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把持部材と、を具備し、上記把持部材は反転にて形状安定なポジションを少なくとも２個持つものであり、それによって、簡単な構成で小型のグリッパを提供することができ、又、ギヤやカム等を使用した構成ではないので、摩擦もなく摩擦ロスによる機械効率低下も少ない。又、把持部材は少なくも２つの安定な形状を保持しているので、切り換えるときのみ通電すればよく、駆動源に対する通電時間を短くすることができる。
【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把持部材と、を具備し、上記把持部材は反転にて形状安定なポジションを少なくとも２個持つものであり、それによって、簡単な構成で小型のグリッパを提供することができ、又、ギヤやカム等を使用した構成ではないので、摩擦もなく摩擦ロスによる機械効率低下も少ない。又、把持部材は少なくも２つの安定な形状を保持しているので、切り換えるときのみ通電すればよく、駆動源に対する通電時間を短くすることができる。
【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】
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。すなわち、上記特許文献１に開示されている電動グリッパは、カム及び逆Ｖ字部材を用いなければならず、上記特許文献２に開示されている電動グリッパは、カム及びリニアガイドを用いなければならず、さらに、上記特許文献３に開示されている電動グリッパは、ウォームギヤとウォームホイールギヤ等を用いなければならず、何れの場合も部品点数が多いと共に装置が大型化してしまうことになる。
【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把持部材と、を具備し、上記把持部材は反転にて形状安定なポジションを少なくとも２個持つ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、上記把持部材は飛び移り座屈現象によって形状安定なポジションを少なくとも２個持つ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、上記把持部材として略ドーム形状の凸部を持つ座屈部材を用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。
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、把持又は解放への切替時の短時間のみに電流を流す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把持部材と、を具備し、上記把持部材は反転にて形状安定なポジションを少なくとも２個持つ構成になっているので、基本的には駆動源と把持部材のみでグリッパを構成しているので、構成の簡略化、装置の小型化を図ることができる。又、ギヤやカム等を使用した構成ではないので、摩擦もなく摩擦ロスによる機械効率低下も少ない。又、把持部材は少なくも２つの安定な形状を保持しているので、切り換えるときのみ通電すればよく、駆動源に対する通電時間を短くすることができる。
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、上記把持部材は飛び移り座屈現象によって形状安定なポジションを少なくとも２個持つ構成になっているので、比較的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、上記把持部材として略ドーム形状の凸部を持つ座屈部材を用いる構成になっているので、比較的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、上記駆動源としてソレノイドを用いるようにしているので、比較的簡単な構成で、大きな駆動力を得られ、小型化が容易となる。
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、把持又は解放への切替時の短時間のみに電流を流す構成になっているので、駆動源に対する通電時間を短くすることができ、省電力化及び小型化が実現できる。
【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）はグリッパの底面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、把持部材になる前のコ字状の板材を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図３（ａ）は把持部材の正面図、図３（ｂ）は把持部材の側面図、図３（ｃ）は把持部材の上面図、図３（ｄ）は把持部材の斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図で、図４（ａ）はグリッパの構成を示す平面図、図８（ｂ）は図４（ａ）のｂ−ｂ断面図、図４（ｃ）はグリッパの底面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す図で、図５（ａ）はグリッパの構成を示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のｂ−ｂ断面図、図５（ｃ）はグリッパの底面図である。
【図６】本発明の第４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、図６（ｃ）はグリッパの底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１乃至図３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１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）はグリッパ１の底面図である。まず、支持板３があり、この支持板３の図1（ｂ）中下側には、左右に２個ずつのソレノイド５、７、９、１１が設置されている。
【００１７】
上記ソレノイド５は、磁性材料製のハウジング５ａと、このハウジング５ａ内に収容・配置された励磁コイル５ｂと、この励磁コイル５ｂの内周側に移動可能に設置された鉄心としての可動体５ｃとから構成されている。上記可動体５ｃの先端とハウジング５ａの着座部５ｅとの間には隙間５ｄが形成されている。そして、上記励磁コイル５ｂに電流を流して励磁することにより、可動体５ｃが図１（ｂ）中左方向（上記隙間５ｄを埋める方向）に移動することになる。
【００１８】
