実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における把持装置１００を備えたロボットシステムの構成の一例を示す図である。図１に示すロボットシステムは、把持装置１００、負圧発生源２００、配管３００、センサ３１０、及び制御装置４００を備え、把持装置１００で対象物である物品５００を把持する。把持装置１００は、ロボットアーム１１０と、吸着ハンド１２０とを備えている。吸着ハンド１２０は、物品５００を吸着して把持する吸着方式のハンドである。吸着ハンド１２０は、ロボットアーム１１０に取り付けられている。さらに、吸着ハンド１２０は、吸着パッド１３０を備えている。吸着ハンド１２０が、吸着部として機能する。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a robot system including the gripping device 100 according to the first embodiment of the present invention. The robot system shown in FIG. 1 includes a gripping device 100, a negative pressure generation source 200, a pipe 300, a sensor 310, and a control device 400, and the gripping device 100 grips an article 500 as an object. The gripping device 100 includes a robot arm 110 and a suction hand 120. The suction hand 120 is a suction type hand that sucks and grips the article 500. The suction hand 120 is attached to the robot arm 110. Further, the suction hand 120 includes a suction pad 130. The suction hand 120 functions as a suction unit.
制御装置４００は、把持装置１００及び負圧発生源２００と制御線で接続されている。制御装置４００は、制御線を介して制御信号を送信することで、把持装置１００及び負圧発生源２００の動作を制御する。制御装置４００は、メモリ及びプロセッサで構成することができる。なお、本実施の形態の把持装置１００では、吸着パッド１３０を備えた吸着ハンド１２０を吸着部としているが、吸着パッド１３０を配管３００に直接に接続しても良く、この場合、吸着パッド１３０が吸着部となる。また、ロボットアームは単にアームと呼ぶこともできる。さらに、本実施の形態では、ロボットアーム１１０と吸着ハンド１２０とを備えたロボットシステムを例に挙げて説明するが、必ずしもロボットシステムへの適用に限定されるものではない。
The control device 400 is connected to the gripping device 100 and the negative pressure generation source 200 by a control line. The control device 400 controls the operation of the gripping device 100 and the negative pressure generation source 200 by transmitting a control signal via the control line. The control device 400 can be composed of a memory and a processor. In the gripping device 100 of the present embodiment, the suction hand 120 provided with the suction pad 130 is used as the suction unit, but the suction pad 130 may be directly connected to the pipe 300. In this case, the suction pad 130 is used. It becomes a suction part. Also, the robot arm can be simply called an arm. Further, in the present embodiment, a robot system including the robot arm 110 and the suction hand 120 will be described as an example, but the application is not necessarily limited to the robot system.
配管３００は、負圧発生源２００と吸着ハンド１２０とを接続し、負圧発生源２００と吸着ハンド１２０との間の空気の流通を可能としている。センサ３１０は、配管３００に設置され、配管３００における圧力を計測する圧力センサ、または配管３００における空気の流量を計測する流量センサである。図示は省略しているが、センサ３１０は制御装置４００と接続されており、制御装置４００はセンサ３１０の計測結果は読み取り、計測結果を参照して把持装置１００及び負圧発生源２００の動作を制御する。なお、図１においては、センサ３１０は配管３００に設置されているが、吸着ハンド１２０から負圧発生源２００に至る空気の流路のいずれかに設置されれば良い。
The pipe 300 connects the negative pressure generation source 200 and the suction hand 120, and enables air to flow between the negative pressure generation source 200 and the suction hand 120. The sensor 310 is a pressure sensor installed in the pipe 300 and measuring the pressure in the pipe 300, or a flow sensor for measuring the flow rate of air in the pipe 300. Although not shown, the sensor 310 is connected to the control device 400, and the control device 400 reads the measurement result of the sensor 310 and refers to the measurement result to operate the gripping device 100 and the negative pressure source 200. Control. Although the sensor 310 is installed in the pipe 300 in FIG. 1, it may be installed in any of the air flow paths from the suction hand 120 to the negative pressure generation source 200.
制御装置４００は、ロボットアーム１１０を制御し、吸着ハンド１２０を移動させ、物品５００の表面に吸着ハンド１２０を押し当てる。物品５００の表面に吸着ハンド１２０が押し当てられた状態で、制御装置４００は、負圧発生源２００を制御し、配管３００を介して、吸着ハンド１２０の内部の空気を排出する。この結果、吸着ハンド１２０の内部に負圧が生じ、吸着ハンド１２０の外部の大気圧との圧力差によって、物品５００が吸着ハンド１２０に吸着する。
The control device 400 controls the robot arm 110, moves the suction hand 120, and presses the suction hand 120 against the surface of the article 500. With the suction hand 120 pressed against the surface of the article 500, the control device 400 controls the negative pressure generation source 200 and discharges the air inside the suction hand 120 via the pipe 300. As a result, a negative pressure is generated inside the suction hand 120, and the article 500 is sucked onto the suction hand 120 due to the pressure difference between the suction hand 120 and the outside atmospheric pressure.
吸着ハンド１２０で物品５００を吸着した際の把持力Ｆは、吸着ハンド１２０が物品５００に吸着している面積をＡ、その際の吸着ハンド１２０の内部の負圧をＰとすると、式（１）で表される。ここで、負圧とは、大気圧と比較した結果マイナスとなる圧力を意味しており、物品５００を吸着ハンド１２０へ押し付け、持ち上げる力を生み出す。また、負圧は、絶対圧力と大気圧との差であるゲージ圧で表される。
The gripping force F when the article 500 is adsorbed by the suction hand 120 is the formula (1), where A is the area where the suction hand 120 is adsorbed on the article 500 and P is the negative pressure inside the suction hand 120 at that time. ). Here, the negative pressure means a pressure that becomes negative as a result of comparison with the atmospheric pressure, and presses the article 500 against the suction hand 120 to generate a lifting force. Negative pressure is represented by gauge pressure, which is the difference between absolute pressure and atmospheric pressure.
式（１）から、より大きな把持力Ｆを得るためには、負圧Ｐの絶対値を大きくするか、吸着する面積Ａを大きくする必要があることが分かる。しかし、負圧Ｐの絶対値は、最高でも１気圧であり上限がある。このことから、重量の大きな物品５００を把持する際や、外力が加わっても物品５００を把持し続けるためには、出来るだけ大きな吸着面積Ａを確保することが重要である。また、物品５００の表面の小さな領域に過度に大きな力を加えることも望ましくない。この点からも、出来るだけ大きな吸着面積Ａを確保することが重要となる。
From the equation (1), it can be seen that in order to obtain a larger gripping force F, it is necessary to increase the absolute value of the negative pressure P or increase the suction area A. However, the absolute value of the negative pressure P is 1 atm at the maximum, and there is an upper limit. For this reason, it is important to secure as large a suction area A as possible when gripping the heavy article 500 or in order to continue gripping the article 500 even when an external force is applied. It is also not desirable to apply an excessively large force to a small area on the surface of the article 500. From this point as well, it is important to secure the suction area A as large as possible.
一方で、吸着ハンド１２０をむやみに大きくしても、物品５００が小さい場合、もしくは物品５００が凹凸などの複雑な形状を持つ場合には、吸着ハンド１２０を物品５００に押し付けた時に、吸着ハンド１２０と物品５００との間に隙間が生じてしまう。吸着ハンド１２０と物品５００との間に隙間が生じると、隙間から吸着ハンド１２０の内部に空気が流入し、その結果、把持装置１００は十分な吸着力を得られない。
On the other hand, even if the suction hand 120 is unnecessarily large, if the article 500 is small or the article 500 has a complicated shape such as unevenness, when the suction hand 120 is pressed against the article 500, the suction hand 120 A gap is created between the article 500 and the article 500. When a gap is created between the suction hand 120 and the article 500, air flows into the suction hand 120 through the gap, and as a result, the gripping device 100 cannot obtain a sufficient suction force.
負圧発生源２００としては、イジェクタ、真空ポンプ、ブロアなど、空気を排出して圧力を低下させる様々な機器が用いられる。図２は、負圧発生源２００の性能を説明するための図である。図２において、縦軸は発生する負圧Ｐの大きさであり、横軸は空気の流量Ｑである。なお、負圧Ｐの大きさとは、負圧Ｐの絶対値である。また、図２において、縦軸は単にＰと記載しているが、実際には負圧Ｐの絶対値を表している。図２では、第１の特性６００ａ及び第２の特性６００ｂの２つの特性を示しており、第１の特性６００ａを破線で示し、第２の特性６００ｂを実線で示している。
As the negative pressure generation source 200, various devices such as an ejector, a vacuum pump, and a blower that discharge air to reduce the pressure are used. FIG. 2 is a diagram for explaining the performance of the negative pressure generation source 200. In FIG. 2, the vertical axis represents the magnitude of the generated negative pressure P, and the horizontal axis represents the air flow rate Q. The magnitude of the negative pressure P is the absolute value of the negative pressure P. Further, in FIG. 2, although the vertical axis is simply described as P, it actually represents the absolute value of the negative pressure P. In FIG. 2, two characteristics, the first characteristic 600a and the second characteristic 600b, are shown, the first characteristic 600a is shown by a broken line, and the second characteristic 600b is shown by a solid line.
図２に示すように、負圧発生源２００の性能は、空気の流量Ｑと、負圧Ｐの大きさとの関係で表される。ただし、負圧Ｐの大きさが最大となるのは、空間中に気体の粒子が全く存在しない状態であり、この場合には絶対圧が０となる。絶対圧が０となる場合、大気圧との差である負圧Ｐは、約−１００ｋＰａとなる。なお、ｋＰａは、キロパスカルを表す。したがって、負圧Ｐの大きさは、最大で約１００ｋＰａとなる。以降では、負圧の最大値と記載した場合、負圧の絶対値の最大値を意味する。
As shown in FIG. 2, the performance of the negative pressure source 200 is represented by the relationship between the air flow rate Q and the magnitude of the negative pressure P. However, the magnitude of the negative pressure P becomes maximum when there are no gas particles in the space, and in this case, the absolute pressure becomes 0. When the absolute pressure becomes 0, the negative pressure P, which is the difference from the atmospheric pressure, becomes about -100 kPa. In addition, kPa represents kilopascal. Therefore, the magnitude of the negative pressure P is about 100 kPa at the maximum. Hereinafter, when described as the maximum value of negative pressure, it means the maximum value of the absolute value of negative pressure.
図２に示す第１の特性６００ａは、第２の特性６００ｂと比較して、負圧の最大値は大きいものの、流量の最大値は小さい。逆に、図２に示す第２の特性６００ｂは、第１の特性６００ａと比較して、流量の最大値は大きいものの、負圧の最大値は小さい。一般に、イジェクタや真空ポンプと呼ばれる機器は、負圧の最大値は大きい。
The first characteristic 600a shown in FIG. 2 has a larger maximum value of negative pressure but a smaller maximum value of flow rate as compared with the second characteristic 600b. On the contrary, the second characteristic 600b shown in FIG. 2 has a larger maximum value of the flow rate but a smaller maximum value of the negative pressure as compared with the first characteristic 600a. In general, devices called ejectors and vacuum pumps have a large maximum negative pressure.
図２に示すように、発生する負圧の大きさが最大となるのは、流量が０の時である。流量が０となるのは、締め切り状態（空間が密閉されている状態）の場合である。したがって、大きな吸着力を得るためには、吸着ハンド１２０が隙間なく物品５００に密着することが望ましい。さらに、吸着ハンド１２０と物品５００との間の隙間が一定以上の大きさになると、隙間から流入する空気の量が、負圧発生源２００によって排出できる空気の量の上限に達する。この場合には、負圧は０となるため、把持装置１００は、まったく把持力を生じさせることができない。
As shown in FIG. 2, the magnitude of the generated negative pressure is maximized when the flow rate is 0. The flow rate becomes 0 in the deadline state (the state where the space is sealed). Therefore, in order to obtain a large suction force, it is desirable that the suction hand 120 adheres to the article 500 without a gap. Further, when the gap between the suction hand 120 and the article 500 becomes larger than a certain size, the amount of air flowing in from the gap reaches the upper limit of the amount of air that can be discharged by the negative pressure generation source 200. In this case, since the negative pressure becomes 0, the gripping device 100 cannot generate a gripping force at all.
吸着ハンド１２０が隙間なく物品５００に密着する場合は、吸着面積Ａが同じであれば、第１の特性６００ａを有する機器を負圧発生源２００として採用する方が、負圧の最大値が大きいため、大きな把持力を得られる。しかし、吸着ハンド１２０と物品５００との間に大きな隙間が生じ、空気の流量が大きくなる場合は、第２の特性６００ｂを有する機器を負圧発生源２００として採用する方が、比較的大きな把持力を得られる。ただし、絶対的な負圧の大きさは小さいので、重量物を把持するためには、吸着面積Ａを大きくする必要がある。
When the suction hand 120 is in close contact with the article 500 without a gap, if the suction area A is the same, the maximum value of the negative pressure is larger when the device having the first characteristic 600a is adopted as the negative pressure source 200. Therefore, a large gripping force can be obtained. However, when a large gap is generated between the suction hand 120 and the article 500 and the air flow rate becomes large, it is better to adopt a device having the second characteristic 600b as the negative pressure generation source 200 for a relatively large grip. Get power. However, since the magnitude of the absolute negative pressure is small, it is necessary to increase the adsorption area A in order to grip a heavy object.
なお、ここでは、負圧発生源２００の特性だけに注目して簡単化して説明したが、実際には、配管３００も含めた負圧発生源２００から吸着パッド１３０までの特性として考える必要がある。以下でも、負圧発生源２００の特性を交えて説明する際には、簡単化して説明しており、実際には配管３００等の影響も考慮に入れる必要がある。また、負圧発生源２００の運転状態の変化に伴い、図２の特性は変化することも考慮する必要がある。
Here, the description has been simplified by focusing only on the characteristics of the negative pressure source 200, but in reality, it is necessary to consider the characteristics from the negative pressure source 200 including the pipe 300 to the suction pad 130. .. In the following as well, when explaining the characteristics of the negative pressure source 200 together, the explanation is simplified, and it is actually necessary to take into consideration the influence of the pipe 300 and the like. It is also necessary to consider that the characteristics of FIG. 2 change as the operating state of the negative pressure generation source 200 changes.
以上のことから、一般的には、吸着ハンド１２０と物品５００との間に隙間ができず、しかも出来るだけ大きな吸着面積を得ることができる吸着ハンド１２０が、物品５００に応じて選択されることになる。しかし、同一の吸着ハンド１２０で、複数の種類の物品５００を把持する必要がある場合は、吸着面積が最も小さい物品５００に合わせて吸着ハンド１２０が選択されることになる。この時、複数の種類の物品５００のうち、いずれかの物品５００において、物品５００の重量と吸着可能な面積及び吸着時に吸着ハンド１２０内で得られる負圧との関係が適切でなければ、単一の吸着ハンド１２０では、全ての種類の物品５００を把持することができない。以上のことから、多様な物品５００を単一の吸着ハンド１２０で把持することは、難しい課題である。
From the above, in general, the suction hand 120 in which there is no gap between the suction hand 120 and the article 500 and the suction area as large as possible can be obtained is selected according to the article 500. become. However, when it is necessary to grip a plurality of types of articles 500 with the same suction hand 120, the suction hand 120 is selected according to the article 500 having the smallest suction area. At this time, if the relationship between the weight of the article 500 and the area that can be adsorbed and the negative pressure obtained in the adsorption hand 120 at the time of adsorption is not appropriate in any of the articles 500 among the plurality of types of articles 500, One suction hand 120 cannot grip all kinds of articles 500. From the above, it is a difficult task to grip various articles 500 with a single suction hand 120.
しかし、単一の吸着ハンド１２０であっても、大きさの異なる複数種類の物品５００を把持する際に、それぞれの物品５００に応じて、吸着部においてできる限り隙間を生じさせず負圧を高めることが出来、かつ適切な吸着面積を得ることが出来れば、把持装置１００は、単一の吸着ハンド１２０で複数種類の物品５００を把持可能となる。本実施の形態の把持装置１００は、このような汎用性の高い把持装置１００となる。
However, even with a single suction hand 120, when gripping a plurality of types of articles 500 having different sizes, the negative pressure is increased without creating a gap in the suction portion as much as possible according to each article 500. If it is possible to obtain an appropriate suction area, the gripping device 100 can grip a plurality of types of articles 500 with a single suction hand 120. The gripping device 100 of the present embodiment is such a highly versatile gripping device 100.
図３は、本実施の形態の把持装置１００における吸着ハンド１２０の外観を示す斜視図である。また、図４は、本実施の形態の把持装置１００における吸着ハンド１２０の切断形状を示す図である。なお、図４は、吸着ハンド１２０をＸ−Ｚ平面と平行な面で切断した形状を示している。図３、図４において、吸着ハンド１２０の底面と平行で、互いに直交する軸をＸ軸およびＹ軸とする。また、図３、図４において、吸着ハンド１２０の底面に対して垂直となる軸をＺ軸とする。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、以降の図面においても同様である。
FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the suction hand 120 in the gripping device 100 of the present embodiment. Further, FIG. 4 is a diagram showing a cut shape of the suction hand 120 in the gripping device 100 of the present embodiment. Note that FIG. 4 shows a shape in which the suction hand 120 is cut along a plane parallel to the XX plane. In FIGS. 3 and 4, the axes parallel to the bottom surface of the suction hand 120 and orthogonal to each other are defined as the X-axis and the Y-axis. Further, in FIGS. 3 and 4, the axis perpendicular to the bottom surface of the suction hand 120 is defined as the Z axis. The X-axis, Y-axis, and Z-axis are the same in the following drawings.
吸着ハンド１２０は、上面及び底面が開口した中空構造となっている。また、吸着ハンド１２０の上面は、排気部１２１となっている。排気部１２１の開口は、配管３００を介して負圧発生源２００に接続されている。したがって、吸着ハンド１２０の内部の空気は、排気部１２１の開口から排出されることになる。なお、図１には図示していないが、配管３００の切り替え、真空破壊、流量の調整などを行うために、配管３００の各所には弁を配置することもある。なお、真空破壊とは、吸着ハンド１２０の内部に発生した負圧を解消することを言う。一方、吸着ハンド１２０の底面は、物品５００を把持する際に、物品５００に接触する接触部１２２となっている。接触部１２２も開口している。ここで、排気部１２１の開口の中心と接触部１２２の開口の中心とを結ぶ軸を吸着ハンド１２０の軸とする。吸着ハンド１２０の軸は、Ｚ軸と平行となる。
The suction hand 120 has a hollow structure in which the upper surface and the bottom surface are open. Further, the upper surface of the suction hand 120 is an exhaust portion 121. The opening of the exhaust unit 121 is connected to the negative pressure generation source 200 via the pipe 300. Therefore, the air inside the suction hand 120 is discharged from the opening of the exhaust unit 121. Although not shown in FIG. 1, valves may be arranged at various places in the pipe 300 in order to switch the pipe 300, break the vacuum, adjust the flow rate, and the like. The vacuum break means to eliminate the negative pressure generated inside the suction hand 120. On the other hand, the bottom surface of the suction hand 120 is a contact portion 122 that comes into contact with the article 500 when gripping the article 500. The contact portion 122 is also open. Here, the axis connecting the center of the opening of the exhaust portion 121 and the center of the opening of the contact portion 122 is defined as the axis of the suction hand 120. The axis of the suction hand 120 is parallel to the Z axis.
