JP7164402B2

JP7164402B2 - 把持装置

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Publication number: JP7164402B2
Application number: JP2018207241A
Authority: JP
Inventors: 幹生花木
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2018-11-02
Filing date: 2018-11-02
Publication date: 2022-11-01
Anticipated expiration: 2038-11-02
Also published as: JP2020069618A

Description

本発明は、流体圧シリンダを用いて一対の把持爪を開閉させる把持装置に関する。

図８に示すように、エアシリンダ等の流体圧シリンダ１０１を用いて、ワーク等の把持対象物Ｗ１００を把持する一対の把持爪１０２を開閉させる把持装置１００が、例えば特許文献１に開示されている。流体圧シリンダ１０１は、シリンダ室１０３を有する筒状のシリンダチューブ１０４を有している。また、流体圧シリンダ１０１は、シリンダ室１０３に収容されるとともにシリンダ室１０３内をシリンダチューブ１０４の軸方向に移動可能なピストン１０５と、ピストン１０５に一体的に設けられるとともにシリンダチューブ１０４に対して出没して一対の把持爪１０２を開閉させるピストンロッド１０６と、を有している。そして、例えば、シリンダ室１０３において、ピストン１０５がシリンダチューブ１０４の軸方向の一方に向けて移動すると、ピストンロッド１０６が出没方向の一方へ移動し、一対の把持爪１０２が把持対象物Ｗ１００を把持する方向へ動作する。また、シリンダ室１０３において、ピストン１０５がシリンダチューブ１０４の軸方向の他方に向けて移動すると、ピストンロッド１０６が出没方向の他方へ移動し、一対の把持爪１０２が把持対象物Ｗ１００を解放する方向へ動作する。

このような把持装置１００では、例えば、一対の把持爪１０２によって把持対象物Ｗ１００を把持している状態において、シリンダ室１０３の圧力の低下が生じると、一対の把持爪１０２の把持力が低下して、一対の把持爪１０２によって把持対象物Ｗ１００を把持することができなくなる虞がある。そこで、特許文献１では、シリンダ室１０３の圧力の低下が生じたとしても、ピストンロッド１０６にロックした斜板１０７によって、ピストンロッド１０６における出没方向の他方への移動を規制することにより、一対の把持爪１０２における把持対象物Ｗ１００の把持状態を維持するようにしている。

また、このような構成では、例えば、斜板１０７自体にガタやバックラッシュが存在すると、斜板１０７によるピストンロッド１０６のロックが行われる前に、ピストンロッド１０６が出没方向の他方へ僅かに移動することになる。そこで、特許文献１では、斜板１０７によるピストンロッド１０６のロックが行われる前に、ピストンロッド１０６が出没方向の他方へ僅かに移動しても、一対の把持爪１０２を接続する接続部１０２ａに対して出没方向の一方へ押圧する押圧力を付与する加圧スプリング１０８によって、接続部１０２ａの位置を維持するようにしている。この加圧スプリング１０８の押圧力における接続部１０２ａの位置の維持が行われることにより、一対の把持爪１０２における把持対象物Ｗ１００の把持状態が維持されている。

特開２００９－２１４２０４号公報

ところで、特許文献１では、一対の把持爪１０２が把持対象物Ｗ１００に接触するまでは、加圧スプリング１０８はほぼ圧縮されることなく、ピストンロッド１０６の動きに連動して動作が行われる。一対の把持爪１０２が把持対象物Ｗ１００に接触すると、ピストン１０５に加わる圧力による操作力と加圧スプリング１０８の圧縮による力とが釣り合う状態まで移動して、動作ストロークが増加する。このとき消費される空気消費量は、把持力として設定した圧力×ピストン１０５の面積と、シリンダ室１０３の容積との積である。ここで、シリンダ室１０３の容積は、ピストン１０５の動作ストロークであり、一対の把持爪１０２の開閉可能ストロークと上記の加圧スプリング１０８の圧縮ストロークとを加えた量に設定されている。したがって、一対の把持爪１０２の把持力を大きくするほど、かつ、一対の把持爪１０２の開閉量を大きくするほど、空気消費量が増加してゆくことになる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、一対の把持爪の開閉量に関わりなく空気消費量を抑えつつも、シリンダ室の圧力が低下しても、一対の把持爪における把持対象物の把持状態を維持することができる把持装置を提供することにある。

上記課題を解決する把持装置は、把持対象物を把持する一対の把持爪と、前記一対の把持爪を開閉させる流体圧シリンダと、を備え、前記流体圧シリンダは、シリンダ室を有する筒状のシリンダチューブと、前記シリンダ室に収容されるとともに前記シリンダ室内を前記シリンダチューブの軸方向に移動可能なピストンと、前記ピストンに一体的に設けられるとともに前記シリンダチューブに対して出没して前記一対の把持爪を開閉させるピストンロッドと、を有しており、前記ピストンロッドにおける出没方向の一方への移動に伴って前記一対の把持爪が前記把持対象物を把持する方向へ動作するとともに、前記ピストンロッドにおける出没方向の他方への移動に伴って前記一対の把持爪が前記把持対象物を解放する方向へ動作し、前記シリンダチューブには、前記ピストンロッドが内部を貫通する筒状のケーシングが設けられており、前記ケーシング内には、前記ピストンロッドにロックする斜板と、前記ピストンロッドが貫通するとともに、前記ピストンロッドにロックした前記斜板と係止して前記ピストンロッドと一体的に前記ピストンロッドの出没方向に移動可能な把持力発生ピストンと、前記把持力発生ピストンを前記ピストンロッドの出没方向の一方に向けて付勢する付勢ばねと、前記付勢ばねの付勢力に抗して前記把持力発生ピストンを前記ピストンロッドの出没方向の他方に向けて付勢して前記把持力発生ピストンを前記付勢ばねによって付勢される前の元の位置に復帰させるための流体が供給される復帰用圧力室と、前記斜板における前記ピストンロッドに対するロックが解除された状態に前記斜板を位置決めするための流体が供給されるロック解除圧力室と、が設けられている。

