把持装置
【課題】微小部品を把持するのに適した把持装置を提供する。
【解決手段】把持装置１００は、把持部１１０と、本体部１２０と、モータ部１３０とを備え、取り付けプレート１２１によってＸＹＺステージ等に取り付けられる。把持部１１０は、把持対象物を把持（狭持）するための一対のフィンガー部を備え、本体部１２０の内部に収容された機構及びモータ部１３０の内部に収容されたモータによって駆動されて、その先端が開閉することで、把持対象物を把持（狭持）する。また、把持装置１００では、ＸＹＺステージ等を制御して、作業用ベース上に載置された把持対象物に対して、把持装置１００全体を下降させている際に、なんらかの理由で、把持部１１０の先端等が、把持対象物等に接触してしまった場合、把持部１１０が、本体部１２０に対して上方に移動することができるように構成されており、それによって、把持対象物等が破損等するのを防止することができる。
【解決手段】把持装置１００は、把持部１１０と、本体部１２０と、モータ部１３０とを備え、取り付けプレート１２１によってＸＹＺステージ等に取り付けられる。把持部１１０は、把持対象物を把持（狭持）するための一対のフィンガー部を備え、本体部１２０の内部に収容された機構及びモータ部１３０の内部に収容されたモータによって駆動されて、その先端が開閉することで、把持対象物を把持（狭持）する。また、把持装置１００では、ＸＹＺステージ等を制御して、作業用ベース上に載置された把持対象物に対して、把持装置１００全体を下降させている際に、なんらかの理由で、把持部１１０の先端等が、把持対象物等に接触してしまった場合、把持部１１０が、本体部１２０に対して上方に移動することができるように構成されており、それによって、把持対象物等が破損等するのを防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小部品を把持するのに適した把持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
研究開発や多品種少量生産の現場では、顕微鏡下で、ピンセットなどを利用して、レーザダイオード等の微小部品を基板上の所定の位置に実装することが行われている。
【０００３】
しかしながら、ピンセットなどで微小部品を把持する場合、力加減が難しく、微小部品をはじき飛ばしたり、微小部品に損傷を与えたりするおそれがあった。
【０００４】
このような問題に対処可能な把持装置として、特開２００６−３４１３６１号公報には、把持対象物を把持（狭持）するための一対のフィンガー部を備え、本体ホルダーによって、ＸＹＺステージに取り付けられた把持装置が記載されている。
【０００５】
しかしながら、当該把持装置においても、例えば、ＸＹＺステージ等の操作を誤り、把持装置を把持対象物に向けて垂直方向（Ｚ軸方向）に下降させる際等に把持対象物にフィンガー部の先端を押し当ててしまったりすると、把持対象物である微少部品をはじき飛ばしたり、微少部品に損傷を与えたりするおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３４１３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、微小部品を把持するのに適した把持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る把持装置は、少なくとも一方が支軸を中心に揺動可能な一対のフィンガー部と、前記一対のフィンガー部の後端の開閉をすることによって、前記一対のフィンガー部の先端の開閉を制御する開閉機構部とを備え、前記一対のフィンガー部は、前記開閉機構部に対して、直線移動可能に構成されており、前記開閉機構部は、前記一対のフィンガー部の後端部と当接する一対の当接面を有し、前記一対の当接面はそれぞれ、前記開閉機構部に対する前記一対のフィンガー部の移動方向と平行になるように形成されており、前記一対のフィンガー部の後端部は、前記一対の当接面と点接触していることを特徴とする。
【０００９】
この場合において、前記一対のフィンガー部はそれぞれ、その後端部に、前記当接面と点接触するための当接部材を備え、前記当接部材は、前記当接面と点接触するための球面部を備えるようにしてもよい。更に、前記球面部は、前記当接面と転がり接触するようにしてもよい。また、前記当接部材は、前記当接面と点接触するための当接球と、当該当接球を回転可能に支持するための複数の支持球とを備えるようにしてもよい。
【００１０】
また、以上の場合において、前記開閉機構部は、前記一対のフィンガー部の後端部の内側面と当接する一対の当接面を有する一対の開閉部材と、前記一対のフィンガー部の後端が閉じる方向に、前記少なくとも一方のフィンガー部を付勢する付勢部材（例えば、ばね）とを備え、前記一対の開閉部材は、その間隔を広げるように移動することで、前記一対のフィンガー部の後端を押し広げるようにしてもよい。この場合、前記一対のフィンガー部はそれぞれ、支軸を中心に揺動可能であり、前記開閉機構部は、前記一対の開閉部材と当接する一対の突起部を有する回転部材を更に備え、前記回転部材が一方方向に回転すると、前記一対の突起部は、前記一対の開閉部材の間隔が広がるように、前記一対の開閉部材を押すようにしてもよい。
【００１１】
あるいは、前記開閉機構部は、前記一対のフィンガー部の後端部の外側面と当接する一対の当接面を有する一対の開閉部材と、前記一対のフィンガー部の後端が開く方向に、前記少なくとも一方のフィンガー部を付勢する付勢部材とを備え、前記一対の開閉部材は、その間隔を狭めるように移動することで、前記一対のフィンガー部の後端を押し狭めるようにしてもよい。この場合、前記一対のフィンガー部はそれぞれ、支軸を中心に揺動可能であり、前記開閉機構部は、前記一対の開閉部材と当接する一対の突起部を有する回転部材を更に備え、前記回転部材が一方方向に回転すると、前記一対の突起部は、前記一対の開閉部材の間隔が狭まるように、前記一対の開閉部材を押すようにしてもよい。
【００１２】
また、以上の場合において、前記一対のフィンガー部の前記開閉機構部に対する移動を検知する手段（例えば、変位センサ）を更に備えるようにしてもよい。また、前記回転部材を回転させる回転駆動部（例えば、モータ）を更に備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、微小部品を把持するのに適した把持装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による把持装置１００の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明による把持装置１００の使用状態を示す図である。
【図３】把持装置１００の内部構造を説明するための図（その１）である。
【図４】把持装置１００の内部構造を説明するための図（その２）である。
【図５】把持装置１００の内部構造を説明するための図（その３）である。
【図６】把持装置１００の内部構造を説明するための図（その４）である。