さらに、吸着ハンド１２０は、変形部１２３を備えている。なお、本実施の形態の把持装置１００においては、変形部１２３は、吸着パッド１３０の全体または吸着パッド１３０の一部となる。変形部１２３は、少なくともＺ軸方向に対して垂直な方向に変形可能となっている。変形部１２３は、物品５００を把持するために、吸着ハンド１２０が物品５００に押し当てられた際に、吸着ハンド１２０の内部の負圧と吸着ハンド１２０の外部の大気圧との差圧によって変形する。特に、接触部１２２の開口が、物品５００の表面で完全に塞がれずに隙間が存在する場合に、この隙間を塞ぐように変形する。
Further, the suction hand 120 includes a deformed portion 123. In the gripping device 100 of the present embodiment, the deformed portion 123 is the entire suction pad 130 or a part of the suction pad 130. The deformable portion 123 can be deformed at least in a direction perpendicular to the Z-axis direction. When the suction hand 120 is pressed against the article 500 in order to grip the article 500, the deforming portion 123 is deformed by the difference pressure between the negative pressure inside the suction hand 120 and the atmospheric pressure outside the suction hand 120. To do. In particular, when the opening of the contact portion 122 is not completely closed on the surface of the article 500 and a gap exists, the opening is deformed so as to close the gap.
変形部１２３は、内部が中空空間１２４となった中空構造であり、中空空間１２４を取り囲む側壁１２５を備えている。中空空間１２４は、中空となっている変形部１２３の内部の空間である。中空空間１２４は、内部空間と言い換えることもできる。側壁１２５は、接触部１２２の開口の周方向に連続した構造となっている。なお、連続した構造とは、分割されていないことを意味する。変形部１２３が変形する際には、側壁１２５が変形することになる。側壁１２５は、ゴム、シリコン、またはビニールなどの柔軟な素材で構成されており、屈曲可能となっている。通気性が無いように密に構成された布も、側壁１２５の材質として採り得る。また、側壁１２５は、前記の素材の組み合わせで構成されても良い。側壁１２５の素材そのものの伸縮性は必ずしも必要ではない。ただし、後述するように、物品５００に密着して隙間を塞ぐ効果を得るうえでは、側壁１２５は伸縮性を有することが望ましい。なお、小さな物品５００を配管３００へ吸い込んでしまわないように、排気部１２１には網状のカバーが配置されることもあるが、以下の説明では省略する。
The deformed portion 123 has a hollow structure in which the inside is a hollow space 124, and includes a side wall 125 surrounding the hollow space 124. The hollow space 124 is a space inside the deformed portion 123 that is hollow. The hollow space 124 can also be rephrased as an internal space. The side wall 125 has a structure continuous in the circumferential direction of the opening of the contact portion 122. The continuous structure means that the structure is not divided. When the deformed portion 123 is deformed, the side wall 125 is deformed. The side wall 125 is made of a flexible material such as rubber, silicon, or vinyl and is bendable. A cloth that is densely constructed so as not to be breathable can also be used as the material of the side wall 125. Further, the side wall 125 may be composed of the combination of the above materials. The elasticity of the material itself of the side wall 125 is not always necessary. However, as will be described later, it is desirable that the side wall 125 has elasticity in order to obtain the effect of closely contacting the article 500 and closing the gap. A net-like cover may be arranged on the exhaust portion 121 so as not to suck the small article 500 into the pipe 300, but this will be omitted in the following description.
前述の通り、側壁１２５は、柔軟な材質で、薄く構成されている。このため、変形部１２３は、Ｘ−Ｙ平面と平行な面内において、側壁１２５から、吸着ハンド１２０の軸に向かう方向の剛性が低くなっている。なお、図３では、排気部１２１の開口面と接触部１２２の開口面とは対向して構成されているが、必ずしも対向している必要はない。排気部１２１の開口面と接触部１２２の開口面とが対向していない場合も含め、一般化して説明すると、排気によって生じる空気の流れの方向に対して垂直な面内において、側壁１２５から空気の流路の中心に向かう方向の剛性が、低くなっていればよい。
As described above, the side wall 125 is made of a flexible material and is thinly constructed. Therefore, the deformed portion 123 has low rigidity in the direction from the side wall 125 toward the axis of the suction hand 120 in the plane parallel to the XY plane. In FIG. 3, the opening surface of the exhaust portion 121 and the opening surface of the contact portion 122 are configured to face each other, but they do not necessarily have to face each other. In general, including the case where the opening surface of the exhaust portion 121 and the opening surface of the contact portion 122 do not face each other, the air from the side wall 125 is in a plane perpendicular to the direction of the air flow generated by the exhaust. It suffices if the rigidity in the direction toward the center of the flow path is low.
また、変形部１２３は、押し付け方向に対しても、剛性が低く、変形可能となっていることが望ましい。ここで、物品５００を把持する際に吸着ハンド１２０を物品に押し付ける方向を押し付け方向と呼ぶ。図３においては、排気部１２１から接触部１２２へと向かう方向である−Ｚ方向が、押し付け方向となる。したがって、押し付け方向は、吸着ハンド１２０の内部から空気を排出する際の空気の流れの方向に対して反対の方向となる。本実施の形態の把持装置１００において、変形部１２３は、押し付け方向に対しても同様に、剛性が低く、柔軟に構成されている。この結果、吸着ハンド１２０が物品５００へ押し付けられた際には、側壁１２５が物品５００の形状に沿って変形する効果を得る。
Further, it is desirable that the deformable portion 123 has low rigidity and is deformable even in the pressing direction. Here, the direction in which the suction hand 120 is pressed against the article when gripping the article 500 is referred to as a pressing direction. In FIG. 3, the −Z direction, which is the direction from the exhaust portion 121 to the contact portion 122, is the pressing direction. Therefore, the pressing direction is opposite to the direction of the air flow when the air is discharged from the inside of the suction hand 120. In the gripping device 100 of the present embodiment, the deformed portion 123 also has low rigidity and is flexibly configured with respect to the pressing direction. As a result, when the suction hand 120 is pressed against the article 500, the side wall 125 is deformed along the shape of the article 500.
また、負圧発生源２００によって吸着ハンド１２０の内部の空気が排気され、中空空間１２４の負圧が高まると、外部の大気圧との差圧によって、側壁１２５を中空空間１２４に向かって押す力が生じる。前述したように、側壁１２５は剛性が低くなるように構成されているため、側壁１２５は変形して内側へ曲がり、変形部１２３は押し潰されることとなる。
Further, when the air inside the suction hand 120 is exhausted by the negative pressure generation source 200 and the negative pressure in the hollow space 124 increases, a force pushing the side wall 125 toward the hollow space 124 due to the differential pressure from the external atmospheric pressure. Occurs. As described above, since the side wall 125 is configured to have low rigidity, the side wall 125 is deformed and bent inward, and the deformed portion 123 is crushed.
図５は、本実施の形態の把持装置１００で物品５００ａを把持する様子を示す斜視図である。図５において、物品５００ａの上面は、接触部１２２の開口よりも小さくなっている。したがって、吸着ハンド１２０が物品５００ａに押し当てられた場合、物品５００ａの上面は、接触部１２２の開口を通り、変形部１２３の内部に収まっている。この際、物品５００ａの少なくとも一部が、側壁１２５の内面に接していることが望ましい。側壁１２５の内面とは、変形部１２３が変形していない状態で中空空間１２４に向いた側壁１２５の面である。ここで、物品５００ａを把持する際に、吸着ハンド１２０が押し当てられる物品５００ａの面、または押し当てられる目標となる物品５００ａの面を上面と呼ぶ。言い換えると、物品５００ａにおいて、押し付け方向の吸着ハンド１２０側に存在する面を上面と呼ぶ。
FIG. 5 is a perspective view showing how the gripping device 100 of the present embodiment grips the article 500a. In FIG. 5, the upper surface of the article 500a is smaller than the opening of the contact portion 122. Therefore, when the suction hand 120 is pressed against the article 500a, the upper surface of the article 500a passes through the opening of the contact portion 122 and is contained inside the deformed portion 123. At this time, it is desirable that at least a part of the article 500a is in contact with the inner surface of the side wall 125. The inner surface of the side wall 125 is the surface of the side wall 125 facing the hollow space 124 in a state where the deformed portion 123 is not deformed. Here, the surface of the article 500a to which the suction hand 120 is pressed when gripping the article 500a, or the surface of the target article 500a to which the suction hand 120 is pressed is referred to as an upper surface. In other words, in the article 500a, the surface existing on the suction hand 120 side in the pressing direction is called the upper surface.
物品５００の上面が変形部１２３の内部に収まると、吸着ハンド１２０の接触部１２２の開口は、一部を物品５００ａによって塞がれる。この結果、接触部１２２の開口と物品５００ａとの隙間から吸入される空気の流れが妨げられ、負圧発生源２００によって排出される空気の流量は減少する。図２に示すように、負圧発生源２００が同一の運転を行っている条件下で空気の流量Ｑが減少すれば、発生する負圧Ｐの大きさは増加する。変形部１２３の内部の中空空間１２４では、流量の減少に伴い圧力が低下していき、側壁１２５を外部から押し付ける力が発生する。この力によって、側壁１２５は変形し、押しつぶされる。変形した側壁１２５は物品５００ａへと押し付けられて、物品５００ａと側壁１２５との間の隙間を埋める。または、変形した側壁１２５によって、中空空間１２４に流入する空気の流路の断面積は減少する。
When the upper surface of the article 500 fits inside the deformed portion 123, the opening of the contact portion 122 of the suction hand 120 is partially closed by the article 500a. As a result, the flow of air sucked through the gap between the opening of the contact portion 122 and the article 500a is obstructed, and the flow rate of air discharged by the negative pressure generation source 200 is reduced. As shown in FIG. 2, if the flow rate Q of the air decreases under the condition that the negative pressure generation source 200 is operating in the same manner, the magnitude of the generated negative pressure P increases. In the hollow space 124 inside the deformed portion 123, the pressure decreases as the flow rate decreases, and a force for pressing the side wall 125 from the outside is generated. By this force, the side wall 125 is deformed and crushed. The deformed side wall 125 is pressed against the article 500a to fill the gap between the article 500a and the side wall 125. Alternatively, the deformed side wall 125 reduces the cross-sectional area of the air flow path that flows into the hollow space 124.
すなわち、接触部１２２の開口に物品５００ａの表面で塞がれない隙間が存在する場合、変形部１２３の側壁１２５は、隙間を塞ぐように変形する。言い換えると、吸着ハンド１２０と物品５００ａとの間に、吸着ハンド１２０の内部に空気が流入する流路が存在する場合、変形部１２３の側壁１２５は、空気が流入する流路の断面積を小さくするように変形する。この結果、吸着ハンド１２０の内部に吸入される空気の流量は一層減少し、さらに中空空間１２４の負圧を高める。高まった負圧は、側壁１２５の変形を一層助長し、流路の断面積を減少させる。これらの関係は、負圧発生源２００の負圧Ｐ及び流量Ｑの能力と、側壁１２５の剛性と、物品５００ａの形状によって決まる吸着ハンド１２０と物品５００ａとの間の隙間の大きさとの釣り合いが取れるまで、相互に作用を繰り返す。
That is, when there is a gap in the opening of the contact portion 122 that is not closed by the surface of the article 500a, the side wall 125 of the deformed portion 123 is deformed so as to close the gap. In other words, when there is a flow path through which air flows inside the suction hand 120 between the suction hand 120 and the article 500a, the side wall 125 of the deformed portion 123 reduces the cross-sectional area of the flow path through which air flows. Transform to do. As a result, the flow rate of the air sucked into the suction hand 120 is further reduced, and the negative pressure of the hollow space 124 is further increased. The increased negative pressure further promotes the deformation of the side wall 125 and reduces the cross-sectional area of the flow path. These relationships are balanced between the capacity of the negative pressure P and the flow rate Q of the negative pressure source 200, the rigidity of the side wall 125, and the size of the gap between the suction hand 120 and the article 500a determined by the shape of the article 500a. Repeat the interaction until it is removed.
上記の作用の結果として、物品５００ａの上面が変形部１２３の内部に収まる場合、図５に示すように、変形部１２３の側壁１２５が物品５００ａを包み込むように変形する。言い換えると、物品５００ａの上面が変形部１２３の内部に収まる場合、図５に示すように、変形部１２３の側壁１２５が物品５００ａの側面と接触するように変形する。この結果、吸着ハンド１２０は、物品５００ａを把持することが可能となる。また、側壁１２５が物品５００ａを包み込むようにして把持を行うため、上面だけを吸着する場合に比べ、より強固な把持が可能となる。
As a result of the above action, when the upper surface of the article 500a fits inside the deformed portion 123, the side wall 125 of the deformed portion 123 is deformed so as to enclose the article 500a, as shown in FIG. In other words, when the upper surface of the article 500a fits inside the deformed portion 123, the side wall 125 of the deformed portion 123 is deformed so as to come into contact with the side surface of the article 500a, as shown in FIG. As a result, the suction hand 120 can grip the article 500a. Further, since the side wall 125 is gripped so as to wrap the article 500a, a stronger grip is possible as compared with the case where only the upper surface is adsorbed.
側壁１２５が物品５００ａを包み込むようにして把持する際には、側壁１２５の内面は滑りにくい方が良く、摩擦係数が大きい方が望ましい。側壁１２５の内面の摩擦係数を上げるためには、側壁１２５の内面を粗くすることが考えられる。ただし、側壁１２５の内面を全て粗くすると、吸着ハンド１２０の内部に空気が流入しやすくなる可能性がある。したがって、側壁１２５の内面は滑らかな面としても良い。さらに、側壁１２５の内面に、粗面の領域１５１と滑面の領域１５２とを設けても良い。粗面の領域１５１は、滑面の領域１５２と比較して粗い面となる。一方、滑面の領域１５２は、粗面の領域１５１と比較して平滑な面となる。
When the side wall 125 wraps the article 500a and grips it, the inner surface of the side wall 125 should be less slippery and should have a large coefficient of friction. In order to increase the coefficient of friction of the inner surface of the side wall 125, it is conceivable to roughen the inner surface of the side wall 125. However, if the inner surface of the side wall 125 is entirely roughened, air may easily flow into the suction hand 120. Therefore, the inner surface of the side wall 125 may be a smooth surface. Further, a rough surface region 151 and a smooth surface region 152 may be provided on the inner surface of the side wall 125. The rough surface region 151 is a rough surface as compared with the smooth surface region 152. On the other hand, the smooth surface region 152 is a smooth surface as compared with the rough surface region 151.
図６は、本実施の形態の把持装置１００における側壁１２５の内面の一例を説明するための図である。図６は、Ｘ−Ｚ平面と平行な面による側壁１２５の断面を示している。図６において、粗面の領域１５１は、接触部１２２の開口の周方向に帯状に伸びている。同様に、滑面の領域１５２も、接触部１２２の開口の周方向に帯状に伸びている。また、粗面の領域１５１と滑面の領域１５２とは、吸着ハンド１２０の軸方向に交互に配置されている。側壁１２５の内面をこのように構成することで、物品５００ａを包み込むようにして把持する際の把持力を向上できるとともに、吸着ハンド１２０の内部への空気の流入を抑制することができる。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the inner surface of the side wall 125 in the gripping device 100 of the present embodiment. FIG. 6 shows a cross section of the side wall 125 with a plane parallel to the XX plane. In FIG. 6, the rough surface region 151 extends in a band shape in the circumferential direction of the opening of the contact portion 122. Similarly, the sliding surface region 152 also extends in a band shape in the circumferential direction of the opening of the contact portion 122. Further, the rough surface region 151 and the smooth surface region 152 are alternately arranged in the axial direction of the suction hand 120. By configuring the inner surface of the side wall 125 in this way, it is possible to improve the gripping force when gripping the article 500a so as to wrap it, and it is possible to suppress the inflow of air into the suction hand 120.
さらに、側壁１２５の内面に、溝１５３を設けても良い。図７は、本実施の形態の把持装置１００における側壁１２５の内面の別の例を説明するための図である。図７は、Ｘ−Ｚ平面と平行な面による側壁１２５の断面を示している。図７において、溝１５３は、接触部１２２の開口の周方向に帯状に伸びている。また、溝１５３は、所定の間隔で設けられている。側壁１２５の内面をこのように構成することで、物品５００ａを包み込むようにして把持する際の把持力を向上できるとともに、吸着ハンド１２０の内部への空気の流入を抑制することができる。
Further, a groove 153 may be provided on the inner surface of the side wall 125. FIG. 7 is a diagram for explaining another example of the inner surface of the side wall 125 in the gripping device 100 of the present embodiment. FIG. 7 shows a cross section of the side wall 125 with a plane parallel to the XX plane. In FIG. 7, the groove 153 extends in a band shape in the circumferential direction of the opening of the contact portion 122. Further, the grooves 153 are provided at predetermined intervals. By configuring the inner surface of the side wall 125 in this way, it is possible to improve the gripping force when gripping the article 500a so as to wrap it, and it is possible to suppress the inflow of air into the suction hand 120.
上記のような側壁１２５が中空空間１２４で生じた負圧によって変形し、物品５００ａとの間の隙間を減らす効果を利用すれば、細長い、棒状の物品５００ｂを大きな開口面積をもつ吸着ハンド１２０で把持することも可能になる。図８は、本実施の形態の把持装置１００で棒状の物品５００ｂを把持する様子を示す斜視図である。図８において、吸着ハンド１２０から見た物品５００ｂの断面形状は、長辺と短辺とを長方形になっている。物品５００ｂの断面形状における短辺の長さを物品５００ｂの横幅、長辺の長さを物品５００ｂの長さと呼ぶ。また、図８に示す物品５００ｂは、長さが接触部１２２の開口の径よりも長く、横幅が接触部１２２の開口の径よりも短くなっている。
By utilizing the effect that the side wall 125 as described above is deformed by the negative pressure generated in the hollow space 124 and the gap between the side wall 125 and the article 500a is reduced, the elongated rod-shaped article 500b can be formed by the suction hand 120 having a large opening area. It also becomes possible to grasp. FIG. 8 is a perspective view showing how the gripping device 100 of the present embodiment grips the rod-shaped article 500b. In FIG. 8, the cross-sectional shape of the article 500b as seen from the suction hand 120 has a rectangular long side and a short side. The length of the short side in the cross-sectional shape of the article 500b is referred to as the width of the article 500b, and the length of the long side is referred to as the length of the article 500b. Further, the article 500b shown in FIG. 8 has a length longer than the diameter of the opening of the contact portion 122 and a lateral width shorter than the diameter of the opening of the contact portion 122.
