JP7112210B2

JP7112210B2 - 把持装置及び産業用ロボット

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Publication number: JP7112210B2
Application number: JP2018035180A
Authority: JP
Inventors: 至波多野; 浩和新田; 俊介岩田
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2022-08-03
Anticipated expiration: 2038-02-28
Also published as: JP2019147237A; TW201936347A; WO2019167652A1

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、掌部と、掌部の周囲に突出して設けられ、前記掌部を厚さ方向に変形させることにより掌部に向かって倒れる複数の指部と、把持本体内に収容された粉粒体とを有する袋状の把持本体を備えた把持装置が開示されている（特許文献１）。当該把持装置は、把持本体内を減圧することにより、掌部が、厚さ方向に変形し、指部が掌部へ向かって倒れるように弾性変形する。この把持装置は、複数の指部を有するため、サイズや形状が異なるワークを汎用的に把持することができ、把持本体内を減圧するのみで把持できるので制御が単純であり、また把持本体をワークに強く押し付ける必要もないため、食品のような柔軟なワークを傷めずに把持することができる。

特開２０１７－１８５５５３号公報

しかしながら、上記特許文献１の把持装置は、把持本体が劣化や破損などによって破裂した場合、把持本体内に充填された粉粒体が飛散し、ワークを汚染してしまう、という問題がある。粉粒体は、Jamming転移に伴う密度変化によって劣化するので、安定的に使用することができないという問題がある。

本発明は、粉粒体を用いず、より確実に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、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複数の指部と、前記指部が形成された側と反対側の、前記掌部の外縁を囲む位置に形成され、ケースに接続される接続部と、前記掌部と前記接続部の間に設けられ、前記掌部の外縁から当該掌部の厚さ方向に所定の長さを有し、前記掌部より変形しにくい高強度部と、前記接続部に接続され、前記高強度部の基端に接触する前記ケースと、前記掌部及び前記指部を除く部分の周囲の少なくとも一部を覆うカバー部とを備える。

本発明に係る産業用ロボットは、上記把持装置が設けられている。

本発明によれば、高強度部が掌部の外周が収縮するのを防ぐことで、掌部が厚さ方向に変形することにより、指部を掌部に向かって変形させてワークを把持することができるので、粉体を用いず、より確実にワークを把持することができる。把持装置は、カバー部で表面の凹凸部分を覆うことによって、当該凹凸部分に異物が溜まることを防止できる。

本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の構成を示す縦断面図である。第１実施形態に係る把持装置の構成を示す斜視図である。第１実施形態に係るケースの構成を示す縦断面図である。第１実施形態に係る把持装置の使用状態を示す斜視図である。第１実施形態に係る把持装置の使用状態を示す縦断面図である。第１実施形態に係るカバーの変形例を示す斜視図である。第２実施形態に係る検知部の構成を示す部分断面図である。第２実施形態に係る検知部の変形例（１）を示す部分断面図である。第２実施形態に係る検知部の変形例（２）を示す部分断面図である。第３実施形態に係る把持装置の構成を示す縦断面図である。第３実施形態に係る把持本体の構成を示す斜視図である。把持装置の変形例（１）を示す斜視図であり、図１３Ａはカバー部が別体型、図１３Ｂはカバー部が一体型の例である。把持装置の変形例（２）を示す斜視図であり、図１４Ａはカバー部が別体型、図１４Ｂはカバー部が一体型の例である。

高強度部が掌部より変形しにくいので、掌部の内面側を減圧した場合、掌部は、外周が収縮せず厚さ方向に変形する。したがって把持本体は、指部が掌部に向かって倒れるように弾性変形するので、粉粒体を用いず、より確実にワークを把持することができる。

高強度部は、掌部に比べ、機械的強度が高くなるように形成されている。高強度部は、掌部、指部、及び接続部と別体である場合と、一体である場合を含む。

高強度部が、掌部、指部、及び接続部と一体である場合は、掌部の周囲において一様に設けられていてもよいし、部分的に設けられていてもよい。具体的には、高強度部は、掌部に比べて厚肉としてもよい。この場合、高強度部の厚さは、一様である場合に限らず、部分的に厚肉としてもよい。部分的に厚肉である場合とは、掌部の周方向に部分的である場合と、掌部の厚さ方向に平行な方向に部分的である場合とを含む。高強度部は、掌部に比べて機械的強度の高い材料で形成してもよい。機械的強度の高い材料は、掌部と同質であるが硬度が高い材料の場合、掌部と異種材料の場合、フィラーなどの添加物を含む場合、それらの複合材の場合を含む。高強度部は、基端においてケースの一部と接触する。高強度部は、基端においてケースと面接触する場合、及び線接触する場合を含む。基端は、ケースと接触する接触面を有するのが好ましい。ケースは、上ケースと下ケースとを備える場合、上ケースが接触面と接触してもよく、下ケースが接触面と接触してもよい。高強度部は、基端から、掌部と接続される先端までの一定の領域である。先端は、高強度部と掌部の境界であるが、明確に視認できる場合に限られない。先端は、掌部が厚さ方向へ変形する場合の支点になるのが好ましい。

