワークの把持に使用される少なくとも１つの爪部が待機位置から把持位置へと向かう方向へ連続的に移動することによりワークが把持される。
【００５５】
チャック装置５，５ａ，５ｂでは、複数の爪部６２が互いに最も離間した待機位置から把持位置へと移動することにより、いわゆる外掴みにてワークが把持されるが、例えば、環状の部材を把持する際に、複数の爪部が互いに最も近接した待機位置から、互いに離れるように移動して、ワークが把持されてもよい。
【００５６】
上記第１および第２の実施の形態では、把持部５０，５０ａが板カム部を有することにより、把持部５０，５０ａ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、軸部の中心軸Ｊ２方向への移動による爪部の移動が実現されてもよい。
【００５７】
把持本体部７における駆動部は、圧縮エア以外の水や油等の流体により爪部を移動するものでもよく、また、ソレノイドやモータにより爪部を移動するものでもよい。
【００５８】
把持検出部は、例えば、特許第３９９２６３６号公報（上記特許文献１）のチャック装置のように、電極部材と電極との接触または離間によりＯＮ信号の出力を開始または停止するものであってもよい。すなわち、爪部が待機位置から把持位置の直前までの位置に配置される時にＯＮ信号を出力せず、把持位置に配置される時にＯＮ信号を出力し、把持位置を超えた位置に配置される時にＯＮ信号を出力しない３ポジション型のセンサである把持検出部は、様々な態様にて実現されてよい。ただし、上記チャック装置は、有接点型であり、接触不良が生じる可能性があるため、把持検出部の信頼性を向上するには、爪部の把持位置への到達を非接触にて検出するものが好ましい。非接触式の把持検出部として、上記の把持検出部５１，５１ａのような光学式センサ以外に、磁気式センサ等が利用可能であるが、光学式の把持検出部５１，５１ａは、磁気を嫌う組立体の製造等、磁気的なセンサを用いることができない場合にも用いることができる。
【００５９】
また、把持検出部は、爪部６２が把持位置以外の位置に配置される際にＯＦＦ信号を出力し、爪部６２が把持位置に配置される時にのみＯＦＦ信号の出力を停止するものであってもよい。このような把持検出部も、爪部６２が把持位置に位置する時にのみＯＮ信号を出力する上記把持検出部５１，５１ａと等価であるといえる。
【００６０】
上記第１および第２の実施の形態では、判定回路５２，５２ａが把持本体部７に配置されるが、チャック装置の設計によっては、判定回路は把持本体部以外に設けられてもよい。例えば、図９および図１０のベースブロック５００や、図１のハンド先端部４に判定回路が設けられてもよく、組立対象の製品の変更等に伴ってチャック装置を含む構成が交換される際に、交換作業を容易に行うという観点では、判定回路は、組立ロボット１において着脱自在とされる構成（すなわち、交換単位となる構成）に設けられることが好ましい。この場合、判定回路が設けられる部分もチャック装置の一部であると捉えられる。
【００６１】
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】
【００６２】
５，５ａ，５ｂ チャック装置
７ 把持本体部
８ ガイド部
１２ 制御部
５０，５０ａ 把持部
５１，５１ａ 把持検出部
５２，５２ａ 判定回路
６２ 爪部
７０ ピストンユニット
９１ ワーク
５１２ 出射部
５１３ 受光部
５１４ 遮蔽部
５２４，５２４ａ 表示部
【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。
【０００３】
また、特許文献１では、チャック装置において、ワークが適切に把持されているか否かを検出する手法が開示されている。具体的には、一方のフィンガに第１の電極部材および連結電極が取り付けられ、他方のフィンガに第２の電極部材および当接部材が取り付けられる。両フィンガがワークを挟持する位置にある時には、連結電極が第２の電極部材に当接し、第１の電極部材が連結電極を介して第２の電極部材と導通する。また、フィンガが全開位置にある時には連結電極が第２の電極部材と離間し、閉位置にある時には当接部材により第１の電極部材が連結電極と離間する。これにより、ワークが適切に把持されたか否かが正確かつ容易に検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９９２６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のチャック装置のように、爪部が全開位置からワークを把持する把持位置に到達した時にＯＮ信号が出力され、爪部が把持位置を超えた際にＯＮ信号の出力が停止される場合、仮に爪部がワークを把持し損ねても、把持位置を通過する時にＯＮ信号が一瞬出力されるため、ＯＮ信号が入力される外部の制御部において、ワークの把持が誤って認識される虞がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ワークが把持されていないにもかかわらず、制御部においてワークの把持が誤って認識されることを簡単な構成にて防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、ワークの把持に使用される爪部を有し、前記爪部を、待機位置から把持位置へと向かう方向へ連続的に移動することによりワークを把持する把持部と、前記爪部が前記待機位置から前記把持位置に到達した時にＯＮ信号を出力する把持検出部と、前記把持検出部からのＯＮ信号が入力される判定回路とを備え、前記爪部の前記待機位置から前記把持位置へと向かう移動において、前記爪部が前記把持位置を超えた場合に前記把持検出部がＯＮ信号の出力を停止し、前記判定回路が、ＯＮ信号の入力が所定時間継続した場合に、ワークの把持を示す把持信号を、外部の制御部に向けて出力する。
