JP2003165085A - 把持装置 - Google Patents
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/104—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
- B23B31/12—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable
- B23B31/16—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable moving radially
- B23B31/1627—Details of the jaws
- B23B31/16275—Form of the jaws
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
- B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
- B25J15/10—Gripping heads and other end effectors having finger members with three or more finger members
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- Y10S294/902—Gripping element
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- Y10T279/19—Radially reciprocating jaws
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Y10T279/19—Radially reciprocating jaws
- Y10T279/1986—Jaws
Abstract
(57)【要約】
【課題】 把持具と被把持物体との間の転がり接
触を利用して、把持具と被把持物体との間の滑りが生じ
ることなく安定な把持状態へ滑らかに遷移できるように
する。 【解決手段】 互いに接離可能に連動して支持フレー
ムの同一直線上を移動可能に取り付けられた複数対の把
持具１０５、１０６及び１０７、１０８は、夫々独立し
て可動であり、これらの把持具は、夫々被把持物体に当
接する当接部１１３を有し、当接部１１３は、被把持物
体を把持する際に、複数対の把持具の移動平面の法線に
平行な軸の周りを被把持物体と転がり接触を保つように
回転可能に設けられている。
触を利用して、把持具と被把持物体との間の滑りが生じ
ることなく安定な把持状態へ滑らかに遷移できるように
する。 【解決手段】 互いに接離可能に連動して支持フレー
ムの同一直線上を移動可能に取り付けられた複数対の把
持具１０５、１０６及び１０７、１０８は、夫々独立し
て可動であり、これらの把持具は、夫々被把持物体に当
接する当接部１１３を有し、当接部１１３は、被把持物
体を把持する際に、複数対の把持具の移動平面の法線に
平行な軸の周りを被把持物体と転がり接触を保つように
回転可能に設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボット、
介助ロボット、家庭用ロボット等ロボット、あるいは各
種製造工程の搬送機器、自動化装置等において各種の工
作物、あるいはコップ等の日用品その他各種物体を把持
する把持装置に関する。
介助ロボット、家庭用ロボット等ロボット、あるいは各
種製造工程の搬送機器、自動化装置等において各種の工
作物、あるいはコップ等の日用品その他各種物体を把持
する把持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の工業用ロボットの把持装置とし
て、特開平４−１５９０９２号公報の図１及び図２に示
されているような把持装置１がある。これは、ベース１
上に設けられたエアシリンダ５ａ〜５ｃによりピストン
７を介し、しかもリンク３ａ〜３ｃ及び回転板４により
同期して動作され、被把持物９を把持する補助爪６を有
する、検出器８付きの把持爪２ａ〜２ｃを設けたもので
ある。このような従来の把持装置は、複数の把持爪に対
応してエアシリンダ等の駆動装置が設けられており、機
構が複雑であった。
て、特開平４−１５９０９２号公報の図１及び図２に示
されているような把持装置１がある。これは、ベース１
上に設けられたエアシリンダ５ａ〜５ｃによりピストン
７を介し、しかもリンク３ａ〜３ｃ及び回転板４により
同期して動作され、被把持物９を把持する補助爪６を有
する、検出器８付きの把持爪２ａ〜２ｃを設けたもので
ある。このような従来の把持装置は、複数の把持爪に対
応してエアシリンダ等の駆動装置が設けられており、機
構が複雑であった。
【０００３】その他、ロープでプーリーを介して駆動す
るタイプの把持装置は、特開昭５２−９１２６６号公
報、実開昭６１−６４９８５号公報等において紹介され
ているが、一対の把持具のみを用いるものであったり、
プーリーや歯車等を多数設け機構が複雑なものであっ
た。
るタイプの把持装置は、特開昭５２−９１２６６号公
報、実開昭６１−６４９８５号公報等において紹介され
ているが、一対の把持具のみを用いるものであったり、
プーリーや歯車等を多数設け機構が複雑なものであっ
た。
【０００４】そこで、本発明者は、把持装置の把持具を
駆動するモータ等の駆動源を単一として、構造が簡単か
つ軽量、コンパクトにするとともに、被把持物体の形状
に依らず複数の把持具の全てが均等な把持力を有するこ
とにより、被把持物体を精密かつ安定に把持することが
出来、しかも不均一な把持力に起因する被把持物体の破
損等を防止できるようにすることを目的として、一本の
ロープを利用した駆動力を把持具に伝達する機構を有す