掌部及び指部は、把持装置がワークを把持する動作をする際、弾性変形する部分である。掌部及び指部を除く部分とは、把持装置のうち弾性変形する以外の部分であるということもできる。

掌部及び指部を除く部分の周囲とは、当該部分の表面に接触する場合に限らず、当該部分の表面から所定の距離だけ離れている場合を含む。

カバー部は、前記接続部の周囲の少なくとも一部を覆う第１カバーを有する。第１カバーは、接続部と接している場合と、当該接続部との間に所定の隙間がある場合と、当該接続部との間に他の部材がある場合とを含む。

カバー部は、前記ケースに着脱自在に連結される脱着部の、少なくとも一部を覆う第２カバーを有する。第２カバー部は、脱着部と接している場合と、当該脱着部との間に所定の隙間がある場合と、当該脱着部との間に他の部材がある場合とを含む。

カバー部に、周囲の状態を検知する検知部が、設けられている。周囲の状態とは、検知対象物との距離が所定の範囲内であることを検知する場合と、温度、湿度、明るさなどの環境情報を検知する場合とを含む。検知対象物との距離が所定の範囲内であることを検知する検知部は、接触センサ及び非接触センサなどが適用される。

１．第１実施形態
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。
（全体構成）
図１に、本実施形態に係る把持装置１０Ａ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ー１８とを備える。レール１４は、図中Ｙ軸方向に移動可能に設けられている。

エアシリンダー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、配管２１，２２が設けられている。当該配管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、アダプタプレート２３を介して把持装置１０Ａが設けられている。アダプタプレート２３は、図示しないボルトによってピストンロッド２０の先端に固定されている。

産業用ロボット１２は、水平な基台２６上に置かれたワークＷを、把持装置１０Ａ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。

把持装置１０Ａは、ピストンロッド２０に連結された把持本体２８Ａを備える。把持本体２８Ａは、気密性と弾性とを有する材料、例えば、天然ゴムや、合成ゴムなどで形成することができる。把持本体２８ＡのＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験(タイプＡ)に準じて測定した硬度は、６０～９０程度であるのが好ましい。

図２に示すように把持本体２８Ａは、掌部３０と、掌部３０の周囲に突出して設けられた複数の指部３２Ａとを有する。掌部３０は略円盤状をなしている。指部３２Ａは、掌部３０と一体に形成されており、掌部３０を囲むように放射状に５個設けられている。指部３２Ａ同士の間には、所定の間隔が形成されている。指部３２Ａは、内面３１が掌部３０と一体に形成されている。指部３２Ａの外形形状は、適宜選択することができ、例えば、円柱、円錐、円錐台、三角柱、四角柱、三角錐、四角錐、四角錐台、直方体などでもよい。本実施形態の場合、指部３２Ａは、同一形状で構成されている。なお複数の指部３２Ａは、全て同一形状である必要はなく、形状が異なっていてもよい。

把持本体２８Ａは、指部３２Ａが形成された側と反対側の、掌部３０の外縁を囲む位置に接続部３８が一体に形成されている。接続部３８は筒状であって、本図の場合、上端に円形の開口を有する。把持本体２８Ａは、掌部３０から接続部３８に向かって外側に突出する向きに湾曲した外周面３４を有する。指部３２Ａは、中実である。指部３２Ａの材質は、その他の部分（掌部３０や接続部３８）と同じ材質、または異なる材質でもよく、さらに均一である必要はなく、異種材料を組み合わせた複合材、フィラーなどの添加物を含んでもよい。把持本体２８Ａの開口は、接続部３８に挿入されたケース３６によって密閉されている。把持本体２８Ａとケース３６は、接続部３８の外周に巻かれたバンド６５によって固定されている。ケース３６は、脱着部６４に着脱自在に連結される。