【０００８】
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、前記把持部と同様の構成である他の把持部と、前記把持検出部と同様の構成であり、前記他の把持部に関するＯＮ信号を出力する他の把持検出部とをさらに備え、前記判定回路に前記他の把持検出部からのＯＮ信号が入力され、前記判定回路が、前記把持検出部および前記他の把持検出部の双方から前記所定時間継続するＯＮ信号が入力された場合に、前記把持信号を出力する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のチャック装置であって、前記判定回路が、前記把持検出部および前記他の把持検出部のそれぞれからのＯＮ信号の入力を示す表示部を備える。
【００１０】
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、前記把持部が、前記爪部の移動をガイドするガイド部と、前記ガイド部が固定され、前記爪部を移動させる駆動部を有する把持本体部とを備え、前記判定回路が、前記把持本体部に配置される。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のチャック装置であって、前記把持部が、ワークを把持する際に待機位置から把持位置へと向かう方向へ連続的に移動する他の爪部を有し、ワークを把持する際の前記他の爪部の移動方向と前記爪部の移動方向とが逆向きであり、前記把持検出部が、検出光を出射する出射部と、前記検出光を受光する受光部と、前記爪部に固定された遮蔽部と、前記他の爪部に固定された他の遮蔽部とを備え、前記爪部が前記待機位置から前記把持位置に到達するまで、前記遮蔽部により、前記検出光の前記受光部への入射が遮蔽され、前記爪部が前記把持位置に位置する間、前記検出光が前記受光部に入射し、前記爪部が前記把持位置を超えた場合に、前記他の遮蔽部により、前記検出光の前記受光部への入射が遮蔽される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ワークが把持されていないにもかかわらず、制御部においてワークの把持が誤って認識されることを簡単な構成にて防止することができる。
【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１の側面図である。
【図２】チャック装置を示す図である。
【図３】チャック装置を示す図である。
【図４】爪部の動作を説明するための図である。
【図５】爪部の動作を説明するための図である。
【図６】把持検出部における動作を説明するための図である。
【図７】把持検出部における動作を説明するための図である。
【図８】把持検出部における動作を説明するための図である。
【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】チャック装置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が自在に移動可能である。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を備える。組立ロボット１では、ハンド先端部４が所定の中心軸Ｊ１を中心としてハンド本体部３の一部と共に回転可能である。ハンド先端部４において図１中の下側（重力方向の下側であるとは限らない。以下同様。）の部位には、ワークを把持する複数のチャック装置５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。
【００１５】
図２および図３はハンド先端部４から取り外した状態におけるチャック装置５の外観を示す図である。図２は正面から見たチャック装置５を示し、図３は側方から見たチャック装置５を示す。図２および図３では後述の爪部６２を上側に配置してチャック装置５を図示している。
【００１６】
図３に示すチャック装置５は、複数の（本実施の形態では、２つの）爪部６２にてワークを把持する把持部５０を備える。把持部５０は、２つの爪部６２にそれぞれ接続される２つの板カム部６１（後述の図４および図５参照）、爪部６２を駆動させる把持本体部７、並びに、把持本体部７に固定されるとともに爪部６２の移動をガイドするガイド部８を有する。把持本体部７は、外形が直方体である本体７００を有し、本体７００には有底の穴部７０１が形成される。穴部７０１の側面は所定の中心軸Ｊ２を中心とする円筒面であり、穴部７０１内にはピストンユニット７０が挿入される。ピストンユニット７０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６２側（図３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。
【００１７】
