以下に添付図面を参照して、本発明に係る把持ユニットの好適な実施の形態について詳細に説明する。
図1ないし図4は、本発明の実施の形態である把持ユニット1を示す。ここで例示する把持ユニット1は、例えばコンビニエンスストア等の店舗内を自動走行するロボットのアームの先端に設置されたロボットハンドに該当するものであり、ショーケースの商品展示棚に載置された商品の期限管理に基いて消費期限切れと判定された商品についてロボットが該当する商品が載置された商品展示棚の前方に移動しで商品の形状,大きさを測定(判定)したうえでアームを伸縮させて把持ユニット1により該当する商品を取り出して破棄するものである。なお、以下の説明において「前方(前面)」および「左右」とはロボットからショーケースに展示した商品を見た場合(つまり、ショーケース接客面側から見た場合)を指している。
図1ないし図4に示すようにこの把持ユニット1は、前後方向に複数設けられた複数の把持プレート24,24が互いに対向する態様で配置された左右一対のアーム部材21,21、前記複数の把持プレート24,24を互いに接近・離隔するように左右一対のアーム部材21,21を移動させるところの、アーム駆動手段としての駆動ユニット27などを備えた把持機構2と、左右一対のアーム部材21,21の中央に位置して前後方向に往復動する軸部材33の先端に取付けられた吸着パッド32、前記軸部材33を前後方向にスライド移動させるスライド駆動手段としての駆動ユニット37などを備えた吸着機構3と、把持機構2と吸着機構3とが組み付けられるベース本体4とを備えてなる。把持機構2は駆動ユニット27の駆動により左右一対のアーム部材21,21を介して対向する把持プレート24,24を互いに接近させることにより商品を把持するものである。吸着機構3は軸部材33に取付けられた吸着パッド32を駆動ユニット37の駆動により前進させることにより商品を吸着保持するものであり、把持機構2による商品の把持を幇助するものである。ベース本体4は把持機構2,吸着機構3の構成部品を保持するものであり、把持機構2,吸着機構3の駆動ユニット27,37の装着スロット40などを備えている。
把持機構2は、図4,図5にも示すように、左右方向に移動自在な左右一対のアーム部材21,21と、これら対のアーム部材21,21に設けられた把持プレート24と、前記一対のアーム部材21,21を左右方向へ移動させる駆動ユニット27と、駆動ユニット27により駆動される歯車277(図3,図5参照)を備えている。
左右一対のアーム部材21,21は、把持フレーム22と連結フレーム23とを有し、把持フレーム22に対して連結フレーム23が略直角をなすL字状に形成された合成樹脂製(例えば、ポリアセタール)になる。左右一対のアーム部材21,21は同一の部材からなり、ここでは右側(図4(b)においては左側)のアーム部材21について説明する。アーム部材21の把持フレーム22は、図6にも示すように、横断面コ字状で細長のフレーム部221の先端に、フレーム部221の上辺から上方に突出する態様で薄い箱型状をなす広幅のプレート保持部222を備えている。プレート保持部222は把持プレート24を、軸部材25を介して保持するものである。このプレート保持部222の構造については後述の把持プレート24の説明に譲る。
連結フレーム23は、全体として中空の四角柱状のフレームの形態をなし、その上辺に左右方向に連続する歯230を備えている。この連結フレーム23に設けた歯230は連結フレーム23の上辺における上縁よりも一段低い位置に形成されている。また、連結フレーム23の上辺の先端には上方に突出する態様で摺動部231(図6参照)を備えている。さらに、連結フレーム23の下辺の先端には下方に突出するストッパ232を備えている。左側(図4(b)では右側)のアーム部材21は、前述した右側のアーム部材21を180度反転、すなわち、連結フレーム23に設けた歯230が下方を向き、把持部22のプレート保持部222が左側の把持部22のプレート保持部222に対峙する態様で180度反転させたものである。
左右一対のアーム部材21,21は、その連結フレーム23,23が、それぞれの連結フレーム23,23に形成した歯230,230を互いに対峙させると共に歯車277(図3参照)を挟む態様で上下に位置をずらして平行となるように配置される。この場合、右側のアーム部材21の連結フレーム23が上段、左側のアーム部材21の連結フレーム23が下段に位置し、それぞれの連結フレーム23,23に設けたそれぞれの歯230,230が歯車277に上下から噛み合うように構成され、それぞれの連結フレーム23,23の端部に設けた摺動部231,231が相手側の連結フレーム23における歯230を形成した辺の歯230のより一段高い上縁を摺接するように構成されている。前記歯230,230を有する連結フレーム23,23および歯車277はラック・ピニオンを構成する。歯車277は、後述するように、トルクリミッター28と共にアタッチメント29を介して駆動ユニット27に連結されるものである(図5参照)。したがって、駆動ユニット27により駆動される歯車277が回転することにより連結フレーム23,23は互いに反対方向に移動する。このように、左右一対のアーム部材21,21の連結フレーム23,23を、前記歯車277を挟んで上下に位置をずらして平行となるように配置することにより、左右一対のアーム部材21,21の把持フレーム22,22におけるプレート保持部222,222同士が正対する。
プレート保持部222に保持される把持プレート24は、商品の形態に倣って変位することにより商品を確実に把持するものである。前記把持プレート24は、この実施の形態では図6に示すように、上部把持プレート241と、下部把持プレート242と、上部把持プレート241と下部把持プレート242とを連結するリンク部材243とからなる。上部把持プレート241および下部把持プレート242はプレート保持部222に軸部材25,25を介して保持される。
上部把持プレート241は周壁の一部が解放(下壁が削除)された薄い箱型に形成され、前後側壁2411,2411を延長させた延在部を備えた形態をなす合成樹脂製(例えば、ポリアセタール)になり、前後側壁2411,2411の延在部に上下方向に長い長穴2412,2412が設けられている。
上部把持プレート241の背面側(箱内側)の中央部には円柱状のソケット2410が形成されている。円柱状のソケット2410には軸線に沿って貫通する貫通孔2410aが形成され、貫通孔2410aの中間部位には球状の内腔部(不図示)を備えている。ソケット2410の内腔部には、軸部材25の端部に設けた球状部251が圧入嵌合される。
ソケット2410の内腔部に球状部251を圧入嵌合するため、ソケット2410の円柱状の周壁の一部には内腔部まで連通するスリット(不図示)が形成されているものである。接手を構成する球状の内腔部を有するソケット2410と軸部材25の端部に設けた球状部251とは「ボールジョイント」と称されるものであり、これが接手手段を構成する。この「ボールジョイント」により上部把持プレート241は軸部材25の球状部251を支点として回転自在である。なお、軸部材25における球状部251と反対側の端部にはフック状の係合爪252が形成され、また、軸部材25には伸縮自在なコイルばね26が巻回される。
下部把持プレート242は上部把持プレート241と同一の形状をなし、上部把持プレート241を反転させたものである。
リンク部材243は周壁のうちの上下が解放(上壁および下壁が削除)された薄い箱型をなす合成樹脂製(例えば、ポリアセタール)になり、前後側壁が上下方向に長い楕円状に形成されている。前後側壁の上下端部の近傍には前後側壁から前後方向に突出する軸2430,2430をそれぞれ備えている。なお、リンク部材243の前後側壁は箱内に前後に横切る桟等を設けて適宜補強が図られている。
