JP2017039172A - 把持部の先端に取り付けられるパッド - Google Patents

Abstract

【課題】把持対象の変形を抑制し且つ保持力を向上し得るパッドを提供すること。
【解決手段】本実施形態に係る一対のパッド４０は接近離反する一対の把持部の先端に取り付けられる。パッド各々は弾性材料で筒状体に成形される。筒状体は少なくとも1部分に蛇腹形状４０２を備える。筒状体の先端部分４０１は前方に向かって拡がった漏斗形状に開口される。筒状体の後端には中央に孔を備えた隔壁４０３が設けられる。パッド各々は孔に挿入された中空ネジにより把持部の先端に締結される。
【選択図】 図１０

Description

本発明の実施形態はロボットハンド等の把持部の先端に取り付けられるパッドに関する。

例えばロボット装置は製造ライン、医療や介護などさまざまな現場での適用がなされており、今後更なる分野での適用が期待されている。特に実際の製造ラインではワークの種類も作業内容も多岐にわたっている。例えば樹脂製のチューブ容器は優れた柔軟性、弾力性、復元性を備えている。この種のワークをロボットハンドで把持する場合には、それが持つ上記特性は、それを把持するロボットハンドによる保持力を低下させる。またロボットハンド及び把持部はワークの形状や寸法、重量、さらに性質などの属性に応じて個別設計がなされることが多く、汎用性が比較的低く、十分な保持力を発揮できない。そのため単一の製造ラインに２種、さらにそれ以上の多種類のワークを流して単一のロボットハンドでハンドリングすることは困難であった。

目的は、把持対象の変形を抑制し且つ保持力を向上し得るパッドを提供することにある。

本実施形態に係る一対のパッドは接近離反する一対の把持部の先端に取り付けられる。パッド各々は弾性材料で筒状体に成形される。筒状体は少なくとも1部分に蛇腹形状を備える。筒状体の先端部分は前方に向かって拡がった漏斗形状に開口される。筒状体の後端には中央に孔を備えた隔壁が設けられる。パッド各々は孔に挿入された中空ネジにより把持部の先端に締結される。

図１は、本実施形態に係るパッドを取り付けたロボットハンドとそれを装備したロボットアーム機構の外観斜視図である。 図２は、図１のロボットハンドの斜視図である。 図３は、図１のロボットハンドの正面図である。 図４は、図１のロボットハンドの下面図である。 図５は、図１のロボットハンドの側面図である。 図６は、図１のロボットハンドによるワークの把持状態を示す図である。 図７は、図１のロボットハンドによるワークの吸着保持状態を示す図である。 図８は、図１のロボットハンドの把持部先端に取り付けられるパッドを示す図である。 図９は、図１のロボットハンドの把持部先端に取り付けられる他のパッドを示す図である。 図１０は、図１のロボットハンドの把持部先端に取り付けられる他のパッドを示す図である。 図１１は、図１のロボットハンドの把持部先端に取り付けられる他のパッドを示す図である。 図１２は、図１のロボットハンドの把持部先端に取り付けられる他のパッドを示す図である。 図１３は、図１のロボットハンドの把持部先端に取り付けられる他のパッドを示す図である。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係る把持部の先端に取り付けられるパッドを説明する。本実施形態に係るパッドは、把持対象の変形を抑制しながら且つ対象を保持する保持力を向上させるために把持部の先端に取り付けられ、把持部と把持対象との間に介在する。本実施形態に係るパッドは、典型的にはロボットハンドの把持部の先端に取り付けられる。しかし本実施形態に係るパッドの適用は、ロボットハンドの把持部には限定されない。例えば本実施形態に係るパッドは、ロボットハンドの把持部以外では、パワーショベルやクレーンの把持機構にも適用され得る。ここでは本実施形態に係るパッドは、ロボットハンドの把持部の先端に取り付けられるものとして説明する。

ロボットハンドはロボット装置のアーム機構の手首部に装着される。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

図１はロボット装置の外観斜視図である。ロボット装置は任意のタイプが採用される。基部１は略円筒形状に構成される。基部１にはアーム部２が支持される。アーム部２の先端には手首部４が取り付けられている。手首部４には図示しないアダプタが設けられている。アダプタは、後述する第６回転軸ＲＡ６の回転部に設けられる。手首部４のアダプタを介してロボットハンド３が取り付けられる。ロボットハンド３について、図２以降で詳細に説明する。

