特許 7513563 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】

(24)【登録日】2024-07-01

(45)【発行日】2024-07-09

(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 20060101AFI20240702BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 S

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021067339

(22)【出願日】2021-04-12

(65)【公開番号】P2022162465

(43)【公開日】2022-10-24

【審査請求日】2023-12-25

(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】110002675

【氏名又は名称】弁理士法人ドライト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】波多野 至

(72)【発明者】

【氏名】松本 篤史

(72)【発明者】

【氏名】岩田 俊介

【審査官】牧 初

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２００８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０９３６３６８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを掴んで把持する把持装置であって、
弾性変形可能な仕切膜と、
前記仕切膜を弾性変形させる変形手段と、
前記仕切膜の周縁から一体に延出し、前記変形手段による前記仕切膜の弾性変形に伴って中心軸方向に向かって弾性変形して前記ワークを包み込む筒状の把持部と
を備える把持装置。

【請求項2】

筒状のケーシングと、前記ケーシング内を上下に仕切る前記仕切膜とで構成されており、上部に開口部を有する把持部材と、
前記把持部材の前記開口部を閉塞するケース部材と
をさらに備え、
前記変形手段は、前記ケース部材、前記ケーシング、及び前記仕切膜によって画成された密閉空間と接続し、前記密閉空間を真空引きする請求項１に記載の把持装置。

【請求項3】

前記ケーシングのうち、前記仕切膜によって仕切られた下側部分が前記把持部を構成し、前記仕切膜によって仕切られた上側部分が前記把持部材を前記ケース部材に接続する接続部を構成しており、
前記接続部のうち、前記把持部との境界部分に、前記把持部の弾性変形の起点となる変形部を形成した請求項２に記載の把持装置。

【請求項4】

前記変形部は、上下方向の複数のスリットを周方向に沿って形成することによって構成される請求項３に記載の把持装置。

【請求項5】

前記変形部は、周方向に沿って形成された上下方向の複数のスリットと、周方向の複数の溝を上下方向に配列した多段溝とで構成される請求項３に記載の把持装置。

【請求項6】

前記仕切膜を前記ケーシングと一体且つ動径方向に形成される平面と同一平面上に形成した請求項２～５のいずれか１項に記載の把持装置。

【請求項7】

前記把持部に複数の薄肉部を周方向に形成した請求項１～６のいずれか１項に記載の把持装置。

【請求項8】

前記仕切膜の下面周縁と前記把持部の内周面との間に複数のリブを周方向に沿って一体に形成した請求項１～７のいずれか１項に記載の把持装置。

【請求項9】

前記仕切膜は、初期状態において中央部が下方に向かって膨出する円弧曲面状を成している請求項１～８のいずれか１項に記載の把持装置。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか１項に記載の把持装置を備える産業用ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークを掴んで把持する把持装置及び産業用ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

各種産業界においては自動化による省力化が進んでおり、そのための産業用ロボットが種々提案されて実用に供されている。このような産業用ロボットには、把持装置を備えているものもあり、把持装置によってワークを把持して所定の場所へと移送することが行われている。

【0003】

特許文献１には、産業用ロボットに備えられた把持装置として、掌部と、掌部の周囲に一体に突設された複数（例えば、５本）の指部とを備えた把持装置が知られている。特許文献１に係る把持装置は、掌部の上方に形成される密閉空間を減圧して掌部を厚さ方向に弾性変形させ、この掌部の弾性変形によって複数の指部が掌部の中心に向かって倒れることによって、複数の指部でワークを掴んで把持する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－０６２０３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に係る把持装置は、指部とワークとの接触点に作用する摩擦力によってワークを把持するものであるため、ワークの種類によっては、ワークを確実に把持することができない場合がある。例えば、錐体状、錐台状、半球状などの傾斜面を有するワークは、把持装置で掴んで把持することが難しい。また、表面が滑り易い（摩擦係数が小さい）ワークも把持装置で掴んで把持することが難しい。

【0006】

本発明は、掴みにくい形状のワークや表面が滑り易いワークを確実に掴んで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】

【0007】

本発明に係る把持装置は、ワークを掴んで把持する把持装置であって、弾性変形可能な仕切膜と、前記仕切膜を弾性変形させる変形手段と、前記仕切膜の周縁から一体に延出し、前記変形手段による前記仕切膜の弾性変形に伴って中心軸方向に向かって弾性変形して前記ワークを包み込む筒状の把持部とを備える。

