JP4617223B2

JP4617223B2 - フィンガー把持装置

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Publication number: JP4617223B2
Application number: JP2005236234A
Authority: JP
Inventors: 健高木; 透小俣
Original assignee: 健高木; 透小俣
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2025-08-17
Also published as: JP2007050460A

Description

本発明は少なくと２つのフィンガーに把持動作を行わせるフィンガー把持装置に関する。

例えば、産業ロボットにおいて、例えば一対のフィンガーに把持動作を行わせる際、該フィンガーの動きには或る程度の速度が要求されるだけでなく、該フィンガーによる物体の確実な把持を保証するためには相当な把持力も要求される。これら要求は大型の高出力回転アクチュエータの使用により応えることができるが、しかしフィンガー把持装置に大型の高出力回転アクチュエータを組み込むことはスペース的に不可能である。従って、フィンガー把持装置には小型の低出力回転アクチュエータが使用されることになるが、しかしその場合には、フィンガーの速度とその把持力とは減速比においてトレードオフの関係にあり、このためフィンガーの動きの速度を高めつつその把持力を増大させるという２つの要求を満足させることはきわめて困難であるとされている。

従って、本発明の目的は、少なくとも２つのフィンガーに把持動作を行わせるフィンガー把持装置であって、小型の低出力回転アクチュエータの使用によりフィンガーの動きの速度を高めつつその把持力を増大させるという２つの要求を満足させる得るように構成された新規なフィンガー把持装置を提供することである。

本発明によるフィンガー把持装置は、平板部及び該平板部の一端側から一体的に直立した直立板状部を有する基盤部材と、前記基盤部材の平板部に対して平行に移動自在に設けられた平板部、該平板部の前記基盤部材の直立板状部の一端付近側から一体的に直立した第１の直立板状部及び該平板部の他端部の端面に一体的に直立した第２の直立板状部を有する可動部材と、前記可動部材の第１、第２の直立板状部間に設けられ、その第１の端部は該第１の直立板状部を回転自在に挿通させられて前記基盤部材の直立板状部の付近まで伸び、その第２の端部は該第２の直立板状部によって回転自在に支持され、前記第１の端部側部分に第１のねじ切り部を有し、前記第２の端側部分に前記第１のねじ切り部と同一タイプでねじピッチが小さい第２のねじ切り部を有するロッド部材と、前記ロッド部材の第１のねじ切り部に螺合された可動歯車と、該可動歯車と噛み合った駆動歯車と、前記可動部材の第１の直立板状部に支持され、前記駆動歯車に固着された出力シャフトを有する駆動モータと、前記ロッド部材の前記一端部側部の前記可動部材の第１の直立板状部と前記可動歯車との間に設けられた摩擦板と、前記可動部材の平板部の一端に枢着された短アーム及び前記可動歯車に自由端を有する長アームよりなり、前記短アームと前記長アームとの直角部に枢着されたローラ要素を介して前記基盤部材の直立板状部と接しているＬ字形増力レバーと、前記ロッド部材の第２のねじ切り部に螺合させられた可動フィンガ部材とを具備し、前記可動フィンガー部材が前記第２のねじ切り部に沿って前記摩擦板から遠のくように移動させられている間に被把持物体に当接して停止させられたとき、前記可動歯車が前記摩擦板から遠のくように移動させられて前記Ｌ字形増力レバーを作動させ、これにより前記可動部材が前記可動フィンガー部材に大きな把持力を与えるべく前記基盤部材に対して変位させられることを特徴とするものである。

このようなフィンガー把持装置において、ロッド部材の第２の端部側に可動フィンガー部材に対峙して不動フィンガー部材を設けることができる。この場合、可動フィンガー部材及び前記不動フィンガー部材の少なくとも一方が少なくとも弾性変形可能な材料から形成される部分を備え得る。

一方、本発明によるフィンガー把持装置においては、上述の可動フィンガー部材を第１の可動フィンガー部材として定義したとき、上述の不動フィンガー部材の代わりに第２の可動フィンガー部材を設けてもよい。詳述すると、基盤部材はロッド部材の第１の端部から遠のく側に延在した延在部を備え、上述のロッド部材を第１のロッド部材として定義したとき、該延在部によって回転自在に支持された第２のロッド部材が設けられ、この第２のロッド部材は第１のロッド部材に対して一直線上に整列させられると共に継手によって互いに連結され、継手は第１のロッド部材の長手方向軸線に沿う該ロッド部材の変位を許容するように構成され、第２のロッド部材にはねじ切り部が形成され、このねじ切り部は第１のロッド部材に形成された第１及び第２のねじ切り部のタイプとは逆タイプのねじとされ、上述の第２の可動フィンガー部材が第２のロッド部材のねじ切り部にそこに沿って移動し得るように螺合させられる。この場合、第１及び第２の可動フィンガー部材の少なくとも一方が少なくとも弾性変形可能な材料から形成される部分を備え得る。

