JP7475790B2 - グリッパ - Google Patents

Description

本発明は、産業用ロボットなどに使用されるグリッパ、特に、開閉動作により作業対象物を把持するグリッパに関するものである。

近年、産業用ロボットが部材の搬送や組立等、多彩な用途に使用されている。産業用ロボットによって、作業対象物を搬送する、いわゆるマテリアルハンドリングのための産業用ロボットも実用化されている。産業用ロボットにより、作業対象物の搬送を行う場合には、産業用ロボットのアームに、グリッパ（エンドエフェクタと呼ばれる場合もある）が取り付けられて、グリッパにより作業対象物が操作される。作業対象物の性質や形状により、グリッパが使い分けられるが、グリッパには、磁力や真空引きなどの吸引力を利用するものや、開閉動作により作業対象物を把持するものなどがある。

開閉動作により作業対象物を把持するグリッパとしては、例えば、特許文献１に開示されるものが知られている。特許文献１のグリッパは、板バネとクッション材がアクチュエータにより開閉される。当該グリッパによれば、脆弱な機械的特性を持つ物の把持や搬送ができることが開示されている。

特開平７－２７６２８１号公報

特許文献１のグリッパは、グリッパが把持対象物（搬送作業の対象物）を把持する部分にクッション材を用いているため、把持の際の衝撃力が緩和されるが、その反面、図８に示すように、クッション材が把持方向と交差する方向にも変形しやすいため、保持力が弱く、把持対象物が落下したり、把持された把持対象物の位置や姿勢等が変化したりしやすいという課題を有している。

本発明の目的は、把持対象物を柔軟に把持しながら、かつ、保持力が高いグリッパを提供することにある。

発明者は、鋭意検討の結果、グリッパに設けられて把持対象物と接触するグリップ部材を樹脂製の外皮部材とその内部に設けられた発泡樹脂製の内包体を有するように構成し、外皮部材を把持壁と特定形状の側壁の組み合わせを有するように構成し、内包体が側壁に接触するようにグリップ部材を構成すると、把持対象物を柔軟に把持しながら保持力が高められることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、把持対象物を把持するよう開閉可能に設けられた爪部材と、把持対象物を把持する際に把持対象物と接触するように爪部材に取り付けられたグリップ部材とを有するグリッパであって、前記グリップ部材は、ＪＩＳ－Ｋ６２５３に準拠するデュロＡ硬度で３０～８０ＨＤＡの樹脂で形成された外皮部材と、外皮部材の内側に配置される発泡樹脂製の内包体を有し、把持対象物を把持した際に外皮部材内部の空気が外皮部材の外に抜ける通気口が設けられており、外皮部材は、把持対象物と接触するように設けられた平板状の把持壁と、把持壁に対し把持対象物と反対方向に、把持動作の開閉方向に沿って延在する側壁を有する中空形状に一体成型されており、把持対象物を把持していない状態で、内包体が、外皮部材の側壁に接触するように、外皮部材と一体化されている、グリッパである（第１発明）。

第１発明において、好ましくは、内包体が、少なくとも、外皮部材の把持壁または外皮部材のうち前記把持壁に対向配置される壁部に、接着されている（第２発明）。さらに、第２発明において、好ましくは、外皮部材と内包体が、前記側壁では接着されていない（第３発明）。

また、第１発明において、好ましくは、把持動作の開閉方向に沿って見て、少なくとも、把持対象物が把持壁に接触する領域を挟むように、前記側壁が対をなして設けられる（第４発明）。また、第１発明において、好ましくは、把持動作の開閉方向に沿って見て、少なくとも、把持対象物が把持壁に接触する領域に対し、前記側壁が爪部材の先端側に設けられる（第５発明）。また、第４発明もしくは第５発明において、好ましくは、側壁が平板状であり、外皮部材が中空箱状に形成される（第６発明）。また、第１発明において、好ましくは、把持動作の開閉方向に沿って見て、一部の側壁が、把持壁を間仕切りするように設けられている（第７発明）。また、第１発明もしくは第２発明において、好ましくは、内包体が、爪部材に対し横滑りしないように取り付けられている（第８発明）。

本発明のグリッパ（第１発明）によれば、把持対象物を柔軟に把持しながら、かつ、保持力が高められるとの効果が得られる。さらに、第２発明や第８発明によれば、グリップ部材が横倒しに変形することがより確実に防止でき、より保持力が高められる。また、さらに、第３発明によれば、外皮部材の側壁が外側に向かって凸となるように変形することが促され、より効果的に、把持対象物を柔軟に把持しつつ、保持力を高めることができる。