【図７】当接部材３０４の構造を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明による把持装置の構成を示す斜視図である。同図に示すように、本発明による把持装置１００は、把持部１１０と、本体部１２０と、モータ部１３０とを備えるものであり、例えば、取り付けプレート１２１によってＸＹＺステージ等に取り付けられて使用される。
【００１７】
把持部１１０は、把持対象物を把持（狭持）するための一対のフィンガー部を備えるものであって、本体部１２０の内部に収容された機構及びモータ部１３０の内部に収容されたモータによって駆動されて、その先端が開閉することで、把持対象物を把持（狭持）する。
【００１８】
図２は、本発明による把持装置の使用状態を示す図である。同図は、自動制御されるＸＹＺステージに、本発明による把持装置を取り付けて使用する場合の例を示すものである。
【００１９】
同図に示した使用例においては、本発明による把持装置１００は、取り付けプレート１２１によって、ＸＹＺステージ２１０に取り付けられている。ＸＹＺステージ２１０は、それぞれモータ駆動されるＸステージ２１１、Ｙステージ２１２及びＺステージ２１３によって構成されており、各ステージ２１１〜２１３をモータ制御することにより、把持装置１００の位置決めをすることができる。
【００２０】
また、把持装置１００を使った各種作業を行うための作業用ベース２２０は、ＸＹθステージ２３０に取り付けられている。ＸＹθステージ２３０は、それぞれモータ駆動されるＸステージ２３１、Ｙステージ２３２及びθ（水平回転）ステージ２３３によって構成されており、各ステージ２３１〜２３３をモータ制御することにより、作業用ベース２２０の位置や向き（作業用ベース２２０に載せられた把持対象物の位置や向き）を調整することができる。
【００２１】
本発明による把持装置１００では、例えば、ＸＹＺステージ２１０を制御して、作業用ベース２２０上に載置された把持対象物に対して、把持装置１００全体を下降させている際に、なんらかの理由で、把持部１１０の先端等が、把持対象物や作業用ベース２２０等に接触してしまった場合、把持部１１０が、本体部１２０に対して上方に逃げる（移動する）ことができるように構成されており、それによって、把持対象物や把持部１１０が破損等するのを防止することができるようになっている。
【００２２】
また、それとは逆に、例えば、把持部１１０の先端で把持対象物を把持（挟持）した状態で、ＸＹＺステージ２１０を制御して、把持装置１００全体を上昇させようとした際に、把持対象物が作業用ベース２２０に張り付いていた等の理由で、把持対象物を持ち上げることができない場合、把持部１１０が、本体部１２０に対して下方に逃げる（移動する）ことができるように構成されており、把持対象物を持ち上げることができない状態のまま、把持装置１００全体を上昇させることで、把持対象物が破損等するのを防止することができるようになっている。
【００２３】
次に、把持装置１００の構造の詳細について説明する。
【００２４】
図３〜図６は、把持装置１００の内部構造を説明するための図である。図３及び図４は、把持装置１００の側面図であり、図３は基本となる状態を示し、図４は、図３に示した状態から把持部１１０が上昇した状態を示している。一方、図５及び図６は、把持装置１００を背面斜め下側（図３における右下側）から見た図であり、図５は、把持部１１０の先端が開いた状態を示す図であり、図６は、把持部１１０の先端が閉じた状態を示す図である。
【００２５】
図３及び図５に示すように、把持装置１００は、把持部１１０と、可動ベース部３１０と、本体ベース部３２０と、開閉機構部３３０と、モータ部１３０とを備える。
【００２６】
把持部１１０は、一対のフィンガー部１１１を備え、当該一対のフィンガー部１１１が支軸１１２を中心に揺動することによって、その先端で把持対象物を把持（狭持）するものである。把持部１１０の詳細については後述する。
【００２７】
可動ベース部３１０は、把持部１１０が取り付けられる部材であって、把持部１１０と共に、本体ベース部３２０に対して、垂直方向（図３における上下方向）に移動可能な部材である。すなわち、可動ベース部３１０は、垂直方向（図３における上下方向）に延びるように本体ベース部３２０に取り付けられているシャフト３２３に沿って、上下動できるように構成されている。可動ベース部３１０の本体ベース部３２０に対する上下動動作の詳細については後述する。また、図３に示すように、把持部１１０は、フィンガー部１１１の先端が斜め下を向くように、可動ベース部３１０に取り付けられている。
【００２８】
本体ベース部３２０は、本体部１２０のベースを構成する部材であり、当該本体ベース部３２０に対して、可動ベース部３１０、開閉機構部３３０及びモータ部１３０が適宜取り付けられている。なお、図５及び図６では、把持部１１０の構成が見えるように、本体ベース部３２０の底面を構成する板状部材３２１の中間部分を切り欠いて示している。
【００２９】
開閉機構部３３０は、一対のフィンガー部１１１の後端を開閉することによって、一対のフィンガー部１１１の先端の開閉を制御するものである。開閉機構部３３０の詳細については後述する。
【００３０】
モータ部１３０は、その内部に、開閉機構部３３０を駆動するためのモータが収容されているものである。なお、後述するように、モータ部１３０に収容されたモータは、開閉機構部３３０を構成する回転部材を回転駆動することで、開閉機構部３３０を駆動する。
【００３１】
次に、把持部１１０の詳細について説明する。
【００３２】
図３及び図５に示すように、把持部１１０は、一対のフィンガー部１１１と、フィンガー部ベース１１３とを備える。
【００３３】
フィンガー部１１１は、支軸１１２を中心に揺動する部材であって、把持対象物を把持（狭持）するための部材である。前述したように、把持部１１０は、一対、すなわち、２つのフィンガー部１１１を備える。
【００３４】
図５に示すように、フィンガー部１１１の後端部は、Ｌ字状に形成されている。すなわち、フィンガー部１１１の後端部は、まず、フィンガー部１１１の長手方向と垂直に、外側に向けて曲げられ、更に、フィンガー部１１１の長手方向に、後側に向けて曲げられている。その結果、一対のフィンガー部１１１の対向する後端部の間の幅が広くなるようになっている。そして、Ｌ字状に曲げられたフィンガー部１１１の対向する一対の内側面にはそれぞれ、当接部材３０４が取り付けられている。
【００３５】
当接部材３０４は、開閉機構部３３０（具体的には、後述する開閉部材）と点接触する部材であって、当該当接部材３０４が、開閉機構部３３０によって外側方向に押されることにより、後端が開くように一対のフィンガー部１１１が支軸１１２を中心に回転する。当接部材３０４の詳細については後述する。
【００３６】
フィンガー部ベース１１３は、把持部１１０のベースを構成する部材であり、その先端部において、支軸１１２を介して、各フィンガー部１１１が揺動可能に取り付けられるとともに、可動ベース部３１０と連結されて、可動ベース部３１０と一体をなす部材である。