ロボット装置は、複数、ここでは６つの関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６を有する。複数の関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６は基部１から順番に配設される。一般的に、第１、第２、第３関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３は根元３軸と呼ばれ、第４、第５、第６関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６はロボットハンド３の姿勢を変化させる手首３軸と呼ばれる。手首部４は第４、第５、第６関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６を有する。根元３軸を構成する関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３の少なくとも一つは直動関節である。ここでは第３関節部Ｊ３が直動伸縮関節、特に伸縮距離の比較的長い関節部として構成される。アーム部２は第３関節部Ｊ３を構成する主要な構成要素である。

第１関節部Ｊ１は基台面に対して例えば垂直に支持される第１回転軸ＲＡ１を中心としたねじり関節である。第２関節部Ｊ２は第１回転軸ＲＡ１に対して垂直に配置される第２回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節である。第３関節部Ｊ３は、第２回転軸ＲＡ２に対して垂直に配置される第３軸（移動軸）ＲＡ３を中心として直線的にアーム部２が伸縮する関節である。

第１関節部Ｊ１は基台面に対して例えば垂直に支持される第１回転軸ＲＡ１を中心としたねじり関節である。第２関節部Ｊ２は第１回転軸ＲＡ１に対して垂直に配置される第２回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節である。第３関節部Ｊ３は、第２回転軸ＲＡ２に対して垂直に配置される第３軸（移動軸）ＲＡ３を中心として直線的にアーム部２が伸縮する関節である。

第４関節部Ｊ４は、第３移動軸ＲＡ３に一致する第４回転軸ＲＡ４を中心としたねじり関節であり、第５関節部Ｊ５は第４回転軸ＲＡ４に対して直交する第５回転軸ＲＡ５を中心とした曲げ関節である。第６関節部Ｊ６は第４回転軸ＲＡ４に対して直交し、第５回転軸ＲＡ５に対して垂直に配置される第６回転軸ＲＡ６を中心とした曲げ関節である。

基部１を成すアーム支持体（第１支持体）１１は、第１関節部Ｊ１の第１回転軸ＲＡ１を中心に形成される円筒形状の中空構造を有する。第１関節部Ｊ１は図示しない固定台に取り付けられる。第１関節部Ｊ１が回転するとき、第１支持体１１はアーム部２の旋回とともに軸回転する。なお、第１支持体１１が接地面に固定されていてもよい。その場合、第１支持体１１とは独立してアーム部２が旋回する構造に設けられる。第１支持体１１の上部には第２支持部１２が接続される。

第２支持部１２は第１支持部１１に連続する中空構造を有する。第２支持部１２の一端は第１関節部Ｊ１の回転部に取り付けられる。第２支持部１２の他端は開放され、第３支持部１３が第２関節部Ｊ２の第２回転軸ＲＡ２において回動自在に嵌め込まれる。第３支持部１３は第１支持部１１及び第２支持部に連通する鱗状の外装からなる中空構造を有する。第３支持部１３は、第２関節部Ｊ２の曲げ回転に伴ってその後部が第２支持部１２に収容され、また送出される。ロボット装置の直動関節部Ｊ３（第３関節部Ｊ３）を構成するアーム部２の後部はその収縮により第１支持部１１と第２支持部１２の連続する中空構造の内部に収納される。

第３支持部１３はその後端下部において第２支持部１２の開放端下部に対して第２回転軸ＲＡ２を中心として回動自在に嵌め込まれる。それにより第２回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節部としての第２関節部Ｊ２が構成される。第２関節部Ｊ２が回動すると、アーム部２は、手首部４及びロボットハンド３とともに第２関節部Ｊ２の第２回転軸ＲＡ２を中心に垂直方向に回動、つまり起伏動作をする。

第４関節部Ｊ４は、アーム部２の伸縮方向に沿ったアーム中心軸、つまり第３関節部Ｊ３の第３移動軸ＲＡ３に典型的には一致する第４回転軸ＲＡ４を有するねじり関節である。第４関節部Ｊ４が回転すると、第４関節部Ｊ４から先端にかけてロボットハンド３とともに第４回転軸ＲＡ４を中心に回転する。第５関節部Ｊ５は、第４関節部Ｊ４の第４回転軸ＲＡ４に対して直交する第５回転軸ＲＡ５を有する曲げ関節部である。第５関節部Ｊ５が回転すると、第５関節部Ｊ５から先端にかけてロボットハンド３とともに上下に回動する。第６関節部Ｊ６は、第４関節部Ｊ４の第４回転軸ＲＡ４に直交し、第５関節部Ｊ５の第５回転軸ＲＡ５に垂直な第６回転軸ＲＡ６を有する曲げ関節である。第６関節部Ｊ６が回転するとロボットハンド３が左右に旋回する。

