グリッパ
【課題】 小型化を図ることが可能なグリッパを提供すること。
【解決手段】 リニアモータと、上記リニアモータにより発生される直線運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する方向変換手段と、を具備したものであり、それによって、リニアモータを用いてダイレクトに直線運動を得るように構成していると共にそれを方向変換手段を介してワークを把持する為の開閉運動に変換するよう構成することにより小型化を実現することができる
【解決手段】 リニアモータと、上記リニアモータにより発生される直線運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する方向変換手段と、を具備したものであり、それによって、リニアモータを用いてダイレクトに直線運動を得るように構成していると共にそれを方向変換手段を介してワークを把持する為の開閉運動に変換するよう構成することにより小型化を実現することができる
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、産業用ロボットに搭載されてワーク等を選択的に把持するグリッパに係り、特に、その小型化を図ることができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、産業用ロボットを使いこなす上でワークを把持するグリッパは不可欠な装置である。この種のグリッパにはワークを確実に把持するための十分な把持力が要求されると共にその小型化が要求される。つまり、グリッパが小型・軽量であれば産業用ロボットはより高速・俊敏な動作が可能になるからである。
【０００３】
そのため、従来のグリッパとしては小型化が非常に容易なエアーシリンダを用いたエアーグリッパが多く用いられていた。しかしながら、高圧エアーを用いるエアーシリンダ等は、コンプレッサによる高圧エアー製造及びそのエアー機器までの配管ロスにより電動機器の１０倍の電気が必要であり、地球温暖化対策のＣＯ２削減に反することになってしまう。その為、先進企業では工場におけるエアー配管を撤去することが行われている。
【０００４】
そして、グリッパにおいても従来のエアーグリッパに代わるものとして電動グリッパが商品化されてきている。ところが、それらの電動グリッパはその小型化が不十分であった。例えば、優れた電動グリッパとして、特許文献１に開示されているものがある。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４６９２４９号公報
【０００６】
上記特許文献１に開示されている電動グリッパは、回転モータの回転力をカム及び逆Ｖ字部材を用いて直進方向に変換して把持力を発生させるものである。
【０００７】
又、別の電動グリッパとして、特許文献２に開示されているものがある。
【０００８】
【特許文献２】特開２００５−０５９１１８号公報
【０００９】
上記特許文献２に開示されている電動グリッパは、回転モータの回転力をカム及びリニアガイドを用いて直進方向に変換して把持力を発生させるものである。
【００１０】
さらに、別の電動グリッパとして、特許文献３に開示されているものがある。
【００１１】
【特許文献３】特開２００６−０８２１４１号公報
【００１２】
上記特許文献３に開示されている電動グリッパは、回転モータの回転力をウォームギヤとウォームホイールギヤ等を用いて直進方向に変換して把持力を発生させるものである。
尚、特許文献３は本件特許出願人によるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記従来の構成によると次のような問題があった。すなわち、上記特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されている電動グリッパは、何れも従来のエアーグリッパに代わるものとして優れた特性を備えるものではあるが、その小型化が不十分であるという問題があった。
【００１４】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、小型化を図ることが可能なグリッパを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるグリッパは、 リニアモータと、上記リニアモータにより発生される直線運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する方向変換手段と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記リニアモータとしてソレノイドを用いることを特徴とするものである。
又、請求項３によるグリッパは、請求項２記載のグリッパにおいて、上記ソレノイドを駆動するための電源装置は直流電源を入力電源とする過励磁可能なものであることを特徴とするものである。
又、請求項４によるグリッパは、請求項３記載のグリッパにおいて、上記電源装置はＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧電源を作るものであることを特徴とするものである。
又、請求項５によるグリッパは、請求項３記載のグリッパにおいて、上記電源装置は有接点または無接点の切替器を用いて過励磁と通常励磁を切り替えるものであることを特徴とするものである。
又、請求項６によるグリッパは、請求項３記載のグリッパにおいて、上記電源装置は負荷コイルにキャパシタを並列に接続したものであることを特徴とするものである。
又、請求項７によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記リニアモータとしてボイスコイルモータを用いることを特徴とするものである。
又、請求項８によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記リニアモータとして単相リニアモータを用いることを特徴とするものである。
又、請求項９によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は弾性案内機能を持つものであることを特徴とするものである。
又、請求項１０によるグリッパは、請求項９記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は逆Ｖ字部材を用いたものであることを特徴とするものである。
又、請求項１１によるグリッパは、請求項１０記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は上記逆Ｖ字部材を２つ以上用いてそれらを離間・配置した構成になっていることを特徴とするものである。
又、請求項１２によるグリッパは、請求項９記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は略円弧形状弾性体を用いたものであることを特徴とするものである。
又、請求項１３によるグリッパは、請求項１２記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は上記略円弧形状弾性体を２つ以上用いてそれらを離間・配置した構成になっていることを特徴とするものである。
又、請求項１４によるグリッパは、請求項１２記載のグリッパにおいて、上記略円弧形状弾性体の中央部を平坦にしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べたように本願発明の請求項１によるグリッパによると、リニアモータと、上記リニアモータにより発生される直線運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する方向変換手段と、を具備した構成になっているので、まず、グリッパの小型化を図ることができる。すなわち、従来の電動グリッパの場合には、回転モータからの回転運動をカムやギヤ及びリニアガイドを用いて直線運動に変換しているために構成が複雑でスペースをとり小型化が困難であった。これに対して、本願発明の場合には、リニアモータを用いてダイレクトに直線運動を得るように構成していると共にそれを方向変換手段を介してワークを把持する為の開閉運動に変換するよう構成されているので、機構の簡素化を図ることができ、それによって、小型化を実現することができるものである。又、ギヤやカム等の摩擦も無く摩擦ロスによる機械効率低下もないものである。
又、請求項２によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記リニアモータとしてソレノイドを用いるようにしているので、上記効果を確実に得ることができるものである。
