JP7137940B2 - 把持装置 - Google Patents

Description

本発明は、把持装置に関する。詳しくは、不定形物を搬送する把持装置に関する。

従来、搬送対象物であるワークを容器に詰めたり、次の工程の装置等に移送したりする作業をロボットによって実施するロボット搬送システムが用いられる場合がある。ロボット搬送システムは、所定の数量を所定の態様で所定の位置に整列、集積されたワークを把持装置によって一度に全て把持して所定の位置に搬送するように構成されている。しかし、整列、集積時のワークの姿勢が安定しない場合や、ワークの性質上、吸引による把持が困難である場合、複数のワークを一度に把持して搬送する従来のロボット搬送システムでは、対応できない。そこで、高速搬送が可能なパラレルリンクロボットを用いて、ワーク毎に把持して搬送するロボット搬送システムが知られている。

パラレルリンクロボットを用いたロボット搬送システムは、画像処理によりワークの位置、形状、姿勢等を取得し、ワークの状態に合わせてワークを一つずつ把持するように構成されている。これにより、パラレルリンクロボットを用いたロボット搬送システムは、ワークの状態に合わせて把持装置を配置することで確実にワークを把持することができる。このようなパラレルリンクロボットに用いられる把持装置は、不定形で吸引による把持が困難なワークを確実に把持するために複数（少なくとも二つ）の把持部材によってワークを挟むように構成されているものがある。例えば特許文献１の如くである。

特許文献１に記載の把持機構（把持装置）は、三つの開閉可能な指を備えている。把持機構には、指を開閉させるためのピストンシリンダが指毎に設けられている。把持機構は、流体動力がピストンシリンダに供給されることで三つの指がそれぞれ開閉するように構成されている。このような把持機構は、ピストンシリンダによる三つの指の把持力によってワークを挟み込み、確実にワークを把持することができる。また、把持機構は、ワークの性質に応じて流体動力の圧力を調整し、適切な把持力でワークを破損することなく把持することができる。しかし、把持機構は、流体動力の圧力を下げることで指の把持力を小さくすることができるが、同時に指の開閉速度も遅くなる。つまり、把持機構は、破損しやすいワークの場合、把持力を小さくするために流体動力の圧力を下げることで把持速度が遅くなり、ロボット搬送システムの搬送能力を抑制してしまう点で不利であった。

特表２００３－５３４９３０号公報

本発明の目的は、把持部材の開閉速度を低下させることなく、把持部材による把持力を抑制した状態で不定形物を把持することができる把持装置の提供を目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、第１の発明は、内部の圧力変化によって伸縮する可撓性素材からなる伸縮部材によって把持部材を駆動させる把持装置であって、少なくとも二つの把持部材と、複数の伸縮部材と、を備え、前記伸縮部材と前記把持部材とを連動させる摺動部材と、前記摺動部材の案内部材と、前記伸縮部材に気体を供給または排出する複数の開閉弁と、を備え、前記摺動部材は、前記伸縮部材毎に設けられ、前記案内部材は、前記摺動部材を前記伸縮部材の伸縮方向に案内可能に構成され、前記伸縮部材は、前記摺動部材を介して前記把持部材毎に連結され、前記伸縮部材毎に前記開閉弁がそれぞれ接続され、前記把持部材の一方の把持部材における把持対象物に接触するまでの把持ストロークが、前記把持部材の他方の前記把持部材における前記把持対象物に接触するまでの把持ストロークよりも長くなる位置に前記把持装置が配置されている場合において、前記一方の把持部材に対応する前記開閉弁の開状態への切り替えを、前記他方の把持部材に対応する前記開閉弁の開状態への切り替えよりも先に行って、前記把持部材を前記把持対象物に近接させるものである。

第２の発明は、把持装置は、前記少なくとも二つの把持部材のうち対となる把持部材の間に可撓性素材からなる押え部材を備え、前記押え部材が把持対象物を前記把持部材に向かって押圧するものである。

第３の発明は、前記押え部材が内部の圧力変化によって伸縮する可撓性素材から構成され、前記押え部材に気体を供給または排出する開閉弁を備えているものである。

第４の発明は、前記把持部材は、途中部に回転軸を有する揺動レバーとして構成され、前記把持部材の一側端部が前記摺動部材に対して伸縮方向の相対移動不能な状態で摺動部材に連結され、前記把持部材の他側端部が把持対象物を把持するものである。

第５の発明は、前記案内部材は、前記伸縮部材の伸縮方向からその内部に挿入され、前記伸縮部材の中心位置に配置されているものである。

第６の発明は、前記伸縮部材の内部には、圧縮ばねが配置され、前記伸縮部材の延伸方向に摺動部材を押圧するものである。

本発明は、以下に示すような効果を奏する。

第１の発明において把持装置は、伸縮部材が可撓性素材から構成されているので、把持対象物を把持するまでの把持部材毎のストロークの差異と把持力の上昇を伸縮部材毎の変形によって吸収する。これにより、把持部材の開閉速度を低下させることなく、把持部材による把持力を抑制した状態で不定形物を把持することができる。

第２の発明において把持装置は、押え部材によって把持対象物に把持部材に向かう力を加えて、把持対象物を把持部材に押さえつけて安定的に把持する。これにより、把持部材の開閉速度を低下させることなく、把持部材による把持力を抑制した状態で不定形物を把持することができる。

第３の発明において把持装置は、押え部材の内部に気体を供給することで、押え部材が不定形物に接触する直前に気体の吹き付けによって不定形物を載置面に押し付けるとともに、不定形物から押え部材を離間させる際に押え部材の内部圧力を上昇させて離間し易くする。これにより、把持部材の開閉速度を低下させることなく、把持部材による把持力を抑制した状態で不定形物を安定して把持することができる。

第４の発明において把持装置は、把持対象物の形状や強度に基づいて把持部材のレバー比が設定される。これにより、把持部材の開閉速度を低下させることなく、把持部材による把持力を抑制した状態で不定形物を把持することができる。

第５の発明において把持装置は、伸縮部材がその中心位置において摺動部材を介して案内部材によって拘束されているので、摺動部材の移動が円滑に行われ、伸縮部材の変形が均一に生じる。これにより、把持部材の開閉速度を低下させることなく、把持部材による把持力を抑制した状態で不定形物を把持することができる。

第６の発明において把持装置は、弾性部材による伸縮部材の延伸方向への押圧力が摺動部材に加わるので、伸縮部材を延伸させる力が増強される。これにより、把持部材の開閉速度を低下させることなく、把持部材による把持力を抑制した状態で不定形物を安定して把持することができる。

第７の発明および第８の発明において把持装置は、全ての伸縮部材が互いに独立した状態を保ちつつ、同一の圧力変化によって伸縮される。これにより、把持部材の開閉速度を低下させることなく、把持部材による把持力を抑制した状態で不定形物を安定して把持することができる。

第９の発明において把持装置は、把持対象物の形状に応じて、伸縮部材毎に異なるタイミングによって伸縮される。これにより、把持部材の開閉速度を低下させることなく、把持部材による把持力を抑制した状態で不定形物を把持することができる。

