WO2014128982A1

WO2014128982A1 - 把持装置

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Publication number: WO2014128982A1
Application number: PCT/JP2013/060927
Authority: WO
Inventors: 松岡　浩史
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2014-08-28
Anticipated expiration: 2015-08-20
Also published as: EP2960025A1; EP2960025A4; CN104995002A; US9387594B2; RU2015134646A; US20150375404A1; JP6032054B2; JP2014159069A

Abstract

把持装置（１）は、把持部（２）におけるワークと当接する部位に付設される当接部材（６）を備える。当接部材は、弾性を有する素材からなる内袋（１１）と、該内袋に充填される粒状物（１２）と、前記内袋を覆う外袋（１３）を備え、前記把持部によって前記ワークを把持した状態で、前記内袋の内容積に対する前記粒状物の体積比率を増大させることにより、前記粒状物が前記ワークの外面形状に沿った形状に変形しつつ硬化する。前記外袋の裏面と前記内袋の表面の間に発光部（１６）を有することにより、外袋に生じる破れ（２０）を検出し、内袋の破損を未然に防ぐことができる。

Description

把持装置

　本発明は、把持装置に関する。

　特開２０１１－２３０２６０号公報には、把持装置における把持部の先端に、粒状物が充填された内袋及び内袋を覆う外袋を有する当接部材を備え、該当接部材をワークの外形形状に沿わせて変形させた後に、内袋の空気を抜くことで形状を維持したまま硬化させる技術が開示されている。また、外袋をアラミド繊維からなる織布で作成することによって、耐久性の向上を図っている。

　把持装置による把持を繰り返すと、外袋に摩耗や切創等による穴が開き、内袋が外袋から露出した状態に至る場合がある。そして、外袋に穴が開くと、ワークが内袋に直接接触することになり、内袋の破損を招いてしまう。
　内袋の破損は、内袋の真空度の低下やワークの脱落等が生じたことによって、初めて知得されるため、内袋の破損が判明した場合には、当該把持装置が設置されている生産ラインの停止を招来する。

　従って、外袋に穴開きが生じた時点、つまり内袋が破損する前に外袋の交換を行うことによって維持管理を行うことが望ましい。
　しかし、把持装置は、機械部品のように油分や切粉等が付着しているワークを把持するための用途に使用されることがあり、外袋に汚れが付着することがある。そのような状態では、外袋が破損しているか否かを目視によって確認することが難しい。

　本発明の把持装置は、ワークを挟圧しつつ把持する把持部を有する把持装置であって、前記把持部の前記ワークと当接する部位に付設される当接部材を備え、前記当接部材は、弾性を有する素材からなる内袋と、該内袋に充填される粒状物と、前記内袋を覆う外袋を備え、前記把持部によって前記ワークを把持した状態で、前記内袋の内容積に対する前記粒状物の体積比率を増大させることにより、前記粒状物が前記ワークの外面形状に沿った形状に変形しつつ硬化するとともに、前記外袋の裏面と前記内袋の表面の間に発光部を有する。

　前記発光部は、前記外袋の裏面と前記内袋の表面のうち少なくとも一方に設けられる。

　好ましい実施形態では、前記発光部は紫外線に反応して発光する。

　他の実施形態では、前記発光部は蓄光部材により構成される。

　本発明によれば、外袋が破れた場合に、発光部によって暗所において破れ部分の像を浮かびあがらせることができ、簡単に目視できる。これにより、外袋の汚れに左右されずに、外袋に生じた破れを検出し、内袋の破損を未然に防ぐことができる。

把持装置を示す図である。把持装置の把持部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ－Ａ断面図、（ｃ）はＢ－Ｂ断面図。当接部材の正面図である。当接部材の側面断面図である。当接部材の内袋を示す図である。当接部材の外袋を示す図である。当接部材における破れの生成状況を示す図である。当接部材の詳細を示す部分断面模式図である。当接部材における発光部材の配置の実施形態を示す図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は第二実施形態、（ｃ）は第三実施形態、（ｄ）は第四実施形態、（ｅ）は第五実施形態、（ｆ）は第六実施形態を示す。発光部材として紫外線照射により発光する部材を用いた場合の当接部材の破れを検出する方法を示す図である。発光部材として蓄光部材を用いた場合の当接部材の破れを検出する方法を示す図である。