又、請求項３によるグリッパは、請求項２記載のグリッパにおいて、上記ソレノイドを駆動するための電源装置は直流電源を入力電源とする過励磁可能なものとして構成しているので、直流電源を使用することにより過励磁可能なソレノイド駆動用の電源装置をコンパクトなものとして得ることができる。
又、請求項４によるグリッパは、請求項３記載のグリッパにおいて、上記電源装置はＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧電源を作るものとして構成されているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項５によるグリッパは、請求項３記載のグリッパにおいて、上記電源装置は有接点または無接点の切替器を用いて過励磁と通常励磁を切り替えるものとして構成されているので、簡単な構成で上記効果を確実に得ることができる。
又、請求項６によるグリッパは、請求項３記載のグリッパにおいて、上記電源装置は負荷コイルにキャパシタを並列に接続したものとして構成されているので、過励磁と通常励磁との間の切替をより円滑なものとすることができる。
又、請求項７によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記リニアモータとしてボイスコイルモータを用いるものとして構成されているので、上記効果をより確実に得ることができる。
又、請求項８によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記リニアモータとして単相リニアモータを用いるものとして構成されているので、上記効果をより確実に得ることができる。
又、請求項９によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は弾性案内機能を持つものとして構成されているので、例えば、別途リニアガイドを設けるような必要もなく、小型化をより確実なものとすることができる。
又、請求項１０によるグリッパは、請求項９記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は逆Ｖ字部材を用いたものとして構成されているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項１１によるグリッパは、請求項１０記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は上記逆Ｖ字部材を２つ以上用いてそれらを離間・配置した構成になっているので、上記効果をより確実なものとすることができると共に、逆Ｖ字部材相互の距離を変えることにより様々な寸法のワークを把持することができる。
又、請求項１２によるグリッパは、請求項９記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は略円弧形状弾性体を用いたものとして構成しているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項１３によるグリッパは、請求項１２記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は上記略円弧形状弾性体を２つ以上用いてそれらを離間・配置した構成になっているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項１４によるグリッパは、請求項１２記載のグリッパにおいて、上記略円弧形状弾性体の中央部を平坦にした構成になっているので、被把持物の把持動作がより安定したものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１乃至図５を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１（ａ）は、本実施の形態によるグリッパの構成を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ断面図である。まず、ハウジング１があり、このハウジング１は中空円筒形状をなしていて、円筒側壁１ａと、この円筒側壁１ａの上下に設けられた上壁１ｂと底壁１ｃとから構成されている。
【００１８】
上記ハウジング１内の中心位置には可動部３が図１（ｂ）中上下方向に移動可能な状態で収容・配置されている。上記可動部３は略軸状をなしていて、その上端部は上記上壁１ｂを貫通した状態で上壁１ｂの上に突出・配置されている。又、可動部３の下端部はテーパ部３ａとなっていて、先端に向かって先細形状になっている。又、可動部３の上端には離間配置用部材５が取り付けられている。
【００１９】
又、上記ハウジング１の底壁１ｃの上記可動部３の先端に対向する部位には着座部７が形成されている。この着座部７は上記可動部３の先端部のテーパ部３ａに対応するようにテーパ部７ａを備えた構成になっている。そして、上記テーパ部３ａとテーパ部７ａとの間にはギャップ９が形成されている。
【００２０】
上記ハウジング１内であって上記可動部３の外周側にはコイル１１が巻回・配置されている。このコイル１１と既に説明したハウジング１と上記可動部３とによってソレノイドを構成しているものである。上記コイル１１に電流が流されない場合には、可動部３は図１（ｂ）に示すような状態にあって、テーパ部３ａとテーパ部７ａとの間にギャップ９が形成された状態になっている。これに対して、コイル１１に電流を流すことにより、可動部３が図１（ｂ）中下方に移動することになる。
【００２１】
上記ハウジング１の上壁１ｂと離間配置用部材５との間には一対の逆Ｖ字部材１３、１３が取り付けられている。この一対の逆Ｖ字部材１３、１３と上記離間配置用部材５等から方向変換手段を構成していて、上記ソレノイドにより発生される直線運動をワークを把持する為の開閉運動に直接的に変換するようにしているものである。上記逆Ｖ字部材１３は、図２にも示すように、所定幅の薄板を屈曲・形成した構成になっていて、外側辺部１５と内側辺部１７とから構成されている。上記外側辺部１５には取付部１５ａが屈曲して設けられていると共に、上記内側辺部１７にも取付部１７ａが屈曲して設けられている。上記逆Ｖ字部材１３の外側辺部１５は上記取付部１５ａを介して上記上壁１ｂに固定されていると共に、内側辺部１７は上記取付部１７ａを介して上記離間配置用部材５に固定されている。
尚、上記一対の逆Ｖ字部材１３、１３は共に同様の取付構造になっている。
【００２２】
そして、上記コイル１１に電流を流すと可動部３が図１（ｂ）中下方に移動することになるが、それによって、一対の逆Ｖ字部材１３、１３の内側辺部１７、１７が離間配置用部材５を介して図１（ｂ）中下方に引っ張られる。それによって、一対の逆Ｖ字部材１３、１３の先端が相互に接近する方向に移動することになる。それによって、図示しないワークを把持するものである。
【００２３】
次に、上記ソレノイド（ハウジング１、可動部３、コイル１１とからなるソレノイド）を駆動するための電源装置２１の構成を図３を参照して説明する。上記電源装置２１は、図３に示すように、２４ＶＤＣ電源２３、５ＶＤＣ電源２５、リレー２７、タイマー２９、キャパシタ（蓄電器）３１から構成されている。上記２４ＶＤＣ電源２３については、例えば、図示しないリニアアクチュエータ用の電源から引き回す場合には別途用意する必要はない。本実施の形態の場合にはリニアアクチュエータ用の電源から引き回すことになる。又、上記５ＶＤＣ電源２５については、小型でコンパクトなＤＣ／ＤＣコンバータにより作り出している。本実施の形態の場合には、過励磁倍率は、下記の式（Ｉ）に示すように、４．８倍である。
２４Ｖ÷５Ｖ＝４．８―――（Ｉ）
【００２４】
そして、励磁コイル１１の駆動初期時においては高い電圧（過励磁、この実施の形態の場合には２４Ｖ）によって勢いよく可動部３を吸引する。これに対して、可動部３が着座部７の近くに来たときには低い電圧（通常励磁、この実施の形態の場合には５Ｖ）に切り替えて発熱を抑制するように構成されている。その為、この過励磁電源を用いることによりソレノイドをより小型化させることができる。
【００２５】
上記過励磁と通常励磁の切替は上記リレー２７とタイマー２９によって行われる。つまり、タイマー２９によって過励磁を行う時間を予め設定しておき、その設定時間が経過した時点で上記リレー２７を動作させてその接点２７ａを切り替えるものであり、それによって、過励磁から通常励磁に切り替えるものである。
尚、本実施の形態では上記リレー２７として有接点（接点２７ａ）のリレーを使用しているが、それ以外にも無接点のＦＥＴリレー等の使用が考えられる。
【００２６】
