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】 駆動源と、上記駆動源により発生される運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する変換部材と、を具備し、上記変換部材は座屈部材と変位拡大部材とから構成されているものであり、それによって、変換部材が小型化できると共に大きな変位を出すのに適さない駆動源、例えば、ソレノイド等の使用が可能となり、それによって、グリッパの小型化を図ることができる。
【解決手段】 駆動源と、上記駆動源により発生される運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する変換部材と、を具備し、上記変換部材は座屈部材と変位拡大部材とから構成されているものであり、それによって、変換部材が小型化できると共に大きな変位を出すのに適さない駆動源、例えば、ソレノイド等の使用が可能となり、それによって、グリッパの小型化を図ることができる。
【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】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３４６９２４９号公報
【特許文献２】特開２００５−０５９１１８号公報
【特許文献３】特開２００６−０８２１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
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】
【００１３】
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、 駆動源と、上記駆動源により発生される運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する変換部材と、を具備し、上記変換部材は座屈部材と変位拡大部材とから構成されている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、上記座屈部材と変位拡大部材とを一体化させて上記変換部材とした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、上記変換部材は上記座屈部材と変位拡大部材の境界部が段付形状となってい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１記載のグリッパにおいて、上記座屈部材は略楔形状又は略半円形状の溝によって支持されてい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１記載のグリッパにおいて、上記変換部材は復帰ばね機能を持ってい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１記載のグリッパにおいて、上記座屈部材に与圧を作用させるようにした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、上記駆動源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。
【発明の効果】
【００１４】
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、 駆動源と、上記駆動源により発生される運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する変換部材と、を具備し、上記変換部材は座屈部材と変位拡大部材とから構成されているので、変換部材が小型化できると共に、大きな変位を出すのに適さない駆動源、例えば、ソレノイド等の使用が可能となり、それによって、グリッパの小型化を図ることができる。
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、上記座屈部材と変位拡大部材とを一体化させて上記変換部材とした構成になっているので、部品点数を減少させて構成の簡略化を図ることができる。
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、上記変換部材は上記座屈部材と変位拡大部材の境界部が段付形状となっているので、座屈部材と変位拡大部材とを一体化させても座屈部材の支持が容易にできる。
又、請求項４によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記座屈部材は略楔形状又は略半円形状の溝によって支持されているので、座屈部材が座屈する際、その端部は滑ることなく円滑に回転することができ、それによって、変位拡部材側の動作も円滑なものとなる。
又、請求項５によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記変換部材は復帰ばね機能を持っているので、別途、復帰のための部材を設置する必要はなく、構成の簡略化と部品点数の減少を図ることができる。
又、請求項６によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記座屈部材に与圧を作用させるようにしたので、座屈の方向を明確にすることができ、より安定した動作を提供することができる。
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、上記駆動源としてソレノイドを用いるようにしているので、グリッパの小型化を効果的に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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、図１（ｃ）は図１（ａ）のｃ−ｃ断面図、図１（ｄ）はグリッパの構成要素である支持板と段付弾性板との関係を支持板の下面側からみて示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図２（ａ）は変換部材の構成を示す正面図、図２（ｂ）は変換部材の作用を示す側面図である。
【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１の実施の形態を示す図で、ばね反力とギャップ量の関係を示す特性図である。
