JP7686541B2 - membrane bag complex - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 (1)ウェブサイトの掲載アドレス https://www.sice-si.org/conf/si2020/index.html 掲載日 令和2年12月15日 (2)ウェブサイトの掲載アドレス https://www.sice-si.org/conf/si2020/online_pass/proceedings.html 掲載日 令和2年12月15日 (3)集会名 ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2021 in Osaka 開催日 令和3年6月6日Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies (1) Website address: https://www.sice-si.org/conf/si2020/index.html Date posted: December 15, 2020 (2) Website address: https://www.sice-si.org/conf/si2020/online_pass/proceedings.html Date posted: December 15, 2020 (3) Name of the meeting: Robotics and Mechatronics Symposium 2021 in Osaka Date held: June 6, 2021
本開示は、膜袋複合体に関する。 This disclosure relates to a membrane bag complex.
日本の工場を取り巻く環境は、人口減少による労働不足の影響で、非常に厳しい状況にある。そのため、製造工程の自動化が進められているが、近年の多品種少量生産により多様化した部品を共通のツールで組み立てることは、挑戦的な課題である。組立ツールにおいて、部品を把持または操作する装置は、例えばエンドエフェクタである。多様なワークを同一のエンドエフェクタで把持するために、剛性を変化させることができる機構を、エンドエフェクタに搭載する方法が提案されている。 The environment surrounding factories in Japan is extremely tough due to labor shortages caused by the declining population. As a result, the automation of manufacturing processes is progressing, but assembling the diversified parts that have become more common due to the recent trend of high-mix, low-volume production using a common tool is a challenging task. In an assembly tool, a device that grips or manipulates parts is, for example, an end effector. In order to grip a variety of workpieces with the same end effector, a method has been proposed in which a mechanism that can change the rigidity is installed in the end effector.
剛性可変機構の一例として、ソフトグリッパ機構の一種である袋グリッパ装置を例示することができる。袋グリッパ装置は、袋体の内部空間に、剛性の切替えが可能な内容物が封入された構成を有する。袋グリッパ装置は、袋体を柔らかい状態のままワークに押し付けることで、ワークの形状に馴染ませ、袋体の内部を硬い状態に切替えて袋体の形状を保持することにより、ワークを把持する。袋体の剛性の切替えを実現する方法として、磁気粘性流体または電気粘性流体を袋体に封入し、磁場または電場を印加して袋体内の流体の粘度を高くするものが提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。 One example of a variable stiffness mechanism is a bag gripper device, which is a type of soft gripper mechanism. The bag gripper device has a configuration in which contents whose stiffness can be changed are sealed in the internal space of a bag body. The bag gripper device presses the bag body in a soft state against the workpiece, so that it conforms to the shape of the workpiece, and then switches the inside of the bag body to a hard state to maintain the shape of the bag body, thereby gripping the workpiece. As a method for achieving switching of the stiffness of the bag body, a method has been proposed in which a magnetorheological or electrorheological fluid is sealed in the bag body and a magnetic field or electric field is applied to increase the viscosity of the fluid in the bag body (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
特許文献1に記載された袋グリッパ装置は、磁気粘性流体を用いた袋グリッパ装置である。この袋クリッパ装置では、磁場の増減手段として永久磁石と袋体の距離を可変できる機構を用いることで、磁場の増減手段として電磁石を用いる場合よりも、小型な機構で高磁場を発生させている。 The bag gripper device described in Patent Document 1 is a bag gripper device that uses a magnetorheological fluid. This bag gripper device uses a mechanism that can change the distance between a permanent magnet and the bag body as a means for increasing or decreasing the magnetic field, and generates a strong magnetic field with a smaller mechanism than when an electromagnet is used as a means for increasing or decreasing the magnetic field.
特許文献2に記載された袋グリッパ装置は、磁気粘性流体または電気粘性流体が袋体内に封入され、電磁石または高圧電極を用いて袋体内の流体の粘度を制御できる構成を有する。この袋クリッパ装置では、袋体内に圧力センサが設けられ、流体の供給排出機構によって袋体の内圧を調整し、袋体の機械的コンプライアンスを変化させることにより、把持能力を向上させている。 The bag gripper device described in Patent Document 2 has a configuration in which a magnetorheological fluid or an electrorheological fluid is sealed inside the bag, and the viscosity of the fluid inside the bag can be controlled using an electromagnet or a high-voltage electrode. In this bag gripper device, a pressure sensor is provided inside the bag, and the internal pressure of the bag is adjusted by a fluid supply and discharge mechanism, thereby changing the mechanical compliance of the bag, thereby improving the gripping ability.
しかしながら、磁性または誘電性を有する流体または粉体の硬化は、磁界または電界が届く範囲でしか発生しない。このため、特許文献1,2のような構成では、グリッパ(袋体)のサイズが大きくなるにつれて、グリッパ先端部での流体または粉体の硬化が不十分になる、あるいは、流体または粉体が硬化しないおそれがある。 However, the hardening of magnetic or dielectric fluids or powders only occurs within the range of the magnetic field or electric field. For this reason, in configurations such as those in Patent Documents 1 and 2, as the size of the gripper (bag) increases, there is a risk that the hardening of the fluid or powder at the tip of the gripper will be insufficient, or that the fluid or powder will not harden at all.
本開示は、多様なワークを把持することができる膜袋複合体を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a membrane bag composite that can grip a variety of workpieces.
本開示の膜袋複合体は、開口を有する可撓性の袋体であって、流体または粉体により構成された硬化性媒体が内部に充填された前記袋体と、前記袋体の前記開口を塞ぐように配置されたベース部材であって、前記袋体の内部と外部とを連通する連通孔を有する前記ベース部材と、前記連通孔の中心軸方向に移動可能なように、前記連通孔に挿通された硬化部と、を有し、前記硬化部は、前記硬化性媒体を硬化させることにより、前記袋体を任意の形状に保持する。 The membrane bag composite of the present disclosure comprises a flexible bag having an opening, the bag being filled with a hardenable medium made of a fluid or powder, a base member arranged to close the opening of the bag, the base member having a communication hole connecting the inside and outside of the bag, and a hardening part inserted into the communication hole so as to be movable in the central axial direction of the communication hole, the hardening part holding the bag in any shape by hardening the hardenable medium.
本開示の膜袋複合体によれば、多様なワークを把持することができる。 The membrane bag composite of the present disclosure can grip a variety of workpieces.
[実施形態]
本開示の実施形態について説明する。
[Embodiment]
An embodiment of the present disclosure will be described.
<第1実施形態>
以下、本開示の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。第1実施形態では、本開示における膜袋複合体の一例として、袋グリッパを例示して説明する。しかし、本開示の膜袋複合体は、袋グリッパに限られず、把持装置や治具、ロボットのアームなどに広く活用することができる。
First Embodiment
Hereinafter, a first embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the first embodiment, a bag gripper will be described as an example of a membrane bag composite of the present disclosure. However, the membrane bag composite of the present disclosure is not limited to a bag gripper, and can be widely used in a gripping device, a jig, a robot arm, and the like.
図1は、第1実施形態における袋グリッパ1の側面概略図である。図1に示されるように、袋グリッパ1は、袋体2と、筐体3とを備える。 Figure 1 is a schematic side view of a bag gripper 1 in the first embodiment. As shown in Figure 1, the bag gripper 1 includes a bag body 2 and a housing 3.
袋体2は、可撓性を有する材料、例えばシリコーンゴムにより1個の開口を有する半楕円球状に形成されている。なお、袋体2の形状は、半楕円球状に限定されず、例えば、半球状や円柱状であっても良い。袋体2は、ワークに対して柔軟に倣うことができる。袋体2の内部には、磁気粘性流体が充填されている。磁気粘性流体は、本開示の硬化性媒体の一例である。 The bag body 2 is formed of a flexible material, such as silicone rubber, into a semi-elliptical sphere with one opening. The shape of the bag body 2 is not limited to a semi-elliptical sphere, and may be, for example, a semi-spherical or cylindrical shape. The bag body 2 can flexibly conform to the workpiece. The inside of the bag body 2 is filled with a magnetorheological fluid. The magnetorheological fluid is an example of a hardenable medium of the present disclosure.
袋グリッパ1は、接続部材5を介して制御装置4に接続されている。接続部材5は、電線により構成されている。 The bag gripper 1 is connected to the control device 4 via a connection member 5. The connection member 5 is made of an electric wire.
制御装置4は、袋体2がワークに押し付けられ、ワークに倣って包み込むように密着した後、接続部材5を介して、袋グリッパ1に第1電気信号を印加する。この第1電気信号の印加により、磁気粘性流体の粘度が増加し、袋体2がワークを包み込んだ状態で硬化し、その結果、袋グリッパ1はワークを把持することができる。第1実施形態において、制御装置4が袋グリッパ1の外部に設置されているが、袋グリッパ1の内部に制御装置4が設置される場合、接続部材5は設置されなくても良い。 The control device 4 applies a first electrical signal to the bag gripper 1 via the connection member 5 after the bag body 2 is pressed against the workpiece and closely wraps around the workpiece. Application of this first electrical signal increases the viscosity of the magnetorheological fluid, causing the bag body 2 to harden while wrapping around the workpiece, and as a result, the bag gripper 1 can grip the workpiece. In the first embodiment, the control device 4 is installed outside the bag gripper 1, but if the control device 4 is installed inside the bag gripper 1, the connection member 5 does not need to be installed.
図2は、第1実施形態における袋グリッパ1がワークを把持した状態を示す側面概略図である。 Figure 2 is a schematic side view showing the bag gripper 1 in the first embodiment gripping a workpiece.
袋グリッパ1は、制御装置4により第1電気信号が印加されることで、ワーク6の把持を行い、第2電気信号が印加されることで、ワーク6の把持を解除する。袋グリッパ1の把持対象のワーク6の形状は、特に限定されない。また、ワーク6としては、袋体2を傷害しないものが望ましい。袋体2を傷害するワーク6とは、例えば、袋体2を溶解する薬品が塗布された物体、または、袋体2を刺突または摩耗することにより袋体2に穴を開け、袋体2の密閉性を失わせ得る物体である。 The bag gripper 1 grips the workpiece 6 when a first electrical signal is applied by the control device 4, and releases the grip of the workpiece 6 when a second electrical signal is applied. There is no particular limitation on the shape of the workpiece 6 to be gripped by the bag gripper 1. It is preferable that the workpiece 6 does not damage the bag body 2. An example of a workpiece 6 that may damage the bag body 2 is an object coated with a chemical that dissolves the bag body 2, or an object that may pierce or wear the bag body 2, creating a hole in the bag body 2 and causing the bag body 2 to lose its airtightness.
図3は、第1実施形態における袋グリッパ1の縦断面概略図である。袋グリッパ1は、ベース部材7と、磁気粘性流体8と、筒状部材9と、シール部材10と、磁石11と、磁石固定部材12と、直動アクチュエータ13と、筒状部材側弾性要素14と、磁石側弾性要素15と、ガイド機構16とをさらに備える。 Figure 3 is a schematic vertical cross-sectional view of the bag gripper 1 in the first embodiment. The bag gripper 1 further includes a base member 7, a magnetorheological fluid 8, a cylindrical member 9, a seal member 10, a magnet 11, a magnet fixing member 12, a linear actuator 13, a cylindrical member side elastic element 14, a magnet side elastic element 15, and a guide mechanism 16.
筐体3内の他端側(図3における上端側)には、1個の直動アクチュエータ13が固定されている。直動アクチュエータ13は、筐体3に固定された本体13Aと、本体13Aに対して移動する移動子13Bとを備える。直動アクチュエータ13は、制御装置4により第1電気信号が印加されると、移動子13Bが本体13Aから離れる方向へ移動し、第2電気信号が印加されると、移動子13Bが本体13Aへ近づく方向へ移動するように、構成されている。 A linear actuator 13 is fixed to the other end side (the upper end side in FIG. 3) of the housing 3. The linear actuator 13 comprises a main body 13A fixed to the housing 3 and a moving element 13B that moves relative to the main body 13A. The linear actuator 13 is configured such that when a first electrical signal is applied by the control device 4, the moving element 13B moves in a direction away from the main body 13A, and when a second electrical signal is applied, the moving element 13B moves in a direction approaching the main body 13A.
筐体3の一端(図3における下端)には、ベース部材7が固定されている。筐体3内におけるベース部材7より他端側には、ガイド機構16が固定されている。 A base member 7 is fixed to one end of the housing 3 (the lower end in FIG. 3). A guide mechanism 16 is fixed to the other end side of the housing 3 from the base member 7.