次に、添付図面の図１を参照して、本発明によるフィンガー把持装置の第１の実施形態について説明する。

図１に示すように、本発明によるフィンガー把持装置は基盤部材１０を具備し、この基盤部材１０は例えば適当なロボットのアームに適宜固定される。なお、図１では、該ロボットのアームの一部が斜線で図示されている。第１の実施形態では、基盤部材１０は、ロボットのアームに固定された平板部１０Ａと、この平板部１０Ａの一端側から一体的に直立した直立板状部１０Ｂとから成る。なお、基盤部材１０は適当な金属材料から形成され得る。

また、フィンガー把持装置は可動部材１２を具備し、この可動部材１２は平板部１２Ａと、この平板部１２Ａの一端付近側から一体的に直立した直立板状部１２Ｂと、該平板部１２Ａの他端部の端面に一体的に直立板状部１２Ｃとから成る。可動部材１２は基盤部材１０の平板部１０Ａ上にその直立板状部１０Ｂに対して前後方向に移動自在に設けられる。即ち、第１の実施形態では、基盤部１０の平板部１０Ａと可動部材１２の平板部１２Ａとの間にコロ要素１４が設けられ、これにより可動部材１２は基盤部材１０の平板部１０Ａ上を直立板状部１０Ｂに対して前後方向に移動自在とされる。なお、基盤部材１０の場合と同様、可動部材１２も適当な金属材料から形成され得る。

ここで、以下の説明の便宜のために、可動部材１２が基盤部材１０の直立板状部１０Ｂから遠のくように移動する方向を前方或いは前方側と定義し、可動部材１２が基盤部材１０の直立板状部１０Ｂに向かって近づくように移動する方向を後方或いは後方側と定義することにする。

図１に示すように、可動部材１２の直立板状部１２Ｂ及び１２Ｃ間には長尺のロッド部材１６が張り渡され、その一端部側は直立板状部１２Ｂをその前方側から後方側に向かって回転自在に挿通させられて基盤部材１０の直立板状部１０Ｂの付近まで延び、その他端部は直立板状部１２Ｃによって回転自在に支持される。ロッド部材１６の一端部側部分、即ち直立板状部１２Ｂを挿通して突出した一端部側部分には第１のねじ切り部１６Ａが形成され、更にロッド部材１６には可動部材１２の直立板状部１２Ｂと直立板状部１２Ｃとの間で第２のねじ切り部１６Ｂが形成される。第１の実施形態では、例えば、第１及び第２のねじ切り部１６Ａ及び１６Ｂは共に右ねじとされるが、しかし第１のねじ切り部１６Ａのねじピッチは第２のねじ切り部１６Ｂのねじピッチよりも大巾に小さい。

図１に示すように、ロッド部材１６の第１のねじ切り部１６Ａには可動歯車１８が螺合され、この可動歯車１８は駆動歯車２０と噛み合っている。駆動歯車２０は直立板状部１２Ｂの前方側によって支持された駆動モータ２２の出力シャフト上に固着される。即ち、駆動モータ２２の出力シャフトは直立板状部１２Ｂの前方側から後方側に貫通させられ、その貫通部分に駆動歯車２０が固着される。駆動歯車２０はロッド部材１６の第１のねじ切り部１６Ａとほぼ同じ長さを有し、可動歯車１８が駆動歯車２０によって回転駆動させられると、該可動歯車は後で詳述するような態様で第１のねじ切り部１６Ａの長さ方向に沿って移動させられる。なお、駆動モータ２２は小型の低出力回転アクチュエータであり、その設置スペースについては比較的小さい。

また、ロッド部材１６の一端部側部分、即ち直立板状部１２Ｂを挿通して突出した一端部側部分には環状摩擦板２４が固着させられ、この環状摩擦板２４は第１のねじ切り部１６Ａの前方側の縁に隣接した箇所に配置される。後の記載から明らかなように、フィンガー把持装置が把持動作を行わない場合、可動歯車１８は環状摩擦板２４に対して摩擦係合状態に置かれる。なお、環状摩擦板２４については、摩擦係数の大きな例えば硬質ゴム材料から形成され得るが、しかしその他の適当な材料、例えば適当な硬質プラスチック材料、セラミック材料金属材料等で環状摩擦板を形成してもよく、この場合には環状摩擦板２４の側面には摩擦係数を増大させる処理、例えば粗面加工処理を施すことが好ましい。