また、第４発明によれば、把持壁が把持対象物を包み込むように変形しながら、対をなす側壁が把持対象物を両側から挟み込むように変形するため、特に保持力が高められる。また、第５発明によれば、爪の先端側に位置する側壁が、把持対象物に向かって湾曲するように変形して把持対象物を支持するので、爪の先端側から把持対象物が抜け落ちにくくなり、特に保持力が高められる。また、第６発明によれば、側壁に囲まれるように把持対象物が支持されるので、特に保持力が高められる。また、さらに、第７発明によれば、把持対象物が把持壁に対し小さい場合であっても、保持力を高めやすい。

本発明のグリッパを取り付けた産業用ロボットの模式図である。 本発明のグリッパの構成を示す図である。 本発明第１実施形態のグリッパの爪部材とグリップ部材の構造を示す断面図である。 本発明第１実施形態のグリッパにより把持対象物を把持した際の、グリップ部材の変形形態を示す断面図である。 第２実施形態のグリッパの爪部材やグリップ部材の構造を示す断面図である。 第３実施形態のグリッパの爪部材やグリップ部材の構造を示す断面図である。 第４実施形態のグリッパの爪部材やグリップ部材の構造を示す断面図である。 従来のグリッパにより把持対象物を把持した際の、クッション部材の変形形態を示す断面図である。

以下図面を参照しながら、産業用ロボットに取り付けられるグリッパを例として、発明の実施形態について説明する。なお、発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。例えば、本発明のグリッパは、産業用ロボットだけでなく、家庭内や病院等で用いられるロボットにも使用できる。

図１は、本発明第１実施形態のグリッパ１０を取り付けた産業用ロボットの模式図である。グリッパ１０は、ロボットのアームＡの先端部に取り付けられて使用される。ロボットのアームの具体的形式や形態は特に限定されない。アームＡは多関節式であってもよいし、平行移動式のアームであってもよい。

図２は、本発明のグリッパ１０の構成を示す図である。本発明のグリッパは、開閉動作によって、把持対象物９９（作業対象物とも記載する）を把持することができ、本発明のグリッパを備える産業用ロボットは把持対象物を把持して搬送することができる。

グリッパ１０は、駆動部１９と爪基部１８，１８を有する。駆動部１９に備えられた動力装置(例えばモータや圧力シリンダー等)と機構(例えば減速機構や、リンク、カム等)により爪基部１８，１８が開閉運動し、後述する爪部材１１，１１やグリップ部材１２，１２を開閉する。例えば、本実施形態では、電動モータとボールねじを組み合わせて、爪基部１８，１８が平行に開閉するよう、駆動部１９が構成されている。なお、駆動部１９や爪基部１８の具体的構成や機構は、特に限定されず、爪部材やグリップ部材を平行に開閉させるものであってもよく、コンパス状に開閉させるものであってもよい。また、爪基部１８，１８は必須ではなく、駆動部１９により後述する爪部材１１，１１が直接開閉駆動されてもよい。爪基部１８，１８があれば、グリッパ１０において爪部材１１やグリップ部材１２を交換しやすくなって便利である。

グリッパ１０は、爪部材１１，１１とグリップ部材１２，１２とを有する。爪部材１１は、グリッパ１０が把持対象物９９を把持するよう、開閉可能に設けられている。本実施形態では、爪部材１１は爪基部１８にネジ等によって取り付けられて、開閉可能とされている。グリップ部材１２は、爪部材１１に取り付けられており、爪部材とともに開閉動作する。また、グリップ部材１２は、把持対象物９９を把持する際に、把持対象物９９と直接接触するように設けられる。

グリッパ１０の把持動作に伴い、爪部材１１およびグリップ部材１２が移動する方向を以下、「把持方向」という。図２において、把持方向は、図の左右方向である。
また、本実施形態では、爪部材１１とグリップ部材１２とが、それぞれ、対をなすように２つ設けられている。これにより、グリップ部材１２，１２の間に置かれた把持対象物が、爪部材１１，１１の間隔が狭まることにより、グリップ部材１２，１２の間に把持される。爪部材１１とグリップ部材１２の数は、２つに限定されず、１つ、もしくは３つ以上であってもよい。