上記ソレノイド７も上記ソレノイド５と同様の構成になっているが、その向きが左右逆向きになっている。すなわち、上記ソレノイド７は、ハウジング７ａと、このハウジング７ａ内に収容・配置された励磁コイル７ｂと、この励磁コイル７ｂの内周側に移動可能に設置された可動体７ｃとから構成されている。上記可動体７ｃの先端とハウジング７ａの着座部７ｅとの間には隙間７ｄが形成されている。そして、上記励磁コイル７ｂに電流を流して励磁することにより、可動体７ｃが図１（ａ）中右方向（上記隙間７ｄを埋める方向）に移動することになる。
【００１９】
上記ソレノイド９は、ハウジング９ａと、このハウジング９ａ内に収容・配置された励磁コイル９ｂと、この励磁コイル９ｂの内周側に移動可能に設置された可動体９ｃとから構成されている。上記可動体９ｃの先端とハウジング９ａの着座部９ｅとの間には隙間９ｄが形成されている。そして、上記励磁コイル９ｂに電流を流して励磁することにより、可動体９ｃが図１（ａ）中右方向（上記隙間９ｄを埋める方向）に移動することになる。
【００２０】
上記ソレノイド１１も上記ソレノイド９と同様の構成になっているが、その向きが左右逆向きになっている。すなわち、上記ソレノイド１１は、ハウジング１１ａと、このハウジング１１ａ内に収容・配置された励磁コイル１１ｂと、この励磁コイル１１ｂの内周側に移動可能に設置された可動体１１ｃとから構成されている。上記可動体１１ｃの先端とハウジング１１ａの着座部１１ｅとの間には隙間１１ｄが形成されている。そして、上記コイル１１ｂに電流を流して励磁することにより、可動体１１ｃが図１（ａ）中左方向（上記隙間１１ｄを埋める方向）に移動することになる。
【００２１】
上記支持板３の図１（ｂ）中下方であって、且つ、上記ソレノイド５、７とソレノイド９、１１との間には、一対の把持部材２１、２３が設置されている。上記把持部材２１、２３は、図２及び図３に示すような構成になっている。まず、図２に示すように、所定の大きさの平板をコ字形状にした板材２５を用意し、その二つの先端２５ａ、２５ｂを引き寄せて重ね、溶接（スポット溶接）や接着により接合する。それによって、図３に示すようなドーム形状をなす弾性体としての把持部材２１、２３を得るものである。
尚、把持部材２１、２３の材質としては、例えば、ステンレス鋼板やりん青銅板、等が好ましい材料として考えられるが、それらに限定されるものではない。
【００２２】
上記把持部材２１は、基部２１ａと、先端把持部２１ｂと、凸部２１ｃとを備えた構成になっていて、上記凸部２１ｃの部分が湾曲した状態で突出した形状になっている。又、中央部には開口部２１ｄが形成されている。そして、把持部材２１は上記基部２１ａを介して指示板３に固定されている。又、把持部材２１は二つの安定形状を備えており、一つは図３（ｂ）中実線で示す状態である。その状態から凸部２１ｃを図３（ｂ）中右方向に押圧すると、全体が反転して図中仮想線で示すような状態となる。この状態が二つ目の安定形状である。
尚、上記凸部２１ｃは把持部材２１が図３（ｂ）中実線で示す状態にあるときに突部として機能するものであり、これに対して、把持部材２１が図３（ｂ）中仮想線で示す状態にあるときには、凸部２１ｃの裏側が凸部２１ｃ´として機能することになる。
尚、把持部材２３も把持部材２１と同じ構成になっている。図中同一部分には符号２３に、ａ、ｂ、ｃ、ｄ符号を付して示すものとする。
【００２３】
上記反転の現象を力学的には「飛び移り座屈現象（スナップスルーバックリング）」と称している。すなわち、略ドーム形状をなす弾性体としての把持部材２１、２３は、「飛び移り座屈現象（スナップスルーバックリング）」による反転によって、２個の形状安定なポジションを持つことになる。
【００２４】
又、この実施の形態では、図２に示すように、コ字形状をなす板材２５の二つの先端２５ａ、２５ｂ接合することにより略ドーム形状をなす弾性体としての把持部材２１、２３を形成したが、それに限定されるものではない。例えば、プレス加工等の塑性加工によって成形する等、他の製作方法で製作することも考えられる。
【００２５】
上記把持部材２１はソレノイド５、７側に関係した状態で設置されている。すなわち、ソレノイド５の可動体５ｃの基端にはＬ字状の押圧部材３１が取り付けられていて、このＬ字状の押圧部材３１の先端は、図１（ｂ）中把持部材２１の凸部２１ｃの右側（外側）に配置されている。又、ソレノイド７の可動体７ｃの先端にも別のＬ字状の押圧部材３３が取り付けられている。このＬ字状の押圧部材３３はハウジング７ａを貫通した状態で設置されていて、その先端は図１（ａ）中上記把持部材２１の凸部２１ｃの左側（内側）に配置されている。
【００２６】
そして、ソレノイド５の励磁コイル５ｂを励磁することにより可動体５ｃが図１（ｂ）中左方向に移動すると、Ｌ字状の押圧部材３１が凸部２１ｃ近傍を図１（ｂ）中左方向に付勢する。それによって、把持部材２１は、図１（ｂ）中実線で示す状態から仮想線で示す状態に反転する。この状態が図示しないワークを把持する状態である。逆に、ソレノイド７の励磁コイル７ｂを励磁することにより可動体７ｃが図１（ｂ）中右方向に移動すると、Ｌ字状の押圧部材３３が凸部２１ｃ´近傍を図１（ａ）中右方向に付勢する。それによって、把持部材２１は図１（ｂ）中仮想線で示す状態から実線で示す状態に反転する。この状態が図示しないワークの把持を解除する状態である。
【００２７】
一方、上記把持部材２３はソレノイド９、１１側に関係した状態で設置されている。すなわち、ソレノイド９の可動体９ｃの基端にはＬ字状の押圧部材３５が取り付けられていて、このＬ字状の押圧部材３５の先端は、図１（ｂ）中凸部２３ｃの左側（外側）に配置されている。又、ソレノイド１１の可動体１１ｃの先端にも別のＬ字状の押圧部材３７が取り付けられている。このＬ字状の押圧部材３７はハウジング１１ａを貫通した状態で設置されていて、その先端は上記凸部２３ｃの図１（ｂ）中右側（内側）に配置されている。
【００２８】
そして、ソレノイド９の励磁コイル９ｂを励磁することにより可動体９ｃが図１（ａ）中右方向に移動すると、Ｌ字状の押圧部材３５が凸部２３ｃ近傍を図１（ａ）中右方向に付勢する。それによって、把持部材２３は図１（ｂ）中実線で示す状態から仮想線で示す状態に変位する。この状態が図示しないワークを把持する状態である。逆に、ソレノイド１１の励磁コイル１１ｂを励磁することにより可動体１１ｃが図１（ｂ）中左方向に移動すると、Ｌ字状の押圧部材３７が凸部２３ｃ´近傍を図１（ｂ）中左方向に付勢する。それによって、把持部材２３は図１（ｂ）中仮想線で示す状態から実線で示す状態に変位する。この状態が図示しないワークの把持を解除する状態である。
【００２９】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、図示しないワークを把持していないときには、図１（ｂ）中実線で示すような状態にある。その状態からソレノイド５、９の励磁コイル５ｂ、９ｂに電流を流して励磁する。それによって、ソレノイド５の可動体５ｃは図１（ｂ）中左方向に移動し、ソレノイド９の可動体９ｃは図１（ｂ）中右方向に移動する。そして、Ｌ字状の押圧部材３１によって把持部材２１の凸部２１ｃ近傍が図１（ｂ）中左方向に付勢され、一方、Ｌ字状の押圧部材３５によって把持部材２３の凸部２３ｃ近傍が図１（ｂ）中右方向に付勢される。その結果、把持部材２１、２３は図１（ｂ）中実線で示す状態から仮想線で示す状態に反転する。これによって、図示しないワークを把持することが可能になる。