（ａ）パラレルリンクロボットを用いたロボット搬送システムの概略平面図、（ｂ）ワークの位置を算出するための基準を示す概念図。 パラレルリンクロボットを用いたロボット搬送システムの概略正面図。 （ａ）本発明の第一実施形態における把持装置の部分断面正面図、（ｂ）同じく側面図。 本発明の第一実施形態における把持装置の動作状態を示す側面図。 パラレルリンクロボットを用いたロボット搬送システムの制御ブロック図。 （ａ）本発明の第一実施形態における把持装置の把持部材が解放している状態を示す部分断面正面図、（ｂ）同じく把持部材が把持する方向に動いている状態を示す部分断面正面図。 （ａ）本発明の第一実施形態における把持装置の両方の把持部材がワークに接触して動きを制限されている状態を示す部分断面正面図、（ｂ）同じく把持部材の一方だけが動きを制限されている状態を示す部分断面正面図。 （ａ）本発明の第二実施形態における把持装置の部分断面正面図、（ｂ）図８（ａ）におけるＡ矢視断面図。 （ａ）本発明の第二実施形態における把持装置の把持部材が解放している状態を示す部分断面正面図、（ｂ）同じく一方の把持部材だけが把持する方向に動いている状態を示す部分断面正面図。 本発明の第三実施形態における把持装置の動作状態を示す側面図。 本発明の第四実施形態における把持装置の部分断面正面図。 （ａ）本発明の第四実施形態における把持装置の把持部材が把持する方向に動いている状態を示す部分断面正面図、（ｂ）同じく把持部材がワークを離間する方向に動いている状態を示す部分断面正面図。 本発明の第五実施形態における把持装置の部分断面正面図。 （ａ）本発明の第五実施形態における把持装置がワークに近接する状態を示す部分断面正面図、（ｂ）同じく把持部材がワークを離間する方向に動いている状態を示す部分断面正面図。

以下に、図１から図５を用いて、本発明に係る把持装置１４を備えたロボット搬送システムの一実施形態である、パラレルリンクロボット５を用いたロボット搬送システム１（以下、単に「ロボット搬送システム１」と記す）について説明する。なお、本実施形態において、ロボット搬送システムは、パラレルリンクロボット５を用いているが、他の種類のロボットを用いてもよい。

図１（ａ）に示すように、ロボット搬送システム１は、上流側コンベア１０１によって搬送されてくる搬送対象物であるワークＷ（例えば、米菓等の不定形物）を把持し、下流側コンベア１０２に載置された容器の内部にワークＷを搬送するロボット搬送システム１である。ロボット搬送システム１は、画像処理システム２、パラレルリンクロボット５、把持装置１４、制御装置２４（図５参照）を具備する。

画像処理システム２は、ワークＷの画像からワークＷの長手方向の基準線の流れ方向に対する傾きθ、ワークＷの重心位置Ｇ（図心位置）の座標を算出するものである。画像処理装置４は、画像撮影手段であるカメラ３、画像処理装置４（図５参照）等を具備する。

画像撮影手段であるカメラ３は、ワークＷを撮影するものである。カメラ３は、上流側コンベア１０１によって搬送されてくるワークＷをパラレルリンクロボット５よりも上流側で撮影可能な位置に設けられている（黒塗矢印参照）。また、カメラ３は、上流コンベア上のコンベア基準位置を撮影視野（薄墨部分）における視野基準位置と一致するように配置されている。カメラ３は、図示しない照明装置で撮影タイミングに合わせて照らされるワークＷを撮影し、撮影したワークＷの画像を画像処理装置４に送信可能に構成されている。

画像処理装置４は、撮影されたワークＷの画像からワークＷの長手方向の基準線の流れ方向に対する傾きθおよびワークＷの重心位置Ｇを算出するものである。画像処理装置４は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。画像処理装置４は、カメラ３動作を制御したり、ワークＷの重心位置Ｇや傾きを算出したりするために種々のプログラムやデータが格納されている。

図１（ｂ）に示すように、画像処理装置４は、カメラ３が撮影した画像におけるワークＷの形状からワークＷの重心位置Ｇを算出するように構成されている。また、画像処理装置４は、上流コンベアの流れ方向に対して、ワークＷの重心を通るワークＷの長手方向の基準線の流れ方向に対する傾きθを算出するように構成されている。また、画像処理装置４は、撮影された画像の単位画素における実際の長さと、視野基準位置からワークＷの重心位置Ｇまでの画素数とから、ワークＷを撮影した瞬間におけるコンベア基準位置（視野基準位置）を原点とするワークＷの重心位置Ｇの座標を算出するように構成されている。画像処理装置４は、算出したワークＷの長手方向の基準線の流れ方向に対する傾きθとワークＷの重心位置Ｇの座標とを制御装置２４に送信可能に構成されている。

図５に示すように、画像処理装置４は、カメラ３と図示しない照明装置とに接続され、カメラ３と照明装置とを制御することができる。また、画像処理装置４は、カメラ３が撮影したワークＷの画像を取得することができる。画像装置は、図示しない入力手段から単位画素における実際の長さを取得することができる。このように構成される画像処理システム２は、上流コンベアによって搬送されてくるワークＷ毎の上流コンベア上の位置とワークＷの長手方向の基準線の流れ方向に対する傾きθで示されるワークＷの姿勢とを算出することができるように構成されている。

図１と図２に示すように、パラレルリンクロボット５は、可動範囲内における任意の場所に把持装置１４を移動させるロボットである。パラレルリンクロボット５は、上流側コンベア１０１と下流側コンベア１０２とが可動範囲に含まれるようにしてコンベアの上方に配置されている。パラレルリンクロボット５は、三つのリンク機構７を並列に配置した３自由度のパラレルメカニズムに回転軸機構１１（図２参照）を加えた４自由度を有するロボットである。つまり、パラレルリンクロボット５は、Ｘ軸方向（上流コンベアの流れ方向）、Ｙ軸方向（上流コンベアの幅方向）、Ｚ軸方向（高さ方向）の３方向において任意の位置に把持装置１４を移動可能に構成されている。さらに、パラレルリンクロボット５は、回転軸機構１１によりＺ軸回りに把持装置１４（図２参照）を回転可能に構成されている。パラレルリンクロボット５は、固定部材６、三つのリンク機構７、回転軸機構１１（図２参照）、移動部材１３（図２参照）を具備する。

固定部材６は、パラレルリンクロボット５の基部であり、三つのリンク機構７、回転軸機構１１が固定されるものである。固定部材６は、略板状に形成され、一側面に三つのリンク機構７が設けられ、他側面に回転軸機構１１が設けられている。固定部材６は、図示しないパラレルリンクロボット５用のフレームに固定され、上流側コンベア１０１と下流側コンベア１０２との上方に配置されている。

三つのリンク機構７は、移動部材１３を所定の姿勢に維持した状態で任意の位置に移動させるものである。三つのリンク機構７は、それぞれ並進用駆動モータ８と第一アーム９と第二アーム１０とを具備する。三つのリンク機構７は、固定部材６に１２０°毎に等角配置されている。

並進用駆動モータ８は、エンコーダを備えるサーボモータから構成されている。つまり、並進用駆動モータ８は、制御装置２４からの指令に基づく加速時間、回転速度、回転量で駆動可能に構成されている。並進用駆動モータ８の出力軸には、所定の減速比の減速機が設けられている。並進用駆動モータ８は、ブラケットを介して固定部材６に設けられている。並進用駆動モータ８は、減速機の出力軸が固定部の一側面と平行になるように配置されている。

第一アーム９は、十分な剛性を有するパイプ状部材から構成されている。第一アーム９の一側端には、減速機の出力軸が相対回転不能に連結されている。これにより、第一アーム９は、並進用駆動モータ８によって制御装置２４からの指令に基づく加速時間、回転速度、回転角の範囲で揺動可能に構成されている。

第二アーム１０は、一対の短辺側リンク１０ａと一対の長辺側リンク１０ｂとから構成されている。一対の短辺側リンク１０ａは、両端部に球面ジョイントのインナー側部材（凸側部材）が設けられている。一対の長辺側リンク１０ｂは、両端部に球面ジョイントのアウター側部材（凹側部材）が設けられている。一方の短辺側リンク１０ａは、第一アーム９の他側端部に相対回転不能に設けられている。一方の短辺側リンク１０ａは、その軸方向が第一アーム９を揺動する減速機の出力軸と平行になるように配置されている。一方の短辺側リンク１０ａに設けられている球面ジョイントのインナー側部材には、一対の長辺側リンク１０ｂの一方の端部に設けられている球面ジョイントのアウター側部材が嵌合されている。また、他方の短辺側リンク１０ａに設けられている球面ジョイントのインナー側部材には、一対の長辺側リンク１０ｂの他方の端部に設けられている球面ジョイントのアウター側部材が嵌合されている。つまり、第二アーム１０は、隣り合う長辺側リンク１０ｂと短辺側リンク１０ａとが球面ジョイントにより揺動自在に連結されることで平行リンク機構が構成されている。これにより、第二アーム１０は、その姿勢に関わらず短辺側部材同士が平行な状態を維持している。