上部把持プレート241とリンク部材243との連結は、上部把持プレート241の前後側壁2411,2411における延在部を外方に広げる態様で撓ませたうえでリンク部材243の前後側壁の上端側の軸2430,2430を前記上部把持プレート241の前後側壁2411,2411の延在部に形成した長穴2412,2412に嵌め込むことにより行われる。リンク部材243と下部把持プレート242との連結も同様に行われる。
この把持プレート24を保持するために前記アーム部材21の把持部22におけるプレート保持部222には軸受け223が設けられている。この軸受け223は軸部材25を摺動自在に保持するものであり、この実施の形態では前後方向に2個の把持プレート24における上部把持プレート241および下部把持プレート242に対する4個の軸部材25に対応して四隅に設けられている。軸受け223は、図6の(a)に拡大して示すように、軸挿通孔224aの一部を開放する態様で軸線方向にスリット状の溝が形成された軸受け部224と、軸受け部224の溝に対峙する態様で形成されたストッパ部225とからなる。軸受け部224に設けた溝の幅は軸部材25のフック状の係合爪252よりも広幅に形成されている。また、ストッパ部225には軸受け部224に設けた溝に向けて突出する態様で形成されたフック225aが形成されている。このフック225aは軸部材25の係合爪252と逆向きの形状をなしている。なお、軸挿通孔221aはプレート保持部222の矩形状の面(薄い箱型の底面)を貫通する態様で穿設され、その形状は軸部材25を軸線方向の一方から見た軸部材25の外郭形状に一致、つまり、軸部材25のフック状の係合爪252をも通過させることが可能な形状に形成されている。
軸部材25のプレート保持部222の軸受け223への組み付けは、軸部材25の係合爪252側の端部をプレート保持部222の矩形状の面側から軸挿通孔224aに挿入することにより行われる。この場合、軸部材25は係合爪252と反対側の球状部251が上部把持プレート241(又は下部把持プレート242)のソケット2410に圧入嵌合され、また、軸部材25にはコイルばね26が装着されているものである。プレート保持部222の矩形状の面に開口する軸挿通孔224aから挿入された軸部材25の係合爪252がプレート保持部222の矩形状の面を通過すると当該係合爪252は軸受け部224の溝内に位置する態様でストッパ部225に対峙する。そして、軸部材25の係合爪252がストッパ部225に設けたフック225aに当接するとストッパ部225が外側に撓んで係合爪252の通過を許容し、係合爪252が通過するとストッパ部225が元の状態に復元してフック225aが係合爪252と係合可能な状態となる。これにより、軸部材25が挿入方向と逆方向へ移動すると軸部材25の係合爪252がストッパ部233のフック225aと係合して軸部材25の脱落が阻止される。このようにして軸部材25が軸受け223に摺動自在に保持される。
このように、軸部材25をプレート保持部222の軸受け223に組み付けた状態で、上部把持プレート241および下部把持プレート242はコイルばね26の付勢力により前記プレート保持部222から離隔した位置と、コイルばね26の付勢力に抗してプレート保持部222に接近する位置との間を移動自在である。上部把持プレート241および下部把持プレート242がコイルばね26の付勢力により前記プレート保持部222から離隔した位置では、軸部材25の係合爪252が軸受け223におけるストッパ部233のフック225aと係合して軸部材25に脱落が阻止されていることは言うまでもない。
なお、図4,図5において200は、歯車277を挟んで上下に位置をずらして配設されるところの、左右一対のアーム部材21,21におけるそれぞれの連結フレーム23,23を覆って保持する態様で駆動ユニット27およびベース本体4に係止固定される保持部材である。この保持部材200は、図5に示すように平板状の基板201と、基板201の上下両端に設けられると共に先端に外方を向く態様のフック202aを有する係止腕202,202と、基板201の左右側縁の上下端部に設けられると共に先端に外方を向く態様で折り曲げられた部位にボス孔203aが穿設された位置決め片203とを備えて構成されている。係止腕202,202の長さは、上方の係止腕202に対して下方の係止腕202が短く定められている。また、前記基板201には歯車277の軸線と同心の丸穴201aが穿孔されている。丸穴201aの大きさは、吸着機構3の軸部材33の径より大きく、かつ、ピニオンを構成する歯車277の径よりも小さく定められている。
この保持部材200による左右一対のアーム部材21,21におけるそれぞれの連結フレーム23,23の保持については、保持部材200を係止するように構成された駆動ユニット27,ベース部材4の説明に譲る。
駆動ユニット27は、図7,図8に示すように、ベース部材271とカバー部材272とによって矩形箱状に構成される筐体270を備えている。カバー部材272の四隅にはベース部材271に向けて突出する係合爪272a(図8参照)が形成される一方、ベース部材271の上壁および下壁にはカバー部材272に設けた係合爪272aを係止する係止穴271a(図8参照)が形成されており、係合爪272aを係止穴271aに係止することにより筐体270が構成される。この筐体270の内部にはモータ273,ギア機構274,回転体275,エンコーダ276を構成する符号板279が収容されている。
駆動ユニット27の筐体270の内部に収容されたモータ273の回転軸には、ウオーム(ねじ歯車)273aが固着されている。ギア機構274は、モータ273の回転を回転体275に伝達するための伝達機構(減速機構)であり、ウオーム歯車273aに噛み合うウォームホイール(はす歯歯車)274aと、ウォームホイール274aに噛み合って従動回転される伝達ギア274bと、伝達ギア274bに一体に設けられると共に回転体275を回転駆動する伝達ギア274c(図8参照)とから構成されている。
回転体275は、伝達ギア274cと噛み合う大径のギア部2751と、ギア部2751より小径の円筒状に形成されて前後方向に延びた装着部2752とを備えて構成される。円筒状の装着部2752の前後の内周縁部には、周方向に沿っての溝部2752aが形成されている。また、回転体275の円筒状の装着部2752の外周面には凸部2752bが複数(この実施の形態では120度ごとに3個)形成されている。
エンコーダ276は符号板279とフォトセンサ部278からなる。符号板279は、回転体275の円筒状の装着部2752に嵌め込まれる開口部2791と、外周面の周方向に沿って所定の間隔毎に突出形成された複数の検出片277aとを備えて構成される。フォトセンサ部278は、符号板279の検出片277aを挟む態様で所定の間隔をもって対向配置された発光素子と受光素子とを内蔵するものであり、ねじ挿通穴2781aが穿孔された取付片2781を備えている。符号板279の開口部2791の周縁には凹部2791aが複数(図示の例では120度ごとに3個)形成されている。この凹部2791aは前記回転体275の円筒状の装着部2752の外周面に形成した凸部2752bと嵌合するものであり、符号板279の開口部2791を回転体275の装着部2752に嵌め込む態様で装着する際、前記回転体275の装着部2752に形成した凸部2752bに嵌合される。このように、符号板279の凹部2791aを回転体275の装着部2752に形成した凸部2752bに嵌合させる態様で回転体275に装着された符号板279は回転体275と一体的に連結されて回転体275と共に回転する。
