JP2005230999A - 把持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 対象物の下端を把持しようとしてハンド装置の位置を設定した場合にも、爪が対象物を挟む位置にある場合には、対象物検知センサが確実に対象物を検知することができる把持装置を提供すること。
【解決手段】 把持装置１は、スライド機構の前側先端に取り付けられるベース部材１０と、ベース部材１０に設けられた一対の基軸２０、２１を中心に互いに開閉方向に回動可能に設けられた第１、第２のアーム２２、２３と、これらのアーム２２、２３を開閉方向に駆動する開閉駆動機構３０と、各アーム２２、２３の先端に取り付けられ、対象物を把持するための第１、第２の爪２４、２５と、第１の爪２４に内蔵された発光部４１、及び第２の爪２５に内蔵された受光部４２から構成される対象物検知センサとを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、景品取得ゲーム機、特に、ケース内正面壁に設けられた景品つり下げ棒につり下げられた景品を取得するゲーム機において、景品を把持する把持装置の改良に関する。

この種の景品取得ゲーム機は、例えば特許文献１の図１に示されている。ケース内正面壁に設けられた複数の景品つり下げ棒に、それぞれ複数の景品がつり下げられ、ケース内手前側にハンド装置が備えられている。ハンド装置は、正面壁と平行な面内で上下方向と左右方向に移動可能な移動機構に載置されており、正面壁に対して垂直な方向に進退可能なスライド機構と、このスライド機構の先端に設けられた把持装置とを備えている。把持装置には、特許文献１の図１９に示されるように、景品を把持するための一対の爪と、この爪を開閉するための開閉駆動機構と、爪の間に景品が入ったことを検知するための景品検知センサとを備えている。景品検知センサは、発光素子と受光素子とから構成され、爪の下方でベース部材に取り付けられたセンサ取り付け基板に左右に分かれて設けられている。

なお、ゲーム機には、ハンド装置を上方向に移動させる際に押す「上ボタン」と、ハンド装置を右方向に移動させる際に押す「右ボタン」とが設けられている。ハンド装置は、使用前には左下の初期位置に設定されている。遊戯者は、ゲームを開始すると、狙いをつけた景品の高さにハンド装置が移動するまで上ボタンを押し続け、狙いの高さまで移動したら上ボタンから手を離し、狙った景品の横方向の位置にハンド装置が移動するまで右ボタンを押し続ける。狙いの位置まで移動したら、右ボタンから手を離す。すると、ハンド装置は移動を停止する。ゲーム機内の制御装置は、スライド機構を制御して景品に向かって把持装置をスライドさせる。このとき、把持装置の爪は全開状態となっている。景品検知センサにより爪の間に景品が入ったことが検知されると、制御装置は、スライド機構を停止させ、把持装置の爪を閉方向に駆動して景品を把持させようとする。景品はうまく把持できる場合もあれば、把持できない場合もある。いずれの場合にも、制御装置は、スライド機構を制御してハンド装置をゲーム機手前側に戻し、移動機構を制御してハンド装置を初期位置に戻し、爪を開く。景品が把持されていた場合には、爪を開いたときに景品は落下口に落ちて遊戯者に提供される。

特開２００１−２５２４６２号公報 図１、図１９

しかしながら、特許文献１に開示される把持装置では、爪の位置と景品検知センサの位置とが上下方向にずれているため、景品の下端を把持しようとしてハンド装置の位置を設定すると、爪は景品を挟む位置にあるにもかかわらず、景品検知センサが景品を検知できず、スライド機構が適切な位置で停止せずに景品を正面壁側に押し付けて把持できない可能性があった。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、対象物の下端を把持しようとしてハンド装置の位置を設定した場合にも、爪が対象物を挟む位置にある場合には、対象物検知センサが確実に対象物を検知することができる把持装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる把持装置は、上記の目的を達成させるため、請求項１に記載したように、直線的に進退可能なスライド機構の先端に設けられ、対象物を把持する構成において、スライド機構の先端に取り付けられたベース部材と、ベース部材に設けられた一対の基軸を中心に互いに開閉方向に回動可能に設けられた一対のアームと、これらのアームを開閉方向に駆動する開閉駆動機構と、各アームの先端に取り付けられ、対象物を把持するための一対の爪と、これらの爪の一方に内蔵された発光部、及びこの発光部から発した検出光を一対の爪が全開した状態で受光できるよう他方の爪に内蔵された受光部から構成される対象物検知センサとを備えることを特徴とする。

