JP6924709B2 - 把持装置及び産業用ロボット - Google Patents

Description

本発明は、把持装置及び産業用ロボットに関する。

ワークを把持することを目的とした把持装置として、２指型グリッパ（例えば、特許文献１）が利用されている。２指型グリッパは、動作が比較的単純であるため、産業用ロボットとして用いられている。

ワークの形状に対する追従性を向上させるために、人間の手の形状に近い機構を有する５指型の把持装置の検討がされている（例えば、特許文献２）。５指型の把持装置は、複数の関節を有する指を利用することで人間の手に近い複雑な動作を実現している。

特開２００９−１２５８５１号公報 特開２０１２−１９２４９６号公報

しかしながら、特許文献１の把持装置は、形状が異なるワークを汎用的に把持することができない場合がある。特許文献２の把持装置は、動作機構や制御機構が非常に複雑であるため、これらの複雑さが導入を困難にする要因となっている。具体的には、特許文献２の把持装置は、大きさが異なるワークに対する把持力の調整が難しく、また、個々のワークに応じて把持動作を行わせるためにキャリブレーションが必要であり、ハンドシステムが複雑化するので、実用性に乏しい。

本発明は、簡単な制御で種々のワークを把持することができる把持装置及び産業用ロボットを提供することを目的とする。

本発明に係る把持装置は、掌部と、前記掌部の周囲に突出して設けられ、真空吸引によって前記掌部を厚さ方向に変形させることにより前記掌部に向かって倒れる第１指部と、を有する袋状の把持本体と、前記第１指部内に設けられた弾性部と、前記掌部の外周の収縮を防ぐ形状保持部と、を備え、前記把持本体は、前記掌部を挟んで前記第１指部に対向して設けられた第２指部を更に有し、前記第２指部には、前記把持本体の内部と外部の間で気体が流通可能な気体流通部が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る産業用ロボットは、上記把持装置を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、真空吸引によって、把持本体内と通じる気体流通部が塞がれたときに把持本体内が減圧され、掌部が厚さ方向に変形して把持動作が開始されるので、簡単な制御で種々のワークを把持することができる。

第１実施形態に係る把持装置を適用した産業用ロボットの例を示す模式図である。 第１実施形態に係る把持装置を示す斜視図である。 第１実施形態に係る把持装置を示す部分端面図である。 内部空間の気体を吸引している状態を示す部分端面図である。 吸気口がワークで塞がれた状態を示す部分端面図である。 ワークを把持した状態を示す部分端面図である。 第２実施形態に係る把持装置を示す部分端面図である。 第２実施形態に係る把持装置の内部空間の気体を吸引している状態を示す部分端面図である。 第２実施形態に係る把持装置の把持位置への移動を示す部分端面図である。 第２実施形態に係る把持装置の気体流通部が塞がれた状態を示す部分端面図である。 第２実施形態に係る把持装置によりワークを把持した状態を示す部分端面図である。 第２実施形態に係る把持装置によるワークの移動を示す部分端面図である。 第３実施形態に係る把持装置を示す部分端面図である。 第４実施形態に係る把持装置を示す部分端面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

１．第１実施形態
（全体構成）
図１に、第１実施形態に係る把持装置１０を適用した産業用ロボット１２の構成を示す。産業用ロボット１２は、直交ロボットであって、レール１４と、レール１４に沿って移動する移動体１６と、移動体１６に固定されたエアシリンダ１８とを備える。移動体１６は、図中ＸＹ軸方向に移動可能に設けられている。

エアシリンダ１８は、シリンダーチューブ１９と、シリンダーチューブ１９に対し進退可能に設けられたピストンロッド２０とを有する。シリンダーチューブ１９には、エアシリンダ用配管２１、２２が設けられている。当該エアシリンダ用配管２１、２２を通じて気体が給排気されることにより、ピストンロッド２０がシリンダーチューブ１９に対し進退可能となっている。

ピストンロッド２０の先端には、回転機構２３を介して、把持装置１０が取り付けられている。図１に示す回転機構２３は把持装置１０を回転させる機構の一例であり、適宜設計してよい。

回転機構２３は、回転軸２３ａを有する。回転軸２３ａの軸方向は、本実施形態では図中Ｙ軸方向である。回転軸２３ａは、連結ロッド２４を介して、把持装置１０と連結している。回転軸２３ａは、図示しないが例えば調整用ねじを有し、回転角θを調整した上で調整用ねじにより固定する。回転角θは、ピストンロッド２０と連結ロッド２４とのなす角である。本実施形態では、回転角θは、９０°以上２７０°以下の範囲内である。本図の場合は、回転角θが１００°である。

産業用ロボット１２は、ベルトコンベア２５のベルト表面２５ａ上に載せられ搬送されるワークＷを、把持装置１０で把持すると共に、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に移動することができる。ベルトコンベア２５は、ワークＷの搬送路である。ワークＷは、下面のうちのベルトコンベア２５下流側の面と、ベルト表面２５ａの間に隙間Ｇが形成される物であることが好ましい。本図では、ワークＷは、粉体や粒状物を内包する袋体を示している。

把持装置１０は、連結ロッド２４に連結されたケース３０と、ケース３０に固定された把持本体３２とを備える。把持装置１０においては、ケース３０側が上側であり、把持本体３２側が下側である。把持本体３２は、掌部３３と第１指部３４と第２指部３５を有し、これらが一体に形成されている。把持装置１０の詳細は別の図面を用いて後述する。

