本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
図1は、実施形態に係る把持装置の斜視図である。図2は、実施形態に係る把持装置の正面図である。図3は、実施形態に係る把持装置の一部の正面図である。図4は、実施形態に係る把持装置の一部の側面図である。
図1に示すように、本実施形態の把持装置1は、筐体100と、駆動装置102と、アタッチメント5と、基部10と、第1指部21と、第2指部22と、第1爪部41と、第2爪部42と、第1カムフォロア25Aと、第2カムフォロア25Bと、第3カムフォロア26Aと、第4カムフォロア26Bと、を備える。
第1指部21は、第1リンク部21Aと、第2リンク部21Bとを含む。第1リンク部21Aの一端側に第1カムフォロア25Aが設けられる。第2リンク部21Bの一端側に第2カムフォロア25Bが設けられる。第1リンク部21A及び第2リンク部21Bの他端側は、それぞれピン45A、45B(図2参照)を介して、1つの第1爪部41に接続される。第1リンク部21A、第2リンク部21B及び第1爪部41は平行リンク機構を構成する。
同様に、第2指部22は、第3リンク部22Aと、第4リンク部22Bとを含む。第3リンク部22Aの一端側に第3カムフォロア26Aが設けられる。第4リンク部22Bの一端側に第4カムフォロア26Bが設けられる。第3リンク部22A及び第4リンク部22Bの他端側は、それぞれピン46A、46B(図2参照)を介して、1つの第2爪部42に接続される。第3リンク部22A、第4リンク部22B及び第2爪部42は平行リンク機構を構成する。
第1爪部41の把持面41aと、第2爪部42の把持面42aとは、互いに対向して設けられる。把持面41aと把持面42aとの間に部品を把持することができる。把持面41a及び把持面42aは、それぞれ平坦な面を有している。ただし、これに限定されず、把持面41a及び把持面42aにそれぞれ溝を形成してもよく、第1爪部41及び第2爪部42の形状も適宜変更してもよい。
筐体100は、駆動装置102及び基部10を支持する部材である。例えば、筐体100は、ロボットハンド等のアームに接続される。
駆動装置102は、第1指部21及び第2指部22を駆動させる装置であり、例えば直動アクチュエータである。直動アクチュエータとして、エア式直動アクチュエータ、電動式直動アクチュエータ、超音波式直動アクチュエータ、圧電式直動アクチュエータ等を用いることができる。駆動装置102は、筐体100に固定されている。駆動装置102は、直動運動するシャフト102aを備える。
図1に示すように、アタッチメント5は、シャフト102aに連結される。アタッチメント5は、シャフト102aと共に直動運動する。アタッチメント5は、第1プレート501と、第2プレート502と、を備える。第1プレート501は、シャフト102aの長手方向に対して垂直である。第2プレート502は、第1プレート501に対して垂直である。第2プレート502は、第1プレート501から駆動装置102とは反対側に延びている。第2プレート502は、第1アッパーカム孔51Aと、第2アッパーカム孔51Bと、第3アッパーカム孔52Aと、第4アッパーカム孔52Bと、を備える。
以下の説明において、第1方向Dx、第2方向Dy及び第3方向Dzが用いられる。シャフト102aの長手方向に沿う方向を第2方向Dyとする。第2プレート502に対して垂直な方向を第3方向Dzとする。第2方向Dy及び第3方向Dzの両方に対して垂直な方向を第1方向Dxとする。なお、これに限定されず、第2方向Dyは第1方向Dxに対して90°以外の角度で交差してもよい。第3方向Dzは、第1方向Dx及び第2方向Dyに対して90°以外の角度で交差してもよい。また、「正面視」とは、第3方向Dzから見た場合をいう。
図2に示すように、第1アッパーカム孔51Aと第3アッパーカム孔52Aとの間の第1方向Dxにおける距離は、駆動装置102のある方向に向かうに従って小さくなっている。第1アッパーカム孔51Aは、縦孔51Aaと、横孔51Abと、を含む。縦孔51Aaの長手方向は、第2方向Dyに対して角度をなす。縦孔51Aaは、駆動装置102のある方向に向かうに従って第3アッパーカム孔52Aに近付いている。横孔51Abは、縦孔51Aaと交差する。例えば、横孔51Abは、第1方向Dxに沿っている。このため、第1アッパーカム孔51Aは、第3方向Dzから見て略L字状である。
第3アッパーカム孔52Aは、縦孔52Aaと、横孔52Abと、を含む。第3アッパーカム孔52Aは、正面視で略L字状である。正面視で、第3アッパーカム孔52Aは、第2方向Dyに平行な直線を対称軸として第1アッパーカム孔51Aと対称である。
同様に、第2アッパーカム孔51Bは、縦孔51Baと、横孔51Bbと、を含む。第2アッパーカム孔51Bは、第1アッパーカム孔51Aと同じ形状であり、第1アッパーカム孔51Aと第2方向Dyに隣り合って設けられる。
第4アッパーカム孔52Bは、縦孔52Baと、横孔52Bbと、を含む。第4アッパーカム孔52Bは、第3アッパーカム孔52Aと同じ形状であり、第3アッパーカム孔52Aと第2方向Dyに隣り合って設けられる。第4アッパーカム孔52Bは、第2方向Dyに平行な直線を対称軸として第2アッパーカム孔51Bと対称である。
