(57)【要約】【課題】柔軟な材料、あるいは表面が滑りやすい被挟持物を安定して保持する保持装置を備えるロボットを提供する。【解決手段】第１把持部および第２把持部と、を備え、前記第１把持部もしくは前記第２把持部の少なくともどちらか一方が、可撓性を備える把持膜と、前記把持膜が固定される第１固定部と、前記把持膜の前記第１固定部により固定される部分とは異なる部分で前記把持膜が固定される第２固定部と、前記第１固定部と前記第２固定部と、に回転可能に固定される第１支持部および第２支持部と、を備え、前記第１支持部および前記第２支持部は、前記把持膜の前記被把持物と接触する面の裏面側に配置される把持装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１把持部および第２把持部と、を備え、
前記第１把持部もしくは前記第２把持部の少なくともどちらか一方が、
可撓性を備える把持膜と、
前記把持膜が固定される第１固定部と、前記把持膜の前記第１固定部により固定される部分とは異なる部分で前記把持膜が固定される第２固定部と、
前記第１固定部と前記第２固定部と、に回転可能に固定される第１支持部および第２支持部と、を備え、
前記第１支持部および前記第２支持部は、前記把持膜の前記被把持物と接触する面の裏面側に配置される、
ことを特徴とする把持装置。
【請求項２】
前記第１支持部および前記第２支持部は、
前記第１固定部および前記第２固定部に回転可能に固定された回転軸部と、
前記回転軸部から前記回転軸部の回転中心に交差する方向に延伸された枠部と、を備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載の把持装置。
【請求項３】
前記把持膜は、
第１把持領域と、
前記第１固定部および前記第２固定部を介して伸張される把持膜伸張方向に沿った前記第１把持領域の外縁部に、前記把持膜伸張方向に沿って延在する第２把持領域と、を有し、
前記把持膜伸張方向の張力が、前記第１把持領域より前記第２把持領域が大きい、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の把持装置。
【請求項４】
前記第２把持領域の膜厚が、前記第１把持領域の膜厚より厚い、
ことを特徴とする請求項３に記載の把持装置。
【請求項５】
前記第２把持領域には、前記第１把持領域の前記把持膜伸張方向の張力より高い張力を有する張力補強部材が接合、もしくは内包されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の把持装置。
【請求項６】
互いに近づくことにより、被把持物を把持する第１把持部および第２把持部と、を備え、
前記第１把持部もしくは前記第２把持部の少なくともどちらか一方が、
外周に少なくとも並行する２辺を有する可撓性を備える把持膜と、
前記並行する２辺の一方の１辺が固定される第１固定部と、他方の１辺が固定される第２固定部と、
前記第１固定部と前記第２固定部と、に回転可能に固定される第１支持部および第２支持部と、を備え、
前記第１支持部および前記第２支持部は、前記把持膜の前記被把持物と接触する面の裏面側に配置され、前記第１固定部および前記第２固定部を介して、前記把持膜を伸張させる把持装置を備える、
ことを特徴とする搬送装置。
【請求項７】
前記把持装置は、
前記第１支持部および前記第２支持部と、
前記第１固定部および前記第２固定部に回転可能に固定される回転軸部と、
前記回転軸部から前記回転軸部の回転中心に交差する方向に延伸された枠部と、を備えている、
ことを特徴とする請求項６に記載の搬送装置。
【請求項８】
前記把持装置の前記把持膜は、
第１把持領域と、
前記第１固定部および前記第２固定部を介して伸張される把持膜伸張方向に沿った前記第１把持領域の外縁部に、前記把持膜伸張方向に沿って延在する第２把持領域と、を有し、
前記把持膜伸張方向の張力が、前記第１把持領域より前記第２把持領域が大きい、
ことを特徴とする請求項６または７に記載の搬送装置。
【請求項９】
アームと、
前記アームに回転可能に連結された把持装置と、を備え、
前記把持装置は
互いに近づくことにより、被把持物を把持する第１把持部および第２把持部と、を備え、
前記第１把持部もしくは前記第２把持部の少なくともどちらか一方が、
外周に少なくとも並行する２辺を有する可撓性を備える把持膜と、
前記並行する２辺の一方の１辺が固定される第１固定部と、他方の１辺が固定される第２固定部と、
前記第１固定部と前記第２固定部と、に回転可能に固定される第１支持部および第２支持部と、を備え、
前記第１支持部および前記第２支持部は、前記把持膜の前記被把持物と接触する面の裏面側に配置され、前記第１固定部および前記第２固定部を介して、前記把持膜を伸張させる、
ことを特徴とするロボット。
【請求項１０】
前記把持装置は、
前記第１支持部および前記第２支持部と、
前記第１固定部および前記第２固定部に回転可能に固定される回転軸部と、
前記回転軸部から前記回転軸部の回転中心に交差する方向に延伸された枠部と、を備えている、
ことを特徴とする請求項９に記載のロボット。
【請求項１１】
前記把持装置の前記把持膜は、
第１把持領域と、
前記第１固定部および前記第２固定部を介して伸張される把持膜伸張方向に沿った前記第１把持領域の外縁部に、前記把持膜伸張方向に沿って延在する第２把持領域と、を有し、
前記把持膜伸張方向の張力が、前記第１把持領域より前記第２把持領域が大きい、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、把持装置、搬送装置およびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
組立作業や分類作業等の作業において被挟持物を保持するロボットが活用されている。ロボットに保持させたい被挟持物は多種多様である。高硬度な物から柔軟な物まで保持可能なロボットハンドが特許文献１に開示されている。これによると、ロボットハンドは一対の保持体を備えている。保持体の片面にはゲル状流体が充填された袋体が設置されている。そして、保持体が被挟持物を挟むとき被挟持物の形状に沿って袋体が変形する。これにより、ロボットハンドは安定して被挟持物を保持することができた。
【０００３】
他にも、並んで配置された被挟持物を保持するロボットハンドが特許文献２に開示されている。ロボットハンドは一対の指形成体を備えている。指形成体は筒状の軟質材で形成されている。指形成体の指先部内に流体を供給することにより指先部を膨張させることが可能になっている。そして、隣り合う被挟持物の間の隙間に指先部を挿入した後で指先部を膨張させる。これにより指先部は硬くなる。ロボットハンドは硬くした指先部で被挟持物を挟んで保持した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４８３８０号公報
【特許文献２】特開平９−１０３９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のロボットハンドでは袋体が設置された一対の保持体が被挟持物を両側から挟んで保持した。被挟持物が並んで設置されているとき、隣り合う被挟持物の間が離れていないと袋体が設置された保持体を隣り合う被挟持物の間に挿入できなかった。
【０００６】
特許文献２のロボットハンドでは被挟持物の側面を硬くした指先部で挟み込んでいた。被挟持物の側面を押圧したときの摩擦力で被挟持物を保持していたので、被挟持物の表面状態や硬さの影響を受け易かった。従って、柔軟な材料、あるいは表面が滑りやすい被挟持物の場合に安定した保持を行えないことがある。そこで、柔軟な材料、あるいは表面が滑りやすい被挟持物を安定して保持する保持装置を備えるロボットが望まれていた。
【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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
〔適用例１〕本適用例に係る把持装置は、第１把持部および第２把持部と、を備え、前記第１把持部もしくは前記第２把持部の少なくともどちらか一方が、可撓性を備える把持膜と、前記把持膜が固定される第１固定部と、前記把持膜の前記第１固定部により固定される部分とは異なる部分で前記把持膜が固定される第２固定部と、前記第１固定部と前記第２固定部と、に回転可能に固定される第１支持部および第２支持部と、を備え、前記第１支持部および前記第２支持部は、前記把持膜の前記被把持物と接触する面の裏面側に配置されることを特徴とする。
