JP2014061584A - 高温物把持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粒状物を任意の形状を保持しつつ硬化させる当接部を備えた把持装置において、高温のワークの把持と復元を繰り返した場合でも、当接部の袋部材の温度上昇を抑制し、袋部材の破損を防止することが可能な把持装置を提供する。
【解決手段】粒状物を任意の形状を保持しつつ硬化させる当接部を備えた把持装置において、前記粒状物の硬化状態を、前記袋部材に、袋部材の耐熱温度よりも低い温度の液体を充填することにより解除し、前記ワークを非把持状態とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、高温で、且つ形状が異なる複数種類のワークを確実に把持することができる把持装置の技術に関する。

従来、ワークや製品等を把持する把持装置において、外形形状が異なる複数種類のワークを取り扱う場合には、把持装置のワーク等と直接接触する部位である当接部を、各ワークの形状に対応したものに交換する等の手間が生じていた。このため、外形形状が異なる複数種類のワークをフレキシブルに取り扱うことができる把持装置の開発が望まれていた。

そこで、外形形状が異なる複数種類のワークを良好に把持することができる把持装置の技術が種々検討されており、例えば、以下に示す特許文献１にその技術が開示され公知となっている。
特許文献１に開示されている従来技術では、把持部に、弾性を有する袋部材と、該袋部材に充填される粒状物とを備え、袋部材の内容積に対する粒状物の体積比率を増大させることにより、粒状物を任意の形状を保持しつつ硬化させる当接部を備えた把持装置が開示されている。

当該把持装置では、ロボットアーム等の支持装置の手先部に当接部を配設している。
そして、ロボットアーム等の把持動作によって、当接部をワーク等に当接させて、該当接部をワーク等の形状に倣わせておき、その後、当接部内を減圧することによって、袋内の多数の粒状物を緊密に係留させて、当接部の形状がワーク形状に倣った状態を保持するようにしている。

そして、このような従来の把持装置を用いることによって、当接部の形状を様々なワーク等の外形形状に対応させることができるため、外形形状が異なる複数種類のワークを取り扱う場合において、各ワークを安定して把持することができる。

特開２０１１−２３０２６０号公報

しかしながら、上記従来の把持装置は、袋部材の内容積に対する粒状物の体積比率を減少させる、具体的には例えば、袋部内の減圧状態を解除することによって、当接部を定常形状に復元させているが、例えば、射出成形品など、高温のワークの把持と復元を繰り返していると、当接部の温度が上昇し、袋部材の破損が起こる等の問題が発生する場合があった。
このため、特許文献１には、袋部材をアラミド繊維からなる外袋で覆うことも開示されているが、ワークの温度が高い場合や、把持と復元が長時間繰り返された場合など、袋部材自体の温度が上昇してしまうという問題が発生する。

本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、把持部に、弾性を有する袋部材と、該袋部材に充填される粒状物とを備え、袋部材の内容積に対する粒状物の体積比率を増大させることにより、粒状物を任意の形状を保持しつつ硬化させる当接部を備えた把持装置において、前記粒状物の硬化状態を、前記袋部材に液体を充填することにより解除し、前記ワークを非把持状態とすることにより、高温のワークの把持と復元を繰り返した場合でも、当接部の袋部材の温度上昇を抑制し、袋部材の破損を防止することが可能な把持装置を提供することを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項１においては、ワークを挟圧する複数の挟持部を有する爪部と、
弾性を有する素材からなる袋部材と、該袋部材に充填される粒状物と、を備え、前記袋部材の内容積に対する前記粒状物の体積比率を増大させることにより、前記粒状物を任意の形状を保持しつつ硬化させる、前記挟持部の前記ワークと当接する部位に付設される当接部と、
を有する、前記ワークを把持するための把持部を備える把持装置であって、
前記爪部の前記当接部を付設する部位に、凹凸形状を有する係止部を形成し、前記爪部で前記ワークを挟持して、前記当接部を前記ワークに対して押圧し、前記当接部を前記ワーク及び前記係止部に倣って変形させた状態で、前記粒状物を硬化させることにより、前記当接部を前記ワーク及び前記係止部に倣った状態で硬化させて前記ワークを把持すると共に、
前記粒状物の硬化状態を、前記袋部材に液体を充填することにより解除し、前記ワークを非把持状態とする、
ことを特徴とする把持装置が提供される。