爪部材１１やグリップ部材１２の構成について、以下、より詳細に説明する。
図３は、第１実施形態のグリッパ１０における爪部材１１とグリップ部材１２の構造を示す断面図である。図３の左上の図が、図２における左側の爪部材１１とグリップ部材１２に対応した視点での断面図となっている。図３の左上の図および、図３左下の図（Ｘ－Ｘ断面図）において、把持方向は図の左右方向となっており、図３右上の図（Ｙ－Ｙ断面図）において、把持方向は紙面奥行き方向となっている。

爪部材１１は、駆動部１９により与えられる爪基部１８の開閉運動が、グリップ部材１２に良く伝わるように、金属やプラスチック等、グリップ部材１２に比べ硬質な材料で形成されている。必須ではないが、グリッパ１０による把持が行われる際に、爪部材１１と把持対象物９９の間にグリップ部材１２が挟まれるようになって、爪部材１１が、グリップ部材１２を介して把持対象物９９を押すように、爪部材１１が構成されていることが好ましい。

グリップ部材１２は、外皮部材１２０と内包体１３０を有する。外皮部材１２０は、ＪＩＳ－Ｋ６２５３に準拠するデュロＡ硬度で３０～８０ＨＤＡの樹脂で形成された、中空状の部材である。内包体１３０は、外皮部材１２０の内側に配置されている。内包体１３０は発泡樹脂製である。グリッパ１０が把持対象物９９を把持する際には、グリップ部材１２が変形しながら、把持対象物９９が把持される。

外皮部材１２０を構成する樹脂は、シリコーンゴムやアクリロニトリルブタジエンゴムや、ウレタンゴム等のゴムや熱硬化性樹脂であってもよく、オレフィン系熱可塑性エラストマーやスチレン系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマーであってもよく、軟質塩化ビニル樹脂や酢酸ビニル樹脂（EVA樹脂）などの熱可塑性樹脂であってもよい。これら樹脂には、必要に応じ、各種添加剤やフィラー等が配合されていてもよい。

内包体１３０を構成する発泡樹脂は、連続気泡構造を有する発泡樹脂であってもよく、独立気泡構造を有する発泡樹脂であってもよい。内包体１３０の柔軟性を高める観点からは、連続気泡構造を有する発泡樹脂により内包体１３０が構成されることが好ましい。
内包体１３０を構成する発泡樹脂の硬さは、ＪＩＳ－Ｋ６２５４もしくはＪＩＳ－Ｋ６４００－２に準拠して測定した２５％圧縮時の荷重（加圧力）が５～２００ｋＰａとなる硬さであることが好ましい。なお、発泡樹脂がウレタンスポンジの場合には、ＪＩＳ－Ｋ６４００－２に準拠して測定し、発泡樹脂がエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）やクロロプレンゴム（ＣＲ）などのゴムスポンジの場合には、ＪＩＳ－Ｋ６２５４に準拠して測定するものとする。

連続気泡構造を有する発泡樹脂は、例えば、発泡ウレタン樹脂や、発泡させた後破泡させた発泡ゴム等であってもよい。発泡樹脂が連続気泡構造を有していることにより、グリップ部材１２の柔軟な変形が促される。なお、連続気泡構造を有する発泡樹脂は、独立気泡構造の気泡を一部含んでいてもよい。

内包体１３０が、独立気泡構造を有する発泡樹脂、例えば発泡エチレンプロピレンゴムや発泡シリコーンゴム、発泡ポリエチレン樹脂等によって構成される場合には、内包体１３０の変形が促されやすいように、ブロック状に形成された内包体１３０に穴や窓などの空隙部を設けることが好ましい。

グリップ部材１２は、中空状の外皮部材１２０に内包体１３０が包まれるように構成されるが、グリップ部材１２には、把持対象物９９を把持した際に外皮部材１２０内部の空気が外皮部材の外に抜ける通気口１２４が設けられている。通気口１２４が設けられることにより、把持対象物を把持する際のグリップ部材１２の柔軟な変形が促される。
本実施形態においては、中空箱状に形成された外皮部材１２０の一側面が取り除かれたようになっており、その部分が通気口１２４となっている。通気口の具体的形態は他の形態であってもよい。例えば、後述する実施形態のように、通気口は爪部材に設けられていてもよく、爪部材とグリップ部材の接続部に設けられていてもよい。