上記把持装置において、前記ピストンの外径は、前記ピストンにおける前記シリンダ室に供給される流体の圧力を受圧する受圧面積が、前記ピストンロッドにおける出没方向への移動のみに必要とされる面積となるように設定されているとよい。

この発明によれば、一対の把持爪の開閉量に関わりなく空気消費量を抑えつつも、シリンダ室の圧力が低下しても、一対の把持爪における把持対象物の把持状態を維持することができる。

第１の実施形態における把持装置の断面図。一対の把持爪が把持位置まで動作した状態を示す断面図。一対の把持爪によって把持対象物が把持されている状態を示す断面図。シリンダ室の圧力が低下した状態を示す断面図。第２の実施形態における把持装置の断面図。一対の把持爪によって把持対象物が把持されている状態を示す断面図。シリンダ室の圧力が低下した状態を示す断面図。従来例における把持装置の断面図。

（第１の実施形態）
以下、把持装置を具体化した第１の実施形態を図１～図４にしたがって説明する。
図１に示すように、把持装置１０は、把持対象物Ｗ１を把持する一対の把持爪１１と、一対の把持爪１１を開閉させる流体圧シリンダ１２とを備えている。流体圧シリンダ１２は、有底筒状のシリンダチューブ１４を有している。シリンダチューブ１４は、底壁１４ａと、底壁１４ａの外周部からシリンダチューブ１４の軸方向に延びる円筒状の外周壁１４ｂとを有している。シリンダチューブ１４の開口は、ヘッドカバー１５によって閉塞されている。そして、シリンダチューブ１４及びヘッドカバー１５によってシリンダチューブ１４内にシリンダ室１６が区画されている。よって、シリンダチューブ１４は、シリンダ室１６を有している。

シリンダチューブ１４の外周壁１４ｂにおけるヘッドカバー１５寄りの部位には、シリンダ室１６に開口する第１流体給排ポート１７ａが形成されている。シリンダチューブ１４の外周壁１４ｂにおける底壁１４ａ寄りの部位には、シリンダ室１６に開口する第２流体給排ポート１７ｂが形成されている。

シリンダ室１６には、シリンダ室１６内をシリンダチューブ１４の軸方向に往復動可能な円環状のピストン１８が収容されている。ピストン１８は、シリンダ室１６を、ヘッドカバー１５側の第１圧力作用室１６ａと、底壁１４ａ側の第２圧力作用室１６ｂとに区画している。第１圧力作用室１６ａは第１流体給排ポート１７ａに連通するとともに、第２圧力作用室１６ｂは第２流体給排ポート１７ｂに連通している。

ピストン１８の外周面には、第１圧力作用室１６ａと第２圧力作用室１６ｂとの間をシールするゴム製のピストンパッキン１８ｓが装着されている。また、ピストン１８の外周面におけるピストンパッキン１８ｓよりもヘッドカバー１５寄りには、ピストン位置検出用のマグネット１９が装着されている。

ピストン１８には、ピストンロッド２０が一体的に設けられている。ピストンロッド２０は、ピストン１８における底壁１４ａ側の端面１８ａから突出する第１ロッド部２０ａと、ピストン１８におけるヘッドカバー１５側の端面１８ｂから突出する第２ロッド部２０ｂとを有している。第１ロッド部２０ａと第２ロッド部２０ｂとの外径は同じになっている。ピストン１８は、ピストン１８の端面１８ａに設けられる円環状のクッションゴム１８ｇを有している。クッションゴム１８ｇは、第１ロッド部２０ａに圧入されることにより、ピストン１８側の端面がピストン１８の端面１８ａに当接した状態で位置決めされている。

シリンダチューブ１４における開口側の端面には、筒状のケーシング２１が設けられている。ケーシング２１は、シリンダチューブ１４における開口側の端面に取り付けられている。ケーシング２１におけるシリンダチューブ１４とは反対側の開口は、蓋部材２２によって閉塞されている。

第１ロッド部２０ａは、底壁１４ａに形成された挿通孔１４ｈを介してシリンダチューブ１４の外部に突出している。第１ロッド部２０ａは、シリンダチューブ１４に対して出没可能になっている。よって、ピストンロッド２０は、シリンダチューブ１４に対して出没する。第２ロッド部２０ｂは、ヘッドカバー１５に形成された挿通孔１５ｈを介してケーシング２１の内部に突出し、蓋部材２２に形成された挿通孔２２ｈを貫通してケーシング２１の外部に突出している。よって、第２ロッド部２０ｂは、ケーシング２１の内部を貫通しており、ケーシング２１に対して出没可能になっている。

第１ロッド部２０ａの突出端部には、第１ロッド部２０ａの軸方向に対して直交する方向に貫通するリンクピン５１が設けられている。よって、リンクピン５１の両端部は、第１ロッド部２０ａの外周面に対して、第１ロッド部２０ａの周方向で互いに１８０度離れた位置にそれぞれ突出している。リンクピン５１の両端部には、平面視Ｌ字状のリンク部５２の一端がそれぞれ係止されている。各リンク部５２は、支軸５４を揺動中心として両リンク部５２の他端が互いに接離する方向へ揺動可能になっている。

シリンダチューブ１４におけるケーシング２１とは反対側の端面には、支持ブロック５３が取り付けられている。各リンク部５２は、支軸５４を介して支持ブロック５３に対して回動可能にそれぞれ支持されている。また、支持ブロック５３は、第１ロッド部２０ａの軸方向に対して直交する方向に延びるガイドレール５５を有している。ガイドレール５５には、各把持爪１１の基端部１１ａが係合されている。各把持爪１１の基端部１１ａには、支軸５６が設けられている。各リンク部５２の他端は、各支軸５６を介して各把持爪１１に係合されている。

