特許 7592363 グリッパ

(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】2024-11-22

(45)【発行日】2024-12-02

(54)【発明の名称】グリッパ

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20241125BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 C

B25J15/08 S

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021020387

(22)【出願日】2021-02-12

(65)【公開番号】P2022123221

(43)【公開日】2022-08-24

【審査請求日】2023-08-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000108498

【氏名又は名称】タイガースポリマー株式会社

(72)【発明者】

【氏名】三浦 貴嗣

(72)【発明者】

【氏名】安田 大介

(72)【発明者】

【氏名】八幡 宗夫

(72)【発明者】

【氏名】松尾 來輝

【審査官】神山 貴行

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／２３５１５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１６６５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０４０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１１２０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－１１７０９２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２０５８７０５８７（ＣＮ，Ｕ）

(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】

把持対象物を把持するよう開閉可能に設けられた爪部材と、
把持対象物を把持する際に把持対象物と接触するように爪部材に取り付けられたグリップ部材とを有するグリッパであって、
前記グリップ部材は、把持層と、海島構造層と、柔軟層とを含み、これら層が把持対象物の側から順次積層された積層構造に構成されており、
前記把持層は平板状に形成され、
前記海島構造層は、把持部と接触する所定の樹脂材料で構成される実体部と、前記所定の樹脂材料が存在しない空隙部とが混在するように構成され、
前記実体部が、把持方向に沿って見て海島状に、かつ、把持方向に沿って見た際に互いに隣接する前記実体部の間の距離が前記把持層の厚みよりも大きくなるように分布しており、
前記柔軟層は樹脂製であり、前記柔軟層を構成する樹脂の硬度は、海島構造層の実体部を構成する樹脂材料の硬度以下である、
グリッパ。

【請求項2】

前記把持層は、ＪＩＳ－Ｋ６２５３に準拠するデュロＡ硬度で３０～８０ＨＤＡの樹脂製であり、
海島構造層の実体部を構成する樹脂の硬度が、把持層を構成する樹脂の硬度よりも高い、
請求項１に記載のグリッパ。

【請求項3】

前記海島構造層の実体部が、把持層に対し、接着、粘着もしくは溶着により一体化されている、
請求項１に記載のグリッパ。

【請求項4】

前記海島構造層の実体部が、柔軟層に対し、接着、粘着もしくは溶着により一体化されている、
請求項１に記載のグリッパ。

【請求項5】

前記グリップ部材は、その一部が前記把持層となるように構成された中空構造の外皮部材を含むように構成され、少なくとも柔軟層となる部材が、外皮部材の内側に配置されている、
請求項１に記載のグリッパ。

【請求項6】

さらに、海島構造層の実体部となる部材が、外皮部材の内側に配置されている、
請求項５に記載のグリッパ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、産業用ロボットなどに使用されるグリッパ、特に、開閉動作により作業対象物を把持するグリッパに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、産業用ロボットが部材の搬送や組立等、多彩な用途に使用されている。産業用ロボットによって、作業対象物を搬送する、いわゆるマテリアルハンドリングのための産業用ロボットも実用化されている。産業用ロボットにより、作業対象物の搬送を行う場合には、産業用ロボットのアームに、グリッパ（エンドエフェクタと呼ばれる場合もある）が取り付けられて、グリッパにより作業対象物が操作される。作業対象物の性質や形状により、グリッパが使い分けられるが、グリッパには、磁力や真空引きなどの吸引力を利用するものや、開閉動作により作業対象物を把持するものなどがある。

【0003】

開閉動作により作業対象物を把持するグリッパとしては、例えば、特許文献１に開示されるものが知られている。特許文献１のグリッパは、板バネとクッション材がアクチュエータにより開閉される。当該グリッパによれば、脆弱な機械的特性を持つ物の把持や搬送ができることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平７－２７６２８１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のグリッパは、グリッパが把持対象物（搬送作業の対象物）を把持する部分にクッション材を用いているため、把持の際の衝撃力が緩和されるが、その反面、把持する際の保持力が、単純にクッション材と把持対象物の間の摩擦力に依存することになる。そのため、図９に示すように、把持方向と交差する方向には保持力が弱く、把持対象物が落下したり、把持された把持対象物の位置や姿勢等が変化したりしやすいという課題を有している。

【0006】

本発明の目的は、把持対象物を柔軟に把持しながら、かつ、保持力が高いグリッパを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

発明者は、グリッパに設けられて把持対象物と接触するグリップ部材を把持層と海島構造層と柔軟層とを含む積層構造を有するように構成し、海島構造層は、把持層と接触する所定の樹脂材料で構成される実体部と、前記所定の樹脂材料が存在しない空隙部とが混在し、実体部が、把持方向に沿って見て海島状に、かつ、把持方向に沿って見た際に互いに隣接する前記実体部の間の距離が前記把持層の厚みよりも大きくなるように分布するグリップ部材を構成すると、把持対象物を柔軟に把持しながら保持力が高められることを知見し、本発明を完成させた。

