(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を取り扱うための装置であって、
ａ）空気チャンバ（１２）を膨張させることで物品（１６）を解放するための少なくとも一つの膨張可能な前記空気チャンバ（１２）と、
ｂ）前記物品（１６）を保持するための、前記空気チャンバ（１２）に固定される保持手段（１４）と
を含み、
前記空気チャンバ（１２）が少なくとも２つの織物層（Ｏ、Ｕ）を含み、前記空気チャンバ（１２）を膨張させ、それによって前記物品（１６）を前記保持手段（１４）から解放することによって特徴付けられる、装置。
【請求項２】
前記空気チャンバ（１２）は、前記２つの織物層（Ｏ、Ｕ）の周りに延在する少なくとも一つのシーム（Naht）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記２つの織物層（Ｏ、Ｕ）は前記シームに沿って縫い付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記２つの織物層（Ｏ、Ｕ）はＯＰＷ（one-piece-woven）として一体構造に織り込まれ、前記シームは織られたシームとして、前記２つの織物層（Ｏ、Ｕ）を取り巻く単層部分（ＥＢ）を成すことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項５】
前記保持手段（１４）は粘着剤を含む付着性コーティング層として構成されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記保持手段（１４）は磁石を含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記保持手段（１４）はベルクロ（登録商標）ファスナーの少なくとも一つの活性面を含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項８】
ｃ）互いに間隔をもって配された複数の空気チャンバ（１２）と、
ｄ）当該複数の空気チャンバの間に配置される複数の保持手段（１４）と
を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
ロボットまたは遠隔操縦装置に少なくとも一つ取り付けられることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置によって物品を取り扱うための方法であって、下記ステップ
ｅ）前記装置を移動し、取り扱うべき物品（１６）に対向する、保持手段（１４）を備える該装置の側を第一位置（Ｉ）に移動すること、
ｆ）前記保持手段（１４）と取り扱うべき前記物品（１６）との間に付着結合を形成し、それによって前記物品（１６）を保持すること、
ｇ）前記装置を所望の第二位置（ＩＩ）に移動すること、
ｈ）少なくとも一つの空気チャンバを膨張させることによって前記物品（１６）を前記保持手段から解放すること、
によって特徴付けられる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品（ないし品物）を取り扱うための方法及び装置、並びに、遠隔操縦装置（マニピュレータ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
物品の遠隔操縦のため、ほぼ自動制御されるグリッパシステムにおいて使用される機械式及び空気式グリッパシステムが知られている。そのシステムでは、移動させるべき物品の形状及び圧力的感性にグリッパを適合させるのに大掛かりな調整及び制御機能が必要とされている。さらに傷又は損傷を回避するよう、傷つきやすい物品の位置の非常に正確な検知(場合により光学検知)を必要とする。それらの物品は、生卵のような食品、中が空洞のチョコレート菓子、植物、壊れやすい工業製品などを含む。
【０００３】