【００３７】
次に、開閉機構部３３０の詳細について説明する。
【００３８】
図３及び図５に示すように、開閉機構部３３０は、一対の開閉部材３３１と、リニアガイド３３２と、回転部材３３３と、一対の圧縮コイルばね３３４とを備える。なお、簡単のため、図３（及び図４）では、一対の圧縮コイルばね３３４、及び、当該一対の圧縮コイルばね３３４を保持する一対のばね保持部３２８については省略してある。
【００３９】
一対の開閉部材３３１は、一対のフィンガー部１１１の後端部に設けられた一対の当接部材３０４を外側方向に押すことで、一対のフィンガー部１１１の後端を押し広げるものである。本実施形態においては、開閉部材３３１はそれぞれ、リニアガイド３３２のスライダ（キャリッジ）に固定されており、水平方向（図５における左右方向）にのみ直線移動可能なように構成されている。
【００４０】
図４及び図６に示すように、各開閉部材３３１は、一対のフィンガー部１１１の後端部の間に配置されて、当接部材３０４が当接する面（当接部材当接面）を提供する垂下部３３１１と、フィンガー部１１１の後端と、回転部材３３３との間に配置されて、リニアガイド３３２のスライダ３３２１に固定されると共に、回転部材３３３が備える一対の突起部３３３２が当接する面（突起部当接面）を提供する水平部３３１２とを有する。
【００４１】
各開閉部材３３１の垂下部３３１１が提供する当接部材当接面はそれぞれ、可動ベース部３１０の本体ベース部３２０に対する移動方向と平行になるように形成される。また、本実施形態では、一対の当接部材当接面は、互いに平行、かつ、各開閉部材３３１の移動方向と垂直をなすように形成されており、一対の開閉部材３３１の当接部材当接面は、互いに平行な状態を保ったまま移動することになる。同様に、各開閉部材３３１の水平部３３１２が提供する突起部当接面も、互いに平行、かつ、各開閉部材３３１の移動方向と垂直をなすように形成されており、一対の開閉部材３３１の突起部当接面は、平行な状態を保ったまま移動することになる。
【００４２】
リニアガイド３３２は、一対の開閉部材３３１の移動方向を規制するものであって、一対の開閉部材３３１を取り付けるため、２つのスライダ３３２１を有している。リニアガイド３３２のレール３３２２は、水平方向（図６における左右方向）に延びるように、本体ベース部３２０に固定されており、２つのスライダ３３２１はそれぞれ、本体ベース部３２０に対して、水平方向（図６における左右方向）にのみ直線移動できるようになっている。
【００４３】
回転部材３３３は、回転することで、一対の開閉部材３３１のそれぞれを外側方向に押して、その間隔を広げる部材であって、モータ部１３０内に収容されたモータの出力軸と適宜連結されて、当該出力軸と一体となって回転する部材である。
【００４４】
図３に示すように、回転部材３３３は、開閉部材３３１の上方に配置されており、回転ベアリング３２２によって、回転可能に本体ベース部３２０に取り付けられている。
【００４５】
また、図４及び図６に示すように、回転部材３３３は、背の低い円柱状部材３３３１と、当該円柱状部材３３３１の開閉部材３３１の水平部３３１２と対向する回転面（図４における底面）に、開閉部材３３１を押して移動させるための一対の突起部３３３２を有している。当該一対の突起部３３３２は、円柱状部材３３３１の回転面に立設された２本のピンと、当該２本のピンの先端部に装着された回転ベアリングとによって構成されている。なお、回転部材３３３の構造は、基本的に、前述した特開２００６−３４１３６１号公報に記載されているものと同様である。
【００４６】
一対の圧縮コイルばね３３４は、一対のフィンガー部１１３の後端部の外側面を挟むように配置されており、後端が閉じるように一対のフィンガー部１１１を付勢する部材である。すなわち、圧縮コイルばね３３４の付勢力によって、フィンガー部１１１の後端部に設けられた各当接部材３０４は、対向する開閉部材３３１（垂下部３３１１）に押し付けられることになる。
【００４７】
図５及び図６に示すように、一対の圧縮コイルばね３３４の外側の端部は、本体ベース部３２０に取り付けられた一対のばね保持部３２８に保持されている。なお、前述したように、図３及び図４では、一対の圧縮コイルばね３３４及び一対のばね保持部３２８については省略してある。また、一対の圧縮コイルばね３３４の内側の端部は、各フィンガー部１１１の後端部の外側面に取り付けられた当接部材３０４の後端部カバー３０４１に形成された穴３０４２（図４参照）に嵌め込まれる。
【００４８】
次に、当接部材３０４の詳細について説明する。
【００４９】
図７は、当接部材３０４の構造を説明するための図である。同図（ａ）は平面図を示し同図（ｂ）は正面図を示し、同図（ｃ）は断面図を示している。
【００５０】
同図に示すように、当接部材３０４は、当接球７０１と、複数の支持球７０２と、ベース部７０３と、キャップ部７０４とを備える。
【００５１】
当接球７０１は、開閉部材３３１に当接する球状の部材であって、開閉部材３３１と点接触するものである。また、当接球７０１は、複数の支持球７０２に支持された状態で、任意の方向になめらかに回転することができるものである。
【００５２】
複数の支持球７０２は、ベース部７０３に設けられた穴（凹部）に収容されて、当接球７０１を回転可能に支持する球状の部材である。各支持球７０２は、当接球７０１と比較して、充分に小さくなるように形成されており、当接球７０１を支持するのに充分な個数（本実施形態では、２０個）が使用される。
【００５３】
ベース部７０３は、当接部材３０４のベースを構成する部材であって、その上面に、複数の支持球７０２を収容するための穴（凹部）が形成されている。複数の支持球７０２を収容するための穴（凹部）は、球の一部を平面で切り取ったような形状を有しており、複数（例えば、２０個）の支持球７０２を収容できるような大きさに形成される。
【００５４】
キャップ部７０４は、ベース部７０３の上面を覆うように取り付けられて、当接球７０１を回転可能に保持するものであって、その中央部分に、当接球７０１の一部を露出させるための孔が形成されている。
【００５５】
当接部材３０４は、以上のような構造を有するので、各開閉部材３３１の当接部材当接面と点接触することができ、更に、点接触状態を保ったまま、当該当接部材当接面上を任意の方向になめらかに移動することができる。
【００５６】
次に、以上のような構成を有する把持装置１００の動作について説明する。
【００５７】
まず、把持部１１０の開閉動作について説明する。
【００５８】
前述したように、図５は、把持部１１０（一対のフィンガー部１１１）の開状態を示し、図６は、把持部１１０（一対のフィンガー部１１１）の閉状態を示している。
【００５９】
図５及び図６に示すように、一対のフィンガー部１１１は、その後端部の間に、開閉部材３３１（垂下部３３１１）を挟むように配置されると共に、その後端部は、付勢部材としての一対の圧縮コイルばね３３４によって、後端が閉じる方向に付勢されている。
