(57)【要約】【課題】把持対象物が非対称、不定形あるいは柔らかい物体であっても把持することができる把持装置を提供する。【解決手段】２本の歯を有するピッチフォーク状の第１指部１０、２本の歯を有するピッチフォーク状の指部であって第１指部１０に対向して配置される第２指部２０、第１指部１０の２本の歯の間に配置された第１弾性体３０、第２指部２０の２本の歯の間に配置された第２弾性体４０第１指部１０と第２指部２０とを接近及び離隔させる把持機構５０を備え、第１弾性体３０及び第２弾性体４０は、板状（膜状）のスチレン系エラストマーである把持装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の歯を有するピッチフォーク状の第１指部と、
複数の歯を有するピッチフォーク状の指部であって前記第１指部に対向して配置される第２指部と、
前記第１指部の複数の歯の間に配置された第１弾性体と、
前記第２指部の複数の歯の間に配置された第２弾性体と、
前記第１指部と前記第２指部とを接近及び離隔させる把持機構と、
を備えたことを特徴とする把持装置。
【請求項２】
請求項１に記載の把持装置において、
前記第１弾性体及び前記第２弾性体は、板状のスチレン系エラストマーであることを特徴とする把持装置。
【請求項３】
請求項１に記載の把持装置において、
前記第１弾性体及び前記第２弾性体は、板状のシリコーンであることを特徴とする把持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットアームなどの先端部分に取り付けて、対象物を把持するための把持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、把持動作する２つの把持指を互いに対向して設け、把持指の把持面に流動物体が封入されて袋状になっている把持部材を設けることによって、積み重ねられた状態の複数の板状体の積み重ね側面を、把持部材を介して押圧して把持する産業ロボットの把持装置があった。
【０００３】
この把持装置では、把持動作の把持指の変形や積み重ね状態の板状体の把持部寸法の誤差に関わらず、把持部材が流動物質の流動作用により変形し、板状体の側面を押圧する。したがって、把持指と板状体の側面との間に隙間が生じなくなり、板状体が把持できないという状況の発生を防ぎ、把持不全による不具合を解消することができる（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１４１２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来の産業ロボットの把持装置では、把持指自体は、金属板で形成されており、金属板の板面（把持面）に流動物体が封入された袋状の把持部材が取り付けられている。したがって、複数の板状体を積み重ねたものなど硬い物体を把持することはできるが、非対称の物体、不定形の物体あるいは柔らかい物体を把持しようとすると、把持部材の流動物体の粘度が非常に低いものとしたり、把持部材の厚みを大きくしたりする必要があり、実用的には、非対称の物体、不定形の物体あるいは柔らかい物体を把持できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、把持対象物が非対称、不定形あるいは柔らかい物体であっても把持することができる把持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。なお、本欄における括弧内の参照符号や補足説明等は、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。
【０００８】
［適用例１］
本発明に係る把持装置（１）は、
複数の歯を有するピッチフォーク状の第１指部（１０）と、
複数の歯を有するピッチフォーク状の指部であって前記第１指部（１０）に対向して配置される第２指部（２０）と、
前記第１指部（１０）の複数の歯の間に配置された第１弾性体（３０）と、
前記第２指部（２０）の複数の歯の間に配置された第２弾性体（４０）と、
前記第１指部（１０）と前記第２指部（２０）とを接近及び離隔させる把持機構（５０）と、
を備えたことを要旨とする。
【０００９】
このような把持装置（１）では、第１指部（１０）及び第２指部（２０）の複数の歯の間に、それぞれ第１弾性体（３０）及び第２弾性体（４０）が配置されている。また、第１指部（１０）と第２指部（２０）とが対向して配置され、把持機構（５０）により接近及び離隔する。
【００１０】
