特開 2024-158189 吸着ハンド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158189

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】吸着ハンド

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/06 20060101AFI20241031BHJP

【ＦＩ】

B25J15/06 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073173

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】512228587

【氏名又は名称】ムラテックメカトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(72)【発明者】

【氏名】木村 悦男

(72)【発明者】

【氏名】岩▲崎▼ 宏和

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707BS24

3C707DS01

3C707FS01

3C707FT02

3C707FT11

3C707FU04

3C707KS30

(57)【要約】

【課題】吸着パッドからの対象物の落下を検出する。
【解決手段】真空吸着により対象物３００を保持する複数の吸着パッド１１０と、複数の吸着パッド１１０の内部に負圧を発生させる吸着用真空回路１２０と、吸着パッド１１０に保持される対象物３００に吸着する吸着パッド１１０よりも開口面積が小さい検知用パッド１３０と、検知用パッド１３０の内部に負圧を発生させる検知用真空回路１４０と、検知用真空回路１４０内の負圧を測定する圧力センサ１５０と、圧力センサ１５０が測定した検知用真空回路１４０内の負圧の絶対値が閾値未満か以上かで吸着パッド１１０から対象物３００の落下したことを判定する判定部と、を備える吸着ハンド１００。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空吸着により対象物を保持する複数の吸着パッドと、
複数の前記吸着パッドの内部に負圧を発生させる吸着用真空回路と、
前記吸着パッドに保持される対象物に吸着する前記吸着パッドよりも開口面積が小さい検知用パッドと、
前記検知用パッドの内部に負圧を発生させる検知用真空回路と、
前記検知用真空回路内の負圧を測定する圧力センサと、
を備える吸着ハンド。

【請求項2】

前記検知用パッドの長さは、前記吸着パッドの長さよりも短い
請求項１に記載の吸着ハンド。

【請求項3】

複数の前記吸着パッドの下側端面が並ぶ面、またはその近傍に前記検知用パッドの下側端面が位置するように前記検知用パッドを付勢状態で保持する伸縮可能な調整部材を備える
請求項２に記載の吸着ハンド。

【請求項4】

前記吸着パッドは、矩形領域の四隅にそれぞれ配置され、
前記検知用パッドは、前記矩形領域の内側に配置される
請求項１または２に記載の吸着ハンド。

【請求項5】

一部が重複する二つの前記矩形領域が共有する二つの前記吸着パッドの間に前記検知用パッドが配置される
請求項４に記載の吸着ハンド。

【請求項6】

前記矩形領域の対角線の交点、またはその近傍に前記検知用パッドが配置される
請求項４に記載の吸着ハンド。

【請求項7】

複数の前記検知用パッドを備える
請求項１または２に記載の吸着ハンド。

【請求項8】

複数の前記吸着パッドにそれぞれ接続される前記吸着用真空回路は連通している
請求項１または２に記載の吸着ハンド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットなどに取り付けられ、真空吸着により対象物を保持し離脱させることができる吸着ハンドに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、吸着ハンドにより保持された対象物が不本意に落下した際の落下検知に関しては、吸着パッドが対象物により封鎖されなくなることによる真空度の悪化を、圧力センサを用いて検知する技術が存在している。例えば、特許文献１には、落下判定の度に最新の元圧と着脱路内の圧力を比較して、落下検知をする技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－２０２６７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

昨今では、複数の吸着パッドを備え、吸着パッドのそれぞれに落下防止弁を取り付けることで、複数の吸着パッドの内の一部を用いてサイズの小さな対象物も保持することができる吸着ハンドに関する技術が登場している。このような吸着ハンドの場合、吸着ハンドから対象物が落下した場合でも落下防止弁が真空度の低下を抑制するため、圧力センサを用いて対象物の落下を検知することが困難である。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、サイズの異なる対象物を保持できる吸着ハンドにおいて、対象物の落下を高い精度で検知できる吸着ハンドの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の１つである吸着ハンドは、真空吸着により対象物を保持する複数の吸着パッドと、複数の前記吸着パッドの内部に負圧を発生させる吸着用真空回路と、前記吸着パッドに保持される対象物に吸着する前記吸着パッドよりも開口面積が小さい検知用パッドと、前記検知用パッドの内部に負圧を発生させる検知用真空回路と、前記検知用真空回路内の圧力を測定する圧力センサと、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、落下検知用の吸着パッドに接続される独立した真空回路の圧力差をモニタリングすることで高い精度で対象物の落下を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】吸着ハンドを備えた移載ロボットを示す斜視図である。