脱着部６４は、ワンタッチ継手であり、一端がピストンロッド２０の先端に設けられたアダプタプレート２３に接続され、他端がケース３６の継手６２に接続される。脱着部６４は、継手６２が差し込み方向に差し込まれると接続され、リリース部が差し込み方向に押されることによって接続が解除される。脱着部６４は、ワンタッチ継手に限らず、ねじによって継手６２と接続される継手でもよい。脱着部６４には、周面に給排気口７３が設けられている。当該給排気口７３は、図示しないが、配管の一端に接続される。配管の他端は、例えば三方弁を介して真空ポンプに接続されている。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、真空ポートが真空ポンプに、給排気ポートが把持装置１０Ａに、大気解放ポートが外部にそれぞれ接続される。当該配管を通じて、気体が、把持本体２８Ａの内から外へ、及び把持本体２８Ａの外から内へ、流通する。

把持本体２８Ａは、接続部３８と掌部３０の間に、掌部３０より厚さ方向に変形しにくい高強度部４２を備える。高強度部４２は、把持本体２８Ａの掌部３０の内部空間に配置されている。高強度部４２は、掌部３０以外、すなわち掌部３０の外周が収縮しないように、把持本体２８Ａを保持する。高強度部４２の材質は、把持本体２８Ａの減圧下において変形しなければ足り、例えば硬質樹脂や金属を用いることができる。高強度部４２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。

本図に示す高強度部４２は、変形した掌部３０を受け入れるガイド穴４７と、ガイド穴４７の軸方向の指部３２Ａ側先端の外側に湾曲部４６とを有する枠状部材である。本実施形態の場合、高強度部４２は、円筒状部材であって、全体として先端に向かって先細になっている。高強度部４２の指部３２Ａ側に湾曲部４６が設けられている。湾曲部４６は、外側に向かって凸形状である。ガイド穴４７は、掌部３０に対応した高強度部４２の中央であって、内径が掌部３０と略同じ大きさであるのが好ましい。

高強度部４２は、外径Ｄと前記ガイド穴４７内径ｄの比が１．０：０．９８～１．０：０．６であるのが好ましい。例えば、高強度部４２の外径Ｄが８０ｍｍの場合、内径ｄが４８～７８ｍｍの範囲であれば、指部３２Ａは掌部３０の中心に向かってより確実に弾性変形する。

さらに平面視における指部３２Ａの基端の中心位置よりも半径方向の外側に、高強度部４２の指部側先端が位置するのが好ましい。すなわち、指部３２Ａの半径方向の長さをＬとした場合、当該指部３２Ａの内側からの距離ＴがＬ／２以上である位置で高強度部４２の指部側先端が指部３２Ａの基端に接触するのが好ましい。高強度部４２の指部側先端が、指部３２Ａの中心位置よりも半径方向の内側で指部３２Ａの基端に接触した場合（ＴがＬ／２より小さい場合）、指部３２Ａは、掌部３０の中心に向かって弾性変形しにくくなる。

把持装置１０Ａは、掌部３０及び指部３２Ａを除く周囲に、カバー部７２Ａが設けられている。カバー部７２Ａは、接続部３８の周囲を覆う第１カバー６６Ａと、脱着部６４の周囲を覆う第２カバー６８とを有する。カバー部７２Ａは、ケース３６より柔らかい材料、例えば、樹脂やゴムなどの弾性材料で形成されている。カバー部７２Ａの材質は、クッション性に優れた材料、例えば発泡材を用いてもよい。またカバー部７２Ａの材質は、把持本体２８Ａと同じ材質、または異なる材質でもよく、さらに均一である必要はなく、異種材料を組み合わせた複合材、フィラーなどの添加物を含んでもよい。さらにカバー部７２Ａは、発泡スチロールなどで形成することによって、万が一、他の対象物に衝突した場合、つぶれることで、対象物に与える衝撃を吸収することとしてもよい。

第１カバー６６Ａは、バンド６５が巻かれた接続部３８の周囲を覆う筒部６９と、筒部６９の一端に設けられた環状突起７１とを有する。環状突起７１は、筒部６９の中心軸に向かって突出している。第２カバー６８は、脱着部６４を覆う筒状部材である。第１カバー６６Ａと第２カバー６８は、同軸上に配置され、端部同士の間に隙間がないように重ねられている。

図３に示すように、第２カバー６８には、軸方向にスリット７０Ａが１つ形成されている。第２カバー６８は、スリット７０Ａを中心として円周方向外向きへ力を加えることによって、弾性変形しスリット７０Ａが開く。円周方向外向きの力を除去することによって、第２カバー６８は弾性変形してスリット７０Ａが閉じる。第２カバー６８は、給排気口７３に通じる貫通穴が設けられている。当該貫通穴は、第２カバー６８の上部であって、厚さ方向に貫通している。