ケース３０には、把持本体３２の内部と通じる配管２６の一端が接続されている。配管２６の他端は、図示しないが例えば切替弁を介して、加圧ポンプと三方弁に接続されている。三方弁は、真空ポート、給排気ポート、大気解放ポートを有し（いずれも図示なし）、真空ポートが真空ポンプに、給排気ポートが配管２６に、大気解放ポートが外部に接続される。加圧ポンプ、真空ポンプ、三方弁、及び切替弁は、図示しないが例えばコントローラと電気的に接続しており、このコントローラにより制御される。

把持本体３２は、ケース３０の下方に設けられている。把持本体３２は、気密性と弾性とを有する材料で形成されている。把持本体３２は、復元力を有する材料で形成されることが好ましい。把持本体３２の材料としては、例えば、弾性のある樹脂やゴムなどが用いられる。把持本体３２の硬度は、用途に応じて適宜設計してよい。把持本体３２の硬度は、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠し、タイプＡデュロメーターで測定される。把持本体３２の硬度は、６０〜９０程度であるのが好ましく、本実施形態では６０である。

図２に示すように、把持本体３２は、掌部３３と、掌部３３の周囲に突出して設けられた第１指部３４を有する。掌部３３は、円盤状に形成されており、中心部分の内面及び外面が平坦面である。第１指部３４は、本実施形態では柱状である。第１指部３４の外形形状は、適宜選択することができ、例えば、円柱、三角柱、四角柱、円錐、三角錐、四角錐、円錐台、四角錐台、板状などでもよい。第１指部３４は、本実施形態では１つのみ設けられているが、２つ以上設けてもよい。第１指部３４を２つ以上設ける場合は、各第１指部３４の外径形状は、全て同一でもよいし、一部または全てが異なってもよい。

把持本体３２は、掌部３３を挟んで第１指部３４に対向して設けられた第２指部３５を更に有する。第２指部３５は、薄い板状に形成されており、本実施形態ではへら状である。第２指部３５は、先端側の幅が基端側の幅よりも広い。第２指部３５は、先端側の厚みが基端側の厚みよりも小さい。本実施形態では、第２指部３５は、先端側に向かうほど、幅が徐々に広くなっており、かつ、厚みが徐々に小さくなっている。第２指部３５の先端は尖っていることが好ましい。

第２指部３５には、把持本体３２の内部と外部の間で気体が流通可能な気体流通部３６が形成されている。気体流通部３６は、第２指部３５の表面に形成された吸気口３６ａを有する。本実施形態の場合、吸気口３６ａは、第２指部３５のうちの掌部３３に対向した内面に形成されている。吸気口３６ａは、第２指部３５の先端側であり、かつ、第２指部３５の幅方向の中央部に形成されている。吸気口３６ａの形状は、図２では四角形であるが、円形、楕円形、多角形など適宜選択することができる。吸気口３６ａの大きさや数は、ワークＷの大きさなどに合わせて適宜設計してよい。

把持装置１０について、図３を参照しながら具体的に説明する。把持本体３２は、上側が開口した袋状をしており、この開口がケース３０により塞がれている。ケース３０と把持本体３２の内面で囲まれた空間が内部空間４４である。把持本体３２の厚みは、本実施形態では１ｍｍとしているが、適宜設計してよい。本実施形態では、第１指部３４の長さは、第２指部３５の長さよりも短い。

第１指部３４及び第２指部３５内には弾性部５３，５４がそれぞれ設けられている。弾性部５３，５４は、本実施形態では、第１指部３４及び第２指部３５のそれぞれに対し一体に形成されている。弾性部５３の基端部５３ａは、例えば掌部３３の内面と滑らかに接続するように湾曲している。弾性部５４の基端部５４ａは、例えば基端部５３ａと同様の形状であり、掌部３３の内面と滑らかに接続するように湾曲している。

気体流通部３６は、吸気口３６ａと基端部５４ａの間に設けられた流路３６ｂを有する。この流路３６ｂにより、吸気口３６ａが弾性部５４を介して内部空間４４と通じる。流路３６ｂの形状は、本実施形態では吸気口３６ａに合わせた四角形であるが、円形状、楕円形状、多角形状など適宜選択してよい。流路３６ｂの大きさは、本実施形態では吸気口３６ａに合わせた大きさであるが、適宜設計してよい。

ケース３０は、連結ロッド２４に連結されている。図３に示すケース３０は一例であり、適宜設計してよい。

ケース３０は、ケース本体３８と、支持体３９とを有する。ケース本体３８は、円盤状であって、配管２６が接続される継手部４２を有する。継手部４２は、ケース本体３８に形成された貫通穴（図示なし）に設けられる。

支持体３９は、把持本体３２を支持する支持部３９ａと、支持部３９ａの上端に設けられたフランジ部３９ｂと、支持部３９ａの下端に設けられた円盤部３９ｃとを有する。本実施形態では、支持体３９は、支持部３９ａとフランジ部３９ｂと円盤部３９ｃが一体に形成されたものである。支持体３９は、別体で作られた支持部３９ａとフランジ部３９ｂと円盤部３９ｃを、接着剤などを用いて接着することにより形成してもよい。支持体３９は、減圧により変形しない程度の硬質な材料で形成される。支持体３９の材料としては、例えば硬質な樹脂や金属などが用いられる。