ピストンユニット７０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は穴部７０１の開口縁近傍に固定され、穴部７０１の開口が閉塞される。また、環状部材７２の内周面にはパッキンが設けられ、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が設けられ、環状部材７２の外周面と穴部７０１の側面との間が密閉される。
【００１８】
本体７００において、穴部７０１の底面には内部流路の内部開口が形成され、当該内部流路は電磁弁（ここでは、５ポート２ポジションのシングルソレノイド）に接続される。また、穴部７０１の側面上においてピストン部７１と環状部材７２との間の位置（軸部７３に対向する位置）にも他の内部流路の内部開口が形成され、当該内部流路は同じ電磁弁に接続される。チャック装置５では、電磁弁のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより一方の内部開口から穴部７０１内に圧縮エアが供給され、他方の内部開口近傍が大気圧に開放される。したがって、電磁弁のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、ピストン部７１が軸部７３と共に中心軸Ｊ２に沿って進退する。
【００１９】
軸部７３の爪部６２側の端部７３１（後述するように板カム部６１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。また、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。
【００２０】
図３に示すように、ガイド部８は、中間部８３および蓋部材８４を有する。中間部８３は、ピストンユニット７０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の中央には軸部７３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６２側の主面上には、薄板状の２つのスペーサ板８３３（図３では、１つのスペーサ板８３３のみを示している。）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、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（図３の紙面に垂直な平面）上に位置する。
【００２１】
２つの板カム部６１は、係合端部７３１および２つのスペーサ板８３３を間に介在させて向かい合うように、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６１にはカム孔６１１（後述の図４および図５参照）が形成されており、２つの板カム部６１のカム孔６１１に係合端部７３１のピン７３２の両端が挿入される。
【００２２】
蓋部材８４は、ブロック状の部材において２つの板カム部６１が配置される部位をくり貫いた形状であり、板カム部６１に垂直かつ中心軸Ｊ２を含む断面が２つの板カム部６１を跨ぐような形状である。図３に示す蓋部材８４において、板カム部６１に垂直な２つの側面８４３のそれぞれには、板カム部６１との干渉を避ける開口８４４が形成される。また、蓋部材８４における図３中の上側の面８４１には、爪部６２との干渉を避ける開口８４２が形成される。
【００２３】
後述するように、図３のチャック装置５では、ピストンユニット７０の軸部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６１１に従って各板カム部６１が爪部６２と共に、図２中の横方向（図３では、紙面に垂直な方向であり、以下、「爪移動方向」という。）に移動する。このとき、板カム部６１および板カム部６１に接続された爪部６２の爪移動方向への移動は、図３に示す中間部８３の２つのスペーサ板８３３および板状部材８３１、並びに、蓋部材８４の内面（すなわち、板カム部６１に対向する面）および開口８４４の縁によりガイドされる。以上のように、図３のピストンユニット７０は爪部６２を爪移動方向に移動させる駆動部であり、ガイド部８の中間部８３および蓋部材８４が、板カム部６１および爪部６２の爪移動方向への移動をガイドする。
【００２４】
図２および図３に示すように、チャック装置５は、爪部６２が爪移動方向の所定位置（後述の把持位置）へと到達した際にＯＮ信号を出力する把持検出部５１、および、把持検出部５１からのＯＮ信号が入力される判定回路５２をさらに備える。把持検出部５１は、把持部５０に固定された支持部５１１、支持部５１１上に設けられる出射部５１２および受光部５１３（本実施の形態では、１つのフォトカプラに含まれる出射部および受光部）、並びに、２つの爪部６２にそれぞれ固定される２つの遮蔽部５１４を有する。
【００２５】
２つの遮蔽部５１４は爪移動方向の幅が同じ、かつ、互いに平行な板状であり、主面の法線方向（図３中の横方向であり、出射部５１２と受光部５１３との間の後述の光軸に平行な方向である。）に僅かにずれて配置される。各遮蔽部５１４は支持板５１５および固定部５１６を介して爪部６２に固定されており、爪部６２と共に爪移動方向に移動する。出射部５１２は受光部５１３に向けて検出光を出射し、後述するように、出射部５１２と受光部５１３との間の光軸上にいずれの遮蔽部５１４も位置しない時に、受光部５１３にて検出光が受光され、ＯＮ信号が出力される。
