JP2011230260A - 把持装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ワーク50を挟圧する各挟圧部4b・4b・5bを有する各爪部4・5と、弾性素材からなる内袋11と、該内袋11に充填される粒状物12と、を備え、内袋11内を減圧して、内袋11の内容積に対する粒状物12の体積比率を増大させることにより、粒状物12を任意の形状を保持しつつ硬化させる、各挟圧部4b・4b・5bのワーク50と当接する部位に付設される各当接部6・6・6と、を有する把持部2を備える把持装置1であって、各挟圧部4b・4b・5bの各当接部6・6・6を付設する付設面4g・4g・・・に、凹凸形状を有する各係止部10・10・・・を形成する。
【選択図】図17
Description
そこで、外形形状が異なる複数種類のワークを良好に把持することができる把持装置の技術が種々検討されており、例えば、以下に示す特許文献1にその技術が開示され公知となっている。
当該把持装置では、ロボットアーム等の支持装置の手先部に当接部を配設している。
そして、ロボットアーム等の把持動作によって、当接部をワーク等に当接させて、該当接部をワーク等の形状に倣わせておき、その後、当接部内を減圧することによって、皮膜内の多数の粒状物を緊密に係留させて、当接部の形状がワーク形状に倣った状態を保持するようにしている。
また当該把持装置では、当接部内の減圧状態を解除することによって、当接部を定常形状に復元させるようにしている。
そして、このような従来の把持装置を用いることによって、当接部の形状を様々なワーク等の外形形状に対応させることができるため、外形形状が異なる複数種類のワークを取り扱う場合において、各ワークを安定して把持することができる。
このため、エッジ部が多数存在したり、あるいは、切粉が付着したりしているワークに対して、従来の当接部を備える把持装置を適用することが困難であった。
まず始めに、本発明の一実施形態に係る把持装置の全体構成について、図1〜図3を用いて説明をする。
図1に示す如く、本発明の一実施形態に係る把持装置1は、ワーク等を把持して保持するための装置であり、把持部2、制御装置7、真空排気設備8等を備えている。
把持部2は、把持装置1におけるワークを直接把持するための部位であり、駆動部3、複数の爪部4・5、複数の当接部6・6・・・等を備えている。
尚、各爪部4・5の形状は、把持対象となるワークの形状および大きさや、各スライダ部3a・3bのストローク量等を考慮して設定する。
爪部4は、支持部4aがスライダ部3aに対して固定されている。そして、制御装置7により、駆動部3を作動させてスライダ部3aをスライドさせて、各挟圧部4b・4bを、スライド部3aのスライド方向に沿って往復動させる構成としている(図1参照)。
爪部5は、支持部5aがスライダ部3bに対して固定されている。そして、制御装置7により、駆動部3を作動させてスライダ部3bをスライドさせて、挟圧部5bを、スライド部3bのスライド方向に沿って往復動させる構成としている(図1参照)。
当接部6は、弾性を有する袋状部材と、該袋状部材に充填される粒状物を備える構成であり、定常時においては、柔軟に変形できる態様を呈している。
真空排気設備8は、把持装置1において当接部6を硬化および軟化させるための手段を構成するものであり、真空ポンプ8a、真空配管8b・8b、電磁弁8c等を備えている。そして、各当接部6・6の袋状部に、各真空配管8b・8bが接続されている。
尚、本実施形態では、真空排気設備8に真空ポンプ8aが備えられる場合を例示しているが、真空ポンプ8a以外の排気手段(例えば、エジェクター等)を備える構成とすることも可能である。
また、本発明に係る把持装置において、当接部の硬化および軟化を実現させるための手段は、必ずしも真空排気設備である必要はなく、当接部の硬化および軟化を実現することができる種々の態様のものを採用し得る。
尚、本実施形態では、把持部2によって、ワーク50を三点支持する態様を例示しているが、本発明に係る把持装置における、ワークの支持点数をこれに限定するものではなく、例えば、二点支持する態様であってもよく、あるいは、四点以上で支持する態様であってもよい。
