グリッパ装置およびその構築モジュール

【課題】機械的手段によって弾性的に変形可能であると共に、物品および物体をしっかりと掴むのに適した空気式制御グリッパ装置を提供すること。
【解決手段】支持体のジオメトリ軸の周囲に、平行かつ角度的に離間されて位置決めされた複数のグリッパモジュールを保持する支持体と、各モジュールは、筐体の一側面に沿って半径方向スロット１８に沿った外弧を有し、アクチュエータピストンが係合するアーチ形の可撓性適把握要素２１を備える。すべての適把握要素は、外弧が各スロット内に退避した収縮解除静止状態と、外弧が前記半径方向スロットから突出して、掴む対象の物品、物体、またはケースに係合する圧縮／収縮作業状態との間で可動である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的にはマニュピュレータ装置のグリッパに関し、特に、変位または取扱いのために、物品、物体、および本体の外側または内側を掴むことが可能な空気式制御グリッパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物品、物体、および様々な種類の本体を、それらの製造工程中かつ／または取扱い・組み立て工程中に掴み搬送するための手段の中で、すでに周知のものは、支持体に関連付けられ、管状空気チャンバを画定するように二重壁を有する、ゴム等の弾性材料で作られた基本的に管状の把握に適したグリッパ要素を備えた空気式制御装置である。非使用時、グリッパ装置は収縮し、退避位置に留まる。グリッパ装置を作動させるには、グリッパ装置は、支持体に設けられた伝導体（conduct）を通して、加圧流体、通常は空気を管状チャンバに吹き込み、掴む対象の物品をぴったりと囲むまで膨脹させることによって膨張する。
【０００３】
しかし、このような装置は、少なくとも、掴むのに適した要素が、比較的薄い壁を有さなければならず、かつ使用圧力が壁の厚さに関連しなければならず、使用圧力の最大レベルが制限されなければ、壁が損傷を受け、装置を使用不能にする恐れがあることに関して欠点を有する。したがって、この危険性を回避するために、膨脹可能な空気チャンバも圧力レギュレータに接続しなければならず、これは、装置の重量をさらに増大させる一因となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の目的は、上述した既知の技法の欠点を回避し、膨脹可能ではなく、機械的手段によって弾性的に変形可能であると共に、物品および物体をしっかりと掴むのに適した、適把握要素（prehensile element：把握に適した要素）を有する空気式制御グリッパ装置を提供することである。
【０００５】
本発明の別の目的は、異なる寸法のグリッパ装置を製造するために他と複数で使用され、中空の外側および内側の両方から、取扱われる対象の物品、物体、および本体を掴むように構成されるグリッパモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これら目的は、本発明により、ジオメトリ軸（geometry axis）を有すると共に、軸方向ボア、近位部、遠位部を有する支持体を備えるグリッパ装置であって、前記支持体が、前記ジオメトリ軸の周囲に、角度的に離間され、深さの長さに沿って長手方向に延びる半径方向スロットをそれぞれ有し、平行する複数の筐体を提示し、前記筐体内には、多くのグリッパモジュールが収容され、各グリッパモジュールは、前記スロットに沿った外弧またはふくらみを有し、収縮解除作用および圧縮／収縮作用を受けるアーチ形で可撓性を有する適把握要素を含み、前記グリッパモジュールは、適把握要素がすべて、外弧が各スロット内に遮蔽される収縮解除休止位置と、外弧が前記半径方向スロットから突出して、掴む対象の物品、物体、またはケースに係合する圧縮／収縮作業状態との間で移動可能なように、作動手段によって同時に作動させることができる、グリッパ装置によって達成される。作動させる手段は、静止位置を維持する少なくとも１つのバネと、各適把握要素の作業位置を決定するアクチュエータピストンとを備える。
【０００７】
したがって、本発明のグリッパ装置は、より単純かつより軽量になり、制御モジュールをそれぞれ有し、一緒になって収縮可能／膨脹可能なシステムを形成する、複数の可撓性適把握要素を組み込む。グリッパモジュールの数を適宜選択することにより、掴む対象の品物の寸法に関連して、様々な寸法の装置を構築することが可能である。さらに、適把握要素を支持体の内部または外部に異なるように向けることにより、時に応じて、品物の外側、または品物が中空の場合には内側を掴むのに適したグリッパ装置を用意することも可能である。
【０００８】