【００２６】
把持本体部７に固定される回路基板上に形成される判定回路５２は、図２に示すように、把持検出部５１に接続される接続部５２１、制御部１２に接続される通信部５２２、把持検出部５１からのＯＮ信号に対して所定の処理を施す処理部５２３、および、把持検出部５１からのＯＮ信号の入力を示す表示部５２４を有する。表示部５２４には、発光素子（例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード））が設けられる。
【００２７】
次に、チャック装置５における爪部６２の動作について説明する。図４および図５は爪部６２の動作を説明するための図であり、図４および図５では説明の便宜上、係合端部７３１、板カム部６１および爪部６２のみを図示している。
【００２８】
図３に示すピストン部７１および軸部７３が爪部６２側に向かって中心軸Ｊ２に沿って連続的に移動すると、図４に示す係合端部７３１が図４中の上側に移動し、ピン７３２が係合するカム孔６１１に従って、２つの爪部６２が近づくように板カム部６１および爪部６２が爪移動方向（図４中の横方向）に連続的に移動する。これにより、図５に示すように２つの爪部６２がほぼ接触する（近接を含む。）。また、ピストン部７１および軸部７３が穴部７０１の底面側に向かって中心軸Ｊ２に沿って移動すると、２つの爪部６２が互いに離間するように板カム部６１および爪部６２が爪移動方向に連続的に移動し、図４に示す状態に戻される。平行チャックである把持部５０では、一方の爪部６２の移動方向と他方の爪部６２の移動方向とが逆向きとなる。
【００２９】
実際には、２つの爪部６２が最も離れた図４に示す全開位置から、最も接近した図５に示す閉位置へと移動する途中に、２つの爪部６２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、２つの爪部６２は図５に示す閉位置まで移動しない。また、ワークを把持した状態にて、係合端部７３１を爪部６２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７０１の底面側に向かって移動する）ことにより、各爪部６２が図４に示す全開位置へと移動し、ワークが解放される。図４に示す全開位置は、ワークの把持前の待機時における各爪部６２の位置であるため、以下、「待機位置」という。また、ワークが正常に把持される際の各爪部６２の位置を、以下、「把持位置」という。
【００３０】
次に、把持検出部５１および判定回路５２における動作について説明する。図６ないし図８は、把持検出部５１における動作を説明するための図である。図６ないし図８では、爪部６２側からチャック装置５を見た場合における爪部６２、遮蔽部５１４、出射部５１２および受光部５１３を実線にて示し、固定部５１６および支持板５１５を二点鎖線にて示し、他の構成要素の図示を省略している。
【００３１】
図６に示すように、２つの爪部６２が爪移動方向（図６中の横方向）に最も離れた待機位置では、出射部５１２と受光部５１３との間の光軸Ｐ１上に一方の遮蔽部５１４が位置するため、受光部５１３では検出光が受光されず、ＯＮ信号は出力されない。続いて、各爪部６２が待機位置から把持位置へと向かう方向へ連続的に移動すると、図７中にて二点鎖線にて示すワーク９１が２つの爪部６２により把持（狭持）される。２つの爪部６２は、互いに接触する閉位置までは移動せず、図７に示す位置（すなわち、把持位置）にて停止する。なお、各爪部６２において他方の爪部６２に対向する面には溝部６２１が形成され、ワーク９１は２つの溝部６２１間にてしっかりと保持される。
【００３２】
このとき、２つの遮蔽部５１４が光軸Ｐ１から爪移動方向にずれた位置にて全体的に重なり、いずれの遮蔽部５１４も光軸Ｐ１上に位置しない。これにより、受光部５１３にて検出光が受光され、ＯＮ信号が判定回路５２に出力される。受光部５１３では、検出光が受光される間中、ＯＮ信号が継続して出力される。図２の処理部５２３では、把持検出部５１からのＯＮ信号の入力が所定時間継続したことが確認されると、ワーク９１の把持を示す把持信号が生成されて、通信部５２２から外部の制御部１２に向けて出力される。把持信号の出力は、把持検出部５１からのＯＮ信号の入力が途絶えるまで継続される。また、ＯＮ信号の入力が継続する間、表示部５２４の発光素子が点灯し、作業者においてＯＮ信号の発生が確認可能である。制御部１２は、把持信号を確認してワーク９１の把持が正常に行われたと認識した後（または、認識動作と並行して）、図１のロボットアーム１１によりロボットハンド２を組立体（組立途上の組立体）の近傍に配置する。
【００３３】
把持部５０にてワーク９１を解放する際には、２つの爪部６２が把持位置から待機位置へと向かう方向へ連続的に移動し、図６に示すように２つの爪部６２が互いに離れる。このとき、爪部６２が把持位置から離れた直後に、光軸Ｐ１上に遮蔽部５１４が位置するため、検出光が遮蔽されてＯＮ信号の出力が停止される。判定回路５２では、ＯＮ信号の入力が途絶えることより把持信号の出力が停止される。これにより、制御部１２においてワーク９１の解放が認識される。
【００３４】
