(57)【要約】【課題】製造が容易で、かつ、半導体のウェハなどを確実に把持することのできるフレキシブルアクチュエータを提供する。【解決手段】人間の指の形状をしたフレキシブルチューブ１１を有するフレキシブルアクチュエータ１０において、上記フレキシブルチューブ１１の指の腹部分に相当する側面１１ｐの肉厚を、指の腹部分に対向する側面１１ｑの肉厚よりも厚く形成して、上記フレキシブルチューブ１１の表，裏に剛性差をつけるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体から成るチューブを備えたフレキシブルアクチュエータにおいて、上記チューブの一方の側面の肉厚を、該側面に対向する側面の肉厚よりも厚く形成したことを特徴とするフレキシブルアクチュエータ。
【請求項２】
上記肉厚の厚い方の側面に、上記チューブの周方向に沿った溝部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルアクチュエータ。
【請求項３】
上記肉厚の厚い側面側に、複数個の剛性を有する部材を、チューブの軸方向に沿って、かつ、所定の間隔を設けて埋設したことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルアクチュエータ。
【請求項４】
弾性体から成るチューブを備えたフレキシブルアクチュエータにおいて、上記チューブの一方の側面に、複数個の剛性を有する部材を、チューブの軸方向に沿って、かつ、所定の間隔を設けて貼付けたことを特徴とするフレキシブルアクチュエータ。
【請求項５】
上記剛性を有する部材を、弾性を有する部材で被覆したことを特徴とする請求項４に記載のフレキシブルアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ロボットの指などに用いられる、柔軟な動きが可能なフレキシブルアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体のウェハなどを把持するロボットの指などに用いられる、ゴム部材のような弾性体を用いたフレキシブルアクチュエータの開発が盛んに行われている。図５（ａ）は、フレキシブルアクチュエータの基本構成を示す図である。このフレキシブルアクチュエータ３０Ａは、その両端側がチューブホルダー３１，３２に固定されたゴムチューブ３３の外周面に、上記チューブ３３の軸方向に傾斜する方向に強化繊維３４を巻き付けたもので、図５（ｂ）に示すように、上記ゴムチューブ３３内に導入される空気量を、圧縮空気調整装置４０を用いて調整することにより、上記ゴムチューブ３３を伸縮させるものである（例えば、特許文献１参照）。
具体的には、空気圧縮ボンベ４１に接続された遮断弁４２を開放し、供給ホース４３に接続された上記チューブホルダー３１の図示しない空気導入口から、上記ゴムチューブ３３内に圧縮空気を送り込んだり、逆に、開放弁４４を開いて上記ゴムチューブ３３内の圧縮空気量を減少させたりして、上記ゴムチューブ３３の内容積（２πＤＬ／４，Ｄ；チューブ内径、Ｌ；チューブ長）を変化させることにより、上記ゴムチューブ３３を伸縮させる。上記ゴムチューブ３３の内容積を増大させた場合には、上記ゴムチューブ３３の表面に巻き付けられた強化繊維３４の伸びが小さいため、上記ゴムチューブ３３は表面積（πＤＬ）を一定に保ちながら内容積を増大させるように変形する。したがって、上記ゴムチューブ３３は、内径Ｄを増加させながら軸方向に収縮する。逆に、上記ゴムチューブ３３内の圧縮空気量を減少させると、上記ゴムチューブ３３は内径Ｄを減少させながら軸方向に伸長する。
【０００３】
また、図６（ａ）〜（ｃ）は、半導体のウェハなどを把持するロボットの指などに用いられるフレキシブルアクチュエータの一構成例を示す図で、このフレキシブルアクチュエータ３０Ｂは、ゴムチューブ３３の周囲に強化繊維（周強化繊維）３５を密に巻き付けるとともに、上記ゴムチューブ３３の指の腹部分３３ａに相当する側面に、別の強化繊維（軸強化繊維）３６を接合することにより、上記ゴムチューブ３３を湾曲させることができるようにしたものである（例えば、特許文献１参照）。すなわち、上記ゴムチューブ３３内に圧縮空気を導入すると、上記周強化繊維３５により、径方向への膨張が規制されるので、上記ゴムチューブ３３は軸方向にのみ膨張する。このとき、上記ゴムチューブ３３の腹部分３３ａには、軸強化繊維３６が接合されているので、軸方向の膨張が規制される。これにより、上記ゴムチューブ３３は、図６（ｂ）に示すように、上記腹部分３３ａが内側になるように湾曲する。したがって、このようなフレキシブルアクチュエータ３０Ｂを複数個組合わせることにより、半導体のウェハなどを把持して搬送する搬送装置を実現することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−９４００８号公報    （第２頁、第５図，第６図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような、強化繊維３４の巻き付け方などにより運動方向を制御するフレキシブルアクチュエータ３０Ａ，３０Ｂでは、上記強化繊維３４の巻き付けという面倒な工程が必要なため、生産性が悪く、コスト高であった。また、人間の指のような、径が一定でない形状のゴムチューブに強化繊維３４を均一に巻き付けることが困難であるため、製品がばらつきやすいといった問題点があった。