ベース部材7には、袋体2が例えば接着剤などにより固定されている。袋体2は、水密状態となるように、ベース部材7により開口が塞がれている。袋体2の内部には、磁気粘性流体8が充填されている。ベース部材7には、筒状部材9の本数(12本)と同じ数の連通孔が形成されている。ベース部材7の各連通孔は、袋体2の内部と外部とを連通するように形成されている。ベース部材7の各連通孔には、それぞれ筒状部材9が挿通されている。ベース部材7の連通孔と筒状部材9との間は、連通孔が水密状態になるようにシール部材10によって密封されている。シール部材10の弾性により、水密性を保ったまま筒状部材9の若干の傾きが許容される。このように、ベース部材7は、袋体2の水密性が保たれた状態で、筒状部材9が連通孔内を移動可能なように構成されている。 The bag body 2 is fixed to the base member 7, for example, by adhesive. The opening of the bag body 2 is blocked by the base member 7 so that the bag body 2 is watertight. The inside of the bag body 2 is filled with a magnetorheological fluid 8. The base member 7 has the same number of communication holes as the number of cylindrical members 9 (12). Each communication hole of the base member 7 is formed so as to communicate the inside and outside of the bag body 2. Each communication hole of the base member 7 has a cylindrical member 9 inserted therein. The communication holes of the base member 7 and the cylindrical member 9 are sealed by a seal member 10 so that the communication holes are watertight. The elasticity of the seal member 10 allows the cylindrical member 9 to tilt slightly while maintaining watertightness. In this way, the base member 7 is configured so that the cylindrical member 9 can move within the communication hole while maintaining the watertightness of the bag body 2.
筒状部材9は、袋体2側の端部(以下、「先端部」と言う場合がある)が閉塞した筒状構造を有する。筒状部材9は、ベース部材7の連通孔の中心軸に沿う方向に移動可能なように、ガイド機構16によってガイドされている。筒状部材9の直動アクチュエータ13側の端部(以下、「基端部」と言う場合がある)には、突起が形成されている。この突起によって、筒状部材9がベース部材7から袋体2側へ抜け落ちないように規制されている。筒状部材9は、筒状部材側弾性要素14を介してガイド機構16に固定されている。筒状部材9には、筒状部材側弾性要素14により、袋体2側への弾性力が付与されている。ガイド機構16は、筒状部材9が直動アクチュエータ13側へ抜け落ちることを防ぐ機能を有する。 The cylindrical member 9 has a cylindrical structure with a closed end on the bag body 2 side (hereinafter, sometimes referred to as the "tip end"). The cylindrical member 9 is guided by a guide mechanism 16 so that it can move in a direction along the central axis of the communication hole of the base member 7. A protrusion is formed on the end of the cylindrical member 9 on the linear actuator 13 side (hereinafter, sometimes referred to as the "base end"). This protrusion prevents the cylindrical member 9 from falling out of the base member 7 toward the bag body 2 side. The cylindrical member 9 is fixed to the guide mechanism 16 via a cylindrical member side elastic element 14. The cylindrical member 9 is given an elastic force toward the bag body 2 side by the cylindrical member side elastic element 14. The guide mechanism 16 has a function of preventing the cylindrical member 9 from falling out toward the linear actuator 13 side.
第1実施形態の硬化部は、筒状部材9と磁石11とを含む。磁石11は、棒状に形成されている。磁石11は、筒状部材9とともにガイド機構16の孔およびベース部材7の連通孔を通って袋体2側へ移動することで、磁力を磁気粘性流体8に作用させて磁気粘性流体8を硬化させる。 The hardening portion of the first embodiment includes a cylindrical member 9 and a magnet 11. The magnet 11 is formed in a rod shape. The magnet 11 moves toward the bag body 2 together with the cylindrical member 9 through the hole of the guide mechanism 16 and the communication hole of the base member 7, thereby applying a magnetic force to the magnetorheological fluid 8 and hardening the magnetorheological fluid 8.
磁石11における袋体2側と反対側の端は、例えば接着剤により磁石固定部材12に固定されている。磁石固定部材12は、磁石側弾性要素15を介して直動アクチュエータ13の移動子13Bに固定されている。磁石11は、ガイド機構16の孔の中心軸に沿う方向に移動可能である。筒状部材側弾性要素14とガイド機構16は、磁石11の直動のガイドとして機能する。磁石固定部材12の材質は、例えば、硬質樹脂である。磁石11は、その直径が筒状部材9の内径より小さくなっており、筒状部材9の内部に挿入可能に構成されている。 The end of the magnet 11 opposite the bag body 2 is fixed to the magnet fixing member 12, for example, by adhesive. The magnet fixing member 12 is fixed to the moving element 13B of the linear actuator 13 via the magnet side elastic element 15. The magnet 11 can move in a direction along the central axis of the hole of the guide mechanism 16. The tubular member side elastic element 14 and the guide mechanism 16 function as a guide for the linear movement of the magnet 11. The magnet fixing member 12 is made of a material such as hard resin. The magnet 11 has a diameter smaller than the inner diameter of the tubular member 9, and is configured to be insertable into the interior of the tubular member 9.
筒状部材側弾性要素14は、ばねにより構成されている。筒状部材側弾性要素14の初期荷重およびばね定数は、袋グリッパ1が重力方向に対してどのような姿勢になっても、筒状部材9が自重で直動アクチュエータ13側に動かないように設定されることが望ましい。 The cylindrical member side elastic element 14 is composed of a spring. It is desirable to set the initial load and spring constant of the cylindrical member side elastic element 14 so that the cylindrical member 9 does not move toward the linear actuator 13 under its own weight, regardless of the position of the bag gripper 1 relative to the direction of gravity.
磁石側弾性要素15は、ばねにより構成されている。磁石側弾性要素15のばね定数は、袋グリッパ1が重力方向に対してどのような姿勢になっても、磁石11が自重で大きく動かないように設定されることが望ましい。磁石側弾性要素15のばね定数が大きい方が、磁石11の復帰速度が速くなる。しかし、磁石側弾性要素15のばね定数が大きい場合、袋体2の変形に必要なワーク6からの反力が大きくなり、柔軟なワークや脆弱なワークの把持に不利となる。 The magnet side elastic element 15 is composed of a spring. It is desirable to set the spring constant of the magnet side elastic element 15 so that the magnet 11 does not move significantly under its own weight, regardless of the position of the bag gripper 1 relative to the direction of gravity. The larger the spring constant of the magnet side elastic element 15, the faster the return speed of the magnet 11. However, if the spring constant of the magnet side elastic element 15 is large, the reaction force from the workpiece 6 required to deform the bag body 2 becomes large, which is disadvantageous in gripping flexible or fragile workpieces.
袋体2を先端まで硬化できるようにするため、ワークを把持しない状態で直動アクチュエータ13を最も伸ばした際に(移動子13Bを本体13Aから最も離した際に)、磁石11の先端が、筒状部材9の先端部に到達することが望ましい。ワークを把持しない状態で直動アクチュエータ13を最も縮めた際に(移動子13Bを本体13Aに最も近づけた際に)、磁石11の全体が筒状部材9から完全に抜けて、磁石11の磁力が磁気粘性流体8に極力作用しないように、袋グリッパ1を設計することが望ましい。 In order to allow the bag body 2 to harden all the way to the tip, it is desirable that the tip of the magnet 11 reach the tip of the tubular member 9 when the linear actuator 13 is fully extended without gripping a workpiece (when the moving element 13B is furthest from the main body 13A). It is desirable to design the bag gripper 1 so that when the linear actuator 13 is fully retracted without gripping a workpiece (when the moving element 13B is closest to the main body 13A), the entire magnet 11 completely comes out of the tubular member 9, and the magnetic force of the magnet 11 acts as little as possible on the magnetorheological fluid 8.
筒状部材9の形状は、円筒状に限定されず、例えば、六角筒状でも良い。隣り合う筒状部材9の間隔が小さい方が、磁気粘性流体8をより高粘度化することができる。筒状部材9の先端部の形状は、直胴の円筒に限られず、基端部に近づくほど内径が大きくなる筒形状にすることで、磁石11がより進入しやすくなるが、筒状部材9に許容される傾きの大きさがより制限され得る。 The shape of the tubular member 9 is not limited to a cylindrical shape, and may be, for example, a hexagonal cylindrical shape. The smaller the interval between adjacent tubular members 9, the higher the viscosity of the magnetorheological fluid 8 can be. The shape of the tip of the tubular member 9 is not limited to a straight cylinder, and by making the shape cylindrical with an inner diameter that increases toward the base end, the magnet 11 can be inserted more easily, but the amount of tilt allowed for the tubular member 9 may be more limited.
筒状部材9の材質は、低保磁力かつ高透磁率の物質が望ましい。低保磁力かつ高透磁率の物質は、例えば、軟鉄である。ただし、磁石11の磁力が大きく、磁石11が筒状部材9を吸着することによる摩擦力が原因で、直動アクチュエータ13を伸ばしても磁石11が動かなくなる場合は、筒状部材9の材質は、非磁性体が望ましい。例えば、筒状部材9は、樹脂材料で形成されていることが望ましい。この場合、磁力線が通り抜け易いようにするため、筒状部材9の厚みは薄い方が良い。 The material of the cylindrical member 9 is preferably a substance with low coercivity and high magnetic permeability. An example of a material with low coercivity and high magnetic permeability is soft iron. However, if the magnetic force of the magnet 11 is large and the magnet 11 does not move even when the linear actuator 13 is extended due to friction caused by the magnet 11 attracting the cylindrical member 9, the material of the cylindrical member 9 is preferably a non-magnetic material. For example, the cylindrical member 9 is preferably made of a resin material. In this case, it is preferable that the thickness of the cylindrical member 9 is thin so that the magnetic lines can easily pass through.
筒状部材9の本数は、12本に限定されず、磁力線が磁気粘性流体8を十分貫通する配置であれば、何本であっても良い。 The number of cylindrical members 9 is not limited to 12, and may be any number as long as the magnetic field lines are arranged to sufficiently penetrate the magnetorheological fluid 8.
筒状部材9を、1本の円筒部材で構成したが、テレスコピック構造にしても良い。本開示におけるテレスコピック構造は、無負荷状態で最大長になり、かつ外力を加えて縮めると伸びる方向に弾性力が働くような弾性を有する構造である。筒状部材9をテレスコピック構造にすることで、ガイド機構16の袋グリッパ1の軸方向(直動アクチュエータ13が伸びる方向)の長さを短くすることができる。その結果、袋グリッパ1の軸方向の長さを短くすることができる。ただし、筒状部材9のテレスコピック構造が伸縮することで、筒状部材9におけるシール部材10と接する部分の直径が変化する構造の場合、テレスコピック構造の伸縮によらず、シール部材10による袋体2内部の水密性または気密性が失われないことが求められる。 Although the tubular member 9 is configured from a single cylindrical member, it may have a telescopic structure. The telescopic structure in this disclosure is a structure that has a maximum length in an unloaded state and has elasticity such that an elastic force acts in the direction of extension when an external force is applied to contract it. By making the tubular member 9 a telescopic structure, the length in the axial direction of the bag gripper 1 of the guide mechanism 16 (the direction in which the linear actuator 13 extends) can be shortened. As a result, the axial length of the bag gripper 1 can be shortened. However, in the case of a structure in which the diameter of the part of the tubular member 9 that contacts the sealing member 10 changes as the telescopic structure of the tubular member 9 expands and contracts, it is required that the watertightness or airtightness of the inside of the bag body 2 provided by the sealing member 10 is not lost regardless of the expansion and contraction of the telescopic structure.
直動アクチュエータ13は、1個に限定されず、複数個設けられても良く、例えば、磁石11と同じ数だけ設けられ、各直動アクチュエータ13により各磁石11をそれぞれ独立的に移動させても良い。 The number of linear actuators 13 is not limited to one, and multiple actuators may be provided. For example, the same number of actuators may be provided as the number of magnets 11, and each linear actuator 13 may move each magnet 11 independently.
図3の例では、直動アクチュエータ13として、電動シリンダを例示したが、空圧シリンダでも良く、空圧シリンダを用いる場合は、例えば、以下の構成を適用しても良い。すなわち、制御装置4として空圧制御機器を、接続部材5としてエアチューブをそれぞれ用いる。また、磁石固定部材12としてピストンロッドを、ガイド機構16としてシリンダチューブをそれぞれ用いるとともに、前記ピストンロッドに前記シリンダチューブとの間を気密するピストンパッキンを設けた空圧シリンダ構造を配置する。さらに、空圧シリンダ構造のピストンロッドを直動させる空圧直動アクチュエータを配置する。この場合、各空圧直動アクチュエータは、独立して駆動せず一斉に伸展側あるいは収縮側に空圧を加えても良く、磁石側弾性要素15は空圧シリンダが空気ばねとして機能するため省略できる。 In the example of FIG. 3, an electric cylinder is shown as an example of the linear actuator 13, but a pneumatic cylinder may also be used. When a pneumatic cylinder is used, for example, the following configuration may be applied. That is, a pneumatic control device is used as the control device 4, and an air tube is used as the connection member 5. A piston rod is used as the magnet fixing member 12, and a cylinder tube is used as the guide mechanism 16, and a pneumatic cylinder structure is arranged in which a piston packing is provided on the piston rod to make the space between the piston rod and the cylinder tube airtight. Furthermore, a pneumatic linear actuator is arranged to linearly move the piston rod of the pneumatic cylinder structure. In this case, each pneumatic linear actuator may apply air pressure to the extension side or contraction side all at once, rather than being driven independently, and the magnet side elastic element 15 can be omitted because the pneumatic cylinder functions as an air spring.