一方、把持部５０によりワークを把持し損ねた場合、２つの爪部６２は図６に示す待機位置から図７に示す把持位置を通過して図８に示す閉位置へと移動する。２つの爪部６２の間の爪移動方向の距離がワーク９１（図７参照）の爪移動方向の幅よりも小さい状態では、光軸Ｐ１上に１つの遮蔽部５１４（正確には、図６において光軸Ｐ１上に位置するものとは異なる遮蔽部５１４）が位置するため、受光部５１３では検出光が受光されず、ＯＮ信号は出力されない。
【００３５】
このとき、爪部６２が図７に示す把持位置を通過する極短い時間において、受光部５１３にて検出光が受光されてＯＮ信号が図２の判定回路５２に出力されるが、爪部６２は連続的に移動し、ＯＮ信号の入力が所定時間継続しないため、処理部５２３では把持信号は生成されない。処理部５２３における処理は、把持検出部５１からのＯＮ信号に対して継続時間が短いものを除外するフィルタ処理であると捉えることができる。制御部１２では、判定回路５２から把持信号が入力されないことにより、ワーク９１の把持が正常に行われなかったと認識され、ワーク９１の把持動作の再実行等、所定の動作が行われる。
【００３６】
以上に説明したように、チャック装置５の把持検出部５１では、爪部６２の待機位置から把持位置へと向かう移動において、爪部６２が把持位置に到達した時にＯＮ信号が出力され、万一、爪部６２が把持位置を超えた場合にＯＮ信号の出力が停止される。また、判定回路５２が、爪部６２を移動する把持本体部７に設けられ、判定回路５２では、把持検出部５１からのＯＮ信号の入力が所定時間継続した場合にのみ、ワーク９１の把持を示す把持信号が外部の制御部１２に向けて出力される。これにより、ワーク９１が把持されていないにもかかわらず、爪部６２が把持位置を通過する際に発生する短時間のＯＮ信号に起因して、制御部１２においてワーク９１の把持が誤って認識されることを、簡単な構成にて防止することができる。
【００３７】
また、組立対象の製品の変更に合わせてチャック装置５を他のチャック装置に交換する場合であっても、これらのチャック装置では、判定回路が把持部の把持本体部に配置され、把持検出部も把持部に接続されることにより、チャック装置を交換する際に、把持部と一体的に判定回路および把持検出部が取り外され、他の把持部と一体的に他の判定回路および把持検出部が取り付けられる。これにより、把持部の構造に合った判定回路および把持検出部に速やかに交換することができる。
【００３８】
さらに、チャック装置５では、爪部６２が待機位置から把持位置に到達するまで、一方の遮蔽部５１４により、検出光の受光部５１３への入射が遮蔽され、爪部６２が把持位置に位置する間、検出光が受光部５１３に入射し、爪部６２が把持位置を超えた場合に、他方の遮蔽部５１４により、検出光の受光部５１３への入射が遮蔽される。これにより、把持検出部５１にてＯＮ信号の出力が開始される際の爪部６２の位置と、爪部６２が把持位置を超えてＯＮ信号の出力が停止される際の爪部６２の位置とを独立して決定することができる。
【００３９】
実際には、各遮蔽部５１４が接続された支持板５１５は、図２および図３に示すボルト５１７により固定部５１６に固定されており、ボルト５１７を緩めて、各爪部６２に対する遮蔽部５１４の爪移動方向の相対位置を微調整することが可能となっている。また、判定回路５２には、把持検出部５１からのＯＮ信号の入力を示す表示部５２４が設けられる。よって、チャック装置５では、表示部５２４の状態を参照しつつ遮蔽部５１４の爪部６２に対する相対位置を個別に微調整して、把持検出部５１においてＯＮ信号が出力される位置（すなわち、把持位置）の範囲を容易に、かつ、高精度に設定することが可能となる。
【００４０】
図９は、本発明の第２の実施の形態に係るチャック装置５ａを示す図であり、図２と同様に、ハンド先端部４（図１参照）から取り外した状態におけるチャック装置５ａの外観を示す。図９のチャック装置５ａは、ハンド先端部４に接続されるベースブロック５００を有し、同様の構成である２つの把持部５０，５０ａがベースブロック５００に固定される。実際のロボットハンド２では、ハンド先端部４における図１中の下側の部位に、複数のチャック装置５ａのベースブロック５００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、爪部６２は下側に配置される。
【００４１】
一方の把持部５０には、図２の把持部５０と同様に把持検出部５１および判定回路５２ａが取り付けられ、他方の把持部５０ａには、把持検出部５１と同様の構成である把持検出部５１ａのみが取り付けられる。把持部５０の判定回路５２ａでは、２つの接続部５２１，５２１ａが、２つの把持部５０，５０ａの把持検出部５１，５１ａにそれぞれ接続される。
【００４２】
図９のチャック装置５ａでは、２つの把持部５０，５０ａがベースブロック５００内の流路（図示省略）を介して同じ電磁弁に接続されており、２つの把持部５０，５０ａにて爪部６２が同時に移動する。したがって、ワークを把持する際には、２つの把持部５０，５０ａにおいて同時に爪部６２が待機位置から把持位置へと向かい、２つのワークがそれぞれ把持される。このとき、一方の把持検出部５１では、出射部５１２からの検出光が受光部５１３（図３参照）にて受光されることによりＯＮ信号が判定回路５２ａに出力され、他方の把持検出部５１ａでも、出射部５１２からの検出光が受光部にて受光されることによりＯＮ信号が判定回路５２ａに出力される。
【００４３】