フォトセンサ部278は発光素子と受光素子とが符号板279の検出片277aを挟む態様で筐体270(ベース部材271)に次のように外付けされる。すなわち、ベース部材271にはフォトセンサ部278の装着溝2712が形成されている。ベース部材271の装着溝2712は、筐体270内にモータ273,ギア機構274,回転体275および符号板279を後述するように内設した場合、符号板279の検出片277aの回動軌跡上に位置するものである。フォトセンサ部278は、ベース部材271の装着溝2712を介してフォトセンサ部278の発光素子と受光素子とが符号板279の検出片2772を挟む態様で配置したうえでた取付片2781のねじ挿通穴2781aを通してねじによりベース部材271に固着される。
筐体270を構成するベース部材271とカバー部材272の内壁にはモータ273を格納する格納部、ギア機構274の歯車軸の軸受けがそれぞれ形成されているものである。また、ベース部材271には回転体275の円筒状の装着部2752が嵌合する貫通孔2710が形成され、この貫通孔2710を回転体275の装着部2752の軸受けとすることにより回転体275が筐体270の内部に回転可能に収容されている。回転体275の抜け止めはカバー部材272によって行われ、カバー部材272にはベース部材271の貫通孔2710と同心の丸孔2720が穿孔されている。
また、ベース部材271の上部側には、保持部材200に設けた上部側の係止爪202に形成したフック202aが挿入される係止用スリット271bが形成され、この係止用スリット271bの左右に円ボス271c、271cが形成されている。さらに、ベース部材271の下部側には嵌合孔271d、271dが形成されている。
駆動ユニット27の組立は、ベース部材271にウオーム(ねじ歯車)273aが固着されたモータ273を配設し、次いで前記ウオーム歯車273aに噛み合う態様でギア機構274を配設した後、エンコーダ276の符号板279が円筒状の装着部2752に装着された回転体275を、大径のギア部2751が前記ギア機構274に噛み合い、かつ、円筒状の装着部2752がベース部材271の貫通孔2710に嵌合する態様で配設したうえでカバー部材272の四隅に設けた係合爪272aをベース部材271に設けた係止穴271aに係止させて筐体270を形成する。その後、エンコーダ276を構成するフォトセンサ部278を、ベース部材271の装着溝2712を介して発光素子と受光素子とが符号板279の検出片277aを挟む態様でベース部材271に取付けることにより駆動ユニット27が完成する。
前記駆動ユニット27は、ベース本体4の装着スロット40に着脱自在に装着されるものである。この場合、ベース本体4には、図8に示すように、装着スロット40を構成する左右側壁の内壁にリブ40a,40aが設けられており、このリブ40a,40aと後壁とにより駆動ユニット27の筐体270を挟持するように構成されている。また、ベース部材4の装着スロット40の前壁および後壁(装着スロット40の隔壁400)には基端を除く外周を切り欠くことにより弾性変形可能で、先端(自由端)にスロット内側に突出する三角形状の爪40cを備えた係止腕部40bが左右に分散して形成されている(図8では隔壁400に形成した係止腕部40bの一方が見える一方、隔壁400に形成した他方の係止腕部40bは左側側壁に隠れて見えない)。装着スロット40の前壁に形成した係止腕部40b,40bの爪40c,40c(図8では係止腕部40b,40bに隠れて見えない)は装着スロット40に駆動ユニット27を装着した際、ベース部材271の嵌合孔271d、271dに嵌り込んで駆動ユニット27の装着状態を維持し、駆動ユニット27が不測に脱落するのを防止する。さらに、装着スロット40の前壁の表面側には上向きの係止突起を備えた係止突部40dと、この係止突部40dの左右に円ボス40e、40eが形成されている。なお、装着スロット40の前壁を円弧状に切り欠いているのは、次に説明する駆動ユニット27に外付けされるアタッチメント29(円板部291)との干渉を避けるためである。
前記駆動ユニット27に外付けされるピニオンを構成する歯車277およびトルクリミッター28と、駆動ユニット27に連結されるアタッチメント29を、図9、図10を参照しつつ説明する。ピニオンを構成する歯車277は中心部に吸着機構3の軸部材33が貫通する貫通孔2771を有している。また、歯車277は後面に貫通孔2771を挟む態様で角穴2772,2772が形成されている。トルクリミッター28は中心部に前記軸部材33が貫通する貫通孔281を有している。また、トルクリミッター28は前面に貫通孔281を挟んで2個の係合突起282,282が形成されている。各係合突起282,282は歯車277の後面に形成した角穴2772,2772に嵌合する四角柱状の形態をなしている。さらに、トルクリミッター28は前面側に貫通孔281から外径方向に延在する係止溝283,283が形成されている。
アタッチメント29は円板部291と中空の円筒状部292とからなる。円筒状部292は、前記回転体275の円筒状の装着部2752中空内部に嵌合すると共にトルクリミッター28を格納することが可能な大きさを有し、トルクリミッター28を格納した状態でトルクリミッター28の後面が当接する部位に仕切壁2921が形成されている。仕切壁2921の中心部には前記軸部材33が貫通する貫通孔2921aを有し、仕切壁2921には貫通孔2921aに隣接して前方側に突出する2個の係合突起2921b,2921bが形成されている。各係合突起2921b,2921bはトルクミッター28に設けた係止溝283,283に嵌合する大きさに形成されている。円筒状部292には、円筒状部292の基端側(円板部291側)を残して軸方向に切り欠くことにより弾性変形可能な一対の係合腕部2922,2922が形成され、係合腕部2922,2922の先端には外形方向に突出したストッパ片2922a,2922aが形成されている。このストッパ片2922a,2922aは、前記回転体275の装着部2752の内周面に設けたところの、ストッパ片2922aの突出分だけ円周面を削る態様で形成された段差部(不図示)に係合するものである。また、円筒状部292の基端側(円板部291側)の外周面には周方向に沿って複数の半円柱状の突部2923が形成されている。これらの突部2923は前記回転体275の円筒状の装着部2752の内周縁部に設けた溝部2752aに嵌合する大きさに形成されている。
アタッチメント29は前記駆動ユニット27のベース部材271の貫通孔2710に臨む回転体275の円筒状の装着部2752の中空内部に円筒状部292を挿入することにより駆動ユニット27に一体的に取付けられる。この場合、アタッチメント29は円板部291を摘まんで円筒状部292を回転体275の円筒状の装着部2752に挿入する。この挿入時、係合腕部2922,2922の先端に設けたストッパ片2922a,2922aが回転体275の装着部2752の内周縁部に当接するが、係合腕部2922,2922が互いに接近する方向に撓むことにより円筒状部292の装着部2752への挿入が許容される。その後、アタッチメント29の円筒状部292の突部2923が回転体275の装着部2752の内周縁部に設けた溝部2752aに嵌合した時点で係合腕部2922,2922の先端に設けたストッパ片2922a,2922aが回転体275の装着部2752の内周面に設けた段差部に落ち込むので係合腕部2922,2922が元の状態に復元してストッパ片2922a,2922aの段差部への係合状態が維持される。このようにアタッチメント29を回転体275の装着部2752に装着することによりアタッチメント29は回転体275と一体となる。