グリップすべき物品に適合させ、制御センサーの対話型のシステムのような複合制御を必要とする、複雑なメカニズムを有する装置が従来から知られている。これに加えて、そのようなメカニズムの製造は大掛かりないし複雑である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来技術の既知の欠点を回避又は少なくとも大幅に削減する、物品を取り扱うための方法、装置及び遠隔操縦装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の課題は、第一に、請求項１に記載の装置によって達成され、さらにまた、請求項１０に記載の方法によっても達成される。なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は、専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
【０００６】
即ち、本発明の第一の視点において、該装置は、物品を取り扱うための装置であって、
ａ）空気チャンバを膨張させることで物品を解放するための少なくとも一つの膨張可能な前記空気チャンバと、
ｂ）前記物品を保持するための、前記空気チャンバに固定される保持手段と
を含み、
前記空気チャンバが少なくとも２つの織物層を含み、前記空気チャンバを膨張させ、それによって前記物品を前記保持手段から解放することによって特徴付けられるものである。
さらに、第二の視点において、該方法は、第一の視点に示す、装置によって物品を取り扱うための方法であって、下記ステップ
ｅ）該装置を移動し、取り扱うべき物品に対向する、保持手段を備える該装置の側を第一位置に移動すること、
ｆ）前記保持手段と取り扱うべき前記物品との間に付着結合を形成し、それによって前記物品を保持すること、
ｇ）前記装置を所望の第二位置に移動すること、
ｈ）少なくとも一つの空気チャンバを膨張させることによって前記物品を前記保持手段から解放すること、
によって特徴付けられるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、従来技術の既知の欠点を回避又は少なくとも大幅に削減する、物品を取り扱うための方法及び装置を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
物品を取り扱う（ないし処理する）ための本発明の装置は、有利なことに、保持手段（保持部材ないし保持具）が物品に当接してしっかりと保持するまで、物品に近付いていく。この目的のために、空気チャンバは既にわずかに膨張されていてもよく、これによって、物品との“激しい（ないし粗い）”当接を回避することを支援する。保持手段と物品との間に結合ないしつながりが形成された後、装置は任意の所望の手法で、物品が再び装置から解放されるべき、任意の所望の位置に移動されることができる。これは、本発明による装置の有利な態様により、物品を損傷することなく可能である。なぜなら、空気チャンバが膨張されて、穏やか且つ徐々に保持手段を物品から押す空気チャンバを湾曲させることにより、物品を保持するのにはもはや十分でない、接触領域での保持手段と物品の保持結合（ないし状態）を生ずるからである。このプロセスにおいて、物品の外形が膨張した空気チャンバの膨らんだ湾曲に適合しないという状態が活用される。
【０００９】
本発明の有利な態様では、本装置の空気チャンバは、少なくとも2つの織物層を含む。プラスチックフィルム又は他の柔軟な材料から空気チャンバを製造加工することは可能であろう。しかし、少なくとも2つのテキスタイル織物層で空気チャンバを構成することは本質的に柔軟であり、材料の所望の強度を決定する利点と同時にユニバーサルな形状付加を許容し、経済性が高い。保持手段の特定の保持力の可変の設定（ないし調節）は達成することが容易である。
【００１０】
本発明のさらに有利な態様では、空気チャンバには、織物の2つの織物層のまわりに延在する少なくとも1つのシーム（縫い目、Naht）がある。ここで、シームは空気チャンバの間近で、保持手段（保持部材）等のような用途に適用することを可能にする。もちろん、織物層の領域でそのような用途を直接的に割り当てることも、当然できる。
【００１１】