【0008】

本発明は、把持対象物を把持するよう開閉可能に設けられた爪部材と、把持対象物を把持する際に把持対象物と接触するように爪部材に取り付けられたグリップ部材とを有するグリッパであって、前記グリップ部材は、把持層と、海島構造層と、柔軟層とを含み、これら層が把持対象物の側から順次積層された積層構造に構成されており、前記把持層は平板状に形成され、前記柔軟層は樹脂製であり、前記柔軟層を構成する樹脂の硬度は、海島構造層の実体部を構成する材料の硬度以下であり、前記海島構造層は、把持部と接触する所定の樹脂材料で構成される実体部と、前記所定の樹脂材料が存在しない空隙部とが混在するように構成され、前記実体部が、把持方向に沿って見て海島状に、かつ、把持方向に沿って見た際に互いに隣接する前記実体部の間の距離が前記把持層の厚みよりも大きくなるように分布している、グリッパである（第１発明）。

【0009】

第１発明において、好ましくは、前記把持層は、ＪＩＳ－Ｋ６２５３に準拠するデュロＡ硬度で３０～８０ＨＤＡの樹脂製であり、前記海島構造層の実体部は樹脂製であり、海島構造層の実体部を構成する樹脂の硬度が、把持層を構成する樹脂の硬度よりも高い（第２発明）。また、第１発明において、好ましくは、前記海島構造層の実体部が、把持層に対し、接着、粘着もしくは溶着により一体化されている（第３発明）。また、第１発明において、好ましくは、前記海島構造層の実体部が、柔軟層に対し、接着、粘着もしくは溶着により一体化されている（第４発明）。また、第１発明において、好ましくは、前記グリップ部材は、その一部が前記把持層となるように構成された中空構造の外皮部材を含むように構成され、少なくとも柔軟層となる部材が、外皮部材の内側に配置されている（第５発明）。また、第５発明において、好ましくは、さらに、海島構造層の実体部となる部材が、外皮部材の内側に配置されている（第６発明）。

【発明の効果】

【0010】

本発明のグリッパ（第１発明）によれば、把持対象物を柔軟に把持しながら、かつ、保持力が高められるとの効果が得られる。さらに、第２発明によれば、より保持力が高められる。また、第３発明または第４発明によれば、海島構造層の実体部を効果的にグリップ部材に一体化できるとの効果も得られる。また、第５発明または第６発明によれば、柔軟層または海島構造層の実体部を把持層と簡単に一体化できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明のグリッパを取り付けた産業用ロボットの模式図である。

【図2】本発明のグリッパの構成を示す図である。

【図3】本発明第１実施形態のグリッパの爪部材とグリップ部材の構造を示す断面図である。

【図4】本発明第１実施形態のグリッパのグリップ部材の海島構造層の実体部と柔軟層の構造を示す斜視図である。

【図5】本発明第１実施形態のグリッパにより把持対象物を把持した際の、グリップ部材の変形形態を示す断面図である。

【図6】海島構造層の実体部の他の例を示す図である。

【図7】海島構造層の実体部のさらに他の例を示す図である。

【図8】他の実施形態のグリッパの爪部材やグリップ部材の構造を示す断面図である。

【図9】従来のグリッパにより把持対象物を把持した際の、クッション部材の変形を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下図面を参照しながら、産業用ロボットに取り付けられるグリッパを例として、発明の実施形態について説明する。なお、発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。例えば、本発明のグリッパは、産業用ロボットだけでなく、家庭内や病院等で用いられるロボットにも使用できる。

【0013】

図１は、本発明第１実施形態のグリッパ１０を取り付けた産業用ロボットの模式図である。グリッパ１０は、ロボットのアームＡの先端部に取り付けられて使用される。ロボットのアームの具体的形式や形態は特に限定されない。アームＡは多関節式であってもよいし、平行移動式のアームであってもよい。

【0014】

図２は、本発明のグリッパ１０の構成を示す図である。本発明のグリッパは、開閉動作によって、把持対象物９９（作業対象物とも記載する）を把持することができ、本発明のグリッパを備える産業用ロボットは把持対象物を把持して搬送することができる。

【0015】

グリッパ１０は、駆動部１９と爪基部１８，１８を有する。駆動部１９に備えられた動力装置(例えばモータや圧力シリンダー等)と機構(例えば減速機構や、リンク、カム等)により爪基部１８，１８が開閉運動し、後述する爪部材１１，１１やグリップ部材１２，１２を開閉する。例えば、本実施形態では、電動モータとボールねじを組み合わせて、爪基部１８，１８が平行に開閉するよう、駆動部１９が構成されている。なお、駆動部１９や爪基部１８の具体的構成や機構は、特に限定されず、爪部材やグリップ部材を平行に開閉させるものであってもよく、コンパス状に開閉させるものであってもよい。また、爪基部１８，１８は必須ではなく、駆動部１９により後述する爪部材１１，１１が直接開閉駆動されてもよい。爪基部１８，１８があれば、グリッパ１０において爪部材１１やグリップ部材１２を交換しやすくなって便利である。