【０００６】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、製造が容易で、かつ、確実に半導体のウェハなどを把持することのできるフレキシブルアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のフレキシブルアクチュエータは、弾性体から成るチューブの一方側の側面の肉厚を、該側面に対向する側面の肉厚よりも厚く形成し、上記チューブの表，裏あるいは左，右に剛性差をつけるようにしたもので、これにより、強化繊維やワイヤ等の運動規制部材を用いることなく、上記チューブを容易に湾曲させることが可能となる。
請求項２に記載のフレキシブルアクチュエータは、上記肉厚の厚い方の側面に、上記チューブの周方向に沿った溝部を設けたもので、これにより、フレキシブルアクチュエータは人間の指に近い状態に湾曲するので、複雑な形状の製品も確実に把持することが可能となる。
請求項３に記載のフレキシブルアクチュエータは、上記肉厚の厚い側面側に、複数個の剛性を有する部材を、チューブの軸方向に沿って、かつ、所定の間隔を設けて埋設し、これをフレキシブルアクチュエータの骨格としたもので、これにより、フレキシブルアクチュエータの把持力を更に向上させることができるとともに、衝撃等による上記チューブの変形を防止することが可能となる。
【０００８】
また、請求項４に記載のフレキシブルアクチュエータは、弾性体から成るチューブの一方の側面に、複数個の剛性を有する部材を、チューブの軸方向に沿って、かつ、所定の間隔を設けて貼付け、上記チューブの表，裏あるいは左，右に剛性差をつけるようにしたものである。
請求項５に記載のフレキシブルアクチュエータは、製品に触れる部分に弾性を持たせるため、上記剛性を有する部材を、弾性を有する部材で被覆したもので、これにより、把持力が高く、かつ、ソフトタッチのフレキシブルアクチュエータを得ることが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態１に係わるフレキシブルアクチュエータの構成を示す図で、本例では、半導体のウェハなどを把持するロボットの指などに用いられるフレキシブルアクチュエータ１０について説明する。
同図において、１１はゴム等の弾性体から成るフレキシブルチューブで、このフレキシブルチューブ１１は、人間の指のように、先端部１１ａ方向に向かって径が徐々に小さくなっており、その先端部１１ａは閉じられている。１２は上記フレキシブルチューブ１１の後端部１１ｂに取付けられた、上記フレキシブルチューブ１１と同材料で構成された円筒状のホース接続部材で、このホース接続部材１２と上記フレキシブルチューブ１１とは一体に成形される。
本例では、図１（ｂ）に示すように、上記フレキシブルチューブ１１の指の腹部分に相当する側面１１ｐの肉厚を、指の腹部分に対向する側面１１ｑの肉厚よりも厚く形成することにより、上記フレキシブルチューブ１１の表，裏に剛性差をつけるようにしている。したがって、上記ホース接続部材１２に、図示しない空気圧縮ボンベに接続されたホースを接続して、上記フレキシブルチューブ１１内に圧縮空気を導入すると、上記フレキシブルチューブ１１の肉厚の薄い側面１１ｐ側が伸長し、上記指の腹部分に対向する側面１１ｑ側は殆ど伸長しないので、上記フレキシブルチューブ１１は、上記指の腹部分に対向する側面１１ｑ側に、所定の曲率で、円弧を描くように湾曲する。したがって、このようなフレキシブルアクチュエータ１０を複数個組合わせることにより、半導体のウェハなどを確実に把持することができる。
【００１０】
このように本実施の形態１では、人間の指の形状をしたフレキシブルチューブ１１の指の腹部分に相当する側面１１ｐの肉厚を、指の腹部分に対向する側面１１ｑの肉厚よりも厚く形成し、フレキシブルチューブ１１の表，裏に剛性差をつけるようにしたので、強化繊維やワイヤ等の運動規制部材を用いることなく、上記フレキシブルチューブ１１を容易に湾曲させることができるフレキシブルアクチュエータ１０を得ることができる。また、このようなフレキシブルアクチュエータ１０を複数個組合わせることにより、半導体のウェハなどを把持して搬送する搬送装置を実現することが可能となる。
また、上記フレキシブルアクチュエータ１０は表面が弾性体であるので、トマト、林檎等の果物や、野菜や卵等のハンドリング装置にも適用可能である。
