JP6666094B2 - 吸着支持装置、および物品把持装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、吸着パッドを吸着対象物に吸着させて支持する吸着支持装置、この吸着支持装置を備えた物品把持装置に関する。

現在、流通・物流業界では、通信販売市場の拡大により、荷物の取扱量が増加する傾向にある。一方、近年、少子高齢化を背景とした労働力不足が懸念されている。このため、物流企業各社は、物流システムの自動化に取り組んでいる。

倉庫内における荷物の搬送や保管は、ベルトコンベアなどを利用して自動化が進んでいる。反面、荷降ろしやピッキングなど荷物を別の場所へ移動する移載作業は、自動化が難しく、工夫が必要とされている。

このような移載作業を自動化した装置として、吸着パッドを荷物の上面に接触させて、荷物を吸着パッドに吸着せしめ、荷物を吊り上げて所望の場所へ移動する吸着支持装置が知られている。

特開２００２−１３７１８４号公報 特開２００２−１８７６９号公報

しかし、荷崩れなどにより荷物の上面が水平面に対して傾いている場合、或いは荷物の上面自体が湾曲している場合、吸着パッドを荷物の上面に吸着させることが難しい。

また、例えば、複数の吸着支持装置をハンドに併設して複数個の荷物を同時に吸着させて支持するような運用を考えた場合、荷物のサイズがバラバラだと、荷物の上面の高さが異なり、全ての荷物を同時に吸着することが難しい。

よって、吸着パッドを吸着対象物の被吸着面に確実に吸着させることができる吸着支持装置、およびサイズの異なる複数の吸着対象物を同時に吸着させることができる物品把持装置の開発が望まれている。

実施形態に係る吸着支持装置は、吸着対象物の被吸着面に吸着する吸着面を有する吸着パッドと、この吸着パッドを伸縮方向の一端に備え、膨張および収縮する密閉された内部空間を有し、この内部空間の膨張および収縮によって伸縮方向に伸縮するとともに、吸着面の傾きに合わせて弾性変形して湾曲する蛇腹管と、蛇腹管の一端と他端をつないで蛇腹管の内部空間に配置され、蛇腹管の最大伸長時の長さより短い長さを有し、伸びた状態で蛇腹管が最大伸長時の長さを超えて伸びることを規制するとともに、蛇腹管の内部空間の収縮を許容する伸び規制線材と、を有する。

また、実施形態に係る物品把持装置は、吸着対象物の被吸着面に吸着する吸着面を有する吸着パッドと、この吸着パッドを伸縮方向の一端に備え、膨張および収縮する内部空間を有し、この内部空間の膨張および収縮によって伸縮方向に伸縮するとともに、吸着面の傾きに合わせて弾性変形して湾曲する蛇腹管と、を有する複数の吸着支持装置と；複数の吸着支持装置の伸縮方向に沿った他端を固定した把持部と；この把持部を移動するマニピュレータと；複数の吸着支持装置の各蛇腹管の内部空間へ流体を送り込む加圧装置と；各蛇腹管の伸縮量を検出する第１検出部と；各蛇腹管の内部空間へ送り込む流体の圧力を検出する第２検出部と；第１検出部および第２検出部による検出結果に基づいて、加圧装置を動作制御する制御部と；を有する。

図１は、第１の実施形態に係る吸着支持装置およびその制御系を示すブロック図である。 図２は、図１の吸着支持装置による動作の一例を説明するための動作説明図である。 図３は、図１の吸着支持装置による動作の一例を説明するための動作説明図である。 図４は、図１の吸着支持装置による動作の一例を説明するための動作説明図である。 図５は、第２の実施形態に係る吸着支持装置およびその制御系を示すブロック図である。 図６は、第３の実施形態に係る吸着支持装置およびその制御系を示すブロック図である。 図７は、第４の実施形態に係る吸着支持装置を示す概略図である。 図８は、図７の吸着支持装置の変形例を示す概略図である。 図９は、第５の実施形態に係る物品把持装置およびその制御系を示すブロック図である。 図１０は、図９の物品把持装置による動作例を説明するための図である。 図１１は、図９の物品把持装置による動作例を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る吸着支持装置１０およびその制御系を示すブロック図である。吸着支持装置１０は、吸着パッド２と蛇腹管４（伸縮部材）を有する。

吸着パッド２は、図２に示す吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａに吸着する。本実施形態の吸着パッド２は、その吸着面２ａを被吸着面Ｔａに押し付けることで弾性変形して、被吸着面Ｔａとの間の内部空間がつぶれる、例えば樹脂製のいわゆる吸盤である。しかし、吸着パッド２は、ここでは図示しない真空ポンプなどによってその内部空間を積極的に真空引きするタイプのものであってもよい。或いは、吸着パッド２の代りに被吸着面Ｔａに吸着可能な粘着剤などを用いてもよい。

