KR102154943B1

KR102154943B1 - 파지 장치 및 산업용 로봇

Info

Publication number: KR102154943B1
Application number: KR1020197011709A
Authority: KR
Inventors: 히로카즈 닛타; 이타루 하타노
Original assignee: 니타 가부시키가이샤
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2020-09-10
Also published as: JP6291553B1; EP3527337A4; EP3527337B1; JP2018062038A; KR20190050848A; US10875196B2; CN109843518B; US20200180166A1; EP3527337A1; WO2018070280A1; CN109843518A

Abstract

분체를 사용하지 않고, 더 확실하게 워크를 파지할 수 있는 파지 장치 및 산업용 로봇을 제공한다. 손바닥부(30)와, 상기 손바닥부(30)의 주위에 돌출되어 마련되어, 상기 손바닥부(30)를 두께 방향으로 변형시킴으로써 상기 손바닥부(30)를 향해 쓰러지는 복수의 손가락부(32)를 갖는 주머니형 파지 본체(28A)와, 상기 손가락부(32) 내에 마련되어, 상기 손가락부(32)의 형태를 갖는 탄성부(34)와, 파지 본체(28A) 내에 마련되어, 상기 손바닥부(30)의 외주의 수축을 방지하는 형상 유지부(38)를 구비하고, 형상 유지부(38)는, 변형된 손바닥부(30)를 수용하는 가이드 구멍(40)을 갖고, 상기 가이드 구멍(40)의 축방향의, 상기 손가락부(32)측 선단의 외측에 만곡부(49)가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

파지 장치 및 산업용 로봇

본 발명은 파지 장치 및 산업용 로봇에 관한 것이다.

워크를 파지하는 것을 목적으로 한 파지 장치로서, 주로 흡착 핸드나 2손가락형 그리퍼(예를 들어, 특허문헌 1)가 이용되고 있지만, 이들은 기구상, 사이즈나 형상이 상이한 워크를 범용적으로 파지할 수 없는 경우가 있다. 그 때문에, 다품종 소량 생산과 같이, 파지할 워크의 종류가 많은 작업 현장에 있어서는, 툴 체인저나 사람에 의한 교환 작업이 필요하게 되어 버리기 때문에, 생산 효율이 저하되어 버린다. 또한 식품으로 대표되는, 유연하고 또한 부정형인 워크를 손상시키지 않고 파지할 수 없다는 문제가 있었다.

이에 비해, 인간의 손 형상에 가까운 기구를 갖는 다섯 손가락형 파지 장치의 검토도 이루어져 있다(예를 들어, 특허문헌 2). 그런데, 다섯 손가락형 파지 장치는 인간의 손에 가까운 복잡한 동작을 실현하기 위해, 동작이나 제어 기구가 매우 복잡하기 때문에, 이들의 복잡함이 도입을 곤란하게 하는 요인이 되고 있다.

또, 밀폐된 고무형 주머니와, 당해 고무 주머니에 충전된 분체를 갖고, 분체의 재밍(Jamming) 전이를 이용한 파지 장치가 개발되어 있다(예를 들어, 특허문헌 3). 이 파지 장치는 고무 주머니를 워크에 추종시킨 상태로 파지할 수 있으므로, 간단한 제어로 다양한 워크에 대응할 수 있다.