本実施の形態のような有接点のリレー２７であっても無接点のＦＥＴリレーであってもその切替は高速である。しかしながら、切替時に２４Ｖから５Ｖへ円滑に移行せず、５Ｖ以下に励磁電圧が下がってしまうことが懸念される。その様子を図４を参照して説明する。図４は横軸に時間（ｍｓ）をとり縦軸に電圧（Ｖ）をとり、過励磁から通常励磁へ切り替える場合の電圧の変化（２４Ｖから５Ｖへリレー切替時の電圧過渡変動）を示す図である。図４に示すように、切替時に２４Ｖから５Ｖへ円滑に移行せず、５Ｖ以下に励磁電圧が下がってしまっていることがわかる。このような現象が生じた場合には、吸引された可動部３が戻ってしまうことになる。
【００２７】
そこで、本実施の形態では、励磁コイル１１にキャパシタ（蓄電器）３１を並列に接続している。それによって、回路の時定数を上げて２４Ｖから５Ｖへ円滑に移行させるようにしているものである。その時の電圧変化を図５に示す。図５も横軸に時間（ｍｓ）をとり縦軸に電圧（Ｖ）をとり、過励磁から通常励磁へ切り替える場合の電圧の変化（２４Ｖから５Ｖへリレー切替時の電圧過渡変動）を示す図である。図５に示すように、切替時に２４Ｖから５Ｖへ円滑に移行していて、励磁電圧が５Ｖ以下に下がってしまうようなことがないことがわかる。
【００２８】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、コイル１１に電流が流されない場合には、可動部３は図１（ｂ）に示すような状態にあって、テーパ部３ａとテーパ部７ａとの間にギャップ９が形成された状態になっている。
次に、図１（ｂ）に示す状態において、コイル１１に電流を流すと可動部３が図１（ｂ）中下方に移動することになるが、それによって、一対の逆Ｖ字部材１３、１３の内側辺部１７、１７が離間配置用部材５を介して図１（ｂ）中下方に引っ張られる。それによって、一対の逆Ｖ字部材１３、１３の先端が相互に接近する方向（内側）に移動することになる。すなわち、一対の逆Ｖ字部材１３、１３が閉じることによって、図示しないワークを把持するものである。
これに対して、コイル１１への電流を切ることにより、閉じていた逆Ｖ字部材１３、１３自身のばね力によって、可動部３は図１（ｂ）に示すような状態に復帰することになり、上記一対の逆Ｖ字部材１３、１３も開くことになり、それによって、ワークの把持は解除されることになる。
【００２９】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、グリッパの小型化を図ることができる。すなわち、従来の電動グリッパの場合には、回転モータからの回転運動をカム、ギヤ、リニアガイドを使用して直線運動に変換しており、その為構成が複雑でスペースをとってしまうために小型化が困難であった。これに対して、 本実施の形態の場合には、リニアモータとしてのソレノイド（ハウジング１、可動部３、コイル１１とからなるソレノイド）を用いてダイレクトに直線運動を得るように構成していると共に、それを離間配置用部材５と一対の逆Ｖ字部材１３、１３からなる方向変換手段によってワークを把持する為の開閉運動に直接変換するように構成しているので、機構の簡素化を図ることができ、それによって、小型化を実現することができたものである。
又、ギヤ、カム等を使用した場合に懸念される摩擦もないので摩擦抵抗に起因する機械効率の低下もないものである。
又、離間配置用部材５を交換して逆Ｖ字部材１３、１３の先端部の距離を変えることにより様々な寸法のワークを把持することができる。
尚、この実施の形態の場合には、逆Ｖ字部材１３を２つ用いているが，ワークの形状によっては、逆Ｖ字部材１３を３つあるいは４つ以上用いることも考えられ、それによって、ワークをより安定した状態で保持することができる。
又、逆Ｖ字部材１３として板状の弾性体を用いるようにしているので、図１（ｂ）中紙面に平行な左右方向には剛性は低く、図１（ｂ）中紙面に直交する方向には剛性が高くなっているので、紙面に平行な左右方向のみに変形するよう規制されており、いわゆる弾性案内機構を構成している。そのため従来必要であったリニアガイドを省くことができている。これも小型化が可能になった一因である。
【００３０】
次に、図６を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、一対の逆Ｖ字部材１３、１３によってワークを外側から挟んで把持する場合を例に挙げて説明したが、この第２の実施の形態の場合には、例えば、一対の逆Ｖ字部材１３、１３をワークに形成された案内に差し込んで、これを内側から把持しようとする場合の例を挙げて示すものである。
【００３１】
まず、一対の逆Ｖ字部材１３、１３の外側辺部１５、１５は、離間配置用部材５に取付部１５ａ、１５ａを介して連結されている。一方、一対の逆Ｖ字部材１３、１３の内側辺部１７、１７は、ハウジング１に固定されたブリッジ部４１、４１に取付部１７ａ、１７ａを介して連結されている。
その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様であり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００３２】
上記構成によると、コイル１１に電流を流すと可動部３が吸引され図６（ｂ）中下方向に駆動される。それによって、逆Ｖ字部材１３、１３の外側辺部１５、１５は図６（ｂ）中下方向に引っ張られることになり、逆Ｖ字部材１３、１３の先端部は外側に撓むことになる。それによって、例えば、図示しないワークの穴部等に挿入されていた逆Ｖ字部材１３、１３の先端は外側へ開くことになるのでワークを把持することができる。
よって、前記第１の実施の形態の場合と略同様の効果を奏することができる。
【００３３】
次に、図７及び図８を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。前記第１及び第２の実施の形態の場合には、一対の逆Ｖ字部材１３、１３と離間配置用部材５等とによって方向変換手段を構成した例を示したが、この第３の実施の形態の場合には、略円弧形状弾性体と離間配置用部材等によって方向変換手段を構成した例を示すものである。
まず、略円弧形状をなす円弧形状弾性体５１、５１が設置されていて、この円弧形状弾性体５１は、図８にも示すように、下部弾性部５３と、中央平坦部５５と、上部弾性部５７とから構成されている。上記下部弾性部５３は取付部５３ａを介してハウジング１の上壁１ｂに固定されている。一方、上記上部弾性部５７は取付部５７ａを介して離間配置用部材５９に固定されていて、この離間配置用部材５９は可動部３の上端に固定されているものである。又、上記円弧形状弾性体５１の中央平坦部５５、５５の外側には一対の把持部材６１、６１が夫々取り付けられているものである。
その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様であり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００３４】
上記構成において、コイル１１に電流を流すと、可動部３はハウジング１の底部にあるギャップ９を埋める向きに吸引され、可動部３は図７（ｂ）中下方向に駆動される。それによって、円弧状弾性体５１、５１の上部弾性部５７、５７は離間配置用部材５９を介して下方に引っ張られる。それによって、円弧状弾性体５１、５１は圧縮されることになる。そして、円弧状弾性体５１、５１の中央平坦部５５、５５は図中左右方向（外側の向き）に移動する。つまり、円弧状弾性体５１、５１を用いることにより直角方向への方向変換がなされることになる。そして、円弧状弾性体５１、５１の中央平坦部５５、５５に接合されている把持部材６１、６１を、例えば、図示しないワークの穴等へ挿入しておけば、把持部材６１、６１が相互に離間する方向に拡がることによりワークを把持することができる。
一方、コイル１１に流す電流を切れば、開いていた把持部材６１、６１が、一対の円弧形状弾性体５１、５１のばね反力により復元して閉じることになるので、ワークの把持は解除される。
【００３５】
したがって、この第３の実施の形態の場合にも、前記第１及び第２の実施の形態の場合と略同様の効果を奏することができる。
又、円弧形状弾性体５１、５１は図７（ｂ）中上下方向に対称な形状にしてあるので、ソレノイド駆動による圧縮で上下対称形状を保持したまま図中左右方向に移動することができる。つまり、把持部材６１、６１が傾くことなく平行な状態で移動して開閉することになるものである。
尚、円弧状弾性体５１、５１の上部弾性部５７、５７が固定されている離間配置用部材５９を交換して把持部材６１、６１間の距離を変えることにより様々な寸法のワークを把持することができる。
又、この円弧状弾性体５１として板状の弾性体を用いているので、図７（ｂ）中紙面に平行な方向には剛性は低く、図中紙面に直交する方向には剛性を高くなっているので、紙面に平行な方向のみに変形するよう規制されており、いわゆる弾性案内を構成している。そのため従来必要であったリニアガイドも省くことができている。
また、この実施の形態の場合にも、ギヤやカムなどの複雑な機構を用いていないので小型化が容易であるばかりでなく、ギヤやカムなどの摩擦も無く、摩擦ロスによる機械効率の低下もない。
