JP6467854B2 - 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。このような把持装置では、把持部を動作させる駆動部として、例えばエアシリンダやソレノイドなどがよく用いられる。エアシリンダやソレノイドは、二つの移動端の間において直線往復運動が可能な駆動軸などの可動部を備えている。そして、可動部の直線方向への移動が、把持部の開閉方向への移動に変換されて把持部に伝わることで、把持部が開閉される。

このような把持装置では、把持部に発生する把持力と把持部の開閉量とは、相関を有している。すなわち、把持部に発生する把持力は、可動部の移動量に対する把持部の開閉量に比例する。この場合、可動部の移動距離に対して把持部の開閉距離を短く設定すると、把持部に発生する把持力が大きくなる。一方、可動部の移動距離に対して把持部の開閉距離を長く設定すると、把持部に発生する把持力が小さくなる。したがって、把持力を優先して大きく設定する場合は、把持部の開閉量が小さくなり、逆に把持部の開閉量を優先して大きく設定する場合は、把持部に発生する把持力が小さくなる。

このように、従来の把持装置では、把持力と開閉量とのいずれか一方を優先する場合、他方を犠牲にしなければならないため、把持部の把持力と開閉量とのバランスを取ることが難しい。また、把持部の把持力と開閉量との両方を大きく設定しようとすると、可動部の移動距離を長くする必要がある。その結果、駆動部の大型化や省エネ性能の低下に繋がる。

特開２０１１−７９０７０号公報

そこで、直線方向への移動を開閉方向への移動に変換して把持部を開閉させる把持装置において、駆動部の大型化や省エネ性能の低下を抑制しつつ、把持部の開閉量及び把持力の両方を確保することができる持装置を提供する。

請求項１の把持装置は、駆動部と、把持部と、伝達機構と、を備える。駆動部は、二つの移動端の間で直線往復運動が可能な可動部を有している。把持部は、可動部の移動に伴って可動部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。伝達機構は、可動部の移動を、可動部の移動方向と異なる方向に変換して把持部に伝える。伝達機構は、案内溝部と、案内部と、を有する。案内溝部は、把持部にあって可動部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するようにして延びる溝形状に形成されている。

案内部は、可動部から突出して設けられ案内溝部に挿入されて、案内溝部に沿って摺動することで移動部の移動を把持部に伝える。案内溝部は、可動部の移動方向に対する角度が相互に異なる第１領域及び第２領域を有している。案内部が第１領域の端部側へ移動すると把持部が開状態になり、案内部が第２領域の端部側へ移動すると前記把持部が閉状態になる。可動部の移動方向と第１領域が延びる方向との成す角度は、可動部の移動方向と第２領域が延びる方向との成す角度よりも大きい。

これによれば、可動部の移動による力は、案内部が案内溝部を摺動することで把持部が開閉する方向へ変換されて、把持部に伝達される。ここで、案内溝部が延びる方向と可動部の移動方向との成す角度が小さくなるにつれて、案内部が摺動溝部を介して把持部に伝える力のうち把持部の閉方向へ向う力は大きくなるが、一方で案内部の移動に対する把持部の開閉量は小さくなる。

そこで、案内溝部は、可動部の移動方向に対する角度が相互に異なる第１領域及び第２領域を有している。可動部の移動方向と第１領域が延びる方向との成す角度は、可動部の移動方向と第２領域が延びる方向との成す角度よりも大きい。すなわち、移動部の移動に対する把持部の開閉量は、案内部が第２領域を摺動する場合に比べて、案内部が第１領域を摺動している場合の方が大きい。そのため、把持装置は、第１領域において把持部の開閉量を大きく確保することができる。この場合、案内部が第１領域にあるときには把持部は開状態であるため、把持部はワークを把持していない。そのため、第１領域において把持力が弱くなることは余り問題とならない。