尚、このときソレノイド５、９の励磁コイル５ｂ、９ｂに電流が流されるのは切り換え時のみである。これは、把持部材２１、２３が反転すると把持機能時の形状が安定的に保持されるからであり、励磁コイル５ｂ、９ｂへの通電を解除しても、把持部材２１、２３のその安定した形状が変わることはないからである。
【００３０】
次に、ワークの把持を解除する場合について説明する。この場合には、ソレノイド７、１１の励磁コイル７ｂ、１１ｂに電流を流して励磁する。それによって、ソレノイド７の可動体７ｃは図１（ｂ）中右方向に移動し、ソレノイド１１の可動体１１ｃは図１（ｂ）中左方向に移動する。そして、Ｌ字状の押圧部材３３によって把持部材２１の凸部２１ｃ´近傍が図１（ｂ）中右方向に付勢され、一方、Ｌ字状の押圧部材３７によって把持部材２３の凸部２３ｃ´近傍が図１（ａ）中左方向に付勢される。その結果、把持部材２１、２３は図１（ｂ）中仮想線で示す状態から実線で示す状態に変位する。これによって、図示しないワークの把持が解除されることになる。
尚、このときソレノイド７、１１の励磁コイル７ｂ、１１ｂに電流が流されるのは切り換え時のみである。これは、把持部材２１、２３が反転すると把持機能解除時の形状が安定的に保持されるからであり、励磁コイル７ｂ、１１への通電を解除しても、把持部材２１、２３のその安定した形状が変わることはないからである。
【００３１】
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、先に挙げた従来例のように、回転モータからの回転運動をカム、ギヤ、リニアガイド等を使用して直線運動に変換しているため、グリッパの構成が複雑化し、且つ、スペースを必要とする構成になっているため、その小型化が困難であった。これに対して、本実施の形態のグリッパ１は、ソレノイド５、７、９、１１と把持部材２１、２３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ので、その構成が簡単であり、且つ、小型化を図ることができるものである。
又、ギヤやカム等を使用した構成ではないので、摩擦もなく摩擦ロスによる機械効率低下も少ない。
又、本実施の形態において使用している把持部材２１、２３は、凸部２１ｃ、２３ｃの変位量に比べて、ワークを把持する先端把持部２１ｂ、２３ｂの変位量は大きく、つまり、変位拡大機能を得ることができる。この変位拡大機能によって、比較的小さなストロークで大きな駆動力を発生できるソレノイドを有効に利用でき、つまり、ソレノイドの可動部の小さな変位にて大きな把持ストロークを得ることができるものである。
尚、本実施の形態のように、把持部材２１、２３の凸部２１ｃ、２３ｃの近傍を押付けず、先端部２１ｂ、２３ｂに近い位置を押付けても反転させることはできるが、この場合には上記したような大きな変位拡大機能を利用することはできないものである。
又、ドーム形状をなす弾性体としての把持部材２１、２３は、２つの安定な形状を保持しているので、ソレノイド５、７、９、１１に電流を流し続けなくても、ドーム形状をなす弾性体のバネ反力によって、ワークの把持状態の継続或いは解放状態の継続が可能となる。よって、ワークの把持又は解放へ切り換えたい場合のみ電流を流せばよく、短時間の通電で済むことになる。それによって、大幅な省電力化が可能となる。
又、短時間通電で済むので、大電流を流すことが可能となり、ソレノイド５、７、９、１１等の駆動源を小型化することができる。
又、ドーム形状をなす弾性体としての把持部材２１、２３は、図１（ｂ）において、紙面に対して平行な方向に対しては剛性は低く、一方、紙面に直交する方向に対してはその剛性が高くなっているので、紙面に対して平行な方向にのみ変形するよう規制されることになり、いわゆる「弾性案内」を構成している。その結果、従来必要であったガイドを省くことができる。
【００３２】
次に、図４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、左右２個ずつのソレノイド５、７とソレノイド９、１１との間に、把持部材２１、２３を配置した構成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、左右２個ずつのソレノイド５、７とソレノイド９、１１の外側に把持部材２１、２３を配置した構成を示すものである。
尚、図中前記第１の実施の形態の場合と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。
【００３３】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、把持部材２１、２３は、図示しないワークを把持していないときには、図４（ｂ）中実線で示すような状態にある。その状態からソレノイド７、１１の励磁コイル７ｂ、１１ｂに電流を流して励磁する。それによって、ソレノイド７の可動体７ｃは図４（ｂ）中左方向に移動し、ソレノイド１１の可動体１１ｃは図４（ｂ）中右方向に移動する。そして、Ｌ字状の押圧部材３３によって把持部材２１の凸部２１ｃが図４（ｂ）中左方向に付勢され、一方、Ｌ字の押圧部材３７によって把持部材２３の凸部２３ｃが図４（ｂ）中右方向に付勢される。その結果、把持部材２１、２３は図４（ｂ）中実線で示す状態から仮想線で示す状態に変位する。これによって、図示しないワークを把持することが可能になる。
【００３４】
次に、ワークの把持を解除する場合について説明する。この場合には、ソレノイド５、９の励磁コイル５ｂ、９ｂに電流を流して励磁する。それによって、ソレノイドの可動体５ｃは図４（ｂ）中右方向に移動し、ソレノイド９の可動体９ｃは図４（ｂ）中左方向に移動する。そして、Ｌ字状の押圧部材３１によって把持部材２１の凸部２１ｃ´が図４（ｂ）中右方向に付勢され、一方、Ｌ字状の押圧部材３５によって把持部材２３の凸部２３ｃ´が図４（ｂ）中左方向に付勢される。その結果、把持部材２１、２３は図４（ｂ）中仮想線で示す状態から実線で示す状態に変位する。これによって、図示しないワークの把持が解除されることになる。
【００３５】
以上この第２の実施の形態の場合においても、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。又、左右２個ずつのソレノイド５、７とソレノイド９、１１の外側に把持部材２１、２３を配置した構成になっているので、把持部材２１、２３の間隔が大きくなり、より大きなワークの把持に好適な構成となる。
【００３６】
次に、図５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、第２の実施の形態の場合には、二つの把持部材２１、２３を使用した例を挙げて説明したが、この第３の実施の形態の場合には、１個の把持部材７１のみを使用した例を示すものである。以下、説明する。