【0008】

本発明に係る産業用ロボットは、上記把持装置を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、仕切膜が弾性変形することにより、把持部が中心軸方向に弾性変形（収縮）し、把持部がワークの外周面に全周に亘って均一に当接してワークを包み込む。このとき、ワークの外周面と把持部との接触点には、把持部からワークに対して押圧力が作用する。この結果、ワークの外周面と把持部との間には、押圧力に比例する摩擦力が作用する。

【0010】

また、把持部がワークの外周面に全周に亘って均一に当接してワークを包み込むことにより、ワークと把持部と仕切膜との間に密閉空間が形成される。密閉空間の容積が仕切膜の弾性変形によって増大するため、密閉空間には負圧が発生する。この密閉空間に発生する負圧により、ワークが吸引される。

【0011】

したがって、ワークの外周面と把持部との間に作用する摩擦力と、ワークと把持部と仕切膜との間に形成される密閉空間に発生する負圧による吸引力とにより、掴みにくい形状のワークや表面が滑り易いワークを確実に掴んで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ができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態に係る産業用ロボットの正面図である。

【図2】第１実施形態に係る把持装置の破断正面図である。

【図3】第１実施形態に係る把持装置の把持部材を示す図であって、（ａ）は把持部材を斜め上方から見た斜視図、（ｂ）は把持部材を斜め下方から見た斜視図である。

【図4】第１実施形態に係る把持装置の把持部材を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。

【図5】図４（ｂ）のＡ－Ａ線断面図である。

【図6】（ａ）～（ｃ）は第１実施形態に係る把持装置の作用を示す半裁断面図である。

【図7】第２実施形態に係る把持装置の把持部材を斜め上方から見た斜視図である。

【図8】第２実施形態に係る把持装置の把持部材を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

【図9】図８（ｂ）のＢ－Ｂ線断面図である。

【図10】第３実施形態に係る把持装置の把持部材を示す図であって、（ａ）は把持部材を斜め上方から見た斜視図、（ｂ）は把持部材を斜め下方から見た斜視図である。

【図11】第３実施形態に係る把持装置の把持部材を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。

【図12】図１１（ｂ）のＣ－Ｃ線断面図である。

【図13】第４実施形態に係る把持装置の把持部材を斜め上方から見た斜視図である。

【図14】第４実施形態に係る把持装置の把持部材を示す図であって、（ａ）は平面図、(ｂ)は正面図、（ｃ）は底面図である。

【図15】図１４（ｃ）のＤ－Ｄ線断面図である。

【図16】（ａ）～（ｆ）は変形例に係る把持装置の把持部材の種々の形態を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に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。以下に示す実施形態は、本発明の一例であり、本発明はこれに限られるものではない。各実施形態に関する以下の説明において、同様の構成については同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

【0014】

＜第１実施形態＞
［産業用ロボット］
図１は第１実施形態に係る産業用ロボット１００の正面図である。産業用ロボット１００は、後述する把持装置１によって基台５０上のワークＷを把持し、把持装置１を図１のＸ軸方向（左右方向）、Ｙ軸方向（図１の紙面垂直方向）、及びＺ軸方向（上下方向）に沿って移動することによって、ワークＷを所定の場所へと移送するための直交ロボットである。ワークＷは、図１では円錐台状に形成されている。なお、産業用ロボットとしては、直交ロボットに限られず、スカラロボット、垂直多関節ロボットなどでもよい。

【0015】

産業用ロボット１００は、基台５０に対し水平に設置されたレール１０１に沿ってＸ軸方向に移動可能な移動体１０２と、移動体１０２の下部に固定されたエアシリンダ１０３と、エアシリンダ１０３から下方に延びる伸縮（上下動）可能なピストンロッド１０３ｂの下端に固定された把持装置１とを備えている。本実施形態では把持装置１をエアシリンダ１０３に設ける場合について説明するが、本発明はこれに限らず、把持装置１は油圧シリンダに設けても良い。

【0016】

レール１０１は、図１のＹ軸方向に移動可能である。このため、把持装置１は、移動体１０２が移動することによりＸ軸方向へ移動し、レール１０１が移動することによりＹ軸方向へ移動し、エアシリンダ１０３のピストンロッド１０３ｂが上下動することによってＺ軸方向へ移動する。