脱着部６４は、天面に設けられた取り付け穴７８を通じて図示しないボルトをアダプタプレート２３にねじ込むことによって、アダプタプレート２３に固定される。

図４に示すように、ケース３６は、ステンレスなどの金属製、又はプラスチックなどの硬質の樹脂製であるのが好ましく、下ケース５２と、上ケース５４とを有する。下ケース５２は、中央に貫通穴５６を有する底部５８と、当該底部５８の外縁に一体に形成された筒状部６０とを有する。下ケース５２の先端面である底面の外縁Ｒは、面取り加工が施されている。面取り加工は、底面の外縁を削り、角面や丸面とする加工が適用できる。面取り加工の大きさは、接続部３８が局所的に厚さ方向に変形するのを防ぐうえで、小さいほうが好ましい。

上ケース５４は、円盤状の部材であり、厚さ方向に貫通して設けられた貫通穴５９と、当該貫通穴５９に連通した継手６２とを有する。継手６２は、シール材５７を介して上ケース５４にねじ止めされている。当該継手６２は、脱着部６４とワンタッチで連結される。下ケース５２と上ケース５４は、筒状部６０の上端において、図示しないシール材を介して一体化されている。

第１カバー６６Ａを継手６２に挿入して、接続部３８とケース３６の上側から被せるように第１カバー６６Ａを装着する。次いで、継手６２を脱着部６４に連結する（図５）。続いて、脱着部６４を覆うように、スリット７０Ａを開いて第２カバー６８を脱着部６４の周囲に装着する。上記のようにしてカバー部７２Ａが装着された把持装置１０Ａを得ることができる。

（動作及び効果）
上記のように構成された把持装置１０Ａ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。なお、以下に示す条件は、一例である。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、エアシリンダー１８が収縮した状態を原点とする。また把持装置１０Ａは、初期状態において把持本体２８Ａ内の圧力が大気圧である。すなわち三方弁は、真空ポートが遮断され、給排気ポートが大気解放ポートと繋がっている状態である。

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、基台２６上に置かれたワークＷの鉛直線上に把持装置１０Ａを位置決めする（図１）。次いで、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から進出することにより、指部３２ＡがワークＷの側面に到達するまで、エアシリンダー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、給排気ポートが真空ポートと繋がった状態に切り替えられる。これにより把持装置１０Ａは、配管を通じて、把持本体２８Ａ内の気体を吸引し、把持本体２８Ａ内の圧力を例えば－０．０３ＭＰａ以下に減圧する。

把持本体２８Ａは、高強度部４２により掌部３０の外周面３４の形状が保持された状態を維持する。そうすると掌部３０が、高強度部４２のガイド穴４７に吸い込まれるようにして厚さ方向に変形する（図６）。掌部３０が厚さ方向へ変形するのに伴い、指部３２Ａの内面３１が掌部３０の中心へ引っ張られる。そうすると指部３２Ａは、掌部３０へ向かって倒れるように弾性変形する。これにより指部３２Ａは、主に内面３１がワークＷ表面に接触する。本図に示す立方体のワークＷの場合、指部３２ＡはワークＷの側面に接触する。上記のように把持装置１０Ａは、把持本体２８Ａ内を減圧することにより、ワークＷを把持する。把持装置１０Ａは、把持本体２８Ａ内の圧力に応じた把持力を発揮する。すなわち、把持装置１０Ａの把持力は、把持本体２８Ａ内の圧力が低い程、大きくなる。

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ー１８を収縮することにより、ワークＷを基台２６から持ち上げることができる。さらに産業用ロボット１２は、移動体１６がレール１４に沿って移動したり、レール１４がＹ軸方向に移動したりすることにより、水平方向へワークＷを自在に移動することができる。

所望の場所へ移動した後、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から進出することにより、ワークＷが基台２６に接触するまでエアシリンダー１８を伸長させる。次いで、三方弁は、真空ポートが遮断され、給排気ポートが大気解放ポートと繋がっている状態に切り替えられる。そうすると把持本体２８Ａ内へ大気解放ポートから配管を通じて気体が流入する。把持本体２８Ａ内の圧力が大気圧に戻るのに伴い、掌部３０がガイド穴４７から押し出され元の状態に戻る。掌部３０が元の状態に戻るのに伴い、指部３２Ａが開き、ワークＷを手放す。

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ー１８を収縮することにより、把持装置１０ＡをワークＷから切り離す。以上のようにして産業用ロボット１２は、基台２６上に置かれたワークＷを、把持装置１０Ａで把持することにより、所望の位置へ移動することができる。

把持本体２８Ａは、指部３２Ａと、高強度部４２を有することにより、粉体を用いず、より確実にワークＷを把持することができる。把持装置１０Ａは、粉体を用いていないので、万一、把持本体２８Ａが破裂しても、ワークＷを汚染することがない。

