JP2020104185A - 把持具、把持装置及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】壁部が橋部でバックアップされるとともに、物品を把持するときに壁部が物品の形状に倣って弾性変形しやすく、適度な把持力が得られやすいのに加え、構造が簡単で、部品点数が少なく、低コストにできる把持具を提供する。【解決手段】把持具１は、一端辺どうしが連結され、他端辺に向かうにつれて徐々に離れるよう形成された板状の第一壁部２及び第二壁部３と、第一壁部２と第二壁部３の長さ方向中間部の内面間を連結する板状の橋部４とを含み、第一壁部２及び第二壁部３と橋部４とが同一のエラストマー材料で一体形成されている。橋部４として、正面視でＳ字状をなすものを例示できる。【選択図】図１

Description

本発明は、産業ロボット（取出機、搬送機、組立機等）等が備える把持装置及びそれに取り付けて物品（樹脂成形品、金属加工品等）を把持する部分として使用される把持具（グリッパーのフィンガー）に関するものである。

特許文献１には、ポリプロピレンシートを折り曲げて、一端が連結された一対の壁部を形成し、両壁部の長さ方向中間部の内面間を硬質プラスチック製の円筒状の補強材で連結してなる把持具が記載されている。この把持具は、壁部が補強材でバックアップされる反面、物品を把持するときに、壁部が補強材で拘束されて変形にくいため、物品の形状に倣わって変形せず、適度な把持力が得られにくい。

特許文献２には、一端が連結され、他端が徐々に離れるよう形成された一対の壁部を弾性材料で形成し、両壁部の長さ方向中間部の内面間を剛性材料製の橋部で連結し、壁部と橋部とはヒンジで回転可能に結合した把持具が記載されている。この把持具は、壁部が橋部でバックアップされるとともに、物品を把持するときに、壁部が前記ヒンジ結合により変形しやすいため、物品の形状に倣って変形し、適度な把持力が得られやすい。しかし、異なる材料製の部材をヒンジ結合しているため、構造が複雑で、部品点数が多く、高コストであった。

特開２０１２−６１３３号公報 欧州特許第２５０２７１４号明細書

そこで、本発明の目的は、壁部が橋部でバックアップされるとともに、物品を把持するときに壁部が物品の形状に倣って弾性変形しやすく、適度な把持力が得られやすいのに加え、構造が簡単で、部品点数が少なく、低コストにできる把持具を提供することにある。
なお、以下において、弾性変形のことを単に「変形」という。

［１］把持具
一端辺どうしが連結され、他端辺に向かうにつれて徐々に離れるよう形成された板状の第一壁部及び第二壁部と、第一壁部と第二壁部の長さ方向中間部の内面間を連結する板状の橋部とを含み、第一壁部及び第二壁部と橋部とが同一のエラストマー材料で一体形成されていることを特徴とする把持具。

ここで、各部の態様を例示する。

橋部の形状は、第一壁部と第二壁部とをそれらの対称軸を縦線（鉛直線）として正面視したときに、厚さが縦方向である板状が好ましく、板状としては前記正面視で次の形状（ア）又は（イ）をなす態様を例示できる。

（ア）左右対称形状
図８（ａ）に示すような水平な直線状、図８（ｂ）に示すような曲線状、図８（ｃ）に示すような折れ線状、左右対称に切り取った波状（正弦波、三角波等）（図示略）

（イ）左右非対称形状
図８（ｄ）に示すような傾斜した直線状、図８（ｆ）に示すような段付き線状、左右非対称に切り取った波状（図１及び図５に示すような正弦波状（Ｓ字状）、図８（ｅ）に示すような三角波状等）

橋部は一つでもよいが、第一壁部及び第二壁部を一端辺から他端辺にかけて均一にバックアップできる点で、相互間隔をおいた複数の橋部を含むことが好ましい。
複数の橋部は、最も前記一端辺側に配置された橋部が、最も前記他端辺側に配置された橋部よりも薄いことが好ましい。