本発明の把持装置によれば、高温のワークの把持と復元を繰り返した場合でも、当接部の袋部材の温度上昇を抑制し、袋部材の破損を防止することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る把持装置の全体構成を示す模式図。 本発明の一実施形態に係る把持装置の把持部を示す模式図、（ａ）把持部を示す正面模式図、（ｂ）Ａ−Ａ断面模式図、（ｃ）Ｂ−Ｂ断面模式図。 本発明の一実施形態に係る把持装置によるワークの把持状態を示す模式図、（ａ）正面模式図、（ｂ）平面模式図。 本発明の一実施形態に係る把持装置の挟持部を示す部分詳細模式図。 爪部の付設面に形成する第一の実施形態に係る係止部を示す側面部分模式図、（ａ）ボルトを取り外した状態を示す側面断面模式図、（ｂ）ボルトを螺挿した状態を示すＣ−Ｃ断面模式図。 爪部の付設面に形成するその他の実施形態に係る係止部を示す部分模式図、（ａ）第二の実施形態に係る係止部を示す正面模式図およびＤ−Ｄ断面模式図、（ｂ）第三の実施形態に係る係止部を示す正面模式図およびＥ−Ｅ断面模式図。 本発明の一実施形態に係る把持装置における当接部を示す模式図。 本発明の一実施形態に係る把持装置における当接部を構成する内袋１１（袋部材１１ａ）を示す模式図。 本発明の一実施形態に係る把持装置における当接部を構成する外袋を示す模式図。 挟持部に対する当接部の取付状態を示す部分正面模式図。 挟持部に対する当接部の取付状態を示す部分側面断面模式図。 粒状物の選定方法を示す図、（ａ）試験装置の全体構成を示す斜視模式図、（ｂ）試験装置による測定結果を示す図。 本発明に係る把持装置を備える移送装置を示す模式図、（ａ）移送装置の全体構成を示す模式図、（ｂ）移送装置における把持装置に対する装置接続状態を示す模式図。 把持装置によるワークの把持状況を示す模式図、（ａ）把持する前の状態を示す模式図、（ｂ）把持状態（真空引き前）を示す模式図。 把持装置によるワークの把持状態における当接部の変形状態を示す側面断面模式図。 把持装置によるワークの把持状況を示す模式図、（ａ）把持状態（真空引き後）を示す模式図、（ｂ）把持を解除した状態（真空破壊後）を示す模式図。 把持装置によるワークの把持状態における係止部による当接部の係止状態を示す側面断面模式図。 アラミド繊維製外袋、及びニトリルゴム（ＮＢＲ）製袋部材の温度の変化を示すグラフ。 アラミド繊維製外袋とニトリルゴム（ＮＢＲ）製袋部材の間に断熱材を設けた場合のアラミド繊維製外袋、及びニトリルゴム（ＮＢＲ）製袋部材の温度の変化を示すグラフ。 アラミド繊維製外袋、及びニトリルゴム（ＮＢＲ）製袋部材の温度の変化を示すグラフ。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係る把持装置の全体構成について、図１〜図３を用いて説明をする。
図１に示す如く、本発明の一実施形態に係る把持装置１は、ワーク等を把持して保持するための装置であり、把持部２、制御装置７、真空排気設備８等を備えている。
把持部２は、把持装置１におけるワークを直接把持するための部位であり、駆動部３、複数の爪部４・５、複数の当接部６・６・・・等を備えている。

図１および図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す如く、駆動部３は、二系統のスライダ部３ａ・３ｂを備えており、各スライダ部３ａ・３ｂを同一の軸方向に対して、それぞれ独立して往復変位させることができる装置である。駆動部３としては、例えば、ボールネジ・ナットおよびモータ等からなる往復動機構を備える電動アクチュエータ等を採用することができる。

各爪部４・５は、ワークを挟持するために備えられる一対の部位である。即ち、各爪部４・５は、該各爪部４・５の中間位置に配置されるワークを、各爪部４・５によって挟圧して保持するための部位である。
尚、各爪部４・５の形状は、把持対象となるワークの形状および大きさや、各スライダ部３ａ・３ｂのストローク量等を考慮して設定する。

図２（ｂ）に示す如く、爪部４は、支持部４ａと、該支持部４ａから突設する二つの挟圧部４ｂ・４ｂを備えている。挟圧部４ｂ・４ｂは、互いに所定の間隔を隔てて配置されている。また、爪部４は、当接部６が付設される側の面を、付設面４ｇとしている。
爪部４は、支持部４ａがスライダ部３ａに対して固定されている。そして、制御装置７により、駆動部３を作動させてスライダ部３ａをスライドさせて、各挟圧部４ｂ・４ｂを、スライド部３ａのスライド方向に沿って往復動させる構成としている（図１参照）。

また、図２（ｃ）に示す如く、爪部５は、支持部５ａと、該支持部５ａから突設する一つの挟圧部５ｂを備えている。また、爪部５は、当接部６が付設される側の面を、付設面５ｇとしている。
爪部５は、支持部５ａがスライダ部３ｂに対して固定されている。そして、制御装置７により、駆動部３を作動させてスライダ部３ｂをスライドさせて、挟圧部５ｂを、スライド部３ｂのスライド方向に沿って往復動させる構成としている（図１参照）。

当接部６は、把持装置１においてワークと直接当接する部位であり、その形状を柔軟に変形できる態様と、その形状を堅固に保持する態様の、相反する二つの態様を一つの部材で実現することができるものである。
当接部６は、弾性を有する袋部材と、該袋部材に充填される粒状物を備える構成であり、定常時においては、柔軟に変形できる態様を呈している。
図１および図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す如く、当接部６は、各爪部４・５の各挟圧部４ｂ・４ｂ・５ｂに付設されており、真空排気設備８と接続されている。

真空排気設備８は、把持装置１において当接部６を硬化および軟化させるための手段を構成するものであり、真空ポンプ８ａ、真空配管８ｂ・８ｂ、電磁弁８ｃ等を備えている。そして、各当接部６・６の袋部材に、各真空配管８ｂ・８ｂが接続されている。
尚、本実施形態では、真空排気設備８に真空ポンプ８ａが備えられる場合を例示しているが、真空ポンプ８ａ以外の排気手段（例えば、エジェクター等）を備える構成とすることも可能である。

