JP2019010691A - 産業用ロボットのハンドおよび産業用ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】４本のフォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路を簡素化しつつ、隣接する内側フォークと外側フォークとの間で搬送対象物が撓みにくい場合等であっても、全ての吸着機構を搬送対象物に接触させることが可能なハンドを提供する。【解決手段】ハンド３では、４本のフォーク１８、１９の同じ位置に吸着機構２２が取り付けられる場合、４個の吸着機構２２の空気の吸引経路は共通になっている。最も傾いた状態の搬送対象物２を吸着したときにフローティング機構に対して吸着部が上下方向へ移動可能な量を最大移動可能量とすると、Ｘ方向において、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が最大移動可能量以下となる領域では、４本のフォーク１８、１９に吸着機構２２Ｂが取り付けられ、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が最大移動可能量を超える領域では、２本のフォーク１９に吸着機構２２Ｃが取り付けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、搬送対象物を搬送する産業用ロボットのハンドに関する。また、本発明は、このハンドを備える産業用ロボットに関する。

従来、液晶ディスプレイ用のガラス基板を搬送する産業用ロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の産業用ロボットのハンドは、直線状に形成される２本のフォークを備えている。フォークは、たとえば、炭素繊維を含有する樹脂で形成されるとともに成形によって形成されている。フォークの先端側には、フォークに載置されるガラス基板を真空吸着する複数の吸着機構（吸着パッド）がフォークの長手方向において所定の間隔をあけた状態で取り付けられている。また、特許文献１に記載のハンドは、２本のフォークのピッチを変更するフォークピッチ変更機構を備えている。

特開２０１７−１９０６１号公報

近年、産業用ロボットで搬送されるガラス基板等の搬送対象物として、比較的幅の広い搬送対象物が使用され始めている。すなわち、フォークの長手方向に直交する方向の幅が広い搬送対象物が使用され始めている。特許文献１に記載の産業用ロボットのハンドのように２本のフォークを有するハンドによって比較的幅の広い搬送対象物を搬送すると、２本のフォークの間で、あるいは、２本のフォークの外側で、搬送対象物が大きく撓んで、搬送中の搬送対象物が不安定になる。そこで、本願発明者は、４本のフォークを備えるハンドの構造を検討している。

また、４本のフォークのうちの、フォークの長手方向に直交する方向において内側に配置される２本のフォークを内側フォークとし、外側に配置される残りの２本のフォークを外側フォークとすると、本願発明者は、４本のフォークを備えるハンドにおいて、大きさの異なる複数種類の搬送対象物が搬送可能となるように、２本の内側フォークのピッチを変更するフォークピッチ変更機構および２本の外側フォークのピッチを変更するフォークピッチ変更機構の採用を検討している。さらに、本願発明者は、４本のフォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路を簡素化するため、フォークの長手方向において４本のフォークの同じ位置に取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路を共通にすることを検討している。

しかしながら、本願発明者の検討によると、たとえば、２枚のガラス基板が貼り合わされるとともに２枚のガラス基板の間に液晶が注入された搬送対象物のように比較的剛性の高い搬送対象物が搬送される場合であって、かつ、互いに隣接する内側フォークと外側フォークとの間隔が狭くなった場合には、隣接する内側フォークと外側フォークとの間で搬送対象物が撓みにくくなるため、また、フォークの部品精度によっては、内側フォークに取り付けられる吸着機構の高さと、この内側フォークに隣接する外側フォークに取り付けられる吸着機構であってこの内側フォークに取り付けられる吸着機構とフォークの長手方向の同じ位置に配置される吸着機構の高さとがばらつくため、フォークの長手方向の所定の領域で、内側フォークの吸着機構または外側フォークの吸着機構が搬送対象物に接触しないおそれがあることが明らかになった。

なお、フォークの長手方向において４本のフォークの同じ位置に取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路が共通になっている場合、フォークの長手方向の所定の領域で、内側フォークの吸着機構または外側フォークの吸着機構が搬送対象物に接触しないと、その領域においては、内側フォークの吸着機構および外側フォークの吸着機構で搬送対象物を吸着することはできない。

そこで、本発明の課題は、２本の内側フォークと２本の外側フォークとの４本のフォークを備えるとともにフォークの上面側に載置される搬送対象物の下面を真空吸着する複数の吸着機構を備える産業用ロボットのハンドにおいて、４本のフォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路を簡素化しつつ、互いに隣接する内側フォークと外側フォークとの間で搬送対象物が撓みにくい場合であっても、また、フォークの部品精度が低い場合であっても、全ての吸着機構を搬送対象物に接触させることが可能なハンドを提供することにある。また、本発明の課題は、このハンドを備える産業用ロボットを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の産業用ロボットのハンドは、搬送対象物を搬送する産業用ロボットのハンドにおいて、直線状に形成されるとともに互いに平行に配置される４本のフォークと、フォークの上面側に載置される搬送対象物の下面を真空吸着する複数の吸着機構とを備え、吸着機構は、搬送対象物を吸着する吸着部と、フォークに対して傾動可能かつ上下動可能となるように吸着部を支持するフローティング機構とを備え、４本のフォークの先端側には、吸着機構としての第１吸着機構がフォークの長手方向において同じ位置に取り付けられ、フォークの長手方向と上下方向とに直交する方向を直交方向とし、４本のフォークのうちの直交方向の内側に配置される２本のフォークのそれぞれを内側フォークとし、直交方向の外側に配置される残りの２本のフォークのそれぞれを外側フォークとすると、フォークの長手方向の同じ位置で２本の内側フォークおよび２本の外側フォークに吸着機構が取り付けられる場合には、２本の内側フォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路と２本の外側フォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路とが共通になっており、フォークの上面の、第１吸着機構が取り付けられている部分の高さを基準高さとし、フォークの上面に対して設計上最も傾いた状態の搬送対象物を吸着部が吸着したときにフローティング機構に対して吸着部が上下方向へ移動可能な量を最大移動可能量とすると、フォークの長手方向において、基準高さに対するフォークの上面の高低差が最大移動可能量以下となる領域では、２本の内側フォークおよび２本の外側フォークに吸着機構が取り付けられ、フォークの長手方向において、基準高さに対するフォークの上面の高低差が最大移動可能量を超える領域では、２本の内側フォークのみにまたは２本の外側フォークのみに吸着機構が取り付けられていることを特徴とする。