すると、第１指部（１０）と第２指部（２０）との間に把持対象物（３）を置き、把持機構（５０）により第１指部（１０）と第２指部（２０）とを接近させて、把持対象物（３）を第１弾性体（３０）と第２弾性体（４０）とで覆うと、それらが把持対象物（３）の外形形状に合わせて弾性変形し、弾性力で把持対象物（３）を押圧することになる。したがって、把持対象物（３）が非対称、不定形あるいは柔らかい物体あるいは変形するような物体であっても把持することができる。
【００１１】
また、把持した把持対象物（３）を移動させるなどした後に、第１指部（１０）と第２指部（２０）とを離隔させると、第１弾性体（３０）と第２弾性体（４０）とから把持対象物（３）が離隔するため、把持状態を解除することができる。
【００１２】
［適用例２］
適用例２に記載の把持装置（１）は、適用例１に記載の把持装置（１）において、
前記第１弾性体（３０）及び前記第２弾性体（４０）は、板状のスチレン系エラストマーであることを要旨とする。
【００１３】
このような把持装置（１）で第１弾性体（３０）及び第２弾性体（４０）として用いるスチレン系エラストマーは、延伸性と耐久性が高いため、板状あるいはさらに薄い膜状にすることにより、把持対象物（３）が、柔らかくて把持する際に変形してしまう不定形あるいは柔らかい物体であっても把持することが可能となる。
【００１４】
［適用例３］
適用例３に記載の把持装置（１）は、適用例１に記載の把持装置（１）において、
前記第１弾性体（３０）及び前記第２弾性体（４０）は、板状のシリコーンであることを要旨とする。
【００１５】
このような把持装置（１）で第１弾性体（３０）及び第２弾性体（４０）として用いるシリコーンは、耐熱性が高いため、把持対象物（３）や周囲温度が高い場合でも把持対象物（３）を把持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】把持装置が開状態での概略の構成を示す図である。
【図２】把持機構が閉状態での概略の構成を示す図である。
【図３】把持装置で把持対象物としてファンを把持している写真である。
【図４】把持装置で把持対象物としたファンを把持している写真である。
【図５】把持装置で把持対象物として置物を把持している写真である。
【図６】把持装置で把持対象物としてシュークリームを把持している写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
【００１８】
［第１実施形態］
図１及び図２に基づき、把持装置１の構成について説明する。図１及び図２は、把持装置１の概略の構成を示す図であり、図１（ａ）は、第１指部１０及び第２指部２０が開状態の正面図、図１（ｂ）は同状態の側面図であり、図２（ａ）は、第１指部１０及び第２指部２０が閉状態の正面図、図２（ｂ）は同状態の側面図である。
【００１９】
図１に示すように、把持装置１は、第１指部１０、第２指部２０、第１弾性体３０、第２弾性体４０及び把持機構５０を備えている。
第１指部１０は、２本の歯１１，１２を有するピッチフォーク状の部材であり、ポリプロピレンなどの樹脂材料を２本の歯１１，１２を有するピッチフォーク状に形成した部品である。
【００２０】
２本の歯１１，１２の部分は直線状に形成してあり、歯１１，１２の部分と反対側の端部１３は、二股構造になっており、後述するように、その二股構造の各先端部分がピンなどで把持機構５０のリンク機構７０に回動可能に取り付けられている。
【００２１】
さらに、２本の歯１１，１２は第１弾性体３０の端部を挟み込むことができるように、２枚の部材を上下両端部でボルト１１ａ，１１ｂ及びボルト１２ａ，１２ｂでねじ込んで固定するようになっている。
【００２２】
第２指部２０は、２本の歯２１，２２を有するピッチフォーク状の部材であり、第１指部１０と同じ構成であり、第１指部１０と対向する位置となるように、二股構造の先端部分が把持機構５０のリンク機構７０にピンなどで回動可能に取り付けられている。
【００２３】
第１弾性体３０は、第１指部１０の２本の歯１１，１２の間に配置された部材であり、スチレン系エラストマーを、平面形状が略長方形の薄い板状（膜状）に形成したものである。対向する２端辺を第１指部１０の２本の歯１１，１２に挟み込んでボルト１１ａ，１１ｂ及びボルト１２ａ、１２ｂを締め付けることにより固定してある。
【００２４】
スチレン系エラストマーとしては、例えば、株式会社タナック製のクリスタルゲル（登録商標）を用いている。なお、スチレン系エラストマーの延伸性、弾性率あるいは膜厚などは、把持対象物３の形状や硬さあるいは変形率などに応じて適宜選択すればよい。