蛇腹管４は、その伸縮方向の両端が開口した樹脂製の筒状部材である。蛇腹管４は、その中心軸に沿った方向、すなわち伸縮方向が鉛直方向に沿う姿勢で取り付けられる。蛇腹管４の下端（一端）側の開口部４ａには、板状の下閉塞部材３が取り付けられ、この下閉塞部材３によって開口部４ａが気密に閉塞されている。また、蛇腹管４の上端（他端）側の開口部４ｂには、板状の上閉塞部材５が取り付けられ、この上閉塞部材５によって開口部４ｂが気密に閉塞されている。つまり、これら２つの閉塞部材３、５によって蛇腹管４の内部に密閉された内部空間が形成されている。

吸着パッド２は、下閉塞部材３の下面側に下連結部材６を介して取り付けられている。吸着パッド２は、蛇腹管４の開口部４ａと平行な面に沿って吸着面２ａが配置される真っ直ぐな姿勢で蛇腹管４の下端側に取り付けられる。一方、蛇腹管４の他端に設けた上閉塞部材５は、上連結部材７を介して、ここでは図示しないマニピュレータに接続されている。つまり、本実施形態の吸着支持装置１０は、マニピュレータの動作によって所望する位置へ移動可能である。

吸着支持装置１０の制御系は、制御装置１００を有する。制御装置１００には、電磁弁などの切換えバルブ１０１が接続されている。切換えバルブ１０１の一端側には、コンプレッサなどの加圧装置１０２および真空ポンプなどの吸引装置１０３が切換可能に接続されている。そして、切換えバルブ１０１の他端側は、チューブ１０４を介して、吸着支持装置１０の蛇腹管４の内部空間に連通されている。

加圧装置１０２の空気は、コンプレッサ以外に工場内の空気パイプから敷設しても良い。吸引装置１０３は、真空ポンプ以外に、加圧装置と真空発生器を組み合わせて負圧を発生させてもよい。チューブ１０４は、フレキシブルチューブであることが望ましく、真空引きによってつぶれることのない剛性を有することが望ましい。なお、切換えバルブ１０１は、空気圧により動作するタイプのバルブであっても良い。

吸着支持装置１０の蛇腹管４を伸長させる場合、制御装置１００は、切換えバルブ１０１を加圧装置１０２に接続し、加圧装置１０２を作動させて、吸着支持装置１０の蛇腹管４の内部空間へ空気（流体）を送り込む。これにより、内部空間の圧力が高まり、蛇腹管４が伸長し、吸着パッド２の吸着面２ａが図示しない吸着対象物の被吸着面に押し付けられて吸着される。

一方、吸着支持装置１０の蛇腹管４を収縮させる場合、制御装置１００は、切換えバルブ１０１を吸引装置１０３に接続し、吸引装置１０３を作動させて、吸着支持装置１０の蛇腹管４の内部空間を真空引きする。これにより、内部空間の圧力が下がり、蛇腹管４が収縮する。

本実施形態では、空気を蛇腹管４の内部空間へ送り込んだり内部空間を真空引きしたりすることで蛇腹管４を伸縮させたが、内部空間へ送り込む流体は空気に限らず、例えば不活性ガスなどの気体、または水や油などの液体を用いることもできる。

以下、上述した吸着支持装置１０による動作の一例について、図２乃至図４を参照して説明する。ここでは、図２に示すように、吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａが床面Ｆに対して傾いている場合を想定している。吸着対象物Ｔは、段ボール箱を想定している。また、各図において、マニピュレータ２００のアームの一部を図示してある。

まず、マニピュレータ２００を動作させて、図２に示すように、吸着支持装置１０を吸着対象物Ｔの真上に配置する。初期状態として、吸着支持装置１０の蛇腹管４は、図示のように最も短い状態まで収縮している。このとき、吸着支持装置１０は、蛇腹管４を最も長い状態まで伸長させた場合に吸着パッド２の吸着面２ａが十分な押圧力で被吸着面Ｔａに押し付け可能な高さ位置に配置される。

次に、図３に示すように、蛇腹管４を伸長させて吸着パッド２の吸着面２ａを吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａに押し付ける。この際、吸着パッド２の押圧力は、加圧装置１０２を制御することで任意の値に調節可能である。吸着面２ａを被吸着面Ｔａに押し付けると、吸着パッド２が被吸着面Ｔａに吸着される。このとき、被吸着面Ｔａが床面Ｆに対して傾いているため、吸着パッド２の吸着面２ａも床面Ｆに対して傾いた状態で吸着される。この吸着パッド２の傾きは、蛇腹管４の弾性変形によって吸収される。