支持部３９ａは、把持本体３２内に収容され、外周面で把持本体３２を支持する。支持部３９ａに対する把持本体３２の取り付け方法としては、例えば、支持部３９ａの外周面の周方向全域に接着剤を塗布し、この接着剤を介して、把持本体３２を支持部３９ａに接着させる方法が用いられる。これにより、把持本体３２の支持部３９ａからの脱落と、支持部３９ａの外周面と把持本体３２の内面の間での気体の流通とが防止される。支持部３９ａの外径を把持本体３２の開口径よりも若干大きくし、把持本体３２の弾性を利用して、支持部３９ａの外周面と把持本体３２の内面が密着するように取り付けてもよい。支持部３９ａの形状は、本実施形態では円筒状であるが、これに限られず適宜設計してよい。上記把持本体３２の弾性を利用した取り付け方法を用いる場合は、支持部３９ａが円筒状に形成されていることが好ましい。

フランジ部３９ｂは、支持部３９ａの径方向の外側に向けて突出しており、図示しないパッキンを介してケース本体３８の下面に、図示しない締結手段、例えばねじを用いて固定される。

円盤部３９ｃの中央には開口部４１が形成されている。開口部４１は、支持部３９ａと把持本体３２の間で気体を流通させるためのものである。開口部４１を形成する位置は、円盤部３９ｃの中央に限られず適宜設計してよい。

ケース３０の下方には、掌部３３の外周面４６の形状を保持する形状保持部４７と、第２指部３５を伸びた状態で保持する指保持部５１が設けられている。形状保持部４７は、例えば円盤部３９ｃに接着剤等で固定されている。なお、形状保持部４７と円盤部３９ｃは、一体の成型品でもよい。形状保持部４７は、減圧により変形しない程度の硬質な材料で形成される。形状保持部４７の材料としては、例えば硬質な樹脂や金属などが用いられる。形状保持部４７の材料としては、必ずしも一種の材料である必要はなく、異種材料を組み合わせた複合材料でもよい。

形状保持部４７は、上方に変形した掌部３３を受け入れる円形状のガイド穴４８と、ガイド穴４８の軸方向の指部側先端の外側に湾曲部５０とを有する枠状部材である。本実施形態の場合、形状保持部４７は、掌部３３の外周面４６を保持する保持面４９を更に有する円筒状部材である。ガイド穴４８は、掌部３３に対応した形状保持部４７の中央に設けられる。このガイド穴４８によって、掌部３３の厚み方向（図３における上下方向）への変形が許容される。ガイド穴４８の大きさは、適宜設計してよいが、掌部３３と略同じ大きさであることが好ましい。保持面４９は、形状保持部４７の外側の円周面である。保持面４９は、外周面４６を保持できる大きさに形成される。この保持面４９によって、掌部３３の厚み方向と直交する方向への変形が規制されるので、掌部３３の外周の収縮が防止される。保持面４９の下端は、湾曲部５０の上端と接続している。湾曲部５０は、外側に向かって凸形状である。湾曲部５０は、基端部５３ａ，５４ａとの間に、隙間をあけた状態で設けられている。湾曲部５０の先端、すなわち湾曲部５０とガイド穴４８が面で交差する形状保持部４７の先端には、例えば面取り加工により曲面を形成してもよい。面取り加工は、形状保持部４７の指部側先端を削り、角面や丸面とする加工が適用できる。形状保持部４７は、面取り加工が施されていることにより、上記先端における欠けなどの破損を防止することができる。

指保持部５１は、ガイド穴４８内に配置されており、第２指部３５に対応する掌部３３の一部の変形を押さえる接触面５２を有する。指保持部５１は、接触面５２と掌部３３の内面の間に隙間をあけた状態で設けられている。本実施形態では、指保持部５１は、円盤部３９ｃに接着剤等で固定されている。指保持部５１は、形状保持部４７と略同じ高さを有しており、接触面５２と湾曲部５０が滑らかに接続している。接触面５２は、第２指部３５を伸びた状態で保持できる大きさに形成される。指保持部５１は、減圧により変形しない程度の硬質な材料で形成される。指保持部５１の材料としては、例えば硬質な樹脂や金属などが用いられる。指保持部５１の材料としては、必ずしも一種の材料である必要はなく、異種材料を組み合わせた複合材料でもよい。

（動作及び効果）
上記のように構成された把持装置１０が設けられた産業用ロボット１２の動作及び効果について説明する。産業用ロボット１２は、ピストンロッド２０がシリンダーチューブ１９内に退避し、エアシリンダ１８が収縮した状態であり、かつ、把持本体３２の掌部３３が形成された面が鉛直下向き、すなわち回転角θが１８０°である状態を初期状態とする。初期状態では、切替弁は、配管２６と三方弁が繋がった状態である。把持装置１０は、三方弁を介して配管２６が大気解放ポートに接続されており、内部空間４４の圧力が大気圧である。

産業用ロボット１２は、移動体１６がレール１４に沿って移動することで、ワークＷの搬送路の上方に把持装置１０を位置決めする。産業用ロボット１２は、回転角θを例えば１００°とすることにより、把持本体３２の掌部３３が形成された面を搬送路の上流側に向ける。第２指部３５は、第１指部３４よりも下方に位置している。次いで、産業用ロボット１２は、シリンダーチューブ１９からピストンロッド２０が進出することにより、第２指部３５の先端が隙間Ｇに挿入可能な位置まで、エアシリンダ１８を伸長させる。