本発明の産業用ロボットのハンドでは、フォークの長手方向の同じ位置で２本の内側フォークおよび２本の外側フォークに吸着機構が取り付けられる場合には、２本の内側フォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路と２本の外側フォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路とが共通になっている。そのため、本発明では、４本のフォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路を簡素化することが可能になる。

また、本発明では、フォークの長手方向において、基準高さに対するフォークの上面の高低差が最大移動可能量以下となる領域では、２本の内側フォークおよび２本の外側フォークに吸着機構が取り付けられているが、フォークの長手方向において、基準高さに対するフォークの上面の高低差が最大移動可能量を超える領域では、２本の内側フォークのみにまたは２本の外側フォークのみに吸着機構が取り付けられている。そのため、本発明では、互いに隣接する内側フォークと外側フォークとの間で搬送対象物が撓みにくい場合であっても、また、フォークの部品精度が低い場合であっても、全ての吸着機構を搬送対象物に接触させることが可能になる。

本発明において、たとえば、フローティング機構は、フォークに固定されるとともに吸着部を傾動可能かつ上下動可能に保持する保持部材と、保持部材に対して吸着部を上側に向かって付勢する付勢部材と、吸着部と保持部材とを繋ぐ環状のゴム板とを備え、ゴム板の外周側部分は、ゴム板の周方向の全域に亘って保持部材に固定され、ゴム板の内周側部分は、ゴム板の周方向の全域に亘って吸着部に固定され、最大移動可能量は、フォークの上面に対して設計上最も傾いた状態の搬送対象物を吸着部が吸着したときに保持部材に対して吸着部が上下方向へ移動可能な量である。

本発明において、吸着部には、吸着部に搬送対象物を吸着するための吸引穴が形成され、吸着部と保持部材とゴム板とに囲まれた部分は、吸引穴が繋がる密閉空間となっており、保持部材には、密閉空間に繋がる第２の吸引穴が形成され、第２の吸引穴に接続される吸引機構によって空気が吸引されて吸着部に搬送対象物が吸着されると、密閉空間が負圧になり、付勢部材の付勢力に抗して吸着部が下側へ移動することが好ましい。このように構成すると、吸着部が搬送対象物を吸着して吸着部が下側へ移動すると、吸着部がフォークに対してふらつきにくくなる。したがって、搬送対象物の搬送時に、ハンドに搭載された搬送対象物の状態を安定させることが可能になる。

本発明では、フォークの長手方向において、基準高さに対するフォークの上面の高低差が最大移動可能量を超える領域では、２本の外側フォークのみに吸着機構が取り付けられていることが好ましい。このように構成すると、２本の内側フォークのみに吸着機構が取り付けられている場合と比較して、直交方向における吸着機構の間隔を広げることが可能になるため、吸着機構に吸着される搬送対象物の状態を安定させることが可能になる。また、フォークの長手方向において、基準高さに対するフォークの上面の高低差が最大移動可能量を超える領域で、２本の内側フォークのみに吸着機構が取り付けられていると、２本の内側フォークが密着する場合に、一方の内側フォークの吸着機構を搬送対象物に接触させることができなくなるおそれがあるが、このように構成すると、２本の内側フォークが密着する場合でも、２本の外側フォークの吸着機構を搬送対象物に接触させることが可能になる。

本発明において、たとえば、２本の内側フォークには、第１吸着機構を含む２個の吸着機構が取り付けられ、２本の外側フォークには、第１吸着機構を含む３個の吸着機構が取り付けられ、第１吸着機構は、４本のフォークの最も先端側に配置され、４本のフォークの先端から２番目に配置される吸着機構としての第２吸着機構は、フォークの長手方向において同じ位置に配置され、外側フォークに取り付けられる、第１吸着機構と第２吸着機構とを除いた吸着機構を第３吸着機構とすると、４個の第１吸着機構の空気の吸引経路と４個の第２吸着機構の空気の吸引経路とは、共通の第１吸引経路となっており、２個の第３吸着機構の空気の吸引経路は、第１吸引経路と異なる第２吸引経路となっている。この場合には、４個の第１吸着機構の空気の吸引経路と４個の第２吸着機構の空気の吸引経路とが共通の第１吸引経路となっているため、４本のフォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路をより簡素化することが可能になる。

本発明のハンドは、ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームと、アームの基端側が回動可能に連結される本体部とを備える産業用ロボットに用いることができる。この産業用ロボットでは、４本のフォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路を簡素化しつつ、互いに隣接する内側フォークと外側フォークとの間で搬送対象物が撓みにくい場合であっても、また、フォークの部品精度が低い場合であっても、全ての吸着機構を搬送対象物に接触させることが可能になる。

以上のように、本発明では、４本のフォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路を簡素化しつつ、互いに隣接する内側フォークと外側フォークとの間で搬送対象物が撓みにくい場合であっても、また、フォークの部品精度が低い場合であっても、全ての吸着機構を搬送対象物に接触させることが可能になる。

本発明の実施の形態にかかる産業用ロボットの平面図である。 図１に示す産業用ロボットの側面図である。 図１に示すハンドの平面図である。 図３に示すハンドの基部の内部の構造を説明するための平面図である。 図３に示すフォークの動作を説明するための平面図である。 図３に示す吸着機構およびフォークの断面図である。 図６に示す吸着板の平面図である。 図３に示す複数の吸着機構の配置の基準を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（産業用ロボットの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボット１の平面図である。図２は、図１に示す産業用ロボット１の側面図である。

