以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成や制御、ならびに当該構成や制御によってもたらされる作用および結果(効果)は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成や制御以外によっても実現可能であるとともに、基本的な構成や制御によって得られる種々の効果(派生的な効果も含む)を得ることが可能である。
図1に例示される部品保持ノズル100の内部には不図示の空気通路(開口部)が設けられている。部品保持ノズル100の先端部100aには、当該空気通路の開口端102aが設けられている。部品保持ノズル100は、開口端102aから内部の空気通路に空気を吸い込むことにより、先端面100bに接触した状態で部品を吸着し、吸着した状態を維持することにより部品を保持する。空気の吸い込みが停止されると、部品は先端部100aから解放される。すなわち、部品保持ノズル100は、空気の吸い込みと吸い込みの停止とを切り替えることで、部品の保持状態と解放状態とを切り替えることができる。
部品保持ノズル100は、例えば、ロボットアーム10等の搬送機構に支持されうる。実施形態では、ロボットアーム10は、複数の回転軸Axで互いに回転可能に接続された複数の可動部を含む変形自在なアームを備えており、アームの先端部で支持した部品保持ノズル100の位置や、姿勢、角度等を変更することができる。よって、不図示の制御部によってロボットアーム10と部品保持ノズル100とを制御することにより、部品を運ぶことができる。すなわち、部品保持ノズル100が始点位置で部品を吸着し、部品を保持した部品保持ノズル100をロボットアーム10が搬送することによって部品を移動し、部品保持ノズル100が終点位置で部品を解放することによって、部品が始点位置から終点位置へ運ばれる。なお、搬送機構は、ロボットアーム10には限定されず、種々の形態によって構成されうる。部品保持ノズル100は、ハンドや、ロボットハンドとも称されうる。
図2に例示されるように、部品保持ノズル100は、部品が収容された容器等の深さに対応できるよう、X方向に延びた延部110を有している。本実施形態では、延部110は、X方向に延びた直方体状に構成されており、当該延部110の先端部100aに、部品が吸着される。先端部100aは、部品保持ノズル100および延部110のX方向の端部である。X方向は、第一の方向の一例である。なお、X方向は軸方向とも称されうる。また、延部110は突出部とも称されうる。
部品保持ノズル100の先端部100aには、四角形状の先端面100bが設けられている。先端面100bは、X方向と交差する方向、例えばX方向と直交する方向に沿って延びている(広がっている)。本実施形態では、先端面100bが面状であるため、比較的大きな部品であっても、先端面100bに突き当てられることで、より安定的に保持されうる。先端面100bは、面状部分の一例である。なお、先端面100bの形状は、四角形状や平面状には限定されず、例えば、凹面状や凸面状であってもよいし、他の多角形状であってもよいし、微少な突起やディンプル等が設けられてもよい。
また、先端部100aには、壁部101が設けられている。本実施形態では、先端面100bは、壁部101の外面(表面)である。先端部100aの内部には空間が設けられており、壁部101は、部品保持ノズル100の内部の空間と外部とを隔てている。壁部101は、例えば、可撓性のベルト30によって構成されうる。吸着された部品には、空気流によって生じた圧力差による力が作用し、当該力が壁部101としてのベルト30を押す。
ベルト30は、部品に押されることにより、部品の表面形状に倣って僅かに撓むまたは凹むよう構成されてもよい。例えば、先端面100bの広さよりも小さい部品が吸着された場合、ベルト30が撓むあるいは凹むことにより、先端面100bとしてのベルト30の表面30aと部品との接触面積が増大し、部品がより確実にあるいはより安定的に保持されやすくなる場合がある。また、ベルト30が撓むことにより、部品とベルト30とのの隙間が狭まって負圧がより大きくなる場合がある。このような場合には、部品がよりベルト30に強く押し付けられるため、部品がより安定的に保持されやすくなる。
また、ベルト30は、極力凹まないようにあるいは撓まないように構成されてもよい。例えば、先端面100bの広さよりも大きい部品の場合にベルト30が撓むと、部品とベルト30との隙間が広がって、負圧がより小さくなる場合がある。このような場合には、ベルト30が撓まない方が、部品がより安定的に保持されやすくなる。