通常、細長い物品５００ｂを把持する際には、接触部１２２の開口の径が物品５００ｂの横幅よりも小さい吸着ハンド１２０を用いる必要がある。接触部１２２の開口の径が物品５００ｂの横幅よりも大きいと、吸着ハンド１２０と物品５００ｂとの間の隙間が大きくなり、負圧が高まらないために、吸着ハンド１２０は物品５００ｂを把持できない。しかし、本実施の形態の吸着ハンド１２０によれば、変形部１２３が変形して隙間を埋めるため、物品５００ｂの把持が可能になる。本実施の形態の吸着ハンド１２０では、図８に示すように、変形部１２３の側壁１２５が、物品５００ｂを挟み込むように変形する。言い換えると、変形部１２３の側壁１２５が、物品５００ｂの短辺の両端に位置する側面と接触するように変形する。この結果、吸着ハンド１２０は、物品５００ｂを把持することが可能となる。また、側壁１２５が物品５００ｂを挟み込むようにして把持を行うため、上面だけを吸着する場合に比べ、より強固な把持が可能である。
Normally, when gripping the elongated article 500b, it is necessary to use the suction hand 120 in which the diameter of the opening of the contact portion 122 is smaller than the width of the article 500b. If the diameter of the opening of the contact portion 122 is larger than the width of the article 500b, the gap between the suction hand 120 and the article 500b becomes large, and the negative pressure does not increase, so that the suction hand 120 cannot grip the article 500b. However, according to the suction hand 120 of the present embodiment, the deformed portion 123 is deformed to fill the gap, so that the article 500b can be gripped. In the suction hand 120 of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the side wall 125 of the deformed portion 123 is deformed so as to sandwich the article 500b. In other words, the side wall 125 of the deformed portion 123 is deformed so as to come into contact with the side surfaces located at both ends of the short side of the article 500b. As a result, the suction hand 120 can grip the article 500b. Further, since the side wall 125 grips the article 500b so as to sandwich the article 500b, a stronger grip is possible as compared with the case where only the upper surface is sucked.
さらに、変形部１２３を備える吸着ハンド１２０は、接触部１２２の開口よりも大きな上面を有する物品５００ｃを把持する際にも効果的である。図９は、本実施の形態の把持装置１００で、大きな上面を有する物品５００ｃを把持する様子を示す斜視図である。本実施の形態の把持装置によれば、接触部１２２が物品５００ｃに押し当てられることにより、接触部１２２の開口が塞がれる。この結果、中空空間１２４の負圧が高まり、図９に示すように、側壁１２５が変形し、物品５００ｃの表面に押し付けられる。このため、物品５００ｃの表面に凹凸があるような場合でも、側壁１２５が押し付けられることで、吸着ハンド１２０と物品５００ｃとの間の隙間が塞がれ、吸着ハンド１２０の吸着力が向上する。また、大きな吸着面積を得ることができ、吸着ハンド１２０は強い把持力を確保できる。
Further, the suction hand 120 including the deformed portion 123 is also effective in gripping the article 500c having an upper surface larger than the opening of the contact portion 122. FIG. 9 is a perspective view showing how the gripping device 100 of the present embodiment grips an article 500c having a large upper surface. According to the gripping device of the present embodiment, the opening of the contact portion 122 is closed by pressing the contact portion 122 against the article 500c. As a result, the negative pressure of the hollow space 124 increases, and as shown in FIG. 9, the side wall 125 is deformed and pressed against the surface of the article 500c. Therefore, even if the surface of the article 500c is uneven, the side wall 125 is pressed to close the gap between the suction hand 120 and the article 500c, and the suction force of the suction hand 120 is improved. In addition, a large suction area can be obtained, and the suction hand 120 can secure a strong gripping force.
本実施の形態の把持装置１００において、変形部１２３は、吸着ハンド１２０の内部に発生する負圧と吸着ハンド１２０の外部の大気圧との差圧によって変形する。一方、吸着ハンド１２０と物品５００との間に発生する隙間は、物品５００の形状に応じて様々な大きさとなる。したがって、様々な物品５００に対して同様の効果を得るためには、様々な大きさの隙間に対しても、吸着ハンド１２０の内部に負圧が生じる必要がある。もし、負圧発生源２００が排出可能な空気の最大流量が、吸着ハンド１２０と物品５００との間の隙間の大きさに対して十分でなければ、吸着ハンド１２０の内部の圧力は下がらず、変形部１２３も実質的に変形しない。このため、負圧発生源２００の最大流量は大きい方が好ましい。したがって、本実施の形態の把持装置１００に対しては、図２に示す第１の特性６００ａを有する負圧発生源２００よりも、第２の特性６００ｂを有する負圧発生源２００を用いるのが好ましい。
In the gripping device 100 of the present embodiment, the deforming portion 123 is deformed by the difference pressure between the negative pressure generated inside the suction hand 120 and the atmospheric pressure outside the suction hand 120. On the other hand, the gap generated between the suction hand 120 and the article 500 has various sizes depending on the shape of the article 500. Therefore, in order to obtain the same effect on various articles 500, it is necessary to generate a negative pressure inside the suction hand 120 even for gaps of various sizes. If the maximum flow rate of air that can be discharged from the negative pressure source 200 is not sufficient for the size of the gap between the suction hand 120 and the article 500, the pressure inside the suction hand 120 does not decrease. The deformed portion 123 also does not substantially deform. Therefore, it is preferable that the maximum flow rate of the negative pressure source 200 is large. Therefore, for the gripping device 100 of the present embodiment, the negative pressure source 200 having the second characteristic 600b is used rather than the negative pressure source 200 having the first characteristic 600a shown in FIG. preferable.
また、吸着ハンド１２０の内部の負圧によって側壁１２５が変形し、吸着する物品５００との間の隙間を減らすには、側壁１２５ができる限り柔軟で、負圧の大きさは大きい方が望ましい。一方で、側壁１２５の剛性が低すぎたり、物品５００が吸着ハンド１２０に十分に近づいていない状態で負圧が大きくなりすぎたりすると、物品５００に押し当てられる前に側壁１２５が変形し、接触部１２２の開口が塞がってしまう。この場合には、吸着ハンド１２０は、物品５００の把持ができないこともありうる。このため、側壁１２５は柔軟である程良いというわけではなく、適度な剛性を備えておくことが必要である。側壁１２５は、厚みを調整すること等によって、物品５００を把持する際に発生させる負圧の大きさを考慮した適度な剛性にすることができる。また、側壁１２５は、吸着ハンド１２０の内部の負圧をなくした際には、元の形状に自ら回復する程度の弾性を有することが望ましい。
Further, in order to reduce the gap between the side wall 125 and the article 500 to be sucked by the side wall 125 being deformed by the negative pressure inside the suction hand 120, it is desirable that the side wall 125 is as flexible as possible and the magnitude of the negative pressure is large. On the other hand, if the rigidity of the side wall 125 is too low, or if the negative pressure becomes too large when the article 500 is not sufficiently close to the suction hand 120, the side wall 125 is deformed and contacts before being pressed against the article 500. The opening of the portion 122 is closed. In this case, the suction hand 120 may not be able to grip the article 500. Therefore, the side wall 125 is not so good that it is flexible, and it is necessary to have an appropriate rigidity. The side wall 125 can be made to have an appropriate rigidity in consideration of the magnitude of the negative pressure generated when gripping the article 500 by adjusting the thickness or the like. Further, it is desirable that the side wall 125 has elasticity enough to recover itself to the original shape when the negative pressure inside the suction hand 120 is eliminated.
図１０は、本実施の形態の吸着ハンド１２０を用いて、様々な物品５００の吸着把持試験を行った際の、吸着ハンド１２０の内部の負圧と、負圧発生源２００の吸引流量を図示したものである。負圧の値は圧力センサを用いて測定し、流量は、既知の断面積をもつ配管を流れる空気の流速を測定することで算定している。黒い点は、それぞれ異なる物品５００を把持した際の、負圧の値と、流量の値の関係を示している。使用した負圧発生源２００の最大の流量は３５００ｌ／ｍｉｎ程度であり、最大の負圧の絶対値は２５ｋＰａ程度であった。これによると、物品５００を把持できたのは、１０ｋＰａ以上の負圧の値であり、物品５００を把持する為に変形部１２３を変形させるには、少なくとも１０ｋＰａ程度の負圧が必要であることが分かる。一般的に用いられる吸着ハンド１２０と負圧発生源２００では、少ない面積でも把持力を確保するために６０ｋＰａ〜９０ｋＰａ程度の負圧を生じさせて用い、これらの圧力に対して吸着ハンド１２０の形状が潰れることが無いように設計されている。対して、本実施の形態の吸着ハンド１２０では、通常よりもかなり小さな圧力で変形が生じるように設計されていることが特徴となる。
FIG. 10 illustrates the negative pressure inside the suction hand 120 and the suction flow rate of the negative pressure source 200 when the suction grip test of various articles 500 is performed using the suction hand 120 of the present embodiment. It was done. The negative pressure value is measured using a pressure sensor, and the flow rate is calculated by measuring the flow velocity of air flowing through a pipe having a known cross-sectional area. The black dots indicate the relationship between the negative pressure value and the flow rate value when different articles 500 are gripped. The maximum flow rate of the negative pressure source 200 used was about 3500 l / min, and the absolute value of the maximum negative pressure was about 25 kPa. According to this, the article 500 could be gripped with a negative pressure value of 10 kPa or more, and a negative pressure of at least about 10 kPa is required to deform the deformed portion 123 in order to grip the article 500. I understand. In the generally used suction hand 120 and the negative pressure generation source 200, a negative pressure of about 60 kPa to 90 kPa is generated and used in order to secure a gripping force even in a small area, and the shape of the suction hand 120 with respect to these pressures. Is designed so that it will not be crushed. On the other hand, the suction hand 120 of the present embodiment is characterized in that it is designed so that deformation occurs at a pressure considerably smaller than usual.
図３及び図４で示す吸着ハンド１２０では、変形部１２３の中空空間１２４は、排気部１２１側から接触部１２２側に向うに従って徐々に広くなるように構成している。ここで、排気部１２１側及び接触部１２２側とは、空気の流路における相対的な位置関係を指している。なお、空気の流路は、接触部１２２の開口から吸着ハンド１２０の中空空間を経由して排気部の開口へと至る。排気部１２１側とは、空気の流路において、他の位置と比較して排気部１２１に近い位置を意味する。一方、接触部１２２側とは、空気の流路において、他の位置と比較して接触部１２２に近い位置を意味する。また、中空空間１２４が広くなるとは、吸着ハンド１２０の軸と垂直な面で中空空間１２４を切断した時に、切断面の面積が大きくなることを意味する。しかし、吸着ハンド１２０は、別の形状とすることもできる。
In the suction hand 120 shown in FIGS. 3 and 4, the hollow space 124 of the deformed portion 123 is configured to gradually widen from the exhaust portion 121 side toward the contact portion 122 side. Here, the exhaust portion 121 side and the contact portion 122 side refer to relative positional relationships in the air flow path. The air flow path reaches from the opening of the contact portion 122 to the opening of the exhaust portion via the hollow space of the suction hand 120. The exhaust portion 121 side means a position closer to the exhaust portion 121 in the air flow path as compared with other positions. On the other hand, the contact portion 122 side means a position closer to the contact portion 122 in the air flow path as compared with other positions. Further, the fact that the hollow space 124 becomes wide means that the area of the cut surface becomes large when the hollow space 124 is cut on the surface perpendicular to the axis of the suction hand 120. However, the suction hand 120 may have a different shape.
図１１は、本実施の形態の把持装置１００における吸着ハンド１２０の別の例の外観を示す斜視図である。また、図１２は、本実施の形態の把持装置１００における吸着ハンド１２０の別の例の切断形状を示す図である。なお、図１２は、吸着ハンド１２０をＸ−Ｚ平面と平行な面で切断した形状を示している。図１１及び図１２に示す吸着ハンド１２０では、吸着ハンド１２０の軸と垂直な面で中空空間１２４を切断した時の切断面の形状は、排気部１２１側から接触部１２２側にかけて変化しない。このような構成した吸着ハンド１２０を用いても、様々な物品５００を把持できる効果は得られる。
FIG. 11 is a perspective view showing the appearance of another example of the suction hand 120 in the gripping device 100 of the present embodiment. Further, FIG. 12 is a diagram showing a cut shape of another example of the suction hand 120 in the gripping device 100 of the present embodiment. Note that FIG. 12 shows a shape in which the suction hand 120 is cut along a plane parallel to the XX plane. In the suction hand 120 shown in FIGS. 11 and 12, the shape of the cut surface when the hollow space 124 is cut on the surface perpendicular to the axis of the suction hand 120 does not change from the exhaust portion 121 side to the contact portion 122 side. Even if the suction hand 120 having such a configuration is used, the effect of being able to grip various articles 500 can be obtained.
しかし、以下に記載する理由から、図３及び図４に示すような、中空空間１２４が排気部１２１側から接触部１２２側に向うに従って徐々に広くなる構成が望ましい。接触部１２２の開口よりも小さな物品５００を把持する場合、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられるのに従い、物品５００が吸着ハンド１２０の内部に深く侵入する。物品５００が吸着ハンド１２０の内部に深く侵入すると、物品５００の上面は＋Ｚ方向に進むことになる。図３及び図４に示す吸着ハンド１２０では、＋Ｚ方向に進むに従って中空空間１２４は狭くなることから、物品５００の上面の位置に対応する中空空間１２４は狭くなり、物品５００を吸着するための実質的な開口面積が小さくなる。すなわち、図３及び図４に示す吸着ハンド１２０では、物品５００の大きさに適した開口面積を得られ、側壁１２５が変形していない状態でも、吸着ハンド１２０と物品５００との間に発生する隙間をより小さくすることができる。この結果、吸着ハンド１２０に外部から流入する空気を少なくすることができ、良好な吸着状体を得やすい。また、側壁１２５の変形の程度が小さくても、吸着ハンド１２０と物品５００との間に発生する隙間を塞ぐことができるようになる。
However, for the reasons described below, it is desirable that the hollow space 124 gradually widens from the exhaust portion 121 side to the contact portion 122 side as shown in FIGS. 3 and 4. When gripping the article 500 smaller than the opening of the contact portion 122, the article 500 penetrates deeply into the suction hand 120 as the suction hand 120 is pressed against the article 500. When the article 500 penetrates deeply into the suction hand 120, the upper surface of the article 500 advances in the + Z direction. In the suction hand 120 shown in FIGS. 3 and 4, the hollow space 124 becomes narrower as it advances in the + Z direction, so that the hollow space 124 corresponding to the position of the upper surface of the article 500 becomes narrower, and the substance for sucking the article 500 is substantially reduced. Opening area becomes smaller. That is, in the suction hand 120 shown in FIGS. 3 and 4, an opening area suitable for the size of the article 500 can be obtained, and even when the side wall 125 is not deformed, it occurs between the suction hand 120 and the article 500. The gap can be made smaller. As a result, the amount of air flowing into the suction hand 120 from the outside can be reduced, and a good suction-like body can be easily obtained. Further, even if the degree of deformation of the side wall 125 is small, the gap generated between the suction hand 120 and the article 500 can be closed.
また、同時に、側壁１２５が変形していない状態でも、物品５００と側壁１２５との間の隙間も徐々に減少していくため、これに応じて中空空間１２４の負圧が徐々に増加する。このため、小さな物品５００に対しては、物品５００が吸着ハンド１２０の内部にある程度進入してから、側壁１２５は変形を開始することになる。そうすると、物品５００は、周囲を側壁１２５によって取り囲まれるように把持され、より強固に把持されることになる。さらに、接触部１２２の開口は大きい方が、平板状の物品５００など、上面が大きな物品を吸着する際に、しわや折り重なりが少ない状態で、側壁１２５が物品５００の表面に張り付きやすい。この結果、吸着ハンド１２０の内部に流入する空気を少なくすることができ、吸着ハンド１２０は更に強い把持力を得やすい。
At the same time, even when the side wall 125 is not deformed, the gap between the article 500 and the side wall 125 gradually decreases, so that the negative pressure of the hollow space 124 gradually increases accordingly. Therefore, for the small article 500, the side wall 125 starts to be deformed after the article 500 enters the inside of the suction hand 120 to some extent. Then, the article 500 is gripped so as to be surrounded by the side wall 125, and is gripped more firmly. Further, when the opening of the contact portion 122 is large, the side wall 125 tends to stick to the surface of the article 500 with less wrinkles and folds when adsorbing an article having a large upper surface such as a flat plate-shaped article 500. As a result, the amount of air flowing into the suction hand 120 can be reduced, and the suction hand 120 can easily obtain a stronger gripping force.
ただし、中空空間１２４の広がり角は、大き過ぎない方が望ましい。図５に示す物品５００ａを把持する場合、物品５００ａの大きさが同じであれば、中空空間１２４の広がり角が小さい方が、物品５００ａが吸着ハンド１２０の内部に深く入り込みやすい。この結果、側壁１２５が物品５００ａを包み込むようにして把持する際に、より強固な把持が可能となる。また、物品５００ａを把持する際に、側壁１２５は、接触部１２２の開口を閉じるように変形することになる。このような変形が発生しやすくするためには、中空空間１２４の広がり角は小さい方が望ましい。したがって、中空空間１２４の広がり角は４５度以下であることが望ましい。側壁１２５の厚みが一定であれば、中空空間１２４の広がり角は、変形部１２３の広がり角となる。なお、中空空間１２４の広がり角は、側壁１２５が変形していない状態において、側壁１２５の内面と吸着ハンド１２０の軸とが成す角である。
However, it is desirable that the spread angle of the hollow space 124 is not too large. When gripping the article 500a shown in FIG. 5, if the size of the article 500a is the same, the smaller the spread angle of the hollow space 124, the easier it is for the article 500a to penetrate deeply into the suction hand 120. As a result, when the side wall 125 wraps the article 500a and grips it, a stronger grip is possible. Further, when gripping the article 500a, the side wall 125 is deformed so as to close the opening of the contact portion 122. In order to facilitate such deformation, it is desirable that the divergence angle of the hollow space 124 is small. Therefore, it is desirable that the spread angle of the hollow space 124 is 45 degrees or less. If the thickness of the side wall 125 is constant, the spread angle of the hollow space 124 becomes the spread angle of the deformed portion 123. The spread angle of the hollow space 124 is an angle formed by the inner surface of the side wall 125 and the axis of the suction hand 120 when the side wall 125 is not deformed.