る把持装置をすでに先行発明として提案している（特許
第３１７４８４８号参照。）。
駆動するモータ等の駆動源を単一として、構造が簡単か
つ軽量、コンパクトにするとともに、被把持物体の形状
に依らず複数の把持具の全てが均等な把持力を有するこ
とにより、被把持物体を精密かつ安定に把持することが
出来、しかも不均一な把持力に起因する被把持物体の破
損等を防止できるようにすることを目的として、一本の
ロープを利用した駆動力を把持具に伝達する機構を有す
る把持装置をすでに先行発明として提案している（特許
第３１７４８４８号参照。）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この先行発
明では、駆動ロープに張力を与えたとき、把持具と被把
持物体との間の摩擦力のために十分安定な把持状態に至
る前に把持動作が停止することがあった。このような状
態で外力が作用したり、把持力をさらに増加させるため
に駆動ロープの張力を増していったりすると、把持状態
がさらに安定な状態へ遷移しようとし、その際、被把持
物体と把持具との間で滑りが発生し、一時的に不安定な
把持状態が生じてしまい、被把持物体が落下する等の問
題があった。
明では、駆動ロープに張力を与えたとき、把持具と被把
持物体との間の摩擦力のために十分安定な把持状態に至
る前に把持動作が停止することがあった。このような状
態で外力が作用したり、把持力をさらに増加させるため
に駆動ロープの張力を増していったりすると、把持状態
がさらに安定な状態へ遷移しようとし、その際、被把持
物体と把持具との間で滑りが発生し、一時的に不安定な
把持状態が生じてしまい、被把持物体が落下する等の問
題があった。
【０００６】本発明は、上記先行発明の問題を解決する
ことを目的とするものであり、把持具と被把持物体との
間の転がり接触を利用して、把持具と被把持物体との間
に滑りが生じることなく安定な把持状態へ滑らかに遷移
できるようにした把持装置を実現することを課題とす
る。
ことを目的とするものであり、把持具と被把持物体との
間の転がり接触を利用して、把持具と被把持物体との間
に滑りが生じることなく安定な把持状態へ滑らかに遷移
できるようにした把持装置を実現することを課題とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、支持フレームと、互いに接離可能に連動し
て上記支持フレームの同一直線上又は互いに平行な直線
上を移動可能に取り付けられた一対の把持具の複数から
成る夫々が独立して可動な複数対の把持具と、上記複数
対の把持具の夫々の対の二つの把持具の一方に取り付け
られた把持具プーリーと、上記支持フレームに取り付け
られたフレームプーリーと、上記把持具プーリー及び上
記フレームプーリーにかけ渡され、その一端は一方向に
引っ張ることが可能であり、その他端は支持フレームに
固定された一本の駆動ロープと、上記一本の駆動ロープ
を引っ張る駆動源とを具備し、上記駆動源によって上記
駆動ロープを引っ張ると、上記複数対の把持具の夫々の
対では上記把持具が互いに対称に連動して移動しなが
ら、また夫々の対が互いに独立して被把持物体を把持す
る方向に移動する把持装置において、上記複数対の把持
具は、上記被把持物体を把持する際に該被把持物体に当
接する当接部を有し、上記複数対の把持具の当接部の少
なくとも１以上は、上記被把持物体を把持する際に、上
記複数対の把持具の移動平面の法線と平行な軸の周りを
上記被把持物体と転がり接触を保つように回転可能に設
けられていることを特徴とする把持装置を提供する。
するために、支持フレームと、互いに接離可能に連動し
て上記支持フレームの同一直線上又は互いに平行な直線
上を移動可能に取り付けられた一対の把持具の複数から
成る夫々が独立して可動な複数対の把持具と、上記複数
対の把持具の夫々の対の二つの把持具の一方に取り付け
られた把持具プーリーと、上記支持フレームに取り付け
られたフレームプーリーと、上記把持具プーリー及び上
記フレームプーリーにかけ渡され、その一端は一方向に
引っ張ることが可能であり、その他端は支持フレームに
固定された一本の駆動ロープと、上記一本の駆動ロープ
を引っ張る駆動源とを具備し、上記駆動源によって上記
駆動ロープを引っ張ると、上記複数対の把持具の夫々の
対では上記把持具が互いに対称に連動して移動しなが
ら、また夫々の対が互いに独立して被把持物体を把持す
る方向に移動する把持装置において、上記複数対の把持
具は、上記被把持物体を把持する際に該被把持物体に当
接する当接部を有し、上記複数対の把持具の当接部の少
なくとも１以上は、上記被把持物体を把持する際に、上
記複数対の把持具の移動平面の法線と平行な軸の周りを
上記被把持物体と転がり接触を保つように回転可能に設
けられていることを特徴とする把持装置を提供する。
【０００８】上記当接部の回転を制動する制動器を設
け、該制動器は、回転を拘束又は回転抵抗を調整できる
ようにした構成としてもよい。
け、該制動器は、回転を拘束又は回転抵抗を調整できる
ようにした構成としてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係る把持装置の実施の形
態を実施例に基づいて図面を参照して、以下説明する。
態を実施例に基づいて図面を参照して、以下説明する。
【００１０】図３及び図４は、本発明の前提とする把持
機構の基本的な原理を説明する概念図である。図３
（ａ）において、二対の把持具１０、１１及び１２、１
３により被把持物体１４を把持する場合に、二対の把持
具１０、１１及び１２、１３には、夫々の対が独立して
把持中心Ｏから対称に連動して動く機構が予め設けてあ
る。
機構の基本的な原理を説明する概念図である。図３
（ａ）において、二対の把持具１０、１１及び１２、１
３により被把持物体１４を把持する場合に、二対の把持
具１０、１１及び１２、１３には、夫々の対が独立して