回転軸機構１１は、移動部材１３に設けられる把持装置１４をＺ軸回りに回転させるものである。回転軸機構１１は、回転用駆動モータ１２ａと連結軸１２ｂとを具備する。回転軸機構１１は、固定部材６の中心部に配置されている。

回転用駆動モータ１２ａは、エンコーダを備えるサーボモータから構成されている。つまり、回転用駆動モータ１２ａは、制御装置２４からの指令に基づく加速時間、回転速度、回転量で駆動可能に構成されている。回転用駆動モータ１２ａの出力軸には、所定の減速比の減速機が設けられている。回転用駆動モータ１２ａは、固定部材６に設けられている。回転用駆動モータ１２ａは、減速機の出力軸が固定部の一側面に対して垂直になるように配置されている。

連結軸１２ｂは、回転用駆動モータ１２ａの動力を移動部材１３に伝達するものである。連結軸１２ｂの一側端には、途中部にユニバーサルジョイントを介して減速機の出力軸が相対回転不能に接続されている。また、連結軸１２ｂの他側端には、途中部にユニバーサルジョイントを介して移動部材１３が連結されている。連結軸１２ｂは、移動部材１３に対して相対回転自在に構成されている。連結軸１２ｂは、軸方向に伸縮自在に構成されている。

移動部材１３は、パラレルリンクロボット５の出力部であり、三つのリンク機構７を互いに連結するとともに、回転軸機構１１が連結されるものである。移動部材１３は、略板状に形成されている。移動部材１３は、同一平面上に三つのリンク機構７を構成する第二アーム１０の短辺側リンク１０ａが相対回転不能に連結されている。また、移動部材１３は、その中心位置を貫通するようにして回転軸機構１１の連結軸１２ｂが相対回転自在に連結されている。つまり、移動部材１３は、平行リンク機構である三つの第二アーム１０を互いに連結することで固定部材６に対して平行な姿勢で支持されている。これにより、移動部材１３は、三つのリンク機構７の姿勢に関わらず固定部材６に対して平行な状態を維持している。さらに、移動部材１３は、回転軸機構１１の連結軸１２ｂの端部が垂直な状態を維持している。

このように構成されるパラレルリンクロボット５は、三つのリンク機構７における第一アーム９と第二アーム１０の長さによって移動部材１３の可動範囲が定まる。パラレルリンクロボット５は、三つのリンク機構７における並進用駆動モータ８をそれぞれ駆動することで、移動部材１３を平行に保った状態で可動範囲内を任意の軌跡で任意の位置に移動させることができる。また、パラレルリンクロボット５は、回転軸機構１１における回転用駆動モータ１２ａを駆動することで、移動部材１３に設けられる把持装置１４を任意の姿勢に回転させることができる。

図３に示すように把持装置１４は、ワークＷを把持するものである。把持装置１４は、パラレルリンクロボット５の移動部材１３に設けられている。把持装置１４は、ベース部材１５、チャンバー１６、開閉弁１７、四つの伸縮部材１８、四つの摺動部材１９、四つの案内部材２０、支持部材２１、押え部材２２および四つの把持部材２３を具備する。

ベース部材１５は、把持装置１４の基部となるものである。ベース部材１５は、長方形の頂点を切り落とした略ひし形状の板状部材から構成されている。ベース部材１５は、アルミ合金等の軽金属から構成されている。ベース部材１５の一側面には、チャンバー１６が構成されている。ベース部材１５の他側面には、パラレルリンクロボット５の移動部材１３が相対回転自在に連結可能に構成されている。

チャンバー１６は、四つの伸縮部材１８の内部の圧力を同時に負圧にするものである。チャンバー１６は、アルミ合金等の軽金属から構成されている。チャンバー１６は、一側面が開口されている筐体に形成されている。チャンバー１６は、開口している一側面をベース部材１５の一側面にパッキン等を介して気密性を有した状態で固定されている。つまり、チャンバー１６は、ベース部材１５によって一側面が塞がれている。チャンバー１６には、単一の開閉弁１７（図５参照）を介して吸引ブロワ１０３が接続され、チャンバー１６内の気体が外部に排出されるように構成されている。吸引ブロワ１０３は、パラレルリンクロボット５用のフレームの上部に設けられている。

四つの蛇腹状の伸縮部材１８は、把持部材２３を駆動させるものである。四つの伸縮部材１８は、略中空円筒状に形成され、側面が蛇腹状に形成されている。伸縮部材１８は、蛇腹状の側面が互いに近接することで軸方向に収縮する蛇腹から構成されている。伸縮部材１８は、可撓性素材から構成され、例えば樹脂ＮＢＲ（アクリロニトリル－ブタジエンゴム）、ＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＰＵ（ポリウレタン）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等の合成ゴムから構成されている。

四つの伸縮部材１８の一側端は、チャンバー１６の他側面に気密性を有した状態で固定されている。つまり、伸縮部材１８は、チャンバー１６の他側面によって一側開口部を塞がれている。四つの伸縮部材１８のうち二つの伸縮部材１８は、チャンバー１６の他側面における平面視で長辺方向の両側端部にそれぞれ配置されている。他の二つの伸縮部材１８は、チャンバー１６の他側面における平面視で短辺方向の両側端部にそれぞれ配置されている。つまり、四つの伸縮部材１８は、長辺方向に配置されている二つの伸縮部材１８の間に二つの伸縮部材１８が短辺方向に並ぶように配置されている。チャンバー１６の他側面において伸縮部材１８の内部空間と重複している部分には、チャンバー１６の内部と伸縮部材１８の内部とを連通している吸引孔１６ａがそれぞれ形成されている。四つの伸縮部材１８は、チャンバー１６の内部の圧力低下に伴って、伸縮部材１８の内部の圧力が同時に低下するように構成されている。これにより、四つの伸縮部材１８は、チャンバー１６の内部が減圧されると内部の圧力と外部の大気圧との圧力差によって他側端が一側端に近接するように収縮される。また、四つの伸縮部材１８は、それぞれ独立して伸縮可能に構成されている。

四つの摺動部材１９は、伸縮部材１８の伸縮を把持部材２３に伝達して伸縮部材１８と把持部材２３とを連動させるものである。摺動部材１９は、ブロック状に形成されている。摺動部材１９は、真鍮等の部材から構成されている。摺動部材１９は、四つの伸縮部材１８の他側端に気密性を有した状態でそれぞれ固定されている。つまり、摺動部材１９は、伸縮部材１８の他側開口部を塞いでいる。摺動部材１９における伸縮部材１８の伸縮方向に平行な一対の側面には、伸縮部材１８の伸縮方向に対して直交する方向に溝１９ａがそれぞれ形成されている。さらに、摺動部材１９には、伸縮部材１８の軸心と重複する位置に案内孔１９ｂが形成されている。

四つの案内部材２０は、摺動部材１９を介して、四つの伸縮部材１８を案内するものである。案内部材２０は、ステンレス合金等からなる円柱状部材から構成されている。案内部材２０は、伸縮部材１８の軸心に沿って重複するように、伸縮部材１８の内部にそれぞれ設けられている。案内部材２０の一側端部は、チャンバー１６の他側面に固定されている。案内部材２０の他側端部は、摺動部材１９の案内孔１９ｂに挿入されている。つまり、案内部材２０は、伸縮部材１８の内部から摺動部材１９を通じて伸縮部材１８の外部に向かって延びるように配置されている。案内部材２０は、気体の通過を抑制しつつ摺動部材１９が摺動可能な微細な隙間が構成される外径に形成されている。これにより、案内部材２０は、伸縮部材１８の気密性を保ちつつ、摺動部材１９を伸縮部材１８の伸縮方向にのみ案内するように構成されている。同時に、案内部材２０は、摺動部材１９を介して伸縮部材１８を伸縮方向にのみ案内するように構成されている。