ピストン１８は、第１圧力作用室１６ａの流体（例えばエア）の圧力をピストン１８の端面１８ｂによって受圧するとともに、第２圧力作用室１６ｂの流体の圧力をピストン１８の端面１８ａ及びクッションゴム１８ｇにおけるピストン１８とは反対側の端面によって受圧する。第１ロッド部２０ａと第２ロッド部２０ｂとの外径は同じになっているため、ピストン１８における第１圧力作用室１６ａ側の受圧面積と、ピストン１８における第２圧力作用室１６ｂ側の受圧面積とは同じになっている。

把持装置１０は、切換弁ＣＶ、第１速度制御弁ＳＶ１、及び第２速度制御弁ＳＶ２を備えている。切換弁ＣＶは、配管Ｃ１を介して流体供給源Ａ１に接続されている。第１速度制御弁ＳＶ１は、配管Ｃ２を介して切換弁ＣＶに接続されている。第２速度制御弁ＳＶ２は、配管Ｃ３を介して切換弁ＣＶに接続されている。

第１速度制御弁ＳＶ１及び第２速度制御弁ＳＶ２は、チェック弁ＳＶ１ａ，ＳＶ２ａ及び可変絞り弁ＳＶ１ｂ，ＳＶ２ｂをそれぞれ有している。第１速度制御弁ＳＶ１は、配管Ｃ４を介して第１流体給排ポート１７ａに接続されている。第２速度制御弁ＳＶ２は、配管Ｃ５を介して第２流体給排ポート１７ｂに接続されている。

切換弁ＣＶは、両配管Ｃ１，Ｃ２同士を連通させ、且つ配管Ｃ３と外部とを連通させる第１弁体位置と、両配管Ｃ１，Ｃ３同士を連通させ、且つ配管Ｃ２と外部とを連通させる第２弁体位置と、に切り換え可能である。

切換弁ＣＶが第１弁体位置に切り換えられている場合、流体供給源Ａ１からの流体が、配管Ｃ１、切換弁ＣＶ、配管Ｃ２、第１速度制御弁ＳＶ１のチェック弁ＳＶ１ａ、及び配管Ｃ４を通過して第１流体給排ポート１７ａに供給される。そして、第１流体給排ポート１７ａから第１圧力作用室１６ａに流体が供給されると、ピストン１８の端面１８ｂが、第１圧力作用室１６ａの流体の圧力を受圧して、ピストン１８が底壁１４ａに向けて移動し始める。すると、第２圧力作用室１６ｂの流体が第２流体給排ポート１７ｂから排出されて、配管Ｃ５、第２速度制御弁ＳＶ２の可変絞り弁ＳＶ２ｂ、配管Ｃ３、及び切換弁ＣＶを通過して外部へ排出され、ピストン１８が底壁１４ａ側のストロークエンドに到達するまで移動する。これにより、ピストンロッド２０の第１ロッド部２０ａがシリンダチューブ１４に対して突出する方向へ移動する。ピストン１８が底壁１４ａ側のストロークエンドに到達すると、クッションゴム１８ｇが底壁１４ａに当接する。これにより、クッションゴム１８ｇが押し潰されてピストン１８からの衝撃が吸収され、ピストン１８が底壁１４ａ側のストロークエンドで緩衝的に停止する。

ピストンロッド２０の第１ロッド部２０ａがシリンダチューブ１４に対して突出する方向へ移動すると、一対のリンク部５２が、支軸５４を揺動中心として一対のリンク部５２の他端が互いに離間する方向へ揺動する。これにより、一対の把持爪１１の基端部１１ａがガイドレール５５に沿って互いに離間する方向へ移動し、一対の把持爪１１が互いに離間する方向へ移動して一対の把持爪１１の開度が大きくなっていく。そして、ピストン１８が底壁１４ａ側のストロークエンドに到達すると、一対の把持爪１１の開度が最大になる。

図２に示すように、切換弁ＣＶが第２弁体位置に切り換えられている場合、流体供給源Ａ１からの流体が、配管Ｃ１、切換弁ＣＶ、配管Ｃ３、第２速度制御弁ＳＶ２のチェック弁ＳＶ２ａ、及び配管Ｃ５を通過して第２流体給排ポート１７ｂに供給される。そして、第２流体給排ポート１７ｂから第２圧力作用室１６ｂに流体が供給されると、ピストン１８の端面１８ａ及びクッションゴム１８ｇの端面が、第２圧力作用室１６ｂの流体の圧力を受圧して、ピストン１８がヘッドカバー１５に向けて移動し始める。すると、第１圧力作用室１６ａの流体が第１流体給排ポート１７ａから排出されて、配管Ｃ４、第１速度制御弁ＳＶ１の可変絞り弁ＳＶ１ｂ、配管Ｃ２、及び切換弁ＣＶを通過して外部へ排出され、ピストン１８がヘッドカバー１５に向けて移動する。これにより、ピストンロッド２０の第１ロッド部２０ａがシリンダチューブ１４に対して没入する方向へ移動する。

ピストンロッド２０の第１ロッド部２０ａがシリンダチューブ１４に対して没入する方向へ移動すると、一対のリンク部５２が、支軸５４を揺動中心として一対のリンク部５２の他端が互いに接近する方向へ揺動する。これにより、一対の把持爪１１の基端部１１ａがガイドレール５５に沿って互いに接近する方向へ移動し、一対の把持爪１１が互いに接近する方向へ移動して一対の把持爪１１の開度が小さくなっていく。