　把持装置１は、ワーク等を把持して保持するための装置であり、図１に示す如く、把持部２、制御装置７、及び真空排気設備８を備える。
　把持部２は、ワークを直接把持するための部位であり、駆動部３、複数の爪部４・５、及び、複数の当接部材６を備えている。

　図１及び図２に示す如く、駆動部３は、二系統のスライダ部３ａ・３ｂを備えており、各スライダ部３ａ・３ｂを同一の軸方向に対して、それぞれ独立して往復変位させることができる。駆動部３としては、例えば、ボールネジ・ナット及びモータ等からなる往復動機構を備える電動アクチュエータを採用することができる。

　爪部４・５は、ワークを挟持するために備えられる一対の部位である。各爪部４・５は、爪部４・５の中間に配置されるワークを挟圧して把持する。
　尚、各爪部４・５の形状は、把持対象となるワークの形状及び大きさや、各スライダ部３ａ・３ｂのストローク量等を考慮して設定する。

　図２（ｂ）に示す如く、爪部４は、支持部４ａと、支持部４ａから突設する二つの挟圧部４ｂ・４ｂを備えている。挟圧部４ｂ・４ｂは、互いに所定の間隔を隔てて配置されている。また、爪部４は、当接部材６が付設される側の面を、付設面４ｇとしている。
　爪部４は、支持部４ａがスライダ部３ａに対して固定されている。そして、制御装置７により、駆動部３を作動させてスライダ部３ａをスライドさせて、各挟圧部４ｂ・４ｂを、スライダ部３ａのスライド方向に沿って往復動させる（図１参照）。

　また、図２（ｃ）に示す如く、爪部５は、支持部５ａと、支持部５ａから突設する一つの挟圧部５ｂを備えている。また、爪部５は、当接部材６が付設される側の面を、付設面５ｇとしている。
　爪部５は、支持部５ａがスライダ部３ｂに対して固定されている。そして、制御装置７により、駆動部３を作動させてスライダ部３ｂをスライドさせて、挟圧部５ｂを、スライダ部３ｂのスライド方向に沿って往復動させる（図１参照）。

　当接部材６は、把持装置１においてワークと直接当接する部位であり、その形状を柔軟に変形できる態様と、その形状を堅固に保持する態様の、相反する二つの態様を一つの部材で実現する。定常時においては、柔軟に変形できる態様を呈している。

　図１及び図２に示す如く、当接部材６は、爪部４・５の挟圧部４ｂ・４ｂ・５ｂにそれぞれ付設されており、真空排気設備８と接続されている。
　真空排気設備８は、当接部材６を硬化及び軟化させるための手段を構成するものであり、真空ポンプ８ａ、真空配管８ｂ・８ｂ、及び、電磁弁８ｃを備えている。そして、各当接部材６の袋状部に、各真空配管８ｂ・８ｂが接続されている。
　尚、本実施形態では、真空排気設備８に真空ポンプ８ａが備えられる場合を例示しているが、真空ポンプ８ａ以外の排気手段（例えば、エジェクター等）を備える構成とすることも可能である。
　また、当接部材の硬化及び軟化を実現させるための手段は、必ずしも真空排気設備である必要はなく、当接部材の硬化及び軟化を実現することができるものを採用し得る。

　当接部材６は、真空ポンプ８ａを作動させて袋状部の内部を減圧すると、該袋状部内に充填されている粒状物を構成する各粒子がより緊密に係留することによって硬化するため、このとき、その形状を堅固に保持する態様を呈する。

　このような当接部材６を、爪部４・５の挟持圧によって、柔軟な状態でワークに押圧すると、当接部材６をワーク表面の凹凸部に入り込ませることができる。これにより、当接部材６をワークの外面形状に沿わせて変形させることができる。
　そして、真空排気設備８を作動させることによって、当接部材６をワークの外面形状に対応した形状で硬化させることができる。これにより、ワークの外面形状に対応した堅固な態様の当接部材６を形成できる。