図4および図5(a)に示す如く、爪部4は、当接部6が付設される側の面において付設面4gを形成している。そして、爪部4の挟圧部4bには、付設面4gに開口するボルト孔4c・4c・・・を形成している。
また、挟圧部4bには、当接部6を吊設するための部位であるボルト4d・4dを付設面4gから突設している。
尚、ここでは、爪部4の挟圧部4bの構成について説明をしたが、爪部5の挟圧部5bにおいても、配設面を形成しており、該配設面において開口する複数のボルト孔を形成し、該ボルト孔に複数のボルトを螺挿することによって、同様の係止部10(図示せず)を形成している。
尚、本実施形態では、付設面4gに複数の突起部(複数のボルト9・9・・・の各頂部)が点在する態様の係止部10を例示しているが、本発明に係る把持装置における係止部の態様をこれに限定するものではない。
即ち、本発明に係る把持装置における係止部は、付設面4gに平行で互いに直交する2方向に対して、当接部6の変位を規制し得る種々の態様を採用することができ、挟圧部4bの長さ方向および幅方向に対して、傾斜する方向に凸部や凹部を形成したり、あるいは、ランダムな配置で複数の突起部を配置したりする態様の係止部とすること等も可能である。
前述した各爪部4・5は、所定の挟持力を達成するために、剛性を確保する必要があるため、鋼等所定の硬さを有する素材により構成するのが一般的である。
このため、ワークと各爪部4・5を直接当接させると、該各爪部4・5によってワークを破損等する可能性がある。
また、ワークは種々の形状に構成されるため、安定的な把持状態を実現するためには、各爪部4・5においてワークと当接する部位の形状をワークの形状に対応させる必要がある。
このため、把持部2における挟持部である各挟圧部4b・4bおよび挟圧部5bのワークとの当接部位において、それぞれ各当接部6・6・6が付設される構成としている。
袋部材11aは、弾性および気密性を有するニトリルゴム(NBR)製の部材であり、NBR製の略長方形のシートを半分に折り返すとともに、折り返した辺以外の三方の各辺部の合わせ面を加硫溶着して、袋状に形成された部材である。
また、袋部材11aの折り返した辺の略中央部には孔部11fが形成されており、該孔部11fに、袋部材11aの内外を連通するための部材である接続口11bが配設されている。
接続口11bは、封止部材11d・11dを介挿して、ナット11cを螺合して締結することによって、孔部11fの気密性を確保しつつ該孔部11fに付設されている。
また、接続口11bには、真空配管8bが接続されており、接続口11bの袋部材11aに内包される端部において、フィルター11eが配設されている。
また、内袋11は、粒状物12が、接続口11bから排出されることを、フィルター11eによって防止する構成としている、
袋体13aは、耐磨耗性および耐切創性を有する素材であるアラミド繊維製の部材であり、アラミド繊維製の略長方形の二枚のシート状部材を重ね合わせるとともに、三方の各辺部を縫合して、袋状に形成した部材である。袋体13aの内部の大きさは、内袋11を変位可能に収容することができる大きさとしている。
また、袋体13aの縫合していない開放側の辺部近傍において、外袋13を吊設するための部位となる係留部13b・13b等が付設されている。本実施形態では、係留部13b・13bとして金属製のハトメを採用する簡易な構成としている。
アラミド繊維は、耐磨耗性および耐切創性に優れた素材であるため、内袋11が摩耗および切創しないように確実に保護することができる。
また、アラミド繊維は、ワークの形状に倣う十分な可撓性を備えているため、外袋13内に収容した内袋11を、外袋13を介して接したワークの形状に精度良く倣わせることができる。
このため、アラミド繊維は、外袋13(袋体13a)を形成する素材として好適である。
この際、アラミド繊維は、織物や編物、不職布等の任意の形態で使用することができるが、十分な可撓性と耐久性を両立するために、織物の形態で使用されることが好ましい。
