JP2017052069A - 吸着支持装置、この吸着支持装置を備えた物品把持装置、およびこの吸着支持装置を備えた飛行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着対象物に対して十分な吸着力を作用させることができ吸着状態が解除され難い吸着支持装置、この吸着支持装置を備えた物品把持装置、およびこの吸着支持装置を備えた飛行体を提供することを課題とする。
【解決手段】実施形態に係る吸着支持装置１０は、吸着パッド１２と、この吸着パッド１２に連通して中心軸Ｃの方向に延設され、弾性変形によって湾曲可能なチューブ２０と、このチューブ２０を内部に通して吸着パッド１２を下端に接続し、吸着パッド１２を横方向に移動可能且つ揺動可能に支持した支持部材３０と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、真空引きした吸着パッドを物体に吸着させて支持する吸着支持装置、この吸着支持装置を備えた物品把持装置、およびこの吸着支持装置を備えた飛行装置に関する。

現在、流通・物流業界では、通信販売市場の拡大により、荷物の取扱量が増加する傾向にある。一方、近年、少子高齢化を背景とした労働力不足が懸念されている。このため、物流企業各社は、物流システムの自動化に取り組んでいる。

倉庫内における荷物の搬送や保管は、ベルトコンベアなどを利用して自動化が進んでいる。反面、荷降ろしやピッキングなど荷物を別の場所へ移動する移載作業は、自動化が難しく、工夫が必要とされている。

このような移載作業を自動化した装置として、吸着パッドを荷物の上面に接触させて、荷物を吸着パッドに吸着せしめ、荷物を吊り上げて所望の場所へ移動する装置が知られている。１個の吸着パッドで荷物を吸着すると、吸着力が不十分となり、或いはバランスが崩れ、荷物の取り損ねや落下などの不具合を生じる可能性がある。このため、通常、この種の装置では、複数個の吸着パッドを水平面に沿って並べて設けている。

特表２０１５−５０４０１２号公報 特開２００５−２３０９４９号公報

しかし、荷崩れなどにより、吸着対象となる荷物の上面が水平面に対して大きく傾いている場合、或いは荷物の上面自体が水平面に対して傾斜（或いは湾曲）した形状である場合、各吸着パッドを荷物の上面に対して斜めに接触させることになる。この場合、鉛直上方に引き上げる吸着パッドと荷物の上面との間に隙間が生じるため十分な吸着力を作用させることが難しく、吸着パッドを鉛直上方に引き上げる際に吸着状態が解除され易い。

よって、吸着対象物に対して十分な吸着力を作用させることができ吸着状態が解除され難い吸着支持装置、この吸着支持装置を備えた物品把持装置、およびこの吸着支持装置を備えた飛行装置の開発が望まれている。

実施形態に係る吸着支持装置は、吸着パッドと、この吸着パッドに連通して第１方向に延設され、弾性変形によって湾曲可能な吸気管と、この吸気管を内部に通して吸着パッドを第１方向に沿った一端に接続し、吸着パッドを第１方向と交差する方向に移動可能且つ揺動可能に支持した支持部材と、を有する。

また、実施形態に係る物品把持装置は、吸着パッドと、この吸着パッドに連通して第１方向に延設され、弾性変形によって湾曲可能な吸気管と、この吸気管を内部に通して吸着パッドを第１方向に沿った一端に接続し、吸着パッドを第１方向と交差する方向に移動可能且つ揺動可能に支持した支持部材と、を有する複数の吸着支持装置と；これら複数の吸着支持装置の各吸着パッドの吸着面が同一面内に配置される互いに平行な姿勢で複数の吸着支持装置の第１方向に沿った他端を固定したハンドと；このハンドを移動するマニピュレータと；を有する。

さらに、実施形態に係る飛行装置は、吸着パッドと、この吸着パッドに連通して第１方向に延設され、弾性変形によって湾曲可能な吸気管と、この吸気管を内部に通して吸着パッドを第１方向に沿った一端に接続し、吸着パッドを第１方向と交差する方向に移動可能且つ揺動可能に支持した支持部材と、を有する少なくとも１つの吸着支持装置と；この吸着支持装置を備えた飛行体と；を有する。

図１は、第１の実施形態に係る吸着支持装置を示す斜視図である。 図２は、図１の吸着支持装置の分解斜視図である。 図３は、図１の吸着支持装置をＦ３−Ｆ３から見た縦断面図である。 図４は、図１の吸着支持装置を鉛直上方から見た平面図である。 図５は、図１の吸着支持装置の制御系を示すブロック図である。 図６は、第２の実施形態に係る吸着支持装置を示す斜視図である。 図７は、第３の実施形態に係る吸着支持装置を示す斜視図である。 図８は、第４の実施形態に係る物品把持装置を示す斜視図である。 図９は、図８の物品把持装置の側面図である。 図１０は、図８の物品把持装置による動作の一例を説明するための図である。 図１１は、第５の実施形態に係る飛行装置を示す概略図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る吸着支持装置１０を示す斜視図である。図２は、吸着支持装置１０の分解斜視図である。図３は、吸着支持装置１０を図１のＦ３−Ｆ３から見た縦断面図である。図４は、吸着支持装置１０を鉛直上方から見た平面図である。

この吸着支持装置１０は、ここでは図示しないマニピュレータなどに取り付けられ、段ボール箱などの物品の上面に吸着して吊下げ支持する。物品は、例えば、紙葉類などの柔軟性を有する不定形物である場合もある。例えば、物品の上面が水平面に対して傾いていたり湾曲したりしている場合、吸着支持装置１０が上面の傾きを吸収するよう姿勢を変化させて吸着力を維持する。