図3及び図4に示すように、基部10は、第1面10cと、第1面10cとは反対側の第2面10dとを有する板状の部材である。基部10は、正面視で、互いに対向する辺10aと辺10bとを有する矩形状である。基部10の辺10aは、筐体100と接続されている。例えば、基部10は筐体100と一体に形成されている。なお、これに限定されず、基部10は、多角形状、円形状、楕円形状等であってもよい。なお、図3及び図4においては、辺10aに接続される筐体100の図示が省略されている。
第1指部21及び第2指部22は、基部10に揺動可能に設けられる。図3に示すように、第1指部21及び第2指部22は、第1方向Dxに間隔を有して隣り合って設けられる。第1指部21及び第2指部22は、それぞれ長尺状であり、基部10の辺10bに対して交差する方向に長手を有して配置される。第1指部21及び第2指部22は、正面視で、基部10と重なる部分と、基部10の外周の辺10bよりも外側に配置される部分とを有する。
第1指部21の第1リンク部21Aは、長手方向の一端側に長孔33Aを備え、他端側が第1爪部41の端部に接続される。第1指部21の第2リンク部21Bは、長手方向の一端側に長孔33Bを備え、他端側が第1爪部41の長手方向の中央部に接続される。第1リンク部21A及び第2リンク部21Bは、ピン45A、45B(図2参照)によって、第1爪部41と揺動可能に接続される。
第1爪部41と第2爪部42とが閉じた状態で、長孔33Aと長孔33Bは、第2方向Dyに隣り合う。第1リンク部21Aは、接続部21Aaを含む。接続部21Aaは、第1リンク部21Aのうち、長孔33Aが設けられた部分と、第1爪部41と接続される部分とを接続する。接続部21Aaは、第2リンク部21Bの長孔33Bが設けられた部分と重ならないように、長孔33Aが設けられた部分に対して屈曲して設けられる。また、第2リンク部21Bの接続部21Baは、第1リンク部21Aと第1爪部41との接続箇所と重ならないように、長孔33Bが設けられた部分に対して屈曲して設けられる。
同様に、第2指部22の第3リンク部22Aは、長手方向の一端側に長孔34Aを備え、他端側が第2爪部42の端部に接続される。第2指部22の第4リンク部22Bは、長手方向の一端側に長孔34Bを備え、他端側が第2爪部42の長手方向の中央部に接続される。第3リンク部22A及び第4リンク部22Bは、ピン46A、46B(図2参照)によって、第2爪部42と揺動可能に接続される。
第1爪部41と第2爪部42とが閉じた状態で、長孔34Aと長孔34Bは、第2方向Dyに隣り合う。第3リンク部22Aは、接続部22Aaを含む。接続部22Aaは、第3リンク部22Aのうち、長孔34Aが設けられた部分と、第2爪部42と接続される部分とを接続する。接続部22Aaは、第4リンク部22Bの長孔34Bが設けられた部分と重ならないように、長孔34Aが設けられた部分に対して屈曲して設けられる。第4リンク部22Bの接続部22Baは、第3リンク部22Aと第2爪部42との接続箇所と重ならないように、長孔34Bが設けられた部分に対して屈曲して設けられる。
長孔33A、33B、34A、34Bは、それぞれ、第1リンク部21A、第2リンク部21B、第3リンク部22A、第4リンク部22Bの長手方向に沿って長手を有する。図4に示すように、長孔34Aは、第1内壁34Aaと第2内壁34Abとを有する。第1内壁34Aa及び第2内壁34Abは、第3リンク部22Aの長手方向に対向している。第1内壁34Aaは第3リンク部22Aの一端側に位置し、第2内壁34Abは第3リンク部22Aの中央部側に位置する。
同様に、長孔34Bは、第1内壁34Baと第2内壁34Bbとを有する。図4では図示を省略するが、長孔33A、33Bも同様に、第1内壁と第2内壁とを有する。
図3に示すように、基部10には、第1支持部11A、第2支持部11B、第3支持部12A及び第4支持部12Bが設けられる。第1支持部11A、第2支持部11B、第3支持部12A及び第4支持部12Bは、円柱状であり、それぞれ長孔33A、33B、34A、34Bを第3方向Dzに貫通している。図4に示すように、第3支持部12Aは、張出部12Aaと、軸部12Abとを含む。軸部12Abは、基部10の第1面10cから第3方向Dzに突出して長孔34Aを貫通する。張出部12Aaは、軸部12Abの端部に設けられ、長孔34Aの幅(短手方向の長さ)よりも大きい径を有する。張出部12Aaと基部10との間に第3リンク部22Aが配置される。第4支持部12Bも同様に、張出部12Baと、軸部12Bbとを含む。張出部12Baと基部10との間に第4リンク部22Bが配置される。
このような構成により、第2指部22の第3リンク部22A及び第4リンク部22Bは、基部10に対して揺動可能に、且つ、長手方向に移動可能である。なお、図4では、第1指部21、第1支持部11A及び第2支持部11Bは図示していないが、同様の構成で第1支持部11A及び第2支持部11Bは、それぞれ長孔33A、33Bを貫通している。これにより、第1指部21の第1リンク部21A及び第2リンク部21Bは、基部10に対して揺動可能に、且つ長手方向に移動可能である。