把持中心Ｏから対称に連動して動く機構が予め設けてあ
る。
【００１１】図３（ｂ）において、二対の把持具１０、
１１及び１２、１３の夫々の対は、互いに連動して接近
したり離れたりすることが可能なように、図示しない基
盤（支持フレーム）上に移動可能に設けられている。各
対の中の一つの把持具１０、１２には把持具プーリー１
５、１６が設けられている。
１１及び１２、１３の夫々の対は、互いに連動して接近
したり離れたりすることが可能なように、図示しない基
盤（支持フレーム）上に移動可能に設けられている。各
対の中の一つの把持具１０、１２には把持具プーリー１
５、１６が設けられている。
【００１２】さらに、基盤にフレームプーリー１７、１
８が設けられている。これらのプーリー１５〜１８に一
本のロープ１９がかけ渡されており、その一端は矢印Ｆ
方向に引っ張ることが可能であり、他端は基盤に固着さ
れている。今、ロープ１９の一端を矢印Ｆ方向に引っ張
ると、ロープ１９により把持具プーリー１５、１６が中
央方向に移動し、これに連動して把持具１１、１３が中
央に寄り、結局二対の把持具１０、１１及び１２、１３
により被把持物体を把持することができる。
８が設けられている。これらのプーリー１５〜１８に一
本のロープ１９がかけ渡されており、その一端は矢印Ｆ
方向に引っ張ることが可能であり、他端は基盤に固着さ
れている。今、ロープ１９の一端を矢印Ｆ方向に引っ張
ると、ロープ１９により把持具プーリー１５、１６が中
央方向に移動し、これに連動して把持具１１、１３が中
央に寄り、結局二対の把持具１０、１１及び１２、１３
により被把持物体を把持することができる。
【００１３】このような原理により、図４（ａ）〜
（ｄ）に示すように各種の形状の物体を、二対の把持具
により均等、精密かつ安定して把持することができる。
（ｄ）に示すように各種の形状の物体を、二対の把持具
により均等、精密かつ安定して把持することができる。
【００１４】本発明に係る把持装置１０１は、上記基本
的原理に基づく把持機構を前提としており、その実施例
を図５〜１０において説明する。把持装置１０１は、基
盤（支持フレーム）１０２を有する。この基盤１０２を
介して把持装置１０１はロボットや自動化装置等の可動
部分の先端等に固定される。基盤１０２の周縁にはフラ
ンジ部１０３が形成されている。又、頂部は蓋板１０４
で閉じられている。
的原理に基づく把持機構を前提としており、その実施例
を図５〜１０において説明する。把持装置１０１は、基
盤（支持フレーム）１０２を有する。この基盤１０２を
介して把持装置１０１はロボットや自動化装置等の可動
部分の先端等に固定される。基盤１０２の周縁にはフラ
ンジ部１０３が形成されている。又、頂部は蓋板１０４
で閉じられている。
【００１５】基盤１０２上に、二対の把持具１０５、１
０６及び１０７、１０８が基盤１０２の中心から放射状
に設けられている。二対の把持具１０５、１０６及び１
０７、１０８は、夫々支持杆１０９、支持杆１０９に沿
って支持杆１０９に固定されたレール１１０、支持杆１
０９の外端から基盤１０２の中心に向けて伸設された把
持杆１１１を備えている。
０６及び１０７、１０８が基盤１０２の中心から放射状
に設けられている。二対の把持具１０５、１０６及び１
０７、１０８は、夫々支持杆１０９、支持杆１０９に沿
って支持杆１０９に固定されたレール１１０、支持杆１
０９の外端から基盤１０２の中心に向けて伸設された把
持杆１１１を備えている。
【００１６】さらに基盤１０２上には、４つのリニアガ
イド１１２が設けられており、二対の把持具１０５、１
０６及び１０７、１０８の夫々のレール１１０は、夫々
対応するリニアガイド１１２により放射方向にガイドさ
れ。これによって、二対の把持具１０５、１０６及び１
０７、１０８が、基盤１０２上で放射方向に直線的に移
動可能である。
イド１１２が設けられており、二対の把持具１０５、１
０６及び１０７、１０８の夫々のレール１１０は、夫々
対応するリニアガイド１１２により放射方向にガイドさ
れ。これによって、二対の把持具１０５、１０６及び１
０７、１０８が、基盤１０２上で放射方向に直線的に移
動可能である。
【００１７】さらに、夫々の把持具対１０５、１０６又
は１０７、１０８は、ラックとピニオン或いはプーリー
と連動ベルト等により、一方の把持具１０５又は１０７
が外方に移動するとこれと連動して他方の把持具１０
６、１０８が互いに離れる方向に移動し、逆に一方の把
持具１０５、１０７が内方に移動するとこれと連動して
他方の把持具１０６、１０８が互いに近寄る方向に移動
するような把持具連動機構により互いに連動して基盤上
を移動するように構成されている。
は１０７、１０８は、ラックとピニオン或いはプーリー
と連動ベルト等により、一方の把持具１０５又は１０７
が外方に移動するとこれと連動して他方の把持具１０
６、１０８が互いに離れる方向に移動し、逆に一方の把
持具１０５、１０７が内方に移動するとこれと連動して
他方の把持具１０６、１０８が互いに近寄る方向に移動
するような把持具連動機構により互いに連動して基盤上
を移動するように構成されている。
【００１８】図７は、把持具連動機構の一例を示すもの
である。夫々の把持具対１０５、１０６又は１０７、１
０８の支持杆１０９は、基盤１０２に固定されたプーリ
ー１１８で折り返されるように掛け渡された連動ベルト
１１９で互いに結合されている。これにより、一対の把
持具の一方の把持具１０５、１０７が移動するとこれに
連動して他方の把持具１０６、１０８が対称に移動す
る。
である。夫々の把持具対１０５、１０６又は１０７、１
０８の支持杆１０９は、基盤１０２に固定されたプーリ
ー１１８で折り返されるように掛け渡された連動ベルト
１１９で互いに結合されている。これにより、一対の把
持具の一方の把持具１０５、１０７が移動するとこれに
連動して他方の把持具１０６、１０８が対称に移動す
る。