【0016】

グリッパ１０は、爪部材１１，１１とグリップ部材１２，１２とを有する。爪部材１１は、グリッパ１０が把持対象物９９を把持するよう、開閉可能に設けられている。本実施形態では、爪部材１１は爪基部１８にネジ等によって取り付けられて、開閉可能とされている。グリップ部材１２は、爪部材１１に取り付けられており、爪部材とともに開閉動作する。また、グリップ部材１２は、把持対象物９９を把持する際に、把持対象物９９と直接接触するように設けられる。

【0017】

グリッパ１０の把持動作に伴い、爪部材１１およびグリップ部材１２が移動する方向を以下、「把持方向」という。図２において、把持方向は、図の左右方向である。
また、本実施形態では、爪部材１１とグリップ部材１２とが、それぞれ、対をなすように２つ設けられている。これにより、グリップ部材１２，１２の間に置かれた把持対象物が、爪部材１１，１１の間隔が狭まることにより、グリップ部材１２，１２の間に把持される。爪部材１１とグリップ部材１２の数は、２つに限定されず、１つ、もしくは３つ以上であってもよい。

【0018】

爪部材１１やグリップ部材１２の構成について、以下、より詳細に説明する。
図３は、第１実施形態のグリッパ１０における爪部材１１とグリップ部材１２の構造を示す断面図である。図３の左上の図が、図２における左側の爪部材１１とグリップ部材１２に対応した視点での断面図となっている。図３の左上の図および、図３左下の図（Ｘ－Ｘ断面図）において、把持方向は図の左右方向となっており、図３右上の図（Ｙ－Ｙ断面図）において、把持方向は紙面奥行き方向となっている。

【0019】

爪部材１１は、駆動部１９により与えられる爪基部１８の開閉運動が、グリップ部材１２に良く伝わるように、金属やプラスチック等、グリップ部材１２に比べ硬質な材料で形成されている。必須ではないが、グリッパ１０による把持が行われる際に、爪部材１１と把持対象物９９の間にグリップ部材１２が挟まれるようになって、爪部材１１が、グリップ部材１２を介して把持対象物９９を押すように、爪部材１１が構成されていることが好ましい。

【0020】

グリップ部材１２は、把持層１２１と、海島構造層１３１と、柔軟層１３０とを含む。グリップ部材１２は、これら層１２１，１３１，１３０が把持対象物（９９）の側からこの順番に順次積層された積層構造に構成されている。
ここで、把持層１２１とは、把持対象物と接触するように設けられた層のことである。また、把持層１２１の外表面を、以後、把持面１２Ｓと呼ぶ。
グリップ部材１２は、爪部材１１に比べ柔軟であり、グリッパ１０が把持対象物９９を把持する際には、グリップ部材１２が変形しながら、把持対象物９９が把持される。

【0021】

把持層１２１は、最も把持対象物に近い側に設けられる、平板状に形成された層である。好ましくは、把持層１２１は、ＪＩＳ－Ｋ６２５３に準拠するデュロＡ硬度で３０～８０ＨＤＡの樹脂により構成される。把持層１２１が樹脂により構成される場合には、把持層１２１を構成する樹脂は、シリコーンゴムやアクリロニトリルブタジエンゴムや、ウレタンゴム等のゴムや熱硬化性樹脂であってもよく、オレフィン系熱可塑性エラストマーやスチレン系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマーであってもよく、軟質塩化ビニル樹脂や酢酸ビニル樹脂（EVA樹脂）などの熱可塑性樹脂であってもよい。これら樹脂には、必要に応じ、各種添加剤やフィラー等が配合されていてもよい。

【0022】

把持層１２１を構成する材料は樹脂に限定されない。また、把持層１２１を構成する材料にやや硬質な材料が含まれていても、把持層１２１の厚みｔを薄く、例えば０．３～１ｍｍとすれば、把持層１１を把持方向に柔軟に変形可能にできる。把持層を構成する他の材料や素材の例としては、例えば布材に樹脂を塗布もしくは含浸させた材料（例えば、人工皮革素材やターポリン材等）や、布や紙や樹脂シート等を積層した積層材料などが例示できる。もちろん、把持層１２１は単層で構成されていてもよい。

【0023】

柔軟層１３０は樹脂製であり、柔軟層１３０は、把持対象物が把持される際に、柔軟層が把持方向に柔軟に変形しうる程度の柔軟性を有している。柔軟層１３０を構成する樹脂の硬度は、後述する海島構造層１３１の実体部を構成する材料の硬度以下である。

【0024】

柔軟層１３０を構成する樹脂は、ゴムや熱可塑性エラストマー、軟質な熱可塑性樹脂や、柔軟なゲル材料等であってもよい。柔軟層１３０を構成する樹脂は、特に発泡樹脂であることが好ましい。
柔軟層１３０を構成する発泡樹脂は、連続気泡構造を有する発泡樹脂であってもよく、独立気泡構造を有する発泡樹脂であってもよい。グリップ部材１２の柔軟性を高める観点からは、連続気泡構造を有する発泡樹脂により柔軟層１３０が構成されることが好ましい。