さらに、吸着ハンド１２０の形状において、排気部１２１の断面積よりも中空空間１２４及び接触部１２２の断面積の方が大きくなることが望ましい。接触部１２２から負圧発生源２００に至る流路を最も特徴付けるのは、流路中の有効断面積である。排気部１２１の断面積を中空空間１２４及び接触部１２２の断面積よりも小さくしておけば、吸着ハンド１２０に物品５００を近づけていない状態では、排気部１２１における圧力よりも、中空空間１２４及び接触部１２２における圧力は高くなり、大気圧に近い状態となる。言い換えると、排気部１２１における負圧の大きさよりも、中空空間１２４及び接触部１２２における負圧の大きさは小さくなる。
Further, in the shape of the suction hand 120, it is desirable that the cross-sectional area of the hollow space 124 and the contact portion 122 is larger than the cross-sectional area of the exhaust portion 121. The most characteristic of the flow path from the contact portion 122 to the negative pressure generation source 200 is the effective cross-sectional area in the flow path. If the cross-sectional area of the exhaust portion 121 is made smaller than the cross-sectional area of the hollow space 124 and the contact portion 122, the hollow space 124 and the hollow space 124 and the pressure in the exhaust portion 121 are more than the pressure in the exhaust portion 121 when the article 500 is not brought close to the suction hand 120. The pressure at the contact portion 122 becomes high, and the pressure becomes close to the atmospheric pressure. In other words, the magnitude of the negative pressure in the hollow space 124 and the contact portion 122 is smaller than the magnitude of the negative pressure in the exhaust portion 121.
逆に、排気部１２１の断面積と比較して、中空空間１２４及び接触部１２２の断面積が、等しいか又は小さくなる場合、接触部１２２における負圧の大きさが、接触部１２２より以降の流路における負圧の大きさとなる。このため、もしも接触部１２２を物品５００に近付けた場合、中空空間１２４における圧力が接触部１２２における圧力に影響される。この結果、吸着ハンド１２０が物品５００に十分に押し付けられる前に、側壁１２５が変形し、変形部がつぶれてしまう可能性が高くなる。以上の理由から、吸着ハンド１２０の形状において、図３及び図４に示すように、中空空間１２４が排気部１２１側から接触部１２２側に向うに従って徐々に広くなることが望ましい。
On the contrary, when the cross-sectional areas of the hollow space 124 and the contact portion 122 are equal to or smaller than the cross-sectional area of the exhaust portion 121, the magnitude of the negative pressure in the contact portion 122 is after the contact portion 122. It is the magnitude of the negative pressure in the flow path. Therefore, if the contact portion 122 is brought close to the article 500, the pressure in the hollow space 124 is affected by the pressure in the contact portion 122. As a result, there is a high possibility that the side wall 125 will be deformed and the deformed portion will be crushed before the suction hand 120 is sufficiently pressed against the article 500. For the above reasons, in the shape of the suction hand 120, as shown in FIGS. 3 and 4, it is desirable that the hollow space 124 gradually widens from the exhaust portion 121 side toward the contact portion 122 side.
なお、図示している側壁１２５は、中空空間１２４を円形に取り囲むものであるが、あくまで一例であり、円形以外にも、楕円などの閉曲線で取り囲んでいても良いし、多角形で取り囲んでいても良い。また、図３及び図１１では、吸着ハンド１２０はＺ軸に対して回転対称な形状としているが、あくまで一例である。
The side wall 125 shown in the figure surrounds the hollow space 124 in a circle, but it is just an example. In addition to the circle, the side wall 125 may be surrounded by a closed curve such as an ellipse, or may be surrounded by a polygon. Is also good. Further, in FIGS. 3 and 11, the suction hand 120 has a shape that is rotationally symmetric with respect to the Z axis, but this is just an example.
吸着ハンド１２０は、さらに別の形状とすることもできる。図１３は、本実施の形態の把持装置１００における吸着ハンド１２０の更に別の例の外観を示す斜視図である。また、図１４は、本実施の形態の把持装置１００における吸着ハンド１２０の更に別の例の切断形状を示す図である。なお、図１４は、吸着ハンド１２０をＸ−Ｚ平面と平行な面で切断した形状を示している。
The suction hand 120 may have a different shape. FIG. 13 is a perspective view showing the appearance of yet another example of the suction hand 120 in the gripping device 100 of the present embodiment. Further, FIG. 14 is a diagram showing a cut shape of still another example of the suction hand 120 in the gripping device 100 of the present embodiment. Note that FIG. 14 shows a shape in which the suction hand 120 is cut along a plane parallel to the XX plane.
図１３及び図１４に示す吸着ハンド１２０は、把持能力を高める目的で、接触部１２２側の側壁１２５の一部に、付加的に、空気の吸入方向と平行に切れ込み１２６を入れ、ヒレ状のヒレ構造１２７を複数設ける事ができる。すなわち、側壁１２５において、接触部１２２側の一部の領域は、接触部１２２の開口の周方向に分割されている。吸着ハンド１２０の一部に切れ込み１２６を入れることで、中空空間１２４に発生する負圧によって、ヒレ構造１２７が変形し易くなっている。分割されていない側壁１２５の変形だけでは埋めることが出来なかった隙間があった際には、そこに空気の流れが生じる。しかし、複数のヒレ構造１２７を備えることで、ヒレ構造１２７は、分割されていない側壁１２５よりも変形しやすいため、蓋をして塞ぐように働く。このため、より多様な物品５００に対応する能力を向上させると共に、把持力を増す効果を持つ。
The suction hand 120 shown in FIGS. 13 and 14 has a fin-like shape in which a notch 126 is additionally made in a part of the side wall 125 on the contact portion 122 side in parallel with the air suction direction for the purpose of enhancing the gripping ability. A plurality of fin structures 127 can be provided. That is, in the side wall 125, a part of the region on the contact portion 122 side is divided in the circumferential direction of the opening of the contact portion 122. By making a notch 126 in a part of the suction hand 120, the fin structure 127 is easily deformed by the negative pressure generated in the hollow space 124. When there is a gap that cannot be filled only by the deformation of the undivided side wall 125, an air flow is generated there. However, by providing the plurality of fin structures 127, the fin structure 127 is more easily deformed than the undivided side wall 125, and therefore acts as a lid to close the side wall 125. Therefore, it has the effect of improving the ability to handle a wider variety of articles 500 and increasing the gripping force.
次に、本実施の形態の把持装置１００を制御する制御装置４００について述べる。制御装置４００は、予め決定された処理を実行する処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）であってもよい。処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。
Next, the control device 400 that controls the gripping device 100 of the present embodiment will be described. The control device 400 is realized by a processing circuit that executes a predetermined process. The processing circuit is a CPU (also referred to as a central processing unit, central processing unit, processing unit, arithmetic unit, microprocessor, microprocessor, processor, DSP) that executes a program stored in memory even if it is dedicated hardware. It may be. When the processing circuit is dedicated hardware, the processing circuit corresponds to, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, or a combination thereof.
一方、処理回路がＣＰＵの場合、制御装置４００の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。処理回路は、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置４００の機能を実現する。ここで、メモリとは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等が該当する。また、制御装置４００の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。
On the other hand, when the processing circuit is a CPU, the function of the control device 400 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. Software and firmware are written as programs and stored in memory. The processing circuit realizes the function of the control device 400 by reading and executing the program stored in the memory. Here, the memory corresponds to, for example, a non-volatile or volatile semiconductor memory such as RAM, ROM, flash memory, EPROM, EEPROM, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD, or the like. To do. Further, the functions of the control device 400 may be partially realized by dedicated hardware and partly realized by software or firmware.
図１５は、制御装置４００のハードウェア構成の一例を示す図である。図１５は、処理回路がＣＰＵである場合のハードウェア構成の例を示している。図１５に示す構成例では、制御装置４００は、プロセッサ７０１及びメモリ７０２を備えており、プロセッサ７０１とメモリ７０２とは、データバス７０３を介して接続される。制御装置４００の機能は、メモリ７０２に記憶されたプログラムをプロセッサ７０１が読み出して実行することによって実現される。
FIG. 15 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the control device 400. FIG. 15 shows an example of a hardware configuration when the processing circuit is a CPU. In the configuration example shown in FIG. 15, the control device 400 includes a processor 701 and a memory 702, and the processor 701 and the memory 702 are connected to each other via the data bus 703. The function of the control device 400 is realized by the processor 701 reading and executing the program stored in the memory 702.
図１６は、制御装置４００が実行する処理の流れを示す図である。まず、ステップＳ００１において、制御装置４００は、負圧発生源２００を制御し、吸着ハンド１２０の変形部が実質的に変形しない程度の小さな負圧を吸着ハンド１２０の内部に発生させる。ステップＳ００１の処理によって発生する負圧を第１の大きさの負圧と呼ぶ。第１の大きさの負圧は、後述するように、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられたか否かを判定するために用いることもできる。吸着ハンド１２０の内部に負圧を発生させるためには、負圧発生源２００を制御する他に、空気の流路に弁を設け、弁の開閉または開度を操作する方法もある。次に、ステップＳ００２において、制御装置４００は、ロボットアーム１１０を制御し、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられるように、吸着ハンド１２０を移動する。物品５００の上面が接触部１２２の開口より小さい場合、制御装置４００は、物品５００の少なくとも一部が吸着ハンド１２０の内部に侵入するように吸着ハンド１２０を移動する。
FIG. 16 is a diagram showing a flow of processing executed by the control device 400. First, in step S001, the control device 400 controls the negative pressure generation source 200 to generate a small negative pressure inside the suction hand 120 so that the deformed portion of the suction hand 120 is not substantially deformed. The negative pressure generated by the process of step S001 is called a negative pressure of the first magnitude. The negative pressure of the first magnitude can also be used to determine whether or not the suction hand 120 has been pressed against the article 500, as will be described later. In order to generate a negative pressure inside the suction hand 120, in addition to controlling the negative pressure generation source 200, there is also a method of providing a valve in the air flow path and operating the opening / closing or opening / closing of the valve. Next, in step S002, the control device 400 controls the robot arm 110 and moves the suction hand 120 so that the suction hand 120 is pressed against the article 500. When the upper surface of the article 500 is smaller than the opening of the contact portion 122, the control device 400 moves the suction hand 120 so that at least a part of the article 500 penetrates into the suction hand 120.
次に、ステップＳ００３において、制御装置４００は、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられたか否かを確認する。吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられたか否かは、ロボットアーム１１０に力センサを備えて、ロボットアーム１１０に加わる力を計測し、制御装置４００が計測結果を参照することで判定することができる。または、制御装置４００は、センサ３１０によって計測された負圧または流量の変化を検出することで、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられたか否かを確認することもできる。さらに、物品５００の位置が既知であれば、予め決定された位置に吸着ハンドが移動した場合に、制御装置４００は、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられたと判定しても良い。
Next, in step S003, the control device 400 confirms whether or not the suction hand 120 is pressed against the article 500. Whether or not the suction hand 120 is pressed against the article 500 can be determined by equipping the robot arm 110 with a force sensor, measuring the force applied to the robot arm 110, and the control device 400 referring to the measurement result. .. Alternatively, the control device 400 can confirm whether or not the suction hand 120 is pressed against the article 500 by detecting the change in the negative pressure or the flow rate measured by the sensor 310. Further, if the position of the article 500 is known, the control device 400 may determine that the suction hand 120 is pressed against the article 500 when the suction hand moves to a predetermined position.
ここで、接触部１２２の少なくとも一部が物品５００に接触した場合、制御装置４００は、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられたと判定する。また、物品５００が小さい場合に、物品５００の少なくとも一部が吸着ハンド１２０の内部に侵入した場合も、制御装置４００は、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられたと判定する。なお、制御装置４００が、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられたか否かを確認するために、センサ３１０の計測結果を用いない場合には、ステップＳ００１の処理は不要となる。
Here, when at least a part of the contact portion 122 comes into contact with the article 500, the control device 400 determines that the suction hand 120 is pressed against the article 500. Further, when the article 500 is small, even if at least a part of the article 500 invades the inside of the suction hand 120, the control device 400 determines that the suction hand 120 is pressed against the article 500. If the control device 400 does not use the measurement result of the sensor 310 in order to confirm whether or not the suction hand 120 is pressed against the article 500, the process of step S001 becomes unnecessary.
ステップＳ００３において、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられていないと判定された場合は、制御装置４００の処理はステップＳ００２へと戻り、制御装置４００は吸着ハンド１２０をさらに移動させる。一方、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられていると判定された場合は、制御装置４００の処理はステップＳ００４へと進む。ステップＳ００４では、制御装置４００は、吸着ハンド１２０の変形部を変形させるように、負圧発生源２００を制御して、吸着ハンド１２０の内部の負圧の大きさを所定の大きさまで増加させる。
If it is determined in step S003 that the suction hand 120 is not pressed against the article 500, the process of the control device 400 returns to step S002, and the control device 400 further moves the suction hand 120. On the other hand, when it is determined that the suction hand 120 is pressed against the article 500, the process of the control device 400 proceeds to step S004. In step S004, the control device 400 controls the negative pressure generation source 200 so as to deform the deformed portion of the suction hand 120, and increases the magnitude of the negative pressure inside the suction hand 120 to a predetermined magnitude.
ここで、所定の大きさとは、吸着ハンド１２０と物品５００との間に隙間があったとしても、吸着ハンド１２０の変形部が変形する程度の大きさである。なお、所定の大きさとしては、負圧発生源２００で発生可能な負圧の最大値としても良い。過度の負圧によって物品５００が破損する懸念がある場合には、所定の大きさとして、物品５００に合わせて適切な大きさを設定する。ステップＳ００４の処理によって発生する負圧を第２の大きさの負圧と呼ぶ。第２の大きさの負圧は、物品５００を把持するための負圧でもある。また、吸着ハンド１２０の内部の負圧を増加させるためには、負圧発生源２００を制御する他に、空気の流路に弁を設け、弁の開閉または開度を操作する方法もある。
Here, the predetermined size is such that the deformed portion of the suction hand 120 is deformed even if there is a gap between the suction hand 120 and the article 500. The predetermined size may be the maximum value of the negative pressure that can be generated by the negative pressure generation source 200. When there is a concern that the article 500 may be damaged due to excessive negative pressure, an appropriate size is set as a predetermined size according to the article 500. The negative pressure generated by the process of step S004 is called a negative pressure of a second magnitude. The negative pressure of the second magnitude is also the negative pressure for gripping the article 500. Further, in order to increase the negative pressure inside the suction hand 120, in addition to controlling the negative pressure generation source 200, there is also a method of providing a valve in the air flow path and operating the opening / closing or opening / closing of the valve.
次に、ステップＳ００５において、制御装置４００は、物品５００を把持するのに十分な把持力が得られていか否かを確認する。制御装置４００は、センサ３１０によって計測された負圧または流量を参照することで、吸着ハンド１２０の把持力を推定することができる。ステップＳ００５において、十分な把持力が得られていないと判定された場合は、制御装置４００の処理はステップＳ００６へと進む。一方、十分な把持力が得られていると判定された場合は、制御装置４００の処理はステップＳ００７へと進む。
Next, in step S005, the control device 400 confirms whether or not sufficient gripping force is obtained to grip the article 500. The control device 400 can estimate the gripping force of the suction hand 120 by referring to the negative pressure or the flow rate measured by the sensor 310. If it is determined in step S005 that sufficient gripping force is not obtained, the process of the control device 400 proceeds to step S006. On the other hand, if it is determined that a sufficient gripping force is obtained, the process of the control device 400 proceeds to step S007.
ステップＳ００６では、制御装置４００は、吸着ハンド１２０の内部の負圧の大きさを所定の増分だけ増加させる。ステップＳ００７では、制御装置４００は、ロボットアーム１１０を制御し、物品５００を持ち上げる。ステップＳ００６の後は、制御装置４００は、物品５００の移動、運搬、組み付けなど、所定の作業を行う。制御装置４００は、以上のように動作する。
In step S006, the control device 400 increases the magnitude of the negative pressure inside the suction hand 120 by a predetermined increment. In step S007, the control device 400 controls the robot arm 110 and lifts the article 500. After step S006, the control device 400 performs predetermined operations such as moving, transporting, and assembling the article 500. The control device 400 operates as described above.
本実施の形態の把持装置１００について、さらに説明する。負圧発生源２００を一定の条件で動作させた場合、吸着ハンド１２０を物品５００へ押し付ける過程において中空空間１２４の負圧の大きさが上昇し、側壁１２５が変形することが考えられる。もし、吸着ハンド１２０が物品５００に十分に押し付けられる以前に側壁１２５が変形してしまうと、吸着ハンド１２０は物品５００を吸着する事ができない。このように、吸着ハンド１２０が物品５００を吸着する以前に、側壁１２５が変形し、押し潰されてしまうことを防ぐには、吸着ハンド１２０が物品５００に十分に押し付けられるまでは大きく変形しないように、側壁１２５の材質や厚さを最適設計すれば良い。一方、このような設計による対処では、例えば、側壁１２５の柔軟性を損なう設計となって、吸着ハンド１２０と物品５００との隙間を埋める能力が低下し、大きさや形状などが様々な物品に対応する能力が低下する恐れもある。
The gripping device 100 of the present embodiment will be further described. When the negative pressure generation source 200 is operated under certain conditions, it is conceivable that the magnitude of the negative pressure in the hollow space 124 increases in the process of pressing the suction hand 120 against the article 500, and the side wall 125 is deformed. If the side wall 125 is deformed before the suction hand 120 is sufficiently pressed against the article 500, the suction hand 120 cannot suck the article 500. In this way, in order to prevent the side wall 125 from being deformed and crushed before the suction hand 120 sucks the article 500, the suction hand 120 should not be significantly deformed until it is sufficiently pressed against the article 500. In addition, the material and thickness of the side wall 125 may be optimally designed. On the other hand, in the countermeasure by such a design, for example, the side wall 125 is designed to impair the flexibility, the ability to fill the gap between the suction hand 120 and the article 500 is reduced, and the article can be used in various sizes and shapes. The ability to do may be reduced.
このような問題を解決するためには、制御装置４００が、図１６に示すように、把持装置１００の制御と連動して、負圧発生源２００の制御も行うことが有効である。制御装置４００は、ロボットアーム１１０を動作させ、吸着ハンド１２０を物品５００へ押し付けるが、十分に押し付けが出来る前と後とで、負圧発生源２００の動作を変化させる。例えば、押し付けができるまでは、負圧発生源２００の動作を停止しておき、押し付けが完了してから動作を開始する。もしくは、押し付けが完了するまでは、少ない吸引流量で負圧発生源２００を動作させておき、押し付けが完了してから吸引流量を増加させる。このような制御を行うことによって、十分な押し付けが行われない状態で側壁１２５が変形することを防止し、確実に吸着把持することができる。
In order to solve such a problem, it is effective that the control device 400 also controls the negative pressure generation source 200 in conjunction with the control of the gripping device 100, as shown in FIG. The control device 400 operates the robot arm 110 to press the suction hand 120 against the article 500, but changes the operation of the negative pressure generation source 200 before and after the suction hand 120 can be sufficiently pressed. For example, the operation of the negative pressure generation source 200 is stopped until the pressing is completed, and then the operation is started after the pressing is completed. Alternatively, the negative pressure generation source 200 is operated with a small suction flow rate until the pressing is completed, and then the suction flow rate is increased after the pressing is completed. By performing such control, it is possible to prevent the side wall 125 from being deformed in a state where sufficient pressing is not performed, and it is possible to reliably grip and grip the side wall 125.