図3に示すように、基部10は、第1ロアカム孔31A、第2ロアカム孔31B、第3ロアカム孔32A及び第4ロアカム孔32Bを備える。図4に示すように、第3ロアカム孔32A及び第4ロアカム孔32Bは、基部10の第1面10cから第2面10dに貫通する貫通孔である。図4には図示しない、第1ロアカム孔31A及び第2ロアカム孔31Bも同様の貫通孔である。なお、これに限定されず、第1ロアカム孔31A、第2ロアカム孔31B、第3ロアカム孔32A及び第4ロアカム孔32Bは、第1面10cから第2面10dに向かって凹状に形成された溝であってもよい。
図3に示すように、第1ロアカム孔31A及び第2ロアカム孔31Bは第1方向Dxに凸となる湾曲形状である。また、第1ロアカム孔31Aと第2ロアカム孔31Bとは、第2方向Dyに隣り合って設けられる。第1ロアカム孔31Aと第2ロアカム孔31Bとは、同じ形状である。また、第1ロアカム孔31Aと第3ロアカム孔32Aは、互いに近づく方向に凸となる湾曲形状を有する。すなわち、第1ロアカム孔31Aは、第3ロアカム孔32Aに近づく方向に凸となる湾曲形状を有する。第3ロアカム孔32Aは、第1ロアカム孔31Aに近づく方向に凸となる湾曲形状を有する。
また、第3ロアカム孔32Aと第4ロアカム孔32Bとは、第2方向Dyに隣り合って設けられる。第3ロアカム孔32Aと第4ロアカム孔32Bとは、同じ形状である。第2ロアカム孔31Bと第4ロアカム孔32Bは、互いに近づく方向に凸となる湾曲形状を有する。すなわち、第2ロアカム孔31Bは、第4ロアカム孔32Bに近づく方向に凸となる湾曲形状を有する。第4ロアカム孔32Bは、第2ロアカム孔31Bに近づく方向に凸となる湾曲形状を有する。
具体的には、第1ロアカム孔31Aの一端31Aaと、第3ロアカム孔32Aの一端32Aaとの第1方向Dxでの距離は、第1ロアカム孔31Aの中間部と第3ロアカム孔32Aの中間部との距離よりも大きい。第1ロアカム孔31Aの他端31Abと、第3ロアカム孔32Aの他端32Abとの第1方向Dxでの距離は、第1ロアカム孔31Aの中間部と第3ロアカム孔32Aの中間部との距離よりも大きい。また、第2ロアカム孔31Bと第4ロアカム孔32Bとの関係も同様である。
図2に示す第1アッパーカム孔51Aと第3アッパーカム孔52Aとの間の第1方向Dxにおける最大距離D1は、図3に示す第1ロアカム孔31Aと第3ロアカム孔32Aとの間の第1方向Dxにおける最大距離D3と等しい。同様に、第2アッパーカム孔51Bと第4アッパーカム孔52Bとの間の第1方向Dxにおける最大距離は、図3に示す第2ロアカム孔31Bと第4ロアカム孔32Bとの間の第1方向Dxにおける最大距離と等しい。
図2に示す第1アッパーカム孔51Aと第3アッパーカム孔52Aとの間の第1方向Dxにおける最小距離D2は、図3に示す第1ロアカム孔31Aと第3ロアカム孔32Aとの間の第1方向Dxにおける最小距離D4と等しい。同様に、第2アッパーカム孔51Bと第4アッパーカム孔52Bとの間の第1方向Dxにおける最小距離は、図3に示す第2ロアカム孔31Bと第4ロアカム孔32Bとの間の第1方向Dxにおける最小距離と等しい。
図2に示す第1アッパーカム孔51Aの第2方向Dyの端部と、第2アッパーカム孔51Bの第2方向Dyの端部との間の第2方向Dyにおける距離D5は、図3に示す第1ロアカム孔31Aの第2方向Dyの端部と、第2ロアカム孔31Bの第2方向Dyの端部との間の第2方向Dyにおける距離D6と等しい。同様に、第3アッパーカム孔52Aの第2方向Dyの端部と、第4アッパーカム孔52Bの第2方向Dyの端部との間の第2方向Dyにおける距離は、図3に示す第3ロアカム孔32Aの第2方向Dyの端部と、第4ロアカム孔32Bの第2方向Dyの端部との間の第2方向Dyにおける距離と等しい。
図3に示すように、第1支持部11Aは、第1ロアカム孔31Aの他端31Abと隣り合って配置される。また、第1支持部11Aは、第2方向Dyから見て第1ロアカム孔31Aの一端31Aaと重なる。第3支持部12Aは、第3ロアカム孔32Aの他端32Abと隣り合って配置される。また、第3支持部12Aは、第2方向Dyから見て第3ロアカム孔32Aの一端32Aaと重なる。第2支持部11B及び第4支持部12Bも、それぞれ第2ロアカム孔31B、第4ロアカム孔32Bと同様の関係で配置される。
第1カムフォロア25Aは、第1リンク部21Aに設けられている。例えば、第1カムフォロア25Aは、第1リンク部21Aの第1爪部41とは反対側の端部に位置する。第1カムフォロア25Aの一部は、第1アッパーカム孔51Aの内壁に接している。且つ、第1カムフォロア25Aの一部は、第1ロアカム孔31Aの内壁に接している。すなわち、第1カムフォロア25Aは、第1アッパーカム孔51Aから第1ロアカム孔31Aに亘って設けられている。第1カムフォロア25Aは、第1アッパーカム孔51Aに沿って移動可能であり、且つ第1ロアカム孔31Aに沿って移動可能である。なお、第1方向Dxは、シャフト102aの長手方向に対して直交し且つ第1カムフォロア25Aの長手方向に対して直交する方向であるということもできる。