図１に示すように、可動部材１２の平板部１２Ａの後方側端の両側部には一対のＬ字形増力レバー２６が設けられ、この一対のＬ字形増力レバー２６はロッド部材１６の第１のねじ切り部１６Ａの両側に配置される。各Ｌ字形増力レバー２６は平板部１２Ａの後方側端の片側部に枢着された短アーム部２６Ａと、この短アーム部２６Ａに対して直角を成す長アーム部２６Ｂとから成る。短アーム部２６Ａと長アーム部２６Ｂとの間の直角部には第１のローラ要素２６Ｃが枢着され、また長アーム部２６Ｂの自由端には第２のローラ要素２６Ｄが枢着させられる。

一方、基盤部材１０の平板部１０Ａの前方側の端部と可動部材１２の直立板状部１２Ｃとの間には第１の引張りコイルばね２８が設けられ、このため各Ｌ字形増力レバー２６の第１のローラ要素２６Ｃは常に基盤部材１０の直立板状部１０Ｂの前方側の壁面に対して転動自在にかつ弾性的に係合させられる。また、各Ｌ字形増力レバー２６の長アーム部２６Ｂと可動部材１２の第１の直立板状部１２Ｂとの間には第２の引張りコイルばね３０が設けられ、このため各Ｌ字形増力レバー２６の第２のローラ要素２６Ｄは常に可動歯車１８の後方側に転動自在にかつ弾性的に係合させられる。

図１に示すように、ロッド部材１６の第２のねじ切り部１６Ｂには可動フィンガー部材３２が螺合させられる。この可動フィンガー部材３２は螺合部３２Ａと、この螺合部３２Ａから一体的に突出するフィンガー部３２Ｂとから構成される。可動フィンガー部材３２の好ましい形態としては、螺合部３２Ａ内に第２のねじ切り部１６Ｂと螺合するようなった金属製ナット要素を設け、この金属製ナット要素を包み込むように弾性変形可能な硬質プラスチック材料或いは硬質ゴム材料でフィンガー本体を構成する形態が挙げあれるが、しかしその他の形態で可動フィンガー部材３２を構成することもできる。例えば、螺合部３２Ａを金属製として、その金属製螺合部３２Ａに対して弾性変形可能な硬質プラスチック材料或いは硬質ゴム材料から形成されたフィンガー部３２Ｂを固着させてもよい。要するに、本発明によるフィンガー把持装置では、その動作の説明で明らかにされるように、可動フィンガー部材３２のフィンガー部３２Ｂについては幾分弾性変形し得るような材料から形成することが必要である。

図１には部分的にしか図示されないが、可動部材１２の直立板状部１２Ｂと直立板状部１２Ｃとの間には案内ロッド部材３４がロッド部材１６に対して平行に張り渡され、可動フィンガー部材３２には該案内ロッド部材３４を摺動自在に挿通させるための挿通孔が形成される。

第１の実施形態では、フィンガー把持装置は更に不動フィンガー部材３６を具備し、この不動フィンガー部材３６は上述したロボットのアームに固定され、しかも可動フィンガー部材３２に対して対峙するように可動部材１２の第２の直立板状部１２Ｃに隣接して配置される。第１の実施形態では、可動フィンガー部材３２のフィンガー部３２Ｂの場合と同様に、不動フィンガー部材３６も弾性変形可能な硬質プラスチック材料或いは硬質ゴム材料から形成される。

次に、図２(１)、図２(２)及び図２(３)を参照して、上述したフィンガー把持装置の作動について説明する。なお、これら図には可動フィンガー部材３２と不動フィンガー部材３６とによって把持されるべき被把持物体が参照符号Ｐによって示されている。

先ず、フィンガー把持装置が動作される前に、図２(１)に示すように、上述したロボットのアームが操作され、これにより不動フィンガー部材３６が被把持物体Ｐの適当な箇所に接触させられるようにフィンガー把持装置の位置決めが行われる。

フィンガー把持装置の位置決めが行われた後に、可動歯車１８を基盤部材１０の直立板状部１０Ｂから前方に向かって観察したときに該可動歯車１８を反時計方向に回転駆動するように駆動モータ２２が駆動させられると、可動歯車１８に対して摩擦係合させられた環状摩擦板２４も反時計方向に回転させられる。その結果、ロッド部材１６は可動歯車１８と同じ反時計方向、即ち矢印Ａで示す回転方向に回転させられる。先に述べたように、ロッド部材１６の第２のねじ切り部１６Ｂは右ねじとされているので、ロッド部材１６が矢印Ａで示す回転方向に回転させられると、可動フィンガー部材３２は前方に向かって移動し始める。