【図７】本発明の第２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、図７（ｃ）は図７（ａ）のｃ−ｃ断面図、図７（ｄ）はグリッパの構成要素である支持板と段付弾性板との関係を支持板の下面側からみて示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１乃至図６を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。まず、ソレノイドハウジング１があり、このソレノイドハウジング１は略中空円筒形状をなしていて、底板１ａと、天板１ｂと、側壁１ｃとから構成されている。このソレノイドハウジング１内には、駆動源としてのソレノイド３が収容・配置されている。上記ソレノイド３は、コイル５と、このコイル５の内周側に配置された可動部７とから構成されている。上記可動部７の先端部｛図１（ｂ）中下端｝はテーパ部７ａとなっていて、先細の形状になっている。又、上記可動部７のテーパ部７ａに対向する上記ソレノイドハウジング１側には着座部９が設置されている。この着座部９にもテーパ部９ａが形成されている。上記可動部７のテーパ部７ａと受け部９のテーパ部９ａとの間にはギャップ１１が形成されている。
【００１７】
上記可動部７は軸形状をなしていて、上記ソレノイドハウジング１の天板１ｂの中心に設けられた開口部１ｄを介して天板１ｃの上方に突出・配置されている。上記可動部７の上端部には支持板１３が設置されている。上記支持板１３は、図１（ａ）に示すように、円板形状をなしている。上記支持板１３の左右両側部には一対の窓１９、１９が夫々形成されており、それを貫通して変位拡大部材２７が支持板１３上方へ伸びている。図１（ａ）にて窓１９、１９の上下部で支持板１３の裏面部には半円形状の支持溝１７、１７が形成されている。この支持溝１７、１７には後述する段付弾性板２１の段付部２３が支持されている。
【００１８】
上記支持板１３とソレノイドハウジング１との間には変換部材としての段付弾性板２１、２１が設置されている。この段付弾性板２１は、薄板の弾性材料、例えば、ステンレス鋼板やりん青銅板等から構成されていて、図２（ａ）に示すように、段付形状に打ち抜かれて形成されている。すなわち、図２（ａ）に示すように、上記段付弾性板２１は一枚の薄板であって段付形状をなしている。そして、段付部２３を境にして、図２（ａ）中下部が座屈部材２５であり、上部が変位拡大部材２７となっている。このように、座屈部材２５と変位拡大部材２７とを一体化させて一枚の板材から構成することにより、構成の簡略化と部品点数の減少を図るようにしている。
尚、ここで用いている座屈部材２５は、荷重がある値に達すると撓み始めて変形容易な変形モード（撓み変形）に変わる分岐型の座屈現象を呈する部材である。
【００１９】
又、既に説明したソレノイドハウジング１の天板１ｂには、上記支持板１３裏面に形成されている支持溝１７、１７に対応する箇所に一対の半円形状の支持溝３１、３１が形成されている。そして、上記段付弾性板２１、２１は、その変位拡大部材２５を、上記支持板１３の窓１９、１９を通して上方に突出・配置させ、段付部２３を支持板１３の下面に設けられた支持溝１７、１７に当接させると共に、座屈部材２３の下端を、ソレノイドハウジング１側の一対の支持溝３１、３１内に挿入させた状態で設置されている。
【００２０】
又、上記ソレノイドハウジング１の天板１ｂの所定位置にはストッパー用シャフト４１が取り付けられている。このストッパー用シャフト４１の上端は、上記支持板１３に形成された貫通孔４３を貫通・配置されていて、その上端の溝にはストッパーリング４５が取り付けられている。
【００２１】
そして、図１（ｂ）中実線で示すように、ソレノイド３が非励磁状態にあるときには、可動部７及び支持板１３は、段付弾性板２１、２１自身のバネ力によって、図１（ｂ）中上方に付勢されている。但し、その付勢量は上記ストッパーシャフト４１に係合されているストッパーリング４５によって一定量に規制されている。又、ソレノイド３が励磁された場合には、可動部７及び支持板１３が段付弾性板２１、２１自身のバネ力に抗して、図１（ｂ）中下方に付勢される。それによって、段付弾性板２１、２１の座屈部材２５、２５が座屈し、その結果、段付弾性板２１、２１の変位拡大部材２７、２７が相互に接近する方向に変位する。それによって、図示しないワークを把持するものである{図１（ｂ）中仮想線で示すように} 。
【００２２】
又、図１（ｂ）に示すように、ソレノイド３に電流の流れていない初期状態において、一対の段付弾性板２１、２１に対しては、支持板１３により僅かに与圧が掛けられている。この与圧によって段付弾性板２１、２１の下部の座屈部材２５、２５は、図１（ｂ）において、外側に僅かに反らされている。この僅かな反りにより座屈方向を決めることができるものである。この場合、ソレノイド３に電流を流し支持板１３によりさらに段付弾性板２１、２１の下部の座屈部材２５、２５をさらに圧縮すると、さらに大きな外側への反りが生じることになる。図１（ｂ）では仮想線によりこの状態を示している。
【００２３】
この与圧の設定は、図１（ｂ）に示されているように、ソレノイドハウジング１の上部に取り付けられているストッパー用シャフト４１の上部に取り付けられているストッパーリング４５により、支持板１３の図１（ｂ）中上方向への移動を制限していることにより実現されている。すなわち、ソレノイドハウジング１の支持溝３１と支持板１３の支持溝１７との間の距離が段付弾性板２１、２１の下部の座屈部材２５、２５の長さより短いことにより与圧が掛かる構成になっている。
尚、反りの方向を決める方法としては、上記した方法以外に、例えば、上下の支持溝１７、３１の左右方向位置を僅かにずらし、それによって、段付弾性板２１の下部の座屈部材２５を傾ける方法が考えられる。
【００２４】
次に、上記ソレノイド（ソレノイドハウジング１、可動部７、コイル５を主構成とするソレノイド）３を駆動するための電源装置５１の構成に関して図３を参照して説明する。上記電源装置５１は、図３に示すように、２４ＶＤＣ電源５３、５ＶＤＣ電源５５、リレー５７、タイマー５９、キャパシタ（蓄電器）６１から構成されている。上記２４ＶＤＣ電源５３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。又、上記５ＶＤＣ電源５５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）
【００２５】
そして、励磁コイル５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７を吸引する。これに対して、可動部７が着座部９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３をより小型化させることができる。
【００２６】
上記過励磁と通常励磁の切替は上記リレー５７とタイマー５９によって行われる。つまり、タイマー５９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５７を動作させてその接点５７ａ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５７として有接点（接点５７ａ）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。
