(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に受圧面を有する固定部材と、
前記受圧面に密着して取り付けられ、内部に粒体を充填させた可撓性かつ気密性の中空バッグを有する把持部と、
前記把持部内の圧力を所定負圧に減圧し、かつ大気圧に戻すことができる減圧装置と、
前記把持部と前記減圧装置を、前記固定部材の内部を経由して接続するチューブとを有し、
前記把持部と前記固定部材との間に位置し、前記粒体が前記チューブに入り込むことを防ぐためのフィルタを有し、
前記フィルタは、前記減圧装置による前記把持部内の減圧時又は加圧時において空気を透過可能であって、かつ、前記把持部内部に突き出している形状であり、
前記形状の空気透過部分の面積は、前記チューブの断面積よりも大きい面積を有し、
単独の前記中空バッグでワークを把持する、ことを特徴とするグリッパ。
【請求項２】
前記フィルタは、半球形、円筒形、円錐台形、円筒形と円錐台形の結合、又は半球形と円錐台形の結合のいずれかである、ことを特徴とする請求項１に記載のグリッパ。
【請求項３】
前記フィルタは、減圧時においても、前記把持部内部に突き出した形状が保たれる、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のグリッパ。
【請求項４】
前記フィルタは、多孔質体、不織布または織布によって製造されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のグリッパ。
【請求項５】
一端に受圧面を有する固定部材と、
前記受圧面に密着して取り付けられ、内部に粒体を充填させた可撓性かつ気密性の中空バッグを有する把持部と、
前記把持部内の圧力を所定負圧に減圧し、かつ大気圧に戻すことができる減圧装置と、
前記把持部と前記減圧装置を、前記固定部材の内部を経由して接続するチューブとを有し、
前記把持部と前記固定部材との間に位置し、前記粒体が前記チューブに入り込むことを防ぐためのフィルタを有し、
前記フィルタは、前記減圧装置による前記把持部内の減圧時又は加圧時において空気を透過可能であって、かつ、前記把持部内部に突き出している形状であり、
前記形状の空気透過部分の面積は、前記チューブの断面積よりも大きい面積を有し、
前記フィルタのメッシュのピッチは、前記粒体の粒径の整数倍に一致しないようになっている、ことを特徴とするグリッパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送ロボットのグリッパに関する。
【０００２】
搬送ロボットは、取出位置にあるワークを別の位置まで搬送する産業用ロボットであり、ワークを把持するためのロボットハンドを有する。この場合、ワークの形状が不定である場合、既存の爪では対応ができない場合が存在した。
【０００３】
そこで、ワークの形状によらずにワークを把持して移動するロボットハンドについて、例えば特許文献１〜２が既に提案されている。
【０００４】
特許文献１は、凹凸を有する不規則形状な部品にも適用できる吸着式ロボットハンドを提供することを目的とする。
そのために、ロボットハンドに接続された複数の吸盤を用いてワーク上部から支える形で把持させてワークが移動可能な構成を有するものである。
【０００５】
一方で特許文献２は、使用時の形状が、任意の所望の形状に成形固定できる形状自在のエアバッグを提供することを目的とする。
そのためには、気密袋体内に発泡スチロール粒を充填すると共に、上記袋体内を減圧しつつ発泡スチロール粒を互いに係合及び固化させるものである。
【０００６】
また、非特許文献１では気密袋内に各種の粒体を充填し、この袋体を減圧することで粒体を固化させ、各種ワークを把持する例について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−２８３８８４号公報「吸着式ロボットハンド」
【特許文献２】特開平２−１７７９０９号公報「形状自在エアバッグ」