図3の例では、直動アクチュエータ13の移動子13Bが磁石側弾性要素15の一端に直接固定されているが、これに限定されず、直動アクチュエータ13の移動子13Bが、ワイヤ機構、リンク機構または流体圧チューブなどの動力伝達機構を介して、磁石側弾性要素15の一端に接続されていても良い。例えば、直動アクチュエータ13を筐体3の外部に配置し、前記動力伝達機構により直動アクチュエータ13の動力を磁石側弾性要素15へ伝達することで、袋グリッパ1の軸方向の大きさを小さくすることができる。前記動力伝達機構が弾性を有し、磁石側弾性要素15と同等の機能を実現できるのであれば、磁石側弾性要素15を設けずに、前記動力伝達機構の一端を直接磁石固定部材12の一端に固定しても良い。直動アクチュエータ13は、前記動力伝達機構を介して磁石側弾性要素15を直動させる機構であれば、直動アクチュエータに限定されず、例えば、回転アクチュエータであっても良い。 3, the moving element 13B of the linear actuator 13 is directly fixed to one end of the magnet side elastic element 15, but the present invention is not limited to this, and the moving element 13B of the linear actuator 13 may be connected to one end of the magnet side elastic element 15 via a power transmission mechanism such as a wire mechanism, a link mechanism, or a fluid pressure tube. For example, the linear actuator 13 is disposed outside the housing 3, and the power of the linear actuator 13 is transmitted to the magnet side elastic element 15 by the power transmission mechanism, thereby reducing the axial size of the bag gripper 1. If the power transmission mechanism has elasticity and can achieve the same function as the magnet side elastic element 15, one end of the power transmission mechanism may be directly fixed to one end of the magnet fixing member 12 without providing the magnet side elastic element 15. The linear actuator 13 is not limited to a linear actuator, and may be, for example, a rotary actuator, as long as it is a mechanism that linearly moves the magnet side elastic element 15 via the power transmission mechanism.
図4は、第1実施形態における袋グリッパ1がワーク6を把持した状態を示す縦断面概略図である。ワーク6が袋体2に押し込まれることによって、袋体2が変形し、筒状部材9が直動アクチュエータ13側に押し上げられる。その後、制御装置4による第1電気信号の印加により直動アクチュエータ13を伸展させ、磁石11が筒状部材9の内部の先端部まで移動すると、磁気粘性流体8に磁力線が通る。磁気粘性流体8に磁力線が通ると、磁気粘性流体8の粘度が増加し、袋グリッパ1によりワーク6が把持される。 Figure 4 is a schematic vertical cross-sectional view showing the bag gripper 1 gripping the workpiece 6 in the first embodiment. When the workpiece 6 is pushed into the bag body 2, the bag body 2 is deformed and the tubular member 9 is pushed up towards the linear actuator 13. The linear actuator 13 is then extended by applying a first electrical signal from the control device 4, and when the magnet 11 moves to the tip of the inside of the tubular member 9, magnetic field lines pass through the magnetorheological fluid 8. When the magnetic field lines pass through the magnetorheological fluid 8, the viscosity of the magnetorheological fluid 8 increases and the bag gripper 1 grips the workpiece 6.
磁石11同士は、磁力線によって互いに引き合う。ベース部材7と筒状部材9の間に配置されたシール部材10は弾性を有するため、筒状部材9には、磁石11が互いに引き合う力によって、袋体2の中心軸に向かう方向に力が作用する。この袋体2の中心軸に向かう方向に作用する力は、袋体2の中心軸付近で把持されたワーク6の近傍の磁気粘性流体8を優先的に硬化する効果を奏するとともに、ワーク6に対する把持力としても作用する。また、ベース部材7より直動アクチュエータ13側では、各磁石11の間にはガイド機構16が存在するため、磁力線によって磁石11同士が吸着し、磁力によって発生する摩擦力が原因で直動アクチュエータ13を伸展させても磁石11が動かなくなることはない。 The magnets 11 attract each other due to magnetic field lines. Because the sealing member 10 arranged between the base member 7 and the cylindrical member 9 has elasticity, a force acts on the cylindrical member 9 in the direction toward the central axis of the bag body 2 due to the force of the magnets 11 attracting each other. This force acting in the direction toward the central axis of the bag body 2 has the effect of preferentially hardening the magnetorheological fluid 8 in the vicinity of the workpiece 6 gripped near the central axis of the bag body 2, and also acts as a gripping force for the workpiece 6. In addition, because there is a guide mechanism 16 between the magnets 11 on the linear actuator 13 side of the base member 7, the magnets 11 are attracted to each other due to magnetic field lines, and the magnets 11 do not become stuck even if the linear actuator 13 is extended due to frictional force generated by the magnetic force.
なお、シール部材10が弾性に富んでおり筒状部材9に対し若干の傾きを許容するが、シール部材10が筒状部材9に傾きを許容しない構成にしても、袋グリッパ1は把持性能を有する。 The sealing member 10 is highly elastic and allows for a slight tilt relative to the tubular member 9, but even if the sealing member 10 is configured to not allow tilt relative to the tubular member 9, the bag gripper 1 still has gripping capabilities.
一方、制御装置4による第2電気信号の印加により直動アクチュエータ13を縮退させると、磁石11が筒状部材9から抜けて磁気粘性流体8に磁力線が通らなくなる。磁気粘性流体8に磁力線が通らなくなると、磁気粘性流体8の粘度が減少し、袋グリッパ1によるワーク6の把持が解除される。このワーク6の把持の解除に伴い、筒状部材9が筒状部材側弾性要素14によって袋体2側に押し戻される。 On the other hand, when the linear actuator 13 is retracted by applying a second electrical signal by the control device 4, the magnet 11 comes out of the tubular member 9 and the magnetic field lines no longer pass through the magnetorheological fluid 8. When the magnetic field lines no longer pass through the magnetorheological fluid 8, the viscosity of the magnetorheological fluid 8 decreases, and the grip of the workpiece 6 by the bag gripper 1 is released. As the grip of the workpiece 6 is released, the tubular member 9 is pushed back toward the bag body 2 by the tubular member side elastic element 14.
図5は、第1実施形態における袋グリッパ1の図4のA-A線に沿う断面概略図である。図5において、11aは磁石11のN極、11bは磁石11のS極、17は磁力線である。磁力線17が磁気粘性流体8を貫くことにより、磁気粘性流体8の粘度が増加する。 Figure 5 is a schematic cross-sectional view of the bag gripper 1 in the first embodiment taken along line A-A in Figure 4. In Figure 5, 11a is the north pole of the magnet 11, 11b is the south pole of the magnet 11, and 17 is a magnetic field line. The magnetic field line 17 penetrates the magnetorheological fluid 8, thereby increasing the viscosity of the magnetorheological fluid 8.
図5の例の磁石11は、中心軸方向の全領域において、中心軸を含みかつ中心軸に平行な平面に対して一方側の領域がN極11a、他方側の領域がS極11bになっている。このような複数の磁石11が、袋体2の中心軸を中心にした同心円上にN極11aとS極11bとが交互に位置するように配されている。なお、例えば中心軸方向の一端側をN極11a、他端側をS極11bとした複数の磁石11を、袋体2の中心軸を中心にした同心円上に並ぶように、かつ同心円上にN極11aとS極11bとが交互に位置するように配しても良い。 In the example of magnet 11 in FIG. 5, in the entire area in the central axis direction, the area on one side of a plane that includes the central axis and is parallel to the central axis is a north pole 11a, and the area on the other side is a south pole 11b. Multiple such magnets 11 are arranged so that the north poles 11a and the south poles 11b are alternately positioned on a concentric circle centered on the central axis of the bag body 2. Note that, for example, multiple magnets 11 with the north pole 11a on one end side in the central axis direction and the south pole 11b on the other end side may be arranged on a concentric circle centered on the central axis of the bag body 2, and so that the north poles 11a and the south poles 11b are alternately positioned on the concentric circle.
次に、第1実施形態に係る把持システムについて説明する。図6は、把持システムの側面概略図である。把持システムにおいて、袋グリッパ1は、ロボットアーム18の手先部19に取り付けられている。ロボットアーム18は、所定の可動範囲内で3次元的に動き、かつ自由な姿勢をとることができる。 Next, the gripping system according to the first embodiment will be described. FIG. 6 is a schematic side view of the gripping system. In the gripping system, the bag gripper 1 is attached to the hand portion 19 of a robot arm 18. The robot arm 18 can move three-dimensionally within a predetermined movable range and can assume any posture.
図6の例では、ロボットアーム18は、ロボット支持台20の上面に固定されているが、床面に直接固定されても良い。図6の例では、ロボットアーム18は、垂直多関節ロボットであるが、これに限定されず、例えば、水平多関節ロボットまたはパラレルリンクロボットであっても良い。図6の例では、ワーク6は、床面上に直接置かれているが、これに限定されず、例えば、容器などに入っていても良い。 In the example of FIG. 6, the robot arm 18 is fixed to the upper surface of the robot support stand 20, but it may be fixed directly to the floor surface. In the example of FIG. 6, the robot arm 18 is a vertical multi-joint robot, but is not limited to this and may be, for example, a horizontal multi-joint robot or a parallel link robot. In the example of FIG. 6, the workpiece 6 is placed directly on the floor surface, but is not limited to this and may be, for example, in a container.
袋グリッパ1は、ワーク6の向きが一定でなくても、袋体2がワーク6の形状に倣うことで安定してワーク6を把持できる。ワーク6同士が近接している場合には、把持対象のワーク6に隣り合う別のワーク6を、袋グリッパ1で同時に把持しないように、ロボットアーム18を制御することが望ましい。 The bag gripper 1 can stably grip the workpiece 6 even if the orientation of the workpiece 6 is not constant, as the bag body 2 follows the shape of the workpiece 6. When the workpieces 6 are close to each other, it is desirable to control the robot arm 18 so that the bag gripper 1 does not grip another workpiece 6 adjacent to the workpiece 6 to be gripped at the same time.
接続部材5は、例えば、シールド付き多芯電線である。接続部材5は、ロボットアーム18の動きを妨げない程度の可撓性があることが望ましい。 The connection member 5 is, for example, a shielded multi-core electric wire. It is desirable that the connection member 5 is flexible enough not to interfere with the movement of the robot arm 18.
制御装置4は、接続部材5によって袋グリッパ1と接続されており、袋グリッパ1をロボットアーム18でワーク6に押し付けた後、袋グリッパ1に第1電気信号を印加して、袋体2内の磁気粘性流体8の粘度を増加させることによって、袋体2を硬化させる。この袋体2の硬化によって、袋グリッパ1は、ワーク6を把持する。また、制御装置4が、袋グリッパ1に第2電気信号を印加して、袋体2内の磁気粘性流体8の粘度を減少させる(元に戻す)ことによって、袋体2を軟化させる。この袋体2の軟化によって、袋グリッパ1は、ワーク6の把持を解除する。 The control device 4 is connected to the bag gripper 1 by a connection member 5, and after pressing the bag gripper 1 against the workpiece 6 with the robot arm 18, applies a first electrical signal to the bag gripper 1 to increase the viscosity of the magnetorheological fluid 8 in the bag body 2, thereby hardening the bag body 2. This hardening of the bag body 2 causes the bag gripper 1 to grip the workpiece 6. The control device 4 also applies a second electrical signal to the bag gripper 1 to reduce (return to original) the viscosity of the magnetorheological fluid 8 in the bag body 2, thereby softening the bag body 2. This softening of the bag body 2 causes the bag gripper 1 to release its grip on the workpiece 6.
図6の例では、制御装置4は、床面上に設置されているが、袋グリッパ1の上記の機能を損なわなければ他の場所に設置されても良い。例えば、制御装置4は、ロボットアーム18に固定されても良い。 In the example of FIG. 6, the control device 4 is installed on the floor, but it may be installed in another location as long as the above-mentioned functions of the bag gripper 1 are not impaired. For example, the control device 4 may be fixed to the robot arm 18.
図7は、第1実施形態における把持システムの他の例における側面概略図である。本例の把持システムでは、2指グリッパ21の爪部22に、それぞれ前述の袋グリッパ1が配置されている。 Figure 7 is a schematic side view of another example of the gripping system in the first embodiment. In this example of the gripping system, the bag gripper 1 described above is disposed on each of the claws 22 of the two-finger gripper 21.
2指グリッパ21は、爪部22に各々具備された袋グリッパ1でワーク6を挟み込む。その後、制御装置4は、袋グリッパ1に第1電気信号を印加して袋体2を硬化させる。この袋体2の硬化によって、2つの袋グリッパ1がワーク6を把持する。また、制御装置4が袋グリッパ1に第2電気信号を印加して袋体2を軟化させた後、2指グリッパ21が爪部22を開く。この袋体2の軟化および爪部22の開き動作によって、2つの袋グリッパ1がワーク6の把持を解除する。図7の例によれば、2指グリッパ21の把持力と袋グリッパ1の把持力を単純に合わせるだけでなく、袋体2がワーク6の形状に倣う構成にしているため、爪部22に袋グリッパ1が配置されておらず、爪部22が直接、ワーク6を把持する場合と比較して、より安定したワーク6の把持が可能になる。 The two-finger gripper 21 clamps the workpiece 6 with the bag gripper 1 provided on each of the claws 22. The control device 4 then applies a first electrical signal to the bag gripper 1 to harden the bag body 2. As the bag body 2 hardens, the two bag grippers 1 grip the workpiece 6. The control device 4 also applies a second electrical signal to the bag gripper 1 to soften the bag body 2, and then the two-finger gripper 21 opens the claws 22. As the bag body 2 softens and the claws 22 open, the two bag grippers 1 release their grip on the workpiece 6. According to the example of FIG. 7, not only is the gripping force of the two-finger gripper 21 and the gripping force of the bag gripper 1 simply matched, but the bag body 2 is configured to follow the shape of the workpiece 6, so that the bag gripper 1 is not disposed on the claws 22 and the claws 22 directly grip the workpiece 6. This allows for more stable gripping of the workpiece 6 compared to when the bag gripper 1 is not disposed on the claws 22 and the claws 22 directly grip the workpiece 6.