次に、図１６のステップＳ００３において、制御装置４００が、吸着ハンド１２０が物品５００に十分に押し付けられたか否かを判定する方法について、詳しく述べる。まず、物品５００の位置及び形状が予め決められている場合には、吸着ハンド１２０の位置及び物品５００の位置から、制御装置４００は、どれだけ吸着ハンド１２０が押し付けられているのかを容易に判断可能である。物品５００が供給される位置が予め決められていない場合、または物品５００が未知の物体である場合であっても、ビジョンセンサやレーザ測距計などのセンサを用いることで、物品５００の位置及び形状を既知として扱うことができる。
Next, in step S003 of FIG. 16, a method for determining whether or not the suction hand 120 is sufficiently pressed against the article 500 will be described in detail. First, when the position and shape of the article 500 are predetermined, the control device 400 can easily determine how much the suction hand 120 is pressed from the position of the suction hand 120 and the position of the article 500. It is possible. Even if the position where the article 500 is supplied is not predetermined, or even if the article 500 is an unknown object, the position of the article 500 and the position of the article 500 can be determined by using a sensor such as a vision sensor or a laser range finder. The shape can be treated as known.
物品５００の位置または形状が正確に把握できない場合や、手探りでの把持を行う際には、次のような方法がある。まず、中空空間１２４や排気部１２１、配管３００など、接触部１２２から負圧発生源２００に至る流路のどこかに、負圧発生源２００による空気の吸引の状態を検出するセンサ３１０を配置する。センサ３１０としては、負圧を計測可能な圧力センサか、吸着ハンド１２０からの排気の流量を計測可能な流量センサのいずれか、もしくは両者を用いる。
When the position or shape of the article 500 cannot be accurately grasped, or when grasping by groping, there are the following methods. First, a sensor 310 for detecting the state of air suction by the negative pressure generation source 200 is arranged somewhere in the flow path from the contact portion 122 to the negative pressure generation source 200, such as the hollow space 124, the exhaust portion 121, and the pipe 300. To do. As the sensor 310, either or both of a pressure sensor capable of measuring negative pressure and a flow rate sensor capable of measuring the flow rate of the exhaust gas from the suction hand 120 are used.
次に、負圧発生源２００による吸着ハンド１２０からの排気を少ない状態にする。これにより、もし吸着ハンド１２０を物品５００に押し付けたとしても、不十分な押し付けでは側壁１２５が変形するほどの負圧が生じないようにする。ここで、不十分な押し付けとは、吸着ハンド１２０と物品５００との間に隙間がある状態を指す。この状態で、ロボットアーム１１０による吸着ハンド１２０の押し付け動作中に、センサ３１０の値の変化を監視する。もし、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられ、接触部１２２の開口が物品５００により塞がれていけば、吸着ハンド１２０の内部の負圧の大きさ増加し、排気される流量は減少していく。制御装置４００は、センサの出力値の変化を参照し、予め物品５００に対して定めておいた閾値とセンサ３１０の出力値とを比較して、十分に押し付けがなされたか否かを判断する。
Next, the exhaust from the suction hand 120 by the negative pressure generation source 200 is reduced. As a result, even if the suction hand 120 is pressed against the article 500, a negative pressure that deforms the side wall 125 is not generated by insufficient pressing. Here, insufficient pressing refers to a state in which there is a gap between the suction hand 120 and the article 500. In this state, the change in the value of the sensor 310 is monitored during the pressing operation of the suction hand 120 by the robot arm 110. If the suction hand 120 is pressed against the article 500 and the opening of the contact portion 122 is closed by the article 500, the magnitude of the negative pressure inside the suction hand 120 increases and the exhaust flow rate decreases. I will go. The control device 400 refers to the change in the output value of the sensor, compares the threshold value set for the article 500 in advance with the output value of the sensor 310, and determines whether or not the pressure is sufficiently pressed.
さらに他の方法としては、吸着ハンド１２０を物品５００に押し付けた際の反力を用いる方法もある。ロボットアーム１１０または吸着ハンド１２０に反力を測定する機能を持たせる。例えば、ロボットアーム１１０の手首に力センサを取り付けるか、関節にトルクセンサを設ける。もしくは、ロボットアーム１１０を駆動するモータの電流から関節のトルクを推定する、という方法もある。吸着ハンド１２０にロードセルなどの力センサを取り付けたり、ひずみゲージを貼り付けたりして力を測定しても良い。
As another method, there is also a method of using the reaction force when the suction hand 120 is pressed against the article 500. The robot arm 110 or the suction hand 120 is provided with a function of measuring the reaction force. For example, a force sensor is attached to the wrist of the robot arm 110, or a torque sensor is provided at the joint. Alternatively, there is also a method of estimating the joint torque from the current of the motor that drives the robot arm 110. A force sensor such as a load cell may be attached to the suction hand 120, or a strain gauge may be attached to measure the force.
変形部１２３の側壁１２５は柔軟に構成されているため、物品５００に接触部１２２が触れてから、側壁１２５は次第に変形していく。制御装置４００はこの際の反力の増加を計測し、計算された半力が予め定めた閾値を超えると、制御装置４００は吸着ハンド１２０が十分に押し付けられたと判断する。もしくは、制御装置４００は、接触部１２２と物品５００が接触した瞬間を反力で判断し、その時点からのロボットアーム１１０の移動量から押し付け量を計算する。押し付け量が予め物品５００に対して定めた閾値を超えると、制御装置４００は十分に押し付けられたと制御装置で判断する。
Since the side wall 125 of the deformed portion 123 is flexibly configured, the side wall 125 is gradually deformed after the contact portion 122 touches the article 500. The control device 400 measures the increase in the reaction force at this time, and when the calculated half force exceeds a predetermined threshold value, the control device 400 determines that the suction hand 120 is sufficiently pressed. Alternatively, the control device 400 determines the moment when the contact portion 122 and the article 500 come into contact with each other by the reaction force, and calculates the pressing amount from the moving amount of the robot arm 110 from that time. When the pressing amount exceeds a threshold value set in advance for the article 500, the control device 400 determines that the pressing device 400 is sufficiently pressed.
以上で述べたように、本実施の形態の把持装置１００において、吸着ハンド１２０は、吸着ハンド１２０の内部の空気を排出させる排気部１２１と、物品５００を把持する際に物品５００に接触させる接触部１２２と、物品５００を把持する際に少なくとも１方向に変形する変形部１２３とを備える。また、吸着ハンド１２０は、排気部１２１及び接触部１２２で開口した中空構造である。また、変形部１２３は、接触部１２２の開口の周方向に連続した構造で中空空間１２４を取り囲む側壁１２５を有する。また、物品５００を把持する際に、排気部１２１から空気が排出されることで発生する吸着ハンド１２０の内部の負圧と、吸着ハンド１２０の外部の大気圧との差圧によって側壁１２５が変形することで、変形部１２３が変形する。また、吸着ハンド１２０と物品５００との間に吸着ハンド１２０の内部に空気が流入する隙間が存在する場合には、側壁１２５は、隙間を塞ぐように変形する。本実施の形態の把持装置１００によれば、簡単な構造で、様々な対象物を把持可能となる。
As described above, in the gripping device 100 of the present embodiment, the suction hand 120 is in contact with the exhaust portion 121 for discharging the air inside the suction hand 120 and the article 500 when gripping the article 500. A portion 122 and a deformed portion 123 that deforms in at least one direction when gripping the article 500 are provided. Further, the suction hand 120 has a hollow structure opened by the exhaust portion 121 and the contact portion 122. Further, the deformed portion 123 has a side wall 125 surrounding the hollow space 124 in a structure continuous in the circumferential direction of the opening of the contact portion 122. Further, when gripping the article 500, the side wall 125 is deformed by the differential pressure between the negative pressure inside the suction hand 120 generated by discharging air from the exhaust unit 121 and the atmospheric pressure outside the suction hand 120. By doing so, the deformed portion 123 is deformed. Further, when there is a gap through which air flows into the suction hand 120 between the suction hand 120 and the article 500, the side wall 125 is deformed so as to close the gap. According to the gripping device 100 of the present embodiment, various objects can be gripped with a simple structure.
実施の形態２．
実施の形態１では、吸着ハンドが物品を吸着する以前に側壁が変形してしまうことを防ぐために、吸着ハンドの内部に発生する負圧の大きさを変化させる方法について述べた。一方、本実施の形態では、吸着ハンドのパッド内部に生じうる負圧の大きさを変更するのでは無く、吸着ハンドの側壁の剛性を変更することが可能となる把持装置について述べる。
Embodiment 2.
In the first embodiment, a method of changing the magnitude of the negative pressure generated inside the suction hand is described in order to prevent the side wall from being deformed before the suction hand sucks the article. On the other hand, in the present embodiment, the gripping device capable of changing the rigidity of the side wall of the suction hand instead of changing the magnitude of the negative pressure that can be generated inside the pad of the suction hand will be described.
図１７は、本発明の実施の形態２における把持装置１００が備える吸着ハンド１２０の外観を示す斜視図である。また、図１８は、本発明の実施の形態２における把持装置１００が備える吸着ハンド１２０の切断形状を示す図である。なお、図１８は、吸着ハンド１２０をＸ−Ｚ平面と平行な面で切断した形状を示している。本実施の形態の把持装置１００及びロボットシステムは、吸着ハンド１２０の構成及び制御装置４００で実行される処理のみが実施の形態１におけるものと異なり、他の構成は図１におけるものと同様である。以降では、実施の形態１との相違点について説明する。
FIG. 17 is a perspective view showing the appearance of the suction hand 120 included in the gripping device 100 according to the second embodiment of the present invention. Further, FIG. 18 is a diagram showing a cut shape of the suction hand 120 included in the gripping device 100 according to the second embodiment of the present invention. Note that FIG. 18 shows a shape in which the suction hand 120 is cut along a plane parallel to the XX plane. The gripping device 100 and the robot system of the present embodiment differ from those of the first embodiment only in the configuration of the suction hand 120 and the processing executed by the control device 400, and the other configurations are the same as those in FIG. .. Hereinafter, the differences from the first embodiment will be described.
図１７及び図１８に示す通り、本実施の形態の把持装置１００における吸着ハンド１２０は、排気部１２１、接触部１２２、変形部１２３、切替弁１４１、及び接続チューブ１４２を備える。また、変形部１２３は、中空空間１２４、側壁１２５、及び環状チューブ１２８を備える。図１７及び図１８に示す把持装置１００は、切替弁１４１、接続チューブ１４２、及び環状チューブ１２８を備える点を除いては、実施の形態１におけるものと同様である。
As shown in FIGS. 17 and 18, the suction hand 120 in the gripping device 100 of the present embodiment includes an exhaust portion 121, a contact portion 122, a deformation portion 123, a switching valve 141, and a connecting tube 142. Further, the deformed portion 123 includes a hollow space 124, a side wall 125, and an annular tube 128. The gripping device 100 shown in FIGS. 17 and 18 is the same as that in the first embodiment except that the switching valve 141, the connecting tube 142, and the annular tube 128 are provided.
吸着ハンド１２０は、側壁１２５の外部に環状チューブ１２８が装着されている。環状チューブ１２８は、接続チューブ１４２を介して切替弁１４１に接続される。切替弁１４１は、接続チューブ１４２を介して、環状チューブ１２８への圧縮空気の供給、または環状チューブ１２８からの空気の排出を行う。切替弁１４１の動作によって、環状チューブ１２８の内部の加圧、または環状チューブ１２８の内部の減圧が可能となっている。切替弁１４１の動作は制御装置４００によって制御される。
The suction hand 120 has an annular tube 128 mounted on the outside of the side wall 125. The annular tube 128 is connected to the switching valve 141 via the connecting tube 142. The switching valve 141 supplies compressed air to the annular tube 128 or discharges air from the annular tube 128 via the connecting tube 142. By the operation of the switching valve 141, it is possible to pressurize the inside of the annular tube 128 or depressurize the inside of the annular tube 128. The operation of the switching valve 141 is controlled by the control device 400.
環状チューブ１２８及び接続チューブ１４２は薄く、柔らかい材質で構成されている。環状チューブ１２８の内部が加圧されると、環状チューブ１２８の壁面は膨張し、剛性が増加する。このため、環状チューブ１２８が取り付けられた側壁１２５も、変形が抑制され、剛性が増加する。環状チューブ１２８の内部が減圧されると、環状チューブ１２８は柔らかくなるため、側壁１２５は変形しやすくなり、剛性が低下する。押し付け方向に対して垂直な面内に環状チューブ１２８を配置することで、側壁１２５の潰れに対する剛性を高めつつ、押し付け方向への柔らかさは保つことが出来る。なお、側壁１２５の潰れとは、中空空間１２４に発生する負圧によって、側壁１２５が中空空間１２４に向かって変形することを指している。
The annular tube 128 and the connecting tube 142 are made of a thin and soft material. When the inside of the annular tube 128 is pressurized, the wall surface of the annular tube 128 expands and the rigidity increases. Therefore, the side wall 125 to which the annular tube 128 is attached also suppresses deformation and increases rigidity. When the inside of the annular tube 128 is depressurized, the annular tube 128 becomes soft, so that the side wall 125 is easily deformed and the rigidity is lowered. By arranging the annular tube 128 in a plane perpendicular to the pressing direction, it is possible to increase the rigidity of the side wall 125 against crushing and maintain the softness in the pressing direction. The collapse of the side wall 125 means that the side wall 125 is deformed toward the hollow space 124 due to the negative pressure generated in the hollow space 124.
環状チューブ１２８は、外部から注入される流体を収容する流体収容部として機能する。なお、本実施の形態の把持装置１００においては、流体として空気を例示しているが、空気以外の気体、または水などの液体であっても良い。上述の通り、環状チューブ１２８に流体が注入されることで、環状チューブ１２８は加圧され、側壁１２５の剛性が増加する。一方、環状チューブ１２８から流体が排出されることで、環状チューブ１２８は減圧され、側壁１２５の剛性が低下する。側壁１２５は、剛性が低下した状態で、吸着ハンド１２０の内部に発生する負圧によって変形する。
The annular tube 128 functions as a fluid accommodating portion for accommodating the fluid injected from the outside. In the gripping device 100 of the present embodiment, air is exemplified as the fluid, but a gas other than air or a liquid such as water may be used. As described above, by injecting the fluid into the annular tube 128, the annular tube 128 is pressurized and the rigidity of the side wall 125 is increased. On the other hand, when the fluid is discharged from the annular tube 128, the pressure of the annular tube 128 is reduced and the rigidity of the side wall 125 is reduced. The side wall 125 is deformed by the negative pressure generated inside the suction hand 120 in a state where the rigidity is reduced.
図１９は、制御装置４００が実行する処理の流れを示す図である。まず、ステップＳ０１１において、制御装置４００は、切替弁１４１を制御し、環状チューブ１２８に空気を注入し、環状チューブ１２８の内部を加圧して、側壁１２５の剛性を高める。次に、ステップＳ０１２において、制御装置４００は、負圧発生源２００を制御し、吸着ハンド１２０の内部に負圧を発生させる。この際に発生させる負圧の大きさは、物品の把持に必要と想定される大きさとする。
FIG. 19 is a diagram showing a flow of processing executed by the control device 400. First, in step S011, the control device 400 controls the switching valve 141, injects air into the annular tube 128, pressurizes the inside of the annular tube 128, and increases the rigidity of the side wall 125. Next, in step S012, the control device 400 controls the negative pressure generation source 200 to generate a negative pressure inside the suction hand 120. The magnitude of the negative pressure generated at this time is assumed to be the magnitude required for gripping the article.
次に、ステップＳ００２において、制御装置４００は、ロボットアーム１１０を制御し、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられるように、吸着ハンド１２０を移動する。次に、ステップＳ００３において、制御装置４００は、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられたか否かを確認する。ステップＳ００３において、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられていないと判定された場合は、制御装置４００の処理はステップＳ００２へと戻り、制御装置４００は吸着ハンド１２０をさらに移動させる。一方、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられていると判定された場合は、制御装置４００の処理はステップＳ０１３へと進む。ステップＳ００２及びステップＳ００３における処理は、実施の形態１におけるものと同様である。
Next, in step S002, the control device 400 controls the robot arm 110 and moves the suction hand 120 so that the suction hand 120 is pressed against the article 500. Next, in step S003, the control device 400 confirms whether or not the suction hand 120 is pressed against the article 500. If it is determined in step S003 that the suction hand 120 is not pressed against the article 500, the process of the control device 400 returns to step S002, and the control device 400 further moves the suction hand 120. On the other hand, when it is determined that the suction hand 120 is pressed against the article 500, the process of the control device 400 proceeds to step S013. The processing in step S002 and step S003 is the same as that in the first embodiment.
ステップＳ０１３では、制御装置４００は、切替弁１４１を制御し、環状チューブ１２８から空気を排出し、環状チューブ１２８の内部を減圧して、側壁１２５の剛性を低下させる。この結果、吸着ハンド１２０の内部に発生している負圧の影響によって、側壁１２５が変形する。ステップＳ００５以降の処理は、実施の形態１における処理と同様であるので、説明を省略する。
In step S013, the control device 400 controls the switching valve 141, discharges air from the annular tube 128, depressurizes the inside of the annular tube 128, and reduces the rigidity of the side wall 125. As a result, the side wall 125 is deformed by the influence of the negative pressure generated inside the suction hand 120. Since the processing after step S005 is the same as the processing in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
以上のように、本実施の形態の把持装置１００において、吸着ハンド１２０は、側壁１２５の周囲に取り付けられた環状の環状チューブ１２８と、環状チューブ１２８の内部を加圧または減圧する切替弁１４１とを有する。この結果、吸着ハンド１２０は、吸着ハンド１２０の内部の負圧に対する側壁１２５の剛性が可変となる。この吸着ハンド１２０を備えた把持装置１００は、様々な物品５００を把持可能となる。
As described above, in the gripping device 100 of the present embodiment, the suction hand 120 includes an annular tubular tube 128 attached around the side wall 125 and a switching valve 141 that pressurizes or depressurizes the inside of the annular tube 128. Has. As a result, the suction hand 120 has a variable rigidity of the side wall 125 with respect to the negative pressure inside the suction hand 120. The gripping device 100 provided with the suction hand 120 can grip various articles 500.
また、本実施の形態の把持装置１００を備えたロボットシステムにおいて、制御装置４００は、環状チューブ１２８を加圧して側壁１２５の剛性を高めた状態で、吸着ハンド１２０を物品５００に押し付け、その後に、環状チューブ１２８を減圧して側壁１２５の剛性を低下させる。この結果、本実施の形態の把持装置１００を備えたロボットシステムは、様々な物品５００を把持可能となる。
Further, in the robot system provided with the gripping device 100 of the present embodiment, the control device 400 presses the suction hand 120 against the article 500 in a state where the annular tube 128 is pressurized to increase the rigidity of the side wall 125, and then the suction hand 120 is pressed against the article 500. , The annular tube 128 is depressurized to reduce the rigidity of the side wall 125. As a result, the robot system provided with the gripping device 100 of the present embodiment can grip various articles 500.