【００２７】
本実施の形態のような有接点のリレー５７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７が戻ってしまうことになる。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、励磁コイル５にキャパシタ（蓄電器）６１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。
【００２９】
本実施の形態の場合には、既に説明したように、復帰ばね機能を持つ変換部材として段付弾性板２１、２１を用いることにより、変換部材と別に復帰用のばね部品を別途要することのない構成にしているので、グリッパの小型化を可能な構成になっている。又、段付弾性板２１、２１は略線形のばね特性を示すものであり、すなわち、変形量が大きければ大きい程その復元力（ばね力）が大きくなるように構成されているので、元の形状にスムーズに戻ることができるものである。
【００３０】
又、段付弾性板２１、２１が変形することにより、駆動源であるソレノイド３についてもこれを高効率で用いることができるものである。それを図６を参照して説明する。図６は横軸にギャップ１１の量（ｍｍ）をとり、縦軸にソレノイド３の吸引力と段付弾性板２１のばね反力をとって、両者の関係を示した図である。図６中線図ａがソレノイド３の吸引力を示していて、線図ｂが段付弾性板２１のばね反力を示している。
【００３１】
図６に示すように、ソレノイド３の駆動力（吸引力）は一定ではなく、ギャップ１１が狭くなればなる程急激に増大する。又、略線形のばね特性を備えた段付弾性板２１のばね反力もソレノイド３と同様にギャップ１１が小さくなると（変形量が大きくなると）大きくなる。したがって、図６に示すように、段付弾性板２１の変形が小さい時にはばね反力も小さく、変形に必要とされる駆動力（ソレノイド３の吸引力）も小さくて済む。一方、段付弾性板２１の変形が大きくなると、変形に必要とされる駆動力（ソレノイド３吸引力）としても大きなものが必要となる。つまり、略線形のばね特性を備えた段付弾性板２１を用いることによりソレノイド３の吸引力をより有効に用いることができ、ソレノイド３の消費電力の低減を図ることができ、且つ、小型化が実現可能となる。
【００３２】
又、変換部材として板状の段付弾性板２１を用いることで、図１（ｂ）中左右方向の剛性は低く、図１（ｂ）中紙面に直交する方向には高い剛性となっている。それによって、図１（ｂ）中左右方向にのみに変形するよう規制することができ、いわゆる弾性案内を構成することができる。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。
【００３３】
以上の構成を基にその作用を説明する。まず、図１（ｂ）において、ソレノイド３のコイル５に通電すると、可動部７は一対の段付弾性部材２１、２１の弾性復帰力に抗して、図１（ｂ）中下方に移動する。それによって、一対の段付弾性板２１、２１の座屈部材２５、２５が圧縮されると、座屈部材２５、２５は図１（ｂ）中外側に凸の状態で反ることになる。図１（ｂ）の仮想線はその反った状態を示している。又、一対の段付弾性板２１、２１の座屈部材２５、２５が僅かに圧縮されて反ると、その端部、すなわち、変位拡大部材２７、２７は回転することになる。その様子を示したのが、図１（ｂ）の仮想線である。
【００３４】
上記変位拡大部材２７の回転を図２（ｂ）を参照して詳細に説明する。図２（ｂ）に示すように、変位拡大部材２７の下端ｂ部が角度θだけ回転すると、この時変位拡大部材２７の上端ａ部は図２（ｂ）中左右方向に大きな変位δを生じることになる。その変位δと回転角θとの関係は次の式（ＩＩ）で示される。
δ ＝ Ｌ×ｓｉｎθ―――（ＩＩ）
但し、
δ： 段付弾性板上部端の変位
Ｌ： 段付弾性板上部の長さ
θ： 段付弾性板下部の圧縮座屈時の下部端の回転角
【００３５】
すなわち、一対の段付弾性板２１、２１は、下部の座屈部材２５、２５の圧縮座屈によって、上部の変位拡大部材２７、２７の下端の回転（θ）を生じさせ、変位拡大部材２７、２７の上部はその回転に基づいてさらに大きな変位（δ）を生じさせるものである。そして、上記一対の段付弾性板２１、２１の上部の変位拡大部材２７、２７の先端が相互に接近する方向に移動することにより、図示しないワークが把持されることになる。
【００３６】
逆に、ソレノイド３への電流を遮断することにより、一対の段付弾性板２１、２１の下部、すなわち、座屈部材２５、２５はそのバネ復元力により圧縮されている状態から伸びることになる。それによって、支持板１３を押上げて初期状態の略真直ぐな状態へ復帰する。これは図１（ａ）において実線で示されている初期状態である。この時、この一対の段付弾性板２１、２１の上部の変位拡大部材２７、２７の間にワークがあれば把持が解放されることになる。
【００３７】
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、変換部材として、座屈部材２５と変位拡大部材２７を一体化させた段付弾性板２１を使用するようにしているので、大きな変位を出すのに適さない駆動源であるソレノイド３の使用が可能となり、それによって、グリッパの小型化を図ることができる。
又、上記したように座屈部材２５と変位拡大部材２７を一体化させた段付弾性板２１を使用するようにしているので、部品点数の削減と構成簡略化を図ることができる。
又、この実施の形態に示されているように、復帰ばね機能を持つ段付弾性板２１、２１を用いることにより、大きな変位を生じさせるための回転を起こさせるだけでなく、段付弾性板２１、２１とは別に復帰用のばね部品を設けることを不要とすることができ、グリッパの小型化の実現を可能にしている。
又、この実施の形態においては、一対の段付弾性板２１、２１に対して与圧を掛けるようにしている。それによって、座屈時における最初の変形モード（圧縮変形）は既にパスされているので、速やかに撓み変形モードに移行することになる。
又、座屈部材２５、２５は与圧下では略線形のばね特性を示すこととなり、変形量が大きければ大きい程その復元力（ばね力）が大きくなり、その結果、ソレノイド３の励磁を解除した場合にも、スムーズに元の形状に戻ることができる。
又、略線形のばね特性を提供することができるので、駆動源であるソレノイド３も高効率で用いることができる。すなわち、前述したように、ソレノイド３の駆動力（吸引力）は一定ではなく、ギャップ１１が狭くなればなる程急激に増大する。一方、略線形のばね特性もソレノイド３と同様にギャップ１１が小さくなると（圧縮量が大きくなると）ばね反力は大きくなる。したがって、図６に示すように、ばねの変形の小さい時にはばね反力も小さく、変形に必要とする駆動力（ソレノイド３の吸引力）も小さくて良い。一方、ばねの変形が大きくなると、変形に必要とする駆動力（ソレノイド３の吸引力）も大きなものが必要になる。そして、図６に示すように、略線形のばね特性を持つ段付弾性板２１、２１を用いることにより、ソレノイド３の吸引力をより有効に用いることができ、ソレノイド３の消費電力低減及び小型化が実現可能となる。