部品保持ノズル100は、上述したように、直方体状に構成されており、複数の側端部103aを有している。側端部103aは、X方向に沿って延びており、直方体状の延部110の稜線を構成している。側端部103aは、X方向と直交する方向に突出したコーナー部の一例である。本実施形態では、延部110は、側端部103aの反対側には、側端部103bを有している。なお、側端部103aは、完全に尖っている必要は無く、比較的小さな曲率の曲面状に構成されてもよい。また、側端部103bには、面取り等が施されうる。
空気通路の開口端102aは、壁部101に設けられている。開口端102aは、壁部101に設けられた円形状の貫通孔である。また、開口端102aは、壁部101において、延部110の側端部103aの近くに設けられている。これにより、容器の隅部に部品があった場合に、当該隅部に側端部103aを近付けることで、開口端102aを容器の隅部に近づけることができる。よって、本実施形態によれば、容器の隅部にある部品も、吸着しやすい。
図3に例示されるように、部品保持ノズル100は、吸引機構50を備えている。吸引機構50は、空気を吹き出すことによりその周辺に生じた負圧を利用してより流量の多い空気流を生じさせる。このような方式の吸引機構50は、ジェットポンプとも称されうる。図3に示されるように、部品保持ノズル100のボディ20の壁部21で囲まれた内部の空間は、空気通路102である。例えば、空気通路102の円筒状部分の内面50aまたは内面50aから突出した部分に、空気を吹き出す吹出口(不図示)が設けられる。吹出口から空気が吹き出すと、吹き出した空気の流れによって生じた負圧により、空気通路102内に空気の流れFjが生じる。なお、ノズルの形状は適宜に調整されうる。吸引機構50は、フレキシブルホース(高圧ホースなど)を介して部品保持ノズル100の吹出口に空気を供給することによって、開口端102aから吸い込まれる空気流を生じさせる。よって、比較的コンパクトな構成によって、またエアの供給装置が設けられている設備においては比較的容易に、部品の吸着に必要な空気流を得ることができる。フレキシブルホースが届く範囲であれば、部品保持ノズル100の位置や、姿勢、角度等によらず、吸引機構50は、空気流を生じさせうる。
また、図2に示されるように、部品保持ノズル100には、ベルト30が移動可能に支持されている。ベルト30は、移動機構60によって動かされる。移動機構60は、モータ61や、ギヤ62,63、シャフト64等を有している。モータ61の回転がギヤ62,63を介してシャフト64に伝達され、シャフト64の回転によって、ベルト30の一端が巻き取られる。モータ61は、指定された角度で静止可能に構成される。モータ61は、例えばステップモータである。また、ベルト30の他端には、張力付加機構70が設けられている。また、モータ61によるベルト30を一端側へ巻き取るトルクを解除した場合、張力付加機構70は、ベルト30の他端側を巻き取ることができる。張力付加機構70は、例えば、ぜんまい等を含みうる。移動機構60および張力付加機構70は、巻き取り機構とも称されうる。また、ベルト30は、可動部材の一例である。
移動機構60および張力付加機構70は、延部110の基端側(根元側)に設けられている。移動機構60と張力付加機構70とは、X方向と直交する方向に並び、延部110を挟んで位置されている。すなわち、延部110は、移動機構60と張力付加機構70との間をX方向に貫通している。そして、延部110は、移動機構60と張力付加機構70との間からX方向に突出している。このような構成により、容器の中の部品を吸着する際に、移動機構60や張力付加機構70が容器と干渉するのが抑制されうる。なお、X方向は、延部110の突出方向でもある。
図4,5に示されるように、ボディ20は、長方形状の四つの壁部21を有している。四つの壁部21が矩形断面の中空部(空間)を構成している。この中空部が、ボディ20内の空気通路102の一部としての開口部22である。ボディ20の長手方向(X方向)の一端側は四角形状に開放され、開口部22の開口端22aが設けられている。開口端22aは四角形状である。開口端22aの周縁部には、壁部21の長手方向の端部21a〜21dが四角形の枠状に配置されている。端部21aと端部21bとは、互いに直線状であるとともに平行であり、X方向と直交する方向に延びている。図5,6に示されるように、ベルト30は、これら端部21a,21b間で架け渡されかつ張られることで、ボディ20の開口端22aを四角形の平面状に覆っている。このように、部品保持ノズル100の先端部100aにおいて、先端側の壁部101の少なくとも一部が、ベルト30によって構成されている。また、ベルト30の表面30aが、先端面100bを構成している。端部21a〜21dは、ボディ20の先端部の一例である。