일본 특허 공개 제2009-125851호 공보 일본 특허 공개 제2012-192496호 공보 일본 특허 공표 제2013-523478호 공보

그러나, 상기 특허문헌 3에 관한 파지 장치는, 파지력을 발현하기 위해 강한 힘으로 워크를 압박할 필요가 있으므로, 식품과 같은 유연한 워크를 손상시켜 버린다는 문제가 있다. 또한 파지 장치는, 워크를 압박하는 힘이 약한 경우, 고무 주머니의 워크에 대한 추종성이 현저하게 저하되므로, 파지할 수 있는 워크가 한정되어 버린다. 또한 고무 주머니가, 열화나 파손 등에 의해 파열된 경우, 고무 주머니에 충전된 분체가 비산하여, 워크가 오염되어 버린다는 문제가 있다. 분체는 재밍 전이에 수반하는 밀도 변화에 따라 열화되므로, 안정적으로 사용할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명은 분체를 사용하지 않고, 더 확실하게 워크를 파지할 수 있는 파지 장치 및 산업용 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 파지 장치는, 손바닥부와, 상기 손바닥부의 주위에 돌출되어 마련되고, 상기 손바닥부를 두께 방향으로 변형시킴으로써 상기 손바닥부를 향해 쓰러지는 복수의 손가락부를 갖는 주머니형 파지 본체와, 상기 손가락부 내에 마련되고, 상기 손가락부의 형태를 갖는 탄성부와, 상기 파지 본체 내에 마련되고, 상기 손바닥부의 외주의 수축을 방지하는 형상 유지부를 구비하고, 상기 형상 유지부는, 변형된 상기 손바닥부를 수용하는 가이드 구멍을 갖고, 상기 가이드 구멍의 축방향의, 상기 손가락부측 선단의 외측에 만곡부가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 산업용 로봇은, 상기 파지 장치를 마련한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 형상 유지부가 손바닥부의 외주가 수축되는 것을 방지함으로써, 손바닥부가 두께 방향으로 변형됨으로써, 손가락부를 손바닥부를 향해 변형시켜 워크를 파지할 수 있으므로, 분체를 사용하지 않고, 더 확실하게 워크를 파지할 수 있다. 형상 유지부에 만곡부가 형성되어 있음으로써, 손바닥부가 만곡부에 접촉하면서 두께 방향으로 변형되므로, 손가락부가 연속적이고, 또한 완만하게 변형된다. 따라서 파지 장치는 부드럽게 워크를 파지할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 파지 장치를 적용한 산업용 로봇의 예를 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 파지 장치의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 파지 장치의 사용 상태를 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 실시 형태에 관한 파지 장치의 구성을 도시하는 부분 종단면도이다.
도 5는 형상 유지부의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 6은 본 실시 형태에 관한 파지 장치의 사용 상태를 도시하는 부분 단면도이다.
도 7은 변형예에 관한 형상 유지부를 파지 본체 내에 설치한 상태를 도시하는 종단면도이다.
도 8은 변형예에 관한 형상 유지부를 도시하는 사시도이다.
도 9는 변형예에 관한 형상 유지부의 상세한 설명에 제공하는 평면도이다.
도 10은 본 실시 형태에 관한 파지 장치의 변형예 (1)을 도시하는 사시도이고, A는 손가락부의 길이가 소인 경우, B는 손가락부의 길이가 중인 경우, C는 손가락부의 길이가 대인 경우이다.
도 11은 본 실시 형태에 관한 파지 장치의 변형예 (2)를 도시하는 사시도이고, A는 손가락부의 길이가 소인 경우, B는 손가락부의 길이가 중인 경우, C는 손가락부의 길이가 대인 경우이다.
도 12는 본 실시 형태에 관한 파지 장치의 변형예 (3)을 도시하는 사시도이고, A는 손가락부의 길이가 소인 경우, B는 손가락부의 길이가 중인 경우, C는 손가락부의 길이가 대인 경우이다.
도 13은 본 실시 형태에 관한 파지 본체의 변형예를 도시하는 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.

(전체 구성)

도 1에, 본 실시 형태에 관한 파지 장치(10)를 적용한 산업용 로봇(12)의 구성을 도시한다. 산업용 로봇(12)은 직교 로봇이며, 레일(14)과, 레일(14)을 따라 이동하는 이동체(16)와, 이동체(16)에 고정된 에어 실린더(18)를 구비한다. 레일(14)은 도면 중 Y축 방향으로 이동 가능하게 마련되어 있다.

에어 실린더(18)는 실린더 튜브(19)와, 실린더 튜브(19)에 대하여 진퇴 가능하게 마련된 피스톤 로드(20)를 갖는다. 실린더 튜브(19)에는 배관(21, 22)이 마련되어 있다. 당해 배관(21, 22)을 통해, 기체가 급배기됨으로써, 피스톤 로드(20)가 실린더 튜브(19)에 대하여 진퇴 가능하게 되어 있다. 피스톤 로드(20)의 선단에는 파지 장치(10)가 마련되어 있다.

산업용 로봇(12)은 수평한 베이스(26) 상에 놓인 워크 W를, 파지 장치(10)로 파지함과 함께, X축, Y축 및 Z축 방향으로 이동할 수 있다.

파지 장치(10)는 피스톤 로드(20)에 연결된 케이스(36)와, 당해 케이스(36)에 고정된 파지 본체(28A)를 구비한다. 케이스(36)에는 배관(24)이 연결되어 있다. 파지 본체(28A)는 기밀성과 탄성을 갖는 재료, 예를 들어 천연 고무나, 합성 고무 등으로 형성할 수 있다. 파지 본체(28A)의 JIS K6253의 듀로미터 경도 시험(타입 A)에 준하여 측정한 경도는 60 내지 90 정도인 것이 바람직하다.