第一壁部と第二壁部の前記他端辺間が底部で連結されている態様を例示できる。この場合、底部と第一壁部及び第二壁部とが前記エラストマー材料で一体形成されていることが好ましい。

底部に、前記正面視で左右対称形状の取付部が設けられていることが好ましい。この場合、取付部と底部とが前記エラストマー材料で一体形成されていることが好ましい。

第一壁部又は第二壁部のいずれか一方又は両方の外面に、複数の突条又は突起がエラストマー材料で一体形成されている態様を例示できる。物品に当接する壁部が物品に倣って凹むように変形する際に、隣り合う突条の突端どうしが互いに接近して、物品を掴むように作用する。突条の断面形状、高さ、ピッチ等の要素は、第一壁部側と第二壁部側とで、同じでもよいし、少なくとも一つの要素が異なっていてもよい。突条の断面形状としては、特に限定されないが、三角形、台形、半円形、半楕円形等を例示できる。

第一壁部又は第二壁部のいずれか一方又は両方の外面に、壁部のエラストマー材料よりも硬度が低いエラストマー材料で形成された柔軟部が取り付けられている態様を例示できる。柔軟部が、物品の過度な変形や表面の損傷を緩和するように作用する。

［２］把持装置
一端辺どうしが連結され、他端辺に向かうにつれて徐々に離れるよう形成された第一壁部及び第二壁部と、第一壁部と第二壁部の長さ方向中間部の内面間を連結する板状の橋部とを含み、第一壁部及び第二壁部と橋部とが同一のエラストマー材料で一体形成されており、第一壁部と第二壁部とをそれらの対称軸を縦線（鉛直線）として正面視したときに、橋部は厚さが縦方向である板状且つ左右非対称形状である把持具と、
複数の把持具を着脱可能に取り付ける複数の被取付部と、
複数の被取付部を相対的に変位させて複数の把持具を接近及び離間させる駆動部とを備え、
第一壁部を把持する物品に向けるか又は第二壁部を把持する物品に向けるかを選択して、把持具を被取付部に取り付けられる構造となっていることを特徴とする把持装置。

［３］把持装置の使用方法
一端辺どうしが連結され、他端辺に向かうにつれて徐々に離れるよう形成された第一壁部及び第二壁部と、第一壁部と第二壁部の長さ方向中間部の内面間を連結する板状の橋部とを含み、第一壁部及び第二壁部と橋部とが同一のエラストマー材料で一体形成されており、第一壁部と第二壁部とをそれらの対称軸を縦線（鉛直線）として正面視したときに、橋部は厚さが縦方向である板状且つ左右非対称形状である把持具と、
複数の把持具を着脱可能に取り付ける複数の被取付部と、
複数の被取付部を相対的に変位させて複数の把持具を接近及び離間させる駆動部とを備える把持装置を用い、
第一壁部を把持する物品に向けるか又は第二壁部を把持する物品に向けるかを選択して、把持具を被取付部に取り付け使用することを特徴とする把持装置の使用方法。

本発明によれば、壁部が橋部でバックアップされるとともに、物品を把持するときに壁部が物品の形状に倣って変形しやすく、適度な把持力が得られやすいのに加え、構造が簡単で、部品点数が少なく、低コストにできるという優れた効果を奏する。

図１は実施例１の把持具を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。 図２は同把持具をその第一壁部を物品に向けて取り付けた把持装置を示し、（ａ）は把持前の正面図、（ｂ）は把持時の正面図である。 図３は同把持具をその第二壁部を物品に向けて取り付けた把持装置を示し、（ａ）は把持前の正面図、（ｂ）は把持時の正面図である。 図４は図２で第一壁部が物品に当接するときと図３で第二壁部が物品に当接するときの各把持具の荷重−変位曲線を示すグラフ図である。 図５は実施例２の把持具を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。 図６は同把持具をその第一壁部を物品に向けて取り付けた把持装置を示し、（ａ）は把持前の正面図、（ｂ）は把持時の正面図である。 図７は同把持具をその第二壁部を物品に向けて取り付けた把持装置を示し、（ａ）は把持前の正面図、（ｂ）は把持時の正面図である。 図８（ａ）〜（ｆ）は実施例３〜８の把持具の正面図である。