本発明の別の有利な態様では、2つのテキスタイル織物層は、1つ又は複数の糸で、その都度所望の強度ないし安全要求に応じて、実際にシームに沿って縫うという意義において、縫われる。代替として、粘着ないし接着ボンド又は溶着及びその他同種のものを使用でき得る。
【００１２】
本発明のさらに有利で特に好ましい態様では、織物の2つの織物層は一体構造ないしワンピース織り構造（ＯＰＷ = one-piece-woven）に織り込まれ、ここで、空気チャンバを囲む織られたシームとして、当該シームは2つの織物層（２層部分）を取り巻く単層部分を表わす。本発明による装置のこの態様で、ＯＰＷ技術のすべての利点は利用可能であり、それらのうちのほんのいくつかがここに言及される。ここで、そのすべての利点を備えたＯＰＷ技術を採用することは、単に、1つのシングル・ステップで完全に自動化された空気チャンバを製造加工することを可能にする。空気チャンバを織り、形成し、また、カスタマイズすることは、極めて正確に、かつ、同時に行われる。ここで、縫い付けたシームを縫い付けるため、位置づけするため、及びそれ自体を織るための、互いに関する空気チャンバの部分の位置づけなどの他の技術で要求される作業のすべての追加的に必要なステップは排除され、任意のカスタマイズされた解決策で要求されるような“縫い付けたシーム”の特別なシーリングは必要ない。
【００１３】
本発明の別の有利な態様では、保持手段は、部分架橋シリコーン樹脂（undercured silicone）のような非常に軽量の物品に付けられてもよいような付着性ないし粘着性のものを含有する付着性コーティング層（Haftbeschichtung）として構成される。
【００１４】
本発明のさらにまた別の有利な態様では、保持手段は磁石を含む。この態様は、鉄金属物品を取り扱うための多大な利点であることが証明されている。
【００１５】
本発明のまたさらに有利な態様では、保持手段は、ベルクロ（登録商標）ファスナー（Velcro（登録商標）fastener）の少なくとも1つの活性面（係着面）を含む。
【００１６】
本発明の別の有利な態様では、本装置は、互いに間隔をもって配された複数の空気チャンバと、複数の空気チャンバの間に位置する複数の保持手段を含む、という点で特徴付けられる。それによって、機能の安全性を高める一方で、本装置の可能な応用の数を多大に追加する。
【００１７】
本発明の目的はまた、物品を取り扱う（ないし処理する）ための少なくとも一つの装置によって特徴付けられる、請求項９のロボット又は遠隔操縦装置でも達成される。
【００１８】
本発明の目的は、さらに、請求項１０に記載の物品を取り扱う（ないし処理する）ための方法によって達成され、その方法は、下記のステップ：
ｅ）装置を移動し、取り扱うべき物品に対向する、保持手段を備える該装置の側（ないし面）を第一位置に移動すること、
ｆ）保持手段と取り扱うべき物品との間に付着結合を形成し、それによって物品を保持すること、
ｇ）装置を所望の第二位置に移動すること、
ｈ）少なくとも一つの空気チャンバを膨張させることによって物品を保持手段から解放すること、
によって特徴付けられる。
【００１９】
この本発明の方法の利点は、本装置とその展開形態における利点の詳細な上述の記載で既に述べたように明らかである。
【００２０】
本発明に従い、その主な目的は、ＯＰＷ部品を自動化、物流、梱包（包装）等の領域に有利に導入することであり、それにより、複雑な解決策はより簡素な解決策によって取って代わることである。その機能としている、摘み取って置くこと（pick and place）は、圧力を印加し、かつ解放ないし放出することによって制御されることである。操縦（ないし操作）は、ロボットまたは遠隔操縦装置のアームによって、上述のように行われる。
【００２１】
ＯＰＷ部品の製造のための構成要素は、例えば、以下のものが含まれる。
【００２２】
一体的要素（integrated element）（デザイン）：
−Ｘ‐テザー（X - tether）
−管‐テザー（tube - tether）
−管
【００２３】
組み合わせＯＰＷ部品及びカスタマイズされた部品：
−管とシート織物の組み合わせ
−直径のサイズが異なる管の組み合わせ
【００２４】