つまり、蛇腹管４が伸長すると、初めに、吸着パッド２の吸着面２ａが吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａに部分的に接触し、被吸着面Ｔａの傾斜に沿って吸着面２ａが徐々に傾斜して、吸着パッド２も傾く。この状態を図３に示す。この状態で、吸着パッド２の吸着面２ａは、全面で吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａに接触している。吸着パッド２が傾くと、吸着パッド２を接続している下閉塞部材３も図示のように傾斜し、蛇腹管４の下端近くが下閉塞部材３の傾斜にともない図示のように弾性変形して湾曲する。

この状態から、図４に示すように、蛇腹管４を収縮させると、吸着パッド２によって吸着されている吸着対象物Ｔが床面Ｆから上方に吊り上げられる。この際、吸着支持装置１０に作用する引き上げ力は、吸引装置１０３を制御することで任意の値に調節可能である。よって、ここでは、吸着対象物Ｔの最大重量より少し大きい引き上げ力になるように、吸引装置１０３を制御している。

以上のように、本実施形態によると、蛇腹管４を伸長させるだけの簡単な構成によって、傾斜した被吸着面Ｔａに対して吸着パッド２を確実に吸着させることができ、装置の信頼性を向上させることができる。特に、本実施形態によると、吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａの傾斜方向を気にする必要がなく、吸着パッド２が傾斜にならって適切な方向に自動的に傾斜するため、傾斜方向を制御する必要がなく制御を容易にできる。

また、本実施形態によると、蛇腹管４を最も短い状態まで収縮させることで装置構成をコンパクトにでき、吸着支持装置１０を比較的狭い隙間に挿通することができ、装置の用途を拡大できる。また、蛇腹管４は、最も短く収縮させた状態で、蛇腹の互いに隣接する山状部分の外面同士が接触し、肉厚のチューブのような特性を示す。このため、この状態で、蛇腹管４を弾性変形し難くすることができ、例えば、吸着パッド２を被吸着面Ｔａに強い力で押し付けることもできる。

また、本実施形態によると、伸長させる際の直進性が高い蛇腹管４を伸縮部材として用いたため、吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａの狙った位置に向けて真っ直ぐに吸着パッド２を押し付けることができ、予期しない不所望な位置へ吸着パッド２を吸着させてしまう不具合を防止できる。このため、蛇腹管４の伸長時の最大長さを長くしても吸着位置を狙い通りにすることができ、利便性を向上させることができる。

さらに、本実施形態によると、吸着パッド２を駆動させる駆動機構として、蛇腹管４を伸縮させるだけの簡単な構成を採用したため、装置構成を安価にでき、装置の重量を軽くできる。これにより、マニピュレータによる吸着支持装置１０の移動速度を速くでき、消費電力を少なくできる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る吸着支持装置２０およびその制御系を示すブロック図である。この吸着支持装置２０は、蛇腹管４との間で空気を流通可能な状態で蛇腹管４に接続した真空発生器８（負圧発生装置）を有する。それ以外の構成は、上述した第１の実施形態の吸着支持装置１０と同様の構成を有する。よって、ここでは、第１の実施形態と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

真空発生器８は、蛇腹管４の内部空間に送り込まれる加圧空気を利用して真空を発生させる装置であり、例えば、真空エジェクタ、真空ポンプ、真空ブロワなどがある。本実施形態では、真空発生器８として真空エジェクタを用いた。この真空発生器８は、吸着パッド２に接続され、吸着パッド２の内部空間を真空引きする。

この吸着支持装置２０を用いて吸着対象物Ｔを吸着させる場合、制御装置１００は、まず、第１の実施形態と同様に、蛇腹管４を伸長させて吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａに吸着パッド２を接触させ、真空発生器８を動作させて吸着パッド２を真空引きする。吸着パッド２を吸着対象物Ｔに接触させるタイミングと真空引きを開始するタイミングは逆でもよい。いずれにしても、本実施形態によると、吸着パッド２の吸着面２ａを吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａに押し付けることなく、吸着対象物Ｔを吸着パッド２に確実に吸着させることができる。

この後、制御装置１００は、吸引装置１０３を動作させて蛇腹管４を収縮させ、吸着対象物Ｔを吊り上げる。このとき、制御装置１００は、まず、真空発生器８の動作を停止させて蛇腹管４との間の流路を閉じて蛇腹管４の内部空間を密閉し、吸引装置１０３を動作させて蛇腹管４の内部空間を真空引きする。なお、真空発生器８と蛇腹管４との間の流路を閉じた状態で、吸着パッド２の吸着面２ａと吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａとの間に作用している負圧は維持される。