判定回路５２ａの処理部５２３ａでは、双方の把持検出部５１，５１ａからのＯＮ信号の入力が所定時間継続したことが確認されると、ワークの把持を示す把持信号が生成されて、通信部５２２から外部の制御部１２に向けて出力される。判定回路５２ａには、２つの発光素子５２５，５２５ａを有する表示部５２４ａが設けられており、２つの発光素子５２５，５２５ａは２つの接続部５２１，５２１ａにそれぞれ対応する。各把持検出部５１，５１ａからのＯＮ信号の入力が継続する間、対応する発光素子５２５，５２５ａが点灯し、作業者においてＯＮ信号の発生が容易に確認可能となる。
【００４４】
一方、いずれか１つの把持部５０，５０ａ（または、双方の把持部５０，５０ａ）にてワークを適切に把持し損ねた場合、図６ないし図８を参照して説明したように、当該把持部の２つの爪部６２が把持位置を通過する極短い時間において、当該把持部に接続された把持検出部からＯＮ信号が判定回路５２ａに出力されるが、爪部６２は連続的に移動し、ＯＮ信号の出力は所定時間継続しないため、判定回路５２ａの処理部５２３ａでは把持信号は生成されない。これにより、制御部１２では、ワークの把持が正常に行われなかったと認識される。なお、ワークを把持し損ねた把持部５０，５０ａに対応する発光素子５２５，５２５ａは消灯した状態となる。組立ロボット１では、必要に応じてワークの把持動作の再実行等、所定の動作が行われる。
【００４５】
以上に説明したように、図９のチャック装置５ａでは、２つの把持部５０，５０ａに関するＯＮ信号をそれぞれ出力する２つの把持検出部５１，５１ａが設けられ、２つの把持検出部５１，５１ａからのＯＮ信号が１つの判定回路５２ａに入力される。そして、２つの把持検出部５１，５１ａの双方から所定時間継続するＯＮ信号が入力された場合に、把持信号が制御部１２に出力される。これにより、把持部５０，５０ａの一方または双方にてワークが把持されていないにもかかわらず、爪部６２が把持位置を通過する際に発生するＯＮ信号に起因して、制御部１２においてワークの把持が誤って認識されることを、簡単な構成にて防止することができる。
【００４６】
また、複数の把持部５０，５０ａが設けられるチャック装置５ａでは、判定回路５２ａが、一方の把持部５０の把持本体部７に配置されることにより、判定回路５２ａが把持部５０，５０ａから離れた位置に配置される場合に比べて、把持検出部５１，５１ａと判定回路５２ａとの間の配線を簡素化することができる。
【００４７】
ここで、判定回路５２ａが設けられず、２つの把持検出部５１，５１ａが制御部１２に直接接続され、制御部１２において２つの把持部５０，５０ａにおけるワークの把持状態を判定する比較例の装置を想定する。比較例の装置では、把持部５０，５０ａの調整（例えば、爪部６２に対する遮蔽部５１４の相対位置の微調整）の際に、対応する把持検出部５１，５１ａがＯＮ信号を出力しているか否かを確認することが容易ではなく、把持検出部５１，５１ａにおけるＯＮ信号の出力の有無を、制御部１２のモニタに表示するプログラム等を準備する必要がある。
【００４８】
これに対し、図９のチャック装置５ａでは、把持検出部５１，５１ａのそれぞれからのＯＮ信号の入力を示す表示部５２４ａが判定回路５２ａに設けられる。これにより、各把持検出部５１，５１ａにおけるＯＮ信号の出力の有無を容易に確認することができ、把持部５０，５０ａの調整を効率よく行うことが可能となる。
【００４９】
次に、ロボットハンド２において、組立対象の製品の変更に応じて図２のチャック装置５と図９のチャック装置５ａとが交換可能である（または、チャック装置を有するハンド先端部ごと交換される）場合について述べる。
【００５０】
この場合において、チャック装置５，５ａにて判定回路５２，５２ａが設けられず、各把持検出部が制御部１２に直接接続される比較例を想定すると、図２のチャック装置５を用いるときには、制御部１２では、当該チャック装置５からの１つのＯＮ信号の入力が一定時間継続したことを確認して、ワークが把持されたと認識される。また、図９のチャック装置５ａを用いるときには、当該チャック装置５ａからの２つのＯＮ信号のそれぞれの入力が一定時間継続したことを確認して、ワークが把持されたと認識される。したがって、比較例の場合、チャック装置５，５ａを交換する際に、制御部１２における回路やプログラムの変更等の煩雑な作業が必要となる。なお、２つの把持部を有するチャック装置において、２つの把持検出部を直列に接続し、さらに、後段の把持検出部を制御部１２に接続して、２つの把持検出部の双方にてＯＮ信号が発生する場合に１つの信号のみが制御部１２に入力されるような設計を採用することも考えられる。しかしながら、この場合、上述した把持部の調整の際に、ＯＮ信号の出力の有無を、２つの把持検出部にて個別に確認することができなくなる。
【００５１】
これに対し、判定回路５２，５２ａが設けられる上記チャック装置５，５ａでは、図２のチャック装置５を用いる場合、および、図９のチャック装置５ａを用いる場合の双方において、１つの把持信号が制御部１２に出力される。したがって、上記チャック装置５，５ａを交換可能に用いる組立ロボット１では、制御部１２における回路やプログラムの変更等の煩雑な作業を行うことなく、組立対象の製品の変更に容易に対応することが可能となる。
【００５２】
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。
【００５３】