支持部材２１は、一対の把持部材２３を二組支持するものである。支持部材２１は、略矩形の板状部材から構成されている。支持部材２１は、その一側面が四本の案内部材２０の他側端に固定されている。つまり、支持部材２１は、案内部材２０を介してベース部材１５に支持されている。また、支持部材２１は、案内部材２０が挿入されている摺動部材１９の抜け止めとして機能している。これにより、支持部材２１は、伸縮部材１８の伸縮量である摺動部材１９のストローク範囲を定めている。つまり、把持装置１４は、案内部材２０の他側端に支持部材２１を設けることで、伸縮部材１８の伸縮量を案内部材２０の長さで設定することができる。本実施形態において、把持装置１４は、伸縮部材１８が軸方向に所定量だけ収縮させた状態でチャンバー１６の他側面と支持部材２１との間に配置されている。把持装置１４は、伸縮部材１８が軸方向に膨張する弾性力によって摺動部材１９を支持部材２１に押圧している。

支持部材２１には、把持部材２３を支持するための一対の軸受部２１ａが短辺方向に対向するようにして長辺部分に二組設けられている。一対の軸受部２１ａは、軸方向を長辺方向に沿うようにして互いに平行に配置されている。一対の軸受部２１ａは、支持部材２１の一側面からベース部材１５側に突出するようにして一体に形成されている。

押え部材２２は、ワークＷに力を加えてその把持を補助するものである。押え部材２２は、一方の端部が開口された略中空円筒状に形成され、側面が蛇腹状に形成されている。押え部材２２は、蛇腹状の側面が互いに近接することで、その軸方向に伸縮可能な蛇腹から構成されている。押え部材２２は、可撓性素材から構成され、例えば、樹脂ＮＢＲ（アクリロニトリル－ブタジエンゴム）、ＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＰＵ（ポリウレタン）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等の合成ゴムから構成されている。押え部材２２は、支持部材２１の他側面の略中央であって把持装置１４の中心位置に設けられている。つまり、押え部材２２は、少なくとも二つの把持部材２３のうち対となる把持部材２３から略等しい距離になる位置に配置されている。また、押え部材２２は、開口されている一方の端部をワークＷ側に向けて、伸縮方向が支持部材２１の他側面に対して垂直になるように配置されている。押え部材２２は、ワークＷを把持する際にワークＷを押えるとともに、把持部材２３によって把持されたワークＷに対して把持部材２３に向かう力を加える。これにより、押え部材２２は、ワークＷを把持部材２３とともに異なる方向から挟み込むので、安定的にワークＷを把持することができる。

四つの把持部材２３は、ワークＷを把持するものである。四つの把持部材２３は、一対の把持部材２３を二組構成している。把持部材２３は、短辺部分と長辺部分が連続的に形成されている平面視略Ｌ字状の板状部材から構成されている。把持部材２３の短辺部分は、動力が伝達される駆動側アーム２３ａとしてとして構成されている。把持部材２３の長辺部分は、ワークＷを把持する従動側アーム２３ｂとして構成されている。把持部材２３は、ワークＷの把持に適した所定のレバー比になるように駆動側アーム２３ａの長さと従動側アーム２３ｂの長さとが設定されている。駆動側アーム２３ａの端部には、駆動ピン２３ｃが設けられている。駆動ピン２３ｃは、摺動部材１９の溝１９ａをガタなく移動可能な外径に形成されている。駆動側アーム２３ａと従動側アーム２３ｂとの接続部分には、支持軸２３ｄが設けられている。従動側アーム２３ｂの端部は、ワークＷを把持するための爪が形成されている。

各把持部材２３は、支持軸２３ｄが支持部材２１の対応する軸受部２１ａに相対回転自在に支持されている。各把持部材２３は、駆動側アーム２３ａが支持部材２１の一側である伸縮部材１８側に配置され、従動側アーム２３ｂが支持部材２１を跨いで支持部材２１の他側である押え部材２２側に配置されている。各把持部材２３は、駆動側アーム２３ａの駆動ピン２３ｃが対応する摺動部材１９の溝１９ａにそれぞれ挿入され、摺動部材１９と連動可能に構成されている。つまり、各把持部材２３は、独立して伸縮可能な対応する伸縮部材１８にそれぞれ連動するように構成されている。

図４に示すように、駆動ピン２３ｃは、溝１９ａに沿って移動自在に構成されている。各把持部材２３は、摺動部材１９の案内部材２０に沿った直進運動と、駆動ピン２３ｃの支持軸２３ｄを回転中心とする円弧運動とによって生じる摺動部材１９と支持軸２３ｄとの距離の変動を駆動ピン２３ｃの溝１９ａ内の移動により吸収するように構成されている。これにより、各把持部材２３は、摺動部材１９の直進運動を、支持軸２３ｄを回転中心とする揺動運動に変換可能に構成されている。各把持部材２３は、摺動部材１９の直進により駆動側アーム２３ａが摺動部材１９の移動方向に揺動し、従動側アーム２３ｂが支持部材２１の短辺方向に揺動するように構成されている。つまり、一対の把持部材２３は、支持部材２１の短辺方向に対向配置されている従動側アーム２３ｂが互いに近接する方向と離間する方向に移動可能に構成されている（黒塗矢印参照）。

このように構成される把持装置１４は、把持部材２３が上流側コンベア１０１または下流側コンベア１０２と対向するように下方に向けてパラレルリンクロボット５の移動部材１３に取り付けられている（図２参照）。把持装置１４は、チャンバー１６内を排気することで各伸縮部材１８の内部の圧力が減圧され、各伸縮部材１８を軸方向に収縮させることができる。また、把持装置１４は、各伸縮部材１８の収縮によって摺動部材１９を介して把持部材２３が揺動するように構成されている。把持装置１４は、各伸縮部材１８の収縮により、一対の把持部材２３の従動側アーム２３ｂが互いに近接する方向に揺動される。これにより、把持装置１４は、把持部材２３の爪によってワークＷを挟み込むことができる。

図５に示すように、制御装置２４は、ロボット搬送システム１を制御するものである。具体的には、制御装置２４は、画像処理システム２、パラレルリンクロボット５、把持装置１４、開閉弁１７を制御するものである。さらに、制御装置２４は、ロボット搬送システム１にワークＷを搬送する上流側コンベア１０１、ワークＷを排出する下流側コンベア１０２、吸引ブロワ１０３を制御するものである。制御装置２４は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。制御装置２４は、画像処理システム２、パラレルリンクロボット５、把持装置１４、吸引ブロワ１０３、開閉弁１７、上流側コンベア１０１、下流側コンベア１０２、吸引ブロワ１０３の動作を制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。

制御装置２４は、画像処理システム２の画像処理装置４が算出したワークＷの長手方向の基準線の流れ方向に対する傾きθとワークＷの重心位置Ｇの座標、上流側コンベア１０１の搬送速度等とに基づいて、パラレルリンクロボット５の移動部材１３の軌跡および把持装置１４の姿勢を算出する（図１（ｂ）参照）。そして、制御装置２４は、算出した軌跡上のスキャンタイム毎の各座標における三つの並進用駆動モータ８および回転用駆動モータ１２ａの制御信号を生成する。制御装置２４は、制御信号によってパラレルリンクロボット５を制御し、移動部材１３に取り付けられている把持装置１４を算出した軌跡に沿って移動させるとともに所定の姿勢になるように回転させる。制御装置２４は、所定のタイミングで開閉弁１７を切り替えて把持装置１４の伸縮部材１８を収縮させてワークＷを把持するように制御する。