次いで三方弁は、大気解放ポートが遮断され、配管２６が真空ポートと繋がった状態に切り替えられる。図４に示すように、配管２６を介して内部空間４４の気体が吸引される。これに伴い、吸気口３６ａの近傍の気体が気体流通部３６を通って内部空間４４へ流入し、配管２６を介して排気される。産業用ロボット１２は、内部空間４４の気体を吸引し続けた状態で待機する。この待機状態では、把持装置１０は、内部空間４４の圧力が大気圧に維持される。

搬送路の上流から下流へ搬送されるワークＷは、下流側で待機している把持装置１０の第２指部３５の先端と接触する。このとき、隙間Ｇに第２指部３５の先端が入り込む。

図５に示すように、ワークＷは、第２指部３５に乗り上げ、吸気口３６ａに吸着される。これにより気体流通部３６がワークＷで塞がれる。ワークＷは、吸着力によって第２指部３５上からの落下が防止される。内部空間４４は、気体流通部３６がワークＷで塞がれることにより、継手部４２が設けられた貫通穴を除いて密閉される。よって、内部空間４４は、配管２６を介して真空吸引され、減圧される。

把持本体３２は、形状保持部４７により掌部３３の外周面の形状が保持されている。このため、掌部３３は、内部空間４４の真空吸引によって、ガイド穴４８に吸い込まれるように厚み方向へ変形する。第２指部３５に対応する掌部３３の一部は、接触面５２と接触し、変形が押さえられる。この結果、第２指部３５は、掌部３３へ向かって倒れ込むことなく、伸びた状態に保持される。

図６に示すように、内部空間４４の真空吸引が継続されることにより、第１指部３４に対応する掌部３３の一部は、厚み方向に更に変形する。第１指部３４は、掌部３３の中心へ引っ張られ、保持面４９と湾曲部５０の接続部分との接触部分を起点として、掌部３３へ向かって倒れるように変形する。第１指部３４が倒れることにより、湾曲部５０と基端部５３ａが接触する。第１指部３４は、湾曲部５０と基端部５３ａが接触した後は、形状保持部４７の先端と基端部５３ａとの接触部分を起点として、掌部３３へ向かって倒れるように更に変形することができる。なお、本図では湾曲部５０と基端部５４ａとが非接触であるが、掌部３３の変形により第２指部３５が掌部３３の中心へ引っ張られ、湾曲部５０と基端部５４ａとが接触してもよい。

第１指部３４が倒れることにより、第１指部３４とワークＷ表面が接触する。本実施形態の場合、把持装置１０は、第１指部３４がワークＷの上面に接触し、第２指部３５がワークＷの下面に接触することにより、ワークＷを挟むように把持する。

次いで、産業用ロボット１２は、ピストンロッド２０をシリンダーチューブ１９内に退避させてエアシリンダ１８を収縮し、移動体１６の移動とレール１４の移動により、ワークＷを所定の移動先へ移動させる。

例えば、産業用ロボット１２は、移動先としての基台（図示なし）の上方に把持装置１０を位置決めする。産業用ロボット１２は、シリンダーチューブ１９からピストンロッド２０が進出することにより、例えば第２指部３５が基台に接触するまで、エアシリンダ１８を伸長させる。次いで、切替弁は、配管２６が加圧ポンプと繋がった状態に切り替えられる。配管２６を介して内部空間４４へ圧縮気体が流入し、内部空間４４が加圧される。掌部３３は、ガイド穴４８から押し出され、元の状態に戻る。これにより、掌部３３と接触面５２が非接触となり、圧縮気体が内部空間４４から気体流通部３６へ流入し、吸気口３６ａにおけるワークＷの吸着が解除される。掌部３３が元の状態に戻るのに伴い、第１指部３４が起き上がり、第１指部３４とワークＷが非接触となる。この結果、ワークＷは、第２指部３５上から基台へ滑り落ちる。内部空間４４に流入した圧縮気体は吸気口３６ａから排気されるため、把持本体３２の破裂が防止される。

以上のようにして、産業用ロボット１２は、搬送路の上流側から搬送されるワークＷを、下流側で待機している把持装置１０によって把持し、所望の位置へ移動することができる。

上記のように、把持装置１０は、真空吸引される内部空間４４と気体流通部３６が通じているので、気体流通部３６が塞がれたときに内部空間４４が減圧されて把持動作が開始される。したがって、把持装置１０は、把持動作の開始に合わせて吸引を開始する制御が不要であるため、内部空間４４を真空吸引するだけの簡単な制御で種々のワークを把持することができる。

把持装置１０は、配管２６を介して排気するだけでワークＷを吸気口３６ａへ吸着させる吸着動作をすることができ、吸着をきっかけにして把持動作が行われる。したがって、把持装置１０は、吸着動作と把持動作を行うための制御系を別々に設ける必要がなく、ワークＷを検知するセンサを別途設ける必要がないため、構成を簡略化できる。また、把持装置１０は、制御系を切り替える制御を行う必要がなく、更にはセンサに対する教示設定も把持動作に関する教示設定も必要ないため、制御を簡略化できる。