また、上記フレキシブルアクチュエータ１０はゴム等の弾性体のみで構成されているので、ゴムを１つの金型で一体成形するなどして、容易に製造することができる。したがって、生産性を著しく向上させることができるとともに、大幅なコストダウンを実現することができる。更には、表面形状の変更が容易であるので、腹部分に相当する側面１１ｐの表面に微小な凹凸を設けるなどして、滑り止めの機能を付加することも可能である。
【００１１】
なお、上記実施の形態１では、表面が滑らかな形状のフレキシブルチューブ１１について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記指の腹部分に対向する側面１１ｐ側に、上記フレキシブルチューブ１１の周方向に沿った溝部１１ｍを複数本設けるようにしてもよい。このフレキシブルアクチュエータ１０Ａでは、上記溝部１１ｍが伸長可能となるので、フレキシブルチューブ１１内に圧縮空気を導入すると、上記指の腹部分となる側面１１ｐの各肉厚部１１ｎは上記各溝部１１ｍを軸として湾曲することから、フレキシブルアクチュエータを人間の指に近い湾曲状態とすることができる。したがって、複雑な形状の製品も確実に把持することができる。
【００１２】
また、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、フレキシブルチューブ１１の上記指の腹部分に対向する側面１１ｐ側に、剛性を有する金属板１３を複数個の埋設したものを用いることも可能である。上記構成のフレキシブルアクチュエータ１０Ｂでは、フレキシブルチューブ１１に骨格が形成されたことになるので、把持力を更に向上させることができるとともに、衝撃等によりフレキシブルチューブ１１が変形することを防止することができる。
【００１３】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、フレキシブルチューブ１１の指の腹部分に相当する側面１１ｐの肉厚を、指の腹部分に対向する側面１１ｑの肉厚よりも厚く形成し、フレキシブルチューブ１１の表，裏に剛性差をつけるようにしたが、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、フレキシブルチューブ２１の肉厚を均一にするとともに、上記フレキシブルチューブ２１の指の腹部分に相当する側面２１ｐに、所定の間隔を設けて、剛性を有する部材である金属板２３を貼付けることにより、上記フレキシブルチューブ２１の表，裏に剛性差をつけて、上記フレキシブルチューブ２１を湾曲させるようにしてもよい。このとき、製品に触れる部分に弾性を持たせるため、上記指の腹部分に対向する側面２１ｐに、上記金属板２３を被覆する弾性層２４を設けることにより、把持力が高く、かつ、ソフトタッチのフレキシブルアクチュエータ２０を得ることが可能となる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、弾性を有するチューブの一方側の側面の肉厚を、該側面に対向する側面の肉厚よりも厚く形成したり、チューブの一方側の側面に、複数個の剛性を有する部材を貼付けるなどして、上記チューブの表，裏あるいは左，右に剛性差をつけるようにしたので、強化繊維やワイヤ等の運動規制部材を用いることなく、上記チューブを容易に湾曲させることができる。したがって、このようなフレキシブルアクチュエータを複数個組合わせることにより、製造が容易で、かつ、半導体のウェハなどを確実に把持して搬送する装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係わるフレキシブルアクチュエータの一構成例を示す図である。
【図２】フレキシブルアクチュエータの他の例を示す図である。
【図３】フレキシブルアクチュエータの他の例を示す図である。
【図４】本実施の形態２に係わるフレキシブルアクチュエータの一構成例を示す図である。
【図５】フレキシブルアクチュエータの基本構成を示す図である。
【図６】従来のフレキシブルアクチュエータの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ  フレキシブルアクチュエータ、
１１，２１  フレキシブルチューブ、１１ａ  チューブの先端部、
１１ｂ  チューブの後端部、１１ｐ，２１ｐ  チューブの腹部に相当する側面、１１ｑ，２１ｑ  チューブの腹部に対向する側面、１１ｍ  溝部、
１２  ホース接続部材、１３，２３  金属板、２４  弾性層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004181569.tif 000006
【図５】
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【図６】
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