制御装置２４は、上流側コンベア１０１の駆動装置に接続され、上流側コンベア１０１の稼働状態を制御し、上流側コンベア１０１の搬送速度の情報を取得することができる。また、制御装置２４は、下流側コンベア１０２の駆動装置に接続され、下流側コンベア１０２の稼働状態を制御し、下流側コンベア１０２の搬送速度の情報を取得することができる。

制御装置２４は、画像処理システム２の画像処理装置４に接続され、画像処理システム２の稼働状態を制御し、画像処理装置４からワークＷの長手方向の基準線の流れ方向に対する傾きθとワークＷの重心位置Ｇの座標を取得することができる。

制御装置２４は、取得した上流側コンベア１０１の搬送速度とワークＷの長手方向の基準線の流れ方向に対する傾きθとワークＷの重心位置Ｇの座標とからパラレルリンクロボット５によって搬送する把持装置１４の軌跡および姿勢を算出することができる。

制御装置２４は、三つの並進用駆動モータ８に接続され、算出した把持装置１４の軌跡に基づいて、スキャンタイム毎に三つの並進用駆動モータ８を制御することができる。また、制御装置２４は、回転用駆動モータ１２ａに接続され、算出した把持装置１４の軌跡および姿勢に基づいて、スキャンタイム毎に回転用駆動モータ１２ａを制御することができる。

制御装置２４は、開閉弁１７に接続され、算出した把持装置１４の軌跡に基づいて、開閉弁１７を制御することができる。また、吸引ブロワ１０３に接続され、吸引ブロワ１０３の稼働状態を制御することができる。

次に、把持装置１４によるワークＷの把持の態様について説明する。本実施形態において、把持装置１４は、一対の把持部材２３と連動している伸縮部材１８が把持部材の揺動面上に配置されていない。従って、便宜上、一対の把持部材２３と連動している伸縮部材１８が一対の把持部材２３の揺動面上に配置されているものとして説明する。ロボット搬送システム１は、画像処理システム２からワークＷの長手方向の基準線の流れ方向に対する傾きθとワークＷの重心位置Ｇの座標を取得し、パラレルリンクロボット５の軌跡と把持装置１４の姿勢を算出しているものとする。ワークＷは、煎餅等の不定形物であるものとする。

ロボット搬送システム１は、パラレルリンクロボット５によって、把持装置１４をワークＷの上方に移動させる。ロボット搬送システム１は、ワークＷの重心位置Ｇと把持装置１４の中心位置とが重複し、ワークＷの長手方向に一対の把持部材２３が並ぶように把持装置１４を配置する。また、ロボット搬送システム１は、パラレルリンクロボット５によって、上流側コンベア１０１で搬送されているワークＷと把持装置１４との位置関係を維持するように把持装置１４の位置を制御している。

図６（ａ）に示すように、把持装置１４は、開閉弁１７が閉状態であり、吸引ブロワ１０３によってチャンバー１６から排気されていない（図５参照）。つまり、把持装置１４は、チャンバー１６および四つの伸縮部材１８内部の圧力が大気圧に維持され、各伸縮部材１８内部の圧力と外部の圧力とが大気圧でつり合っている。各伸縮部材１８は、外部からの力によって収縮されることなく、蛇腹の軸方向に膨張する弾性力によって摺動部材１９を支持部材２１に押圧している。一対の把持部材２３は、摺動部材１９と連動する駆動側アーム２３ａの先端が支持部材２１側に保持されることで、従動側アーム２３ｂが互いに最も離間している位置で保持される。

ロボット搬送システム１は、パラレルリンクロボット５によって、把持装置１４をワークＷに近接させる。把持装置１４は、押え部材２２の蛇腹の軸方向に膨張する弾性力によってワークＷを上流側コンベア１０１に押圧する（白塗矢印参照）。これにより、把持装置１４は、把持部材２３によってワークＷを把持する際、把持部材２３とワークＷとの接触によってワークＷの位置がずれることがない。

図６（ｂ）に示すように、把持装置１４は、開閉弁１７が開状態に切り替わると、吸引ブロワ１０３によってチャンバー１６から排気される（図５参照）。把持装置１４は、チャンバー１６および四つの伸縮部材１８内部の圧力が同時に減圧され、各伸縮部材１８の内部の圧力が外部の圧力である大気圧よりも小さくなる。各伸縮部材１８は、内部の圧力と外部の圧力である大気圧との差によって生じる軸方向の収縮力が蛇腹の軸方向に膨張する弾性力よりも大きくなると、軸方向に収縮し始める。摺動部材１９は、伸縮部材１８の収縮に伴い、支持部材２１から離間してチャンバー１６に向かって移動される。これにより、一対の把持部材２３は、摺動部材１９と連動する駆動側アーム２３ａの先端がチャンバー１６に向かって揺動されることで、従動側アーム２３ｂが互いに近接する方向に揺動される（黒塗矢印参照）。

図７（ａ）に示すように、把持装置１４は、一対の把持部材２３がワークＷに接触することで把持部材２３の揺動が停止する。同時に、把持装置１４は、把持部材２３と連動している摺動部材１９が停止する。この際、把持装置１４は、他の把持部材２３の把持動作を継続し、ワークＷと接触している把持部材２３の把持力を維持するために吸引ブロワ１０３による吸引が継続されている。把持装置１４は、ワークＷを少なくとも二つの把持部材２３によって把持するとともに、押え部材２２がワークＷに加える把持部材２３に向かう力によってワークＷを把持部材２３に押さえつけている。このように、把持装置１４は、ワークＷを水平方向（横方向）と垂直方向(縦方向)との二方向から挟み込むことで、ワークＷを安定的に把持している。伸縮部材１８は、摺動部材１９の停止に伴って軸方向の収縮量が定まるが、可撓性素材から構成されている蛇腹が径方向に変形する（薄墨矢印参照）。伸縮部材１８は、軸心と重複する位置に案内部材２０が配置されているので変形の偏りが抑制される。伸縮部材１８は、吸引ブロワ１０３の吸引によって生じている収縮力を蛇腹の径方向の変形により吸収し、把持部材２３を介してワークＷに加わる力を低減させる。一対の把持部材２３は、それぞれ同一の形状、材質であって内部の圧力が同一である伸縮部材１８から力が伝達されている。すなわち、一対の把持部材２３は、対応する伸縮部材１８によって独立して揺動されつつ、同一の把持力によってワークＷを把持している。

また、図７（ｂ）に示すように、把持装置１４は、一対の把持部材２３のうち一方の把持部材２３が先にワークＷに接触すると、ワークＷに接触した把持部材２３の揺動が停止する。同時に、把持装置１４は、ワークＷに接触した把持部材２３と連動している摺動部材１９が停止する。一対の把持部材２３のうちワークＷに接触していない他方の把持部材２３は、対応する伸縮部材１８が独立して軸方向への収縮を継続するため、ワークＷに接触するまで継続して揺動される。ワークＷに接触して停止した把持部材２３に対応する伸縮部材１８は、軸方向の収縮を径方向の変形に変換することで収縮力を吸収し、把持部材２３を介してワークＷに加わる力を低減させる。一対の把持部材２３は、対応する伸縮部材１８によって独立して揺動されることでワークＷに接触するまでのストローク差を吸収しつつ、同一の把持力によってワークＷを把持している。

ロボット搬送システム１は、パラレルリンクロボット５によって、ワークＷを把持している把持装置１４を下流側コンベア１０２上の解放位置に搬送する。ロボット搬送システム１は、解放位置において、開閉弁１７を閉状態に切り替え、チャンバー１６内の圧力を大気圧まで上昇させる。これにより、把持装置１４は、各伸縮部材１８内部の圧力と外部の圧力とが大気圧でつり合う。伸縮部材１８は、蛇腹の軸方向に膨張する弾性力によって摺動部材１９を支持部側材に移動させる。これにより、一対の把持部材２３は、摺動部材１９と連動する駆動側アーム２３ａの先端が支持部材２１側に揺動されることで、従動側アーム２３ｂが互いに離間する方向に揺動される。把持装置１４は、把持部材２３の従動側アーム２３ｂの爪がワークＷから離間してワークＷを解放する。