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｃａｄｅｍｙ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ（米科学アカデミー紀要電子版）論文“Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｇｒｉｐｐｅｒ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｊａｍｍｉｎｇ  ｏｆ  Ｇｒａｎｕｌａｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌ”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献２や非特許文献１に記載されているような内部に粒体（発泡スチロール等）を充填した形状自在エアバッグを、ロボットハンドにおける把持部分に使用した場合、把持対象のワークに押し付けながらエアバッグ内を減圧させることによって、エアバックを固形化させてワークの把持を行うことが可能になる。
【００１０】
この場合において、エアバッグ内を減圧させるための減圧装置をエアバッグ外部に設ける必要があるが、かかる装置によって減圧を行う際に、エアバッグ内部に充填されている粒体が減圧装置方向に流れ出てしまう可能性がある。
【００１１】
そのため、エアバッグと減圧装置の間にフィルタを設けて、上記のような粒体の流出を避ける必要がある。
【００１２】
しかし、エアバッグと減圧装置の間に設けられたチューブ内等、透過面積を十分に確保できない位置に上記フィルタを設けた場合、目詰まりを起こすことによる圧力損失が発生するという問題点があった。
かかる問題点によって、減圧装置によるエアバッグ内の減圧に時間を要し、ロボットハンドによる迅速な把持が行えないことがあった。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、ワークの把持を迅速に行うことを可能にしたグリッパを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するため、本発明によると、一端に受圧面を有する固定部材と、
前記受圧面に密着して取り付けられ、内部に粒体を充填させた可撓性かつ気密性の中空バッグを有する把持部と、
前記把持部内の圧力を所定負圧に減圧し、かつ大気圧に戻すことができる減圧装置と、
前記把持部と前記減圧装置を、前記固定部材の内部を経由して接続するチューブとを有し、
前記把持部は、該把持部と前記固定部材との間に位置し、前記粒体が前記チューブに入り込むことを防ぐためのフィルタを有し、
前記フィルタは、前記減圧装置による前記把持部内の減圧時又は加圧時において空気を透過可能であって、かつ、前記把持部内部に突き出している形状であり、
前記形状の空気透過部分の面積は、前記チューブの断面積よりも大きい面積を有している、ことを特徴とするグリッパが提供される。
【００１５】
また、本発明によると、前記フィルタは、半球形、円筒形、円錐台形、円筒形と円錐台形の結合、又は半球形と円錐台形の結合のいずれかである。
【００１６】
また、本発明によると、前記フィルタは、減圧時においても、前記把持部内部に突き出した形状が保たれる。
【００１７】
また、本発明によると、前記フィルタは、多孔質体、不織布又は織布等によって製造されている。
例えば、多孔質体としてはアルミナ、コージライトなどのセラミックス、または不織布としてはセラミックス系、樹脂系、または金属系の繊維からなるもの等がある。織布としては、縦糸と横糸の交差部を樹脂で固めたナイロンメッシュ、または突き出した形状に模った型フレームにメッシュを張ったナイロンメッシュ等がある。
さらに、前記フィルタのメッシュのピッチは、前記粒体の粒径の整数倍に一致しないようになっている。
【発明の効果】
【００１８】
上述した本発明によると、把持部内に突き出した形状であって、チューブの断面積よりも大きい面積を有しているフィルタを用いることによって、粒体によるフィルタの目詰まりを防止し、ワークの把持を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のグリッパを備えたロボットの構成図である。
【図２】本発明のグリッパの構成図である。
【図３】本発明のグリッパの断面図である。
【図４】本発明のグリッパ内に充填する粒体の構成図である。
【図５】本発明の中空形状の粒体を充填した場合の中空バッグにおける減縮時の模式図である。
【図６】本発明のグリッパにおいて粒体がフィルタに対して目詰まりした場合における拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２１】
図１は、本発明のグリッパを備えたロボットの構成図である。
この図において、１はロボット、２ａ〜２ｃはロボットアーム、３はロボットの手先部、４はロボット支持台、５はグリッパ、６はワーク、７はワーク用容器、８ａ〜８ｃは関節、９は減圧装置、１０は接続部、１１は固定部材、１２は把持部である。