指部３２Ａは、指部３２Ａの先端が下向きの状態だけでなく、横向きや上向きの状態であっても、形状が保持される。したがって把持装置１０Ａは、基台２６上のワークＷを持ち上げるだけでなく、垂直な壁面や、天井に吊り下げられたワークＷを把持することができる。指部３２Ａは、Jamming転移後の粉体に比べ剛性が高いので、より確実にワークＷを把持することができる。

把持装置１０Ａは、把持本体２８Ａを減圧して掌部３０を確実に厚さ方向に変形させることにより、ワークＷを把持することができるので、把持本体２８ＡをワークＷに押し付ける必要がない。したがって把持装置１０Ａは、食品などの柔らかいワークＷを押し潰さずに把持できるので、ワークＷの損傷を防止することができる。

把持本体２８Ａは、内部が減圧される程度によって指部３２Ａの変形量、及び把持力を変えることができる。したがって把持装置１０Ａは、ワークＷの大きさや硬さに合わせて、把持力を変えることができるので、汎用性を向上することができる。掌部３０がガイド穴４７に吸い込まれるようにして厚さ方向に変形するので、指部３２Ａは掌部３０へ向かってより鋭角に変形する。したがって把持装置１０Ａはより小さいワークＷも把持することができる。

指部３２Ａは、高強度部４２に湾曲部４６が形成されていることにより、掌部３０が湾曲部４６に接触しながら厚さ方向に変形するので、指部３２Ａが連続的、かつ、ゆるやかに変形する。したがって把持装置１０Ａは、柔らかくワークＷを把持することができる。因みに高強度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。

把持装置１０Ａは、カバー部７２Ａでケース３６表面、接続部３８及び脱着部６４が覆われているので、バンド６５や脱着部６４が露出しない。したがってバンド６５や脱着部６４の凹凸部分に異物が溜まることを防止できる。

把持本体２８Ａより硬質のケース３６や脱着部６４が露出しないため、ユーザに対し与える圧迫感を軽減することができる。したがって把持装置１０Ａは、ユーザと作業領域を共有して協調作業を行う強調ロボットに適用した場合、ユーザの心理的な負担を軽減することができる。

カバー部７２Ａは、クッション性に優れた材質で形成することによって、対象物に衝突した場合、対象物へ与える衝撃を軽減することができる。カバー部７２Ａと、接続部３８及び脱着部６４の間に、隙間を設けることによって、よりクッション性を高めることができる。

把持装置１０Ａは、把持本体２８Ａと同じ材質又は／及び色彩で形成されたカバー部７２Ａを設けることによって、金属など異なる材質で形成されたケース３６及び脱着部６４を隠すことができ、外観を統一することができる。

（変形例）
上記実施形態の場合、カバー部７２Ａは、第１カバー６６Ａと第２カバー６８とが別体である場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、図７に示すように、第１カバー６６Ａと第２カバー６８とを一体にしたカバー部７２Ｂを用いることとしてもよい。カバー部７２Ｂは、第１カバー６６Ａ及び第２カバー６８を軸方向に平行に貫くスリット７０Ｂが１つ形成されている。カバー部７２Ｂは、脱着部６４に装着した後でも、接続部３８及び脱着部６４を覆うように、スリット７０Ｂを開いて接続部３８及び脱着部６４の周囲に装着することができる。本変形例に係る把持装置１０Ｂは、カバー部７２Ｂを備えることによって、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

上記実施形態の場合、高強度部４２は円筒状部材である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、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。高強度部は、把持本体の形状に合わせて、外形形状を適宜変更することができる。高強度部のガイド穴は、円形状に限らず、多角形状であってもよい。

把持本体は、１種の材料で形成してもよいし、複数の異なる材料で形成された膜を積層して形成してもよい。また把持本体は、部分的に異なる材料で形成してもよい。把持本体の厚さは、一定でなくてもよく、部分的に厚肉部又は薄肉部を設けてもよい。

２．第２実施形態
第２実施形態について図を参照して説明する。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、説明を省略する。第２実施形態に係る把持装置は、図８に示すように、検知部６１が設けられたカバー部７２Ｃを備える。本図に示す検知部６１は、テープ状のスイッチセンサであり、第１カバー６６Ｂの筒部６９の外周に巻き付けられている。

検知部６１は、図示しないが、筒部６９の半径方向外側に配置された外側電極と、半径方向内側に配置された内側電極とを有し、回路に電気的に接続されている。ビード６３に荷重が加えられると、図示しない外側電極が内側電極に接触し、回路が閉じる。ビード６３に加えられた荷重を除去すると、外側電極が復帰し、回路が開く。検知部６１は、筒部６９の外周に固定されたガイド部６７に装着されている。

