JP6365214B2 - 把持装置 - Google Patents

Description

本発明は、把持部の開閉によって把持対象物を把持することができる把持装置に関する。

例えば産業用ロボットの手先部分に取り付けられる装置として、いわゆるチャックと称される把持装置がある。把持装置は、開閉可能な把持部を備え、この把持部が閉じることで、把持対象物を把持することができる。一般に、このような把持装置として、エアシリンダーを用いた空圧式のものや、モータを用いた電気式のものがある。空圧式の把持装置は、把持装置自体の構成は比較的単純かつ軽量であるため、取扱いが容易である。しかし、空圧式の把持装置を採用する場合、動力源である圧縮エアを供給するための配管や、圧縮エアを制御するためのスピードコントローラ、レギュレータ等の周辺機器が必要になる。そのため、空圧式の把持装置は、必要な周辺機器が多く、これらの周辺機器を設置するための大きなスペースも必要になる。

一方、例えばロボットを制御するロボットコントローラは、ロボットが本来備える駆動軸以外の駆動軸、いわゆる付加軸を制御することができる機能を備えているものが多い。そのため、このようなロボットコントローラは、電気式の把持装置のモータを制御することができる。したがって、電気式の把持装置は、周辺機器の削減が容易であり、その結果、周辺機器を設置するためのスペースも削減することができる。しかし、電気式の把持装置は、把持装置自体に駆動源としてのモータを搭載する必要がある。そのため、把持装置自体は、空圧式のものに比べて大型になる傾向がある。

特開２０１１−２３０２２８号公報

そこで、電気式の駆動源を備えて周辺機器の削減を図るとともに、把持装置自体の小型化及び軽量化を図って取扱いが容易な把持装置を提供する。

請求項１の把持装置は、ソレノイド、連結部材、移動部材、弾性部材、及び把持部を備えている。ソレノイドは、通断電の切り替えによって二つの移動端の間で直線往復移動が可能な可動鉄心を有する。連結部材は、前記可動鉄心の一端側に連結され、前記可動鉄心側に設けられた第１受け部及び前記可動鉄心と反対側に設けられた第２受け部を有する。移動部材は、前記連結部材において前記第１受け部と前記第２受け部との間に設けられ、前記連結部材に沿って移動可能である。弾性部材は、前記連結部材において前記第１受け部と前記移動部材との間に設けられ、前記連結部材と前記第１受け部との相互間に弾性力を作用させることが可能である。把持部は、前記移動部材の移動に伴って前記移動部材の移動方向と異なる方向へ開閉され、閉状態で把持対象物を把持することができる。

この把持装置において、前記可動鉄心が前記移動端の一方側へ移動する力は、前記第２受け部から前記移動部材を介して前記把持部が開く開方向への力に変換されて前記把持部へ伝わる。これによれば、可動鉄心を移動端の一方側へ移動させることで、把持部を開くことができる。把持部を開く際、移動部材は、第１受け部と反対側にある第２受け部から力を受ける。そのため、把持部を開く際、第１受け部と移動部材との間に設けられた弾性部材は、圧縮されない。したがって、把持部を開く際に弾性部材を圧縮するような大きなエネルギーを必要としない。よって、把持部を開く開動作に必要な力つまりエネルギーを低減することがでる。その結果、ソレノイドを弾性部材の弾性力に打ち勝つような高出力のものにする必要が無いため、ソレノイドの大型化も抑制される。すなわち、上記構成によれば、従来構成に比べて駆動部の駆動に必要なエネルギーを抑制することができるため、小型つまり出力の小さな駆動部でも、従来と同等の把持力を発揮することができる。その結果、ソレノイドの小型化や省エネ性能の向上が図られる。

また、把持装置は、電気式の駆動源としてソレノイドを備えていることから、駆動源としてモータを備えた場合に比べて、把持装置自体の小型化を図ることができる。そして、把持装置は、電気式の駆動源としてソレノイドを備えていることから、空圧式の駆動源を備えた場合に比べて、配管等の周辺機器が不要になる。その結果、必要な周辺機器を削減することができる。

また、前記可動鉄心が前記移動端の他方側へ移動する力は、前記第１受け部から前記弾性部材及び前記移動部材を介して前記把持部が閉じる閉方向への力に変換されて前記把持部に伝わる。これによれば、可動鉄心を移動端の他方側へ移動させることで、把持部を閉じることができる。そして、これによれば、把持部を閉じて把持対象物を把持する際、可動鉄心の移動による力が、弾性部材を介して把持対象物に効率よく伝わる。

すなわち、把持部を閉じる際、可動鉄心が移動する力は、連結部材の第１受け部から弾性部材を介して移動部材に伝わる。把持部が把持対象物を把持すると、把持部の閉じる方向への移動が規制される。すると、その把持部の移動の規制に伴って、移動部材の移動が規制される。ここで、移動部材は、連結部材に沿って移動可能である。そのため、移動部材の移動が規制された状態で可動鉄心が他方側へ移動すると、可動鉄心に連結された連結部材は、移動部材に対して相対的に移動する。すると、連結部材の第１受け部と移動部材とが相互に近づく方向へ相対的に移動し、これにより弾性部材が圧縮される。