【００６０】
図５に示した状態において、モータ部１３０に収容されたモータを動作させ、回転部材３３３を時計回りの方向に回転させると、回転部材３３３の回転に伴い円弧を描くように移動する一対の突起部３３３２（回転ベアリング）によって、一対の開閉部材３３１が外側に向かって（同図における左右方向に）押される。その結果、各開閉部材３３１が外側に向かって移動を開始し、それに伴い、各開閉部材３３１によって、当該各開閉部材３３１に当接する当接部材３０４を介して、各フィンガー部１１１の後端部が外側に向かって押される。圧縮コイルばね３３４の付勢力に逆らって、回転部材３３３をそのまま回転をさせていくと、一対のフィンガー部１１１の後端は開いていき、一対のフィンガー部１１１の先端は閉じていく。その結果、最終的に、図６に示した閉状態に至る。
【００６１】
一方、同図に示した状態において、モータ部１３０に収容されたモータを動作させ、回転部材３３３を反時計回りの方向に回転させると、一対のフィンガー部１１１は、一対の圧縮コイルばね３３４により後端が閉じる方向に付勢されており、それに伴い、各開閉部材３３１は、フィンガー部１１１の後端部に設けられた当接部材３０４を介して内側に向かって付勢されているので、回転部材３３３の回転に伴い円弧を描くように移動する一対の突起部３３３２（回転ベアリング）に追従して、一対の開閉部材３３１が一対のフィンガー部１１３の後端部と共に内側に向かって移動することになる。回転部材３３３をそのまま回転させていくと、フィンガー部１１１の後端は閉じていき、フィンガー部１１１の先端は開いていく。その結果、最終的に、図５に示した開状態に至る。
【００６２】
以上説明したように、把持装置１００においては、回転部材３３３を左右に回転させることにより、フィンガー部１１１の先端で、把持対象物の把持及び開放を行うことができる。従って、回転部材３３３の回転を細かく制御することによって、把持対象物を把持する力加減を細かく制御することが可能になる。
【００６３】
次に、把持部１１０の本体ベース部３２０に対する上下動動作について説明する。
【００６４】
前述したように、把持装置１００においては、把持装置１００全体を上昇又は下降させる際に、なんらかの理由で、把持部１１０（フィンガー部１１１）が上昇又は下降できない状態になっているとき、把持部１１０は、本体ベース部３２０に対して下方又は上方に逃げる（移動する）ことができるようになっている。従って、例えば、本体ベース部３２０に対する、把持部１１０の動きを変位センサ等のセンサ（不図示）で検知するようにすれば、把持装置１００全体を上昇又は下降させているにも関わらず、把持部１１０が上昇又は下降できないという異常状態を検出することができるようになり、自動制御する際などに、把持対象物や把持部１１０に損傷等が発生するのを防止することが可能となる。
【００６５】
図３に示した状態において、可動ベース部３１０は、垂直方向に延びるシャフト３２３に沿って上下動できるように、シャフト３２３に上下動可能に装着されたリニアベアリング（ボールブッシュ）を介して、シャフト３２３に取り付けられている。なお、同図では、シャフト３２３は１本しか見えていないが、実際は、２本のシャフト３２３が、把持部１１０を挟むように配置されて、上端部及び下端部において本体ベース部３２０に固定されている。
【００６６】
そして、図３に示すように、可動ベース部３１０は、その上方に配置された圧縮コイルばね３２４によって、下方に付勢されている。より具体的には、まず、圧縮コイルばね３２４によって、押圧部材３１１が下方に付勢され、当該押圧部材３１１によって、可動ベース部３１０が下方に付勢される。なお、圧縮コイルばね３２４の上端は、本体ブロック部３２０に取り付けられたばね保持部３２５によって保持されている。
【００６７】
押圧部材３１１は、正面（同図における左側）から見ると下向きのコの字状の形状を有しており、下向きのコの字状の形状の両側の垂直部分の先端が、可動ベース部３１０の上面に当接することになる。一方、本体ベース部３２０には、押圧部材３１１の下向きのコの字状の形状の両側の垂直部分が挿入される２つの矩形状の孔（不図示）が形成されており、押圧部材３１１は、その下向きのコの字状の形状の両端部が、本体ベース部３２０に形成された矩形状の孔に挿入された状態で、圧縮コイルばね３２４によって、下方に付勢されている。従って、押圧部材３１１は、その一部（下向きのコの字状の形状の水平部分の底面）が、本体ベース部３２０の一部（２つの矩形状の孔に挟まれた部分）に当接することによって、下方への移動を停止することになる。
【００６８】
一方、図３に示すように、可動ベース部３１０は、その下方に配置された別の圧縮コイルばね３２６によって上方にも付勢されている。なお、同図では、当該圧縮コイルばね３２６は１つしか見えていないが、実際は、２つの圧縮コイルばね３２６が、把持部１１０を挟むように配置されて、可動ベース部３１０を上方に付勢している。各圧縮コイルばね３２６の下端は、本体ブロック部３２０に取り付けられたばね保持部３２７によって、保持されている。可動ベース部３１０の下側に配置された圧縮コイルばね３２６は、可動ベース部３１０の上側に配置された圧縮コイルばね３２４より、ばね定数が小さくなるように選択されている。すなわち、可動ベース部３１０は、上側の圧縮コイルばね３２４及び下側の圧縮コイルばね３２６によって上下方向から付勢されていることになるが、可動ベース部３１０を押し上げる力より押し下げる力の方が強くなり、把持部１１０に外力が働いていない状態では、押圧部材３１１が本体ベース部３２０に当接して静止した状態で、可動ベース部３１０は静止することになる。このように、押圧部材３１１が本体ベース部３２０に当接して静止した状態が安定した状態で、図３は、このような安定した状態を示している。
【００６９】
図３に示した状態で、例えば、フィンガー部１１１の先端等が把持対象物等に当接して、フィンガー部１１１に上向きの力が働くと、可動ベース部３１０に対しても上向きの力が働くこととなる。そして、その上向きの力が一定以上になると、可動ベース部３１０は、圧縮コイルばね３２４の付勢力に抗して、シャフト３２３に沿って上向きに移動を開始することになる。
【００７０】
この際、フィンガー部１１１の後端部に設けられた当接部材３０４は、開閉部材３３１の当接部材当接面上を、点接触状態を保ったまま、なめらかに移動することになる。すなわち、開閉部材３３１の当接部材当接面に当接する当接球７０１が、複数の支持球７０２に支持された状態でなめらかに回転することで、フィンガー部１１１は、開閉部材３３１に対して、点接触状態を保ったまま、なめらかに移動することになる。また、開閉部材３３１の当接部材当接面は、可動ベース部３１０（フィンガー部１１１）の本体ベース部３２０に対する移動方向と平行になるように形成されているので、一対のフィンガー部１１１は、その開き具合（開度）を変えることなく、上方に移動をすることができる。従って、例えば、フィンガー部１１１が把持対象物を把持している状態で把持装置１００全体を下降させている際等に、フィンガー部１１１が作業用ベース２２０等に接触したとしても、フィンガー部１１１の把持状態（開度）に影響を与えることなく、本体ベース部３２０に対して、フィンガー部１１１をなめらかに動かすことが可能となる。