上記の通り手首部４のアダプタに取り付けられたロボットハンド３は、第１、第２、第３関節部Ｊ１．Ｊ２．Ｊ３により任意位置に移動され、第４、第５、第６関節部Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６により任意姿勢に配置される。特に第３関節部Ｊ３の直動伸縮距離の長さは、基部１の近接位置から遠隔位置までの広範囲の対象にロボットハンド３を到達させることを可能にする。第３関節部Ｊ３はそれを構成する直動伸縮機構により実現される直動伸縮距離の長さが特徴的である。

直動伸縮機構はアーム部２を有する。アーム部２は第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２２とを有する。第１連結コマ列２１は複数の第１連結コマ２３からなる。第１連結コマ２３は略平板に構成される。前後の第１連結コマ２３は、互いの端部箇所においてピンにより屈曲自在に列状に連結される。これにより第１連結コマ列２１は内側と外側とに屈曲可能な性質を備える。第２連結コマ列２２は複数の第２連結コマ２４からなる。第２連結コマ２４は断面コ字形状の短溝状体に構成される。前後の第２連結コマ２４は、互いの底面端部箇所においてピンにより屈曲自在に列状に連結される。第２連結コマ２４の断面形状及びピンによる連結位置により第２連結コマ列２２は内側に屈曲可能であるが、外側に屈曲不可な性質を備える。なお、第１連結コマ２３及び第２連結コマ２４の第２回転軸ＲＡ２に向いた側を内側、その反対側を側面というものとする。

第１連結コマ列２１のうち先頭の第１連結コマ２３と、第２連結コマ列２２のうち先頭の第２連結コマ２４とは結合コマ２７により結合される。例えば、結合コマは第１連結コマ２３と第２連結コマ２４とを合成した形状を有している。
アーム部２が伸長するときには、結合コマ２７が始端となって、第１、第２連結コマ列２１，２２が第３支持部１３の開口から外に向かって送り出される。第１、第２連結コマ列２１、２２は、第３支持体１３の開口付近で互いに接合される。第１、第２連結コマ列２１、２２の後部が第３支持体１３の内部で堅持されることにより、第１、第２連結コマ列２１，２２の接合状態が保持される。第１、第２連結コマ列２１、２２の接合状態が保持されたとき、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２２の屈曲は拘束される。接合し、それぞれの屈曲が拘束された第１、第２連結コマ列２１、２２により一定の剛性を備えた柱状体が構成される。柱状体とは、第２連結コマ列２２に第１連結コマ列２１が接合されてなる柱状の棒体を言う。

アーム部２が収縮するときには、第３支持体１３の開口に第１、第２連結コマ列２１，２２が引き戻される。柱状体を構成する第１、第２連結コマ列２１，２２は、第３支持体１３の内部で互いに離反される。離反された第２連結コマ列２２は内側に屈曲されて、第１支持体１１（基部１０）の内部の収納部に搬送され、離反された第１連結コマ列２１も第２連結コマ列２２と同じ方向（内側）に屈曲されて搬送される。第１連結コマ列２１は第２連結コマ列２２に略平行な状態で格納される。

図２は、図１のロボットハンド３の斜視図である。図３は、図１のロボットハンド３の正面図である。図４は、図４のロボットハンド３の下面図である。図５は、図１のロボットハンド３の側面図である。ここでは、後述のハンド本体３１の軸方向に平行にＺ軸、後述の一対のスライダ３４のスライド方向に沿ってＹ軸、Ｙ軸とＺ軸とに直交するＸ軸を規定する。

ロボットハンド３は、ワークを把持によりピッキングするための把持機構と他のワークを吸着によりピッキングするための吸着機構とを備える。ロボットハンド３は、ハンド本体３１を有する。ハンド本体３１は角柱形状を有し、その上方端面に取り付け部３０を備える。この取り付け部３０を介して、ロボットハンド３は手首部４のアダプタ（関節部Ｊ６）に装着される。ハンド本体３１の下方には、エアチャックボックス３２が取り付けられる。エアチャックボックス３２は一対のスライダ３４を有する。一対のスライダ３４は接近／離反自在に支持される。エアチャックボックス３２は、エアシリンダ（図示しない）を有する。エアシリンダには一対のエアチューブ３３が接続されている。一対のエアチューブ３３各々は圧縮式のエアポンプ（図示しない）に接続されている。一対のエアチューブ３３には一対の電磁弁（図示しない）が介在されている。電磁弁ドライバ（図示しない）により、一方の電磁弁の開閉と他方の電磁弁の開閉とは逆相に制御される。一方の電磁弁が開放され、他方の電磁弁が閉じられているとき、一対のスライダ３４は接近する方向に移動される。一方の電磁弁が閉じられ、他方の電磁弁が開放されているとき、一対のスライダ３４は離反する方向に移動される。一対のスライダ３４の接近／離反する方向をスライド方向という。