【0025】

柔軟層１３０を構成する発泡樹脂の硬さは、ＪＩＳ－Ｋ６２５４もしくはＪＩＳ－Ｋ６４００－２に準拠して測定した２５％圧縮時の荷重（加圧力）が５～２００ｋＰａとなる硬さであることが好ましい。なお、発泡樹脂がウレタンスポンジの場合には、ＪＩＳ－Ｋ６４００－２に準拠して測定し、発泡樹脂がエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）やクロロプレンゴム（ＣＲ）などのゴムスポンジの場合には、ＪＩＳ－Ｋ６２５４に準拠して測定するものとする。

【0026】

連続気泡構造を有する発泡樹脂は、例えば、発泡ウレタン樹脂や、発泡させた後破泡させた発泡ゴム等であってもよい。発泡樹脂が連続気泡構造を有していることにより、グリップ部材１２の柔軟な変形が促される。なお、連続気泡構造を有する発泡樹脂は、独立気泡構造の気泡を一部含んでいてもよい。

【0027】

柔軟層１３０がより柔軟な変形を許容するよう、柔軟層１３０には、１つ以上の穴が開けられていてもよい。穴は、把持方向に延在するように複数開けられていてもよく、あるいは、爪部材の延在方向に延在するように複数開けられていてもよい。また、柔軟層１３０は、中空の風船状に形成されたものであってもよい。

【0028】

海島構造層１３１は、把持部と接触する所定の樹脂材料で構成される実体部と、前記所定の樹脂材料が存在しない空隙部とが混在するように構成され、前記実体部が、把持方向に沿って見て海島状に、かつ、把持層に沿って見て、把持層の厚みｔよりも大きい距離（Ｇ１，Ｇ２）の空隙部１３３を有している。すなわち、海島構造層１３１は、所定の材料で構成される実体部１３２，１３２と、かかる材料が存在しない空隙部１３３，１３３とが混在するように構成され、海島構造層の実体部１３２，１３２が把持層１２１と接触している。なお、必須ではないが、把持層１２１の厚みｔよりも、海島構造層１３１の厚みＴ１が、厚いことが好ましい。

【0029】

海島構造層の空隙部１３３，１３３は、好ましくは、把持方向に海島構造層を貫通するように設けられる。なお、空隙部は必ずしも貫通している必要はなく、例えば有底穴状に設けられていてもよいが、その場合は、把持層１２１の側に穴が面するように海島構造層の空隙部１３３，１３３が設けられることが好ましい。

【0030】

必須ではないが、好ましくは本実施形態のように、海島構造層１３１の実体部が樹脂製であり、海島構造層１３１の実体部を構成する樹脂の硬度が、把持層１２１を構成する樹脂の硬度や柔軟層１３０を構成する発泡樹脂の硬度よりも高くされる。海島構造層１３１の実体部を構成する樹脂は、ゴムや熱可塑性エラストマーや、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などであってもよい。

【0031】

必須ではないが、例えば本実施形態のように、海島構造層１３１の実体部は、図４に示すような形態で設けられる。図４には、柔軟層１３０と海島構造層１３１の実体部のみを抜き出して斜視図で示している。本実施形態の海島構造層１３１の実体部は、柱状もしくはブロック状に形成され、所定の平面パターンで柔軟層１３０の上に並べられ、実体部１３２，１３２の間の部分が空隙部１３３，１３３となって構成されている。この実施形態では、把持方向に沿って見た際に互いに隣接する実体部１３２，１３２の間の距離Ｇ１，Ｇ２が、空隙部１３３の距離となる。距離Ｇ１，Ｇ２は異なっていてもよい。

【0032】

本実施形態では、略直方体状の実体部１３２，１３２が、直交する仮想的な格子の頂点に位置するように配置されて、海島構造層１３１が構成されるが、海島構造層の具体的構成はこれに限定されず、後述する他の実施形態のように、他の構成であってもよい。

【0033】

また、必須ではないが、好ましくは本実施形態のように、海島構造層１３１の実体部が、把持層１２１に対し、接着されている。海島構造層１３１の実体部が、把持層１２１に対し、粘着、溶着もしくは一体成型されていることも好ましい。

【0034】

また、必須ではないが、好ましくは本実施形態のように、海島構造層１３１の実体部が、柔軟層１３０に対し、接着されている。海島構造層１３１の実体部が、柔軟層１３０に対し、粘着、溶着もしくは一体成型されていることも好ましい。

【0035】

また、必須ではないが、好ましくは、本実施形態のように、グリップ部材１２は、外皮部材１２０を含むように構成される。外皮部材１２０は、その一部が把持層１２１となるように構成された中空構造の部材である。そして、少なくとも柔軟層１３０となる部材が、外皮部材１２０の内側（中空構造の中空部）に配置されることが好ましい。さらに好ましくは、海島構造層１３１の実体部となる部材も、外皮部材１２０の内側（中空部）に配置される。