又、一対の段付弾性板２１、２１を支持する溝として、略半円形状の支持溝１７、３１がソレノイドハウジング１上部と支持板１３の下部に設けられているので、段付弾性板２１、２１の座屈部材２５、２５は圧縮によりその端部が図１（ｂ）中左右方向に滑らず滑らかに回転することになる。
尚、これら支持溝１７、３１としては、略半円形状のものに限定されるものではなく、例えば、略楔形状のものであっても同様の効果を奏する。
又、段付弾性板２１、２１の下部の座屈部材２５、２５の下端の回転に伴い、一体となっている段付弾性板の上部の変位拡大部材２７、２７も大きく回転することになるが、その際、変位拡大部材２７、２７の上部が支持板１３と干渉しないように、支持板１３には窓１９、１９が開けられている。この窓１９、１９の幅（図１（ａ）中上下方向の窓幅）は段付弾性板２１、２１の上部の変位拡大部材２７、２７の幅よりは僅かに大きくなっているので、変位拡大部材２７、２７の回転が損なわれることはない。
又、一対の段付弾性板２１、２１は、図１（ｂ）中紙面面内方向には剛性は低く、図１（ｂ）中紙面に直角方向には剛性が高くなっているので、紙面面内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ガイドも省くことができている。
【００３８】
尚、この実施の形態では把持機能のある段付弾性板２１を２個用いているが、ワークにより、１個又は３個以上を用いる場合もある。
このように、この第１の実施の形態では、ギヤやカム等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、ギヤやカム等の摩擦も無く、摩擦ロスによる機械効率低下も少なく、小型化が実現できるばかりでなく、復帰ばね機能や変位拡大機能等を持つ段付弾性板や駆動源としてソレノイドを用いることにより、さらに小型化と低消費電力化も実現可能である。
【００３９】
次に、図７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、一対の段付弾性板２１、２１を与圧によって外側に僅かに反らせていたが、この第２の実施の形態の場合には、その逆に、内側に反らすようにしたものである。
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。
【００４０】
小型で剛性の低いものであれば、初期の与圧状態での反り方向の反転は指などで押すことにより容易に実施できる。すなわち、全く同じ部材、構成にて段付弾性板２１、２１の開閉方向をどちらにも設定できるものであり、開閉方向により２種類のグリッパを準備する必要はない。
因みに、この実施の形態の場合には、図７（ｂ）に示されているように、ソレノイド３に電流を流すことにより、ソレノイド３の可動部７はソレノイド３のギャップ１１を狭くする方向、すなわち、図７（ｂ）中下向きに動く。それによって、可動部７に接合されている支持板１３も下向きに動くことになり、段付弾性板２１、２１の下部の座屈部材２５、２５は圧縮される。座屈部材２５、２５が圧縮されることにより、段付弾性板２１、２１は、図７（ｂ）にて内側へ反ることになり、段付弾性板２１、２１の下部の座屈部材２５、２５の端部は回転し、段付弾性２１、２１の上部の変位拡大部材２７、２７も回転することになり、大きな図中左右方向の変位が生じ、２つの段付弾性板２１、２１の上部の間隔が広くなる。この２つの段付弾性板２１、２１上部の間にワークがあれば把持が解放されることになる。ソレノイド３の電流を流すことを止めれば、段付弾性板２１、２１の下部は、そのバネ復元力により圧縮されている状態から伸び、支持板１３を押上げ、初期状態のほぼ真直ぐな状態へ復帰する。これは図７（ｂ）にて実線で示されている初期状態である。この時、この２つの段付弾性板２１、２１上部の間にワークがあれば把持されることになる。
【００４１】
したがって、前記第１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、本願発明は前記第１、第２の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、前記第１、第２の実施の形態では、変換部材として段付弾性板を例に挙げて説明しているが、その形状としては様々なものが想定される。
又、前記第１、第２の実施の形態では、ソレノイド可動部先端及びそれに対応するハウジング着座部にテーパを形成しているが、テーパを形成せず平坦にしても、ギャップ量を大きくとることはできないが、実施が可能であることはいうまでもない。
又、前記第１、第２の実施の形態の場合には、一対の変換部材を使用した例を説明したが、のワーク形状により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にできる場合もある。
又、駆動源としては、ソレノイドの実施の例を挙げているが、これはあくまで一例であり、他の駆動方式を除外するものではない。
【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。
【符号の説明】
【００４４】
１ ソレノイドハウジング
３ ソレノイド
５ コイル
７ 可動部
１３ 支持板
２１ 段付弾性板（変換部材）
２３ 段付部
２５ 座屈部材
２７ 変位拡大部材
【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】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３４６９２４９号公報
【特許文献２】特開２００５−０５９１１８号公報
【特許文献３】特開２００６−０８２１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
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】
【００１３】