また、開閉駆動機構は、請求項２に記載したように、ベース部材に固定され、駆動ギヤを回転させるモータと、一対の基軸を中心に回転可能に配置され、互いに噛合すると共に、一方が前記駆動ギヤに噛合する一対の従動ギヤと、一対の基軸の回りにそれぞれ巻回されて、各従動ギヤと各アームとの間に懸架され、各アームを閉じる方向に付勢する一対のねじりばねと、従動ギヤにそれぞれ形成され、アームを開方向に駆動する際に、アームに接触してねじりばねの付勢力に抗してアームを開方向に回動させる接触部とを備えるよう構成することが望ましい。

本発明の請求項１の構成によれば、爪に対象物検知センサを内蔵することにより、爪の位置とセンサの位置とを一致させ、爪が対象物を挟む位置にある場合には、対象物検知センサが確実に対象物を検知することができる。また、従来のように爪と独立したセンサ基板及びセンサブラケットを設ける必要がないため、把持装置の小型化が可能であり、かつ、爪周辺の外観がシンプルになり、デザイン的な自由度も高くなる。

さらに、開閉駆動機構を請求項２のように構成することにより、モータはねじりばねを介して各アームに連結されるため、爪に外力が加わった場合にも、モータに余分な負荷をかけることがない。また、アームを開くときには、従動ギヤに形成された接触部がアームを押して開くため、従動ギヤとアームとは一定の位置関係を保ったまま共に回転する。ねじりばねは従動ギヤとアームとの間に懸架されているため、アームを開くときにはねじりばねのトルクは一定である。アームを閉じる際には、従動ギヤがねじりばねの一端を回動させることにより、他端に接続されたアームが連動する。アームが対象物を挟んで停止した後にも、従動ギヤを回動させることにより、ねじりばねのトルクを変化させ、把持力を調整することができる。

以下、本発明にかかる把持装置の実施の形態を説明する。なお、実施の形態の把持装置も、従来例で説明した特許文献１の図１に示されるような景品取得ゲーム機に適用される。すなわち、ゲーム機のケース内正面壁に複数の景品つり下げ棒が設けられ、これらの棒に景品がつり下げられる。そして、ケース内手前側に上下左右に移動可能なハンド装置が備えられ、このハンド装置に設けられたスライド機構の先端に把持装置が取り付けられる。ハンド装置の移動機構、スライド機構は従来と同一であるため、説明は省略する。

次に、図１〜図４に基づいて、実施の形態に係る把持装置１の全体構成について説明する。図１は、実施の形態に係る把持装置１の構成を示す平面図、図２は、把持装置１の爪カバーを外した状態の側面図、図３は、把持装置１のカバープレート及び爪カバーを外した状態を示す平面図、図４は、把持装置１の裏面を示す背面図である。各図とも左右の爪が全開している状態を示している。
なお、以下の説明における前後、上下、左右の各方向は、把持装置１がゲーム機に取り付けられた際の遊戯者から見た方向として定義する。

把持装置１は、図示せぬスライド機構の前側先端に取り付けられるベース部材１０と、ベース部材１０に設けられた一対の基軸２０、２１を中心に互いに開閉方向に回動可能に設けられた第１、第２のアーム２２、２３と、これらのアーム２２、２３を開閉方向に駆動する開閉駆動機構３０と、各アーム２２、２３の先端に取り付けられ、対象物を把持するための第１、第２の爪２４、２５と、第１の爪２４に内蔵された発光部４１、及び第２の爪２５に内蔵された受光部４２(図３参照)から構成される対象物検知センサとを備える。受光部４２は、発光部４１から発した検出光を一対の爪２４、２５が全開した状態で受光できるよう第２の爪２５に内蔵されている。