【００７１】
一方、図３に示した状態で、例えば、フィンガー部１１１の先端で把持した把持対象物が、張り付き等により作業用ベース２２０等から離れない状態で、把持装置１００全体を上昇させる等して、フィンガー部１１１に下向きの力が働くと、可動ベース部３１０に対しても下向きの力が働くこととなる。そして、その下向きの力が一定以上になると、可動ベース部３１０は、圧縮コイルばね３２６の付勢力に抗して、シャフト３２３に沿って下向きに移動を開始することになる。
【００７２】
この際、フィンガー部１１１の後端部に設けられた当接部材３０４は、前述したように、開閉部材３３１の当接部材当接面上を、点接触状態を保ったまま、なめらかに移動することになり、一対のフィンガー部１１１は、その開度を変えることなく、下方に移動することになる。
【００７３】
このように、把持装置１００においては、本体ベース部３２０に対して、把持部１１０が上下動することができるので、例えば、本体ベース部３２０に対する、把持部１１０の動きを変位センサ等で検知するようにすれば、把持部１１０と把持対象物や作業用ベースとの意図せぬ接触や、把持対象物の作業用ベースへの張り付き等の異常を検出することができ、把持対象物や把持部１１０に対する損傷等を防止することが可能となる。
【００７４】
また、把持装置１００においては、上下動する可動部が、基本的に、把持部１１０と可動ベース部３１０のみで構成されているので、上下動する可動部を比較的軽量にすることができ、フィンガー部１１１等が誤って把持対象物等にぶつかった際の衝撃を小さくすることができる。
【００７５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、当然のことながら、本発明の実施の形態は上記のものに限られない。例えば、前述した把持装置１００においては、一対の圧縮コイルばね３３４によって、一対のフィンガー部１１１の後端部を、当該後端部が閉じる方向に付勢していたが、付勢部材として圧縮コイルばねを支軸１１２より前に配置し、当該圧縮コイルばねによって、一対のフィンガー部１１１の後端が閉じる方向に、一対のフィンガー部１１１を付勢することも考えられる。
【００７６】
また、前述した把持装置１００においては、一対の圧縮コイルばね３３４によって、一対のフィンガー部１１１の後端部を、当該後端部が閉じる方向に付勢するとともに、開閉部材３３１によって、一対のフィンガー部１１１の後端が開く方向に、各フィンガー部１１１の後端部の内側面を押すことで、各フィンガー部１１１を回転させていたが、それとは逆に、一対のフィンガー部１１１の後端部を、当該後端部が開く方向に付勢するとともに、開閉部材によって、一対のフィンガー部１１１の後端が閉じる方向に、各フィンガー部１１１の後端部の外側面を押すことで、各フィンガー部１１１を回転させて、一対のフィンガー部１１１の先端の開閉を実現することも考えられる。
【００７７】
例えば、付勢部材として、圧縮コイルばねを一対のフィンガー部１１１の間に配置して、一対のフィンガー部１１１の後端が開く方向に、一対のフィンガー部１１１を付勢するとともに、各フィンガー部１１１の後端部を上述したものとは逆向き、すなわち、内側にＬ字状に曲げ、各フィンガー部１１１の後端部の外側面に当接部材３０４を外向きに設けるようにし、更に、このように形成された一対のフィンガー部１１１の後端部を、上述した各開閉部材３３１を垂直軸を中心に１８０°回転させたもの（この場合、当接部材当接面は内側を向くことになる）で挟むようにし、かかる一対の開閉部材の突起部当接面（この場合、突起部当接面は外側を向くことになる）を、前述した回転部材３３３より径を大きくした回転部材の突起部で挟み込むようにすることが考えられる。この場合、一対のフィンガー部の後端が開いた状態で、回転部材を回転させると、回転部材の突起部によって、一対の開閉部材が内側方向に押されて、一対のフィンガー部の後端が押し狭められ、一対のフィンガー部の先端が開いていくことになる。また、一対のフィンガー部の後端が閉じた状態で、回転部材を逆方向に回転させると、一対のフィンガー部１１３は、圧縮コイルばねにより後端が開く方向に付勢されているので、回転部材の突起部の動きに追従して、一対のフィンガー部の後端は押し広げられていき、一対のフィンガー部の先端が閉じていくことになる。
【００７８】
また、前述した把持装置１００においては、フィンガー部１１１の後端部に設けられた当接部材３０４は、開閉部材３３１と転がり接触するように構成されていたが、異常の検出に要求される感度等に応じて、すべり接触するように構成することも考えられる。この場合、例えば、当接部材３０４の当接球７０１が回転しないように構成することが考えられる。
【００７９】
また、前述した実施形態では、一対のフィンガー部１１１が、左右対称の動作を行うようにしていたが、前述した特開２００６−３４１３６１号公報に記載されているように、一対のフィンガー部が、左右非対称の動作を行うようにすることも考えられる。
【符号の説明】
【００８０】
１００ 把持装置
１１０ 把持部
１１１ フィンガー部
１１２ 支軸
１１３ フィンガー部ベース
１２０ 本体部
１２１ 取り付けプレート
１３０ モータ部
２１０ ＸＹＺステージ
２１１ Ｘステージ
２１２ Ｙステージ
２１３ Ｚステージ
２２０ 作業用ベース
２３０ ＸＹθステージ
２３１ Ｘステージ
２３２ Ｙステージ
２３３ θステージ
３０４ 当接部材
３０４１ 当接部材の後端部カバー
３０４２ 穴
３１０ 可動ベース部
３１１ 押圧部材
３２０ 本体ベース部
３２１ 板状部材
３２２ 回転ベアリング
３２３ シャフト
３２４，３２６ 圧縮コイルばね
３２５，３２７，３２８ ばね保持部
３３０ 開閉機構部
３３１ 開閉部材
３３１１ 垂下部
３３１２ 水平部
３３２ リニアガイド
３３２１ スライダ
３３２２ レール
３３３ 回転部材
３３３１ 円柱状部材
３３３２ 突起部
３３４ 圧縮コイルばね
７０１ 当接球
７０２ 支持球
７０３ ベース部
７０４ キャップ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小部品を把持するのに適した把持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
研究開発や多品種少量生産の現場では、顕微鏡下で、ピンセットなどを利用して、レーザダイオード等の微小部品を基板上の所定の位置に実装することが行われている。
【０００３】
しかしながら、ピンセットなどで微小部品を把持する場合、力加減が難しく、微小部品をはじき飛ばしたり、微小部品に損傷を与えたりするおそれがあった。
【０００４】