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、 駆動源と、上記駆動源により発生される運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する変換部材と、を具備し、上記変換部材は座屈部材と変位拡大部材とから構成されている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、上記座屈部材と変位拡大部材とを一体化させて上記変換部材とした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、上記変換部材は上記座屈部材と変位拡大部材の境界部が段付形状となってい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１記載のグリッパにおいて、上記座屈部材は略楔形状又は略半円形状の溝によって支持されてい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１記載のグリッパにおいて、上記変換部材は復帰ばね機能を持ってい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１記載のグリッパにおいて、上記座屈部材に与圧を作用させるようにした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、上記駆動源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。
【発明の効果】
【００１４】
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、 駆動源と、上記駆動源により発生される運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する変換部材と、を具備し、上記変換部材は座屈部材と変位拡大部材とから構成されているので、変換部材が小型化できると共に、大きな変位を出すのに適さない駆動源、例えば、ソレノイド等の使用が可能となり、それによって、グリッパの小型化を図ることができる。
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、上記座屈部材と変位拡大部材とを一体化させて上記変換部材とした構成になっているので、部品点数を減少させて構成の簡略化を図ることができる。
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、上記変換部材は上記座屈部材と変位拡大部材の境界部が段付形状となっているので、座屈部材と変位拡大部材とを一体化させても座屈部材の支持が容易にできる。
又、請求項４によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記座屈部材は略楔形状又は略半円形状の溝によって支持されているので、座屈部材が座屈する際、その端部は滑ることなく円滑に回転することができ、それによって、変位拡部材側の動作も円滑なものとなる。
又、請求項５によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記変換部材は復帰ばね機能を持っているので、別途、復帰のための部材を設置する必要はなく、構成の簡略化と部品点数の減少を図ることができる。
又、請求項６によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記座屈部材に与圧を作用させるようにしたので、座屈の方向を明確にすることができ、より安定した動作を提供することができる。
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、上記駆動源としてソレノイドを用いるようにしているので、グリッパの小型化を効果的に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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、図１（ｃ）は図１（ａ）のｃ−ｃ断面図、図１（ｄ）はグリッパの構成要素である支持板と段付弾性板との関係を支持板の下面側からみて示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図２（ａ）は変換部材の構成を示す正面図、図２（ｂ）は変換部材の作用を示す側面図である。
【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１の実施の形態を示す図で、ばね反力とギャップ量の関係を示す特性図である。
【図７】本発明の第２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、図７（ｃ）は図７（ａ）のｃ−ｃ断面図、図７（ｄ）はグリッパの構成要素である支持板と段付弾性板との関係を支持板の下面側からみて示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１乃至図６を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。まず、ソレノイドハウジング１があり、このソレノイドハウジング１は略中空円筒形状をなしていて、底板１ａと、天板１ｂと、側壁１ｃとから構成されている。このソレノイドハウジング１内には、駆動源としてのソレノイド３が収容・配置されている。上記ソレノイド３は、コイル５と、このコイル５の内周側に配置された可動部７とから構成されている。上記可動部７の先端部｛図１（ｂ）中下端｝はテーパ部７ａとなっていて、先細の形状になっている。又、上記可動部７のテーパ部７ａに対向する上記ソレノイドハウジング１側には着座部９が設置されている。この着座部９にもテーパ部９ａが形成されている。上記可動部７のテーパ部７ａと受け部９のテーパ部９ａとの間にはギャップ１１が形成されている。
【００１７】
上記可動部７は軸形状をなしていて、上記ソレノイドハウジング１の天板１ｂの中心に設けられた開口部１ｄを介して天板１ｃの上方に突出・配置されている。上記可動部７の上端部には支持板１３が設置されている。上記支持板１３は、図１（ａ）に示すように、円板形状をなしている。上記支持板１３の左右両側部には一対の窓１９、１９が夫々形成されており、それを貫通して変位拡大部材２７が支持板１３上方へ伸びている。図１（ａ）にて窓１９、１９の上下部で支持板１３の裏面部には半円形状の支持溝１７、１７が形成されている。この支持溝１７、１７には後述する段付弾性板２１の段付部２３が支持されている。
【００１８】
上記支持板１３とソレノイドハウジング１との間には変換部材としての段付弾性板２１、２１が設置されている。この段付弾性板２１は、薄板の弾性材料、例えば、ステンレス鋼板やりん青銅板等から構成されていて、図２（ａ）に示すように、段付形状に打ち抜かれて形成されている。すなわち、図２（ａ）に示すように、上記段付弾性板２１は一枚の薄板であって段付形状をなしている。そして、段付部２３を境にして、図２（ａ）中下部が座屈部材２５であり、上部が変位拡大部材２７となっている。このように、座屈部材２５と変位拡大部材２７とを一体化させて一枚の板材から構成することにより、構成の簡略化と部品点数の減少を図るようにしている。
尚、ここで用いている座屈部材２５は、荷重がある値に達すると撓み始めて変形容易な変形モード（撓み変形）に変わる分岐型の座屈現象を呈する部材である。
【００１９】