このように構成することで、把持装置１４は、ワークＷを押え部材２２によって押圧した状態で把持部材２３によって把持することで安定的にワークＷを搬送することができる。また、把持装置１４は、可撓性素材から構成されている伸縮部材１８よってワークＷを把持するまでの把持部材２３毎のストローク差と把持力の上昇を伸縮部材１８毎の径方向の変形によって吸収する。従って、把持装置１４は、吸引ブロワ１０３による吸引力を低下させる必要がない。また、全ての伸縮部材１８が互いに独立した状態を保ちつつ、同一の圧力変化によって伸縮されるため、一対の把持部材２３がワークＷを安定して把持することができる。また、伸縮部材１８は、その中心位置において摺動部材１９を介して案内部材２０によって拘束されているので、摺動部材１９の移動が円滑に行われ、伸縮部材１８の変形が均一に生じる。さらに、把持部材２３を駆動させる伸縮部材１８は、アルミ合金等の金属筐体から構成されるエアシリンダ等に比べて軽量であり、把持力を抑制するために流体圧力（本実施形態では負圧）を小さくする必要がない。これにより、把持装置１４は、把持部材２３の開閉速度を低下させることなく把持部材２３による把持力を抑制した状態で不定形物であるワークＷを把持することができる。

次に、図８と図９とを用いて、本発明に係る把持装置の第二実施形態である把持装置２５について説明する。なお、以下の各実施形態に係る把持装置２５は、図１から図７に示す把持装置１４において、把持装置１４に替えて適用されるものとして、その説明で用いた名称、図番、符号を用いることで、同じものを指すこととし、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

図８（ａ）に示すように、把持装置２５は、ワークＷを把持するものである。把持装置２５は、パラレルリンクロボット５の移動部材１３に設けられている。把持装置２５は、ベース部材１５、チャンバー２６、開閉弁１７、四つの伸縮部材１８、四つの摺動部材１９、四つの案内部材２０、支持部材２１、押え部材２２および四つの把持部材２３を具備する。

図８（ｂ）に示すように、チャンバー２６は、四つの伸縮部材１８の内部の圧力をそれぞれ独立して負圧にするものである。各チャンバー２６は、密閉された筐体として構成されている。各チャンバー２６は、アルミ合金等の軽金属から構成されている。各チャンバー２６は、ベース部材１５と、一側面が開口されている筐体２６ａと、仕切り部材２６ｂとから構成されている。筐体２６ａは、内部を仕切り部材２６ｂによって四つの空間Ｃ１・Ｃ２・Ｃ３・Ｃ４に仕切られている。筐体２６ａは、開口している一側面をベース部材１５の一側面にパッキン等を介して気密性を有した状態で固定されている。このように構成することで、四つの空間Ｃ１・Ｃ２・Ｃ３・Ｃ４は、ベース部材１５の一側面に設けられている筐体２６ａの内部に隣接して配置されている。チャンバー２６には、四つの空間Ｃ１・Ｃ２・Ｃ３・Ｃ４に対応する開閉弁１７を介して吸引ブロワ１０３が接続されている。これにより、チャンバー２６内の気体は、対応する開閉弁１７を制御することで四つの空間Ｃ１・Ｃ２・Ｃ３・Ｃ４毎に独立して外部に排出されるように構成されている。

四つの蛇腹状の伸縮部材１８は、把持部材２３を駆動させるものである。四つの伸縮部材１８の一側端は、チャンバー２６を構成する筐体２６ａに気密性を有した状態でそれぞれ固定されている。つまり、伸縮部材１８は、チャンバー２６の筐体２６ａによって一側開口部を塞がれている。筐体２６ａにおいて伸縮部材１８の内部空間と重複している部分には、四つの空間Ｃ１・Ｃ２・Ｃ３・Ｃ４と対応する伸縮部材１８の内部とを連通している吸引孔２６ｃがそれぞれ形成されている。各伸縮部材１８は、チャンバー２６の対応する空間の内部の圧力低下に伴って、対応する伸縮部材１８の内部の圧力がそれぞれ独立して低下するように構成されている。これにより、各伸縮部材１８は、チャンバー２６の対応する空間が減圧されると外部の大気圧によって他側端が一側端に近接するように収縮される。また、四つの伸縮部材１８は、それぞれ独立して伸縮可能に構成されている。

このように構成される把持装置２５は、チャンバー２６の四つの空間Ｃ１・Ｃ２・Ｃ３・Ｃ４に対応する開閉弁１７を独立して制御することにより任意のタイミングで対応する各伸縮部材１８を軸方向に収縮させることができる。つまり、把持装置２５は、任意のタイミングで各伸縮部材１８を収縮させることにより、任意の把持部材２３を任意のタイミングで揺動させることができる。

制御装置２４は、吸引ブロワ１０３に接続され、吸引ブロワ１０３の稼働状態を制御することができる。また、制御装置２４は、四つの開閉弁１７にそれぞれ接続され、算出した把持装置２５の軌跡に基づいて、四つの開閉弁１７を独立して制御することができる。

次に、ロボット搬送システム１において、把持装置２５によるワークＷの把持の態様について説明する。

図９（ａ）に示すように、把持装置２５をワークＷの重心位置Ｇと重複するように配置した状態において、ワークＷは、一方の把持部材２３までの隙間よりも他方の把持部材２３の隙間が大きくなる形状に形成されているものとする。すなわち、把持装置２５は、一方の把持部材２３におけるワークＷに接触するまでの把持ストロークＳ１が他方の把持部材２３におけるワークＷに接触するまでの把持ストロークＳ２よりも長くなる位置に配置されている。

図９（ｂ）に示すように、ロボット搬送システム１は、ワークＷを各把持部材２３によって略同時に把持させたい場合、制御装置２４が、一方の把持部材２３の伸縮部材１８と連通している空間Ｃ１に対応する開閉弁１７を他方の把持部材２３の伸縮部材１８と連通している空間Ｃ２に対応する開閉弁１７よりも先に開状態に切り替える（薄墨部分参照）。把持装置２５は、伸縮部材１８内部の圧力が各開閉弁１７の開弁タイミングに合わせて減圧される。これにより、把持装置２５は、一方の把持部材２３が他方の把持部材２３よりも先にワークＷに近接するように揺動される。

このように構成することで、把持装置２５は、ワークＷの形状に応じて適切に把持できるように、伸縮部材１８が異なるタイミングによって伸縮される。これにより、把持部材２３の開閉速度を低下させることなく、把持部材２３による把持力を抑制した状態で不定形物を把持することができる。

次に、図１０を用いて、本発明に係る把持装置の第三実施形態である把持装置２７について説明する。

把持装置２７は、ワークＷを把持するものである。把持装置２７は、パラレルリンクロボット５の移動部材１３に設けられている。把持装置２７は、ベース部材１５、チャンバー１６、開閉弁１７、四つの伸縮部材１８、四つの摺動部材１９、四つの案内部材２８、支持部材２１、押え部材２２および四つの把持部材２３を具備する。

四つの案内部材２８は、摺動部材１９を介して、四つの伸縮部材１８を案内するものである。案内部材２８は、ステンレス合金等のパイプ状部材から構成されている。案内部材２８の一側端部は、チャンバー１６の他側面に固定されている。チャンバー１６の他側面において案内部材２８の中空部分と重複している部分には、チャンバー１６の内部と案内部材２８の中空部分とを連通している吸引孔１６ｃがそれぞれ形成されている。