また、本発明に係る把持装置において、当接部の硬化および軟化を実現させるための手段は、袋部材の内容積に対する粒状物の体積比率を増大させることであり、その一手段が袋部材の内部の減圧であるので、必ずしも真空排気設備である必要はなく、当接部の硬化および軟化を実現することができる種々の態様のものを採用し得る。
当接部６は、真空ポンプ８ａを作動させて袋部材の内部を減圧すると、該袋部材内に充填されている粒状物を構成する各粒子がより緊密に係留することによって硬化するため、このとき、その形状を堅固に保持する態様を呈する。
このような当接部６を、各爪部４・５の挟持圧によって、柔軟な状態でワークに押圧すると、該当接部６をワーク表面の凹凸部に入り込ませることができるため、当接部６をワークの外面形状に倣わせることができる。

また、当接部６は、ワークの外面形状に倣わせた状態で真空排気設備８を作動させることによって、ワークの外面形状に対応した形状で硬化させることができるため、ワークの外面形状に対応した堅固な態様の当接部６を形成できる。
そして、図３（ａ）（ｂ）に示す如く、本実施形態に係る把持部２では、各挟圧部４ｂ・４ｂ・５ｂに付設した各当接部６・６・６によって、ワーク５０を三点で堅固に把持することができ、部品点数の少ない簡易な構成で、ワーク５０の振り回し動作等にも耐え得る安定した把持状態を実現することができる。
尚、本実施形態では、把持部２によって、ワーク５０を三点支持する態様を例示しているが、本発明に係る把持装置における、ワークの支持点数をこれに限定するものではなく、例えば、二点支持する態様であってもよく、あるいは、四点以上で支持する態様であってもよい。

次に、各爪部４・５の構成について、図４〜図６を用いて、さらに詳細に説明をする。
図４および図５（ａ）に示す如く、爪部４は、当接部６が付設される側の面において付設面４ｇを形成している。そして、爪部４の挟圧部４ｂには、付設面４ｇに開口するボルト孔４ｃ・４ｃ・・・を形成している。
図４および図５（ｂ）に示す如く、各ボルト孔４ｃ・４ｃ・・・には、ボルト９・９・・・を螺挿しており、各ボルト９・９・・・を、その頂部が各ボルト孔４ｃ・４ｃ・・・から付設面４ｇに対して所定の高さだけ突出するように調整して螺設することにより、各ボルト９・９・・・によって、係止部１０を形成している。
また、挟圧部４ｂには、当接部６を吊設するための部位であるボルト４ｄ・４ｄを付設面４ｇから突設している。

尚、ここでは、爪部４の挟圧部４ｂの構成について説明をしたが、爪部５の挟圧部５ｂにおいても、配設面を形成しており、該配設面において開口する複数のボルト孔を形成し、該ボルト孔に複数のボルトを螺挿することによって、同様の係止部１０（図示せず）を形成している。
係止部１０は、挟圧部４ｂにおける当接部６の配設部位である付設面４ｇに形成される凹凸形状を有する部位である。
尚、本実施形態では、付設面４ｇに複数の突起部（複数のボルト９・９・・・の各頂部）が点在する態様の係止部１０を例示しているが、本発明に係る把持装置における係止部の態様をこれに限定するものではない。

係止部の態様は、例えば、図６（ａ）に示すような、付設面４ｇに略十字状の凹部４ｅを形成する態様の係止部２０や、図６（ｂ）に示すような、付設面４ｇに略十字状の凸部４ｆを形成する態様の係止部３０等とすることも可能である。
即ち、本発明に係る把持装置における係止部は、付設面４ｇに平行で互いに直交する２方向に対して、当接部６の変位を規制し得る種々の態様を採用することができ、挟圧部４ｂの長さ方向および幅方向に対して、傾斜する方向に凸部や凹部を形成したり、あるいは、ランダムな配置で複数の突起部を配置したりする態様の係止部とすること等も可能である。

次に、当接部６の構成について、図７〜図１１を用いて、さらに詳細に説明をする。
前述した各爪部４・５は、所定の挟持力を達成するために、剛性を確保する必要があるため、鋼等所定の硬さを有する素材により構成するのが一般的である。
このため、ワークと各爪部４・５を直接当接させると、該各爪部４・５によってワークを破損等する可能性がある。

また、ワークは種々の形状に構成されるため、安定的な把持状態を実現するためには、各爪部４・５においてワークと当接する部位の形状をワークの形状に対応させる必要がある。
このため、把持部２における挟持部である各挟圧部４ｂ・４ｂおよび挟圧部５ｂのワークとの当接部位において、それぞれ各当接部６・６・６が付設される構成としている。
当接部６は、形状を柔軟に変形できる態様と、形状を堅固に保持する態様の、相反する二つの態様を一つの部材で実現できる部位であり、図７に示す如く、内袋１１（袋部材１１ａ）と、該内袋１１（袋部材１１ａ）を被装する外袋１３等により構成している。

図８に示す如く、内袋１１（袋部材１１ａ）は、柔軟に変形できる態様と、形状を堅固に保持する態様の、相反する二つの態様を一つの部材で実現できる部材であり、袋部材１１ａ、接続口１１ｂ等を備えている。
袋部材１１ａは、弾性および気密性を有するニトリルゴム（ＮＢＲ）製の部材であり、ＮＢＲ製の略長方形のシートを半分に折り返すとともに、折り返した辺以外の三方の各辺部の合わせ面を加硫溶着して、袋状に形成された部材である。