【0017】

エアシリンダ１０３は、シリンダ１０３ａと、シリンダ１０３ａ内に伸縮（上下動）可能に設けられたピストン（図示なし）と、ピストンと接続したピストンロッド１０３ｂとを備えている。ピストンロッド１０３ｂの下端には、把持装置１を装着するためのアダプタプレート１０６が取り付けられている。シリンダ１０３ａ内は、ピストンによって上下に配置された上部室及び下部室（何れも図示なし）に区画されている。上部室はエア配管１０４と接続し、下部室はエア配管１０５と接続している。エア供給源の圧縮エアがエア配管１０４から上部室へ供給されるとともに、下部室内のエアがエア配管１０５から排出されると、ピストンロッド１０３ｂとこれに取り付けられた把持装置１がＺ軸方向に沿って下動する。また、エア供給源の圧縮エアがエア配管１０５から下部室へ供給されるとともに、上部室内のエアがエア配管１０４から排出されると、ピストンロッド１０３ｂとこれに取り付けられた把持装置１がＺ軸方向に沿って上動する。

【0018】

［把持装置］
図２は第１実施形態に係る把持装置１の破断正面図である。把持装置１は、上部に設けられた脱着部２をアダプタプレート１０６（図１参照）に装着することによって、ピストンロッド１０３ｂの下端にワンタッチで簡単に装着される。

【0019】

把持装置１においては、脱着部２の下部に把持部材１０が着脱可能に取り付けられている。把持部材１０は、筒状の部材であり、本実施形態では円筒状である。把持部材１０は、筒状のケーシング１１と、ケーシング１１内を上下に仕切る弾性変形可能な薄い仕切膜１２とで構成されており、上部に開口部１４を有している。把持部材１０の開口部１４は、有底円筒状のケース部材４によって閉塞されている。より詳細には、ケース部材４は、その円筒部４Ａが把持部材１０の開口部１４に上方から嵌め込まれ、把持部材１０の上部の外周面に巻き付けられたバンド５によって把持部材１０の上部に挿入嵌着されている。

【0020】

ケース部材４の円板部４Ｂの中心にはプラグ状の継手６が螺着されており、この継手６が脱着部２に下方から装着されることによって、把持部材１０が脱着部２にワンタッチで簡単に取り付けられる。

【0021】

把持装置１は、脱着部２の外周、ケース部材４の表面及び把持部材１０の上部外周を覆う円筒状のカバー部３をさらに備えている。カバー部３は、例えば、樹脂やゴムなどの弾性材料、発泡材などのクッション性に優れた材料で形成される。把持装置１は、脱着部２、ケース部材４及び把持部材１０がカバー部３によって覆われているので、脱着部２やバンド５が露出せず、また、脱着部２とケース部材４との接続部分、ケース部材４と把持部材１０との接続部分も露出しない。したがって、把持装置１は、カバー部３を備えていることにより、脱着部２やバンド５の凹凸部分、脱着部２とケース部材４との接続部分、ケース部材４と把持部材１０との接続部分などに異物が溜まることが防止されている。なお、本実施形態ではカバー部３を用いているが、これに限られず、カバー部３を用いなくても良い。

【0022】

把持部材１０の構成の詳細を図３～図５に基づいて以下に説明する。

【0023】

図３（ａ）は第１実施形態に係る把持装置１の把持部材１０を斜め上方から見た斜視図である。図３（ｂ）は把持部材１０を斜め下方から見た斜視図である。図４（ａ）は把持部材１０を示す平面図である。図４（ｂ）は把持部材１０を示す正面図である。図４（ｃ）は把持部材１０を示す底面図である。図５は図４（ｂ）のＡ－Ａ線断面図である。

【0024】

把持部材１０は、上述したようにケーシング１１と仕切膜１２とで構成されている。ケーシング１１のうち、仕切膜１２によって仕切られたスカート状の下側部分は、仕切膜１２の周縁から下方に一体に延出する把持部１１Ａを構成している。把持部１１Ａは、仕切膜１２が弾性変形すると、この仕切膜１２の弾性変形に伴って中心軸ＣＬ方向（図５参照）に向かって弾性変形（縮径）してワークＷをその周囲から包み込むように把持する。把持部１１Ａは、下方に向かって肉厚が薄くなるように先細状に成形されている。すなわち、把持部１１Ａの下半部外周面は、下方に向かって縮径するように凸状の円弧曲面１１ａを成している。

【0025】

ケーシング１１のうち、仕切膜１２によって仕切られた筒状の上側部分は、把持部材１０をケース部材４に接続する接続部１１Ｂを構成している。接続部１１Ｂは、ケース部材４の円筒部４Ａの外周にバンド５によって加締められる加締部１１Ｂ１と、加締部１１Ｂ１と把持部１１Ａとの間の境界部分に形成される変形部１１Ｂ２とを備えている。すなわち、接続部１１Ｂのうち、把持部１１Ａとの境界部分に変形部１１Ｂ２が形成されている。変形部１１Ｂ２の肉厚は、加締部１１Ｂ１の肉厚よりも厚く設定されている。把持部１１Ａの肉厚は、変形部１１Ｂ２の肉厚よりも厚く設定されている。