第2カムフォロア25Bは、第2リンク部21Bに設けられている。例えば、第2カムフォロア25Bは、第2リンク部21Bの第1爪部41とは反対側の端部に位置する。第2カムフォロア25Bの一部は、第2アッパーカム孔51Bの内壁に接している。且つ、第2カムフォロア25Bの一部は、第2ロアカム孔31Bの内壁に接している。すなわち、第2カムフォロア25Bは、第2アッパーカム孔51Bから第2ロアカム孔31Bに亘って設けられている。第2カムフォロア25Bは、第2アッパーカム孔51Bに沿って移動可能であり、且つ第2ロアカム孔31Bに沿って移動可能である。
第3カムフォロア26A及び第4カムフォロア26Bも同様の構成である。すなわち、第3カムフォロア26Aは、第3アッパーカム孔52Aに沿って移動可能であり、且つ第3ロアカム孔32Aに沿って移動可能である。また、第4カムフォロア26Bは、第4アッパーカム孔52Bに沿って移動可能であり、且つ第4ロアカム孔32Bに沿って移動可能である。
第1カムフォロア25A、第2カムフォロア25B、第3カムフォロア26A及び第4カムフォロア26Bは、それぞれ各ロアカム孔及びアッパーカム孔に沿って移動可能であれば、どのような構成であってもよい。図4に示すように、例えば、第3カムフォロア26Aは、軸部26Ab、張出部26Ac、張出部26Aa、及び軸部26Adを有する。軸部26Abが第3リンク部22Aに固定される。軸部26Abは第3ロアカム孔32Aを貫通している。張出部26Acは、第3ロアカム孔32Aの幅よりも大きい径を有し、基部10の第2面10d側に配置される。張出部26Aaは、第3アッパーカム孔52Aの幅よりも大きい径を有し、張出部26Acとは反対側の端部に配置される。軸部26Adは、張出部26Aaから第3アッパーカム孔52A側に延びている。軸部26Adの少なくとも一部は、第3アッパーカム孔52Aの内部に位置する。
このような構成により、第3カムフォロア26Aは、第3アッパーカム孔52Aに沿って移動可能であり、且つ第3ロアカム孔32Aに沿って移動可能となっている。第3カムフォロア26Aは、第3アッパーカム孔52Aの内壁と接する部分又は第3ロアカム孔32Aの内壁と接する部分に、例えば転がり軸受を備えていてもよい。第4カムフォロア26Bも、軸部26Bb、張出部26Bc、張出部26Ba、及び軸部26Bdを有する。なお、図4には図示しない、第1カムフォロア25A及び第2カムフォロア25Bも同様の構成である。
本実施形態の把持装置1は、各アッパーカム孔、各ロアカム孔及び各カムフォロアにより構成されるカム機構を有する。第1カムフォロア25A及び第2カムフォロア25Bが、それぞれ第1ロアカム孔31A及び第2ロアカム孔31Bに沿って移動すると、第1指部21の開閉動作が行われる。この際、第1リンク部21Aと、第2リンク部21Bとが、実質的に平行状態を保ちつつ開閉する。このため、第1爪部41は、基準線A1に対する角度が一定に保たれた状態で平行移動する。また、第3カムフォロア26A及び第4カムフォロア26Bが、それぞれ第3ロアカム孔32A及び第4ロアカム孔32Bに沿って移動すると、第2指部22の開閉動作が行われる。この際、第3リンク部22Aと、第4リンク部22Bとが、実質的に平行状態を保ちつつ開閉する。このため、第2爪部42は、基準線A2に対する角度が一定に保たれた状態で平行移動する。
次に、図2、図3及び図5、図6を参照して、本実施形態の把持装置1の開閉動作について説明する。図5及び図6は、実施形態に係る把持装置の開閉動作を説明するための正面図である。図2は、第1指部21及び第2指部22が閉じた状態を示す。具体的には、第1爪部41の把持面41aと第2爪部42の把持面42aとの間の、第1方向Dxでの距離L2が最も小さくなる状態である。図2は、把持面41aと把持面42aとが接している。これに限定されず、第1指部21及び第2指部22が閉じた状態で、把持面41aと把持面42aとは所定の間隔を有していてもよい。
図2に示すように、閉じた状態では、第1カムフォロア25Aは縦孔51Aaの端部に位置する。この時、第1カムフォロア25Aは第1ロアカム孔31Aの一端31Aa(図3参照)に位置する。これにより、第1リンク部21Aは、基準線A1と平行方向に向けられる。ここで、基準線A1は、第2カムフォロア25Bと第2支持部11Bとを結ぶ直線である。このとき、第1リンク部21Aのうち長孔33Aが設けられた部分は、基部10と重なっている。同様に、第2カムフォロア25Bは縦孔51Baの端部に位置する。この時、第2カムフォロア25Bは第2ロアカム孔31Bの一端に位置する(図3参照)。これにより、第2リンク部21Bは、基準線A1と平行方向に、すなわち、第1リンク部21Aと平行方向に向けられる。このとき、第2リンク部21Bのうち長孔33Bが設けられた部分は、基部10と重なっている。
図2に示すように、閉じた状態では、第1リンク部21Aに設けられたピン45Aと、第2リンク部21Bに設けられたピン45Bとは、基準線A1と平行方向に配置される。これにより、第1爪部41は、基準線A1と平行方向に向けられる。