【００２５】
第２弾性体４０は、第２指部２０の２本の歯２１，２２の間に配置された部材であり、第１弾性体３０と同じスチレン系エラストマーを用いて第１弾性体３０と同じ形状に形成され、ボルト２１ａ，２１ｂ及びボルト２２ａ，２２ｂで２本の歯２１，２２に固定してある。
【００２６】
把持機構５０は、第１指部１０と第２指部２０とを接近及び離隔させる機構部分であり、図１に示すように、モータ６０及びリンク機構７０を備えている。
モータ６０は、外部からの電気信号により、正転／逆転するようになっており、駆動軸６１は、モータ６０の正転／逆転に伴って、伸縮するようになっている。
【００２７】
リンク機構７０は、本体７１、第１リンク部材７２、２個の第２リンク部材７３ａ，７３ｂ、２個の第３リンク部材７４ａ，７４ｂ及び２個の第４リンク部材７５ａ，７５ｂを備えている。なお、２個ある第２リンク部材７３ａ，７３ｂ〜第４リンク部材７５ａ，７５ｂは、それぞれポリプロピレンなどの樹脂製材料を左右対称形状となるように形成した部品である。
【００２８】
リンク機構７０の本体７１には、駆動軸６１が鉛直下向きとなるように、モータ６０が固定されている。
また、モータ６０の駆動軸６１の先端にリンク機構７０を構成するＬ字型の第１リンク部材７２の短辺側がボルトなどで取り付けられており、駆動軸６１の伸縮に伴って、上下方向（Ｌ字の長辺側の軸方向）に往復運動するようになっている。
【００２９】
本体７１は、モータ６０を取り付けるためのカバー７１ａと、第２リンク部材７３ａ，７３ｂ〜第４リンク部材７５ａ，７５ｂを装着するための、２本の短い骨部７１ｃ、７１ｄ及び２本の長い骨部７１ｅ，７１ｆを有する傘状の傘部７１ｂとを備えている。
【００３０】
第１リンク部材７２の略中央部には、２つの第２リンク部材７３ａ，７３ｂの一端部（図１（ａ）中で第２リンク部材７３ａの右端部及び第２リンク部材７３ｂの左端部）がピンなどで回動可能に装着されている。また、第２リンク部材７３ａ，７３ｂの他端部（図１（ａ）中で第２リンク部材７３ａの左端部及び第２リンク部材７３ｂの右端部）は、それぞれ第３リンク部材７４ａ，７４ｂの略中央部にピンなどで回動可能に装着されている。
【００３１】
第３リンク部材７４ａ，７４ｂの一端部（図１（ａ）中で第３リンク部材７４ａ，７４ｂの上端部）は、本体７１の短い骨部７１ｃ，７１ｄにピンなどで回動可能に装着され、他端部（図１（ａ）中で第３リンク部材７４ａ，７４ｂの下端部）は、第１指部１０の端部１３及び第２指部２０の端部２３のそれぞれの二股構造の内側の先端にピンなどで回動可能に装着されている。
【００３２】
第４リンク部材７５ａ，７５ｂの一端部（図１（ａ）中で第４リンク部材７５ａ，７５ｂの上端部）は、本体７１の長い骨部７１ｅ，７１ｆにピンなどで回動可能に装着され、他端部（図１（ａ）中で第４リンク部材７５ａ，７５ｂの下端部）は、第１指部１０の端部１３及び第２指部２０の端部２３のそれぞれの二股構造の外側の先端にピンなどで回動可能に装着されている。
【００３３】
このような構成の把持装置１では、図１（ａ）に示すように、モータ６０の駆動軸６１を伸長させて第１指部１０及び第２指部２０を開状態とし、図２（ａ）に示すように、モータ６０の駆動軸６１を収縮させて第１指部１０及び第２指部２０を閉状態とする際に、リンク機構７０により第１指部１０及び第２指部２０が水平方向に平行に移動し、把持対象物３に第１弾性体３０や第２弾性体４０から回転方向の力（ひねる力）が加わらない状態で、把持対象物３を把持することができる。
【００３４】
（把持装置の特徴）
以上に説明した把持装置１では、第１指部１０と第２指部２０との間に把持対象物３を置き、把持機構５０により第１指部１０と第２指部２０とを接近させて、把持対象物３を第１弾性体３０と第２弾性体４０とで覆うと、それらが把持対象物３の外形形状に応じて変形し、弾性力で把持対象物３を押圧することになる。したがって、把持対象物３が非対称、不定形あるいは柔らかい物体であっても把持することができる。
【００３５】
また、第１弾性体３０及び第２弾性体４０として用いているスチレン系エラストマーは、延伸性と耐久性が高いため、膜状にすることにより、把持対象物３が、柔らかくて把持する際に変形してしまう物体であっても把持することが可能となる。
【００３６】
実際に、把持装置１をロボットハンド５の先端に装着した状態で、種々の把持対象物３を把持している場合の写真を図３〜図６に示す。
図３及び図４は、把持対象物３としてファンを把持した際の写真である。図３では、ファンの回転軸が第１弾性体３０及び第２弾性体４０の板面と垂直となるように把持している状態を示している。