ガイド部６７は、筒部６９の外周面に形成された環状溝に固定されている。ガイド部６７は、表面にガイド溝を有する帯状の部材である。ガイド部６７は、筒部６９表面に巻き付けられ、接着剤、両面テープ、ボルトとナットなどによって固定される。

把持装置が検知対象物に接触するなどして、ビード６３に荷重が加えられると、回路が閉じ、異常を検知する。把持装置は、異常を検知すると、直ちに産業ロボットに動作を停止させる。把持装置は、検知対象物に接触したことを検知し、産業用ロボットの動作を停止することによって、衝突による被害を軽減することができる。

本実施形態の場合、検知部６１は、スイッチである場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、検知部６１は、荷重センサでもよい。また検知部６１は、非接触センサ、例えば、光電センサでもよい。検知部６１が非接触センサの場合、把持装置は、検知対象物への接触を未然に防止することができる。

検知部６１は、筒部６９に固定したガイド部６７に装着する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、図９に示すカバー部７２Ｃは、予め、筒部６９にガイド溝が形成された第１カバー６６Ｃを有する。当該第１カバー６６Ｃに検知部６１を装着することによって、ガイド部を省略できるので、その分、部品点数を削減することができる。

図１０に示すカバー部７２Ｅは、検知部６１が一体成形によって第１カバー６６Ｄに設けられている。一体成形することによって、検知部６１をカバー部７２Ｅに組み付ける作業を省略できるので、その分、製造工程を簡略化することができる。

３．第３実施形態
第３実施形態に係る把持装置は、高強度部が、掌部、指部、及び接続部と一体である把持本体を備える点が、上記第１実施形態と異なる。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、説明を省略する。図１１に示す把持本体２８Ｂは、掌部３０と、掌部３０の周囲に突出して設けられた複数の指部３２Ａとを有する。把持本体２８Ｂは、掌部３０から接続部３８に向かって外側に突出する向きに湾曲した外周面３４を有する。

把持本体２８Ｂは、接続部３８と掌部３０の間に、掌部３０より厚さ方向に変形しにくい高強度部７４を備える。高強度部７４は、掌部３０や接続部３８と一体に形成されている。高強度部７４は、下ケース５２と接触する基端７６、及び、基端７６から前記指部３２Ａ側に離れており前記掌部３０に接続される先端７５を有する。高強度部７４は、掌部３０に比べ変形しにくいが、完全な剛体ではなく、掌部３０の中心へ向かって基端７６を支点にして微視的に変形する。

基端７６は、掌部３０の外縁から掌部３０の厚さ方向に離れた位置、すなわち掌部３０から接続部３８の上部開口側へ離れた位置に設けられている。本実施形態の場合、基端７６は、ケース３６の底面の外周部に接触する接触面を有する。高強度部７４は、接触面に連続した掌部３０の中心側に、ガイド空間４０に接する内周面７７を有する。掌部３０の内側は、略平坦な内面４８と、当該内面４８の周囲に設けられた外側に凸となる曲面５０とを有する。内周面７７と、掌部３０の内面４８は、曲面５０で接続されている。

高強度部７４の先端７５は、内周面７７と曲面５０の間に配置されている。先端７５は、掌部３０が厚さ方向へ変形する場合の支点となる。

高強度部７４は、図１２に示すように、掌部３０の周囲を囲むように接続部３８の形状に合わせて形成されており、本図の場合、環状である。接触面は、高強度部７４の上面である。ケース３６の底面の外周部が、高強度部７４の接触面に接触する。

把持装置１０Ｃは、カバー部７２Ａを備えることによって、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

高強度部７４は、掌部３０及び指部３２Ａと一体に形成されており、掌部３０の厚さ方向の変形に合わせ微視的に変形する。これにより、指部３２Ａが、掌部３０の変形によって連続的、かつ、ゆるやかに変形する。したがって把持装置１０Ｃは、柔らかくワークＷを把持することができる。因みに高強度部７４を有しない把持本体では、指部は座屈するように変形する。

把持本体２８Ｂは、掌部３０、指部３２Ａ、高強度部７４、接続部３８が一体で形成されていることにより、部品点数及び製造工数を削減することができる。減圧時により多くの負荷がかかる掌部３０と高強度部７４が一体に形成されていることにより、把持本体２８Ｂの破損を防止し、耐久性を向上することができる。

高強度部は、指部に対応した位置に設けられた複数の帯状体でもよい。高強度部は、掌部の周囲であって指部の基端にあたる位置に、均等に配置される。高強度部は、上面に接触面、掌部側の内面に内周面を有する。高強度部の先端は、内周面と曲面の間に配置されている。高強度部は、帯状体とすることによって、環状に形成する場合に比べ、材料を削減することができるので、その分、軽量化を図ることができる。

