(57)【要約】【課題】ベローズ型吸着パッド１９による吸着状態の安定化を図りつつ、ベローズ型吸着パッド１９の吸着力を向上させること。【解決手段】パッド本体２７にベローズ３１が一体形成され、ベローズ３１は、径方向外側へ突出した複数の山部３３と径方向内側に窪んだ複数の谷部３５を交互に有し、パッド本体２７の軸心方向へ伸縮可能であって、ベローズ３１の内部がパッド本体２７の接続孔２９に連通し、ベローズ３１の各山部３３の内側にワッシャ３９が密着して配設されたこと。【選択図】図１
2011152624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空圧を利用して被搬送物を吸着するベローズ型吸着パッドにおいて、
弾性体により構成され、中央に真空圧を発生させる真空圧発生源に接続可能な接続孔を有したパッド本体と、
前記パッド本体に一体形成され、弾性体により構成され、径方向外側へ突出した山部と径方向内側に窪んだ谷部を交互に有し、前記パッド本体の軸心方向へ伸縮可能であって、先端側に被搬送物に接触可能な環状の接触部を有し、内部が前記パッド本体の前記接続孔に連通したベローズと、
前記ベローズの前記山部の内側に密着して配設され、前記ベローズの前記山部を補強するワッシャと、を備えたことを特徴とするベローズ型吸着パッド。
【請求項２】
真空圧を利用して被搬送物を吸着するベローズ型吸着パットにおいて、
弾性体により構成され、中央に真空圧を発生させる真空圧発生源に接続可能な接続孔を有したパッド本体と、
前記パッド本体に一体形成され、弾性体により構成され、径方向外側へ突出した山部と径方向内側に窪んだ谷部を交互に有し、前記パッド本体の軸心方向へ伸縮可能であって、先端側に被搬送物に接触可能な環状の接触部を有し、内部が前記パッド本体の前記接続孔に連通したベローズと、を備え、
前記ベローズの前記山部の剛性が前記谷部の剛性よりも高くなるようになっていることを特徴とするベローズ型吸着パッド。
【請求項３】
被搬送物を搬送する搬送ロボットに用いられ、被搬送物を保持するロボットハンドにおいて、
ハンドベースと、
前記ハンドベースに複数設けられ、請求項１又は請求項２に記載のベローズ型吸着パッドと、を備えたことを特徴とするロボットハンド。
【請求項４】
被搬送物を搬送する搬送ロボットにおいて、
多関節構造のロボットアームと、
前記ロボットアームの先端部に設けられた請求項３に記載のロボットハンドと、を備えたことを特徴とする搬送ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空圧を利用して被搬送物（ワーク）を吸着するベローズ型吸着パッド、被搬送物を保持するロボットハンド、及び被搬送物を搬送する搬送ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
搬送ロボット等の分野においては、真空圧を利用をして被搬送物（ワーク）を吸着する吸着パッドとして、円筒型吸着パッド及び円錐型吸着パッドの他に、ベローズ型吸着パッドがある（特許文献１〜４参照）。また、近年、被搬送物の多種多様化に伴い、被搬送物に対してソフトな接触、被搬送物の高さ方向のバラツキの吸収を可能にしたベローズ型吸着パッドが注目されている。そして、一般的なベローズ型吸着パッドの構成等について説明すると、次のようになる。
【０００３】
一般的なベローズ型吸着パッドは、パッド本体を備えており、このパッド本体は、ゴム等の弾性体により構成されている。また、パッド本体は、中央に、接続穴を有しており、このパッド本体の接続穴は、真空圧を発生させる真空エジェクタ等の真空圧発生源に接続可能である。
【０００４】
パッド本体には、ベローズが一体形成されており、このベローズは、パッド本体と同様にゴム等の弾性体により構成されている。また、ベローズは、径方向外側に突出した複数の山部と径方向内側に窪んだ複数の谷部を交互に有してあって、パッド本体の軸心方向へ伸縮可能である。更に、ベローズは、先端側に、被搬送物に接触可能な環状の接触部を有してあって、ベローズの内部は、パッド本体の接続穴に連通してある。
【０００５】
従って、ベローズ型吸着パッドを被搬送物に対して相対的に接近させて、ベローズの接触部を被搬送物に接触させる。そして、真空圧発生源の駆動によりベローズ型吸着パッド内（ベローズ内）に真空圧を発生させる。これにより、ベローズ型吸着パッドによって被搬送物を吸着することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１９２１６号公報
【特許文献２】特開平５−３３７８６８号公報
【特許文献３】実開平３−７５１９号公報