【０００９】
本適用例の把持装置によれば、第１把持部および第２把持部、もしくは第１把持部または第２把持部のどちらか、に備える把持膜を備え、第１把持部と第２把持部との間に配設された被把持物を、把持膜を接触させて挟持し、把持することができる。把持膜は可撓性を備えていることから、被把持物の外形状を包み込むように変形しながら被把持物を把持する。従って、被把持物と把持装置との間に大きな摩擦を必要としないため、被把持物を少ない把持力（挟持力）により保持することが可能となり、柔軟材料、あるいは表面が滑りやすい材料、などから作られる被把持物を破損することなく把持し、搬送することができる。
【００１０】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記第１支持部および前記第２支持部は、前記第１固定部および前記第２固定部に回転可能に固定された回転軸部と、前記回転軸部から前記回転軸部の回転中心に交差する方向に延伸された枠部と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
上述の適用例によれば、被把持物を把持することで把持膜を介して被把持物に倣うように枠部が回転軸部の回転中心を中心に回転する。すなわち、把持装置が被把持物を把持していない状態では、枠部を含めた支持部は把持膜に沿う様に配置され、隣り合う被把持物の間隔が少ない場合でも、容易にその少ない間隔（隙間）に把持先端部となる第１固定部、もしくは第２固定部を隣り合う被把持物を損傷させることなくなく、対象の被把持物を把持する動作を行わせることができる。
【００１２】
そして、被把持物が把持膜に把持された状態では、把持膜を介して被把持物によって第１支持部と第２支持部の枠部は倣うように回転移動し、第１支持部および第２支持部によって把持膜内に把持されている被把持物が押圧されて損傷されることなくなく、安定して第１固定部と第２固定部を支持することができる。すなわち、第１固定部および第２固定部によって伸張される把持膜は、安定した張力によって把持装置に装着させることができる。
【００１３】
〔適用例３〕上述の適用例において、前記把持膜は、第１把持領域と、前記第１固定部および前記第２固定部を介して伸張される把持膜伸張方向に沿った前記第１把持領域の外縁部に、前記把持膜伸張方向に沿って延在する第２把持領域と、を有し、前記把持膜伸張方向の張力が、前記第１把持領域より前記第２把持領域が大きいことを特徴とする。
【００１４】
上述の適用例における張力の大小とは、伸長方向に直交する断面において単位面積当たり同じ応力で２つの物を引っ張った場合（伸長させた場合）に、伸長する割合、すなわち伸び率が小さい方の物が、伸び率の大きい物より張力が大きい、ことを示している。言い換えると、同じ大きさで張力の異なる物を、同じ伸長方向に引っ張った場合、張力の大きい物の方の伸び量が少なく、張力の小さい物の方の伸び量が多くなる。
【００１５】
上述の適用例によれば、被把持物を把持した際の第１把持領域の変形量に対して、第２把持領域の変形量は、張力が大きいことにより小さく抑制される。被把持物は滑り易い材料により形成されている場合、第１把持部と第２把持部とが近づく方向に対して、第１把持領域では、被把持物の形に対応して膨らむように変形する。しかし、その第１把持領域の膨らむ変形の反発力によって、第１把持部と第２把持部とが近づく方向に対して交差する方向に滑って移動しようとする作用が働く。
【００１６】
被把持物の滑りによる移動は、第１把持領域に対して高い張力を備える第２把持領域では、被把持物による変形が抑制され、その結果、被把持物の第１把持部と第２把持部とが近づく方向に対して交差する方向への滑りが阻止される。従って、柔軟で滑りやすい表面の被把持物を確実に把持装置に保持することができる。
【００１７】
〔適用例４〕上述の適用例において、前記第２把持領域の膜厚が、前記第１把持領域の膜厚より厚いことを特徴とする。
【００１８】
上述の適用例によれば、高い張力を備える第２把持領域を容易に形成することができる。
【００１９】
〔適用例５〕上述の適用例において、前記第２把持領域には、前記第１把持領域の前記把持膜伸張方向の張力より高い張力を有する張力補強部材が接合、もしくは内包されていることを特徴とする。
【００２０】
上述の適用例によれば、張力補強部材の材質、太さによって、第２把持膜領域の張力を容易に調整することができる。張力補強部材としては、金属、例えばステンレススチール、チタンなどの線材、あるいは高強度合成樹脂の線材などを用いることが好ましい。
【００２１】
〔適用例６〕本適用例の搬送装置は、互いに近づくことにより、被把持物を把持する第１把持部および第２把持部と、を備え、前記第１把持部もしくは前記第２把持部の少なくともどちらか一方が、外周に少なくとも並行する２辺を有する可撓性を備える把持膜と、前記並行する２辺の一方の１辺が固定される第１固定部と、他方の１辺が固定される第２固定部と、前記第１固定部と前記第２固定部と、に回転可能に固定される第１支持部および第２支持部と、を備え、前記第１支持部および前記第２支持部は、前記把持膜の前記被把持物と接触する面の裏面側に配置され、前記第１固定部および前記第２固定部を介して、前記把持膜を伸張させる把持装置を備えることを特徴とする。
【００２２】
本適用例の搬送装置によれば、第１把持部および第２把持部、もしくは第１把持部または第２把持部のどちらか、に備える把持膜を備え、第１把持部と第２把持部との間に配設された被把持物を、把持膜を接触させて挟持し、把持することができる。把持膜は可撓性を備えていることから、被把持物の外形状を包み込むように変形しながら被把持物を把持する。従って、被把持物と把持装置との間に大きな摩擦を必要としないため、被把持物を少ない把持力（挟持力）により保持することが可能となり、柔軟材料、あるいは表面が滑りやすい材料、などから作られる被把持物を破損することなく把持し、搬送することができる。
【００２３】
〔適用例７〕上述の適用例において、前記把持装置は、前記第１支持部および前記第２支持部と、前記第１固定部および前記第２固定部に回転可能に固定される回転軸部と、前記回転軸部から前記回転軸部の回転中心に交差する方向に延伸された枠部と、を備えていることを特徴とする。
【００２４】
上述の適用例によれば、被把持物を把持することで把持膜を介して被把持物に倣うように枠部が回転軸部の回転中心を中心に回転する。すなわち、把持装置が被把持物を把持していない状態では、枠部を含めた支持部は把持膜に沿う様に配置され、隣り合う被把持物の間隔が少ない場合でも、容易にその少ない間隔（隙間）に把持先端部となる第１固定部、もしくは第２固定部を隣り合う被把持物を損傷させることなく、対象の被把持物を把持する動作を行わせることができる。
【００２５】
そして、被把持物が把持膜に把持された状態では、把持膜を介して被把持物によって第１支持部と第２支持部の枠部は倣うように回転移動し、第１支持部および第２支持部によって把持膜内に把持されている被把持物が押圧されて損傷されることなく、安定して第１固定部と第２固定部を支持することができる。すなわち、第１固定部および第２固定部によって伸張される把持膜が、安定した張力によって装着された把持装置を備える搬送装置を得ることができる。
【００２６】
〔適用例８〕上述の適用例において、前記把持装置の前記把持膜は、第１把持領域と、前記第１固定部および前記第２固定部を介して伸張される把持膜伸張方向に沿った前記第１把持領域の外縁部に、前記把持膜伸張方向に沿って延在する第２把持領域と、を有し、前記把持膜伸張方向の張力が、前記第１把持領域より前記第２把持領域が大きいことを特徴とする。
【００２７】
上述の適用例によれば、被把持物を把持した際の第１把持領域の変形量に対して、第２把持領域の変形量は、張力が大きいことにより小さく抑制される。被把持物は滑り易い材料により形成されている場合、第１把持部と第２把持部とが近づく方向に対して、第１把持領域では、被把持物の形に対応して膨らむように変形する。しかし、その第１把持領域の膨らむ変形の反発力によって、第１把持部と第２把持部とが近づく方向に対して交差する方向に滑って移動しようとする作用が働く。