本形態の産業用ロボット１（以下、「ロボット１」とする。）は、所定の搬送対象物２を搬送するための水平多関節型のロボットである。本形態の搬送対象物２は、たとえば、２枚のガラス基板が貼り合わされるとともに２枚のガラス基板の間に液晶が注入された製造途中の液晶ディスプレイであり、搬送対象物２の剛性は比較的高くなっている。この搬送対象物２は、長方形の平板状に形成されている。ロボット１は、たとえば、液晶ディスプレイの製造システムに組み込まれて使用される。このロボット１は、たとえば、カセットの中に収容されている搬送対象物２を搬出したり、カセットの中に搬送対象物２を搬入したりする。また、本形態のロボット１は、大きさの異なる複数種類の搬送対象物２を搬送することが可能になっている（図３参照）。

ロボット１は、搬送対象物２が搭載される２個のハンド３と、２個のハンド３のそれぞれが先端側に連結される２本のアーム４と、２本のアーム４を支持する本体部５と、本体部５を水平方向に移動可能に支持するベース６とを備えている。本体部５は、アーム４の基端側を支持するとともに上下動可能なアームサポート７と、アームサポート７を上下動可能に支持する支持フレーム８と、本体部５の下端部分を構成するとともにベース６に対して水平移動可能な基台９と、支持フレーム８の下端が固定されるとともに基台９に対して回動可能な旋回フレーム１０とを備えている。

アーム４は、第１アーム部１２と第２アーム部１３との２個のアーム部によって構成されている。第１アーム部１２の基端側は、アームサポート７に回動可能に連結されている。すなわち、アーム４の基端側は、本体部５に回動可能に連結されている。第１アーム部１２の先端側には、第２アーム部１３の基端側が回動可能に連結されている。第２アーム部１３の先端側には、ハンド３が回動可能に連結されている。すなわち、アーム４の先端側には、ハンド３が回動可能に連結されている。ロボット１は、２本のアーム４のそれぞれを伸縮させる２個のアーム駆動機構を備えている。

支持フレーム８は、アームサポート７を介してハンド３およびアーム４を昇降可能に保持している。この支持フレーム８は、アームサポート７を昇降可能に保持する柱状の第１支持フレーム１４と、第１支持フレーム１４を昇降可能に保持する柱状の第２支持フレーム１５とを備えている。ロボット１は、第１支持フレーム１４に対してアームサポート７を昇降させる昇降機構と、第２支持フレーム１５に対して第１支持フレーム１４を昇降させる昇降機構と、第１支持フレーム１４を上下方向に案内するガイド機構と、アームサポート７を上下方向へ案内するガイド機構とを備えている。

第２支持フレーム１５の下端は、旋回フレーム１０に固定されている。旋回フレーム１０は、上述のように、基台９に対して回動可能となっている。ロボット１は、基台９に対して旋回フレーム１０を回動させる回動機構を備えている。基台９は、上述のように、ベース６に対して水平移動可能となっている。ロボット１は、ベース６に対して基台９を水平移動させる水平移動機構を備えている。

（ハンドの構成）
図３は、図１に示すハンド３の平面図である。図４は、図３に示すハンド３の基部１７の内部の構造を説明するための平面図である。図５は、図３に示すフォーク１８、１９の動作を説明するための平面図である。

ハンド３は、第２アーム部１３の先端側に回動可能に連結される基部１７と、上面側に搬送対象物２が載置される複数のフォーク１８、１９とを備えている。本形態のハンド３は、２本のフォーク１８と２本のフォーク１９との合計４本のフォーク１８、１９を備えている。また、ハンド３は、フォーク１８、１９の上面側に固定されるとともに搬送対象物２が載置される複数の載置部材２１と、載置部材２１に載置される搬送対象物２（すなわち、フォーク１８、１９の上面側に載置される搬送対象物２）の下面を真空吸着する複数の吸着機構２２とを備えている。

基部１７は、中空状に形成されるとともに上下方向の厚さが薄い扁平な略直方体状に形成されている。フォーク１８、１９は、直線状に形成されている。４本のフォーク１８、１９は、基部１７から水平方向の同方向へ突出している。また、４本のフォーク１８、１９は、互いに平行に配置されている。フォーク１８、１９の長手方向（図３等のＸ方向）を「前後方向」とし、上下方向と前後方向とに直交する図３等のＹ方向を「左右方向」とすると、２本のフォーク１８は、左右方向の内側に配置され、２本のフォーク１９は、左右方向の外側に配置されている。本形態の左右方向（Ｙ方向）は、フォーク１８、１９の長手方向と上下方向とに直交する直交方向である。また、２本のフォーク１８のそれぞれは、直交方向の内側に配置される内側フォークであり、２本のフォーク１９のそれぞれは、直交方向の外側に配置される外側フォークである。

フォーク１８、１９は、炭素繊維を含有する樹脂で形成されている。また、フォーク１８、１９は、成形によって形成されている。また、フォーク１８、１９は、中空状に形成されるとともに細長い略直方体状に形成されている。フォーク１８、１９の上下の両面は、平面となっている。また、フォーク１８、１９の左右の両側面は、左右方向に直交する平面となっている。フォーク１８、１９の上下方向の厚さは、フォーク１８、１９の基端から先端に向かうにしたがって次第に薄くなっている（図２参照）。

載置部材２１は、樹脂で形成されている。また、載置部材２１は、略長方形の平板状に形成されている。２本のフォーク１８のそれぞれの上面、および、２本のフォーク１９のそれぞれの上面に、複数の載置部材２１が固定されている。複数の載置部材２１は、前後方向において、フォーク１８、１９の、搬送対象物２を載置可能な範囲の全域に配列されている。すなわち、図３に示すように、複数の載置部材２１は、前後方向において、フォーク１８、１９の、搬送対象物２を載置可能な範囲の全域に連なるように並んでいる。

フォーク１８において、吸着機構２２は、フォーク１８の先端側の２箇所に取り付けられている。フォーク１９において、吸着機構２２は、フォーク１９の先端側の２箇所と、前後方向におけるフォーク１９の中間位置の１箇所との合計３箇所に取り付けられている。吸着機構２２が取り付けられる箇所では、前後方向における載置部材２１の間隔が広くなっており、吸着機構２２は、前後方向における載置部材２１の間に配置されている。吸着機構２２の詳細な構成および配置については後述する。