把持装置１０は、第２指部３５がへら形状であることにより、第２指部３５上にワークＷをより容易に乗せることができる。

把持装置１０は、指保持部５１によって第２指部３５が伸びた状態に保持されているので、第２指部３５上にワークＷをより確実に乗せることができる。第２指部３５は、第２指部３５に対応する掌部３３の一部の変形が接触面５２で押さえられていることにより、伸びた状態が確実に保持される。

把持装置１０は、指保持部５１がガイド穴４８に配置されていることにより、内部空間４４が有効に利用されているためコンパクトである。特に、把持装置１０は、一部の指部を動かすために従来の把持装置のように関節機構を設ける必要がなく、動かす指部自体がコンパクトであるため、小型化に適している。

把持装置１０は、第１指部３４の長さが第２指部３５の長さよりも短いことにより、第１指部３４と第２指部３５の間にワークＷをよりスムーズに受け入れることができる。

把持装置１０は、第２指部３５の先端側であり、かつ、第２指部３５の幅方向の中央部に吸気口３６ａが形成されていることにより、ワークＷをより確実に吸着することができる。

把持装置１０は、弾性部５３，５４が第１指部３４及び第２指部３５と一体であることにより、第１指部３４及び第２指部３５内における弾性部５３，５４の移動が防止されるので、ワークＷをより確実に把持することができる。更に、吸気口３６ａと流路３６ｂの位置ずれが防止されるので、ワークＷをより確実に吸着することができる。

把持装置１０は、形状保持部４７に湾曲部５０が形成されていることにより、掌部３３が湾曲部５０に接触しながら厚み方向に変形するので、第１指部３４が連続的、かつ、ゆるやかに変形する。したがって把持装置１０は、柔らかくワークＷを把持することができる。因みに形状保持部に湾曲部が形成されていない把持装置では、指部は座屈するように変形する。

２．第２実施形態
第２実施形態に係る把持装置について説明する。第２実施形態の場合は、吸気口の位置が第１実施形態に係る把持装置１０とは異なる。上記第１実施形態と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略する。

図７に示すように、第２実施形態に係る把持装置６０は第２指部６２を有する。第２指部６２には気体流通部６３が形成されている。この例では、気体流通部６３の吸気口６３ａは、第２指部６２のうちの掌部３３に対向した内面とは反対側の外面に形成されている。本図の場合、吸気口６３ａは、第２指部６２のほぼ中央部に形成されている。

第２指部６２内には弾性部６４が設けられている。本実施形態では、弾性部６４は、第２指部６２と一体に形成されている。弾性部６４の基端部６４ａは、例えば掌部３３の内面と滑らかに接続するように湾曲している。

気体流通部６３は、吸気口６３ａと基端部６４ａの間に設けられた流路６３ｂを有する。この流路６３ｂにより、吸気口６３ａが弾性部６４を介して内部空間４４と通じる。

指保持部５１は、ガイド穴４８内の第２指部６２に対応する位置に設けられており、接触面５２によって、第２指部６２に対応する掌部３３の一部の変形を押さえる。

把持装置６０は、上記第１実施形態の把持装置１０の代わりに産業用ロボット１２に適用することができ、レール１４と移動体１６とエアシリンダ１８によって移動する。把持装置６０の把持動作の一例について、図８〜図１２を参照しながら説明する。

図８に示すように、把持装置６０は、第２指部６２が第１指部３４よりも下方に位置した状態で載置台７０の上方に配置される。載置台７０は、ワークＷを載置するためのものであり、例えば鉄板等で形成される。第２指部６２の先端と載置台７０の間には若干の隙間が設けられる。把持装置６０は、配管２６を介して内部空間４４の気体を吸引し続けた状態に維持される。吸気口６３ａの近傍の気体は、気体流通部６３を通って内部空間４４へ流入し、配管２６を介して排気される。これにより、把持装置６０は、内部空間４４の圧力が大気圧となる。

図９に示すように、把持装置６０は、ワークＷの上方へ移動し、ワークＷを把持する把持位置に位置決めされる。把持位置は、例えば、ワークＷの位置を図示しないセンサによって検知し、得られた検知信号に基づいて設定される。本図の場合は、第２指部６２の先端がワークＷの下方へ入り込み、ワークＷが載置台７０に対して傾いた状態とされている。

図１０に示すように、把持装置６０は、第２指部６２を載置台７０に押し付けるように下方へ移動する。第２指部６２は、載置台７０に押し付けられることによって、掌部３３へ向かって折り曲げられ、かつ、保持面４９と湾曲部５０の接続部分との接触部分を起点として倒れるように変形する。第２指部６２の変形により気体流通部６３が塞がれる。この例では、気体流通部６３のうち、弾性部６４の基端部６４ａ側が閉じられる。気体流通部６３が塞がれることにより、内部空間４４が密閉状態となる。密閉された内部空間４４は、真空吸引によって減圧される。掌部３３は、ガイド穴４８に吸い込まれるように厚み方向へ変形する。掌部３３のうちの第２指部６２に対応する一部は、接触面５２と接触し、変形が押さえられる。

図１１に示すように、内部空間４４の真空吸引が継続されることにより、掌部３３のうちの第１指部３４に対応する一部が厚み方向へ更に変形する。第１指部３４は、掌部３３の中心に引っ張られて倒れるように変形し、ワークＷの上面に接触する。これにより、把持装置６０は、第１指部３４と第２指部６２の間にワークＷを挟むように把持する。