【００２８】
被把持物の滑りによる移動は、第１把持領域に対して高い張力を備える第２把持領域では、被把持物による変形が抑制され、その結果、被把持物の第１把持部と第２把持部とが近づく方向に対して交差する方向への滑りが阻止される。従って、柔軟で滑りやすい表面の被把持物を確実に把持装置に保持した状態で、所定の位置まで搬送することができる搬送装置を得ることができる。
【００２９】
〔適用例９〕本適用例のロボットは、アームと、前記アームに回転可能に連結された把持装置と、を備え、前記把持装置は互いに近づくことにより、被把持物を把持する第１把持部および第２把持部と、を備え、前記第１把持部もしくは前記第２把持部の少なくともどちらか一方が、外周に少なくとも並行する２辺を有する可撓性を備える把持膜と、前記並行する２辺の一方の１辺が固定される第１固定部と、他方の１辺が固定される第２固定部と、前記第１固定部と前記第２固定部と、に回転可能に固定される第１支持部および第２支持部と、を備え、前記第１支持部および前記第２支持部は、前記把持膜の前記被把持物と接触する面の裏面側に配置され、前記第１固定部および前記第２固定部を介して、前記把持膜を伸張させることを特徴とする。
【００３０】
本適用例のロボットによれば、第１把持部および第２把持部、もしくは第１把持部または第２把持部のどちらか、に備える把持膜を備え、第１把持部と第２把持部との間に配設された被把持物を、把持膜を接触させて挟持し、把持することができる。把持膜は可撓性を備えていることから、被把持物の外形状を包み込むように変形しながら被把持物を把持する。従って、被把持物と把持装置との間に大きな摩擦を必要としないため、被把持物を少ない把持力（挟持力）により保持することが可能となり、柔軟材料、あるいは表面が滑りやすい材料、などから作られる被把持物を破損することなく把持し、搬送することができる。
【００３１】
〔適用例１０〕上述の適用例において、前記把持装置は、前記第１支持部および前記第２支持部と、前記第１固定部および前記第２固定部に回転可能に固定される回転軸部と、前記回転軸部から前記回転軸部の回転中心に交差する方向に延伸された枠部と、を備えていることを特徴とする。
【００３２】
上述の適用例によれば、被把持物を把持することで把持膜を介して被把持物に倣うように枠部が回転軸部の回転中心を中心に回転する。すなわち、把持装置が被把持物を把持していない状態では、枠部を含めた支持部は把持膜に沿う様に配置され、隣り合う被把持物の間隔が少ない場合でも、容易にその少ない間隔（隙間）に把持先端部となる第１固定部、もしくは第２固定部を隣り合う被把持物を損傷させることなくなく、対象の被把持物を把持する動作を行わせることができる。
【００３３】
そして、被把持物が把持膜に把持された状態では、把持膜を介して被把持物によって第１支持部と第２支持部の枠部は倣うように回転移動し、第１支持部および第２支持部によって把持膜内に把持されている被把持物が押圧されて損傷されることなくなく、安定して第１固定部と第２固定部を支持することができる。すなわち、第１固定部および第２固定部によって伸張される把持膜が、安定した張力によって装着された把持装置を備えるロボットを得ることができる。
【００３４】
〔適用例１１〕上述の適用例において、前記把持装置の前記把持膜は、第１把持領域と、前記第１固定部および前記第２固定部を介して伸張される把持膜伸張方向に沿った前記第１把持領域の外縁部に、前記把持膜伸張方向に沿って延在する第２把持領域と、を有し、前記把持膜伸張方向の張力が、前記第１把持領域より前記第２把持領域が大きいことを特徴とする。
【００３５】
上述の適用例によれば、被把持物を把持した際の第１把持領域の変形量に対して、第２把持領域の変形量は、張力が大きいことにより小さく抑制される。被把持物は滑り易い材料により形成されている場合、第１把持部と第２把持部とが近づく方向に対して、第１把持領域では、被把持物の形に対応して膨らむように変形する。しかし、その第１把持領域の膨らむ変形の反発力によって、第１把持部と第２把持部とが近づく方向に対して交差する方向に滑って移動しようとする作用が働く。
【００３６】
被把持物の滑りによる移動は、第１把持領域に対して高い張力を備える第２把持領域では、被把持物による変形が抑制され、その結果、被把持物の第１把持部と第２把持部とが近づく方向に対して交差する方向への滑りが阻止される。従って、柔軟で滑りやすい表面の被把持物を確実に把持装置に保持した状態で、所定の位置まで搬送することができるロボットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態に係る把持装置の構成を示す概略斜視図。
【図２】第１実施形態に係る把持装置の構成を示す、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は図１（ａ），（ｂ）および図２（ａ）に示すＡ−Ａ´部方向の断面図。
【図３】第１実施形態に係る把持装置の、（ａ）は図１（ａ）のＹ方向部分側面図、（ｂ）は図３（ａ）に示すＣ−Ｃ´部の断面図。
【図４】第１実施形態に係る把持装置の、（ａ）は図１（ｂ）のＹ方向部分側面図、（ｂ）は図４（ａ）に示すＣ−Ｃ´部の断面図。
【図５】第１実施形態に係る把持装置の、（ａ）は図２（ａ）のＹ方向部分側面図、（ｂ）は図５（ａ）に示すＣ−Ｃ´部の断面図。
【図６】（ａ）は第１付勢部および基部を示す要部模式断面図、（ｂ）は第１棒と第１先端部との接続構造を示す要部模式断面図。
【図７】第１棒〜第４棒の動作を説明するための模式図。
【図８】第１棒〜第４棒の動作を説明するための模式図。
【図９】第１実施形態に係る把持装置に備える把持膜のその他の形態を示す断面図。
【図１０】第１実施形態に係る把持装置に備える把持膜の作用効果を説明する模式断面図。
【図１１】第２実施形態に係るロボットの外観図。
【図１２】第２実施形態に係るロボットのその他の形態を示す模式正面図。
【図１３】第２実施形態に係るロボットのその他の形態を示す模式正面図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００３９】
（第１実施形態）
図１および図２は第１実施形態に係る把持装置の構成を示す概略斜視図であり、図１（ａ）は把持装置が被把持物を保持する直前の状態を示し、図１（ｂ）は、把持装置が被把持物に接触する状態を示す。図２（ａ）は、ロボットハンドが被把持物を保持した状態を示す。図２（ｂ）は、把持装置の構成を示す模式側断面図である。
【００４０】
図１（ａ）〜図２（ｂ）に示すように、四角形の板状の載置台１の上に被把持物２が載置されている。載置台１の図中上側を向く面は平面１ａとなっている。この平面１ａの法線の方向は重力加速度が作用する方向と逆の方向であり、この方向をＺ方向とする。そして、平面１ａに沿った方向をＸ方向およびＹ方向とし、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向はそれぞれ直交する方向である。なお、被把持物２は特に限定されず柔軟な物体であっても良く、変形し難い物体であってもよい。被把持物２は、例えば、ハム、ソーセージ、チーズ、クリームコロッケ、こんにゃく、豆腐、寒天等の物体であり、本実施形態に係る把持装置では特に柔軟且つ表面が滑りやすい物体である、こんにゃく、寒天等を把持することに好適である。図を見やすくするために載置台１上には被把持物２が１個のみ載置されているが、載置台１には複数の被把持物２が接近し配列して設置されていてもよい。
【００４１】
被把持物２のＺ方向には搬送装置３に設置された把持装置４が位置している。搬送装置３はＹ方向に延在するアーム５とアーム５に接続された図示しない駆動部を備えている。そして、搬送装置３は駆動部を動作させることにより、アーム５を移動させることが可能になっている。
【００４２】
アーム５の先端には昇降機構６および回動機構７が設置されている。昇降機構６および回動機構７は昇降回動軸８を回動させ、昇降回動軸８をＺ方向に往復移動させる。昇降機構６および回動機構７の構造は特に限定されない。昇降機構６にはモーターとボールねじ、リニアモーター、ラックとピニオン等を用いることができる。例えば本実施形態では昇降機構６はモーターとボールネジとを組み合わせた構造であり、ボールネジが昇降回動軸８を直動させている。回動機構７はモーターと減速ギアとを組み合わせた構造であり、減速ギアが昇降回動軸８を回動させる。