しかる後、アタッチメント29の円筒状部292にトルクリミッター28を格納する。この場合、トルクミッター28の前面側に設けた係止溝283,283を円筒状部292の仕切壁2921に設けた2個の係合突起2921b,2921bに嵌合させる態様でトルクリミッター28をアタッチメント29の円筒状部292に格納することによりアタッチメント29とトルクリミッター28とが連結される。次いで、トルクミッター28の前面に設けた2個の係合突起282,282に歯車277の後面側に設けた角穴2772,2772を嵌合させる態様で歯車277を取付けることによりトルクリミッター28と歯車277とが連結される。このように、歯車277をトルクリミッター28とアタッチメント29とを介して回転体75に取付けることによって歯車277は回転体75と共に回転し、歯車277にトルクリミッター28の定格を超える外力が加わるとトルクリミッター28によって回転体275と歯車277との連結が切り離される。
前述したように、アタッチメント29とトルクリミッター28を介して歯車277を外付けした状態の前記駆動ユニット27はベース本体4の装着スロット40(図8参照)に装着される。この場合、駆動ユニット27は装着スロット40のリブ40a,40aと前壁により前後方向の移動が規制され、装着スロット40前壁に設けた係止腕部40b,40bの爪40c,40c(図8では、前壁に設けた係止腕部40b、40bの爪40c、40cは隠れてみえないが、隔壁400に設けた係止腕部40b,40bの爪40c,40cに対応するものである)が駆動ユニット27におけるベース部材271の嵌合孔271d、271dに嵌り込むことにより上方への移動が規制される。また、装着スロット40の前壁に設けた円弧状の切り欠きによって駆動ユニット27に外付けされたアタッチメント29の円板部291がベース本体4に干渉することがなく、円板部291の前面が装着スロット40の前壁の表面と面一となる。そして、駆動ユニット27に外付けされた歯車277が装着スロット40の前壁の前方に突出している。
このように、ベース本体4の装着スロット40の前壁の前方に突出した歯車277に対し、左右一対のアーム部材21,21の連結フレーム23,23が歯車277を挟んで上下に位置をずらして平行となる態様で左右一対のアーム部材21,21が配置される。この場合、左側のアーム部材21の連結フレーム23が上段、右側のアーム部材21の連結フレーム23が下段に位置し、それぞれの連結フレーム23,23に設けた歯230,230が歯車277に上下から噛み合うように配置される。そして、左右一対のアーム部材21,21の連結フレーム23,23が歯車277を挟んで平行となるように配置した際、それぞれの連結フレーム23,23の端部に設けた摺動部231,231が相手側の連結フレーム23における歯230を形成した辺の上縁に当接する。
このように、歯車277および歯車277を挟んで上下に位置をずらして配設された左右一対のアーム部材21,21におけるそれぞれの連結フレーム23,23を覆う態様で保持部材200を駆動ユニット27およびベース本体4に係止固定する。この場合、保持部材200の上方の係止腕202の外方を向くフック202aが駆動ユニット27のベース部材271に設けた係止用スリット271bに対峙し、保持部材200の下方の係止腕202の外方を向くフック202aがベース本体4の装着スロット40の前壁に設けた係止突部40dの上向きの係止突起を乗り越える態様で、上下の係止腕202,202を互いに接近する方向に撓ませた状態で、保持部材200の基板201の左右側縁の上端に設けた位置決め片203,203のボス孔203aを駆動ユニット27のベース部材271に設けた円ボス271c、271cに対峙させる一方、保持部材200の基板201の左右側縁の下端に設けた位置決め片203,203のボス孔203aをベース本体4の装着スロット40の前壁に設けた円ボス40e、40eに対峙させる。そして、上下の位置決め片203,203のボス孔203aを駆動ユニット27のベース部材271に設けた円ボス271c、271cとベース本体4の装着スロット40の前壁に設けた円ボス40e、40eに嵌め込むと、保持部材200の上方の係止腕202の外方を向くフック202aが駆動ユニット27のベース部材271に設けた係止用スリット271bを貫通し、保持部材200の下方の係止腕202の外方を向くフック202aがベース本体4の装着スロット40の前壁に設けた係止突部40dの上向きの係止突起を乗り越えるので、互いに接近する方向に撓ませた保持部材200における上下の係止腕202,202から外力を解除すると、上下の係止腕202,202が元の状態に復元して保持部材200の上方の係止腕202の外方を向くフック202aが駆動ユニット27のベース部材271に設けた係止用スリット271bの縁部に係止され、保持部材200の下方の係止腕202の外方を向くフック202aがベース本体4の装着スロット40の前壁に設けた係止突部40dの上向きの係止突起と係合する。これにより保持部材200が駆動ユニット27(ベース部材271)とベース本体4に係止固定される。
保持部材200が駆動ユニット27(ベース部材271)とベース本体4に係止固定されると、ピニオンを構成する歯車277は前方への移動が阻止され、歯車277とトルクミッター28との連結状態およびトルクミッター28とアタッチメント29と連結状態が保証される。
また、保持部材200を駆動ユニット27(ベース部材271)とベース本体4に係止固定した際、左右一対のアーム部材21,21はそれぞれの連結フレーム23,23が保持部材200の基板201の左右側縁の上下両端に設けた位置決め片203,203の間に位置し、右側のアーム部材21においては連結フレーム23の下辺が保持部材200の下方の左右の位置決め片203,203(以下、保持部材200の下方の左右の位置決め片203,203のうち、左側の位置決め片を「203DL」、右側の位置決め片を「203DR」とも称する)に当接し、左側のアーム部材21においては連結フレーム23の上辺が保持部材200の上方の左右の位置決め片203,203(以下、保持部材200の上方の左右の位置決め片203,203のうち、左側の位置決め片を「203UL」、右側の位置決め片を「203UR」とも称する)に当接する態様で保持される。すなわち、右側のアーム部材21においてはフレーム部230の上辺に形成した歯230を歯車277に噛み合わせたうえで連結フレーム23を水平に配置した状態で連結フレーム23の下辺が保持部材200の位置決め片203DL,203DRに当接する。これにより、右側のアーム部材21は歯車277を支点に時計回り方向に回動しようとするが、連結フレーム23の下辺が保持部材200の位置決め片203DRに当接することによりその回動が阻止されて連結フレーム23が水平を維持した状態で保持される。一方、左側のアーム部材21においては連結フレーム23の下辺に形成した歯230を歯車277に噛み合わせたうえで連結フレーム23を水平に配置した状態で連結フレーム23の上辺が保持部材200の位置決め片203UL,203URに当接する。これにより、左側のアーム部材21は歯車277を支点に反時計回り方向に回動しようとするが、連結フレーム23の上辺が保持部材200の位置決め片203UL,203URに当接することによりその回動が阻止されて連結フレーム23が水平を維持した状態で保持される。
斯様に構成された把持ユニット1の把持機構2は、駆動ユニット27のモータ273を駆動することにより当該モータ273の回転が歯車277に伝達されてラック・ピニオン機構の作用により左右のアーム部材21,21の連結フレーム23,23が互いに反対の方向に移動し、左右のアーム部材21,21の把持フレーム22の先端に設けたプレート保持部222,222が互いに接近・離隔する。この場合、左右のアーム部材21,21のプレート保持部222,222は、把持フレーム22を構成する細長のフレーム部221から突出する態様の広幅に形成されている一方、左右のアーム部材21,21の連結フレーム23,23が歯車277を挟む態様で上下に位置をずらして配置されていることによって正対する。したがって、それぞれのプレート保持部222,222に設けた複数の把持プレート24同士も正対するものである。