【００１９】二対の把持具の各把持杆１１１の内端に
は、二対の把持具１０５、１０６及び１０７、１０８の
移動面（基盤１０２の面）の法線と平行に伸びる、被把
持物体を把持する際に被把持物体に当接する当接部１１
３が形成されている。当接部１１３の詳細な構造につい
ては後述する。
は、二対の把持具１０５、１０６及び１０７、１０８の
移動面（基盤１０２の面）の法線と平行に伸びる、被把
持物体を把持する際に被把持物体に当接する当接部１１
３が形成されている。当接部１１３の詳細な構造につい
ては後述する。
【００２０】把持装置１０１は、夫々一対の把持具１０
５、１０６及び１０７、１０８が互いに離れる方向に常
時付勢する把持具解放機構と、被把持物体を把持すると
きに互いに近づく方向に駆動する把持具駆動機構とを有
し、この把持具解放機構及び把持具駆動機構により、被
把持物体を解放又は把持するように作動される。
５、１０６及び１０７、１０８が互いに離れる方向に常
時付勢する把持具解放機構と、被把持物体を把持すると
きに互いに近づく方向に駆動する把持具駆動機構とを有
し、この把持具解放機構及び把持具駆動機構により、被
把持物体を解放又は把持するように作動される。
【００２１】まず、把持具解放機構について説明する。
図６において、把持具１０５、１０７には、夫々の支持
杆１０９に解放ロープ１１４の一端が取り付けられてお
り、他端はプーリー１１５を介して解放ロープ巻き取り
ドラム１１６に巻き付けられている。解放ロープ巻き取
りドラム１１６は、同軸に配設されたぜんまいバネ１１
７により、巻き取り方向（図６の反時計方向）に回動付
勢されている。
図６において、把持具１０５、１０７には、夫々の支持
杆１０９に解放ロープ１１４の一端が取り付けられてお
り、他端はプーリー１１５を介して解放ロープ巻き取り
ドラム１１６に巻き付けられている。解放ロープ巻き取
りドラム１１６は、同軸に配設されたぜんまいバネ１１
７により、巻き取り方向（図６の反時計方向）に回動付
勢されている。
【００２２】この把持具解放機構により、常時は、解放
ロープ巻き取りドラム１１６に解放ロープ１１４が巻き
取られる方向に付勢されているので、解放ロープ１１４
により、夫々の対における一方の把持具１０５、１０７
が、基盤１０２の放射方向外方に向かって付勢され、さ
らに、把持具連動機構を介して、夫々の対における他方
の把持具１０６、１０８も同様に基盤１０２の中心から
放射方向外方に向かって付勢されている。即ち、常時
は、上記二対の把持具を構成する各対の把持具１０５、
１０６又は１０７、１０８は互いに離れる方向に付勢さ
れている。
ロープ巻き取りドラム１１６に解放ロープ１１４が巻き
取られる方向に付勢されているので、解放ロープ１１４
により、夫々の対における一方の把持具１０５、１０７
が、基盤１０２の放射方向外方に向かって付勢され、さ
らに、把持具連動機構を介して、夫々の対における他方
の把持具１０６、１０８も同様に基盤１０２の中心から
放射方向外方に向かって付勢されている。即ち、常時
は、上記二対の把持具を構成する各対の把持具１０５、
１０６又は１０７、１０８は互いに離れる方向に付勢さ
れている。
【００２３】次に把持具駆動機構について説明する。二
対の把持具１０５、１０６及び１０７、１０８の上記一
方の把持具１０５、１０７に把持具プーリー１２０、１
２１を設ける。又、基盤１０２上にフレームプーリー１
２２、１２３を設ける。これらの把持具プーリー１２
０、１２１及びフレームプーリー１２２、１２３に一本
の駆動ロープ１２４をかけわたし、その一端を駆動ロー
プ巻き取りドラム１２５に巻き付け、他端を基盤１０２
に取り付ける。
対の把持具１０５、１０６及び１０７、１０８の上記一
方の把持具１０５、１０７に把持具プーリー１２０、１
２１を設ける。又、基盤１０２上にフレームプーリー１
２２、１２３を設ける。これらの把持具プーリー１２
０、１２１及びフレームプーリー１２２、１２３に一本
の駆動ロープ１２４をかけわたし、その一端を駆動ロー
プ巻き取りドラム１２５に巻き付け、他端を基盤１０２
に取り付ける。
【００２４】駆動ロープ巻き取りドラム１２５は、正転
・逆転可能なモータ１２７により、駆動ロープ１２４の
巻き取り及び巻きほぐしが可能なように回転駆動され
る。
・逆転可能なモータ１２７により、駆動ロープ１２４の
巻き取り及び巻きほぐしが可能なように回転駆動され
る。
【００２５】本発明の特徴的な構成は、複数対の把持具
に夫々設けられている被把持物体に当接する当接部のう
ち、少なくとも１以上の把持具に係る当接部が、被把持
物体を把持する際に、複数対の把持具の移動平面の法線
と平行な軸の周りを被把持物体と転がり接触を保つよう
に回転する回転機構が設けられている点である。
に夫々設けられている被把持物体に当接する当接部のう
ち、少なくとも１以上の把持具に係る当接部が、被把持
物体を把持する際に、複数対の把持具の移動平面の法線
と平行な軸の周りを被把持物体と転がり接触を保つよう
に回転する回転機構が設けられている点である。
【００２６】本実施例では、上記の通り二対の把持具１
０５、１０６及び１０７、１０８の夫々の内端上部に、
被把持物体と当接し把持する当接部１１３が設けられて
いるが、このうち少なくとも１以上の把持具の当接部１
１３は、図８〜１０に示すような回転機構により、二対
の把持具の移動平面の法線に平行な軸の周りを被把持物
体と転がり接触を保つように回転可能に設けられてい
る。
０５、１０６及び１０７、１０８の夫々の内端上部に、
被把持物体と当接し把持する当接部１１３が設けられて
いるが、このうち少なくとも１以上の把持具の当接部１
１３は、図８〜１０に示すような回転機構により、二対
の把持具の移動平面の法線に平行な軸の周りを被把持物
体と転がり接触を保つように回転可能に設けられてい
る。
【００２７】図８において、当接部１１３は、支持軸１
２８と当接体１２９（本実施例では円筒体）とから成