１．第一壁部と第二壁部
第一壁部と第二壁部の板形状としては、特に限定されないが、一端辺から所定の内角（例えば５〜３０°）をなして延びる平板状や、一端辺から所定の内角（例えば１〜２０°）をなして延び始めるが延びるにつれて外側へ湾曲する湾曲板状や、一端辺から所定の内角（例えば１０〜４５°）をなして延び始めるが延びるにつれて内側へ湾曲する湾曲板状等を例示できる。

２．エラストマー材料
エラストマー材料の種類としては、ゴム、軟質樹脂、熱可塑性エラストマー等を例示できる。ゴムとしては、ウレタンゴム、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム等を例示できる。エラストマー材料の硬度（ショアＡ）は、特に限定されないが、４５°〜９５°が好ましい。

２．把持装置
把持装置としては、特に限定されないが、産業ロボット（取出機、搬送機、組立機等）等が備える把持装置を例示できる。
被取付部と取付部の構造としては、特に限定されないが、アリ溝を備えた被取付部と、該アリ溝に嵌入するアンダーカット付き突条状の取付部との組み合わせを例示できる。
駆動部が複数の被取付部を相対的に変位させる態様としては、複数の被取付部（又はそのうちの一部の被取付部のみ）を直線変位させる態様、複数の被取付部（又はそのうちの一部の被取付部のみ）を回転変位させる態様等を例示できる。
駆動部の駆動源としては、特に限定されないが、流体、電動等を例示できる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、実施例の各部の構造、材料、形状及び寸法は例示であり、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更できる。

［実施例１］
図１に示す実施例１の把持具１は、一端辺（下端辺）どうしが連結され、他端辺（上端辺）に向かうにつれて徐々に離れるよう形成された第一壁部２及び第二壁部３と、第一壁部２と第二壁部３の長さ方向中間部の内面間を連結する板状の橋部４と、第一壁部２と第二壁部３の他端辺間を連結する板状の底部５と、把持装置１０に取り付ける取付部６とを含み構成され、第一壁部２及び第二壁部３と橋部４と底部５と取付部６とが、同一のエラストマー材料（例えば硬度（ショアＡ）７０°のウレタンゴム）で一体形成されている。把持具１の奥行は例えば２５ｍｍで一定である。

第一壁部２と第二壁部３は、前記一端辺から所定の内角（例えば２０°）をなして所定の長さ（例えば１３０ｍｍ）延びる平板状のものである。
第一壁部２と第二壁部３は、次に述べる正面視で対称軸８に対し左右対称形状である。
第一壁部２と第二壁部３の厚さは例えば４ｍｍである。

橋部４は、相互間隔をおいて６つある。図１（ｂ）に示すように、第一壁部２と第二壁部３とをそれらの対称軸８を縦線（鉛直線）として正面視したときに、橋部４は、厚さが縦方向であり１波長分の略正弦波状（Ｓ字状）をなす板状のものである。より詳しくは、橋部４の第一壁部２に結合する側の半分は下方へ湾曲し、橋部４の第二壁部３に結合する側の半分は上方へ湾曲しており、よって前記正面視で左右非対称形状である。
最も前記一端側に配置された橋部４の厚さは例えば２ｍｍであり、それ以外の橋部４の厚さは例えば３ｍｍである。

底部５は、変形性ではなく剛性が求められるため、厚さが他部２，３，４よりも大きく例えば１０ｍｍである。

取付部６は、前記正面視で底部５の中央から外方（上方）へ突出形成された、左右対称形状であるアンダーカット付き突条状のものである。

以上のよう構成された把持具１は、図２又は図３に示すように、産業ロボット（例えば樹脂成形機から樹脂成形品を取り出す取出機）（図示略）が備える把持装置１０に取り付けて使用される。