可動フィンガー部材３２が前方に向かって移動すると、該可動フィンガー部材３２は図２(２)に示すように被把持物体Ｐに当接して停止し、このとき被把持物体Ｐに対する可動フィンガー部材３２の当接のためにロッド部材１６の回転駆動は阻止されることになる。その結果、可動歯車１８自体がロッド部材１６の第１のねじ切り部１６Ａの回りで回転させられ、可動歯車１８は後方に向かって移動し始める。先に述べたように、第１のねじ切り部１６Ａのねじピッチは第２のねじ切り部１６Ｂのねじピッチよりも大巾に小さいので、可動歯車１８の後方への移動速度は可動フィンガー部材３２の前方への移動速度よりも小さいが、その分だけ可動歯車１８の後方への移動する際の推進力は大きなものとなり、このため可動歯車１８はＬ字形増力レバー２６の長アーム部２６Ｂに作用して該Ｌ字形増力レバー２６を図２(２)において時計方向に回動させ始める。Ｌ字形増力レバー２６が時計方向に回動させられると、可動部材１２が大きな力で前方に向かって押し遣られ、このため被把持物体Ｐに対する可動フィンガー部材３２と不動フィンガー部材３６との間の把持力が次第に増大する。

Ｌ字形増力レバー２６が図２(３)に示すように最終位置まで回動させられたとき、駆動モータ２２の駆動が停止され、このとき被把持物体Ｐに対する可動フィンガー部材３２と不動フィンガー部材３６との間の把持力は最大となる。

可動フィンガー部材３２と不動フィンガー部材３６とによる被把持物体Ｐの把持状態を解除するためには、可動歯車１８を基盤部材１０の直立板状部１０Ｂから前方に向かって観察したときに該可動歯車１８を時計方向に回転駆動するように駆動モータ２２が駆動させられる。その結果、可動歯車１８自体がロッド部材１６の第１のねじ切り部１６Ａの回りで時計方向に回転させられ、これにより可動歯車１８は前方に移動させられる。可動歯車１８が環状摩擦板２４との摩擦係合位置まで移動させられると、ロッド部材１６が可動歯車１８と共に回転させられ、このため可動フィンガー部材３２が後方側に移動させられ、これにより可動フィンガー部材３２と不動フィンガー部材３６とによる被把持物体Ｐの把持状態が解除される。

先に述べたように、可動フィンガー部材３２と不動フィンガー部材３６とは弾性変形可能な硬質プラスチック材料或いは硬質ゴム材料で形成されているので、可動部材１２が図２(２)に示す位置から図２(３)に示す位置まで移動する際の変位量は可動フィンガー部材３２と不動フィンガー部材３６との弾性変形によって吸収され、これによりＬ字形増力レバー２６の作動が保証される。

上述した第１の実施形態では、Ｌ字形増力レバー２６の作動を保証するために、可動フィンガー部材３２と不動フィンガー部材３６との双方が弾性変形可能な材料で形成されているが、しかし可動フィンガー部材３２と不動フィンガー部材３６のいずれか一方だけを弾性変形可能な材料で形成してもＬ字形増力レバー２６の作動を保証することは可能である。また、第１の実施形態において、フィンガー把持装置が弾性変形可能な被把持物体Ｐだけ把持するために使用されるのであれば、可動フィンガー部材３２と不動フィンガー部材３６との双方を金属材料のような剛性材料で形成してもよい。

以上の記載から明らかなように、本発明の第１の実施形態にあっては、ロッド部材１６の第２のねじ切り部１６Ｂのねじピッチは第１のねじ切り部１６Ａのねじピッチよりも大きいので、可動フィンガー部材３２が第２のねじ切り部１６Ｂに沿って移動する際の移動速度は比較的早く、このため可動フィンガー部材３２が図２(１)に示す位置から図２(２)に示す位置（即ち、被把持物体Ｐに対する当接位置）まで移動する際の時間は比較的短い。一方、可動フィンガー部材３２が被把持物体Ｐに対して当接した後に可動歯車１８が第１のねじ切り部１６Ａに沿って移動する移動速度は比較的遅いが、しかしその移動距離自体は短く、Ｌ字形増力レバー２６の作動は速やかに完了する。かくして、駆動モータ２２は小型の低出力回転アクチュエータであるけれども、可動フィンガー部材３２の動きの速度を早めつつその把持力を増大させるという２つの要求を満たすことができる。