又、既に説明したソレノイドハウジング１の天板１ｂには、上記支持板１３裏面に形成されている支持溝１７、１７に対応する箇所に一対の半円形状の支持溝３１、３１が形成されている。そして、上記段付弾性板２１、２１は、その変位拡大部材２５を、上記支持板１３の窓１９、１９を通して上方に突出・配置させ、段付部２３を支持板１３の下面に設けられた支持溝１７、１７に当接させると共に、座屈部材２３の下端を、ソレノイドハウジング１側の一対の支持溝３１、３１内に挿入させた状態で設置されている。
【００２０】
又、上記ソレノイドハウジング１の天板１ｂの所定位置にはストッパー用シャフト４１が取り付けられている。このストッパー用シャフト４１の上端は、上記支持板１３に形成された貫通孔４３を貫通・配置されていて、その上端の溝にはストッパーリング４５が取り付けられている。
【００２１】
そして、図１（ｂ）中実線で示すように、ソレノイド３が非励磁状態にあるときには、可動部７及び支持板１３は、段付弾性板２１、２１自身のバネ力によって、図１（ｂ）中上方に付勢されている。但し、その付勢量は上記ストッパーシャフト４１に係合されているストッパーリング４５によって一定量に規制されている。又、ソレノイド３が励磁された場合には、可動部７及び支持板１３が段付弾性板２１、２１自身のバネ力に抗して、図１（ｂ）中下方に付勢される。それによって、段付弾性板２１、２１の座屈部材２５、２５が座屈し、その結果、段付弾性板２１、２１の変位拡大部材２７、２７が相互に接近する方向に変位する。それによって、図示しないワークを把持するものである{図１（ｂ）中仮想線で示すように} 。
【００２２】
又、図１（ｂ）に示すように、ソレノイド３に電流の流れていない初期状態において、一対の段付弾性板２１、２１に対しては、支持板１３により僅かに与圧が掛けられている。この与圧によって段付弾性板２１、２１の下部の座屈部材２５、２５は、図１（ｂ）において、外側に僅かに反らされている。この僅かな反りにより座屈方向を決めることができるものである。この場合、ソレノイド３に電流を流し支持板１３によりさらに段付弾性板２１、２１の下部の座屈部材２５、２５をさらに圧縮すると、さらに大きな外側への反りが生じることになる。図１（ｂ）では仮想線によりこの状態を示している。
【００２３】
この与圧の設定は、図１（ｂ）に示されているように、ソレノイドハウジング１の上部に取り付けられているストッパー用シャフト４１の上部に取り付けられているストッパーリング４５により、支持板１３の図１（ｂ）中上方向への移動を制限していることにより実現されている。すなわち、ソレノイドハウジング１の支持溝３１と支持板１３の支持溝１７との間の距離が段付弾性板２１、２１の下部の座屈部材２５、２５の長さより短いことにより与圧が掛かる構成になっている。
尚、反りの方向を決める方法としては、上記した方法以外に、例えば、上下の支持溝１７、３１の左右方向位置を僅かにずらし、それによって、段付弾性板２１の下部の座屈部材２５を傾ける方法が考えられる。
【００２４】
次に、上記ソレノイド（ソレノイドハウジング１、可動部７、コイル５を主構成とするソレノイド）３を駆動するための電源装置５１の構成に関して図３を参照して説明する。上記電源装置５１は、図３に示すように、２４ＶＤＣ電源５３、５ＶＤＣ電源５５、リレー５７、タイマー５９、キャパシタ（蓄電器）６１から構成されている。上記２４ＶＤＣ電源５３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。又、上記５ＶＤＣ電源５５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）
【００２５】
そして、励磁コイル５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７を吸引する。これに対して、可動部７が着座部９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３をより小型化させることができる。
【００２６】
上記過励磁と通常励磁の切替は上記リレー５７とタイマー５９によって行われる。つまり、タイマー５９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５７を動作させてその接点５７ａ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５７として有接点（接点５７ａ）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。
【００２７】
本実施の形態のような有接点のリレー５７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７が戻ってしまうことになる。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、励磁コイル５にキャパシタ（蓄電器）６１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。
【００２９】
本実施の形態の場合には、既に説明したように、復帰ばね機能を持つ変換部材として段付弾性板２１、２１を用いることにより、変換部材と別に復帰用のばね部品を別途要することのない構成にしているので、グリッパの小型化を可能な構成になっている。又、段付弾性板２１、２１は略線形のばね特性を示すものであり、すなわち、変形量が大きければ大きい程その復元力（ばね力）が大きくなるように構成されているので、元の形状にスムーズに戻ることができるものである。
【００３０】
又、段付弾性板２１、２１が変形することにより、駆動源であるソレノイド３についてもこれを高効率で用いることができるものである。それを図６を参照して説明する。図６は横軸にギャップ１１の量（ｍｍ）をとり、縦軸にソレノイド３の吸引力と段付弾性板２１のばね反力をとって、両者の関係を示した図である。図６中線図ａがソレノイド３の吸引力を示していて、線図ｂが段付弾性板２１のばね反力を示している。
【００３１】
図６に示すように、ソレノイド３の駆動力（吸引力）は一定ではなく、ギャップ１１が狭くなればなる程急激に増大する。又、略線形のばね特性を備えた段付弾性板２１のばね反力もソレノイド３と同様にギャップ１１が小さくなると（変形量が大きくなると）大きくなる。したがって、図６に示すように、段付弾性板２１の変形が小さい時にはばね反力も小さく、変形に必要とされる駆動力（ソレノイド３の吸引力）も小さくて済む。一方、段付弾性板２１の変形が大きくなると、変形に必要とされる駆動力（ソレノイド３吸引力）としても大きなものが必要となる。つまり、略線形のばね特性を備えた段付弾性板２１を用いることによりソレノイド３の吸引力をより有効に用いることができ、ソレノイド３の消費電力の低減を図ることができ、且つ、小型化が実現可能となる。
【００３２】