尚、本実施形態では、外袋13の素材としてアラミド繊維を採用した場合を例示しているが、外袋13を構成する素材をこれに限定するものではなく、耐磨耗性および耐切創性に優れ、かつ、ワークの形状に倣う十分な可撓性を備えている素材であれば、種々の素材を採用し得る。
このような構成により、内袋11が、繰返しの使用によって磨耗したり、あるいは、ワークに付着した切粉等によって切創したりすることを、簡易に、かつ、確実に防止することができる。そして、内袋11の製品寿命を延ばすことができる。
即ち、当接部6は、あえて内袋11と外袋13を別体とする構成によって、内袋と外袋を一体化した二重構造の袋体を有する当接部に比して、より堅固な把持状態を実現するように改良がなされている。
さらに、当接部6は、内袋11が損傷した場合には、内袋11のみを交換することができ、また、外袋13が損傷した場合には、外袋13のみを交換することができるため、経済性にも優れている。
そして、当接部6(外袋13)を係留部13b・13bに吊設した状態で、ボルト4d・4dにワッシャー15・15を介してナット14・14を締結して、挟圧部4bに対して簡易かつ確実に当接部6を付設する構成としている。
このような構成により、当接部6の交換を容易としている。これにより、当接部6の摩耗および切創が予測されるような実際の生産ラインへの導入を容易に実現することができる。
粒状物12は、当接部6(より詳しくは、袋部材11a)内に充填され、該袋部材11a内を減圧し、粒状物12を構成する各粒子同士を互いに緊密に係留させることによって、袋部材11aおよび粒状物12が一体化した状態において、任意の形状で硬化するものである。
そこで本実施形態では、図12(a)に示すような試験装置を用いて、種々の仕様の粒状物について、硬化時における硬さを測定し、測定結果に基づいて当接部6に充填する粒状物を選定した。
尚、本実施形態では、ケース41として、20×20×15mm程度の容量を有するプラスチック製容器を使用し、膜部材42として、樹脂製シートを使用している。また、プッシュプルゲージ43としては、押圧部43aの直径が6mm(押圧面積が、約28.3mm2)のものを使用している。
まず、ケース41内を粒状物で満たし、膜部材42でケース41の開口部41aを封止する。
次に、ケース41内を真空引きして、ケース41内の粒状物を硬化させる。
次に、膜部材42を介して、プッシュプルゲージ43を硬化した粒状物に押圧し、圧縮力を測定する。そして、このとき測定した圧縮力のピーク値を硬さの指標として記録する。
尚、本試験では、各粒状物について、当該ピーク値を3回測定し、各粒状物の硬さを評価している。
図12(b)には、選定対象とした粒状物の内、代表的な20種類のものについての測定結果を示している。尚、硬さの欄には、3回の測定結果における最小値〜最大値を表示している。
これにより、塩とセラミック破砕物(大)を選定候補として残した。
このため、形状や化学的性質の安定性を考慮して、最終的に、(18)のセラミック破砕物(大)が、当接部6に充填する粒状物として最適なものであると判断し、これを選定した。
硬さの測定結果が低い粒状物に注目すると、いずれも粒状物を構成する各粒子の形状が略球状であることが判る。つまり、当接部6に充填する粒状物は、粒状物を構成する各粒子の形状が略球状であると、良好な硬さを得にくいことが考察できる。
これは、減圧時に当接部6が硬化するのは、隣接し接触する各粒子同士がより緊密に係留し合うためであり、略球状のエッジ部や平面部がない形状では、各粒子同士の係留が弱くなるためであると考察される。
尚、ここでいう「略球状」とは、エッジ部や平面部、あるいは他の粒子と係合可能な凹凸部等が外形上存在しない形状を意味しており、完全な球状でなくとも良く、例えば、楕円球状や俵型状等の形状をも含む概念である。
図13(a)に示す如く、本実施形態では、ロボットアーム16の手先部16aに把持装置1の把持部2を配設し、把持部2によって、ワーク50を把持するとともに、ロボットアーム16によって、ワーク50を移送する構成としている。