そして、マニピュレータの動作によって吸着対象物Ｔを所望する場所へ移動した後、制御装置１００は、蛇腹管４を伸長させて吸着対象物Ｔを床面に置き、吸着パッド２の負圧を解消する。このとき、制御装置１００は、真空発生器８を介して蛇腹管４から吸着パッド２へ加圧空気を送り込み、負圧を解消する。
以上のように、本実施形態によると、上述した第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態によると、吸着パッド２に負圧を積極的に発生させるため、被吸着面Ｔａが傾斜している場合であっても、吸着対象物Ｔをより確実に吸着することができ、移動の途中で落下してしまう可能性を殆ど無くすことができる。さらに、本実施形態によると、吸着パッド２と吸着対象物Ｔを分離する際に、吸着パッド２に加圧空気を送り込むため、所望のタイミングで確実に吸着対象物Ｔを吸着パッド２と分離でき、処理の信頼性を高めることができる。

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態に係る吸着支持装置３０およびその制御系を示すブロック図である。この吸着支持装置３０は、真空発生器８を設ける代わりに、切換えバルブ１０１と吸着パッド２を接続したチューブ１０５を備えている。それ以外の構成は、上述した第２の実施形態の吸着支持装置２０と同様の構成を有する。よって、ここでは、第２の実施形態と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

この吸着支持装置３０を用いて吸着対象物Ｔを吸着させる場合、制御装置１００は、まず、第１の実施形態と同様に、蛇腹管４を伸長させて吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａに吸着パッド２を接触させる。そして、制御装置１００は、吸引装置１０３を吸着パッド２に接続するように切換えバルブ１０１を切換えて、吸着パッド２を真空引きする。つまり、本実施形態では、吸引装置１０３が負圧発生装置として機能する。吸着パッド２を吸着対象物Ｔに接触させるタイミングと真空引きを開始するタイミングは逆でもよい。いずれにしても、本実施形態によると、吸着パッド２の吸着面２ａを吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａに押し付けることなく、吸着対象物Ｔを吸着パッド２に確実に吸着させることができる。

この後、制御装置１００は、吸引装置１０３を蛇腹管４の内部空間に連通させるように切換えバルブ１０１を切換えて蛇腹管４を収縮させ、吸着対象物Ｔを吊り上げる。このとき、吸着パッド２の吸着面２ａと吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａとの間に作用している負圧は維持される。

そして、マニピュレータの動作によって吸着対象物Ｔを所望する場所へ移動した後、制御装置１００は、蛇腹管４を伸長させて吸着対象物Ｔを床面に置き、吸着パッド２の負圧を解消する。このとき、制御装置１００は、加圧装置１０２を吸着パッド２に接続するように切換えバルブ１０１を切換えて吸着パッド２へ加圧空気を送り込むことにより負圧を解消する。

以上のように、本実施形態によると、上述した第２の実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態によると、チューブ１０５を介して吸着パッド２に切換えバルブ１０１を接続することにより、真空発生器８を省略することができ、装置構成をさらに簡略化することができる。

（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態に係る吸着支持装置４０を示す概略図である。この吸着支持装置４０は、蛇腹管４に連通したチューブ１０４に接続した切換えバルブ１０１ａと、吸着パッド２に連通したチューブ１０５に接続した切換えバルブ１０１ｂと、を有する。また、この吸着支持装置４０は、チューブ１０４の途中に流量計１０６および圧力計１０７を備えている。また、この吸着支持装置４０は、安全弁１０８を含む流量調整装置１０９を備えている。さらに、この吸着支持装置４０は、蛇腹管４の内部空間に複数本の伸び規制線材１１０を備えている。それ以外の構成は、上述した第３の実施形態の吸着支持装置３０と同様の構成を有する。よって、ここでは、第３の実施形態と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

流量計１０６は、チューブ１０４を流れる空気の流量を計測する。圧力計１０７は、チューブ１０４を流れる空気の圧力を計測する。安全弁１０８は、蛇腹管４を加圧する際に、加圧がしきい値を超えた場合に開いて蛇腹管４の破損を防止するよう機能する。流量調整装置１０９は、蛇腹管４を加圧または真空引きする際に、チューブ１０４を通る空気の量をコントロールし、蛇腹管４の伸長収縮速度を調整する。また、加圧装置１０２から蛇腹管４へ加圧空気を送り込む流路の途中に、図示しない逃げ孔が設けられており、蛇腹管４の急激な膨張による破裂を防止するようになっていてもよい。