도 2에 도시한 바와 같이, 파지 본체(28A)는, 손바닥부(30)와, 손바닥부(30)의 주위에 돌출되어 마련된 복수의 손가락부(32)를 갖는다. 손바닥부(30)는 대략 원반형을 이루고 있다. 손가락부(32)는 손바닥부(30)와 일체로 형성되어 있고, 손바닥부(30)를 둘러싸도록 방사상으로 5개 마련되어 있다. 손가락부(32)끼리의 사이에는, 소정의 간격이 형성되어 있다. 손가락부(32)는 내면(31)이 손바닥부(30)와 일체로 형성되어 있다. 손가락부(32)의 외형 형상은 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 원기둥, 원뿔, 원뿔대, 삼각기둥, 사각기둥, 삼각뿔, 사각뿔, 사각뿔대 등이어도 된다. 본 실시 형태의 경우, 손가락부(32)는 동일 형상으로 구성되어 있다. 또한 복수의 손가락부(32)는 모두 동일 형상일 필요는 없고, 형상이 상이해도 된다. 손가락부(32)는 사각뿔대 형상을 갖고, 내면(31)이, 손바닥부(30)에 접합되어 있는 기단으로부터 선단을 향해 외측으로 경사지도록 형성되어 있다.

파지 본체(28A)는 손바닥부(30)를 두께 방향(도 2, 화살표 방향)으로 변형시키는 힘이 작용하면, 당해 힘에 의해 내면(31)이 인장되고, 손가락부(32)가 손바닥부(30)를 향해 쓰러지도록 탄성 변형된다(도 3).

도 4에 도시한 바와 같이, 파지 본체(28A)는, 손바닥부(30) 및 손가락부(32)가 형성되어 있는 표면과는 반대측의 면에 원형 개구를 갖는 주머니형 부재로 이루어진다. 파지 본체(28A)는 내부에, 탄성부(34)와, 형상 유지부(38)를 갖는다. 파지 본체(28A)는 개구의 주연에 일체 형성된 플랜지부(33)에 있어서 케이스(36)에 고정되어 있고, 당해 케이스(36)에 의해 개구가 밀폐되어 있다.

케이스(36)에는 관통 구멍(37)이 마련되어 있다. 배관(24)은 일단이, 관통 구멍(37)에 삽입되고, 파지 본체(28A)에 통하고 있다. 배관(24)의 타단은 도시하지 않지만, 예를 들어 삼방 밸브를 거쳐서 진공 펌프에 접속되어 있다. 삼방 밸브는 진공 포트, 급배기 포트, 대기 해방 포트를 갖고, 진공 포트가 진공 펌프에, 급배기 포트가 파지 장치(10)에, 대기 해방 포트가 외부에 각각 접속된다. 당해 배관(24)을 통해, 기체가, 파지 본체(28A)의 내부로부터 외부로 및 파지 본체(28A)의 외부로부터 내부로 유통한다.

탄성부(34)는 손가락부(32) 내에 충전되고, 당해 손가락부(32)의 형태를 갖는다. 탄성부(34)의 형태는 파지 본체(28A)의 손가락부(32) 내에 삽입되어 일정한 형태를 유지할 수 있으면, 손가락부(32)의 내면과의 사이에 다소 간극이 생겨 있어도 된다. 탄성부(34)의 재질은 수지 또는 고무인 것이 바람직하다. 탄성부(34)의 재질은 반드시 균일할 필요는 없고, 이종 재료를 조합한 복합재여도 된다. 탄성부(34)는 필러 등의 첨가물을 포함해도 된다. 탄성부(34)는 손가락부(32)의 내면과의 사이에, 간극이 없도록 배치되는 것이 바람직하다. 탄성부(34)는 손바닥부(30)를 넘어 파지 본체(28A)의 대부분에 충전되면, 손바닥부(30)가 두께 방향으로 변형되지 않고 손가락부(32)가 손바닥부(30)의 중심을 향해 탄성 변형되기 어려워진다. 따라서, 탄성부(34)는 손가락부(32) 내에 배치되는 것이 바람직하다.

