夹持装置及其控制方法、以及具备该夹持装置的移载装置 |
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| 申请号 | CN201180066178.0 | 申请日 | 2011-12-29 | 公开(公告)号 | CN103338902A | 公开(公告)日 | 2013-10-02 |
| 申请人 | 丰田自动车株式会社; | 发明人 | 松冈浩史; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种夹持装置及其控制方法、以及具备该夹持装置的移载装置，所述夹持装置具备：夹持部，其对 工件 进行夹持；控制装置，其对所述夹持部的夹持动作进行控制；抵接部件，其被附设在所述夹持部的与所述工件抵接的部位处，并以与所述工件的形状相一致的方式发生 变形 ，且能够保持该变形，所述夹持装置通过所述夹持部的夹持动作，从而使所述抵接部件按压于所述工件上而与该工件的外形形状相一致，并且对该抵接部件的形状进行保持，由此对所述工件进行夹持，所述控制装置每预定的夹持次数，对夹持所述工件时的所述抵接部件相对于所述工件的抵接 位置 进行变更。据此，能够稳定地夹持形状不同的多种工件，并且与 现有技术 相比能够延长抵接部件的寿命。在所述夹持装置的优选的一个实施方式中，由所述控制装置实施的、对夹持所述工件时的所述抵接部件相对于所述工件的抵接位置的变更通过如下方式而被实施，即，将所述抵接部件变更至在与夹持方向垂直的平面内发生了偏移的位置处。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种夹持装置，具备： |
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| 说明书全文 | 夹持装置及其控制方法、以及具备该夹持装置的移载装置技术领域[0001] 本发明涉及一种夹持装置及其控制方法、以及具备该夹持装置的移载装置。 背景技术[0003] 因此，研究了多种即使不更换抵接部件也能够对外形形状不同的多种工件进行夹持的夹持装置（例如，日本特表2008-528408号公报以及日本特开平9-123082号公报）。 [0004] 日本特表2008-528408号公报以及日本特开平9-123082号公报所公开的夹持装置具备抵接部件，所述抵接部件在具有挠性以及伸缩性的袋状部件内填充了数量众多的颗粒物，并通过利用真空泵等对袋状部件内进行减压或者解除减压，从而能够使抵接部件应对各种各样的工件的外形形状。 [0005] 在这种现有的夹持装置中，通过夹持动作而使抵接部件与工件等抵接，从而使该抵接部件与工件等的形状相一致，之后，通过对抵接部件内进行减压，而使袋状部件内的颗粒物彼此紧密地系留，从而保持抵接部件的形状与工件形状相一致的状态。此外，通过对抵接部件内的减压状态进行解除，从而能够使抵接部件恢复为柔软的正常状态。 [0006] 在先技术文献 [0008] 专利文献1：日本特表2008-528408号公报 [0009] 专利文献2：日本特开平9-123082号公报 发明内容[0010] 发明所要解决的课题 [0011] 在现有的夹持装置中，在反复对工件进行夹持的情况下，如果抵接部件的与工件的抵接位置总是相同，则存在如下这种问题，即，填充了颗粒物的袋状部件的特定的部位将受到损伤，从而在该部位处袋状部件变得容易破损。因此，在现有的夹持装置中，存在抵接部件的寿命变短的问题。 [0012] 本发明提供一种能够稳定地对形状不同的多种工件进行夹持，并且与现有技术相比能够延长抵接部件的寿命的技术。 [0013] 用于解决课题的方法 [0014] 作为本发明的第一方式的夹持装置具备：夹持部，其用于对工件进行夹持；控制装置，其用于对所述夹持部的夹持动作进行控制；抵接部件，其被附设在所述夹持部的与所述工件抵接的部位处，并以与所述工件的形状相一致的方式发生变形，且能够保持该变形，所述夹持装置通过所述夹持部的夹持动作，从而使所述抵接部件按压于所述工件上而与该工件的外形形状相一致，并且对该抵接部件的形状进行保持，由此对所述工件进行夹持，所述控制装置每预定的夹持次数，对夹持所述工件时的所述抵接部件相对于所述工件的抵接位置进行变更。 [0015] 在所述夹持装置的优选的一个实施方式中，由所述控制装置实施的、对夹持所述工件时的所述抵接部件相对于所述工件的抵接位置的变更通过如下方式而被实施，即，将所述抵接部件变更至在与夹持方向垂直的平面内发生了偏移的位置处。 [0016] 优选为，所述抵接部件通过将颗粒物群填充于袋状部件内而被构成。 [0017] 进一步优选为，所述抵接部件通过对所述袋状部件的内部进行减压，以使相对于所述袋状部件的内容积的、所述颗粒物群的体积比率增大，从而使所述颗粒物群的各个粒子系留，由此对所述抵接部件的形状进行保持。 [0018] 作为本发明的第二方式的移载装置在使用所述夹持装置而夹持了所述工件的状态下，对该工件进行移载，所述移载装置具备机械臂，所述机械臂对所述夹持装置与所述工件的相对位置进行调节，所述机械臂的动作通过所述控制装置而被控制。 [0019] 本发明的第三方式为对夹持装置进行控制的方法，所述夹持装置具备：夹持部，其用于对工件进行夹持；抵接部件，其被附设在所述夹持部的与所述工件抵接的部位处，并以与所述工件的形状相一致的方式发生变形，且能够保持该变形，所述夹持装置通过所述夹持部的夹持动作，从而使所述抵接部件按压于所述工件上而与该工件的外形形状相一致，并且对该抵接部件的形状进行保持，由此对所述工件进行夹持。在夹持装置的控制方法中，每预定的夹持次数，对夹持所述工件时的所述抵接部件相对于所述工件的抵接位置进行变更。 [0020] 优选为，对夹持所述工件时的所述抵接部件相对于所述工件的抵接位置的变更通过如下方式而被实施，即，将所述抵接部件变更至在与夹持方向垂直的平面内发生了偏移的位置处。 [0021] 发明效果 [0022] 根据本发明，能够稳定地对形状不同的多种工件进行夹持，并且与现有技术相比能够延长抵接部件的寿命。 [0024] 图1为表示具备夹持装置的移载装置的整体结构的图，（a）表示框图，（b）表示主视（XZ平面）示意图。 [0025] 图2为表示夹持装置的示意图，（a）表示主视（XZ平面）图，（b）表示沿着图2（a）中的A-A的剖视图，（c）表示沿着图2（a）中的B-B的剖视图。 [0026] 图3为表示夹持装置对工件的夹持状态的图，（a）表示主视（XZ平面）示意图，（b）表示俯视（XY平面）示意图。 [0027] 图4为表示夹持装置的控制方法的流程图。 [0028] 图5为表示夹持装置中的夹持位置的变更状况的立体示意图。 具体实施方式[0029] 首先，使用图1～图3，对具备夹持装置1的移载装置15进行说明。 [0030] 另外，对于本实施方式中所示出的夹持装置，为了便于说明而规定了如图1以及图2等所示的XYZ坐标系。 [0031] 如图1所示，移载装置15为，为了对工件50进行移载而被使用的装置，且具备夹持装置1和机械臂16。移载装置15被用于如下用途，即，在由夹持装置1夹持工件50的同时，由机械臂16将工件50从预定位置移载至预定位置处。 [0032] 如图1所示，夹持装置1具备夹持部2、控制装置7、真空排气设备8等，且被配置在机械臂16的卡爪部16a上。 [0033] 夹持部2为用于对工件50进行夹压并夹持的部位，且具备：驱动部3；多个爪部4、5；多个抵接部件6、6、6等。 [0034] 如图2所示，驱动部3具备双系统的滑块部3a、3b，且使各个滑块部3a、3b相对于X轴方向而各自独立地进行往复位移。作为驱动部3，例如可以采用具备包括滚珠丝杠、螺母以及电机等在内的往复移动机构的电动致动器等。 [0035] 驱动部3与控制装置7电连接，驱动部3的滑块部3a、3b的动作通过控制装置7而被控制。 [0036] 各个爪部4、5为，为了对工件进行夹持而被设置的一对部位。即，各个爪部4、5对被配置在它们的中间位置处的工件50进行夹压并保持。 [0037] 另外，各个爪部4、5的形状是通过考虑成为夹持对象的工件50的形状和大小、各个滑块部3a、3b的行程量等而被设定的。 [0038] 如图2所示，爪部4具备被固定在滑块部3a上的支承部4a、和从支承部4a突出设置的两个夹压部4b、4b。夹压部4b、4b以相互隔开预定的间隔的方式而配置。 [0039] 此外，爪部5具备被固定在滑块部3b上的支承部5a、和从支承部5a突出设置的一个夹压部5b。 [0040] 通过控制装置7而使滑块部3a、3b进行滑动，由此使夹压部4b、4b以及夹压部5b沿着X轴方向而进行往复移动。通过以种此方式使爪部4、5在X轴方向上进行移动，从而由夹压部4b、4b以及夹压部5b从侧方（X轴方向）对工件50的三处进行支承。 [0041] 抵接部件6为与工件50直接抵接的部位，并能够通过一个部件而实现可使其形状柔软地变形的形态（将成为该形态的情况称为“软化”）、和坚固地保持其形状的形态（将成为该形态的情况称为“固化”）这两个相反的形态。在未使用夹持装置1时，抵接部件6呈现能够柔软地变形的形态（处于软化状态）。 [0042] 如图2所示，抵接部件6具备具有弹性的袋状部件6a、和被填充于袋状部件6a内的数量众多的颗粒物（颗粒物群）6b。 [0043] 抵接部件6被附设在各个爪部4、5中各个夹压部4b、4b、5b相对置的一侧的面上。 [0044] 此外，如图1（a）所示，抵接部件6与真空排气设备8连接。真空排气设备8构成夹持装置1中用于使抵接部件6固化以及软化的单元，并且具备真空泵8a、真空配管8b、8b、电磁阀8c等。而且，各个真空配管8b被连接在各个抵接部件6的袋状部件6a上。 [0045] 虽然在本实施方式中，例示了在真空排气设备8中具备真空泵8a的情况，但也可以采用具备真空泵8a以外的排气单元（例如，喷射器等）的结构。 [0046] 此外，在本发明所涉及的夹持装置中，用于实现抵接部件的固化以及软化的单元不一定必须为真空排气设备，也可以采用能够实现抵接部件的固化以及软化的各种形态的设备。 [0047] 例如也能够采用在真空配管8b中具备单向阀的结构以代替真空泵8a，并通过夹持动作而将空气从袋状部件6a的内部赶出去，从而使抵接部件6固化，其中，所述单向阀用于使空气仅向从袋状部件6a内排放空气的方向流通。 [0048] 由于在抵接部件6中，当使真空泵8a工作从而对袋状部件6a的内部进行减压时，构成被填充于袋状部件6a内的颗粒物群6b的各个粒子将更加紧密地系留从而颗粒物群6b发生固化，因此将呈现坚固地保持其形状的形态。 [0049] 当通过各个爪部4、5的夹持压力而将这种抵接部件6以如图3（a）、（b）所示这种柔软的状态按压在工件50上时，将能够使抵接部件6进入到工件50表面的凹凸部中，并且使抵接部件6的形状沿着工件50的外形形状而发生变形。 [0050] 此外，通过在抵接部件6与工件的外形形状相一致的状态下使真空排气设备8进行工作，从而使抵接部件6以与工件的外形形状相对应的形状发生固化，由此能够形成与工件的外形形状相对应的坚固的形态的抵接部件6。 [0051] 虽然在本实施方式中，例示了通过对袋状部件6a的内部进行减压，从而使抵接部件6固化的结构，但本发明所涉及的夹持装置的结构并不限定于此，作为用于使夹持装置中的抵接部件发生固化的结构可以采用各种各样的结构。例如，也可以采用如下的结构，即，采用磁性粉状体以作为填充于袋状部件内的颗粒物群，并通过电磁力的作用而使抵接部件发生固化的结构。 [0052] 如图3所示，在夹持部2中，夹压部5b在Y轴方向上的位置以接近夹压部4b、4b的Y轴方向中央处的方式而配置。由此，能够通过夹压部4b、4b、5b的抵接部件6、6、6，而通过三点来坚固地对工件50进行夹持。因此，能够通过部件数量较少的简易结构，来实现连工件50的摆转动作等都能承受的稳定的夹持状态。 [0053] 虽然在本实施方式中，例示了通过夹持部2来对工件50进行三点支承的方式，但并不是将本发明所涉及的夹持装置中的、工件的支承点数限定于三点，例如，也可以采用通过具有较宽的夹持面积的两点的夹压部来进行支承的方式，或者，通过四点以上来进行支承的方式。 [0054] 如图1所示，在使用了移载装置15的移载作业中，工件50在通过由例如定位销等构成的定位部16b、16b而被定位了的状态下，被配置于工件配置部16c的预定位置处。 [0055] 此外，控制装置7与机械臂16连接，并采用了将机械臂16的卡爪部16a的配置、角度等的信息反馈至控制装置7中的结构。 [0056] 以下，使用图1以及图3，对通过夹持装置1夹持工件50时的夹持装置1以及机械臂16的控制结构进行说明。 [0057] 通过机械臂16来对卡爪部16a的配置以及角度等进行调节，从而将夹持部2配置在适于夹持工件50的预定的位置处。换言之，通过机械臂16的动作来对夹持装置1与工件50之间的相对位置关系进行调节。此时的夹持部2的配置被设定为，使适于夹持工件50的位置被配置在工件50与抵接部件6、6、6对置的位置处。 [0059] 接下来，通过由控制装置7对滑块部3a、3b的行程进行调节，从而将爪部4、5的分离距离调节为工件50的宽度以下。而且，通过各个爪部4、5，从而以预定的夹持压力对工件50进行夹持。 [0060] 此外，此时抵接部件6被按压于工件50上，并以与工件50的外形形状相一致的方式发生变形。 [0061] 接下来，在通过各个爪部4、5以预定的夹持压力对工件50进行夹持的状态下，从控制装置7向真空泵8a给予指令信号，从而对抵接部件6的袋状部件6a内进行真空抽吸。由此，抵接部件6将在颗粒物群6b与工件50的外形形状相一致的状态下发生固化。 [0062] 由于能够使抵接部件6深入至适于夹持工件50的预定的部位处并发生固化，因此即使在处理形状不同的多种工件50、50……的情况下，也能够在不更换夹持部2的条件下，可靠地夹持各种工件50、50……。 [0063] 虽然在本实施方式中，例示了如下的情况，即，使抵接部件6、6、6沿着工件50的外形形状的单元采用了通过控制装置7而对滑块部3a、3b的行程进行调节的结构的情况（即，实施抵接部件6、6、6的位置控制的情况），但本发明所涉及的夹持装置的结构并不限定于此。例如也可以采用如下结构，即，对使滑块部3a、3b发生位移时的伺服电流（即，换言之为转矩值）进行检测，并在转矩值达到了规定值时感知到已到达了稳定的夹持状态的情况（即，实施各个滑块部3a、3b的转矩控制）的结构。此外，在本发明所涉及的夹持装置中，使抵接部件更切实地沿着工件的外形形状的单元也可以采用并用位置控制和转矩控制的结构。 [0064] 接下来，使用图4以及图5，对控制夹持装置1的方法进行说明。 [0065] 由于在夹持装置1中，能够使抵接部件6、6……以与工件50的外形形状相一致的状态发生固化，因此即使抵接部件6、6、6的与工件50的抵接位置不固定，也能够保持稳定的夹持状态。 [0066] 因此，在夹持装置1中，通过有效使用该特征，从而能够在主动地改变抵接部件6、6……的与工件50的抵接位置的同时，对工件50进行夹持，并且，如下文所示的用于改变预定的夹持位置的程序被预先被编入到控制装置7中。 [0067] 如图4所示，在由夹持装置1实施的夹持动作开始时，首先，在控制装置7中，预先设定适于夹持工件50的夹持位置的初始值所涉及的信息（即，应当配置夹持部2的X、Y、Z坐标）（STEP-1）。 [0068] 此外，接着在控制装置7中，设定移载装置15对工件50的移载个数a的初始值（a＝0）（STEP-2），并且进一步设定夹持装置1对工件50的夹持次数b的初始值（b＝0）（STEP-3）。 [0069] 接下来，根据来自控制装置7的指令信号，而通过机械臂16以使各个抵接部件6、6、6与工件50中的所设定的夹持位置对置的方式对夹持部2进行配置（STEP-4）。 [0070] 然后，根据来自控制装置7的指令信号，而使驱动部3以预定的行程量进行工作，从而通过夹持部2来对工件50进行夹持（STEP-5）。 [0071] 此时，通过控制装置7而在夹持次数b的值上加“1”，从而在现状下对由被附设在夹持部2上的夹持部件6、6、6夹持的工件50的个数进行计数（STEP-6）。 [0072] 此外，接下来，根据来自控制装置7的指令信号，而通过机械臂16将工件50移载至预定位置处（STEP-7）。 [0073] 此时，通过控制装置7而在移载个数a的值上加“1”，从而对通过夹持装置1所移载的工件50的个数进行计数（STEP-8）。 [0074] 在此，对移载个数a进行计数的目的在于，通过防止生产线的运转中的抵接部件6的破损从而避免生产线的不必要的停止，并且针对抵接部件6（更详细而言，为袋状部件6a）而预先设定基于移载个数a的寿命，从而能够根据移载个数a的计数数，而在抵接部件6发生破损之前有计划地进行抵接部件6的更换。