【0036】

また、必須ではないが、好ましくは本実施形態のように、グリップ部材１２には、把持対象物９９を把持した際に外皮部材１２０内部の空気が外皮部材の外に抜ける通気口１２４が設けられている。通気口１２４が設けられることにより、把持対象物を把持する際のグリップ部材１２の柔軟な変形が促される。
本実施形態においては、中空箱状に形成された外皮部材１２０の一側面が取り除かれたようになっており、その部分が通気口１２４となっている。通気口の具体的形態は他の形態であってもよい。例えば、後述する実施形態のように、通気口は爪部材に設けられていてもよく、爪部材とグリップ部材の接続部に設けられていてもよい。

【0037】

必須ではないが、本実施形態におけるグリップ部材１２の外皮部材１２０は、以下の形態を有する。外皮部材１２０は、把持層１２１となる平板状の壁（以下「把持壁」とも記載する）と、側壁１２２，１２３を有するような、箱状の中空形状に一体成型されている。
ここで、側壁１２２，１２３とは、把持動作の開閉方向（把持方向）に沿って延在する壁部のことであり、かつ、側壁１２２，１２３は、把持壁（１２１）に対し把持対象物９９と反対方向に延在している。把持方向に沿って延在する側壁１２２，１２３は、好ましくは、平板状もしくは円筒状に設けられる。

【0038】

平板状の把持層１２１は、完全な平板である必要はなく、後述する他の実施形態における把持層のように、やや膨らんだりへこんだりした湾曲面や球面の把持層であっても、おおむね平らであれば、平板状の把持層に含まれる。
また、把持層１２１が把持対象物９９と接触する把持面１２Ｓには、摩擦力や表面の粘着性を調節するために、突起、穴、凸条や凹溝、チェッカリング、ドットパターンや、梨地、しわ、シボ、などの地模様が設けられていてもよい。把持層１２１の把持面１２Ｓ側が樹脂により構成される場合には、樹脂にシリカ粒やゴム粒などの粒状体を練りこんで、当該粒状体が把持面１２Ｓに露出するようにしてもよい。あるいは、把持面１２Ｓには、シリコーンゴムやＥＶＡ樹脂、不織布、樹脂フィルム（ポリイミドフィルム、ＰＥＴフィルム等）などの、把持壁とは異なる材料で構成される表面層が設けられていてもよい。

【0039】

グリップ部材１２と爪部材１１の一体化（取り付け）は、特に限定されない。本実施形態では、外皮部材１２０に、袋状の穴を設けた取り付け部１２５を設けておき、取り付け部の１２５の穴に爪部材１１を挿入して、グリップ部材１２と爪部材１１の一体化が行われる。脱落防止等の必要に応じて、外皮部材１２０と爪部材１１の間をねじ止めしたり、両者を接着剤や粘着剤、粘着テープなどで固定したりしてもよい。あるいは、爪部材１１に、柔軟層１３０、海島構造層１３１の実体部、把持層１２１を、接着剤等により順次積層一体化して、グリップ部材１２を構成しつつ爪部材１１に一体化してもよい。

【0040】

上記グリッパ１０を構成するための部材等の製造方法について説明する。
駆動部１９や爪基部１８、爪部材１１等については、従来公知の産業用ロボットの部材と同様に製造できる。
グリップ部材１２の把持層１２１（外皮部材１２０）については、ゴム材料や熱可塑性エラストマー材料の射出成型や注型成形等により製造することができる。また、グリップ部材１２の柔軟層１３０については、公知の発泡ウレタンスポンジをカットするなどして製造できる。また、グリップ部材１２の海島構造層１３１については、ゴム材料や熱可塑性エラストマー材料などで形成されたシート材を、所定の大きさの形状にカットして実体部１３２，１３２を製造し、実体部１３２，１３２を所定の配置で把持層１２１もしくは柔軟層１３０に対し粘着テープや接着剤などによって一体化して製造できる。
柔軟層１３０や海島構造層１３１を外皮部材１２０の内側に押し込んでこれらを互いに一体化すれば、上記グリップ部材１２が得られる。

【0041】

上記第１実施形態のグリッパ１０の作用効果について説明する。
上記グリッパ１０によれば、把持対象物９９を把持する際に、グリップ部材１２が特定の形態に変形しながら把持対象物９９を把持するので、把持対象物を柔軟に把持しながら、かつ、保持力が高められる。そして、把持対象物を柔軟に把持できれば、多様な形状の把持対象物を多様な姿勢で把持できるようになり、把持操作のロバスト性が高められる。

【0042】

ここで、把持対象物９９を把持する際の保持力とは、把持方向に対し直交する方向（例えば図２における上下方向）に把持対象物を動かそうとする際に、それに抗しうる力の大きさのことである。保持力が小さいと、図１や図２のようなグリッパの姿勢で把持対象物９９を鉛直方向上方に持ち上げようとしても、把持対象物が落ちやすい。

【0043】

特許文献１にあるような従来のクッション材（例えばウレタンスポンジ）８２，８２を爪部材８１，８１の先端に備えるグリッパを図９に示すが、こうした従来技術では、保持力がもっぱら、クッション材８２と把持対象物の間の摩擦力に依存していたため、クッション材８２が柔軟であるとクッション材が把持方向と直交する方向に変形して保持力が低下しやすく、把持対象物９９が滑って、簡単に抜け落ちやすい。すなわち、従来公知のクッション材では、クッション材の柔軟さとグリッパの保持力を共に向上させることはできなかった。