　本実施形態に係る把持部２では、挟圧部４ｂ・４ｂ・５ｂにそれぞれ付設した当接部材６によって、ワークを三点で堅固に把持することができ、部品点数の少ない簡易な構成でワークの振り回し動作等にも耐え得る安定した把持状態を実現することができる。

　前述した爪部４・５は、所定の挟持力を達成するために、剛性を確保する必要があるため、鋼等所定の硬さを有する素材により構成するのが一般的である。このため、ワークと爪部４・５を直接当接させると、爪部４・５によってワークを破損等する可能性がある。
　また、ワークは種々の形状を有するため、安定的な把持状態を実現するためには、爪部４・５においてワークと当接する部位の形状をワークの形状に対応させる必要がある。
　このため、把持装置１では、把持部２における挟持部である挟圧部４ｂ・４ｂ及び挟圧部５ｂのワークとの当接部位において、それぞれ当接部材６を付設している。

　当接部材６は、形状を柔軟に変形できる態様と、形状を堅固に保持する態様の、相反する二つの態様を一つの部材で実現することができる部材であり、図３及び図４に示す如く、内袋１１と、内袋１１を被装する外袋１３とを備える。
　このような構成により、内袋１１が、繰返し使用によって摩耗したり、或いは、ワークに付着した切粉等によって切創したりすることを、簡易に、かつ、確実に防止することができ、内袋１１の製品寿命を延ばすことができる。

　図５に示す如く、内袋１１は、袋体１１ａ、接続口１１ｂ等を備えている。
　本実施形態における袋体１１ａは、ニトリルゴム（ＮＢＲ）製の部材であり、生ゴムを加熱及びプレス成形して箱型（五面体）に成形した第一のゴム部材と、シート状の第二のゴム部材を用いて作成される。
　具体的には、箱型の第一のゴム部材における開口部分にシート状の第二のゴム部材を加硫溶着により貼り付けて、箱体（六面体）状にすることによって、気密性及び弾力性を有する袋体１１ａを得る構成としている。
　また、袋体１１ａにおける一つの面の略中央部には孔部１１ｆが形成されており、該孔部１１ｆに、袋体１１ａの内外を連通するための部材である接続口１１ｂが配設されている。
　接続口１１ｂは、封止部材１１ｄ・１１ｄを介挿して、ナット１１ｃを螺合して締結することによって、孔部１１ｆの気密性を確保しつつ該孔部１１ｆに付設されている。
　また、接続口１１ｂには、真空配管８ｂが接続されており、接続口１１ｂの袋体１１ａに内包される端部において、フィルター１１ｅが配設されている。

　袋体１１ａの内部には、複数の粒子の集合体である粒状物１２が充填される。
　内袋１１は、袋体１１ａの内部に、粒状物１２を充填することによって、柔軟に変形できる態様と、形状を堅固に保持する態様の、相反する二つの態様を一つの部材で実現することを可能にしている。
　接続口１１ｂにフィルター１１ｅを設けることで、粒状物１２が接続口１１ｂから排出されることを防止する構成としている。

　袋体１１ａの内部に充填される粒状物１２は、袋体１１ａの内部から空気が除去され、袋体１１ａの内容積に対する粒状物１２の体積比率が増大すると、粒状物１２を構成する各粒子間の隙間が減少して各粒子同士が係留しあうようになり、粒状物１２の流動性が低下するとともに塊状となって硬化する。
　粒状物１２が塊状となり硬化している状態で、袋体１１ａの内部に再び空気を導入すると、袋体１１ａの内容積に対する粒状物１２の体積比率が減少し、粒状物１２を構成する各粒子間の隙間が増大して各粒子同士の係留が解消されるようになり、粒状物１２の流動性が増大するとともに軟化する。

　尚、本実施形態では、内袋１１（袋体１１ａ）の素材として、ニトリルゴム（ＮＢＲ）を採用した場合を例示しているが、内袋１１を構成する素材をこれに限定するものではなく、弾性及び気密性を有する素材であれば、作業環境等の条件に合わせて種々の素材を採用し得る。

