特許 6353152 把持装置及び産業用ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6353152

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】把持装置及び産業用ロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20180625BHJP

【ＦＩ】

   B25J15/08 S

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-223483(P2017-223483)

(22)【出願日】2017年11月21日

(65)【公開番号】特開2018-86717(P2018-86717A)

(43)【公開日】2018年6月7日

【審査請求日】2018年3月7日

(31)【優先権主張番号】特願2016-225714(P2016-225714)

(32)【優先日】2016年11月21日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000111085

【氏名又は名称】ニッタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137800

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 正義

(74)【代理人】

【識別番号】100148253

【弁理士】

【氏名又は名称】今枝 弘充

(74)【代理人】

【識別番号】100148079

【弁理士】

【氏名又は名称】梅村 裕明

(74)【代理人】

【識別番号】100158241

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 安子

(72)【発明者】

【氏名】新田 浩和

(72)【発明者】

【氏名】波多野 至

【審査官】 臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５４−０４７２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１９７４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４６７１５５３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第５２６３７５３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２１２２０６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ ７／００−１５／０８

Ｂ６５Ｇ ４７／９２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

掌部と、
前記掌部の周縁に形成された周縁部と、
前記周縁部に突出して設けられ、前記掌部を厚さ方向に変形させることにより前記掌部に向かって倒れる複数の指部と
を有する袋状の把持本体と、
前記把持本体内に設けられた充填材とを備え、
前記把持本体は、前記掌部から前記周縁部に向かって湾曲している
ことを特徴とする把持装置。

【請求項2】

前記充填材は、粉粒体であることを特徴とする請求項１記載の把持装置。

【請求項3】

前記充填材は、前記指部内に設けられ、前記指部の形を有する弾性部であり、
前記把持本体内に、前記掌部の外周の収縮を防ぐ形状保持部を備えることを特徴とする請求項１記載の把持装置。

【請求項4】

前記形状保持部は、変形した前記掌部を受け入れるガイド穴を有することを特徴とする請求項３記載の把持装置。

【請求項5】

前記弾性部は、前記指部と一体であることを特徴とする請求項３又は４記載の把持装置。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか１項記載の把持装置を設けたことを特徴とする産業用ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、把持装置及び産業用ロボットに関するものである。

【背景技術】

【0002】

ワークを把持することを目的とした把持装置として、主に吸着ハンドや２指型グリッパ（例えば、特許文献１）が利用されているが、これらは機構上、サイズや形状が異なるワークを汎用的に把持することができない場合がある。そのため、多品種少量生産のように、把持するワークの種類が多い作業現場においては、ツールチェンジャーや人による取り替え作業が必要となってしまうため、生産効率が低下してしまう。さらに食品に代表されるような、柔軟かつ不定形なワークを傷付けずに把持することができないという問題があった。

【0003】

これに対し、人間の手の形状に近い機構を有する５指型の把持装置の検討もされている（例えば、特許文献２）。ところが、５指型の把持装置では人間の手に近い複雑な動作を実現する為に、動作や制御機構が非常に複雑なため、これらの複雑さが導入を困難にする要因となっている。

【0004】

さらに密閉されたゴム状の袋と、当該ゴム袋に充填された粉粒体とを有し、粉粒体のJamming転移を利用した把持装置が開発されている（例えば、特許文献３）。この把持装置は、ゴム袋をワークに追従させた状態で把持できるので、簡単な制御で様々なワークに対応することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−１２５８５１号公報

【特許文献2】特開２０１２−１９２４９６号公報

【特許文献3】特表２０１３−５２３４７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特許文献３に係る把持装置は、把持力を発現するために強い力でワークへ押し付ける必要があるので、食品のような柔軟なワークを傷付けてしまうという問題がある。また把持装置は、ワークへ押し付ける力が弱い場合、ゴム袋のワークに対する追従性が著しく低下するので、把持できるワークが限られてしまう。