実施の形態３．
吸着ハンド１２０は、更に別の構成とすることもできる。実施の形態２の把持装置１００では、流体収容部は側壁１２５の外部に設けられている。一方、本実施の形態の把持装置１００では、流体収容部は側壁１２５の内部に設けられる。
Embodiment 3.
The suction hand 120 may have a different configuration. In the gripping device 100 of the second embodiment, the fluid accommodating portion is provided outside the side wall 125. On the other hand, in the gripping device 100 of the present embodiment, the fluid accommodating portion is provided inside the side wall 125.
図２０は、本発明の実施の形態３における把持装置１００が備える吸着ハンド１２０の外観を示す斜視図である。また、図２１は、本発明の実施の形態３における把持装置１００が備える吸着ハンド１２０の切断形状を示す図である。なお、図２１は、吸着ハンド１２０をＸ−Ｚ平面と平行な面で切断した形状を示している。また、図２２は、本発明の実施の形態３における把持装置１００が備える吸着ハンド１２０の形状を示す透視図である。図２２は、吸着ハンド１２０の構成要素の一部を透過して描いた透視図である。本実施の形態の把持装置１００及びロボットシステムは、吸着ハンド１２０の構成のみが、実施の形態２におけるものと異なる。したがって、制御装置４００の制御についても、実施の形態２におけるものと同様となる。以降では、実施の形態２との相違点について説明する。
FIG. 20 is a perspective view showing the appearance of the suction hand 120 included in the gripping device 100 according to the third embodiment of the present invention. Further, FIG. 21 is a diagram showing a cut shape of the suction hand 120 included in the gripping device 100 according to the third embodiment of the present invention. Note that FIG. 21 shows a shape in which the suction hand 120 is cut along a plane parallel to the XX plane. Further, FIG. 22 is a perspective view showing the shape of the suction hand 120 included in the gripping device 100 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 22 is a perspective view of a part of the components of the suction hand 120 which is transparently drawn. The gripping device 100 and the robot system of the present embodiment differ from those of the second embodiment only in the configuration of the suction hand 120. Therefore, the control of the control device 400 is the same as that in the second embodiment. Hereinafter, the differences from the second embodiment will be described.
図２０、図２１及び図２２に示す吸着ハンド１２０においては、側壁１２５は、内壁１２５ａ及び外壁１２５ｂを備える２重構造となっており、内壁１２５ａ及び外壁１２５ｂとの間に気密性を有する気密空間１２９を備えている。気密空間１２９は、側壁１２５の内部に設けられた流体収容部として機能する。なお、内壁１２５ａ及び外壁１２５ｂは、別体である必要はなく、側壁１２５は袋状になっていても良い。
In the suction hand 120 shown in FIGS. 20, 21 and 22, the side wall 125 has a double structure including an inner wall 125a and an outer wall 125b, and is an airtight space having airtightness between the inner wall 125a and the outer wall 125b. It has 129. The airtight space 129 functions as a fluid accommodating portion provided inside the side wall 125. The inner wall 125a and the outer wall 125b do not have to be separate bodies, and the side wall 125 may have a bag shape.
気密空間１２９は、接続チューブ１４２を介して切替弁１４１と接続されている。したがって、制御装置４００は、切替弁１４１を制御することによって、気密空間１２９に流体を注入して気密空間１２９を加圧したり、気密空間１２９から流体を排出して気密空間１２９を減圧したりすることが可能である。気密空間１２９には、気密空間が過度に膨張するのを防止する目的で、仕切り１４３が配置されている。仕切り１４３は、接触部１２２側から排気部１２１側にかけて、気密空間１２９を完全に分断しているわけではなく、接触部１２２側に寄せて設置されている。気密空間１２９において、仕切り１４３よりも排気部１２１側には、流体の流路１４４が設けられている。したがって、気密空間１２９は、仕切り１４３で完全に分割されている訳ではなく、切替弁１４１によって供給される加圧流体は、流路１４４を経由して気密空間１２９の全体に行き渡る。
The airtight space 129 is connected to the switching valve 141 via the connecting tube 142. Therefore, by controlling the switching valve 141, the control device 400 injects a fluid into the airtight space 129 to pressurize the airtight space 129, or discharges the fluid from the airtight space 129 to depressurize the airtight space 129. It is possible. A partition 143 is arranged in the airtight space 129 for the purpose of preventing the airtight space from expanding excessively. The partition 143 does not completely divide the airtight space 129 from the contact portion 122 side to the exhaust portion 121 side, but is installed closer to the contact portion 122 side. In the airtight space 129, a fluid flow path 144 is provided on the exhaust portion 121 side of the partition 143. Therefore, the airtight space 129 is not completely divided by the partition 143, and the pressurized fluid supplied by the switching valve 141 spreads throughout the airtight space 129 via the flow path 144.
内壁１２５ａ、外壁１２５ｂ、及び仕切り１４３は、柔軟な部材を用いて、柔軟に構成されている。制御装置４００は、気密空間１２９を加圧する事により、内壁１２５ａ及び外壁１２５ｂを膨張させ、側壁１２５の剛性を増加させることが可能である。これにより、実施の形態２における把持装置１００と同様に、吸着ハンド１２０が物品５００を吸着する以前に、側壁１２５が変形して潰れてしまうことを防止することができる。
The inner wall 125a, the outer wall 125b, and the partition 143 are flexibly configured by using a flexible member. By pressurizing the airtight space 129, the control device 400 can expand the inner wall 125a and the outer wall 125b and increase the rigidity of the side wall 125. As a result, similarly to the gripping device 100 in the second embodiment, it is possible to prevent the side wall 125 from being deformed and crushed before the suction hand 120 sucks the article 500.
実施の形態４．
吸着ハンド１２０は、更に別の構成とすることもできる。実施の形態３の把持装置１００では、側壁１２５の内部に設けた気密空間１２９を流体収容部として機能させていた。一方、本実施の形態の把持装置１００では、粒状の物質である粒状体を収容する粒状体収容部として気密空間１２９を機能させる。
Embodiment 4.
The suction hand 120 may have a different configuration. In the gripping device 100 of the third embodiment, the airtight space 129 provided inside the side wall 125 functions as a fluid accommodating portion. On the other hand, in the gripping device 100 of the present embodiment, the airtight space 129 functions as a granular material accommodating portion for accommodating the granular material which is a granular substance.
図２３は、本発明の実施の形態４における把持装置１００が備える吸着ハンド１２０の切断形状を示す図である。なお、図２３は、吸着ハンド１２０をＸ−Ｚ平面と平行な面で切断した形状を示している。本実施の形態の把持装置１００及びロボットシステムは、吸着ハンド１２０の構成及び制御装置４００で実行される処理のみが、実施の形態３におけるものと異なる。以降では、実施の形態３との相違点について説明する。
FIG. 23 is a diagram showing a cut shape of the suction hand 120 included in the gripping device 100 according to the fourth embodiment of the present invention. Note that FIG. 23 shows a shape in which the suction hand 120 is cut along a plane parallel to the XX plane. The gripping device 100 and the robot system of the present embodiment differ from those of the third embodiment only in the configuration of the suction hand 120 and the processing executed by the control device 400. Hereinafter, the differences from the third embodiment will be described.
図２３に示す吸着ハンド１２０においては、側壁１２５は、内壁１２５ａ及び外壁１２５ｂを備える２重構造となっており、内壁１２５ａ及び外壁１２５ｂとの間に気密性を有する気密空間１２９を備えている。気密空間１２９は、側壁１２５の内部に設けられた粒状体収容部として機能する。なお、内壁１２５ａ及び外壁１２５ｂは、別体である必要はなく、側壁１２５は袋状になっていても良い。気密空間１２９の中には、粒状の物質である粒状体１４５が充填されている。粒状体１４５は、例えば、発泡スチロールやビーズといった物質である。粒状体１４５は、表面の起伏が大きく、表面の摩擦が大きなものが好ましい。粒状体１４５の大きさとしては、およそ０．１〜１ｍｍ程度のものが選定される。
In the suction hand 120 shown in FIG. 23, the side wall 125 has a double structure including an inner wall 125a and an outer wall 125b, and has an airtight space 129 having airtightness between the inner wall 125a and the outer wall 125b. The airtight space 129 functions as a granular material accommodating portion provided inside the side wall 125. The inner wall 125a and the outer wall 125b do not have to be separate bodies, and the side wall 125 may have a bag shape. The airtight space 129 is filled with granular material 145, which is a granular substance. Granule 145 is a substance such as Styrofoam or beads. The granular material 145 preferably has a large surface undulation and a large surface friction. As the size of the granular material 145, one having a size of about 0.1 to 1 mm is selected.
気密空間１２９は、接続チューブ１４２を介して切替弁１４１と接続されている。制御装置４００は、切替弁１４１を制御することによって、気密空間１２９から空気を排出して気密空間１２９を減圧した状態と、気密空間１２９を外部とつなげて気密空間１２９を大気圧と同じにした状態とを切り替えることができる。図２４は、本発明の実施の形態４における把持装置１００において気密空間１２９が大気圧となった場合を示す模式図である。図２４は、気密空間１２９の断面の一部を拡大した図となっている。粒状体１４５は、気密空間１２９が大気圧の状態では過密にならないように、気密空間１２９に充填されている。したがって、気密空間１２９が大気圧の状態では、粒状体１４５同士が自由に移動できる状態となり、側壁１２５は柔軟性を有する。
The airtight space 129 is connected to the switching valve 141 via the connecting tube 142. The control device 400 controls the switching valve 141 to discharge air from the airtight space 129 to reduce the pressure in the airtight space 129, and connects the airtight space 129 to the outside to make the airtight space 129 the same as the atmospheric pressure. You can switch between states. FIG. 24 is a schematic view showing a case where the airtight space 129 becomes atmospheric pressure in the gripping device 100 according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 24 is an enlarged view of a part of the cross section of the airtight space 129. The granular material 145 is filled in the airtight space 129 so that the airtight space 129 does not become overcrowded in the state of atmospheric pressure. Therefore, when the airtight space 129 is at atmospheric pressure, the granules 145 can move freely with each other, and the side wall 125 has flexibility.
図２５は、本発明の実施の形態４における把持装置１００において気密空間１２９が減圧された場合を示す模式図である。図２５は、気密空間１２９の断面の一部を拡大した図となっている。気密空間１２９が減圧された状態では、粒状体１４５は密着し、互いの摩擦によって自由に移動することができない。したがって、側壁１２５は硬くなり、側壁１２５の剛性が高い状態を作り出すことができる。制御装置４００は、気密空間１２９を減圧した状態と、気密空間１２９を大気圧と同じにした状態とを切り替えることで、側壁１２５の剛性を変化させ、吸着ハンド１２０が物品５００を吸着する以前に側壁１２５が変形して潰れてしまうことを防止する。
FIG. 25 is a schematic view showing a case where the airtight space 129 is depressurized in the gripping device 100 according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 25 is an enlarged view of a part of the cross section of the airtight space 129. When the airtight space 129 is depressurized, the granules 145 are in close contact with each other and cannot move freely due to friction with each other. Therefore, the side wall 125 becomes hard, and it is possible to create a state in which the side wall 125 has high rigidity. The control device 400 changes the rigidity of the side wall 125 by switching between a state in which the airtight space 129 is depressurized and a state in which the airtight space 129 is the same as the atmospheric pressure, and before the suction hand 120 sucks the article 500. It prevents the side wall 125 from being deformed and crushed.
図２６は、制御装置４００が実行する処理の流れを示す図である。まず、ステップＳ０２１において、制御装置４００は、切替弁１４１を制御し、気密空間１２９から空気を排出し、気密空間１２９を減圧して、側壁１２５の剛性を高める。次に、ステップＳ０１２において、制御装置４００は、負圧発生源２００を制御し、吸着ハンド１２０の内部に負圧を発生させる。この際に発生させる負圧の大きさは、物品の把持に必要と想定される大きさとする。
FIG. 26 is a diagram showing a flow of processing executed by the control device 400. First, in step S021, the control device 400 controls the switching valve 141, discharges air from the airtight space 129, depressurizes the airtight space 129, and increases the rigidity of the side wall 125. Next, in step S012, the control device 400 controls the negative pressure generation source 200 to generate a negative pressure inside the suction hand 120. The magnitude of the negative pressure generated at this time is assumed to be the magnitude required for gripping the article.
次に、ステップＳ００２において、制御装置４００は、ロボットアーム１１０を制御し、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられるように、吸着ハンド１２０を移動する。次に、ステップＳ００３において、制御装置４００は、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられたか否かを確認する。ステップＳ００３において、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられていないと判定された場合は、制御装置４００の処理はステップＳ００２へと戻り、制御装置４００は吸着ハンド１２０をさらに移動させる。一方、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられていると判定された場合は、制御装置４００の処理はステップＳ０２２へと進む。ステップＳ００２及びステップＳ００３における処理は、実施の形態１におけるものと同様である。
Next, in step S002, the control device 400 controls the robot arm 110 and moves the suction hand 120 so that the suction hand 120 is pressed against the article 500. Next, in step S003, the control device 400 confirms whether or not the suction hand 120 is pressed against the article 500. If it is determined in step S003 that the suction hand 120 is not pressed against the article 500, the process of the control device 400 returns to step S002, and the control device 400 further moves the suction hand 120. On the other hand, when it is determined that the suction hand 120 is pressed against the article 500, the process of the control device 400 proceeds to step S022. The processing in step S002 and step S003 is the same as that in the first embodiment.
ステップＳ０２２では、制御装置４００は、切替弁１４１を制御し、気密空間１２９を外部と連通させ、気密空間１２９を大気圧にして、側壁１２５の剛性を低下させる。この結果、吸着ハンド１２０の内部に発生している負圧の影響によって、側壁１２５が変形する。ステップＳ００５以降の処理は、実施の形態１における処理と同様であるので、説明を省略する。
In step S022, the control device 400 controls the switching valve 141, communicates the airtight space 129 with the outside, makes the airtight space 129 atmospheric pressure, and reduces the rigidity of the side wall 125. As a result, the side wall 125 is deformed by the influence of the negative pressure generated inside the suction hand 120. Since the processing after step S005 is the same as the processing in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
図２７は、制御装置４００が実行する別の処理の流れを示す図である。図２７に示す処理の流れは、図２６に示すものと比較して、ステップＳ００７の処理の前にステップＳ０２３の処理が挿入されている点のみが異なる。ステップＳ０２３において、制御装置４００は、切替弁１４１を制御し、気密空間１２９から空気を排出し、気密空間１２９を減圧して、側壁１２５の剛性を高める。制御装置４００がステップＳ０２３の処理を行うことで、十分な把持力が得られた際の側壁１２５の形状を保ったままで、側壁１２５の剛性を高めることが可能となる。このため、物品５００を持ち上げた際に、物品５００の重みによって側壁１２５が再び変形するのを防止することができる。
FIG. 27 is a diagram showing a flow of another process executed by the control device 400. The flow of processing shown in FIG. 27 is different from that shown in FIG. 26 only in that the processing of step S023 is inserted before the processing of step S007. In step S023, the control device 400 controls the switching valve 141, discharges air from the airtight space 129, depressurizes the airtight space 129, and increases the rigidity of the side wall 125. By performing the process of step S023 by the control device 400, it is possible to increase the rigidity of the side wall 125 while maintaining the shape of the side wall 125 when a sufficient gripping force is obtained. Therefore, when the article 500 is lifted, it is possible to prevent the side wall 125 from being deformed again due to the weight of the article 500.
この効果は、物品５００の重量が重い場合、または吸着ハンド１２０が物品５００を把持したまま物品５００の姿勢を変更する場合に特に有効となる。このような場合、側壁１２５の剛性が低いと側壁１２５が変形し、吸着ハンド１２０と物品５００との間に隙間が生じ、物品を取り落とす場合がある。ステップＳ０２３の処理を行うことで、十分な把持力が得られている状態で側壁１２５の形状を保持でき、上記のような場合にもしっかりと把持を行う事が可能になる。
This effect is particularly effective when the weight of the article 500 is heavy, or when the suction hand 120 changes the posture of the article 500 while holding the article 500. In such a case, if the rigidity of the side wall 125 is low, the side wall 125 is deformed, a gap is formed between the suction hand 120 and the article 500, and the article may be dropped. By performing the process of step S023, the shape of the side wall 125 can be maintained in a state where a sufficient gripping force is obtained, and it is possible to firmly grip even in the above case.
実施の形態５．
実施の形態１から４で述べた吸着ハンド１２０は、押し付け方向に深い中空構造を有し、図５に示すように、物品５００を包み込むように把持することができる。また、実施の形態１から４で述べた吸着ハンド１２０は、接触部１２２の開口より大きな物品５００や、板状の物品５００に対しては、図９に示すように、変形部１２３が物品５００の表面に沿うように平面状に変形して、物品５００を把持することが可能である。しかし、変形部１２３が平面状に変形する際には、側壁１２５に皺が発生し、その皺によって吸着ハンド１２０と物品５００との間に隙間を生じて把持力が低下する恐れがある。本実施の形態の把持装置は、大きな物品５００または板状の物品５００を把持する際に、側壁１２５に皺が生じにくく、把持力を高めることの出来る吸着ハンド１２０を備えるものである。
Embodiment 5.
The suction hand 120 described in the first to fourth embodiments has a hollow structure deep in the pressing direction, and can be gripped so as to wrap the article 500 as shown in FIG. Further, in the suction hand 120 described in the first to fourth embodiments, the deformed portion 123 is the article 500 for the article 500 larger than the opening of the contact portion 122 and the plate-shaped article 500, as shown in FIG. It is possible to grip the article 500 by deforming it in a plane along the surface of the article 500. However, when the deformed portion 123 is deformed into a flat surface, wrinkles are generated on the side wall 125, and the wrinkles may cause a gap between the suction hand 120 and the article 500 to reduce the gripping force. The gripping device of the present embodiment includes a suction hand 120 that is less likely to wrinkle on the side wall 125 and can increase the gripping force when gripping a large article 500 or a plate-shaped article 500.
図２８は、本発明の実施の形態５における把持装置１００が備える吸着ハンド１２０の外観を示す斜視図である。また、図２９は、本発明の実施の形態５における把持装置１００が備える吸着ハンド１２０の切断形状を示す図である。なお、図２９は、吸着ハンド１２０をＸ−Ｚ平面と平行な面で切断した形状を示している。本実施の形態の把持装置１００及びロボットシステムは、吸着ハンド１２０の構成のみが実施の形態１におけるものと異なり、他の構成は図１におけるものと同様である。以降では、実施の形態１との相違点について説明する。
FIG. 28 is a perspective view showing the appearance of the suction hand 120 included in the gripping device 100 according to the fifth embodiment of the present invention. Further, FIG. 29 is a diagram showing a cut shape of the suction hand 120 included in the gripping device 100 according to the fifth embodiment of the present invention. Note that FIG. 29 shows a shape in which the suction hand 120 is cut along a plane parallel to the XX plane. The gripping device 100 and the robot system of the present embodiment differ only in the configuration of the suction hand 120 from that in the first embodiment, and other configurations are the same as those in FIG. Hereinafter, the differences from the first embodiment will be described.