また、図4に示されるように、ベルト30は、端部21aと移動機構60との間、および端部21bと張力付加機構70との間で、ボディ20の壁部21e,21fの表面20aに沿っている。移動機構60または張力付加機構70によって引っ張られた場合、ベルト30は、ボディ20の壁部21e,21fの表面20aに沿ってスライドする。また、図4に示されるように、壁部21e,21fには、ベルト30が通る隙間Gを構成するとともにベルト30をガイドするガイド23が設けられている。
ベルト30には、開口部31が設けられている。開口部31は、ベルト30の表面30aと裏面30b(図4)とを貫通する貫通孔である。開口部31は、円形状に設けられている。開口部31はボディ20の開口部22(開口端22a)と重なることにより、開口部22のうち開口部31と重なる部分が開口され、開口部22(開口端22a)のうち開口部31と重ならない部分がベルト30で覆われる。すなわち、開口部31は開口部22を覆うことにより、開口部22を部分的に開口させる。開口部31が、部品保持ノズル100の開口端102aとなる。
上述したように、本実施形態では、空気通路102の開口端102aを構成する開口部31が、延部110の側端部103aの近くに開口されていることが、図5,6から明らかである。開口部31は、側端部103aと側端部103bとの間の中央位置Cよりも側端部103aの近くに位置されている。また、開口部31は、開口端22aの隅部22bの近くに位置されている。なお、図5,6中のY方向は、X方向と直交している。Y方向は、第二の方向の一例である。
図7に示すように、ベルト30には、大きさまたは位置が異なる複数の開口部31が設けられている。複数の開口部31は、ベルト30の長手方向(L方向)に沿って、互いに間隔をあけて設けられている。図5〜7から、ベルト30の開口端22a(開口部22)と重なる位置を変更することにより、先端部100aにおける開口端102a(開口部31)の大きさおよび位置を変更可能となることが理解できよう。
ベルト30の位置P1〜P4のそれぞれが開口端22aと重なる場合、開口部31は、側端部103aの近くに開口される。ベルト30の位置P1〜P4の変更により、側端部103aの近くに開口される開口部31の大きさが変更される。この場合は、側端部103aが第一の側端部の一例であり、側端部103bが第二の側端部の一例である。また、図5,6中のY1方向が第二の方向の一例である。
また、ベルト30の位置P5が開口端22aと重なる場合、開口部31は、開口端22aの中央位置C(図6)に、すなわち、先端面100bの略中央に位置される。
また、ベルト30の位置P6〜P9のそれぞれが開口端22aと重なる場合、開口部31は、側端部103aとは反対側の側端部103bの近くに開口される。ベルト30の位置P5〜P9の変更により、側端部103bの近くに開口される開口部31の大きさが変更される。この場合は、側端部103bが第一の側端部の一例であり、側端部103aが第二の側端部の一例である。また、図5,6中のY2方向が第二の方向の一例である。
また、ベルト30の位置P23が開口端22aと重なる場合、開口部31は、側端部103cの近くに開口される。なお、図示されないが、ベルト30の位置の変更により、他の開口部31についても、側端部103cの近くに位置されうることが、理解できよう。この場合は、側端部103cが第一の側端部の一例であり、側端部103dが第二の側端部の一例である。また、図5,6中のY3方向が第二の方向の一例である。
また、ベルト30の位置P27が開口端22aと重なる場合、開口部31は側端部103dの近くに開口される。なお、図示されないが、ベルト30の位置の変更により、他の開口部31についても、側端部103dの近くに位置されうることが、理解できよう。この場合は、側端部103dが第一の側端部の一例であり、側端部103cが第二の側端部の一例である。また、図5,6中のY4方向が第二の方向の一例である。
移動機構60は、ベルト30を動かして、ベルト30の位置を変更することにより、開口部22と重なる開口部31、および開口端22aにおける開口部31の位置を変更する。ベルト30の位置と、開口端22aにおける複数の開口部31の位置との関係を予め取得しておくことで、不図示の制御部は、指令に応じた開口部31(開口端102a)の大きさや位置が得られるよう、移動機構60を制御することができる。なお、移動機構60は、モータ61以外のアクチュエータで動作してもよいし、手動でベルト30の位置を変更できる構成であってもよい。移動機構60は、開口部31すなわち先端部100aにおける開口端102aの位置または大きさを変更可能な変更機構の一例である。
また、図5,6に示すように、開口端22aには、メッシュ状に構成された複数の線材41が設けられている。線材41は、X方向と直交する方向に延びた線状の部材であり、開口端22aを横切っている。線材41は、開口端22aの位置、または開口端22aの近傍位置、具体的には、開口端22aの位置からX方向の先端側とは反対側、すなわち開口部22のX方向の内側に僅かに離れた位置に、設けられている。図5,6に示されるように線材41は、ベルト30と重なる。換言すれば、ベルト30は、線材41を覆っている。
