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改質磁性流体及びこの改質磁性流体を用いた把持機構並びに把持装置

国内特許コード P170014273
整理番号 (S2014-0404-N0)
掲載日 2017年6月26日
出願番号 特願2016-511626
出願日 平成27年3月27日(2015.3.27)
国際出願番号 JP2015059671
国際公開番号 WO2015152062
国際出願日 平成27年3月27日(2015.3.27)
国際公開日 平成27年10月8日(2015.10.8)
優先権データ
  • 特願2014-072632 (2014.3.31) JP
発明者
  • 西田 健
  • 岡谷 勇希
  • 國本 研一
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
  • 前田機工株式会社
発明の名称 改質磁性流体及びこの改質磁性流体を用いた把持機構並びに把持装置
発明の概要 ベース液と、ベース液中に分散状態で存在する強磁性体微粒子25とを有する磁性流体27に、強磁性体微粒子25のサイズより大きく強磁性体微粒子25の比重より小さい非磁性粉体26を混入し、磁化時の保持強度を向上した改質磁性流体11と、この改質磁性流体11を用いた把持機構10及び把持装置30。
従来技術、競合技術の概要


非特許文献1に示すように、液体中に10nm、数μmサイズの強磁性超微粒子を界面活性剤等を用いて、極めて安定に分散させたコロイド溶液からなる磁性流体(MR流体)が知られている。そして、この磁性流体を、ダンパ、アクチュエータ、シール、クラッチに使用することが開示されている。また、特許文献1には、磁性流体に使用される平均粒径が0.1~25μm、最大粒径が50μm以下のFe基合金で形成される金属粉末が開示され、特許文献2には、アニオン、カチオンを含むイオン性流体に、平均粒径が0.1~500μmの分散した磁性粒子を含む磁性流体組成物が開示されている。
特許文献3には、このような磁性流体の構成及びその製造方法が開示され、特許文献4には、この磁性流体を用いた物品の把持装置も提案されている。



また、産業用ロボットのエンドエフェクタ(把持機構)は、多様な作業工程に合わせて様々なものが存在する。物体把持に使用するエンドエフェクタを特にグリッパと呼び、対象の形状や姿勢に応じた適切なグリッパへの自動交換は、産業用ロボットの作業工程では一般的である。しかし、適切なグリッパの選定や交換作業、選定されたグリッパによる対象の把持計画、把持開始から完了までの対象の姿勢推定などのために複雑な計算が必要であり、これら一連の作業は、ロボットによる効率的な作業のボトルネックになっている。現在までに、エンドエフェクタの形状や機構、把持計画に関する数多くの研究が行われており、近年、把持物体の姿勢認識とグリッパの交換の手順を省略し、作業効率を向上させるために非特許文献2に示すような、真空を利用して多様な形状物を自在に把持するエンドエフェクタ(ユニバーサルジャミンググリッパ、以下単に「グリッパ」と称する)の発明が報告されている。



このグリッパ70の概要を図8に示すが、グリッパ70はロボットアームの先部に取付けられる支持部材71と、支持部材71の下部に装着されるゴム球体72と、ゴム球体72を支持部材71の下部に取外し可能に取付ける締結リング73と、ゴム球体72内に収納されるコーヒー豆の粉74と、支持部材71の排気口75、76に接続される図示しない真空ポンプとを有している。このグリッパ70の使用にあっては、1)対象物にゴム球体72を押し当てゴム球体72を対象物の形状に倣わせる、2)真空ポンプを動作させてゴム球体72内の空気を抜き、ジャミング現象によりゴム球体72を固化させる、3)ロボットアームを動作させ対象物を持ち上げるという動作を行う。

産業上の利用分野


本発明は、強磁性体の微粒子を液体中に分散させた磁性流体を更に改良した改質磁性流体及びこれを用いた把持機構並びに把持装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ベース液と、該ベース液中に分散状態で存在する強磁性体微粒子とを有する磁性流体に、前記強磁性体微粒子のサイズより大きく該強磁性体微粒子の比重より小さい非磁性粉体を混入し、磁化時の保持強度を向上したことを特徴とする改質磁性流体。

【請求項2】
請求項1記載の改質磁性流体において、前記非磁性粉体は、ガラス、プラスチック又はセラミックのパウダーからなることを特徴とする改質磁性流体。

【請求項3】
請求項1記載の改質磁性流体において、前記非磁性粉体は発泡プラスチックからなることを特徴とする改質磁性流体。

【請求項4】
請求項1~3のいずれか1記載の改質磁性流体において、前記非磁性粉体の粒径は2mm以下であることを特徴とする改質磁性流体。

【請求項5】
請求項1~4のいずれか1記載の改質磁性流体において、該改質磁性流体中の前記磁性流体の割合は、40~80%の範囲にあることを特徴とする改質磁性流体。

【請求項6】
請求項1~5のいずれか1記載の改質磁気流体において,前記磁性流体はMR流体であることを特徴とする改質磁気流体。

【請求項7】
請求項1~6のいずれか1記載の改質磁性流体を用いる把持機構であって、前記改質磁性流体が収納された柔軟性を有する袋体と、該袋体の一側に配置され前記袋体に磁場をかけることが可能な電磁石とを有する把持機構。

【請求項8】
請求項7記載の把持機構において、前記電磁石は中央の磁極部とその周囲にある有底円筒状のヨーク部と前記磁極部に巻回されたコイルとを有し、前記ヨーク部の開放端に前記改質磁性流体が充填された前記袋体が密封状態で取付けられていることを特徴とする把持機構。

【請求項9】
請求項8記載の把持機構において、前記袋体への前記改質磁性流体の充填率は40~70%であることを特徴とする把持機構。

【請求項10】
請求項7~9のいずれか1記載の把持機構において、前記袋体はフランジ付きの半球状となっていることを特徴とする把持機構。

【請求項11】
請求項7~10のいずれか1記載の把持機構を、ロボットアームの先側に取付けたことを特徴とする把持装置。

【請求項12】
請求項7~10のいずれか1記載の把持機構を、間隔を制御できるロボットの挟持部にそれぞれ設けて、対向させたことを特徴とする把持装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016511626thum.jpg
出願権利状態 公開
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