このように、把持部を閉じて把持対象物を把持する際、可動鉄心の他端側への移動による力が、把持力として効率よく把持部に伝わる。そして、可動鉄心で発生する力の伝達の効率を上げることで、ソレノイドを低出力のものにすることができる。その結果、ソレノイドの小型化や省エネ性能の向上が図られる。以上より、把持装置は、電気式の駆動源を備えつつ、把持装置自体の小型化及び軽量化を図って取扱いが容易なものとすることができる。

また、通常ソレノイドの可動鉄心は、移動速度の制御が困難であり、可動鉄心の移動は急激なものとなり易い。そのため、可動鉄心の移動による力を把持部に直接伝えると、把持部の移動も急激なものとなる。このような把持装置においては、把持対象物を把持する際に、把持部が把持対象物に衝突するように接触するおそれがあるため、把持対象物の損傷等の危険がある。しかし、本発明によれば、把持対象物を把持する際、可動鉄心の急激な移動による力は、一旦弾性部材が圧縮された後に把持部に伝わる。すなわち、弾性部材は、いわゆるショックアブソーバとしての機能を発揮することができる。これにより、把持装置は、可動鉄心の急激な移動による衝撃を吸収して把持対象物を把持することができるため、把持対象物の損傷等を抑制することができる。

請求項２の把持装置において、把持部は、可動鉄心の移動方向及び把持部の移動方向のいずれに対しても傾斜した溝形状に形成された案内溝部を有している。移動部材は、可動鉄心の移動方向に対して直角方向へ突出して設けられ、案内溝部に挿入された案内部を有している。そして、案内部が案内溝部に沿って摺動することで、移動部材の移動が把持部に伝えられる。これによれば、可動鉄心の移動に伴って移動部材が移動する際に、移動部材の案内部が案内溝部に沿って摺動することで、可動鉄心の移動方向が把持部の移動方向に変換されて、可動鉄心の移動が把持部に伝わる。これにより、可動鉄心の移動によって把持部を開閉することができる。すなわち、移動部材の移動を把持部に伝える機構を、案内部と案内溝部とによって比較的簡単に構成することができる。したがって、不要な部品点数の増加を低減することができ、その結果、把持装置の大型化を抑制することができる。

一実施形態について、把持部が開いた状態の把持装置を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の１Ｃ−１Ｃ線に沿う断面図 一実施形態について、把持部が閉じた状態の把持装置を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図 一実施形態について、把持部が把持対象物の把持を開始した直後の状態の把持装置を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図 一実施形態について、把持部が把持対象物を把持した状態の把持装置を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図 比較例について、把持部が開いた状態の把持装置を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線に沿う断面図 比較例について、把持部が閉じた状態の把持装置を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う断面図 比較例について、把持部が把持対象物を把持した状態の把持装置を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の７Ｂ−７Ｂ線に沿う断面図 把持装置の把持部の各状態において弾性部材に生じる弾性力を示すグラフであって、（１）は比較例の把持装置について示す図、（２）は一実施形態の把持装置について示す図

一実施形態について図面を参照して説明する。
図１〜図４に示す把持装置１０は、基板ケース１１と、駆動源として周知のソレノイド２０と、を備えている。基板ケース１１は、断面がＬ字状のブロックに構成されており、詳細は図示しないが、内部にソレノイド２０を動作させるための回路基板が収容されている。ソレノイド２０は、基板ケース１１のＬ字状の内側の面に固定されている。ソレノイド２０は、例えば自己保持型であり、外部から電力が供給されることにより駆動される。ソレノイド２０は、ケース２１、永久磁石２２、第１コイル２３、第２コイル２４、第１ストッパ２５、第２ストッパ２６、可動鉄心２７、及びシャフト２８を有している。

ケース２１は、ソレノイド２０の外郭を構成するものであり、一方向に長く、内部に空間を有する筒状に形成されている。この場合、ケース２１は、例えば外形が矩形であり、内側が円筒形に形成されている。なお、以下の説明において、説明の便宜上、ケース２１の長手方向を、把持装置１０の上下方向と定義する。また、上下方向に対して直角方向を、水平方向と定義する。また、水平方向のうち、図１（Ａ）で示す基板ケース１１の面に沿った方向を左右方向と定義する。図１等に示す把持装置１０の姿勢は、例えば把持装置１０が図示しないロボットに装着されて通常使用される姿勢であるが、把持装置１０の使用時の姿勢は図１等に示すものに限られない。

永久磁石２２、第１コイル２３、第２コイル２４、第１ストッパ２５、及び第２ストッパ２６は、ケース２１の内部に設けられている。永久磁石２２、第１コイル２３、及び第２コイル２４は、環状に形成されている。第１コイル２３は、ケース２１の長手方向の一端側、この場合上端部側に設けられている。第２コイル２４は、ケース２１の長手方向の他端側、この場合下端部側に設けられている。

永久磁石２２は、第１コイル２３と第２コイル２４との間に設けられている。第１ストッパ２５及び第２ストッパ２６には、中心部にシャフト２８を通すことができる穴が形成されている。第１ストッパ２５は、ケース２１の長手方向の一端部側、この場合上端部側にあって、第１コイル２３の環状の内側に設けられている。第２ストッパ２６は、ケース２１の長手方向の他端部側、この場合下端部側にあって、第２コイル２４の環状の内側に設けられている。