【0044】

上記第１実施形態のグリッパ１０においては、グリップ部材１２は、把持層１２１と、海島構造層１３１と、柔軟層１３０とを含み、これら層が把持対象物９９の側から順次積層された積層構造に構成されており、把持層１２１は平板状に形成され、柔軟層１３０は樹脂製であり、柔軟層１３０を構成する樹脂の硬度は、海島構造層の実体部を構成する材料の硬度以下であり、海島構造層１３１は、把持部と接触する所定の樹脂材料で構成される実体部と、前記所定の樹脂材料が存在しない空隙部とが混在するように構成され、前記実体部が、把持方向に沿って見た際に互いに隣接する前記実体部の間が前記把持層の厚ｔよりも大きい距離（Ｇ１，Ｇ２）の空隙部１３３，１３３を有している。そのため、このようなグリップ部材１２の把持層１２１が把持対象物９９に押し付けられると、図５のようにグリップ部材１２が変形することになる。

【0045】

図５は、グリップ部材１２に把持対象物９９が押し付けられた際の変形状態を示す断面図であり、図５の上の断面図が図３左上の断面図と対応し、図５の下の断面図が図３左下の断面図と対応している。

【0046】

上記第１実施形態のグリッパ１０により、把持対象物９９が把持されると、柔軟な平板状の把持層１２１のうち、特に把持対象物９９と接触する部分が爪部材１１に向かって押し込まれる。

【0047】

この時、グリップ部材１２では、海島構造層１３１の実体部と把持層１２１が互いに接触し、把持方向に沿って見て海島状に分布するようにされているため、海島構造層１３１の実体部と把持層１２１が互いに接触する部分では、相対的に把持層１２１が把持方向に変形しにくく、海島構造層１３１の空隙部では、相対的に把持層１２１が把持方向に変形しやすくなっている。
本実施形態では、海島構造層１３１の実体部がブロック状の実体部１３２，１３２を散在させたように構成されているので、実体部１３２，１３２に対応する部分が、海島構造の島に対応する部分となり、この部分で、把持層１２１が把持方向に変形しにくくなる。また、本実施形態では、海島構造層１３１の空隙部においてブロック状の実体部１３２，１３２を取り囲むように所定の距離（Ｇ１，Ｇ２）で空隙部１３３，１３３が設けられるように構成されているので、空隙部１３３，１３３に対応する部分が、海島構造の海に対応する部分となり、この部分では、把持層１２１が把持方向に変形しやすくなる。

【0048】

したがって、グリップ部材１２に把持対象物９９が押し付けられると、把持層１２１が把持方向に変形しやすい部分としにくい部分が海島状に設けられることになって、把持層１２１は、把持方向に変形しやすい部分（空隙部１３３，１３３に対応する部分）では、把持層１２１が把持対象物に追従して柔軟に変形し、グリップ部材１２に把持対象物９９が食い込むようになる一方で、把持層１２１が把持方向に変形しにくい部分（実体部１３２，１３２に対応する部分）では、把持対象物９９を支持する力がより大きくなる。上記実施形態のグリッパ１０では、把持層１２１の厚みｔよりも大きな距離Ｇ１，Ｇ２の空隙部１３３が海島構造層１３１に設けられているため、このような把持層の変形が生じやすい。

【0049】

把持方向と直交する方向に把持対象物９９を移動させようとすると、把持方向に変形しにくい部分（実体部１３２，１３２に対応する部分）で、把持対象物９９が引っかかるようになって、把持層１２１と把持対象物９９が相対的に滑ってしまうことが抑制され、保持力が高められる。したがって、この作用により、上記実施形態のグリッパによれば、把持対象物９９を柔軟に把持しながら、かつ、保持力が高められる。

【0050】

保持力をより高める観点からは、把持層１２１は、ＪＩＳ－Ｋ６２５３に準拠するデュロＡ硬度で３０～８０ＨＤＡの樹脂製であり、かつ、海島構造層の実体部が樹脂製であり、海島構造層の実体部を構成する樹脂の硬度が、把持層を構成する樹脂の硬度および柔軟層を構成する樹脂の硬度よりも高いことが好ましい。このようにされていると、グリップ部材１２がより柔軟なものとなるとともに、海島構造層１３１の実体部１３２の部分が把持層１２１を裏側からしっかりと支えることになり、把持層１２１がより把持対象物９９に引っかかりやすくなって、より保持力が高められるからである。

【0051】

保持力をより高める観点からは、海島構造層１３１の実体部が、把持層１２１に対し、接着、粘着もしくは溶着により一体化されていることが好ましい。このようにされていると、把持層１２１に対し、海島構造層１３１の実体部１３２，１３２が横滑りしなくなるため、把持層１２１と実体部１３２が接触する部分が移動せず、把持層１２１がより把持対象物９９に引っかかりやすくなるからである。また、海島構造層１３１の実体部が、把持層１２１に対し、接着、粘着もしくは溶着により一体化されていれば、海島構造層１３１の実体部を効果的にグリップ部材１２に一体化できるとの効果も得られる