把持装置１０は、２つの把持具１と、２つの把持具１を着脱可能に取り付ける２つの被取付部１１と、２つの被取付部１１を相対的に左右方向に直線変位させて複数の把持具１を接近及び離間させる駆動部１２とを備えている。２つの被取付部１１は、各下面が例えば前記内角の１／２の角度で互いに向き合う方向へ傾斜しており、各下面には前記正面視で左右対称形状であるアリ溝１３が形成されている。

図２（ａ）又は図３（ａ）に示すように、取付部６をアリ溝１３に嵌入することにより、２つの把持具１を２つの被取付部１１に着脱可能に取り付ける。

（Ｉ）図２（ａ）は、第一壁部２を把持する物品Ａに向けることを選択して、２つの把持具１を被取付部１１に取り付けた例であり、２つの把持具１は離間した状態にある。このとき、前記被取付部１１の下面の傾斜により、各第一壁部２はほぼ鉛直となる。この状態から、図２（ｂ）に示すように、駆動部１２を作動させて２つの被取付部１１を直線変位させ、２つの把持具１を接近させて物品Ａを把持する。その後、産業ロボットは所定の位置まで物品Ａを移動させる。

２つの把持具１は、第一壁部２及び第二壁部３と橋部４とがエラストマーで形成されているため、物品Ａ把持時に第一壁部２が物品Ａに倣って凹むように変形する。第一壁部２が物品Ａに当接する場合、Ｓ字状の橋部４が伸びる方向に変形し、伸びきったところで静止するため、（下記の（ＩＩ）と比べて）第一壁部２が物品Ａに倣って変形する度合いは小さいが、把持力は大きくなる。図４に、この時の把持具１にかかる荷重と第一壁部２の横変位との関係を表す荷重−変位曲線を示す。このため、産業ロボットの移動速度を速めても、把持具１は物品Ａを落とさずに確実に把持し続ける。

（ＩＩ）図３（ａ）は、第二壁部３を把持する物品Ａに向けることを選択して、２つの把持具１を被取付部１１に取り付けた例であり、２つの把持具１は離間した状態にある。このとき、前記被取付部１１の下面の傾斜により、各第二壁部３はほぼ鉛直となる。この状態から、図３（ｂ）に示すように、上記と同様に駆動部１２を作動させて２つの把持具１で物品Ａを把持し、所定の位置まで物品Ａを移動させる。

２つの把持具１は、上記（Ｉ）と同じく物品Ａに倣って凹むように変形するが、第二壁部３が物品Ａに当接する場合は、Ｓ字状の橋部４が縮む方向に変形するため、（上記の（Ｉ）と比べて）把持力は小さいが、第一壁部２が物品Ａに倣って変形する度合いは大きくなる。図４に、この時の把持具１にかかる荷重と第二壁部３の横変位との関係を表す荷重−変位曲線を示す。このため、物品Ａの形状がより複雑であっても、把持具１は物品Ａを確実に把持できる。また、把持力を大きくかけられない軟らかい物品Ａの把持も容易となる。

実施例１によれば、次の作用効果が得られる。
（ア）把持具１は、壁部２，３と橋部４とが同一のエラストマー材料で一体形成されているため、構造が簡単で、部品点数が少なく、低コストである。本実施例の把持具１は、さらに底部５も取付部６も同一のエラストマー材料で一体形成されているため、部品点数は１点である。
（イ）物品Ａの把持時、橋部４は当接側の壁部をバックアップして、適度な把持力を生じさせる。
（ウ）上記のとおり、第一壁部２が物品Ａに当接する場合と、第二壁部３が物品Ａに当接する場合とで、壁部の変形の度合いと把持力が異なり、これを適宜選択することができる。
（エ）物品Ａの形状が複雑であっても、その形状に倣って壁部が変形し、第一壁部２及び第二壁部３の一端辺側がたわみやすく、物品Ａへの接触面積が増える。
（オ）橋部４の厚さ、形状、数量を変更することにより、壁部の変形の度合いと把持力を容易且つ自在に調整することができる。