適把握要素は、かなりの幅を有することができるため、より頑強であり、より高い摩耗耐性を有し、長寿命であり、かつ時間的に効率が良い。その上、各適把握要素は、単独で、または少なくともバネの助けを受けて、単一効果空気式アクチュエータピストンの存在下で、各作動後に装置を非使用位置に戻す弾性手段として動作することができる。さらに、あらゆる適把握要素または各制御モジュールも、装置の他のあらゆる構成要素を置き換える、またはなくす必要なく、容易に交換することができる。
【０００９】
グリッパ装置は、非常に高い圧力下で動作することもできるが、より高いグリッパ力の発生を可能にするために、適把握要素、膨脹する必要がないことにより、爆発の危険性がないという点で制限されない。これにより、既知の技法に属する上述したグリッパ装置では必要とされ、その上高価な圧力レギュレータの必要性を回避することも可能になる。
【００１０】
さらに、適把握要素は、位置センサによって電子的に位置を常に実に確実に検出可能な機械的装置によって作動する。したがって、装置の能動ストローク（active stroke）および受動ストローク（passive stroke）ひいては適把握要素の膨脹レベルを随時制御して、取扱いする対象の物体のグリッパ力の変更および確立を行うことが可能になり、物体の掴みやすさ、厚さ、重量等に応じてグリッパ力を調整することが可能である。
【００１１】
しかし、さらなる詳細が、例示的であるが制限的ではない、包含された図面を参照して行われるこの説明の続きからより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本体の外側を掴む、本発明によるグリッパ装置の構成要素の分解組立図である。
【図２】グリッパモジュールを囲む本体なしのグリッパ装置の全体図である。
【図３】組み立てられた装置の軸方向断面である。
【図４】組み立てられた装置の異なる角度からの外面斜視図である。
【図５】組み立てられた装置の異なる角度からの外面斜視図である。
【図６】物品の外側を掴む装置の正面図である。
【図７】図６の装置のからの図である。
【図８】図６の装置の底部からの図である。
【図９】図８の矢印Ａ−Ａに沿った非使用位置にある装置の軸方向断面である。
【図１０】作動位置にある装置の同様の軸方向断面である。
【図１１】図１０の位置にある装置の底部からの図である。
【図１２】中空本体の内側を掴むように設計されたグリッパ装置の正面図である。
【図１３】中空本体の内側を掴むように設計されたグリッパ装置の底面図である。
【図１４】非使用位置にある図１２および図１３の装置の断面である。
【図１５】作動位置にある図１２および図１３の装置の断面である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１〜図１１は、物品、物体、または本体１００の外側を掴むバージョンのグリッパ装置１０を示す。グリッパ装置１０は基本的に、支持体１１および複数の同一のグリッパモジュール１２で構成される。
【００１４】
支持体１１は、それ自体のジオメトリＸ軸を有すると共に、軸方向ボア１３、近位部１４、遠位部１５を有し、任意の外部形状であってよいが、好ましくは、円筒形である。支持体１１内には、軸方向ボア１３の周囲に、いくつかの筐体１６が設けられ、その数は、掴む対象の物品、物体、または本体の寸法に関連する装置の要件および寸法に依存する。示される例では、Ｘ軸に平行し、角度的に離間された６つの筐体１６がある。あらゆる筐体１６は、底壁１７によって支持体の近位端において閉じられ、その一方で、前記支持体１１の遠位端１５および半径方向裂溝またはスロット１８を通って軸方向ボア１３に向けての両方で開かれている。スロット１８は、前記本体１１の遠位端から始まって、それ自体の筐体の深さの長さにわたって長手方向に延びる。
【００１５】
グリッパモジュール１２は、各筐体１６内に個々に収容され、したがって、支持体１１の軸方向ボア１３の周囲で互いに平行であり、かつ互いに離間される。
【００１６】
各グリッパモジュール１２は、脚部１９と、アクチュエータピストン２０と、脚部１９とアクチュエータピストン２０との間に配置され、脚部１９およびアクチュエータピストン２０にピンまたはペグ２２によって拘束された可撓性適把握要素２１と、脚部とアクチュエータピストンとの間に配置された１つまたは複数の圧縮戻りバネ２３とを備える。
【００１７】
適把握要素２１はアーチ形であり、シリコン、ゴム、ポリウレタン、または他の何等かの材料お等の可撓性材料を使用して作られ、装置が掴む必要がある品物および発生させる必要があるグリップ力に応じて、寸法および構成の可変部を設けることができる。
【００１８】
グリッパモジュール１２は、筐体１６の遠位開口を通って各筐体１６内に収容され、すべて、支持体１１の端１５に固定された管状ロックアップフランジ２４によって前記筐体内に拘束される。各グリッパモジュール１２が各筐体１６内に挿入されると、脚部１９は前記遠位ロックアップフランジ２５上に静止し、適把握要素２１は、前記半径方向裂溝またはスロット１８と同じ高さにあり、外弧２１’は支持体１１の軸方向ボア１３に半径方向において対向し、アクチュエータピストン２０は、半径方向裂溝またはスロット１８を含まない前記筐体１６の部分に配置され、可動保持される。これは、ピストン２０の頭部と筐体１６の底壁１７との間に、供給源−図示せず−から来るスラスト流体、通常は圧縮空気を受けるように設計されると共に、アクチュエータピストン２０を動作移動させる設計されるチャンバ２６があるように、このようになったものである。