一対のスライダ３４には一対の把持部３５が取り付けられている。把持部３５は外観略円柱形状を有する。把持部３５の先端には、円筒状体のパッド（吸着パッド）４０が取り付けられている。一対の把持部３５には一対のエアチューブ３７が接続されている。一対のエアチューブ３７各々は既出のエアポンプに接続されている。把持部３５には、エアチューブ３７との接続口からその先端まで配管経路が形成されている。これにより、エアポンプから把持部３５の先端までの配管経路が確保されている。エアポンプとしては圧縮式と真空式のいずれでも良いがここでは圧縮ポンプとして説明する。把持部３５のパッド４０とエアポンプとの間は負圧経路と正圧経路との２系統の配管経路で接続される。負圧経路には負圧弁とエジェクタとが介在される。正圧経路には正圧弁が介在される。負圧弁と正圧弁とは電磁弁である。電磁弁ドライバ（図示しない）により負圧弁の開閉と正圧弁の開閉とは逆相に制御される。

負圧弁が開放され正圧弁が閉じられているとき、負圧経路が確保される。負圧経路が確保されているとき、エアポンプで発生された圧縮空気は負圧弁を介してエジェクタに供給される。エジェクタは吸気口とノズルと排気口とを有する。吸気口にはパッド４０の後方部分が接続されている。エジェクタに供給された圧縮空気は、ノズルから噴射され高速な空気の束となって排気口から排気される。すると、エジェクタのチャンバの内圧が低下し、これにより吸気口から空気が吸い込まれ、吸気口から吸いこまれた空気は、圧縮空気とともに排気口から排気される。これにより、吸気口に接続されたパッド４０に負圧が発生する。正圧弁が開放され負圧弁が閉じられているとき、正圧経路が確保される。正圧経路が確保されているとき、エアポンプで発生された圧縮空気は直接的にパッド４０に供給される。これにより、パッド４０に正圧が発生する。

一対のスライダ３４には一対の吸着パッド３８が取り付けられている。吸着パッド３８は弾性材料として例えばシリコーン樹脂で円筒状体に成形される。吸着パッド３８の先端面をワークを吸着する吸着面という。吸着パッド３８の胴体部分は蛇腹形に成形される。吸着パッド３８は円筒状体の軸方向の向きにワークを吸着する。この吸着方向がスライド方向に垂直になるように、吸着パッド３８はスライダ３４に取り付けられる。一対の吸着パッド３８には、一対のエアチューブ３９が接続されている。一対のエアチューブ３９各々は既出のエアポンプに接続されている。吸着パッド３８とエアポンプとの間は負圧経路と正圧経路との２系統の配管経路で接続される。負圧経路には負圧弁とエジェクタとが介在される。正圧経路には正圧弁が介在される。負圧弁と正圧弁とは電磁弁である。電磁弁ドライバ（図示しない）により負圧弁の開閉と正圧弁の開閉とは逆相に制御される。負圧弁が開放され正圧弁が閉じられているとき、負圧経路が確保される。負圧経路が確保されているとき吸着パッド３８に負圧が発生する。正圧弁が開放され負圧弁が閉じられているとき、正圧経路が確保される。正圧経路が確保されているとき吸着パッド３８に正圧が発生する。

図６は、図１のロボットハンド３によるワーク１００の把持状態を示す図である。ここでは、ワーク１００はチューブ容器とする。図６（ａ）は、ワーク１００を把持するためにワーク１００に対してロボットハンド３が位置合わせされた状態を示す。図６（ｂ）は、ロボットハンド３のワーク１００の把持状態を示す。ロボットハンド３によるワーク１００の把持動作が開始される前に、ロボットハンド３は、把持対象のワーク１００が一対のパッド４０各々の先端面（接触面）の間に配置するように、ワーク１００に対して位置合わせさせる。ロボットハンド３によるワーク１００の把持動作が開始されると、電磁弁ドライバにより、一対のエアチューブ３３に介在された一対の電磁弁の開閉が制御され、一対のスライダ３４は接近する方向に移動される。このとき、ロボットハンド３の把持機構の真空吸着機能がＯＮされ、パッド４０に負圧が発生される。