このような問題に対処可能な把持装置として、特開２００６−３４１３６１号公報には、把持対象物を把持（狭持）するための一対のフィンガー部を備え、本体ホルダーによって、ＸＹＺステージに取り付けられた把持装置が記載されている。
【０００５】
しかしながら、当該把持装置においても、例えば、ＸＹＺステージ等の操作を誤り、把持装置を把持対象物に向けて垂直方向（Ｚ軸方向）に下降させる際等に把持対象物にフィンガー部の先端を押し当ててしまったりすると、把持対象物である微少部品をはじき飛ばしたり、微少部品に損傷を与えたりするおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３４１３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、微小部品を把持するのに適した把持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る把持装置は、少なくとも一方が支軸を中心に揺動可能な一対のフィンガー部と、前記一対のフィンガー部の後端の開閉をすることによって、前記一対のフィンガー部の先端の開閉を制御する開閉機構部とを備え、前記一対のフィンガー部は、前記開閉機構部に対して、直線移動可能に構成されており、前記開閉機構部は、前記一対のフィンガー部の後端部と当接する一対の当接面を有し、前記一対の当接面はそれぞれ、前記開閉機構部に対する前記一対のフィンガー部の移動方向と平行になるように形成されており、前記一対のフィンガー部の後端部は、前記一対の当接面と点接触していることを特徴とする。
【０００９】
この場合において、前記一対のフィンガー部はそれぞれ、その後端部に、前記当接面と点接触するための当接部材を備え、前記当接部材は、前記当接面と点接触するための球面部を備えるようにしてもよい。更に、前記球面部は、前記当接面と転がり接触するようにしてもよい。また、前記当接部材は、前記当接面と点接触するための当接球と、当該当接球を回転可能に支持するための複数の支持球とを備えるようにしてもよい。
【００１０】
また、以上の場合において、前記開閉機構部は、前記一対のフィンガー部の後端部の内側面と当接する一対の当接面を有する一対の開閉部材と、前記一対のフィンガー部の後端が閉じる方向に、前記少なくとも一方のフィンガー部を付勢する付勢部材（例えば、ばね）とを備え、前記一対の開閉部材は、その間隔を広げるように移動することで、前記一対のフィンガー部の後端を押し広げるようにしてもよい。この場合、前記一対のフィンガー部はそれぞれ、支軸を中心に揺動可能であり、前記開閉機構部は、前記一対の開閉部材と当接する一対の突起部を有する回転部材を更に備え、前記回転部材が一方方向に回転すると、前記一対の突起部は、前記一対の開閉部材の間隔が広がるように、前記一対の開閉部材を押すようにしてもよい。
【００１１】
あるいは、前記開閉機構部は、前記一対のフィンガー部の後端部の外側面と当接する一対の当接面を有する一対の開閉部材と、前記一対のフィンガー部の後端が開く方向に、前記少なくとも一方のフィンガー部を付勢する付勢部材とを備え、前記一対の開閉部材は、その間隔を狭めるように移動することで、前記一対のフィンガー部の後端を押し狭めるようにしてもよい。この場合、前記一対のフィンガー部はそれぞれ、支軸を中心に揺動可能であり、前記開閉機構部は、前記一対の開閉部材と当接する一対の突起部を有する回転部材を更に備え、前記回転部材が一方方向に回転すると、前記一対の突起部は、前記一対の開閉部材の間隔が狭まるように、前記一対の開閉部材を押すようにしてもよい。
【００１２】
また、以上の場合において、前記一対のフィンガー部の前記開閉機構部に対する移動を検知する手段（例えば、変位センサ）を更に備えるようにしてもよい。また、前記回転部材を回転させる回転駆動部（例えば、モータ）を更に備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、微小部品を把持するのに適した把持装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による把持装置１００の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明による把持装置１００の使用状態を示す図である。
【図３】把持装置１００の内部構造を説明するための図（その１）である。
【図４】把持装置１００の内部構造を説明するための図（その２）である。
【図５】把持装置１００の内部構造を説明するための図（その３）である。
【図６】把持装置１００の内部構造を説明するための図（その４）である。
【図７】当接部材３０４の構造を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明による把持装置の構成を示す斜視図である。同図に示すように、本発明による把持装置１００は、把持部１１０と、本体部１２０と、モータ部１３０とを備えるものであり、例えば、取り付けプレート１２１によってＸＹＺステージ等に取り付けられて使用される。
【００１７】
把持部１１０は、把持対象物を把持（狭持）するための一対のフィンガー部を備えるものであって、本体部１２０の内部に収容された機構及びモータ部１３０の内部に収容されたモータによって駆動されて、その先端が開閉することで、把持対象物を把持（狭持）する。
【００１８】
図２は、本発明による把持装置の使用状態を示す図である。同図は、自動制御されるＸＹＺステージに、本発明による把持装置を取り付けて使用する場合の例を示すものである。
【００１９】
同図に示した使用例においては、本発明による把持装置１００は、取り付けプレート１２１によって、ＸＹＺステージ２１０に取り付けられている。ＸＹＺステージ２１０は、それぞれモータ駆動されるＸステージ２１１、Ｙステージ２１２及びＺステージ２１３によって構成されており、各ステージ２１１〜２１３をモータ制御することにより、把持装置１００の位置決めをすることができる。
【００２０】
また、把持装置１００を使った各種作業を行うための作業用ベース２２０は、ＸＹθステージ２３０に取り付けられている。ＸＹθステージ２３０は、それぞれモータ駆動されるＸステージ２３１、Ｙステージ２３２及びθ（水平回転）ステージ２３３によって構成されており、各ステージ２３１〜２３３をモータ制御することにより、作業用ベース２２０の位置や向き（作業用ベース２２０に載せられた把持対象物の位置や向き）を調整することができる。
【００２１】
本発明による把持装置１００では、例えば、ＸＹＺステージ２１０を制御して、作業用ベース２２０上に載置された把持対象物に対して、把持装置１００全体を下降させている際に、なんらかの理由で、把持部１１０の先端等が、把持対象物や作業用ベース２２０等に接触してしまった場合、把持部１１０が、本体部１２０に対して上方に逃げる（移動する）ことができるように構成されており、それによって、把持対象物や把持部１１０が破損等するのを防止することができるようになっている。
【００２２】