【００１９】
支持体の近位端において、シール２７が介在した状態でフランジヘッド２６が固定される。
【００２０】
このフランジヘッド２６は、加圧流体源に接続可能であり、流出ボア３０を通してチャンバ２５と流通する供給路２９から延びる管状コンジット２８の境界を画定し、チャンバ２５内で、グリッパモジュールのアクチュエータピストンは、すべてのチャンバ内に同時に流体を配るように動作する。供給路２９は、フランジヘッド２６の一側面にあってもよく、または図示のように、フランジヘッド２６に、１本は側面に、代替として使用される１本は頭部上に、２本の供給路２９、２９’を設けてもよく、時に応じて、使用されていない供給路はプラグ３０で閉じられる。
【００２１】
装置の支持体１１には、例えば、ネジによる任意の種類のロボットまたは取扱い装置への取り付けに適切な手段、特にネジ付き穴３１、３１’がさらに設けられ、前記ボアは、支持体の側面および／またはフランジヘッドに設けることが可能である。
【００２２】
各グリッパモジュール内に、アクチュエータピストン２０を、脚部１９から離れて退避された通常の非使用位置に移動させて保持すると共に、適把握要素２１を静止した収縮解除状態、すなわち、伸長状態に移動させて保持するバネ２３が設けられる。この状態では、適把握要素２１は使用されておらず、基本的に各半径方向スロット１８内に配置され、掴む対象の物品、物体、またはケース１００の少なくとも一部分を受けるように設計された、最大Ｄスパン−図８、図９−を有する軸方向開口を間に画定する。この状態から始まり、装置１０は、加圧流体をチャンバ２５に供給して、適把握要素２１を圧縮／収縮させる方向においてすべてのアクチュエータピストン２０を同時に移動させ、適把握要素２１は、曲がることによって各スロットからＸ軸に向かって半径方向に突出し、適把握要素２１によって画定されるＤスパンを低減させ、外弧２１’の側から、開口内に挿入された物品、物体、またはケース１００の部分をしっかりと掴むことにより、作動する。チャンバ２５への流体の送出を停止させると、アクチュエータピストンは、各バネ２３によって押されて初期静止位置まで戻され、このようにして、物品、物体、またはケースを所要位置おいて解放する。
【００２３】
図１２〜図１５は、キャビティが備えられたバージョンの物品、物体、または本体の内側から掴むバージョンのグリッパ装置１０を示す。
【００２４】
装置は、上述した装置と同様であり、したがって、支持体１１ａと、複数のグリッパモジュール１２ａとを備え、違いは、支持体１１ａが、支持体の外部に向かって開く半径方向スロット１８ａをそれぞれ有する筐体１６ａを有し、各グリッパモジュール１２ａの適把握要素２１ａが、前記半径方向スロット１８ａと同じ高さにある外弧２１’を有し、それにより、装置が、掴む対象の物品、物体、または本体のキャビティ内に挿入された後、作動する−図１５−と、支持体１１ａの外部に向かって半径方向において突出するように設計されることだけである。
【００２５】
最後に、両方のバージョンの装置において、相対チャンバ内のアクチュエータピストンのストローク、およびそれに対応して、適把握要素の圧縮／収縮レベルが、支持体１１、１１ａの外側の少なくとも１つの溝３３内に位置決めされ、アクチュエータピストンは常に同時に移動することから、アクチュエータピストンのうちの１つのみに搭載配置される磁気要素３４と相互作用する電子センサ３２によって制御および管理を行うことができることに留意されたい。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリッパ装置であって、ジオメトリ軸（Ｘ）を有すると共に、軸方向ボア（１３）、近位部（１４）、遠位部（１５）を有する支持体（１１、１１ａ）を備える、取扱いまたは移動させる対象の物品、物体、または本体を掴むグリッパ装置であって、前記支持体が、前記ジオメトリ軸の周囲に、互いに平行し、角度的に離間され、深さの長さにわたって長手方向に延びる半径方向裂溝（１８、１８ａ）をそれぞれ有する複数の筐体Ｚ（１６、１６ａ）を有すること、前記筐体（１６、１６ａ）が同数のグリッパモジュール（１２、１２ａ）収容され、各グリッパモジュール（１２、１２ａ）が、前記半径方向裂溝（１８、１８ａ）に沿った外弧またはふくらみを有し、緩和および圧縮／収縮を受けるアーチ形の可撓性適把握要素（２１、２１ａ）を含むこと、および前記グリッパモジュール（１２、１２ａ）が、前記適把握要素（２１、２１ａ）のすべてが、外弧が前記裂溝（１８、１８ａ）のそれぞれ内に遮蔽される緩和静止状態と、外弧が前記裂溝（１８、１８ａ）から突出して、時に応じて、掴む対象の前記物品、物体、または本体に係合する圧縮／収縮作業状態との間で可動なように、作動手段（２０、２３）によって同時に作動し、前記作動手段は、前記静止位置を維持するための少なくとも１つのバネ（２３）と、各適把握要素を前記作業位置にセットするアクチュエータピストン（２０）とを備えることを特徴とする、グリッパ装置。