さらに：
−空気圧式（pneumatik）結合
−コーティング（グラフティングないし表面処理  Veredlung）
【００２５】
本発明において下記の形態が可能である。
（形態１）物品を取り扱うための装置であって、
ａ）空気チャンバを膨張させることで物品を解放するための少なくとも一つの膨張可能な当該空気チャンバと、
ｂ）当該物品を保持するための、当該空気チャンバに固定される保持手段と
を含み、
当該空気チャンバが少なくとも２つの織物層を含み、当該空気チャンバを膨張させ、それによって当該物品を当該保持手段から解放することによって特徴付けられる、装置。
（形態２）本発明において、当該空気チャンバは、当該２つの織物層の周りに延在する少なくとも一つのシーム（Naht）を有することが好ましい。
（形態３）本発明において、当該２つの織物層は当該シームに沿って縫い付けられることが好ましい。
（形態４）本発明において、当該２つの織物層はＯＰＷ（one-piece-woven）として一体構造に織り込まれ、当該シームは織られたシームとして、当該２つの織物層を取り巻く単層部分を成すことが好ましい。
（形態５）本発明において、当該保持手段は粘着剤を含む付着性コーティング層として構成されることが好ましい。
（形態６）本発明において、当該保持手段は磁石を含むことが好ましい。
（形態７）本発明において、当該保持手段はベルクロ（登録商標）ファスナーの少なくとも一つの活性面を含むことが好ましい。
（形態８）本発明において、ｃ）互いに間隔をもって配された複数の空気チャンバと、ｄ）当該複数の空気チャンバの間に配置される複数の保持手段とを含むことが好ましい。
（形態９）本発明において、ロボットまたは遠隔操縦装置に少なくとも一つ取り付けられることが好ましい。
（形態１０）形態１〜８のいずれか一の装置によって物品を取り扱うための方法であって、下記ステップ
ｅ）当該装置を移動し、取り扱うべき物品に対向する、保持手段を備える該装置の側を第一位置に移動すること、
ｆ）当該保持手段と取り扱うべき当該物品との間に付着結合を形成し、それによって該物品を保持すること、
ｇ）当該装置を所望の第二位置に移動すること、
ｈ）少なくとも一つの空気チャンバを膨張させることによって当該物品を当該保持手段から解放すること、
によって特徴付けられる方法。
【００２６】
本発明をより理解するために、図面を参照して、実施例によって簡単に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１ａ】本発明による装置の第一実施例を上から見下ろした簡素な概略図を示す。
【図１ｂ】空気チャンバが非膨張状態の図１aに示すような装置の断面図を示す。
【図１ｃ】空気チャンバが膨張した状態で物品が降下された状態の図１aに示すような装置の断面図を示す。
【図２ａ】ベルクロ（登録商標）又は磁石を具備する本発明と一致する装置の第二実施例の図を示す。
【図２ｂ】空気チャンバが非膨張状態の図２aに示すような装置の断面図を示す。
【図２ｃ】空気チャンバが膨張した状態で物品が降下された状態の図２aに示すような装置の断面図を示す。
【図３】織られた一体構造、即ち、ＯＰＷ織りの帯状織物（ＯＰＷ‐woven web）の一部の概略図を示し、ここで、未切断の個々に設計され縁取り（abgepasst）して縫われた部品が示される。
【図４】“トランスファーグリッパ”が装置の異なる位置にある、実施例ＩＩの概略図を示す。
【図５】“トランスファーグリッパ”が装置の異なる位置にある、実施例ＩＩの概略図を示す。
【図６】“トランスファーグリッパ”が装置の異なる位置にある、実施例ＩＩの概略図を示す。
【図７】“トランスファーグリッパ”が装置の異なる位置にある、実施例ＩＩの概略図を示す。
【実施例】
【００２８】
下記の説明において、同一ないし類似の部品ないし構成要素は、同一の参照番号で示す。
【００２９】