図7の例では、把持を解除する際、袋体2を軟化させてから爪部22を開くが、これに限定されず、袋グリッパ1単独の把持力でワーク6を把持できない場合には、爪部22を先に開いてから、袋体2を軟化させても良い。図7の例では、2指グリッパ21に袋グリッパ1を取り付けているが、これに限定されず、3指以上の多指ハンドに袋グリッパ1を取り付けても良い。また、グリッパの指先に対応する位置以外にも、例えば掌に対応する位置にも袋グリッパ1を配置することで、グリッパ全体の形状をワーク6に倣わせることができる。 In the example of Figure 7, when releasing the grip, the bag body 2 is softened and then the claws 22 are opened, but this is not limited thereto, and if the gripping force of the bag gripper 1 alone is not sufficient to grip the workpiece 6, the claws 22 may be opened first and then the bag body 2 may be softened. In the example of Figure 7, the bag gripper 1 is attached to a two-fingered gripper 21, but this is not limited thereto, and the bag gripper 1 may be attached to a multi-fingered hand with three or more fingers. In addition to positions corresponding to the fingertips of the gripper, the bag gripper 1 may also be positioned, for example, at a position corresponding to the palm, so that the shape of the entire gripper can be made to conform to the workpiece 6.
次に、第1実施形態に係る治具システムについて説明する。図8は、治具システムの側面概略図である。治具システムにおいて、袋グリッパ1は、ロボットアーム18の上下自在かつ回転自在な手先部19に取り付けられている。図8の例では、ワーク6は、頭部にすり割りを具備するねじ部品であり、仕掛品23の雌ねじ穴に取り付けられている。 Next, the fixture system according to the first embodiment will be described. FIG. 8 is a schematic side view of the fixture system. In the fixture system, the bag gripper 1 is attached to a hand portion 19 of a robot arm 18, which can move up and down and rotate freely. In the example of FIG. 8, the workpiece 6 is a screw part with a slot in the head, and is attached to a female threaded hole in a work-in-progress 23.
制御装置4は、接続部材5によって袋グリッパ1に接続されている。ロボットアーム18の駆動によって袋グリッパ1がワーク6に押し付けられた後、制御装置4は、袋グリッパ1に第1電気信号を印加して、袋体2内の磁気粘性流体8の粘度を増加させることによって、袋体2を硬化させる。このことで、袋グリッパ1は、ワーク6の頭部形状に倣って硬化してワーク6を把持し、マイナスドライバの役割を担う。その後、手先部19をワーク6のねじピッチに合わせて回転上昇あるいは回転下降させることで、ワーク6を仕掛品23から挿抜することができる。また、制御装置4は、袋グリッパ1に第2電気信号を印加して、袋体2内の磁気粘性流体8の粘度を元に戻すことによって、袋体2を軟化させる。この袋体2の軟化によって、袋グリッパ1はワーク6の把持を解除する。 The control device 4 is connected to the bag gripper 1 by the connection member 5. After the bag gripper 1 is pressed against the workpiece 6 by the drive of the robot arm 18, the control device 4 applies a first electric signal to the bag gripper 1 to increase the viscosity of the magnetorheological fluid 8 in the bag body 2, thereby hardening the bag body 2. As a result, the bag gripper 1 hardens to imitate the shape of the head of the workpiece 6, grips the workpiece 6, and plays the role of a flathead screwdriver. Then, the hand part 19 is rotated up or down in accordance with the screw pitch of the workpiece 6, so that the workpiece 6 can be inserted and removed from the workpiece 23. In addition, the control device 4 applies a second electric signal to the bag gripper 1 to restore the viscosity of the magnetorheological fluid 8 in the bag body 2, thereby softening the bag body 2. This softening of the bag body 2 causes the bag gripper 1 to release its grip on the workpiece 6.
次に、第1実施形態に係る脚ロボットシステムについて説明する。図9は、脚ロボットシステムの側面概略図である。脚ロボットシステムにおいて、袋グリッパ1は、脚ロボット24の各脚先にそれぞれ配置され、地面25に脚力を伝達する。制御装置4は、脚ロボット24の胴体に取り付けられ、接続部材5を介して各袋グリッパ1を制御する。脚ロボットシステムの歩行に伴い、袋グリッパ1が地面25に押し付けられた後、制御装置4は、袋グリッパ1に第1電気信号を印加して袋体2を硬化させる。この袋体2の硬化によって、袋グリッパ1が地面25を掴む。脚ロボットシステムの歩行に伴い、袋グリッパ1が地面25から離れた後、制御装置4は、袋グリッパ1に第2電気信号を印加して袋体2を軟化させる。図9の例によれば、袋グリッパ1の袋体2が地面25の形状に倣って硬化して地面25を掴むことで、脚ロボット24の脚先に袋グリッパ1が取り付けられておらず、脚ロボット24が直接地面25と接する場合と比較して、より安定した走行が可能になる。 Next, the legged robot system according to the first embodiment will be described. FIG. 9 is a schematic side view of the legged robot system. In the legged robot system, the bag gripper 1 is disposed at each leg tip of the legged robot 24 and transmits leg force to the ground 25. The control device 4 is attached to the body of the legged robot 24 and controls each bag gripper 1 via the connection member 5. As the legged robot system walks, the bag gripper 1 is pressed against the ground 25, and then the control device 4 applies a first electrical signal to the bag gripper 1 to harden the bag body 2. This hardening of the bag body 2 causes the bag gripper 1 to grip the ground 25. As the legged robot system walks, the bag gripper 1 leaves the ground 25, and then the control device 4 applies a second electrical signal to the bag gripper 1 to soften the bag body 2. In the example shown in FIG. 9, the bag body 2 of the bag gripper 1 hardens to conform to the shape of the ground 25 and grips the ground 25, allowing for more stable running compared to when the bag gripper 1 is not attached to the tip of the leg of the leg robot 24 and the leg robot 24 is in direct contact with the ground 25.
図9の例では、脚ロボット24は4本脚であるが、これに限定されず、2本脚や6本脚の脚ロボットの各脚先に袋グリッパ1が取り付けられても良い。 In the example of Figure 9, the legged robot 24 has four legs, but this is not limited to this, and the bag gripper 1 may be attached to the tip of each leg of a two-legged or six-legged robot.
<第2実施形態>
次に、本開示の第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略または簡略にする。図10は、第2実施形態における袋グリッパ26の縦断面概要図である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present disclosure will be described. Note that the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and the description will be omitted or simplified. Fig. 10 is a schematic vertical cross-sectional view of a bag gripper 26 in the second embodiment.
図10に示されるように、第2実施形態における袋グリッパ26は、第1実施形態と同様に、袋体2を備え、磁力によって袋体2の形状を保持する。第2実施形態における袋体2の内部の充填物は、第1実施形態と異なり、磁性粉体27である。磁性粉体27は、本開示の硬化性媒体の一例である。 As shown in FIG. 10, the bag gripper 26 in the second embodiment includes a bag body 2, as in the first embodiment, and maintains the shape of the bag body 2 by magnetic force. The filling inside the bag body 2 in the second embodiment is magnetic powder 27, unlike the first embodiment. The magnetic powder 27 is an example of a hardenable medium of the present disclosure.
磁性粉体27は、袋体2の軟化後、筒状部材9が、筒状部材側弾性要素14の弾性力によって磁性粉体27を押しのけて袋体2の先端側に最大限移動できる程度に、高い流動性を有することが望ましい。このような流動性を有する磁性粉体27は、例えば、球状の粉体である。磁性粉体27は、低保磁力かつ高透磁率の物質が望ましく、例えば、直径1mmの軟鉄球であることが望ましい。 It is desirable that the magnetic powder 27 has high fluidity so that after the bag body 2 softens, the tubular member 9 can push aside the magnetic powder 27 by the elastic force of the tubular member side elastic element 14 and move to the tip side of the bag body 2 as far as possible. The magnetic powder 27 having such fluidity is, for example, a spherical powder. It is desirable that the magnetic powder 27 is a material with low coercivity and high magnetic permeability, for example, a soft iron ball with a diameter of 1 mm.
筒状部材9の先端部の形状は、図10の例では一定の直径になっているが、これに限らず、例えば先端に向かうにしたがって細くなるテーパ形状であっても良い。この場合、筒状部材9が磁性粉体27を押しのけやすくなるが、筒状部材9をテーパ形状にし、かつ磁石11をも同様のテーパ形状にする場合は、磁石11を筒状部材9の先端部まで挿入した場合の筒状部材9の先端部における磁力が低下し、袋体2の形状を保持する力が低下する。 The shape of the tip of the tubular member 9 has a constant diameter in the example of FIG. 10, but is not limited to this, and may be, for example, a tapered shape that becomes thinner toward the tip. In this case, the tubular member 9 will be able to push aside the magnetic powder 27 more easily, but if the tubular member 9 is tapered and the magnet 11 is also tapered in a similar manner, the magnetic force at the tip of the tubular member 9 will decrease when the magnet 11 is inserted up to the tip of the tubular member 9, and the force that maintains the shape of the bag body 2 will decrease.
袋体2に充填されている磁性粉体27以外の充填媒体は、図10の例では空気であるが、これに限定されず、袋体2、ベース部材7、筒状部材9、シール部材10または磁性粉体27を傷害しない流体であれば良く、例えば、窒素ガスやシリコーンオイルであっても良い。また、磁性粉体27以外の充填媒体として防錆油など防錆作用のある流体を用いることで、筒状部材9または磁性粉体27の酸化を抑制することができる。袋グリッパ26が動作する周囲環境と同じ流体を、磁性粉体27以外の充填媒体として用いる場合は、袋体2とベース部材7間の密封、および、ベース部材7と筒状部材9の間のシール部材10による密封は、第1実施形態と異なり、水密性または気密性までは求められず、磁性粉体27が漏れ出ないことが担保できれば十分である。一方で、袋グリッパ26が動作する周囲環境と異なる流体を、磁性粉体27以外の充填媒体として用いる場合は、袋体2とベース部材7間の密封、および、ベース部材7と筒状部材9の間のシール部材10による密封は、気密性または水密性が求められる。 In the example of FIG. 10, the filling medium other than the magnetic powder 27 filled in the bag body 2 is air, but is not limited thereto. Any fluid that does not damage the bag body 2, the base member 7, the cylindrical member 9, the seal member 10, or the magnetic powder 27 may be used, for example, nitrogen gas or silicone oil. In addition, by using a fluid with an anti-rust effect such as an anti-rust oil as a filling medium other than the magnetic powder 27, oxidation of the cylindrical member 9 or the magnetic powder 27 can be suppressed. When the same fluid as the ambient environment in which the bag gripper 26 operates is used as a filling medium other than the magnetic powder 27, the sealing between the bag body 2 and the base member 7 and the sealing by the seal member 10 between the base member 7 and the cylindrical member 9 are not required to be watertight or airtight, unlike the first embodiment, and it is sufficient to ensure that the magnetic powder 27 does not leak out. On the other hand, if a fluid different from the surrounding environment in which the bag gripper 26 operates is used as a filling medium other than the magnetic powder 27, the seal between the bag body 2 and the base member 7, and the seal between the base member 7 and the cylindrical member 9 by the seal member 10 must be airtight or watertight.
<第3実施形態>
次に、本開示の第3実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略または簡略にする。図11は、第3実施形態における袋グリッパ28の縦断面概要図である。
Third Embodiment
Next, a third embodiment of the present disclosure will be described. Note that the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and the description will be omitted or simplified. Fig. 11 is a schematic vertical cross-sectional view of a bag gripper 28 in the third embodiment.