【0007】

本発明は、ワークをより確実に把持することができる把持装置及び産業用ロボットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る把持装置は、掌部と、前記掌部の周縁に形成された周縁部と、前記周縁部に突出して設けられ、前記掌部を厚さ方向に変形させることにより前記掌部に向かって倒れる複数の指部とを有する袋状の把持本体と、前記把持本体内に設けられた充填材とを備え、前記把持本体は、前記掌部から前記周縁部に向かって湾曲していることを特徴とする。

【0009】

本発明に係る産業用ロボットは、上記把持装置を設けたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、把持装置は、把持本体内を加圧することにより指部を開くことができるので、より確実にワークを把持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係る把持装置を適用した産業用ロボットの例を示す模式図である。

【図2】第１実施形態に係る把持装置の構成を示す斜視図である。

【図3】第１実施形態に係る把持装置の使用状態（１）を示す斜視図である。

【図4】第１実施形態に係る把持装置の使用状態（２）を示す斜視図である。

【図5】第１実施形態に係る把持装置の構成を示す部分縦端面図である。

【図6】第１実施形態に係る把持装置の使用状態（１）を示す部分縦端面図である。

【図7】第１実施形態に係る把持装置の使用状態（２）を示す部分縦端面図である。

【図8】第２実施形態に係る把持装置の構成を示す部分縦端面図である。

【図9】形状保持部の構成を示す斜視図である。

【図10】第２実施形態に係る把持装置の使用状態（１）を示す部分縦端面図である。

【図11】第２実施形態に係る把持装置の使用状態（２）を示す部分縦端面図である。

【図12】本実施形態に係る把持装置の変形例（１）を示す斜視図であり、図１２Ａは指部の長さが小の場合、図１２Ｂは指部の長さが中の場合、図１２Ｃは指部の長さが大の場合である。

【図13】本実施形態に係る把持装置の変形例（２）を示す斜視図であり、図１３Ａは指部の長さが小の場合、図１３Ｂは指部の長さが中の場合、図１３Ｃは指部の長さが大の場合である。

【図14】本実施形態に係る把持装置の変形例（３）を示す斜視図であり、図１４Ａは指部の長さが小の場合、図１４Ｂは指部の長さが中の場合、図１４Ｃは指部の長さが大の場合である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0013】

１．第１実施形態
（全体構成）
図１に、第１実施形態に係る把持装置１０Ａを適用した産業用ロボット１２の構成を示す。産業用ロボット１２は、直交ロボットであって、レール１４と、レール１４に沿って移動する移動体１６と、移動体１６に固定されたエアシリンダ１８とを備える。レール１４は、図中Ｙ軸方向に移動可能に設けられている。

【0014】

エアシリンダ１８は、シリンダーチューブ１９と、シリンダーチューブ１９に対し進退可能に設けられたピストンロッド２０とを有する。シリンダーチューブ１９には、配管２１、２２が設けられている。当該配管２１、２２を通じて、気体が給排気されることにより、ピストンロッド２０がシリンダーチューブ１９に対し進退可能となっている。ピストンロッド２０の先端には、把持装置１０Ａが設けられている。

【0015】

産業用ロボット１２は、水平な基台２６上に置かれたワークＷを、把持装置１０Ａで把持すると共に、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に移動することができる。

【0016】

把持装置１０Ａは、ピストンロッド２０に連結されたケース３６と、当該ケース３６に固定された把持本体２８Ａとを備える。ケース３６には、配管２４が連結されている。把持本体２８Ａは、気密性と弾性とを有する材料、例えば、天然ゴムや、合成ゴムなどで形成することができる。把持本体２８ＡのＪＩＳ Ｋ６２５３のデュロメータ硬さ試験(タイプＡ)に準じて測定した硬度は、６０〜９０程度であるのが好ましい。