パッド４０の接触面がワーク１００の表面に接触し始めると、蛇腹がワーク１００の吸着面の形状にあわせて変形し、パッド４０の接触面をワーク１００の表面に密着させることができる。また、蛇腹が縮むことで、一対のパッド４０でワーク１００を狭持する際のワーク１００への過度な力を吸収することができる。ワーク１００を両側からパッド４０の接触面がワーク１００の表面に密着した状態で、真空吸着機能がＯＮされていると、ワーク１００表面とパッド４０の筒状部分とで規定される閉空間の空気がエジェクタにより吸引され、ワーク１００がパッド４０に吸着される。ワーク１００を狭持しながら吸着することで、一対のパッド４０でワーク１００を狭持することによる一対のパッド４０の接触面とワーク１００の表面との間に発生する摩擦力を、パッド４０でワーク１００を吸着することで、増大させることができる。これにより、ロボットハンド３は吸着面の形状が異なる複数種類のワーク１００を把持することができる。

ロボットハンド３によるワーク１００のリリース動作が開始されると、電磁弁ドライバにより、一対のエアチューブ３３に介在された一対の電磁弁の開閉が制御され、一対のスライダ３４は離反する方向に移動される。このとき、ロボットハンド３の把持機構の真空破壊機能がＯＮされ、パッド４０に正圧が発生される。これにより、ロボットハンド３によるワーク１００の把持状態が解除され、把持していたワーク１００がリリースされる。なお、ロボットハンド３に真空破壊機能が装備されていなくても、ロボットハンド３の真空吸着機能をＯＦＦにし、パッド４０の内圧を大気圧に戻した上で、一対のスライダ３４が離反する方向に移動されることで、ロボットハンド３によるワーク１００の把持状態を解除できる。

なお、一方のパッド４０の先端面（接触面）と他方のパッドの先端面（接触面）との間隔（以下、一対のパッド４０の間隔という）が広いほど、把持可能なワーク１００の最大幅を拡大することができる。一対のパッド４０を広く設計した場合、ロボットハンド３が大きくなってしまい、ロボットハンド３の作業領域が広くなり、作業できる環境が限定されてしまう。パッド４０の長さを短くすることで、ロボットハンド３の大きさを維持した状態で、一対のパッド４０の間隔を広げられるため、把持可能なワーク１００の種類を拡大することができる。同様に、パッド４０の長さを短くすることで、一対のパッド４０の間隔を維持した状態で、ロボットハンド３の大きさを小さくすることができ、作業先を拡大することができる。

図７は、図１のロボットハンドによるワーク３００の吸着保持状態を示す図である。ここでは、ワーク３００は四角柱形状の紙製の箱とする。図７（ａ）は、ワーク３００を吸着するためにワーク３００に対してロボットハンド３が位置合わせされた状態を示す図である。図７（ｂ）は、ロボットハンド３のワーク３００の吸着保持状態を示す図である。ロボットハンド３によるワークの吸着動作が開始される前に、ロボットハンドは、ワーク３００が、一対の吸着パッド３８各々の吸着面の下方に配置するように位置合わせさせる。ロボットハンド３によるワーク３００の吸着動作が開始されると、ロボットハンド３が下方に移動される。このとき、ロボットハンド３の吸着機構の真空吸着機能がＯＮされ、吸着パッド３８に負圧が発生される。

吸着パッド３８の吸着面がワーク３００の表面に接触し始めると、蛇腹がワーク３００の吸着面の形状にあわせて変形し、吸着パッド３８の吸着面をワーク３００の表面に密着させることができる。また、蛇腹が縮むことで、一対の吸着パッド３８をワーク３００に押し付ける際のワーク３００への過度な力を吸収することができる。吸着パッド３８の吸着面がワーク３００の表面に密着した状態で、真空吸着機能がＯＮされていると、ワーク３００の表面と吸着パッド３８の筒状部分とで規定される閉空間の空気がエジェクタにより吸引される。これにより、ロボットハンド３はワーク３００を吸着によりピッキングすることができる。

ロボットハンド３の吸着機構の真空破壊機能がＯＮされると、吸着パッド３８に正圧が発生される。これにより、ロボットハンド３によるワーク３００の吸着状態が解除され、吸着していたワーク３００がリリースされる。なお、ロボットハンド３に真空破壊機能が装備されていなくても、ロボットハンド３の真空吸着機能をＯＦＦにし、吸着パッド３８の内圧を大気圧に戻すことで、ロボットハンド３によるワーク３００の吸着状態を解除できる。

図８
以下、一対の把持部３５の先端に取り付けられる一対のパッドについて説明する。
図８（ａ）は、図１のロボットハンド３の把持部３５の先端に取り付けられるパッド４０を示す斜視図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ´縦断面図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）の側面図である。図８（ｄ）は、図８（ａ）の上面図である。図８（ｅ）は、図８（ａ）の下面図である。パッド４０は、弾性材料として例えばシリコーン樹脂で円筒形状に成形されている。