　図６に示す如く、外袋１３は、内袋１１を被装し保護するための部材であり、袋体１３ａ、係留部１３ｂ・１３ｂ等を備えている。
　袋体１３ａは、耐摩耗性及び耐切創性を有する素材であるアラミド繊維製の部材であり、アラミド繊維製の略長方形の二枚のシート状部材を重ね合わせるとともに、三方の各辺部を縫合して、袋状に形成した部材である。袋体１３ａの内部の大きさは、内袋１１を変位可能に収容することができる程度の大きさである。
　また、袋体１３ａの縫合していない開放側の辺部近傍において、外袋１３を吊設するための部位となる係留部１３ｂ・１３ｂ等が付設されている。本実施形態では、係留部１３ｂ・１３ｂとして金属製のハトメを採用する簡易な構成としている。

　本実施形態では、外袋１３（袋体１３ａ）の素材としてアラミド繊維を採用している。
　アラミド繊維は、耐摩耗性及び耐切創性に優れた素材であるため、内袋１１が摩耗及び切創しないように保護することができる。
　また、アラミド繊維は、ワークの形状に倣う十分な可撓性を備えているため、外袋１３内に収容した内袋１１を、外袋１３を介して接したワークの形状に精度良く倣わせることができる。このため、アラミド繊維は、外袋１３（袋体１３ａ）を形成する素材として好適である。
　この際、アラミド繊維は、織物や編物、不織布等の任意の形態で使用することができるが、十分な可撓性と耐久性を両立するために、織物の形態で使用されることが好ましい。

　尚、本実施形態では、外袋１３の素材としてアラミド繊維を採用した場合を例示しているが、外袋１３を構成する素材をこれに限定するものではなく、耐摩耗性及び耐切創性に優れ、かつ、ワークの形状に倣う十分な可撓性を備えている素材であれば、種々の素材を採用し得る。

　当接部材６は、内袋１１と外袋１３を別体とする構成であり、内袋１１と外袋１３が互いに相対変位可能であるため、内袋１１の変形が外袋１３により引きつられて阻害されることがない。このため、内袋１１は、外袋１３を介して精度良くワーク形状に沿わせて変形させることができ、当接部材６をワーク形状（凹凸部）に精度良く倣わせることができる。
　即ち、当接部材６は、内袋１１と外袋１３を別体とする構成によって、内袋と外袋を一体化した二重構造の袋体を有する当接部材に比して、より堅固な把持状態を実現するように改良がなされている。さらに、当接部材６は、内袋１１が損傷した場合には、内袋１１のみを交換することができ、また、外袋１３が損傷した場合には、外袋１３のみを交換することができるため、経済性にも優れている。

　図３及び図４に示す如く、当接部材６は、挟圧部４ｂのボルト４ｄ・４ｄに対して、外袋１３の係留部１３ｂ・１３ｂにより吊設されている。
　そして、当接部材６（外袋１３）を係留部１３ｂ・１３ｂに吊設した状態で、ボルト４ｄ・４ｄにワッシャー１５・１５を介してナット１４・１４を締結して、挟圧部４ｂに対して簡易かつ確実に当接部材６を付設する構成としている。
　このような構成により、当接部材６の交換を容易としている。これにより、当接部材６の摩耗及び切創が予測されるような実際の生産ラインへの導入を容易に実現することができる。

　尚、ここでは、爪部４の挟圧部４ｂに当接部材６が付設される場合を例示して説明したが、爪部５の挟圧部５ｂにおいても、配設面にボルトが突設されており、該ボルトに当接部材６が吊設され、ナット及びワッシャー等を用いて固定されることによって、同様に当接部材６（図示せず）が付設されている。

　図７に示す如く、当接部材６の外袋１３は、ワークとの接触回数が増大すると、経年劣化等により破れ（破れ部２０）が生じる場合がある。
　しかし、外袋１３は、ワークと直接に接触するため、ワークに付着している切削油や切粉等による汚れが生じることがある。このため、当接部材６に破れが生じていないかどうかを検査するとき、目視では汚れによって破れを検出することが難しい場合があり、外袋１３に生じている破れを見逃してしまう可能性があった。