よって、ピストンロッド２０は、シリンダチューブ１４に対して出没して一対の把持爪１１を開閉させる。そして、ピストンロッド２０における出没方向の一方への移動に伴って一対の把持爪１１が把持対象物Ｗ１を把持する方向へ動作するとともに、ピストンロッド２０における出没方向の他方への移動に伴って一対の把持爪１１が把持対象物Ｗ１を解放する方向へ動作する。ピストンロッド２０の第１ロッド部２０ａがシリンダチューブ１４に対して没入する方向へのピストンロッド２０の移動は、ピストンロッド２０における出没方向の一方への移動である。ピストンロッド２０の第１ロッド部２０ａがシリンダチューブ１４に対して突出する方向へのピストンロッド２０の移動は、ピストンロッド２０における出没方向の他方への移動である。

ピストン１８の外径は、ピストン１８におけるシリンダ室１６に供給される流体の圧力を受圧する受圧面積が、ピストンロッド２０における出没方向への移動のみに必要とされる面積となるように設定されている。つまり、本実施形態の把持装置１０では、第２圧力作用室１６ｂに供給される流体の圧力のみでは、一対の把持爪１１における把持対象物Ｗ１の把持状態を維持することが不可能な構成になっている。

ケーシング２１内には、ピストンロッド２０にロックする斜板２３が設けられている。斜板２３は、ピストンロッド２０が貫通する貫通孔２３ｈを有している。斜板２３は、ピストンロッド２０の軸方向に対して傾斜して、貫通孔２３ｈを形成する斜板２３の内周面とピストンロッド２０の外周面とが圧接することにより、ピストンロッド２０にロックする。

ケーシング２１内には、ピストンロッド２０にロックした斜板２３と係止してピストンロッド２０と一体的にピストンロッド２０の出没方向に移動可能な把持力発生ピストン２４が設けられている。ピストンロッド２０は、把持力発生ピストン２４を貫通している。把持力発生ピストン２４は、斜板２３を取り囲むように配置される円筒状のピストン部２５と、ピストン部２５の軸方向一端側の開口を閉塞する第１閉塞部２６と、ピストン部２５の軸方向他端側の開口を閉塞する第２閉塞部２７と、を有している。把持力発生ピストン２４は、第１閉塞部２６が蓋部材２２側に位置するとともに、第２閉塞部２７がヘッドカバー１５側に位置するようにケーシング２１内に収容されている。第１閉塞部２６は、円環状の第１抜け止め部材２８ａによって、ピストン部２５からの抜け止めがなされている。第２閉塞部２７は、円環状の第２抜け止め部材２８ｂによって、ピストン部２５からの抜け止めがなされている。

斜板２３は、ピストン部２５の内側であって、且つ第１閉塞部２６と第２閉塞部２７との間に配置されている。よって、斜板２３は、把持力発生ピストン２４に内蔵されている。把持力発生ピストン２４の内部において、斜板２３と第１閉塞部２６との間には、斜板２３をピストンロッド２０の軸方向に対して傾斜させる方向に斜板２３を付勢する斜板ばね２８が収容される収容室２９が形成されている。

ケーシング２１内には、付勢ばね３０が設けられている。付勢ばね３０は、ケーシング２１内において、第２抜け止め部材２８ｂとヘッドカバー１５との間に介在されている。付勢ばね３０は、把持力発生ピストン２４を蓋部材２２に向けて付勢する。よって、付勢ばね３０は、把持力発生ピストン２４をピストンロッド２０の出没方向の一方に向けて付勢する。

さらに、ケーシング２１内において、蓋部材２２と把持力発生ピストン２４との間には、付勢ばね３０の付勢力に抗して把持力発生ピストン２４をヘッドカバー１５に向けて付勢するための流体が供給される復帰用圧力室３１が設けられている。よって、復帰用圧力室３１に供給される流体は、付勢ばね３０の付勢力に抗して把持力発生ピストン２４をピストンロッド２０の出没方向の他方に向けて付勢して把持力発生ピストン２４を付勢ばね３０によって付勢される前の元の位置に復帰させる。

ケーシング２１内において、ピストン部２５の内側であって、且つ斜板２３と第２閉塞部２７との間には、斜板２３を、ピストンロッド２０の軸方向に対して傾斜していない状態に位置決めするための流体が供給されるロック解除圧力室３２が設けられている。斜板２３が、ピストンロッド２０の軸方向に対して傾斜していない状態では、斜板２３の内周面とピストンロッド２０の外周面とが圧接しておらず、斜板２３におけるピストンロッド２０に対するロックが解除された状態になっている。よって、ロック解除圧力室３２に供給される流体は、斜板２３におけるピストンロッド２０に対するロックが解除された状態に斜板２３を位置決めする。

また、ケーシング２１は、給排ポート３３を有している。給排ポート３３には、配管Ｃ６を介してロック用切換弁ＲＶが接続されている。ロック用切換弁ＲＶは、配管Ｃ７を介して配管Ｃ１に接続されている。ロック用切換弁ＲＶは、両配管Ｃ６，Ｃ７同士を連通させる第１弁体位置と、配管Ｃ６と外部とを連通させる第２弁体位置と、に切り換え可能になっている。

ピストン部２５には、給排ポート３３とロック解除圧力室３２とを連通させる連通孔２５ａが形成されている。そして、ロック用切換弁ＲＶが第１弁体位置に切り換えられると、流体供給源Ａ１の流体における配管Ｃ１、配管Ｃ７、ロック用切換弁ＲＶ、及び配管Ｃ６を介した給排ポート３３への流体の供給が許容され、給排ポート３３から連通孔２５ａを介してロック解除圧力室３２に流体が供給される。一方、ロック用切換弁ＲＶが第２弁体位置に切り換えられると、流体供給源Ａ１の流体における配管Ｃ１、配管Ｃ７、ロック用切換弁ＲＶ、及び配管Ｃ６を介した給排ポート３３への供給が遮断される。そして、給排ポート３３からの流体における配管Ｃ６及びロック用切換弁ＲＶを介した外部への排出が許容され、ロック解除圧力室３２の流体が、連通孔２５ａ及び給排ポート３３を介して外部へ排出される。