同様に、第3カムフォロア26Aは縦孔52Aaの端部に位置する。この時、第3カムフォロア26Aは第3ロアカム孔32Aの一端32Aa(図3参照)に位置する。これにより、第3リンク部22Aは、基準線A2と平行方向に向けられる。ここで、基準線A2は、第4カムフォロア26Bと第4支持部12Bとを結ぶ直線である。このとき、第3リンク部22Aのうち長孔34Aが設けられた部分は、基部10と重なっている。同様に、第4カムフォロア26Bは縦孔52Baの端部に位置する。この時、第4カムフォロア26Bは第4ロアカム孔32Bの一端に位置する。これにより、第4リンク部22Bは、第3リンク部22Aと平行方向に向けられる。このとき、第4リンク部22Bのうち長孔34Bが設けられた部分は、基部10と重なっている。
図2に示すように、閉じた状態では、第3リンク部22Aに設けられたピン46Aと、第4リンク部22Bに設けられたピン46Bとは、基準線A2と平行方向に配置される。これにより、第2爪部42は、基準線A2と平行方向に向けられる。
ここで、基部10の一方の辺10aと、第1爪部41の端部41e及び第2爪部42の端部42eとの間の、第2方向Dyにおける距離を、距離L1とする。また、図2に示す例では、閉じた状態で、基準線A1と基準線A2とが平行になる。つまり、第1爪部41と第2爪部42とが平行状態となっているがこれに限定されない。閉じた状態で、第1爪部41と第2爪部42とが所定の角度を形成するように配置されていてもよい。
図5は、閉じた状態と開いた状態との間の中間状態を示す。図5に示すように、シャフト102aが移動すると、第1カムフォロア25Aが横孔51Abに向かって移動する。第2カムフォロア25B、第3カムフォロア26A及び第4カムフォロア26Bも同様に、それぞれ横孔51Bb、52Ab、52Bbに向かって移動する。これにより、第1カムフォロア25A、第2カムフォロア25B、第3カムフォロア26A及び第4カムフォロア26Bには、それぞれ第1ロアカム孔31A、第2ロアカム孔31B、第3ロアカム孔32A及び第4ロアカム孔32Bに沿う方向の力が加わる。このため、第1カムフォロア25A、第2カムフォロア25B、第3カムフォロア26A及び第4カムフォロア26Bに第2方向Dyの力が直接加えられる場合に比較して、第1カムフォロア25A、第2カムフォロア25B、第3カムフォロア26A及び第4カムフォロア26Bが滑らかに動く。
図5においては、第1カムフォロア25Aは横孔51Abの端部に位置する。この時、第1カムフォロア25Aは第1ロアカム孔31Aのうち第3ロアカム孔32Aに最も近い部分に位置する。第3カムフォロア26Aは横孔52Abの端部に位置する。この時、第3カムフォロア26Aは第3ロアカム孔32Aのうち第1ロアカム孔31Aに最も近い部分に位置する。図5は、第1カムフォロア25Aが第3カムフォロア26Aに最も近づいた状態を示す。また、第2カムフォロア25B及び第4カムフォロア26Bも同様に最も近づいた状態となる。
このような動作により、第1リンク部21A及び第2リンク部21Bは、仮想線B1と平行方向に向けられる。ここで、仮想線B1は、第2カムフォロア25Bと第2支持部11Bとを結ぶ直線である。また、仮想線B1と基準線A1とがなす角度を、第1指部21の開閉角度θ1とする。第3リンク部22A及び第4リンク部22Bも、第4カムフォロア26Bと第4支持部12Bとを結ぶ仮想線B2と平行方向に向けられる。ここで、仮想線B2と基準線A2とがなす角度を、第2指部22の開閉角度θ2とする。第1爪部41の把持面41aと第2爪部42の把持面42aとの間の、第1方向Dxでの距離L2は、図2の閉じた状態よりも大きくなる。
第1カムフォロア25A及び第2カムフォロア25Bは、アタッチメント5の第2プレート502を介して同時に、第1ロアカム孔31A及び第2ロアカム孔31Bに沿う方向の力が加わる。これにより、第1リンク部21A及び第2リンク部21Bは、平行状態を保ちつつ開閉動作が行われる。これにより、中間状態での第1爪部41は、基準線A1と平行状態、すなわち、図2に示す閉じた状態での第1爪部41と平行方向に向けられる。
図5に示す状態からシャフト102aがさらに移動すると、図6の状態となる。図6においては、第1カムフォロア25Aは横孔51Abの中間に位置する。この時、第1カムフォロア25Aは第1ロアカム孔31Aの他端31Abに位置する。第3カムフォロア26Aは横孔52Abの中間に位置する。この時、第3カムフォロア26Aは第3ロアカム孔32Aの他端32Abに位置する。また、第2カムフォロア25B及び第4カムフォロア26Bも同様の状態となる。図6は、第1指部21及び第2指部22が開いた状態を示す。
中間状態及び開いた状態においては、図2に示す閉じた状態と比較して、第1指部21及び第2指部22のうち基部10よりも外側も出ている部分の長さが長くなる。開閉角度θ1及び開閉角度θ2に応じて、第1指部21及び第2指部22の、基部10よりも外側に位置する部分の長さが変更される。中間状態及び開いた状態での距離L1は、図2の閉じた状態での距離L1とほぼ一致する。これにより、距離L1が一定に保たれつつ、開閉角度θ1及び開閉角度θ2が変化する。