また、把持部に生じる把持力は、可動部の移動による力を、案内溝部の傾斜に対して把持部の閉方向へ分解した分力となる。そのため、可動部の移動方向と案内溝部とのなす角度が小さくなるほど、把持力は大きくなる。そして、本把持装置において、可動部の移動方向と第２領域が延びる方向との成す角度は、可動部の移動方向と第１領域が延びる方向との成す角度よりも小さい。したがって、把持部の把持力は、案内部が第１領域を摺動する場合に比べて、案内部が第２領域を摺動している場合の方が大きい。そのため、把持装置は、第２領域において把持対象物を把持する際に把持力を大きく確保することができる。この場合、案内部が第２領域にあるときには把持部は把持対象物を把持し、それ以上閉じることが不可となっている。そのため、第２領域において把持部の閉じ量が小さくなることは余り問題とならない。

このように、上記の把持装置によれば、案内溝部を、角度の異なる第１領域及び第２領域で構成することで、案内部が第１領域を摺動する際は、把持部の開閉量を優先して大きくすることができ、案内部が第２領域を摺動する際は、把持部の把持力を優先して大きくすることができる。したがって、可動部の移動距離を長くすることなく、把持力と開閉量との両方を増大することができる。すなわち、この把持装置によれば、可動部の移動距離を長くしたり駆動部の出力を大きいものにしたりすることなく、把持部の開閉量を大きく確保しつつ把持力も大きく確保することができる。

換言すれば、本把持装置によれば、従来構成と同等の開閉量及び把持力を確保する場合、可動部の移動距離を短くしたり駆動部の出力を小さいものにしたりすることができるため、従来構成に比べて駆動部の駆動に必要なエネルギーを低減することができる。すわち、本把持装置によれば、小型の駆動部つまり可動部の移動距離が短くかつ出力の小さな駆動部でも、従来と同等の開閉量及び把持力を発揮することができる。その結果、同じ開閉量及び把持力を発揮する把持装置に比べて、駆動部の小型化や省エネ性能の向上を図ることができる。

請求項２の把持装置において、第２領域の長さは第１領域よりも長い。例えば把持対象物は、通常、把持対象物を製造する際の寸法誤差を有している。また、把持装置が取り付けられるロボットは、通常、把持装置を目的の位置つまり把持対象物を把持する位置へ移動させる際の位置決め誤差を有している。そのため、把持部の開閉量には、これらの誤差を考慮して余裕を持たせる必要がある。そこで、第２領域の長さを第１領域よりも長くすることで、案内部が第２領域を摺動する際の把持部の開閉量を大きくすることができる。これにより、把持装置は、把持対象物の製造誤差やロボットの位置決め誤差を、把持部の開閉量によって吸収することができる。その結果、把持装置は、把持対象物を安全かつ確実に把持することができる。

請求項３の把持装置において、駆動部は、ソレノイドである。例えば駆動部に空圧式のエアシリンダを採用した場合、周辺機器として、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、レギュレータ等が必要になる。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。したがって、駆動部に電気式のソレノイドを採用すれば、ソレノイドの制御を既存のロボットコントローラで行うことができる。そのため、本把持装置のように、駆動部にソレノイドを採用することで、周辺機器の削減を容易に行うことができ、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。

また、エアシリンダの動力源となる圧縮エアは、電気を動力としたコンプレッサで空気を圧縮して作られる。そのため、駆動部に圧縮エアを動力とするエアシリンダを採用すると、圧縮エアを作るために電力が消費される。一方、ソレノイドは、電気を動力にしている。したがって、駆動部に電気式のソレノイドを採用することで、動力となる電力を、コンプレッサ等を介すことなく直接利用することができる。したがって、コンプレッサによる電力消費を削減することにより、全体としての電力消費を低減することができ、その結果、省エネ性能を向上させることができる。

請求項４の把持装置において、駆動部は、エアシリンダである。これによれば、配管やスピードコントローラ等の周辺機器は必要になるものの、把持装置自体の構成を比較的単純かつ軽量にすることができる。その結果、把持装置の取扱いを容易なものにすることができる。