【図2】吸着ハンドの側面図である。

【図3】吸着ハンドを開口側から示す平面図である。

【図4】吸着ハンドの別例１を開口側から示す平面図である。

【図5】吸着ハンドの別例２を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明に係る吸着ハンドの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を説明するために一例を挙示するものであり、本発明を限定する主旨ではない。例えば、以下の実施の形態において示される形状、構造、材料、構成要素、相対的位置関係、接続状態、数値、数式、方法における各段階の内容、各段階の順序などは、一例であり、以下に記載されていない内容を含む場合がある。また、平行、直交などの幾何学的な表現を用いる場合があるが、これらの表現は、数学的な厳密さを示すものではなく、実質的に許容される誤差、ずれなどが含まれる。また、同時、同一などの表現も、実質的に許容される範囲を含んでいる。

【0010】

また、図面は、本発明を説明するために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状、位置関係、および比率とは異なる。また、図中に示す場合があるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、図の説明のために任意に設定した直交座標を示している。つまりＺ軸は、鉛直方向に沿う軸とは限らず、Ｘ軸、Ｙ軸は、水平面内に存在するとは限らない。

【0011】

また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として包括的に説明する場合がある。また、以下に記載する内容の一部は、本発明に関する任意の構成要素として説明している。

【0012】

図１は、吸着ハンド１００を備えた移載ロボット２００を示す斜視図である。図２は、吸着ハンド１００の側面図である。図３は、吸着ハンド１００を開口側から示す平面図である。なお、図１において後述する吸着用真空回路、検知用真空回路の図示は省略している。これらの図に示すように、移載ロボット２００は、所定の場所で吸着ハンド１００に対象物３００を保持させ、他の所定の場所へ保持させた対象物３００を移動させて吸着ハンド１００から離脱させることにより対象物３００を移載することができるロボットである。なお、図１には移載ロボット２００の一例としてパラレルリンクロボット記載しているが、吸着ハンド１００を備えるロボットは、限定されるものではない。

【0013】

吸着ハンド１００は、真空吸着により対象物３００を保持し、保持した対象物３００を離脱させることができる装置であって、複数の大きさの対象物３００を保持することができる吸着装置である。吸着ハンド１００は、吸着パッド１１０と、吸着用真空回路１２０と、検知用パッド１３０と、検知用真空回路１４０と、圧力センサ１５０と、を備えている。

【0014】

吸着パッド１１０は、下方に向かって開口する吸着開口部１１１を備えた筒状の部材である。吸着パッド１１０は、吸着用真空回路１２０により内部空間が大気圧に対し負圧になり、吸着開口部１１１を覆うように当接する対象物３００を真空吸着により保持する。吸着パッド１１０の種類は、限定されるものではないが、本実施の形態の場合、吸着パッド１１０は、吸着蛇腹部１１２を備え、湾曲した対象物３００、凹凸のある対象物３００などを柔軟に保持することができるものとなっている。

【0015】

吸着ハンド１００が備える吸着パッド１１０の数は、限定されないが、本実施の形態の場合、吸着ハンド１００は、９つの吸着パッド１１０を備えている。吸着パッド１１０は、縦横３×３のマトリクス状に配置されている。

【0016】

吸着用真空回路１２０は、筒状の吸着パッド１１０のそれぞれの内側に大気圧よりも低い負圧を発生させるシステムである。吸着用真空回路１２０は、吸着用真空装置１２１と、吸着用配管１２２と、を備えている。

【0017】

吸着用真空装置１２１は、吸着用配管１２２を通して吸着パッド１１０のそれぞれの内側を負圧にする装置である。吸着用真空装置１２１の種類は、限定されるものではない。吸着用真空装置１２１としては、真空ポンプ、真空エジェクタなどを例示することができる。本実施の形態の場合、吸着ハンド１００は、一台の吸着用真空装置１２１を備えている。一台の吸着用真空装置１２１は、吸着用配管１２２により全ての吸着パッド１１０と連通している。つまり、一台の吸着用真空装置１２１は、全ての吸着パッド１１０の内側をほぼ均等な負圧にすることができる。

【0018】

検知用パッド１３０は、下方に向かって開口する検知開口部１３１を備えた筒状の部材である。検知用パッド１３０は、検知用真空回路１４０により内部空間が大気圧よりも負圧になり、吸着パッド１１０により保持される対象物３００に吸着する。検知開口部１３１の開口面積は、吸着開口部１１１の開口面積よりも小さい。また、検知用パッド１３０は、吸着パッド１１０よりも細く、短い。検知用パッド１３０の下側の端面は、吸着パッド１１０の下側の端面と面一、またはほぼ面一となるように配置されている。検知用パッド１３０の種類は、限定されるものではないが、本実施の形態の場合、検知用パッド１３０は、検知蛇腹部１３２を備え、吸着パッド１１０により保持された対象物３００の姿勢に柔軟に対応して対象物３００に吸着することができるものとなっている。