第3実施形態における袋グリッパ28は、第1実施形態と同様に、袋体2の内部に流体が水密性を保って封入されているが、第3実施形態における袋体2の内部の封入物は、第1実施形態と異なり、電気粘性流体29である。電気粘性流体29は、本開示の硬化性媒体の一例である。また、第1実施形態における筒状部材9および磁石11に相当する構成は、第3実施形態においては16本の高圧電極31であり、第1実施形態における筒状部材側弾性要素14に相当する構成は、第3実施形態においては高圧電極側弾性要素32である。高圧電極31は、第3実施形態の硬化部を構成する。高圧電極31は、鉄により円柱状に構成されている。高圧電極31の表面には、絶縁膜が形成されていない。高圧電極側弾性要素32は、筒状部材側弾性要素14と同様に、ばねにより構成されている。 In the bag gripper 28 in the third embodiment, a fluid is sealed inside the bag body 2 while maintaining watertightness, as in the first embodiment, but the substance sealed inside the bag body 2 in the third embodiment is an electrorheological fluid 29, unlike the first embodiment. The electrorheological fluid 29 is an example of a hardening medium of the present disclosure. In addition, the configuration corresponding to the cylindrical member 9 and magnet 11 in the first embodiment is 16 high-voltage electrodes 31 in the third embodiment, and the configuration corresponding to the cylindrical member side elastic element 14 in the first embodiment is a high-voltage electrode side elastic element 32 in the third embodiment. The high-voltage electrode 31 constitutes the hardening portion of the third embodiment. The high-voltage electrode 31 is made of iron and has a cylindrical shape. No insulating film is formed on the surface of the high-voltage electrode 31. The high-voltage electrode side elastic element 32 is made of a spring, like the cylindrical member side elastic element 14.
高圧電極31の基端部(高圧電極側弾性要素32に接続された側の端部)には、第1実施形態における筒状部材9と同様に突起が付いており、高圧電極31がベース部材7から袋体2側へ抜け落ちないようになっている。高圧電極31同士の間隔は、絶縁距離を保てる範囲内で狭い方が、低い電圧により高い電界強度が得られる点で望ましい。高圧電極31は、第1実施形態と同様に、シール部材10の弾性によって若干の傾きが許容されている。ベース部材7は、シール部材10により袋体2の水密性が保たれた状態で、高圧電極31がベース部材7の連通孔内を移動可能なように構成されている。高圧電極31には、高圧電極31間に発生する静電気力によって、第1実施形態と同様に、袋体2の中心軸に向かう方向に力が作用する。この袋体2の中心軸に向かう方向に作用する力は、袋体2の中心軸付近で把持されたワークの近傍の電気粘性流体29を優先的に硬化する効果を奏するとともに、ワークに対する把持力としても作用する。しかし、第3実施形態では、高圧電極31が最大角度まで傾いたとしても、高圧電極31同士が絶縁距離以上の距離を保てることが求められる。 The base end of the high-voltage electrode 31 (the end connected to the high-voltage electrode-side elastic element 32) has a protrusion similar to that of the cylindrical member 9 in the first embodiment, so that the high-voltage electrode 31 does not fall off from the base member 7 to the bag body 2 side. It is preferable that the interval between the high-voltage electrodes 31 is narrow within a range where the insulation distance can be maintained, in that a high electric field strength can be obtained with a low voltage. As in the first embodiment, the high-voltage electrode 31 is allowed to have a slight inclination due to the elasticity of the seal member 10. The base member 7 is configured so that the high-voltage electrode 31 can move within the communication hole of the base member 7 while the watertightness of the bag body 2 is maintained by the seal member 10. As in the first embodiment, a force acts on the high-voltage electrode 31 in a direction toward the central axis of the bag body 2 due to the electrostatic force generated between the high-voltage electrodes 31. This force acting in a direction toward the central axis of the bag body 2 has the effect of preferentially hardening the electrorheological fluid 29 in the vicinity of the workpiece gripped near the central axis of the bag body 2, and also acts as a gripping force for the workpiece. However, in the third embodiment, it is required that the high-voltage electrodes 31 be able to maintain a distance between each other that is equal to or greater than the insulation distance, even if the high-voltage electrodes 31 are tilted to their maximum angle.
シール部材10が高圧電極31に対し若干の傾きを許容するが、シール部材10が高圧電極31に傾きを許容しない構成にしても、袋グリッパ28は把持性能を有する。 Although the seal member 10 is permitted to be slightly inclined with respect to the high voltage electrode 31, even if the seal member 10 is configured not to be inclined with respect to the high voltage electrode 31, the bag gripper 28 has a gripping performance.
筐体3、ベース部材7、シール部材10、およびガイド機構16には、絶縁抵抗が高く、高圧電極31に印加される高電圧によって絶縁破壊されない絶縁耐力を有することが求められる。ベース部材7を挟んだ袋体2の反対側の領域では、ガイド機構16が絶縁板となって隣り合う高圧電極31の間を絶縁する。 The housing 3, base member 7, seal member 10, and guide mechanism 16 are required to have high insulation resistance and dielectric strength that will not be broken down by the high voltage applied to the high voltage electrode 31. In the area on the opposite side of the bag body 2 across the base member 7, the guide mechanism 16 acts as an insulating plate to provide insulation between adjacent high voltage electrodes 31.
接続部材5は、制御装置4と高圧電極31とを電気的に接続する。接続部材5は、第1実施形態と同様に、電線であるが、高電圧に耐えられるものが望ましい。ただし、制御装置4のうち高電圧発生回路を袋グリッパ28内に設置する場合は、接続部材5は高電圧に耐えられるものでなくて良い。また、制御装置4が袋グリッパ28の内部に設置される場合は、接続部材5は設置されなくても良い。 The connection member 5 electrically connects the control device 4 and the high-voltage electrode 31. The connection member 5 is an electric wire, as in the first embodiment, but it is preferable that it is capable of withstanding high voltages. However, if the high-voltage generating circuit of the control device 4 is installed inside the bag gripper 28, the connection member 5 does not need to be capable of withstanding high voltages. Also, if the control device 4 is installed inside the bag gripper 28, the connection member 5 does not need to be installed.
制御装置4は、第1実施形態と同様に、袋グリッパ28を制御する。しかし、第3実施形態における制御装置4は、第1実施形態と異なり、接続部材5を介して袋グリッパ28の高圧電極31に高電圧を印加して、袋体2内の電気粘性流体29の粘度を増加させることによって袋体2を硬化させる。このことで、袋体2はワークを包み込んだ状態で硬化し、その結果、袋グリッパ28はワークを把持することができる。また、制御装置4は、高圧電極31への高電圧の印加を停止して、袋体2内の電気粘性流体29の粘度を減少させることによって袋体2を軟化させる。この袋体2の軟化によって、袋グリッパ28によるワークの把持が解除される。 The control device 4 controls the bag gripper 28 in the same manner as in the first embodiment. However, unlike the first embodiment, the control device 4 in the third embodiment applies a high voltage to the high-voltage electrode 31 of the bag gripper 28 via the connection member 5 to harden the bag body 2 by increasing the viscosity of the electrorheological fluid 29 in the bag body 2. This hardens the bag body 2 while encasing the workpiece, and as a result, the bag gripper 28 can grip the workpiece. The control device 4 also stops applying the high voltage to the high-voltage electrode 31 to soften the bag body 2 by reducing the viscosity of the electrorheological fluid 29 in the bag body 2. This softening of the bag body 2 causes the bag gripper 28 to release the grip of the workpiece.
なお、高圧電極31の本数は、16本に限定されず、電気力線が電気粘性流体29を十分貫通する配置であれば、何本であっても良い。高圧電極31間に発生させる電界強度は、高いほど電気粘性流体29の粘度を増加させることができ、例えば、2kV/mmである。 The number of high-voltage electrodes 31 is not limited to 16, and may be any number as long as the electric field lines sufficiently penetrate the electrorheological fluid 29. The higher the electric field strength generated between the high-voltage electrodes 31, the more the viscosity of the electrorheological fluid 29 can be increased, for example, 2 kV/mm.
図12は、第3実施形態における袋グリッパ28の図11のB-B線に沿う断面概略図である。図12において、31aは高圧電極31の陰極、31bは高圧電極31の陽極、33は高圧電極31によって発生する電気力線である。高圧電極31に高電圧が印加され、電気力線33が電気粘性流体29を貫くことにより、電気粘性流体29の粘度が増加する。 Fig. 12 is a schematic cross-sectional view of bag gripper 28 in the third embodiment taken along line B-B in Fig. 11. In Fig. 12, 31a is the cathode of high-voltage electrode 31, 31b is the anode of high-voltage electrode 31, and 33 is the electric field lines generated by high-voltage electrode 31. When a high voltage is applied to high-voltage electrode 31, electric field lines 33 penetrate electrorheological fluid 29, thereby increasing the viscosity of electrorheological fluid 29.
高圧電極31の陰極31aと陽極31bの配置は、図12の例に限定されず、例えば、図12における陽極31aの位置と陰極31bの位置を入れ替えた配置でも良い。高圧電極31は、図12の例では鉄の棒であるが、これに限定されず、例えば、樹脂の棒の表面に金属を蒸着させることにより通電膜を成膜したものでも良い。また、1本の高圧電極31に複数個の前記通電膜を互いに離間させて成膜し、いくつかの通電膜を陽極とし、残りの通電膜を陰極としても良い。高圧電極31の形状は、図12の例では円柱であるが、これに限定されず、例えば、六角柱や十字柱でも良いが、高圧電極31間の隙間ができるだけ小さい方が、電気粘性流体29をより高粘度化することができる。高圧電極31は、図12の例では表面に被膜が無い鉄の棒であるが、これに限定されず、表面に絶縁膜を塗布しても良く、絶縁膜を形成することで高圧電極31同士が接触してもショートすることを防ぐことができる。 The arrangement of the cathode 31a and the anode 31b of the high-voltage electrode 31 is not limited to the example shown in FIG. 12, and may be, for example, an arrangement in which the position of the anode 31a and the position of the cathode 31b in FIG. 12 are interchanged. The high-voltage electrode 31 is an iron bar in the example shown in FIG. 12, but is not limited to this, and may be, for example, a resin bar on which a conductive film is formed by evaporating metal on its surface. Also, a single high-voltage electrode 31 may have a plurality of conductive films formed at a distance from each other, with some of the conductive films serving as anodes and the remaining conductive films serving as cathodes. The shape of the high-voltage electrode 31 is a cylinder in the example shown in FIG. 12, but is not limited to this, and may be, for example, a hexagonal prism or a cross prism. However, the smaller the gap between the high-voltage electrodes 31, the higher the viscosity of the electrorheological fluid 29 can be. In the example of Figure 12, the high-voltage electrode 31 is an iron rod with no coating on its surface, but this is not limited to this and an insulating film may be applied to the surface. By forming the insulating film, it is possible to prevent short circuits even if the high-voltage electrodes 31 come into contact with each other.
<第4実施形態>
次に、本開示の第4実施形態について説明する。なお、第3実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略または簡略にする。図13は、第4実施形態における袋グリッパ34の縦断面概要図である。
Fourth Embodiment
Next, a fourth embodiment of the present disclosure will be described. Note that the same components as those in the third embodiment are given the same reference numerals, and the description will be omitted or simplified. Fig. 13 is a schematic vertical cross-sectional view of a bag gripper 34 in the fourth embodiment.
図13に示されるように、第4実施形態における袋グリッパ34は、第3実施形態と同様に、袋体2を備え、静電気力によって袋体2の形状を保持する。第4実施形態における袋体2の内部の充填物は、第3実施形態と異なり、誘電性粉体35である。誘電性粉体35は、本開示の硬化性媒体の一例である。 As shown in FIG. 13, the bag gripper 34 in the fourth embodiment includes a bag body 2, as in the third embodiment, and maintains the shape of the bag body 2 by electrostatic force. Unlike the third embodiment, the filling inside the bag body 2 in the fourth embodiment is a dielectric powder 35. The dielectric powder 35 is an example of a hardenable medium of the present disclosure.
誘電性粉体35は、袋体2の軟化後、高圧電極31が、高圧電極側弾性要素32の弾性力によって誘電性粉体35を押しのけて、袋体2の先端側に最大限移動できる程度に、高い流動性を有することが望ましい。このような流動性を有する誘電性粉体35は、例えば、球状の粉体である。誘電性粉体35は、高誘電率の物質が望ましく、例えば、直径1mmのアルミナ球であることが望ましい。 It is desirable that the dielectric powder 35 has high fluidity so that after the bag body 2 softens, the high-voltage electrode 31 can push the dielectric powder 35 aside by the elastic force of the high-voltage electrode side elastic element 32 and move to the maximum extent toward the tip side of the bag body 2. The dielectric powder 35 having such fluidity is, for example, a spherical powder. It is desirable that the dielectric powder 35 is a material with a high dielectric constant, for example, an alumina sphere with a diameter of 1 mm.
