JP6066585B2 - ハンド装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、生産ラインで組立、搬送及び箱詰め作業等を行う際に被把持物を把持するハンド装置に関する。

近年、自動車等の生産ラインでは、組立、搬送及び箱詰め作業等の自動化が進み、汎用ロボットのアーム先端に取り付けられたハンド装置で被把持物を把持して上記各作業を行っている。

ところで、上記ハンド装置を用いて上記各作業を行う際、被把持物の形状や大きさが変わるたびに、それに対応する専用のハンド装置を用意して被把持物を把持すると、ハンド装置を複数用意する必要があり、コストが嵩むとともに、作業時に各ハンド装置を切り替えなければならず、時間がかかり煩雑である。

また、表面に塗装やメッキ処理が施された被把持物を搬送する場合、被把持物の表面に打痕や傷がつかない対策をハンド装置の把持部分に追加で施す必要があり、このことにおいてもコストが嵩むこととなる。

これらを回避するために、例えば、特許文献１の如きハンド装置を用いて被把持物を搬送することが考えられる。上記ハンド装置は、内部に収容空間が形成された柔軟性を有する球状の袋体と、上記収容空間に収容された多数の粒状体とを備え、上記袋体には、上記収容空間に負圧を作用させる吸引機が接続されている。そして、上記袋体を被把持物に覆い被せるように押し当てて各粒状体を上記収容空間で流動させることにより袋体を被把持物の外形に沿わせ、その状態で上記吸引機を作動させて収容空間を負圧にすることにより上記各粒状体を被把持物の外形に沿う型崩れしない一つの塊体にして（所謂ジャミング転移現象を利用することにより各粒状体を一つの塊体にして）上記被把持物を把持するように構成されている。これにより、被把持物の形状や大きさが変わっても１つのハンド装置で把持することができ、しかも、被把持物に打痕や傷をつけることなく把持できるようになっている。

米国特許出願公開第２０１０／００５４９０３号明細書（段落００４２欄、図１）

しかし、特許文献１のハンド装置は、袋体全体が柔軟性を有しているので、各粒状体の塊体が被把持物を把持する際、その把持力が上記袋体における被把持物を把持する部分の反対側、すなわち袋体における吸引機との接続部分周辺に作用して当該領域が被把持物から離れる方向に変形し易い。したがって、各粒状体の塊体から被把持物に力が加わり難くなってしまい、被把持物が重い場合や、掴み代が少ない形状であると把持できなくなるおそれがある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、重い被把持物や掴み代の少ない被把持物であっても把持できる汎用性の高いハンド装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、被把持物を把持しない袋体の領域を被把持物を把持する袋体の領域よりも収容空間を負圧状態した際の耐性を大きく設定したことを特徴とする。

具体的には、内部に収容空間が形成された柔軟性を有する袋体と、上記収容空間に収容された多数の粒状体と、上記袋体に接続され、上記収容空間に負圧を作用させる吸引手段とを備え、上記袋体を被把持物に覆い被せるように押し当てて上記各粒状体を上記収容空間で流動させることにより上記袋体を上記被把持物の外形に沿わせ、上記吸引手段で上記収容空間を負圧にすることにより、上記各粒状体を上記被把持物の外形に沿う形崩れしない一つの塊体にして上記被把持物を把持するように構成されたハンド装置において、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、上記粒状体は、粒径が０．１〜４．０ｍｍの発泡ポリエチレンからなり、上記袋体における上記吸引手段との接続部分から上記被把持物を把持する側に亘る所定領域における上記収容空間の負圧状態に対する耐性が、他の部分より大きく設定されていることを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記所定領域の厚みが、上記他の部分より厚く設定されていることを特徴とする。