パッド４０の前方部分４０１は、吸着面積を拡大して吸着力を増大させるために前方に向かって広がる漏斗形に成形されている。パッド４０の前方の開口部は、その形状から漏斗部、その機能から吸盤部とも称する。前方部分４０１のパッド厚は、前方に向かって徐々に薄く変化する。ワークの表面に多少の凹凸があっても、ワークの表面に対する密着性が向上する。また、円筒状体の前方部分４０１のパッド厚を薄くし、柔軟性を上げることで、例えば、ロボットハンド３をワークに対して位置合わせするときに、パッド４０の前方部分４０１がワークに接触した場合でも、その前方部分４０１が変形するだけで、ワークの位置ズレ、ワークの変形を抑制することができる。

パッド４０の後端は円筒軸に垂直に隔壁４０５を成形され、その中央には接続孔４０４が厚み方向に貫通されている。接続孔４０４に挿入された中空ネジにより、パッド４０は把持部３５の先端に締結される。パッド４０の前方部分４０１は、吸着面積を拡大して吸着力を増大させるために前方に向かって広がる漏斗形に成形されている。

パッド４０の胴体部分は蛇腹部４０２に成形される。蛇腹部４０２は円筒軸方向に伸縮する。典型的には蛇腹部４０２は、径方向外側に突出した１つの山部からなる。蛇腹部４０２は、複数の山部と複数の谷部とから構成されても良い。蛇腹部４０２は、径方向内側に窪んだ谷部からなる蛇腹形に成形されてもよい。パッド４０が持つ蛇腹部４０２は、姿勢が不規則に変化する可能性のあるワークに対して高い柔軟性を示す。例えば、何らかの理由によりワークの姿勢が変化し、ワークの表面がパッド４０の前方の開口面に対して傾いた場合や、ワークの姿勢が変化していなくても、元々のワークの形状により、その表面がパッド４０の前方の開口部に対して傾いている場合でも、ワークの表面形状に従って蛇腹部４０２によりパッド４０が柔軟に変形するため、一対のパッド４０の開口面をワークの表面面に好適に密着させることができる。また、パッド４０の蛇腹部４０２はワークを狭持する際のワークへの過度な力を吸収するため、ワークの変形等を抑えられる。以上のように、パッド４０に蛇腹を成形することにより、ロボットハンド３の把持によりピッキングできるワークの種類の拡大を実現する。

把持部３５の先端に吸着パッド４０を装着させることにより把持部３５によるワークの把持力に、パッド４０による吸着力が加わることにより、ワークの表面とパッド４０の接触面との間の摩擦力は把持単独のそれよりも増大する。従ってワークの保持力は向上する。

図９
図９（ａ）は、図１のロボットハンド３の把持部３５先端に取り付けられる他のパッド４１を示す斜視図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＢ−Ｂ´縦断面図である。一対のパッド４１各々は、シリコーンゴムを典型例とする弾性材料で円筒状体に成形される。パッド４１の後方部分４１３と前方部分４１１とは、図８のパッド４０の後方部分４０３と前方部分４０１とそれぞれ同一の構造を有する。パッド４１の後端は円筒軸に垂直に隔壁４１５を成形され、その中央には接続孔４１４が厚み方向に貫通されている。接続孔４１４に挿入された中空ネジにより、パッド４１は把持部３５の先端に締結される。パッド４１の前方部分４１１は、吸着面積を拡大して吸着力を増大させるために前方に向かって広がる漏斗形に成形されている。

パッド４１の軸長はパッド４０の軸長より、パッド４１には蛇腹部を装備しない分、短い。一対のパッド４１の間隔を、パッド４１のそれよりも拡大することができる。パッド４１の広い間隔は、様々な幅のワークをロボットハンド３で把持すること、またワークの姿勢変化を許容することを実現できる。つまりロボットハンド３の把持によるワークのピッキングの際の、ワークの位置ズレを図８のパッド４０を使用した場合に比べて、許容することができる。例えば、ワークが予定した位置からズレていても、ワークが一対のパッド４１各々の接触面の間に配置されていれば、一対のパッド４１でワークを把持することができる。

パッド４１の前方部分４１１の厚みを薄く形成することで、パッド４１の接触面に対するワークの吸着面の傾きを許容することができる。例えば、パッド４１の接触面に対してワークが傾いている場合でも、パッド４１の前方部分４１１がワークの吸着面にあわせて変形するため、一対のパッド４１の接触面をワークの吸着面に密着させることができる。なお、図９のパッド４１で許容できるワークの傾き度合いは、蛇腹形に成形された胴体部分を備える場合に比べて小さい。