吸引機構50の動作により、空気通路102を空気が流れると、ベルト30の裏面30b(図4)の圧力がベルト30の表面30aの圧力よりも低くなり、ベルト30にはベルト30を空気通路102の下流側に押す力が作用する。線材41は、ベルト30の裏面30b側に隣接または近接して位置されており、ベルト30を支持し、ベルト30が大きく変形するのを抑制する。線材41は支持部の一例である。
線材41は、開口端22aの周縁部を構成する複数の端部21a〜21d間で架け渡されている。すなわち、線材41は、複数の端部21a〜21dのうちX方向と直交する方向に互いに対向する二つの端部21a〜21d間、または端部21a〜21dのうちX方向と直交する方向に互いに対向する部分間で、架け渡されている。図5,6の例では、二つの端部21a,21b間で架け渡された線材41と、二つの端部21c,21d間で架け渡された線材41とが直交し、メッシュが構成されている。複数の線材41の間には、空気が通る隙間(開口部)が設けられる。このような構成により、支持部を比較的簡素な構成として得ることができる。また、支持部を、比較的軽量な構成として得ることができる。
図6に示されるように、線材41はベルト30に設けられた開口部31すなわち空気通路102の開口端102aから露出し、開口部31を横切っている。すなわち、線材41は、開口端102aから露出する露出部41aを有している。上述したように、線材41は、メッシュ状に設けられており、また、図5に示されるように、端部21a〜21dの近く、すなわち開口端22aの中央部から離れた領域では、開口端22aの中央部に比べて、線材41のメッシュの間隔が狭く構成されている。また、開口端22aの隅部22bに近い領域では、隅部22bから離れた領域に比べて、線材41のメッシュの間隔が狭く構成されている。なお、隅部22bから離れた領域とは、例えば、隅部22bと隅部22bとの間の領域であって、具体的には、開口端22aの中央部や、各端部21a〜21dの中央部に近い領域、各端部21a〜21dから離れた領域等である。本実施形態では、図7に含まれる複数の開口部31のうちいずれの開口部31が開口端22aと重なった場合にあっても、開口部31から線材41が露出するよう構成されている。ベルト30の位置に基づく開口端22aと開口部31との配置に応じて線材41を配置することで、このような構成は可能である。本実施形態では、開口端22aに対応して移動機構60の制御によりあるいは手動により設定される全ての開口部31の配置について、少なくとも一つの線材41、あるいは互いに交差する二つの線材41が開口部31を横切るように設けられているため、部品が開口部31から空気通路102へ吸い込まれるのが抑制される。このように、線材41は、開口部31から露出する露出部41aを有するため、部品の支持部としても機能する。また、線材41は細いため、支持部により空気抵抗が増大するのが抑制される。なお、線材41が延びる方向は、図5,6には限定されず、例えば線材41は、任意の方向に延びうる。また、複数の線材41は直交しなくてもよいし、交差しなくてもよいし、平行であってもよい。
また、上述したように、ベルト30の裏面30bは、壁部21e,21fの表面20aに沿ってスライドする。また、ベルト30の表面30aには、部品Pが吸着される。よって、本実施形態では、ベルト30の表面30aの摩擦係数は、裏面30bの摩擦係数よりも高く設定されている。
図8,9には、ロボットアーム10に取り付けられた部品保持ノズル100が直方体状の容器200の隅部200aに位置された部品Pを吸着する直前の状態が示されている。図8,9に示すように、部品Pは、容器200の底面の隅部200aに位置されているため、部品保持ノズル100の先端面100bの中央部を部品Pの上方に位置させることができない。したがって、仮に先端面100bの中央部に開口端102aが設けられていたとすると、部品保持ノズル100によって部品Pを吸着するのが困難になる。この点、本実施形態では、開口端102aが、部品保持ノズル100の側端部103aの近くに設けられているため、開口端102aを、容器200の隅部200aの近くに位置された部品Pの上方に位置させることができる。また、部品Pが他の隅部の近くに位置されている場合にあっても、図7に示されるように、ベルト30の位置(P1〜P9,P23,P27等)を変更することにより、開口端102a(開口部31)を他の側端部103b〜103dの近くに位置することができる。よって、本実施形態の部品保持ノズル100によれば、部品Pの容器200内の位置によらず、部品Pをより確実に吸着することができる。