上述したように、本実施形態の把持装置1は、各アッパーカム孔、各ロアカム孔及び各カムフォロアにより構成されるカム機構を有する。カム機構の動作により、各カムフォロアが移動することで、第1指部21及び第2指部22の開閉角度θ1、θ2が変化する。距離L2が基部10の幅(第1方向Dxのにおける辺10bの長さ)よりも大きくなるように、第1指部21及び第2指部22が開く。したがって、基部10の幅の増大を抑制して把持装置1の小型化を図るとともに、外径形状の異なる種々の部品を把持することができる。
また、第1リンク部21A、第2リンク部21B及び第1爪部41は平行リンク機構を構成する。第3リンク部22A、第4リンク部22B及び第2爪部42は平行リンク機構を構成する。これにより、開閉角度θ1、θ2を大きくした場合であっても、第1爪部41及び第2爪部42は、所定の角度を保ちつつ開閉する。本実施形態では、第1爪部41と第2爪部42とは、互いに平行状態を保ちつつ開閉する。このため、外径形状の異なる種々の部品を良好に把持することができる。
また、カム機構の動作により、1対の第1指部21及び第2指部22の開閉角度θ1、θ2に応じて、第1指部21及び第2指部22の、基部10の外周よりも外側の部分の長さが変更される。つまり、カム機構は、長さ調整機構としても機能する。これにより、一定の距離L1を保ちつつ、第1指部21及び第2指部22の開閉動作を行うことができる。このため、把持装置1は、形状の異なる種々の部品を把持することができる。また、本実施形態では、第1指部21及び第2指部22に取り付けられる爪を交換するATC(Auto Tool changer)を設けない構成とすることもできる。さらに、把持装置1に接続されるロボットのアーム側で、開閉度合いに応じて高さの微調整を行う必要がなくなる。このため、把持装置1を含むロボットや搬送装置等の全体の構成の小型化を図ることができる。
図7は、実施形態に係る把持装置の制御ブロック図である。制御装置101は、パーソナルコンピュータ(PC)、又はサーバシステム等のコンピュータである。制御装置101は、記憶部101Aと演算部101Bとを含む。記憶部101Aはハードディスク、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を含む。演算部101Bは、CPU(Central Processing Unit)等を含む。
入力部110は、キーボードやタッチパネル等の情報入力装置である。入力部110から、把持装置1の動作に関する情報又は動作プログラムが記憶部101Aに入力される。
駆動装置102は制御装置101からの制御信号により動作する。駆動装置102から入力される駆動力により、上述した第1指部21及び第2指部22の開閉動作が行われる。具体的には、駆動装置102で生じた駆動力が、シャフト102a、アタッチメント5、第1カムフォロア25A、第2カムフォロア25B、第3カムフォロア26A及び第4カムフォロア26Bに伝わる。第1カムフォロア25A、第2カムフォロア25B、第3カムフォロア26A及び第4カムフォロア26Bの移動によって、第1指部21及び第2指部22の開閉動作が行われる。
センサ部103は、例えば、変位センサ、角度センサ、速度センサ、圧力センサ等を含む。センサ部103は、第1指部21及び第2指部22の動作状態を検出し、各種情報を制御装置101に出力する。制御装置101は、第1指部21及び第2指部22の動作状態に応じて駆動装置102を駆動する。
例えば、制御装置101は、第1指部21及び第2指部22の変位に基づいて駆動装置102を駆動してもよい。例えば、制御装置101は、第1指部21及び第2指部22の開閉角度に基づいて駆動装置102を駆動してもよい。例えば、制御装置101は、第1指部21及び第2指部22の速度に基づいて駆動装置102を駆動してもよい。例えば、制御装置101は、指先力に基づいて駆動装置102を駆動してもよい。指先力とは、第1指部21及び第2指部22によって挟まれている把持対象に加えられている力である。すなわち、指先力とは、第1指部21及び第2指部22が把持対象から受ける反力であるともいえる。また、制御装置101は、第1指部21及び第2指部22の変位、開閉角度、速度、指先力等が組み合わされた情報に基づいて駆動装置102を駆動してもよい。なお、図7に示す構成は、あくまで一例であり適宜変更することができる。
以上で説明したように、把持装置1は、基部10と、基部10に設けられ、それぞれ第1方向Dxに凸となる湾曲形状を有し、第1方向Dxと交差する第2方向Dyに隣り合う第1ロアカム孔31Aと第2ロアカム孔31Bと、基部10に揺動可能に設けられた第1リンク部21Aと第2リンク部21Bとを含む第1指部21と、第1リンク部21Aの一端側に設けられた第1カムフォロア25Aと、第2リンク部21Bの一端側に設けられた第2カムフォロア25Bと、第1リンク部21A及び第2リンク部21Bのそれぞれの他端側に接続された1つの第1爪部41と、を有する。第1カムフォロア25Aの一部が第1ロアカム孔31Aの内壁に接し、第2カムフォロア25Bの一部が第2ロアカム孔31Bの内壁に接し、第1指部21と第1爪部41とで平行リンク機構を構成する。