図１０
図１０（ａ）は、図１のロボットハンド３の把持部３５先端に取り付けられる他のパッド４２の斜視図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のパッド４２の背面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のパッド４２の表面図、図１０（ｄ）は図１０（ａ）のパッド４２のＣ−Ｃ´断面図である。一対のパッド４２各々は、パッド本体４２１を有する。パッド本体４２１は、弾性材料、典型的にはシリコーンゴムで平板に成形されている。パッド本体４２１には、厚みに方向に貫通する多数の貫通孔４２１１が形成されている。典型的には全ての貫通孔４２１１は同径である。しかし貫通孔４２１１の径は複数サイズが混在していても良い。例えばパッド本体４２１の中央付近のいくつかの貫通孔４２１１の径はそれ以外の周囲の貫通孔４２１１の径よりも大きくてもよい。

複数の貫通孔４２１１は、互いに独立した状態で平行であって、ほぼ一定の密度で縦横に稠密に分散配置されている。しかし複数の貫通孔４２１１は互いに平行であることには限定されない。例えばパッド本体４２１の中央の一の貫通孔４２１１又は中央部分のいくつかの貫通孔４２１１はその軸線が厚み方向に沿って、表面に垂直に貫通されており、それ周囲の貫通孔４２１１は前方に向かって扇状に拡がるように形成しても良い。

パッド本体４２１の表面にワークが接触する。パッド本体４２１の背面には、ジョイントボックス４２２が結合されている。ジョイントボックス４２２には複数のジョイント部４２２２からなる。複数のジョイント部４２２２は縦横に配列されている。つまり複数のジョイント部４２２２が縦横に結合されてジョイントボックス４２２が構成されている。複数のジョイント部４２２２は、剛性、硬度、加工性、耐衝撃性、曲げ疲労性など機械的特性の優れた樹脂、例えばＡＢＳ樹脂等で成形されている。

複数のジョイント部４２２２は、パッド本体４２１の複数の表面区画にそれぞれ密接される。各ジョイント部４２２２にはパッド本体４２１の各表面区画内の複数の貫通孔４２１１が連通される。各ジョイント部４２２２にはエアチューブ４２３１の端部４２３２を接続するための接続孔４２２１を備える。各区画の貫通孔４２１１はジョイント部４２２２を介してエアチューブ４２３１に接続される。ジョイント部４２２２は、複数の貫通孔４２１１をエアチューブ４２３１に対して共通接続する。例えば、図１２に示すように、パッド本体４２１は、断面正方形状のゴム板に成形されている。ゴム平板４２１には、例えば９×９の合計８１個の貫通孔４２１１が縦横に均等に形成されている。ゴム平板４２１の背面は、縦に３等分、横に３等分、合計９つの区画に区分けされる。９つの区画には９つのジョイント部４２２２が対応する。各ジョイント部４２２２には接続孔４２２１が形成される。各接続孔４２２１にはエアチューブ４２３１の端子４２３２が接続可能である。ジョイント部４２２２の内部とエアチューブ４２３１の端子４２３２との間は気密状態を確保される。ジョイント部４２２２を介して、パッド本体４２１の近傍の３×３個の貫通孔４２１１はエアチューブ４２３１に共通接続される。各エアチューブ４２３１は外部エアポンプに個々に接続される。エアポンプからパッド本体４２１の貫通孔４２１１まで、エアチューブ４２３１及びジョイント部４２２２により真空経路が形成される。真空経路は区画ごとに独立して形成される。エアポンプが動作するとき、パッド本体４２１はその表面のワークを真空吸着する。

パッド４２は、少なくとも一区画においてワークと密着できれば、ワークを吸着できる。パッド４２は、様々な大きさ、様々な形状のワークを把持部３５が把持することを支援する。

図１１
図１１（ａ）は、図１のロボットハンド３の把持部３５先端に取り付けられる他のパッド４３の斜視図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のパッド４３の縦断面図である。パッド４３は、弾性材料、典型的にはシリコーン樹脂で板状に成形されたパッド本体４３１を有する。パッド本体４３１の背面には、パッド本体４３１を把持部３５の先端に接続するための接続部４３２が装備される。この接続部４３２は、弾性材料、典型的にはシリコーン樹脂で筒状体に成形されている。接続部４３２の後端面の中央には、把持部３５の先端に係合するための貫通孔４３４があけられている。接続部４３２には蛇腹部４３５が成形されている。上述したように、パッド４３に蛇腹部４３５を設けることで、パッド４４は位置や姿勢が予定位置や予定姿勢からずれたワークを把持部３５が把持することを支援する。