吸着支持装置１０は、吸着パッド１２、下部材１４（第１部材）、連結部材１６（中間部材）、上部材１８（第２部材）、およびチューブ２０（吸気管）を有する。吸着パッド１２は、チューブ下継手１３を介して、下部材１４の鉛直方向（第１方向）の下端に取り付けられる。下部材１４は、連結部材１６を介して上部材１８と連結される。上部材１８には、チューブ上継手１９が取り付けられる。そして、チューブ下継手１３とチューブ上継手１９がチューブ２０によって連結されて連通される。なお、連結部材１６は、チューブ２０を挿通する挿通孔１６ａを有する。また、上部材１８は、図示しないマニピュレータに固定される。

以下、上述した吸着支持装置１０の各構成要素についてより詳細に説明する。
吸着パッド１２は、弾性変形可能なゴムや樹脂により形成され、後述する吸引装置１０３（図５参照）により内部を真空引きすることにより、吸着面１２ａに負圧を生じさせて物品を吸着させる。吸着パッド１２は、その上端にチューブ下継手１３を取り付けるための取付孔（図示せず）を有する。吸着パッド１２は、この取付孔から吸着面１２ａに向けて拡開する偏平な釣鐘形状を有する。

吸着支持装置１０が図１に示す鉛直方向（第１方向）に沿って真っ直ぐな姿勢のとき、吸着面１２ａは、吸着支持装置１０の鉛直方向に沿った中心軸Ｃと直交する面に沿って配置される。つまり、吸着パッド１２は、吸着支持装置１０を図１に示す基本姿勢に配置した状態で、物品の水平な上面に面で接触して吸着することができる。

下部材１４は、チューブ下継手１３を介して吸着パッド１２の上端に固定される。下部材１４は、１枚の金属板を形状加工して折り曲げた断面Ｕ字状の構造を有する。下部材１４は、チューブ下継手１３を取り付けるための取付孔１４ａを有するベース部分１４ｂ、およびこのベース部分１４ｂの長手方向の両端から上方へ直角に折り曲げられて立ち上げられた一対の側壁部分１４ｃ、１４ｃを有する。

一対の側壁部分１４ｃは、それぞれ、軸ネジ２１ａ（第１回動軸）を軸方向にスライド自在に挿通するための軸孔１４ｄを有する。一対の側壁部分１４ｃに設けた２つの軸孔１４ｄは同軸に対向配置されている。各軸孔１４ｄには、樹脂スリーブ２２が嵌め込まれる。各樹脂スリーブ２２の内径は、軸ネジ２１ａの外径よりわずかに大きい。このため、各軸ネジ２１ａは、樹脂スリーブ２２に対して軸方向にスライド自在となる。

この下部材１４は、ベース部分１４ｂの長手方向が上述した中心軸Ｃと直交する方向（第２方向）に沿う姿勢でチューブ下継手１３に固定される。この場合、２本の軸ネジ２１ａも第２方向に沿う。なお、２本の軸ネジ２１ａの外周には、それぞれ、復帰バネ２４ａ（第１付勢部材）が同軸に取り付けられる（図４参照）。各復帰バネ２４ａは、下部分１４の側壁部分１４ｃの内面と連結部材１６の側面との間でわずかに圧縮された状態で配置される。

連結部材１６は、中央にチューブ２０をスライド自在に挿通するための挿通孔１６ａを有する略矩形のブロック体である。また、連結部材１６は、４つの側面それぞれに軸ネジ２１ａ、２１ｂを螺合して取り付けるためのネジ穴１６ｂを有する。挿通孔１６ａの内径は、チューブ２０の外径よりわずかに大きい。すなわち、チューブ２０は、連結部材１６に対して中心軸Ｃ方向にスライド可能である。

連結部材１６は、向かい合う２つの側面が下部材１４の２つの側壁部分１４ｃの内面に対向する姿勢で配置される。そして、下部材１４の２つの軸孔１４ｄに挿通した軸ネジ２１ａを連結部材１６の対向するネジ穴１６ｂに螺合することで、連結部材１６と下部材１４が２本の軸ネジ２１ａを中心に回動可能に連結される。この状態で、連結部材１６は、下部材１４に対して軸ネジ２１ａの方向（第２方向）にスライド可能である。しかし、軸ネジ２１ａの長さは、連結部材１６を下部材１４に連結した状態で、下部材１４の軸孔１４ｄから抜けることのない長さに設計されている。

上部材１８は、１枚の金属板を形状加工して折り曲げた断面Ｕ字状の構造を有する。上部材１８は、チューブ上継手１９を取り付けるための取付孔１８ａを有するベース部分１８ｂ、およびこのベース部分１８ｂの長手方向の両端から下方へ直角に折り曲げられた一対の側壁部分１８ｃ、１８ｃを有する。本実施形態では、上部材１８は、下部材１４と同じ構造を有し、天地を逆転して９０°回転させた姿勢で取り付けられる。

上部材１８の一対の側壁部分１８ｃは、それぞれ、軸ネジ２１ｂ（第２回動軸）を軸方向（第３方向）にスライド自在に挿通するための軸孔１８ｄを有する。一対の側壁部分１８ｃに設けた２つの軸孔１８ｄは同軸に対向配置されている。各軸孔１８ｄには、樹脂スリーブ２３が嵌め込まれる。各樹脂スリーブ２３の内径は、軸ネジ２１の外径よりわずかに大きい。このため、各軸ネジ２１ｂは、樹脂スリーブ２３に対して軸方向（第３方向）にスライド自在となる。