【特許文献４】実開平５−２２４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ベローズ型吸着パッドの吸着力を向上させるには、ベローズ型吸着パッド内（ベローズ内）の到達真空度を高く設定する必要がある。一方、ベローズ型吸着パッド内の到達真空度を高く設定すると、ベローズの山部が径方向内側に潰れて、ベローズ型吸着パッド内の真空破壊現象によってベローズ型吸着パッドが被搬送物から離れてしまうことがある。つまり、ベローズ型吸着パッドによる吸着状態の安定化を図りつつ、ベローズ型吸着パッドの吸着力を向上させることは容易でないという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成のベローズ型吸着パッド等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】
【０００９】
本発明の第１の特徴は、真空圧を利用して被搬送物を吸着するベローズ型吸着パッドにおいて、弾性体により構成され、中央に真空圧を発生させる真空圧発生源に接続可能な接続孔を有したパッド本体と、前記パッド本体に一体形成され、弾性体により構成され、径方向外側へ突出した山部と径方向内側に窪んだ谷部を交互に有し、前記パッド本体の軸心方向へ伸縮可能であって、先端側に被搬送物に接触可能な環状の接触部を有し、内部が前記パッド本体の前記接続孔に連通したベローズと、前記ベローズの前記山部の内側（径方向内側）に密着して配設され、前記ベローズの前記山部を補強するワッシャと、を備えたことを要旨とする。
【００１０】
第１の特徴によると、前記ベローズ型吸着パッドを被搬送物に対して相対的に接近させて、前記ベローズの前記接触部を被搬送物に接触させる。そして、前記真空圧発生源の駆動により前記ベローズ型吸着パッド内（前記ベローズ内）に真空圧を発生させる。これにより、前記ベローズ型吸着パッドによって被搬送物を吸着することができる（被搬送物の吸着に関する作用）。
【００１１】
前述の被搬送物の吸着に関する作用の他に、前記ベローズの前記山部の内側に前記山部を補強する前記ワッシャが密着して配設されているため、前記ベローズの前記山部の径方向剛性を高めることができる。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、真空圧を利用して被搬送物を吸着するベローズ型吸着パットにおいて、弾性体により構成され、中央に真空圧を発生させる真空圧発生源に接続可能な接続孔を有したパッド本体と、前記パッド本体に一体形成され、弾性体により構成され、径方向外側へ突出した山部と径方向内側に窪んだ谷部を交互に有し、前記パッド本体の軸心方向へ伸縮可能であって、先端側に被搬送物に接触可能な環状の接触部を有し、内部が前記パッド本体の前記接続孔に連通したベローズと、を備え、前記ベローズの前記山部の剛性が前記谷部の剛性よりも高くなるようになっていることを要旨とする。
【００１３】
第２の特徴によると、第１の特徴による前述の被搬送物の吸着に関する作用を奏する他に、前記ベローズの前記山部の剛性が前記谷部の剛性よりも高くなるようになっているため、前記ベローズの前記山部の径方向剛性を高めることができる。
【００１４】
本発明の第３の特徴は、被搬送物を搬送する搬送ロボットに用いられ、被搬送物を保持するロボットハンドにおいて、ハンドベースと、前記ハンドベースに複数設けられ、第１の特徴又は第２の特徴からなるベローズ型吸着パッドと、を備えたことを要旨とする。
【００１５】
なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「搬送」とは、水平方向へ搬送する水平搬送の他に、垂直方向（上下方向）へ搬送する垂直搬送を含む意である。また、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、介在部材を介して間接的に設けられたことを含む意である。
【００１６】
第３の特徴によれば、第１の特徴又は第２の特徴による作用と同様の作用を奏する。
【００１７】
本発明の第４の特徴は、被搬送物を搬送する搬送ロボットにおいて、多関節構造のロボットアームと、前記ロボットアームの先端部に設けられ、第３の特徴からなるロボットハンドと、を備えたことを要旨とする。
【００１８】
第４の特徴によれば、第１の特徴又は第２の特徴による作用と同様の作用を奏する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、前記ベローズの前記山部の径方向剛性を高めることができるため、前記ベローズ型吸着パッド内（前記ベローズ内）の到達真空度を高く設定しても、前記ベローズの前記山部が径方向内側に潰れることを十分に抑制して、前記ベローズ型吸着パッド内の真空破壊現象の発生を阻止することができる。よって、前記ベローズ型吸着パッドによる吸着状態の安定化を図りつつ、前記ベローズ型吸着パッドの吸着力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るベローズ型吸着パッドを示す半断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るロボットハンドを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る搬送ロボットの一部を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る別態様のベローズ型吸着パッドを示す半断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態について図１から図４を参照して説明する。