また、袋部材１１ａの折り返した辺の略中央部には孔部１１ｆが形成されており、該孔部１１ｆに、袋部材１１ａの内外を連通するための部材である接続口１１ｂが配設されている。
接続口１１ｂは、封止部材１１ｄ・１１ｄを介挿して、ナット１１ｃを螺合して締結することによって、孔部１１ｆの気密性を確保しつつ該孔部１１ｆに付設されている。
また、接続口１１ｂには、真空配管８ｂが接続されており、接続口１１ｂの袋部材１１ａに内包される端部において、フィルター１１ｅが配設されている。
そして、袋部材１１ａの内部には、粒状物１２が充填される。

また、内袋１１（袋部材１１ａ）は、粒状物１２が、接続口１１ｂから排出されることを、フィルター１１ｅによって防止する構成としている。
尚、本実施形態では、内袋１１（袋部材１１ａ）の素材として、ニトリルゴム（ＮＢＲ）を採用した場合を例示しているが、内袋１１（袋部材１１ａ）を構成する素材をこれに限定するものではなく、弾性および気密性を有する素材であれば、作業環境等の条件に合わせて種々の素材を採用し得る。

図９に示す如く、外袋１３は、内袋１１（袋部材１１ａ）を被装し保護するための部材であり、袋体１３ａ、係留部１３ｂ・１３ｂ等を備えている。
袋体１３ａは、耐磨耗性および耐切創性を有する素材であるアラミド繊維製の部材であり、アラミド繊維製の略長方形の二枚のシート状部材を重ね合わせるとともに、三方の各辺部を縫合して、袋状に形成した部材である。袋体１３ａの内部の大きさは、内袋１１（袋部材１１ａ）を変位可能に収容することができる大きさとしている。
また、袋体１３ａの縫合していない開放側の辺部近傍において、外袋１３を吊設するための部位となる係留部１３ｂ・１３ｂ等が付設されている。本実施形態では、係留部１３ｂ・１３ｂとして金属製のハトメを採用する簡易な構成としている。

本実施形態では、外袋１３（袋体１３ａ）の素材としてアラミド繊維を採用している。
アラミド繊維は、耐磨耗性および耐切創性に優れた素材であるため、内袋１１（袋部材１１ａ）が摩耗および切創しないように確実に保護することができる。
また、アラミド繊維は、ワークの形状に倣う十分な可撓性を備えているため、外袋１３内に収容した内袋１１（袋部材１１ａ）を、外袋１３を介して接したワークの形状に精度良く倣わせることができる。
このため、アラミド繊維は、外袋１３（袋体１３ａ）を形成する素材として好適である。
この際、アラミド繊維は、織物や編物、不職布等の任意の形態で使用することができるが、十分な可撓性と耐久性を両立するために、織物の形態で使用されることが好ましい。

尚、本実施形態では、外袋１３の素材としてアラミド繊維を採用した場合を例示しているが、外袋１３を構成する素材をこれに限定するものではなく、耐磨耗性および耐切創性に優れ、かつ、ワークの形状に倣う十分な可撓性を備えている素材であれば、種々の素材を採用し得る。
即ち、当接部６は、図７に示すように、外袋１３に内袋１１（袋部材１１ａ）を収容して形成する構成としている。
このような構成により、内袋１１（袋部材１１ａ）が、繰返しの使用によって磨耗したり、あるいは、ワークに付着した切粉等によって切創したりすることを、簡易に、かつ、確実に防止することができる。そして、内袋１１（袋部材１１ａ）の製品寿命を延ばすことができる。

また、当接部６は、内袋１１（袋部材１１ａ）と外袋１３を別体とする構成であり、内袋１１（袋部材１１ａ）と外袋１３が互いに相対変位可能であるため、内袋１１（袋部材１１ａ）の変形が外袋１３により引きつられて阻害されることがない。このため、内袋１１（袋部材１１ａ）は、外袋１３を介して精度良くワーク形状に倣わせることができ、当接部６をワーク形状（凹凸部）に精度良く倣わせることができる。
即ち、当接部６は、あえて内袋１１（袋部材１１ａ）と外袋１３を別体とする構成によって、内袋と外袋を一体化した二重構造の袋体を有する当接部に比して、より堅固な把持状態を実現するように改良がなされている。
さらに、当接部６は、内袋１１（袋部材１１ａ）が損傷した場合には、内袋１１（袋部材１１ａ）のみを交換することができ、また、外袋１３が損傷した場合には、外袋１３のみを交換することができるため、経済性にも優れている。

図１０および図１１に示す如く、当接部６は、挟圧部４ｂのボルト４ｄ・４ｄに対して、外袋１３の係留部１３ｂ・１３ｂにより吊設されている。
そして、当接部６（外袋１３）を係留部１３ｂ・１３ｂに吊設した状態で、ボルト４ｄ・４ｄにワッシャー１５・１５を介してナット１４・１４を締結して、挟圧部４ｂに対して簡易かつ確実に当接部６を付設する構成としている。
このような構成により、当接部６の交換を容易としている。これにより、当接部６の摩耗および切創が予測されるような実際の生産ラインへの導入を容易に実現することができる。