ワーク50は、例えば位置決めピン等からなる位置決め部16b・16bにより位置決めされた状態で、ワーク配置部16cの所定位置に配置されている。
このとき、把持部2は、制御装置7によって、ワーク50が各爪部4・5の間に配置されるとともに、ワーク50における把持に適した部位である各凹凸部50a・50b・50cが各当接部6・6・・・と対面する位置に配置されるように、その配置が設定される。
また、このとき当接部6は、付設面4g側にも押圧されるため、付設面4gに形成される係止部10(即ち、ボルト9・9・・・の先端部)の形状に倣って変形する。
このため、把持部2では、各当接部6・6・・・を、確実にワーク50の各凹凸部50a・50b・50cや各係止部10・10・・・の形状に倣わせることができる。
また、このとき当接部6は、係止部10の形状に倣った状態で硬化する。
尚、係止部10は、ボルト9・9・・・の付設面4gからの突出高さを調整することにより、当接部6に対する係止力(摩擦力)を調整することができる。
このため、各当接部6・6・・・は、ワーク50に対して変位することがなく、また、各係止部10・10・・・によって係止され、挟圧部4bに対しても変位することがないため、把持部2によって堅固な把持状態を形成することができる。
これにより、ワーク50を移送するときに、ワーク50が各爪部4・5に対して変位することが確実に防止できるため、位置決め精度を確保しつつ、ワーク50を移送することができる。
このような構成により、把持部2によってワーク50を把持しているときに、各当接部6・6・6が各挟圧部4b・4b・5bに対して変位することを防止できる。
このような構成により、当接部6の耐磨耗性および耐切創性を確保しつつ、各当接部6・6・6が各挟圧部4b・4b・5bに対して変位することを防止できる。
このような構成により、内袋11を係止部10の形状に精度良く倣わせることができ、より確実に各当接部6・6・6が各挟圧部4b・4b・5bに対して変位することを防止できる。
このような構成により、硬化時における当接部6の硬さをより増大させることができ、より確実に各当接部6・6・6が各挟圧部4b・4b・5bに対して変位することを防止できる。
これにより、種々の形状を有する複数種類のワークに対して、一つの把持部2を有する把持装置1でフレキシブルに対応することが可能になる。
ワークの種類を変更するときに、各当接部6・6・6を各ワークの形状に対応したものにその都度交換する手間等がなくなるため、生産性を向上させることができる。
これにより、ワーク50を複数連続して移送する場合には、ワーク50の把持に適した態様の当接部6で、各ワーク50・50・・・を確実に把持して、位置決め精度を確保しつつ、ワーク50を移送することができる。
2 把持部
4 爪部
4b 挟圧部
4g 付設面
5 爪部
5b 挟圧部
6 当接部
10 係止部
11 内袋
12 粒状物
13 外袋
50 ワーク
Claims (4)
- ワークを挟圧する複数の挟持部を有する爪部と、
弾性を有する素材からなる袋部材と、該袋部材に充填される粒状物と、を備え、前記袋部材の内容積に対する前記粒状物の体積比率を増大させることにより、前記粒状物を任意の形状を保持しつつ硬化させる、前記挟持部の前記ワークと当接する部位に付設される当接部と、
を有する、前記ワークを把持するための把持部を備える把持装置であって、
前記爪部の前記当接部を付設する部位に、
凹凸形状を有する係止部を形成する、
ことを特徴とする把持装置。 - 前記当接部は、
前記袋部材を覆う、アラミド繊維からなる外袋を備える、
ことを特徴とする請求項1記載の把持装置。 - 前記袋部材を、
前記外袋の内部に、該外袋に対して相対変位可能な状態で収容する、
ことを特徴とする請求項2記載の把持装置。 - 前記粒状物は、
該粒状物を構成する各粒子の形状が略球状以外の形状であるセラミックの破砕物とする、
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の把持装置。
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