図１２に示すように、把持装置６０は、ワークＷを把持した状態で上方へ移動する。第２指部６２は、載置台７０への押し付けが解除されることによって、折り曲げられた状態から伸びた状態へ戻る。このとき、内部空間４４の真空吸引によって掌部３３がガイド穴４８に吸い込まれるように更に変形し、第１指部３４がワークＷを押さえながら掌部３３へ向かって更に倒れるように変形する。このため、把持装置６０は、第１指部３４と第２指部６２の間にワークＷを把持した状態を維持することができる。

上記のように、把持装置６０は、真空吸引される内部空間４４と気体流通部６３が通じており、第２指部６２の変形によって気体流通部６３が塞がれたときに把持動作が開始されるので、把持動作の開始に合わせて吸引を開始する制御が不要である。

把持装置６０は、第２指部６２の外面に吸気口６３ａが設けられているので、ワークＷを吸引することなく把持することができる。したがって、把持装置６０は、例えば吸気口６３ａよりも小さいワーク、脆く破損しやすいワーク、凹凸を有するワーク等の多種多様なワークを把持することができるため、汎用性に優れる。

把持装置６０は、上記のように第２指部６２の先端を載置台７０へ押し付けるように動作することでワークＷを把持することができる他、第２指部６２の外面のうちの基端部６４ａに対応する部分を載置台７０へ押し付けるように動作することでワークＷを把持することもできる。また、把持装置６０は、吸気口６３ａを載置台７０で塞ぐように動作することでワークＷを把持することもできる。

把持装置６０は、ワークＷの重みで気体流通部６３が塞がれた場合にも把持動作を開始することができる。この場合は、第２指部６２と弾性部６４の材料として、ワークＷの重みによって変形し、かつ、ワークＷを把持することができる程度に硬質な材料を選択することが好ましい。

３．第３実施形態
第３実施形態に係る把持装置について説明する。第３実施形態の場合は、第２実施形態の場合と比べて、吸気口が第２指部の外面に形成されている点は同じであるが、第２指部の形状が異なる。

図１３に示すように、第３実施形態に係る把持装置８０は、柱状に形成された第２指部８２を有する。第２指部８２には気体流通部８３が形成されている。この例では、気体流通部８３の吸気口８３ａは、第２指部８２のうちの掌部３３に対向した内面とは反対側の外面に形成されている。本図の場合、吸気口８３ａは、第２指部８２のほぼ中央部に形成されている。第２指部８２の外形形状は、適宜選択することができ、例えば、円柱、三角柱、四角柱、円錐、三角錐、四角錐、円錐台、四角錐台、板状などでもよい。

第２指部８２内には弾性部８４が設けられている。本実施形態では、弾性部８４は、第２指部８２と一体に形成されている。弾性部８４の基端部８４ａは、例えば掌部３３の内面と滑らかに接続するように湾曲している。

気体流通部８３は、吸気口８３ａと基端部８４ａの間に設けられた流路８３ｂを有する。この流路８３ｂにより、吸気口８３ａが弾性部８４を介して内部空間４４と通じる。

また、第３実施形態に係る把持装置８０は、薄い板状に形成された第１指部９２を有する。この例では、第１指部９２は、へら状に形成されており、先端側の厚みが基端側の厚みよりも小さい。第１指部９２の長さは、第２指部８２の長さよりも長い。

第１指部９２内には弾性部９４が設けられている。本実施形態では、弾性部９４は、第１指部９２と一体に形成されている。弾性部９４の基端部９４ａは、例えば掌部３３の内面と滑らかに接続するように湾曲している。

指保持部５１は、ガイド穴４８内の第２指部８２に対応する位置に設けられており、接触面５２によって、第２指部８２に対応する掌部３３の一部の変形を押さえる。

把持装置８０の把持動作の一例について説明する。この例では、把持装置８０は、上記第２実施形態の把持装置６０と同様の動作をする。すなわち、把持装置８０は、第２指部８２が第１指部９２よりも下方に位置した状態で、ワーク（図示なし）が載置された載置台（図示なし）の上方に配置される。把持装置８０は、配管２６を介して内部空間４４の気体を吸引し続けた状態に維持される。次に、把持装置８０は、ワークの上方に移動した後、第２指部８２を載置台に押し付けるように下方へ移動する。第２指部８２は、載置台に押し付けられることによって、掌部３３へ向かって折り曲げられ、かつ、保持面４９と湾曲部５０の接続部分との接触部分を起点として倒れるように変形する。第２指部８２の変形により気体流通部８３が塞がれる。内部空間４４は、密閉状態となり、真空吸引によって減圧される。掌部３３は、ガイド穴４８に吸い込まれるように厚み方向に変形する。掌部３３のうちの第２指部８２に対応する一部は、接触面５２と接触し、変形が押さえられる。

内部空間４４の真空吸引が継続されていることにより、掌部３３のうちの第１指部９２に対応する一部が厚み方向へ更に変形する。第１指部９２は、掌部３３へ向かって倒れるように変形し、ワークの上面に接触する。これにより、把持装置８０は、第１指部９２と第２指部８２の間にワークを挟むように把持する。