この上部材１８は、ベース部分１８ｂの長手方向が上述した中心軸Ｃおよび第２方向と直交する方向（第３方向）に沿う姿勢で取り付けられる。そして、一対の側壁部分１８ｃに設けた軸孔１８ｄに挿通した軸ネジ２１ｂを連結部材１６の残り２つのネジ穴１６ｂにそれぞれ螺合することで、上部材１８が連結部材１６に対して回動可能に連結される。

この状態で、上部材１８は、連結部材１６に対して第３方向にスライド可能となる。なお、軸ネジ２１ｂの長さは、連結部材１６に対して上部材１８を軸方向にスライドさせた場合に、軸ネジ２１ｂが軸孔１８ｄから抜けることの無い長さに設計されている。また、２本の軸ネジ２１ｂの外周には、それぞれ、復帰バネ２４ｂ（第２付勢部材）が同軸に取り付けられる。各復帰バネ２４ｂは、上部分１８の側壁部分１８ｃの内面と連結部材１６の側面との間でわずかに圧縮された状態で配置される。

チューブ２０は、下部材１４に固設したチューブ下継手１３と上部材１８に固設したチューブ上継手１９を連結して中心軸Ｃに沿って第１方向に延設されている。チューブ２０の一端はチューブ下継手１３に固定され、チューブ２０の他端はチューブ上継手１９に固定される。すなわち、チューブ２０は、チューブ上継手１９を吸着パッド１２に連通している。チューブ２０は、例えば樹脂やゴムなどの弾性変形によって湾曲可能な材料で形成されている。チューブ２０の材料は、真空引きによりつぶれることのない硬さを有する材料であれば良く、後述するように湾曲させた後に真っ直ぐな姿勢に復帰するバネ性を有する材料が選択される。

以上のように、チューブ下継手１３、下部材１４、２本の軸ネジ２１ａ、連結部材１６、２本の軸ネジ２１ｂ、上部材１８、およびチューブ上継手１９は、吸着支持装置１０の中心軸Ｃと交差する方向に吸着パッド１２を移動可能且つ揺動可能に支持する支持部材３０として機能する。

本実施形態の支持部材３０は、図４に示すように、吸着支持装置１０を中心軸Ｃの方向から見た場合、吸着パッド１２の外周の内側に収まるサイズに設計されている。このように、支持部材３０のサイズを吸着パッド１２の直径内に収めることで、装置構成を小型化でき、装置を軽量化することができる。

吸着パッド１２の吸着面１２ａに負圧を発生させて物品を吸着して、吸着支持装置１０によって物品を吊り下げた状態で、物品の荷重は、チューブ下継手１３、下部材１４、２本の軸ネジ２１ａ、連結部材１６、２本の軸ネジ２１ｂ、および上部材１８を介して、マニピュレータによって支えられることになる。このとき、チューブ下継手１３とチューブ上継手１９をつないだチューブ２０には、物品の荷重が作用することがないため、本実施形態の吸着支持装置１０では、吸着パッド１２によって吸着可能な範囲内で比較的重い物品を吊下げ支持することができる。

また、吸着パッド１２を物品に接触させて上面を吸着する動作時、または物品を吊り上げる動作時に、物品の重心と吸着支持装置１０の中心軸Ｃとの位置関係や物品の上面の傾斜（湾曲）の状態などにより、本実施形態の吸着支持装置１０は、その姿勢を変化させることができる。つまり、この場合、２本の軸ネジ２１ａを中心に連結部材１６に対して下部材１４が回動し、２本の軸ネジ２１ｂを中心に上部材１８に対して連結部材１６が回動することができる。２本の軸ネジ２１ａと２本の軸ネジ２１ｂが互いに直交する方向に延設されているため、吸着パッド１２は、上部材１８（マニピュレータによる固定端）に対してあらゆる方向に揺動することができる。

さらに、本実施形態によると、連結部材１６の対向する一対の側面と下部材１４の一対の側壁部分１４ｃの内面との間には、それぞれ、連結部材１６の軸方向（第２方向）へのスライドを許容するための隙間が設けられている。また、連結部材１６の他の一対の側面と上部材１８の一対の側壁部分１８ｃの内面との間にも、それぞれ、連結部材１６の軸方向（第３方向）へのスライドを許容するための隙間が設けられている。このため、連結部材１６が下部材１４に対して第２方向にスライド可能であり、且つ上部材１８が連結部材１６に対して第３方向にスライド可能であり、吸着パッド１２を中心軸Ｃと交差するあらゆる方向に移動可能である。

なお、本実施形態では、チューブ２０を弾性変形可能な材料によって形成し、湾曲した状態から真っ直ぐな状態に復帰することができるバネ性を持たせている。このため、図１に示す基本姿勢から吸着パッド１２が揺動或いは横方向に移動（以下の説明ではこの動作を総称して首振り動作と称する）した場合、チューブ２０は、吸着パッド１２を図１の位置（ニュートラル位置）に復帰させる力を発生する。また、本実施形態では、下部材１４の側壁部分１４ｃと連結部材１６の側面との間に２つの復帰バネ２４ａを設け、且つ上部材１８の側壁部分１８ｃと連結部材１６の側面との間に２つの復帰バネ２４ｂを設けた。このため、吸着パッド１２が首振り動作をした際には、吸着パッド１２をニュートラル位置へ復帰させるサポート力が付与される。