グリップ部材１２の外皮部材１２０は、以下の形態を有する。外皮部材１２０は、平板状の把持壁１２１と、側壁１２２，１２３を有するような中空形状に一体成型されている。ここで、把持壁１２１とは、把持対象物と接触するように設けられた壁部のことである。また、把持壁１２１の外表面を、以後、把持面１２Ｓと呼ぶ。
また、側壁１２２，１２３とは、把持動作の開閉方向（把持方向）に沿って延在する壁部のことであり、かつ、側壁１２２，１２３は、把持壁１２１に対し把持対象物９９と反対方向に延在している。

平板状の把持壁１２１は、完全な平板である必要はなく、後述する他の実施形態における把持壁のように、やや膨らんだりへこんだりした湾曲面や球面の把持壁であっても、平板状の把持壁に含まれる。
また、把持壁１２１が把持対象物９９と接触する把持面１２Ｓには、摩擦力や表面の粘着性を調節するために、突起、穴、凸条や凹溝、チェッカリング、ドットパターンや、梨地、シボなどの地模様が設けられていてもよい。あるいは、把持面１２Ｓには、シリコーンゴムやＥＶＡ樹脂、不織布などの、把持壁とは異なる材料で構成される表面層が設けられていてもよい。

把持方向に沿って延在する側壁１２２，１２３は、好ましくは、平板状もしくは円筒状に設けられる。側壁１２２，１２３の一方の側縁が、把持壁１２１に接続される側となり、側壁１２２，１２３の他方の側縁が、爪部材の側となる。必須ではないが、本実施形態においては、側壁１２２，１２３は平板状である。また、好ましくは、側壁１２２，１２３は外皮部材の外側に向かって凸となるように、やや湾曲するよう設けられる。

好ましくは、本実施形態のように、把持動作の開閉方向（把持方向）に沿って見て（図３右上の図のように）、少なくとも、把持対象物９９が把持壁１２１に接触する領域（Ｑ）を挟むように、側壁１２３，１２３が対をなして設けられる。また、好ましくは、本実施形態のように、把持動作の開閉方向（把持方向）に沿って見て、少なくとも、把持対象物９９が把持壁１２１に接触する領域Ｑに対し、側壁１２２が爪部材１１の先端１１ｔの側（爪基部１８に取り付けられる側と反対側）に設けられる。また、好ましくは、本実施形態のように、側壁１２２，１２３が平板状であり、外皮部材１２０が中空箱状に形成される。

グリッパ１０において、把持対象物９９を把持していない状態で、内包体１３０が、外皮部材１２０の側壁に接触するように、外皮部材１２０と一体化されている。本実施形態では、内包体１３０は、全ての側壁１２２，１２３と接触している。なお、内包体１３０が、一部の側壁（例えば側壁１２３，１２３）と接触し、他の側壁とは接触しないようにされていてもよい。

内包体１３０と外皮部材１２０との一体化は、内包体１３０が外皮部材の中空部にはまり込むような嵌合による一体化でもよいが、一体化の手段は特に限定されない。好ましくは、内包体の一部と外皮部材の一部が、互いに、接着剤や粘着剤、粘着テープなどにより一体化される。両者がずれないように、凹凸形状を設けて互いに嵌合させてもよい。また、可能であれば、両者を溶着、あるいは、インサート成型や注型成形を利用して一体化してもよい。

好ましくは、内包体１３０と外皮部材１２０との一体化は、内包体１３０が、少なくとも、外皮部材１２０の把持壁１２１または外皮部材１２０のうち前記把持壁１２１に対向配置される壁部１２６に、接着されるよう一体化される。

また、好ましくは、内包体１３０と外皮部材１２０との一体化は、外皮部材１２０と内包体１３０が、前記側壁１２２，１２３とは接着されていない、すなわち、その部分では非接着の遊挿状態となるように、一体化される。

グリップ部材１２と爪部材１１の一体化（取り付け）は、特に限定されない。本実施形態では、外皮部材１２０に、袋状の穴を設けた取り付け部１２５を設けておき、取り付け部の１２５の穴に爪部材１１を挿入して、グリップ部材１２と爪部材１１の一体化が行われる。脱落防止等の必要に応じて、外皮部材１２０と爪部材１１の間をねじ止めしたり、両者を接着剤や粘着剤、粘着テープなどで固定したりしてもよい。