また、このような取付状態における当接部６は、付設面４ｇに接触する側の面において、係止部１０と当接している。
尚、ここでは、爪部４の挟圧部４ｂに当接部６が付設される場合を例示して説明したが、爪部５の挟圧部５ｂにおいても、配設面にボルトが突設されており、該ボルトに当接部６が吊設され、ナットおよびワッシャー等を用いて固定されることによって、同様に当接部６（図示せず）が付設されている。

尚、本実施形態では、当接部６が、ボルト・ナット等を用いて各挟圧部４ｂ・４ｂ・５ｂに付設される態様を例示しているが、各挟圧部４ｂ・４ｂ・５ｂに対して当接部６が付設される態様によって、本発明を限定するものではなく、例えば、樹脂バンドを用いて固定される構成としたり、あるいは、ワンタッチ金具等を用いてより簡易に着脱可能に固定される構成等とすることも可能であり、当接部６が各挟圧部４ｂ・４ｂ・５ｂから脱落せず、当接部６の着脱が容易に可能であって、かつ、当接部６と係止部１０を接触させることができる付設方法であれば、種々の態様の付設方法を採用することが可能である。

次に、当接部６を構成する粒状物１２の選定方法について、図１２を用いて説明をする。
粒状物１２は、当接部６（より詳しくは、袋部材１１ａ）内に充填され、該袋部材１１ａ内を減圧し、粒状物１２を構成する各粒子同士を互いに緊密に係留させることによって、袋部材１１ａおよび粒状物１２が一体化した状態において、任意の形状で硬化するものである。
当接部６には、１）硬化時における硬さが良好であること、２）より軽量であること、等の性質を有することが望まれるが、当接部６の硬化時における硬さや重量は、粒状物１２の仕様を種々変更することによって変化する。

そこで本実施形態では、図１２（ａ）に示すような試験装置を用いて、種々の仕様の粒状物について、硬化時における硬さを測定し、測定結果に基づいて当接部６に充填する粒状物を選定した。
図１２（ａ）に示す如く、試験装置４０は、粒状物を充填するためのケース４１と、該ケース４１の開口部を封止する弾性を有する膜部材４２と、硬化時の硬さを測定するプッシュプルゲージ４３等により構成している。
尚、本実施形態では、ケース４１として、２０×２０×１５ｍｍ程度の容量を有するプラスチック製容器を使用し、膜部材４２として、樹脂製シートを使用している。また、プッシュプルゲージ４３としては、押圧部４３ａの直径が６ｍｍ（押圧面積が、約２８．３ｍｍ^２）のものを使用している。

試験装置４０による試験手順を説明する。
まず、ケース４１内を粒状物で満たし、膜部材４２でケース４１の開口部４１ａを封止する。
次に、ケース４１内を真空引きして、ケース４１内の粒状物を硬化させる。
次に、膜部材４２を介して、プッシュプルゲージ４３を硬化した粒状物に押圧し、圧縮力を測定する。そして、このとき測定した圧縮力のピーク値を硬さの指標として記録する。

尚、本試験では、各粒状物について、当該ピーク値を３回測定し、各粒状物の硬さを評価している。
種々の粒状物について、試験装置４０により硬さの測定を行った測定結果を、図１２（ｂ）の表に示している。
図１２（ｂ）には、選定対象とした粒状物の内、代表的な２０種類のものについての測定結果を示している。尚、硬さの欄には、３回の測定結果における最小値〜最大値を表示している。

そして、図１２（ｂ）に示す試験結果から、３回の測定値全てにおいて硬さの測定値が１０ｋｇｆを越えている、（３）の塩、（４）〜（７）の各メタルパウダー、（１８）のセラミック破砕物（大）、（２０）の砥石（Ｇ Ｆ２４）、の合計７種類の粒状物について、硬さが良好であると判断した。
しかしながら、当接部６に充填する粒状物としては、より軽量であることが望ましいため、硬さの測定結果の上位７種類のうち、鉄製等であって比重の大きい各メタルパウダーおよび砥石は選定候補から除外した。
これにより、塩とセラミック破砕物（大）を選定候補として残した。

ここで、塩には、湿気を含んだ場合に固まること、また、万が一漏れ出た場合に錆の発生原因となり得ること、等の課題がある。
このため、形状や化学的性質の安定性を考慮して、最終的に、（１８）のセラミック破砕物（大）が、当接部６に充填する粒状物として最適なものであると判断し、これを選定した。
セラミック破砕物（大）は、Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２等からなる人工セラミック（所謂、合成ムライト）を、平均粒径が０．４〜０．５ｍｍ程度となるように破砕して生成した各粒子がエッジ部を有する形状である粒状物であり、硬さおよび化学的性質の安定性や軽量性（比重が小さい）の観点で、当接部６に充填する粒状物として適している。

尚、図１２（ｂ）の表に示す試験結果からは、以下のような考察ができる。
硬さの測定結果が低い粒状物に注目すると、いずれも粒状物を構成する各粒子の形状が略球状であることが判る。つまり、当接部６に充填する粒状物は、粒状物を構成する各粒子の形状が略球状であると、良好な硬さを得にくいことが考察できる。
これは、減圧時に当接部６が硬化するのは、隣接し接触する各粒子同士がより緊密に係留し合うためであり、略球状のエッジ部や平面部がない形状では、各粒子同士の係留が弱くなるためであると考察される。