次に、吸着機構3について図11ないし図14を用いて説明する。図11は吸着機構3の一部を分解して示す斜視図、図12は吸着機構3の分解図、図13は吸着機構3をベース本体4への組付ける前段階の斜視図、図14はベース本体4にエアポンプ34とスライドガイド6とを組付けた状態の斜視図である。
吸着機構3は、大略、負圧吸着機構30およびスライド移動機構31からなる。負圧吸着機構30は、吸着パッド32と、この吸着パッド32が先端に取付けられた中空の軸部材33と、この軸部材33の内部に負圧を生じさせるエアポンプ(真空ポンプ)34とから構成される。前記吸着パッド32は蛇腹状の形態をなして伸縮自在なゴム製になる。この吸着パッド32は吸着パッド支持部材321を介して軸部材33の先端に気密に取付けられている。軸部材33の後端は半円状に切り欠かれて次に示すスライド移動機構31のスライダー5と共に円筒カム35と連結される。
スライド移動機構31は、先端に吸着パッド32が取付けられた軸部材33を前後方向にスライド移動させるものであり、円筒カム35と、円筒カム35をスライド移動させる回動体36と、アタッチメント39と、駆動ユニット37と、スライダー5と、から構成されている。円筒カム35は周面上に右ねじ螺旋溝351とこの右ねじ螺旋溝351に交差する左ねじ螺旋溝352が形成されたところの、いわゆる「ナピアねじ」と称されるものである。また、円筒カム35は軸線に沿って貫通する挿通孔35aを有している。この挿通孔35aは負圧吸着機構30の軸部材33が挿通されるものであり、その径は軸部材33の径よりも大きく定められている。更に、円筒カム35の後端には角柱状の嵌合部353を有し、嵌合部353にはねじ孔353aが形成されている。前記角柱状の嵌合部353には次に示すスライダー5が装着される。
スライダー5は後端に管路接続部51を有する合成樹脂製になり、管路接続部51の前方側に角筒状のカム装着部52を有する。管路接続部51はエアポンプ34に接続されたゴム製の管路341と接続されるものである。カム装着部52は前方側が解放した角筒状の溝(図示は省略したが、嵌合部353の外郭形状に一致し、嵌合部353が差し込まれる溝)が内設されている。カム装着部52の溝は前記管路接続部51と連通している。また、カム装着部52の上部にはねじ挿通孔52aが設けられている。更に、スライダー5はカム装着部52の左右両壁から下方に延在する左右一対の係止腕部521,521を有し、係止腕部521,521の先端には外方を向くフック521a,521aが形成されている。このスライダー5のカム装着部52の上壁には合成樹脂製の待機位置検出体7がねじ止めされるものである。待機位置検出体7はカム装着部52に載置される基板部71と後方を向く検出片72とを備える。待機位置検出体7の基板部71の板面にはねじ挿通孔71aが形成されており、基板部71の板面の両側には左右に張り出す態様の翼片711,711を備えている。
回動体36は、円筒カム35が貫通する円筒状の貫通孔361を有し、この貫通孔361と直交する方向に開けられた駒孔362、および後方に向けて延在する一対の係合ピース363.363を備えた合成樹脂製になる。駒孔362には、円筒カム35の右ねじ螺旋溝351若しくは左ねじ螺旋溝352に係合する突起01を備えた係合駒38が挿入されるものである。そして、駒孔362に沿う態様で係止片362a,362aが形成され、これらの係止片362a,362aは基端側を残して外周を切り欠くことにより弾性変形可能で先端に互いに対向する方向(内径方向)に突出するフックを備えている。係止片362a,362aは駒孔362に挿入された係合駒38の脱落を防止すると共に円筒カム35の右ねじ螺旋溝351若しくは左ねじ螺旋溝352への係合駒38の突起381の係合状態を維持する機能を有する。一対の係合ピース363,363は、次のアタッチメント39と係合して係合駒38をアタッチメント39に連結するものであり、それぞれ係合長穴363a,363aを備えている。
アタッチメント39は、回動体36を駆動ユニット37と連結させるものである。ここで、駆動ユニット37の構成は前述した駆動ユニット27と同一構成になり、ベース部材371とカバー部材372とからなる筐体370の内部にモータ,ギア機構,回転体,エンコーダを構成する符号板が収容されているものであり、図11,図12では回転体の中空状の装着部3752と、この装着部3752の内周縁部に周方向に沿って形成した複数の溝部3752aが見えている。この駆動ユニット37はベース本体4の装着スロット40(図13参照)に装着される。この場合、駆動ユニット37はベース本体4の装着スロット40に装着された把持機構2の駆動ユニット27の後方域に駆動ユニット27の装着スロット40への取付けと同様な方法により装着される。
アタッチメント39は、円板部391を挟んだ両側に中空の角筒状部392と中空の円筒状部393を設けた構成になる。角筒状部392は四角形になり、その一方の対向面に係合爪392a,392a(図12では一つの係合爪392aが見えている)が形成されている。これらの係合爪392a,392aは回動体36に設けた一対の係合ピース363,363の係合長穴363a,363aに嵌め込まれるものである。円筒状部393は前記駆動ユニット37の回転体における円筒状の装着部3752に嵌合する大きさを有する。また、円筒状部393の基端側(円板部391側)の外周面には周方向に沿って複数の半円柱状の突部3931が形成されている。これらの突部3931は前記駆動ユニット37の装着部3752の内周縁部に設けた溝部3752aに嵌合する大きさに形成されている。さらに、円筒状部393には、円筒状部393の基端側(円板部391側)を残して軸方向に切り欠くことにより弾性変形可能な一対の係合腕部3932,3932(図12参照:図12では一つの係合腕部3932が見えている)を有し、これらの係合腕部3932,3932の先端には外形方向に突出したストッパ片3932a,3932aが形成されている。このストッパ片3932a,3932aは、前記装着部3752の内周面に設けたところの、ストッパ片3932aの突出分だけ円周面を削る態様で形成された段差部(不図示)に係合するものである。なお、円筒状部393の先端側には中空の角筒3933が一体に形成されている。この角筒3933の先端側は閉塞面として形成され、その閉塞面に負圧吸着機構30の軸部材33が挿通される軸孔(不図示)が形成されているものである。
アタッチメント39は前記駆動ユニット37のカバー部材372の貫通孔3720に臨む回転体の装着部3752に円筒状部393を挿入することにより駆動ユニット37に一体的に取付けられる。この場合、アタッチメント39は円板部391を摘まんで円筒状部393を回転体の装着部3752に挿入する。この挿入時、係合腕部3932,3932の先端に設けたストッパ片3932a,3932aが回転体の装着部3752の内周縁部に当接するが、係合腕部3932,3932が互いに接近する方向に撓むことにより円筒状部393の装着部3752への挿入が許容される。その後、アタッチメント39の円筒状部393の突部3933が回転体の装着部3752の内周縁部に設けた溝部3752aに嵌合した時点で係合腕部3932,3932の先端に設けたストッパ片3932a,3932aが回転体の装着部3752の内周面に設けた段差部に落ち込むので係合腕部3932,3932が元の状態に復元してストッパ片3932a,3932aの段差部への係合状態が維持される。このようにアタッチメント39を回転体の装着部3752に装着することによりアタッチメント39は駆動ユニット37の回転体と一体となる。