【００２２】
図２及び図３に示すように、本発明の実施形態に係る搬送ロボット１は、被搬送物Ｗを搬送する装置であって、多関節構造のロボットアーム３を備えている。また、ロボットアーム３は、先端側に、フランジ５を有しており、ロボットアーム３のフランジ５は、任意方向へ移動できるようになっている。
【００２３】
ロボットアーム３のフランジ（先端部）５には、接続部材７が設けられており、この接続部材７には、被搬送物Ｗを保持するロボットハンド９が設けられている。換言すれば、ロボットアーム３のフランジ５には、ロボットハンド９が接続部材７を介して設けられている。そして、ロボットハンド９の具体的な構成は、次のようになる。
【００２４】
ロボットハンド９は、ハンドベース１１を備えており、このハンドベース１１は、接続部材７に設けられた第１取付プレート１３、及び第１取付プレート１３に複数の連結バー１５を介して対向して設けられた第２取付プレート１７等からなっている。また、第２取付プレート１７には、真空圧を利用して被搬送物Ｗを吸着する複数（２つのみ図示しているが、本発明の実施形態にあっては４つ）のベローズ型吸着パッド１９が取付金具２１を介して設けられている。更に、第１取付プレート１３には、ベローズ型吸着パッド１９と同数の真空エジェクタ（真空圧発生源の一例）２３が設けられており、各真空エジェクタ２３は、対応するベローズ型吸着パッド１９にエア配管２５及び取付金具２１を介して接続してある。なお、各真空エジェクタ２３が対応するベローズ型吸着パッド１９に接続する代わりに、共通の真空ポンプ（図示省略、真空圧発生源の一例）が複数のベローズ型吸着パッド１９に接続するようにしても構わない。
【００２５】
続いて、本発明の実施形態の要部であるベローズ型吸着パッド１９の構成について説明する。
【００２６】
図１及び図３に示すように、ベローズ型吸着パッド１９は、円筒状のパッド本体２７を備えており、このパッド本体２７は、ゴム等の弾性体により構成されている。また、パッド本体２７は、中央に、対応する真空エジェクタ２３にエア配管２５及び取付金具２１を介して接続可能な接続孔２９を有している。
【００２７】
パッド本体２７には、ベローズ（ジャバラ）３１が一体形成されており、このベローズ３１は、ゴム等の弾性体により構成されている。また、ベローズ３１は、径方向外側へ突出した複数（本発明の実施形態にあっては４つ）の山部３３と径方向内側に窪んだ複数（本発明の実施形態にあってはは４つ）の谷部３５を交互に有しており、パッド本体２７の軸心方向（ベローズ３１の軸心方向）へ伸縮可能である。更に、ベローズ３１は、先端側に、被搬送物Ｗに接触可能な環状の接触部３７を有しており、ベローズ３１の内部は、パッド本体２７の接続孔２９に連通してある。なお、山部３３及び谷部３５の数は、それぞれ、複数に限るものでなく、１つであっても構わない。
【００２８】
ベローズ３１の各山部３３の内側（径方向内側）には、各山部３３を補強するワッシャ３９が密着するように配設されており、各ワッシャ３９は、ポリアセタール又はフッ素樹脂等の樹脂により構成されている。なお、ベローズ３１の各山部３３の内側にワッシャ３９が密着するように配設される代わりに、ベローズ３１のいずれかの山部３３の内側にワッシャ３９が密着するように配設されるようにしても構わなく、ワッシャ３９が樹脂により構成される代わりに、ステンレス鋼等の金属により構成されるようにしても構わない。
【００２９】
前述のベローズ型吸着パッド１９に代えて、図４に示すような別態様のベローズ型吸着パッド４１を用いるようにしても構わない。
【００３０】
即ち、別態様のベローズ型吸着パッド４１は、ベローズ型吸着パッド１９と同様に、パッド本体２７とベローズ３１とを備えている。そして、ベローズ３１の各山部３３の剛性が各谷部３５の剛性よりも高くなるように、ベローズ３１の各山部３３の表面に例えばＦＲＰ等の硬質樹脂からなるコーティング層３３ａが形成されている。なお、ベローズ３１の各山部３３の表面にコーティング層３３ａが形成される代わりに、ベローズ３１の各山部３３の剛性が各谷部３５の剛性よりも高くなるように、ベローズ３１の各山部３３の材料を各谷部３５の材料よりも硬質の材料により構成されるようにしたり、ベローズ３１の各山部３３の肉厚を各谷部３５の肉厚よりも厚肉にしたりしても構わない。