【0019】

本実施の形態の場合、吸着パッド１１０は、仮想的な矩形領域１０１（図３参照）の四隅にそれぞれ配置され、矩形領域１０１の四隅以外の内側には吸着パッド１１０は配置されない。検知用パッド１３０は、隣り合う四つの吸着パッド１１０で形成される矩形領域１０１の内側に配置される。より詳細には、隣り合う四つの吸着パッド１１０で形成される矩形領域１０１は、正方形であり、検知用パッド１３０は、正方形の領域の中心（矩形領域１０１の対角線の交点）、またはその近傍に配置される。吸着パッド１１０は、縦横３×３のマトリクス状に配置されているため、検知用パッド１３０は、隣り合う四つの吸着パッド１１０で形成される四つの矩形領域１０１の内側にそれぞれ一つずつ配置されている。

【0020】

検知用真空回路１４０は、筒状の検知用パッド１３０のそれぞれの内側に大気圧よりも低い負圧を発生させるシステムである。検知用真空回路１４０は、検知用真空装置１４１と、検知用配管１４２と、を備えている。

【0021】

検知用真空装置１４１は、検知用配管１４２を通して検知用パッド１３０のそれぞれの内側を負圧にする装置である。検知用真空装置１４１の種類は、限定されるものではない。検知用真空装置１４１としては、真空ポンプ、真空エジェクタなどを例示することができる。検知用真空装置１４１は、吸着ハンド１１０に接続される吸着用真空装置１２１と同種のものでもよく、異なっていてもかまわない。本実施の形態の場合、吸着ハンド１００は、検知用パッド１３０のそれぞれに対応する数の検知用真空装置１４１を備えている。一台の検知用真空装置１４１は、各検知用パッド１３０にそれぞれ対応して配管される検知用配管１４２を介して検知用パッド１３０と連通している。これにより、対象物３００が小さく、複数の検知用パッド１３０の一部のみが対象物３００に吸着している場合でも、対象物３００が落下する前後の圧力差を大きくすることができる。

【0022】

圧力センサ１５０は、検知用真空回路１４０内の圧力を測定する。本実施の形態の場合、吸着ハンド１００は、検知用パッド１３０の数に対応する数の検知用真空回路１４０を備えており、各検知用真空回路１４０に圧力センサ１５０がそれぞれ取り付けられている。圧力センサ１５０は、検知用真空回路１４０内の圧力が閾値未満か以上かを区別する区別信号を出力する判定部を備えるものでもかまわない。本実施の形態の場合、圧力センサ１５０は、検知用真空回路１４０内の圧力に対応した信号を出力する。移載ロボット２００を制御する制御装置２１０は、プロセッサを備え、プロセッサにプログラムを実行させることにより実現される処理部として、判定部１５１を備えている。判定部１５１は、圧力センサ１５０から取得した信号に基づき、吸着パッド１１０が保持していた対象物３００が落下したか否かを判定する。判定方法は限定されるものではない。例えば、検知用真空回路１４０内の圧力の変動が閾値を超えるか否か、圧力の変動の傾き（微分値）が閾値を超えるか否かなどにより判定部１５１は、対象物３００の落下の有無を判定してもかまわない。

【0023】

本実施の形態の場合、吸着ハンド１００は、吸着パッド１１０と吸着用真空回路１２０との間にそれぞれ介在配置される落下防止弁１１３と、検知用パッド１３０と検知用真空回路１４０との間にそれぞれ介在配置される調整部材１３３と、を備えている。

【0024】

落下防止弁１１３は、吸着パッド１１０が対象物３００に吸着していない状態、つまり吸着開口部１１１が開放された状態において、吸着用真空回路１２０内の圧力の上昇を抑制することができる装置である。一つの吸着用真空回路１２０に並列に吸着パッド１１０が接続された吸着ハンド１００は、複数の吸着パッド１１０のいくつかが対象物３００を保持していない状態であっても吸着用真空回路１２０内の圧力の上昇が抑制されるため、対象物３００を保持している吸着パッド１１０は対象物３００の保持を維持し続けることができる。よって、吸着ハンド１００は、電気的な制御を行うこと無く大きさの異なる対象物３００を保持することが可能となる。