伸び規制線材１１０は、蛇腹管４の下端に設けた下閉塞部材３と蛇腹管４の上端に設けた上閉塞部材５をつないで延設されている。つまり、伸び規制線材１１０の一端が下閉塞部材３に固定され、伸び規制線材１１０の他端が上閉塞部材５に固定されている。伸び規制線材１１０は、少なくとも１本設ければよく、その本数は任意に設定可能である。また、伸び規制線材１１０の長さは、蛇腹管４が最大長さに伸長したときの下閉塞部材３と上閉塞部材５との間の距離より少なくとも短く設計されている。これにより、蛇腹管４が最大長さを超えて伸びてしまう不具合を防止でき、蛇腹管４の破損を防止できる。例えば、蛇腹管４の収縮力を超える重量の吸着対象物Ｔを吊り上げるときに、伸び規制線材１１０が伸びた状態（図７の状態）で荷重を支え、蛇腹管４に負荷がかからないようにすることができる。

以上のように、本実施形態によると、上述した第３の実施形態と同様の効果を奏することができる。その上、本実施形態によると、蛇腹管４のチューブ１０４に設けた切換えバルブ１０１ａと吸着パッド２のチューブ１０５に設けた切換えバルブ１０１ｂを別々に設けたため、蛇腹管４の伸縮動作と吸着パッド２の吸着／吸着解除動作を別々に制御することができ、利便性を向上させることができる。

また、本実施形態によると、蛇腹管４に接続したチューブ１０４の途中に流量計１０６、圧力計１０７、および流量調整装置１０９を設けたため、蛇腹管４の伸縮動作をより細かく制御でき、吸着パッド２の吸着対象物Ｔに対する押付力や押付速度を微調整でき、吸着対象物Ｔの種類に応じた適切な処理が可能となる。

さらに、本実施形態によると、蛇腹管４の内部空間に伸び規制線材１１０を取り付けたため、蛇腹管４の収縮力を超える重量の吸着対象物Ｔを吊り上げた場合に、蛇腹管４に荷重がかかることがなく、蛇腹管４の破損を防止することができる。

図８は、上述した第４の実施形態の変形例を示してある。第４の実施形態では、吸着パッド２につないだチューブ１０５を蛇腹管４の外側に引き回したが、図８の変形例では、チューブ継手１１２を介してチューブ１０５の一部を蛇腹管４の内部空間に配置した。それ以外の構成は、第４の実施形態と同様である。

（第５の実施形態）
図９は、第５の実施形態に係る物品把持装置５０（ここでは要部の構成のみ図示）およびその制御系を示すブロック図である。この物品把持装置５０は、上述した第３の実施形態の吸着支持装置３０をハンド５１（把持部）（図１０参照）の下面側に複数個併設した構成を有する。制御系も第３の実施形態と略同じである。ハンド５１は、水平方向に延設された矩形ブロック状の筐体を有する。複数の吸着支持装置３０の蛇腹管４は、１本のチューブ１０４を介して直列に接続されており、複数の吸着パッド２は、個別の複数本のチューブ１０５ａ、１０５ｂ、・・・を介して並列に接続されている。これ以外の構成は、上述した第３の実施形態と略同じであるため、第３の実施形態と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。なお、切換えバルブ１０１は、図９では１つのブロックとして図示しているが、各チューブ１０４、１０５ａ、１０５ｂ、・・・にそれぞれ１個ずつ取り付けられている。

つまり、複数の蛇腹管４を直列に接続したチューブ１０４を介して加圧空気を送り込むことによって、全ての蛇腹管４が伸長し、チューブ１０４を介して空気を吸引することによって、全ての蛇腹管４が収縮する。また、各吸着パッド２の吸着面２ａに発生する負圧は、各チューブ１０５ａ、１０５ｂ、・・・にそれぞれ設けた切換えバルブを独立して切換えることによって個別にＯＮ／ＯＦＦ制御可能である。

また、本実施形態の物品把持装置５０は、図１０に示すハンド５１の他にここでは図示しないマニピュレータを含む。マニピュレータは、ハンド５１をアーム（図示せず）の先端に取り付けたいわゆるロボットアームであり、ハンド５１を所望する位置に移動させて複数の吸着支持装置３０を所望する場所へ移動させる。

図１０は、上述した物品把持装置５０によって吸着対象物Ｔを吸着する動作の一例を説明するための図である。この動作例では、各吸着支持装置３０の吸着パッド２が対向する被吸着面Ｔａの高さが異なる場合を想定して、例えば上面が凸凹形状を有する吸着対象物Ｔを取り扱うものとする。或いは、サイズの異なる複数の吸着対象物Ｔを同時に吸着して把持する場合も同様の吸着動作となる。

図１０に示す吸着対象物Ｔを吸着する場合、物品把持装置５０は、まず、ハンド５１を水平な姿勢にして複数の吸着支持装置３０を吸着対象物Ｔの上方に配置する（図１０ａ）。この状態で、制御装置１００は、チューブ１０４を加圧装置１０２に接続するように切換えバルブ１０１を切り換えて、複数の吸着支持装置３０それぞれの蛇腹管４の内部空間へ加圧空気を順次送り込む。