【００３７】
図５（ａ）は本実施の形態によるグリッパ６１の構成を示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のｂ−ｂ断面図、図５（ｃ）はグリッパ６１の底面図である。まず、支持板６３があり、この支持板６３の図５（ｂ）中下側には、左右に１個ずつのソレノイド６５、６７が設置されている。
【００３８】
上記ソレノイド６５は、ハウジング６５ａと、このハウジング６５ａ内に収容・配置された励磁コイル６５ｂと、この励磁コイル６５ｂの内周側に移動可能に設置された可動体６５ｃとから構成されている。上記可動体６５ｃの先端とハウジング６５ａの着座部６５ｅとの間には隙間６５ｄが形成されている。そして、上記励磁コイル６５ｂに電流を流して励磁することにより、可動体６５ｃが図５（ｂ）中右方向（上記隙間６５ｄを埋める方向）に移動することになる。
【００３９】
上記ソレノイド６７も上記ソレノイド６５と同様の構成になっているが、その向きが左右逆向きになっている。すなわち、上記ソレノイド６７は、ハウジング６７ａと、このハウジング６７ａ内に収容・配置された励磁コイル６７ｂと、この励磁コイル６７ｂの内周側に移動可能に設置された可動体６７ｃとから構成されている。上記可動体６７ｃの先端とハウジング６７ａの着座部６７ｅとの間には隙間６７ｄが形成されている。そして、上記励磁コイル６７ｂに電流を流して励磁することにより、可動体６７ｃが図５（ｂ）中左方向（上記隙間６７ｄを埋める方向）に移動することになる。
【００４０】
上記支持板６３の図５（ｂ）中下面側であって、且つ、上記ソレノイド６５、６７の間には把持部材７１が設置されている。この例では支持板６３にスリット加工された溝部に把持部材７１の基部７１ａが挿入され接合されている。この把持部材７１は、前記第１、第２の実施の形態において説明した把持部材２１、２３と同じ構成のものであり、基部７１ａ、先端把持部７１ｂ、凸部７１ｃ（７１ｃ´）、開口部７１ｄとから構成されている。
【００４１】
既に説明したソレノイド６５、６７の可動体６５ｃ、６７ｃの先端には押圧部材７３、７５が夫々設けられていて、これら押圧部材７５、７７は、ハウジング６５ａ、６７ａを貫通して、上記把持部材７１の凸部７１ｃ（７１ｃ´）の位置に配置されている。又、既に説明したソレノイド６７のハウジング６７ａには把持用固定部材７７が取り付けられている。
【００４２】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、図示しないワークを把持していないときには、図５（ｂ）中実線で示す状態にある。この状態からワークを把持しようとする場合には、ソレノイド６７の励磁コイル６７ｂに電流を流して励磁する。それによって、可動体６７ｃが図５（ｂ）中左方向に移動する。そして、押圧部材７５によって把持部材７１の凸部７１ｃ´が、図５（ｂ）中左方向に付勢され、把持部材７１は図１（ｂ）中実線で示す状態から仮想線で示す状態に変位する。それによって、図示しないワークは把持部材７１と把持用固定部材７７とによって把持される。
【００４３】
これに対して、ワークの把持を解除しようとする場合には、ソレノイド６５の励磁コイル６５ｂに電流を流して励磁する。それによって、可動体６５ｃが図５（ｂ）中右方向に移動する。そして、押圧部材７３によって把持部材７１の凸部７１ｃ´が、図５（ｂ）中右方向に付勢され、把持部材７１は図５（ｂ）中仮想線で示す状態から実線で示す状態に変位する。それによって、図示しないワークの把持は解除される。
【００４４】
以上この第３の実施の形態の場合にも、前記第１、第２の実施の形態の場合と略同様の作用・効果を奏することができる。又、一方を把持用固定部材としたことにより、ソレノイドの個数も減少され、全体として部品点数の減少、構成の簡略化を図ることができる。
【００４５】
次に、図６を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。前記第３の実施の形態の場合には、押圧部材７３、７５によって、把持部材７１の凸部７１ｃ（７１ｃ´）の位置を押圧するように構成している。これに対して、この第４の実施の形態の場合には、凸部７１ｃに対してより先端側によった位置を押圧するように構成したものである。
尚、その他の構成は前記第３の実施の形態の場合と同じであり、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。
【００４６】
上記構成によると、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とともに、剛性が高い凸部７１ｃに対してより先端側に寄った位置を押圧するようにしているので、押付け変位量は僅かに増加するものの、モーメント力により反転が容易になるため、押圧する為の力が軽減されることになる。
【００４７】
尚、前記第１〜第４の実施の形態の場合には、略ドーム形状をなす弾性体としての把持部材を２個用いた例、１個用いた例を挙げて説明したが、それに限定されるものではない。例えば、略ドーム形状をなす弾性体としての把持部材を３個以上用いた構成でもよい。
因みに、略ドーム形状をなす弾性体としての把持部材を３個用いた場合としては、３個の把持部材を１２０°の位置に配置した、いわゆる「三つ爪」のような構成が想定される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明はグリッパに係り、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、例えは、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好適である。
【符号の説明】
【００４９】
１ グリッパ
３ 支持板
５ ソレノイド
７ ソレノイド
９ ソレノイド
１１ ソレノイド
２１ 把持部材
２１ａ 基部
２１ｂ 先端部
２１ｃ 凸部
２１ｄ 開口部
２３ 把持部材
２３ａ 基部
２３ｂ 先端部
２３ｃ 凸部
２３ｄ 開口部
【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】
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。すなわち、上記特許文献１に開示されている電動グリッパは、カム及び逆Ｖ字部材を用いなければならず、上記特許文献２に開示されている電動グリッパは、カム及びリニアガイドを用いなければならず、さらに、上記特許文献３に開示されている電動グリッパは、ウォームギヤとウォームホイールギヤ等を用いなければならず、何れの場合も部品点数が多いと共に装置が大型化してしまうことになる。