フォーク１８、１９の基端部は、中空状に形成される基部１７の内部に配置されている。図４に示すように、基部１７の内部には、左右方向における２本のフォーク１８のピッチを変更するフォークピッチ変更機構２６と、左右方向における２本のフォーク１９のピッチを変更するフォークピッチ変更機構２７とが配置されている。すなわち、ハンド３は、フォークピッチ変更機構２６、２７を備えている。

フォークピッチ変更機構２６は、駆動源であるモータ２９と、モータ２９の出力軸に連結されるネジ部材３０と、２本のフォーク１８のうちの一方に固定されるナット部材（図示省略）と、２本のフォーク１８のうちの他方に固定されるナット部材（図示省略）とを備えている。フォークピッチ変更機構２７は、フォークピッチ変更機構２６と同様に構成されている。すなわち、フォークピッチ変更機構２７は、モータ２９と同様に構成されるモータ３４と、ネジ部材３０と同様に構成されるネジ部材３５と、２本のフォーク１９のうちの一方に固定されるナット部材（図示省略）と、２本のフォーク１９のうちの他方に固定されるナット部材（図示省略）とを備えている。

ネジ部材３０、３５は、細長い棒状に形成されている。ネジ部材３０、３５は、ネジ部材３０、３５の軸方向と左右方向とが一致するように配置されており、基部１７に回転可能に支持されている。ネジ部材３０、３５は、ネジ部材３０、３５の一端側を構成する順ネジ部３０ａ、３５ａと、ネジ部材３０、３５の他端側を構成する逆ネジ部３０ｂ、３５ｂとを備えている。順ネジ部３０ａ、３５ａには、順ネジが形成され、逆ネジ部３０ｂ、３５ｂには、逆ネジが形成されている。

一方のフォーク１８に固定されるナット部材は、順ネジ部３０ａに係合し、他方のフォーク１８に固定されるナット部材は、逆ネジ部３０ｂに係合している。同様に、一方のフォーク１９に固定されるナット部材は、順ネジ部３５ａに係合し、他方のフォーク１９に固定されるナット部材は、逆ネジ部３５ｂに係合している。２本のフォーク１８および２本のフォーク１９は、２本の共通のガイドレール３６によって左右方向に案内される。ガイドレール３６は、ガイドレール３６の長手方向と左右方向とが一致するように基部１７に固定されている。フォーク１８、１９には、ガイドレール３６に係合するガイドブロック（図示省略）が取り付けられている。

フォークピッチ変更機構２６では、モータ２９が回転してネジ部材３０が回転すると、一方のフォーク１８と他方のフォーク１８とが左右の逆方向へ同じ量だけ移動して２本のフォーク１８の左右方向のピッチが変更される。同様に、フォークピッチ変更機構２７では、モータ３４が回転してネジ部材３５が回転すると、一方のフォーク１９と他方のフォーク１９とが左右の逆方向へ同じ量だけ移動して２本のフォーク１９の左右方向のピッチが変更される。

本形態では、ロボット１で搬送される搬送対象物２の大きさが決まると、ロボット１が搬送対象物２を搬送する搬送動作の前に、フォークピッチ変更機構２６は、必要に応じて２本のフォーク１８の左右方向のピッチを変更し、フォークピッチ変更機構２７は、必要に応じて２本のフォーク１９の左右方向のピッチを変更する。すなわち、フォークピッチ変更機構２６、２７は、ロボット１による搬送対象物２の搬送動作中に、フォーク１８、１９の左右方向のピッチを変更することはない。フォークピッチ変更機構２６、２７は、たとえば、図５に示すように、ロボット１で搬送される搬送対象物２の大きさに応じて、フォーク１８、１９の左右方向のピッチを変更する。

（吸着機構の構成）
図６は、図３に示す吸着機構２２およびフォーク１８、１９の断面図である。図７は、図６に示す吸着板４０の平面図である。

フォーク１８、１９の上面部には、吸着機構２２が配置される貫通穴１８ａ、１９ａが形成されている。貫通穴１８ａ、１９ａは、フォーク１８、１９の上面部を上下方向で貫通している。吸着機構２２は、搬送対象物２を吸着する吸着部３９を備えている。吸着部３９は、搬送対象物２の下面に接触して搬送対象物２を吸着する吸着板（吸着パッド）４０と、吸着板４０が上端側に固定される固定部材４１とから構成されている。

また、吸着機構２２は、フォーク１８、１９に対して傾動可能となるように吸着部３９を支持するフローティング機構４２を備えている。すなわち、フローティング機構４２は、フォーク１８、１９に対して吸着部３９を傾けることが可能となるように吸着部３９を支持している。また、フローティング機構４２は、フォーク１８、１９に対して上下動可能となるように吸着部３９を支持している。

固定部材４１は、吸着板４０が固定される第１固定部材５８と、固定部材４１の中心部分をなす第２固定部材５９とから構成されている。第２固定部材５９は、鍔部５９ａを有する鍔付きの円柱状に形成されている。鍔部５９ａは、第２固定部材５９の下端部を構成している。第２固定部材５９の中心には、吸着板４０に搬送対象物２を吸着するための吸引穴４１ｄが形成されている。吸引穴４１ｄは、第２固定部材５９を上下方向で貫通している。

第１固定部材５８は、第１固定部材５８の上端側部分をなす上端部５８ａと、第１固定部材５８の下端側部分をなす下端部５８ｂとから構成されている。第１固定部材５８の中心には、第２固定部材５９の上端側部分が配置される貫通穴５８ｃが形成されている。上端部５８ａは、略円板状に形成されている。下端部５８ｂは、上側に向かうにしたがって外径が次第に大きくなる略円錐台状に形成されている。下端部５８ｂの上端は、上端部５８ａの下端に繋がっている。上端部５８ａの外径は、下端部５８ｂの上端の外径よりも大きくなっている。貫通穴５８ｃは、上下方向で第１固定部材５８を貫通している。上下方向から見たときに、上端部５８ａの中心と、下端部５８ｂの中心と、貫通穴５８ｃの中心とは一致している。