第3実施形態の袋体2の内部は電気粘性流体29が満たされているため、電気粘性流体29は、袋体2の内部において高圧電極31に対する絶縁油として機能する。しかし、第4実施形態では、第3実施形態とは異なり、袋体2に充填されている誘電性粉体35以外の充填媒体は空気であるため、袋体2の内部において高圧電極31に対して空気絶縁となり、第3実施形態よりも絶縁性が低下する傾向がある。そのため、高圧電極31間に印加できる電界強度の最大許容値は、第3実施形態よりも制限される傾向がある。高圧電極31に印加する電圧が特に高い場合は、コロナ放電の発生を防止するため、高圧電極31の表面に突起が存在しないことが望ましい。高圧電極31における先端部(基端部の反対側の端部)の形状は、図13の例では一定の直径になっているが、これに限らず、例えば先端に向かうにしたがって細くなるテーパ形状であっても良い。この場合、高圧電極31が誘電性粉体35を押しのけやすくなるが、高圧電極31に高電圧を印加したときの先端部における静電気力が低下し、袋体2の形状を保持する力が低下する。 In the third embodiment, the inside of the bag body 2 is filled with the electrorheological fluid 29, so that the electrorheological fluid 29 functions as an insulating oil for the high-voltage electrode 31 inside the bag body 2. However, in the fourth embodiment, unlike the third embodiment, the filling medium other than the dielectric powder 35 filled in the bag body 2 is air, so that the inside of the bag body 2 is air-insulated from the high-voltage electrode 31, and the insulating property tends to be lower than that of the third embodiment. Therefore, the maximum allowable value of the electric field strength that can be applied between the high-voltage electrodes 31 tends to be more limited than that of the third embodiment. When the voltage applied to the high-voltage electrode 31 is particularly high, it is desirable that there be no protrusions on the surface of the high-voltage electrode 31 in order to prevent the occurrence of corona discharge. The shape of the tip end (the end opposite the base end) of the high-voltage electrode 31 has a constant diameter in the example of FIG. 13, but is not limited to this, and may be a tapered shape that becomes thinner toward the tip, for example. In this case, the high-voltage electrode 31 is more likely to push aside the dielectric powder 35, but the electrostatic force at the tip end when a high voltage is applied to the high-voltage electrode 31 is reduced, and the force that maintains the shape of the bag body 2 is reduced.
第3実施形態と同様に、ベース部材7を挟んだ袋体2の反対側の領域では、ガイド機構16が絶縁板となって隣り合う高圧電極31の間を絶縁する。 As in the third embodiment, in the area on the opposite side of the bag body 2 across the base member 7, the guide mechanism 16 acts as an insulating plate to provide insulation between adjacent high-voltage electrodes 31.
袋体2に充填されている誘電性粉体35以外の充填媒体は、図13の例では空気であるが、これに限定されず、袋体2、ベース部材7、シール部材10、高圧電極31または誘電性粉体35を傷害しない絶縁性の流体であれば良く、例えば、窒素ガスやシリコーンオイルであっても良い。袋グリッパ34が動作する周囲環境と同じ流体を、誘電性粉体35以外の充填媒体として用いる場合は、袋体2とベース部材7間の密封、および、ベース部材7と高圧電極31の間のシール部材10による密封は、第3実施形態と異なり、水密性または気密性までは求められず、誘電性粉体35が漏れ出ないことが担保できれば十分である。ただし、埃が多い環境や湿度が高い環境、塩分や有害ガスを含んだ周囲環境中では、絶縁性が低下する恐れがあるため、十分な水密性または気密性が求められる。また、誘電性粉体35が吸湿性の物質である場合においても、十分な水密性または気密性が必要である。一方で、袋グリッパ34が動作する周囲環境と異なる流体を、誘電性粉体35以外の充填媒体として用いる場合は、袋体2とベース部材7間の密封、および、ベース部材7と高圧電極31の間のシール部材10による密封は、気密性または水密性が求められる。誘電性粉体35以外の充填媒体として絶縁性が高い流体を用いることで、高圧電極31により高い電圧を印加することができる。また、誘電性粉体35以外の充填媒体として防錆油など防錆作用のある流体を用いることで、高圧電極31または誘電性粉体35の酸化を抑制することができる。 In the example of FIG. 13, the filling medium other than the dielectric powder 35 filled in the bag body 2 is air, but is not limited thereto, and may be any insulating fluid that does not damage the bag body 2, the base member 7, the seal member 10, the high-voltage electrode 31, or the dielectric powder 35, for example, nitrogen gas or silicone oil. When the same fluid as the surrounding environment in which the bag gripper 34 operates is used as a filling medium other than the dielectric powder 35, unlike the third embodiment, the sealing between the bag body 2 and the base member 7 and the sealing by the seal member 10 between the base member 7 and the high-voltage electrode 31 do not require watertightness or airtightness, and it is sufficient to ensure that the dielectric powder 35 does not leak. However, in a dusty environment, a high humidity environment, or an surrounding environment containing salt or harmful gases, sufficient watertightness or airtightness is required because there is a risk of the insulation property being reduced. In addition, even if the dielectric powder 35 is a hygroscopic substance, sufficient watertightness or airtightness is required. On the other hand, when a fluid different from the surrounding environment in which the bag gripper 34 operates is used as a filling medium other than the dielectric powder 35, the seal between the bag body 2 and the base member 7, and the seal by the seal member 10 between the base member 7 and the high-voltage electrode 31 must be airtight or watertight. By using a highly insulating fluid as a filling medium other than the dielectric powder 35, a higher voltage can be applied to the high-voltage electrode 31. In addition, by using a fluid with anti-rust properties such as anti-rust oil as a filling medium other than the dielectric powder 35, oxidation of the high-voltage electrode 31 or the dielectric powder 35 can be suppressed.
<第5実施形態>
次に、本開示の第5実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略または簡略にする。図14は、第5実施形態における袋グリッパ36の縦断面概要図である。
Fifth Embodiment
Next, a fifth embodiment of the present disclosure will be described. Note that the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and the description will be omitted or simplified. Fig. 14 is a schematic vertical cross-sectional view of a bag gripper 36 in the fifth embodiment.
図14に示されるように、第5実施形態における袋グリッパ36は、第1実施形態と同様に、袋体2の内部に磁気粘性流体8が密封されているが、第1実施形態と異なり、磁石11を移動させるアクチュエータは1個の直動アクチュエータ13ではなく、複数の回転アクチュエータ37である。回転アクチュエータ37は、各磁石11に対して各々設けられ、筐体3に固定されている。 As shown in FIG. 14, the bag gripper 36 in the fifth embodiment has a magnetorheological fluid 8 sealed inside the bag body 2, similar to the first embodiment, but unlike the first embodiment, the actuator that moves the magnet 11 is not a single linear actuator 13, but multiple rotary actuators 37. The rotary actuators 37 are provided for each magnet 11 and fixed to the housing 3.
袋グリッパ36には、磁石固定部材12および磁石側弾性要素15が配置されておらず、磁石11は、回転アクチュエータ37のワイヤ38に、例えば接着剤あるいは熱収縮チューブによって直接固定されている。なお、磁石固定部材12を磁石11とワイヤ38の間に配置しても良いが、この場合、磁石11が筒状部材9の先端部側に最大限移動した際に、磁石固定部材12の長さ分だけ、磁石11の先端が筒状部材9の先端から遠ざかり、袋体2の先端側まで磁力線を通しにくくなる傾向がある。 The bag gripper 36 does not have a magnet fixing member 12 or magnet-side elastic element 15, and the magnet 11 is fixed directly to the wire 38 of the rotary actuator 37, for example, by adhesive or heat shrink tubing. The magnet fixing member 12 may be disposed between the magnet 11 and the wire 38, but in this case, when the magnet 11 moves to the maximum extent toward the tip of the tubular member 9, the tip of the magnet 11 moves away from the tip of the tubular member 9 by the length of the magnet fixing member 12, which tends to make it difficult for the magnetic field lines to pass to the tip side of the bag body 2.
ワイヤ38は、線状に形成されている。ワイヤ38は、回転アクチュエータ37の駆動軸に固定された駆動プーリ39と、筒状部材9の閉塞側先端の内側に固定された従動プーリ40とに、ループ状に掛け回されている。筒状部材9がワークによって押し込まれることによって、駆動プーリ39と従動プーリ40の軸間距離が変化したとき、ワイヤ38は弛むことで前記変化を吸収する。ワイヤ38の長さは、磁石11が回転アクチュエータ37側に最大限移動したとき、筒状部材9がワークによって回転アクチュエータ37側に最大限押し込まれても、筒状部材9に磁力を極力与えないように設計することが望ましい。図14の例では、線状のワイヤ38を用いたが、ワイヤ38の代わりにベルトを用いても良い。 The wire 38 is formed in a linear shape. The wire 38 is looped around a driving pulley 39 fixed to the driving shaft of the rotary actuator 37 and a driven pulley 40 fixed to the inside of the closed end of the cylindrical member 9. When the axial distance between the driving pulley 39 and the driven pulley 40 changes as a result of the cylindrical member 9 being pushed in by the workpiece, the wire 38 loosens to absorb the change. It is desirable to design the length of the wire 38 so that the cylindrical member 9 is not subjected to a magnetic force as much as possible even if the cylindrical member 9 is pushed in to the rotary actuator 37 by the workpiece when the magnet 11 moves to the rotary actuator 37 side to the maximum extent. In the example of FIG. 14, a linear wire 38 is used, but a belt may be used instead of the wire 38.
駆動プーリ39は、回転アクチュエータ37の駆動によって回転する。従動プーリ40は、駆動プーリ39の回転に伴うワイヤ38の動きによって、受動的に回転する。回転アクチュエータ37が駆動すると、ワイヤ38を介して磁石11が直動する。従動プーリ40の径が小さい方が、袋体2のより先端側まで磁石11を直動させることができるが、従動プーリ40の径が小さいと、ワイヤ38が動く際の摩擦力が大きくなる傾向がある。なお、図14の例では、空転する従動プーリ40を用いているが、これに限定されず、従動プーリ40の代わりに例えばフック機構を用いても良い。 The driving pulley 39 rotates when driven by the rotary actuator 37. The driven pulley 40 rotates passively due to the movement of the wire 38 accompanying the rotation of the driving pulley 39. When the rotary actuator 37 is driven, the magnet 11 moves linearly via the wire 38. A smaller diameter of the driven pulley 40 allows the magnet 11 to move linearly further to the tip of the bag body 2, but a smaller diameter of the driven pulley 40 tends to increase the frictional force when the wire 38 moves. Note that in the example of FIG. 14, a rotating driven pulley 40 is used, but this is not limited to this, and a hook mechanism, for example, may be used instead of the driven pulley 40.
回転アクチュエータ配線41は、接続部材5と回転アクチュエータ37を電気的に接続する。制御装置4は、接続部材5および回転アクチュエータ配線41を介して、各回転アクチュエータ37を駆動する。なお、制御装置4が袋グリッパ36の内部に設置される場合、接続部材5は設置されなくても良い。 The rotary actuator wiring 41 electrically connects the connection member 5 and the rotary actuator 37. The control device 4 drives each rotary actuator 37 via the connection member 5 and the rotary actuator wiring 41. Note that if the control device 4 is installed inside the bag gripper 36, the connection member 5 does not need to be installed.
磁気粘性流体8を高粘度化させて袋グリッパ36によりワークを把持するときは、制御装置4は、回転アクチュエータ37に第1電気信号を印加して、駆動プーリ39を第1方向に回転させることによりワイヤ38を動かす。制御装置4は、磁石11が筒状部材9内部の先端閉塞部に到達したら、駆動プーリ39を停止させる。磁石11が筒状部材9内部の先端閉塞部に到達すると、磁気粘性流体8の粘度が増加し、袋グリッパ36によりワーク6が把持される。 When the magnetorheological fluid 8 is made highly viscous to grip the workpiece with the bag gripper 36, the control device 4 applies a first electrical signal to the rotary actuator 37 to rotate the drive pulley 39 in a first direction to move the wire 38. When the magnet 11 reaches the closed end inside the cylindrical member 9, the control device 4 stops the drive pulley 39. When the magnet 11 reaches the closed end inside the cylindrical member 9, the viscosity of the magnetorheological fluid 8 increases, and the bag gripper 36 grips the workpiece 6.
一方、磁気粘性流体8の粘度を減少させてワークを開放するときは、制御装置4は、回転アクチュエータ37に第2電気信号を印加して、駆動プーリ39を第1方向と反対の第2方向に回転させることによりワイヤ38を動かす。制御装置4は、磁石11が筒状部材9から完全に抜けたら、駆動プーリ39を停止させる。磁石11が筒状部材9から抜けると、磁気粘性流体8の粘度が減少し、ワーク6の把持が解除される。 On the other hand, when the viscosity of the magnetorheological fluid 8 is to be reduced to release the workpiece, the control device 4 applies a second electrical signal to the rotary actuator 37 to rotate the drive pulley 39 in a second direction opposite to the first direction, thereby moving the wire 38. When the magnet 11 is completely removed from the cylindrical member 9, the control device 4 stops the drive pulley 39. When the magnet 11 is removed from the cylindrical member 9, the viscosity of the magnetorheological fluid 8 is reduced, and the grip on the workpiece 6 is released.
<第6実施形態>
次に、本開示の第6実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略または簡略にする。図15は、第6実施形態における袋グリッパ42の縦断面概要図である。
Sixth Embodiment
Next, a sixth embodiment of the present disclosure will be described. Note that the same reference numerals are used for the same configurations as those in the first embodiment, and the description will be omitted or simplified. Fig. 15 is a schematic vertical cross-sectional view of a bag gripper 42 in the sixth embodiment.