형상 유지부(38)는 파지 본체(28A)의 손바닥부(30)의 내부 공간에 배치되어 있다. 형상 유지부(38)는 손바닥부(30) 이외, 즉 손바닥부(30)의 외주가 수축되지 않도록, 파지 본체(28A)를 유지한다. 형상 유지부(38)의 재질은 파지 본체(28A)의 감압 하에 있어서 변형되지 않으면 되고, 예를 들어 경질 수지나 금속을 사용할 수 있다. 형상 유지부(38)의 재질은 반드시 균일할 필요는 없고, 이종 재료를 조합한 복합재여도 된다.

본 도면에 도시하는 형상 유지부(38)는 변형된 손바닥부(30)를 수용하는 가이드 구멍(40)과, 가이드 구멍(40)의 축방향 손가락부(32)측 선단의 외측에 만곡부(49)를 갖는 프레임형 부재이다. 본 실시 형태의 경우, 형상 유지부(38)는 손바닥부(30)의 외주면(39)을 유지하는 유지면(48)을 갖는 원통형 부재이다. 가이드 구멍(40)은 손바닥부(30)에 대응한 형상 유지부(38)의 중앙이며, 내경이 손바닥부(30)와 대략 동일한 크기인 것이 바람직하다. 유지면(48)은 형상 유지부(38)의 외측의 원주면이고, 손바닥부(30)의 외주면(39)을 유지할 수 있는 크기를 갖고, 전체적으로 선단을 향해 끝이 가늘게 되어 있다. 유지면(48)의 손가락부(32)측에 만곡부(49)가 마련되어 있다. 만곡부(49)는 외측을 향해 볼록 형상이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 형상 유지부(38)는 동심원형으로 배치된 복수, 본 도면의 경우, 3개의 링체(44 내지 46)를 갖는다. 각 링체(44 내지 46)는 축방향으로 이동 가능, 분리 가능하다.

만곡부(49)와 가이드 구멍(40)이 면으로 교차하는 형상 유지부(38)의 손가락부측 선단은 모따기 가공이 실시되어 있는 것이 바람직하다. 모따기 가공은, 형상 유지부(38)의 손가락부측 선단을, 절삭된 각진 면이나 둥근 면으로 하는 가공을 적용할 수 있다. 형상 유지부(38)는 모따기 가공이 실시되어 있음으로써, 상기 선단에 있어서의 절결 등의 파손을 방지할 수 있다.

형상 유지부(38)의 더욱 상세한 것에 대하여, 도 4를 참조하여 설명한다. 형상 유지부(38)는, 외경 D와 상기 가이드 구멍(40) 내경 d의 비가 1.0:0.93 내지 1.0:0.5인 것이 바람직하다. 예를 들어, 형상 유지부(38)의 외경 D가 80㎜인 경우, 내경 d가 60 내지 70㎜의 범위라면, 손가락부(32)는 손바닥부(30)의 중심을 향해 더 확실하게 탄성 변형된다.

또한 평면으로 보아 탄성부(34)의 기단의 중심 위치보다도 반경 방향의 외측에, 형상 유지부(38)의 손가락부측 선단이 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 탄성부(34)의 반경 방향의 길이를 L이라고 한 경우, 당해 탄성부(34)의 내측으로부터 거리 T가 L/2 이상인 위치에서 형상 유지부(38)의 손가락부측 선단이 탄성부(34)의 기단에 접촉하는 것이 바람직하다. 형상 유지부(38)의 손가락부측 선단이, 탄성부(34)의 중심 위치보다도 반경 방향의 내측에서 탄성부(34)의 기단에 접촉한 경우(T가 L/2보다 작은 경우), 손가락부(32)는 손바닥부(30)의 중심을 향해 탄성 변형되기 어려워진다.

(동작 및 효과)

상기와 같이 구성된 파지 장치(10)가 마련된 산업용 로봇(12)의 동작 및 효과에 대하여 설명한다. 산업용 로봇(12)은 피스톤 로드(20)가 실린더 튜브(19) 내로 후퇴하고, 에어 실린더(18)가 수축된 상태를 원점으로 한다. 또한 파지 장치(10)는 초기 상태에 있어서 파지 본체(28A) 내의 압력이 대기압이다. 즉, 삼방 밸브는 진공 포트가 차단되고, 급배기 포트가 대기 해방 포트와 연결되어 있는 상태이다.