第３の発明では、第２の発明において、上記所定領域の内面が上記他の部分よりも収容空間に膨出していることを特徴とする。

第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、上記所定領域の外面には、上記袋体における上記吸引手段との接続部分から上記被把持物を把持する側に向かって放射状に延出する複数の補強リブが突設され、該各補強リブには、延出方向に所定の間隔をあけて複数の切れ目が形成されていることを特徴とする。

第５の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、上記所定領域の外面には、上記袋体における上記吸引手段との接続部分から上記被把持物を把持する側に向かって延出し、その延出端側が上記袋体における上記吸引手段との接続部分を中心に周方向に複数個所で離間する一方、基端側がそれぞれ繋がる複数の延出部を有する可撓性のカバー部材が貼り付けられていることを特徴とする。

第６の発明では、第５の発明において、上記各延出部の外面には、上記袋体における上記吸引手段との接続部分から上記被把持物を把持する側に向かって延出する補強リブが突設され、該補強リブには、延出方向に所定の間隔をあけて複数の切れ目が形成されていることを特徴とする。

第１の発明では、袋体における吸引手段との接続部分周辺が被把持物を把持する部分の周辺に比べて変形し難いので、各粒状体からなる塊体が被把持物を把持する際の把持力が袋体における吸引手段との接続部分周辺に作用しても当該領域が被把持物から離れる方向に変形し難くなり、上記塊体から被把持物に力が加わり易くなる。したがって、塊体の被把持物を把持する力を大きくでき、重い被把持物や掴み代の少ない被把持物であっても把持することができる。

また、各粒状体からなる塊体が強固で崩れ難くなり、作業時に塊体に不意な力が加わっても被把持物が塊体から脱落し難くなる。

第２の発明では、袋体における吸引手段との接続部分周辺を被把持物を把持する部分の周辺に比べて変形し難くするのに袋体の厚みを部分的に変更するだけなので、袋体の製造が簡単である。

第３の発明では、第２の発明のように袋体の厚みを部分的に変えても、袋体の厚みが変わる段差部分が外面側ではなく内面側に発生するので、上記段差部分が被把持物を把持する際に邪魔にならない。

第４の発明では、補強リブによって袋体における吸引手段との接続部分周辺がさらに外側方に変形し難くなる一方、補強リブに形成された切れ目によって袋体における吸引手段との接続部分周辺は内側方への変形が確保されているので、各粒状体による塊体によって被把持物を把持する際には、塊体から被把持物に力が加わり易くなって当該被把持物を強固に把持することができ、袋体を被把持物に押し当てる際には、袋体を被把持物の外形に簡単に沿わすことができる。

第５の発明では、袋体の構造を変更しなくても袋体における吸引手段との接続部分周辺を変形し難い構造にできる。

第６の発明では、大きな被把持物であっても、カバー部材の延出端側の離間する部分に被把持物の突出部分を対応させることで、袋体を被把持物に押し当てる際に被把持物に接触する袋体の面積を広く確保できる。したがって、各粒状体による塊体から被把持物に加わる力を増やすことができ、大きな被把持物であっても確実に把持することができる。

本発明の実施形態１に係るハンド装置を備えた搬送装置の全体図である。 本発明の実施形態１に係るハンド装置の斜視図である。 図２のＡ−Ａ線における断面図である。 ハンド装置で被把持物を把持する工程を示した断面図であり、（ａ）は、袋体を被把持物に押し当てる直前の状態を、（ｂ）は、袋体を被把持物に押し当てた直後の状態を、（ｃ）は、袋体の収容空間に収容された各粒状体を流動させて袋体を被把持物の外形に沿わせた状態を、（ｄ）は、収容空間を負圧にした直後の状態をそれぞれ示す。 本発明の実施形態２の図２相当図である。 図５のＢ−Ｂ線における断面図である。 本発明の実施形態３の図２相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係るハンド装置１を備えた搬送装置Ｘを示す。該搬送装置Ｘは、ブロック状の部品１０（被把持物）を搬送するためのものであり、サーボモータ制御により駆動する汎用ロボット２と、上記部品１０を載置する載置台３とを備え、上記ハンド装置１で上記部品１０を把持するようになっている。