尚、ここでいう「略球状」とは、エッジ部や平面部、あるいは他の粒子と係合可能な凹凸部等が外形上存在しない形状を意味しており、完全な球状でなくとも良く、例えば、楕円球状や俵型状等の形状をも含む概念である。
このことからも、当接部６に充填する粒状物としては、粒状物を構成する各粒子の形状が略球状以外であり、エッジ部や平面部を有する形状であるものを選定するのが望ましいと判断できる。

次に、本発明の一実施形態に係る把持装置１を用いたワークの移送状況について、図１３〜図１７を用いて、説明をする。
図１３（ａ）に示す如く、本実施形態では、ロボットアーム１６の手先部１６ａに把持装置１の把持部２を配設し、把持部２によって、ワーク５０を把持するとともに、ロボットアーム１６によって、ワーク５０を移送する構成としている。
ワーク５０は、例えば位置決めピン等からなる位置決め部１６ｂ・１６ｂにより位置決めされた状態で、ワーク配置部１６ｃの所定位置に配置されている。
図１３（ｂ）に示す如く、把持装置１の制御装置７は、ロボットアーム１６と接続されており、ロボットアーム１６の手先部１６ａの配置・角度等の情報が、制御装置７に入力される構成としている。

図１３（ａ）（ｂ）および図１４（ａ）に示す如く、ロボットアーム１６により、手先部１６ａの配置および角度等を調整し、ワーク５０に対する所定の位置に把持部２を配置する。そして、制御装置７には、ロボットアーム１６から、ワーク５０に対する所定の位置に把持部２が配置された旨の信号が入力される。
このとき、把持部２は、制御装置７によって、ワーク５０が各爪部４・５の間に配置されるとともに、ワーク５０における把持に適した部位である各凹凸部５０ａ・５０ｂ・５０ｃが各当接部６・６・・・と対面する位置に配置されるように、その配置が設定される。

次に、図１３（ｂ）および図１４（ｂ）に示す如く、制御装置７によって、各スライダ部３ａ・３ｂのストロークを調整することにより、各爪部４・５の離間距離が、ワーク５０の幅以下となるように調整する。そして、ワーク５０を、各爪部４・５によって、所定の挟持圧により挟持する。
図１５に示す如く、このとき当接部６は、ワーク５０の各凹凸部５０ａ・５０ｂに対して押圧され、各凹凸部５０ａ・５０ｂの形状に倣って変形する。
また、このとき当接部６は、付設面４ｇ側にも押圧されるため、付設面４ｇに形成される係止部１０（即ち、ボルト９・９・・・の先端部）の形状に倣って変形する。

ここで、各当接部６・６・・・は、アラミド繊維からなる外袋１３に内袋１１（袋部材１１ａ）を収容し、内袋１１（袋部材１１ａ）と外袋１３が相対変位可能な構成としているため、内袋１１（袋部材１１ａ）の変形が外袋１３によって阻害されることがない。
このため、把持部２では、各当接部６・６・・・を、確実にワーク５０の各凹凸部５０ａ・５０ｂ・５０ｃや各係止部１０・１０・・・の形状に倣わせることができる。

次に、図１３（ｂ）および図１６（ａ）に示す如く、各爪部４・５によって、所定の挟持圧でワーク５０を挟持している状態で、制御装置７から真空ポンプ８ａに指令信号を与えて、当接部６の内袋１１（袋部材１１ａ）内を真空引きする。
図１７に示す如く、このとき当接部６は、ワーク５０の各凹凸部５０ａ・５０ｂの形状に倣った状態で硬化する。
また、このとき当接部６は、係止部１０の形状に倣った状態で硬化する。

尚、係止部１０は、ボルト９・９・・・の付設面４ｇからの突出高さを調整することにより、当接部６に対する係止力（摩擦力）を調整することができる。
ここで、各当接部６・６・・・は、内袋１１（袋部材１１ａ）にセラミックの破砕物（即ち、図１２（ｂ）における（１８）のセラミック破砕物（大））である粒状物１２を充填しているため、ワーク５０の各凹凸部５０ａ・５０ｂ・５０ｃや各係止部１０・１０・・・に倣った形状を、十分な硬さで確実に保持することができる。
このため、各当接部６・６・・・は、ワーク５０に対して変位することがなく、また、各係止部１０・１０・・・によって係止され、挟圧部４ｂに対しても変位することがないため、把持部２によって堅固な把持状態を形成することができる。
これにより、ワーク５０を移送するときに、ワーク５０が各爪部４・５に対して変位することが確実に防止できるため、位置決め精度を確保しつつ、ワーク５０を移送することができる。

各当接部６・６・・・が、ワーク５０に対して変位したり、あるいは、挟圧部４ｂに対して変位したりすると、位置決めピン（即ち、位置決め部１６ｂ）で位置決めされたワーク５０を把持し持ち上げるときに、位置決めピンによってワーク５０を傷つけてしまう場合があるが、把持部２によれば、ワーク５０と各爪部４・５の位置関係を精度良く保持しつつ把持することができるため、位置決めピンによってワーク５０を傷つけることがなく、また、移送後における位置決め精度を精度良く確保できる。