산업용 로봇(12)은 이동체(16)가 레일(14)을 따라 이동함으로써, 베이스(26) 상에 놓인 워크 W의 연직선 상에 파지 장치(10)를 위치 결정한다(도 1). 이어서, 산업용 로봇(12)은 피스톤 로드(20)가 실린더 튜브(19)로부터 진출하는 것에 의해, 손가락부(32)가 워크 W의 측면에 도달할 때까지, 에어 실린더(18)를 신장시킨다.

이어서 삼방 밸브는 대기 해방 포트가 차단되고, 급배기 포트가 진공 포트와 연결된 상태로 전환된다. 이에 의해 파지 장치(10)는 배관(24)을 통해, 파지 본체(28A) 내의 기체를 흡인하고, 파지 본체(28A) 내의 압력을 －0.03㎫ 이하로 감압한다.

파지 본체(28A)는 형상 유지부(38)에 의해 손바닥부(30)의 외주면(39)의 형상이 유지된 상태를 유지한다. 그렇게 하면 손바닥부(30)가, 형상 유지부(38)의 가이드 구멍(40)에 빨려들게 하여 두께 방향으로 변형된다(도 6). 손바닥부(30)가 두께 방향으로 변형되는 것에 수반하여, 손가락부(32)의 내면(31)이 손바닥부(30)의 중심으로 당겨진다. 그렇게 하면 손가락부(32)는 손바닥부(30)를 향해 쓰러지도록 탄성 변형된다. 이에 의해 손가락부(32)는 주로 내면(31)이 워크 W 표면에 접촉한다. 본 도면에 도시하는 입방체의 워크 W의 경우, 손가락부(32)는 워크 W의 측면에 접촉한다. 상기와 같이 파지 장치(10)는, 파지 본체(28A) 내를 감압함으로써, 워크 W를 파지한다. 파지 장치(10)는 파지 본체(28A) 내의 압력에 따른 파지력을 발휘한다. 즉, 파지 장치(10)의 파지력은 파지 본체(28A) 내의 압력이 낮을수록 커진다.

이어서 산업용 로봇(12)은 피스톤 로드(20)를 실린더 튜브(19) 내로 후퇴시키고 에어 실린더(18)를 수축함으로써, 워크 W를 베이스(26)로부터 들어올릴 수 있다. 또한 산업용 로봇(12)은, 이동체(16)가 레일(14)을 따라 이동하거나, 레일(14)이 Y축 방향으로 이동하거나 함으로써, 수평 방향으로 워크 W를 자유롭게 이동할 수 있다.

원하는 장소로 이동한 후, 산업용 로봇(12)은 피스톤 로드(20)가 실린더 튜브(19)로부터 진출함으로써, 워크 W가 베이스(26)에 접촉할 때까지 에어 실린더(18)를 신장시킨다. 이어서, 삼방 밸브는 진공 포트가 차단되고, 급배기 포트가 대기 해방 포트와 연결되어 있는 상태로 전환된다. 그렇게 하면 파지 본체(28A) 내에 대기 해방 포트로부터 배관(24)을 통해 기체가 유입된다. 파지 본체(28A) 내의 압력이 대기압으로 복귀되는 것에 수반하여, 손바닥부(30)가 가이드 구멍(40)으로부터 압출되어 원래의 상태로 복귀된다. 손바닥부(30)가 원래의 상태로 복귀되는 것에 수반하여, 손가락부(32)가 개방되고, 워크 W를 해방시킨다.

이어서, 산업용 로봇(12)은 피스톤 로드(20)를 실린더 튜브(19) 내로 후퇴시키고 에어 실린더(18)를 수축함으로써, 파지 장치(10)를 워크 W로부터 분리한다. 이상과 같이 하여 산업용 로봇(12)은 베이스(26) 상에 놓인 워크 W를, 파지 장치(10)로 파지함으로써, 원하는 위치로 이동할 수 있다.

파지 장치(10)는 파지 본체(28A) 내에, 손가락부(32)의 형상을 갖는 탄성부(34)와, 형상 유지부(38)를 가짐으로써, 분체를 사용하지 않고, 더 확실하게 워크 W를 파지할 수 있다. 파지 장치(10)는 분체를 사용하고 있지 않으므로, 만일 파지 본체(28A)가 파열되어도, 워크 W를 오염시키는 일이 없다.