ピストン部２５の外周面における蓋部材２２寄り、及びピストン部２５の外周面におけるヘッドカバー１５寄りには、ウェアリング３４，３５が装着されている。ウェアリング３４，３５の外周面は、ピストン部２５の外周面よりもピストン部２５の径方向外側に位置している。そして、ウェアリング３４，３５の外周面がケーシング２１の内周面に摺接することにより、把持力発生ピストン２４が偏心してしまうことが抑制されている。

給排ポート３３と復帰用圧力室３１とは、ピストン部２５の外周面とケーシング２１の内周面との間、及びウェアリング３４の外周面とケーシング２１の内周面との間を介して連通している。そして、給排ポート３３からの流体は、ピストン部２５の外周面とケーシング２１の内周面との間、及びウェアリング３４の外周面とケーシング２１の内周面との間を介して復帰用圧力室３１に供給される。

ピストン部２５の外周面における連通孔２５ａとウェアリング３５との間には、シール部材３６が装着されている。シール部材３６はリップパッキンである。シール部材３６は、給排ポート３３からの流体がピストン部２５の外周面とケーシング２１の内周面との間を介してケーシング２１内における第２抜け止め部材２８ｂとヘッドカバー１５との間の空間に流れ込むことを抑止する。

斜板２３の内周面とピストンロッド２０の外周面との間には、ロック解除圧力室３２と収容室２９との間をシールする第１シール部材３７が設けられている。第１シール部材３７はリップパッキンであり、ロック解除圧力室３２の流体が斜板２３の内周面とピストンロッド２０の外周面との間を介して収容室２９に流れ込むことを抑止する。第１閉塞部２６の内周面とピストンロッド２０の外周面との間には、復帰用圧力室３１と収容室２９との間をシールする第２シール部材３８が設けられている。第２シール部材３８はリップパッキンであり、復帰用圧力室３１の流体が第１閉塞部２６の内周面とピストンロッド２０の外周面との間を介して収容室２９に流れ込むことを抑止する。

第２閉塞部２７の内周面とピストンロッド２０の外周面との間には、ロック解除圧力室３２とケーシング２１内における第２抜け止め部材２８ｂとヘッドカバー１５との間の空間との間をシールするシール部材３９が設けられている。シール部材３９はリップパッキンであり、ロック解除圧力室３２の流体が第２閉塞部２７の内周面とピストンロッド２０の外周面との間を介してケーシング２１内における第２抜け止め部材２８ｂとヘッドカバー１５との間の空間に流れ込むことを抑止する。

斜板２３の外周面には、ロック解除圧力室３２と収容室２９との間をシールするシール部材４０が装着されている。シール部材４０はリップパッキンであり、ロック解除圧力室３２の流体が斜板２３の外周面とピストン部２５の内周面との間を介して収容室２９に流れ込むことを抑止する。

なお、上記構成の把持装置１０は、把持力発生ピストン２４が付勢ばね３０の付勢力によって蓋部材２２側のストロークエンドに到達した状態では、シリンダ室１６において、ピストン１８は、ヘッドカバー１５側のストロークエンドに到達しないようになっている。

次に、第１の実施形態の作用について説明する。
図１に示すように、上記構成の把持装置１０を用いて、把持対象物Ｗ１を一対の把持爪１１によって把持対象物Ｗ１の外側から挟み込むようにして把持する際には、まず、切換弁ＣＶを第１弁体位置に切り換える。これにより、流体供給源Ａ１からの流体が第１流体給排ポート１７ａを介して第１圧力作用室１６ａに供給されるとともに、第２圧力作用室１６ｂの流体が、第２流体給排ポート１７ｂを介して外部へ排出され、ピストン１８が底壁１４ａ側のストロークエンドに到達するまで移動する。

また、このとき、ロック用切換弁ＲＶは第１弁体位置に切り換えられており、流体供給源Ａ１から給排ポート３３への流体の供給が許容され、給排ポート３３から連通孔２５ａを介してロック解除圧力室３２に流体が供給されている。そして、ロック解除圧力室３２の流体の圧力が斜板２３に作用することにより、斜板ばね２８の付勢力に抗して、斜板２３が押圧されて、斜板２３が、ピストンロッド２０の軸方向に対して傾斜していない状態に位置決めされており、斜板２３におけるピストンロッド２０に対するロックが解除されている。これにより、ピストンロッド２０の第１ロッド部２０ａがシリンダチューブ１４に対して突出する方向へ移動して、一対の把持爪１１の開度が最大になる。

また、給排ポート３３からピストン部２５の外周面とケーシング２１の内周面との間、及びウェアリング３４の外周面とケーシング２１の内周面との間を介して復帰用圧力室３１に流体が供給されている。そして、復帰用圧力室３１の流体の圧力が把持力発生ピストン２４に作用することにより、付勢ばね３０の付勢力に抗して把持力発生ピストン２４がヘッドカバー１５側のストロークエンドに到達した状態に維持されている。

図２に示すように、開度が最大である一対の把持爪１１の間に把持対象物Ｗ１を配置した状態で、切換弁ＣＶを第２弁体位置に切り換える。これにより、流体供給源Ａ１からの流体が第２流体給排ポート１７ｂを介して第２圧力作用室１６ｂに供給されるとともに、第１圧力作用室１６ａの流体が、第１流体給排ポート１７ａを介して外部へ排出され、ピストン１８がヘッドカバー１５に向けて移動する。すると、ピストンロッド２０の第１ロッド部２０ａがシリンダチューブ１４に対して没入方向へ移動し、一対の把持爪１１の開度が小さくなっていく。そして、一対の把持爪１１が把持対象物Ｗ１に接触する把持位置まで動作する。