又、変換部材として板状の段付弾性板２１を用いることで、図１（ｂ）中左右方向の剛性は低く、図１（ｂ）中紙面に直交する方向には高い剛性となっている。それによって、図１（ｂ）中左右方向にのみに変形するよう規制することができ、いわゆる弾性案内を構成することができる。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。
【００３３】
以上の構成を基にその作用を説明する。まず、図１（ｂ）において、ソレノイド３のコイル５に通電すると、可動部７は一対の段付弾性部材２１、２１の弾性復帰力に抗して、図１（ｂ）中下方に移動する。それによって、一対の段付弾性板２１、２１の座屈部材２５、２５が圧縮されると、座屈部材２５、２５は図１（ｂ）中外側に凸の状態で反ることになる。図１（ｂ）の仮想線はその反った状態を示している。又、一対の段付弾性板２１、２１の座屈部材２５、２５が僅かに圧縮されて反ると、その端部、すなわち、変位拡大部材２７、２７は回転することになる。その様子を示したのが、図１（ｂ）の仮想線である。
【００３４】
上記変位拡大部材２７の回転を図２（ｂ）を参照して詳細に説明する。図２（ｂ）に示すように、変位拡大部材２７の下端ｂ部が角度θだけ回転すると、この時変位拡大部材２７の上端ａ部は図２（ｂ）中左右方向に大きな変位δを生じることになる。その変位δと回転角θとの関係は次の式（ＩＩ）で示される。
δ ＝ Ｌ×ｓｉｎθ―――（ＩＩ）
但し、
δ： 段付弾性板上部端の変位
Ｌ： 段付弾性板上部の長さ
θ： 段付弾性板下部の圧縮座屈時の下部端の回転角
【００３５】
すなわち、一対の段付弾性板２１、２１は、下部の座屈部材２５、２５の圧縮座屈によって、上部の変位拡大部材２７、２７の下端の回転（θ）を生じさせ、変位拡大部材２７、２７の上部はその回転に基づいてさらに大きな変位（δ）を生じさせるものである。そして、上記一対の段付弾性板２１、２１の上部の変位拡大部材２７、２７の先端が相互に接近する方向に移動することにより、図示しないワークが把持されることになる。
【００３６】
逆に、ソレノイド３への電流を遮断することにより、一対の段付弾性板２１、２１の下部、すなわち、座屈部材２５、２５はそのバネ復元力により圧縮されている状態から伸びることになる。それによって、支持板１３を押上げて初期状態の略真直ぐな状態へ復帰する。これは図１（ａ）において実線で示されている初期状態である。この時、この一対の段付弾性板２１、２１の上部の変位拡大部材２７、２７の間にワークがあれば把持が解放されることになる。
【００３７】
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、変換部材として、座屈部材２５と変位拡大部材２７を一体化させた段付弾性板２１を使用するようにしているので、大きな変位を出すのに適さない駆動源であるソレノイド３の使用が可能となり、それによって、グリッパの小型化を図ることができる。
又、上記したように座屈部材２５と変位拡大部材２７を一体化させた段付弾性板２１を使用するようにしているので、部品点数の削減と構成簡略化を図ることができる。
又、この実施の形態に示されているように、復帰ばね機能を持つ段付弾性板２１、２１を用いることにより、大きな変位を生じさせるための回転を起こさせるだけでなく、段付弾性板２１、２１とは別に復帰用のばね部品を設けることを不要とすることができ、グリッパの小型化の実現を可能にしている。
又、この実施の形態においては、一対の段付弾性板２１、２１に対して与圧を掛けるようにしている。それによって、座屈時における最初の変形モード（圧縮変形）は既にパスされているので、速やかに撓み変形モードに移行することになる。
又、座屈部材２５、２５は与圧下では略線形のばね特性を示すこととなり、変形量が大きければ大きい程その復元力（ばね力）が大きくなり、その結果、ソレノイド３の励磁を解除した場合にも、スムーズに元の形状に戻ることができる。
又、略線形のばね特性を提供することができるので、駆動源であるソレノイド３も高効率で用いることができる。すなわち、前述したように、ソレノイド３の駆動力（吸引力）は一定ではなく、ギャップ１１が狭くなればなる程急激に増大する。一方、略線形のばね特性もソレノイド３と同様にギャップ１１が小さくなると（圧縮量が大きくなると）ばね反力は大きくなる。したがって、図６に示すように、ばねの変形の小さい時にはばね反力も小さく、変形に必要とする駆動力（ソレノイド３の吸引力）も小さくて良い。一方、ばねの変形が大きくなると、変形に必要とする駆動力（ソレノイド３の吸引力）も大きなものが必要になる。そして、図６に示すように、略線形のばね特性を持つ段付弾性板２１、２１を用いることにより、ソレノイド３の吸引力をより有効に用いることができ、ソレノイド３の消費電力低減及び小型化が実現可能となる。
又、一対の段付弾性板２１、２１を支持する溝として、略半円形状の支持溝１７、３１がソレノイドハウジング１上部と支持板１３の下部に設けられているので、段付弾性板２１、２１の座屈部材２５、２５は圧縮によりその端部が図１（ｂ）中左右方向に滑らず滑らかに回転することになる。
尚、これら支持溝１７、３１としては、略半円形状のものに限定されるものではなく、例えば、略楔形状のものであっても同様の効果を奏する。
又、段付弾性板２１、２１の下部の座屈部材２５、２５の下端の回転に伴い、一体となっている段付弾性板の上部の変位拡大部材２７、２７も大きく回転することになるが、その際、変位拡大部材２７、２７の上部が支持板１３と干渉しないように、支持板１３には窓１９、１９が開けられている。この窓１９、１９の幅（図１（ａ）中上下方向の窓幅）は段付弾性板２１、２１の上部の変位拡大部材２７、２７の幅よりは僅かに大きくなっているので、変位拡大部材２７、２７の回転が損なわれることはない。
又、一対の段付弾性板２１、２１は、図１（ｂ）中紙面面内方向には剛性は低く、図１（ｂ）中紙面に直角方向には剛性が高くなっているので、紙面面内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ガイドも省くことができている。
【００３８】
尚、この実施の形態では把持機能のある段付弾性板２１を２個用いているが、ワークにより、１個又は３個以上を用いる場合もある。
このように、この第１の実施の形態では、ギヤやカム等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、ギヤやカム等の摩擦も無く、摩擦ロスによる機械効率低下も少なく、小型化が実現できるばかりでなく、復帰ばね機能や変位拡大機能等を持つ段付弾性板や駆動源としてソレノイドを用いることにより、さらに小型化と低消費電力化も実現可能である。
【００３９】
次に、図７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、一対の段付弾性板２１、２１を与圧によって外側に僅かに反らせていたが、この第２の実施の形態の場合には、その逆に、内側に反らすようにしたものである。