また、それとは逆に、例えば、把持部１１０の先端で把持対象物を把持（挟持）した状態で、ＸＹＺステージ２１０を制御して、把持装置１００全体を上昇させようとした際に、把持対象物が作業用ベース２２０に張り付いていた等の理由で、把持対象物を持ち上げることができない場合、把持部１１０が、本体部１２０に対して下方に逃げる（移動する）ことができるように構成されており、把持対象物を持ち上げることができない状態のまま、把持装置１００全体を上昇させることで、把持対象物が破損等するのを防止することができるようになっている。
【００２３】
次に、把持装置１００の構造の詳細について説明する。
【００２４】
図３〜図６は、把持装置１００の内部構造を説明するための図である。図３及び図４は、把持装置１００の側面図であり、図３は基本となる状態を示し、図４は、図３に示した状態から把持部１１０が上昇した状態を示している。一方、図５及び図６は、把持装置１００を背面斜め下側（図３における右下側）から見た図であり、図５は、把持部１１０の先端が開いた状態を示す図であり、図６は、把持部１１０の先端が閉じた状態を示す図である。
【００２５】
図３及び図５に示すように、把持装置１００は、把持部１１０と、可動ベース部３１０と、本体ベース部３２０と、開閉機構部３３０と、モータ部１３０とを備える。
【００２６】
把持部１１０は、一対のフィンガー部１１１を備え、当該一対のフィンガー部１１１が支軸１１２を中心に揺動することによって、その先端で把持対象物を把持（狭持）するものである。把持部１１０の詳細については後述する。
【００２７】
可動ベース部３１０は、把持部１１０が取り付けられる部材であって、把持部１１０と共に、本体ベース部３２０に対して、垂直方向（図３における上下方向）に移動可能な部材である。すなわち、可動ベース部３１０は、垂直方向（図３における上下方向）に延びるように本体ベース部３２０に取り付けられているシャフト３２３に沿って、上下動できるように構成されている。可動ベース部３１０の本体ベース部３２０に対する上下動動作の詳細については後述する。また、図３に示すように、把持部１１０は、フィンガー部１１１の先端が斜め下を向くように、可動ベース部３１０に取り付けられている。
【００２８】
本体ベース部３２０は、本体部１２０のベースを構成する部材であり、当該本体ベース部３２０に対して、可動ベース部３１０、開閉機構部３３０及びモータ部１３０が適宜取り付けられている。なお、図５及び図６では、把持部１１０の構成が見えるように、本体ベース部３２０の底面を構成する板状部材３２１の中間部分を切り欠いて示している。
【００２９】
開閉機構部３３０は、一対のフィンガー部１１１の後端を開閉することによって、一対のフィンガー部１１１の先端の開閉を制御するものである。開閉機構部３３０の詳細については後述する。
【００３０】
モータ部１３０は、その内部に、開閉機構部３３０を駆動するためのモータが収容されているものである。なお、後述するように、モータ部１３０に収容されたモータは、開閉機構部３３０を構成する回転部材を回転駆動することで、開閉機構部３３０を駆動する。
【００３１】
次に、把持部１１０の詳細について説明する。
【００３２】
図３及び図５に示すように、把持部１１０は、一対のフィンガー部１１１と、フィンガー部ベース１１３とを備える。
【００３３】
フィンガー部１１１は、支軸１１２を中心に揺動する部材であって、把持対象物を把持（狭持）するための部材である。前述したように、把持部１１０は、一対、すなわち、２つのフィンガー部１１１を備える。
【００３４】
図５に示すように、フィンガー部１１１の後端部は、Ｌ字状に形成されている。すなわち、フィンガー部１１１の後端部は、まず、フィンガー部１１１の長手方向と垂直に、外側に向けて曲げられ、更に、フィンガー部１１１の長手方向に、後側に向けて曲げられている。その結果、一対のフィンガー部１１１の対向する後端部の間の幅が広くなるようになっている。そして、Ｌ字状に曲げられたフィンガー部１１１の対向する一対の内側面にはそれぞれ、当接部材３０４が取り付けられている。
【００３５】
当接部材３０４は、開閉機構部３３０（具体的には、後述する開閉部材）と点接触する部材であって、当該当接部材３０４が、開閉機構部３３０によって外側方向に押されることにより、後端が開くように一対のフィンガー部１１１が支軸１１２を中心に回転する。当接部材３０４の詳細については後述する。
【００３６】
フィンガー部ベース１１３は、把持部１１０のベースを構成する部材であり、その先端部において、支軸１１２を介して、各フィンガー部１１１が揺動可能に取り付けられるとともに、可動ベース部３１０と連結されて、可動ベース部３１０と一体をなす部材である。
【００３７】
次に、開閉機構部３３０の詳細について説明する。
【００３８】
図３及び図５に示すように、開閉機構部３３０は、一対の開閉部材３３１と、リニアガイド３３２と、回転部材３３３と、一対の圧縮コイルばね３３４とを備える。なお、簡単のため、図３（及び図４）では、一対の圧縮コイルばね３３４、及び、当該一対の圧縮コイルばね３３４を保持する一対のばね保持部３２８については省略してある。
【００３９】
一対の開閉部材３３１は、一対のフィンガー部１１１の後端部に設けられた一対の当接部材３０４を外側方向に押すことで、一対のフィンガー部１１１の後端を押し広げるものである。本実施形態においては、開閉部材３３１はそれぞれ、リニアガイド３３２のスライダ（キャリッジ）に固定されており、水平方向（図５における左右方向）にのみ直線移動可能なように構成されている。
【００４０】
図４及び図６に示すように、各開閉部材３３１は、一対のフィンガー部１１１の後端部の間に配置されて、当接部材３０４が当接する面（当接部材当接面）を提供する垂下部３３１１と、フィンガー部１１１の後端と、回転部材３３３との間に配置されて、リニアガイド３３２のスライダ３３２１に固定されると共に、回転部材３３３が備える一対の突起部３３３２が当接する面（突起部当接面）を提供する水平部３３１２とを有する。
【００４１】
各開閉部材３３１の垂下部３３１１が提供する当接部材当接面はそれぞれ、可動ベース部３１０の本体ベース部３２０に対する移動方向と平行になるように形成される。また、本実施形態では、一対の当接部材当接面は、互いに平行、かつ、各開閉部材３３１の移動方向と垂直をなすように形成されており、一対の開閉部材３３１の当接部材当接面は、互いに平行な状態を保ったまま移動することになる。同様に、各開閉部材３３１の水平部３３１２が提供する突起部当接面も、互いに平行、かつ、各開閉部材３３１の移動方向と垂直をなすように形成されており、一対の開閉部材３３１の突起部当接面は、平行な状態を保ったまま移動することになる。
【００４２】
リニアガイド３３２は、一対の開閉部材３３１の移動方向を規制するものであって、一対の開閉部材３３１を取り付けるため、２つのスライダ３３２１を有している。リニアガイド３３２のレール３３２２は、水平方向（図６における左右方向）に延びるように、本体ベース部３２０に固定されており、２つのスライダ３３２１はそれぞれ、本体ベース部３２０に対して、水平方向（図６における左右方向）にのみ直線移動できるようになっている。