【0017】

図２に示すように把持本体２８Ａは、掌部３０Ａと、掌部３０Ａの周縁に形成された周縁部２９Ａと、周縁部２９Ａに形成された複数の指部３２Ａとを有する。把持本体２８Ａは、掌部３０Ａから周縁部２９Ａに向かってゆるやかに湾曲している。本図の場合、掌部３０Ａと周縁部２９Ａは、球面の一部で一体形成されている。掌部３０Ａと周縁部２９Ａは、指部３２Ａの先端へ向かって凸となっている。掌部３０Ａと周縁部２９Ａを形成する球面は、単体である必要はなく、複数の球面を組み合わせてもよい。掌部３０Ａは、厚さ方向の断面形状がより平坦に近い方が、掌部３０Ａの周縁方向の変形量が大きくなるので好ましい。

【0018】

指部３２Ａは、周縁部２９Ａと一体に形成されており、掌部３０Ａを囲むように放射状に５個設けられている。指部３２Ａ同士の間には、所定の間隔が形成されている。指部３２Ａは、内面３１が掌部３０Ａと一体に形成されている。指部３２Ａの外形形状は、適宜選択することができ、例えば、円柱、円錐、円錐台、三角柱、四角柱、三角錐、四角錐、四角錐台などでもよい。本実施形態の場合、複数の指部３２Ａは、同一形状で構成されている。なお複数の指部３２Ａは、全て同一形状である必要はなく、形状が異なっていてもよい。指部３２Ａは、四角錐台形状を有し、内面３１が、掌部３０Ａに接合している基端から先端に向かって外側に傾斜するように形成されている。把持本体２８Ａは、複数の指部３２Ａの先端同士が所定の距離だけ互いに離れていることにより、指部３２Ａの先端部分に先端開口３５を有する。

【0019】

把持本体２８Ａは、内部を加圧することによって掌部３０Ａが周縁方向に引っ張られ、周縁部２９Ａに設けられた指部３２Ａが掌部３０Ａの外側へ向かって開くように弾性変形する（図３）。

【0020】

把持本体２８Ａは、掌部３０Ａを厚さ方向（図２、矢印方向）に変形させる力が作用すると、当該力によって内面３１が引っ張られ、指部３２Ａが掌部３０Ａへ向かって倒れるように弾性変形する（図４）。

【0021】

図５に示すように把持本体２８Ａは、掌部３０Ａ及び指部３２Ａが形成されている表面とは逆側の面に開口を有する袋状の部材からなり、内部に充填材としての粉粒体３４Ａが収容されている。把持本体２８Ａは、開口の周縁に一体形成されたフランジ部３３においてケース３６に固定されており、当該ケース３６によって開口が密閉されている。

【0022】

ケース３６には、貫通穴３７が設けられている。配管２４は、一端が、貫通穴３７に挿入され、把持本体２８Ａに通じている。配管２４の他端は、図示しないが、例えば方向切替弁を介して、加圧ポンプと三方弁に接続されている。三方弁は、真空ポート、給排気ポート、大気解放ポートを有し、真空ポートが真空ポンプに、給排気ポートが把持装置１０Ａに、大気解放ポートが外部にそれぞれ接続される。当該配管２４を通じて、気体が、把持本体２８Ａの内から外へ、及び把持本体２８Ａの外から内へ、流通し得る。

【0023】

粉粒体３４Ａは、適宜選択することができ、例えば、アルミナ、活性炭、発泡スチロール、ガラスビーズ、乾燥した豆や木片などの集合体で形成することができる。粉粒体３４Ａの充填率は、把持本体２８Ａの２０〜８０％程度が好ましく、４０〜６０％がより好ましい。充填率は、把持本体２８Ａ内に充填した粉粒体の重量をＡ、把持本体２８Ａ内に最密充填した場合の粉粒体の重量をＢとすると、Ａ／Ｂ×１００（％）で表される。

【0024】

（動作及び効果）
上記のように構成された把持装置１０Ａが設けられた産業用ロボット１２の動作及び効果について説明する。産業用ロボット１２は、ピストンロッド２０がシリンダーチューブ１９内に退避し、エアシリンダ１８が収縮した状態を原点とする。また把持装置１０Ａは、初期状態において把持本体２８Ａ内の圧力が大気圧である。すなわち方向切替弁は、配管２４と三方弁が繋がった状態である。三方弁は、真空ポートが遮断され、給排気ポートが大気解放ポートと繋がっている状態である。