【００２２】
ロボット１は、この例ではロボット支持台４の上面に固定された垂直多関節ロボットであるが、本発明はこれに限定されず、その他のロボット（スカラロボットや直交ロボット）であってもよい。
【００２３】
グリッパ５は、ロボットの手先部３に搭載され、ロボットアーム２ａ〜２ｃ及び関節８ａ〜８ｃを有するロボット１により、所定の作動範囲で３次元的に移動され、かつ自由な姿勢をとることができるようになっている。
【００２４】
ワーク６は、形状が不定である。この例では、把持対象であるワーク６はワーク用容器７の中に格納されているが、ワーク６が直接的にテーブル等に置かれているものを把持する形であってもよい。
【００２５】
関節８ａ〜８ｃは、ロボットアーム２ａ〜２ｃ及びロボットの手先部３を連結しており、それぞれ回転軸Ｃ１〜Ｃ３（図２の紙面と垂直な軸）、Ｃ４（ロボットアーム２ａの長手方向に延びる軸）周りに回転が可能である。
【００２６】
減圧装置９は、後述する把持部１２と後述するチューブ１３によって接続されており、把持部１２内の圧力を減圧することでワーク６の把持を行い、また把持部１２内の圧力を大気圧まで戻すことによってワーク６の把持を解消する。
接続部１０は、グリッパ５とロボットの手先部３を接続するものである。
この例では、減圧装置９は接続部１０内に設置されているが、これらの機能を損なわなければ他の場所でもよい。
【００２７】
図２は本発明によるグリッパの構成図である。
また、図３は本発明によるグリッパの断面図である。
この図において、１１は固定部材、１１ａは受圧面、１２は把持部、１２ａは中空バッグ、１２ｂは粒体、１３はチューブ、１４はチューブ接続部、１５はフィルタ、１６は突き出し空間である。
【００２８】
固定部材１１は、把持部１２と密接に接続されている。
この例では円形状になっており、チューブ１３を通すために空洞になっている部分を有する。
【００２９】
把持部１２は、中空バッグ１２ａ及び粒体１２ｂからなり、チューブ１３を介して減圧装置９による加圧、減圧を受ける。
【００３０】
粒体１２ｂは、グリッパをワークの形状に倣わせる際に、流動しやすくするため、図４（Ａ）のように球状であることが好ましい。
そして、粒体１２ｂは減圧したときに中空バッグ１２ａの内部で固形化させる必要があるため、例えば発泡スチロールやガラスビーズ、炒った豆や乾燥した木片等を砕いたもの等のような表面摩擦の大きい物質であることが好ましい。
また、表面摩擦を大きくするためには、粒体１２ｂは表面に起伏のある形状や多角面体の形状であってもよい。各粒体１２ｂの寸法は発泡スチロールであれば５００μｍ程度、ガラスビーズであれば１００μｍ程度の大きさであることが好ましい。炒った豆や乾燥した木片等を砕いたものであれば、その大きさが１００〜５００μｍの間に収まることが好ましい。
【００３１】
粒体１２ｂは、図４（Ｂ）〜図４（Ｄ）のように粒状物質として中空樹脂ビーズを用いてもよい。
この例において、図４（Ｂ）は、内部において円柱形状の空洞を有する粒体１２ｂであり、図４（Ｃ）は、球形状の空洞を有する粒体１２ｂになっている。また、図４（Ｄ）は、円柱形状の粒体１２ｂにおいて、内径を空洞にしたものになっている。
【００３２】
内部に空洞を有する粒体１２ｂを用いることによって、粒体１２ｂ自体も変形することが可能になるため、図５のように中空バッグ１２ａの減圧時において変形量を多くすることが可能になる。（図５（Ａ）が減縮前、図５（Ｂ）が減縮後の例についての図である。）
これによって、ワークに対する把持部１２の把持力を大きくすることができるという有利な効果を有する。
また、内部に空洞を有する粒体１２ｂを用いることによって、把持部１２全体を軽量化させることも可能になるという効果がある。
【００３３】
また、かかる粒体１２ｂに中空樹脂ビーズを使用することによって、ある程度の弾性力を維持することができる。そのため、減圧時に粒体１２ｂ同士が押し付け合っても、これによる力によって必要以上に形状を変化させることがなく、かつ、長期間に渡ってその機能を維持することが可能になる。
さらに、粒体１２ｂに使用する材質だけでなく、粒体１２ｂの全体の剛性を調整することによって、粒体１２ｂの変形量を調整することができるため、例えば、ワークが果物等の強く握った場合に痛めてしまう可能性があるものであっても、ワークに合わせた調整を行うことができるという効果を有している。
【００３４】
なお、この例において、粒体１２ｂは中空形状であるが、減圧時に形態を変形することができるものであれば、単純な中空形状に限らず複数の隙間を有する発泡体等からなるものであってもよい。