第6実施形態における袋グリッパ42は、第1実施形態と同様に、袋体2の内部に流体が水密性を保って封入されているが、第6実施形態における袋体2の内部の封入物は、第1実施形態と異なり、酢酸ナトリウム水溶液43である。酢酸ナトリウム水溶液43は、本開示の硬化性媒体の一例である。また、第1実施形態における筒状部材9および磁石11に相当する構成は、第6実施形態においては16本のヒートパイプ44であり、第1実施形態における筒状部材側弾性要素14に相当する構成は、第6実施形態においてはヒートパイプ側弾性要素45である。ヒートパイプ側弾性要素45は、筒状部材側弾性要素14と同様にばねにより構成されており、ガイド機構16とヒートパイプ44とを接続する。 In the bag gripper 42 in the sixth embodiment, as in the first embodiment, a fluid is sealed inside the bag body 2 while maintaining watertightness, but unlike the first embodiment, the substance sealed inside the bag body 2 in the sixth embodiment is an aqueous sodium acetate solution 43. The aqueous sodium acetate solution 43 is an example of a hardenable medium of the present disclosure. In addition, the configuration corresponding to the cylindrical member 9 and magnet 11 in the first embodiment is 16 heat pipes 44 in the sixth embodiment, and the configuration corresponding to the cylindrical member side elastic element 14 in the first embodiment is a heat pipe side elastic element 45 in the sixth embodiment. The heat pipe side elastic element 45 is composed of a spring like the cylindrical member side elastic element 14, and connects the guide mechanism 16 and the heat pipe 44.
ヒートパイプ44は、鉄により円柱状に構成されている。ヒートパイプ44は、ベース部材7の連通孔に挿通されている。ベース部材7とヒートパイプ44との間は、連通孔が水密状態になるようにシール部材10によって密封されている。ヒートパイプ44の内部には、温流体46が流れる温流体流路48と、冷流体47が流れる冷流体流路49とが配置されている。温流体流路48および冷流体流路49は、それぞれU字状に形成されている。 The heat pipe 44 is made of iron and is cylindrical. The heat pipe 44 is inserted into a communication hole in the base member 7. The space between the base member 7 and the heat pipe 44 is sealed with a seal member 10 so that the communication hole is watertight. Inside the heat pipe 44, there are a hot fluid flow path 48 through which hot fluid 46 flows, and a cold fluid flow path 49 through which cold fluid 47 flows. The hot fluid flow path 48 and the cold fluid flow path 49 are each formed in a U-shape.
温流体流路48の流入側端部には、温流体供給パイプ50の一端が接続され、流出側端部には、温流体排出パイプ51の一端が接続されている。冷流体流路49の流入側端部には、冷流体供給パイプ52の一端が接続され、流出側端部には、冷流体排出パイプ53の一端が接続されている。温流体46は、温流体タンク54に蓄えられ、温流体タンク54に取り付けられた加温器56によって加温される。温流体46は、酢酸ナトリウム水溶液43の融点以上の温度、例えば90℃に維持されている。冷流体47は、冷流体タンク55に蓄えられ、冷流体タンク55に取り付けられた冷却器57によって冷却される。冷流体47は、酢酸ナトリウム水溶液43の融点以下の温度、例えば20℃に維持されている。加温器56は、例えば、電熱線ヒータである。冷却器57は、例えば、冷水チラーである。 One end of a hot fluid supply pipe 50 is connected to the inlet end of the hot fluid flow path 48, and one end of a hot fluid discharge pipe 51 is connected to the outlet end. One end of a cold fluid supply pipe 52 is connected to the inlet end of the cold fluid flow path 49, and one end of a cold fluid discharge pipe 53 is connected to the outlet end. The hot fluid 46 is stored in a hot fluid tank 54 and is heated by a heater 56 attached to the hot fluid tank 54. The hot fluid 46 is maintained at a temperature equal to or higher than the melting point of the sodium acetate aqueous solution 43, for example, 90°C. The cold fluid 47 is stored in a cold fluid tank 55 and is cooled by a cooler 57 attached to the cold fluid tank 55. The cold fluid 47 is maintained at a temperature equal to or lower than the melting point of the sodium acetate aqueous solution 43, for example, 20°C. The heater 56 is, for example, an electric heater. The cooler 57 is, for example, a cold water chiller.
温流体供給パイプ50の他端は、温流体弁58と温流体ポンプ60を介して、温流体タンク54の下部に接続されている。冷流体供給パイプ52の他端は、冷流体弁59と冷流体ポンプ61を介して、冷流体タンク55の下部に接続されている。温流体排出パイプ51の他端は、温流体タンク54の上部に接続されている。冷流体排出パイプ53の他端は、冷流体タンク55の上部に接続されている。温流体弁58を開く一方で冷流体弁59を閉じ、温流体ポンプ60を駆動すると、温流体46が循環してヒートパイプ44が加温される。温流体弁58を閉じる一方で冷流体弁59を開き、冷流体ポンプ61を駆動すると、冷流体47が循環してヒートパイプ44が冷却される。 The other end of the hot fluid supply pipe 50 is connected to the bottom of the hot fluid tank 54 via a hot fluid valve 58 and a hot fluid pump 60. The other end of the cold fluid supply pipe 52 is connected to the bottom of the cold fluid tank 55 via a cold fluid valve 59 and a cold fluid pump 61. The other end of the hot fluid discharge pipe 51 is connected to the top of the hot fluid tank 54. The other end of the cold fluid discharge pipe 53 is connected to the top of the cold fluid tank 55. When the hot fluid valve 58 is opened while the cold fluid valve 59 is closed and the hot fluid pump 60 is driven, the hot fluid 46 circulates and the heat pipe 44 is heated. When the hot fluid valve 58 is closed while the cold fluid valve 59 is opened and the cold fluid pump 61 is driven, the cold fluid 47 circulates and the heat pipe 44 is cooled.
硬化トリガ機構65は、硬化トリガ駆動器62と、硬化トリガ板63とで構成される。硬化トリガ駆動器62は、筐体3に取り付けられている。硬化トリガ駆動器62は、例えば、ソレノイドや、電気式または空圧式の直動アクチュエータ、出力軸にカム機構を有する回転アクチュエータである。硬化トリガ板63は、ベース部材7に取り付けられた硬化トリガ板支持部材64によって支持されている。硬化トリガ板63は、撓んだ状態で硬化トリガ板支持部材64により支持された金属板である。硬化トリガ板63は、制御装置4の制御により接続部材5を介して硬化トリガ駆動器62が駆動すると、飛び移り座屈を起こす。 The hardening trigger mechanism 65 is composed of a hardening trigger driver 62 and a hardening trigger plate 63. The hardening trigger driver 62 is attached to the housing 3. The hardening trigger driver 62 is, for example, a solenoid, an electric or pneumatic linear actuator, or a rotary actuator having a cam mechanism on the output shaft. The hardening trigger plate 63 is supported by a hardening trigger plate support member 64 attached to the base member 7. The hardening trigger plate 63 is a metal plate supported by the hardening trigger plate support member 64 in a deflected state. When the hardening trigger driver 62 is driven via the connection member 5 under the control of the control device 4, the hardening trigger plate 63 undergoes snap buckling.
制御装置4の制御により、接続部材5を介して温流体弁58と温流体ポンプ60を駆動し、温流体46を温流体流路48に流すことによって、酢酸ナトリウム水溶液43は、融点以上の温度になり液体となる。その後、制御装置4の制御により、温流体弁58と温流体ポンプ60を停止して温流体46の流れを止める一方で、冷流体弁59と冷流体ポンプ61を駆動し、冷流体47を冷流体流路49に流すことによって、酢酸ナトリウム水溶液43を凝固点以下まで冷却した後、冷流体弁59と冷流体ポンプ61を停止して冷流体47の流れを止める。このとき、過冷却現象により酢酸ナトリウム水溶液43は液体のままである。この状態で袋体2をワークに押し付け、ワークが袋体2に包まれた状態にする。 By controlling the control device 4, the hot fluid valve 58 and the hot fluid pump 60 are driven via the connection member 5, and the hot fluid 46 is caused to flow through the hot fluid flow path 48, so that the temperature of the sodium acetate solution 43 becomes equal to or higher than the melting point and becomes liquid. Then, by controlling the control device 4, the hot fluid valve 58 and the hot fluid pump 60 are stopped to stop the flow of the hot fluid 46, while the cold fluid valve 59 and the cold fluid pump 61 are driven to cause the cold fluid 47 to flow through the cold fluid flow path 49, so that the sodium acetate solution 43 is cooled to below the freezing point, and then the cold fluid valve 59 and the cold fluid pump 61 are stopped to stop the flow of the cold fluid 47. At this time, the sodium acetate solution 43 remains liquid due to the supercooling phenomenon. In this state, the bag body 2 is pressed against the workpiece, so that the workpiece is wrapped in the bag body 2.
次に、制御装置4の制御により、接続部材5を介して硬化トリガ駆動器62を駆動し、硬化トリガ板63に飛び移り座屈を起こさせることで、酢酸ナトリウム水溶液43に衝撃を加える。この衝撃に伴うホットアイス現象によって、酢酸ナトリウム水溶液43を急速に硬化させ、袋体2を硬化させる。このことで、袋体2は、ワークを包み込んだ状態で硬化し、その結果、袋グリッパ42はワークを把持することができる。つまり、ヒートパイプ44および硬化トリガ機構65は、第6実施形態の硬化部を構成する。なお、袋体2をワークに押し付ける際に加わる衝撃は、酢酸ナトリウム水溶液43がホットアイス現象を起こさない程度に抑える。 Next, under the control of the control device 4, the hardening trigger driver 62 is driven via the connection member 5, causing the hardening trigger plate 63 to jump and buckle, thereby applying an impact to the sodium acetate aqueous solution 43. The hot ice phenomenon caused by this impact rapidly hardens the sodium acetate aqueous solution 43, hardening the bag body 2. As a result, the bag body 2 hardens while encasing the workpiece, and as a result, the bag gripper 42 can grip the workpiece. In other words, the heat pipe 44 and the hardening trigger mechanism 65 constitute the hardening section of the sixth embodiment. Note that the impact applied when the bag body 2 is pressed against the workpiece is kept to a level that does not cause the sodium acetate aqueous solution 43 to cause the hot ice phenomenon.
制御装置4の制御により、温流体弁58と温流体ポンプ60を駆動し、温流体46を温流体流路48に流すことによって、酢酸ナトリウム水溶液43が融点以上の温度になり、袋体2が軟化することで、ワークを解放する。 By controlling the control device 4, the hot fluid valve 58 and the hot fluid pump 60 are driven and the hot fluid 46 is caused to flow through the hot fluid flow path 48, causing the temperature of the sodium acetate aqueous solution 43 to rise above its melting point, softening the bag body 2 and releasing the workpiece.
ここで、酢酸ナトリウム水溶液43の調製は、例えば、質量比で酢酸ナトリウム三水和物が10に対し純水が1の割合になるように行われる。袋体2の硬化に要する時間を短くするため、袋体2内部に封入する硬化性媒体として、過冷却現象を起こしやすい酢酸ナトリウム水溶液43を用いている。なお、硬化性媒体として、酢酸ナトリウム三水和物に限らず、過冷却現象を起こしやすい流体を用いることができる。過冷却現象を起こしやすい流体としては、チオ硫酸ナトリウム五水和物を例示することができる。温流体46と冷流体47の温度は、硬化性媒体の融点と、ワークの耐熱温度に合わせて設定する。袋体2の硬化に時間を要しても問題ない用途であれば、硬化性媒体は、過冷却現象を起こしにくい流体でも良く、例えば、純水又は液体金属であっても良い。この場合、硬化トリガ機構65は設けられなくても良い。 Here, the sodium acetate aqueous solution 43 is prepared so that the mass ratio is, for example, 10 parts sodium acetate trihydrate and 1 part pure water. In order to shorten the time required for the bag body 2 to harden, the sodium acetate aqueous solution 43, which is prone to supercooling, is used as the hardening medium to be sealed inside the bag body 2. The hardening medium is not limited to sodium acetate trihydrate, and any fluid that is prone to supercooling can be used. An example of a fluid that is prone to supercooling is sodium thiosulfate pentahydrate. The temperatures of the hot fluid 46 and the cold fluid 47 are set according to the melting point of the hardening medium and the heat resistance temperature of the workpiece. If the application does not require a long time for the bag body 2 to harden, the hardening medium may be a fluid that is unlikely to cause supercooling, such as pure water or liquid metal. In this case, the hardening trigger mechanism 65 does not need to be provided.