上記グリッパ１０を構成するための部材等の製造方法について説明する。
駆動部１９や爪基部１８、爪部材１１等については、従来公知の産業用ロボットの部材と同様に製造できる。
グリップ部材１２の外皮部材１２０については、ゴム材料や熱可塑性エラストマー材料の射出成型や注型成形等により製造することができる。また、グリップ部材１２の内包体１３０については、公知の発泡ウレタンスポンジをカットするなどして製造できる。得られた外皮部材の所定の箇所に接着剤を塗布して、内包体１３０を外皮部材１２０の内側に押し込んで両者を接着一体化すれば、上記グリップ部材１２が得られる。

上記第１実施形態のグリッパ１０の作用効果について説明する。
上記グリッパ１０によれば、把持対象物９９を把持する際に、グリップ部材１２が特定の形態に変形しながら把持対象物９９を把持するので、把持対象物を柔軟に把持しながら、かつ、保持力が高められる。そして、把持対象物を柔軟に把持できれば、多様な形状の把持対象物を多様な姿勢で把持できるようになり、把持操作のロバスト性が高められる。

ここで、把持対象物９９を把持する際の保持力とは、把持方向に対し直交する方向（例えば図２における上下方向）に把持対象物を動かそうとする際に、それに抗しうる力の大きさのことである。保持力が小さいと、図１や図２のようなグリッパの姿勢で把持対象物９９を鉛直方向上方に持ち上げようとしても、把持対象物が落ちやすい。

特許文献１にあるような従来のクッション材（例えばウレタンスポンジ）８２，８２を爪部材８１，８１の先端に備えるグリッパを図８に示すが、こうした従来技術では、クッション材８２が柔軟であれば、把持方向と直交する方向にもクッション材８２，８２がたやすく変形してしまうため、把持対象物９９が簡単に抜け落ちてしまう。すなわち、従来公知のクッション材では、クッション材の柔軟さとグリッパの保持力を共に向上させることはできなかった。

上記第１実施形態のグリッパ１０においては、爪部材１１に取り付けられたグリップ部材１２は、ＪＩＳ－Ｋ６２５３に準拠するデュロＡ硬度で３０～８０ＨＤＡの樹脂で形成された外皮部材１２０と、外皮部材の内側に配置される発泡樹脂製の内包体１３０を有し、前記グリップ部材１２には、把持対象物９９を把持した際に外皮部材１２０内部の空気が外皮部材１２０の外に抜ける通気口１２４が設けられており、さらに、外皮部材１２０は、把持対象物と接触するように設けられた平板状の把持壁１２１と、把持壁１２１に対し把持対象物９９と反対方向に、把持動作の開閉方向に沿って延在する側壁１２２，１２３を有する中空形状に一体成型されており、把持対象物９９を把持していない状態で、内包体１３０が、外皮部材１２０の側壁１２２，１２３に接触するように、外皮部材１２０と一体化されている。そのため、このようなグリップ部材１２の把持壁１２１が把持対象物９９に押し付けられると、図４のようにグリップ部材１２が変形することになる。

図４は、グリップ部材１２に把持対象物９９が押し付けられた際の変形状態を示す断面図であり、図４左上の断面図が図３左上の断面図と対応し、図４左下の断面図が図３左下の断面図と対応している。

上記第１実施形態のグリッパ１０により、把持対象物９９が把持されると、柔軟な樹脂材料で構成される外皮部材１２０の把持壁１２１のうち、把持対象物９９と接触する部分が爪部材１１に向かって押し込まれる。この時、内包体１３０は柔軟な発泡樹脂により構成され、さらに、グリップ部材１２には、外皮部材１２０内部の空気を外に逃がす通気口１２４が設けられているため、内包体１３０や把持壁１２１は、把持対象物９９の形状に追随して柔軟に変形できる。

そして、外皮部材１２０の把持壁１２１が把持対象物９９によって押し込まれるのと同期して、把持動作の開閉方向に沿って延在するよう設けられた側壁１２２，１２３が、外皮部材の外側に向けて凸形状となるように変形する。この変形は、一体成型された外皮部材１２０の性質によっても生じうるが、グリッパ１０においては、把持対象物９９を把持していない状態で、内包体１３０が、外皮部材１２０の側壁１２２，１２３に接触するようにされていることによって、側壁１２２，１２３の外側に向かう凸形状の変形が、より確実に生じる。すなわち、側壁１２２，１２３は、把持動作の開閉方向に沿った圧縮力を受けて、外皮部材の外側もしくは内側に座屈変形しようとするが、内包体１３０が側壁１２２，１２３に接触するようにされていることによって、外皮部材の側壁１２２，１２３が内側に向け凸となるように座屈してしまうことが未然防止されるからである。