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。
【００４０】
小型で剛性の低いものであれば、初期の与圧状態での反り方向の反転は指などで押すことにより容易に実施できる。すなわち、全く同じ部材、構成にて段付弾性板２１、２１の開閉方向をどちらにも設定できるものであり、開閉方向により２種類のグリッパを準備する必要はない。
因みに、この実施の形態の場合には、図７（ｂ）に示されているように、ソレノイド３に電流を流すことにより、ソレノイド３の可動部７はソレノイド３のギャップ１１を狭くする方向、すなわち、図７（ｂ）中下向きに動く。それによって、可動部７に接合されている支持板１３も下向きに動くことになり、段付弾性板２１、２１の下部の座屈部材２５、２５は圧縮される。座屈部材２５、２５が圧縮されることにより、段付弾性板２１、２１は、図７（ｂ）にて内側へ反ることになり、段付弾性板２１、２１の下部の座屈部材２５、２５の端部は回転し、段付弾性２１、２１の上部の変位拡大部材２７、２７も回転することになり、大きな図中左右方向の変位が生じ、２つの段付弾性板２１、２１の上部の間隔が広くなる。この２つの段付弾性板２１、２１上部の間にワークがあれば把持が解放されることになる。ソレノイド３の電流を流すことを止めれば、段付弾性板２１、２１の下部は、そのバネ復元力により圧縮されている状態から伸び、支持板１３を押上げ、初期状態のほぼ真直ぐな状態へ復帰する。これは図７（ｂ）にて実線で示されている初期状態である。この時、この２つの段付弾性板２１、２１上部の間にワークがあれば把持されることになる。
【００４１】
したがって、前記第１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、本願発明は前記第１、第２の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、前記第１、第２の実施の形態では、変換部材として段付弾性板を例に挙げて説明しているが、その形状としては様々なものが想定される。
又、前記第１、第２の実施の形態では、ソレノイド可動部先端及びそれに対応するハウジング着座部にテーパを形成しているが、テーパを形成せず平坦にしても、ギャップ量を大きくとることはできないが、実施が可能であることはいうまでもない。
又、前記第１、第２の実施の形態の場合には、一対の変換部材を使用した例を説明したが、のワーク形状により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にできる場合もある。
又、駆動源としては、ソレノイドの実施の例を挙げているが、これはあくまで一例であり、他の駆動方式を除外するものではない。
【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。
【符号の説明】
【００４４】
１ ソレノイドハウジング
３ ソレノイド
５ コイル
７ 可動部
１３ 支持板
２１ 段付弾性板（変換部材）
２３ 段付部
２５ 座屈部材
２７ 変位拡大部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、上記駆動源により発生される運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する変換部材と、を具備し、
上記変換部材は座屈部材と変位拡大部材とから構成されている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、
上記座屈部材と変位拡大部材とを一体化させて上記変換部材とした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、
上記変換部材は上記座屈部材と変位拡大部材の境界部が段付形状となっていることを特徴とするグリッパ。
【請求項４】
請求項１記載のグリッパにおいて、
上記座屈部材は略楔形状又は略半円形状の溝によって支持されていることを特徴とするグリッパ。
【請求項５】
請求項１記載のグリッパにおいて、
上記座屈部材は復帰ばね機能を持っていることを特徴とするグリッパ。
【請求項６】
請求項１記載のグリッパにおいて、
上記座屈部材に与圧を作用させるようにした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、
上記駆動源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１】
駆動源と、上記駆動源により発生される運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する変換部材と、を具備し、
上記変換部材は座屈部材と変位拡大部材とから構成されている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、
上記座屈部材と変位拡大部材とを一体化させて上記変換部材とした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、
上記変換部材は上記座屈部材と変位拡大部材の境界部が段付形状となっていることを特徴とするグリッパ。
【請求項４】
請求項１記載のグリッパにおいて、
上記座屈部材は略楔形状又は略半円形状の溝によって支持されていることを特徴とするグリッパ。
【請求項５】
請求項１記載のグリッパにおいて、
上記座屈部材は復帰ばね機能を持っていることを特徴とするグリッパ。
【請求項６】
請求項１記載のグリッパにおいて、
上記座屈部材に与圧を作用させるようにした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、
上記駆動源としてソレノイドを用いる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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１１５８７６（Ｐ２０１１−１１５８７６Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７４２９０（Ｐ２００９−２７４２９０）
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【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２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【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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