尚、この実施の形態の場合にも、円弧状弾性体５１と把持部材６１を２つ用いているが、ワーク形状により３つあるいは４つ以上用いることにより把持をより安定させることができる。
【００３６】
次に、図９を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。この第４の実施の形態の場合には、前記第３の実施の形態による構成において、単相リニアモータからなるリニアモータ構造に変えた例を示すものである。すなわち、可動部３の一部が一対の永久磁石７１、７１が対向・配置された構成になっている。これら永久磁石７１、７１は同極を突き合わせた状態で配置されている。そして、フレミングの左手の法則の原理により、コイル１１のある方向に電流を流すと、可動部３は図９（ｂ）中下向きに駆動され、逆方向に流すと上向きに駆動される。そして、可動部３を下向きに駆動させることにより、円弧形状弾性体５１、５１を圧縮して把持部材６１、６１を外に拡げてワークを把持するものである。
その他の構成は前記第３の実施の形態の場合と同様であり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００３７】
よって、この第４の実施の形態の場合も前記第３の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができる。
尚、ここでは単相リニアモータの例として円柱形状の永久磁石７１、７１を用いるシャフトタイプの単相リニアモータを挙げたが、このタイプに限定されるものではない。例えば、板形状の永久磁石を用いる単相リニアモータでも良い。
【００３８】
次に、図１０及び図１１を参照して本発明の第５の実施の形態を説明する。この第５の実施の形態の場合には、ボイスコイルモータを用いたリニアモータ構造を採用した例を示すものである。まず、縦断面形状がＥ字形状をなし磁性材料からなるハウジング８１があり、このハウジング８１の内側には円筒状の永久磁石８３（単極のラジアル着磁）が配置されている。又、上記永久磁石８３の内側には可動部８５と一体となったコイル８７が配置されている。そして、フレミングの左手の法則の原理により、コイル８７のある方向に電流を流すと可動部８５は図１０（ｂ）中下向きに駆動され、逆方向に流すと上向きに駆動される。円弧形状弾性体８９は中心部側が内側に向かって凸になるように構成されている。すなわち、上記円弧形状弾性体８９は、図１１にも示すように、下部弾性部９１と、中央平坦部９３と、上部弾性部９５とから構成されていて、上記中央平坦部９３が内側に向かって突出された状態になっている。
【００３９】
又、離間配置用部材９７はハウジング８１に固定されていて、その上に柱９９が立ててられている。円弧形状弾性体８９の上部弾性部９５の取付部９５ａは柱９９に固定されていて、下部弾性部９１は取付部９１ａを介して可動部８５に固定されている。
【００４０】
したがって、コイル８５に電流を流して可動部８５を上向きに駆動すると、円弧形状弾性体８９、８９は圧縮される。それによって、中央平坦部９３、９３は中心方向に動くことになり、中央平坦部９３、９３に接合されている把持部材１０１、１０１は中心に向かって移動し、２つの把持部材１０１、１０１間の距離が狭くなり、それによって、把持部材１０１、１０１間にあるワークは把持されることになる。
【００４１】
よって、この場合にも前記第３の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができる。
【００４２】
尚、本発明は前記第１〜第５の実施の形態に限定されるものではない。
前記各実施の形態の場合には、逆Ｖ字状部材と離間配置用部材の組み合わせ、或いは、円弧形状弾性体と離間配置用部材の組み合わせによって、方向変換手段を構成した例を示したが、それに限定されるものではない。
又、逆Ｖ字状部材や円弧形状弾性体を使用する場合において、その個数や離間距離についてはワークに応じて任意に設定することになる。
その他図示した構成はあくまで一例である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、例えば、産業用ロボットに用いるワーク等の把持装置であるグリッパに係り、特に、その小型化を図ることができるように工夫したものに関し、例えば、狭隘な空間に設置された産業用ロボットに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１（ａ）はグリッパの構成を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、逆Ｖ字部材の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、ソレノイド駆動コイルとソレノイド駆動装置用電源装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、直流２４Ｖから直流５Ｖへの切替時における電圧過渡変動を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示す図で、直流２４Ｖから直流５Ｖへの切替時における電圧過渡変動を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態を示す図で、図６（ａ）はグリッパの構成を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態を示す図で、図７（ａ）はグリッパの構成を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態を示す図で、円弧形状弾性体の斜視図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態を示す図で、図９（ａ）はグリッパの構成を示す平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態を示す図で、図１０（ａ）はグリッパの構成を示す平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態を示す図で、円弧形状弾性体の斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ ハウジング
３ 可動部
５ 離間配置用部材
７ 着座部
９ ギャップ
１１ コイル
１３ 逆Ｖ字部材
１５ 外側辺部
１７ 内側辺部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、産業用ロボットに搭載されてワーク等を選択的に把持するグリッパに係り、特に、その小型化を図ることができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、産業用ロボットを使いこなす上でワークを把持するグリッパは不可欠な装置である。この種のグリッパにはワークを確実に把持するための十分な把持力が要求されると共にその小型化が要求される。つまり、グリッパが小型・軽量であれば産業用ロボットはより高速・俊敏な動作が可能になるからである。
【０００３】
そのため、従来のグリッパとしては小型化が非常に容易なエアーシリンダを用いたエアーグリッパが多く用いられていた。しかしながら、高圧エアーを用いるエアーシリンダ等は、コンプレッサによる高圧エアー製造及びそのエアー機器までの配管ロスにより電動機器の１０倍の電気が必要であり、地球温暖化対策のＣＯ２削減に反することになってしまう。その為、先進企業では工場におけるエアー配管を撤去することが行われている。
【０００４】
そして、グリッパにおいても従来のエアーグリッパに代わるものとして電動グリッパが商品化されてきている。ところが、それらの電動グリッパはその小型化が不十分であった。例えば、優れた電動グリッパとして、特許文献１に開示されているものがある。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４６９２４９号公報
【０００６】
上記特許文献１に開示されている電動グリッパは、回転モータの回転力をカム及び逆Ｖ字部材を用いて直進方向に変換して把持力を発生させるものである。
【０００７】
又、別の電動グリッパとして、特許文献２に開示されているものがある。
【０００８】
【特許文献２】特開２００５−０５９１１８号公報
【０００９】
上記特許文献２に開示されている電動グリッパは、回転モータの回転力をカム及びリニアガイドを用いて直進方向に変換して把持力を発生させるものである。
【００１０】
さらに、別の電動グリッパとして、特許文献３に開示されているものがある。
【００１１】
【特許文献３】特開２００６−０８２１４１号公報
【００１２】