【0052】

保持力をより高める観点からは、海島構造層１３１の実体部が、柔軟層１３０に対し、接着、粘着もしくは溶着一体化されていることが好ましい。このようにされていると、把持層１２１に対し、海島構造層１３１の実体部１３２，１３２が横滑り／横移動しにくくなるため、把持層１２１と実体部１３２が接触する部分が移動しにくく、把持層１２１がより把持対象物９９に引っかかりやすくなるからである。また、海島構造層１３１の実体部が、柔軟層１３０に対し、接着、粘着もしくは溶着により一体化されていれば、海島構造層１３１の実体部を効果的にグリップ部材１２に一体化できるとの効果も得られる。

【0053】

また、柔軟層１３０を把持層１２１と簡単に一体化させるとの観点からは、グリップ部材１２は、外皮部材１２０を含むように構成され、外皮部材１２０の一部が前記把持層１２１となるように、外皮部材１２０は中空構造に構成され、少なくとも柔軟層１３０となる部材が、外皮部材１２０の内側（中空部）に配置されていることが好ましい。

【0054】

また、柔軟層１３０や海島構造層１３１を把持層１２１と簡単に一体化させるとの観点からは、さらに、海島構造層１３１の実体部となる部材も、外皮部材１２０の内側（中空部）に配置されていることが好ましい。

【0055】

また、保持力をより高める観点からは、把持層１２１の厚みｔよりも、海島構造層１３１の厚みＴ１が、厚いことが好ましい。このようにされていると、把持層１２１が海島構造層１３１の空隙部１３３，１３３の部分で柔軟層１３０に底づきしにくくなってより柔軟に変形でき、実体部１３２，１３２と接触する部分の把持層によって把持対象物９９をよりしっかりと保持できるからである。

【0056】

また、保持力をより高める観点からは、さらに、把持動作の開閉方向に沿って見て、少なくとも、把持対象物９９が把持層１２１に接触する領域Ｑを挟むように、実体部１３２，１３２が対をなして設けられることが好ましい。このように実体部１３２，１３２が対をなして設けられると、把持層１２１が把持対象物９９を包み込むように変形しながら、実体部１３２，１３２と接触する部分で、把持層１２１が把持対象物９９を両側から挟み込むように支持するようになるため、特に保持力が高められる。

【0057】

また、保持力をより高める観点からは、さらに、把持動作の開閉方向に沿って見て、少なくとも、把持対象物９９が把持層１２１に接触する領域Ｑに対し、実体部１３２，１３２が爪部材１１の先端（１１ｔ）側に設けられることが好ましい。このようにされていると、爪の先端側に位置する実体部１３２，１３２と接触する部分の把持層１２１が、把持対象物９９を爪の先端側で押圧するように支持するので、爪部材１１の先端側から把持対象物９９が抜け落ちにくくなり、特に保持力が高められる。

【0058】

かかる作用により、上記第１実施形態のグリッパ１０は、把持対象物を柔軟に把持しながら、かつ、把持方向に直交する方向の保持力が高められる。

【0059】

上記第１実施形態のグリッパ１０にかかる発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分については同じ番号を付して説明し、その詳細な説明を省略する。また、これら実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。

【0060】

海島構造層の具体的構成は変更可能である。上記第１実施形態の説明では、略直方体状の実体部１３２，１３２が、格子の交点上に配置されるような海島構造層１３１を例示したが、実体部の形状は、柱状であってもよく、例えば、円柱状や角柱状であってもよい。また、実体部の形状は、錐状、台状であってもよく、例えば、角錐状や円錘状であってもよい。また、これら実体部が配置される平面パターンは、三角形や六角形を仮想的に敷き詰めた際の各頂点に実体部が位置するような平面パターンであってもよい。図６に、海島構造層の変形例として、把持方向に沿って見た際の実体部１３２の変形例と配置の平面パターンを例示する。図６（ａ）では、円柱状の実体部１３２，１３２が、正三角形を敷き詰めたような平面パターンで配置された例を示す。また、図６（ｂ）では、三角柱状の実体部１３２，１３２が、正六角形を敷き詰めたような平面パターンで配置された例を示す。

【0061】

実体部１３２は、把持方向に沿う方向に延在するよう設けられることが好ましいが、実体部１３２の延在方向が、把持方向や把持面１２Ｓの法線に対し傾くように設けられていてもよい。実体部が傾いて設けられる場合には、柔軟層１３０から把持層１２１に向かうにしたがって爪部材１１の先端部から爪部材の根元部分に向かうような方向に傾いて設けられることが好ましい。

【0062】

また、上記第１実施形態の説明では、海島構造層１３１において、実体部１３２の部分が島に相当し、空隙部１３３の部分が海に相当する実施形態について説明したが、実体部と空隙部の海／島の関係は逆であってもよい。図７には、海島構造層の他の変形例を示す。変形例の海島構造層２３１の実体部は、障子の桟のような構造をしている。すなわち、海島構造層２３１の実体部は、層の厚み方向に延在する複数本の縦板と横板が互いに交差するように一体化された構造を有する。この構造は、所定の厚みの板材に、多数の矩形状の貫通穴を所定の平面パターンで連接した構造とみることもできる。