ベース部材１０は、図１及び図２に示すように、スライド機構の先端に固定されるマウント部１１、このマウント部１１に対して１ｃｍ程度のストロークで前後方向にスライド可能に取り付けられたベースプレート１２と、ベースプレート１２に対して上下方向に所定の間隔をおいて固定されたモータプレート１３とを備える。マウント部１１は、左右の側壁とこれらを接続する底壁とから成る。ベースプレート１２は、マウント部１１の側壁に外側から対向する側壁と、アーム等の主要部品が設けられる底壁とを備えている。マウント部１１とベースプレート１２の側壁の間には、左右両側に直線案内用軸受け１４、１４が設けられており、相互にスライドできるように構成されている。また、図４に示すように、マウント部１１とベースプレート１２の間には、引張コイルばね１５が設けられており、これによりベースプレート１２をスライド方向の前方に付勢している。なお、マウント部１１には、ベースプレート１２がマウント部１１に対してスライド方向の後方に押された際にオンする第１のマイクロスイッチＭＳ1が設けられている。

モータプレート１３の更に上段には、基軸２０、２１を押さえるカバープレート１６が上下方向に所定の間隔をおいて固定されている。カバープレート１６には、後述する第２のマイクロスイッチＭＳ2が設けられている。

基軸２０、２１は、ベースプレート１２のスライド方向前方側でカバープレート１６に対して垂直に固定されており、それぞれ第１のアーム２２、第２のアーム２３が開閉方向に回動可能に取り付けられている。なお、この例では、第１の爪２４は、第１のアーム２２と、この第１のアームと共に平行リンクを構成する第３のアーム２６との２本のアームにより支持され、第２の爪２５は、第２のアーム２３と、この第２のアーム２３と共に平行リンクを構成する第４のアーム２７との２本のアームにより支持されている。第３、第４のアーム２６、２７の基端は、モータプレート１３上に垂直に固定された補助軸２８、２９に回動可能に取り付けられており、各アームの先端は、各爪に回動可能に接続されている。このため、第１、第２の爪２４、２５は、相対する把持面を平行に保ちながら開閉する。

第１、第２の爪２４、２５の先端部は、図１に示すように、把持面を構成する爪カバー２４ａ、２５ａにより覆われている。発光部４１、受光部４２は、図３に示すように、それぞれの爪２４、２５の爪カバー２４ａ、２５ａに覆われる部分に設けられている。なお、発光部４１は、発光ダイオードと点灯用の駆動回路、受光部４２は、フォトトランジスタ、フォトダイオード等の受光素子と、検出回路を備えている。これらの発光部４１、受光部４２に対して電力、信号を入出力するリード線は、第３、第４のアーム２６、２７に沿わせて配線されている。爪カバー２４ａには、爪２４を内側から見た図５に示すように、把持面に発光部４１から発した検出光を通す光路窓２４ｂが形成されている。同様に、爪カバー２５ａにも、光路窓（図示せず）が形成されている。発光部４１から発した検出光は、第１、第２の爪２４、２５の間に遮る物体がなければ、これらの光路窓を通して受光部４２に達する。したがって、発光部４１が検出光を発光しているにもかかわらず、受光部４２でその検出光を検出できないときには、爪の間に物体があること、通常の場合には対象物である景品が爪の間に位置していることを意味する。

なお、この例では、第１、第２の爪２４、２５を平行リンク機構を用いて把持面が平行な状態を保ったまま開閉するよう構成されているため、爪が全開状態であっても、半開状態であっても、対象物検出センサとしての機能を果たし得る。ただし、本願発明はこの実施の形態には限定されず、各爪を単一のアームで開閉し、開き間隔に応じて把持面間の角度が変化する構成であっても、全開時に発光部からの検出光が受光部に達するよう構成されていれば足りる。

次に、上記のアームを駆動する開閉駆動機構３０の構成について、図１〜図７に基づいて説明する。図６は、カバープレート１６を外した状態を示す把持装置１の正面図、図７は、図３に示すギヤ部分の拡大図である。

開閉駆動機構３０は、モータプレート１３に固定されて駆動ギヤ３１ａ(図２、図４、図７参照)を回転させるモータ３１と、基軸２０を中心に回転可能に配置されて駆動ギヤ３１ａに噛合する第１の従動ギヤ３２と、基軸２１を中心に回転可能に配置され、第１の従動ギヤ３２に噛合する第２の従動ギヤ３３と、基軸２０、２１の回りにそれぞれ巻回されて、各従動ギヤ３２、３３と第１、第２のアーム２２、２３との間に懸架され、各アームを閉じる方向に付勢する一対のねじりばね３４、３５とを備えている。