【0026】

変形部１１Ｂ２は、把持部１１Ａの弾性変形の起点となるものである。変形部１１Ｂ２は、本実施形態では、図３（ａ）、図４（ａ）及び図５に示すように、周方向に沿って等角度ピッチ（３０°ピッチ）で形成された上下方向の複数（図示例では、１２）のスリット１１ｂ１と、周方向に沿って形成された複数（図示例では、３）の溝１１ｂ２を上下方向に配列（３段配置）した多段溝とで構成されている。溝１１ｂ２はＶ字状に形成されている。なお、本実施形態では、変形部１１Ｂ２を構成するスリット１１ｂ１の数を１２、多段溝を構成する溝１１ｂ２の段数を３としたが、これらの数は必要に応じて任意に設定することができる。

【0027】

本実施形態では、ケーシング１１と仕切膜１２とは、弾性変形可能な柔軟な材質、例えば、ウレタン、ナイロン、シリコーン樹脂などによって一体に構成されている。なお、ケーシング１１と仕切膜１２とは必ずしも同一材質である必要はなく、例えば、硬さの異なる異種の材料でケーシング１１と仕切膜１２とを一体に構成しても良い。また、ケーシング１１と仕切膜１２とは、必ずしも一体である必要はなく、両者が接合一体化されていれば、それぞれを別体に構成しても良い。

【0028】

仕切膜１２は、図５に示すように、下方に向かって膨出する凹曲面として構成されている。仕切膜１２の中央部の平坦面１２ａは、動径方向に形成される平面と同一平面上に形成されている。すなわち、本実施形態では、仕切膜１２をケーシング１１と一体且つ動径方向に形成される平面と同一平面上に形成した。

【0029】

把持装置１においては、図２に示すように、把持部材１０の上部に、ケース部材４、ケーシング１１、及び仕切膜１２によって画成された密閉空間Ｓ１が形成されている。脱着部２の上部外周には給排気口２ａが形成されている。給排気口２ａは、脱着部２の内部と継手６を介して密閉空間Ｓ１に連通している。給排気口２ａには、配管７の一端が接続されている。配管７の他端には、仕切膜１２を弾性変形させる変形手段としての真空ポンプ８が接続されている。配管７の途中には電動式の三方弁９が接続されている。三方弁９と真空ポンプ８は、制御手段であるコントローラ２０に電気的に接続されている。

【0030】

三方弁９は、その切り替えによって密閉空間Ｓ１を真空ポンプ８に接続し、或いは密閉空間Ｓ１を大気中に開放する。三方弁９の切り替えは、コントローラ２０によって制御される。また、真空ポンプ８の駆動もコントローラ２０によって制御される。

【0031】

三方弁９の切り替えにより真空ポンプ８が密閉空間Ｓ１に接続されるとともに、真空ポンプ８が駆動されることにより、密閉空間Ｓ１が真空引きされ、密閉空間Ｓ１が減圧され、仕切膜１２が弾性変形する。なお、本実施形態では変形手段として真空ポンプ８を用いているが、これに限られず、変形手段としては真空ポンプ８とは異なる真空発生装置、例えば真空エジェクタや真空ブロワなどを用いても良い。また、変形手段として、シリンジと、このシリンジ内を軸方向に移動可能なプランジャとを有する注射筒を用いても良い。真空発生装置を密閉空間Ｓ１と接続し、密閉空間Ｓ１を真空引きすることにより、密閉空間Ｓ１が減圧され、仕切膜１２が弾性変形する。

【0032】

次に、以上のように構成された把持装置１の作用を図６に基づいて以下に説明する。

【0033】

図６（ａ）～（ｃ）は把持装置１の作用を示す半裁断面図である。以下、掴みにくい円錐台状のワークＷを把持装置１で把持する場合について説明する。

【0034】

図１に示す産業用ロボット１００の移動体１０２をワークＷの上方へと移動させた後、エアシリンダ１０３を駆動してピストンロッド１０３ｂを把持装置１とともに下げ、図６（ａ）に示すように、把持装置１の把持部１１ＡをワークＷの周囲に位置させる。