吸着板４０は、たとえば、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂で形成されている。また、吸着板４０は、円板状に形成されている。吸着板４０の上面は、平面となっており、吸着板４０の上面には、搬送対象物２が載置される。吸着板４０には、吸着板４０に搬送対象物２を吸着するための複数の吸引穴４０ａが形成されている。複数の吸引穴４０ａは、上下方向で吸着板４０を貫通している。また、複数の吸引穴４０ａは、シャワーヘッドの複数のシャワー穴のように配置されている。

吸着板４０の下面には、複数の吸引穴４０ａの下端が繋がる吸引用の凹部４０ｂが上側に向かって窪むように形成されている。吸着板４０は、上下方向から見たときに、吸着板４０の中心と吸引穴４１ｄの中心とが一致するように、第１固定部材５８の上端部５８ａの上面にネジ（図示省略）で固定されている。吸引穴４０ａおよび凹部４０ｂは、吸引穴４１ｄに繋がっている。

フローティング機構４２は、フォーク１８、１９に固定されるとともに吸着部３９を傾動可能かつ上下動可能に保持する保持部材４３と、吸着部３９と保持部材４３とを繋ぐ環状のゴム板４４と、保持部材４３に対して吸着部３９を上側に付勢する付勢部材としての圧縮コイルバネ４５とを備えている。保持部材４３は、フォーク１８、１９の上面側に配置される第１保持部材４８と、中空状に形成されるフォーク１８、１９の内部に配置される第２保持部材４９とを備えている。本形態では、第１保持部材４８と第２保持部材４９とによって保持部材４３が構成されている。第１保持部材４８と第２保持部材４９とは別体で形成されている。

第１保持部材４８は、上下方向の厚さが薄い扁平な略直方体状に形成されている。第１保持部材４８の中心には、上下方向に貫通する貫通穴４８ａが形成されている。貫通穴４８ａの内周面は、上側に向かうにしたがって内径が次第に大きくなる傾斜面となっている。第１保持部材４８の上面には、下側に向かって窪む円形状の凹部４８ｂが形成されている。上下方向から見たときに、凹部４８ｂの中心は、貫通穴４８ａの中心と一致している。貫通穴４８ａの上端は、凹部４８ｂの中心に繋がっている。

第１保持部材４８の下面には、段差が形成されており、第１保持部材４８の下面の外周側部分は、第１保持部材４８の下面の内周側部分よりも上側に配置されている。第１保持部材４８の下面の外周側部分は、フォーク１８、１９の上面に接触している。第１保持部材４８は、フォーク１８、１９の上面部に上側から固定されている。第１保持部材４８の一部は、貫通穴１８ａ、１９ａの中に配置されている。

第２保持部材４９は、略直方体のブロック状に形成されている。左右方向において、第２保持部材４９は、第１保持部材４８よりも小さくなっている。第２保持部材４９は、フォーク１８、１９の上面部に下側から固定されている。第２保持部材４９の上面には、下側に向かって大きく窪む円形状の凹部４９ａが形成されている。上下方向から見たときに、凹部４９ａの中心は、第２保持部材４９の中心と一致している。第２保持部材４９の下端側部分には、凹部４９ａの底面の中心に繋がる吸引穴４９ｂが形成されている。本形態の吸引穴４９ｂは、第２の吸引穴である。

吸引穴４９ｂは、凹部４９ａの底面の中心から下側に向かって窪む部分と、この部分の下端から前後方向の一方側へ伸びる部分とから構成されており、左右方向から見たときの吸引穴４９ｂの形状は、Ｌ形状となっている。吸引穴４９ｂの一端は、凹部４９ａに繋がり、吸引穴４９ｂの他端には、所定の配管を介して真空ポンプ等の吸引機構（図示省略）が接続されている。

ゴム板４４は、たとえば、シリコンゴムで形成されている。また、ゴム板４４は、円環状に形成されている。ゴム板４４の内周側には、第２固定部材５９が挿通されている。ゴム板４４の外周側部分は、ゴム板４４の周方向の全域に亘って保持部材４３に固定されている。具体的には、第１保持部材４８の下面と第２保持部材４９の上面とによって、ゴム板４４の外周側部分が保持部材４３に固定されている。ゴム板４４の外周側部分は、第１保持部材４８の下面の内周側部分と第２保持部材４９の上面との間に挟まれている。

ゴム板４４の内周側部分は、ゴム板４４の周方向の全域に亘って固定部材４１に固定されている。具体的には、第２固定部材５９の鍔部５９ａと第１固定部材５８と止め輪５１とによって、ゴム板４４の内周側部分が固定部材４１に固定されている。鍔部５９ａは、第１固定部材５８の下面よりも下側に配置されており、鍔部５９ａの上面と第１固定部材５８の下面との間にゴム板４４の内周側部分が挟まれている。止め輪５１は、第２固定部材５９の上端部に取り付けられており、第１固定部材５８からの第２固定部材５９の抜けを防止する機能を果たしている。

第２固定部材５９の鍔部５９ａの外径は、第２保持部材４９の凹部４９ａの内径よりも小さくなっており、鍔部５９ａは、凹部４９ａの中に配置されている。また、第２固定部材５８の下端部５８ｂは、第１保持部材４８の貫通穴４８ａの中に配置されている。下端部５８ｂの外周面と貫通穴４８ａの内周面との間には隙間が形成されている。

吸着板４０に外力が作用していない状態では、上下方向から見たときに、固定部材４１の吸引穴４１ｄの中心と第２保持部材４９の吸引穴４９ｂの中心（具体的には、吸引穴４９ｂの、凹部４９ａの底面から下側に向かって窪む部分の中心）とが一致している。圧縮コイルバネ４５の上端側部分は、吸引穴４１ｄの中に配置され、圧縮コイルバネ４５の下端側部分は、吸引穴４９ｂの中に配置されている。圧縮コイルバネ４５の上端は、吸引穴４１ｄの上端側に形成される段差面に接触し、圧縮コイルバネ４５の下端は、吸引穴４９ｂの底面に接触している。