以上のように、本実施形態の部品保持ノズル100では、X方向の先端部100aに開口された空気通路102の開口端102aは、当該先端部100aにおいて、X方向と直交するY1方向(Y2方向)における側端部103aと側端部103bとの間の中央位置Cよりも、側端部103aおよび側端部103bのうち一方の近くに位置されている。よって、本実施形態によれば、部品Pが容器200等の壁の近くに位置されていた場合にあっても、先端部100aの中央部に開口端102aが位置された場合に比べて、容器200等の壁の近くに開口端102aを配置することができ、当該部品Pを吸着しやすい。なお、Y3方向(Y4方向)についても、開口端102aは、側端部103cと側端部103dとの間の中央位置Cよりも側端部103cおよび側端部103dのうち一方の近くに位置されているため、同様の効果が得られる。
また、本実施形態の部品保持ノズル100では、側端部103a〜103dのうち一つは、Y方向に突出したコーナー部であり、開口端102aは、中央位置Cよりも当該コーナー部の近くに位置されている。よって、本実施形態によれば、部品Pが容器200の壁等の隅部200aの近くに位置されていた場合にあっても、先端部100aの中央部に開口端102aが位置されていた場合に比べて、隅部200aの近くに開口端102aを配置することができ、当該部品Pを吸着しやすい。
また、本実施形態の部品保持ノズル100では、先端部100aは、Y方向に沿って延びる先端面100b(面状部分)を備えた。よって、本実施形態によれば、部品Pが先端面100bに当接した状態で当該部品Pを吸着できるため、部品Pをより安定的に保持することができる。
また、本実施形態の部品保持ノズル100は、先端面100b(面状部分)を形成する可撓性の壁部101(ベルト30)を備えた。よって、本実施形態によれば、部品Pに作用した力によって押された壁部101の変形により、部品Pと先端面100bとの接触面積が増大し、部品Pをより安定的に保持することができる場合がある。
また、本実施形態の部品保持ノズル100は、壁部101(ベルト30)と重なり、壁部101を支持する線材41(支持部)を備えた。よって、本実施形態によれば、空気流による圧力差に基づいて壁部101に力が作用した場合にあっても、線材41によって壁部101の変形を抑制することができる。また、壁部101の変形を抑制することにより、部品Pをより安定的に保持できる場合がある。
また、本実施形態の部品保持ノズル100は、開口端102aの位置を変更可能な移動機構(変更機構)を有した。よって、本実施形態によれば、部品Pが複数の隅部の近くに位置されていた場合にあっても、部品Pをより安定的に保持することができる。また、部品保持ノズル100をX方向の軸回りに回転させる必要がなくなる分、例えば、部品保持ノズル100の搬送機構の構成がより簡素化されたり、部品保持ノズル100の搬送機構の制御をより容易に行うことができたりといった、利点がある。
また、本発明には、種々の変形が含まれうる。例えば、開口部31は、図10に示される二つのスリット部が交差した形状のような形状であってもよいし、四角形状や、三角形状、星形など、他の形状であってもよい。また、支持部は、線材41には限定されず、例えば、一つの孔または複数の孔が設けられた板状部材であってもよい。
また、図11の変形例に示されるように、部品保持ノズル100Aでは、ベルト30は、無端ベルト状に構成され、移動機構60Aにより、ボディ20の周囲を回転するよう構成されうる。この場合、ボディ20は、空気通路102の空気が、ベルト30と接触しない壁部21に設けられた開口部22cから下流側に流れるよう、構成される。
また、延部110の形状は、直方体状には限定されず、例えば、X方向から見て四角形以外の多角形状であってもよい。また、部品保持ノズル100は、張力付加機構として、ローラのような構成を備えてもよい。また、ベルト30以外の可動部材(例えば開口部31(第二の開口部)が設けられたスライド板、回転板等)が用いられてもよい。
以上、本発明の実施形態および変形例を例示したが、上記実施形態および変形例は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態および変形例は、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、組み合わせ、変更を行うことができる。これら実施形態および変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。また、各実施形態や各変形例の構成や形状は、部分的に入れ替えて実施することも可能である。また、各構成や形状等のスペック(構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等)は、適宜に変更して実施することができる。