外皮部材１２０の把持壁１２１や側壁１２２，１２３に上記したような変形が生じると、凸形状に変形した側壁によって、把持壁１２１のさらなる変形が促され、把持壁１２１により、把持対象物９９が包まれるように把持される。そして、外に向かう凸形状に変形した側壁１２２，１２３が、把持対象物９９を周囲から押さえこむように支持する。かかる把持壁１２１や側壁１２２，１２３の変形は、あたかも、グリップ部材が当初からおわん型であったかのように、把持壁がくぼんだ部分に把持対象物９９を固定する。グリッパ１０では、グリップ部材１２が柔軟に変形するので、多様な形状の把持対象物に対応して、把持対象物を固定できる。

また、外皮部材１２０が、把持動作の開閉方向に沿って延在するよう設けられた側壁１２２，１２３を有していると、側壁の存在により、把持方向と直交し側壁に沿う方向には、把持壁１２１が移動しにくくなる。そのため、従来のグリッパのクッション部材において生じていたような、クッション部材が横倒しに変形してしまい、把持対象物を落としてしまう現象（図８参照）が生じにくくなる。

かかる作用により、上記第１実施形態のグリッパ１０は、把持対象物を柔軟に把持しながら、かつ、把持方向に直交する方向の保持力が高められる。

保持力をより高める観点からは、内包体１３０が、少なくとも、外皮部材１２０の把持壁１２１または外皮部材のうち前記把持壁１２１に対向配置される壁部１２６に、接着されていることが好ましい。このようにされていると、内包体１３０と外皮部材２０が、横ずれしてしまうことが未然に防止され、グリップ部材１２が横倒しになるような変形がより生じにくくなるからである。

また、保持力をより高める観点からは、さらに、外皮部材１２０と内包体１３０が、側壁１２２、１２３では接着されていないことが好ましい。側壁１２２，１２３の部分で、外皮部材１２０と内包体１３０が接着されていなければ、図４に示したように、側壁１２２，１２３が内包体１３０に拘束されず、側壁１２２，１２３と内包体１３０の間に隙間が生じうるので、側壁１２２，１２３がよりたやすく外側に向かって凸形状に変形することができるようになり、把持壁１２１によって把持対象物９９を包み込むような外皮部材１２０の変形がより効果的に生ずるからである。かかる構成により、より効果的に、把持対象物を柔軟に把持しながら、かつ、保持力を高めることができる。

また、保持力をより高める観点からは、さらに、把持動作の開閉方向に沿って見て、少なくとも、把持対象物９９が把持壁１２１に接触する領域Ｑを挟むように、側壁１２３，１２３が対をなして設けられることが好ましい。このように側壁１２３，１２３が対をなして設けられると、把持壁１２１が把持対象物９９を包み込むように変形しながら、対をなす側壁１２３，１２３が把持対象物９９を両側から挟み込むように支持するようになるため、特に保持力が高められる。なお、上記実施形態では、対をなす側壁１２３，１２３は互いに略平行に設けられたが、後述する他の実施形態のように、対をなす側壁が、把持方向に沿って見て互いに傾いて設けられていてもよい。

また、保持力をより高める観点からは、さらに、把持動作の開閉方向に沿って見て、少なくとも、把持対象物９９が把持壁１２１に接触する領域Ｑに対し、側壁１２２が爪部材１１の先端（１１ｔ）側に設けられることが好ましい。このようにされていると、爪の先端側に位置する側壁１２２が、湾曲するように変形した際に、側壁１２２が把持対象物９９を押圧するように支持するので、爪部材１１の先端側から把持対象物９９が抜け落ちにくくなり、特に保持力が高められる。

また、保持力をより高める観点からは、特に、本実施形態のように、側壁が平板状であり、外皮部材が中空箱状に形成されることが好ましい。このようにされていると、側壁に囲まれるように把持対象物が支持されるので、特に保持力が高められる。

以上説明したように、上記実施形態のグリッパ１０によれば、グリップ部材１２として特定形状の外皮部材１２０と内包体１３０が組み合わされることにより、把持対象物９９を把持した際に、グリップ部材１２が特定の変形モードで柔軟に変形し、把持方向と直角方向の保持力が高められる。