【請求項２】
各グリッパモジュール（１２、１２ａ）の前記適把握要素（２１、２１ａ）および前記戻りバネ（２３）は、前記アクチュエータピストン（２０）と静止脚部（１０）との間に保持される、請求項１に記載のグリッパ装置。
【請求項３】
各筐体（１６、１６ａ）は、前記近位部において底壁（１７）によって閉じられるのに対して、前記支持体（１１、１１ａ）の前記遠位端において開かれ、前記グリッパモジュール（１２、１２ａ）は、前記支持体の前記遠位端に固定された管状クロージングフランジ（２４）によって前記筐体内に収容保持され、各グリッパモジュールの前記静止脚部（１９）は、前記クロージングフランジ上に静止し、前記適把握要素（２１、２１ａ）は、前記半径方向裂溝（１８、１８ａ）と同じ高さにあり、前記アクチュエータピストン（２０）は、前記半径方向裂溝（１８、１８ａ）を含まない前記筐体の部分に位置決めされ、移動するが、シールされ、前記アクチュエータピストンは、前記筐体（１６）の前記底壁（１７）と一緒に、前記適把握要素（２１、２１ａ）のそれぞれを静止位置から作業位置に移動させる方向においてスラスト流体、通常は圧縮空気を受けるように設計されたチャンバ（２５）を形成する頭部を有する、請求項１または２のいずれか一項に記載のグリッパ装置。
【請求項４】
前記支持体（１１、１１ａ）の前記近位端には、前記スラスト流体源に接続可能であり、前記チャンバ（２５）と流通（３０）する供給路（２９）から延びる管状コンジット（２８）を形成するヘッドフランジ（２６）が設けられ、前記チャンバ（２５）内で、前記グリッパモジュールの前記アクチュエータピストン（２０）が動作して、前記チャンバのすべて内で前記流体を同時に配る、請求項３に記載のグリッパ装置。
【請求項５】
各グリッパモジュール（１２、１２ａ）の前記適把握要素（２１、２１ａ）は、シリコン、ゴム、ポリウレタン、または同様の材料等の可撓性材料で作られ、前記半径方向裂溝（１８、１８ａ）と同じ高さにあり、前記グリッパ装置が動作中であるとき、前記半径方向裂溝（１８、１８ａ）から突出する外弧またはふくらみ（２１’、２１’ａ）を有するアーチ形を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のグリッパ装置。
【請求項６】
前記半径方向裂溝（１８）は、前記支持体（１１）の前記軸方向ボア（１３）に向かって開き、前記適把握要素（２１）の前記外弧またはふくらみ（２１’）は、前記軸方向ボアに対向し、前記軸方向ボア内に突出する、外側から物品、物体、または本体を掴むために提供される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のグリッパ装置。
【請求項７】
前記半径方向裂溝（１８ａ）は、前記支持体（１１ａ）の外部に向かって開き、前記適把持要素（２１ａ）の前記外弧またはふくらみ（２１’ａ）は、前記支持体に対向し、前記支持体の外側から突出する、キャビティを有する物品、物体、または本体を内側から掴むために使用される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のグリッパ装置。
【請求項８】
前記支持体は、該支持体をマニュピュレータ装置に取り付けるための接続手段（３１、３１’）を有し、該接続手段は、前記支持体の少なくとも１つの側面および／または前記ヘッドフランジにある、請求項１〜７のいずれか一項に記載のグリッパ装置。
【請求項９】
前記支持体には、前記アクチュエータピストンのうちの少なくとも１つに搭載配置されて、前記グリッパ装置の動作方向における前記アクチュエータピストンの少なくともストロークを制御する磁気要素（３４）と相互作用する電子センサ（３２）が設けられる、請求項１〜８のいずれか一項に記載のグリッパ装置。
【請求項１０】
静止脚部（１９）と、アクチュエータピストン（２０）と、前記静止脚部（１９）と前記アクチュエータピストン（２０）との間に配置され、前記静止脚部（１９）および前記アクチュエータピストン（２０）に取り付けられた可撓性アーチ適把握要素（２１）とを備え、少なくとも戻り圧縮バネ（２３）が、前記静止脚部と前記アクチュエータピストンとの間に保持され、前記モジュールは、支持体内に設けられる筐体内に収容されて動作し、全体的に前記筐体内に挿入され、取り出し可能であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の工具を構成するグリッパモジュール。

【図１】