高強度部は、掌部の厚さ方向に平行に、所定の間隔をあけて配置された、複数の環状の凸部でもよい。掌部から最も離れた位置にある凸部の上面が接触面である。凸部の掌部側の内面が内周面である。

高強度部は、掌部の厚さ方向を長手方向とする複数の凸条でもよい。凸条は、掌部の周囲に、所定の間隔をあけて配置される。凸条の上面が接触面であり、掌部側の内面が内周面である。

高強度部は、掌部より機械的強度が高い材質で形成してもよい。高強度部は、インサート成形によって、指部及び掌部と一体形成することで得られる。

４．変形例
上記実施形態の場合、指部３２Ａは、掌部３０を囲むように放射状に５個設けられている場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、図１３Ａに示す把持装置１０Ｄは、２個の指部３２Ｂを有する把持本体２８Ｃを備える。指部３２Ｂは、掌部を挟んで両側に配置されており、扁平形状である。把持装置１０Ｄは、カバー部７２Ａを備えることによって、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１３Ｂに示す把持装置１０Ｅは、把持本体２８Ｃと、カバー部７２Ｂとを備える。把持装置１０Ｅは、カバー部７２Ｂを備えることによって上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１４Ａに示す把持装置１０Ｆは、３個の指部３２Ｃを有する把持本体２８Ｃを備える。指部３２Ｃは、掌部を囲むように放射状に配置されており、先細形状である。把持装置１０Ｆは、第１カバー８０と第２カバー８１が別体であるカバー部７２Ｃを備える。把持装置１０Ｆは、カバー部７２Ｃを備えることによって、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１４Ｂに示す把持装置１０Ｇは、把持本体２８Ｃと、カバー部７２Ｄとを備える。カバー部７２Ｄは、第１カバー８０と第２カバー８１が一体に形成されている。把持装置１０Ｇは、カバー部７２Ｄを備えることによって上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

上記実施形態では、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。把持装置はエアシリンダーに設ける場合について説明したが、油圧シリンダーに設けてもよい。

把持装置は、指部に爪部を設けることとしてもよい。爪部は、合成樹脂製の板状部材や、円錐状部材、サック状の部材を用いることができる。

把持装置には、ワークＷを撮影するカメラ、把持したワークＷの重量を測定する重量計、ワークＷと把持本体との距離を測定する近接センサなどを設けてもよい。上記カメラなどは、ピストンロッド２０とアダプタプレート２３との間に挟んで固定されたブラケットに固定することができる。アダプタプレート２３がブラケットを有する形状であってもよい。

把持本体は、平面視において長方形状でもよい。この場合、指部は、掌部の長辺に沿って２個を一組として、掌部を挟んで両側に複数組設けるのが好ましい。掌部が厚さ方向へ変形するのに伴い、指部の内面が掌部の中心へ引っ張られる。そうすると指部は、掌部へ向かって倒れるように弾性変形する。この場合、指部は、対向する長辺に向かって倒れるように弾性変形する。したがって当該把持本体を備えた把持装置は、円筒形状や角柱形状など、長尺部材を容易に把持することができる。

指部は、弾性部を内部に有することとしてもよい。弾性部は、指部内に充填され、当該指部の形を有する。弾性部の形は、把持本体の指部内に挿入され一定の形を保持できれば、指部の内面との間に多少隙間が生じていてもよい。弾性部の材質は、樹脂またはゴムであるのが好ましい。弾性部の材質は、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。弾性部は、フィラーなどの添加物を含んでもよい。弾性部は、指部の内面との間に、隙間がないように配置されるのが好ましい。

高強度部は、同心円状に配置された複数、例えば３個のリング体を組み合わせて形成してもよい。

１０Ａ～Ｇ把持装置
１２産業用ロボット
２８Ａ～Ｃ把持本体
３０掌部
３２Ａ～Ｃ指部
３６ケース
３８接続部
４０ガイド空間
４２高強度部
４６湾曲部
４７ガイド穴
６１検知部
６４脱着部
６６Ａ～Ｄ、８０第１カバー
６８、８１第２カバー
７２Ａ～Ｅカバー部