図３に示すように、一対の把持爪１１が把持位置まで動作すると、ロック用切換弁ＲＶを第２弁体位置に切り換える。これにより、流体供給源Ａ１からの流体における給排ポート３３への供給が遮断されるとともに給排ポート３３から外部への流体の排出が許容され、ロック解除圧力室３２の流体が、連通孔２５ａ及び給排ポート３３を介して外部へ排出される。すると、斜板ばね２８の付勢力によって、斜板２３がピストンロッド２０の軸方向に対して傾動して、斜板２３の内周面とピストンロッド２０の外周面とが圧接し、斜板２３がピストンロッド２０にロックする。

さらに、復帰用圧力室３１の流体が、ウェアリング３４の外周面とケーシング２１の内周面との間、及びピストン部２５の外周面とケーシング２１の内周面との間を介して給排ポート３３から外部へ排出されるとともに、付勢ばね３０の付勢力によって、把持力発生ピストン２４が蓋部材２２に向けて付勢される。付勢ばね３０の撓み量は、把持対象物Ｗ１の大きさに無関係に一定である。そして、付勢ばね３０の付勢力によって、把持力発生ピストン２４が斜板２３を介してピストンロッド２０と一体的に蓋部材２２に向けて移動する。これにより、一対の把持爪１１には、付勢ばね３０のばね力が、リンク部５２を介して伝達され、一対の把持爪１１によって把持対象物Ｗ１が安定的に把持される。一対の把持爪１１における把持対象物Ｗ１に対する把持力は、付勢ばね３０のばね力によって設定されている。

図４に示すように、例えば、配管Ｃ５の接続不良などが生じて、第２圧力作用室１６ｂ内の流体が外部に漏れて、シリンダ室１６の圧力が低下した状態になったとしても、付勢ばね３０の付勢力によって、把持力発生ピストン２４が斜板２３を介してピストンロッド２０と一体的に蓋部材２２に向けて付勢されている。よって、シリンダ室１６の圧力が低下しても、一対の把持爪１１における把持対象物Ｗ１の把持状態が維持される。

第１の実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１－１）ケーシング２１内には、ピストンロッド２０にロックする斜板２３と、ピストンロッド２０にロックした斜板２３と係止してピストンロッド２０と一体的にピストンロッド２０の出没方向に移動可能な把持力発生ピストン２４と、把持力発生ピストン２４を蓋部材２２に向けて付勢する付勢ばね３０とが設けられている。また、ケーシング２１内には、付勢ばね３０の付勢力に抗して把持力発生ピストン２４をヘッドカバー１５に向けて付勢して把持力発生ピストン２４を付勢ばね３０によって付勢される前の元の位置に復帰させるための流体が供給される復帰用圧力室３１が設けられている。さらに、ケーシング２１内には、斜板２３におけるピストンロッド２０に対するロックが解除された状態に斜板２３を位置決めするための流体が供給されるロック解除圧力室３２が設けられている。

そして、一対の把持爪１１によって把持対象物Ｗ１を把持する際には、ロック解除圧力室３２の流体が外部へ排出され、斜板２３がピストンロッド２０にロックする。また、復帰用圧力室３１の流体が外部へ排出され、把持力発生ピストン２４が付勢ばね３０の付勢力によって、斜板２３を介してピストンロッド２０と一体的に蓋部材２２に向けて付勢される。これにより、一対の把持爪１１が、把持力発生ピストン２４のストローク分だけ把持対象物Ｗ１を把持する方向へ動作し、一対の把持爪１１によって把持対象物Ｗ１が安定的に把持される。さらに、第２圧力作用室１６ｂ内の流体が外部に漏れて、シリンダ室１６の圧力が低下した状態になったとしても、付勢ばね３０の付勢力によって、把持力発生ピストン２４が斜板２３を介してピストンロッド２０と一体的に蓋部材２２に向けて付勢されている。したがって、シリンダ室１６の圧力が低下しても、一対の把持爪１１における把持対象物Ｗ１の把持状態を維持することができる。

ピストンロッド２０の出没方向への移動は、斜板２３におけるピストンロッド２０に対するロックが解除された状態で行われる。したがって、ピストンロッド２０の出没方向への移動は、付勢ばね３０の弾性力とは無関係に行われる。よって、例えば、従来技術のように、シリンダ室１６の容積を、一対の把持爪１１の開閉可能ストロークと付勢ばね３０の圧縮ストロークとを加えた量に設定する必要が無い。以上のことから、一対の把持爪１１の開閉量に関わりなく空気消費量を抑えつつも、シリンダ室１６の圧力が低下しても、一対の把持爪１１における把持対象物Ｗ１の把持状態を維持することができる。

（１－２）ピストン１８の外径は、ピストン１８におけるシリンダ室１６に供給される流体の圧力を受圧する受圧面積が、ピストンロッド２０における出没方向への移動のみに必要とされる面積となるように設定されている。これによれば、ピストン１８の外径を極力小さくすることができるため、シリンダ室１６の容積を小さくすることができ、シリンダ室１６への流体の供給量をさらに抑えることができる。また、ピストン１８の外径を極力小さくすることができるため、把持装置１０全体の体格を小型化することができる。さらに、第２圧力作用室１６ｂに供給される流体の圧力のみでは、一対の把持爪１１における把持対象物Ｗ１の把持状態を維持することが不可能な構成になっているため、一対の把持爪１１が把持対象物Ｗ１に接触する際の衝撃を緩和することができる。

（第２の実施形態）
以下、把持装置を具体化した第２の実施形態を図５～図７にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。