【0025】

産業用ロボット１２は、移動体１６がレール１４に沿って移動することで、基台２６上に置かれたワークＷの鉛直線上に把持装置１０Ａを位置決めする（図１）。

【0026】

次いで、方向切替弁は、配管２４と加圧ポンプが繋がった状態に切り替えられる。これにより把持装置１０Ａは、配管２４を通じて、把持本体２８Ａ内に圧縮気体を送りこみ、把持本体２８Ａ内を例えば０．０５ＭＰａ程度に加圧する。把持本体２８Ａは、掌部３０Ａから周縁部２９Ａに向かってゆるやかに湾曲しているので、全体的に膨張すると共に、掌部３０Ａが周縁方向に引っ張られる。そうすると周縁部２９Ａに設けられた指部３２Ａが掌部３０Ａの外側へ向かって開くように弾性変形する。このようにして把持装置１０Ａは、ワークＷの大きさに合わせて指部３２Ａを開く（図６）。

【0027】

続いて産業用ロボット１２は、ピストンロッド２０がシリンダーチューブ１９から進出することにより、掌部３０ＡがワークＷに接触する直前まで、エアシリンダ１８を伸長させる。

【0028】

次いで、方向切替弁は、配管２４と三方弁が繋がった状態に切り替えられる。三方弁は、真空ポートが遮断され、給排気ポートが大気解放ポートと繋がった状態に切り替えられる。そうすると把持本体２８Ａ内から配管２４及び大気解放ポートを通じて気体が流出する。これにより把持本体２８Ａは、内部の圧力が大気圧に戻るのに伴い、指部３２Ａが元の状態に戻りながら、主に内面３１がワークＷ表面に接触する。このようにして把持装置１０Ａは、小さな把持力でワークＷを把持することができる（図７）。

【0029】

次いで産業用ロボット１２は、ピストンロッド２０をシリンダーチューブ１９内に退避させてエアシリンダ１８を収縮することにより、ワークＷを基台２６から持ち上げることができる。さらに産業用ロボット１２は、移動体１６がレール１４に沿って移動することにより、水平方向へワークＷを移動することができる。

【0030】

所望の場所へ移動した後、産業用ロボット１２は、ピストンロッド２０がシリンダーチューブ１９から進出することにより、ワークＷが基台２６に接触するまでエアシリンダ１８を伸長させる。

【0031】

次いで方向切替弁は、配管２４と加圧ポンプが繋がった状態に切り替えられる。これにより把持装置１０Ａは、配管２４を通じて、把持本体２８Ａ内に圧縮気体を送りこみ、把持本体２８Ａ内を加圧し、指部３２Ａを開く。このようにして把持装置１０Ａは、ワークＷを手放す。

【0032】

次いで、産業用ロボット１２は、ピストンロッド２０をシリンダーチューブ１９内に退避させてエアシリンダ１８を収縮することにより、把持装置１０ＡをワークＷから切り離す。以上のようにして産業用ロボット１２は、基台２６上に置かれたワークＷを、把持装置１０Ａで把持することにより、所望の位置へ移動することができる。

【0033】

本実施形態の場合、把持装置１０Ａは、把持本体２８Ａ内を加圧することにより指部３２Ａを開いて先端開口３５を広げることができるので、より大きいワークＷをより確実に把持することができる。ワークＷが指部３２Ａを広げる前の先端開口３５より大きい場合、把持装置１０Ａは、開いていた指部３２Ａを、把持本体２８Ａ内を大気解放して閉じることにより、小さい把持力でワークＷを把持することができる。したがって把持装置１０Ａは、食品などの柔らかいワークＷを押し潰さずに把持できるので、ワークＷの損傷を防止することができる。