Claims

掌部と、
前記掌部の周囲に突出して設けられ、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複数の指部と、
前記指部が形成された側と反対側の、前記掌部の外縁を囲む位置に形成され、ケースに接続される接続部と、
前記掌部と前記接続部の間に設けられ、前記掌部の外縁から当該掌部の厚さ方向に所定の長さを有し、前記掌部より変形しにくい高強度部と、
前記接続部に接続され、前記高強度部の基端に接触する前記ケースと、
カバー部とを備え、
前記カバー部は、前記掌部及び前記指部を覆わず、前記接続部を覆っており、前記接続部の軸方向に形成されたスリットを有する
把持装置。
掌部と、
前記掌部の周囲に突出して設けられ、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複数の指部と、
前記指部が形成された側と反対側の、前記掌部の外縁を囲む位置に形成され、ケースに接続される接続部と、
前記掌部と前記接続部の間に設けられ、前記掌部の外縁から当該掌部の厚さ方向に所定の長さを有し、前記掌部より変形しにくい高強度部と、
前記接続部に接続され、前記高強度部の基端に接触する前記ケースと、
カバー部とを備え、
前記カバー部は、前記掌部及び前記指部を覆わず、前記接続部を覆っており、
周囲の状態を検知する検知部が、前記カバー部に設けられており、
前記検知部は、テープ状のスイッチセンサであり、前記カバー部の前記接続部の周囲を覆う筒部の外周に設けられている
把持装置。
掌部と、
前記掌部の周囲に突出して設けられ、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複数の指部と、
前記指部が形成された側と反対側の、前記掌部の外縁を囲む位置に形成され、ケースに接続される接続部と、
前記掌部と前記接続部の間に設けられ、前記掌部の外縁から当該掌部の厚さ方向に所定の長さを有し、前記掌部より変形しにくい高強度部と、
前記接続部に接続され、前記高強度部の基端に接触する前記ケースと、
カバー部とを備え、
前記カバー部は、前記掌部及び前記指部を覆わず、前記接続部を覆っており、
前記高強度部は、
前記掌部、前記指部、及び前記接続部と別体であって、
変形した前記掌部を受け入れるガイド穴と、
前記ガイド穴の軸方向の、前記指部側先端の外側に湾曲部と
を有する
把持装置。
掌部と、
前記掌部の周囲に突出して設けられ、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複数の指部と、
前記指部が形成された側と反対側の、前記掌部の外縁を囲む位置に形成され、ケースに接続される接続部と、
前記掌部と前記接続部の間に設けられ、前記掌部の外縁から当該掌部の厚さ方向に所定の長さを有し、前記掌部より変形しにくい高強度部と、
前記接続部に接続され、前記高強度部の基端に接触する前記ケースと、
カバー部とを備え、
前記カバー部は、前記掌部及び前記指部を覆わず、前記接続部を覆っており、
前記掌部、前記指部、前記接続部、及び前記高強度部は、一体に形成されており、
前記高強度部は、前記基端に、前記ケースの底面の外周部に接触する接触面を有する
把持装置。
前記ケースには脱着部が着脱自在に連結され、前記カバー部は前記脱着部の周囲を覆う請求項１～４のいずれか１項記載の把持装置。
前記掌部と前記接続部の間が外側に突出する向きに湾曲した外周面を有する請求項１～５のいずれか１項記載の把持装置。
前記カバー部は、前記掌部及び前記指部と同じ材質又は／及び色彩で形成されている請求項１～６のいずれか１項記載の把持装置。
掌部と、
前記掌部の周囲に突出して設けられ、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複数の指部と、
前記指部が形成された側と反対側の、前記掌部の外縁を囲む位置に形成され、ケースに接続される接続部と、
前記掌部と前記接続部の間に設けられ、前記掌部の外縁から当該掌部の厚さ方向に所定の長さを有し、前記掌部より変形しにくい高強度部と、
前記接続部に接続され、前記高強度部の基端に接触する前記ケースと、
前記掌部及び前記指部を除く部分の周囲の少なくとも一部を覆うカバー部とを備え、
前記高強度部は、前記掌部、前記指部、及び前記接続部と別体であって、変形した前記掌部を受け入れるガイド穴と、前記ガイド穴の軸方向の、前記指部側先端の外側に湾曲部とを有する
把持装置。
掌部と、
前記掌部の周囲に突出して設けられ、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複数の指部と、
前記指部が形成された側と反対側の、前記掌部の外縁を囲む位置に形成され、ケースに接続される接続部と、
前記掌部と前記接続部の間に設けられ、前記掌部の外縁から当該掌部の厚さ方向に所定の長さを有し、前記掌部より変形しにくい高強度部と、
前記接続部に接続され、前記高強度部の基端に接触する前記ケースと、
前記掌部及び前記指部を除く部分の周囲の少なくとも一部を覆うカバー部とを備え、
前記掌部、前記指部、前記接続部、及び前記高強度部は、一体に形成されており、前記高強度部は、前記基端に、前記ケースの底面の外周部に接触する接触面を有する
把持装置。
請求項１～９のいずれか１項記載の把持装置を設けた産業用ロボット。