【0035】

図６（ａ）に示す状態から、コントローラ２０からの指令によって三方弁９が切り替えられて変形手段としての真空ポンプ８が密閉空間Ｓ１に接続されるとともに、真空ポンプ８が駆動されると、密閉空間Ｓ１が真空引きされ、密閉空間Ｓ１が減圧される。このように密閉空間Ｓ１が減圧されると、図６（ｂ）に示すように、仕切膜１２が上方へと引かれて弾性変形（膨張）する。真空ポンプ８は、仕切膜１２を弾性変形させる変形手段として機能する。仕切膜１２の弾性変形に伴って円筒状の把持部１１Ａが変形部１１Ｂ２を起点として中心軸ＣＬ方向に弾性変形して縮径し、把持部１１Ａの先端部の内面がワークＷの外周面に接触する。この結果、ワークＷと把持部１１Ａと仕切膜１２との間に密閉空間Ｓ２が形成される。このとき、密閉空間Ｓ２の内圧は大気圧に保持されている。把持部１１Ａの先端部の内面とワークＷの外周面とが接触した点を接触点Ｑとする。

【0036】

図６（ｂ）に示す状態から、密閉空間Ｓ２が真空ポンプ８によってさらに減圧されると、図６（ｃ）に示すように、仕切膜１２がさらに大きく弾性変形（膨張）し、これに伴って把持部１１Ａがさらに中心軸ＣＬ方向に弾性変形（縮径）しようとするため、接触点Ｑにおいて把持部１１ＡからワークＷに対して押圧力Ｎ（Ｎは総力であって、各押圧力を周方向に積分した値）が作用する。このため、接触点Ｑには、図示矢印方向の摩擦力Ｆが作用する。

【0037】

仕切膜１２が図６（ｂ）に示す状態から図６（ｃ）に示す状態となるまでさらに弾性変形（膨張）すると、密閉空間Ｓ２の容積が増える。

【0038】

したがって、図６（ｃ）に示す状態では、密閉空間Ｓ２の内圧は負圧となり、ワークＷの上下に圧力の差（差圧）が生じ、当該ワークＷには差圧に基づく上向きの吸引力が作用する。

【0039】

以上のように、第１実施形態に係る把持装置１は、弾性変形可能な仕切膜１２と、仕切膜１２を弾性変形させる変形手段としての真空ポンプ８と、仕切膜１２の周縁から一体に延出し、真空ポンプ８による仕切膜１２の弾性変形に伴って中心軸方向に向かって弾性変形してワークＷを包み込む筒状の把持部１１Ａとを備えている。把持装置１によれば、仕切膜１２が弾性変形することにより、把持部１１Ａが中心軸ＣＬ方向に弾性変形（収縮）してワークＷの外周面に全周に亘って均一に当接する。これにより、把持部１１Ａは、ワークＷをその周囲から包み込む。このとき、把持部１１ＡとワークＷとの接触点Ｑには把持部１１ＡからワークＷに対して押圧力Ｎが作用し、把持部１１ＡとワークＷとの間には押圧力Ｎに比例する摩擦力Ｆが作用する。

【0040】

また、把持部１１ＡがワークＷの外周面に全周に亘って均一に当接することにより、ワークＷと把持部１１Ａと仕切膜１２との間には密閉空間Ｓ２が形成される。この密閉空間Ｓ２の容積が仕切膜１２の弾性変形によって増大するため、密閉空間Ｓ２には負圧が発生する。密閉空間Ｓ２に負圧が発生することで、ワークＷの上下に圧力の差（差圧）が生じる。このため、ワークＷは、密閉空間Ｓ２に発生する負圧による吸引力で吸引される。

【0041】

したがって、ワークＷは、その外周面と把持部１１Ａとの接触点Ｑに作用する摩擦力Ｆの垂直成分と、密閉空間Ｓ２に発生する負圧による吸引力との双方によって把持される。このため、把持装置１は、掴みにくい円錐台状のワークＷを確実に掴んで把持することができる。

【0042】

そして、このような把持装置１を備えた図１に示す産業用ロボット１００によれば、掴みにくい円錐台状のワークＷを確実に掴んで把持して所定の場所へと移送することができる。

【0043】

すなわち、図２に示すコントローラ２０は、把持装置１によってワークＷが把持されたこと示す信号を不図示のセンサなどから受信すると、図１に示すエアシリンダ１０３のシリンダ１０３ａ内の下部室にエア配管１０５から圧縮エアを供給するとともに、上部室内のエアをエア配管１０４から排出する。エアシリンダ１０３のピストンロッド１０３ｂが把持装置１とともに上動し、ワークＷが把持装置１に把持された状態で所定高さ位置まで持ち上げられる。コントローラ２０は、不図示の駆動装置を駆動して移動体１０２をレール１０１に沿ってＸ軸方向に移動させるとともに、レール１０１をＹ軸方向に移動させ、把持装置１に把持されたワークＷをＸ－Ｙ平面内の所定位置へと移送する。