可動鉄心２７は、例えば鋼材などの磁性体によって、ケース２１の長手方向この場合上下方向に長い円柱状に構成されている。可動鉄心２７は、ケース２１の内部において、永久磁石２２、第１コイル２３、及び第２コイル２４の円環状の内側に設けられている。可動鉄心２７は、第１ストッパ２５と第２ストッパ２６との間で摺動可能である。シャフト２８は、ケース２１の長手方向この場合上下方向に長い棒状に構成されている。シャフト２８は、例えば可動鉄心２７の両端側から可動鉄心２７の外方へ突出するように設けられ、可動鉄心２７と一体的に移動するこができる。シャフト２８の両端部は、それぞれ第１ストッパ２５及び第２ストーパ２６の中心部の穴を通って、ケース２１の外部に露出している。

第１コイル２３が通電されると、第１コイル２３に磁力が生じる。これにより、可動鉄心２７は、第１コイル２３に吸引されて、第１ストッパ２５に係止されるまで一方側、この場合、第１ストッパ２５側つまり上側へ移動する。この可動鉄心２７が第１ストッパ２５に係止される位置を、第１移動端とする。同様に、第２コイル２４が通電されると、第２コイル２４に磁力が生じる。これにより、可動鉄心２７は、第２コイル２４に吸引されて、第２ストッパ２６に係止されるまで他方側、この場合、第２ストッパ２６側つまり下側へ移動する。この可動鉄心２７が第２ストッパ２６に係止される位置を、第２移動端とする。このように、ソレノイド２０は、第１コイル２３及び第２コイル２４に対して通電と断電とを切り替えることによって、二つの移動端の間で上下方向への直線往復運動が可能となる。また、可動鉄心２７は、第１移動端又は第２移動端のいずれかに位置しているときにコイル２３、２４への通電が遮断されると、永久磁石２２の磁力によって現在の位置に保持される。

把持装置１０は、ベース３１、把持部３２、及び開閉案内機構３３を備えている。ベース３１は、板状に構成されており、ソレノイド２０のケース２１に図示しないネジなどによって固定されている。ベース３１は、一方側の端部この場合下端部に幅広部３１１を有している。幅広部３１１は、ソレノイド２０のケース２１よりも下方へ延びており、ケース２１の左右方向の幅よりも広い幅に設定されている。幅広部３１１には、複数の貫通穴部３１２が形成されている。例えば図示しないネジなどを貫通穴部３１２に通し、そのネジを図示しないロボットの取り付け部にねじ込むことで、把持装置１０が、ロボットに取り付けられる。

把持部３２は、把持対象物を把持するためのもので、右爪部材３２１と左爪部材３２２とから構成されている。把持部３２は、右爪部材３２１と左爪部材３２２とが離接する方向へ移動することにより開閉可能に構成されている。この場合、把持部３２は、可動鉄心２７の移動方向と異なる方向、つまり左右方向へ開閉可能である。以下の説明では、右爪部材３２１と左爪部材３２２とが相互に接近する方向へ移動する動作を、把持部３２の閉動作と称する。また、右爪部材３２１と左爪部材３２２とが相互に離れる方向へ移動する動作を、把持部３２の開動作と称する。把持装置１０は、把持部３２の閉動作によって、把持対象物を把持する。

右爪部材３２１と左爪部材３２２とは、左右対称に構成されている。右爪部材３２１及び左爪部材３２２は、それぞれ例えば一枚の矩形の板を切削加工して形成されており、主部３２３、先端部３２４、及び案内溝部３２５を有している。先端部３２４は、主部３２３の下端部から下方へ突出している。先端部３２４の左右方向の幅は、主部３２３の左右方向の幅よりも狭い。なお、本実施形態では、先端部３２４が把持対象物と接触してその把持対象物に把持力を伝達するが、これに限られず、例えば先端部３２４にさらに他の部材を取り付け、当該他の部材が把持対象物に接触する構成でもよい。

案内溝部３２５は、主部３２３に形成された溝である。本実施形態の場合、案内溝部３２５は、主部３２３を厚み方向へ貫いて形成されたいわゆる長穴である。なお、案内溝部３２５は、必ずしも主部３２３を貫いている必要はない。案内溝部３２５は、ソレノイド２０の可動鉄心２７の移動方向つまり上下方向に対して傾斜している。また、案内溝部３２５は、把持部３２の開閉方向つまり左右方向に対しても傾斜している。すなわち、案内溝部３２５は、可動鉄心２７の移動方向及び把持部３２の移動方向のいずれに対しても傾斜するようにして延びている。

また、案内溝部３２５は、下方へ向かうほど左右方向の外側へ広がるように形成されている。つまり、右爪部材３２１と左爪部材３２２とに形成された案内溝部３２５は、下方へ向かうほど両者の距離が大きくなるように設定されている。この場合、案内溝部３２５が延びる方向つまり案内溝部３２５の長手方向と、可動鉄心２７の移動方向との成す角度は、４５°未満になるように設定されている。すなわち、右爪部材３２１と左爪部材３２２とに形成された２つの案内溝部３２５の長手方向の成す角度は、９０°未満に設定されている。

開閉案内機構３３は、把持部３２を、ベース３１に対して上下方向の移動を不可にするとともに左右方向の移動を可能にして支持するものである。開閉案内機構３３は、例えば１つのガイドレール３３１及び２つの摺動部３３２から構成されている。ガイドレール３３１は、左右方向へ延びるようにして、ベース３１の幅広部３１１であって把持部３２側の面に設けられている。摺動部３３２は、ガイドレール３３１に沿って、ガイドレール３３１上を滑らかに移動することができる。２つの摺動部３３２は、それぞれ右爪部材３２１及び左爪部材３２２において、ベース３１側の面に設けられている。これにより、右爪部材３２１の左爪部材３２２は、それぞれベース３１に対して上下方向の移動が規制されつつ、左右方向へ滑らかに移動することができる。