【００３５】
中空バッグ１２ａは、いかなる形状のワーク６を把持する際にも、ワーク６の表面形状に沿って形状を変化させることが可能であって、また気体の通気を許さない気密性を有する素材である必要がある。また、摩擦によってもワーク６を把持することが可能である素材である必要がある。例えば、天然ゴムやラテックスゴム等が望ましい。
【００３６】
本実施例における減圧は、減圧装置９によって、チューブ１３を介して把持部１２における中空バッグ１２ａ内で行われる。
【００３７】
フィルタ１５は、図３（Ａ）に示すように、把持部内部に突き出している構成になっている。
かかる形状は、半球形、円筒形、円錐台形、円筒形と円錐台形の結合、又は半球形と円錐台形の結合等からなる。
【００３８】
図３（Ｂ）に示すように、フィルタ１５がチューブ１３内に設けられた場合には、フィルタ１５の大きさは、チューブ１３の断面積に相当する大きさになり、空気の透過可能な面積を十分に確保できない。
その結果、減圧時に中空バッグ１２ａ内に充填された粒体１２ｂによって目詰まりを起こし、圧力損失が発生することによって減圧に時間を要するという事象が発生する可能性がある。
【００３９】
これに対し、図３（Ａ）に示す本発明における構成では、フィルタ１５は、把持部１２内部に突き出している形状を有しているため、空気の透過面積を十分に確保することが可能になり、粒体１２ｂによる目詰まりが発生する可能性を低減させることができる。
なお、フィルタ１５の形状は多角錐形でもよいが、かかる場合には、粒状物質の動きを阻害しない場合に限られる。
【００４０】
フィルタ１５は、減圧時に粒体１２ｂからの押し付けられるため、かかる場合にも変形しない程度の剛性が必要である。そのため、フィルタ１５を多孔質体、不織布又は職布によるものもしくは、これらを含むものにすることが望ましい。
例えば、多孔質体としてはアルミナ、コージライトなどのセラミックスからなるもの、または不織布としてはセラミックス系、樹脂系、または金属系の繊維からなるもの等がある。織布としては、縦糸と横糸の交差部を樹脂で固めたナイロンメッシュ、または突き出した形状に模った型フレームにメッシュを張ったナイロンメッシュ等がある。
【００４１】
フィルタ１５の直径は固定部材１１の断面積に対して１／３以下にし、突き出し空間１６の体積は、中空バッグ１２ａ全体に対して１０％程度になるように設計することが好ましい。
かかる設計にすることによって、突き出し空間１６を設けても、把持部１２の把持能力を減少させることなく維持することができる。
【００４２】
図６は、本発明のグリッパにおいて粒体がフィルタに対して目詰まりした場合における拡大図である。
図６（Ａ）のように、粒体１２ｂの粒径ｄとフィルタ１５のメッシュのピッチｐが同じ長さである場合、粒体１２ｂ同士の中心間の距離とピッチの長さが同じ長さになるために、フィルタ１５に接している粒体１２ｂがフィルタ１５のメッシュの一部を塞いでしまう可能性がある。
同様に、図６（Ｂ）のように、フィルタ１５のメッシュのピッチｐが粒体１２ｂの粒径ｄと比較して２倍の長さである場合、この図における両端の粒体１２ｂの中心を結んだ距離がピッチの長さと比較して２倍の長さになるために、フィルタ１５に接している粒体１２ｂの一部（この図においては両端の粒体１２ｂ）がフィルタ１５のメッシュの一部を塞いでしまう可能性がある。
よって、フィルタ１５のメッシュのピッチは、目詰まりを起こりにくくするために、粒体１２ｂの粒径の整数倍に一致しないように設計することが好ましい。
【００４３】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００４４】
１  ロボット、２ａ〜２ｃ  ロボットアーム、３  ロボットの手先部、
４  ロボット支持台、５  グリッパ、６  ワーク、７  ワーク用容器、
８ａ〜８ｃ  関節、９  減圧装置、１０  接続部、１１  固定部材、
１１ａ  受圧面、１２  把持部、１２ａ  中空バッグ、１２ｂ  粒体、
１３  チューブ、１４  チューブ接続部、１５  フィルタ、
１６  突き出し空間
【図１】
0005780388.tif 000002
【図２】
0005780388.tif 000003
【図３】
0005780388.tif 000004
【図４】
0005780388.tif 000005
【図５】
0005780388.tif 000006
【図６】
0005780388.tif 000007