即ち、本発明の一実施形態に係る把持装置１は、ワーク５０を挟圧する複数の挟圧部４ｂ・４ｂ・５ｂを有する各爪部４・５と、弾性を有する素材からなる袋部材である内袋１１（袋部材１１ａ）と、該内袋１１（袋部材１１ａ）に充填される粒状物１２と、を備え、内袋１１（袋部材１１ａ）内を減圧して、内袋１１の内容積に対する粒状物１２の体積比率を増大させることにより、粒状物１２を任意の形状（例えば、ワーク５０の各凹凸部５０ａ・５０ｂ・５０ｃ）を保持しつつ硬化させる、各挟圧部４ｂ・４ｂ・５ｂのワーク５０と当接する部位に付設される各当接部６・６・６と、を有する、ワーク５０を把持するための把持部２を備えるものであって、各挟圧部４ｂ・４ｂ・５ｂの各当接部６・６・６を付設する部位である付設面４ｇ・４ｇ・・・に、凹凸形状を有する各係止部１０・１０・・・を形成するものである。

このような構成により、把持部２によってワーク５０を把持しているときに、各当接部６・６・６が各挟圧部４ｂ・４ｂ・５ｂに対して変位することを防止できる。
また、本発明の一実施形態に係る把持装置１において、当接部６は、内袋１１（袋部材１１ａ）を覆う、アラミド繊維からなる外袋１３を備えるものである。
このような構成により、当接部６の耐磨耗性および耐切創性を確保しつつ、各当接部６・６・６が各挟圧部４ｂ・４ｂ・５ｂに対して変位することを防止できる。
また、本発明の一実施形態に係る把持装置１において、内袋１１（袋部材１１ａ）を、外袋１３の内部に、該外袋１３に対して相対変位可能な状態で収容するものである。

このような構成により、内袋１１（袋部材１１ａ）を係止部１０の形状に精度良く倣わせることができ、より確実に各当接部６・６・６が各挟圧部４ｂ・４ｂ・５ｂに対して変位することを防止できる。
また、本発明の一実施形態に係る把持装置１において、粒状物１２は、該粒状物１２を構成する各粒子の形状が略球状以外の形状であるセラミックの破砕物（即ち、図１２（ｂ）における（１８）のセラミック破砕物（大））とするものである。
このような構成により、硬化時における当接部６の硬さをより増大させることができ、より確実に各当接部６・６・６が各挟圧部４ｂ・４ｂ・５ｂに対して変位することを防止できる。
そして、ロボットアーム１６によって、ワーク５０を所定位置に移送した後に、図１６（ｂ）に示す如く、制御装置７によって、各スライダ部３ａ・３ｂのストロークを調整することにより、各爪部４・５の離間距離が、ワーク５０の幅より大きくなるように調整する。そして、ワーク５０を、各爪部４・５によって、挟持する状態を解除するようにしている。

そして、ワーク５０と異なる形状のワークを扱う場合には、制御装置７から電磁弁８ｃに指令信号を与えて、電磁弁８ｃを「開」として、当接部６内の真空状態を解除することによって、当接部６を定常時の形状に復元することができる。
これにより、種々の形状を有する複数種類のワークに対して、一つの把持部２を有する把持装置１でフレキシブルに対応することが可能になる。
ワークの種類を変更するときに、各当接部６・６・６を各ワークの形状に対応したものにその都度交換する手間等がなくなるため、生産性を向上させることができる。

また、ワーク５０と同じ形状のワークを扱う場合には、袋部材１１ａ内の真空引きが完了した後に、制御装置７から真空ポンプ８ａおよび電磁弁８ｃに指令信号を与えて、真空ポンプ８ａを停止するとともに電磁弁８ｃを「閉」として、袋部材１１ａ内の減圧状態を保持することによって、当接部６の硬化状態を容易に保持することができる。
このため、当接部６は、各爪部４・５によるワーク５０の挟持を解除した後であっても、袋部材１１ａ内の減圧状態を保持する限り、ワーク５０の把持に適した態様で当接部６の硬化状態を保持することができる。
これにより、ワーク５０を複数連続して移送する場合には、ワーク５０の把持に適した態様の当接部６で、各ワーク５０・５０・・・を確実に把持して、位置決め精度を確保しつつ、ワーク５０を移送することができる。

尚、本実施形態では、把持装置１を移送装置に適用する場合を例示しているが、把持装置１の用途をこれに限定するものではなく、例えば、製品の組立時においてワークを仮固定するための治具として使用したり、あるいは、保管等のために不安定な形状のワークを安定的に把持しておくための治具として使用したりすることも可能である。

本発明においては、上記ワークが高温状態にある場合、その効果が顕著に発揮できる。即ち、上記ワークが例えば、射出成形により成形された成形物である場合、射出成形直後の成形物は２００℃以上の温度に達する場合があり、前述のように、袋部材１１ａの素材として、ニトリルゴム（ＮＢＲ）を用いた場合には、その耐熱安全温度が８０〜１００℃程度なので、袋部材の熱劣化が起こってしまうという問題が発生する。