【0044】

コントローラ２０は、ワークＷが所定位置へと移送されたことを示す信号を不図示のセンサなどから受信すると、エアシリンダ１０３のシリンダ１０３ａ内の上部室にエア配管１０４から圧縮エアを供給するとともに、下部室内のエアをエア配管１０５から排出する。エアシリンダ１０３のピストンロッド１０３ｂが把持装置１とこれに把持されたワークＷとともに下動し、ワークＷを所定位置に載置する。

【0045】

コントローラ２０は、ワークＷが所定位置に載置されたことを示す信号を不図示のセンサなどから受信すると、三方弁９を切り替えて密閉空間Ｓ１を大気に開放する。配管７から密閉空間Ｓ１内に外気が導入され、密閉空間Ｓ１の内圧が大気圧に等しくなる。

【0046】

密閉空間Ｓ１の内圧が大気圧に等しくなると、把持装置１の把持部材１０においては、仕切膜１２が自身の弾性復元力によって図５に示す初期状態に復帰し、これに伴って把持部１１Ａも図５に示す元の状態に戻り、図６（ａ）に示すように、ワークＷが把持部１１Ａから離れて所定の位置に正確に位置決めされて載置される。

【0047】

産業用ロボット１００によって以上の一連の動作が連続的に繰り返されることによって、複数のワークＷが把持装置１によって把持されて所定の位置へと自動的に移送され、人手による作業が省略されて省力化と高効率化が図られる。

【0048】

本実施形態では、掴みにくい円錐台状のワークＷを把持装置１で把持する場合を例として説明したが、把持装置１は、錐体や半球状の掴みにくいワーク、或いは表面が滑り易いワークを確実に掴んで把持することができる。

【0049】

把持装置１は、真空引きされる密閉空間Ｓ１とワークＷとが仕切膜１２によって仕切られているため、例えば、ワークＷが食品である場合などにおいて食品の一部が配管７に吸い込まれ、配管７に詰まりが発生したり、詰まった食品が腐敗するなどの問題が発生することがない。

【0050】

把持装置１は、仕切膜１２の弾性変形量、つまりは密閉空間Ｓ１の減圧度（真空度）の調節のみで、把持力の調整を簡単に行うことができるため、ワークＷを常に確実に把持することができる。

【0051】

仕切膜１２は、図５に示す初期状態（密閉空間Ｓ１が真空引きされていない状態）では、その中央部が下方に向かって膨出する円弧曲面状を成している。このため、把持装置１は、密閉空間Ｓ１が減圧された場合の仕切膜１２の弾性変形量（膨張量）が大きくなり、この仕切膜１２の弾性変形に伴う把持部１１Ａの弾性変形量と密閉空間Ｓ２に発生する負圧の値が大きくなって、把持部１１ＡによってワークＷを一層効果的に把持することができる。

【0052】

仕切膜１２が弾性変形し易いように、仕切膜１２を蛇腹状としたり、段付き状としても良い。或いは、仕切膜１２に弾性変形のガイドとなるような治具（例えば、傘の骨のような治具）を取り付けても良い。

【0053】

把持部１１ＡのワークＷとの接触部に、ワークＷとのシール性を高めるためのシール機構（例えば、柔軟なＯリングやベローズなど）を設けても良い。

【0054】

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る把持装置の把持部材の構成を図７～図９に基づいて以下に説明する。第２実施形態に係る把持装置は、第１実施形態に係る把持装置１の把持部材１０の代わりに、把持部材１０Ａを備えるものである。

【0055】

図７は第２実施形態に係る把持装置の把持部材１０Ａを斜め上方から見た斜視図である。図８（ａ）は把持部材１０Ａを示す平面図である。図８（ｂ）は把持部材１０Ａを示す正面図である。図９は図８（ｂ）のＢ－Ｂ線断面図である。これらの図においては、図２～図５において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。

【0056】

第２実施形態に係る把持部材１０Ａにおいては、図７、図８（ａ）及び図９に示すように、周方向に等角度ピッチ（３０°ピッチ）で形成された上下方向の複数（図示例では、１２）のスリット１１ｂ１によって変形部１１Ｂ２が構成されており、その他の構成は第１実施形態に係る把持部材１０の構成と同じである。