なお、開閉案内機構３３は、右爪部材３２１と左爪部材３２２とをそれぞれベース３１に対して上下方向の移動が規制しつつ左右方向へ滑らかに移動させることができれば、他の構成でもよい。例えば、摺動部３３２をベース３１に設け、ガイドレール３３１を右爪部材３２１と左爪部材３２２とのそれぞれに設ける構成でもよい。また、開閉案内機構３３を、例えば次のような構成にしてもよい。すなわち、右爪部材３２１と左爪部材３２２とのそれぞれに、左右方向へ延びる長穴又は溝を設ける。また、ベース３１の幅広部３１１に、ベース３１の面に対して直角方向つまり左右方向へ突出するピンを設ける。そして、ベース３１に設けられたピンを、右爪部材３２１及び左爪部材３２２に形成されたそれぞれの長穴又は溝部に挿入する。これにより、右爪部材３２１及び左爪部材３２２は、それぞれピンに支持された状態で、左右方向への移動が可能になる。

把持装置１０は、伝達機構３５を備えている。伝達機構３５は、可動鉄心２７の上下方向への移動を、上下方向と異なる方向、この場合左右方向へ変換して把持部３２に伝え、これにより把持部３２を開閉させるためのものである。伝達機構３５は、連結部材３６、移動部材３７、及び弾性部材３８を有している。また、爪部材３２１、３２２の案内溝部３２５も、伝達機構３５を構成している。

連結部材３６は、全体として可動鉄心２７の移動方向この場合上下方向に長い円柱状に構成されている。連結部材３６は、シャフト２８の一方の端部この場合下端部に設けられている。これにより、連結部材３６は、シャフト２８を介して、可動鉄心２７の一端側この場合下端側に連結されている。連結部材３６は、可動鉄心２７及びシャフト２８と一体的に移動可能である。

連結部材３６は、主軸部３６１、第１受け部３６２、及び第２受け部３６３を有している。主軸部３６１は、上下方向に長い円柱状に構成されている。第１受け部３６２は、主軸部３６１の上端部つまり可動鉄心２７側に設けられている。第２受け部３６３は、主軸部３６１の下端部つまり可動鉄心２７と反対側に設けられている。第１受け部３６２及び第２受け部３６３の外形つまり横断面の形状は、例えば円形であって主軸部３６１の外形つまり主軸部３６１の横断面の形状よりも大きい。

移動部材３７は、第１受け部３６２と第２受け部３６３との間に設けられ、連結部材３６に対して移動可能に構成されている。移動部材３７は、例えばいわゆるフランジ形状に形成されている。移動部材３７は、板状部３７１、筒状部３７２、及び２つの案内部３７３を有している。板状部３７１は、可動鉄心２７の移動方向に対して直角方向の面、この場合水平面を有する板状の部材である。板状部３７１は、例えば図１（ｃ）に示すように、左右方向に長い矩形の板において、把持部３２と反対側の２つの角部を切り欠いたような六角形に形成されている。

筒状部３７２は、可動鉄心２７の移動方向と同じ方向へ延びる円筒状に形成されている。すなわち、筒状部３７２は、板状部３７１の面から直角方向であってソレノイド２０側つまり上方へ突出するように設けられている。板状部３７１及び筒状部３７２の中心部には、板状部３７１及び筒状部３７２を上下方向に円形に貫いて貫通穴３７４が形成されている。

移動部材３７は、貫通穴３７４に連結部材３６の主軸部３６１を通して、連結部材３６の第１受け部３６２と第２受け部３６３との間に設けられる。貫通穴３７４の内径は、連結部材３６の主軸部３６１の外径よりも若干大きい。したがって、移動部材３７は、連結部材３６の主軸部３６１に沿って、主軸部３６１の軸方向つまり上下方向へ移動することができる。なお、連結部材３６の主軸部３６１に対して、移動部材３７が滑らかに移動この場合摺動できればよいため、連結部材３６の貫通穴３７４の内形と、主軸部３６１の外形とは、必ずしも円形でなくてもよい。

案内部３７３は、例えば円柱軸状に構成されている。２つの案内部３７３は、それぞれ右爪部材３２１及び左爪部材３２２の案内溝部３２５に対応して設けられている。２つの案内部３７３は、それぞれ板状部３７１の側面つまり厚み方向の面から把持部３２側へ突出し、右爪部材３２１及び左爪部材３２２の案内溝部３２５に挿入されている。

弾性部材３８は、連結部材３６の第１受け部３６２と、移動部材３７の板状部３７１との間に設けられている。弾性部材３８は、例えば圧縮コイルバネであり、その内側に、連結部材３６の主軸部３６１と移動部材３７の筒状部３７２が通されている。これにより、弾性部材３８は、可動鉄心２７の移動によって連結部材３６に作用する力を移動部材３７に伝えることができる。

連結部材３６に対する移動部材３７及び弾性部材３８の取り付けは、次のようにして行うことができる。例えば、主軸部３６１及び第２受け部３６３を一体に形成する。また、第１受け部３６２を、主軸部３６１及び第２受け部３６３とは別体に構成する。そして、主軸部３６１を、移動部材３７の貫通穴３７４及び弾性部材３８の内側に通した後、主軸部３６１に対して第１受け部３６２を取り付ける。