図１２
図１２は、図１のロボットハンド３の把持部３５の先端に取り付けられる他のパッド４４を示す斜視図である。パッド４４のパッド本体４４１は、弾性材料、典型的にはシリコーン樹脂で半円柱形、換言すると蒲鉾形状に成形される。パッド本体４４１の背面には、パッド本体４４１を把持部３５の先端に接続するための接続部４４２が設けられる。接続部４４２は、弾性材料、典型的にはシリコーン樹脂で直方体形に成形されている。

パッド４４のパッド本体４４１が半円柱形であることにより、その中心軸に対して把持対象のワークの中心位置が多少ずれたとしても所定以上の摩擦力を発揮する。パッド４４は位置や姿勢が予定位置や予定姿勢からずれたワークを把持部３５が把持することを支援する。

図１３
図１３（ａ）は、図１のロボットハンド３の把持部３５先端に取り付けられる他のパッド４５の斜視図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のパッド４５の縦断面図である。パッド４５のパッド本体４５１は球形をなす。パッド本体４５１は弾性材料、典型的にはシリコーン樹脂で球形に成形された袋体４５４と、袋体４５４に封入される多量の粒体４５５とからなる。粒体４５５は軽量で弾性を備える例えば発泡スチロール等の合成樹脂で製造される。

パッド本体４５１の背面には、パッド本体４５１を把持部３５の先端に接続するための接続部４５２が装備される。この接続部４５２は、弾性材料、典型的にはシリコーン樹脂で筒状体に成形されている。接続部４５２の後端面の中央には、把持部３５の先端に係合するための貫通孔４５６があけられている。

把持部３５の閉動作に伴ってパッド本体４５１がワークに接触すると、袋体４５４の弾性変形と粒体４５５の流動とによりパッド本体４５１はワークの形状に従って柔軟に変化する。一対のパッド４５は、把持部３５が様々な形状のワークを把持することを支援する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

４０…パッド（吸着パッド）、４０１…前方開口部、４０２…蛇腹部、４０３…隔壁部。

Claims (7)

1. 接近離反する一対の把持部の先端に取り付けられる一対のパッドにおいて、
   前記パッド各々は弾性材料で筒状体に成形され、
   前記筒状体は少なくとも一部分に蛇腹形状を備え、
   前記筒状体の先端部分は前方に向かって拡がった漏斗形状に開口され、
   前記筒状体の後端は中央に孔を備えた隔壁に成形され、
   前記パッド各々は前記孔に挿入された中空ネジにより前記把持部の先端に締結されることを特徴とするパッド。
2. 接近離反する一対の把持部の先端に取り付けられる一対のパッドにおいて、
   前記パッド各々は弾性材料で筒状体に成形され、
   前記筒状体の先端部分は前方に向かって拡がった漏斗形状に開口され、
   前記筒状体の後端には中央に孔を備えた隔壁が形成され、
   前記パッド各々は前記孔に挿入された中空ネジにより前記把持部の先端に締結されることを特徴とするパッド。
3. 接近離反する一対の把持部の先端に取り付けられる一対のパッドにおいて、
   前記パッド各々は弾性材料で板状に成形されたパッド本体部を有し、
   前記パッド本体部には厚み方向に貫通された多数の貫通孔が面方向に分散して設けられ、
   前記多数の貫通孔は複数の群に分けられ、前記群ごとに前記貫通孔を外部真空経路に共通連通させるためのジョイント部が前記パッド本体部の背面に配置されることを特徴とするパッド。
4. 対象を吸着するための吸着パッドにおいて、
   前記パッド各々は弾性材料で板状に成形されたパッド本体部を有し、
   前記パッド本体部には厚み方向に貫通された多数の貫通孔が面方向に分散して設けられ、
   前記多数の貫通孔は複数の群に分けられ、前記群ごとに前記貫通孔を外部真空経路に共通連通させるためのジョイント部が前記パッド本体部の背面に配置されることを特徴とする吸着パッド。
5. 接近離反する一対の把持部の先端に取り付けられる一対のパッドにおいて、
   前記パッド各々は弾性材料で板状に構成されたパッド本体部と、
   前記パッド本体部の背面に装着され、前記パッド本体部を前記把持部の先端に接続するための接続部とからなり、
   前記接続部は弾性材料で筒状体に成形され、前記筒状体は少なくとも一部分に蛇腹形状を備えることを特徴とするパッド。
6. 接近離反する一対の把持部の先端に取り付けられる一対のパッドにおいて、
   前記パッド各々は弾性材料で半円柱形状に成形されることを特徴とするパッド。
7. 接近離反する一対の把持部の先端に取り付けられる一対のパッドにおいて、
   前記パッド各々は弾性材料で略球形状に成形される袋体と前記袋体に封入される粒体とを有することを特徴とするパッド。

Images