탄성부(34)는 손가락부(32)의 형상을 가지므로, 손가락부(32)의 선단이 하향인 상태뿐만 아니라, 횡방향이나 상향인 상태라도, 손가락부(32) 내에 머무른다. 따라서 파지 장치(10)는 베이스 상의 워크 W를 들어올리는 것 뿐만 아니라, 수직인 벽면이나, 천장에 현수된 워크 W를 파지할 수 있다. 손가락부(32)의 형상을 갖는 탄성부(34)는 재밍 전이 후의 분체에 비해 강성이 높으므로, 더 확실하게 워크 W를 파지할 수 있다.

파지 장치(10)는 파지 본체(28A)를 감압하여 손바닥부(30)를 확실하게 두께 방향으로 변형시킴으로써, 워크 W를 파지할 수 있으므로, 파지 본체(28A)를 워크 W에 압박할 필요가 없다. 따라서 파지 장치(10)는, 식품 등의 부드러운 워크 W를 압궤하지 않고 파지할 수 있으므로, 워크 W의 손상을 방지할 수 있다.

파지 본체(28A)는 내부가 감압되는 정도에 따라 손가락부(32)의 변형량 및 파지력을 바꿀 수 있다. 따라서 파지 장치(10)는, 워크 W의 크기나 경도에 맞추어, 파지력을 바꿀 수 있으므로, 범용성을 향상시킬 수 있다. 손바닥부(30)가 가이드 구멍(40)에 흡입되도록 하여 두께 방향으로 변형되므로, 손가락부(32)는 손바닥부(30)를 향해 더 예각으로 변형된다. 따라서 파지 장치(10)는 더 작은 워크 W도 파지할 수 있다.

형상 유지부(38)는 동심원형으로 배치된 복수의 링체(44 내지 46)를 적절히 분리함으로써, 가이드 구멍(40)의 크기나, 외형의 크기를 변경할 수 있다. 따라서, 형상 유지부(38)는 파지 본체(28A)의 외주면(39)의 크기나, 손바닥부(30)의 크기에 맞추어, 링체(44 내지 46)를 선택함으로써 조정할 수 있으므로, 범용성을 향상시킬 수 있다. 형상 유지부(38)는 가장 내측에 배치된 링체(44)의 구멍이 가이드 구멍(40)이고, 가장 외측에 배치된 링체(46)의 원주면이 유지면(48)이다.

손가락부(32)는 형상 유지부(38)에 만곡부(49)가 형성되어 있음으로써, 손바닥부(30)가 만곡부(49)에 접촉하면서 두께 방향으로 변형되므로, 손가락부(32)가 연속적이고도 완만하게 변형된다. 따라서 파지 장치(10)는, 부드럽게 워크 W를 파지할 수 있다. 이와 관련하여 형상 유지부에 만곡부가 형성되지 않은 파지 장치에서는, 손가락부는 좌굴하도록 변형된다.

(변형예)

본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지의 범위 내에서 적절히 변경하는 것이 가능하다.

상기 실시 형태에서는, 산업용 로봇(12)으로서 직교 로봇의 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 스칼라 로봇, 수직 다관절 로봇 등에 적용할 수 있다. 즉, 파지 장치(10)는 산업용 로봇에 의해 X축, Y축, Z축을 중심으로 회전해도, 워크 W를 파지함과 함께, 파지한 상태를 유지할 수 있다.

파지 본체(28A)는 1종의 재료로 형성해도 되고, 복수의 상이한 재료로 형성된 막을 적층하여 형성해도 된다. 또한 파지 본체(28A)는 부분적으로 상이한 재료로 형성해도 된다. 파지 본체(28A)의 두께는 일정하지 않아도 되고, 부분적으로 후육부 또는 박육부를 마련해도 된다.

파지 본체(28A)와, 탄성부(34)는 일체여도 된다. 이 경우, 파지 본체(28A)와 탄성부(34)는 일부 또는 전부가, 동종의 재료여도 되고, 이종 재료여도 된다.

파지 장치(10)는 손가락부(32)에 갈고리부를 마련하는 것으로 해도 된다. 갈고리부는 합성 수지제의 판형 부재나, 원뿔형 부재, 커버형 부재를 사용할 수 있다.

상기 실시 형태의 경우, 형상 유지부(38)는 동심원형으로 배치된 복수의 링체(44 내지 46)를 갖는 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 1개의 링체여도 된다. 1개의 링체의 경우, 링체는 기체의 유통로를 갖고 있는 것이 바람직하다. 형상 유지부(38)는 1개의 링체의 경우, 파지 본체(28A)와 일체여도 된다. 형상 유지부(38)는 원통형 부재에 한정되지 않고, 가이드 구멍(40)을 갖는 다각 기둥이어도 된다.