吸着パッド１２の首振り動作の可動範囲は機械的に規制される。つまり、吸着パッド１２の首振り動作は、下部材１４と連結部材１６とが接触することで停止され、上部材１８と連結部材１６が接触することで停止され、或いは下部材１４と上部材１８とが接触することで停止される。このようなメカニカルストッパによって、吸着支持装置１０の可動範囲を所定範囲内に規制することにより、チューブ２０が潰れる程に吸着支持装置１００の姿勢を変化させることを防止でき、チューブ２０が潰れて吸着パッド１２の吸着面１２ａに作用する負圧が無くなって吸着状態の物品が落下するといった不具合を防止することができる。

また、本実施形態の吸着支持装置１０は、中心軸Ｃに対して線対称となる首振り動作が可動な構造を有する。このため、吸着支持装置１０をマニピュレータに取り付ける際に、中心軸Ｃ周りの取付角度を気にする必要がなく、マニピュレータに対する取り付け作業を容易にできる。

次に、図５を参照して、上述した吸着支持装置１０の動作を制御する制御系について説明する。
吸着支持装置１０の制御系は、電磁弁などの切換えバルブ１０１、コンプレッサなどの加圧装置１０２、真空ポンプなどの吸引装置１０３、および制御装置１００を有する。制御装置１００は、切換えバルブ１０１、加圧装置１０２、吸引装置１０３の駆動および停止を制御する。また、切換えバルブ１０１には、図示しない流量センサまたは圧力センサが設けられており、常に、吸着パット１２の吸着状態をセンシングして、制御装置１００にフィードバックして、吸着状態を制御することができるようになっている。

加圧装置１０２の空気は、コンプレッサ以外に工場内の空気パイプから敷設しても良い。吸引装置１０３は、真空ポンプ以外に、加圧と真空発生器を組み合わせて負圧を発生させてもよい。切換えバルブ１０１は、チューブ１１０を介して吸引支持装置１０のチューブ上継手１９に接続される。なお、切換えバルブ１０１は、空気圧により動作するタイプのバルブであっても良い。

次に、吸着支持装置１０の動作について説明する。
吸着支持装置１０により物品の上面を吸着せしめる場合、制御装置１００は、切換えバルブ１０１を吸引装置１０３に接続し、切換えバルブ１０１を流通する空気の流量（或いは圧力）を監視しつつ吸引装置１０３を駆動制御し、吸着支持装置１０の吸着パッド１２の吸着面１２ａに負圧を発生させる。このとき、制御装置１００は、上述した帰還制御により、吸着面１２ａに生じる負圧を所定値にコントロールする。この状態で、図示しないシステムの制御系によりマニピュレータが動作され、吸着支持装置１００が物品の上方に移動され、吸着パッド１２の吸着面１２ａが対象物の上面に吸着される。このように吸着された物品は、マニピュレータの動作によって所望する場所へ移動される。

本実施形態によると、物品の上面が水平面に対して傾斜し、或いは湾曲している場合、吸着支持装置１０がその傾斜（湾曲）に合わせて姿勢を変更する。すなわち、この場合、物品の傾斜（或いは湾曲）した上面に吸着パッド１２の吸着面１２ａが接触するとき、図１に示す基本姿勢で物品の上面に向けて下方に移動された吸着パッド１２は、始めに、その縁の一部が上面に接触する。そして、この後、吸着支持装置１０がさらに下方に移動すると、吸着パッド１２が上面に沿って傾きつつ上面に対する接触面積が徐々に大きくなり、吸着面１２ａの全面が物品の上面に接触する。このように、吸着パッド１２が鉛直方向に対して傾斜すると、支持部材３０がマニピュレータによる固定端を中心に揺動し、吸着面１２ａが物品の上面と平行になる姿勢に近付ける。これにより、吸着パッド１２の吸着面１２ａに発生する負圧を物品の上面に効果的に作用させることができ、十分な吸着力で物品を吸着することができる。

また、この状態から、マニピュレータを動作させて物品を吸着支持装置１０で吊り上げると、吸着パッド１２が物品の傾斜（或いは湾曲）した上面に沿って滑り、マニピュレータによる固定端と物品の重心との間に吸着面１２ａが配置されるように、支持部材３０がさらに揺動する。これにより、吸着パッド１２による吸着力が物品の上面に略垂直な方向に作用し、吸着支持装置１０によって物品を吊り上げる際に、物品が吸着パッド１２から分離して物品が脱落する不具合を防止することができる。

なお、本実施形態によると、吸着支持装置１０によって上述したように物品を吸着して吊り下げて、所望する位置へ移動した後、制御装置１００が吸着パッド１２の負圧を解消するように加圧装置１０２を制御し、吸着パッド１２による吸着を解除する。このとき、切換えバルブ１０１は、吸着支持装置１０を加圧装置１０２に接続するよう流路を切り換える。

本実施形態の吸着支持装置１０は、揺動或いは横方向へ移動（首振り動作）して姿勢変化した支持部材３０を図１の基本姿勢に復帰させるように、チューブ２０にバネ性を持たせている。このため、新たに物品を吸着する際には、吸着支持装置１０を図１の基本姿勢に自動的に戻すことができ、常に同じ条件で吸着支持動作を行うことができ、安定した動作が可能であり、作業の信頼性を高めることができる。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る吸着支持装置４０を示す斜視図である。ここでは、上述した第１の実施形態の吸着支持装置１０と同様に機能する構成要素に同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