上記特許文献３に開示されている電動グリッパは、回転モータの回転力をウォームギヤとウォームホイールギヤ等を用いて直進方向に変換して把持力を発生させるものである。
尚、特許文献３は本件特許出願人によるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記従来の構成によると次のような問題があった。すなわち、上記特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されている電動グリッパは、何れも従来のエアーグリッパに代わるものとして優れた特性を備えるものではあるが、その小型化が不十分であるという問題があった。
【００１４】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、小型化を図ることが可能なグリッパを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるグリッパは、 リニアモータと、上記リニアモータにより発生される直線運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する方向変換手段と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記リニアモータとしてソレノイドを用いることを特徴とするものである。
又、請求項３によるグリッパは、請求項２記載のグリッパにおいて、上記ソレノイドを駆動するための電源装置は直流電源を入力電源とする過励磁可能なものであることを特徴とするものである。
又、請求項４によるグリッパは、請求項３記載のグリッパにおいて、上記電源装置はＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧電源を作るものであることを特徴とするものである。
又、請求項５によるグリッパは、請求項３記載のグリッパにおいて、上記電源装置は有接点または無接点の切替器を用いて過励磁と通常励磁を切り替えるものであることを特徴とするものである。
又、請求項６によるグリッパは、請求項３記載のグリッパにおいて、上記電源装置は負荷コイルにキャパシタを並列に接続したものであることを特徴とするものである。
又、請求項７によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記リニアモータとしてボイスコイルモータを用いることを特徴とするものである。
又、請求項８によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記リニアモータとして単相リニアモータを用いることを特徴とするものである。
又、請求項９によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は弾性案内機能を持つものであることを特徴とするものである。
又、請求項１０によるグリッパは、請求項９記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は逆Ｖ字部材を用いたものであることを特徴とするものである。
又、請求項１１によるグリッパは、請求項１０記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は上記逆Ｖ字部材を２つ以上用いてそれらを離間・配置した構成になっていることを特徴とするものである。
又、請求項１２によるグリッパは、請求項９記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は略円弧形状弾性体を用いたものであることを特徴とするものである。
又、請求項１３によるグリッパは、請求項１２記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は上記略円弧形状弾性体を２つ以上用いてそれらを離間・配置した構成になっていることを特徴とするものである。
又、請求項１４によるグリッパは、請求項１２記載のグリッパにおいて、上記略円弧形状弾性体の中央部を平坦にしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べたように本願発明の請求項１によるグリッパによると、リニアモータと、上記リニアモータにより発生される直線運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する方向変換手段と、を具備した構成になっているので、まず、グリッパの小型化を図ることができる。すなわち、従来の電動グリッパの場合には、回転モータからの回転運動をカムやギヤ及びリニアガイドを用いて直線運動に変換しているために構成が複雑でスペースをとり小型化が困難であった。これに対して、本願発明の場合には、リニアモータを用いてダイレクトに直線運動を得るように構成していると共にそれを方向変換手段を介してワークを把持する為の開閉運動に変換するよう構成されているので、機構の簡素化を図ることができ、それによって、小型化を実現することができるものである。又、ギヤやカム等の摩擦も無く摩擦ロスによる機械効率低下もないものである。
又、請求項２によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記リニアモータとしてソレノイドを用いるようにしているので、上記効果を確実に得ることができるものである。
又、請求項３によるグリッパは、請求項２記載のグリッパにおいて、上記ソレノイドを駆動するための電源装置は直流電源を入力電源とする過励磁可能なものとして構成しているので、直流電源を使用することにより過励磁可能なソレノイド駆動用の電源装置をコンパクトなものとして得ることができる。
又、請求項４によるグリッパは、請求項３記載のグリッパにおいて、上記電源装置はＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧電源を作るものとして構成されているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項５によるグリッパは、請求項３記載のグリッパにおいて、上記電源装置は有接点または無接点の切替器を用いて過励磁と通常励磁を切り替えるものとして構成されているので、簡単な構成で上記効果を確実に得ることができる。
又、請求項６によるグリッパは、請求項３記載のグリッパにおいて、上記電源装置は負荷コイルにキャパシタを並列に接続したものとして構成されているので、過励磁と通常励磁との間の切替をより円滑なものとすることができる。
又、請求項７によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記リニアモータとしてボイスコイルモータを用いるものとして構成されているので、上記効果をより確実に得ることができる。
又、請求項８によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記リニアモータとして単相リニアモータを用いるものとして構成されているので、上記効果をより確実に得ることができる。
又、請求項９によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は弾性案内機能を持つものとして構成されているので、例えば、別途リニアガイドを設けるような必要もなく、小型化をより確実なものとすることができる。
又、請求項１０によるグリッパは、請求項９記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は逆Ｖ字部材を用いたものとして構成されているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項１１によるグリッパは、請求項１０記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は上記逆Ｖ字部材を２つ以上用いてそれらを離間・配置した構成になっているので、上記効果をより確実なものとすることができると共に、逆Ｖ字部材相互の距離を変えることにより様々な寸法のワークを把持することができる。
又、請求項１２によるグリッパは、請求項９記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は略円弧形状弾性体を用いたものとして構成しているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項１３によるグリッパは、請求項１２記載のグリッパにおいて、上記方向変換手段は上記略円弧形状弾性体を２つ以上用いてそれらを離間・配置した構成になっているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項１４によるグリッパは、請求項１２記載のグリッパにおいて、上記略円弧形状弾性体の中央部を平坦にした構成になっているので、被把持物の把持動作がより安定したものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１乃至図５を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１（ａ）は、本実施の形態によるグリッパの構成を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ断面図である。まず、ハウジング１があり、このハウジング１は中空円筒形状をなしていて、円筒側壁１ａと、この円筒側壁１ａの上下に設けられた上壁１ｂと底壁１ｃとから構成されている。