吸着部３９と保持部材４３とゴム板４４とに囲まれた部分は、吸引穴４０ａ、４１ｄ、４９ｂが繋がる密閉空間Ｓとなっている。具体的には、第２固定部材５９の鍔部５９ａと第２保持部材４９とゴム板４４とに囲まれた部分は、密閉空間Ｓとなっている。すなわち、凹部４９ａの内部かつゴム板４４の下側の空間であって、鍔部５９ａの外側の空間は、密閉空間Ｓとなっている。

本形態では、吸着板４０に搬送対象物２が載置された状態で、吸引穴４９ｂに接続される吸引機構によって空気が吸引されると、吸引穴４９ｂ、密閉空間Ｓ、吸引穴４１ｄ、凹部４０ｂおよび吸引穴４０ａを介して搬送対象物２が吸引されて、吸着板４０に搬送対象物２が吸着される。また、吸着板４０に搬送対象物２が吸着されると、密閉空間Ｓが負圧になる。密閉空間Ｓが負圧になると、図６（Ｂ）に示すように、圧縮コイルバネ４５の付勢力に抗して吸着部３９が下側へ移動する。このときには、ゴム板４４が変形する。

（吸着機構の配置）
図８は、図３に示す複数の吸着機構２２の配置の基準を説明するための図である。

上述のように、フォーク１８において、吸着機構２２は、フォーク１８の先端側の２箇所に取り付けられ、フォーク１９において、吸着機構２２は、フォーク１９の先端側の２箇所と、前後方向におけるフォーク１９の中間位置の１箇所との合計３箇所に取り付けられている。すなわち、２本のフォーク１８には、２個の吸着機構２２が取り付けられ、２本のフォーク１９には、３個の吸着機構２２が取り付けられている。

以下の説明では、各フォーク１８、１９に取り付けられる複数の吸着機構２２を区別して表す場合には、図３に示すように、４本のフォーク１８、１９の最も先端側に配置されている吸着機構２２を吸着機構２２Ａとし、４本のフォーク１８、１９の先端から２番目に配置される吸着機構２２を吸着機構２２Ｂとする。また、フォーク１９の先端から３番目に配置される吸着機構２２を吸着機構２２Ｃとする。すなわち、フォーク１９に取り付けられる、吸着機構２２Ａ、２２Ｂを除いた吸着機構２２を吸着機構２２Ｃとする。本形態の吸着機構２２Ａは、第１吸着機構であり、吸着機構２２Ｂは、第２吸着機構であり、吸着機構２２Ｃは、第３吸着機構である。

４本のフォーク１８、１９に取り付けられる４個の吸着機構２２Ａは、前後方向において同じ位置に配置されている。また、４本のフォーク１８、１９に取り付けられる４個の吸着機構２２Ｂは、前後方向において同じ位置に配置されている。また、２本のフォーク１９に取り付けられる２個の吸着機構２２Ｃは、前後方向において同じ位置に配置されている。前後方向における吸着機構２２Ａと吸着機構２２Ｂとの距離は、前後方向における吸着機構２２Ｂと吸着機構２２Ｃとの距離よりも短くなっている。

本形態では、前後方向の同じ位置で２本のフォーク１８および２本のフォーク１９に吸着機構２２が取り付けられる場合、２本のフォーク１８に取り付けられる吸着機構２２の空気の吸引経路と２本のフォーク１９に取り付けられる吸着機構２２の空気の吸引経路とが共通になっている。すなわち、４個の吸着機構２２Ａの空気の吸引経路は、共通になっており、４個の吸着機構２２Ｂの空気の吸引経路は、共通になっている。

また、本形態では、４個の吸着機構２２Ａの空気の吸引経路と４個の吸着機構２２Ｂの空気の吸引経路とが共通の吸引経路（第１吸引経路）となっている。具体的には、４個の吸着機構２２Ａおよび４個の吸着機構２２Ｂは、共通の電磁弁（図示省略）を介して、上述の吸引機構に接続されている。また、２個の吸着機構２２Ｃの空気の吸引経路は、共通になっている。また、２個の吸着機構２２Ｃの空気の吸引経路は、４個の吸着機構２２Ａおよび４個の吸着機構２２Ｂの空気の吸引経路（第１吸引経路）と異なる吸引経路（第２吸引経路）となっている。具体的には、２個の吸着機構２２Ｃは、共通の電磁弁（図示省略）を介して、上述の吸引機構に接続されている。

本形態では、比較的小さな搬送対象物２がハンド３に搭載される場合には、４個の吸着機構２２Ａと４個の吸着機構２２Ｂとが搬送対象物２を吸着する。また、比較的大きな搬送対象物２がハンド３に搭載される場合には、４個の吸着機構２２Ａと４個の吸着機構２２Ｂと２個の吸着機構２２Ｃとが搬送対象物２を吸着する。

フォーク１８、１９の上面の、吸着機構２２Ａが取り付けられている部分の高さを基準高さとし、フォーク１８、１９の上面に対して設計上最も傾いた状態の搬送対象物２を吸着部３９が吸着したとき（たとえば、設計上最も撓んだ状態でカセットの中に収容されている搬送対象物２を吸着部３９が吸着したとき）にフローティング機構４２に対して吸着部３９が上下方向へ移動可能な量を最大移動可能量Ｍ（図８参照）とすると、前後方向において、４個の吸引機構２２Ｂは、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が最大移動可能量Ｍ以下となる領域に配置されている。また、２個の吸引機構２２Ｃは、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が最大移動可能量Ｍを超える領域に配置されている。