り、支持軸１２８は、把持具１０５、１０６、１０７、
１０８（図８では把持具１０５のみを示すが、他の把持
具１０６、１０７、１０８についても同じである。）の
夫々の把持杆１１１の放射方向の内端にベアリング１３
０を介してその軸芯ｏを中心に回転可能に取り付けられ
ている。
２８と当接体１２９（本実施例では円筒体）とから成
り、支持軸１２８は、把持具１０５、１０６、１０７、
１０８（図８では把持具１０５のみを示すが、他の把持
具１０６、１０７、１０８についても同じである。）の
夫々の把持杆１１１の放射方向の内端にベアリング１３
０を介してその軸芯ｏを中心に回転可能に取り付けられ
ている。
【００２８】この支持軸１２８に、当接体１２９が装着
されている。よって、このような構成の当接部１１３
は、支持軸１２８の軸芯ｏを中心に回転可能であり、被
把持物体を把持する際に被把持物体に転がり接触するこ
とが可能である。
されている。よって、このような構成の当接部１１３
は、支持軸１２８の軸芯ｏを中心に回転可能であり、被
把持物体を把持する際に被把持物体に転がり接触するこ
とが可能である。
【００２９】本実施例では、上記のとおり、当接部１１
３は支持軸１２８の軸芯ｏを中心に回転可能であり、被
把持物体を把持する際に被把持物体に転がり接触するこ
とを可能としたものであるが、上記当接部１１３は、上
記被把持物体を把持する際に、上記二対の把持具１０
５、１０６及び１０７、１０８の移動面の法線に平行な
軸の周りを上記被把持物体と転がり接触を保つように回
転可能に設けられていればよいのであって、そのための
具体的な構成は上記以外にいろいろな実施の態様がある
ことは言うまでもない。
３は支持軸１２８の軸芯ｏを中心に回転可能であり、被
把持物体を把持する際に被把持物体に転がり接触するこ
とを可能としたものであるが、上記当接部１１３は、上
記被把持物体を把持する際に、上記二対の把持具１０
５、１０６及び１０７、１０８の移動面の法線に平行な
軸の周りを上記被把持物体と転がり接触を保つように回
転可能に設けられていればよいのであって、そのための
具体的な構成は上記以外にいろいろな実施の態様がある
ことは言うまでもない。
【００３０】さらに本発明の特徴は、当接部１１３の回
転を制動する制動器を設けたことを特徴とするものであ
る。本発明に係る制動器は、当接部の回転を拘束又は回
転抵抗を調整できるものであり、この制動器の二つの具
体例を、図８〜１０で説明する。
転を制動する制動器を設けたことを特徴とするものであ
る。本発明に係る制動器は、当接部の回転を拘束又は回
転抵抗を調整できるものであり、この制動器の二つの具
体例を、図８〜１０で説明する。
【００３１】図８、９は、当接部１１３の回転を係止又
は解放する係脱機能を有する制動器を示す。図８におい
て、把持杆１１１に中空部１３１を設け、この中空部１
３１内に摺動軸受１３２で摺動可能に係止具１３３が設
けられている。係止具１３３の一端には、中空部１３１
から把持杆１１１の長孔１３４を通して外部に突出した
係止爪１３５が形成されている。一方、支持軸１２８の
周面には、複数の係止孔１３６が隔設されており、この
係止孔１３６に係止爪１３５が係脱可能なように構成さ
れている。
は解放する係脱機能を有する制動器を示す。図８におい
て、把持杆１１１に中空部１３１を設け、この中空部１
３１内に摺動軸受１３２で摺動可能に係止具１３３が設
けられている。係止具１３３の一端には、中空部１３１
から把持杆１１１の長孔１３４を通して外部に突出した
係止爪１３５が形成されている。一方、支持軸１２８の
周面には、複数の係止孔１３６が隔設されており、この
係止孔１３６に係止爪１３５が係脱可能なように構成さ
れている。
【００３２】係止具１３３は、図８、図９（ａ）に示す
ように、圧縮コイルバネ１３７により常時は中空部１３
１内の一端側（図中右側）に押圧されており、係止爪１
３５が支持軸１２８の係止孔１３６の一つに係合し当接
部１１３の回転を係止させている。中空部１３１の他端
側に電磁石１３８が設けられており、図９（ｂ）に示す
ように、この電磁石１３８を動作することにより係止具
１３３を圧縮コイルバネ１３７の弾力に抗して中空部１
３１の他端側に（図中左側）に引き寄せる。これによ
り、係止爪１３５が支持軸１２８の係止孔１３６からは
ずされ当接部１１３を回転可能としている。
ように、圧縮コイルバネ１３７により常時は中空部１３
１内の一端側（図中右側）に押圧されており、係止爪１
３５が支持軸１２８の係止孔１３６の一つに係合し当接
部１１３の回転を係止させている。中空部１３１の他端
側に電磁石１３８が設けられており、図９（ｂ）に示す
ように、この電磁石１３８を動作することにより係止具
１３３を圧縮コイルバネ１３７の弾力に抗して中空部１
３１の他端側に（図中左側）に引き寄せる。これによ
り、係止爪１３５が支持軸１２８の係止孔１３６からは
ずされ当接部１１３を回転可能としている。
【００３３】図１０は、支持軸１２８の他端に制動器を
備えた構成を示す図である。具体的には、把持杆１１１
の一端に制動器として電磁ブレーキ１３９を設け、この
電磁ブレーキ１３９で支持軸１２８の一端に電磁制動を
付与するようにした構成である。電磁力や電気粘性流体
等を利用し、回転、非回転を選択したり、連続的な制動
力可変機能を制動器に付加することで、制動力の大きさ
を調整することができる。
備えた構成を示す図である。具体的には、把持杆１１１
の一端に制動器として電磁ブレーキ１３９を設け、この
電磁ブレーキ１３９で支持軸１２８の一端に電磁制動を
付与するようにした構成である。電磁力や電気粘性流体
等を利用し、回転、非回転を選択したり、連続的な制動
力可変機能を制動器に付加することで、制動力の大きさ
を調整することができる。
【００３４】本発明では、上述のとおり、複数対（例．
二対）の把持具（例．二対の場合４つの把持具）の少な
くとも１つの把持具に係る当接部１１３が、被把持物体