【００１８】
上記ハウジング１内の中心位置には可動部３が図１（ｂ）中上下方向に移動可能な状態で収容・配置されている。上記可動部３は略軸状をなしていて、その上端部は上記上壁１ｂを貫通した状態で上壁１ｂの上に突出・配置されている。又、可動部３の下端部はテーパ部３ａとなっていて、先端に向かって先細形状になっている。又、可動部３の上端には離間配置用部材５が取り付けられている。
【００１９】
又、上記ハウジング１の底壁１ｃの上記可動部３の先端に対向する部位には着座部７が形成されている。この着座部７は上記可動部３の先端部のテーパ部３ａに対応するようにテーパ部７ａを備えた構成になっている。そして、上記テーパ部３ａとテーパ部７ａとの間にはギャップ９が形成されている。
【００２０】
上記ハウジング１内であって上記可動部３の外周側にはコイル１１が巻回・配置されている。このコイル１１と既に説明したハウジング１と上記可動部３とによってソレノイドを構成しているものである。上記コイル１１に電流が流されない場合には、可動部３は図１（ｂ）に示すような状態にあって、テーパ部３ａとテーパ部７ａとの間にギャップ９が形成された状態になっている。これに対して、コイル１１に電流を流すことにより、可動部３が図１（ｂ）中下方に移動することになる。
【００２１】
上記ハウジング１の上壁１ｂと離間配置用部材５との間には一対の逆Ｖ字部材１３、１３が取り付けられている。この一対の逆Ｖ字部材１３、１３と上記離間配置用部材５等から方向変換手段を構成していて、上記ソレノイドにより発生される直線運動をワークを把持する為の開閉運動に直接的に変換するようにしているものである。上記逆Ｖ字部材１３は、図２にも示すように、所定幅の薄板を屈曲・形成した構成になっていて、外側辺部１５と内側辺部１７とから構成されている。上記外側辺部１５には取付部１５ａが屈曲して設けられていると共に、上記内側辺部１７にも取付部１７ａが屈曲して設けられている。上記逆Ｖ字部材１３の外側辺部１５は上記取付部１５ａを介して上記上壁１ｂに固定されていると共に、内側辺部１７は上記取付部１７ａを介して上記離間配置用部材５に固定されている。
尚、上記一対の逆Ｖ字部材１３、１３は共に同様の取付構造になっている。
【００２２】
そして、上記コイル１１に電流を流すと可動部３が図１（ｂ）中下方に移動することになるが、それによって、一対の逆Ｖ字部材１３、１３の内側辺部１７、１７が離間配置用部材５を介して図１（ｂ）中下方に引っ張られる。それによって、一対の逆Ｖ字部材１３、１３の先端が相互に接近する方向に移動することになる。それによって、図示しないワークを把持するものである。
【００２３】
次に、上記ソレノイド（ハウジング１、可動部３、コイル１１とからなるソレノイド）を駆動するための電源装置２１の構成を図３を参照して説明する。上記電源装置２１は、図３に示すように、２４ＶＤＣ電源２３、５ＶＤＣ電源２５、リレー２７、タイマー２９、キャパシタ（蓄電器）３１から構成されている。上記２４ＶＤＣ電源２３については、例えば、図示しないリニアアクチュエータ用の電源から引き回す場合には別途用意する必要はない。本実施の形態の場合にはリニアアクチュエータ用の電源から引き回すことになる。又、上記５ＶＤＣ電源２５については、小型でコンパクトなＤＣ／ＤＣコンバータにより作り出している。本実施の形態の場合には、過励磁倍率は、下記の式（Ｉ）に示すように、４．８倍である。
２４Ｖ÷５Ｖ＝４．８―――（Ｉ）
【００２４】
そして、励磁コイル１１の駆動初期時においては高い電圧（過励磁、この実施の形態の場合には２４Ｖ）によって勢いよく可動部３を吸引する。これに対して、可動部３が着座部７の近くに来たときには低い電圧（通常励磁、この実施の形態の場合には５Ｖ）に切り替えて発熱を抑制するように構成されている。その為、この過励磁電源を用いることによりソレノイドをより小型化させることができる。
【００２５】
上記過励磁と通常励磁の切替は上記リレー２７とタイマー２９によって行われる。つまり、タイマー２９によって過励磁を行う時間を予め設定しておき、その設定時間が経過した時点で上記リレー２７を動作させてその接点２７ａを切り替えるものであり、それによって、過励磁から通常励磁に切り替えるものである。
尚、本実施の形態では上記リレー２７として有接点（接点２７ａ）のリレーを使用しているが、それ以外にも無接点のＦＥＴリレー等の使用が考えられる。
【００２６】
本実施の形態のような有接点のリレー２７であっても無接点のＦＥＴリレーであってもその切替は高速である。しかしながら、切替時に２４Ｖから５Ｖへ円滑に移行せず、５Ｖ以下に励磁電圧が下がってしまうことが懸念される。その様子を図４を参照して説明する。図４は横軸に時間（ｍｓ）をとり縦軸に電圧（Ｖ）をとり、過励磁から通常励磁へ切り替える場合の電圧の変化（２４Ｖから５Ｖへリレー切替時の電圧過渡変動）を示す図である。図４に示すように、切替時に２４Ｖから５Ｖへ円滑に移行せず、５Ｖ以下に励磁電圧が下がってしまっていることがわかる。このような現象が生じた場合には、吸引された可動部３が戻ってしまうことになる。
【００２７】
そこで、本実施の形態では、励磁コイル１１にキャパシタ（蓄電器）３１を並列に接続している。それによって、回路の時定数を上げて２４Ｖから５Ｖへ円滑に移行させるようにしているものである。その時の電圧変化を図５に示す。図５も横軸に時間（ｍｓ）をとり縦軸に電圧（Ｖ）をとり、過励磁から通常励磁へ切り替える場合の電圧の変化（２４Ｖから５Ｖへリレー切替時の電圧過渡変動）を示す図である。図５に示すように、切替時に２４Ｖから５Ｖへ円滑に移行していて、励磁電圧が５Ｖ以下に下がってしまうようなことがないことがわかる。
【００２８】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、コイル１１に電流が流されない場合には、可動部３は図１（ｂ）に示すような状態にあって、テーパ部３ａとテーパ部７ａとの間にギャップ９が形成された状態になっている。
次に、図１（ｂ）に示す状態において、コイル１１に電流を流すと可動部３が図１（ｂ）中下方に移動することになるが、それによって、一対の逆Ｖ字部材１３、１３の内側辺部１７、１７が離間配置用部材５を介して図１（ｂ）中下方に引っ張られる。それによって、一対の逆Ｖ字部材１３、１３の先端が相互に接近する方向（内側）に移動することになる。すなわち、一対の逆Ｖ字部材１３、１３が閉じることによって、図示しないワークを把持するものである。
これに対して、コイル１１への電流を切ることにより、閉じていた逆Ｖ字部材１３、１３自身のばね力によって、可動部３は図１（ｂ）に示すような状態に復帰することになり、上記一対の逆Ｖ字部材１３、１３も開くことになり、それによって、ワークの把持は解除されることになる。
【００２９】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、グリッパの小型化を図ることができる。すなわち、従来の電動グリッパの場合には、回転モータからの回転運動をカム、ギヤ、リニアガイドを使用して直線運動に変換しており、その為構成が複雑でスペースをとってしまうために小型化が困難であった。これに対して、 本実施の形態の場合には、リニアモータとしてのソレノイド（ハウジング１、可動部３、コイル１１とからなるソレノイド）を用いてダイレクトに直線運動を得るように構成していると共に、それを離間配置用部材５と一対の逆Ｖ字部材１３、１３からなる方向変換手段によってワークを把持する為の開閉運動に直接変換するように構成しているので、機構の簡素化を図ることができ、それによって、小型化を実現することができたものである。
又、ギヤ、カム等を使用した場合に懸念される摩擦もないので摩擦抵抗に起因する機械効率の低下もないものである。
又、離間配置用部材５を交換して逆Ｖ字部材１３、１３の先端部の距離を変えることにより様々な寸法のワークを把持することができる。
尚、この実施の形態の場合には、逆Ｖ字部材１３を２つ用いているが，ワークの形状によっては、逆Ｖ字部材１３を３つあるいは４つ以上用いることも考えられ、それによって、ワークをより安定した状態で保持することができる。