吸着支持装置４０は、下部材１４の一対の側壁部分１４ｃそれぞれに軸孔１４ｄの代りに長孔１４ｅ（第１軸受孔）を設け、この長孔１４ｅに樹脂スリーブ２２を介さずに軸ネジ２１ａを挿通配置し、上部材１８の一対の側壁部分１８ｃそれぞれに軸孔１８ｄの代りに長孔１８ｅ（第２軸受孔）を設け、この長孔１８ｅに樹脂スリーブ２３を介さずに軸ネジ２１ｂを挿通配置した構造を有する。各長孔１４ｅ、１８ｅは、中心軸Ｃに沿った第１方向に延設されており、各軸ネジ２１ａ、２１ｂが第１方向にスライド可能となっている。

このため、連結部材１６と下部材１４が第１方向に沿って相対的に移動可能となり、上部材１８と連結部材１６が第１方向に沿って相対的に移動可能となる。下部材１４と上部材１８の中心軸Ｃ方向への移動によって下部材１４と上部材１８との間の距離が変わると、チューブ下継手１３とチューブ上継手１９との間の距離も変わる。よって、本実施形態では、チューブ上継手１９のチューブ２０側に蛇腹部分１９ａを設け、空気の流路を伸縮可能とした。

なお、本実施形態では、チューブ上継手１９の一部に蛇腹部分１９ａを設けたが、チューブ２０自体を蛇腹状構造として伸縮可能としてもよい。或いは、チューブ下継手１３のチューブ２０側に蛇腹部分を設けてもよい。または、チューブ上継手１９が軸方向にスライド可能な構造となっていてもよい。

以上のように、第２の実施形態によると、支持部材３０を第１方向に伸縮可能としたため、第１の実施形態の吸着支持装置１０の首振り動作（揺動および横方向への移動）に加え、中心軸Ｃに沿った縦方向への移動も可能となり、物品の上面の高さが異なる凸凹形状などにも対応可能である。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係る吸着支持装置５０を示す斜視図である。ここでは、上述した第１の実施形態の吸着支持装置１０と同様に機能する構成要素に同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

吸着支持装置５０は、下部材１４の一方の側壁部分１４ｃを無くし、上部材１８の一方の側壁部分１８ｃを無くした構造を有する。つまり、下部材１４は、もう一方の側壁部分１４ｃの軸孔１４ｄに挿通した１本の軸ネジ２１ａにより連結部材１６と片持ち梁状態で連結している。また、上部材１８は、もう一方の側壁部分１８ｃの軸孔１８ｄに挿通した１本の軸ネジ２１ｂにより連結部材１６と片持ち梁状態で連結している。

本実施形態によると、上部材１８が下部材１４の一方の側壁部分（存在しない）に干渉することがなく、下部材１４が上部材１８の一方の側壁部分（存在しない）に干渉することがないため、支持部材３０の揺動可能角度を特定の方向で第１実施形態より大きくすることができる。

また、本実施形態によると、吸着支持装置５０の中心軸Ｃ周りの取付角度を工夫することで、所望する方向の揺動角度を選択的に大きくすることができ、上面が水平面に対してより大きく傾斜している状態の物品も取り扱うことができる。

さらに、本実施形態によると、下部材１４および上部材１８の材料を少なくでき、且つ一方の側壁部分１４ｃ、１８ｃに設けた樹脂スリーブ２２、２３や軸ネジ２１ａ、２１ｂを無くすことができるため、装置の重量を軽くすることができ、材料コストを低減することができる。

（第４の実施形態）
図８は、上述した第１の実施形態の吸着支持装置１０を複数個備えた第４の実施形態に係る物品把持装置６０の外観斜視図である。また、図９は、この物品把持装置６０の側面図である。ここでは、第１の実施形態の吸着支持装置１０を備えた場合について説明するが、第２の実施形態の吸着支持装置４０や第３の実施形態の吸着支持装置５０を単独で、或いは組み合わせて用いることもできる。

物品把持装置６０は、偏平な略矩形ブロック状のハンド部６１（ハンド）を有する。ハンド部６１は、基本姿勢に配置した状態で、その下面６１ａが水平面と平行に配置される。ハンド部６１の下面６１ａには、複数の吸着支持装置１０が互いに平行に並べて取り付けられている。各吸着支持装置１０は、その上部材１８のベース部分１８ｂをハンド部６１の下面６１ａに締結固定することでハンド部６１に固定される。つまり、複数の吸着支持装置１０は、その吸着パッド１２の吸着面１２ａがハンド部６１の下面６１ａと平行な同一面内に配置される姿勢でハンド部６１の下面６１ａに取り付けられている。

また、物品把持装置６０は、ハンド部６１を所望する位置に移動させるためのマニピュレータ２００を含む。図９および図１０では、マニピュレータ２００のアームの一部を図示してある。マニピュレータ２００は、ハンド部６１を所望する位置に移動するいわゆるロボットアームである。

ハンド部６１は、マニピュレータ２００のアーム端部に対し、回動可能に取り付けられている。つまり、ハンド部６１の互いに対向する一対の側面６１ｂには、Ｕ字アーム６４の先端をそれぞれ回動可能に接続した一対の第１回動機構６２が設けられている。図９では、第１回動機構６２の図示を省略してある。また、Ｕ字アーム６４の基端部は、第２回動機構６６を介してマニピュレータ２００の端部に回動可能に接続されている。