押え部材２２は、ワークＷに力を加えてその把持を補助するものである。押え部材２２は、略中空円筒状に形成され、側面が蛇腹状に形成されている。押え部材２２は、支持部材２１の他側面の略中央であって、四つの案内部材２８のうちチャンバー１６の他側面における平面視で長辺方向の両側端部に配置されている案内部材２８と重複する位置にそれぞれ設けられている。また、押え部材２２は、案内部材２８の中空部２８ａに連通するように構成されている。つまり、押え部材２２は、案内部材２８の中空部２８ａを介してチャンバー１６と連通されている。二つの押え部材２２は、チャンバー１６の内部の圧力低下に伴って、押え部材２２の内部の圧力が同時に低下するように構成されている。これにより、二つの押え部材２２は、ワークＷを押圧することで開口部が塞がれると、チャンバー１６の内部に減圧に伴い、ワークＷを吸着するように構成されている。

把持装置２７は、吸引ブロワ１０３によってチャンバー１６から排気されると、各伸縮部材１８が軸方向に収縮し始める。摺動部材１９は、伸縮部材１８の収縮に伴い、支持部材２１から離間してチャンバー１６に向かって移動される。同時に、押え部材２２は、その内部が減圧され、各押え部材２２の内部の圧力が外部の圧力である大気圧よりも小さくなる。各押え部材２２は、内部の圧力と外部の大気圧との差に基づく力によってワークＷを吸着する。

このように構成することで、把持装置２７は、押え部材２２によってワークＷを固定して把持するだけでなく、ワークＷを吸着することでより安定してワークＷを搬送することができる。

次に、図１１と図１２とを用いて、本発明に係る把持装置の第四実施形態である把持装置２９について説明する。

図１１に示すように、把持装置２９は、ワークＷを把持するものである。把持装置２９は、パラレルリンクロボット５の移動部材１３に設けられている。把持装置２９は、ベース部材１５、チャンバー１６、四つの伸縮部材１８、四つの摺動部材１９、四つの案内部材２０、支持部材２１、押え部材２２、四つの把持部材２３、四つの弾性部材であるバネ３０および開閉弁の一種である切換弁３１を具備する。

四つのバネ３０は、各摺動部材１９を伸縮部材１８の延伸方向に押圧するものである。バネ３０は、圧縮コイルばねから構成されている。バネ３０は、伸縮部材１８の内部であってチャンバー１６と摺動部材１９との間に配置されている。また、バネ３０は、その内部に案内部材２０が挿入されている。これにより、バネ３０は、案内部材２０によって伸縮部材１８の伸縮方向にのみ弾性変形するように構成されている。バネ３０は、摺動部材１９が支持部材２１に接触している状態で伸縮部材１８の延伸方向に所定のバネ荷重（初期荷重）で押圧するように構成されている。つまり、バネ３０は、伸縮部材１８の伸縮状態に関わらず、常に摺動部材１９を伸縮部材１８の延伸方向に押圧している。なお、バネ３０は、摺動部材１９が支持部材２１に接触している状態で初期荷重が発生しないように構成してもよい。

切換弁３１は、気体の供給または排出経路を切り換えるものである。切換弁３１は、電磁切換弁から構成されている。切換弁３１は、チャンバー１６に接続されている。また、切換弁３１には、吸引ブロワ１０３と圧縮空気源Ｐとが接続されている。切換弁３１は、電磁石によって内部のスプールの位置を変更することで、吸引ブロア１０３によってチャンバー１６の内部の空気が外部に排出される状態（排気状態）と、チャンバー１６が大気解放される状態（解放状態）と、圧縮空気源から圧縮空気がチャンバー１６の内部に供給される状態（給気状態）とに切り替え可能に構成されている。

制御装置２４は、切換弁３１に接続され、算出した把持装置２９の軌跡に基づいて、切換弁３１を排気状態と解放状態と給気状態とのうちいずれかの状態に切り替えることができる。

次に、把持装置２９によるワークＷの把持の態様について説明する。

図１２（ａ）に示すように、把持装置２９は、切換弁３１が排気状態に切り替わると、吸引ブロワ１０３によってチャンバー１６内から排気される。把持装置２９は、チャンバー１６および四つの伸縮部材１８の内部の圧力が同時に減圧され、各伸縮部材１８の内部の圧力が外部の圧力である大気圧よりも小さくなる。各伸縮部材１８は、内部の圧力と外部の圧力である大気圧との差によって生じる軸方向の収縮力が、蛇腹の軸方向に膨張する弾性力とバネ３０のバネ荷重との合力よりも大きくなると軸方向に収縮し始める。摺動部材１９は、伸縮部材１８の収縮に伴い、支持部材２１から離間してチャンバー１６に向かって移動される。これにより、一対の把持部材２３は、摺動部材１９と連動する駆動側アーム２３ａの先端がチャンバー１６に向かって揺動されることで、従動側アーム２３ｂが互いに近接する方向に揺動される（黒塗矢印参照）。

図１２（ｂ）に示すように、把持装置２９は、切換弁３１が給気状態に切り替わると、圧縮空気源によってチャンバー１６内に給気される。把持装置２９は、チャンバー１６および四つの伸縮部材１８の内部の圧力が同時かつ急激に増圧され、低圧（真空）状態が破壊される。これにより、各伸縮部材１８の内部の圧力は、外部の圧力である大気圧以上になる。この際、切換弁３１は、給気によって伸縮部材１８が破損しないように、給気状態に切り替わってから所定時間経過後に解放状態に切り替わる。また、圧縮空気源からの空気圧は、給気によって伸縮部材１８が破損しないように、所定の圧力以下に設定されている。各摺動部材１９は、伸縮部材１８の内部の圧力と外部の圧力である大気圧との差によって生じる軸方向の延伸力と、伸縮部材１８の蛇腹の軸方向に膨張する弾性力と、伸縮部材１８の収縮量に応じたバネ３０のバネ荷重と、の合力（白塗矢印参照）より支持部材２１側に移動される。これにより、一対の把持部材２３は、摺動部材１９と連動する駆動側アーム２３ａの先端が支持部材２１側に揺動されることで、従動側アーム２３ｂが互いに離間する方向に揺動される（黒塗矢印参照）。なお、本実施形態において、把持装置２９は、単一の切換弁３１によって給気状態、解放状態、排気状態が切り換えられているが、各伸縮部材１８に対応する切換弁３１を設け、独立した切換制御を行う構成でもよい。

このように構成することで、把持装置２９は、給気による伸縮部材１８の内部の圧力の増大による軸方向の延伸力と、バネ３０のバネ荷重による軸方向の遠心力とで伸縮部材１８を延伸させる。つまり、伸縮部材１８は、弾性力だけで延伸する場合に比べて早い速度で延伸されるので把持部材２３によるワークＷの解放時間が短縮される。これにより、把持部材２３の開閉速度を低下させることなく、把持部材２３による把持力を抑制した状態で不定形物を安定して把持することができる。

次に、図１３と図１４とを用いて、本発明に係る把持装置の第五実施形態である把持装置３２について説明する。

図１３に示すように、把持装置３２は、ワークＷを把持するものである。把持装置３２は、パラレルリンクロボット５の移動部材１３に設けられている。把持装置３２は、ベース部材１５、チャンバー１６、開閉弁１７、四つの伸縮部材１８、四つの摺動部材１９、四つの案内部材２０、押え部材２２、四つの把持部材２３、支持部材３３、および押え部材用開閉弁３４を具備する。

支持部材３３は、一対の把持部材２３を二組支持するものである。支持部材３３は、略矩形の板状部材から構成されている。支持部材３３は、その平面のうち一側面が四本の案内部材２０の他側端に固定されている。支持部材３３の他側面には、略中央に押え部材２２が固定されている。また、支持部材３３には、空気の給排気用の空気経路３３ａが形成されている。空気経路３３ａは、支持部材３３の一端面に一方の開口が形成され、押え部材２２が固定されている支持部材３３の他側面に他方に開口が形成されている。つまり、空気経路３３ａは、押え部材２２の内部と外部とを連通している。