上記第１実施形態のグリッパ１０にかかる発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分については同じ番号を付して説明し、その詳細な説明を省略する。また、これら実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。

図５には、第２実施形態のグリッパの爪部材２１やグリップ部材２２の構造を断面図で示す。図５の左側の図における左右方向が、把持方向である。
本実施形態では、グリップ部材２２の外皮部材２２０の周縁部が爪部材２１に接着されて、グリップ部材２２と爪部材２１とが一体化されている。そして、爪部材２１に貫通穴（通気口）２１２が設けられていて、外皮部材２２０の内側の空間の空気が外部に排出できるようにされている。

第２実施形態における外皮部材２２０は、円筒状の側壁２２２と、円盤状の把持壁２２１を有する。このように、側壁は円筒状であってもよい。また、把持壁２２１は、外側に向かって凸となるような膨出形状に形成されている。このように、把持壁２２１は凸面状であってもよい。

第２実施形態における内包体２３０は、爪部材２１と外皮部材２２０によって囲まれた空間を埋めるように、略円柱状に形成され、配置されており、把持対象物を把持していない状態で、外皮部材の側壁２２２と内包体２３０が接触している。

また、第２実施形態における内包体２３０は、爪部材２１に設けられた凹所２１１にはまり込むようにされていて、内包体２３０が、爪部材２１に対し横滑りしないように取り付けられている。横滑りを防止するために、内包体２３０を爪部材２１に接着剤や粘着剤などを利用して取り付けてもよい。

第２実施形態の爪部材２１とグリップ部材２２を備えるグリッパは、第１実施形態のグリッパ１０と同様に、把持対象物９９を把持した際に、グリップ部材２２が特定の変形モードで柔軟に変形し、把持方向と直角方向の保持力が高められる。また、本実施形態のように、内包体２３０が、爪部材２１に対し横滑りしないように取り付けられている場合には、グリップ部材２２が横倒しに変形することがより確実に抑制され、保持力が特に高められる。

図６には、第３実施形態のグリッパの爪部材３１やグリップ部材３２の構造を断面図で示す。図６の左側の図における左右方向が、把持方向である。
本実施形態では、グリップ部材３２の外皮部材３２０の周縁部が爪部材３１に接着されて、グリップ部材３２と爪部材３１とが一体化されており、この点は第２実施形態と同様である。そして、外皮部材３２０の側壁３２５に貫通穴（通気口）３２６が設けられていて、外皮部材３２０の内側の空間の空気が外部に排出できるようにされている。また、内包体３３０が外皮部材３２０の側壁３２３，３２４，３２５に接触するよう配置される点は同様である。

本実施形態のグリップ部材３２は、略直方体状であるが、爪部材３１の先端側が細くなるように絞られており、この細くなった部分でより小さな把持対象物を把持できるようにされている。すなわち、グリップ部材３２は船型状である。

第３実施形態の爪部材３１とグリップ部材３２を備えるグリッパは、上記第１／第２実施形態のグリッパと同様に、把持対象物９９を把持した際に、グリップ部材３２が特定の変形モードで柔軟に変形し、把持方向と直角方向の保持力が高められる。

特に、本実施形態では、外皮部材３２０が船形に形成され、把持壁３２１に対し把持対象物が接触する領域Qを挟むように、複数の対をなすように、側壁３２４，３２４および側壁３２３，３２３が設けられており、把持対象物の大きさや形状、配置が変化した際にも、確実に保持力が高められる。

図７には、第４実施形態のグリッパの爪部材４１やグリップ部材４２の構造を断面図で示す。図７の左側の図における左右方向が、把持方向である。
本実施形態では、グリップ部材４２の外皮部材４２０の周縁部が爪部材４１に接着されて、グリップ部材４２と爪部材４１とが一体化されており、この点は第２実施形態と同様である。そして、爪部材４１に複数の貫通穴（通気口）４１４が設けられていて、外皮部材４２０の内側の空間の空気が外部に排出できるようにされている。また、内包体４３０が外皮部材４２０の側壁４２２，４２３，４２４に接触するよう配置される点は同様である。

第４実施形態のグリップ部材４２では、外皮部材の側壁の一部（４２４，４２４）が、把持動作の開閉方向に沿って見て、把持壁４２１を間仕切りするように設けられている。本実施形態では、２枚の側壁４２４，４２４により、把持壁４２１が川の字状に間仕切りされている。内包体４３０は間仕切りされたすべての空間を埋めるように配置されていてもよいが、内包体が配置されない空間があってもよい。