図７に基づいて基軸２１回りの構成を詳細に説明する。基軸２１の回りには、第２のアーム２３の基端、第２の従動ギヤ３３、そしてねじりばね３５が組み付けられている。第２のアーム２３と第２の従動ギヤ３３とは直接連結されておらず、ねじりばね３５を介して連結されている。すなわち、図中破線で示すように、ねじりばね３５は、その一端が第２のアーム２３から上下両方向に向けて突出する係合ピン２３ａの下端に係合し、他端が第２の従動ギヤ３３から上方に向けて突出する係合ピン３３ａに係合している。ねじりばね３５には、両係合ピンに係合している限り、常にテンションがかかるように組み付けられており、従動ギヤ３３を基準にすると、第２のアーム２３を図中時計回り方向、すなわち、アームが閉じる方向に付勢している。

また、従動ギヤ３３には、破線で示すように、第２のアーム２３の係合ピン２３ａに接触する接触部として駆動ピン３３ｂが設けられている。第２のアーム２３を開く場合には、この駆動ピン３３ｂを係合ピン２３ａに接触させて押すことにより、ねじりばね３５の付勢力に抗して第２のアーム２３が開方向に回動する。第２のアーム２３を開方向に回動させる際には、２つの係合ピン２３ａ、３３ａの相対的な位置関係は変化しないため、ねじりばね３５により発生するトルクは一定に保たれる。

一方、第２のアーム２３を閉じる方向に駆動する際には、第２の従動ギヤ３３を時計回りに回転させる。爪２５が物体に接触していない場合(フリーの状態)には、係合ピン２３ａが駆動ピン３３ｂに接触した状態で第２のアーム２３は閉方向に回動する。閉動作の途中で爪２５が物体に接触すると、第２のアーム２３の閉じる方向への回動が規制される。この状態で更に第２の従動ギヤ３３を時計回りに回転させると、駆動ピン３３ｂは係合ピン２３ａから離れ、従動ギヤ３３の係合ピン３３ａが第２のアーム２３の係合ピン２３ａより大きく移動する。

上記の構成は、他方の基軸２０回りについても同様であり、第１の従動ギヤ３２に係合ピン３２ａ、駆動ピン３２ｂが設けられている（図６参照）。第２のアーム２３に設けられた係合ピン２３ａの上端は、図１に示すようにカバープレート１６に形成された円弧状のガイド穴１６ｂに沿って移動する。同様に、第１のアーム２２に設けられた係合ピン２２ａの上端は、ガイド穴１６ａに沿って移動する。すなわち、これらのガイド穴１６ａ、１６ｂにより、第１、第２のアーム２２、２３の可動範囲が規制されている。第２のマイクロスイッチＭＳ2は、第２のアーム２３に設けられた係合ピン２３ａがアームの全開位置に相当する位置に達すると、係合ピン２３ａに押されてオンする。

モータ３１を制御して駆動ギヤ３１ａを図７中の時計回りに回転させると、第１の従動ギヤ３２は反時計回り、第２の従動ギヤ３３は時計回りに回転し、第１、第２のアーム２２、２３を開く方向に駆動し、爪２４、２５の間隔が広がる。他方、駆動ギヤ３１ａを反時計回りに回転させると、第１、第２のアーム２２、２３は閉じる方向に駆動され、爪２４、２５の間隔が狭くなる。閉動作の途中で爪２４、２５が物体に接触し、更にモータ３１を回転させると、ねじりばね３４、３５が圧縮され、ねじりばね３４、３５のトルクにより発生する把持力が徐々に強くなる。把持力は、爪が物体に当たってロックされてからの従動ギヤの回転角度により決定されるため、ポテンショメータやロータリーエンコーダ等を用いて第１、第２のアームの回動量を検知すれば、各アームがロックするタイミングからの駆動量を適宜設定することにより、所望の把持力を発揮させることができる。

次に、上記のように構成された把持装置１をゲーム機に適用した場合の作用について説明する。ゲーム機の遊戯方法は、従来と同様である。すなわち、遊戯者は、ゲームを開始すると、狙いをつけた景品の高さにハンド装置が移動するまで上ボタンを押し続け、狙いの高さまで移動したら上ボタンから手を離し、狙った景品の横方向の位置にハンド装置が移動するまで右ボタンを押し続ける。狙いの位置まで移動したら、右ボタンから手を離す。すると、ハンド装置は移動を停止する。ゲーム機内の制御装置は、スライド機構を制御して景品に向かって把持装置１をスライドさせる。このとき、把持装置１の爪２４、２５は全開状態となっている。すなわち、第２のマイクロスイッチＭＳ2がオンするまでモータ３１を駆動して爪２４、２５の間隔を開いておく。