押え部材用開閉弁３４は、空気経路３３ａを開閉するものである。押え部材用開閉弁３４は、電磁切換弁から構成されている。押え部材用開閉弁３４は、空気経路３３ａに接続されている。また、押え部材用開閉弁３４には、圧縮空気源Ｐが接続されている。押え部材用開閉弁３４は、電磁石によって内部のスプールの位置を変更することで、圧縮空気源から圧縮空気が押え部材２２の内部に供給される状態（開状態）と、押え部材２２の内部に給気されない状態（閉状態）と、に切り替え可能に構成されている。

制御装置２４は、押え部材用開閉弁３４に接続され、算出した把持装置３２の軌跡に基づいて、押え部材用開閉弁３４の開閉状態を切り替えることができる。

次に、把持装置３２によるワークＷの把持の態様について説明する。

図１４（ａ）に示すように、把持装置３２は、押え部材用開閉弁３４が開状態に切り替わると、圧縮空気源Ｐから押え部材２２の内部に圧縮空気が給気される。把持装置３２は、押え部材２２のワークＷ側の開口から圧縮空気が外部に噴出される。把持装置３２は、押え部材２２がワークＷに接触する前に、押え部材２２の開口から噴出される圧縮空気によってワークＷを上流側コンベア１０１に押圧する（白塗矢印参照）。把持装置３２は、圧縮空気を噴出しながら、押え部材２２をワークＷに近接させる。把持装置３２は、押え部材２２がワークＷに接触する直前に押え部材用開閉弁３４が閉状態に切り替えられる。つまり、把持装置３２は、押え部材２２がワークＷに接触するまで圧縮空気によってワークＷを押圧し、押え部材２２がワークＷに接触すると押え部材２２の弾性力によってワークＷを上流側コンベア１０１に押圧する（図６（ａ）参照）。これにより、把持装置３２は、把持部材２３によってワークＷを把持する際、把持部材２３とワークＷとの接触前にワークＷの位置がずれることがない。

把持装置３２は、開閉弁１７が開状態に切り替わると、吸引ブロワ１０３によってチャンバー１６から排気され、各伸縮部材１８が軸方向に収縮し始める。これにより、一対の把持部材２３は、摺動部材１９と連動する駆動側アーム２３ａの先端がチャンバー１６に向かって揺動されることで、従動側アーム２３ｂが互いに近接する方向に揺動される（図６（ｂ）参照）。把持装置３２は、一対の把持部材２３毎に対応する伸縮部材１８によって独立して揺動されることでワークＷに接触するまでのストローク差を吸収しつつ、同一の把持力によってワークＷを把持する。

図１４（ｂ）に示すように、把持装置３２は、開閉弁１７が閉状態に切り替えられると、チャンバー１６内の圧力を大気圧まで上昇させる。これにより、把持装置３２は、把持部材２３の従動側アーム２３ｂの爪がワークＷから離間してワークＷを解放する。この際、把持装置３２は、押え部材用開閉弁３４が開状態に切り替わり、圧縮空気源Ｐから押え部材２２の内部に圧縮空気が給気される。把持装置３２は、押え部材２２の内部の圧力が外部の圧力である大気圧よりも大きくなる。これにより、ワークＷには、押え部材２２の内部の圧力に応じた力が生じる。把持装置３２は、把持部材２３の従動側アーム２３ｂの爪をワークＷから離間させるとともに、押え部材２２の弾性力と押え部材２２の内部の圧力に応じた力によってワークＷを下流側コンベア１０２に押さえつける。さらに、把持装置３２は、押え部材２２の内部の圧力に応じた力によって押え部材２２からワークＷを離間させる。

このように構成することで、把持装置３２は、押え部材２２の内部に給気することによって、ワークＷに接触する前に圧縮空気によってワークＷを上流側コンベア１０１に押し付けて安定させる。また、把持装置３２は、ワークＷから離間する際、押え部材２２の内部の圧力を上昇させることで押え部材２２からワークＷが離間し易くする。つまり、把持装置３２は、把持部材２３の開閉時に押え部材２２と圧縮空気とによってワークＷを安定させる。これにより、把持部材２３の開閉速度を低下させることなく、把持部材２３による把持力を抑制した状態で不定形物を安定して把持することができる。

なお、本発明にかかる把持装置１４・２５・２７・２９・３２において、把持部材２３は、所定のレバー比からなる駆動側アーム２３ａと従動側アーム２３ｂとから構成されているが、把持部材２３を支持部材２１から着脱容易に構成し、任意のレバー比の把持部材２３に交換する構成でもよい。このように構成することで、ワークＷの形状や強度に基づいて把持部材２３のレバー比が適切に設定される。これにより、把持部材２３の開閉速度を低下させることなく、把持部材２３による把持力を抑制した状態で不定形物を把持することができる。

把持装置１４・２５・２７・２９・３２は、吸引ブロワ１０３による吸引によって伸縮部材１８の伸縮部材１８の内部圧力を減圧しているが、真空ポンプやエジェクターによって伸縮部材１８の内部圧力を減圧する構成でもよい。なお、エジェクターを用いる場合、把持装置１４・２５・２７・２９・３２の近傍にエジェクターを取り付けることが望ましい。また、把持装置１４・２５・２７・２９・３２は、吸引ブロワ１０３による吸引によって伸縮部材１８の内部圧力を減圧して伸縮部材１８を伸縮させているが、圧縮空気による加圧によって伸縮部材１８の内部圧力を増圧して伸縮部材１８を伸縮させる構成でもよい。

上述の実施形態は、代表的な形態を示したに過ぎず、一実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ ロボット搬送システム
１４ 把持装置
１８ 伸縮部材
１９ 摺動部材
２０ 案内部材
２３ 把持部材

Claims (6)

1. 内部の圧力変化によって伸縮する可撓性素材からなる伸縮部材によって把持部材を駆動させる把持装置であって、
   少なくとも二つの把持部材と、複数の伸縮部材と、を備え、
   前記伸縮部材と前記把持部材とを連動させる摺動部材と、
   前記摺動部材の案内部材と、
   前記伸縮部材に気体を供給または排出する複数の開閉弁と、を備え、
   前記摺動部材は、前記伸縮部材毎に設けられ、
   前記案内部材は、前記摺動部材を前記伸縮部材の伸縮方向に案内可能に構成され、
   前記伸縮部材は、前記摺動部材を介して前記把持部材毎に連結され、
   前記伸縮部材毎に前記開閉弁がそれぞれ接続され、
   前記把持部材の一方の把持部材における把持対象物に接触するまでの把持ストロークが、前記把持部材の他方の前記把持部材における前記把持対象物に接触するまでの把持ストロークよりも長くなる位置に前記把持装置が配置されている場合において、前記一方の把持部材に対応する前記開閉弁の開状態への切り替えを、前記他方の把持部材に対応する前記開閉弁の開状態への切り替えよりも先に行って、前記把持部材を前記把持対象物に近接させる把持装置。
2. 前記少なくとも二つの把持部材のうち対となる把持部材の間に可撓性素材からなる押え部材を備え、前記押え部材が把持対象物を前記把持部材に向かって押圧する請求項１に記載の把持装置。
3. 前記押え部材が内部の圧力変化によって伸縮する可撓性素材から構成され、
   前記押え部材に気体を供給または排出する開閉弁を備えている請求項２に記載の把持装置。
4. 前記把持部材は、途中部に回転軸を有する揺動レバーとして構成され、前記把持部材の一側端部が前記摺動部材に対して伸縮方向の相対移動不能な状態で摺動部材に連結され、前記把持部材の他側端部が把持対象物を把持する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の把持装置。
5. 前記案内部材は、前記伸縮部材の伸縮方向からその内部に挿入され、前記伸縮部材の中心位置に配置されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の把持装置。
6. 前記伸縮部材の内部には、弾性部材が配置され、前記伸縮部材の延伸方向に摺動部材を押圧する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の把持装置。

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