図２８及び図２９に示す吸着ハンド１２０においては、変形部１２３は、Ｚ軸方向への伸縮が容易な伸縮部としても機能する。図２８及び図２９において、伸縮方向であるＺ軸方向は、排気部１２１と接触部１２２とを結んだ方向である。より厳密には、図２８及び図２９において、Ｚ軸方向は、排気部１２１の開口の中心と、接触部１２２の開口の中心とを結んだ方向である。図２８及び図２９は、変形部１２３がＺ軸方向に伸びた状態を示している。
In the suction hand 120 shown in FIGS. 28 and 29, the deformed portion 123 also functions as a telescopic portion that can be easily expanded and contracted in the Z-axis direction. In FIGS. 28 and 29, the Z-axis direction, which is the expansion / contraction direction, is the direction connecting the exhaust portion 121 and the contact portion 122. More precisely, in FIGS. 28 and 29, the Z-axis direction is the direction connecting the center of the opening of the exhaust portion 121 and the center of the opening of the contact portion 122. 28 and 29 show a state in which the deformed portion 123 extends in the Z-axis direction.
吸着ハンド１２０は、これまでに述べたものと同様に、排気部１２１及び接触部１２２が開口した中空構造となっている。また、吸着ハンド１２０の中空空間１２４は、排気部側から接触部側に向かうにつれて、段階的に広くなっている。変形部１２３は、第１の筒状部１４６ａ、第２の筒状部１４６ｂ、第３の筒状部１４６ｃ、及び第４の筒状部１４６ｄを備えている。また、変形部１２３は、第１の連結部１４７ａ、第２の連結部１４７ｂ、第３の連結部１４７ｃも備える。第１の連結部１４７ａは、第１の筒状部１４６ａ及び第２の筒状部１４６ｂを連結する。また、第２の連結部１４７ｂは、第２の筒状部１４６ｂ及び第３の筒状部１４６ｃを連結する。また、第３の連結部１４７ｃは、第３の筒状部１４６ｃ及び第４の筒状部１４６ｄを連結する。
The suction hand 120 has a hollow structure in which the exhaust portion 121 and the contact portion 122 are opened, similar to those described above. Further, the hollow space 124 of the suction hand 120 is gradually widened from the exhaust portion side to the contact portion side. The deformed portion 123 includes a first tubular portion 146a, a second tubular portion 146b, a third tubular portion 146c, and a fourth tubular portion 146d. The deformed portion 123 also includes a first connecting portion 147a, a second connecting portion 147b, and a third connecting portion 147c. The first connecting portion 147a connects the first tubular portion 146a and the second tubular portion 146b. Further, the second connecting portion 147b connects the second tubular portion 146b and the third tubular portion 146c. Further, the third connecting portion 147c connects the third tubular portion 146c and the fourth tubular portion 146d.
なお、本実施の形態の把持装置１００では、４つの筒状部を備える構成を例示しているが、この構成に限定されるわけではなく、２つ以上の筒状部を備えていれば良い。本実施の形態の把持装置１００では、第４の筒状部１４６ｄの底面が接触部１２２となる。筒状部は、両端である上面および底面が開口した円筒形状である。すなわち、筒状部は、対向する２つの面が開口した円筒形状である。また、筒状部は、両端を結ぶ方向が伸縮方向と平行になるように配置されている。すなわち、筒状部は、伸縮方向であるＺ軸方向に対して開口が垂直となるように配置されている。言い換えると、筒状部は、開口がＸ−Ｙ平面と平行となるように配置されている。ここで、単に筒状部と記載した場合は、第１の筒状部１４６ａ〜第４の筒状部１４６ｄのそれぞれを指している。
Although the gripping device 100 of the present embodiment illustrates a configuration including four tubular portions, the present invention is not limited to this configuration, and it is sufficient that two or more tubular portions are provided. .. In the gripping device 100 of the present embodiment, the bottom surface of the fourth tubular portion 146d is the contact portion 122. The tubular portion has a cylindrical shape with both upper and lower surfaces open. That is, the tubular portion has a cylindrical shape with two opposing surfaces open. Further, the tubular portion is arranged so that the direction connecting both ends is parallel to the expansion / contraction direction. That is, the tubular portion is arranged so that the opening is perpendicular to the Z-axis direction, which is the expansion / contraction direction. In other words, the tubular portion is arranged so that the opening is parallel to the XY plane. Here, when it is simply described as a tubular portion, it refers to each of the first tubular portion 146a to the fourth tubular portion 146d.
吸着ハンド１２０が伸びた状態では、第１の筒状部１４６ａ、第２の筒状部１４６ｂ、第３の筒状部１４６ｃ、及び第４の筒状部１４６ｄは、Ｚ方向の異なる位置に配列されている。第１の筒状部１４６ａは、第２の筒状部１４６ｂよりも排気部１２１側に配置されている。また、第２の筒状部１４６ｂは、第３の筒状部１４６ｃよりも排気部１２１側に配置されている。また、第３の筒状部１４６ｃは、第４の筒状部１４６ｄよりも排気部１２１側に配置されている。
In the extended state of the suction hand 120, the first tubular portion 146a, the second tubular portion 146b, the third tubular portion 146c, and the fourth tubular portion 146d are arranged at different positions in the Z direction. Has been done. The first tubular portion 146a is arranged closer to the exhaust portion 121 than the second tubular portion 146b. Further, the second tubular portion 146b is arranged closer to the exhaust portion 121 than the third tubular portion 146c. Further, the third tubular portion 146c is arranged closer to the exhaust portion 121 than the fourth tubular portion 146d.
第１の筒状部１４６ａの開口は、第２の筒状部１４６ｂの開口よりも小さくなっている。さらに、第２の筒状部１４６ｂの開口は、第１の筒状部１４６ａを内部に収めることが可能な大きさとなっている。第２の筒状部１４６ｂの開口は、第３の筒状部１４６ｃの開口よりも小さくなっている。さらに、第３の筒状部１４６ｃの開口は、第２の筒状部１４６ｂを内部に収めることが可能な大きさとなっている。第３の筒状部１４６ｃの開口は、第４の筒状部１４６ｄの開口よりも小さくなっている。さらに、第４の筒状部１４６ｄの開口は、第３の筒状部１４６ｃを内部に収めることが可能な大きさとなっている。なお、開口が大きいとは、開口している面積が大きいことを意味する。したがって、伸縮方向から見ると、第１の筒状部１４６ａ、第２の筒状部１４６ｂ、第３の筒状部１４６ｃ、及び第４の筒状部１４６ｄは同心円状に配置されていることになる。
The opening of the first tubular portion 146a is smaller than the opening of the second tubular portion 146b. Further, the opening of the second tubular portion 146b has a size capable of accommodating the first tubular portion 146a inside. The opening of the second tubular portion 146b is smaller than the opening of the third tubular portion 146c. Further, the opening of the third tubular portion 146c has a size capable of accommodating the second tubular portion 146b inside. The opening of the third tubular portion 146c is smaller than the opening of the fourth tubular portion 146d. Further, the opening of the fourth tubular portion 146d has a size capable of accommodating the third tubular portion 146c inside. Note that a large opening means that the open area is large. Therefore, when viewed from the expansion / contraction direction, the first tubular portion 146a, the second tubular portion 146b, the third tubular portion 146c, and the fourth tubular portion 146d are arranged concentrically. Become.
ここで、筒状部の形状について、さらに説明する。本実施の形態の把持装置１００において、筒状部は、伸縮方向の両端が開口した中空構造の柱状の中空体を形成している。筒状部は環状に形成されているが、必ずしも円環状で有る必要はない。また、開口の大きさに対して、伸縮方向の長さが短くても良いし、長くても良い。開口の大きさは、例えば開口の径、対角線の長さ、又は開口の面積で表すことができる。本実施の形態においては、円筒形の筒状部を図示しているが、あくまで一例である。一方、本実施の形態の把持装置１００において、連結部も環状となっている。なお、単に連結部と記載した場合は、第１の連結部１４７ａ〜第３の連結部１４７ｃのそれぞれを指している。
Here, the shape of the tubular portion will be further described. In the gripping device 100 of the present embodiment, the tubular portion forms a columnar hollow body having a hollow structure in which both ends in the expansion / contraction direction are open. The tubular portion is formed in an annular shape, but it does not necessarily have to be an annular shape. Further, the length in the expansion / contraction direction may be short or long with respect to the size of the opening. The size of the opening can be expressed, for example, by the diameter of the opening, the length of the diagonal line, or the area of the opening. In the present embodiment, a cylindrical tubular portion is shown, but it is merely an example. On the other hand, in the gripping device 100 of the present embodiment, the connecting portion is also annular. In addition, when it is simply described as a connecting portion, it refers to each of the first connecting portion 147a to the third connecting portion 147c.
次に、変形部１２３が伸縮方向に伸縮する動作について述べる。図３０は、本発明の実施の形態５における把持装置１００が備える吸着ハンド１２０の外観を示す斜視図であり、変形部１２３が縮んだ状態の外観を示す斜視図である。また、図３１は、本発明の実施の形態５における把持装置１００が備える吸着ハンド１２０の切断形状を示す図であり、変形部１２３が縮んだ状態の切断形状を示す図である。なお、図３１は、吸着ハンド１２０をＸ−Ｚ平面と平行な面で切断した形状を示している。
Next, the operation of the deformed portion 123 expanding and contracting in the expansion and contraction direction will be described. FIG. 30 is a perspective view showing the appearance of the suction hand 120 included in the gripping device 100 according to the fifth embodiment of the present invention, and is a perspective view showing the appearance of the deformed portion 123 in a contracted state. Further, FIG. 31 is a diagram showing a cut shape of the suction hand 120 included in the gripping device 100 according to the fifth embodiment of the present invention, and is a diagram showing a cut shape in a state where the deformed portion 123 is contracted. Note that FIG. 31 shows a shape in which the suction hand 120 is cut along a plane parallel to the XX plane.
図３０及び図３１に示すように、本実施の形態の把持装置１００において、吸着ハンド１２０は、変形部１２３が折り畳まれることによって、縮んだ状態となる。より具体的は、変形部１２３が縮む際には、第１の筒状部１４６ａは、第２の筒状部１４６ｂの内部に位置するように移動する。また、第２の筒状部１４６ｂは、第３の筒状部１４６ｃの内部に位置するように移動する。また、第３の筒状部１４６ｃは、第４の筒状部１４６ｄの内部に位置するように移動する。ここで、内部に位置するとは、Ｘ−Ｙ平面と平行な同一の平面上に位置するとともに、Ｚ軸方向から見た時に、内側に位置していることを意味する。
As shown in FIGS. 30 and 31, in the gripping device 100 of the present embodiment, the suction hand 120 is in a contracted state when the deformed portion 123 is folded. More specifically, when the deformed portion 123 contracts, the first tubular portion 146a moves so as to be located inside the second tubular portion 146b. Further, the second tubular portion 146b moves so as to be located inside the third tubular portion 146c. Further, the third tubular portion 146c moves so as to be located inside the fourth tubular portion 146d. Here, "located inside" means that it is located on the same plane parallel to the XY plane and is located inside when viewed from the Z-axis direction.
変形部１２３が伸びた状態から縮んだ状態へと変化する際には、連結部と筒状部との接続箇所が折れ曲がる。すなわち、連結部と筒状部とは、接続箇所で折り曲げることができるように接続されている。また、連結部自身も屈曲可能な構成となっており、この結果、スムーズな折り畳み動作が実現できる。さらに、変形部１２３が伸びた状態において、連結部の表面と伸縮方向との成す角が、筒状部の側壁と伸縮方向との成す角よりも大きくなっていれば、変形部は折り畳みやすくなる。筒状部の側壁は、伸縮方向とほぼ平行になっていることが望ましい。
When the deformed portion 123 changes from the stretched state to the contracted state, the connection portion between the connecting portion and the tubular portion is bent. That is, the connecting portion and the tubular portion are connected so as to be bendable at the connecting portion. In addition, the connecting portion itself is also configured to be bendable, and as a result, a smooth folding operation can be realized. Further, when the deformed portion 123 is extended, if the angle formed by the surface of the connecting portion and the expansion / contraction direction is larger than the angle formed by the side wall of the tubular portion and the expansion / contraction direction, the deformed portion becomes easy to fold. .. It is desirable that the side wall of the tubular portion is substantially parallel to the expansion / contraction direction.
変形部１２３が伸びる際には、変形部１２３が縮む際とは逆の動作となる。変形部１２３が縮んだ状態では、それぞれの筒状部の下端は、Ｘ−Ｙ平面と平行な同一の平面上に配置されるとともに、それぞれの筒状部は、筒状部の径方向に配列されることになる。このように配列されるためには、内側に位置する筒状部の外径は、外側に隣接する筒状部の内径よりも小さい必要がある。
When the deformed portion 123 expands, the operation is opposite to that when the deformed portion 123 contracts. When the deformed portion 123 is contracted, the lower ends of the respective tubular portions are arranged on the same plane parallel to the XY plane, and the respective tubular portions are arranged in the radial direction of the tubular portion. Will be done. In order to be arranged in this way, the outer diameter of the tubular portion located inside needs to be smaller than the inner diameter of the tubular portion adjacent to the outside.
ただし、変形部１２３が縮んだ状態で、それぞれの筒状部の下端が同一の平面上に配置されるのは、物品５００の表面が平面である場合である。厳密には、筒状部の下端は、物品５００の表面に接触することになる。したがって、物品５００の表面の形状次第では、それぞれの筒状部の下端は、Ｚ方向の異なる位置に配置される場合もある。また、物品５００が小さい場合などでは、いくつかの筒状部の下端は、物品５００の表面に接触することがない。この場合には、物品５００の表面に接触しない筒状部の下端は、連結部及び筒状部の弾性と、伸縮方向に加えられる力とによって決定される位置に配置されることになる。
However, when the deformed portion 123 is contracted, the lower ends of the respective tubular portions are arranged on the same flat surface when the surface of the article 500 is a flat surface. Strictly speaking, the lower end of the tubular portion comes into contact with the surface of the article 500. Therefore, depending on the shape of the surface of the article 500, the lower ends of the respective tubular portions may be arranged at different positions in the Z direction. Further, when the article 500 is small, the lower ends of some tubular portions do not come into contact with the surface of the article 500. In this case, the lower end of the tubular portion that does not come into contact with the surface of the article 500 is arranged at a position determined by the elasticity of the connecting portion and the tubular portion and the force applied in the expansion / contraction direction.
このように構成された変形部１２３は、伸縮方向の力が加えられることによって、伸縮方向の長さが変わり、その結果、平面状に変形する。ロボットアーム１１０が吸着ハンド１２０を物品５００に押し付けることによって、変形部１２３に伸縮方向の力が加えられる。通常は、吸着ハンド１２０の押し付け方向は、伸縮方向と実質的に同一となる。または、吸着ハンドの内部の負圧によって、変形部１２３に伸縮方向の力が加えられる。この時、筒状部は、連結部と比較して伸縮方向の剛性が高くなるように構成すると、伸縮方向の力が加えられた場合でも、形状が安定する。ただし、筒状部は変形する必要があるので、ゴムやシリコンなどの柔軟な素材で形成することが考えられる。
The deformed portion 123 configured in this way is deformed into a flat shape as a result of changing the length in the stretching direction by applying a force in the stretching direction. When the robot arm 110 presses the suction hand 120 against the article 500, a force in the expansion / contraction direction is applied to the deformed portion 123. Normally, the pressing direction of the suction hand 120 is substantially the same as the expansion / contraction direction. Alternatively, a force in the expansion / contraction direction is applied to the deformed portion 123 by the negative pressure inside the suction hand. At this time, if the tubular portion is configured to have higher rigidity in the expansion / contraction direction than the connecting portion, the shape is stable even when a force in the expansion / contraction direction is applied. However, since the tubular portion needs to be deformed, it is conceivable to form it with a flexible material such as rubber or silicon.
連結部は、屈曲することが可能な柔軟な素材で形成することが考えられる。連結部は、適度な伸縮性があっても良い。連結部は、例えばゴムやシリコンなどの樹脂の膜により形成することが考えられる。筒状部と連結部とは、個別の部材であっても良いし、一体で形成し、厚みを変えることで剛性を調整することも考えられる。また、一体で成形した後に、補強材として別の部材を組み合わせることで、筒状部の剛性を得ることも考えられる。
The connecting portion may be formed of a flexible material that can be bent. The connecting portion may have appropriate elasticity. The connecting portion may be formed of, for example, a resin film such as rubber or silicon. The tubular portion and the connecting portion may be individual members, or they may be integrally formed and the rigidity may be adjusted by changing the thickness. It is also conceivable to obtain the rigidity of the tubular portion by combining another member as a reinforcing material after integrally molding.
連結部が複数ある場合は、変形部１２３を折り畳む方向の力が加わった際に、接触部１２２側の連結部が、排気部１２１側の連結部よりも先に折り畳まれるように、連結部の厚みや素材などを調整しておく。なお、変形部１２３を折り畳む方向の力は、図２８他における−Ｚ方向の力となる。また、変形部１２３が伸びた状態において、連結部の表面と伸縮方向との角度が大きいほど、折り畳みが発生しやすい。したがって、接触部１２２側の連結部ほど連結部の表面と伸縮方向との角度を大きくすることも考えられる。
When there are a plurality of connecting portions, the connecting portion on the contact portion 122 side is folded before the connecting portion on the exhaust portion 121 side when a force in the direction of folding the deformed portion 123 is applied. Adjust the thickness and material. The force in the direction of folding the deformed portion 123 is the force in the −Z direction in FIG. 28 and others. Further, in the stretched state of the deformed portion 123, the larger the angle between the surface of the connecting portion and the stretching direction, the easier it is for folding to occur. Therefore, it is conceivable that the angle between the surface of the connecting portion and the expansion / contraction direction is increased toward the connecting portion on the contact portion 122 side.
このように、変形部１２３を伸縮方向に折り畳みが可能な構成とすることで、吸着ハンド１２０の接触部の開口より大きな物品５００、または板状の物品５００を吸着する際に、伸縮方向の力が加えられた吸着ハンド１２０は折り畳まれ、平面状になる。したがって、本実施の形態の把持装置１００によれば、吸着時の側壁１２５における皺の発生を抑制し、より確実な把持を行うことができる。特に、中空空間１２４の広がり角が４５度以下などの小さい角度である場合には、通常であれば変形部１２３は平面状に変形しにくいが、変形部１２３を伸縮方向に折り畳みが可能な構成とすることで、変形部１２３は平面状に変形しやすくなる。また、小さな物品５００や複雑な形状の物品５００を把持する際には、吸着ハンド１２０を伸展させた状態で把持を行うことで、側壁１２５で包み込むように把持することができ、高い把持能力を得ることができる。なお、側壁１２５は、筒状部及び連結部で構成されている。
In this way, by making the deformable portion 123 foldable in the expansion / contraction direction, a force in the expansion / contraction direction is applied when the article 500 larger than the opening of the contact portion of the suction hand 120 or the plate-shaped article 500 is sucked. The suction hand 120 to which is added is folded and becomes flat. Therefore, according to the gripping device 100 of the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of wrinkles on the side wall 125 at the time of suction, and to perform more reliable gripping. In particular, when the spreading angle of the hollow space 124 is a small angle such as 45 degrees or less, the deformed portion 123 is normally difficult to be deformed into a flat surface, but the deformed portion 123 can be folded in the expansion / contraction direction. By doing so, the deformed portion 123 is easily deformed into a flat surface. Further, when gripping a small article 500 or an article 500 having a complicated shape, by gripping the suction hand 120 in an extended state, it is possible to grip the article 500 so as to wrap it around the side wall 125, thereby providing a high gripping ability. Obtainable. The side wall 125 is composed of a tubular portion and a connecting portion.