制御装置は、対象物検知センサの受光部４２からの受光信号が途切れると、爪２４、２５の間に景品が入ったと判断し、スライド機構を停止させ、モータ３１を制御して把持装置１の爪２４、２５を閉方向に駆動して景品を把持させようとする。このとき、発光部４１、受光部４２は爪２４、２５に内蔵されているため、遊戯者が景品の下端を把持しようとした場合でも、爪が景品にかかる位置であれば、対象物検知センサが正確に景品の存在を検出できるため、スライド機構を適切な位置で停止させ、景品を把持させることができる。

また、各爪２４、２５は把持面を互いに平行に保ちながら開閉するため、景品が箱状のものであっても、そのサイズにかかわらず、把持面全面で景品を把持することができる。把持の動作が終了すると、制御装置は、スライド機構を制御してハンド装置をゲーム機手前側に戻し、移動機構を制御してハンド装置を初期位置に戻し、爪２４、２５を開く。景品が把持されていた場合には、爪２４、２５を開いたときに景品は落下口に落ちて遊戯者に提供される。

なお、対象物検知センサにより対象物が検知される前に、把持装置１が正面壁、あるいは景品つり下げ棒に衝突した場合には、第１のマイクロスイッチＭＳ1がオンして制御装置に異常を伝え、スライド機構の前進が停止され、ハンド装置は初期位置に戻される。

本発明は景品取得ゲーム機において、景品を把持する把持装置に用いて最適である。この他、把持面が平面の箱体の把持を正確に行えるので、各種分野の対象物の把持に適用可能である。

本発明の実施の形態にかかる把持装置の構成を示す平面図である。 図１の把持装置の爪カバーを外した状態の側面図である。 図１の把持装置のカバープレート及び爪カバーを外した状態を示す平面図である。 図１の把持装置の裏面を示す背面図である。 図１の把持装置の爪を内側から見た側面図である。 図１の把持装置のカバープレートを外した状態を示す正面図である。 図１の把持装置の図３に示すギヤ部分の拡大図である。

符号の説明

１ 把持装置
１０ ベース部材
２０、２１ 基軸
２２、２３ 第１、第２のアーム
２４、２５ 爪
２４ａ、２５ａ 爪カバー
２４ｂ 光路窓
２６、２７ 第３、第４のアーム
３０ 開閉駆動機構
３１ モータ
３１ａ 駆動ギア
３２、３３ 第１、第２の従動ギア
３４、３５ ねじりばね
４１ 発光部
４２ 受光部

Claims (2)

1. 直線的に進退可能なスライド機構の先端に設けられ、対象物を把持する把持装置において、
   前記スライド機構の先端に取り付けられたベース部材と、
   該ベース部材に設けられた一対の基軸を中心に互いに開閉方向に回動可能に設けられた一対のアームと、
   前記アームを開閉方向に駆動する開閉駆動機構と、
   前記各アームの先端に取り付けられ、対象物を把持するための一対の爪と、
   前記爪の一方に内蔵された発光部、及び該発光部から発した検出光を前記一対の爪が全開した状態で受光できるよう前記爪の他方に内蔵された受光部から構成される対象物検知センサとを備えることを特徴とする把持装置。
2. 前記開閉駆動機構は、
   前記ベース部材に固定され、駆動ギヤを回転させるモータと、
   前記一対の基軸を中心に回転可能に配置され、互いに噛合すると共に、一方が前記駆動ギヤに噛合する一対の従動ギヤと、
   前記一対の基軸の回りにそれぞれ巻回されて、前記各従動ギヤと前記各アームとの間に懸架され、各アームを閉じる方向に付勢する一対のねじりばねと、
   前記の従動ギヤにそれぞれ形成され、前記アームを開方向に駆動する際に、該アームに接触して前記ねじりばねの付勢力に抗して前記アームを開方向に回動させる接触部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の把持装置。

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