第１回動機構６２の回動軸（第３回動軸）は、ハンド部６１の下面６１ａと平行で且つマニピュレータ２００のアームの長手方向と直交する幅方向に延設されている。また、第２回動機構６６の回動軸（第４回動軸）は、ハンド部６１の下面６１ａと平行で且つ第１回動機構の回動軸と直交する方向（すなわち、アームの長手方向）に延設されている。そして、複数の吸着支持装置１０を備えたハンド部６１の重心が、第１回動機構６２の回動軸と第２回動機構６６の回動軸の交点に配置されるよう、各回動軸がレイアウトされている。

また、第１回動機構６２は、ハンド部６１を所望する回動位置に回動した状態で、その回動軸を固定する固定機構を有する。また、第２回動機構６６も、ハンド部６１を所望する回動位置に回動した状態で、その回動軸を固定する固定機構を有する。つまり、各回動機構６２、６６の固定機構は、ハンド部６１をその下面６１ａが水平面に対して傾いた任意の回動位置で固定することができる。

各回動機構６２、６６の固定機構は、例えば、空圧ブレーキ機構や電磁多板ブレーキ機構を採用することができる。特に、固定機構には、複数の吸着支持装置１０の吸着パッド１２に負圧を発生させる吸引装置１０３に接続した空気ブレーキを用いることが好ましい。

また、ハンド部６１は、その下面６１ａ以外の面に吸着支持装置１０を備えても良い。本実施形態では、マニピュレータ２００から離間したハンド部６１の先端面６１ｃにも複数（本実施形態では５つ）の吸着支持装置１０を取り付けた。これら複数の吸着支持装置１０は、吸着面１２ａが先端面６１ｃと平行な姿勢で取り付けられている。このように鉛直方向と異なる方向に延設した吸着支持装置１０は、支持部材３０を省略してもよく、首振り動作を不能としてもよい。

また、物品把持装置６０は、複数の吸着支持装置１０に対応する数の所定数の切換えバルブ１０１を備えている。つまり、本実施形態では、複数の吸着支持装置１０は、吸着面１２ａに生じさせる負圧を個別にＯＮ／ＯＦＦ制御できる。なお、本実施形態では、複数の吸着支持装置１０は、１つの吸引装置１０３に接続されているものとする。

以上のように、本実施形態によると、同一面内に吸着面１２ａを揃えた複数の吸着支持装置１０をハンド部６１の下面６１ａに併設したため、比較的サイズの大きい物品や比較的重い物品を吸着して支持する場合であっても、各吸着パッド１２の径を大きくしたり、各吸着パッド１２で発生させる負圧を強くしたりする必要がなく、装置構成をコンパクトにでき、装置を軽量にできる。

また、本実施形態のように複数の吸着支持装置１０を用いることで、例えば何らかの原因により１つの吸着支持装置１０による吸着が不能となった場合であっても、他の吸着支持装置１０によって物品を吸着保持することができるため、物品が落下する不具合を防止することができる。なお、この場合、物品に接触しない吸着支持装置１０に割り当てられた切換えバルブ１０１を閉じて空気が漏れないようにする必要がある。

また、本実施形態によると、物品の状態に合わせてフレキシブルに姿勢変化可能な複数の吸着支持装置１０を用いるため、上面が傾斜したり湾曲したりしている物品や、紙葉類の束など姿勢が変形しやすい物品であっても、確実に吸着させることができ、吊り上げ時にも吸着状態が解除され難い。

特に、本実施形態によると、第１および第２回動機構６２、６６によってハンド部６１を水平面に対して自由に傾斜させることができるため、物品の上面が大きく傾斜している場合などには、ハンド部６１を物品の上面と略平行に傾斜させることができる。この場合、物品の上面の形状に合わせて各吸着支持装置１０が姿勢変化することで、あらゆる状態の物品に対して各吸着支持装置１０の吸着パッド１２を安定して接触させることができ、このような物品であっても確実に吸着して吊り上げることができる。

また、本実施形態によると、第１および第２回動機構６２、６６に設けた固定機構によってハンド部６１を任意の角度に固定することができる。このため、ハンド部６１を傾斜した上面に合わせて傾斜させて複数の吸着支持装置１０を上面に吸着させた状態のまま、物品を移動させることができる。

また、本実施形態によると、複数の吸着支持装置１０を備えたハンド部６１の重心が、第１回動機構６２の回動軸と第２回動機構６６の回動軸の交点にレイアウトされている。このため、ハンド部６１を回動させるときの回転モーメントを小さくでき、小さな駆動力によって高速に回動させることができ、消費電力を少なくできる。

図１０は、上述した物品把持装置６０による動作の一例を説明するための図である。この動作例では、上面の中央付近が上方に突出するよう湾曲している物品を取り扱うものとする。

この場合、物品把持装置６０は、まず、ハンド部６１の下面６１ａを水平な姿勢にして複数の吸着支持装置１０の吸着パッド１２を物品の上面に接触させる。このとき、各吸着支持装置１０の吸着面１２ａには負圧を生じさせない。各吸着パッド１２を物品の上面に接触させることにより、図１０に示すように、各吸着支持装置１０の吸着パッド１２が物品の上面形状に応じた姿勢に傾き、各支持部材３０も吸着パッド１２の角度に応じてその姿勢を変える。