【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把持部材と、を具備し、上記把持部材は反転にて形状安定なポジションを少なくとも２個持つ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、上記把持部材は飛び移り座屈現象によって形状安定なポジションを少なくとも２個持つ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、上記把持部材として略ドーム形状の凸部を持つ座屈部材を用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。
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、把持又は解放への切替時の短時間のみに電流を流す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把持部材と、を具備し、上記把持部材は反転にて形状安定なポジションを少なくとも２個持つ構成になっているので、基本的には駆動源と把持部材のみでグリッパを構成しているので、構成の簡略化、装置の小型化を図ることができる。又、ギヤやカム等を使用した構成ではないので、摩擦もなく摩擦ロスによる機械効率低下も少ない。又、把持部材は少なくも２つの安定な形状を保持しているので、切り換えるときのみ通電すればよく、駆動源に対する通電時間を短くすることができる。
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、上記把持部材は飛び移り座屈現象によって形状安定なポジションを少なくとも２個持つ構成になっているので、比較的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、上記把持部材として略ドーム形状の凸部を持つ座屈部材を用いる構成になっているので、比較的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、上記駆動源としてソレノイドを用いるようにしているので、比較的簡単な構成で、大きな駆動力を得られ、小型化が容易となる。
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、把持又は解放への切替時の短時間のみに電流を流す構成になっているので、駆動源に対する通電時間を短くすることができ、省電力化及び小型化が実現できる。
【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）はグリッパの底面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、把持部材になる前のコ字状の板材を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図３（ａ）は把持部材の正面図、図３（ｂ）は把持部材の側面図、図３（ｃ）は把持部材の上面図、図３（ｄ）は把持部材の斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図で、図４（ａ）はグリッパの構成を示す平面図、図８（ｂ）は図４（ａ）のｂ−ｂ断面図、図４（ｃ）はグリッパの底面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す図で、図５（ａ）はグリッパの構成を示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のｂ−ｂ断面図、図５（ｃ）はグリッパの底面図である。
【図６】本発明の第４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、図６（ｃ）はグリッパの底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１乃至図３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１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）はグリッパ１の底面図である。まず、支持板３があり、この支持板３の図1（ｂ）中下側には、左右に２個ずつのソレノイド５、７、９、１１が設置されている。
【００１７】
上記ソレノイド５は、磁性材料製のハウジング５ａと、このハウジング５ａ内に収容・配置された励磁コイル５ｂと、この励磁コイル５ｂの内周側に移動可能に設置された鉄心としての可動体５ｃとから構成されている。上記可動体５ｃの先端とハウジング５ａの着座部５ｅとの間には隙間５ｄが形成されている。そして、上記励磁コイル５ｂに電流を流して励磁することにより、可動体５ｃが図１（ｂ）中左方向（上記隙間５ｄを埋める方向）に移動することになる。
【００１８】
上記ソレノイド７も上記ソレノイド５と同様の構成になっているが、その向きが左右逆向きになっている。すなわち、上記ソレノイド７は、ハウジング７ａと、このハウジング７ａ内に収容・配置された励磁コイル７ｂと、この励磁コイル７ｂの内周側に移動可能に設置された可動体７ｃとから構成されている。上記可動体７ｃの先端とハウジング７ａの着座部７ｅとの間には隙間７ｄが形成されている。そして、上記励磁コイル７ｂに電流を流して励磁することにより、可動体７ｃが図１（ａ）中右方向（上記隙間７ｄを埋める方向）に移動することになる。
【００１９】
上記ソレノイド９は、ハウジング９ａと、このハウジング９ａ内に収容・配置された励磁コイル９ｂと、この励磁コイル９ｂの内周側に移動可能に設置された可動体９ｃとから構成されている。上記可動体９ｃの先端とハウジング９ａの着座部９ｅとの間には隙間９ｄが形成されている。そして、上記励磁コイル９ｂに電流を流して励磁することにより、可動体９ｃが図１（ａ）中右方向（上記隙間９ｄを埋める方向）に移動することになる。
【００２０】
上記ソレノイド１１も上記ソレノイド９と同様の構成になっているが、その向きが左右逆向きになっている。すなわち、上記ソレノイド１１は、ハウジング１１ａと、このハウジング１１ａ内に収容・配置された励磁コイル１１ｂと、この励磁コイル１１ｂの内周側に移動可能に設置された可動体１１ｃとから構成されている。上記可動体１１ｃの先端とハウジング１１ａの着座部１１ｅとの間には隙間１１ｄが形成されている。そして、上記コイル１１ｂに電流を流して励磁することにより、可動体１１ｃが図１（ａ）中左方向（上記隙間１１ｄを埋める方向）に移動することになる。
【００２１】
上記支持板３の図１（ｂ）中下方であって、且つ、上記ソレノイド５、７とソレノイド９、１１との間には、一対の把持部材２１、２３が設置されている。上記把持部材２１、２３は、図２及び図３に示すような構成になっている。まず、図２に示すように、所定の大きさの平板をコ字形状にした板材２５を用意し、その二つの先端２５ａ、２５ｂを引き寄せて重ね、溶接（スポット溶接）や接着により接合する。それによって、図３に示すようなドーム形状をなす弾性体としての把持部材２１、２３を得るものである。