【0034】

把持装置１０Ａは、円筒などの中空のワーク（図示しない）の内周面に指部３２Ａを接触させ、当該ワークを把持することもできる。この場合、ワークの中空部分に指部３２Ａを挿入する。必要に応じ、把持本体２８Ａ内を減圧し、指部３２Ａを掌部３０Ａへ向かって倒れるように弾性変形させてもよい。次いで、把持本体２８Ａ内を加圧し、指部３２Ａを開くことによって、指部３２Ａの外面がワークの中空部分に接触する。このようにして把持装置１０Ａは、中空のワークの内周面に指部３２Ａを接触させてワークを把持することができる。したがって把持装置１０Ａは、ワークの外周面に触れずにワークを把持することができる。

【0035】

上記実施形態の場合、開いていた指部３２Ａを、把持本体２８Ａ内を大気解放して閉じることにより、ワークＷを把持する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、把持本体２８Ａ内の圧力が大気圧になる前に、大気解放ポートを遮断してもよい。この場合、指部３２Ａを、開いた状態から元の状態に戻りきる手前で把持本体２８Ａ内の気体の流出を止めることにより、より小さい把持力でワークＷを把持することができる。

【0036】

また把持本体２８Ａ内を減圧してより大きい把持力でワークＷを把持することとしてもよい。この場合、掌部３０ＡがワークＷに接触する直前まで、エアシリンダ１８を伸長させ、ワークＷの大きさに合わせて指部３２Ａを開いた状態で、方向切替弁を、配管２４と三方弁が繋がった状態に切り替える。三方弁は、大気解放ポートが遮断され、給排気ポートが真空ポートと繋がった状態に切り替えられる。これにより把持装置１０Ａは、配管２４を通じて、把持本体２８Ａ内の気体を吸引し、把持本体２８Ａ内の圧力を例えば−０．０５ＭＰａ以下に減圧する。把持本体２８Ａ内を減圧すると、掌部３０Ａが上方へ変形する。掌部３０Ａが上方へ変形するのに伴い、指部３２Ａの内面３１が上方へ引っ張られる。そうすると指部３２Ａは、掌部３０Ａへ向かって倒れるように弾性変形する。これにより指部３２Ａは、主に内面３１がワークＷの側面に接触する。このようにして把持装置１０Ａは、より大きい把持力で、ワークＷを把持することができる。同時に、把持本体２８Ａ内が減圧されたことにより、把持本体２８Ａ内に収容された粉粒体３４Ａが硬化するので、把持装置１０Ａは、より大きい把持力でワークＷを把持した状態で把持本体２８Ａを保持することができる。

【0037】

２．第２実施形態
第２実施形態に係る把持装置について説明する。第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。図８に示すように把持装置１０Ｂは、ケース３６と、当該ケース３６に固定された把持本体２８Ａとを備える。把持本体２８Ａは、内部に、充填材としての弾性部３４Ｂと、形状保持部３８とを有する。

【0038】

弾性部３４Ｂは、指部３２Ａ内に充填され、当該指部３２Ａの形を有する。弾性部３４Ｂの形は、把持本体２８Ａの指部３２Ａ内に挿入され一定の形を保持できれば、指部３２Ａの内面との間に多少隙間が生じていてもよい。弾性部３４Ｂの材質は、樹脂またはゴムであるのが好ましい。弾性部３４Ｂの材質は、必ずしも均一である必要はなく、異種材料を組み合わせた複合材でもよい。弾性部３４Ｂは、フィラーなどの添加物を含んでもよい。弾性部３４Ｂは、指部３２Ａの内面との間に、隙間がないように配置されるのが好ましい。弾性部３４Ｂは、掌部３０Ａを超えて把持本体２８Ａの大半に充填されると、掌部３０Ａが厚さ方向に変形せず指部３２Ａが掌部３０Ａの中心に向かって弾性変形し難くなる。したがって弾性部３４Ｂは、指部３２Ａ内に配置されるのが好ましい。弾性部３４Ｂの基端の形状は、平面形状とされている。

【0039】

形状保持部３８は、把持本体２８Ａの掌部３０Ａの内部空間に配置されている。形状保持部３８は、掌部３０Ａ以外、すなわち掌部３０Ａの外周が収縮しないように、把持本体２８Ａを保持する。形状保持部３８の材質は、把持本体２８Ａの減圧下において変形しなければ足り、例えば硬質樹脂や金属を用いることができる。形状保持部３８の材質は、必ずしも均一である必要はなく、異種材料を組み合わせた複合材でもよい。