これにより、全ての吸着支持装置３０の蛇腹管４が伸長し、それぞれの吸着パッド２の吸着面２ａが吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａに押し付けられる（図１０ｂ）。各吸着パッド２の真空引きのタイミングは、被吸着面Ｔａに接触する前の例えば図１０（ａ）に示すタイミング、それぞれの吸着パッド２の吸着面２ａが被吸着面Ｔａに接触したタイミング、或いは全ての吸着パッド２の吸着面２ａが被吸着面Ｔａに接触したタイミングにすることができる。

本動作例では、被吸着面Ｔａが図示のように凸凹形状であり、各吸着パッド２が接触する被吸着面Ｔａの高さがバラバラであるため、全ての吸着パッド２を被吸着面Ｔａに接触させた状態で、蛇腹管４の伸長長さも図示のようにまちまちである。また、本実施形態の物品把持装置５０では、１本のチューブ１０４を介して加圧空気を全ての蛇腹管４へ送り込むため、蛇腹管４が伸長する順序や速さもまちまちである。

具体的には、加圧空気を送り込んで蛇腹管４の伸長動作を開始した後、１つの吸着パッド２が対向する被吸着面Ｔａに当接すると、その吸着パッド２を備えた吸着支持装置３０の蛇腹管４へはそれ以上空気が送り込まれなくなり、当該吸着支持装置３０の伸長動作が停止する。つまり、この吸着支持装置３０の蛇腹管４へ送り込まれていた空気は、他の吸着支持装置３０の蛇腹管４へ送り込まれることになる。

このようにして、被吸着面Ｔａに接触した吸着パッド２を備えた吸着支持装置３０の蛇腹管４の伸長動作が順次停止され、全ての吸着パッド２が図１０（ｂ）に示すようにそれぞれ対向する被吸着面Ｔａに当接される。なお、全ての吸着パッド２の被吸着面Ｔａに対する押圧力は、全ての吸着パッド２が被吸着面Ｔａに当接した後、さらに送り込まれる加圧空気によって上昇され、均一な一定圧力にされる。

このように、各吸着パッド２を吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａに接触させる際には、蛇腹管４の直進性が高いため、隣接する吸着支持装置３０同士が干渉することがない。また、上述したように、吸着パッド２が被吸着面Ｔａに接触した時点で蛇腹管４の伸長動作が自動停止するため、各吸着支持装置３０の蛇腹管４の長さを被吸着面Ｔａの高さに合わせて調整する必要がなく物品把持装置５０の制御を容易にできる。さらに、被吸着面Ｔａが傾斜している場合であっても、蛇腹管４が湾曲することで吸着面２ａの傾きを吸収でき、吸着パッド２を被吸着面Ｔａに確実に吸着させることができる。

例えば、図１１に示すように、サイズの異なる２つの吸着対象物Ｔ１、Ｔ２を同時に吸着して把持する場合、まず、吸着対象物Ｔ１、Ｔ２の上方に物品把持装置５０のハンド５１を配置する（図１１ａ）。そして、マニピュレータを動作させてハンド５１を下方へ移動させてサイズの大きい（被吸着面Ｔａの高さが高い）吸着対象物Ｔ１の被吸着面Ｔａに一部の吸着支持装置３０の吸着パッド２を接触させる（図１１ｂ）。さらに、全ての吸着支持装置３０の蛇腹管４に加圧空気を送り込んで蛇腹管４を伸長させ、比較的サイズの小さい（被吸着面Ｔａの高さが低い）吸着対象物Ｔ２の被吸着面Ｔａに残りの吸着支持装置３０の吸着パッド２を当接させる（図１１ｃ）。各吸着パッド２に負圧を生じさせるタイミングは任意である。

このように吸着した吸着対象物Ｔ１、Ｔ２を移動させる場合、図１１（ｃ）のように吸着対象物Ｔ１、Ｔ２を吸着した姿勢のまま（図１１ｄ）マニピュレータを動作させてハンド５１を所望する場所へ移動し、或いは全ての吸着支持装置３０の蛇腹管４を収縮させて全ての吸着対象物Ｔ１、Ｔ２を吊り上げた状態（図１１ｅ）でマニピュレータを動作させてハンド５１を所望する場所へ移動する。図１１（ｄ）の姿勢で吸着対象物Ｔ１、Ｔ２を移動すると、吸着対象物Ｔ２を吊り上げる工程が無くなり、タクトタイムを短くできる。一方、図１１（ｅ）の姿勢で吸着対象物Ｔ１、Ｔ２を移動すると、移動途中で吸着対象物Ｔ２が揺れて落下する危険性を少なくすることができ、信頼性を高めることができる。