【００４３】
昇降回動軸８の−Ｚ方向の端には把持装置４が設置されている。把持装置４は昇降回動軸８と接続する位置変更部９を備えている。位置変更部９は略直方体の形状をしている。図２（ｂ）に示すように、位置変更部９の−Ｚ方向側の面には一対のレール９ａがＸ方向に延在して設置されている。レール９ａには第１ステージ９ｂおよび第２ステージ９ｃが吊るされて設置されている。第１ステージ９ｂおよび第２ステージ９ｃはレール９ａに沿って±Ｘ方向に移動する。第１ステージ９ｂおよび第２ステージ９ｃが移動する±Ｘ方向を位置変更方向９ｄとする。
【００４４】
位置変更部９は内部に図示しない直動機構を備え、直動機構は第１ステージ９ｂおよび第２ステージ９ｃを位置変更方向９ｄに往復移動する。位置変更部９は第１ステージ９ｂおよび第２ステージ９ｃを各々独立して移動させることができる。位置変更部９が備える直動機構の構造は特に限定されず、昇降機構６と同様な機構を用いることができる。本実施形態では例えば、この直動機構はステップモーターとボールネジとを組み合わせて構成されている。
【００４５】
第１ステージ９ｂの−Ｚ方向側には第１ステージ９ｂと接続して保持部としての第１把持部１０が設置されている。第２ステージ９ｃの−Ｚ方向側には第２ステージ９ｃと接続して保持部としての第２把持部１１が設置されている。位置変更部９は第１ステージ９ｂおよび第２ステージ９ｃを移動させることにより第１把持部１０と第２把持部１１との相対位置を変更する機能を備えている。なお、この相対位置の制御では、予め設定されたテンプレートによる位置制御による方法や、把持圧力を圧力センサー等でモニタリングしながら把持する把持圧力制御による方法等を用いることができる。
【００４６】
第１把持部１０は位置変更部９と接続する第１把持部１０の第１固定部としての第１基部１２を備え、位置変更部９は第１基部１２を移動する。第１基部１２はＺ方向に延在する角棒状の縦部材１２ａの一端にＹ方向に延在する直方体の第１横部材１２ｂが中央で接続した形状となっている。同様に、第２把持部１１も位置変更部９と接続する第２把持部１１の第１固定部としての第２基部１３を備え、位置変更部９は第２基部１３を移動する。第２基部１３はＺ方向に延在する角棒状の縦部材１３ａの端にＹ方向に延在する直方体の第２横部材１３ｂが中央で接続した形状となっている。縦部材１２ａおよび縦部材１３ａは位置変更部９の直動機構と接続されている。そして、縦部材１２ａと縦部材１３ａとの間隔が位置変更部９によって変更される。
【００４７】
第１横部材１２ｂの−Ｚ方向側には−Ｚ方向に延在する第１把持部１０の第１支持部としての第１棒１４および第２支持部としての第２棒１５が設置されている。第１棒１４はＺ方向に沿う回転軸１４ａを回動中心にして回動可能に設置されている。同様に、第２棒１５もＺ方向に沿う回転軸１５ａを回動中心にして回動可能に設置されている。回転軸１４ａおよび回転軸１５ａは位置変更方向９ｄと直交している。第１棒１４は、第１横部材１２ｂへ回転軸としての直線部１４ｅと、直線部１４ｅから回転軸１４ａに交差するよう延出された円弧部１４ｂと、回転軸１４ａに沿う様に延在させた突出部１４ｃと、を有している。更に、突出部１４ｃの−Ｚ方向に延在する円弧部１４ｇと、円弧部１４ｇに接続される回転軸１４ａを回動中心とする直線部１４ｈと、を有している。同様に第２棒１５は、横部材１２ｂへ回転軸としての直線部１５ｅと、直線部１５ｅから回転軸１５ａに交差するよう延出された円弧部１５ｂと、回転軸１５ａに沿う様に延在させた突出部１５ｃと、を有している。更に、突出部１５ｃの−Ｚ方向に延在する円弧部１５ｇと、円弧部１５ｇに接続される回転軸１５ａを回動中心とする直線部１５ｈと、を有している。そして、第１棒１４の直線部１４ｈと、第２棒１５の直線部１５ｈと、に第１把持部１０の第２固定部としての第１先端部１８が、回動可能に固定されている。
【００４８】
第１横部材１２ｂのＺ方向側には第１棒１４と対向する場所に付勢部としての第１付勢部１６が設置され、第２棒１５と対向する場所に付勢部としての第２付勢部１７が設置されている。第１付勢部１６は第１棒１４の直線部１４ｅと接続し、第１棒１４が回動する角度に応じたトルクを発生する。同様に、第２付勢部１７は第２棒１５の直線部１５ｅと接続し、第２棒１５が回動する角度に応じたトルクを発生する。第１付勢部１６および第２付勢部１７により第１棒１４および第２棒１５は所定の回動方向に付勢されている。
【００４９】
上述したように、第１棒１４は２つの円弧部１４ｂ，１４ｇを有し弓形状または略弓形状に湾曲した形状をした棒である。第１棒１４の両端は直線状となっており回転軸１４ａに沿って配置されている直線部１４ｅ，１４ｈである。回転軸１４ａから最も離れた２つの円弧部１４ｂ，１４ｇの間の部分を突出部１４ｃとする。本実施形態の図示（図１、図２）では、突出部１４ｃは直線状に形成されているが、例えば、円弧状の突出部などであってもよい。同様に、第２棒１５は２つの円弧部１５ｂ，１５ｇを有し弓形状または略弓形状に湾曲した形状をした棒である。第２棒１５の両端は直線状となっており回転軸１５ａに沿って配置されている直線部１５ｅ，１５ｈである。回転軸１５ａから最も離れた２つの円弧部１５ｂ，１５ｇの間の部分を突出部１５ｃとする。なお、本実施形態の図示（図１、図２）では、突出部１５ｃは直線状に形成されているが、例えば、円弧状の突出部などであってもよく、第１棒１４の突出部１４ｃと、第２棒１５の突出部１５ｃと、は同じ形状でなくてもよい。
【００５０】
第１棒１４および第２棒１５は、その断面形状に限定は無いが、後述するが、把持装置４によって被把持物２は把持されることにより被把持物２と接触する把持膜２５が、第１棒１４および第２棒１５に接近、接触する。このとき、第１棒１４および第２棒１５に接触する把持膜２５の表面を損傷させないためにも、断面形状に角部の無い、例えば円形の断面形状を備えることが好ましい。なお、中空の管で第１棒１４および第２棒１５を形成してもよい。
【００５１】
第２把持部１１は第１把持部１０と同様の構成を備えている。第２横部材１３ｂの−Ｚ方向側には−Ｚ方向に延在する第２把持部１１の第１支持部としての第３棒２０および第２支持部としての第４棒２１が設置されている。第３棒２０はＺ方向に沿う回転軸２０ａを回動中心にして回動可能に設置されている。同様に、第４棒２１もＺ方向に沿う回転軸２１ａを回動中心にして回動可能に設置されている。回転軸２０ａおよび回転軸２１ａは位置変更方向９ｄと直交している。第３棒２０は、第２横部材１３ｂへ回転軸としての直線部２０ｅと、直線部２０ｅから回転軸２０ａに交差するよう延出された円弧部２０ｂと、回転軸２０ａに沿う様に延在させた突出部２０ｃと、を有している。更に、突出部２０ｃの−Ｚ方向に延在する円弧部２０ｇと、円弧部２０ｇに接続される回転軸２０ａを回動中心とする直線部２０ｈと、を有している。同様に第４棒２１は、第１横部材１２ｂへ回転軸としての直線部２１ｅと、直線部２１ｅから回転軸２１ａに交差するよう延出された円弧部２１ｂと、回転軸２１ａに沿う様に延在させた突出部２１ｃと、を有している。更に、突出部２１ｃの−Ｚ方向に延在する円弧部２１ｇと、円弧部２１ｇに接続される回転軸２１ａを回動中心とする直線部２１ｈと、を有している。そして、第３棒２０の直線部２０ｈと、第４棒２１の直線部２１ｈと、に第２把持部１１の第２固定部としての第２先端部２４が、回動可能に固定されている。
【００５２】
第１横部材１２ｂのＺ方向側には第３棒２０と対向する場所に付勢部としての第３付勢部２２が設置され、第４棒２１と対向する場所に付勢部としての第４付勢部２３が設置されている。第３付勢部２２は第３棒２０の直線部２０ｅと接続し、第３棒２０が回動する角度に応じたトルクを発生する。同様に、第４付勢部２３は第４棒２１の直線部２１ｅと接続し、第４棒２１が回動する角度に応じたトルクを発生する。第３付勢部２２および第４付勢部２３により第３棒２０および第４棒２１は所定の回動方向に付勢されている。
【００５３】