上述した第１の実施形態において、Ｌ字形増力レバー２６の第１のローラ要素２６Ｃを常に基盤部材１０の直立板状部１０Ａの前方側の壁面に対して転動自在にかつ弾性的に係合させるために第１の引張りコイルばね２８が設けられているが、その機能を第２の引張りコイルばね３０に担わせることができるので、第１の引張りばね２８を省くことができる。また、上述した第１の実施形態では、第２の引張りコイルばね３０の代わりに、可動部材１２の直立板状部材１２Ｃと不動フィンガー部材３６との間に圧縮コイルばね或いはゴム等の弾性体を設けることもできる。なお、フィンガー把持装置を常に安定した状態で作動させるためには第２の引張りコイルばね３０は必要であるけれでも、第２の引張りコイルばね３０を省いたとしても、上述したような把持動作を行わせることが可能である。

次に、図３を参照して、本発明によるフィンガー把持装置の第２の実施形態について説明する。なお、図３では、図１に示したフィンガー把持装置の構成要素と同様な構成要素については同じ参照符号が用いられる。

図３に示すように、第２の実施形態においては、基盤部材１０は更にその平板部１０Ａの前方側端部から前方に延在する延在部１０Ｃと、この延在部１０Ｃ上で可動部材１２の直立板状部１２Ｃの前方側に接近した箇所から一体的に直立した直立板状部１０Ｄと、該延在部１０Ｃの前方側の端部から一体的に直立した直立板状部１０Ｅとを包含する。図３から明らかなように、直立板状部１２Ｃと直立板状部１０Ｄとは互いに接近して対峙させられる。なお、第１の実施形態の場合と同様、第２の実施形態でも、基盤部材１０は例えば適当なロボットのアームに適宜固定され、図３では、該ロボットのアームの一部が斜線で図示されている。

直立板状部１０Ｄ及び１０Ｅ間には長尺のロッド部材３８がロッド部材１６と一直線上で互いに整列されるように張り渡され、その一端部は直立板状部１０Ｄを回転自在に挿通させられて該直立板状部１０Ｄの後方側から突出させられ、その他端部は直立状板部１０Ｅによって回転自在に支持される。一方、第２の実施形態では、ロッド部材１６の前方側端部は可動部材１２の直立板状部１２Ｃを挿通させられてその前方側に突出させられる。

図４(１)に詳しく図示するように、ロッド部材３８の一端部即ち直立板状部１０Ｄを挿通して突出した一端部には継手４０が装着され、この継手４０にはロッド部材１６の他端部即ち直立板状部１２Ｃを挿通して突出した他端部を受け入れるための挿入孔４０Ａが形成され、また該挿入孔４０Ａにはその長手軸線方向に沿うキー溝４０Ｂが形成される。一方、ロッド部材１６の他端部には該キー溝４０Ｂに嵌合するようになったキー１６Ｃが形成される。要するに、ロッド部材３８の一端部即ち直立板状部１０Ｄを挿通して突出した一端部は図４(２)に示すように継手４０に連結され、このためロッド部材３８は常にロッド部材１６と共に回転させられる。また、挿入孔４０Ａ及びキー溝４０Ｂは幾分深目に形成され、このためロッド部材１６はその長手軸線方向に沿って前方側に変位自在とされる。

図３に示すように、ロッド部材３８にはねじ切り部３８Ａが形成され、このねじ切り部３８Ａはロッド部材１６に形成された第２のねじ切り部１６Ｂに対して逆ねじとされる。上述したように、第１の実施形態では、第２のねじ切り部１６Ｂは右ねじとされるので、第２の実施形態では、ねじ切り部３８Ａは左ねじとされる。なお、ねじ切り部３８Ａとロッド部材１６の第２のねじ切り部１６Ｂとは互いに逆ねじとされるが、双方のねじピッチについては実質的に同じである。

図３に示すように、ロッド部材３８のねじ切り部３８Ａには可動フィンガー部材４２が螺合させられる。可動フィンガー部材４２も上述した可動フィンガー部材３２と同様に螺合部４２Ａと、この螺合部４２Ａから一体的に突出するフィンガー部４２Ｂとから構成される。また、上述した可動フィンガー部材３２の場合と同様に、可動フィンガー部材４２の好ましい形態としては、螺合部４２Ａ内にねじ切り部３８Ａと螺合するようなった金属製ナット要素を設け、この金属製ナット要素を包み込むように弾性変形可能な硬質プラスチック材料或いは硬質ゴム材料でフィンガー本体を構成する形態が挙げあれる。しかしながら、その他の形態でも可動フィンガー部材３２を構成し得ることは可動フィンガー部材３２の場合と同様である。