又、逆Ｖ字部材１３として板状の弾性体を用いるようにしているので、図１（ｂ）中紙面に平行な左右方向には剛性は低く、図１（ｂ）中紙面に直交する方向には剛性が高くなっているので、紙面に平行な左右方向のみに変形するよう規制されており、いわゆる弾性案内機構を構成している。そのため従来必要であったリニアガイドを省くことができている。これも小型化が可能になった一因である。
【００３０】
次に、図６を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、一対の逆Ｖ字部材１３、１３によってワークを外側から挟んで把持する場合を例に挙げて説明したが、この第２の実施の形態の場合には、例えば、一対の逆Ｖ字部材１３、１３をワークに形成された案内に差し込んで、これを内側から把持しようとする場合の例を挙げて示すものである。
【００３１】
まず、一対の逆Ｖ字部材１３、１３の外側辺部１５、１５は、離間配置用部材５に取付部１５ａ、１５ａを介して連結されている。一方、一対の逆Ｖ字部材１３、１３の内側辺部１７、１７は、ハウジング１に固定されたブリッジ部４１、４１に取付部１７ａ、１７ａを介して連結されている。
その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様であり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００３２】
上記構成によると、コイル１１に電流を流すと可動部３が吸引され図６（ｂ）中下方向に駆動される。それによって、逆Ｖ字部材１３、１３の外側辺部１５、１５は図６（ｂ）中下方向に引っ張られることになり、逆Ｖ字部材１３、１３の先端部は外側に撓むことになる。それによって、例えば、図示しないワークの穴部等に挿入されていた逆Ｖ字部材１３、１３の先端は外側へ開くことになるのでワークを把持することができる。
よって、前記第１の実施の形態の場合と略同様の効果を奏することができる。
【００３３】
次に、図７及び図８を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。前記第１及び第２の実施の形態の場合には、一対の逆Ｖ字部材１３、１３と離間配置用部材５等とによって方向変換手段を構成した例を示したが、この第３の実施の形態の場合には、略円弧形状弾性体と離間配置用部材等によって方向変換手段を構成した例を示すものである。
まず、略円弧形状をなす円弧形状弾性体５１、５１が設置されていて、この円弧形状弾性体５１は、図８にも示すように、下部弾性部５３と、中央平坦部５５と、上部弾性部５７とから構成されている。上記下部弾性部５３は取付部５３ａを介してハウジング１の上壁１ｂに固定されている。一方、上記上部弾性部５７は取付部５７ａを介して離間配置用部材５９に固定されていて、この離間配置用部材５９は可動部３の上端に固定されているものである。又、上記円弧形状弾性体５１の中央平坦部５５、５５の外側には一対の把持部材６１、６１が夫々取り付けられているものである。
その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様であり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００３４】
上記構成において、コイル１１に電流を流すと、可動部３はハウジング１の底部にあるギャップ９を埋める向きに吸引され、可動部３は図７（ｂ）中下方向に駆動される。それによって、円弧状弾性体５１、５１の上部弾性部５７、５７は離間配置用部材５９を介して下方に引っ張られる。それによって、円弧状弾性体５１、５１は圧縮されることになる。そして、円弧状弾性体５１、５１の中央平坦部５５、５５は図中左右方向（外側の向き）に移動する。つまり、円弧状弾性体５１、５１を用いることにより直角方向への方向変換がなされることになる。そして、円弧状弾性体５１、５１の中央平坦部５５、５５に接合されている把持部材６１、６１を、例えば、図示しないワークの穴等へ挿入しておけば、把持部材６１、６１が相互に離間する方向に拡がることによりワークを把持することができる。
一方、コイル１１に流す電流を切れば、開いていた把持部材６１、６１が、一対の円弧形状弾性体５１、５１のばね反力により復元して閉じることになるので、ワークの把持は解除される。
【００３５】
したがって、この第３の実施の形態の場合にも、前記第１及び第２の実施の形態の場合と略同様の効果を奏することができる。
又、円弧形状弾性体５１、５１は図７（ｂ）中上下方向に対称な形状にしてあるので、ソレノイド駆動による圧縮で上下対称形状を保持したまま図中左右方向に移動することができる。つまり、把持部材６１、６１が傾くことなく平行な状態で移動して開閉することになるものである。
尚、円弧状弾性体５１、５１の上部弾性部５７、５７が固定されている離間配置用部材５９を交換して把持部材６１、６１間の距離を変えることにより様々な寸法のワークを把持することができる。
又、この円弧状弾性体５１として板状の弾性体を用いているので、図７（ｂ）中紙面に平行な方向には剛性は低く、図中紙面に直交する方向には剛性を高くなっているので、紙面に平行な方向のみに変形するよう規制されており、いわゆる弾性案内を構成している。そのため従来必要であったリニアガイドも省くことができている。
また、この実施の形態の場合にも、ギヤやカムなどの複雑な機構を用いていないので小型化が容易であるばかりでなく、ギヤやカムなどの摩擦も無く、摩擦ロスによる機械効率の低下もない。
尚、この実施の形態の場合にも、円弧状弾性体５１と把持部材６１を２つ用いているが、ワーク形状により３つあるいは４つ以上用いることにより把持をより安定させることができる。
【００３６】
次に、図９を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。この第４の実施の形態の場合には、前記第３の実施の形態による構成において、単相リニアモータからなるリニアモータ構造に変えた例を示すものである。すなわち、可動部３の一部が一対の永久磁石７１、７１が対向・配置された構成になっている。これら永久磁石７１、７１は同極を突き合わせた状態で配置されている。そして、フレミングの左手の法則の原理により、コイル１１のある方向に電流を流すと、可動部３は図９（ｂ）中下向きに駆動され、逆方向に流すと上向きに駆動される。そして、可動部３を下向きに駆動させることにより、円弧形状弾性体５１、５１を圧縮して把持部材６１、６１を外に拡げてワークを把持するものである。
その他の構成は前記第３の実施の形態の場合と同様であり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００３７】
よって、この第４の実施の形態の場合も前記第３の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができる。
尚、ここでは単相リニアモータの例として円柱形状の永久磁石７１、７１を用いるシャフトタイプの単相リニアモータを挙げたが、このタイプに限定されるものではない。例えば、板形状の永久磁石を用いる単相リニアモータでも良い。
【００３８】
次に、図１０及び図１１を参照して本発明の第５の実施の形態を説明する。この第５の実施の形態の場合には、ボイスコイルモータを用いたリニアモータ構造を採用した例を示すものである。まず、縦断面形状がＥ字形状をなし磁性材料からなるハウジング８１があり、このハウジング８１の内側には円筒状の永久磁石８３（単極のラジアル着磁）が配置されている。又、上記永久磁石８３の内側には可動部８５と一体となったコイル８７が配置されている。そして、フレミングの左手の法則の原理により、コイル８７のある方向に電流を流すと可動部８５は図１０（ｂ）中下向きに駆動され、逆方向に流すと上向きに駆動される。円弧形状弾性体８９は中心部側が内側に向かって凸になるように構成されている。すなわち、上記円弧形状弾性体８９は、図１１にも示すように、下部弾性部９１と、中央平坦部９３と、上部弾性部９５とから構成されていて、上記中央平坦部９３が内側に向かって突出された状態になっている。
【００３９】
又、離間配置用部材９７はハウジング８１に固定されていて、その上に柱９９が立ててられている。円弧形状弾性体８９の上部弾性部９５の取付部９５ａは柱９９に固定されていて、下部弾性部９１は取付部９１ａを介して可動部８５に固定されている。
【００４０】
したがって、コイル８５に電流を流して可動部８５を上向きに駆動すると、円弧形状弾性体８９、８９は圧縮される。それによって、中央平坦部９３、９３は中心方向に動くことになり、中央平坦部９３、９３に接合されている把持部材１０１、１０１は中心に向かって移動し、２つの把持部材１０１、１０１間の距離が狭くなり、それによって、把持部材１０１、１０１間にあるワークは把持されることになる。
【００４１】
