(57)【要約】【課題】把持対象物を把持する物体把持装置において、把持対象物が重量の大きい板金部品であっても、その形状によらず把持すること。【解決手段】可撓性を有し磁性粉体を収容する袋体４と、前記袋体を保持する電磁石部８と、前記袋体を把持対象物Ｗに押し付ける押し付け手段３と、前記袋体内の気体を吸引する吸引手段７とを備える物体把持装置１であって、前記押し付け手段により前記袋体が前記把持対象物に対し所定の力で押し付けられた状態で、前記吸引手段が前記袋体内の気体を吸引することにより、前記袋体を前記把持対象物の把持対象面形状に合わせて硬化させ、前記電磁石部により前記袋体内の磁性粉体を磁石化した状態で前記袋体により前記把持対象物を吸着把持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有し磁性粉体を収容する袋体と、前記袋体を保持する電磁石部と、前記袋体を把持対象物に押し付ける押し付け手段と、前記袋体内の気体を吸引する吸引手段とを備える物体把持装置であって、
前記押し付け手段により前記袋体が前記把持対象物に対し所定の力で押し付けられた状態で、前記吸引手段が前記袋体内の気体を吸引することにより、前記袋体を前記把持対象物の把持対象面形状に合わせて硬化させ、前記電磁石部により前記袋体内の磁性粉体を磁石化した状態で前記袋体により前記把持対象物を吸着把持することを特徴とする物体把持装置。
【請求項２】
把持対象物に対して磁性粉体を収容した袋体を押し当て、前記袋体を真空状態として前記把持対象物を把持する物体把持方法であって、
電磁石部により前記袋体を保持し、前記袋体を把持対象物に押し付ける工程と、
前記袋体内の気体を吸引し、前記袋体を前記把持対象物の把持対象面形状に合わせて硬化させる工程と、
前記電磁石部により前記袋体内の磁性粉体を磁石化した状態で前記袋体により前記把持対象物を吸着把持する工程とを含むことを特徴とする物体把持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体把持装置及び物体把持方法に関し、把持対象物に対して粉粒物を収容した袋体を押し当て、前記袋体を真空状態として前記把持対象物を把持する物体把持装置及び物体把持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場の生産ライン等においては、例えば部品や工具を作業者の手元まで搬送させるためにロボットハンドからなる物体把持装置が用いられている。
従来、そのような物体把持装置は、把持する対象物の形状や大きさに合わせた把持部を用いることから、把持対象物に応じた複数の物体把持装置が必要となり、スペースの問題や設備コストが高くなるという課題があった。
【０００３】
前記課題に対し、特許文献１には、図３（ａ）に示すようにワークＷ（把持対象物）を把持する物体把持装置５０（ハンド装置）として、粉粒物５１を収容した袋体５２を把持部とし、図３（ｂ）に示すように前記袋体５２をワークＷに押し付けた後、袋体５２内を真空状態として塊状に硬化させ、ワークＷの形状に合わせて把持する構成が開示されている。
このような構成の物体把持装置５０によれば、袋体５２がワークＷの両側側面を少しでも覆うことができれば、ワークＷを把持して持ち上げることができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された物体把持装置５０にあっては、例えば、ワークＷの上面（被把持面）が広く、被把持面に凹凸が無くて一平面となる場合には、前記袋体５２を硬化させても、掴むところがなく把持することができなかった。
そのような問題を解決できるものとして、特許文献２には、図４（ａ）に示すように内部に粒体６１を充填させた袋体６２の中心部に鉛直方向に貫通する減圧空間６３を設け、前記袋体６２内及び減圧空間６３を所定の負圧に減圧する物体把持装置６０（吸着グリッパ）が開示されている。
この物体把持装置６０によれば、図４（ｂ）に示すようにワークＷの被把持面が一平面状であっても、袋体６２を被把持面に押し付けた後、前記減圧空間６３を減圧することによって、ワークＷを吸着し把持することができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示の物体把持装置６０にあっては、前記袋体６２内を減圧する減圧装置（図示せず）と、前記袋体６２の中央を通る前記減圧空間６３を減圧する減圧装置（図示せず）とがそれぞれ必要となる。
また、各減圧装置が有する弁の開閉制御などを行う制御部（図示せず）も必要となるため、装置に掛かるコストが高くなるという課題があった。
【０００６】
前記課題に対し本願発明者は、特許文献３において、装置にかかるコストを抑えつつ、ワークＷの把持面が一平面であっても把持可能な物体把持装置を開示した。
図５（ａ）に示すように特許文献３に開示した物体把持装置７０は、ロボットアーム（図示せず）に連結された管状のジョイント部７１及びハンドカバー７２を介して袋体７３がワークＷに対し所定の力で押し付けられた状態で、図５（ｂ）に示すように、図示しない吸引手段（減圧装置）がジョイント部７１を介して袋体７３内の気体を吸引する。これにより、袋体７３とワークＷとの接触面に摩擦力が生じ、図５（ｃ）に示すように、前記摩擦力により袋体７３とワークＷとの間に密閉された負圧空間７５が生じる。