次に作用について説明する。
図１は、把持部３２が開状態になっている場合の把持装置１０を示している。把持部３２が開状態になっているとき、可動鉄心２７は、第１コイル２３側つまり第１移動端に位置している。図２は、把持部３２が無負荷つまり何も把持せずに閉状態になった場合の把持装置１０を示している。図１に示す開状態で第１コイル２３が断電されるとともに第２コイル２４に通電されると、可動鉄心２７は、図２に示すように第２コイル２４側つまり第２移動端まで移動する。これにより、連結部材３６は、シャフト２８を介して可動鉄心２７と一体的に下方へ移動する。このとき、連結部材３６は、下方への力つまり移動部材３７を第２受け部３６３側へ押し付ける力を、弾性部材３８を介して移動部材３７に加える。

移動部材３７は、可動鉄心２７から受けた下方へ向う力を、案内溝部３２５に挿入された案内部３７３を介して、右爪部材３２１及び左爪部材３２２に伝達する。この場合、移動部材３７は、可動鉄心２７の移動による下方への力を、右爪部材３２１及び左爪部材３２２が相互に接近する方向つまり閉じる方向へ変換する。この場合、可動鉄心２７が第２移動端側へ移動する力は、第１受け部３６２から弾性部材３８及び移動部材３７を介して把持部３２が閉じる閉方向への力に変換されて把持部３２に伝わる。把持部３２が無負荷の状態では、把持部３２の開方向への移動が規制されておらず、把持部３２は自由に開動作を行うことができる。

すなわち、把持部３２が無負荷の状態において、右爪部材３２１及び左爪部材３２２は、ガイドレール３３１に沿って自由に左右方向における相互に接近する方向へ移動することができる。そのため、把持部３２が無負荷の状態において、可動鉄心２７が第２移動端側つまり下方へ移動すると、移動部材３７は、連結部材３６及び弾性部材３８とともに一体的に下方へ移動する。

把持装置１０は、例えば図３に示すように、把持対象物１００（以下、ワーク１００と称する）を把持する際、まず、開状態の把持部３２の２つの先端部３２４の間にワーク１００を位置させる。その後、把持装置１０は、図３に示すように、第２コイル２４の通電によって可動鉄心２７を第２端側つまり下方へ移動させ、これにより把持部３２を閉じる。このとき、左右の先端部３２４がワーク１００に接触すると、爪部材３２１、３２２は、ワーク１００によってそれぞれ左右方向つまり相互に接近する方向への移動が規制される。そして、爪部材３２１、３２２の移動が規制されることに伴って、移動部材３７の下方への移動も規制される。

その後、可動鉄心２７は、図４に示すように、更に第２コイル２４に吸着されて下方へ移動する。そして、連結部材３６は、可動鉄心２７の下方への移動による力を、弾性部材３８を介して移動部材３７へ伝達する。この場合、移動部材３７の下方への移動は規制されているため、連結部材３６の第１受け部３６２は、弾性部材３８を圧縮しながら、移動部材３７に接近する。このとき、弾性部材３８の圧縮量の増大に伴って、移動部材３７から把持部３２に伝わる力も増大し、これにより、把持部３２によるワーク１００の把持力も増大する。そして、可動鉄心２７が第２移動端に達すると、移動部材３７の移動が規制される。これにより、把持部３２は、ワーク１００を強固に把持した状態になる。

また、把持装置１０は、把持部３２の開動作を行う際、第２コイル２４を断電して第１コイル２３に通電する。すると、第１コイル２３の吸着力によって、可動鉄心２７が第１端部側つまり上方向へ移動する。移動部材３７は、可動鉄心２７から受けた上方へ向う力を、案内溝部３２５に挿入された案内部３７３を介して、右爪部材３２１及び左爪部材３２２に伝達する。この場合、移動部材３７は、可動鉄心２７の移動による上方への力を、右爪部材３２１及び左爪部材３２２が相互に離反する方向つまり開く方向へ変換する。つまり、可動鉄心２７が第１移動端へ移動する力は、第２受け部３６３から移動部材３７を介して把持部３２が開く開方向への力に変換されて把持部３２に伝わる。その際、弾性部材３８は、圧縮されることなく、連結部材３６及び移動部材３７とともに、上方向へ移動する。

ここで、本実施形態の作用効果を説明するため、本実施形態の比較例について図５〜図７を参照して説明する。図５〜図７に示す把持装置９０は、把持装置１０の移動部材３７に相当する構成を備えていない。この場合、把持装置９０は、連結部材９１を備えている。連結部材９１は、把持装置１０の連結部材３６及び移動部材３７の相互に部分的に類似した構成である。すなわち、連結部材９１は、主軸部９１１、板状部９１２、及び２つの案内部９１３を有している。主軸部９１１は、上下方向に長い円柱状に構成されている。この場合、連結部材９１の主軸部９１１の長さ寸法は、連結部材３６の主軸部３６１の長さ寸法よりも短い。

板状部９１２は、把持装置１０の移動部材３７の板状部３７１と同様の形状に形成されている。主軸部９１１は、板状部９１２の上面から上方つまりシャフト２８側へ突出している。主軸部９１１は、シャフト２８の下端部に固定されている。これにより、連結部材９１と可動鉄心２７とが、シャフト２８を介して一体的に移動可能に連結されている。案内部９１３は、把持装置１０の案内部３７３と同様に、例えば円柱軸状に構成されている。そして、２つの案内部３７３は、それぞれ右爪部材３２１及び左爪部材３２２の案内溝部３２５に対応して設けられ、それぞれ爪部材３２１、３２２の案内溝部３２５に挿入されている。