上述したように、第３棒２０は２つの円弧部２０ｂ，２０ｇを有し弓形状または略弓形状に湾曲した形状をした棒である。第３棒２０の両端は直線状となっており回転軸２０ａに沿って配置されている直線部２０ｅ，２０ｈである。回転軸２０ａから最も離れた２つの円弧部２０ｂ，２０ｇの間の部分を突出部２０ｃとする。本実施形態の図示（図１、図２）では、突出部２０ｃは直線状に形成されているが、例えば、円弧状の突出部などであってもよい。同様に、第４棒２１は２つの円弧部２１ｂ，２１ｇを有し弓形状または略弓形状に湾曲した形状をした棒である。第４棒２１の両端は直線状となっており回転軸２１ａに沿って配置されている直線部２１ｅ，２１ｈである。回転軸２１ａから最も離れた２つの円弧部２１ｂ，２１ｇの間の部分を突出部２１ｃとする。なお、本実施形態の図示（図１、図２）では、突出部２１ｃは直線状に形成されているが、例えば、円弧状の突出部などであってもよく、第３棒２０の突出部２０ｃと、第４棒２１の突出部２１ｃと、は同じ形状でなくてもよい。
【００５４】
第３棒２０および第４棒２１は、その断面形状に限定は無いが、把持装置４によって被把持物２は把持されることにより被把持物２と接触する把持膜２６が、第３棒２０および第４棒２１に接近、接触する。このとき、第３棒２０および第４棒２１に接触する把持膜２６の表面を損傷させないためにも、断面形状に角部の無い、例えば円形断面を備えることが好ましい。なお、中空の管で第３棒２０および第４棒２１を形成してもよい。
【００５５】
第１把持部１０には、第１横部材１２ｂと第１先端部１８との間に被把持物２と接触するように把持膜２５が設置されている。把持膜２５は、一方の端部が第１横部材１２ｂに固定され、もう一方の端部が第１先端部１８に固定され、第１棒１４および第２棒１５によって、第１横部材１２ｂと第１先端部１８を介してＺ方向に伸張されている。同様に、第２把持部１１には、第２横部材１３ｂと第２先端部２４との間に被把持物２と接触するように把持膜２６が設置されている。把持膜２６は一方の端部が第２横部材１３ｂに固定され、もう一方の端部が第２先端部２４に固定され、第３棒２０および第４棒２１によって、第２横部材１３ｂと第２先端部２４を介して把持膜２６はＺ方向に伸張されている。すなわち、把持装置４では、把持膜２５，２６は、被把持物２を挟み込み、接触する第１把持領域としての被把持物接触領域２５ａ，２６ａが対向して配置される。把持膜２５および把持膜２６の材質は弾力性のある材料であれば良く特に限定されない。把持膜２５および把持膜２６の材質は、例えば、シリコンゴム等の合成ゴムや天然ゴムや糸状のゴムが編み込まれた布等を用いることができる。また、把持膜２５および把持膜２６を網状に形成し、可撓性を備えさせ、用いることもできる。本実施形態では把持膜２５および把持膜２６にシリコンゴムが用いられている。
【００５６】
位置変更部９が第１ステージ９ｂと第２ステージ９ｃとの間隔を狭くするとき把持膜２５と把持膜２６とが被把持物２の側面と側面側の底面に接触する。そして、第１把持部１０および第２把持部１１は被把持物２を把持膜２５と把持膜２６との一部で挟んで保持する。
【００５７】
把持装置４の図中Ｙ方向側には制御部２７が設置されている。制御部２７はアーム５の制御および把持装置４の制御を行う装置である。制御部２７は第１ステージ９ｂと第２ステージ９ｃとを移動させて、第１把持部１０と第２把持部１１との間隔を調整する。
【００５８】
第１基部１２、第２基部１３、第１先端部１８、第２先端部２４、第１棒１４、第２棒１５、第３棒２０および第４棒２１の材質は洗浄および消毒に耐え剛性のある材質であれば良く、特に限定されない。金属やシリコーン樹脂等を用いることができる。本実施形態では、例えば、第１基部１２、第２基部１３、第１先端部１８、第２先端部２４、第１棒１４、第２棒１５、第３棒２０および第４棒２１の材質にステンレス鋼を採用している。なお、洗浄は、例えば、洗浄液に浸漬して超音波洗浄する方法とブラッシング等の機械的洗浄とを組み合わせた方法を用いることができる。消毒には、例えば、煮沸消毒や塩素消毒等を行うことができる。
【００５９】
図１（ａ）に示すように、把持装置４が被把持物２を保持していないとき、第１棒１４と第２棒１５とは同一平面に沿って配置され、第３棒２０と第４棒２１とは同一平面に沿って配置される。図１（ｂ）に示すように、第１基部１２と第２基部１３とが接近するとき、第１棒１４〜第４棒２１は被把持物２と接触する。そして、第１棒１４〜第４棒２１は弓形状に湾曲しているので、第１棒１４〜第４棒２１が回転して第１先端部１８と第２先端部２４とは被把持物２の±Ｘ方向の外周より中心側に位置する。
【００６０】
図２（ａ）に示すように、第１基部１２と第２基部１３とがさらに接近する。第１棒１４および第２棒１５は−Ｘ側に突出し、第３棒２０および第４棒２１はＸ側に突出する。そして、第１先端部１８と第２先端部２４とは、さらに、被把持物２のＸ方向の外周より中心側に位置する。
【００６１】
被把持物２が、本実施形態では図１および図２に示す、球体を例にして、把持装置４に備える把持膜２５，２６について説明する。図３（ａ）は、図１（ａ）に示す把持装置４のＹ方向の部分正面図である。また、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すＣ−Ｃ´部の断面図である。
【００６２】
図３（ａ）に示す被把持物２が載置台１に載置された状態において、把持装置４に備える把持膜２５，２６は被把持物２から離間している。このとき、第１棒１４、第２棒１５、第３棒２０、そして第４棒２１は、付勢部１６，１７，２２，２３によって付勢され、図３（ｂ）に示すように突出部１４ｃ，１５ｃおよび突出部２０ｃ，２１ｃが互いにＹ方向で近接するように配置される。
【００６３】
把持膜２５は、図３（ｂ）に示すように、被把持物２に接触する第１把持領域としての被把持物接触領域２５ａと、被把持物接触領域２５ａのＹ方向の外縁部には第２把持領域としての高張力部２５ｂと、を備えている。把持膜２５が装着される第１横部材１２ｂおよび第１先端部１８を、第１棒１４および第２棒１５によって支持することで把持膜２５を略Ｚ方向となるに伸張方向Ｆに伸張され、高張力部２５ｂは、伸張方向Ｆに沿って延設されている。高張力部２５ｂは、被把持物接触領域２５ａに対して、厚肉に形成され、伸張方向Ｆの変位量に対して、高張力部２５ｂの引っ張り応力が、被把持物接触領域２５ａの引っ張り力応力より大きくなっている。
【００６４】
同様に把持膜２６は、図３（ｂ）に示すように、被把持物２に接触する第１把持領域としての被把持物接触領域２６ａと、被把持物接触領域２６ａのＹ方向の外縁部には第２把持領域としての高張力部２６ｂと、を備えている。把持膜２６が装着される第２横部材１３ｂおよび第２先端部２４を、第３棒２０および第４棒２１によって支持することで把持膜２６を略Ｚ方向となるに伸張方向Ｆに伸張され、高張力部２６ｂは、伸張方向Ｆに沿って延設されている。高張力部２６ｂは、被把持物接触領域２６ａに対して、厚肉に形成され、伸張方向Ｆの変位量に対して、高張力部２６ｂの引っ張り応力が、被把持物接触領域２６ａの引っ張り力応力より大きくなっている。
【００６５】
図４（ａ）は、図２（ａ）に示す把持装置４のＹ方向部分正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示すＣ−Ｃ´部の断面図である。図４、および図２（ａ）は、被把持物２の把持動作を始めた段階の状態、すなわち、第１ステージ９ｂおよび第２ステージ９ｃが図示する矢印Ｈ方向に駆動され、把持膜２５，２６が接近した状態を示している。把持膜２５，２６が接近することにより、把持膜２５，２６の被把持物接触領域２５ａ，２６ａによって被把持物２が挟持され、被把持物接触領域２５ａ，２６ａが被把持物２によってＸ方向に膨らむように変形が始まる。
【００６６】
このとき、図４（ａ）に示すように、把持膜２５では、被把持物接触領域２５ａが被把持物２によって押圧され、膨らむように変形し始めるが、被把持物接触領域２５ａの外延部に延設されている高張力部２５ｂは、被把持物接触領域２５ａより高い張力によって、膨らみ方向の変形が抑制され、被把持物接触領域２５ａの変形に対して著しく僅かな変形しか生じない。同様に把持膜２６では、被把持物接触領域２６ａが被把持物２によって押圧され、膨らむように変形し始めるが、被把持物接触領域２６ａの外延部に延設されている高張力部２５ｂは、被把持物接触領域２５ａより高い張力によって、膨らみ方向の変形が抑制され、被把持物接触領域２６ａの変形と比較して僅かな変形しか生じない。
【００６７】