上記ハンド装置１は、図２及び図３に示すように、内部に収容空間Ｓが形成された球状の発泡ゴム製袋体４を備え、該袋体４は、略短円筒状の取付部材５を介して上記汎用ロボット２のアーム２ａ先端に取り付けられている。

上記袋体４の取付部材５側半分の内面は、その他の部分よりも収容空間Ｓに膨出していて、上記袋体４の取付部材５側半分の厚みは、その他の部分の厚みの約２倍に設定されている。

すなわち、上記袋体４の取付部材５側半分における上記収容空間Ｓの負圧状態に対する耐性（変形のし難さ）は、他の部分より大きく設定されている。

また、上記取付部材５は、上記収容空間Ｓに繋がる貫通孔５ａを有し、袋体４側との接続部分が外側方に張り出している。

上記収容空間Ｓには、粒径約２．５ｍｍのポリエチレンからなる発泡樹脂体６（粒状体）が多数収容され、上記収容空間Ｓに収容された発泡樹脂体６のトータル容積は、上記収容空間Ｓの容積の約８０％を占めている。

上記汎用ロボット２の側方には、図１に示すように、空気を吸引する吸引機７（吸引手段）が配設されている。

該吸引機７は、吸引配管７ａを備え、該吸引配管７ａ先端に上記袋体４が上記取付部材５の貫通孔５ａを介して接続され、上記吸引機７を作動させることにより、上記収容空間Ｓに負圧が作用するようになっている。

そして、上記ハンド装置１で上記部品１０を把持する際、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記袋体４を部品１０に覆い被せるように押し当てて上記各発泡樹脂体６を収容空間Ｓで流動させることにより上記袋体４を部品１０の外形に沿わせ、その状態で、図４（ｄ）に示すように、上記吸引機７で収容空間Ｓを負圧にすることにより、各発泡樹脂体６を部品１０の外形に沿う型崩れしない一つの塊体８にして上記部品１０を把持するようになっている。

以上より、本発明の実施形態１によると、袋体４の取付部材５側半分が部品１０を把持する部分の周辺に比べて変形し難いので、各発泡樹脂体６からなる塊体８が部品１０を把持する際の把持力が袋体４の取付部材５側半分に作用しても当該領域が部品１０から離れる方向に変形し難くなり、上記塊体８から部品１０に力が加わり易くなる。したがって、塊体８の部品１０を把持する力を大きくでき、重い部品１０や掴み代が少ない部品１０であっても把持することができる。

また、袋体４の取付部材５側半分をその他の部分に比べて変形し難くするのに袋体４の厚みを部分的に変更するだけなので、袋体４の製造が簡単である。

さらに、袋体４の厚みを部分的に変えても、袋体４の厚みが変わる段差部分が外面側ではなく内面側に発生するので、上記段差部分が部品１０を把持する際に邪魔にならない。

それに加えて、収容空間Ｓに収容する各粒状体に直径が約２．５ｍｍのポリエチレンからなる発泡樹脂体６を用いているので、各発泡樹脂体６からなる塊体８が強固で崩れ難くなり、作業時に塊体８に不意な力が加わっても部品１０が塊体８から脱落し難くなる。

尚、本発明の実施形態１では、袋体４の取付部材５側半分の厚みがその他の部分の厚みより大きく設定されているが、これに限らず、上記袋体４における上記吸引配管７ａとの接続部分から上記部品１０を把持する側に亘る所定領域における上記収容空間Ｓの負圧状態に対する耐性が、他の部分より大きく設定されていればよい。尚、上記所定領域は、上記吸引配管７ａとの接続部分から上記部品１０を把持する側に亘る袋体４全領域の１／３〜１／２であることが好ましい。