【0040】

本図に示す形状保持部３８は、変形した掌部３０Ａを受け入れるガイド穴４０と、ガイド穴４０の軸方向の指部３２Ａ側先端の外側に湾曲部４９とを有する枠状部材である。本実施形態の場合、形状保持部３８は、掌部３０Ａの外周面３９を保持する保持面４８を有する円筒状部材である。ガイド穴４０は、掌部３０Ａに対応した形状保持部３８の中央であって、内径が掌部３０Ａと略同じ大きさであるのが好ましい。保持面４８は、形状保持部３８の外側の円周面であり、掌部３０Ａの外周面３９を保持できる大きさを有し、全体として先端に向かって先細になっている。保持面４８の指部３２Ａ側に湾曲部４９が設けられている。湾曲部４９は、外側に向かって凸形状である。

【0041】

湾曲部４９とガイド穴４０が面で交差する形状保持部３８の指部側先端は、面取り加工が施されているのが好ましい。面取り加工は、形状保持部３８の指部側先端を削り、角面や丸面とする加工が適用できる。形状保持部３８は、面取り加工が施されていることにより、上記先端における欠けなどの破損を防止することができる。

【0042】

形状保持部３８は、当該形状保持部３８の外径とガイド穴４０の内径の比が１．０：０．９３〜１．０：０．５であるのが好ましい。例えば、形状保持部３８の外径が８０ｍｍの場合、ガイド穴４０の内径が６０〜７０ｍｍの範囲であれば、指部３２Ａは掌部３０Ａの中心に向かってより確実に弾性変形する。

【0043】

形状保持部３８の指部側先端の位置は、当該形状保持部３８の径方向における弾性部３４Ｂの基端の中心位置よりも外側に位置するのが好ましい。これにより、指部３２Ａが掌部３０Ａの中心に向かって弾性変形する際に、形状保持部３８の指部側先端と弾性部３４Ｂの基端が上記の位置で接触する。この結果、指部３２Ａは、上記の接触部分を支点として、掌部３０Ａの中心に向かって容易に弾性変形する。

【0044】

図９に示すように、形状保持部３８は、同心円状に配置された複数、本図の場合、３個のリング体４４〜４６を有する。各リング体４４〜４６は、軸方向に移動可能、取り外し可能である。

【0045】

上記のように構成された把持装置１０Ｂは、把持本体２８Ａ内を加圧することにより、指部３２Ａを開くことができるので、第１実施形態と同様の効果を得ることができる（図１０）。

【0046】

把持装置１０Ｂは、把持本体２８Ａ内に、指部３２Ａの形状を有する弾性部３４Ｂと、形状保持部３８を有することにより、粉体を用いず、より確実にワークＷを把持することができる。把持装置１０Ｂは、粉体を用いていないので、万一、把持本体２８Ａが破裂しても、ワークＷを汚染することがない。

【0047】

弾性部３４Ｂは、指部３２Ａの形状を有するので、指部３２Ａの先端が下向きの状態だけでなく、横向きや上向きの状態であっても、指部３２Ａ内に留まる。したがって把持装置１０Ｂは、基台２６上のワークＷを持ち上げるだけでなく、垂直な壁面や、天井に吊り下げられたワークＷを把持することができる。指部３２Ａの形状を有する弾性部３４Ｂは、Jamming転移後の粉体に比べ剛性が高いので、より確実にワークＷを把持することができる。

【0048】

形状保持部３８は、同心円状に配置された複数のリング体４４〜４６を適宜取り外すことにより、ガイド穴４０の大きさや、外形の大きさを変更することができる。したがって、形状保持部３８は、把持本体２８Ａの外周面３９の大きさや、掌部３０Ａの大きさに合わせ、リング体４４〜４６を選択することにより、調整することができるので、汎用性を向上することができる。形状保持部３８は、最も内側に配置されたリング体４４の穴がガイド穴４０であり、最も外側に配置されたリング体４６の円周面が保持面４８である。