また、図４（ａ）のＣ−Ｃ´部断面の図４（ｂ）に示すように、第１棒１４の突出部１４ｃは、把持膜２５の被把持物接触領域２５ａの膨らみによって、回転軸１４ａを中心にして外側ｒ1方向に移動させられ、同様に、第２棒１５の突出部１５ｃは、把持膜２５の被把持物接触領域２５ａの膨らみによって、回転軸１５ａを中心にして外側ｒ2方向に移動させられる。更に、第３棒２０の突出部２０ｃは、把持膜２６の被把持物接触領域２６ａの膨らみによって、回転軸２０ａを中心にして外側ｒ3方向に移動させられ、同様に、第４棒２１の突出部２１ｃは、把持膜２６の被把持物接触領域２６ａの膨らみによって、回転軸２１ａを中心にして外側ｒ4方向に移動させられる。
【００６８】
第１棒１４、第２棒１５、第３棒２０および第４棒２１は、それぞれ、第１付勢部１６、第２付勢部１７、第３付勢部２２および第４付勢部２３によって、被把持物２方向に向かって、すなわち突出部１４ｃ，１５ｃ，２０ｃ，２１ｃを移動方向ｒ1，ｒ2，ｒ3，ｒ4の逆方向に向かって付勢されている。これにより、被把持物２は、把持膜２５，２６の被把持物接触領域２５ａ，２６ａを介して、移動方向ｒ1，ｒ2，ｒ3，ｒ4の逆方向ｐ1，ｐ2，ｐ3，ｐ4方向に付勢され、把持膜２５，２６の中央部に安定して配置させるように作用する。
【００６９】
更に、把持膜２５および把持膜２６において、高張力部２５ｂ，２６ｂは、被把持物接触領域２５ａ，２６ａに対して変形量が小さくなることにより、被把持物接触領域２５ａ，２６ａが、図４（ｂ）に示すように被把持物２を包み込むように変形する。これにより、把持膜２５，２６によっても、被把持物２は、把持膜２５，２６の中央に安定して配置されるように作用する。
【００７０】
更に、図５（ａ）に示すように、第１ステージ９ｂおよび第２ステージ９ｃを図示する矢印Ｈ方向に図４（ａ）に示す状態から更に駆動させ、把持膜２５，２６を接近させ、被把持物２が把持装置４に搬送可能な状態に把持される。すなわち、第１先端部１８および第２先端部２４は、柔軟性を有する被把持物２の外形状が把持膜２５，２６によって押圧され、変形してもその変形後の外形状に対して十分に狭い間隔で対向させることにより、被把持物２の重力による落下を生じさせることはない。
【００７１】
また、図５（ａ）に示すＣ−Ｃ´部断面の図５（ｂ）に示すように、把持膜２５，２６の被把持物接触領域２５ａ，２６ａは、把持膜２５，２６が更に近接することにより、被把持物２によって膨らみが大きくなり、第１棒１４、第２棒１５、第３棒２０および第４棒２１の突出部１４ｃ，１５ｃ，２０ｃ，２１ｃは、移動方向ｒ1，ｒ2，ｒ3，ｒ4の移動量が増加する。これに伴い、第１付勢部１６、第２付勢部１７、第３付勢部２２および第４付勢部２３による被把持物２方向に向かう突出部１４ｃ，１５ｃ，２０ｃ，２１ｃの付勢力、すなわちｐ1，ｐ2，ｐ3，ｐ4方向の付勢力が増加する。従って、被把持物２を把持膜２５，２６の中央部に更に安定して配置させるように作用し、搬送時に把持装置４から被把持物２が脱落することなく、安定して搬送することができる。
【００７２】
また、図５（ｂ）に示すように、把持膜２５，２６の高張力部２５ｂ，２６ｂは、大きく膨らむ被把持物接触領域２５ａ，２６ａに対して、変形が少ない、すなわち膨らみが少ない。従って、変形量の小さい把持膜２５の高張力部２５ｂと、把持膜２６の高張力部２６ｂと、が対向する間隙は、被把持物２の外形より狭い状態で維持できることができる。被把持物２が柔軟で滑りやすい材料であっても、被把持物２が把持膜２５の高張力部２５ｂと、把持膜２６の高張力部２６ｂと、が対向する間隙を通過してＹ方向に被把持物接触領域２５ａと被把持物接触領域２６ｂと、の間の被把持物２の挟持領域から逸脱することが抑制できる。
【００７３】
上述したように、被把持物２が、把持装置４の把持膜２５，２６に把持されることにより、被把持物接触領域２５ａ，２６ａが膨らみ、第１棒１４、第２棒１５、第３棒２０および第４棒２１に備えられた突出部１４ｃ，１５ｃ，２０ｃ，２１ｃは把持膜２５，２６によって押圧される。押圧された突出部１４ｃ，１５ｃ，２０ｃ，２１ｃは、第１棒１４、第２棒１５、第３棒２０および第４棒２１の回転軸１４ａ，１５ａ，２０ａ，２１ａを回転中心として移動させられるが、第１棒１４は第１付勢部１６によって、第２棒１５は第２付勢部１７によって、第３棒２０は第３付勢部２２によって、第４棒２１は第４付勢部２３によって突出部１４ｃ，１５ｃ，２０ｃ，２１ｃが、把持膜２５，２６に付勢される。この付勢部１６，１７，２２，２３について、第１付勢部１６を代表例にして、説明する。
【００７４】
図６（ａ）は第１付勢部１６および第１基部１２を示す要部模式断面図である。図６（ａ）に示すように、第１横部材１２ｂには貫通孔１２ｃが設置され、貫通孔１２ｃには第１棒１４が挿入されている。貫通孔１２ｃには軸受機構としての第１軸受３１および軸受機構としての第２軸受３２が設置され、第１軸受３１および第２軸受３２が第１棒１４を回動可能に支持している。第１軸受３１および第２軸受３２は第１棒１４を２か所の場所で支えている。これにより、第１軸受３１および第２軸受３２は第１棒１４の直線部１４ｅが回転軸１４ａに対して傾くことを抑制し回転軸１４ａを回動中心として第１棒１４を精度良く回動させることができる。
【００７５】
第１軸受３１および第２軸受３２は第１棒１４を低い摩擦抵抗で回動できれば良く、第１軸受３１および第２軸受３２の種類は特に限定されない。第１軸受３１および第２軸受３２の種類は例えば、玉軸受やころ軸受等の転がり軸受、エンジニアリング・プラスチック、軸受合金、セラミック等を用いたすべり軸受けを用いることができる。本実施形態では、玉軸受の１つであるボールベアリングを用いている。
【００７６】
第１棒１４は第１横部材１２ｂを貫通して突出している。第１棒１４の端には第１棒１４の径方向に貫通する貫通孔１４ｄが形成されている。第１付勢部１６はばねとしてのコイルばね１６ａを備え、コイルばね１６ａの端は貫通孔１４ｄに挿入されている。第１横部材１２ｂの上面には凹部１２ｄが形成され、コイルばね１６ａの端は凹部１２ｄに挿入されている。第１棒１４が回転軸１４ａを中心として回動するときコイルばね１６ａにより第１棒１４にトルクがかかるようになっている。
【００７７】
コイルばね１６ａを覆うようにカバー１６ｂが設置されている。カバー１６ｂはコイルばね１６ａに被把持物２が分離したものが付着しないようにコイルばね１６ａを保護する。なお、第２棒１５が第１横部材１２ｂに設置されている構造は第１棒１４が第１横部材１２ｂに設置されている構造と同じであり、説明を省略する。同様に、第３棒２０および第４棒２１が第２横部材１３ｂに設置されている構造は第１棒１４が第１横部材１２ｂに設置されている構造と同じであり、説明を省略する。第２付勢部１７、第３付勢部２２および第４付勢部２３の内部構造は第１付勢部１６の内部構造と同じであり説明を省略する。
【００７８】
図６（ｂ）は第１棒１４と第１先端部１８との接続構造を示す要部模式断面図である。図６（ｂ）に示すように、第１棒１４の−Ｚ方向の端は回転軸１４ａに沿った直線状になっている。そして、第１棒１４の端は第３軸受３３を介して第１先端部１８に設置されている。従って、第１棒１４は第１先端部１８に対して低い摩擦抵抗で回動可能になっている。
【００７９】
第３軸受３３の種類は特に限定されず、第１軸受３１と同様な軸受を用いることができる。なお、第２棒１５が第１先端部１８に設置されている構造は第１棒１４が第１先端部１８に設置されている構造と同じであり、説明を省略する。同様に、第３棒２０および第４棒２１が第２先端部２４に設置されている構造は第１棒１４が第１先端部１８に設置されている構造と同じであり、説明を省略する。
【００８０】
図７および図８は第１棒１４〜第４棒２１の動作を説明するための模式図である。図７（ａ）〜図８（ｂ）は図２（ｂ）のＢ−Ｂ´線から見た図である。図７（ａ）は把持装置４が被把持物２を保持していない状態を示す。図７（ｂ）〜図８（ａ）は把持装置４が被把持物２を保持するまでの経過を示す。図８（ｂ）は把持装置４が被把持物２を保持している状態を示す。図８（ｃ）および図８（ｄ）は第１横部材１２ｂのＺ方向側から第１棒１４を見た図である。図８（ｃ）は把持装置４が被把持物２を保持していない状態を示し、図８（ｄ）は把持装置４が被把持物２を保持している状態を示している。なお、図を見やすくするために図８（ｃ）および図８（ｄ）はカバー１６ｂのＺ方向側の面を省略しており、図７および図８は把持膜２５および把持膜２６を省略している。