尚、把持部材２１、２３の材質としては、例えば、ステンレス鋼板やりん青銅板、等が好ましい材料として考えられるが、それらに限定されるものではない。
【００２２】
上記把持部材２１は、基部２１ａと、先端把持部２１ｂと、凸部２１ｃとを備えた構成になっていて、上記凸部２１ｃの部分が湾曲した状態で突出した形状になっている。又、中央部には開口部２１ｄが形成されている。そして、把持部材２１は上記基部２１ａを介して指示板３に固定されている。又、把持部材２１は二つの安定形状を備えており、一つは図３（ｂ）中実線で示す状態である。その状態から凸部２１ｃを図３（ｂ）中右方向に押圧すると、全体が反転して図中仮想線で示すような状態となる。この状態が二つ目の安定形状である。
尚、上記凸部２１ｃは把持部材２１が図３（ｂ）中実線で示す状態にあるときに突部として機能するものであり、これに対して、把持部材２１が図３（ｂ）中仮想線で示す状態にあるときには、凸部２１ｃの裏側が凸部２１ｃ´として機能することになる。
尚、把持部材２３も把持部材２１と同じ構成になっている。図中同一部分には符号２３に、ａ、ｂ、ｃ、ｄ符号を付して示すものとする。
【００２３】
上記反転の現象を力学的には「飛び移り座屈現象（スナップスルーバックリング）」と称している。すなわち、略ドーム形状をなす弾性体としての把持部材２１、２３は、「飛び移り座屈現象（スナップスルーバックリング）」による反転によって、２個の形状安定なポジションを持つことになる。
【００２４】
又、この実施の形態では、図２に示すように、コ字形状をなす板材２５の二つの先端２５ａ、２５ｂ接合することにより略ドーム形状をなす弾性体としての把持部材２１、２３を形成したが、それに限定されるものではない。例えば、プレス加工等の塑性加工によって成形する等、他の製作方法で製作することも考えられる。
【００２５】
上記把持部材２１はソレノイド５、７側に関係した状態で設置されている。すなわち、ソレノイド５の可動体５ｃの基端にはＬ字状の押圧部材３１が取り付けられていて、このＬ字状の押圧部材３１の先端は、図１（ｂ）中把持部材２１の凸部２１ｃの右側（外側）に配置されている。又、ソレノイド７の可動体７ｃの先端にも別のＬ字状の押圧部材３３が取り付けられている。このＬ字状の押圧部材３３はハウジング７ａを貫通した状態で設置されていて、その先端は図１（ａ）中上記把持部材２１の凸部２１ｃの左側（内側）に配置されている。
【００２６】
そして、ソレノイド５の励磁コイル５ｂを励磁することにより可動体５ｃが図１（ｂ）中左方向に移動すると、Ｌ字状の押圧部材３１が凸部２１ｃ近傍を図１（ｂ）中左方向に付勢する。それによって、把持部材２１は、図１（ｂ）中実線で示す状態から仮想線で示す状態に反転する。この状態が図示しないワークを把持する状態である。逆に、ソレノイド７の励磁コイル７ｂを励磁することにより可動体７ｃが図１（ｂ）中右方向に移動すると、Ｌ字状の押圧部材３３が凸部２１ｃ´近傍を図１（ａ）中右方向に付勢する。それによって、把持部材２１は図１（ｂ）中仮想線で示す状態から実線で示す状態に反転する。この状態が図示しないワークの把持を解除する状態である。
【００２７】
一方、上記把持部材２３はソレノイド９、１１側に関係した状態で設置されている。すなわち、ソレノイド９の可動体９ｃの基端にはＬ字状の押圧部材３５が取り付けられていて、このＬ字状の押圧部材３５の先端は、図１（ｂ）中凸部２３ｃの左側（外側）に配置されている。又、ソレノイド１１の可動体１１ｃの先端にも別のＬ字状の押圧部材３７が取り付けられている。このＬ字状の押圧部材３７はハウジング１１ａを貫通した状態で設置されていて、その先端は上記凸部２３ｃの図１（ｂ）中右側（内側）に配置されている。
【００２８】
そして、ソレノイド９の励磁コイル９ｂを励磁することにより可動体９ｃが図１（ａ）中右方向に移動すると、Ｌ字状の押圧部材３５が凸部２３ｃ近傍を図１（ａ）中右方向に付勢する。それによって、把持部材２３は図１（ｂ）中実線で示す状態から仮想線で示す状態に変位する。この状態が図示しないワークを把持する状態である。逆に、ソレノイド１１の励磁コイル１１ｂを励磁することにより可動体１１ｃが図１（ｂ）中左方向に移動すると、Ｌ字状の押圧部材３７が凸部２３ｃ´近傍を図１（ｂ）中左方向に付勢する。それによって、把持部材２３は図１（ｂ）中仮想線で示す状態から実線で示す状態に変位する。この状態が図示しないワークの把持を解除する状態である。
【００２９】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、図示しないワークを把持していないときには、図１（ｂ）中実線で示すような状態にある。その状態からソレノイド５、９の励磁コイル５ｂ、９ｂに電流を流して励磁する。それによって、ソレノイド５の可動体５ｃは図１（ｂ）中左方向に移動し、ソレノイド９の可動体９ｃは図１（ｂ）中右方向に移動する。そして、Ｌ字状の押圧部材３１によって把持部材２１の凸部２１ｃ近傍が図１（ｂ）中左方向に付勢され、一方、Ｌ字状の押圧部材３５によって把持部材２３の凸部２３ｃ近傍が図１（ｂ）中右方向に付勢される。その結果、把持部材２１、２３は図１（ｂ）中実線で示す状態から仮想線で示す状態に反転する。これによって、図示しないワークを把持することが可能になる。
尚、このときソレノイド５、９の励磁コイル５ｂ、９ｂに電流が流されるのは切り換え時のみである。これは、把持部材２１、２３が反転すると把持機能時の形状が安定的に保持されるからであり、励磁コイル５ｂ、９ｂへの通電を解除しても、把持部材２１、２３のその安定した形状が変わることはないからである。
【００３０】
次に、ワークの把持を解除する場合について説明する。この場合には、ソレノイド７、１１の励磁コイル７ｂ、１１ｂに電流を流して励磁する。それによって、ソレノイド７の可動体７ｃは図１（ｂ）中右方向に移動し、ソレノイド１１の可動体１１ｃは図１（ｂ）中左方向に移動する。そして、Ｌ字状の押圧部材３３によって把持部材２１の凸部２１ｃ´近傍が図１（ｂ）中右方向に付勢され、一方、Ｌ字状の押圧部材３７によって把持部材２３の凸部２３ｃ´近傍が図１（ａ）中左方向に付勢される。その結果、把持部材２１、２３は図１（ｂ）中仮想線で示す状態から実線で示す状態に変位する。これによって、図示しないワークの把持が解除されることになる。
尚、このときソレノイド７、１１の励磁コイル７ｂ、１１ｂに電流が流されるのは切り換え時のみである。これは、把持部材２１、２３が反転すると把持機能解除時の形状が安定的に保持されるからであり、励磁コイル７ｂ、１１への通電を解除しても、把持部材２１、２３のその安定した形状が変わることはないからである。
【００３１】