【0049】

上記実施形態の場合、開いていた指部３２Ａを、把持本体２８Ａ内を大気解放して閉じることにより、ワークＷを把持する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。すなわち、掌部３０ＡがワークＷに接触する直前まで、エアシリンダ１８を伸長させ、ワークＷの大きさに合わせて指部３２Ａを開いた状態で、方向切替弁を、配管２４と三方弁が繋がった状態に切り替える。三方弁は、大気解放ポートが遮断され、給排気ポートが真空ポートと繋がった状態に切り替えられる。これにより把持装置１０Ｂは、配管２４を通じて、把持本体２８Ａ内の気体を吸引し、把持本体２８Ａ内の圧力を、例えば−０．０３ＭＰａ以下に減圧する。

【0050】

把持本体２８Ａは、形状保持部３８により掌部３０Ａの外周面３９の形状が保持された状態を維持する。そうすると掌部３０Ａが、形状保持部３８のガイド穴４０に吸い込まれるようにして厚さ方向に変形する（図１１）。掌部３０Ａが厚さ方向へ変形するのに伴い、指部３２Ａの内面３１が掌部３０Ａの中心へ引っ張られる。そうすると指部３２Ａは、掌部３０Ａへ向かって倒れるように弾性変形する。これにより指部３２Ａは、主に内面３１がワークＷ表面に接触する。本図に示す立方体のワークＷの場合、指部３２ＡはワークＷの側面に接触する。上記のように把持装置１０Ｂは、把持本体２８Ａ内を減圧することにより、ワークＷを把持する。把持装置１０Ｂは、把持本体２８Ａ内の圧力に応じた把持力を発揮する。すなわち、把持装置１０Ｂの把持力は、把持本体２８Ａ内の圧力が低い程、大きくなる。

【0051】

ワークＷを手放す場合、方向切替弁は、配管２４と加圧ポンプが繋がった状態に切り替えられる。これにより把持装置１０Ｂは、配管２４を通じて、把持本体２８Ａ内に圧縮気体を送りこみ、把持本体２８Ａ内を加圧し、指部３２Ａを開く。このようにして把持装置１０Ｂは、ワークＷを手放す。

【0052】

把持装置１０Ｂは、把持本体２８Ａを減圧して掌部３０Ａを確実に厚さ方向に変形させることにより、ワークＷを把持することができる。把持本体２８Ａは、内部が減圧される程度によって指部３２Ａの変形量、把持力を変えることができる。したがって把持装置１０Ｂは、ワークＷの大きさや硬さに合わせて、把持力を変えることができるので、汎用性を向上することができる。掌部３０Ａがガイド穴４０に吸い込まれるようにして厚さ方向に変形するので、指部３２Ａは掌部３０Ａへ向かってより鋭角に変形する。したがって把持装置１０Ｂはより小さいワークＷも把持することができる。

【0053】

把持本体２８Ａと、弾性部３４Ｂは、一体であってもよい。この場合、把持本体２８Ａと弾性部３４Ｂは、一部又は全部が、同種の材料であってもよいし、異種材料であってもよい。

【0054】

形状保持部３８は、同心円状に配置された複数のリング体４４〜４６を有する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、１個のリング体であってもよい。１個のリング体の場合、リング体は気体の流通路を有しているのが好ましい。形状保持部３８は、１個のリング体の場合、把持本体２８Ａと一体であってもよい。形状保持部３８は、円筒状部材に限られず、ガイド穴４０を有する多角柱でもよい。

【0055】

把持装置１０Ｂは、形状保持部３８に湾曲部４９が形成されていることにより、掌部３０Ａが湾曲部４９に接触しながら厚さ方向に変形するので、指部３２Ａが連続的、かつ、ゆるやかに変形する。したがって把持装置１０Ｂは、柔らかくワークＷを把持することができる。因みに形状保持部に湾曲部が形成されていない把持装置では、指部は座屈するように変形する。