【００８１】
図７（ａ）に示すように、把持装置４が本実施形態では略球形の被把持物２を保持していないとき、Ｘ方向における第１先端部１８と第２先端部２４との間の間隔は被把持物２の外形状より広くなっている。そして、第１棒１４の突出部１４ｃおよび第２棒１５の突出部１５ｃは互いに接近し、第１先端部１８の長手方向に向かって突出する。これにより、第１棒１４および第２棒１５はＺ方向から見たときに同一または略同一の仮想平面１９ａに倣い第１先端部１８と重なる。第１棒１４および第２棒１５は第１先端部１８のＸ方向に突出しないようになっている。同様に、第３棒２０の突出部２０ｃおよび第４棒２１の突出部２１ｃは互いに接近し、第２先端部２４の長手方向に向かって突出する。これにより、第３棒２０および第４棒２１はＺ方向から見たときに同一または略同一の仮想平面１９ｂに倣い第２先端部２４と重なる。第３棒２０および第４棒２１は第２先端部２４のＸ方向に突出しないようになっている。
【００８２】
図７（ｂ）に示すように、位置変更部９が第１基部１２と第２基部１３とを移動させて、第１棒１４、第２棒１５、第３棒２０および第４棒２１の間隔を狭くする。これにより、第１棒１４では突出部１４ｃが把持膜２５，２６（図示省略）を介して被把持物２に押圧されて、回転軸１４ａを中心にして回動する。同様に、第２棒１５、第３棒２０、第４棒２１はそれぞれ回転軸１５ａ、回転軸２０ａ、回転軸２１ａを中心にして回動する。第１棒１４および第２棒１５は仮想平面１９ａから離れ、第３棒２０および第４棒２１は仮想平面１９ｂから離れる。そして、Ｚ方向から見て第１先端部１８および第２先端部２４が被把持物２の中心に向かって、すなわち第１先端部１８と第２先端部２４との間隔を狭める方向に移動する。
【００８３】
図７（ｃ）および図８（ａ）に示すように、位置変更部９が第１基部１２と第２基部１３とをさらに移動させて、第１棒１４、第２棒１５、第３棒２０および第４棒２１の間隔を狭くする。これにより、突出部１４ｃが被把持物２に押圧されて、第１棒１４が回転軸１４ａを中心にして回動する。同様に、第２棒１５、第３棒２０、第４棒２１はそれぞれ回転軸１５ａ、回転軸２０ａ、回転軸２１ａを中心にして回動する。そして、Ｚ方向から見て第１先端部１８および第２先端部２４が被把持物２の中心に向かって、すなわち第１先端部１８と第２先端部２４との間隔を狭める方向に移動する。
【００８４】
図８（ｂ）に示すように、位置変更部９が第１基部１２と第２基部１３とをさらに移動させて、第１棒１４、第２棒１５、第３棒２０および第４棒２１の間隔を狭くする。そして、第１棒１４の突出部１４ｃおよび第２棒１５の突出部１５ｃは被把持物２に押圧されて第１横部材１２ｂから離れる方向に向かって突出する。そして、Ｚ方向から見たとき第１先端部１８は被把持物２の図示する下側、すなわち底部に進入する。
【００８５】
同様に、第３棒２０の突出部２０ｃおよび第４棒２１の突出部２１ｃも被把持物２に押圧されて第２横部材１３ｂから離れる方向に向かって突出する。そして、Ｚ方向から見たとき第２先端部２４は被把持物２の底部に進入する。これにより、第１先端部１８と第２先端部２４との間隔は被把持物２の幅より短くなるので、第１先端部１８、第２先端部２４、把持膜２５および把持膜２６にて被把持物２を支えることが可能になる。
【００８６】
次に、把持装置４が被把持物２を離すとき位置変更部９が第１基部１２と第２基部１３とを移動させて、第１基部１２と第２基部１３との間隔を広くする。このとき、図８（ｂ）、図８（ａ）、図７（ｃ）、図７（ｂ）、図７（ａ）が示す図の順に第１棒１４、第２棒１５、第３棒２０および第４棒２１が回動する。
【００８７】
図７（ａ）に示すように、その結果、Ｚ方向から見て第１先端部１８および第２先端部２４は被把持物２から離れる。第１棒１４の突出部１４ｃおよび第２棒１５の突出部１５ｃは互いに接近し、第１先端部１８の長手方向に向かって突出する。第１棒１４および第２棒１５はＺ方向から見たときに同一または略同一平面に倣い第１先端部１８と重なる。同様に、第３棒２０の突出部２０ｃおよび第４棒２１の突出部２１ｃは互いに接近し、第２先端部２４の長手方向に向かって突出する。これにより、第３棒２０および第４棒２１はＺ方向から見たときに同一または略同一平面に倣い第２先端部２４と重なる。第３棒２０および第４棒２１は第２先端部２４のＸ方向に突出しないようになっている。
【００８８】
図８（ｃ）に示すように、第１横部材１２ｂのＺ方向側の面にはコイルばね１６ａの近くに規制ピン３４が設置されている。第１棒１４は−Ｚ方向側の端の近くの場所で直角に曲げられている。コイルばね１６ａにより第１棒１４は図中時計まわりに回転するように付勢されている。そして、第１棒１４が被把持物２に接触していないときには第１棒１４の端の近くの側面が規制ピン３４に接触する。規制ピン３４により第１棒１４が回転しないように規制されている。この構造により第１棒１４の突出部１４ｃが第１先端部１８の長手方向を向くようになっている。
【００８９】
図８（ｄ）に示すように、第１棒１４が被把持物２と接触するときには第１棒１４が規制ピン３４から離れる。そして、被把持物２が図中−Ｘ方向に移動するとき第１棒１４は被把持物２に押されて反時計まわりに回動する。被把持物２がＸ方向に移動するとき第１棒１４はコイルばね１６ａに付勢されて時計まわりに回動する。
【００９０】
第２付勢部１７、第３付勢部２２、第４付勢部２３は第１付勢部１６と同じ構造となっている。そして、第２棒１５、第３棒２０および第４棒２１は第１棒１４と同様に回動が規制されている。各付勢部と各棒の動作は第１付勢部１６および第１棒１４と同じであり、詳細な説明は省略する。
【００９１】
図９は、上述した把持膜２５，２６における高張力部２５ｂ，２６ｂのその他の形態を示し、図３（ａ）に示すＣ−Ｃ´部における把持膜の断面形状を示す。
【００９２】
図９（ａ）に示す把持膜１２５，１２６は、被把持物接触領域１２５ａ，１２６ａのＺ方向に沿った外縁部の内部に高張力部材１２５ｂ，１２６ｂが挿入されている。高張力部材としては、例えばステンレス、チタンなどの耐蝕性に優れた金属線、あるいはナイロン、テフロン（登録商標）、ポリウレタンなどの高強度樹脂の線材などが好適に用いられる。
【００９３】
上述したように把持膜１２５，１２６の主たる材料として、シリコンゴム等の合成ゴムを用いることが好ましく、把持膜１２５，１２６の成形工程において高張力部材１２５ｂ，１２６ｂをインサート成形することで、高張力部材１２５ｂ，１２６ｂへの密着性を確保することができる。また、高張力部材１２５ｂ，１２６ｂの材料の選択、あるいは線材の太さ（線径）を選択することにより、容易に被把持物接触領域１２５ａ，１２６ａに対して所望の高さの張力に調整することが可能な把持膜１２５，１２６を得ることができる。
【００９４】
図９（ｂ）に示す把持膜２２５，２２６は、把持膜２２５，２２６の略中央部の厚みｔ１に対して、Ｙ方向の外縁部の厚みｔ２を、
ｔ２＞ｔ１
として、ｔ１からｔ２までに徐々に厚みを増すように形成されている。このように把持膜２２５，２２６を形成することにより、把持膜２２５，２２６の張力分布を連続的に変化させることができ、把持膜２２５，２２６に応力の集中する部位ができないため、把持膜２２５，２２６の耐久性を向上させることができる。
【００９５】
図１０は第１実施形態に係る把持装置４に備える把持膜２５，２６に形成された高張力部２５ｂ，２６ｂの作用効果を説明する図であり、把持装置４の把持動作における把持膜２５，２６と被把持物２と動作関係を示す断面模式図である。なお、説明の便宜上、把持膜２５，２６と被把持物２のみを図示し、その他の構成要素は省略している。
【００９６】
図１０（ａ）に示す状態は、被把持物２が把持装置４に備える把持膜２５，２６によって挟持、把持された直後を表している。図１０（ａ）に示すように、被把持物２は把持膜２５，２６の被把持物接触領域２５ａ，２６ａが、被把持物２の外形に倣って膨らむように変形する。被把持物２は本実施形態では略球形の、柔軟且つ表面が滑りやすい、例えばこんにゃく、ゼリー、寒天などの食品であり、図１０（ａ）に示す把持直後の状態から、図１０（ｂ）に示すように、被把持物２が把持膜２５，２６の張力によって変形して被把持物２ａの形状に変化する。
【００９７】