チャック装置において２つの把持部が設けられる場合に、図１０に示すように、各把持部５０に対して判定回路５２が設けられてもよい。図１０のチャック装置５ｂでは、２つの把持部５０においてワークの把持状態を個別に、かつ、確実に判定することが可能となる。また、チャック装置の設計によっては、図１０のチャック装置５ｂにおいて、一方の把持部５０の把持検出部５１を他方の把持部５０の判定回路５２に接続することにより、図９のチャック装置５ａと同じ機能が実現可能とされてもよい。この場合、当該一方の把持部５０の判定回路５２は利用されない。
【００５４】
図９および図１０のチャック装置５ａ，５ｂでは、３以上の把持部が設けられてもよい。また、把持部において３以上の爪部が設けられてもよい。さらに、複数の爪部を有する把持部において、１つの爪部のみが移動可能とされ、他の爪部は把持本体部に固定されてもよい。すなわち、チャック装置では、ワークの把持に使用される少なくとも１つの爪部が待機位置から把持位置へと向かう方向へ連続的に移動することによりワークが把持される。
【００５５】
チャック装置５，５ａ，５ｂでは、複数の爪部６２が互いに最も離間した待機位置から把持位置へと移動することにより、いわゆる外掴みにてワークが把持されるが、例えば、環状の部材を把持する際に、複数の爪部が互いに最も近接した待機位置から、互いに離れるように移動して、ワークが把持されてもよい。
【００５６】
上記第１および第２の実施の形態では、把持部５０，５０ａが板カム部を有することにより、把持部５０，５０ａ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、軸部の中心軸Ｊ２方向への移動による爪部の移動が実現されてもよい。
【００５７】
把持本体部７における駆動部は、圧縮エア以外の水や油等の流体により爪部を移動するものでもよく、また、ソレノイドやモータにより爪部を移動するものでもよい。
【００５８】
把持検出部は、例えば、特許第３９９２６３６号公報（上記特許文献１）のチャック装置のように、電極部材と電極との接触または離間によりＯＮ信号の出力を開始または停止するものであってもよい。すなわち、爪部が待機位置から把持位置の直前までの位置に配置される時にＯＮ信号を出力せず、把持位置に配置される時にＯＮ信号を出力し、把持位置を超えた位置に配置される時にＯＮ信号を出力しない３ポジション型のセンサである把持検出部は、様々な態様にて実現されてよい。ただし、上記チャック装置は、有接点型であり、接触不良が生じる可能性があるため、把持検出部の信頼性を向上するには、爪部の把持位置への到達を非接触にて検出するものが好ましい。非接触式の把持検出部として、上記の把持検出部５１，５１ａのような光学式センサ以外に、磁気式センサ等が利用可能であるが、光学式の把持検出部５１，５１ａは、磁気を嫌う組立体の製造等、磁気的なセンサを用いることができない場合にも用いることができる。
【００５９】
また、把持検出部は、爪部６２が把持位置以外の位置に配置される際にＯＦＦ信号を出力し、爪部６２が把持位置に配置される時にのみＯＦＦ信号の出力を停止するものであってもよい。このような把持検出部も、爪部６２が把持位置に位置する時にのみＯＮ信号を出力する上記把持検出部５１，５１ａと等価であるといえる。
【００６０】
上記第１および第２の実施の形態では、判定回路５２，５２ａが把持本体部７に配置されるが、チャック装置の設計によっては、判定回路は把持本体部以外に設けられてもよい。例えば、図９および図１０のベースブロック５００や、図１のハンド先端部４に判定回路が設けられてもよく、組立対象の製品の変更等に伴ってチャック装置を含む構成が交換される際に、交換作業を容易に行うという観点では、判定回路は、組立ロボット１において着脱自在とされる構成（すなわち、交換単位となる構成）に設けられることが好ましい。この場合、判定回路が設けられる部分もチャック装置の一部であると捉えられる。
【００６１】
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】
【００６２】
５，５ａ，５ｂ チャック装置
７ 把持本体部
８ ガイド部
１２ 制御部
５０，５０ａ 把持部
５１，５１ａ 把持検出部
５２，５２ａ 判定回路
６２ 爪部
７０ ピストンユニット
９１ ワーク
５１２ 出射部
５１３ 受光部
５１４ 遮蔽部
５２４，５２４ａ 表示部
【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、
ワークの把持に使用される爪部を有し、前記爪部を、待機位置から把持位置へと向かう方向へ連続的に移動することによりワークを把持する把持部と、
前記爪部が前記待機位置から前記把持位置に到達した時にＯＮ信号を出力する把持検出部と、
前記把持検出部からのＯＮ信号が入力される判定回路と、
を備え、
前記爪部の前記待機位置から前記把持位置へと向かう移動において、前記爪部が前記把持位置を超えた場合に前記把持検出部がＯＮ信号の出力を停止し、
前記判定回路が、ＯＮ信号の入力が所定時間継続した場合に、ワークの把持を示す把持信号を、外部の制御部に向けて出力す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、
前記把持部と同様の構成である他の把持部と、
前記把持検出部と同様の構成であり、前記他の把持部に関するＯＮ信号を出力する他の把持検出部と、