図５に示すように、把持装置１０は、メイン切換弁６１、サブ切換弁６２、第１速度制御弁ＳＶ１、及び第２速度制御弁ＳＶ２を備えている。メイン切換弁６１は、配管Ｃ１１を介して流体供給源Ａ１に接続されている。また、メイン切換弁６１は、配管Ｃ１２を介して給排ポート３３に接続されている。メイン切換弁６１は、両配管Ｃ１１，Ｃ１２同士を連通させる第１弁体位置と、配管Ｃ１２と外部とを連通させる第２弁体位置と、に切り換え可能になっている。

サブ切換弁６２は、配管Ｃ１３を介して配管Ｃ１２に接続されている。また、第１速度制御弁ＳＶ１は、配管Ｃ１４を介してサブ切換弁６２に接続されている。第２速度制御弁ＳＶ２は、配管Ｃ１５を介してサブ切換弁６２に接続されている。サブ切換弁６２は、両配管Ｃ１３，Ｃ１４同士を連通させ、且つ配管Ｃ１５と外部とを連通させる第１弁体位置と、両配管Ｃ１３，Ｃ１５同士を連通させ、且つ配管Ｃ１４と外部とを連通させる第２弁体位置と、に切り換え可能になっている。

第２の実施形態におけるピストン１８の外径は、ピストン１８におけるシリンダ室１６に供給される流体の圧力を受圧する受圧面積が、第２圧力作用室１６ｂに供給される流体の圧力のみで、一対の把持爪１１における把持対象物Ｗ１の把持状態を維持することが可能となる面積となるように設定されている。したがって、第２の実施形態におけるピストン１８の外径は、第１の実施形態におけるピストン１８の外径よりも大きい。

次に、第２の実施形態の作用について説明する。
上記構成の把持装置１０を用いて、把持対象物Ｗ１を一対の把持爪１１によって把持対象物Ｗ１の外側から挟み込むようにして把持する際には、まず、メイン切換弁６１及びサブ切換弁６２をそれぞれ第１弁体位置に切り換える。これにより、流体供給源Ａ１からの流体が、配管Ｃ１１、メイン切換弁６１、配管Ｃ１２、配管Ｃ１３、サブ切換弁６２、配管Ｃ１４、第１速度制御弁ＳＶ１のチェック弁ＳＶ１ａ、配管Ｃ４、及び第１流体給排ポート１７ａを介して第１圧力作用室１６ａに供給される。また、第２圧力作用室１６ｂの流体が、第２流体給排ポート１７ｂ、配管Ｃ５、第２速度制御弁ＳＶ２の可変絞り弁ＳＶ２ｂ、配管Ｃ１５、及びサブ切換弁６２を介して外部へ排出される。その結果、ピストン１８が底壁１４ａ側のストロークエンドに到達するまで移動する。

また、このとき、流体供給源Ａ１から流体が、配管Ｃ１１、メイン切換弁６１、配管Ｃ１２、給排ポート３３、及び連通孔２５ａを介してロック解除圧力室３２に供給されている。そして、ロック解除圧力室３２の流体の圧力が斜板２３に作用することにより、斜板ばね２８の付勢力に抗して、斜板２３が押圧されて、斜板２３が、ピストンロッド２０の軸方向に対して傾斜していない状態に位置決めされており、斜板２３におけるピストンロッド２０に対するロックが解除されている。これにより、ピストンロッド２０の第１ロッド部２０ａがシリンダチューブ１４に対して突出する方向へ移動して、一対の把持爪１１の開度が最大になる。

図６に示すように、開度が最大である一対の把持爪１１の間に把持対象物Ｗ１を配置した状態で、サブ切換弁６２を第２弁体位置に切り換える。これにより、流体供給源Ａ１からの流体が、配管Ｃ１１、メイン切換弁６１、配管Ｃ１２、配管Ｃ１３、サブ切換弁６２、配管Ｃ１５、第２速度制御弁ＳＶ２のチェック弁ＳＶ２ａ、配管Ｃ５、及び第２流体給排ポート１７ｂを介して第２圧力作用室１６ｂに供給される。また、第１圧力作用室１６ａの流体が、第１流体給排ポート１７ａ、配管Ｃ４、第１速度制御弁ＳＶ１の可変絞り弁ＳＶ１ｂ、配管Ｃ１４、及びサブ切換弁６２を介して外部へ排出される。その結果、ピストン１８がヘッドカバー１５に向けて移動する。すると、ピストンロッド２０の第１ロッド部２０ａがシリンダチューブ１４に対して没入方向へ移動し、一対の把持爪１１の開度が小さくなっていく。そして、一対の把持爪１１が把持対象物Ｗ１に当接する。

ここで、第２の実施形態では、ピストン１８の外径が、ピストン１８におけるシリンダ室１６に供給される流体の圧力を受圧する受圧面積が、第２圧力作用室１６ｂに供給される流体の圧力のみで、一対の把持爪１１における把持対象物Ｗ１の把持状態を維持することが可能となる面積となるように設定されている。よって、一対の把持爪１１によって把持対象物Ｗ１が安定的に把持される。

図７に示すように、一対の把持爪１１によって把持対象物Ｗ１を把持した状態において、メイン切換弁６１が第２弁体位置に切り換えられたとする。すると、第２圧力作用室１６ｂの流体が、第２流体給排ポート１７ｂ、配管Ｃ５、第２速度制御弁ＳＶ２の可変絞り弁ＳＶ２ｂ、配管Ｃ１５、サブ切換弁６２、配管Ｃ１３、配管Ｃ１２、及びメイン切換弁６１を介して外部へ排出される。これにより、シリンダ室１６の圧力が低下した状態となる。

このとき、ロック解除圧力室３２の流体が、連通孔２５ａ、給排ポート３３、配管Ｃ１２、及びメイン切換弁６１を介して外部へ排出される。すると、斜板ばね２８の付勢力によって、斜板２３がピストンロッド２０の軸方向に対して傾動して、斜板２３の内周面とピストンロッド２０の外周面とが圧接し、斜板２３がピストンロッド２０にロックする。