　図８に示す如く、当接部材６は、粒状物１２が充填された内袋１１の外側を、外袋１３で被装する構成としている。
　既述の通り、内袋１１を構成するＮＢＲ製の袋体１１ａには、粒状物１２が充填されている。
　また、外袋１３は、アラミド繊維からなる袋体１３ａの裏面（内袋１１に接する側の面）に裏地１３ｃを備えている。
　裏地１３ｃは、膜状のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）であり、袋体１３ａの裏面にＰＥＴを塗布して、袋体１３ａの裏面を被覆する構成としている。

　袋体１３ａの裏面に裏地１３ｃを設けることによって、アラミド繊維からなる外袋１３（袋体１３ａ）とＮＢＲ製の内袋１１（袋体１１ａ）が直接に接触して、ＮＢＲ製の袋体１１ａがアラミド繊維製の袋体１３ａとの摩擦によって傷つくことがないようにしている。

　図９に示すように、外袋１３の袋体１３ａの裏面から内袋１１の袋体１１ａの表面（若しくは粒状物１２）に至るまでの範囲（図８に示す範囲Ｘ）において、発光する材料によって構成される発光部１６が設けられる。発光部１６は、自ら発光し、或いは、所定の周波数域の光が照射されることによって発光する発光部材を含んで構成されている。

　発光部１６を構成する材料（発光部材）としては、太陽光や照明光などの光エネルギー（紫外線）を吸収して発光し、光エネルギーの供給が止まった後も、自ら発光し続けることができる部材（蓄光部材）がある。蓄光部材は、蓄光顔料をそのまま塗料として使用する態様や、蓄光顔料を樹脂に混ぜてシート状や糸状の成形品として使用する態様等で用いることができる。
　他に、発光部１６を構成する材料（発光部材）としては、紫外線（ブラックライト）を照射することによって発光する部材（蛍光部材）がある。蛍光部材は、蛍光物質を塗料として使用する態様や、その塗料を樹脂に混ぜてシート状や糸状の成形品として使用する態様等で用いることができる。

　図９（ａ）に示す第一実施形態では、発光部１６を内袋１１と外袋１３の間（図８に示す範囲Ｘ）に配置する。
　このような配置状況において用いる発光部１６は、発光部材をシート状に構成する態様や、シート状の基材に糸状の発光部材を織り込む態様、或いは、シート状の基材に塗料状の発光部材を塗布する態様、等を採用することができる。

　次に、図１０及び図１１を用いて破れ部２０の検出方法について説明する。
　第一実施形態は、外袋１３の内側に発光部１６を備えることで、外袋１３に破れ部２０が生じたときに、破れ部２０を通じて発光部１６が視認できる状態で現れるように構成されている。

　発光部１６として、光照射手段（ブラックライト）２１によって、紫外線を照射することによって発光する蛍光部材を採用している場合、図１０に示す如く、当接部材６を暗所に配置し、光照射手段２１によって当接部材６に向けて紫外線を照射することによって、破れ部２０を検出することができる。

　当接部材６に破れ部２０が生じていない場合、外袋１３内の発光部１６には紫外線が到達せず、当接部材６の表面が暗い状態のままであるので、外袋１３において破れ部２０が生じていないことが容易に把握できる。
　当接部材６に破れ部２０が生じている場合、破れ部２０を通じて発光部１６に紫外線が到達すると、発光部１６が発光するため、当接部材６の表面上に破れ部２０の姿が浮かび上がってくるようになり、容易に破れ部２０の存在を把握することが可能になる。

　発光部１６として、蓄光部材を採用している場合、図１１に示す如く、当接部材６を暗所に配置することによって、破れ部２０を検出することができる。

　当接部材６に破れ部２０が生じていない場合、外袋１３内の発光部１６には外界の光が到達せず、発光部１６が発光することがないため、当然に当接部材６の表面は暗い状態のままであり、外袋１３において破れ部２０が生じていないことが容易に把握できる。
　当接部材６に破れ部２０が生じている場合、破れ部２０を通じて発光部１６には外界の光が到達し蓄光されるため、当接部材６を暗所に配置すると、発光する発光部１６により、当接部材６の表面上に破れ部２０の姿が浮かび上がってくるようになり、容易に破れ部２０の存在を把握することが可能になる。