【0057】

把持部材１０Ａを備える第２実施形態に係る把持装置においても、仕切膜１２の弾性変形に伴って把持部１１Ａが変形部１１Ｂ２を起点として弾性変形してワークＷをその周囲から包むときに当該ワークＷの外周面と把持部１１Ａとの接触点に作用する摩擦力と、把持部１１Ａの弾性変形に伴うワークＷの上下に作用する圧力の差（差圧）による吸引力とによって、ワークＷを確実に掴んで把持するという、第１実施形態に係る把持装置１と同様の効果が得られる。

【0058】

第２実施形態に係る把持装置を備えた産業用ロボットにおいても、掴みにくい円錐台状のワークＷを確実に掴んで把持して所定の場所へと移送することができるという、第１実施形態に係る把持装置１を備えた産業用ロボット１００と同様の効果が得られる。

【0059】

なお、第２実施形態では、変形部１１Ｂ２を構成するスリット１１ｂ１の数を１２としたが、その数は必要に応じて任意に設定することができる。

【0060】

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る把持装置の把持部材の構成を図１０～図１２に基づいて以下に説明する。第３実施形態に係る把持装置は、第１実施形態に係る把持装置１の把持部材１０の代わりに、把持部材１０Ｂを備えるものである。

【0061】

図１０（ａ）は第３実施形態に係る把持装置の把持部材１０Ｂを斜め上方から見た斜視図である。図１０（ｂ）は把持部材１０Ｂを斜め下方から見た斜視図である。図１１（ａ）は把持部材１０Ｂを示す平面図である。図１１（ｂ）は把持部材１０Ｂを示す正面図である。図１１（ｃ）は把持部材１０Ｂを示す底面図である。図１２は、図１１（ｂ）のＣ－Ｃ線断面図である。これらの図においても、図２～図５において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。

【0062】

第３実施形態に係る把持部材１０Ｂにおいては、図１０（ｂ）、図１１（ｃ）及び図１２に示すように、仕切膜１２の下面周縁と把持部１１Ａの内周面との間に側面視三角状の複数（図示例では、１２）のリブ１３を周方向に沿って等角度ピッチ（３０°ピッチ）で一体に形成しており、他の構成は第１実施形態に係る把持部材１０の構成と同じである。

【0063】

把持部材１０Ｂを備える第３実施形態に係る把持装置においても、仕切膜１２の弾性変形に伴って把持部１１Ａが変形部１１Ｂ２を起点として弾性変形してワークＷをその周囲から包むときに当該ワークＷの外周面と把持部１１Ａとの接触点に作用する摩擦力と、把持部１１Ａの弾性変形に伴うワークＷの上下に作用する圧力の差（差圧）による吸引力とによって、ワークＷを確実に掴んで把持するという、第１実施形態に係る把持装置１と同様の効果が得られる。

【0064】

第３実施形態では、仕切膜１２の下面周縁と把持部１１Ａの内周面との間に側面視三角状の複数（図示例では、１２）のリブ１３を周方向に沿って等角度ピッチ（３０°ピッチ）で一体に形成したため、仕切膜１２の弾性変形に伴って発生する力が複数のリブ１３を介して把持部１１Ａに対して周方向に均一に作用し、この力が把持部１１ＡのワークＷを掴む方向（中心軸ＣＬ方向）の弾性変形（縮径）を補助する。このため、ワークＷが把持部１１Ａによって一層確実に把持されるという効果が得られる。

【0065】

第３実施形態に係る把持装置を備えた産業用ロボットにおいても、掴みにくい円錐台状のワークＷを確実に掴んで把持して所定の場所へと移送することができるという、第１実施形態に係る把持装置１を備えた産業用ロボット１００と同様の効果が得られる。

【0066】

なお、第３実施形態では、リブ１３の数を１２としたが、この数は必要に応じて任意に設定することができる。

【0067】

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態に係る把持装置の把持部材の構成を図１３～図１５に基づいて以下に説明する。第４実施形態に係る把持装置は、第１実施形態に係る把持装置１の把持部材１０の代わりに、把持部材１０Ｃを備えるものである。

【0068】

図１３は第４実施形態に係る把持装置の把持部材１０Ｃを斜め上方から見た斜視図である。図１４（ａ）は把持部材１０Ｃを示す平面図である。図１４(ｂ)は把持部材１０Ｃを示す正面図である。図１４（ｃ）は把持部材１０Ｃを示す底面図である。図１５は図１４（ｃ）のＤ－Ｄ線断面図である。これらの図においても、図２～図５において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。

