JP2011183536A - 形状自在な吸着パッド - Google Patents

Abstract

【課題】吸盤を用いてワークを把持する吸着パッドを用いて把持を行う際に、吸着力の不足により把持が不完全な状態になることや把持ができても移動する際に落下することを防止する。
【解決手段】ワークを把持する吸着パットであって、ワークの一方向に位置する固定部材１１と、固定部材１１のワークに対向する面に密着して取り付けられた中央に減圧空間１７を有する形状自在パッド１２と、減圧空間１７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、を備える。さらに、形状自在パッド１２は、ワークの固定部材１１に対向する面に対して押し付ける押付力によりワークの表面形状をならうようになっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、搬送ロボットの吸着パッドに関する。

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。

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及び特許文献２が既に提案されている。

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を移動可能な構成を有するものである。

特許文献２は、特許文献１と同様にワークの形状が不規則であっても適用が可能であり、さらにワークの形状が不規則であるために機能しない吸盤が存在する場合であっても確実に把持が可能な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、把持の際に、実際にワーク面に吸着している吸盤のみを識別する制御装置を有することによって、吸盤効率を高めることを可能としたものである。

一方で特許文献３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。

特開昭６３−２８３８８４号公報「吸着式ロボットハンド」 特開平４−８０７９７号公報「産業用ロボットのハンド装置」 特開平２−１７７９０９号公報「形状自在エアバッグ」

吸盤を用いてワークを把持するロボットハンドを用いて把持を行う場合、ワークの形状によっては吸着可能な面を十分に確保することができない場合がある。
このような場合には、吸着力の不足により把持が不完全な状態になるか、または把持ができても移動する際に落下する危険性があった。

そこで、本発明の目的は、ワークの形状によらずに確実にワークを把持することを可能とする吸着パッドを提供することである。

前記目的を達成するため、本発明によると、ワークを把持する吸着パットであって、
ワークの一方向に位置する固定部材と、
該固定部材のワークに対向する面に密着して取り付けられ、中央に減圧空間を有する形状自在パッドと、
前記減圧空間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、を備え、
前記形状自在パッドは、ワークの固定部材に対向する面に対して押し付ける押付力によりワークの表面形状をならうようになっている、ことを特徴とする吸着パッド。

このような構成にすることで、形状自在パッドを把持対象であるワークの表面形状に変形させることができるため、ワークの形状によってロボットの先端部分を交換する必要がなく、また、上記機能によってワークを安定して把持することが可能になる。

また本発明によると、前記形状自在パッドは、可撓性かつ気密性の中空バッグと、
該中空バッグ内に充填された粒体と、
前記中空バッグ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からなる。

本発明によると、前記粒体は、前記減圧装置によって前記中空バッグ内の圧力が所定圧に減圧すると表面摩擦によって前記中空バッグ全体を固形化させることができる物質からなる。

本発明によると、前記粒体は、前記減圧装置によって前記中空バッグ内の圧力を大気圧に戻すことで前記中空バッグ全体の固形化を解くことができる物質からなる。

このような構成によって、吸着パッドは、中空バッグ内の圧力を減圧して形状自在パッドの形状をワークの形状に合わせて固形化することで、ワークの把持が可能になる。また、中空バッグ内の圧力を大気圧に戻すことによって形状自在パッドの形状の固形化を解くことで、ワークを把持から開放することが可能になる。
また、上記吸着パッドは、ワークの形状によらずに使用することができるため、対応できるワークが増加する。
さらに、ワークの形状に合わせてワークごとに中空バッグの形状を変化させることができるために、例えば果物のような柔らかく傷つきやすいようなワークであっても確実に把持することができる。

上述した本発明によると、固定部材に形状自在パッドが取り付けられた吸着パッドを使用することによって、形状が不定なワークに対しても安定した形で把持することができる。

本発明の第１実施例による吸着パッドを備えたロボットの構成図である。 本発明の第１実施例による吸着パッドの構成図である。 本発明の第１実施例による吸着パッドの断面図である。 本発明の第２実施例による吸着パッドの構成図である。 本発明の第２実施例による吸着パッドの断面図である。

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。

図１は、本発明の第１実施例による吸着パッド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は吸着パッド、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は接続部である。

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。

吸着パッド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。

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。

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。

減圧装置９は、後述する形状自在パッド１２と後述するチューブ１３、１５によって接続されており、形状自在パッド１２内の圧力を減圧することでワーク６の把持を行い、また形状自在パッド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、吸着パッド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、減圧装置９の機能を損なわなければ他の場所でもよい。