　以上のように、破れ部２０を通じて発光している発光部１６を確認することにより、破れ部２０が生じていることが一目瞭然であるため、外袋１３の表面の汚れ状態に左右されることなく、破れ部２０を検出できる。ひいては、内袋１１の破損を未然に防ぐことができる。

　以下、図９を用いて、発光部１６の配置に関する他の実施形態について説明する。
　図９（ｂ）に示す第二実施形態では、発光部１６を外袋１３の裏地１３ｃの表面（内袋１１に対向する面）に配置している。
　このような配置状況において用いる発光部１６は、発光部材をシート状に構成して裏地１３ｃに貼り付ける態様や、裏地１３ｃに糸状の発光部材を織り込む態様、或いは、裏地１３ｃに塗料状の発光部材を塗布する態様、等を採用することができる。

　図９（ｃ）に示す第三実施形態では、外袋１３の裏地１３ｃを発光部材とすることで、発光部１６を構成している。
　例えば、ＰＥＴと発光部材（蓄光顔料或いは蛍光物質）を混合したものを、袋体１３ａの裏面に塗布することによって、裏地１３ｃ自体を発光部１６とすることができる。

　以上の第二実施形態及び第三実施形態では、発光部１６を外袋１３の内側面に配置している。このように、破れ部２０に近い部位を発光させることで、破れ部２０の視認性を高めることができ、検出精度を高めることができる。

　図９（ｄ）に示す第四実施形態では、発光部１６を内袋１１の袋体１１ａの表面（外袋１３に対向する面）に配置している。
　このような配置状況において用いる発光部１６は、発光部材をシート状に構成して袋体１１ａの表面に貼り付ける態様や、袋体１１ａに塗料状の発光部材を塗布する態様、等を採用することができる。

　図９（ｅ）に示す第五実施形態では、内袋１１の袋体１１ａの表面を発光部材とすることで、発光部１６を構成している。
　例えば、ＮＢＲに発光部材（蓄光顔料或いは蛍光物質）を混合させたものを用いて袋体１１ａを作成することによって、袋体１１ａ自体を発光部１６とすることができる。

　以上の第四実施形態及び第五実施形態では、発光部１６を内袋１１の外側面に配置している。このような構成により、外袋１３に破れ部２０が生じるときに発光部１６が破損するのを防止することができる。従って、破れ部２０の見逃しを防止することができる。

　図９（ｆ）に示す第六実施形態では、発光部１６を内袋１１の袋体１１ａの表面及び外袋１３の裏面（裏地１３ｃの表面）に配置している。
　このような構成により、例えば、外袋１３の裏地１３ｃの表面に配置された発光部１６が切れてしまい、破れ部２０に外袋１３側の発光部１６が現れなくなるような場合であっても、内袋１１の袋体１１ａの表面に残されている発光部１６によって、破れ部２０を浮かび上がらせることができるようになる。

　尚、発光部１６の配置に際しては、当接部材６のワーク形状への馴染み性を損なわないようにするために、外袋１３及び内袋１１の厚みを極力増やさないように考慮するのが好適である。

　本発明は、ワークを挟圧して把持する把持装置に利用できる。

　１：把持装置、２：把持部、６：当接部材、１１：内袋、１２：粒状物、１３：外袋、１６：発光部

Claims

　ワークを挟圧しつつ把持する把持部を有する把持装置であって、
　前記把持部の前記ワークと当接する部位に付設される当接部材を備え、
　前記当接部材は、弾性を有する素材からなる内袋と、該内袋に充填される粒状物と、前記内袋を覆う外袋を備え、前記把持部によって前記ワークを把持した状態で、前記内袋の内容積に対する前記粒状物の体積比率を増大させることにより、前記粒状物が前記ワークの外面形状に沿った形状に変形しつつ硬化するとともに、
　前記外袋の裏面と前記内袋の表面の間に発光部を有することを特徴とする把持装置。
　前記発光部は、前記外袋の裏面と前記内袋の表面のうち少なくとも一方に設けられる請求項１に記載の把持装置。
　前記発光部は紫外線に反応して発光する請求項１又は２に記載の把持装置。
　前記発光部は蓄光部材により構成される請求項１又は２に記載の把持装置。