またこのような熱劣化を防止するため、前述のように、袋部材を被装し保護するための、アラミド繊維製の外袋を使用した場合でも、長時間の使用により袋部材の温度が上昇し、やはり袋部材の熱劣化が起こってしまうという問題が発生する。
（先願において、外袋を使用した場合、内袋の破損が防止できる効果を主張していますが、この効果は、高温物の把持には及ばないことを明確にするための記載ですので、必要です。）

図１８は、温度２００℃のワークを把持した際のアラミド繊維製外袋、及びニトリルゴム（ＮＢＲ）製袋部材の温度の変化を示したものであり、袋部材は外袋で被装し保護されているにも関わらず、短時間のうちに耐熱安全温度以上に昇温されていることがわかる。
このような温度上昇を防止する手段として、アラミド繊維製外袋とニトリルゴム（ＮＢＲ）製袋部材の間に断熱材を設ける方法も考えられるが、断熱材を設けた場合、当接部をワークや係止部の形状に精度良く倣わせることができなくなる場合がある上、図１９に示す如く、やはり時間の経過と共に耐熱安全温度以上に昇温されるので、充分な温度上昇防止手段とすることはできない。

尚、図１９は、炭素繊維製の断熱材をアラミド繊維製外袋とニトリルゴム（ＮＢＲ）製袋部材の間に設け、温度１８５℃のワークを把持した際のアラミド繊維製外袋、及びニトリルゴム（ＮＢＲ）製袋部材の温度の変化を示したものである。
そこで、本発明においては、前述のように、制御装置７から電磁弁８ｃに指令信号を与えて、電磁弁８ｃを「開」とし、当接部６内の真空状態を解除することによって、当接部６を定常時の形状に復元する際、真空状態の解除を袋部材の耐熱温度よりも低い温度の液体を袋部材内に充填することにより解除して、袋部材を冷却して、温度上昇を防止する。

図１は、真空状態の解除と同時に袋部材に液体を充填する機構を示したものであり、当接部６内の真空状態を解除する際、液体（水）を供給する電磁弁８ｄを開放して、袋部材１１ａに液体（水）を充填し解除して、袋部材を冷却する。また、真空吸引時は電磁弁８Ｃを「開」として、真空排気設備８で袋部材１１ａ内の液体を吸引排除する。真空排気設備８が液体の混入を嫌うなら、圧空を供給する電磁弁８ｅを「開」として、袋部材１１ａに圧空を供給し、袋部材に設けた液体排出電磁弁８ｆから袋内部の液体を排出してから真空吸引設備８で真空吸引する。

このような冷却方法を採用することにより、上記断熱材を設ける方法などに比べて、極めて顕著な冷却効果が発揮できるので、耐熱安全温度が８０〜１００℃程度の袋部材を使用した場合でも、袋部材の熱劣化が起こり難くなる。
図２０は、温度２００℃のワークを把持した後、１回ごとに上記方法で袋部材を冷却し、再度把持を繰り返した際のアラミド繊維製外袋、及びニトリルゴム（ＮＢＲ）製袋部材の温度の変化を示したものであり、ニトリルゴム（ＮＢＲ）製袋部材の温度上昇は耐熱安全温度以下に抑制されていることがわかる。

本発明の把持装置によれば、高温のワークの把持と復元を繰り返した場合でも、袋部材の温度上昇を抑制し、袋部材の破損を防止することが可能となるので、高温のワークを安定的に把持しておくための治具として使用したりすることが可能となり、その工業的価値は極めて大である。

１ 把持装置
２ 把持部
４ 爪部
４ｂ 挟圧部
４ｇ 付設面
５ 爪部
５ｂ 挟圧部
６ 当接部
８ 真空排気設備
８ｃ 電磁弁
８ｄ 液体供給電磁弁
８ｅ 圧空供給電磁弁
８ｆ 液体排出電磁弁
１０ 係止部
１１ 内袋
１２ 粒状物
１３ 外袋
５０ ワーク

Claims (5)

1. ワークを挟圧する複数の挟持部を有する爪部と、
   弾性を有する素材からなる袋部材と、該袋部材に充填される粒状物と、を備え、前記袋部材の内容積に対する前記粒状物の体積比率を増大させることにより、前記粒状物を任意の形状を保持しつつ硬化させる、前記挟持部の前記ワークと当接する部位に付設される当接部と、
   を有する、前記ワークを把持するための把持部を備える把持装置であって、
   前記爪部の前記当接部を付設する部位に、凹凸形状を有する係止部を形成し、前記爪部で前記ワークを挟持して、前記当接部を前記ワークに対して押圧し、前記当接部を前記ワーク及び前記係止部に倣って変形させた状態で、前記粒状物を硬化させることにより、前記当接部を前記ワーク及び前記係止部に倣った状態で硬化させて前記ワークを把持すると共に、
   前記粒状物の硬化状態を、前記袋部材に、袋部材の耐熱温度よりも低い温度の液体を充填することにより解除し、前記ワークを非把持状態とする、
   ことを特徴とする把持装置。
2. 前記当接部は、前記袋部材を覆う、アラミド繊維からなる外袋を備える、請求項１記載の把持装置。
3. 前記袋部材を、前記外袋の内部に、該外袋に対して相対変位可能な状態で収容する、請求項２記載の把持装置。
4. 前記粒状物が、該粒状物を構成する各粒子の形状が略球状以外の形状であるセラミックの破砕物である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の把持装置。
5. 前記液体が、水である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の把持装置。