図１０（ｂ）に示すように、被把持物２ａを均等に被把持物接触領域２５ａ，２６ａによって包み込むように挟持、把持されれば、図１０（ｂ）に示す状態で被把持物２ａの変形形状のまま搬送動作に移行できる。しかし、把持膜２５，２６の中央領域で被把持物２が把持されず、例えば、図示するＹ方向に被把持物２が把持膜２５，２６に対して位置ずれを生じたまま挟持、把持されると、図１０（ｃ）に示すように図示する矢印Ｔ方向に被把持物２ａ（被把持物２）は把持膜２５，２６の間を滑って移動する。
【００９８】
そして、被把持物２ａは、把持膜２５，２６の高張力部２５ｂと高張力部２６ｂとの間隙を被把持物２ｂに変形しながら通過する挙動を示す。しかし、高張力部２５ｂ，２６ｂは上述したように被把持物接触領域２５ａ，２６ａに比べ高い張力を有する部位であり、被把持物２ｂによって高張力部２５ｂと高張力部２６ｂとの間隙を拡げる作用に対して、変形は少なく抑制され、図示するように僅かに変形して高張力部２５ｂ´と高張力部２６ｂ´との間隔で維持される。
【００９９】
更に、図１０（ｄ）に示すように、柔軟で表面が滑りやすい被把持物２は、被把持物２ｂから被把持物２ｃへと変形を進めながら、更に矢印Ｔ方向に移動しようとする。被把持物２ｃに変形しながら高張力部２５ｂと高張力部２６ｂとの間隙を更に拡げる作用に対して、変形は少なく抑制され、図示するように僅かに変形して高張力部２５ｂ″と高張力部２６ｂ″との間隔で維持される。これにより、被把持物２は変形後の被把持物２ｃの状態で、高張力部２５ｂ″と高張力部２６ｂ″との間隔のＴ方向への移動が阻止され、把持膜２５と把持膜２６との間から被把持物２が逸脱することが抑制される。
【０１００】
上述したように、本実施形態に係る把持装置４に備える把持膜２５，２６によって、柔軟で表面が滑りやすい被把持物２を、確実に挟持、把持することが可能となる。このことは、従来、柔軟な材料を多用する食品加工工程において困難とされていた、対象食品の形を破損することなく把持し搬送する工程を機械化することを可能にするものである。従って、食品加工工程の自動化、合理化、それによる低コスト化を実現し、人の手による作業を排除することが可能になり、衛生管理上も外部からの細菌の侵入を大幅に抑制することができる。
【０１０１】
（第２実施形態）
図１１は、搬送装置としてのロボットを示す外観図である。図１１に示すロボット１０００は、本体部１１００、アーム部１２００およびロボットハンド部１３００などから構成されている。本体部１１００は、例えば床、壁、天井、移動可能な台車の上、などに固定される。アーム部１２００は、本体部１１００に対して可動に設けられており、本体部１１００にはアーム部１２００を回転させるための動力を発生させる図示しないアクチュエーターや、アクチュエーターを制御する制御部などが内蔵されている。
【０１０２】
アーム部１２００は、第１フレーム１２１０、第２フレーム１２２０、第３フレーム１２３０、第４フレーム１２４０および第５フレーム１２５０から構成されている。第１フレーム１２１０は、回転屈曲軸を介して本体部１１００に回転可能または屈曲可能に接続されている。第２フレーム１２２０は、回転屈曲軸を介して第１フレーム１２１０および第３フレーム１２３０に接続されている。第３フレーム１２３０は、回転屈曲軸を介して第２フレーム１２２０および第４フレーム１２４０に接続されている。第４フレーム１２４０は、回転屈曲軸を介して第３フレーム１２３０および第５フレーム１２５０に接続されている。第５フレーム１２５０は、回転屈曲軸を介して第４フレーム１２４０に接続されている。アーム部１２００は、制御部の制御によって、各フレーム１２１０〜１２５０が各回転屈曲軸を中心に複合的に回転または屈曲し、動作する。
【０１０３】
アーム部１２００の第５フレーム１２５０のうち、第４フレーム１２４０との接続部の他方の側には、ロボットハンド部１３００が取り付けられている。ロボットハンド部１３００は、対象物を把持することが可能なロボットハンドとしての第１実施形態に係る把持装置４と、把持装置４を回転動作させるモーターを内蔵するロボットハンド接続部１３１０と、を備え、ロボットハンド接続部１３１０によって第５フレーム１２５０に接続されている。
【０１０４】
また、ロボットハンド接続部１３１０に、モーターに加えて図示しない力検出装置などが内蔵することにより、ロボットハンド部１３００が制御部の制御によって所定の動作位置まで移動させたとき、障害物への接触、あるいは所定位置を超えての動作命令による対象物との接触、などを力検出装置によって力として検出し、ロボット１０００の制御部へフィードバックして、回避行動を実行させることができる。
【０１０５】
このようなロボット１０００を用いることにより、柔軟で表面が滑り易い材料を多く用いる、例えば食品、あるいは食品材料を、破損することなく把持し、高速搬送が可能となる。また、本実施形態に係るロボット１０００、いわゆる垂直多関節ロボットは、狭い作業スペースに設置が可能であり、狭小作業環境であっても導入を可能とするものであり、小規模工場、あるいは小型店舗での搬送自動化を可能とするものである。
【０１０６】
第２実施形態に係るロボット１０００は垂直多関節ロボットの形態であるが、その他のロボットの形態に第１実施形態に係る把持装置４を備える例について説明する。図１２は、水平多関節ロボット、いわゆるスカラーロボットと呼ばれる形態を示す模式正面図である。
【０１０７】
図１２に示すロボット２０００は、第１アーム２１００を備えている。そして、第１アーム２１００と接続して第２アーム２２００が設置されている。第１アーム２１００にはモーター２１１０が設置され、モーター２１１０の出力軸が第２アーム２２００に接続されている。そして、モーター２１１０を駆動することにより第１アーム２１００に対して第２アーム２２００を水平に回動することが可能になっている。また、第２アーム２２００にはロボットハンドとしての第１実施形態に係る把持装置４が設置されている。
【０１０８】
図１３は、双腕ロボットの構造を示す模式正面図である。図１３に示すように双腕ロボット３０００は本体部３１００を備えている。そして、本体部３１００に接続して一対の腕部３２００が設置されている。各腕部３２００は、肩関節部３２１０、第１リンク３２２０、肘関節部３２３０、第２リンク３２４０、手首関節部３２５０、ロボットハンドとしての第１実施形態に係る把持装置４の順に設置されている。
【０１０９】
このようなロボット２０００あるいはロボット３０００を用いることにより、柔軟で表面が滑り易い材料を多く用いる、例えば食品、あるいは食品材料を、破損することなく把持し、高速搬送が可能となる。また、本実施形態に係るロボット２０００、あるいはロボット３０００であっても、狭い作業スペースに設置が可能であり、狭小作業環境であっても導入を可能とするものであり、小規模工場、あるいは小型店舗での搬送自動化を可能とするものである。
【０１１０】
上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当該技術分野において通常に知識を有する者による種々の変更や改良を加えることは可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１…載置台、２…被把持物、３…搬送装置、４…把持装置、５…アーム、６…昇降機構、７…回動機構、８…昇降回動軸、９…位置変更部、１０…第１把持部、１１…第２把持部、１２…第１基部、１３…第２基部、１４…第１棒、１５…第２棒、１６…第１付勢部、１７…第２付勢部、１８…第１先端部、２０…第３棒、２１…第４棒、２２…第３付勢部、２３…第４付勢部、２５，２６…把持膜、２７…制御部。
【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】
2015085392.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015085392.tif 000009
【図８】
2015085392.tif 000010
【図９】
2015085392.tif 000011
【図１０】
2015085392.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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