また、変形部１２３が折り畳まれると、複数の筒状部の底面が物品５００の表面に押し付けられることになる。この結果、吸着ハンド１２０の内部と連通する接触部の開口は、複数の筒状部によって同心円状に囲まれることになる。したがって、１つの筒状部で囲まれるだけでは、吸着ハンド１２０と物品との間の隙間を完全に塞ぐことができなくても、複数の筒状部で囲まれることで、外部から流入する空気をより減少させることが可能となる。さらに、屈曲可能に構成される連結部が、物品５００の表面に張り付くことで、外部から流入する空気をより減少させることが可能となる。以上のように、本実施の形態における吸着ハンド１２０によれば、吸着ハンド１２０の接触部の開口より大きな物品５００、または板状の物品５００に対して、高い把持力を得ることが可能となる。
Further, when the deformed portion 123 is folded, the bottom surfaces of the plurality of tubular portions are pressed against the surface of the article 500. As a result, the opening of the contact portion communicating with the inside of the suction hand 120 is concentrically surrounded by the plurality of tubular portions. Therefore, even if the gap between the suction hand 120 and the article cannot be completely closed by being surrounded by only one tubular portion, the air flowing in from the outside by being surrounded by a plurality of tubular portions. Can be further reduced. Further, the bendable connecting portion is attached to the surface of the article 500, so that the air flowing in from the outside can be further reduced. As described above, according to the suction hand 120 in the present embodiment, it is possible to obtain a high gripping force with respect to the article 500 larger than the opening of the contact portion of the suction hand 120 or the plate-shaped article 500. ..
さらに、本実施の形態の把持装置１００における吸着ハンド１２０は、他の実施の形態におけるものと組み合わせることができる。例えば、図２８に示す吸着ハンド１２０の変形部１２３の外部に環状チューブ１２８を備えても良い。また、図２８に示す吸着ハンド１２０の筒状部１４６ａ〜１４６ｄ及び連結部１４７ａ〜１４７ｃの内部に、流体収容部又は粒状体収容部を備えても良い。さらに、図２８に示す吸着ハンド１２０の筒状部１４６ａ〜１４６ｄの内部のみに、流体収容部又は粒状体収容部を備えても良い。
Further, the suction hand 120 in the gripping device 100 of the present embodiment can be combined with that of the other embodiment. For example, the annular tube 128 may be provided outside the deformed portion 123 of the suction hand 120 shown in FIG. 28. Further, a fluid accommodating portion or a granular material accommodating portion may be provided inside the tubular portions 146a to 146d and the connecting portions 147a to 147c of the suction hand 120 shown in FIG. 28. Further, the fluid accommodating portion or the granular material accommodating portion may be provided only inside the tubular portions 146a to 146d of the suction hand 120 shown in FIG. 28.
実施の形態６．
実施の形態１から５までのロボットシステムでは、１つの負圧発生源２００を備える構成としていた。ここで、様々な物品５００を吸着ハンド１２０で把持するには、吸着ハンド１２０を物品５００へ押し当てた際に間に生じる様々な大きさの隙間に対して、負圧発生源２００は、側壁１２５を変形させるに足る負圧を発生させる必要がある。この観点からは、大きな隙間に対しても負圧を発生させることが可能な大流量の特性を備えた負圧発生源２００が適している。図２に示す負圧発生源の特性について言えば、破線で示す第１の特性６００ａを有する負圧発生源２００よりも、実線で示す第２の特性６００ｂを有する負圧発生源２００の方が適している。
Embodiment 6.
The robot systems of the first to fifth embodiments are configured to include one negative pressure source 200. Here, in order to grip the various articles 500 with the suction hand 120, the negative pressure generation source 200 has a side wall with respect to the gaps of various sizes generated when the suction hand 120 is pressed against the article 500. It is necessary to generate a negative pressure sufficient to deform the 125. From this point of view, the negative pressure generation source 200 having a large flow rate characteristic capable of generating a negative pressure even in a large gap is suitable. Regarding the characteristics of the negative pressure source shown in FIG. 2, the negative pressure source 200 having the second characteristic 600b shown by the solid line is more than the negative pressure source 200 having the first characteristic 600a shown by the broken line. Are suitable.
一方で、吸着ハンド１２０の内部に空気が流入しないように、吸着ハンド１２０がしっかりと物品５００へと密着できている状態であれば、負圧が大きい方が把持力も大きくなる。したがって、この観点からは、負圧の最大値は大きい方が望ましく、図２に破線で示す第１の特性６００ａを有する負圧発生源２００の方が望ましい。しかし、高い負圧の値（例えば、絶対値が９０ｋＰａ以上）と大流量（例えば２〜３ｍ３／分）の両方を満たす負圧発生源２００を用いることは、消費電力、コスト、装置の大きさ等の点から現実的ではない。
On the other hand, if the suction hand 120 is firmly in close contact with the article 500 so that air does not flow into the suction hand 120, the larger the negative pressure, the larger the gripping force. Therefore, from this point of view, it is desirable that the maximum value of the negative pressure is large, and the negative pressure source 200 having the first characteristic 600a shown by the broken line in FIG. 2 is desirable. However, using a negative pressure source 200 that satisfies both a high negative pressure value (for example, an absolute value of 90 kPa or more) and a large flow rate (for example, 2 to 3 m 3 / min) has power consumption, cost, and large equipment. It is not realistic in terms of cost.
本実施の形態の把持システムは、このような課題を解決するものである。本実施の形態の把持システムは、負圧発生源を複数備えたものとなる。図３２は、本発明の実施の形態６における把持システムの構成の一例を示す図である。なお、把持システムの一例としては、ロボットアームを備えたロボットシステムが考えられる。図３２では、ロボットアーム１１０など、本実施の形態の把持システムの説明に不要なものは省略している。
The gripping system of the present embodiment solves such a problem. The gripping system of the present embodiment includes a plurality of negative pressure sources. FIG. 32 is a diagram showing an example of the configuration of the gripping system according to the sixth embodiment of the present invention. As an example of the gripping system, a robot system provided with a robot arm can be considered. In FIG. 32, those unnecessary for the description of the gripping system of the present embodiment, such as the robot arm 110, are omitted.
図３２に示す把持システムは、把持装置１００、第１の負圧発生源２００ａ、第２の負圧発生源２００ｂ、配管３００、センサ３１０、制御装置４００、及び弁７００を備える。把持装置１００としては、実施の形態１から５で述べたものを用いることができる。第１の負圧発生源２００ａと第２の負圧発生源２００ｂとは、互いに異なる特性を有する。図３３は、第１の負圧発生源２００ａの特性を示す図である。また、図３４は、第２の負圧発生源２００ｂの特性を示す図である。図３３及び図３４において、縦軸は発生する負圧Ｐの大きさであり、横軸は空気の流量Ｑである。なお、図３３及び図３４において、縦軸は単にＰと記載しているが、実際には負圧Ｐの絶対値を表している。
The gripping system shown in FIG. 32 includes a gripping device 100, a first negative pressure generation source 200a, a second negative pressure generation source 200b, a pipe 300, a sensor 310, a control device 400, and a valve 700. As the gripping device 100, those described in the first to fifth embodiments can be used. The first negative pressure source 200a and the second negative pressure source 200b have different characteristics from each other. FIG. 33 is a diagram showing the characteristics of the first negative pressure source 200a. Further, FIG. 34 is a diagram showing the characteristics of the second negative pressure generation source 200b. In FIGS. 33 and 34, the vertical axis represents the magnitude of the generated negative pressure P, and the horizontal axis represents the air flow rate Q. In addition, in FIG. 33 and FIG. 34, the vertical axis is simply described as P, but actually represents the absolute value of the negative pressure P.
第１の負圧発生源２００ａは、図３３に示すように、負圧の最大値は大きいものの、流量の最大値は小さい。逆に、第２の負圧発生源２００ｂは、図３４に示すように、流量の最大値は大きいものの、負圧の最大値は小さい。すなわち、第２の負圧発生源２００ｂは、第１の負圧発生源２００ａと比較して、排出できる空気の流量の最大値が大きく、発生できる負圧の最大値が小さい。第１の負圧発生源２００ａ及び第２の負圧発生源２００ｂは、配管３００を介して把持装置１００に接続されている。配管３００は分岐しており、分岐した一方が第１の負圧発生源２００ａに接続され、他方が弁７００を介して第２の負圧発生源２００ｂに接続されている。弁７００を閉じることにより、第２の負圧発生源２００ｂから把持装置１００への流路を閉鎖することが可能となる。
As shown in FIG. 33, the first negative pressure source 200a has a large maximum value of negative pressure but a small maximum value of flow rate. On the contrary, as shown in FIG. 34, the second negative pressure source 200b has a large maximum value of the flow rate but a small maximum value of the negative pressure. That is, the second negative pressure generation source 200b has a larger maximum value of the flow rate of air that can be discharged and a smaller maximum value of the negative pressure that can be generated, as compared with the first negative pressure generation source 200a. The first negative pressure generation source 200a and the second negative pressure generation source 200b are connected to the gripping device 100 via the pipe 300. The pipe 300 is branched, one of which is connected to the first negative pressure source 200a and the other is connected to the second negative pressure source 200b via a valve 700. By closing the valve 700, it is possible to close the flow path from the second negative pressure generation source 200b to the gripping device 100.
センサ３１０は、配管３００に設置され、配管３００の中の空気の流量または圧力を計測する。制御装置４００は、把持装置１００、第１の負圧発生源２００ａ、第２の負圧発生源２００ｂ、センサ３１０、及び弁７００に接続され、それぞれの動作を制御する。また、センサ３１０で計測された結果は、制御装置４００へと送られる。
The sensor 310 is installed in the pipe 300 and measures the flow rate or pressure of the air in the pipe 300. The control device 400 is connected to the gripping device 100, the first negative pressure generation source 200a, the second negative pressure generation source 200b, the sensor 310, and the valve 700, and controls the operation of each. Further, the result measured by the sensor 310 is sent to the control device 400.
弁７００は、以下の理由により設けられている。第２の負圧発生源２００ｂのように、流量の最大値は大きいものの、負圧の最大値は小さい負圧発生源は、ブロアと呼ばれるような回転する羽根を用いたものが多い。このような負圧発生源では、負圧発生源で発生する負圧の値よりも配管３００の圧力が低圧である場合、逆流が発生し、負圧発生源の排気部から空気が配管３００へと流入する恐れがある。弁７００は、このような空気の逆流を避けるために設けられている。一方、第１の負圧発生源２００ａのように、負圧の最大値は大きいものの、流量の最大値は小さい負圧発生源は、ダイアフラム型や揺動ピストン型など、逆流を発生させないポンプ構造のものが多い。したがって、図３２に示す把持システムでは、第１の負圧発生源２００ａへ至る分岐には弁を設けていない。ただし、逆流が懸念される場合には、必要に応じて弁を追加しても良い。
The valve 700 is provided for the following reasons. Like the second negative pressure source 200b, the negative pressure source, which has a large maximum flow rate but a small maximum negative pressure, often uses a rotating blade called a blower. In such a negative pressure source, when the pressure of the pipe 300 is lower than the value of the negative pressure generated by the negative pressure source, a backflow occurs and air flows from the exhaust portion of the negative pressure source to the pipe 300. There is a risk of inflow. The valve 700 is provided to avoid such backflow of air. On the other hand, like the first negative pressure source 200a, the negative pressure source, which has a large maximum negative pressure but a small maximum flow rate, has a pump structure such as a diaphragm type or a swing piston type that does not generate backflow. There are many things. Therefore, in the gripping system shown in FIG. 32, no valve is provided at the branch leading to the first negative pressure generation source 200a. However, if there is concern about backflow, a valve may be added if necessary.
次に、図３２に示す把持システムの動作について説明する。物品５００と吸着ハンド１２０との間に大きな隙間がある状態で、変形部１２３を変形させるための負圧を吸着ハンドの内部に発生させるためには、大流量での負圧発生が求められる。そこで、吸着ハンド１２０が物品５００に押し付けられる前、または押し付けられた直後は、制御装置４００は、第２の負圧発生源２００ｂを駆動させ、弁７００を開く。第１の負圧発生源２００ａについては、運転させた方が流量はより増加するが、消費するエネルギーと比較して流量の増加が小さい場合もあるので、必ずしも運転させる必要は無い。
Next, the operation of the gripping system shown in FIG. 32 will be described. In order to generate a negative pressure inside the suction hand for deforming the deformed portion 123 in a state where there is a large gap between the article 500 and the suction hand 120, it is required to generate a negative pressure at a large flow rate. Therefore, before the suction hand 120 is pressed against the article 500, or immediately after the suction hand 120 is pressed, the control device 400 drives the second negative pressure generation source 200b and opens the valve 700. Regarding the first negative pressure generation source 200a, the flow rate increases more when it is operated, but it is not always necessary to operate it because the increase in the flow rate may be smaller than the energy consumed.
次に、吸着ハンド１２０の内部の負圧が増加し、変形部１２３が変形して物品５００との隙間を減少させて行くに従い、センサ３１０で計測される流量は減少して負圧の値は増加する。センサ３１０での計測値が、図３３に示す第１の負圧発生源２００ａの特性と、図３４に示す第２の負圧発生源２００ｂの特性との交点に位置する負圧を上回るか、交点に位置する流量を下回ると、制御装置４００は、弁７００を閉じて第２の負圧発生源２００ｂの運転を停止し、第１の負圧発生源２００ａのみを運転させる。図３５は、本実施の形態の把持システムで生成される配管３００の内部の負圧と空気の流量との関係を示す図である。
Next, as the negative pressure inside the suction hand 120 increases and the deformed portion 123 deforms to reduce the gap with the article 500, the flow rate measured by the sensor 310 decreases and the negative pressure value becomes. To increase. Does the value measured by the sensor 310 exceed the negative pressure located at the intersection of the characteristics of the first negative pressure source 200a shown in FIG. 33 and the characteristics of the second negative pressure source 200b shown in FIG. 34? When the flow rate falls below the flow rate located at the intersection, the control device 400 closes the valve 700, stops the operation of the second negative pressure source 200b, and operates only the first negative pressure source 200a. FIG. 35 is a diagram showing the relationship between the negative pressure inside the pipe 300 generated by the gripping system of the present embodiment and the flow rate of air.
低流量の領域では、第１の負圧発生源２００ａによって生じる負圧の値は、第２の負圧発生源２００ｂによって生じる負圧の値よりも高い。したがって、第２の負圧発生源２００ｂを用いるよりも、第１の負圧発生源２００ａを用いる方が、変形部１２３を変形させる効果がより大きくなる。その結果、吸着ハンド１２０における吸着力も大きくなる。
In the low flow rate region, the value of the negative pressure generated by the first negative pressure source 200a is higher than the value of the negative pressure generated by the second negative pressure source 200b. Therefore, the effect of deforming the deformed portion 123 is greater when the first negative pressure generating source 200a is used than when the second negative pressure generating source 200b is used. As a result, the suction force of the suction hand 120 also increases.
図３６は、制御装置４００が第１の負圧発生源２００ａ、第２の負圧発生源２００ｂ、および弁７００を制御する処理の流れを示す図である。ステップＳ０３１において、制御装置４００は、第２の負圧発生源２００ｂの運転を開始する。この際、第１の負圧発生源２００ａも運転を開始しても良い。次にステップＳ０３２において、制御装置４００は、弁７００を開く。次にステップＳ０３３において、制御装置４００は、配管３００の内部の負圧の大きさが、所定の値を上回ったか否かを判定する。配管３００の内部の負圧の大きさが所定の値を上回っていない場合には、制御装置４００の動作は、ステップＳ０３３に戻る。配管３００の内部の負圧の大きさが所定の値を上回った場合には、制御装置４００の動作は、ステップＳ０３４に進む。
FIG. 36 is a diagram showing a flow of processing in which the control device 400 controls the first negative pressure generation source 200a, the second negative pressure generation source 200b, and the valve 700. In step S031, the control device 400 starts the operation of the second negative pressure generation source 200b. At this time, the operation of the first negative pressure source 200a may also be started. Next, in step S032, the control device 400 opens the valve 700. Next, in step S033, the control device 400 determines whether or not the magnitude of the negative pressure inside the pipe 300 exceeds a predetermined value. If the magnitude of the negative pressure inside the pipe 300 does not exceed a predetermined value, the operation of the control device 400 returns to step S033. When the magnitude of the negative pressure inside the pipe 300 exceeds a predetermined value, the operation of the control device 400 proceeds to step S034.
なお、ここではセンサ３１０が配管３００の内部の負圧を計測する場合を例示しているが、センサ３１０が配管３００の内部の空気の流量を計測する構成としても良い。この場合には、ステップＳ０３３では、制御装置４００は、空気の流量が所定の値を下回ったか否かを判定することになる。次にステップＳ０３４において、制御装置４００は、第１の負圧発生源２００ａの運転を開始する。次にステップＳ０３５において、制御装置４００は、弁７００を閉じる。次にステップＳ０３６において、制御装置４００は、第２の負圧発生源２００ｂの運転を終了する。
Although the case where the sensor 310 measures the negative pressure inside the pipe 300 is illustrated here, the sensor 310 may be configured to measure the flow rate of air inside the pipe 300. In this case, in step S033, the control device 400 determines whether or not the air flow rate has fallen below a predetermined value. Next, in step S034, the control device 400 starts the operation of the first negative pressure generation source 200a. Next, in step S035, the control device 400 closes the valve 700. Next, in step S036, the control device 400 ends the operation of the second negative pressure generation source 200b.
以上のように、本実施の形態の把持システムは、異なる特性をもつ負圧発生源２００ａ及び２００ｂを組み合わせることで、多様な物品５００に対する把持能力と、より大きな把持力とを両立させることが可能になる。本実施の形態の把持システムによれば、実施の形態１から５で述べた把持装置１００をより効果的に活用することができる。
As described above, in the gripping system of the present embodiment, by combining the negative pressure generation sources 200a and 200b having different characteristics, it is possible to achieve both a gripping ability for various articles 500 and a larger gripping force. become. According to the gripping system of the present embodiment, the gripping device 100 described in the first to fifth embodiments can be utilized more effectively.