この状態で、本動作例では、各吸着支持装置１０の支持部材３０の姿勢変化の度合いを検出して、吸着パッド１２の吸着面１２ａに負圧を発生させるか否かを判断する。この際、物品把持装置６０の制御部は、下部材１４と連結部材１６との間の回動角度を検出するとともに、連結部材１６と上部材１８との間の回動角度を検出し、支持部材３０の姿勢を判断する。なお、第２の実施形態の吸着支持装置４０を用いた場合には、下部材１４と上部材１８との間の中心軸Ｃ方向の距離も検出して、判断材料に加える。

各部材間の回動角度を検出するためのセンサとして、例えば、ポテンショメータやエンコーダやフォトインターラプタなどが考えられるが、角度を計測できれば何でもよい。また、部材間の距離を検出するためのセンサとして、レーザ変位計やリニアエンコーダ、超音波センサなどが考えられるが、距離を計測できれば何でもよい。

物品の上面に対する吸着面１２ａの傾きが許容値を超えると、吸着パッド１２と物品の上面との間に隙間が生じ、空気が漏れる可能性がある。このため、本動作例では、上記のように検出した支持部材３０の姿勢が許容値を超えている場合には、空気漏れの危険性があることを判断し、当該吸着パッド１２に負圧を発生させないように切換えバルブ１０１を閉じるようにした。このように、正常に機能しないことが予想される吸着支持装置１０の動作を停止させることにより、吸引装置１０３によって他の吸着支持装置１０の吸着パッド１２に作用させる負圧の低下を防止できる。

また、本動作例では、上記のように複数の吸着支持装置１０の吸着パッド１２によって物品の上面を吸着せしめて、物品を物品把持装置６０によって吊り下げた状態で、物品把持装置６０の制御部が、各吸着支持装置１０の支持部材３０の姿勢変化を監視し、姿勢の変化量が許容値を超えた場合に動作を中止するようにした。つまり、物品を吊り下げた状態で吸着支持装置１０の姿勢が大きく変化した場合には、物品の上面の変形量が予め定めた規定値より大きくなっていることが予想される。よって、この場合、物品の自重による吸着部位での破損の危険性があるため、運搬作業を中止して、物品を地面に置くようマニピュレータ２００を動作させるようにした。

また、複数の物品を同時に吸着把持した場合、複数の吸着支持装置１０のうち、ハンド６１の縁近くにある吸着支持装置１０は、その吸着面１２ａが物品の重心位置と大きくずれている可能性がある。この場合、物品把持装置６０をそのまま上方へ引き上げると、物品の重心ズレの影響で、物品が大きく傾き、それに連動して吸着支持装置１０の支持部材３０も回動する。よって、本動作例では、このときの支持部材３０の回動量をセンシングして、許容値を超えている場合、切換えバルブ１０１を閉じて負圧を解消するようにした。

以上のように、本実施形態によると、物品を吸着把持するとき、および吸着把持した物品を吊り上げて移動するとき、複数の吸着支持装置１０の姿勢変化を監視して、個別に負圧をＯＮ／ＯＦＦ制御するようにしたため、上面の形状が平らではない物品であっても、当該物品を安定して吸着して所望する位置へ確実に移動することができ、移動の途中で吸着状態が解除されて物品が落下する不具合を防止することができる。

上記の動作例で説明したような物品把持装置６０の動作は、ソフトウェアであるプログラムに基づいて実行可能である。汎用の計算機システムが、このプログラムを予め記憶しておき、このプログラムを読み込むことにより、上述した物品把持装置６０の動作が可能である。つまり、上述した動作例は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃなど）、半導体メモリ、又はこれに類する記録媒体に記録される。コンピュータまたは組み込みシステムが読み取り可能な記録媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。コンピュータは、この記録媒体からプログラムを読み込み、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させれば、上述した動作を実現することができる。もちろん、コンピュータがプログラムを取得する場合又は読み込む場合はネットワークを通じて取得又は読み込んでもよい。

また、記録媒体からコンピュータや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワーク等のＭＷ（ミドルウェア）等が本動作例を実現するための各処理の一部を実行してもよい。

さらに、本動作例に用いる記録媒体には、コンピュータあるいは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記録媒体も含まれる。

また、記録媒体は１つに限られず、複数の媒体から本動作例における処理が実行されてもよく、媒体の構成は何れの構成であってもよい。

なお、本動作例で用いたコンピュータまたは組み込みシステムは、記録媒体に記憶されたプログラムに基づき、本動作例における各処理を実行するためのものであって、パソコン、マイコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であってもよい。

また、本動作例で用いたコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本動作例における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。

（第５の実施形態）
図１１は、第５の実施形態に係る飛行装置７０を示す概略図である。
飛行装置７０は、複数のプロペラ７１を備えた飛行体７２と、上述した第１の実施形態の吸着支持装置１０と、を含む。吸着支持装置１０の代りに、第２の実施形態の吸着支持装置４０または第３の実施形態の吸着支持装置５０を用いても良い。また、吸着支持装置１０は、複数取り付けてもよい。本実施形態では、飛行体７２の下端に１個の吸着支持装置１０を取り付けた。

飛行体７２は、プロペラ７１を回転駆動させる図示しない駆動部、吸着支持装置１０の吸着パッド１２に負圧を発生させる吸引装置１０３、負圧を解消させるための加圧装置１０２、切換えバルブ１０１、駆動部、吸引装置１０３、加圧装置１０２、および切換えバルブ１０１に給電する図示しない給電部、および無線信号を受信する図示しない受信部などを備えている。