【００３７】
また、図４では、同じファンを、回転軸が第１弾性体３０及び第２弾性体４０の板面と平行となるように把持している状態を示している。このように、第１弾性体３０及び第２弾性体４０の板面に対して非対称な把持対象物３であっても把持できていることが分かる。
【００３８】
図５は、把持対象物３としてトナカイの置物を把持している状態を示す写真である。このように複雑で非対称な形状の把持対象物３であっても把持できていることが分かる。
【００３９】
図６は、把持対象物３としてシュークリームを把持している状態を示す写真である。このように非常に柔らかく不定形な形状の把持対象物３であっても把持できていることが分かる。
【００４０】
［第２実施形態］
上記実施形態では、第１弾性体３０及び第２弾性体４０の材質をスチレン系エラストマーとしていたが、板状（膜状）のシリコーンとしてもよい。
【００４１】
シリコーンは、耐熱性が高いため、第１弾性体３０及び第２弾性体４０の材質をシリコーンとすることにより、把持対象物３自体やその周囲温度が高い場合でも把持対象物３を把持することが可能となる。
【００４２】
さらに、把持対象物３が医療関係の製品など衛生面の制約がある物であっても問題なく使用することができる。
【００４３】
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
【００４４】
（１）上記実施形態では、第１指部１０及び第２指部２０を開閉させるためにリンク機構７０を用いていたが、モータ６０の駆動軸６１にピニオンギアを設け、そのピニオンギアに２つのラックギアを嵌合させ、それぞれのラックギアに第１指部１０及び第２指部２０を取り付けて開閉させるなど、開閉できる機構であればどのような機構であってもよい。
【００４５】
また、第１指部１０及び第２指部２０が開閉する際、把持対象物３の形状や硬さなどのよっては、多少ひねりが加わるような開閉機構であってもよい。
【００４６】
（２）上記実施形態では、第１弾性体３０及び第２弾性体４０をスチレン系エラストマーやシリコーンなどの樹脂材料としていたが、弾性体であればよく、例えば、金属を金網状にしたもの、金属の薄板にパンチ加工で多数の孔を設けたもの、あるいは、金属の繊維を編み上げたようなものであってもよい。
【００４７】
（３）上記実施形態では、第１指部１０、第２指部２０、リンク機構７０をポリプロピレンなどの樹脂材料で形成していたが、アルミニウムやチタニウムなどの金属材料で形成してもよい。
【００４８】
（４）上記実施形態では、把持装置１をロボットハンド５の先端に装着したが、ロボットハンド５以外の物、例えば、使用者が一端部分を把持する棒の他端部に装着してもよい。
【００４９】
（５）上記実施形態では、第１指部１０及び第２指部２０は、２本の歯を備えていたが、それ以上の本数の歯を備えていてもよい。例えば、歯の数を３本とし、３本の歯で形成される空間に弾性体を配置すれば、把持装置１の１回の把持動作（第１指部１０及び第２指部２０を閉状態にする動作）で、複数の把持対象物３を把持することが可能となる。
【００５０】
（６）さらに、歯を複数備えるようにする場合には、両端の２本の歯を硬くし、中間にある歯を柔らかくし（弾性率を小さく）、把持対象物３の形状に合わせて中間の歯が湾曲するようにして、弾性体の把持力を補助するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１… 把持装置  ３… 把持対象物  ５… ロボットハンド  １０… 第１指部  １１，１２… 歯  １１ａ，１１ｂ，１２ａ、１２ｂ… ボルト  １３… 端部  ２０… 第２指部  ２１，２２… 歯  ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ… ボルト  ２３… 端部  ３０… 第１弾性体  ４０… 第２弾性体  ５０… 把持機構  ６０… モータ  ６１… 駆動軸  ７０… リンク機構  ７１… 本体  ７１ａ… カバー  ７１ｂ… 傘部  ７１ｃ、７１ｄ… 短い骨部  ７１ｅ、７１ｆ… 長い骨部  ７２… 第１リンク部材  ７３ａ，７３ｂ… 第２リンク部材  ７４ａ，７４ｂ… 第３リンク部材  ７５ａ，７５ｂ… 第４リンク部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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