図２は本発明の第１実施例による吸着パッドの構成図である。
また、図３は本発明の第１実施例による吸着パッドの構成図である。
（Ａ）は吸着パッドの断面図、（Ｂ）は吸着パッドによってワークを把持している状態の吸着パッドの断面図である。
この図において、１１は固定部材、１２は形状自在パッド、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はチューブ、１６はチューブ接続部、１７は減圧空間である。

固定部材１１は、形状自在パッド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、１５を通すために空洞になっている部分を有する。

形状自在パッド１２は、中空バッグ１２ａ及び粒体１２ｂからなり、チューブ１５を介して減圧装置９による加圧、減圧を受ける。

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、例えば発砲スチロールのような表面摩擦の大きい物質である必要がある。
また、表面摩擦を大きくするために、粒体１２ｂの形状は球状や８面体といった形状であって、各粒体１２ｂの寸法は１ｍｍ〜１ｃｍ程度の大きさ（粒状からビーズ状程度の大きさ）であることが好ましい。

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。例えば、樹脂袋である。

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を介して行われる減圧空間１７内の減圧及びチューブ１５を介して行われる形状自在パッド１２における中空バッグ１２ａ内の減圧との、２回の減圧が行われる。
上記２回の減圧のタイミングは、中空バッグ１２ａ内の減圧の方を先に行うか、ほぼ同時に行う。

減圧装置９によって、形状自在パッド１２内の圧力を減圧した際、形状自在パッド１２の体積が減少し、ワーク６と形状自在パッド１２との間に隙間が発生する場合には、減圧装置９によって減圧させながら隙間の発生に応じた分だけ固定部材１１をワーク６の方向に移動させる。

図４は本発明の第２実施例による吸着パッドの構成図である。
また、図５は本発明の第２実施例による吸着パッドの断面図である。
（Ａ）は吸着パッドの断面図、（Ｂ）は吸着パッドによってワークを把持している状態の吸着パッドの断面図である。
この図において、２１は固定部材、２２は形状自在パッド、２２ａは中空バッグ、２２ｂは粒体、２３はチューブ、２４はチューブ接続部、２５はワーク接続部、２６は通気素材、２７は減圧空間である。

固定部材２１は、この実施例ではチューブ２３を通すために空洞が１つ存在している。

本実施例における減圧は、減圧装置９によって、チューブ２３を介して減圧をすることで、吸着バッド２２における中空バッグ２２ａ内の圧力及び減圧空間２７の圧力を１回で減圧することができる。

ワーク接続部２５は、ワーク６と吸着バッド２２が吸着する部分である。

通気素材２６は、減圧装置９によって減圧空間２７の減圧又は加圧が行えるように、例えばメッシュのような通気性に富む素材を使用する。
ただし、中空バッグ２２ａ内の粒体２２ｂが、減圧空間２７に漏れない程度の網目にする必要がある。

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。

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 吸着パッド、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、１２ 形状自在パッド、１２ａ 中空バッグ、１２ｂ 粒体、
１３ チューブ、１４ チューブ接続部、１５ チューブ、
１６ チューブ接続部、１７ 減圧空間、２１ 固定部材、
２２ 形状自在パッド、２２ａ 中空バッグ、２２ｂ 粒体、２３ チューブ、
２４ チューブ接続部、２５ ワーク接続部、２６ 通気素材、
２７ 減圧空間

Claims (4)

1. ワークを把持する吸着パットであって、
   ワークの一方向に位置する固定部材と、
   該固定部材のワークに対向する面に密着して取り付けられ、中央に減圧空間を有する形状自在パッドと、
   前記減圧空間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、を備え、
   前記形状自在パッドは、ワークの固定部材に対向する面に対して押し付ける押付力によりワークの表面形状をならうようになっている、ことを特徴とする吸着パッド。
2. 前記形状自在パッドは、可撓性かつ気密性の中空バッグと、
   該中空バッグ内に充填された粒体と、
   前記中空バッグ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からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の吸着パッド。
3. 前記粒体は、前記減圧装置によって前記中空バッグ内の圧力が所定圧に減圧すると表面摩擦によって前記中空バッグ全体を固形化させることができる物質からなる、ことを特徴とする請求項２に記載の吸着パッド。
4. 前記粒体は、前記減圧装置によって前記中空バッグ内の圧力を大気圧に戻すことで前記中空バッグ全体の固形化を解くことができる物質からなる、ことを特徴とする請求項２に記載の吸着パッド。