本実施形態の飛行装置７０は、例えば、物品の荷崩れを直すため、物品に吸着して移動させることができ、作業に危険を伴う場所で遠隔操作によって物品を移動させることができる。或いは、本実施形態の飛行装置７０は、玩具として用いることもでき、ビルの壁や窓に吸着して停止することもできる。

なお、第１乃至第３の実施形態の吸着支持装置１０、４０、５０は、他の移動体に取り付けて使用することもできる。例えば、脚歩行移動体の吸盤足首関節や車輪移動体の移動体間の連結などへも実施形態の吸着支持装置１０、４０、５０を適用可能である。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０、４０、５０…吸着支持装置、１２…吸着パッド、１２ａ…吸着面、１３…チューブ下継手、１４…下部材、１６…連結部材、１８…上部材、１９…チューブ上継手、２０…チューブ、２１ａ、２１ｂ…軸ネジ、２２、２３…樹脂スリーブ、２４ａ、２４ｂ…復帰バネ、６０…物品把持装置、６１…ハンド部、６２…第１回動機構、６６…第２回動機構、７０…飛行装置、１００…制御装置、１０１…切換えバルブ、１０２…加圧装置、１０３…吸引装置、２００…マニピュレータ。

Claims (11)

1. 吸着パッドと、
   この吸着パッドに連通して第１方向に延設され、弾性変形によって湾曲可能な吸気管と、
   この吸気管を内部に通して上記吸着パッドを上記第１方向に沿った一端に接続し、当該吸着パッドを上記第１方向と交差する方向に移動可能且つ揺動可能に支持した支持部材と、
   を有する吸着支持装置。
2. 上記支持部材は、
   上記吸着パッドを上記一端に接続した第１部材と、
   この第１部材の上記第１方向に沿った他端に対し、上記第１方向と直交する第２方向に延設した第１回動軸を介して、回動可能且つ上記第２方向にスライド可能に連結し、上記吸気管を挿通する挿通孔を有する中間部材と、
   この中間部材を間に挟んで上記第１部材の他端側に配置され、上記第１方向および第２方向と直交する第３方向に延設した第２回動軸を介して、上記中間部材に対して回動可能且つ上記第３方向にスライド可能に連結した第２部材と、
   を有する、請求項１の吸着支持装置。
3. 上記挿通孔は、上記吸気管の外径よりわずかに大きい内径を有し、上記吸気管を上記第１方向にスライド自在に挿通する、
   請求項２の吸着支持装置。
4. 上記中間部材を上記第１回動軸に沿って上記第２方向へ付勢して、上記吸気管が真っ直ぐになるニュートラル位置へ当該中間部材を復帰させる第１付勢部材と、
   上記中間部材を上記第２回動軸に沿って上記第３方向へ付勢して、上記ニュートラル位置へ当該中間部材を復帰させる第２付勢部材と、をさらに有する、
   請求項３の吸着支持装置。
5. 上記第１部材は、上記第１回動軸を上記第１方向に沿って移動可能に受け入れる、上記第１方向に延設された第１軸受孔を有し、
   上記第２部材は、上記第２回動軸を上記第１方向に沿って移動可能に受け入れる、上記第１方向に延設された第２軸受孔を有する、
   請求項２の吸着支持装置。
6. 上記第１部材は、上記中間部材に対して、上記第１回動軸の一端に片持ち梁状態で連結し、
   上記第２部材は、上記中間部材に対して、上記第２回動軸の一端に片持ち梁状態で連結した、
   請求項２の吸着支持装置。
7. 吸着パッドと、この吸着パッドに連通して第１方向に延設され、弾性変形によって湾曲可能な吸気管と、この吸気管を内部に通して上記吸着パッドを上記第１方向に沿った一端に接続し、当該吸着パッドを上記第１方向と交差する方向に移動可能且つ揺動可能に支持した支持部材と、を有する複数の吸着支持装置と、
   これら複数の吸着支持装置の各吸着パッドの吸着面が同一面内に配置される互いに平行な姿勢で上記複数の吸着支持装置の上記第１方向に沿った他端を固定したハンドと、
   このハンドを移動するマニピュレータと、
   を有する物品把持装置。
8. 上記マニピュレータは、
   上記第１方向と直交する上記同一面に沿った第１回動軸を中心に上記ハンドを回動させる第１回動機構と、
   上記同一面に沿って上記第１回動軸と直交する第２回動軸を中心に上記ハンドを回動させる第２回動機構と、を有し、
   上記複数の吸着支持装置を備えた上記ハンドの重心が上記第１回動軸と上記第２回動軸の交点にある、
   請求項７の物品把持装置。
9. 上記第１および第２回動機構は、それぞれ、上記ハンドの上記同一面が水平面に対して傾いた姿勢で固定する固定機構を有する、
   請求項７または請求項８の物品把持装置。
10. 上記固定機構は、上記複数の吸着支持装置の上記吸着パッドに負圧を発生させる吸引装置に接続した空気ブレーキである、
    請求項９の物品把持装置。
11. 吸着パッドと、この吸着パッドに連通して第１方向に延設され、弾性変形によって湾曲可能な吸気管と、この吸気管を内部に通して上記吸着パッドを上記第１方向に沿った一端に接続し、当該吸着パッドを上記第１方向と交差する方向に移動可能且つ揺動可能に支持した支持部材と、を有する少なくとも１つの吸着支持装置と、
    この吸着支持装置を備えた飛行体と、
    を有する飛行装置。