上記のように、把持装置８０は、真空吸引される内部空間４４と気体流通部８３が通じており、第２指部８２の変形によって気体流通部８３が塞がれたときに把持動作が開始されるので、把持動作の開始に合わせて吸引を開始する制御が不要である。また、把持装置８０は、第２指部８２の外面に吸気口８３ａが設けられており、ワークを吸引することが無いので、多種多様なワークを把持することができる。更に、把持装置８０は、第１指部９２が第２指部８２よりも長いので、把持動作によってワークを掌部３３側へ引き寄せることができ、ワークをより確実に把持することができる。

４．第４実施形態
第４実施形態に係る把持装置について説明する。第４実施形態の場合は、第２指部の吸気口の位置が第３実施形態に係る把持装置８０とは異なる。

図１４に示すように、第４実施形態に係る把持装置１００は第２指部１０２を有する。第２指部１０２には気体流通部１０３が形成されている。この例では、気体流通部１０３の吸気口１０３ａは、第２指部１０２のうちの掌部３３に対向した内面に形成されている。本図の場合、吸気口１０３ａは、第２指部１０２の先端側に形成されている。第２指部１０２は、第１指部９２よりも短い。換言すると、第１指部９２の長さは、第２指部１０２の長さよりも長い。

第２指部１０２内には弾性部１０４が設けられている。本実施形態では、弾性部１０４は、第２指部１０２と一体に形成されている。弾性部１０４の基端部１０４ａは、例えば掌部３３の内面と滑らかに接続するように湾曲している。

気体流通部１０３は、吸気口１０３ａと基端部１０４ａの間に設けられた流路１０３ｂを有する。この流路１０３ｂにより、吸気口１０３ａが弾性部１０４を介して内部空間４４と通じる。

把持装置１００の把持動作の一例について説明する。この例では、把持装置１００は、上記第１実施形態の把持装置１０と同様の動作をする。すなわち、把持装置１００は、内部空間４４の気体を吸引している状態で、ワーク（図示なし）を搬送する搬送路（図示なし）の下流側で待機する。この状態では、第２指部１０２は、第１指部９２よりも下方に位置する。

搬送路の上流から下流へ搬送されるワークは、第２指部１０２の先端に接触し、第２指部１０２に乗り上げ、吸気口１０３ａに吸着される。この結果、ワークによって気体流通部１０３が塞がれる。内部空間４４は、密閉状態となり、真空吸引によって減圧される。掌部３３は、ガイド穴４８に吸い込まれるように厚み方向に変形する。掌部３３のうちの第２指部１０２に対応する一部は、接触面５２と接触し、変形が押さえられる。

内部空間４４の真空吸引が継続されていることにより、掌部３３のうちの第１指部９２に対応する一部が厚み方向へ更に変形する。第１指部９２は、掌部３３へ向かって倒れるように変形し、ワークの上面に接触する。これにより、把持装置１００は、第１指部９２と第２指部１０２の間にワークを挟むように把持する。

上記のように、把持装置１００は、真空吸引される内部空間４４と気体流通部１０３が通じており、第２指部１０２の内面に吸気口１０３ａが形成されているので、上記第１実施形態の把持装置１０と同様の効果を得ることができる。また、把持装置１００は、第１指部９２が第２指部１０２よりも長いので、把持動作によってワークを掌部３３側に引き寄せることができる。

（変形例）
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。

吸気口３６ａ，６３ａ，８３ａ，１０３ａの位置は適宜変更することができる。例えば、吸気口３６ａ，６３ａ，８３ａ，１０３ａは、第２指部３５，６２，８２，１０２のうち、基端側に形成してもよいし、幅方向の一側または他側に形成してもよい。

掌部３３の大きさ、第１指部３４，９２の形状、数や長さ、第２指部３５，６２，８２，１０２の形状、数や長さなどは、用途に合わせ適宜変えてもよい。例えば、第１実施形態の把持装置１０において、掌部３３の周囲に複数の第１指部３４を設け、ワークＷを包むように把持するようにしてもよい。

弾性部５３，５４，６４，８４，９４，１０４は、第１指部３４，９２または第２指部３５，６２，８２，１０２と一体に形成する場合に限らず、第１指部３４，９２または第２指部３５，６２，８２，１０２とは別体に形成してもよい。この場合、弾性部５３，５４，６４，８４，９４，１０４の形は、第１指部３４，９２または第２指部３５，６２，８２，１０２内に挿入された状態で一定の形を保持できる形状であればよい。弾性部５３，５４，６４，８４，９４，１０４は、第１指部３４，９２または第２指部３５，６２，８２，１０２の内面との間に、隙間がないように配置されるのが好ましい。弾性部５３，５４，６４，８４，９４，１０４の材料としては、例えば、弾性のある樹脂やゴムなどが用いられる。弾性部５３，５４，６４，８４，９４，１０４の材質は、必ずしも均一である必要はなく、異種材料を組み合わせた複合材でもよい。弾性部５３，５４，６４，８４，９４，１０４は、フィラーなどの添加物を含んでもよい。

把持本体３２は、掌部３３と第１指部３４，９２と第２指部３５，６２，８２，１０２が一体に形成されている場合に限らず、それぞれ別体に形成してもよい。掌部３３と第１指部３４，９２と第２指部３５，６２，８２，１０２の材料は、同じ材料である場合に限らず、異なる材料でもよい。第１指部３４，９２及び第２指部３５，６２，８２，１０２がワークＷを把持可能な程度に硬質な材料で形成されている場合は、弾性部５３，５４，６４，８４，９４，１０４を省略してもよい。