以上のように、本実施形態によると、複数の吸着支持装置３０を用いて吸着対象物Ｔを吸着するようにしたため、比較的サイズの大きい吸着対象物Ｔや比較的重い吸着対象物Ｔを吸着して把持することができる。このため、本実施形態によると、ひとつの吸着支持装置３０が破損しても他の吸着支持装置３０で補助できるため、吸着把持の信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態のように複数の吸着支持装置３０を用いることで、例えば移動の途中で何らかの原因により１つの吸着支持装置３０による吸着が不能となった場合であっても、他の吸着支持装置３０によって吸着対象物Ｔを吸着保持することができるため、吸着対象物Ｔが落下する不具合を防止することができる。なお、この場合、吸着対象物Ｔに接触しない吸着パッド２に接続した切換えバルブ１０１を閉じる。

また、本実施形態によると、物品の状態に合わせてフレキシブルに姿勢変化可能な蛇腹管４を用いるため、被吸着面Ｔａが傾斜したり湾曲したりしている吸着対象物Ｔや、紙葉類の束など姿勢が変形しやすい吸着対象物Ｔであっても、確実に吸着させることができ、吊り上げ時にも吸着状態が解除され難い。

さらに、本実施形態によると、各吸着支持装置３０の蛇腹管４の長さを検出するためのセンサ、および蛇腹管４の内部空間へ送り込む加圧空気の圧力を検出するためのセンサを設けて、吸着対象物Ｔの各種特性を検出することもできる。各蛇腹管４の長さを検出するためのセンサとして、例えば、レーザ変位計、リニアエンコーダ、超音波センサなどが考えられるが、長さを計測できれば何でもよい。また、加圧空気の圧力を検出するためのセンサとして、圧力センサなどが考えられる。

例えば、サイズの異なる複数個の吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａに複数の吸着支持装置３０の吸着パッド２を接触させて、各吸着支持装置３０の蛇腹管４の長さを検出することで、吸着対象物Ｔをサイズ毎に切り分けて認識することができる。また、吸着対象物Ｔを吸着して移動するときに、蛇腹管４の長さを検出することで、吸着対象物Ｔのおおよその重さを判別することができる。また、吸着把持した吸着対象物Ｔを床面に下す際に、蛇腹管４の長さを監視して、吸着対象物Ｔが床面に接触したか否かを判断することもできる。

また、各吸着支持装置３０の蛇腹管４に送り込む加圧空気の圧力を検出することで、蛇腹管４の破損の有無を判断することができ、吸着対象物Ｔの落下などの重大な事故が発生する前に、修理の適切なタイミングを取得することができる。

いずれにしても、本実施形態の物品把持装置５０の動作は、ソフトウェアであるプログラムに基づいて実行可能である。汎用の計算機システムが、このプログラムを予め記憶しておき、このプログラムを読み込むことにより、上述した物品把持装置５０の動作が可能である。つまり、上述した動作例は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃなど）、半導体メモリ、又はこれに類する記録媒体に記録される。コンピュータまたは組み込みシステムが読み取り可能な記録媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。コンピュータは、この記録媒体からプログラムを読み込み、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させれば、上述した動作を実現することができる。もちろん、コンピュータがプログラムを取得する場合又は読み込む場合はネットワークを通じて取得又は読み込んでもよい。

また、記録媒体からコンピュータや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワーク等のＭＷ（ミドルウェア）等が本動作例を実現するための各処理の一部を実行してもよい。

さらに、ここで用いる記録媒体には、コンピュータあるいは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記録媒体も含まれる。

また、記録媒体は１つに限られず、複数の媒体から本動作例における処理が実行されてもよく、媒体の構成は何れの構成であってもよい。

なお、ここで用いたコンピュータまたは組み込みシステムは、記録媒体に記憶されたプログラムに基づき、各処理を実行するためのものであって、パソコン、マイコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であってもよい。

また、ここで用いたコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。

なお、上述した第５の実施形態では、第３の実施形態の吸着支持装置３０をハンド５１に複数個併設した場合について説明したが、第１の実施形態の吸着支持装置１０または第２の実施形態の吸着支持装置２０を単独で或いは組み合わせて用いてもよい。

上述した第１乃至第４の実施形態の吸着支持装置によれば、蛇腹管４を伸縮させて吸着パッド２を吸着対象物Ｔに吸着させるようにしたため、吸着パッド２を吸着対象物Ｔの被吸着面Ｔａに確実に吸着させることができる。