すなわち、前後方向において、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が最大移動可能量Ｍ以下となる領域では、２本のフォーク１８および２本のフォーク１９に吸着機構２２Ｂが取り付けられている。また、前後方向において、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が最大移動可能量Ｍを超える領域では、２本のフォーク１９のみに吸着機構２２Ｃが取り付けられている。本形態の最大移動可能量Ｍは、フォーク１８、１９の上面に対して設計上最も傾いた状態の搬送対象物２を吸着部３９が吸着したときに保持部材４３に対して吸着部３９が上下方向へ移動可能な量である。

なお、吸着部３９に外力が作用していないときに保持部材４３に対して吸着部３９が上下方向へ移動可能な量（フローティング量）は、たとえば、１（ｍｍ）となっており、前後方向における吸着機構２２Ａと吸着機構２２Ｂとの距離は、たとえば、４００（ｍｍ）となっている。また、フォーク１８、１９の上面の、吸着機構２２Ｂが取り付けられている部分の、基準高さに対する高低差は、たとえば、０．５（ｍｍ）以下となっており、フォーク１８、１９の上面の、吸着機構２２Ｃが取り付けられている部分の、基準高さに対する高低差は、たとえば、０．５（ｍｍ）を超えている。

すなわち、前後方向において、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が、たとえば、０．５（ｍｍ）以下となる領域では、２本のフォーク１８および２本のフォーク１９に吸着機構２２Ｂが取り付けられ、前後方向において、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が、たとえば、０．５（ｍｍ）を超える領域では、２本のフォーク１９のみに吸着機構２２Ｃが取り付けられている。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、４個の吸着機構２２Ａの空気の吸引経路は、共通になっており、４個の吸着機構２２Ｂの空気の吸引経路は、共通になっている。そのため、本形態では、４本のフォーク１８、１９に取り付けられる吸着機構２２Ａ、２２Ｂの空気の吸引経路を簡素化することが可能になる。特に本形態では、４個の吸着機構２２Ａの空気の吸引経路と４個の吸着機構２２Ｂの空気の吸引経路とが共通になっているため、４本のフォーク１８、１９に取り付けられる吸着機構２２Ａ、２２Ｂの空気の吸引経路をより簡素化することが可能になる。

本形態では、前後方向において、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が最大移動可能量Ｍ以下となる領域では、２本のフォーク１８および２本のフォーク１９に吸着機構２２Ｂが取り付けられているが、前後方向において、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が最大移動可能量Ｍを超える領域では、２本のフォーク１９のみに吸着機構２２Ｃが取り付けられている。そのため、本形態では、比較的大きな搬送対象物２が搬送される場合であって、かつ、互いに隣接するフォーク１８とフォーク１９との間で搬送対象物２が撓みにくい場合（具体的には、搬送対象物２の剛性が比較的高くて、かつ、隣接するフォーク１８とフォーク１９との距離が近い場合）であっても、全ての吸着機構２２（すなわち、１０個の吸着機構２２）を搬送対象物２に接触させて、全ての吸着機構２２で搬送対象物２を吸着することが可能になる。

また、本形態では、前後方向において、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が最大移動可能量Ｍを超える領域では、２本のフォーク１９のみに吸着機構２２Ｃが取り付けられている。そのため、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が最大移動可能量Ｍを超える領域で、左右方向の内側に配置される２本のフォーク１８のみに吸着機構２２Ｃが取り付けられている場合と比較して、左右方向における吸着機構２２Ｃの間隔を広げることが可能になる。したがって、本形態では、吸着機構２２Ｃに吸着される搬送対象物２の状態を安定させることが可能になる。

また、前後方向において、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が最大移動可能量Ｍを超える領域で、２本のフォーク１８のみに吸着機構２２Ｃが取り付けられていると、２本のフォーク１８が密着する場合に、２本のフォーク１８のうちの一方のフォーク１８の吸着機構２２Ｃを搬送対象物２に接触させることができなくなるおそれがあるが、本形態では、２本のフォーク１８が密着する場合でも、２本のフォーク１９の吸着機構２２Ｃを搬送対象物２に接触させることが可能になる。

本形態では、吸着板４０に搬送対象物２が吸着されると、密閉空間Ｓが負圧になり、圧縮コイルバネ４５の付勢力に抗して吸着部３９が下側へ移動する。そのため、本形態では、吸着板４０が搬送対象物２を吸着して吸着部３９が下側へ移動した後は、吸着部３９がフォーク１８、１９に対してふらつきにくくなる。したがって、本形態では、搬送対象物２の搬送時に、ハンド３に搭載された搬送対象物２の状態を安定させることが可能になる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態において、フォーク１８、１９に吸着機構２２Ｂが取り付けられていなくても良い。すなわち、フォーク１８に取り付けられる吸着機構２２の数が１個で、フォーク１９に取り付けられる吸着機構２２の数が２個であっても良い。また、フォーク１８に取り付けられる吸着機構２２の数は、３個以上であっても良いし、フォーク１９に取り付けられる吸着機構２２の数は、４個以上であっても良い。この場合であっても、前後方向において、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が最大移動可能量Ｍ以下となる領域では、２本のフォーク１８および２本のフォーク１９に吸着機構２２が取り付けられ、前後方向において、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が最大移動可能量Ｍを超える領域では、２本のフォーク１９のみに吸着機構２２が取り付けられる。

上述した形態では、４個の吸着機構２２Ａの空気の吸引経路と４個の吸着機構２２Ｂの空気の吸引経路とが共通になっているが、４個の吸着機構２２Ａの空気の吸引経路と４個の吸着機構２２Ｂの空気の吸引経路とが個別に設けられていても良い。また、上述した形態において、基準高さに対するフォーク１８、１９の上面の高低差が最大移動可能量Ｍを超える領域で、２本のフォーク１８のみに吸着機構２２が取り付けられていても良い。

上述した形態では、フォーク１８、１９の上面の、吸着機構２２Ａが取り付けられている部分の高さが基準高さとなっているが、フォーク１８、１９の上面の、吸着機構２２Ｂが取り付けられている部分の高さが基準高さとなっていても良い。この場合には、吸着機構２２Ｂが第１吸着機構となる。また、上述した形態において、保持部材４３に対して吸着部３９を上側に付勢する付勢部材は、板バネ等のバネ部材であっても良い。