［実施例２］
次に、図５に示す実施例２の把持具１は、奥行が実施例１よりも小さい例えば２０ｍｍである点と、橋部４の数が実施例１よりも少ない例えば４つである点と、橋部４（最も一端側に配置された橋部４を除く。）の厚さが実施例１よりも薄い例えば２ｍｍである点と、第一壁部２及び第二壁部３の外面に、奥行方向に延びる複数の突条７が一端側から他端側に並んで、同一のエラストマー材料で一体形成されている点において、実施例１と相違するものであり、その他は実施例１と共通である。

突条７の断面形状は、例えば断面三角形である。突条７は、第一壁部２側と第二壁部３側とで高さ及びピッチが異なる。例えば、第一壁部２側の突条７は、第一壁部２の外面からの突出高さが３ｍｍ、相互間ピッチが６ｍｍであり、第二壁部３側の突条７は、第一壁部２の外面からの突出高さが２．４ｍｍ、相互間ピッチが５ｍｍである。

実施例２の把持具１も、実施例１と同じく、図６又は図７に示すように、産業ロボットが備える把持装置１０に、第一壁部２を把持する物品Ａに向けるか又は第二壁部３を把持する物品Ａに向けるかを選択して、取り付け使用することができる。

実施例２によれば、実施例１と同様の作用効果に加え、次の作用効果が得られる。
（カ）物品Ａに当接する壁部が物品Ａに倣って凹むように変形する際に、隣り合う突条７の突端どうしが互いに接近して、物品Ａを掴むように作用するため、物品Ａをより確実に把持できる。但し、物品Ａは表面が硬く損傷しにくいものが好ましい。

［実施例３〜８］
図８（ａ）〜（ｆ）に示す実施例３〜８の把持具１は、橋部４の数が実施例１よりも少ない例えば５つである点と、橋部４の形状において、実施例１と相違するものであり、その他は実施例１と共通である。上述したとおり、前記正面視で橋部４の形状が、
（ａ）の実施例３は左右対称の水平な直線状であり、
（ｂ）の実施例４は左右対称の上に凸（下に凸でもよい。）の曲線状であり、
（ｃ）の実施例５は左右対称の上に凸（下に凸でもよい。）の折れ線状であり、
（ｄ）の実施例６は左右非対称の傾斜した直線状であり、
（ｅ）の実施例７は左右非対称の三角波状であり、
（ｆ）の実施例８は左右非対称の段付き線状である。

実施例３〜８によっても、次の点を除き、実施例１と同様の作用効果が得られる。
実施例３〜５は橋部４が左右対称であるから、第一壁部２と第二壁部３のいずれを把持する物品Ａに向けても、変形と把持力は変わらない。但し、第一壁部２と第二壁部３の一方の外面のみに、前記突条７を形成したり前記柔軟部を取り付けたりすれば、第一壁部２と第二壁部３のいずれを把持する物品Ａに向けるかを選択することにより差異が生じる。
また、実施例３の水平な直線状の橋部４は、把持開始初期において、他の実施例と比べてたわみ変形しにくい。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することができる。

１ 把持具
２ 第一壁部
３ 第二壁部
４ 橋部
５ 底部
６ 取付部
７ 突条
８ 対称軸
１０ 把持装置
１１ 被取付部
１２ 駆動部
１３ アリ溝
Ａ 物品

Claims (13)