また、本発明の実施形態１では、袋体４の取付部材５側半分の内面が他の部分よりも収容空間Ｓに膨出することにより袋体４の取付部材５側半分の厚みが他の部分より大きくなるように設定されているが、袋体４の取付部材５側半分の外面が他の部分よりも外側方に膨出することにより袋体４の取付部材５側半分の厚みが他の部分より大きく設定されるようになっていてもよい。

また、本発明の実施形態１では、袋体４の取付部材５側半分の厚みが、その他の部分の厚みの約２倍に設定されているが、これに限らず、袋体４の取付部材５側半分の厚みは、その他の部分の厚みの約２〜５倍に設定されているのが好ましい。
《発明の実施形態２》
図５及び図６は、本発明の実施形態２に係るハンド装置１を示す。この実施形態２では、袋体４の一部構造とその周辺構造とが実施形態１と異なるだけでその他は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分のみを説明する。

実施形態２の袋体４の厚みは略均一となるように形成され、その取付部材５側半分の外面には、略半球形状の樹脂材からなる可撓性のカバー部材９が貼り付けられている。

したがって、本発明の実施形態２によると、袋体４の構造を変更しなくても袋体４における吸引配管７ａとの接続部分周辺を変形し難い構造にできる。

尚、本発明の実施形態２においても実施形態１と同様に、袋体４の取付部材５側半分の内面を他の部分よりも収容空間Ｓに膨出させて袋体４の取付部材５側半分の厚みを他の部分より大きくなるように設定してもよい。

また、袋体４の取付部材５側半分の外面にカバー部材９が貼り付けられているが、これに限らず、上記袋体４における上記吸引配管７ａとの接続部分から上記部品１０を把持する側に亘る所定領域の外面にカバー部材９を貼り付けるようにすればよい。
《発明の実施形態３》
図７は、本発明の実施形態３に係るハンド装置１を示す。この実施形態３では、カバー部材９の構造が実施形態２と異なるだけでその他は実施形態２と同じであるため、以下、実施形態２と異なる部分のみを説明する。

実施形態３のカバー部材９は、上記袋体４における上記吸引配管７ａとの接続部分から上記部品１０を把持する側に亘って放射状に延びる４つの延出部９１を備えている。すなわち、上記各延出部９１の延出端側は、上記吸引配管７ａとの接続部分を中心に周方向に４箇所で離間した形状をなす一方、基端側がそれぞれ繋がっている。

上記各延出部９１の外面には、該延出部９１の延出方向に沿って延びる補強リブ９２が突設され、該各補強リブ９２には、延出方向に所定の間隔をあけて複数の切れ目９２ａが形成されている。

したがって、補強リブ９２によって袋体４における吸引配管７ａとの接続部分周辺がさらに外側方に変形し難くなる一方、補強リブ９２に形成された切れ目によって袋体４の吸引配管７ａ周辺は内側方に変形が確保されているので、各発泡樹脂体６による塊体８によって部品１１を把持する際には、塊体８から部品１１に力が加わり易くなって当該部品１１を強固に把持することができ、袋体４を部品１１に押し当てる際には、袋体４を部品１１の外形に簡単に沿わすことができる。

また、図７に示すように、大きな部品１１であっても、カバー部材９の各延出部９１の間、すなわちカバー部材９の離間する部分に部品１１の突出する部分（角部分）１１ａを対応させることで、袋体４を部品１１に押し当てる際に部品１１に接触する袋体４の面積を広く確保できる。したがって、各発泡樹脂体６による塊体８から部品１１に加わる力を増やすことができ、大きな部品１１であっても確実に把持することができる。

尚、本発明の実施形態３では、各延出部９１の基端側（吸引配管７ａ側）がそれぞれ繋がっているが、繋がっていない構造であってもよく、カバー部材９の少なくとも延出端側が吸引配管７ａの接続部分を中心に周方向に複数箇所離間した形状をなしていればよい。