また、第４実施形態における外皮部材４２０は略直方体状であり、矩形状の把持壁４２１を有する。把持壁４２１は、内側に向かって凸となるようなくぼみ形状に形成されている。このように、把持壁４２１は凹面状であってもよい。

第４実施形態の爪部材４１とグリップ部材４２を備えるグリッパは、上記第１／第２実施形態のグリッパと同様に、把持対象物９９を把持した際に、グリップ部材４２が特定の変形モードで柔軟に変形し、把持方向と直角方向の保持力が高められる。特に、本実施形態のように、一部の側壁（４２４，４２４）が、把持動作の開閉方向に沿って見て、把持壁４２１を間仕切りするように設けられている場合には、グリップ部材４２が横倒しに変形することがより確実に抑制され、保持力が特に高められる。

上記実施形態の説明では、主に爪部材が硬質な部材である形態を中心に説明したが、把持の際に、爪部材と把持対象物の間に柔軟なグリップ部材を介して、把持する力を把持対象物に伝えられるものである限りにおいて、爪部材は特に限定されない。例えば、爪部材は金属製や硬質プラスチック製などの剛性の高い部材であってもよいが、爪部材はゴム製や軟質プラスチック製であってもよい。また、爪部材を中空として、内部に気体や液体を入れて爪部材の剛性を可変にしてもよい。また、爪部材は、可動部を有し、屈曲等の能動的な変形が可能となるように構成されたものであってもよい。

グリッパにより把持されるべき把持対象物の形状や性質は、把持操作が可能なものであれば、特に限定されない。上記実施形態のグリッパは柔軟性に富んでいるため、直方体状や円筒、多角錘、多面体、球体、楕円体など、多彩な形状の把持対象物を、多様な姿勢で把持することが可能である。

グリッパはロボットアームの先端に取り付けられて、例えば搬送作業に使用でき、産業上の利用価値が高い。

Ａ ロボットアーム
１０ グリッパ
１１ 爪部材
１２ グリップ部材
１２０ 外皮部材
１２１ 把持壁
１２２、１２３ 側壁
１２４ 通気口
１３０ 内包体
９９ 把持対象物

Claims (8)

1. 把持対象物を把持するよう開閉可能に設けられた爪部材と、
   把持対象物を把持する際に把持対象物と接触するように爪部材に取り付けられたグリップ部材とを有するグリッパであって、
   前記グリップ部材は、ＪＩＳ－Ｋ６２５３に準拠するデュロＡ硬度で３０～８０ＨＤＡの樹脂で形成された外皮部材と、外皮部材の内側に配置される発泡樹脂製の内包体を有し、
   把持対象物を把持した際に外皮部材内部の空気が外皮部材の外に抜ける通気口が設けられており、
   外皮部材は、把持対象物と接触するように設けられた平板状の把持壁と、
   把持壁に対し把持対象物と反対方向に、把持動作の開閉方向に沿って延在する側壁を有する中空形状に一体成型されており、
   把持対象物を把持していない状態で、内包体が、外皮部材の側壁に接触するように、外皮部材と一体化されている、
   グリッパ。
2. 内包体が、少なくとも、外皮部材の把持壁または外皮部材のうち前記把持壁に対向配置される壁部に、接着されている、
   請求項１に記載のグリッパ。
3. 外皮部材と内包体が、前記側壁では接着されていない、
   請求項２に記載のグリッパ。
4. 把持動作の開閉方向に沿って見て、
   少なくとも、把持対象物が把持壁に接触する領域を挟むように、前記側壁が対をなして設けられる、
   請求項１に記載のグリッパ。
5. 把持動作の開閉方向に沿って見て、
   少なくとも、把持対象物が把持壁に接触する領域に対し、前記側壁が爪部材の先端側に設けられる、
   請求項１に記載のグリッパ。
6. 側壁が平板状であり、外皮部材が中空箱状に形成された、
   請求項４または請求項５に記載のグリッパ。
7. 把持動作の開閉方向に沿って見て、
   一部の側壁が、把持壁を間仕切りするように設けられている、
   請求項１に記載のグリッパ。
8. 内包体が、爪部材に対し横滑りしないように取り付けられている、
   請求項１または請求項２に記載のグリッパ。

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