このような構成の物体把持装置７０によれば、ワークＷの把持面が一平面であっても、把持部によりワークＷを吸着し把持することができる。また、吸着手段（減圧装置）は１つでよいため、装置にかかるコストを低く抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２４０８５３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７６４７６号公報
【特許文献３】特開２０１５−２０２５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献３に開示した物体把持装置にあっては、ワークＷの重量が大きい板金部品の場合には、把持力がワークＷの自重に劣り、把持できないという課題があった。また、特にワークＷの把持面に凹凸がある場合には、ワークＷと袋体７３との間に負圧空間を形成し難くなり把持できないことがあるという課題もあった。
【０００９】
本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、把持対象物を把持する物体把持装置において、把持対象物が重量の大きい板金部品であっても、その形状によらず把持することができる物体把持装置及び物体把持方法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】
【００１０】
前記した課題を解決するために、本発明に係る物体把持装置は、可撓性を有し磁性粉体を収容する袋体と、前記袋体を保持する電磁石部と、前記袋体を把持対象物に押し付ける押し付け手段と、前記袋体内の気体を吸引する吸引手段とを備える物体把持装置であって、前記押し付け手段により前記袋体が前記把持対象物に対し所定の力で押し付けられた状態で、前記吸引手段が前記袋体内の気体を吸引することにより、前記袋体を前記把持対象物の把持対象面形状に合わせて硬化させ、前記電磁石部により前記袋体内の磁性粉体を磁石化した状態で前記袋体により前記把持対象物を吸着把持することに特徴を有する。
このような構成によれば、把持対象物が重量の大きい板金部材であっても、その被把持対象部の形状にかかわらず、把持部により把持対象物を吸着し把持することができる。
【００１１】
また、前記課題を解決するために本発明に係る物体把持方法は、把持対象物に対して磁性粉体を収容した袋体を押し当て、前記袋体を真空状態として前記把持対象物を把持する物体把持方法であって、電磁石部により前記袋体を保持し、前記袋体を把持対象物に押し付ける工程と、前記袋体内の気体を吸引し、前記袋体を前記把持対象物の把持対象面形状に合わせて硬化させる工程と、前記電磁石部により前記袋体内の磁性粉体を磁石化した状態で前記袋体により前記把持対象物を吸着把持する工程とを含むことに特徴を有する。
このような方法によれば、把持対象物が重量の大きい板金部材であっても、その被把持対象部の形状にかかわらず、把持部により把持対象物を吸着し把持することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、把持対象物を把持する物体把持装置において、把持対象物が重量の大きい板金部品であっても、その形状によらず把持することができる物体把持装置及び物体把持方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る物体把持装置の全体構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、図１の物体把持装置における動作を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、従来の物体把持装置における動作を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、従来の他の物体把持装置（ハンド装置）の構成及び動作を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、従来の他の物体把持装置（吸着グリッパ）の構成及び動作を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る物体把持装置及び物体把持方法の実施の形態につき、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る物体把持装置１の全体構成を模式的に示す断面図である。
図１に示す物体把持装置１は、把持対象物であるワークを把持する把持部２と、この把持部２を移動させるためのロボットアーム部３（押し付け手段）とを備える。前記把持部２は、可撓性を有する部材、例えばシリコンゴムにより形成された袋体４と、袋体４内に所定量（例えば袋体４の容積の５０％強を占める量）が収容された例えば砂鉄からなる磁性粉体５とを有する。さらに把持部２は、前記袋体４の上部を保持する円板状のプレート６と、袋体４内を吸引する吸引手段７と、プレート６上に配置された電磁石部８と、前記電磁石部８を駆動する電流供給部９とを有する。
【００１５】
前記袋体４は、その厚さが例えば１．０ｍｍの球体形状であり、プレート６の直径と略同じく直径約１００ｍｍの大きさに形成されている。また、本実施の形態において、袋体４が硬度７°のシリコンゴムにより形成されていることにより、少なくとも２．６程度の摩擦係数を有している。尚、より硬度の低い（柔らかい）シリコンゴムを用いることにより、摩擦係数のより高い袋体４を用いることもできる。