1. 一端辺どうしが連結され、他端辺に向かうにつれて徐々に離れるよう形成された板状の第一壁部（２）及び第二壁部（３）と、第一壁部（２）と第二壁部（３）の長さ方向中間部の内面間を連結する板状の橋部（４）とを含み、第一壁部（２）及び第二壁部（３）と橋部（４）とが同一のエラストマー材料で一体形成されていることを特徴とする把持具。
2. 橋部（４）の形状は、第一壁部（２）と第二壁部（３）とをそれらの対称軸（８）を縦線として正面視したときに、厚さが縦方向である板状である請求項１記載の把持具。
3. 橋部（４）の形状は、前記正面視で左右対称形状である請求項１又は２記載の把持具。
4. 橋部（４）の形状は、前記正面視で左右非対称形状である請求項１又は２記載の把持具。
5. 橋部（４）の形状は、前記正面視でＳ字状である請求項４記載の把持具。
6. 相互間隔をおいた複数の橋部（４）を含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の把持具。
7. 最も前記一端辺側に配置された橋部（４）が、最も前記他端辺側に配置された橋部（４）よりも薄い請求項６記載の把持具。
8. 第一壁部（２）と第二壁部（３）の前記他端辺間が底部（５）で連結され、底部（５）と第一壁部（２）及び第二壁部（３）とが前記エラストマー材料で一体形成されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の把持具。
9. 底部（５）に、前記正面視で左右対称形状の取付部（６）が設けられ、取付部（６）と底部（５）とが前記エラストマー材料で一体形成されている請求項８記載の把持具。
10. 第一壁部（２）又は第二壁部（３）のいずれか一方又は両方の外面に、複数の突条（７）又は突起がエラストマー材料で一体形成されている請求項１〜９のいずれか一項に記載の把持具。
11. 第一壁部（２）又は第二壁部（３）のいずれか一方又は両方の外面に、前記エラストマー材料よりも硬度が低いエラストマー材料で形成された柔軟部が取り付けられている請求項１〜９のいずれか一項に記載の把持具。
12. 一端辺どうしが連結され、他端辺に向かうにつれて徐々に離れるよう形成された第一壁部（２）及び第二壁部（３）と、第一壁部（２）と第二壁部（３）の長さ方向中間部の内面間を連結する板状の橋部（４）とを含み、第一壁部（２）及び第二壁部（３）と橋部（４）とが同一のエラストマー材料で一体形成されており、第一壁部（２）と第二壁部（３）とをそれらの対称軸を縦線として正面視したときに、橋部（４）は厚さが縦方向である板状且つ左右非対称形状である把持具（１）と、
    複数の把持具（１）を着脱可能に取り付ける複数の被取付部（１１）と、
    複数の被取付部（１１）を相対的に変位させて複数の把持具（１）を接近及び離間させる駆動部（１２）とを備え、
    第一壁部（２）を把持する物品に向けるか又は第二壁部（３）を把持する物品に向けるかを選択して、把持具（１）を被取付部（１１）に取り付けられる構造となっていることを特徴とする把持装置。
13. 一端辺どうしが連結され、他端辺に向かうにつれて徐々に離れるよう形成された第一壁部（２）及び第二壁部（３）と、第一壁部（２）と第二壁部（３）の長さ方向中間部の内面間を連結する板状の橋部（４）とを含み、第一壁部（２）及び第二壁部（３）と橋部（４）とが同一のエラストマー材料で一体形成されており、第一壁部（２）と第二壁部（３）とをそれらの対称軸を縦線として正面視したときに、橋部（４）は厚さが縦方向である板状且つ左右非対称形状である把持具（１）と、
    複数の把持具（１）を着脱可能に取り付ける複数の被取付部（１１）と
    複数の被取付部（１１）を相対的に変位させて複数の把持具（１）を接近及び離間させる駆動部（１２）とを備える把持装置（１０）を用い、
    第一壁部（２）を把持する物品に向けるか又は第二壁部（３）を把持する物品に向けるかを選択して、把持具（１）を被取付部（１１）に取り付け使用することを特徴とする把持装置の使用方法。

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