よって、この場合にも前記第３の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができる。
【００４２】
尚、本発明は前記第１〜第５の実施の形態に限定されるものではない。
前記各実施の形態の場合には、逆Ｖ字状部材と離間配置用部材の組み合わせ、或いは、円弧形状弾性体と離間配置用部材の組み合わせによって、方向変換手段を構成した例を示したが、それに限定されるものではない。
又、逆Ｖ字状部材や円弧形状弾性体を使用する場合において、その個数や離間距離についてはワークに応じて任意に設定することになる。
その他図示した構成はあくまで一例である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、例えば、産業用ロボットに用いるワーク等の把持装置であるグリッパに係り、特に、その小型化を図ることができるように工夫したものに関し、例えば、狭隘な空間に設置された産業用ロボットに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１（ａ）はグリッパの構成を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、逆Ｖ字部材の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、ソレノイド駆動コイルとソレノイド駆動装置用電源装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、直流２４Ｖから直流５Ｖへの切替時における電圧過渡変動を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示す図で、直流２４Ｖから直流５Ｖへの切替時における電圧過渡変動を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態を示す図で、図６（ａ）はグリッパの構成を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態を示す図で、図７（ａ）はグリッパの構成を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態を示す図で、円弧形状弾性体の斜視図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態を示す図で、図９（ａ）はグリッパの構成を示す平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態を示す図で、図１０（ａ）はグリッパの構成を示す平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態を示す図で、円弧形状弾性体の斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ ハウジング
３ 可動部
５ 離間配置用部材
７ 着座部
９ ギャップ
１１ コイル
１３ 逆Ｖ字部材
１５ 外側辺部
１７ 内側辺部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアモータと、上記リニアモータにより発生される直線運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する方向変換手段と、を具備したことを特徴とするグリッパ。
【請求項２】
請求項１記載のグリッパにおいて、
上記リニアモータとしてソレノイドを用いることを特徴とするグリッパ。
【請求項３】
請求項２記載のグリッパにおいて、
上記ソレノイドを駆動するための電源装置は直流電源を入力電源とする過励磁可能なものであることを特徴とするグリッパ。
【請求項４】
請求項３記載のグリッパにおいて、
上記電源装置はＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧電源を作るものであることを特徴とするグリッパ。
【請求項５】
請求項３記載のグリッパにおいて、
上記電源装置は有接点または無接点の切替器を用いて過励磁と通常励磁を切り替えるものであることを特徴とするグリッパ。
【請求項６】
請求項３記載のグリッパにおいて、
上記電源装置は負荷コイルにキャパシタを並列に接続したものであることを特徴とするグリッパ。
【請求項７】
請求項１記載のグリッパにおいて、
上記リニアモータとしてボイスコイルモータを用いることを特徴とするグリッパ。
【請求項８】
請求項１記載のグリッパにおいて、
上記リニアモータとして単相リニアモータを用いることを特徴とするグリッパ。
【請求項９】
請求項１記載のグリッパにおいて、
上記方向変換手段は弾性案内機能を持つものであることを特徴とするグリッパ。
【請求項１０】
請求項９記載のグリッパにおいて、
上記方向変換手段は逆Ｖ字部材を用いたものであることを特徴とするグリッパ。
【請求項１１】
請求項１０記載のグリッパにおいて、
上記方向変換手段は上記逆Ｖ字部材を２つ以上用いてそれらを離間・配置した構成になっていることを特徴とするグリッパ。
【請求項１２】
請求項９記載のグリッパにおいて、
上記方向変換手段は略円弧形状弾性体を用いたものであることを特徴とするグリッパ。
【請求項１３】
請求項１２記載のグリッパにおいて、
上記方向変換手段は上記略円弧形状弾性体を２つ以上用いてそれらを離間・配置した構成になっていることを特徴とするグリッパ。
【請求項１４】
請求項１２記載のグリッパにおいて、
上記略円弧形状弾性体の中央部を平坦にしたことを特徴とするグリッパ。
【請求項１】
リニアモータと、上記リニアモータにより発生される直線運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する方向変換手段と、を具備したことを特徴とするグリッパ。
【請求項２】
請求項１記載のグリッパにおいて、
上記リニアモータとしてソレノイドを用いることを特徴とするグリッパ。
【請求項３】
請求項２記載のグリッパにおいて、
上記ソレノイドを駆動するための電源装置は直流電源を入力電源とする過励磁可能なものであることを特徴とするグリッパ。
【請求項４】
請求項３記載のグリッパにおいて、
上記電源装置はＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧電源を作るものであることを特徴とするグリッパ。
【請求項５】
請求項３記載のグリッパにおいて、
上記電源装置は有接点または無接点の切替器を用いて過励磁と通常励磁を切り替えるものであることを特徴とするグリッパ。
【請求項６】
請求項３記載のグリッパにおいて、
上記電源装置は負荷コイルにキャパシタを並列に接続したものであることを特徴とするグリッパ。
【請求項７】
請求項１記載のグリッパにおいて、
上記リニアモータとしてボイスコイルモータを用いることを特徴とするグリッパ。
【請求項８】
請求項１記載のグリッパにおいて、
上記リニアモータとして単相リニアモータを用いることを特徴とするグリッパ。
【請求項９】
請求項１記載のグリッパにおいて、
上記方向変換手段は弾性案内機能を持つものであることを特徴とするグリッパ。
【請求項１０】
請求項９記載のグリッパにおいて、
上記方向変換手段は逆Ｖ字部材を用いたものであることを特徴とするグリッパ。
【請求項１１】
請求項１０記載のグリッパにおいて、
上記方向変換手段は上記逆Ｖ字部材を２つ以上用いてそれらを離間・配置した構成になっていることを特徴とするグリッパ。
【請求項１２】
請求項９記載のグリッパにおいて、
上記方向変換手段は略円弧形状弾性体を用いたものであることを特徴とするグリッパ。
【請求項１３】
請求項１２記載のグリッパにおいて、
上記方向変換手段は上記略円弧形状弾性体を２つ以上用いてそれらを離間・配置した構成になっていることを特徴とするグリッパ。
【請求項１４】
請求項１２記載のグリッパにおいて、
上記略円弧形状弾性体の中央部を平坦にしたことを特徴とするグリッパ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２３３７６１（Ｐ２００９−２３３７６１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７９５０６（Ｐ２００８−７９５０６）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（３９１００８５１５）株式会社アイエイアイ (107)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（３９１００８５１５）株式会社アイエイアイ (107)
【Ｆターム（参考）】
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