弾性部材３８の内側には、シャフト２８及び連結部材９１の主軸部９１１が通されている。弾性部材３８は、連結部材９１の上方向への移動に伴って、ケース２１の底面つまり連結部材９１側の面と、連結部材９１の板状部９１２との間で圧縮され弾性変形する。すなわち、可動鉄心２７が第１端部に位置して把持部３２が開状態になっているとき、弾性部材３８は、図５に示すように、ケース２１の底面と、連結部材９１の板状部９１２との間で圧縮されている。したがって、把持部３２が開状態の場合、可動鉄心２７には、連結部材９１及びシャフト２８を介して弾性部材３８による弾性力が加えられている。

図６に示すように、把持部３２がワーク１００を把持していない無負荷の状態において、第１コイル２３が断電されて第２コイル２４が通電されると、可動鉄心２７は、弾性部材３８の弾性力及び第２コイル２４の吸引力によって、第２端部側へ移動する。すると、連結部材９１は、可動鉄心２７から受けた力を、案内溝部３２５に挿入された案内部９１３を介して、爪部材３２１、３２２に伝達する。これにより、爪部材３２１、３２２が互いに接近する方向へ移動し、把持部３２が閉じる。

一方、図７に示すように、把持部３２がワーク１００を把持する場合、爪部材３２１、３２２の先端部３２４がワーク１００に接触すると、爪部材３２１、３２２は、ワーク１００によってそれぞれ左右方向つまり相互に接近する方向への移動が規制される。そして、爪部材３２１、３２２の移動が規制されることに伴って、連結部材９１の下方への移動も規制される。この場合、連結部材３６は、シャフト２８を介して可動鉄心２７と一体的に下方へ移動するため、連結部材３６の下方への移動が規制されると、可動鉄心２７の下方への移動も規制される。そのため、可動鉄心２７は、第２端部に至ることなく、下方への移動の途中で保持される。

一般に、ソレノイド２０は、可動鉄心２７が移動端に位置しているときに、本来の保持力を発揮するように設計されている。したがって、可動鉄心２７を移動途中で保持した場合の保持力は、移動端での保持力に比べて大幅に小さい。つまり、把持装置９０の把持部３２がワーク１００を把持する際、可動鉄心２７は、移動途中で保持されるため、本来の保持力を発揮することができない。そのため、把持装置９０の把持部３２がワーク１００を把持する際に生じる把持力は、主に弾性部材３８の弾性力によって発揮される。

次に、本実施形態の把持装置１０と、比較例としての把持装置９０とにおける、把持部３２の把持動作時において生じる弾性部材３８の弾性力の推移について、両者を比較して説明する。なお、図８（１）、（２）のグラフ中における横方向の破線は、把持装置１０、９０がワーク１００を把持する際に必要な力を示している。
把持装置９０の弾性部材３８は、図８（１）の破線ａで示すように、把持部３２が閉状態の場合、自然長に対して若干圧縮されている。そのため、把持装置９０の弾性部材３８には、把持部３２が閉状態の場合であっても、若干の弾性力が生じている。この閉状態における弾性部材３８の圧縮量は、把持装置９０の開閉動作中において最小となる。

また、把持装置９０の弾性部材３８は、図８（１）の破線ｂで示すように、把持部３２が開状態になる際に圧縮される。この開状態における弾性部材３８の圧縮量は、把持装置９０の開閉動作中において最大となる。したがって、把持装置９０において、弾性部材３８の弾性力は、把持部３２が開状態の場合に最大となる。この場合、把持装置９０は、把持部３２の開く度に、弾性部材３８の弾性力に打ち勝つ力を生じさせなければならない。つまり、把持装置９０は、把持部３２を開く度に、弾性部材３８を最大値まで圧縮させるための大きなエネルギーが必要になる。また、第１コイル２３も、弾性部材３８の弾性力に打ち勝つために強い力が必要になる。その結果、ソレノイド２０全体が大型化や消費電力の増大に繋がる。

一方、把持装置１０において把持部３２を開状態にする際、弾性部材３８は、可動鉄心２７、シャフト２８、及び連結部材３６とともに移動する。したがって、把持装置１０の弾性部材３８は、図８（２）の破線ａ及び破線ｂで示すように、開動作によっては圧縮されない。そのため、把持装置１０の弾性部材３８は、把持部３２の開動作によって弾性力は生じない。したがって、把持装置１０は、把持部３２を開く際に弾性部材３８を圧縮するための大きなエネルギーを必要としない。よって、本実施形態の把持装置１０は、比較例の把持装置９０に対して、把持部３２の開動作に必要な力つまりエネルギーを低減することがでる。そして、第１コイル２３も、弾性部材３８の弾性力に打ち勝つ必要が無いため、小さな力のもので済む。これらの結果、ソレノイド２０の小型化や省エネ性能の向上が図られる。

また、把持装置９０の把持部３２がワーク１００を把持する際、図８（１）の破線ｃで示すように、爪部材３２１、３２２がワーク１００に接触すると、上述したように可動鉄心２７の下方への移動が規制されるため、弾性部材３８の圧縮量も変化しなくなる。したがって、把持装置９０において、把持部３２がワーク１００を把持した状態では、弾性部材３８の弾性力は、図８（１）の破線ｃ及び破線ｄで示すように一定になる。