【0069】

第４実施形態に係る把持部材１０Ｃにおいては、図１３、図１４（ｂ），（ｃ）及び図１５に示すように、把持部１１Ａの外周に複数（図示例では、１２）の薄肉部１１ｂを周方向に等角度ピッチ（３０°ピッチ）で形成しており、他の構成は第３実施形態に係る把持部材１０Ｂの構成と同じである。

【0070】

把持部材１０Ｃを備える第４実施形態に係る把持装置においても、仕切膜１２の弾性変形に伴って把持部１１Ａが変形部１１Ｂ２を起点として弾性変形してワークＷをその周囲から包むときに当該ワークＷの外周面と把持部１１Ａとの接触点に作用する摩擦力と、把持部１１Ａの弾性変形に伴うワークＷの上下に作用する圧力の差（差圧）による吸引力によって、ワークＷを確実に掴んで把持するという、第１実施形態に係る把持装置１と同様の効果が得られる。

【0071】

第４実施形態では、把持部１１Ａの外周に複数（図示例では、１２）の薄肉部１１ｂを周方向に等角度ピッチ（３０°ピッチ）で形成したため、把持部１１Ａの全体の剛性が複数の薄肉部１１ｂによって下がり、その分だけ把持部１１Ａが弾性変形し易くなる。この結果、ワークＷが把持部１１Ａによって一層確実に把持されるという効果が得られる。

【0072】

第４実施形態に係る把持装置を備えた産業用ロボットにおいても、掴みにくい円錐台状のワークＷを確実に掴んで把持して所定の場所へと移送することができるという、第１実施形態に係る把持装置１を備えた産業用ロボット１００と同様の効果が得られる。

【0073】

なお、第４実施形態では、薄肉部１１ｂの数を１２としたが、この数は必要に応じて任意に設定することができる。

【0074】

＜変形例＞
以上の第１～第４実施形態においては、把持部材１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃとして円筒状のものを用いたが、把持部材としては、例えば図１６（ａ）～（ｆ）に示すような種々の形状のものを使用することができる。

【0075】

図１６（ａ）～（ｆ）は変形例に係る把持装置の把持部材の種々の形態を示す斜視図である。図１６（ａ）は変形例１に係る把持部材１０ａを示す斜視図である。把持部材１０ａは、六角筒状に形成されている。図１６（ｂ）は変形例２に係る把持部材１０ｂを示す斜視図である。把持部材１０ｂは、テーパ円筒状に形成されている。図１６（ｃ）は変形例３に係る把持部材１０ｃを示す斜視図である。把持部材１０ｃは、円筒と六角筒とを上下に組み合わせた構成を有する。図１６（ｄ）は変形例４に係る把持部材１０ｄを示す斜視図である。把持部材１０ｄは、六角筒の外面の一部に突起１０ｄ１を突設した構成を有する。突起１０ｄ１は、センサなどを取り付けるために用いても良い。図１６（ｅ）は変形例５に係る把持部材１０ｅを示す斜視図である。把持部材１０ｅは、大小の六角筒を上下に組み合わせた構成を有する。図１６（ｆ）は変形例６に係る把持部材１０ｆを示す斜視図である。把持部材１０ｆは、円筒の高さ方向中間部に凹部１０ｆ１が形成された構成を有する。なお、これらは一例であって、把持部材としては他の任意の形状のものを使用することができる。

【0076】

本発明に係る把持装置においては、仕切膜１２の弾性変形を抑制するためのリミッタ（例えば、特開２０１９－１８８５７７号公報参照）を設けても良い。

【0077】

以上の実施形態では、仕切膜１２を弾性変形させるための変形手段として真空ポンプ８（真空発生装置）を用いて密閉空間Ｓ１を減圧する方法を用いたが、変形手段としては、仕切膜１２を機械的に変形させる手段を用いても良い。

【0078】

なお、本発明は、以上説明した実施形態及び変形例に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0079】

１ 把持装置
４ ケース部材
７ 配管
８ 真空ポンプ(変形手段）
９ 三方弁
１０ 把持部材
１１ ケーシング
１１Ａ 把持部
１１Ｂ 接続部
１１Ｂ１ 加締部
１１Ｂ２ 変形部
１１ａ 円弧曲面
１１ｂ 薄肉部
１１ｂ１ スリット
１１ｂ２ 溝
１２ 仕切膜
１３ リブ
２０ コントローラ
１００ 産業用ロボット
ＣＬ 中心軸
Ｆ 摩擦力
Ｎ 押圧力
Ｑ 接触点
Ｓ１，Ｓ２ 密閉空間
Ｗ ワーク

【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】

【図15】

【図16】