このように、駆動ユニット37の回転体と一体となるように組付けられたアタッチメント39の角筒状部392に回動体36を取付ける。この場合、回動体36を、その一対の係合ピース363,363でアタッチメント39の角筒状部392の係合爪392a,392aが形成された対向面を挟むように配置したうえで押し込む。この押し込み途中で一対の係合ピース363,363の先端が角筒状部392の係合爪392a,392aに到達すると、一対の係合ピース363,363は係合爪392a,392aを乗り越える態様で互いに外方に撓み、一対の係合ピース363,363に設けた係合長穴363a,363aの先端側縁部が係合爪392a,392aを乗り越えると元の状態に復元する。これにより、角筒状部392に設けた係合爪392a,392aが一対の係合ピース363,363に設けた係合長穴363a,363aに嵌合し、回動体36はアタッチメント39を介して駆動ユニット37に連結される。
駆動ユニット37にアタッチメント39と回動体36を介して一体的に結合された円筒カム35と前記負圧吸着機構30の軸部材33との連結は、円筒カム35の嵌合部353をスライダー5のカム装着部52の溝に嵌め込む態様でスライダー5を円筒カム35に装着した状態で負圧吸着機構30の軸部材33を、駆動ユニット37の前方側から駆動ユニット37のベース部材371から露出するアタッチメント39の角筒3933の先端に開けられた軸孔(不図示)を介して円筒カム34の挿通孔35aに挿入し、軸部材33の後端が円筒カム35の嵌合部353に達するまで差し込む(なお、実際には、軸部材33は、ベース本体4に装着された把持機構2の駆動ユニット27およびベース本体4に係止固定された保持部材200の前方側から保持部材200の丸穴201aに挿入し、把持機構2を構成する歯車277の貫通孔2771,トルクリミッター28の貫通孔281等を介してアタッチメント39の角筒3933の先端に開けられた軸孔に挿入されるものである)。この場合、軸部材33はその後端に形成した半円状の切り欠きが上方を向くようにした状態で挿入される。そして、軸部材33の後端が円筒カム35の嵌合部353に達するまで差し込んだ状態でスライダー5のカム装着部52の上に待機位置検出体7の基板部71を重ね合わせたうえで待機位置検出体7の基板部71に設けたねじ挿通孔71a,スライダー5のカム装着部52に設けたねじ挿通孔52aを介して円筒カム35の嵌合部353に設けたねじ孔353aにねじを螺合させて締結する。この場合、軸部材33はその後端に形成した半円状の切り欠が上方を向くように設置されているので、前記ねじの締結により円筒カム35の挿通孔35aの内壁に圧接させる態様で円筒カム35と連結される。また、軸部材33は前記ねじの締結により共締めされるスライダー5とも一体的に連結され、軸部材33の中空部がスライダー5の管路接続部51と連通するようになる。
ここで、スライダー5は、次に示すようにスライダーガイド6に前後方向に摺動自在で、かつ、回転不能にガイドされる。なお、スライダーガイド6はベース本体4に係止固定されるものである。
スライダーガイド6は、図13にも示すように横断面略凹形状の形態をなす合成樹脂製からなる。スライダーガイド6は基台61の中央部に左右側壁62,62により上下が解放する態様で画成された格納スロット60を備える。格納スロット60は円筒カム35およびスライダー5を格納するものである。また、格納スロット60を画成する左右側壁62,62の上縁には待機位置検出体7の翼片711,711を載置する肩部621,621を備えている。なお、格納スロット60の後端側は左右側壁62,62を跨ぐ態様の天板65が設けられ、この天板65に所定の間隔をもって対向配置された発光素子と受光素子とを内蔵するフォトセンサ66が取付けられている。このフォトセンサ66はスライダー5に共締めされる待機位置検出体7の検出片72を検出するものである。
前記格納スロット60を画成する左右側壁62,62の幅は、スライダー5の左右一対の係止腕部521,521より僅かに大きく定められている。このため、スライダー5を格納スロット60に格納する際、スライダー5の左右一対の係止腕部521,521の先端に設けたフック521a,521aが前記肩部621,621の縁に当接するが、スラーダー5を更に押し込むと左右一対の係止腕部521,521は互いに接近する方向に撓み、フック521a,521aが左右側壁62,62を乗り越えると元の状態に復元するものである。この場合、スライダー5の左右一対の係止腕部521,521と待機位置検出体7の翼片711,711とは、左右一対の係止腕部521,521のフック521a,521aが左右側壁62,62を乗り越えると前記待機位置検出体7の翼片711,711が肩部621,621に載置されるように構成されている。これにより、スライダー5(円筒カム35)は、スライダー5の左右一対の係止腕部521,521のフック521a,521aと待機位置検出体7の翼片711,711とにより上下方向への移動が規制されて回転不能な状態でスライダーガイド6の格納スロット60に前後方向にスライド移動自在に格納される。従って、円筒カム35も上下方向への移動が規制されてスライダーガイド6の格納スロット60に前後方向にスライド移動自在に格納されるものである。
また、スライダーガイド6は基台61の前方側縁部から下方に延在する脚片63,63を備えている。さらに、スライダーガイド6は基台61の左右両側に下方に延在する前後一対のU字形状の係止具64,64を備えている。これらの係止具64,64は基台61から外方に張り出す態様で形成されて係合穴64a,64aを備えている。
スライダーガイド6を係止固定するベース本体4は、図13に示すように、モータ駆動ユニット27,37が装着される装着スロット40の後方に、隔壁401により前後に仕切られた装着スロット41,42を有する箱形の合成樹脂製になる。装着スロット41はエアポンプ34を格納する領域であり、装着スロット42はエアポンプ34に接続された管路341を格納する領域である。装着スロット41にはエアポンプ34の外郭に一致する湾曲形状の弾性変形可能な係止腕部41a,41aと係止腕部41b,41bとが設けられ、係止腕部41a,41aおよび係止腕部41b,41bのそれぞれの自由端はそれぞれエアポンプ34の径よりも小さい間隔をおいて対向配置されている。係止腕部41a,41aと係止腕部41b,41bは、エアポンプ34が係止腕部41a,41aおよび係止腕部41b,41bのそれぞれ対向する自由端側から押し込まれると係止腕部41a,41aおよび係止腕部41b,41bが外側に撓んでエアポンプ34の通過を許容し、エアポンプ34の中心部が係止腕部41a,41aおよび係止腕部41b,41bのそれぞれ対向する自由端の位置を通過すると元の状態に復元してエアポンプ34を所定位置に保持する。この場合、エアポンプ34に接続された管路341は隔壁401の切欠き401aを介して装着スロット42に格納される。
ベース本体4の装着スロット41,42を画成する左右側壁421、421の幅は前記スライダーガイド6の基台61の幅に一致し、装着スロット41の領域の一部を切り欠くことにより脚片係止部422が形成されている。脚片係止部422は切り欠きにより形成された凹部の立ち上がり縁である。また、左右側壁421,421における脚片係止部422,422よりも後方側であってその外側にはフック状の係止爪421a,421aが形成されている。これらの係止爪421a,421aは下方に向かうに従って側壁421から外側へ突出する突出量が漸増するように膨出する態様で形成されている。前記係止爪421a,421aは、その間隔がスライダーガイド6の基台61に設けた前後一対の係止具64,64の係合穴64a,64aの間隔に一致し、スライダーガイド6の基台61に設けた脚片63,63を左右側壁421,421における脚片係止部422,422に沿わせる態様で配置した場合にスライダーガイド6の基台61に設けた前後一対の係止具64,64の係合穴64a,64aに嵌合するように定められている。