これにより、第1指部21が基部10に揺動可能に設けられているため、基部10の大きさよりも第1爪部41の端部41eを大きく移動させることが可能である。また、第1指部21の長さ調整手段として、カム孔(第1ロアカム孔31Aと第2ロアカム孔31B)とカムフォロア(第1カムフォロア25Aと第2カムフォロア25B)を含むカム機構が設けられる。このカム機構の動作によって、第1指部21の開閉動作を行うと同時に、第1指部21の開閉角度θ1に応じて、第1指部21の、基部10の外周よりも外側の部分の長さを変更することができる。これにより、基部10と、第1爪部41の端部41eとの距離を所定の大きさに一定に保った状態で、第1指部21の開閉動作を行うことができる。また、平行リンク機構を備えていることにより、第1指部21の開閉角度θ1が変化した場合でも、第1爪部41の角度を一定に保った状態で平行移動させることができる。したがって、本実施形態の把持装置1は、外形寸法が異なる種々の部品を把持することができるとともに、小型化が可能である。
また、把持装置1においては、基部10には、第1リンク部21Aを支持する第1支持部11Aと、第2リンク部21Bを支持する第2支持部11Bが設けられ、第1リンク部21A及び第2リンク部21Bは、それぞれ長手方向に沿って設けられた長孔33A、33Bが設けられ、第1支持部11Aは長孔33Aを貫通して、第2支持部11Bは長孔33Bを貫通して、第1指部21が基部10に揺動可能に設けられる。
これにより、カム機構の動作によって、第1指部21の第1リンク部21A及び第2リンク部21Bは、それぞれ第1支持部11A及び第2支持部11Bに対して揺動しつつ、第1支持部11A及び第2支持部11Bと長孔33A、33Bとの相対位置が変化する。これにより、第1リンク部21A及び第2リンク部21Bが長手方向に移動する。また第1リンク部21A及び第2リンク部21Bが、カム機構の動作によって同じ開閉角度で動作する。これにより、第1爪部41の角度を一定に保った状態で平行移動させることができる。
さらに、直動運動するシャフト102aを有する駆動装置102と、第1アッパーカム孔51A及び第2アッパーカム孔51Bを備え且つシャフト102aに連結されるアタッチメント5と、を備え、第1カムフォロア25Aの他の一部は、第1アッパーカム孔51Aの内壁に接し、第2カムフォロア25Bの他の一部は、第2アッパーカム孔51Bの内壁に接し、第1アッパーカム孔51Aの第2方向Dyの端部と、第2アッパーカム孔51Bの第2方向Dyの端部との距離D5は、第1ロアカム孔31Aの第2方向Dyの端部と、第2ロアカム孔31Bの第2方向Dyの端部との距離D6と等しい。
これにより、シャフト102aの力は、カムフォロア(第1カムフォロア25A及び第2カムフォロア25B)に直接伝えられるのではなく、アタッチメント5を介してカムフォロアに伝えられる。カムフォロアがアッパーカム孔(第1アッパーカム孔51A及び第2アッパーカム孔51B)の内壁に接しているので、カムフォロアにはシャフト102aの移動方向に対して角度をなす方向の力が加わる。シャフト102aが動くと、カムフォロアは、シャフト102aの移動方向に沿って移動すると同時に、アッパーカム孔に沿って第1方向Dxにも移動する。これにより、カムフォロアは、カム孔(第1ロアカム孔31A及び第2ロアカム孔31B)に沿う方向に移動する。このため、カムフォロアがシャフト102aに直接連結される場合に比較して、カムフォロアがロアカム孔の内壁から反力を受けにくい。その結果、第1指部21による把持力及び第1指部21の移動速度に関する精度を向上させることが容易となる。したがって、本実施形態の把持装置1は、第1指部21の開閉動作を滑らかにすることができる。
(変形例)
図8は、変形例に係る把持装置の正面図である。図9は、変形例に係る把持装置の制御ブロック図である。なお、以下の変形例の説明においては、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図8に示すように、変形例の把持装置1Aは、駆動装置102Aと、アタッチメント5Aと、を備える。駆動装置102Aは、第1駆動装置1021と、第2駆動装置1022と、を備える。アタッチメント5Aは、第1アタッチメント55と、第2アタッチメント56と、を備える。
第1駆動装置1021は、第1指部21を駆動させる装置であり、例えば直動アクチュエータである。第1駆動装置1021は、筐体100に固定されている。第1駆動装置1021は、直動運動する第1シャフト1021aを備える。
第2駆動装置1022は、第2指部22を駆動させる装置であり、例えば直動アクチュエータである。第2駆動装置1022は、筐体100に固定されている。第2駆動装置1022は、直動運動する第2シャフト1022aを備える。
図8に示すように、第1アタッチメント55は、第1シャフト1021aに連結される。第1アタッチメント55は、第1シャフト1021aと共に直動運動する。第1アタッチメント55は、第1プレート5015と、第2プレート5025と、を備える。第1プレート5015は、第1アタッチメント55の長手方向に対して垂直である。第2プレート5025は、第1プレート5015に対して垂直である。第2プレート5025は、第1プレート5015から第1駆動装置1021とは反対側に延びている。第2プレート5025は、第1アッパーカム孔51A及び第2アッパーカム孔51Bを備える。