ここで、把持装置９０において、把持部３２がワーク１００を把持する際、弾性部材３８に蓄積された弾性力は、図８（１）の破線ｂで示す最大値から、破線ｃで示す値まで一気に解放されるため、爪部材３２１、３２２がワーク１００に対して衝突するような把持動作になる。したがって、把持装置９０では、把持部３２がワーク１００を把持する際にワーク１００に与える衝撃が大きくなる。

一方、実施形態の把持装置１０において、把持部３２がワーク１００を把持する際、図８（２）の破線ｃで示すように、爪部材３２１、３２２がワーク１００に接触した時点では、弾性部材３８は圧縮されておらず、弾性部材３８に弾性力は生じていない。そして、図８（２）の破線ｃから破線ｄで示すように、爪部材３２１、３２２がワーク１００に接触すると、弾性部材３８が圧縮されて弾性力を蓄積しながら、爪部材３２１、３２２がワーク１００を把持していく。これにより、把持装置１０の弾性部材３８は、爪部材３２１、３２２がワーク１００に衝突する際の衝撃を吸収することができる。すなわち、連結部材３６、移動部材３７、弾性部材３８、及び爪部材３２１、３２２の案内溝部３２５を有する伝達機構３５は、把持部３２がワーク１００を把持する際の衝撃を緩衝する緩衝機構いわゆるショックアブソーバとしても機能する。

これによれば、把持装置１０は、電気式の駆動源としてソレノイド２０を備えていることから、駆動源としてモータを備えた場合に比べて、把持装置１０自体の小型化を図ることができる。また、把持装置１０は、電気式の駆動源としてソレノイド２０を備えていることから、空圧式の駆動源を備えた場合に比べて、配管等の周辺機器が不要になる。その結果、必要な周辺機器を削減することができる。

把持装置１０において、可動鉄心２７が移動端の一方側この場合第２端部側へ移動する力は、第２受け部３６３から移動部材３７を介して把持部３２が開く開方向への力に変換されて把持部３２へ伝わる。これによれば、可動鉄心２７を移動端の一方側へ移動させることで、把持部３２を開くことができる。把持部３２を開く際、移動部材３７は、第１受け部３６２と反対側にある第２受け部３６３から力を受ける。そのため、把持部３２を開く際、第１受け部３６２と移動部材３７との間に設けられた弾性部材３８は、圧縮されない。したがって、把持部を開く際に弾性部材を圧縮するような大きなエネルギーを必要としない。よって、把持部３２を開く開動作に必要な力つまりエネルギーを低減することがでる。その結果、ソレノイド２０を弾性部材３８の弾性力に打ち勝つような高出力のものにする必要が無いため、ソレノイド２０の大型化も抑制される。したがって、把持装置１０の小型化や省エネ性能の向上が図られる。

同様に、第１コイル２３は、弾性部材３８の弾性力に打ち勝つような高出力のものにする必要が無いため、第１コイル２３の大型化も抑制される。その結果、ソレノイド２０の小型化や省エネ性能の向上が図られる。以上より、把持装置１０は、電気式の駆動源を備えつつ、把持装置自体の小型化及び軽量化を図って取扱いが容易なものとすることができる

また、可動鉄心２７が第２端部側へ移動する力は、第１受け部３６２から弾性部材３８及び移動部材３７を介し、案内部３７３及び案内溝部３２５において把持部３２が閉じる閉方向への力に変換されて、把持部３２に伝わる。これによれば、可動鉄心２７を第２端部側へ移動させることで、把持部３２を閉じることができる。そして、これによれば、把持部３２を閉じてワーク１００を把持する際、可動鉄心２７の移動による力が、弾性部材３８を介してワーク１００に効率よく伝わる。

すなわち、把持部３２を閉じる際、可動鉄心２７が移動する力は、連結部材３６の第１受け部３６２から弾性部材３８を介して移動部材３７に伝わる。把持部３２がワーク１００を把持すると、把持部３２の閉じる方向への移動が規制される。すると、その把持部３２の移動の規制に伴って、移動部材３７の移動が規制される。ここで、移動部材３７は、連結部材３６に沿って移動可能である。そのため、移動部材３７の移動が規制された状態で可動鉄心２７が第２端部側へ移動すると、可動鉄心２７に連結された連結部材３６は、移動部材３７に対して相対的に移動する。すると、連結部材３６の第１受け部３６２と移動部材３７とが相互に近づく方向へ相対的に移動し、これにより弾性部材３８が圧縮される。

このように、把持部３２を閉じてワーク１００を把持する際、可動鉄心２７の下方この場合第２端部側への移動による力が、把持力として効率よく把持部３２に伝わる。そして、可動鉄心２７で発生する力の伝達の効率を上げることで、ソレノイド２０を低出力のものにすることができる。その結果、ソレノイド２０の小型化や省エネ性能の向上が図られる。以上より、把持装置１０は、電気式の駆動源を備えつつ、把持装置１０自体の小型化及び軽量化を図って取扱いが容易なものとすることができる。