また、本発明の実施形態３の補強リブ９２は、袋体４の外周面に直接設けるようにしてもよい。

また、本発明の実施形態３では、カバー部材９に４つの延出部９１が設けられているが、吸引配管７ａの接続部分を中心に周方向に複数箇所設けられているのであればよく、数は問わない。

また、本発明の実施形態２、３では、可撓性のカバー部材９の材質を樹脂としたが、これに限らず、袋体４よりも耐性を有するようになるものであればよく、例えば、硬質ゴム、アルミニウム合金、バネ鋼、ステンレス合金であってもよい。

また、本発明の実施形態１〜３では、発泡樹脂体６の粒径を約２．５ｍｍとしたが、これに限らず、０．１ｍｍ〜４．０ｍｍの粒径が好ましい。

また、本発明の実施形態１〜３では、袋体４の材質を発泡ゴムとしたが、これに限らず、柔軟性を有するものであればよい。

また、本発明の実施形態１〜３では、部品１０、１１が略正立方体形状をなしているが、ハンド装置１で把持できる部品の形状はこれに限らず、長尺状の部品や、その他、立体形状を有して袋体４で覆う箇所のある部品であれば把持することができる。

本発明は、例えば、生産ラインで組立、搬送及び箱詰め作業を行う際に被把持物を把持するハンド装置に適している。

１ ハンド装置
４ 袋体
６ 発泡樹脂体（粒状体）
７ 吸引機（吸引手段）
８ 塊体
９ カバー部材
１０ 部品（被把持物）
９２ 補強リブ
９２ａ 切れ目
Ｓ 収容空間

Claims (6)

1. 内部に収容空間が形成された柔軟性を有する袋体と、
   上記収容空間に収容された多数の粒状体と、
   上記袋体に接続され、上記収容空間に負圧を作用させる吸引手段とを備え、
   上記袋体を被把持物に覆い被せるように押し当てて上記各粒状体を上記収容空間で流動させることにより上記袋体を上記被把持物の外形に沿わせ、上記吸引手段で上記収容空間を負圧にすることにより、上記各粒状体を上記被把持物の外形に沿う形崩れしない一つの塊体にして上記被把持物を把持するように構成されたハンド装置であって、
   上記粒状体は、粒径が０．１〜４．０ｍｍの発泡ポリエチレンからなり、
   上記袋体における上記吸引手段との接続部分から上記被把持物を把持する側に亘る所定領域における上記収容空間の負圧状態に対する耐性が、他の部分より大きく設定されていることを特徴とするハンド装置。
2. 請求項１に記載のハンド装置において、
   上記所定領域の厚みが、上記他の部分より厚く設定されていることを特徴とするハンド装置。
3. 請求項２に記載のハンド装置において、
   上記所定領域の内面が上記他の部分よりも収容空間に膨出していることを特徴とするハンド装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載のハンド装置において、
   上記所定領域の外面には、上記袋体における上記吸引手段との接続部分から上記被把持物を把持する側に向かって放射状に延出する複数の補強リブが突設され、
   該各補強リブには、延出方向に所定の間隔をあけて複数の切れ目が形成されていることを特徴とするハンド装置。
5. 請求項１から３のいずれか１つに記載のハンド装置において、
   上記所定領域の外面には、上記袋体における上記吸引手段との接続部分から上記被把持物を把持する側に向かって延出し、その延出端側が上記袋体における上記吸引手段との接続部分を中心に周方向に複数個所で離間する一方、基端側がそれぞれ繋がる複数の延出部を有する可撓性のカバー部材が貼り付けられていることを特徴とするハンド装置。
6. 請求項５に記載のハンド装置において、
   上記各延出部の外面には、上記袋体における上記吸引手段との接続部分から上記被把持物を把持する側に向かって延出する補強リブが突設され、
   該補強リブには、延出方向に所定の間隔をあけて複数の切れ目が形成されていることを特徴とするハンド装置。

Images