【００１６】
前記ロボットアーム部３は、前記電磁石部８の上部側に連結され（図示せず）、この電磁石部８と共に前記袋体４を少なくとも上下方向に移動させることができる。
また、前記吸引手段７は、袋体４内を吸引可能な手段であれば特に限定されるものではないが、本実施の形態においては、圧縮空気から真空を形成するエジェクタ１０が設けられ、吸気を行う真空ポート１０ａがパイプ状のジョイント部１２に連結され、ジョイント部１２が電磁石部８を貫通して袋体４内に挿入されている。ジョイント部１２の先端には抜け防止のためにジョイントストッパ１３が設けられている。
【００１７】
尚、エジェクタ１０の給気ポート１０ｂに接続されるエア供給部１４と排気ポート１０ｃに接続されるエア排気部１５は、工場等の作業現場に既設のものを用いてよい。
また、吸引手段７により袋体４内を吸引する際の真空圧は、袋体４内が例えば−０．０７ＭＰａより低くなるように制御される。
【００１８】
また、電磁石部８は、直管状の前記ジョイント部１２を中心としてその周りに円柱状に形成された鉄心部２０と、鉄心部２０の周りに多重に巻回されたコイル部２１と、コイル部２１を覆うように形成されたヨーク部２２とからなる。
前記コイル部２１には電流供給部９より所定の電流が供給可能となされており、コイル部２１に電流が流れることにより、コイル部２１の周りには、鉄心（Ｎ極）からヨーク部２２に向かう磁場が形成されるようになされている。また、その磁場中に袋体４の中の磁性粉体５が置かれるため磁化して磁石化する。
【００１９】
このように構成された物体把持装置１により、例えば被把持対称面に凹凸を有し、重量の大きい板金部材からなるワークＷを把持する場合、先ず図２（ａ）に示すようにワークＷ上に粉体５を収容した袋体４を載置する。尚、載置前の状態では、プレート６下端から袋体４下端までの高さは、例えば５０ｍｍであるが、ワークＷ上に載置されることにより自重によって高さは３０ｍｍ程度となる。
【００２０】
次いで、ロボットアーム部３により図２（ｂ）に示すようにハンドカバー６の上から所定の力、例えば１Ｋｇの荷重を加え、袋体４をワークＷに対して押さえ付ける。これによりワークＷに対して袋体４が所定の面圧で圧接され、プレート６の下端から袋体４下端までの高さは、２０ｍｍ程度まで縮む。
そして吸引手段７であるエジェクタ１０を作動し、真空ポート１０ａから袋体４内の吸引を開始する。この吸引により、袋体４は、周縁側から中央側へ吸い寄せられ、袋体４は塊状に硬化するとともに、ワークＷを、その凹凸のある被把持面の形状に合わせて把持する状態となる。
【００２１】
次いで、電流供給部９により電磁石部８のコイル部２１に対し所定の電流が供給される。これにより、図２（ｃ）に示すように鉄心部２０（Ｎ極）からヨーク部２２（Ｓ極）に向かう磁場（矢印）が形成され、磁場中に袋体４内の磁性粉体５が置かれる。
ここで、袋体４内の磁性粉体５が磁化し、磁石として機能する。これにより、袋体４が板金部材であるワークＷを吸着する。
このように袋体４は、その内部が吸引されることによりワークＷの形状に合わせて硬化し、さらに磁性粉体５が磁石として機能することにより板金部材からなるワークＷは袋体４に吸着される。そして、ロボットアーム部３によりワークＷを把持した袋体４が移動される。
【００２２】
以上のように本発明に係る実施の形態によれば、袋体４内に砂鉄などの磁性粉体５を収容し、袋体４内の気体を吸引可能な構成とするとともに、袋体４上方に電磁石部８を配置し、袋体４内の磁性粉体５を磁石として機能させる構成とした。
これにより、ワークＷが重量の大きい板金部材であっても、その被把持部の形状にかかわらず、把持部２によりワークＷを吸着し把持することができる。
【００２３】
尚、前記実施の形態においては、円板状のプレート６により袋体４を保持するものとしたが、本発明にあっては、その形態に限定されるものではなく、プレート６に替えて浅いボウル容器を逆さにした形状のカバー部材により袋体４の上部を覆うようにしてもよい。
そのように構成する場合には、プレート６の場合よりも磁性粉体５における磁力が低下する虞があるが、袋体４をより安定して保持することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１          物体把持装置
２          把持部
３          ロボットアーム部（押し付け手段）
４          袋体
５          磁性粉体
６          プレート
７          吸引手段
８          電磁石部
９          電流供給部
１０        エジェクタ
１０ａ      真空ポート
１０ｂ      給気ポート
１０ｃ      排気ポート
１２        ジョイント部
１４        エア供給部
１５        エア排気部
２０        鉄心部
２１        コイル部
２２        ヨーク部
Ｗ          ワーク（把持対象物）
【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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