【0056】

形状保持部３８は、例えば、平面視において長円形状、多角形や、楕円形などの枠状部材としてもよい。形状保持部３８の外形形状は、長円形、楕円形、多角形など適宜変更することができ、把持本体の形状に合わせてもよい。ガイド穴４０は、円形状に限らず、多角形状であってもよい。形状保持部３８は保持面４８を有している場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、保持面４８を省略してもよい。保持面４８を省略する場合は、保持面４８の代わりに掌部３０Ａの外周面３９を保持する保持部材を別途用いることが好ましい。

【0057】

第２実施形態の場合、弾性部３４Ｂの基端の形状が平面形状の場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、弾性部３４Ｂの基端の形状は、湾曲部４９の湾曲に合わせた曲面形状とすることができる。この場合、弾性部３４Ｂの基端と湾曲部４９を面接触させることが好ましい。これにより、湾曲部４９と弾性部３４Ｂの間における把持本体２８Ａの内面の間に空間が生じないので、減圧時における把持本体２８Ａの部分的な凹みを防止することができる。この結果、より安定的に指部３２Ａを弾性変形させることができると共に、把持本体２８Ａの耐久性を向上することができる。

【0058】

湾曲部４９と弾性部３４Ｂの間における把持本体２８Ａの内面の間に空間が生じないようにするために、弾性部３４Ｂに対応した位置に、指部３２Ａへ向かって突出した突起を有する形状保持部（図示なし）を用いてもよい。このような突起を有する形状保持部を把持本体２８Ａ内に組み付けると、突起の先端が弾性部３４Ｂに接触すると共に側面が把持本体２８Ａの内面に密着して、弾性部３４Ｂと把持本体２８Ａの内面の間には空間が生じない。

【0059】

３．変形例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。

【0060】

上記実施形態では、産業用ロボット１２として直交ロボットの例を示したが、本発明はこれに限らず、スカラロボット、垂直多関節ロボットなどに適用することができる。すなわち把持装置１０Ａ、１０Ｂは、産業用ロボットによってＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心に回転しても、ワークＷを把持すると共に、把持した状態を維持することができる。

【0061】

把持本体２８Ａは、１種の材料で形成してもよいし、複数の異なる材料で形成された膜を積層して形成してもよい。また把持本体２８Ａは、部分的に異なる材料で形成してもよい。把持本体２８Ａの厚さは、一定でなくてもよく、部分的に厚肉部又は薄肉部を設けてもよい。

【0062】

把持装置１０Ａ、１０Ｂは、指部３２Ａに爪部を設けることとしてもよい。爪部は、合成樹脂製の板状部材や、円錐状部材、サック状の部材を用いることができる。

【0063】

第１実施形態に係る把持装置１０Ａは、把持本体２８Ａ内に形状保持部３８を備えることとしてもよい。

【0064】

ケース３６には、ワークＷを撮影するカメラ、把持したワークＷの重量を測定する重量計、ワークＷと把持本体との距離を測定する近接センサなどを設けてもよい。

【0065】

上記実施形態の場合、把持本体は、図２に示す指の長さを有する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、図１２に示す把持本体２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄのように、指部３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄの長さは用途に合わせ適宜変えることができる。指部３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄの長さに応じ、掌部３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの大きさも変えることができる。本図に示す把持本体２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄは、掌部３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄと、周縁部２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄと、周縁部２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄに形成された複数の指部３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄとを有する。したがって把持本体２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄは、内部を加圧することにより、指部３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄを開くことができるので、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0066】

指部の数は、図１３に示す把持本体５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃのように４本であってもよいし、図１４に示す把持本体５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃのように３本でもよい。図１３及び図１４の場合も同様に、把持本体５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃは、図１２と同様、内部を加圧することにより、指部５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃを開くことができるので、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0067】

１０Ａ，１０Ｂ 把持装置
１２ 産業用ロボット
２８Ａ 把持本体
２９Ａ 周縁部
３０Ａ 掌部
３２Ａ 指部
３４Ａ 粉粒体
３４Ｂ 弾性部
３８ 形状保持部
３９ 外周面
４０ ガイド穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】