図３には部分的にしか図示されないが、直立板状部１０Ｄ及び１０Ｅの間には案内ロッド部材４４がロッド部材３８に対して平行に張り渡され、可動フィンガー部材４２には該案内ロッド部材４４を摺動自在に挿通させるための挿通孔が形成される。

次に、図５(１)、図５(２)及び図５(３)を参照して、フィンガー把持装置の第２の実施形態の作動について説明する。なお、これら図には可動フィンガー部材３２及び４０によって把持されるべき被把持物体が参照符号Ｐによって示されている。

先ず、フィンガー把持装置が動作される前に、図５(１)に示すように、上述したロボットのアームが操作され、これにより被把持物体Ｐが可動フィンガー３２及び４２間に位置させられるようにフィンガー把持装置の位置決めが行われる。

フィンガー把持装置の位置決めが行われた後に、可動歯車１８を基盤部材１０の直立板状部１０Ｂから前方に向かって観察したときに該可動歯車１８を反時計方向に回転駆動するように駆動モータ２２が駆動させられると、可動歯車１８に対して摩擦係合させられた環状摩擦板２４も反時計方向に回転させられる。その結果、ロッド部材１６及び３８は可動歯車１８と同じ反時計方向、即ち矢印Ａで示す回転方向に回転させられる。先に述べたように、ロッド部材１６の第２のねじ切り部１６Ｂは右ねじとされ、またロッド部材３８のねじ切り部３８Ａは左ねじとさているので、ロッド部材１６及び３８が矢印Ａで示す回転方向に回転させられると、可動フィンガー部材３２及び４２は互いに向かい合うように移動し始める。

可動フィンガー部材３２及び４２は互いに向かい合うように移動すると、該可動フィンガー部材３２及び４２は図５(２)に示すように被把持物体Ｐに当接して停止し、このとき被把持物体Ｐに対する可動フィンガー部材３２及び４２の当接のためにロッド部材１６及び３８の回転駆動は阻止されることになる。その結果、可動歯車１８自体がロッド部材１６の第１のねじ切り部１６Ａの回りで回転させられ、可動歯車１８は後方に向かって移動し始める。先に述べたように、第１のねじ切り部１６Ａのねじピッチは第２のねじ切り部１６Ｂのねじピッチよりも大巾に小さいので、可動歯車１８の後方への移動速度は可動フィンガー部材３２の前方への移動速度よりも小さいが、その分だけ可動歯車１８の後方への移動する際の推進力は大きなものとなり、このため可動歯車１８はＬ字形増力レバー２６の長アーム部２６Ｂに作用して該Ｌ字形増力レバー２６を図５(２)において時計方向に回動させ始める。Ｌ字形増力レバー２６が時計方向に回動させられると、可動部材１２が大きな力で前方に向かって押し遣られ、このため被把持物体Ｐに対する可動フィンガー部材３２及び４２の間の把持力が次第に増大する。

Ｌ字形増力レバー２６が図５(３)に示すように最終位置まで回動させられたとき、駆動モータ２２の駆動が停止され、このとき被把持物体Ｐに対する可動フィンガー部材３２及び４２の間の把持力は最大となる。

可動フィンガー部材３２及び４２による被把持物体Ｐの把持状態を解除するためには、可動歯車１８を基盤部材１０の直立板状部１０Ｂから前方に向かって観察したときに該可動歯車１８を時計方向に回転駆動するように駆動モータ２２が駆動させられる。その結果、可動歯車１８自体がロッド部材１６の第１のねじ切り部１６Ａの回りで時計方向に回転させられ、これにより可動歯車１８は前方に移動させられる。可動歯車１８が環状摩擦板２４との摩擦係合位置まで移動させられると、ロッド部材１６及び３８が可動歯車１８と共に回転させられ、このため可動フィンガー部材３２及び４２が互いに遠のくように移動させられ、これにより可動フィンガー部材３２及び４２による被把持物体Ｐの把持状態が解除される。

第２の実施形態では、可動フィンガー部材３２及び４２は弾性変形可能な硬質プラスチック材料或いは硬質ゴム材料で形成されているので、可動部材１２が図５(２)に示す位置から図５(３)に示す位置まで移動する際の変位量は可動フィンガー部材３２及び４２の弾性変形によって吸収される。また、挿入孔４０Ａ及びキー溝４０Ｂは幾分深目に形成され、このためロッド部材１６はその長手軸線方向に沿って前方側に変位自在とされているので、ロッド部材１６は図５(２)に示す位置から図５(３)に示す位置まで移動する際の変位が保証される。要するに、以上のような構成により、Ｌ字形増力レバー２６の作動が保証されることになる。