第１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 第１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 第１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 第１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 第１実施形態について、右爪部材の案内溝部の詳細を示す図 第１実施形態について、案内部が案内溝部に与える力及び爪部材の移動の概念を示す図 第１実施形態について、案内部の移動によって把持部が閉じる際の様子を（１）〜（３）の順に経時的に示す図。 第２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８Ｂ−８Ｂ線に沿う断面図 第２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９Ｂ−９Ｂ線に沿う断面図 第２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１０Ｂ−１０Ｂ線に沿う断面図

以下、複数の実施形態による把持装置について、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

（第１実施形態）
図１〜図４に示す把持装置１０は、基板ケース１１と、駆動部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、二つの移動端の間で直線往復運動が可能な可動部に相当する。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。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３７に伝えることができる。

連結部材３６に対する移動部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。

図５は、右爪部材３２１に形成された案内溝部３２５の詳細を示すものである。なお、左爪部材３２２に形成された案内溝部３２５は、図５に対して左右対称となる。本実施形態において、案内溝部３２５は、図５に示すように、第１領域３２６と第２領域３２７とから構成されている。第１領域３２６及び第２領域３２７は、可動鉄心２７の移動方向つまり上下方向に対する傾斜角度が相互に異なっている。

本実施形態において、可動鉄心２７の移動方向と第１領域３２６が延びる方向との成す角度は、可動鉄心２７の移動方向と第２領域３２７が延びる方向との成す角度よりも大きい。すなわち、可動鉄心２７の移動方向と第１領域３２６が延びる方向との成す角度をθ１、可動鉄心２７の移動方向と第２領域３２７が延びる方向との成す角度をθ２とすると、θ１＞θ２となる。なお、以下の説明では、θ１を第１領域３２６の角度と称し、θ２を第２領域３２７の角度と称する。また、案内溝部３２５が延びる方向と、可動鉄心２７の移動方向との成す角度について、第１領域３２６と第２領域３２７を区別しない場合は、単にθと称する。

また、第１領域３２６の上下方向の長さをＳｔＬ１とし、第２領域３２７の上下方向の長さをＳｔＬ２とする。そして、第１領域３２６の左右方向の長さをＳｔＷ１とし、第２領域３２７の左右方向の長さをＳｔＷ２とする。本実施形態において、第２領域３２７の長さ寸法は、第１領域３２６の長さ寸法よりも長く設定されている。例えば、第１領域３２６及び第２領域３２７は、ＳｔＬ２＞ＳｔＬ１で、かつ、ＳｔＷ１＝ＳｔＷ２となるように設定されている。この場合、例えば各長さの比が、ＳｔＷ１＝ＳｔＷ２＝１とし、ＳｔＬ１＝３、ＳｔＬ２＝７となるように設定されている。

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３７に加える。

移動部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３７へ伝達する。この場合、移動部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。

把持部３２がワーク１００を把持する際、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。

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３７とともに、上方向へ移動する。

次に、把持部３２の開閉量つまり左右の爪部材３２１、３２２の移動量と、把持部３２の把持力との関係について説明する。把持装置１０において、可動鉄心２７が上下方向へ移動する力は、案内部３７３が案内溝部３２５を摺動することで、爪部材３２１、３２２が左右方向へ移動する力に変換されて、爪部材３２１、３２２に伝達される。本実施形態では、可動鉄心２７の移動に伴って案内部３７３が案内溝部３２５の上端側つまり第１領域３２６の端部側へ移動すると、把持部３２が開状態になる。また、可動鉄心２７の移動に伴って案内部３７３が案内溝部３２５の下端側つまり第２領域３２７の端部側へ移動すると、把持部３２が閉状態になる。