【0063】

第２実施形態の海島構造層２３１であっても、同様に、空隙部２３３の部分で把持層が柔軟に変形しつつ、実体部２３２の部分が接触する部分で把持層がしっかりと把持対象物を保持し、保持力が高められる。このように、海島構造層は、把持方向に沿って延在する板状の部材が所定の間隔を隔てて連設された構造を有していてもよく、あるいは、海島構造層は、板材に多数の穴が所定の平面パターンで連設された構造を有していてもよい。また、海島構造層は、いわゆるハチの巣状の構造であってもよい。

【0064】

また、海島構造層の実体部は、複数の凸条や線材、凹溝が略平行に連設される平面パターンで設けられてもよい。この場合、複数の凸条や線材、凹溝が延在する方向は、爪部材の幅方向、すなわち、把持方向に沿って見て、爪部材の根元から先端部に向かう方向に直行する方向（図３右上の図における左右方向）におおむね沿う方向であることが好ましい。線状の実体部に支持されて把持層が把持対象物９９に引っかかる部分が、爪部材の先端側に生じて、把持対象物が爪の先端部から抜け落ちにくくなるからである。

【0065】

こうした海島構造層は、ゴムや熱可塑性樹脂を射出成型して製造することもでき、または、所定の材料により形成された板材を切削加工するなどして製造することもできる。柔軟層の表面に、所定の材料で形成された紐状の素材を並べるように接着一体化して、海島構造層を形成することもできる。海島構造層の実体部が樹脂以外の材料により構成される場合では、柔軟層や把持層を構成する材料の硬度を評価したのと同じ測定方法で海島構造層の実体部の材料の硬度を測定して比較すればよい。

【0066】

また、海島構造層３３１は、図８に示す実施形態のように、実体部３３２，３３２と空隙部３３３，３３３が、交互に、同心円状に設けられたものであってもよい。
図８の実施形態では、把持層３２１が、把持対象物に向かってやや凸形状となるような平板状に形成されている。また、本実施形態のように、把持層３２１を含む外皮部材３２０を中空のカップ状に形成し、外皮部材３２０の内側に海島構造層３３１と柔軟層（例えば発泡ウレタンスポンジ製）３３０を入れて、外皮部材３２０の開口縁の部分を、爪部材３１に接着して、爪部材３１に把持層３２１、海島構造層３３１、柔軟層３３０を一体化してもよい。

【0067】

また、爪部材に対するグリップ部材（把持層、海島構造層、柔軟層）の取り付けは、爪部材に対し、柔軟層、海島構造層、把持層を、接着剤や粘着剤、粘着テープなどによって、順次積層一体化する取り付けであってもよい。

【0068】

また、上記実施形態の説明では、把持層１２１と海島構造層１３１、柔軟層１３０がそれぞれ互いに異なる材料で形成され、一体化される実施形態を中心に説明したが、発明はこれに限定されず、把持層１２１と海島構造層１３１、柔軟層１３０の構成材料が共通していてもよい。例えば、把持層１２１と海島構造層１３１の実体部を同じゴム材料で一体成型し、その後、柔軟層１３０を取り付けるようにしてもよい。あるいは、海島構造層１３１の実体部と柔軟層１３０を発泡樹脂により一体成型するようにして、その後、海島構造層１３１の側に把持層１２１を取り付けるようにしてもよい。

【0069】

上記実施形態の説明では、主に爪部材が硬質な部材である形態を中心に説明したが、把持の際に、爪部材と把持対象物の間に柔軟なグリップ部材を介して、把持する力を把持対象物に伝えられるものである限りにおいて、爪部材は特に限定されない。例えば、爪部材は金属製や硬質プラスチック製などの剛性の高い部材であってもよいが、爪部材はゴム製や軟質プラスチック製であってもよい。また、爪部材を中空として、内部に気体や液体を入れて爪部材の剛性を可変にしてもよい。また、爪部材は、可動部を有し、屈曲等の能動的な変形が可能となるように構成されたものであってもよい。

【0070】

グリッパにより把持されるべき把持対象物の形状や性質は、把持操作が可能なものであれば、特に限定されない。上記実施形態のグリッパは柔軟性に富んでいるため、直方体状や円筒、多角錘、多面体、球体、楕円体など、多彩な形状の把持対象物を、多様な姿勢で把持することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0071】

グリッパはロボットアームの先端に取り付けられて、例えば搬送作業に使用でき、産業上の利用価値が高い。

【符号の説明】

【0072】

Ａ ロボットアーム
１０ グリッパ
１１ 爪部材
１２ グリップ部材
１２０ 外皮部材
１２１ 把持層
１２２、１２３ 側壁
１２４ 通気口
１３０ 柔軟層
１３１ 海島構造層
１３２ 実体部
１３３ 空隙部
９９ 把持対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】