ここで、図１aを参照するに、本発明に従う装置１１の図が示され、織物層ＯとＵの間に位置しているので、可視できないが、好ましくはＯＰＷ織物として形成された、空気チャンバ１２を有する。装置１１内部の単層エリアと周囲のシーム（縫い目領域）はＥＢで示される。空気チャンバは、従来通りに、共に縫い合わせられた織物の２層Ｏ、Ｕで構成されてもよい。この実施例においては、付着性コーティング（図１ｂ）の形状において、物品１６のための保持手段（ないし保持部材）１４は、空気チャンバ１２の全表面にわたって（必ずしもその限りではない）固着される。ポイント（複数）１８及び他のポイントで、装置１１は遠隔操縦装置又はロボット装置（不図示）に付けることができる。図１aの上部には、空気チャンバ１２のための膨張吹込ポート１０が設けられている。
【００３０】
ここで図１ｂを参照するに、図１aの線Ａ−Ａに沿った装置１１の断面図Ａ−Ａが図示される。この位置（状態）で、装置１１は物品１６と接触している。空気チャンバ１２に取り付けられている保持手段１４には、ここに、付着層として構成されており、物品１６は付着されて矢印Ｈの方向に持ち上げられることができ、次いで、所望のように任意の手段によって移動される。図１ｃは、空気チャンバ１２の膨張後の装置１１の状態を示す図である。空気チャンバ１２の膨張により、装置１１の長さは、本来の長さよりも距離Ｖの２倍（の長さ）だけ縮小されたことが明らかである。この状態において、空気チャンバ１２及びそれらに結合する保持（ないし付着）手段１４は湾曲して膨らんだ状態になり、物品１６との接触表面が減少することによって、保持力ないし付着力は、物品１６がもはや保持されないように減じられ、装置１１から解放される。図１ｃの図において、本発明による装置１１は、物品１６をちょうど降下させたところである。
【００３１】
ここで図２ａ乃至２ｃを参照するに、本発明の代替となる実施例において、付着層として形成される保持手段１４が、どのように保持手段２４によって置換されるかを示したものであり、例えば、ここでは、適所に縫い付けた、ベルクロ（登録商標）ファスナー・ストリップ２４ないしはマジックテープ（登録商標）として構成される。機能及び一連の機能は、第一の実施例のものに相当する。
【００３２】
両態様において、保持解放（載置、Ablegen）の機能はワンピース織り構造（ＯＰＷ）要素（空気チャンバ）１２の気圧調節により制御される（短縮ないし収縮、領域ないし面積の収縮、三次元ないし立体（化）、特にまた、剪断力をも含む）。
【００３３】
下記において、本発明の他の利点及び特徴がさらに言及される。ワンピース織り構造（ＯＰＷ）部品として空気チャンバを設計することは、絶対的な付着との可変調節を可能にする。この（任意の）設計は、必要性を満たすために、個別的に織ることができることにより可能である。付着性コーティングは、軽量な物品に特に適している。ＯＰＷ構造及びシート織物のような異なる織物の部品のカスタマイズされた組合せは、制限のない設計の可能性を開く。気圧調節によって与えられる機械的な運動（厚み、短縮、支持（当接）面の縮小、回転、牽引、剪断力／運動）はすべて活用できる。ここで、グリッパとして同様に構成された本発明に従う２つの装置の保持力の可変調節による（物品の）引き渡し、付着性表面間の付着強度の関係、及び重量に対する付着力の縮小が個々に調整可能である。
【００３４】
ここで、図３を参照するに、ワンピース織り構造の帯（ＯＰＷ‐woven web）の一部Ａが例示されており、未切断の個々に設計され縁取り（abgepasst）して縫われた構成要素（複数）が、Ｘテザー（tethers）、管、けん引糸（traction threads）などの一体化された構造特徴又は、例えば、空気チャンバ３２を具備する本発明の装置３１が示されている。ここで矢印Ｋは縦糸方向を示す。
【００３５】
本発明のさらなる特徴：
付着性グリッパ（adhesive gripper）／リフティンググリッパ（lifting gripper）の発明
【００３６】
本発明は、可変で調節可能な絶対的な付着力（例えば、部分架橋シリコーン樹脂、ベルクロ（登録商標）ファスナー、磁石による部分的または全面的な付着性）を特徴とするグリッパを提供することを目的とする。
【００３７】
この付着力の特定の付着特性を、特定の必要条件を満たすように調節できる。付着力の総力は製品の表面積と固有付着力の積から得られる。