常温で固体の硬化性媒体を袋体2に封入する場合、制御装置4の制御により、温流体弁58と温流体ポンプ60を駆動し、温流体46を温流体流路48に流すことによって、硬化性媒体は、融点以上の温度になり液体となる。その後、ワークを袋体2に押し付け、ワークが袋体2に包まれた状態にする。次に、制御装置4の制御により、温流体弁58と温流体ポンプ60を停止して温流体46の流れを止める一方で、冷流体弁59と冷流体ポンプ61を駆動し、冷流体47を冷流体流路49に流すことによって、硬化性媒体を凝固点以下まで冷却し、袋体2が硬化したら、冷流体弁59と冷流体ポンプ61を停止して冷流体47の流れを止めする。このことで、袋体2はワークを包み込んだ状態で硬化し、これによって、袋グリッパ42はワークを把持することができる。ワークを解放するには、制御装置4の制御により、温流体弁58と温流体ポンプ60を駆動し、温流体46を温流体流路48に流すことによって、硬化性媒体は、融点以上の温度になり液体となる。これによって袋グリッパ42はワークを解放する。 When a hardening medium that is solid at room temperature is sealed in the bag body 2, the hot fluid valve 58 and the hot fluid pump 60 are driven under the control of the control device 4, and the hot fluid 46 is caused to flow through the hot fluid flow path 48, so that the hardening medium becomes liquid at a temperature above the melting point. After that, the workpiece is pressed against the bag body 2, and the workpiece is wrapped in the bag body 2. Next, under the control of the control device 4, the hot fluid valve 58 and the hot fluid pump 60 are stopped to stop the flow of the hot fluid 46, while the cold fluid valve 59 and the cold fluid pump 61 are driven to cause the cold fluid 47 to flow through the cold fluid flow path 49, thereby cooling the hardening medium to below the freezing point, and when the bag body 2 hardens, the cold fluid valve 59 and the cold fluid pump 61 are stopped to stop the flow of the cold fluid 47. As a result, the bag body 2 hardens in a state in which it wraps the workpiece, and the bag gripper 42 can grip the workpiece. To release the workpiece, the hot fluid valve 58 and the hot fluid pump 60 are driven under the control of the control device 4 to cause the hot fluid 46 to flow through the hot fluid flow path 48, so that the hardenable medium reaches a temperature above its melting point and becomes liquid, causing the bag gripper 42 to release the workpiece.
常温で液体の硬化性媒体を袋体2に封入する場合、まずワークを袋体2に押し付け、ワークが袋体2に包まれた状態にする。その後、制御装置4の制御により、冷流体弁59と冷流体ポンプ61を駆動し、冷流体47を冷流体流路49に流すことによって、硬化性媒体を凝固点以下まで冷却し、袋体2を硬化させる。このことで、袋体2はワークを包み込んだ状態で硬化し、その結果、袋グリッパ42はワークを把持することができる。ワークを解放するには、制御装置4の制御により、冷流体弁59と冷流体ポンプ61を停止して冷流体47の流れを止める一方で、温流体弁58と温流体ポンプ60を駆動し、温流体46を温流体流路48に流すことによって、硬化性媒体は、融点以上の温度になり液体となる。これによって、袋グリッパ42はワークを解放する。 When sealing the hardening medium, which is liquid at room temperature, in the bag body 2, first the workpiece is pressed against the bag body 2 so that the workpiece is wrapped in the bag body 2. Then, under the control of the control device 4, the cold fluid valve 59 and the cold fluid pump 61 are driven, and the cold fluid 47 is caused to flow through the cold fluid flow path 49, thereby cooling the hardening medium to below the freezing point and hardening the bag body 2. As a result, the bag body 2 hardens while wrapping the workpiece, and as a result, the bag gripper 42 can grip the workpiece. To release the workpiece, under the control of the control device 4, the cold fluid valve 59 and the cold fluid pump 61 are stopped to stop the flow of the cold fluid 47, while the hot fluid valve 58 and the hot fluid pump 60 are driven to cause the hot fluid 46 to flow through the hot fluid flow path 48, so that the hardening medium becomes liquid at a temperature above the melting point. As a result, the bag gripper 42 releases the workpiece.
なお、ヒートパイプ44内の流路は、温流体46と冷流体47のそれぞれに対し1本ずつ配置されているが、これに限らず、温流体46と冷流体47で共用される1つの流路のみを配置し、ヒートパイプ44の上流側と下流側に設けた切替弁によって、流す流体を切り替えても良い。ヒートパイプ44は、鉄により形成されているが、これに限らず、例えば、アルミニウム又は銅により形成されても良い。熱伝導率が高い材料の方が、より早く硬化性媒体の温度を変化させることができるため望ましい。ヒートパイプ44は、円柱状であるが、これに限らず、例えば、六角柱状でも良い。温流体流路48および冷流体流路49は、それぞれU字状に形成されているが、これに限らず、例えば、U字状の管を螺旋状に巻いた形状に形成しても良い。温流体46及び冷流体47がヒートパイプ44に接触する表面積と、ヒートパイプ44と硬化性媒体が接触する表面積ができるだけ大きくなる方が、より早く硬化性媒体の温度を変化させることができるため望ましい。 In addition, the flow paths in the heat pipe 44 are arranged for each of the hot fluid 46 and the cold fluid 47, but this is not limited to the above, and only one flow path shared by the hot fluid 46 and the cold fluid 47 may be arranged, and the fluid to be passed may be switched by a switching valve provided on the upstream side and downstream side of the heat pipe 44. The heat pipe 44 is made of iron, but is not limited to this, and may be made of, for example, aluminum or copper. A material with a high thermal conductivity is preferable because it can change the temperature of the hardenable medium more quickly. The heat pipe 44 is cylindrical, but is not limited to this, and may be, for example, a hexagonal column. The hot fluid flow path 48 and the cold fluid flow path 49 are each formed in a U-shape, but are not limited to this, and may be formed in a shape of a U-shaped tube wound in a spiral. It is preferable that the surface area of the hot fluid 46 and the cold fluid 47 in contact with the heat pipe 44 and the surface area of the heat pipe 44 in contact with the hardenable medium are as large as possible, because the temperature of the hardenable medium can be changed more quickly.
[実施形態の変形例]
本開示は、これまでに説明した実施形態に示されたものに限られないことはいうまでもなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形を加えることができる。また、上記実施形態及び以下に示される変形例は、正常に機能する限り、どのように組み合わせても良い。
[Modification of the embodiment]
Needless to say, the present disclosure is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present disclosure. Furthermore, the above embodiments and the modifications described below may be combined in any way as long as they function normally.
例えば、第2実施形態における袋グリッパ26、第3実施形態における袋グリッパ28、第4実施形態における袋グリッパ34、第5実施形態における袋グリッパ36は、第1実施形態にて例示した把持システム、治具システム、脚ロボットシステムに適用することが可能である。 For example, the bag gripper 26 in the second embodiment, the bag gripper 28 in the third embodiment, the bag gripper 34 in the fourth embodiment, and the bag gripper 36 in the fifth embodiment can be applied to the gripping system, jig system, and legged robot system exemplified in the first embodiment.
本開示の膜袋複合体は、袋体の変形可能な容量を増大することで、より多種のワークを安定して把持または操作する効果を有し、多品種少量生産等のFAの用途の他、配達ロボットなどサービスロボットにも適用できる。また、本開示の膜袋複合体は、袋体の水密性または気密性を高めることで、水中や大気が薄い場所における探査ロボットにも適用できる。 The membrane bag composite of the present disclosure has the effect of stably gripping or manipulating a wider variety of workpieces by increasing the deformable capacity of the bag body, and can be applied to factory automation applications such as high-mix low-volume production, as well as service robots such as delivery robots. In addition, the membrane bag composite of the present disclosure can be applied to exploration robots in water or in places with thin air by increasing the watertightness or airtightness of the bag body.
1,26,28,34,36,42 袋グリッパ
2 袋体
3 筐体
4 制御装置
5 接続部材
6 ワーク
7 ベース部材
8 磁気粘性流体
9 筒状部材
10 シール部材
11 磁石
11a N極
11b S極
12 磁石固定部材
13 直動アクチュエータ
13A 本体
13B 移動子
14 筒状部材側弾性要素
15 磁石側弾性要素
16 ガイド機構
17 磁力線
18 ロボットアーム
19 手先部
20 ロボット支持台
21 2指グリッパ
22 2指グリッパ爪部
23 仕掛品
24 脚ロボット
25 地面
27 磁性粉体
29 電気粘性流体
30 高圧電線
31 高圧電極
31a 陰極
31b 陽極
32 高圧電極側弾性要素
33 電気力線
35 誘電性粉体
37 回転アクチュエータ
38 ワイヤ
39 駆動プーリ
40 従動プーリ
41 回転アクチュエータ配線
43 酢酸ナトリウム水溶液
44 ヒートパイプ
45 ヒートパイプ側弾性要素
46 温流体
47 冷流体
48 温流体流路
49 冷流体流路
50 温流体供給パイプ
51 温流体排出パイプ
52 冷流体供給パイプ
53 冷流体排出パイプ
54 温流体タンク
55 冷流体タンク
56 加温器
57 冷却器
58 温流体弁
59 冷流体弁
60 温流体ポンプ
61 冷流体ポンプ
62 硬化トリガ駆動器
63 硬化トリガ板
64 硬化トリガ板支持部材
65 硬化トリガ機構
1, 26, 28, 34, 36, 42 Bag gripper 2 Bag body 3 Housing 4 Control device 5 Connection member 6 Work 7 Base member 8 Magnetorheological fluid 9 Cylindrical member 10 Sealing member 11 Magnet 11a N pole 11b S pole 12 Magnet fixing member 13 Linear actuator 13A Main body 13B Moving element 14 Cylindrical member side elastic element 15 Magnet side elastic element 16 Guide mechanism 17 Magnetic field lines 18 Robot arm 19 Hand 20 Robot support base 21 Two-finger gripper 22 Two-finger gripper claw 23 Work in progress 24 Legged robot 25 Ground 27 Magnetic powder 29 Electrorheological fluid 30 High-voltage wire 31 High-voltage electrode 31a Cathode 31b anode 32 high voltage electrode side elastic element 33 electric field lines 35 dielectric powder 37 rotary actuator 38 wire 39 driving pulley 40 driven pulley 41 rotary actuator wiring 43 sodium acetate aqueous solution 44 heat pipe 45 heat pipe side elastic element 46 hot fluid 47 cold fluid 48 hot fluid flow path 49 cold fluid flow path 50 hot fluid supply pipe 51 hot fluid discharge pipe 52 cold fluid supply pipe 53 cold fluid discharge pipe 54 hot fluid tank 55 cold fluid tank 56 heater 57 cooler 58 hot fluid valve 59 cold fluid valve 60 hot fluid pump 61 cold fluid pump 62 hardening trigger driver 63 hardening trigger plate 64 hardening trigger plate support member 65 hardening trigger mechanism
Claims (11)
前記袋体の前記開口を塞ぐように配置されたベース部材であって、前記袋体の内部と外部とを連通する連通孔を有する前記ベース部材と、
前記連通孔の中心軸方向に移動可能なように、前記連通孔に挿通された硬化部と、を有し、
前記硬化部は、前記硬化性媒体を硬化させることにより、前記袋体を任意の形状に保持する、
膜袋複合体。 A flexible bag having an opening, the bag being filled with a hardenable medium made of a fluid or a powder;
a base member disposed to close the opening of the bag body, the base member having a communication hole that communicates between the inside and the outside of the bag body;
a hardened portion inserted into the communication hole so as to be movable in the direction of a central axis of the communication hole,
The hardening unit hardens the hardenable medium to hold the bag body in a desired shape.
Membrane bag complex.
請求項1に記載の膜袋複合体。 The bag body conforms to the shape of the workpiece by a pressing force that presses the workpiece against the bag body.
The membrane bag complex according to claim 1.
前記硬化部は、磁性または誘電性を用いて、前記硬化性媒体を硬化させる、
請求項1または2に記載の膜袋複合体。 The curable medium has magnetic or dielectric properties;
The hardening unit hardens the hardenable medium using magnetic or dielectric properties.
The membrane bag complex according to claim 1 or 2.
前記硬化部は、磁石を備える、
請求項3に記載の膜袋複合体。 The hardenable medium is magnetic;
The hardening portion includes a magnet.
The membrane bag complex according to claim 3.
前記ベース部材は、前記袋体の水密性または気密性が保たれた状態で、前記硬化部が移動可能なように構成された、
請求項4に記載の膜袋複合体。 the hardenable medium is a magnetic fluid;
The base member is configured so that the hardening portion can move while the watertightness or airtightness of the bag body is maintained.
The membrane bag complex according to claim 4.
請求項4に記載の膜袋複合体。 The hardenable medium is a magnetic powder.
The membrane bag complex according to claim 4.
前記硬化部は、電極を備える、
請求項3に記載の膜袋複合体。 The curable medium has dielectric properties;
The hardening portion includes an electrode.
The membrane bag complex according to claim 3.
前記ベース部材は、前記袋体の水密性または気密性が保たれた状態で、前記硬化部が移動可能なように構成された、
請求項7に記載の膜袋複合体。 the hardenable medium is an electrorheological fluid;
The base member is configured so that the hardening portion can move while the watertightness or airtightness of the bag body is maintained.
The membrane bag complex according to claim 7.
請求項7に記載の膜袋複合体。 The hardenable medium is a dielectric powder.
The membrane bag complex according to claim 7.
前記ベース部材は、前記袋体の水密性または気密性が保たれた状態で、前記硬化部が移動可能なように構成され、
前記硬化部は、前記硬化性媒体の温度を下げることにより、前記硬化性媒体を硬化させる、
請求項2に記載の膜袋複合体。 The hardenable medium is a fluid that hardens upon a decrease in temperature;
The base member is configured so that the hardening portion is movable while the watertightness or airtightness of the bag body is maintained,
The hardening unit hardens the hardenable medium by lowering the temperature of the hardenable medium.
The membrane bag complex according to claim 2.
請求項10に記載の膜袋複合体。 The hardening unit hardens the hardenable medium by applying an impact to the hardenable medium in a supercooled state.
The membrane bag complex according to claim 10.
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Patent Citations (4)
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