すなわち、ベース本体4の装着スロット41に前述した態様でエアポンプ34を格納した状態(図14参照)で、左右側壁421、421の上部側からスライダーガイド6を装着する。この場合、スライダーガイド6の基台61における左右両側に設けた前後一対の係止具64,64を左右側壁421、421の外側に位置させたうえでスライダーガイド6の基台61に設けた脚片63,63を左右側壁421、421の脚片係止部422に沿わせつつスライダーガイド6を下方に移動させる。スライダーガイド6の下方への移動によりスライダーガイド6の基台61における左右両側に設けた前後一対の係止具64,64が左右側壁421,421に設けた係止爪421a,421aの位置に到達すると、係止具64,64が係止爪421a,421aに乗り上げる態様で外側に開くように撓み、係止具64,64が係止爪421a,421aを乗り越えると係止具64,64が元の状態に復元して係止爪421a,421aが係止具64,64における係合穴64a,64aの縁部に係合する。これによりスライダーガイド6はベース本体4の左右側壁421,421の上に載置される態様で装着される(図14参照)。
なお、ベース本体4への吸着機構3の組付けは、図14に示すように、ベース本体4の装着スロット41にエアポンプ34を装着した後、ベース本体4にスライダーガイド6を組付けた状態で把持機構2の駆動ユニット27(アタッチメント29を介して歯車277,トルクリミッター28が駆動ユニット27の回転体275に連結されているものである)を装着スロット40に装着し、把持機構2の左右一対のアーム部材21,21を保持する態様で保持部材200を駆動ユニット27およびベース本体4に係止固定する。次いで、吸着機構3の駆動ユニット37の回転体375にアタッチメント39を介して回動体36,円筒カム35を連結した状態で円筒カム35の後端にスライダー5を嵌着すると共にスライダー5の上に待機位置検出体7を配設してねじ(待機位置検出体7の基板部71に設けたねじ挿通孔71aからスライダー5のカム装着部52に設けたねじ挿通孔52aを介して円筒カム35の嵌合部353に設けたねじ孔353aに螺合するねじ)で仮止めした後、スライダー5の管路接続部51にエアポンプ34の管路341の先端を接続したうえで駆動ユニット37をベース本体4の装着スロット40における駆動ユニット27の後方側に装着する。これと同時に、円筒カム35およびスライダー5をスライダーガイド6の格納スロット60に装着する。この後、負圧吸着機構30の軸部材33を、把持機構2の左右一対のアーム部材21,21を保持する態様で駆動ユニット27およびベース本体4に係止固定された保持部材200の前方側から保持部材200の丸穴201aに挿入し、軸部材33の後端が円筒カム35の嵌合部353に達するまで差し込んだうえで待機位置検出体7のねじ挿通孔71aからスライダー5のねじ挿通孔52aを介して円筒カム35のねじ孔353aに螺合したねじを締め付けて締結することにより吸着機構3のベース本体4への組付けが完了する。
斯様に構成された把持ユニット1の吸着機構3は、待機状態で円筒カム35の後端に装着されたスライダー5がスライダーガイド6の装着スロット41における後方端に位置し、スライダーガイド6に設けたフォトセンサ66の発光素子と受光素子と間に待機位置検出体7の検出片72が位置している。この状態から駆動ユニット37のモータ373を駆動(例えば、正転)することによりアタッチメント39を介して回動体36が回転し、これに伴って回動体36の係合駒38の突起381が円筒カム35の右ねじ螺旋溝351を摺動することにより円筒カム35および軸部材33の前端に設けた吸着パッド32が前進する。円筒カム35(吸着パッド32)の前進距離は駆動ユニット37の内設されたエンコーダによりフィードバックされて管理されるように構成されている。この場合、円筒カム35(吸着パッド32)の前進距離は蛇腹状の吸着パッド32を商品に当接させた後、蛇腹を縮ませるようにして吸着パッド32が商品の形状に倣って密着するような形態となるようにされている。エアポンプ34は前記モータ373の駆動と同時に駆動されており、吸着パッド32が所定の距離だけ前進して商品に当接するとエアポンプ34の負圧により吸着して商品を保持する。この場合、吸着パッド32が吸着した商品にあっては、吸着機構3と共に把持ユニット1を構成する把持機構2の左右のアーム部材21,21におけるプレート保持部222,222に設けた複数の把持プレート24によっても保持されているものであり、吸着パッド32は把持機構2による商品の保持を補完するものである。
吸着パッド32による商品の保持を解除する場合(例えば、把持ユニット1が店舗内を自動走行するロボットのロボットハンドであり、ショーケースの商品展示棚に載置された商品の期限管理に基いて消費期限切れと判定された商品についてロボットが該当する商品が載置された商品展示棚の前方に移動したうえでアームを伸縮させて把持ユニット1により該当する商品を取り出して破棄する場合)、エアポンプ34の駆動を停止して吸着パッド32による商品の保持を解除する。これと同時に駆動ユニット37のモータ373を駆動(例えば、逆転)させるとアタッチメント39を介して回転する回動体36の係合駒38の突起381が円筒カム35の左ねじ螺旋溝352を摺動することにより円筒カム35および軸部材33の前端に設けた吸着パッド32が後退する。モータ373の駆動はスライダーガイド6に設けたフォトセンサ66が待機位置検出体7の検出片72を検知することにより停止される。これによって円筒カム35および軸部材33の前端に設けた吸着パッド32が待機位置に復帰する。
かかる構成になる把持ユニット1により商品を保持した状態を図15および図16を用いて説明する。図15は商品として円筒胴部の上部側が先細りに萎んだ形状のペットボトル入り商品G1の場合を示し、図16は商品として矩形状の容器の外周面に突上部を挟んで上下に傾斜面を有する商品G2の場合を示し、図15の(a)は商品G1を把持した把持ユニット1の斜視図、(b)は(a)の平面図であり、図16の(a)は商品G2を把持した把持ユニット1の斜視図、(b)は(a)の正面図である。なお、把持ユニット1は自動走行するロボットのアームの先端に取付けたロボットハンドに該当する場合について説明する。
ここで、把持ユニット1の待機状態は、図1に示したように、把持機構2における左右一対のアーム部材21,21のプレート保持部222に設けた互いに対向する把持プレート24,24が最大に離隔した待機位置に位置し、吸着機構3の待機位置検出体7の検出片72がフォトセンサ66の発光素子と受光素子の間に位置して吸着パッド32が後退した状態にある。この場合、商品G1の形状,大きさは自動走行するロボットにより測定されているものであり、把持ユニット1はロボットのアームを介して商品G1に向けて前進し、把持機構2の左右一対のアーム部材21,21のプレート保持部222に設けた互いに対向する把持プレート24,24における前後の把持プレート24,24が、把持プレート1の前進方向に対して直角となる商品G1の最大径の円筒胴部を挟んで前後に位置するように調整された状態で停止するものである。
この待機状態から把持ユニット1により図15に示す商品Gを保持する場合、把持機構2の駆動ユニット27のモータ273を駆動することにより当該モータ273の回転が歯車277に伝達されてラック・ピニオン機構の作用により左右のアーム部材21,21の連結フレーム23,23が互いに近接する方向に移動し、左右のアーム部材21,21の把持フレーム22におけるプレート保持部222,222に設けた把持プレート24,24が互いに接近する。そして、前後の把持プレート24,24における上部把持プレート241および下部把持プレート242が商品Gに当接すると、上部把持プレート241および下部把持プレート242がプレート保持部222に軸支された軸部材25の球状部251(図6参照)を中心に商品Gの形状に倣って変位し、前後の把持プレート24,24は商品Gの形状に沿った状態になる。