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、先に挙げた従来例のように、回転モータからの回転運動をカム、ギヤ、リニアガイド等を使用して直線運動に変換しているため、グリッパの構成が複雑化し、且つ、スペースを必要とする構成になっているため、その小型化が困難であった。これに対して、本実施の形態のグリッパ１は、ソレノイド５、７、９、１１と把持部材２１、２３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ので、その構成が簡単であり、且つ、小型化を図ることができるものである。
又、ギヤやカム等を使用した構成ではないので、摩擦もなく摩擦ロスによる機械効率低下も少ない。
又、本実施の形態において使用している把持部材２１、２３は、凸部２１ｃ、２３ｃの変位量に比べて、ワークを把持する先端把持部２１ｂ、２３ｂの変位量は大きく、つまり、変位拡大機能を得ることができる。この変位拡大機能によって、比較的小さなストロークで大きな駆動力を発生できるソレノイドを有効に利用でき、つまり、ソレノイドの可動部の小さな変位にて大きな把持ストロークを得ることができるものである。
尚、本実施の形態のように、把持部材２１、２３の凸部２１ｃ、２３ｃの近傍を押付けず、先端部２１ｂ、２３ｂに近い位置を押付けても反転させることはできるが、この場合には上記したような大きな変位拡大機能を利用することはできないものである。
又、ドーム形状をなす弾性体としての把持部材２１、２３は、２つの安定な形状を保持しているので、ソレノイド５、７、９、１１に電流を流し続けなくても、ドーム形状をなす弾性体のバネ反力によって、ワークの把持状態の継続或いは解放状態の継続が可能となる。よって、ワークの把持又は解放へ切り換えたい場合のみ電流を流せばよく、短時間の通電で済むことになる。それによって、大幅な省電力化が可能となる。
又、短時間通電で済むので、大電流を流すことが可能となり、ソレノイド５、７、９、１１等の駆動源を小型化することができる。
又、ドーム形状をなす弾性体としての把持部材２１、２３は、図１（ｂ）において、紙面に対して平行な方向に対しては剛性は低く、一方、紙面に直交する方向に対してはその剛性が高くなっているので、紙面に対して平行な方向にのみ変形するよう規制されることになり、いわゆる「弾性案内」を構成している。その結果、従来必要であったガイドを省くことができる。
【００３２】
次に、図４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、左右２個ずつのソレノイド５、７とソレノイド９、１１との間に、把持部材２１、２３を配置した構成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、左右２個ずつのソレノイド５、７とソレノイド９、１１の外側に把持部材２１、２３を配置した構成を示すものである。
尚、図中前記第１の実施の形態の場合と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。
【００３３】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、把持部材２１、２３は、図示しないワークを把持していないときには、図４（ｂ）中実線で示すような状態にある。その状態からソレノイド７、１１の励磁コイル７ｂ、１１ｂに電流を流して励磁する。それによって、ソレノイド７の可動体７ｃは図４（ｂ）中左方向に移動し、ソレノイド１１の可動体１１ｃは図４（ｂ）中右方向に移動する。そして、Ｌ字状の押圧部材３３によって把持部材２１の凸部２１ｃが図４（ｂ）中左方向に付勢され、一方、Ｌ字の押圧部材３７によって把持部材２３の凸部２３ｃが図４（ｂ）中右方向に付勢される。その結果、把持部材２１、２３は図４（ｂ）中実線で示す状態から仮想線で示す状態に変位する。これによって、図示しないワークを把持することが可能になる。
【００３４】
次に、ワークの把持を解除する場合について説明する。この場合には、ソレノイド５、９の励磁コイル５ｂ、９ｂに電流を流して励磁する。それによって、ソレノイドの可動体５ｃは図４（ｂ）中右方向に移動し、ソレノイド９の可動体９ｃは図４（ｂ）中左方向に移動する。そして、Ｌ字状の押圧部材３１によって把持部材２１の凸部２１ｃ´が図４（ｂ）中右方向に付勢され、一方、Ｌ字状の押圧部材３５によって把持部材２３の凸部２３ｃ´が図４（ｂ）中左方向に付勢される。その結果、把持部材２１、２３は図４（ｂ）中仮想線で示す状態から実線で示す状態に変位する。これによって、図示しないワークの把持が解除されることになる。
【００３５】
以上この第２の実施の形態の場合においても、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。又、左右２個ずつのソレノイド５、７とソレノイド９、１１の外側に把持部材２１、２３を配置した構成になっているので、把持部材２１、２３の間隔が大きくなり、より大きなワークの把持に好適な構成となる。
【００３６】
次に、図５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、第２の実施の形態の場合には、二つの把持部材２１、２３を使用した例を挙げて説明したが、この第３の実施の形態の場合には、１個の把持部材７１のみを使用した例を示すものである。以下、説明する。
【００３７】
図５（ａ）は本実施の形態によるグリッパ６１の構成を示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のｂ−ｂ断面図、図５（ｃ）はグリッパ６１の底面図である。まず、支持板６３があり、この支持板６３の図５（ｂ）中下側には、左右に１個ずつのソレノイド６５、６７が設置されている。
【００３８】
上記ソレノイド６５は、ハウジング６５ａと、このハウジング６５ａ内に収容・配置された励磁コイル６５ｂと、この励磁コイル６５ｂの内周側に移動可能に設置された可動体６５ｃとから構成されている。上記可動体６５ｃの先端とハウジング６５ａの着座部６５ｅとの間には隙間６５ｄが形成されている。そして、上記励磁コイル６５ｂに電流を流して励磁することにより、可動体６５ｃが図５（ｂ）中右方向（上記隙間６５ｄを埋める方向）に移動することになる。
【００３９】
上記ソレノイド６７も上記ソレノイド６５と同様の構成になっているが、その向きが左右逆向きになっている。すなわち、上記ソレノイド６７は、ハウジング６７ａと、このハウジング６７ａ内に収容・配置された励磁コイル６７ｂと、この励磁コイル６７ｂの内周側に移動可能に設置された可動体６７ｃとから構成されている。上記可動体６７ｃの先端とハウジング６７ａの着座部６７ｅとの間には隙間６７ｄが形成されている。そして、上記励磁コイル６７ｂに電流を流して励磁することにより、可動体６７ｃが図５（ｂ）中左方向（上記隙間６７ｄを埋める方向）に移動することになる。
【００４０】
上記支持板６３の図５（ｂ）中下面側であって、且つ、上記ソレノイド６５、６７の間には把持部材７１が設置されている。この例では支持板６３にスリット加工された溝部に把持部材７１の基部７１ａが挿入され接合されている。この把持部材７１は、前記第１、第２の実施の形態において説明した把持部材２１、２３と同じ構成のものであり、基部７１ａ、先端把持部７１ｂ、凸部７１ｃ（７１ｃ´）、開口部７１ｄとから構成されている。