ここで、図６に示すように、案内部３７３が下方へ向かう力、つまり可動鉄心２７が下方へ向かう力をＦ１とする。すなわち、可動鉄心２７の移動により案内部３７３が案内溝部３２５に加える力をＦ１とする。また、爪部材３２１、３２２が案内部３７３から受けた力のうち爪部材３２１、３２２が左右方向へ向かう力をＦ２とする。この場合、案内部３７３の左右方向への移動が規制されていることから、案内部３７３が案内溝部３２５に作用させる力Ｆ１と、その力Ｆ１を受けて把持部３２を開閉させる力Ｆ２との関係は、角度θを用いて次の（１）式で表される。下記の（１）式によれば、Ｆ１が一定値である場合、θが小さくなるほど、Ｆ２が大きくなる。
Ｆ２＝Ｆ１／ｔａｎ（θ）・・・（１）

また、可動鉄心２７の移動距離、つまり可動鉄心２７の移動によって案内部３７３が移動する距離をＳｔＬとする。そして、案内部３７３が距離ＳｔＬ移動することで片側の爪部材３２１、３２２が移動する距離をＳｔＷとする。この場合、案内部３７３の移動距離ＳｔＬと片側の爪部材３２１、３２２の移動距離ＳｔＷとは、角度θを用いて次の（２）式で表される。下記の（２）式によれば、ＳｔＬが一定値である場合、θが大きくなるほど、ＳｔＷも大きくなる。
ＳｔＷ＝ＳｔＬ×ｔａｎ（θ）・・・（２）

以上から次のことがわかる。ここで、案内部３７３の移動距離ＳｔＬ、及び案内溝部３２５が案内部３７３から受ける力Ｆ１が一定である場合、把持部３２の把持力Ｆ２を優先させて大きくしたければ、θを小さくすればよい。この場合、爪部材３２１、３２２の移動距離ＳｔＬつまり把持部３２の開閉量が小さくなる。一方、把持部３２の開閉量を優先させて大きくしたい場合、θを大きくすればよい。この場合、把持部３２の把持力Ｆ２が小さくなる。

また、本実施形態において、図５に示すように、第１領域３２６の角度θ１は、第２領域３２７の角度θ２よりも大きい。これにより、第１領域３２６を、把持部３２の把持力Ｆ２と開閉量ＳｔＷとのうち開閉量ＳｔＷを優先した領域にすることができる。その一方で、第２領域３２７を、把持部３２の把持力Ｆ２と開閉量ＳｔＷとのうち把持力Ｆ２を優先した領域にすることができる。つまり、第１領域３２６を、主に把持部３２の開閉量ＳｔＷを確保するための移動領域として機能させることができ、第２領域３２７を、主にワーク１００を把持するための把持領域として機能させることができる。

具体的には、本実施形態の場合、上述したように、ＳｔＬ１＝３、ＳｔＬ２＝７、ＳｔＷ１＝ＳｔＷ２＝１に設定されている。そのため、ｔａｎ（θ１）＝ＳｔＷ１／ＳｔＬ１＝１／３、ｔａｎ（θ２）＝ＳｔＷ２／ＳｔＬ２＝１／７となる。ここで、案内部３７３が第１領域３２６に位置しているときの力Ｆ２をＦ２（θ１）とし、案内部３７３が第２領域３２７に位置しているときの力Ｆ２をＦ２（θ２）とする。この場合、Ｆ２（θ１）＝Ｆ１／３、Ｆ２（θ２）＝Ｆ１／７となる。すなわち、本実施形態の場合、把持部３２の把持力Ｆ２は、案内部３７３が第１領域３２６を摺動する場合に比べて、案内部３７３が第２領域３２７を摺動する場合の方が７／３倍大きくなる。

また、移動部３７の移動に対する把持部３２の開閉量ＳｔＷは、案内部３７３が第１領域３２６を摺動する際にＳｔＷ＝ＳｔＬ／３となり、案内部３７３が第２領域３２７を摺動する際にＳｔＷ＝ＳｔＬ／７となる。すなわち、本実施形態の場合、移動部３７の移動に対する把持部３２の開閉量ＳｔＷは、案内部３７３が第２領域３２７を摺動する場合に比べて、案内部３７３が第１領域３２６を摺動する場合の方が７／３倍大きくなる。