をさらに備え、
前記判定回路に前記他の把持検出部からのＯＮ信号が入力され、
前記判定回路が、前記把持検出部および前記他の把持検出部の双方から前記所定時間継続するＯＮ信号が入力された場合に、前記把持信号を出力することを特徴とするチャック装置。
【請求項３】
請求項２に記載のチャック装置であって、
前記判定回路が、前記把持検出部および前記他の把持検出部のそれぞれからのＯＮ信号の入力を示す表示部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、
前記把持部が、
前記爪部の移動をガイドするガイド部と、
前記ガイド部が固定され、前記爪部を移動させる駆動部を有する把持本体部と、
を備え、
前記判定回路が、前記把持本体部に配置されることを特徴とするチャック装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のチャック装置であって、
前記把持部が、ワークを把持する際に待機位置から把持位置へと向かう方向へ連続的に移動する他の爪部を有し、
ワークを把持する際の前記他の爪部の移動方向と前記爪部の移動方向とが逆向きであり、
前記把持検出部が、
検出光を出射する出射部と、
前記検出光を受光する受光部と、
前記爪部に固定された遮蔽部と、
前記他の爪部に固定された他の遮蔽部と、
を備え、
前記爪部が前記待機位置から前記把持位置に到達するまで、前記遮蔽部により、前記検出光の前記受光部への入射が遮蔽され、前記爪部が前記把持位置に位置する間、前記検出光が前記受光部に入射し、前記爪部が前記把持位置を超えた場合に、前記他の遮蔽部により、前記検出光の前記受光部への入射が遮蔽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、
ワークの把持に使用される爪部を有し、前記爪部を、待機位置から把持位置へと向かう方向へ連続的に移動することによりワークを把持する把持部と、
前記爪部が前記待機位置から前記把持位置に到達した時にＯＮ信号を出力する把持検出部と、
前記把持検出部からのＯＮ信号が入力される判定回路と、
を備え、
前記爪部の前記待機位置から前記把持位置へと向かう移動において、前記爪部が前記把持位置を超えた場合に前記把持検出部がＯＮ信号の出力を停止し、
前記判定回路が、ＯＮ信号の入力が所定時間継続した場合に、ワークの把持を示す把持信号を、外部の制御部に向けて出力す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、
前記把持部と同様の構成である他の把持部と、
前記把持検出部と同様の構成であり、前記他の把持部に関するＯＮ信号を出力する他の把持検出部と、
をさらに備え、
前記判定回路に前記他の把持検出部からのＯＮ信号が入力され、
前記判定回路が、前記把持検出部および前記他の把持検出部の双方から前記所定時間継続するＯＮ信号が入力された場合に、前記把持信号を出力することを特徴とするチャック装置。
【請求項３】
請求項２に記載のチャック装置であって、
前記判定回路が、前記把持検出部および前記他の把持検出部のそれぞれからのＯＮ信号の入力を示す表示部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、
前記把持部が、
前記爪部の移動をガイドするガイド部と、
前記ガイド部が固定され、前記爪部を移動させる駆動部を有する把持本体部と、
を備え、
前記判定回路が、前記把持本体部に配置されることを特徴とするチャック装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のチャック装置であって、
前記把持部が、ワークを把持する際に待機位置から把持位置へと向かう方向へ連続的に移動する他の爪部を有し、
ワークを把持する際の前記他の爪部の移動方向と前記爪部の移動方向とが逆向きであり、
前記把持検出部が、
検出光を出射する出射部と、
前記検出光を受光する受光部と、
前記爪部に固定された遮蔽部と、
前記他の爪部に固定された他の遮蔽部と、
を備え、
前記爪部が前記待機位置から前記把持位置に到達するまで、前記遮蔽部により、前記検出光の前記受光部への入射が遮蔽され、前記爪部が前記把持位置に位置する間、前記検出光が前記受光部に入射し、前記爪部が前記把持位置を超えた場合に、前記他の遮蔽部により、前記検出光の前記受光部への入射が遮蔽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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−７１３８３（Ｐ２０１２−７１３８３Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１８２６０（Ｐ２０１０−２１８２６０）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（００００００３０９）ＩＤＥＣ株式会社 (188)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（００００００３０９）ＩＤＥＣ株式会社 (188)
【Ｆターム（参考）】
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