【００４１】
既に説明したソレノイド６５、６７の可動体６５ｃ、６７ｃの先端には押圧部材７３、７５が夫々設けられていて、これら押圧部材７５、７７は、ハウジング６５ａ、６７ａを貫通して、上記把持部材７１の凸部７１ｃ（７１ｃ´）の位置に配置されている。又、既に説明したソレノイド６７のハウジング６７ａには把持用固定部材７７が取り付けられている。
【００４２】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、図示しないワークを把持していないときには、図５（ｂ）中実線で示す状態にある。この状態からワークを把持しようとする場合には、ソレノイド６７の励磁コイル６７ｂに電流を流して励磁する。それによって、可動体６７ｃが図５（ｂ）中左方向に移動する。そして、押圧部材７５によって把持部材７１の凸部７１ｃ´が、図５（ｂ）中左方向に付勢され、把持部材７１は図１（ｂ）中実線で示す状態から仮想線で示す状態に変位する。それによって、図示しないワークは把持部材７１と把持用固定部材７７とによって把持される。
【００４３】
これに対して、ワークの把持を解除しようとする場合には、ソレノイド６５の励磁コイル６５ｂに電流を流して励磁する。それによって、可動体６５ｃが図５（ｂ）中右方向に移動する。そして、押圧部材７３によって把持部材７１の凸部７１ｃ´が、図５（ｂ）中右方向に付勢され、把持部材７１は図５（ｂ）中仮想線で示す状態から実線で示す状態に変位する。それによって、図示しないワークの把持は解除される。
【００４４】
以上この第３の実施の形態の場合にも、前記第１、第２の実施の形態の場合と略同様の作用・効果を奏することができる。又、一方を把持用固定部材としたことにより、ソレノイドの個数も減少され、全体として部品点数の減少、構成の簡略化を図ることができる。
【００４５】
次に、図６を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。前記第３の実施の形態の場合には、押圧部材７３、７５によって、把持部材７１の凸部７１ｃ（７１ｃ´）の位置を押圧するように構成している。これに対して、この第４の実施の形態の場合には、凸部７１ｃに対してより先端側によった位置を押圧するように構成したものである。
尚、その他の構成は前記第３の実施の形態の場合と同じであり、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。
【００４６】
上記構成によると、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とともに、剛性が高い凸部７１ｃに対してより先端側に寄った位置を押圧するようにしているので、押付け変位量は僅かに増加するものの、モーメント力により反転が容易になるため、押圧する為の力が軽減されることになる。
【００４７】
尚、前記第１〜第４の実施の形態の場合には、略ドーム形状をなす弾性体としての把持部材を２個用いた例、１個用いた例を挙げて説明したが、それに限定されるものではない。例えば、略ドーム形状をなす弾性体としての把持部材を３個以上用いた構成でもよい。
因みに、略ドーム形状をなす弾性体としての把持部材を３個用いた場合としては、３個の把持部材を１２０°の位置に配置した、いわゆる「三つ爪」のような構成が想定される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明はグリッパに係り、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、例えは、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好適である。
【符号の説明】
【００４９】
１ グリッパ
３ 支持板
５ ソレノイド
７ ソレノイド
９ ソレノイド
１１ ソレノイド
２１ 把持部材
２１ａ 基部
２１ｂ 先端部
２１ｃ 凸部
２１ｄ 開口部
２３ 把持部材
２３ａ 基部
２３ｂ 先端部
２３ｃ 凸部
２３ｄ 開口部
【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把持部材と、を具備し、
上記把持部材は反転にて形状安定なポジションを少なくとも２個持つ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、
上記把持部材は飛び移り座屈現象によって形状安定なポジションを少なくとも２個持つ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、
上記把持部材として略ドーム形状の凸部を持つ座屈部材を用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５】
請求項１記載のグリッパにおいて、
把持又は解放への切換時の短時間のみに電流を流す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把持部材と、を具備し、
上記把持部材は反転にて形状安定なポジションを少なくとも２個持つ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、
上記把持部材は飛び移り座屈現象によって形状安定なポジションを少なくとも２個持つ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、
上記把持部材として略ドーム形状の凸部を持つ座屈部材を用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５】
請求項１記載のグリッパにおいて、
把持又は解放への切換時の短時間のみに電流を流す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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−９３０４５（Ｐ２０１１−９３０４５Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４９６０３（Ｐ２００９−２４９６０３）
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【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５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【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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