また、比較例の把持装置９０は、可動鉄心２７の移動の途中でワーク１００を把持するため、把持する際にソレノイド２０が発生することができる最大の力を得ることができない。一方、本実施形態の把持装置１０は、可動鉄心２７の端部でワーク１００を把持するため、把持する際にソレノイド２０が発生することができる最大の力を得ることができる。したがって、把持装置１０と把持装置９０との把持力を同一のものとする場合は、把持装置１０のコイル２３、２４を、把持装置９０のコイル２３、２４に比べて低出力で小型のものにすることができる。また、把持装置１０のコイル２３、２４と把持装置９０のコイル２３、２４の出力を共に同一のものにする場合には、把持装置９０の把持力に比べて、把持装置１０の把持力を大きくすることができる。

また、本実施形態の把持装置１０がワーク１００を把持する際、可動鉄心２７の急激な移動による力は、一旦弾性部材３８が圧縮された後に把持部３２に伝わる。すなわち、弾性部材３８は、いわゆるショックアブソーバとしての機能を発揮することができる。これにより、把持装置１０は、可動鉄心２７の急激な移動による衝撃を吸収してワーク１００を把持することができるため、ワーク１００の損傷等を抑制することができる。

また、把持装置１０は、可動鉄心２７の移動方向及び把持部３２の移動方向のいずれに対しても傾斜した溝形状に形成された案内溝部３２５を有している。移動部材３７は、可動鉄心２７の移動方向に対して直角方向へ突出して設けられ、案内溝部３２５に挿入された案内部３７３を有している。そして、案内部３７３が案内溝部３２５に沿って摺動することで、移動部材３７の移動が把持部３２に伝えられる。

すなわち、可動鉄心２７の移動に伴って移動部材３７が移動する際に、移動部材３７の案内部３７３が案内溝部３２５に沿って摺動することで、可動鉄心２７の移動方向が把持部３２の移動方向に変換されて、可動鉄心２７の移動が把持部３２に伝わる。これにより、可動鉄心２７の移動によって把持部３２を開閉することができる。つまり、移動部材３７の移動を把持部３２に伝える機構を、案内部３７３と案内溝部３２５とによって比較的簡単に構成することができる。したがって、不要な部品点数の増加を低減することができ、その結果、把持装置１０の大型化を抑制することができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
例えば、開閉案内機構３３は、ガイドレール３３１を把持部３２に設け、摺動部３３２をベース３１に設ける構成にしてもよい。また、開閉案内機構３３は、右爪部材３２１及び左爪部材３２２の左右方向への移動を案内することができればよく、ガイドレール３３１及び摺動部３３２に限られない。ベース３１は、基板ケース１１と一体に構成してもよい。すなわち、基板ケース１１の下端部をケース２１から下方へ延びるように設け、その延びた部分に開閉案内機構３３を設ける構成でもよい。
また、把持部３２の移動方向は、可動鉄心２７の移動方向に対して必ずしも直角方向でなくてもよい。例えば把持部３２の移動方向は、図１等における左右水平方向に対して上方又は下方へ傾斜していても良い。

上記実施形態において、２つの案内溝部３２５は、下方へ向かうほど相互に左右方向の外側へ広がるように形成されているが、これに限られない。例えば、２つの案内溝部３２５を、上方へ向かうほど相互に左右方向の外側へ広がるように形成してもよい。この場合、可動鉄心２７の移動方向に対する把持部３２の開閉が、上記実施形態と逆になる。すなわち、この場合、可動鉄心２７が上方へ移動すると把持部３２が閉じ、可動鉄心２７が下方へ移動すると把持部３２が開く。この場合、第１端部及び第２端部は、可動鉄心２７の移動方向と把持部３２の開閉方向との関係に応じて適宜変更することができる。

図面中、１０は把持装置、２０はソレノイド、３２は把持部、３２５は案内溝部、３６は連結部材、３６２は第１受け部、３６３は第２受け部、３７は移動部材、３７３は案内部、３８は弾性部材を示す。

Claims (2)

1. 通断電の切り替えによって二つの移動端の間で直線往復移動が可能な可動鉄心を有するソレノイドと、
   前記可動鉄心の一端側に連結され、前記可動鉄心側に設けられた第１受け部及び前記可動鉄心と反対側に設けられた第２受け部を有する連結部材と、
   前記連結部材において前記第１受け部と前記第２受け部との間に設けられ、前記連結部材に沿って移動可能である移動部材と、
   前記連結部材において前記第１受け部と前記移動部材との間に設けられ、前記連結部材と前記第１受け部との相互間に弾性力を作用させることが可能な弾性部材と、
   前記移動部材の移動に伴って前記移動部材の移動方向と異なる方向へ開閉され、閉状態で把持対象物を把持することができる把持部と、を備え、
   前記可動鉄心が前記移動端の一方側へ移動する力は、前記第２受け部から前記移動部材を介して前記把持部が開く開方向への力に変換されて前記把持部へ伝わり、前記可動鉄心が前記移動端の他方側へ移動する力は、前記第１受け部から前記弾性部材及び前記移動部材を介して前記把持部が閉じる閉方向への力に変換されて前記把持部に伝わる、
   把持装置。
2. 前記把持部は、前記可動鉄心の移動方向及び前記把持部の移動方向のいずれに対しても傾斜した溝形状に形成された案内溝部を有し、
   前記移動部材は、前記可動鉄心の移動方向に対して直角方向へ突出して設けられ、前記案内溝部に挿入された案内部を有し、
   前記案内部が前記案内溝部に沿って摺動することで、前記移動部材の移動が前記把持部に伝えられる、
   請求項１に記載の把持装置。

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