上述した形態において、左右方向における２本のフォーク１８のピッチは固定されていても良いし、左右方向における２本のフォーク１９のピッチは固定されていても良い。また、上述した形態では、ロボット１は、水平多関節型のロボットであるが、本発明が適用されるロボットは、水平多関節型のロボット以外の産業用ロボットであっても良い。たとえば、本発明が適用されるロボットは、上述の特許文献１に開示された産業用ロボットであっても良い。

１ ロボット（産業用ロボット）
２ 搬送対象物
３ ハンド
４ アーム
５ 本体部
１８ フォーク（内側フォーク）
１９ フォーク（外側フォーク）
２２ 吸着機構
２２Ａ 吸着機構（第１吸着機構）
２２Ｂ 吸着機構（第２吸着機構）
２２Ｃ 吸着機構（第３吸着機構）
３９ 吸着部
４０ａ、４１ｄ 吸引穴
４２ フローティング機構
４３ 保持部材
４４ ゴム板
４５ 圧縮コイルバネ（付勢部材）
４９ｂ 吸引穴（第２の吸引穴）
Ｍ 最大移動可能量
Ｓ 密閉空間
Ｘ フォークの長手方向
Ｙ 直交方向

Claims (6)

1. 搬送対象物を搬送する産業用ロボットのハンドにおいて、
   直線状に形成されるとともに互いに平行に配置される４本のフォークと、前記フォークの上面側に載置される前記搬送対象物の下面を真空吸着する複数の吸着機構とを備え、
   前記吸着機構は、前記搬送対象物を吸着する吸着部と、前記フォークに対して傾動可能かつ上下動可能となるように前記吸着部を支持するフローティング機構とを備え、
   ４本の前記フォークの先端側には、前記吸着機構としての第１吸着機構が前記フォークの長手方向において同じ位置に取り付けられ、
   前記フォークの長手方向と上下方向とに直交する方向を直交方向とし、４本の前記フォークのうちの前記直交方向の内側に配置される２本の前記フォークのそれぞれを内側フォークとし、前記直交方向の外側に配置される残りの２本の前記フォークのそれぞれを外側フォークとすると、
   前記フォークの長手方向の同じ位置で２本の前記内側フォークおよび２本の前記外側フォークに前記吸着機構が取り付けられる場合には、２本の前記内側フォークに取り付けられる前記吸着機構の空気の吸引経路と２本の前記外側フォークに取り付けられる前記吸着機構の空気の吸引経路とが共通になっており、
   前記フォークの上面の、前記第１吸着機構が取り付けられている部分の高さを基準高さとし、前記フォークの上面に対して設計上最も傾いた状態の前記搬送対象物を前記吸着部が吸着したときに前記フローティング機構に対して前記吸着部が上下方向へ移動可能な量を最大移動可能量とすると、
   前記フォークの長手方向において、前記基準高さに対する前記フォークの上面の高低差が前記最大移動可能量以下となる領域では、２本の前記内側フォークおよび２本の前記外側フォークに前記吸着機構が取り付けられ、
   前記フォークの長手方向において、前記基準高さに対する前記フォークの上面の高低差が前記最大移動可能量を超える領域では、２本の前記内側フォークのみにまたは２本の前記外側フォークのみに前記吸着機構が取り付けられていることを特徴とするハンド。
2. 前記フローティング機構は、前記フォークに固定されるとともに前記吸着部を傾動可能かつ上下動可能に保持する保持部材と、前記保持部材に対して前記吸着部を上側に向かって付勢する付勢部材と、前記吸着部と前記保持部材とを繋ぐ環状のゴム板とを備え、
   前記ゴム板の外周側部分は、前記ゴム板の周方向の全域に亘って前記保持部材に固定され、
   前記ゴム板の内周側部分は、前記ゴム板の周方向の全域に亘って前記吸着部に固定され、
   前記最大移動可能量は、前記フォークの上面に対して設計上最も傾いた状態の前記搬送対象物を前記吸着部が吸着したときに前記保持部材に対して前記吸着部が上下方向へ移動可能な量であることを特徴とする請求項１記載のハンド。
3. 前記吸着部には、前記吸着部に前記搬送対象物を吸着するための吸引穴が形成され、
   前記吸着部と前記保持部材と前記ゴム板とに囲まれた部分は、前記吸引穴が繋がる密閉空間となっており、
   前記保持部材には、前記密閉空間に繋がる第２の吸引穴が形成され、
   前記第２の吸引穴に接続される吸引機構によって空気が吸引されて前記吸着部に前記搬送対象物が吸着されると、前記密閉空間が負圧になり、前記付勢部材の付勢力に抗して前記吸着部が下側へ移動することを特徴とする請求項２記載のハンド。
4. 前記フォークの長手方向において、前記基準高さに対する前記フォークの上面の高低差が前記最大移動可能量を超える領域では、２本の前記外側フォークのみに前記吸着機構が取り付けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のハンド。
5. ２本の前記内側フォークには、前記第１吸着機構を含む２個の前記吸着機構が取り付けられ、
   ２本の前記外側フォークには、前記第１吸着機構を含む３個の前記吸着機構が取り付けられ、
   前記第１吸着機構は、４本の前記フォークの最も先端側に配置され、
   ４本の前記フォークの先端から２番目に配置される前記吸着機構としての第２吸着機構は、前記フォークの長手方向において同じ位置に配置され、
   前記外側フォークに取り付けられる、前記第１吸着機構と前記第２吸着機構とを除いた前記吸着機構を第３吸着機構とすると、
   ４個の前記第１吸着機構の空気の吸引経路と４個の前記第２吸着機構の空気の吸引経路とは、共通の第１吸引経路となっており、
   ２個の前記第３吸着機構の空気の吸引経路は、前記第１吸引経路と異なる第２吸引経路となっていることを特徴とする請求項４記載のハンド。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のハンドと、前記ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームと、前記アームの基端側が回動可能に連結される本体部とを備えることを特徴とする産業用ロボット。

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