第２の実施形態では、Ｌ字形増力レバー２６の作動を保証するために、可動フィンガー部材３２及び４２の双方が弾性変形可能な材料で形成されているが、しかし可動フィンガー部材３２及び４２のいずれか一方だけを弾性変形可能な材料で形成してもＬ字形増力レバー２６の作動を保証することは可能である。また、第２の実施形態において、フィンガー把持装置が弾性変形可能な被把持物体Ｐだけ把持するために使用される場合には、可動フィンガー部材３２及び４２の双方を金属材料のような剛性材料で形成してもよい。

以上の記載から明らかなように、本発明の第２の実施形態にあっても、ロッド部材１６の第２のねじ切り部１６Ｂとロッド部材３８のねじ切り部とのねじピッチはロッド部材１６の第１のねじ切り部１６Ａのねじピッチよりも大きいので、可動フィンガー部材３２及び４２が移動する際の移動速度は比較的早く、このため可動フィンガー部材３２及び４２が図５(１)に示す位置から図５(２)に示す位置（即ち、被把持物体Ｐに対する当接位置）まで移動する際の時間は比較的短い。一方、可動フィンガー部材３２及び４２が被把持物体Ｐに対して当接した後に可動歯車１８が第１のねじ切り部１６Ａに沿って移動する移動速度は比較的遅いが、しかしその移動距離自体は短く、Ｌ字形増力レバー２６の作動は速やかに完了する。かくして、駆動モータ２２は小型の低出力回転アクチュエータであるけれども、可動フィンガー部材３２及び４２の動きの速度を早めつつその把持力を増大させるという２つの要求を満たすことができる。

上述した第１の実施形態では、フィンガー把持装置が可動フィンガー部材３２及び不動フィンガー部材３６の２つを備える場合について説明し、また上述した第２の実施形態では、フィンガー把持装置が可動フィンガー部材３２及び４２の２つを備える場合について説明したが、本発明によれば、３つ以上の可動フィンガー部材を備えるフィンガー把持装置も提供することができる。例えば、図１に示したフィンガー把持装置から不動フィンガー部材３６を除去したものを３つ用意し、これらフィンガー把持装置を円周に沿って120度の角度で等間隔に放射状に配置させることにより、３つの可動フィンガー部材を備えるフィンガー把持装置が得られる。この場合には、該円周の中心位置が把持位置となり、３つの可動フィンガー部材が該円周の中心位置に向かって被把持物体に当接した後に個々のＬ字形増力レバー（２６）が作動させられ、これにより被把持物体は３つの可動フィンガー部材でもって大きな把持力で把持されることになる。

上述した第１の実施形態の場合と同様に、第２の引張りコイルばね３０の代わりに、直立板状部材１２Ｃと直立板状部１０Ｄとの間に圧縮コイルばね或いはゴム等の弾性体を設けることもできる。

本発明によるフィンガー把持装置の第１の実施形態を示す概略側面図である。図１に示すフィンガー把持装置の動作を説明するための概略側面図であって、図２(１)、図２(２)及び図２(３)はそれぞれフィンガー把持装置の代表的な動作段階を示す図である。本発明によるフィンガー把持装置の第２の実施形態を示す概略側面図である。第２の実施形態のフィンガー把持装置を構成する２つの長尺のロッド部材の両端部を示す部分拡大斜視図であって、図４(１)は該両端部を継手で連結する前の状態で示す図であり、図４(２)は該両端部を継手で連結した状態で示す図である。図３に示すフィンガー把持装置の動作を説明するための概略側面図であって、図５(１)、図５(２)及び図５(３)はそれぞれフィンガー把持装置の代表的な動作段階を示す図である。

符号の説明

１０：基盤部材
１０Ａ：平板部
１０Ｂ：直立板状部
１０Ｃ：延在部
１０Ｄ：直立板状部
１０Ｅ：直立板状部
１２：可動部材
１２Ａ：平板部
１２Ｂ：直立板状部
１２Ｃ：直立板状部
１４：コロ要素
１６：ロッド部材
１６Ａ：第１のねじ切り部
１６Ｂ：第２のねじ切り部
１６Ｃ：キー
１８：可動歯車
２０：駆動歯車
２２：駆動モータ
２４：環状摩擦板
２６：Ｌ字形増力レバー
２６Ａ：短アーム部
２６Ｂ：長アーム部
２６Ｃ：第１のローラ要素
２６Ｄ：第２のローラ要素
２８：第１の引張りコイルばね
３０：第２の引張りコイルばね
３２：可動フィンガー部材
３２Ａ：螺合部
３２Ｂ：フィンガー部
３４：案内ロッド部材
３６：不動フィンガー部材
３８：ロッド部材
３８Ａ：ねじ切り部
４０：継手
４０Ａ：挿入孔
４０Ｂ：キー溝
４２：可動フィンガー部材
４２Ａ：螺合部
４２Ｂ：フィンガー部
４４：案内ロッド部材