と転がり接触を保つように回転可能に設けられている。
この場合、具体的には、一例として以下のような実施の
態様がある。
二対）の把持具（例．二対の場合４つの把持具）の少な
くとも１つの把持具に係る当接部１１３が、被把持物体
と転がり接触を保つように回転可能に設けられている。
この場合、具体的には、一例として以下のような実施の
態様がある。
【００３５】（１）全部の把持具を自由に回転可能な構
成とする。 （２）複数対の把持具の夫々一方の把持具を自由に回転
可能な構成とする。 （３）全部の把持具を回転可能とし、全部又は一部の把
持具に制動器を設ける構成とする。
成とする。 （２）複数対の把持具の夫々一方の把持具を自由に回転
可能な構成とする。 （３）全部の把持具を回転可能とし、全部又は一部の把
持具に制動器を設ける構成とする。
【００３６】（作用）以上のような構成の本発明の実施
例の把持装置１０１の作用について説明する。常時は、
ぜんまいバネ１１７のバネ力で解放ロープ１１４は解放
ロープ巻き取りドラム１１６に巻き取られる方向に付勢
されているので、二対の把持具１０５、１０６及び１０
７、１０８は互いに放射方向に離れる方向へ付勢されて
おり、二対の把持具１０５、１０６及び１０７、１０８
は解放状態にある。
例の把持装置１０１の作用について説明する。常時は、
ぜんまいバネ１１７のバネ力で解放ロープ１１４は解放
ロープ巻き取りドラム１１６に巻き取られる方向に付勢
されているので、二対の把持具１０５、１０６及び１０
７、１０８は互いに放射方向に離れる方向へ付勢されて
おり、二対の把持具１０５、１０６及び１０７、１０８
は解放状態にある。
【００３７】今、被把持物体の把持を指示する電気信号
により、モータ１２７が駆動ロープ巻き取りドラム１２
５を巻き取り方向に回転させると駆動ロープ巻き取りド
ラム１２５が駆動ロープ１２４を巻き取り、駆動ロープ
１２４を矢印Ｆ方向に引っ張る。すると、把持具プーリ
１２０、１２１に力が作用し、これによりぜんまいバネ
１１７の弾性巻き取り力に抗して把持具１０５、１０７
が被把持物体を把持する方向に動作すると同時に、把持
具連動機構により把持具１０６、１０８が連動して対称
に移動するため、その結果、把持具の内端に設けられた
当接部が被把持物体を把持する。
により、モータ１２７が駆動ロープ巻き取りドラム１２
５を巻き取り方向に回転させると駆動ロープ巻き取りド
ラム１２５が駆動ロープ１２４を巻き取り、駆動ロープ
１２４を矢印Ｆ方向に引っ張る。すると、把持具プーリ
１２０、１２１に力が作用し、これによりぜんまいバネ
１１７の弾性巻き取り力に抗して把持具１０５、１０７
が被把持物体を把持する方向に動作すると同時に、把持
具連動機構により把持具１０６、１０８が連動して対称
に移動するため、その結果、把持具の内端に設けられた
当接部が被把持物体を把持する。
【００３８】逆に、把持している被把持物体を解放する
ときには、把持解放を指示する電気信号により上記モー
ター１２７を上記とは逆方向に回転させることにより、
駆動ロープ巻き取りドラム１２５に巻かれている解放ロ
ープを巻きほぐして弛める。すると、ぜんまいバネ１１
７の弾性巻き取り力により、解放ロープ巻き取りドラム
１１６が解放ロープ１１４を巻き取り、把持具連動機構
の作用によって上記二対の把持具１０５、１０６及び１
０７、１０８が互いに放射方向外方へ移動し、被把持物
体の把持を解放する。
ときには、把持解放を指示する電気信号により上記モー
ター１２７を上記とは逆方向に回転させることにより、
駆動ロープ巻き取りドラム１２５に巻かれている解放ロ
ープを巻きほぐして弛める。すると、ぜんまいバネ１１
７の弾性巻き取り力により、解放ロープ巻き取りドラム
１１６が解放ロープ１１４を巻き取り、把持具連動機構
の作用によって上記二対の把持具１０５、１０６及び１
０７、１０８が互いに放射方向外方へ移動し、被把持物
体の把持を解放する。
【００３９】本発明では、二対の把持具１０５、１０６
及び１０７、１０８の把持動作中に既に被把持物体と接
触した当接部１１３は、転がり接触によってより安定な
把持状態に滑らかに遷移することができる。
及び１０７、１０８の把持動作中に既に被把持物体と接
触した当接部１１３は、転がり接触によってより安定な
把持状態に滑らかに遷移することができる。
【００４０】特に、図８、９に示すような制動器を備え
た把持具の当接部１１３で被把持物体を把持する場合に
は、係止具１３３は、常時は、図８、図９（ａ）に示す
ように、係止爪１３５が支持軸１２８の係止孔１３６の
一つに係合し当接部１１３の回転を係止している。
た把持具の当接部１１３で被把持物体を把持する場合に
は、係止具１３３は、常時は、図８、図９（ａ）に示す
ように、係止爪１３５が支持軸１２８の係止孔１３６の
一つに係合し当接部１１３の回転を係止している。
【００４１】しかし、電磁石１３８を動作することによ
り係止具１３３を圧縮コイルバネ１３７の弾力に抗して
中空部１３１の他端側に（図中左側）に引き寄せる。こ
れにより、図９（ｂ）に示すように、係止爪１３５が支
持軸１２８の係止孔１３６からはずされて、当接部１１
３を回転可能としている。
り係止具１３３を圧縮コイルバネ１３７の弾力に抗して
中空部１３１の他端側に（図中左側）に引き寄せる。こ
れにより、図９（ｂ）に示すように、係止爪１３５が支
持軸１２８の係止孔１３６からはずされて、当接部１１
３を回転可能としている。
【００４２】このような回転係止と係止の解除の機能を
利用して、把持動作中には回転可能とすることで、既に
被把持物体と接触した当接部１１３は、被把持物体との
転がり接触を保ちながらより安定な把持状態に滑らかに
遷移させることができ、又把持完了後は回転を制動する
ことで、安定な把持状態をしっかりと維持することがで
きる。
利用して、把持動作中には回転可能とすることで、既に
被把持物体と接触した当接部１１３は、被把持物体との