此外，作为其他的针对于袋状部件6a的寿命的设定方法，也可以采用如下这种结构，即，对进行了真空抽吸时的袋状部件6a内的可达真空度进行检测，并在可达真空度降低时判断为达到寿命，从而更换抵接部件6。 [0075] 接下来，通过控制装置7，来实施基于移载个数a的判断（STEP-9）。 [0076] 当移载个数a小于预先设定的设定值时，就此继续实施移载动作，并转移至接下来的（STEP-10）。 [0077] 另一方面，当移载个数a大于等于预先设定的设定值时，将在此结束移载动作。 [0079] 接下来，当移载个数a小于预先设定的设定值时，通过控制装置7来实施基于夹持次数b的判断（STEP-10）。 [0080] 当夹持次数b小于预先设定的设定值时，就此采用现状的夹持位置的设定，并再次返回至（STEP-4）。 [0081] 另一方面，当夹持次数b大于等于预先设定的设定值时，通过控制装置7，而对夹持位置的设定进行变更（STEP-11），且再次返回至（STEP-3）。 [0082] 在本实施方式中，夹持位置的设定变更（STEP-11）通过如下方式而被实施，即，根据来自控制装置7的指令信号，通过机械臂16以图5所示的方式对夹持部2的配置（Y方向以及Z方向上的坐标）的设定进行变更。这是通过如下方式而被实施的，即，例如使夹持部2的配置设定在Y方向（左右方向）以及Z方向（上下方向）上偏移十几mm。由此，抵接部件6、6、6相对于工件50的抵接位置每设定的夹持次数就会被变更。 [0083] 此外，能够在考虑不超过可通过夹持部2而稳定地对工件50进行夹持的范围的同时，对此时的夹持位置的变更量和变更方向进行适当设定。 [0084] 例如，可以采用如下的变更方式，即，每当由夹持装置1对工件50进行夹持时（即，每次），便对预定的夹持位置的设定进行变更，或者，夹持3次，就对夹持位置的设定进行变更等的变更方式，并且预定的夹持位置的变更频率可以根据夹持装置1的使用状况等而进行适当设定。 [0085] 由此，由于能够防止在抵接部件6、6、6的相同的位置处积累磨耗或切创等损伤的情况，因此能够延长抵接部件6、6、6的寿命。 [0086] 在夹持装置1中，由控制装置7实施的、对夹持工件50时的各个抵接部件6、6、6相对于工件50的抵接位置的变更通过如下方式而被实施，即，将各个抵接部件6、6、6变更至在与夹持方向（X方向）垂直的平面（YZ平面）内发生了偏移的位置处。 [0087] 通过这种结构，从而能够在不改变现有的装置结构的条件下，简易地防止由抵接部件6、6、6的磨耗或切创等导致的局部的损伤。由此，能够延长抵接部件6、6、6的寿命。 [0088] 虽然在本实施方式中，采用了通过利用机械臂16来对夹持部2的配置进行变更，从而对夹持位置进行变更的结构，但本发明所涉及的夹持装置的结构并不限定于此，例如，作为具备抵接部件能够相对于爪部进行相对位移的机构的结构，也可以采用如下结构等，即，每预定的夹持次数使抵接部件发生位移，从而每预定的夹持次数，对夹持位置进行变更的结构。 [0089] 此外，虽然在本实施方式中，采用了如下的结构，即，通过对夹持部2的配置进行变更，从而变更工件50被夹持的位置，由此变更抵接部件6的与工件50的抵接位置，但即使夹持部2的配置相同，也可以通过例如更换爪部4与爪部5的配置，从而对抵接部件6相对于工件50的抵接位置进行变更。 [0090] 此外，优选为，在预定的夹持位置的变更（STEP-11）中，对应于在Y方向以及Z方向上对夹持部2的配置进行变更的动作，而根据来自控制装置7的指令信号，对滑块部3a、3b在X方向上的位移（行程量）进行变更。 [0091] 由此，由于能够更加切实地使抵接部件6、6、6沿着工件50的外形形状，因此能够确保夹持部2的夹持力。 [0092] 产业上的可利用性 [0093] 本发明可适用于对形状不同的多种工件进行夹持的夹持装置。 [0094] 符号说明 [0095] 1：夹持装置、2：夹持部、3：驱动部、4：爪部、5：爪部、6：抵接部件、7：控制装置、15：移载装置、16：机械臂、50：工件。 |
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