図8に示すように、第2アタッチメント56は、第2シャフト1022aに連結される。第2アタッチメント56は、第2シャフト1022aと共に直動運動する。第2アタッチメント56は、第1プレート5016と、第2プレート5026と、を備える。第1プレート5016は、第2アタッチメント56の長手方向に対して垂直である。第2プレート5026は、第1プレート5016に対して垂直である。第2プレート5026は、第1プレート5016から第2駆動装置1022とは反対側に延びている。第2プレート5026は、第3アッパーカム孔52A及び第4アッパーカム孔52Bを備える。
図9に示すように、第1駆動装置1021及び第2駆動装置1022は制御装置101からの制御信号により動作する。第1駆動装置1021から入力される駆動力により、第1指部21の開閉動作が行われる。具体的には、第1駆動装置1021で生じた駆動力が、第1シャフト1021a、第1アタッチメント55、第1カムフォロア25A及び第2カムフォロア25Bに伝わる。第1カムフォロア25A及び第2カムフォロア25Bの移動によって、第1指部21の開閉動作が行われる。また、第2駆動装置1022から入力される駆動力により、第2指部22の開閉動作が行われる。具体的には、第2駆動装置1022で生じた駆動力が、第2シャフト1022a、第2アタッチメント56、第3カムフォロア26A及び第4カムフォロア26Bに伝わる。第3カムフォロア26A及び第4カムフォロア26Bの移動によって、第2指部22の開閉動作が行われる。
第1センサ部1031及び第2センサ部1032は、例えば、変位センサ、角度センサ、速度センサ、圧力センサ等を含む。第1センサ部1031は、第1指部21の動作状態を検出し、各種情報を制御装置101に出力する。第2センサ部1032は、第2指部22の動作状態を検出し、各種情報を制御装置101に出力する。制御装置101は、第1指部21の動作状態に応じて第1駆動装置1021を駆動する。制御装置101は、第2指部22の動作状態に応じて第2駆動装置1022を駆動する。
例えば、制御装置101は、第1指部21及び第2指部22のそれぞれの変位に基づいて第1駆動装置1021及び第2駆動装置1022を駆動してもよい。例えば、制御装置101は、第1指部21及び第2指部22のぞれぞれの開閉角度に基づいて第1駆動装置1021及び第2駆動装置1022を駆動してもよい。例えば、制御装置101は、第1指部21及び第2指部22のそれぞれの速度に基づいて第1駆動装置1021及び第2駆動装置1022を駆動してもよい。例えば、制御装置101は、指先力に基づいて第1駆動装置1021及び第2駆動装置1022を駆動してもよい。また、制御装置101は、第1指部21及び第2指部22のそれぞれの変位、開閉角度、速度、指先力等が組み合わされた情報に基づいて第1駆動装置1021及び第2駆動装置1022を駆動してもよい。
以上で説明したように、変形例の把持装置1Aにおいて、駆動装置102Aは、互いに独立して直動運動する第1シャフト1021a及び第2シャフト1022aを備える。アタッチメント5Aは、第1シャフト1021aに連結される第1アタッチメント55と、第2シャフト1022aに連結される第2アタッチメント56と、を備える。第1アタッチメント55が、1対のアッパーカム孔(第1アッパーカム孔51A及び第2アッパーカム孔51B)を備える。第2アタッチメント56が、1対のアッパーカム孔(第3アッパーカム孔52A及び第4アッパーカム孔52B)を備える。第1アタッチメント55は一方の第1指部21及び第1爪部41に連結され、第2アタッチメント56は、他方の第2指部22及び第2爪部42に連結される。
これにより、把持装置1Aは、1対の指部(第1指部21及び第2指部22)の開閉動作を滑らかにすることができることに加え、1対の指部を独立して駆動させることができる。
以上説明した把持装置1及び把持装置1Aの構成は適宜変更してもよい。例えば第1指部21及び第2指部22の形状、開閉角度、及び長さ等はあくまで一例であり、適宜変更することができる。また、各アッパーカム孔、各ロアカム孔の形状も適宜変更することができる。こうすれば、第1指部21及び第2指部22の開閉角度θ1、θ2等を変更することができる。
また、第1指部21及び第2指部22に取り付けられる爪部の形状は、上述した形状に限られない。例えば、爪部はL字状であってもよい。例えば、爪部は、円柱及び半球を組み合わせた形状を有していてもよい。また、爪部の材質は特に限定されない。爪部の材質は、例えば金属、合成樹脂、及び合成ゴム等である。合成樹脂としては、ABS樹脂、及びポリアセタール等が挙げられる。合成ゴムとしては、ニトリルゴム(NBR)、シリコーンゴム等が挙げられる。また、爪部の基材が金属で形成され、爪部のうち把持対象と接する部分が合成樹脂又は合成ゴムで形成されていてもよい。