転がり接触を保ちながらより安定な把持状態に滑らかに
遷移させることができ、又把持完了後は回転を制動する
ことで、安定な把持状態をしっかりと維持することがで
きる。
【００４３】又、図１０に示すような制動器を設けた把
持具の当接部１１３で被把持物体を把持する場合におい
ても、把持動作中には被把持物体との転がり接触を可能
とし、把持完了後には、電磁ブレーキ１３９により支持
軸１２８の一端に制動力を付与して、回転を抑制できる
ため、滑りを避けながら安定な把持状態に遷移させ、か
つ把持完了後はその把持状態をしっかりと維持すること
ができる。さらにまた、制動力可変機能を付加した場
合、制動力を調整することにより、被把持物体の種類や
状態に応じて転がり接触の転がり具合を変えた多様な把
持が可能となる。
持具の当接部１１３で被把持物体を把持する場合におい
ても、把持動作中には被把持物体との転がり接触を可能
とし、把持完了後には、電磁ブレーキ１３９により支持
軸１２８の一端に制動力を付与して、回転を抑制できる
ため、滑りを避けながら安定な把持状態に遷移させ、か
つ把持完了後はその把持状態をしっかりと維持すること
ができる。さらにまた、制動力可変機能を付加した場
合、制動力を調整することにより、被把持物体の種類や
状態に応じて転がり接触の転がり具合を変えた多様な把
持が可能となる。
【００４４】なお、全ての把持具の当接部が自由に回転
できるようにした場合、当接部と被把持物体との転がり
接触のために、例えば被把持物体の平行な２面を把持し
た状態ではその面と平行な方向の並進運動を拘束できな
くなり、また、円筒又は円柱状の物体をその軸が把持部
の回転軸と平行になるように把持した場合、被把持物体
の軸回りの回転運動を拘束できなくなるというような拘
束できない状態量が発生し、作業によっては不都合が生
じる場合がある。
できるようにした場合、当接部と被把持物体との転がり
接触のために、例えば被把持物体の平行な２面を把持し
た状態ではその面と平行な方向の並進運動を拘束できな
くなり、また、円筒又は円柱状の物体をその軸が把持部
の回転軸と平行になるように把持した場合、被把持物体
の軸回りの回転運動を拘束できなくなるというような拘
束できない状態量が発生し、作業によっては不都合が生
じる場合がある。
【００４５】しかしながらこの発明では、一部の把持具
の当接部は把持具を固定する構成としたり、制動器によ
り当接部の回転、非回転を適宜選択して当接部の拘束状
態を調整可能な構成とすることで、同時に全当接部が回
転可能とはならないようにして上記問題を解決すること
ができる。
の当接部は把持具を固定する構成としたり、制動器によ
り当接部の回転、非回転を適宜選択して当接部の拘束状
態を調整可能な構成とすることで、同時に全当接部が回
転可能とはならないようにして上記問題を解決すること
ができる。
【００４６】なお、本発明の把持装置１０１の把持力
は、モータ１２７のトルクとぜんまいバネ１１７の弾性
力により決定されるが、変位によらず復原力が略一定と
なるようにぜんまいバネのバネ特性を設計すれば、二対
の把持具の開き幅の違いに関係なく夫々の把持具が把持
対象物に対して発生する力を等しくすることができる。
は、モータ１２７のトルクとぜんまいバネ１１７の弾性
力により決定されるが、変位によらず復原力が略一定と
なるようにぜんまいバネのバネ特性を設計すれば、二対
の把持具の開き幅の違いに関係なく夫々の把持具が把持
対象物に対して発生する力を等しくすることができる。
【００４７】又、本発明の本質とは直接関係しないので
詳細な説明はしないが、モータ１２７の回転量を検出す
るポテンショメータ又はエンコーダ、把持具に設けられ
た把持圧検出器等、図示しない公知の検出器等による検
出信号により把持具の移動位置、あるいは把持状態を検
出して、モータの回転量制御、トルク制御等が行われ
る。
詳細な説明はしないが、モータ１２７の回転量を検出す
るポテンショメータ又はエンコーダ、把持具に設けられ
た把持圧検出器等、図示しない公知の検出器等による検
出信号により把持具の移動位置、あるいは把持状態を検
出して、モータの回転量制御、トルク制御等が行われ
る。
【００４８】以上の実施例は本発明の具体的構成の一例
であり、本発明の本質は、単一の駆動源及びこれにより
駆動される一本のロープにより、複数の把持具を同時に
移動し把持動作をせしめて、均一かつ安定的な把持を実
現するとともに、簡単、軽量かつコンパクトな把持装置
を提供することであり、この本質の範囲内では、いろい
ろな具体的な構成が含まれることは言うまでもない。
であり、本発明の本質は、単一の駆動源及びこれにより
駆動される一本のロープにより、複数の把持具を同時に
移動し把持動作をせしめて、均一かつ安定的な把持を実
現するとともに、簡単、軽量かつコンパクトな把持装置
を提供することであり、この本質の範囲内では、いろい
ろな具体的な構成が含まれることは言うまでもない。
【００４９】以上本発明に係る把持装置を実施例に基づ
いて説明したが、本発明はこのような実施例に限定され
ることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内
でいろいろな実施の態様があることは言うまでもない。
いて説明したが、本発明はこのような実施例に限定され
ることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内
でいろいろな実施の態様があることは言うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】本発明の把持装置によれば、単一の駆動
源及びこれにより駆動される一本のロープにより、複数
の把持具を同時に移動して把持動作をさせることがで
き、かつ全ての把持具による把持力が均等となり、精密
かつ安定的な被把持物体の把持を実現することができる
とともに、把持装置を簡単、軽量かつコンパクトとする