第２指部３５，６２，８２，１０２の先端に爪部を設けてもよい。第２指部３５，６２，８２，１０２に爪部を設けることにより、第２指部３５，６２，８２，１０２上にワークＷをより確実に乗せることができる。第２指部３５，６２，８２，１０２に爪部を設けることに加えて、又は代えて、第１指部３４，９２の先端に爪部を設けてもよい。第１指部３４，９２に爪部を設けることにより、ワークＷをより確実に把持することができる。

ケース３０には、ワークＷを撮影するカメラ、ワークＷの重量を測定する重量計、ワークＷと把持本体３２の間の距離を測定する近接センサなどを設けてもよい。

形状保持部４７は、同心円状に配置された複数のリング体により形成してもよい。複数のリング体のうち、最も内側に配置されたリング体の穴がガイド穴４８である。最も内側に配置されたリング体の先端には曲面が形成されることが好ましく、他のリング体の先端にも曲面が形成されることがより好ましい。形状保持部４７は、複数のリング体を適宜組み合わせることにより、ガイド穴４８の大きさや、外形の大きさを変更することができる。したがって、リング体を適宜選択することにより、把持本体３２の外周の大きさや掌部３３の大きさを、目的とする大きさに調整することができる。形状保持部４７は、円筒状部材に限らず、例えば、平面視において長円形状、多角形や、楕円形などの枠状部材としてもよい。形状保持部４７の外形形状は、長円形、楕円形、多角形など適宜変更することができ、把持本体３２の形状に合わせてもよい。ガイド穴４８は、円形状に限らず、多角形状であってもよい。形状保持部４７は、本実施形態では保持面４９を有している場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、保持面４９を省略してもよい。保持面４９を省略する場合は、保持面４９の代わりに掌部３３の外周面４６を保持する保持部材を別途用いることが好ましい。

上記各実施形態では、ワークＷの吸着を解除するために内部空間４４を加圧する例を示したが、本発明はこれに限らず、三方弁を切り替えて配管２６と大気解放ポートが繋がった状態にすることで、配管２６を介して内部空間４４へ気体を流入させ、内部空間４４を大気圧に戻してもよい。

ワークＷは、袋体に限らず、食品、例えばハンバーガー、サンドイッチ、おにぎりなどでもよい。産業用ロボット１２は、ベルトコンベア２５により搬送されるワークＷや載置台７０に載置されたワークＷを把持する場合に限らず、例えば、傾斜面を有する台から滑り落ちるワークＷ、薄型の運搬容器に収容されたワークＷなどを把持するようにしてもよい。産業用ロボット１２によりワークＷを移動させる移動先は、基台の場合に限らず、紙袋、包装機、薄型の運搬容器などでもよい。

上記各実施形態では、産業用ロボット１２として直交ロボットの例を示したが、本発明はこれに限らず、スカラロボット、垂直多関節ロボットなどに適用することができる。すなわち把持装置１０は、産業用ロボットによってＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心に回転しても、ワークＷを把持すると共に、把持した状態を維持することができる。

１０，６０，８０，１００ 把持装置
１２ 産業用ロボット
２６ 配管
３２ 把持本体
３３ 掌部
３４，９２ 第１指部
３５，６２，８２，１０２ 第２指部
３６，６３，８３，１０３ 気体流通部
３６ａ，６３ａ，８３ａ，１０３ａ 吸気口
４４ 内部空間
４７ 形状保持部
４８ ガイド穴
５１ 指保持部
５２ 接触面
５３，５４，６４，８４，９４，１０４ 弾性部
Ｗ ワーク

Claims (12)

1. 掌部と、
   前記掌部の周囲に突出して設けられ、真空吸引によって前記掌部を厚さ方向に変形させることにより前記掌部に向かって倒れる第１指部と、
   を有する袋状の把持本体と、
   前記第１指部内に設けられた弾性部と、
   前記掌部の外周の収縮を防ぐ形状保持部と、
   を備え、
   前記把持本体は、前記掌部を挟んで前記第１指部に対向して設けられた第２指部を更に有し、
   前記第２指部には、前記把持本体の内部と外部の間で気体が流通可能な気体流通部が形成されている
   ことを特徴とする把持装置。
2. 前記気体流通部は、前記第２指部の表面に吸気口を有することを特徴とする請求項１記載の把持装置。
3. 前記吸気口は、前記第２指部のうちの前記掌部に対向した内面に形成されていることを特徴とする請求項２記載の把持装置。
4. 前記吸気口は、前記第２指部のうちの前記掌部に対向した内面とは反対側の外面に形成されていることを特徴とする請求項２記載の把持装置。
5. 前記吸気口は、前記第２指部の幅方向の中央部に形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載の把持装置。
6. 前記第２指部は、へら形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の把持装置。
7. 前記第２指部を伸びた状態で保持する指保持部を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の把持装置。
8. 前記指保持部は、前記第２指部に対応する前記掌部の一部の変形を押さえる接触面を有することを特徴とする請求項７記載の把持装置。
9. 前記形状保持部は、変形した前記掌部を受け入れるガイド穴を有し、
   前記指保持部は、前記ガイド穴内に配置されていることを特徴とする請求項８記載の把持装置。
10. 前記第１指部の長さは、前記第２指部の長さよりも短いことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の把持装置。
11. 前記弾性部は、前記第１指部と一体であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載の把持装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項記載の把持装置を設けたことを特徴とする産業用ロボット。

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