케이스(36)에는 워크 W를 촬영하는 카메라, 파지한 워크 W의 중량을 측정하는 중량계, 워크 W와 파지 본체의 거리를 측정하는 근접 센서 등을 마련해도 된다.

상기 실시 형태의 경우, 형상 유지부(38)는 손가락측 선단의 외측의 전체 둘레에 만곡부(49)가 형성되어 있으므로(도 5), 만곡부(49)와 탄성부(34) 사이에 있어서의 파지 본체(28A)의 내면 사이에 공간(41)이 생긴다(도 4). 도 4에 도시하는 파지 본체(28A)는 파지 본체(28A) 내의 압력을 감압한 경우, 당해 공간(41)에 면한 파지 본체(28A)가 부분적으로 오목해진다.

도 7을 참조하여 상기 공간(41)을 메운 파지 장치(50)에 대하여 설명한다. 상기 제1 실시 형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다. 본 도면에 도시하는 파지 장치(50)는 케이스(51)와, 당해 케이스(51)에 장착된 파지 본체(52)와, 파지 본체(52) 내에 마련된 형상 유지부(56) 및 탄성부(34)를 구비한다. 케이스(51)는 원기둥형 부재이며, 축방향으로 관통한 유로(55)를 갖는다. 케이스(51)는 파지 본체(52)의 개구를 막도록, 파지 본체(52) 내에 삽입되어 있다. 유로(55)의 일단은 배관(24)이 연결되어 있고, 타단은 파지 본체(52) 내에 배치되어 있다. 파지 본체(52)는 외주에 있어서 밴드(도시 생략)로 체결함으로써, 케이스(51)에 일체화된다.

형상 유지부(56)는 가이드 구멍(40) 및 만곡부(49)를 갖는 통형 부재이고, 케이스(51)의 선단과 손바닥부(30) 사이의 공간에 배치되어 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 형상 유지부(56)는 탄성부(34)에 대응한 위치에, 손가락부(32)를 향해 돌출된 돌기(58)를 갖는다. 본 도면에 도시하는 형상 유지부(56)는 3개의 손가락부(32)에 맞추어, 3개의 돌기(58)를 갖는다.

도 9에 도시한 바와 같이, 형상 유지부(56)는 외경 D와 상기 가이드 구멍(40) 내경 d의 비가 1.0:0.93 내지 1.0:0.5인 것이 바람직하다. 예를 들어, 형상 유지부(56)의 외경 D가 80㎜인 경우, 내경 d가 60 내지 70㎜의 범위라면, 손가락부(32)는 손바닥부(30)의 중심을 향해 더 확실하게 탄성 변형된다.

또한 평면으로 보아 탄성부(34)의 기단의 중심 위치보다도 반경 방향의 외측에, 형상 유지부(56)의 손가락부측 선단이 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 탄성부(34)의 반경 방향의 길이를 L이라고 한 경우, 당해 탄성부(34)의 내측으로부터 거리 T가 L/2 이상인 위치에서 형상 유지부(56)의 손가락부측 선단이 탄성부(34)의 기단에 접촉하는 것이 바람직하다. 형상 유지부(56)의 손가락부측 선단이, 탄성부(34)의 중심 위치보다도 반경 방향의 내측에서 탄성부(34)의 기단에 접촉한 경우(T가 L/2보다 작은 경우), 손가락부(32)는 손바닥부(30)의 중심을 향해 탄성 변형되기 어려워진다.

형상 유지부(56)를 파지 본체(52) 내에 조립하면, 돌기(58)의 선단이 탄성부(34)에 접촉함과 함께 측면이 파지 본체(52)의 내면에 밀착하고, 탄성부(34)와 파지 본체(52)의 내면 사이의 공간이 없어진다. 형상 유지부(56)가 상기 공간을 메움으로써, 감압 시에 있어서의 파지 본체(52)의 부분적인 오목부를 방지할 수 있다. 따라서 파지 본체(52)를 구비한 파지 장치(50)는, 더 안정적으로 손가락부(32)를 탄성 변형시킬 수 있음과 함께, 파지 본체(52)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한 형상 유지부(56)가 만곡부(49)를 가지므로, 파지 장치는 상기 제1 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상기 실시 형태의 경우, 파지 본체는 도 2에 도시하는 손가락의 길이를 갖는 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 10에 도시하는 파지 본체(28B, 28C, 28D)와 같이, 손가락부의 길이는 용도에 맞추어 적절히 바꿀 수 있다. 손가락부의 길이에 따라, 손바닥부의 크기도 바꿀 수 있다. 손가락부의 수는 도 11에 도시하는 파지 본체(60A, 60B, 60C)와 같이 4개여도 되고, 도 12에 도시하는 파지 본체(62A, 62B, 62C)와 같이 3개여도 된다.