ことができる。
源及びこれにより駆動される一本のロープにより、複数
の把持具を同時に移動して把持動作をさせることがで
き、かつ全ての把持具による把持力が均等となり、精密
かつ安定的な被把持物体の把持を実現することができる
とともに、把持装置を簡単、軽量かつコンパクトとする
ことができる。
【００５１】特に、本発明は把持対象物の形状によら
ず、把持具による把持力が均等となる点が特徴であり、
さまざまな形状のワークを把持しなくてはならないよう
な製造工程の把持装置、多様な日用品の把持が必要とな
る介助ロボットのハンド、柔らかい食品の把持を行う食
品製造自動化機器等においてきわめて有用である。
ず、把持具による把持力が均等となる点が特徴であり、
さまざまな形状のワークを把持しなくてはならないよう
な製造工程の把持装置、多様な日用品の把持が必要とな
る介助ロボットのハンド、柔らかい食品の把持を行う食
品製造自動化機器等においてきわめて有用である。
【００５２】さらに、本発明では、少なくとも１つの把
持具の当接部は被把持物体と転がり接触を保つように回
転可能に設けられているため、このような構成ではない
場合に比べて把持動作中の被把持物体と把持具との間で
発生する滑りを減らし、その滑りに起因する不安定な把
持状態での被把持物体の落下等を避けながら、より滑ら
かに安定な把持状態へ遷移可能となる。そして、回転し
ない当接部も一部設けることにより拘束できない状態量
の発生をなくすことができる。
持具の当接部は被把持物体と転がり接触を保つように回
転可能に設けられているため、このような構成ではない
場合に比べて把持動作中の被把持物体と把持具との間で
発生する滑りを減らし、その滑りに起因する不安定な把
持状態での被把持物体の落下等を避けながら、より滑ら
かに安定な把持状態へ遷移可能となる。そして、回転し
ない当接部も一部設けることにより拘束できない状態量
の発生をなくすことができる。
【００５３】さらに、本発明では、把持具に制動器を備
えることで、把持動作中には自由に回転可能とし、把持
完了後には回転を抑制でき、又把持動作中の回転制動状
態を調整できるため、安定な把持状態への滑らかな遷移
と把持完了後の被把持物体の拘束とを両立させることが
できるようになり、また被把持物体の種類や性状に応じ
たきめ細かい把持動作の制御が可能となる。
えることで、把持動作中には自由に回転可能とし、把持
完了後には回転を抑制でき、又把持動作中の回転制動状
態を調整できるため、安定な把持状態への滑らかな遷移
と把持完了後の被把持物体の拘束とを両立させることが
できるようになり、また被把持物体の種類や性状に応じ
たきめ細かい把持動作の制御が可能となる。
【図１】従来の把持装置の平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】本発明の基本的な原理を説明する図である。
【図４】本発明でいろいろな形状の被把持物体を把持す
る使用例を示す図である。
る使用例を示す図である。
【図５】本発明に係る把持装置の実施例の外観斜視図で
ある。
ある。
【図６】本発明に係る把持装置の実施例の把持具解放機
構及び把持具駆動機構を説明する図である。
構及び把持具駆動機構を説明する図である。
【図７】本発明に係る把持装置の把持具連動機構を説明
する図である。
する図である。
【図８】本発明の把持具の制動器の一例を説明する図で
ある。
ある。
【図９】図８に係る把持具の制動器の動作を説明する図
である。
である。
【図１０】本発明の把持具の制動器の別の例を説明する
図である。
図である。
１０１ 把持装置
１０２ 基盤
１０３ フランジ部
１０４ 蓋板
１０５、１０６、１０７、１０８ 把持具
１０９ 支持杆
１１０ レール
１１１ 把持杆
１１２ リニアガイド
１１３ 当接部
１１４ 解放ロープ
１１５、１１８ プーリー
１１６ 解放ロープ巻き取りドラム
１１７ ぜんまいバネ
１１９ 連動ベルト
１２０、１２１ 把持具プーリー
１２２、１２３ フレームプーリー
１２４ 駆動ロープ
１２５ 駆動ロープの巻き取りドラム
１２７ モータ
１２８ 支持軸
１２９ 当接体
１３０ ベアリング
１３１ 把持杆の中空部
１３２ 摺動軸受
１３３ 係止具
１３４ 把持杆の長孔
１３５ 係止爪
１３６ 係止孔
１３７ 圧縮コイルバネ
１３８ 電磁石
１３９ 電磁ブレーキ
Claims (2)
- 【請求項１】 支持フレームと、 互いに接離可能に連動して上記支持フレームの同一直線
上又は互いに平行な直線上を移動可能に取り付けられた
一対の把持具の複数から成る夫々が独立して可動な複数
対の把持具と、 上記複数対の把持具の夫々の対の二つの把持具の一方に
取り付けられた把持具プーリーと、上記支持フレームに
取り付けられたフレームプーリーと、 上記把持具プーリー及び上記フレームプーリーにかけ渡
され、その一端は一方向に引っ張ることが可能であり、
その他端は支持フレームに固定された一本の駆動ロープ
と、 上記一本の駆動ロープを引っ張る駆動源とを具備し、 上記駆動源によって上記駆動ロープを引っ張ると、上記
複数対の把持具の夫々の対では上記把持具が互いに対称
に連動して移動しながら、また夫々の対が互いに独立し
て被把持物体を把持する方向に移動する把持装置におい
て、 上記複数対の把持具は、上記被把持物体を把持する際に
該被把持物体に当接する当接部を有し、 上記複数対の把持具の当接部の少なくとも１以上は、上
記被把持物体を把持する際に、上記複数対の把持具の移
動平面の法線と平行な軸の周りを上記被把持物体と転が
り接触を保つように回転可能に設けられていることを特
徴とする把持装置。 - 【請求項２】 上記当接部の回転を制動する制動器を
設け、該制動器は、回転を拘束又は回転抵抗を調整でき
るようにしたことを特徴とする請求項１記載の把持装
置。
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