Claims

平板部（１０Ａ）及び該平板部の一端側から一体的に直立した直立板状部（１０Ｂ）を有する基盤部材（１０）と、
前記基盤部材の平板部に対して平行に移動自在に設けられた平板部（１２Ａ）、該平板部（１２Ａ）の前記基盤部材（１０）の直立板状部（１０Ｂ）の一端付近側から一体的に直立した第１の直立板状部（１２Ｂ）及び該平板部（１２Ａ）の他端部の端面に一体的に直立した第２の直立板状部（１２Ｃ）を有する可動部材（１２）と、
前記可動部材の第１、第２の直立板状部（１２Ｂ、１２Ｃ）間に設けられ、その第１の端部は該第１の直立板状部（１２Ｂ）を回転自在に挿通させられて前記基盤部材の直立板状部の付近まで伸び、その第２の端部は該第２の直立板状部（１２Ｃ）によって回転自在に支持され、前記第１の端部側部分に第１のねじ切り部（１６Ａ）を有し、前記第２の端側部分に前記第１のねじ切り部と同一タイプでねじピッチが小さい第２のねじ切り部（１６Ｂ）を有するロッド部材（１６）と、
前記ロッド部材の第１のねじ切り部（１６Ａ）に螺合された可動歯車（１８）と、
該可動歯車と噛み合った駆動歯車（２０）と、
前記可動部材の第１の直立板状部（１２Ｂ）に支持され、前記駆動歯車に固着された出力シャフトを有する駆動モータ（２２）と、
前記ロッド部材の前記一端部側部の前記可動部材の第１の直立板状部と前記可動歯車との間に設けられた摩擦板（２４）と、
前記可動部材の平板部（１２Ａ）の一端に枢着された短アーム（２６Ａ）及び前記可動歯車に自由端を有する長アーム（２６Ｂ）よりなり、前記短アームと前記長アームとの直角部に枢着されたローラ要素（２６Ｃ）を介して前記基盤部材の直立板状部と接しているＬ字形増力レバー（２６）と、
前記ロッド部材の第２のねじ切り部（１６Ｂ）に螺合させられた可動フィンガ部材（３２）と
を具備し、
前記可動フィンガー部材が前記第２のねじ切り部に沿って前記摩擦板から遠のくように移動させられている間に被把持物体（Ｐ）に当接して停止させられたとき、前記可動歯車が前記摩擦板から遠のくように移動させられて前記Ｌ字形増力レバーを作動させ、これにより前記可動部材が前記可動フィンガー部材に大きな把持力を与えるべく前記基盤部材に対して変位させられることを特徴とするフィンガー把持装置。
請求項１に記載のフィンガー把持装置において、前記ロッド部材（１６）の第２の端部側に前記可動フィンガー部材に対峙して不動フィンガー部材（３６）が設けられることを特徴とするフィンガー把持装置。
請求項２に記載のフィンガー把持装置において、前記可動フィンガー部材（３２）及び前記不動フィンガー部材（３６）の少なくとも一方が少なくとも弾性変形可能な材料から形成される部分を備えることを特徴とするフィンガー把持装置。
請求項１に記載のフィンガー把持装置において、前記基盤部材（１０）が前記ロッド部材（１６）の第１の端部から遠のく側に延在した延在部（１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ）を備え、前記ロッド部材を第１のロッド部材として定義したとき、前記延在部によって回転自在に支持された第２のロッド部材（３８）が設けられ、この第２のロッド部材は前記第１のロッド部材に対して一直線上に整列させられると共に継手（４０）によって互いに連結され、前記継手は前記第１のロッド部材の長手方向軸線に沿う該ロッド部材の変位を許容するように構成され、前記第２のロッド部材にはねじ切り部が形成され、このねじ切り部は前記第１のロッド部材に形成された第１及び第２のねじ切り部のタイプとは逆タイプのねじとされ、前記可動フィンガー部材（３２）を第１の可動フィンガー部材として定義したとき、前記第２のロッド部材のねじ切り部にはそこに沿って移動し得るように螺合された第２の可動フィンガーが設けられることを特徴とするフィンガー把持装置。
請求項４に記載のフィンガー把持装置において、前記第１及び第２の可動フィンガー部材（３２、４２）の少なくとも一方が少なくとも弾性変形可能な材料から形成される部分を備えることを特徴とするフィンガー把持装置。