そして、案内溝部３２５は、把持部３２がワーク１００を把持する際、図７（１）、（２）に示すように、把持部３２の開状態から先端部３２４がワーク１００に接触するまでは、案内部３７３が第１領域３２６を摺動するように構成されている。これにより、把持部３２の把持力Ｆ２は弱いものの、案内部３７３の移動距離ＳｔＬに対する爪部材３２１、３２２の移動量ＳｔＷつまり把持部３２の開閉量ＳｔＷを大きくすることができる。そして、案内溝部３２５は、図７（２）、（３）に示すように、先端部３２４がワーク１００に近づいた後は、案内部３７３が第２領域３２７を摺動するように構成されている。これにより、案内部３７３の移動距離ＳｔＬに対する把持部３２の開閉量ＳｔＷは小さくなるものの、把持部３２の把持力Ｆ２を大きくすることができる。

これによれば、案内溝部３２５を、角度の異なる第１領域３２６及び第２領域３２７で構成することで、案内部３７３が第１領域３２６を摺動する際は、把持部３２の開閉量ＳｔＷを優先して大きくすることができる。また、案内部３７３が第２領域３２７を摺動する際は、把持部３２の把持力Ｆ２を優先して大きくすることができる。したがって、可動鉄心２７の移動距離ＳｔＬを長くすることなく、把持力Ｆ２と開閉量ＳｔＷとの両方を増大することができる。その結果、同じ開閉量及び把持力を発揮する把持装置に比べて、駆動部であるソレノイド２０の小型化や省エネ性能の向上を図ることができる。

また、第２領域３２７の長さは第１領域３２６よりも長い。すなわち、例えばワーク１００は、通常、当該ワーク１００を製造する際の寸法誤差を有している。また、把持装置１０が取り付けられる図示しないロボットは、通常、把持装置１０を目的の位置つまりワーク１００を把持する位置へ移動させる際の位置決め誤差を有している。そのため、把持部３２の開閉量ＳｔＷには、これらの誤差を考慮して余裕を持たせる必要がある。そこで、第２領域３２７の長さを第１領域３２６よりも長くすることで、案内部３７３が第２領域３２７を摺動する際の把持部３２の開閉量ＳｔＷを大きくすることができる。これにより、把持装置１０は、ワーク１００の製造誤差やロボットの位置決め誤差を、把持部３２の開閉量ＳｔＷによって吸収することができる。その結果、把持装置１０は、ワーク１００を安全かつ確実に把持することができる。

また、把持装置１０は、駆動部としてソレノイド２０を備えている。例えば駆動部にソレノイド２０に換えて空圧式のエアシリンダを採用した場合、周辺機器として、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、レギュレータ等が必要になる。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、駆動部に電気式のソレノイド２０を採用すれば、ソレノイドの制御を既存のロボットコントローラで行うことができる。そのため、駆動部にソレノイド２０を採用することで、周辺機器の削減を容易に行うことができ、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。

また、エアシリンダの動力源となる圧縮エアは、電気を動力としたコンプレッサで空気を圧縮して作られる。そのため、駆動部に圧縮エアを動力とするエアシリンダを採用すると、圧縮エアを作るための電力ロスが生じる。一方、ソレノイド２０は、電気を動力にしている。したがって、駆動部に電気式のソレノイド２０を採用することで、動力となる電力を、コンプレッサ等を介すことなく直接利用することができる。このため、上記構成の把持装置１０によれば、圧縮エアを作る際の電力消費を低減することができ、その結果、省エネ性能を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図８〜図１０を参照して説明する。
把持装置４０は、上記実施形態における移動部３７に相当する構成を備えていない。この場合、把持装置４０は、連結部材４１を備えている。つまり、本実施形態において、伝達機構３５は、連結部材４１、弾性部材３８、及び爪部材３２１、３２２に形成された案内溝部３２５から構成されている。連結部材４１は、把持装置１０の連結部材３６及び移動部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４１は、主軸部４１１、板状部４１２、及び２つの案内部３７３を有している。主軸部４１１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４１の主軸部４１１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４１２は、把持装置１０の移動部３７の板状部３７１と同様の形状に形成されている。主軸部４１１は、板状部４１２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４１１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４１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３７３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。本実施形態の案内溝部３２５も、上記第１実施形態と同様に、第１領域３２６と第２領域３２７とを有している。