【００３８】
付着力の絶対値は、付着面積を減じる、つまり、付着点の数を減じる、機械的変形（ないし歪み）によって可変である。
【００３９】
実施例Ｉ  リフティンググリッパ
設定：移動されるべき物品（item）の重量  ８０乃至１００Ｎ
設定：付着面の固有付着力  ０．５Ｎ／ｃｍ２
ａ）グリッパパラメータ、リフティング付着力  １００Ｎ超（物品の最大重量より）
グリッパ面積  ２００ｃｍ２超  
ｂ）グリッパパラメータ、解放時付着力  ８０Ｎ未満（物品の最小重量より）
グリッパ面積  １６０ｃｍ２未満
【００４０】
実施例Ｉは上述の通りであるが、ここで、もう一度、ワンピース織り構造（ＯＰＷ）のグリッパの形状で記載する。これは、付着性を有するＯＰＷ部品を示す。図１ａでは、付着力を備えた付着面積（ここで、２００ｃｍ２超）が仮定される。図１ｂでは、付着面積全体は対象物（物品）１６と接触する。図１ｃの付着面積の減少ないし縮小は、気圧調節によって達成される。物品が付着力をもって単に接線的（tangential）に結合（付着）されるので、これは付着面積（ここで、１６０ｃｍ２未満）が減少される。その結果、物品が物品自身の重量によって、グリッパから解放される（重力＞付着力絶対値）。
【００４１】
実施例ＩＩ  トランスファーグリッパ
設定値は、実施例Ｉに示す値と同じである。
【００４２】
図４乃至７に示されるようなトランスファーグリッパＡ、Ｂは、空気チャンバ４２を具備する本発明に従う装置４１を使用し、その上に、図１ａ乃至１ｃで示される実施例と類似して構成される保持手段４４を備える。対象物ないし物品４６は、最初に、グリッパＡに付着する（図４左）。付着面４４は、最初の段階では、気圧印加されない。
【００４３】
グリッパＢは、グリッパＡの方向に、矢印Ｓによって示されるように移動し、物品４６が付着面４４と接触／結合（付着）する。絶対的な付着面（積）の減少ないし縮小は、付着面４４の気圧印加によって達成される。物品４６が付着面４４に単に接線的にのみ接して結合（付着）される。これによりグリッパＡの付着面（積）４４が縮小し、そして、絶対的付着力を縮小する。かくてグリッパＢの絶対付着力は、グリッパＡの絶対付着力よりも大きくなる。この場合、絶対付着力は、物品４６の重量より大きくてもよい。
【００４４】
ここで図６を参照するに、グリッパＡとＢがどのように離れて移動していくかが示されており、グリッパＢは矢印Ｌの方向に移動する。この際、（グリッパＢの）絶対付着力は（物品が）グリッパＡから分離されるように高くなるので物品４６はグリッパＢ上に残る。このプロセスは可逆的であるが、但し、重力に対する配向を除いて空間位置と無関係である。
【００４５】
対象物（物品）の各表面性質に依存して、逆機能とすることは実現可能であり、（この場合）圧力が軽減されるとき、物品はグリッパから解放されるようになる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 膨張吹込ポート
１１ 本発明の装置
１２ 膨張可能な空気チャンバ
１４ 保持手段（保持部材）
１６ 物品（対象物）
１８ ポイント
２４ ベルクロ（登録商標）ファスナー・ストリップ（保持手段）
３１ 本発明の装置
３２ 膨張可能な空気チャンバ
４１ 本発明の装置
４２ 膨張可能な空気チャンバ
４４ 保持手段（保持部材）
４６ 物品（対象物）
Ｏ、Ｕ 織物層
ＥＢ 単層部分
Ａ、Ｂ トランスファーグリッパ
【図１ａ】
0005732171.tif 000002
【図１ｂ】
0005732171.tif 000003
【図１ｃ】
0005732171.tif 000004
【図２ａ】
0005732171.tif 000005
【図２ｂ】
0005732171.tif 000006
【図２ｃ】
0005732171.tif 000007
【図３】
0005732171.tif 000008
【図４】
0005732171.tif 000009
【図５】
0005732171.tif 000010
【図６】
0005732171.tif 000011
【図７】
0005732171.tif 000012