【００３１】
続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３２】
(i)被搬送物の搬送に関する作用
搬送ロボット１を用いて、被搬送物Ｗを出発位置から目標位置に搬送する搬送作業を行う場合には、ロボットアーム３のフランジ５を出発位置に接近する水平方向へ移動させることにより、複数のベローズ型吸着パッド１９（又は４１）を被搬送物Ｗの上方位置に位置させる。次に、ロボットアーム３のフランジ５を下方向へ移動させることにより、複数のベローズ型吸着パッド１９（又は４１）を被搬送物Ｗに接近させて、複数のベローズ型吸着パッド１９（又は４１）におけるベローズ３１の接触部３７を被搬送物Ｗに接触させる。そして、複数の真空エジェクタ２３の駆動により複数のベローズ型吸着パッド１９（又は４１）内に真空圧を発生させて、複数のベローズ型吸着パッド１９（又は４１）によって被搬送物Ｗを吸着することにより、ロボットハンド９によって被搬送物Ｗを保持する。
【００３３】
ロボットハンド９によって被搬送物Ｗを保持した後に、ロボットアーム３のフランジ５を上方向へ移動させることにより、被搬送物Ｗを上方向へ垂直搬送して、出発位置の上方位置に位置させる。そして、ロボットアーム３のフランジ５を目標位置に接近する水平方向へ移動させることにより、被搬送物Ｗを水平搬送して、目標位置の上方位置に位置させる。更に、ロボットアーム３のフランジ５を下方向へ移動させることにより、被搬送物Ｗを下方向へ垂直搬送して、目標位置に位置させる。最後に、複数のベローズ型吸着パッド１９（又は４１）の吸着状態を解除して、ロボットアーム３のフランジ５を上方向へ移動させることにより、ハンド本体１１を被搬送物Ｗに対して離反させる。
【００３４】
(ii)ベローズ型吸着パッド１９（又は４１）の構成に関する特有の作用
前述の被搬送物Ｗの搬送に関する作用の他に、ベローズ型吸着パッド１９にあっては、ベローズ３１の各山部３３の内側に各山部３３を補強するワッシャ３９が密着して配設されているため、ベローズ型吸着パッド１９におけるベローズ３１の各山部３３の径方向剛性を高めることができる。また、別態様のベローズ型吸着パッド４１にあっては、ベローズ３１の各山部３３の剛性が各谷部３５の剛性よりも高くなるようになっているため、別態様のベローズ型吸着パッド４１におけるベローズ３１の各山部３３の径方向剛性を高めることができる。
【００３５】
(iii)本発明の実施形態の効果
従って、本発明の実施形態によれば、ベローズ型吸着パッド１９（又は４１）におけるベローズ３１の山部３３の径方向剛性を高めることができるため、ベローズ型吸着パッド１９（又は４１）内の到達真空度を高く設定しても、ベローズ３１の各山部３３が径方向内側に潰れることを十分に抑制して、ベローズ型吸着パッド１９（又は４１）内の真空破壊現象の発生を阻止することができる。よって、ベローズ型吸着パッド１９（又は４１）による吸着状態の安定化を図りつつ、ベローズ型吸着パッド１９（又は４１）の吸着力、換言すれば、ロボットハンド９の保持力を向上させることができる。
【００３６】
そして、ベローズ型吸着パッド１９を試作した発明品、発明品からワッシャ３９を省略した比較品についてそれぞれ吸着試験を行った結果、発明品の吸着力が比較品の吸着力よりも１．５倍程度向上したことが確認された。なお、吸着試験は、どの位の重量の被搬送物まで持ち上げることができるかを調査する試験であって、発明品及び比較品の吸着力は、持ち上げることが可能な被搬送物Ｗの最大重量を指標にしている。
【００３７】
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限るものでなく、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。
【符号の説明】
【００３８】
Ｗ      被搬送物
１      搬送ロボット
３      ロボットアーム
５      フランジ
７      接続部材
９      ロボットハンド
１１      ハンドベース
１３      第１取付プレート
１５      連結バー
１７      第２取付プレート
１９      ベローズ型吸着パッド
２１      取付金具
２３      真空エジェクタ
２５      エア配管
２７      パッド本体
２９      接続孔
３１      ベローズ
３３      山部
３５      谷部
３７      接触部
３９      ワッシャ
４１      ベローズ型吸着パッド
３３ａ    コーティング層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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