弾性部材３８の内側には、シャフト２８及び連結部材４１の主軸部４１１が通されている。弾性部材３８は、連結部材４１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４１側の面と、連結部材４１の板状部４１２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８に示すように、ケース２１の底面と、連結部材４１の板状部４１２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４１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９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４１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３７３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１０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４１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４０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４０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。

本実施形態の把持装置４０によっても、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、把持装置４０は、図８に示すように把持部３２が開状態のとき、図７（１）、（２）と同様に、案内部３７３が第１領域３２６を摺動するようになっている。したがって、把持装置４０は、把持部３２がワーク１００に接触するまで、案内部３７３の移動距離ＳｔＬに対する把持部３２の開閉量ＳｔＷが大きくなるように設定されている。一方、把持装置４０は、図１０に示すように把持部３２がワーク１００を把持するとき、図７（２）、（３）に示すように、案内部３７３が第２領域３２７を摺動するようになっている。したがって、把持装置４０は、把持部３２がワーク１００に接触した後は、把持部３２の把持力Ｆ２が大きくなるように設定されている。

（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。上記各実施形態において、把持装置１０、４０は、駆動部に上記実施形態のソレノイド２０に換えてエアシリンダを採用することもできる。これによれば、エアシリンダに動力源とな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等の周辺機器は必要になるものの、把持装置自体の構成を比較的単純かつ軽量にすることができる。その結果、把持装置１０、４０の取扱いを容易なものにすることができる。

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、第１領域３２６及び第２領域３２７の配置が上下逆になる。また、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、４０は把持装置、２０はソレノイド（駆動部）、２７は可動鉄心（可動部）、３２は把持部、３２５は案内溝部、３２６は第１領域、３２７は第２領域、３５は伝達機構、３７は移動部、３７３、４１３は案内部、を示す。

Claims (4)

1. 二つの移動端の間で直線往復運動が可能な可動部を有する駆動部と、
   前記可動部の移動に伴って前記可動部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、
   前記可動部の移動を、前記可動部の移動方向と異なる方向に変換して前記把持部に伝える伝達機構と、を備え、
   前記伝達機構は、
   前記把持部にあって前記可動部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するようにして延びる溝形状に形成された案内溝部と、
   前記可動部に連結されて前記可動部と一体的に移動可能であって前記可動部側に設けられた第１受け部と前記可動部とは反対側に設けられた第２受け部とを有する連結部材と、
   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対して移動可能であってかつ前記可動部と一体に移動可能な移動部と、
   前記第１受け部と前記移動部との間に設けられ前記可動部の移動によって前記連結部材に作用する力を前記移動部に伝える弾性部材と、
   前記移動部から突出して設けられ、前記案内溝部に挿入されて前記案内溝部に沿って摺動することで前記移動部の移動を前記把持部に伝える案内部と、を有し、
   前記案内溝部は、前記可動部の移動方向に対する角度が相互に異なる第１領域及び第２領域を有し、
   前記案内部が第１領域の端部側へ移動すると前記把持部が開状態になり、前記案内部が前記第２領域の端部側へ移動すると前記把持部が閉状態になり、
   前記可動部の移動方向と前記第１領域が延びる方向との成す角度は、前記可動部の移動方向と前記第２領域が延びる方向との成す角度よりも大きい、
   把持装置。
   
2. 前記第２領域の長さは前記第１領域よりも長い請求項１に記載の把持装置。
3. 前記駆動部は、ソレノイドである請求項１又は２に記載の把持装置。
4. 前記駆動部は、エアシリンダである請求項１又は２に記載の把持装置。

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