さらに、復帰用圧力室３１の流体が、ウェアリング３４の外周面とケーシング２１の内周面との間、及びピストン部２５の外周面とケーシング２１の内周面との間を介して給排ポート３３から外部へ排出されるとともに、付勢ばね３０の付勢力によって、把持力発生ピストン２４が蓋部材２２に向けて付勢される。そして、付勢ばね３０の付勢力によって、把持力発生ピストン２４が斜板２３を介してピストンロッド２０と一体的に蓋部材２２に向けて移動する。これにより、一対の把持爪１１が、把持力発生ピストン２４のストローク分だけ把持対象物Ｗ１を把持する方向へ動作し、一対の把持爪１１によって把持対象物Ｗ１が安定的に把持される。その結果、シリンダ室１６の圧力が低下しても、一対の把持爪１１における把持対象物Ｗ１の把持状態が維持される。したがって、第２の実施形態では、第１の実施形態の効果（１－１）と同様の効果を得ることができる。

なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・上記各実施形態において、第１圧力作用室１６ａ及び第２圧力作用室１６ｂに流体がそれぞれ供給された状態とすることにより、ピストン１８におけるシリンダ室１６での移動を停止させてバランス状態とし、その後、ロック解除圧力室３２の流体を外部へ排出し、斜板２３がピストンロッド２０にロックするようにしてもよい。これによれば、付勢ばね３０の付勢力によって、把持力発生ピストン２４が斜板２３を介してピストンロッド２０と一体的に蓋部材２２に向けて移動する際に、ピストン１８が急加速して移動してしまうことが抑制されるため、ピストンロッド２０の移動を安定させることができる。

・上記各実施形態において、復帰用圧力室３１の流体を給排する給排ポートと、ロック解除圧力室３２の流体を給排する給排ポートとをそれぞれケーシング２１に設けてもよい。

・上記各実施形態において、ピストン１８における第１圧力作用室１６ａ側の受圧面積と、ピストン１８における第２圧力作用室１６ｂ側の受圧面積とは同じでなくてもよい。

・上記各実施形態において、マグネット１９を用いてピストン１８の位置を検出する構成でなくてもよく、例えば、第２ロッド部２０ｂにおけるケーシング２１からの外部への突出量によって、ピストン１８の位置を検出する構成であってもよい。

・上記各実施形態では、把持対象物Ｗ１を一対の把持爪１１によって把持対象物Ｗ１の外側から挟み込むようにして把持したが、これに限らず、例えば、筒状の把持対象物Ｗ１の内側に一対の把持爪１１を配置して、一対の把持爪１１の開度を大きくすることにより把持対象物Ｗ１を内側から支持するように把持する把持装置１０であってもよい。この場合、ピストンロッド２０の第１ロッド部２０ａがシリンダチューブ１４に対して突出する方向へのピストンロッド２０の移動は、ピストンロッド２０における出没方向の一方への移動である。ピストンロッド２０の第１ロッド部２０ａがシリンダチューブ１４に対して没入する方向へのピストンロッド２０の移動は、ピストンロッド２０における出没方向の他方への移動である。そして、付勢ばね３０、復帰用圧力室３１、及びロック解除圧力室３２の配置位置が、ピストンロッド２０の軸方向において上記各実施形態から反転し、一対の把持爪１１によって把持された把持対象物Ｗ１を把持する際の、把持力発生ピストン２４の移動方向が上記各実施形態とは逆になる。

Ｗ１…把持対象物、１０…把持装置、１１…把持爪、１２…流体圧シリンダ、１４…シリンダチューブ、１６…シリンダ室、１８…ピストン、２０…ピストンロッド、２１…ケーシング、２３…斜板、２４…把持力発生ピストン、３０…付勢ばね、３１…復帰用圧力室、３２…ロック解除圧力室。

Claims

把持対象物を把持する一対の把持爪と、前記一対の把持爪を開閉させる流体圧シリンダと、を備え、
前記流体圧シリンダは、シリンダ室を有する筒状のシリンダチューブと、前記シリンダ室に収容されるとともに前記シリンダ室内を前記シリンダチューブの軸方向に移動可能なピストンと、前記ピストンに一体的に設けられるとともに前記シリンダチューブに対して出没して前記一対の把持爪を開閉させるピストンロッドと、を有しており、
前記ピストンロッドにおける出没方向の一方への移動に伴って前記一対の把持爪が前記把持対象物を把持する方向へ動作するとともに、前記ピストンロッドにおける出没方向の他方への移動に伴って前記一対の把持爪が前記把持対象物を解放する方向へ動作し、
前記シリンダチューブには、前記ピストンロッドが内部を貫通する筒状のケーシングが設けられており、
前記ケーシング内には、
前記ピストンロッドにロックする斜板と、
前記ピストンロッドが貫通するとともに、前記ピストンロッドにロックした前記斜板と係止して前記ピストンロッドと一体的に前記ピストンロッドの出没方向に移動可能な把持力発生ピストンと、
前記把持力発生ピストンを前記ピストンロッドの出没方向の一方に向けて付勢して前記一対の把持爪における前記把持対象物に対する把持力を発生させる付勢ばねと、
前記付勢ばねの付勢力に抗して前記把持力発生ピストンを前記ピストンロッドの出没方向の他方に向けて付勢して前記把持力発生ピストンを前記付勢ばねによって付勢される前の元の位置に復帰させるための流体が供給される復帰用圧力室と、
前記斜板における前記ピストンロッドに対するロックが解除された状態に前記斜板を位置決めするための流体が供給されるロック解除圧力室と、が設けられていることを特徴とする把持装置。
前記ピストンの外径は、前記ピストンにおける前記シリンダ室に供給される流体の圧力を受圧する受圧面積が、前記ピストンロッドにおける出没方向への移動のみに必要とされる面積となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の把持装置。