【0025】

調整部材１３３は、吸着パッド１１０に比べて長さの短い検知用パッド１３０の下側端面を吸着パッド１１０の下側端面と面一、またはほぼ面一に配置するためのパイプである。調整部材１３３は、検知用パッド１３０に比べ硬質の部材であり、検知用パッド１３０と検知用真空回路１４０とを介在的に接続している。

【0026】

なお、調整部材１３３は、内外に嵌め合わされた二つの筒であって気密状態を維持して伸縮可能ないわゆるテレスコピック機構を備え、複数の吸着パッド１１０の下側端面が並ぶ面、またはその近傍に検知用パッド１３０の下側端面が位置するように検知用パッド１３０を付勢状態で保持するものでもかまわない。これによれば、吸着パッド１１０の吸着蛇腹部１１２が収縮しすぎた場合でも調整部材１３３が対象物３００に損傷をあたえることを抑止できる。

【0027】

上記の実施の形態に係る吸着ハンド１００は、独立した検知用真空回路１４０に接続され、落下防止弁１１３を介さず接続された検知用パッド１３０を備えている。このため、吸着パッド１１０に保持された対象物３００に検知用パッド１３０が吸着し、不本意に対象物３００が落下すると、検知用パッド１３０も開放される。吸着状態の検知用真空回路１４０内の圧力と開放状態の検知用真空回路１４０内の圧力との差が大きいため、圧力センサ１５０により圧力の変化を容易に取得でき、対象物３００の落下を敏感に検出することができる。

【0028】

また、吸着パッド１１０と共に移動する基礎部材１６０（マニホールド）に落下を検知するための光電センサ、距離センサ、近接センサ等の電気的に動作するセンサを設ける必要がないため、吸着ハンド１００に電線を配線する必要がなくエアー（真空含む）系統のみでハンドを構成することが可能になる。

【0029】

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

【0030】

例えば、吸着ハンド１００が備える吸着パッド１１０の数、検知用パッド１３０の数は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、吸着パッド１１０の数が６、検知用パッド１３０の数が１でもかまわない。

【0031】

また、検知用パッド１３０は、一部が重複する二つの矩形領域１０１が共有する二つの吸着パッド１１０（図４の縦方向における中央の二つの吸着パッド１１０）の間に検知用パッド１３０が配置されてもかまわない。検知用パッド１３０をこのように配置することで、上側の矩形領域１０１に含まれる吸着パッド１１０のみで保持される対象物３００の落下を、検知用パッド１３０を用いて検知することができ、下側の矩形領域１０１に含まれる吸着パッド１１０のみで保持される対象物３００の落下も同じ検知用パッド１３０を用いて検知することができる。勿論全ての吸着パッド１１０で保持される対象物３００の落下も一つの検知用パッド１３０で検知することができる。

【0032】

また、図５に示すように吸着ハンド１００は、落下防止弁１１３を備えなくてもかまわない。この場合、吸着パッド１１０のそれぞれに独立した吸着用真空回路１２０が接続されてもかまわない。これによれば、吸着パッド１１０の一部を用いて対象物３００を保持している場合、対象物３００を保持していない吸着パッド１１０は、空気を吸い込み続ける状態になるが、対象物３００を保持している吸着用真空回路１２０の圧力は影響されない。従って、吸着ハンド１００は、大きさの異なる対象物３００を保持することが可能となる。

【0033】

吸着用真空回路１２０が備える吸着用真空装置１２１が真空エジェクタの場合、小型であるため吸着パッド１１０の数に対応した数の真空エジェクタを吸着ハンド１００の基礎部材１６０に取り付けることができる。真空エジェクタは、工場内で用いられる正圧の空気を用いて負圧を創出する真空ポンプの一つであり、真空エジェクタを用いることで真空回路を小型化でき、吸着パッド１１０のそれぞれに接続することができる。

【産業上の利用可能性】

【0034】

本発明は、対象物３００を保持するロボット、ピッキングシステム、搬送システムなどに利用可能である。

【符号の説明】

【0035】

１００ 吸着ハンド
１０１ 矩形領域
１１０ 吸着パッド
１１１ 吸着開口部
１１２ 吸着蛇腹部
１１３ 落下防止弁
１２０ 吸着用真空回路
１２１ 吸着用真空装置
１２２ 吸着用配管
１３０ 検知用パッド
１３１ 検知開口部
１３２ 検知蛇腹部
１３３ 調整部材
１４０ 検知用真空回路
１４１ 検知用真空装置
１４２ 検知用配管
１５０ 圧力センサ
１５１ 判定部
１６０ 基礎部材
２００ 移載ロボット
２１０ 制御装置
３００ 対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】