引き続いて左右のアーム部材21,21の把持フレーム22におけるプレート保持部222,222に設けた把持プレート24,24が互いに接近すると、上部把持プレート241および下部把持プレート242を支持し、かつ、プレート保持部222に設けた軸受け223に摺動自在に保持された軸部材25は球状部251とは反対側の端部がプレート保持部222から外方に突出するように移動するので、軸部材25に巻回されたコイルばね26が圧縮される。コイルばね26の圧縮により把持プレート24の上部把持プレート241および下部把持プレート242により商品Gの把持力が強まると共にモータ273の負荷が大きくなる。モータ273の負荷がトルクリミッター28の定格を超えるとトルクリミッター28により歯車277へのモータ273の駆動力が切り離されるので、把持プレート24の上部把持プレート241および下部把持プレート242により商品G1を挟持する力が一定となる。このため、トルクリミッター28の定格を商品G1の容器強度に対応して定めることにより商品G1の外郭形状が不測に変形することがない。また、トルクリミッター28が作動すると、モータ273は負荷が加わった状態で空転することによりエンコーダ276の出力パルス数が低減するので、このエンコーダ276からの出力パルスを監視してその出力パルス数が低減した状態が所定時間継続した場合にモータ273の駆動を停止する。このように、左右のアーム部材21,21の把持フレーム22におけるプレート保持部222,222に設けた把持プレート24,24は商品G1の形状に沿った状態に変位するので、商品G1を確実に保持することができる。
このように把持機構2により商品G1を保持した状態で吸着機構3における駆動ユニット37のモータ373を駆動(例えば、正転)させる。モータ373が駆動されると、前述したようにアタッチメント39を介して回動体36が回転し、これに伴って回動体36の係合駒38の突起381が円筒カム35の右ねじ螺旋溝351を摺動することにより円筒カム35および軸部材33の前端に設けた吸着パッド32が所定距離だけ前進する。この場合、所定距離は蛇腹状の吸着パッド32が蛇腹を縮ませた状態で商品に接触するように定められているので、吸着パッド32は商品G1の形状に沿う形態に変形する。この状態で、前記モータ373の駆動と同時に駆動されるエアポンプ34の負圧により吸着パッド32は商品G1に吸着する。このように、吸着パッド32はエアポンプ34に負圧により商品G1に吸着して商品G1を保持する。
把持ユニット1により図16に示す商品G2(矩形状の容器の外周面に突上部を挟んで上下に傾斜面を有する商品)を保持する場合、把持ユニット1は、商品G2の形状,大きさを測定したロボットのアームを介して商品G2に向けて前進し、把持機構2の左右一対のアーム部材21,21のプレート保持部222に設けた互いに対向する把持プレート24,24における上部把持プレート241および下部把持プレート242を連結するリンク部材243が、商品G1の外周面の突状部に位置するように調整された状態で停止する。
この状態で図15に示す商品G1を保持する場合と同様に把持機構2の駆動ユニット27のモータ273を駆動することにより当該モータ273の回転が歯車277に伝達されてラック・ピニオン機構の作用により左右のアーム部材21,21の連結フレーム23,23が互いに近接する方向に移動し、左右のアーム部材21,21の把持フレーム22におけるプレート保持部222,222に設けた把持プレート24,24が互いに接近する。そして、前後の把持プレート24,24における上部把持プレート241および下部把持プレート242を連結するリンク部材243が商品G2の突状部に当接すると、上部把持プレート241および下部把持プレート242がプレート保持部222に軸支された軸部材25の球状部251(図6参照)を中心に商品G2の傾斜に倣って変位し、前後の把持プレート24,24は商品G2の形状に沿った状態になる。
引き続いて左右のアーム部材21,21の把持フレーム22におけるプレート保持部222,222に設けた把持プレート24,24が互いに接近すると、上部把持プレート241および下部把持プレート242を支持し、かつ、プレート保持部222に設けた軸受け223に摺動自在に保持された軸部材25は球状部251とは反対側の端部がプレート保持部222から外方に突出するように移動するので、軸部材25に巻回されたコイルばね26が圧縮される。コイルばね26の圧縮により把持プレート24の上部把持プレート241および下部把持プレート242により商品G2の把持力が強まると共にモータ273の負荷が大きくなる。モータ273の負荷がトルクリミッター28の定格を超えるとトルクリミッター28により歯車277へのモータ273の駆動力が切り離されるので、把持プレート24の上部把持プレート241および下部把持プレート242により商品G2を挟持する力が一定となる。このため、トルクリミッター28の定格を商品G2の容器強度に対応して定めることにより商品G2の外郭形状が不測に変形することがない。このように、左右のアーム部材21,21の把持フレーム22におけるプレート保持部222,222に設けた把持プレート24,24は商品G2の形状に沿った状態に変位するので、商品G2を確実に保持することができる。
このように把持機構2により商品G2を保持した状態で吸着機構3における駆動ユニット37のモータ373を駆動(例えば、正転)させると、図15に示す商品G1を保持する場合と同様に円筒カム35および軸部材33の前端に設けた吸着パッド32が所定距離だけ前進し、吸着パッド32は商品G2の形状に沿う形態に変形し、エアポンプ34の負圧により商品G2に吸着する。このように、吸着パッド32はエアポンプ34に負圧により商品G2に吸着して商品G2を保持する。
なお、上記実施の形態では把持プレート24が上部把持プレート241と下部把持プレート242と上部把持プレート241および下部把持プレート242を連結するリンク部材243とからなるものについて説明したが、図15に示すような円筒状の容器から商品を保持する場合には一枚のプレートからなるものとすることができるものであり、把持プレート24の形態は実施の形態に限定されるものではない。
前述したように、本発明の実施の形態に係る把持ユニット1によれば、前後方向に複数設けられた複数の把持プレート24が互いに正対する態様で配置された左右一対のアーム部材21,21と、前記複数の把持プレート24を互いに接近・離隔するように左右一対のアーム部材21,21を移動させるアーム駆動手段(駆動ユニット27)とからなる把持機構2を備え、前記複数の把持プレート24は前記アーム部材21に保持された軸部材25に接手手段(軸部材25に設けた球状部251と、前記球状部251を遊嵌する態様で把持プレート24に設けたソケット2410とからなるボールジョイント)を介して連結され、前記接手手段は把持プレート24を少なくとも鉛直方向の軸線を中心に回転可能に軸部材25と連結するものであることにより、把持プレート24は商品(G1、G2)に当接した際にアーム部材21に保持された軸部材25に対して接手手段により商品(G1、G2)の形状に倣って変位して商品(G1、G2)に接触するので、商品(G1、G2)の形状に応じて商品(G1、G2)を的確に把持することができるという効果を奏するものである。
なお、実施の形態では、コンビニエンスストア等の店舗内を自動走行するロボットのアームの先端に設置され、ショーケースの商品展示棚に載置された商品の期限管理に基づいて消費期限切れと判定された商品についてロボットが該当する商品の載置された商品展示棚の前方に移動しで商品の形状,大きさを測定(判定)したうえでアームを伸縮させて把持ユニット1により該当する商品を取り出して破棄するものついて説明したが、特許文献1に開示されたような自動販売機にも適用できるものである。したがって、本発明は実施の形態に示したものに限定されるものではない。