また、上述した第５の実施形態の物品把持装置によれば、サイズの異なる複数の吸着対象物Ｔを同時に吸着させることができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、上述した実施形態では、１つの蛇腹管４を用いて吸着支持装置１０、２０、３０を構成した場合について説明したが、これに限らず、２つ以上の蛇腹管４を連結部材を介して直列につないで１つの吸着支持装置を構成しても良い。この場合、蛇腹管４同士をつないだ連結部材に貫通孔を設けてもよく、或いは各蛇腹管４に流体を流通させるためのチューブをそれぞれつないでもよい。

また、上述した実施形態では、流体の圧力によって内部空間を膨張および収縮させて伸縮する伸縮部材として、蛇腹管４を用いた場合について説明したが、これに限らず、例えば、膨張および収縮が可能なバルーンの変形方向を一方向に規制して伸縮部材を構成してもよい。

また、上述した実施形態では、切換えバルブ１０１を電磁弁で構成したが、これに限らず、空気圧によって作動する切換えバルブを用いてもよい。この場合、電磁弁をつなぐ配線が不要となり、装置構成をスッキリさせることができ、見栄えをよくすることができる。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
吸着対象物の被吸着面に吸着する吸着パッドと、
この吸着パッドを伸縮方向の一端に備え、膨張および収縮する内部空間を有し、この内部空間の膨張および収縮によって上記伸縮方向に伸縮する伸縮部材と、
を有する吸着支持装置。
［２］
上記伸縮部材は、蛇腹管である、
［１］の吸着支持装置。
［３］
上記吸着パッドを真空引きする圧力発生装置をさらに有する、
［１］の吸着支持装置。
［４］
上記伸縮部材の上記一端と他端をつないで上記伸縮部材の上記内部空間に配置され、上記伸縮部材の最大伸長時の長さより短い伸び規制線材をさらに有する、
［１］の吸着支持装置。
［５］
吸着対象物の被吸着面に吸着する吸着パッドと、この吸着パッドを伸縮方向の一端に備え、膨張および収縮する内部空間を有し、この内部空間の膨張および収縮によって上記伸縮方向に伸縮する伸縮部材と、を有する複数の吸着支持装置と；
上記複数の吸着支持装置の上記伸縮方向に沿った他端を固定した把持部と；
この把持部を移動するマニピュレータと；
を有する物品把持装置。
［６］
上記複数の吸着支持装置の各伸縮部材の上記内部空間へ流体を送り込む加圧装置と、 上記各伸縮部材の伸縮量を検出する第１検出部と、
上記各伸縮部材の上記内部空間へ送り込む流体の圧力を検出する第２検出部と、
上記第１検出部および第２検出部による検出結果に基づいて、上記加圧装置を動作制御する制御部と、
をさらに有する［５］の物品把持装置。

２…吸着パッド、２ａ…吸着面、４…蛇腹管、８…真空発生器、１０、２０、３０…吸着支持装置、５０…物品把持装置、１００…制御装置、１０１…切換えバルブ、１０２…加圧装置、１０３…吸引装置、１０４、１０５…チューブ、Ｔ…吸着対象物、Ｔａ…被吸着面。

Claims (3)

1. 吸着対象物の被吸着面に吸着する吸着面を有する吸着パッドと、
   この吸着パッドを伸縮方向の一端に備え、膨張および収縮する密閉された内部空間を有し、この内部空間の膨張および収縮によって上記伸縮方向に伸縮するとともに、上記吸着面の傾きに合わせて弾性変形して湾曲する蛇腹管と、
   上記蛇腹管の上記一端と他端をつないで上記蛇腹管の上記内部空間に配置され、上記蛇腹管の最大伸長時の長さより短い長さを有し、伸びた状態で上記蛇腹管が上記最大伸長時の長さを超えて伸びることを規制するとともに、上記蛇腹管の上記内部空間の収縮を許容する伸び規制線材と、
   を有する吸着支持装置。
2. 上記吸着パッドを真空引きする圧力発生装置をさらに有する、
   請求項１の吸着支持装置。
3. 吸着対象物の被吸着面に吸着する吸着面を有する吸着パッドと、この吸着パッドを伸縮方向の一端に備え、膨張および収縮する内部空間を有し、この内部空間の膨張および収縮によって上記伸縮方向に伸縮するとともに、上記吸着面の傾きに合わせて弾性変形して湾曲する蛇腹管と、を有する複数の吸着支持装置と；
   上記複数の吸着支持装置の上記伸縮方向に沿った他端を固定した把持部と；
   この把持部を移動するマニピュレータと；
   上記複数の吸着支持装置の各蛇腹管の上記内部空間へ流体を送り込む加圧装置と；
   上記各蛇腹管の伸縮量を検出する第１検出部と；
   上記各蛇腹管の上記内部空間へ送り込む流体の圧力を検出する第２検出部と；
   上記第１検出部および第２検出部による検出結果に基づいて、上記加圧装置を動作制御する制御部と；
   を有する物品把持装置。