상기 실시 형태의 경우, 형상 유지부(38)는 원통형 부재인 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 평면으로 보아 장원 형상, 다각형이나, 타원형 등의 프레임형 부재로 해도 된다. 형상 유지부는 파지 본체의 형상에 맞추어, 외형 형상을 적절히 변경할 수 있다. 형상 유지부의 가이드 구멍은 원형상으로 한정되지 않고, 다각 형상이어도 된다. 형상 유지부(38)는 유지면(48)을 갖고 있는 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 유지면(48)을 생략해도 된다. 이 경우, 원기둥형 케이스(51)를 사용하여, 당해 케이스(51)의 외주면에 있어서 유지면의 기능을 발휘시킬 수 있다.

도 13에 도시하는 파지 본체(64)는 손바닥부(66)를 평면으로 보아 직사각 형상으로 한 예이다. 상기 제1 실시 형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다. 파지 본체(64)는 직사각 형상의 손바닥부(66)의 주위에 돌출되어 마련된 복수의 손가락부(32)를 갖는다. 손가락부(32)는 손바닥부(66)의 긴 변을 따라 2개를 1조로 하여, 손바닥부(66)를 사이에 두고 양측에 합계 2조 마련되어 있다. 본 도면의 경우, 2조의 손가락부(32)끼리는 번갈아 배치되어 있다. 또한, 파지 본체(64)의 내부에 마련되는 형상 유지부(도시 생략)는 파지 본체(64)의 외형 형상에 맞춘 직사각 형상의 프레임형 부재인 점이 상이할 뿐이고, 상기 실시 형태와 동일한 구성이므로, 설명을 생략한다.

파지 본체(64)는 손바닥부(66)가 두께 방향으로 변형되는 것에 수반하여, 손가락부(32)의 내면이 손바닥부(66)의 중심으로 당겨진다. 그렇게 하면 손가락부(32)는 손바닥부(66)를 향해 쓰러지도록 탄성 변형된다. 이 경우, 손가락부(32)는 대향하는 긴 변을 향해 쓰러지도록 탄성 변형된다. 따라서 당해 파지 본체(64)를 구비한 파지 장치는 원통 형상이나 각기둥 형상 등, 긴 부재를 용이하게 파지할 수 있다.

10 : 파지 장치
12 : 산업용 로봇
28A : 파지 본체
30 : 손바닥부
32 : 손가락부
34 : 탄성부
38 : 형상 유지부
39 : 외주면
40 : 가이드 구멍
49 : 만곡부

Claims

손바닥부와,
상기 손바닥부의 주위에 돌출되어 마련되어, 상기 손바닥부를 두께 방향으로 변형시킴으로써 상기 손바닥부를 향해 쓰러지는 복수의 손가락부
를 갖는 주머니형 파지 본체와,
상기 손가락부 내에 마련되어, 상기 손가락부의 형태를 갖는 탄성부와,
상기 파지 본체 내에 마련되어, 상기 손바닥부의 외주의 수축을 방지하는 형상 유지부
를 구비하고,
상기 형상 유지부는, 변형된 상기 손바닥부를 수용하는 가이드 구멍을 갖고, 상기 가이드 구멍의 축방향의, 상기 손가락부측 선단의 외측에 만곡부가 마련되어 있는
것을 특징으로 하는 파지 장치.
제1항에 있어서, 상기 탄성부는, 상기 손가락부와 일체인 것을 특징으로 하는 파지 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 형상 유지부는, 원통형 부재이며, 외경과 상기 가이드 구멍 내경의 비가 1.0:0.93 내지 1.0:0.5인 것을 특징으로 하는 파지 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 평면으로 보아 상기 탄성부의 중심 위치보다도 반경 방향의 외측에, 상기 형상 유지부의 선단이 위치하는 것을 특징으로 하는 파지 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 형상 유지부는, 상기 탄성부에 대응한 위치에, 상기 손가락부로 돌출된 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 파지 장치.
제1항 또는 제2항에 기재된 파지 장치를 마련한 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.