【００４３】
回転部材３３３は、回転することで、一対の開閉部材３３１のそれぞれを外側方向に押して、その間隔を広げる部材であって、モータ部１３０内に収容されたモータの出力軸と適宜連結されて、当該出力軸と一体となって回転する部材である。
【００４４】
図３に示すように、回転部材３３３は、開閉部材３３１の上方に配置されており、回転ベアリング３２２によって、回転可能に本体ベース部３２０に取り付けられている。
【００４５】
また、図４及び図６に示すように、回転部材３３３は、背の低い円柱状部材３３３１と、当該円柱状部材３３３１の開閉部材３３１の水平部３３１２と対向する回転面（図４における底面）に、開閉部材３３１を押して移動させるための一対の突起部３３３２を有している。当該一対の突起部３３３２は、円柱状部材３３３１の回転面に立設された２本のピンと、当該２本のピンの先端部に装着された回転ベアリングとによって構成されている。なお、回転部材３３３の構造は、基本的に、前述した特開２００６−３４１３６１号公報に記載されているものと同様である。
【００４６】
一対の圧縮コイルばね３３４は、一対のフィンガー部１１３の後端部の外側面を挟むように配置されており、後端が閉じるように一対のフィンガー部１１１を付勢する部材である。すなわち、圧縮コイルばね３３４の付勢力によって、フィンガー部１１１の後端部に設けられた各当接部材３０４は、対向する開閉部材３３１（垂下部３３１１）に押し付けられることになる。
【００４７】
図５及び図６に示すように、一対の圧縮コイルばね３３４の外側の端部は、本体ベース部３２０に取り付けられた一対のばね保持部３２８に保持されている。なお、前述したように、図３及び図４では、一対の圧縮コイルばね３３４及び一対のばね保持部３２８については省略してある。また、一対の圧縮コイルばね３３４の内側の端部は、各フィンガー部１１１の後端部の外側面に取り付けられた当接部材３０４の後端部カバー３０４１に形成された穴３０４２（図４参照）に嵌め込まれる。
【００４８】
次に、当接部材３０４の詳細について説明する。
【００４９】
図７は、当接部材３０４の構造を説明するための図である。同図（ａ）は平面図を示し同図（ｂ）は正面図を示し、同図（ｃ）は断面図を示している。
【００５０】
同図に示すように、当接部材３０４は、当接球７０１と、複数の支持球７０２と、ベース部７０３と、キャップ部７０４とを備える。
【００５１】
当接球７０１は、開閉部材３３１に当接する球状の部材であって、開閉部材３３１と点接触するものである。また、当接球７０１は、複数の支持球７０２に支持された状態で、任意の方向になめらかに回転することができるものである。
【００５２】
複数の支持球７０２は、ベース部７０３に設けられた穴（凹部）に収容されて、当接球７０１を回転可能に支持する球状の部材である。各支持球７０２は、当接球７０１と比較して、充分に小さくなるように形成されており、当接球７０１を支持するのに充分な個数（本実施形態では、２０個）が使用される。
【００５３】
ベース部７０３は、当接部材３０４のベースを構成する部材であって、その上面に、複数の支持球７０２を収容するための穴（凹部）が形成されている。複数の支持球７０２を収容するための穴（凹部）は、球の一部を平面で切り取ったような形状を有しており、複数（例えば、２０個）の支持球７０２を収容できるような大きさに形成される。
【００５４】
キャップ部７０４は、ベース部７０３の上面を覆うように取り付けられて、当接球７０１を回転可能に保持するものであって、その中央部分に、当接球７０１の一部を露出させるための孔が形成されている。
【００５５】
当接部材３０４は、以上のような構造を有するので、各開閉部材３３１の当接部材当接面と点接触することができ、更に、点接触状態を保ったまま、当該当接部材当接面上を任意の方向になめらかに移動することができる。
【００５６】
次に、以上のような構成を有する把持装置１００の動作について説明する。
【００５７】
まず、把持部１１０の開閉動作について説明する。
【００５８】
前述したように、図５は、把持部１１０（一対のフィンガー部１１１）の開状態を示し、図６は、把持部１１０（一対のフィンガー部１１１）の閉状態を示している。
【００５９】
図５及び図６に示すように、一対のフィンガー部１１１は、その後端部の間に、開閉部材３３１（垂下部３３１１）を挟むように配置されると共に、その後端部は、付勢部材としての一対の圧縮コイルばね３３４によって、後端が閉じる方向に付勢されている。
【００６０】
図５に示した状態において、モータ部１３０に収容されたモータを動作させ、回転部材３３３を時計回りの方向に回転させると、回転部材３３３の回転に伴い円弧を描くように移動する一対の突起部３３３２（回転ベアリング）によって、一対の開閉部材３３１が外側に向かって（同図における左右方向に）押される。その結果、各開閉部材３３１が外側に向かって移動を開始し、それに伴い、各開閉部材３３１によって、当該各開閉部材３３１に当接する当接部材３０４を介して、各フィンガー部１１１の後端部が外側に向かって押される。圧縮コイルばね３３４の付勢力に逆らって、回転部材３３３をそのまま回転をさせていくと、一対のフィンガー部１１１の後端は開いていき、一対のフィンガー部１１１の先端は閉じていく。その結果、最終的に、図６に示した閉状態に至る。
【００６１】
一方、同図に示した状態において、モータ部１３０に収容されたモータを動作させ、回転部材３３３を反時計回りの方向に回転させると、一対のフィンガー部１１１は、一対の圧縮コイルばね３３４により後端が閉じる方向に付勢されており、それに伴い、各開閉部材３３１は、フィンガー部１１１の後端部に設けられた当接部材３０４を介して内側に向かって付勢されているので、回転部材３３３の回転に伴い円弧を描くように移動する一対の突起部３３３２（回転ベアリング）に追従して、一対の開閉部材３３１が一対のフィンガー部１１３の後端部と共に内側に向かって移動することになる。回転部材３３３をそのまま回転させていくと、フィンガー部１１１の後端は閉じていき、フィンガー部１１１の先端は開いていく。その結果、最終的に、図５に示した開状態に至る。
【００６２】
以上説明したように、把持装置１００においては、回転部材３３３を左右に回転させることにより、フィンガー部１１１の先端で、把持対象物の把持及び開放を行うことができる。従って、回転部材３３３の回転を細かく制御することによって、把持対象物を把持する力加減を細かく制御することが可能になる。
【００６３】
次に、把持部１１０の本体ベース部３２０に対する上下動動作について説明する。
【００６４】
前述したように、把持装置１００においては、把持装置１００全体を上昇又は下降させる際に、なんらかの理由で、把持部１１０（フィンガー部１１１）が上昇又は下降できない状態になっているとき、把持部１１０は、本体ベース部３２０に対して下方又は上方に逃げる（移動する）ことができるようになっている。従って、例えば、本体ベース部３２０に対する、把持部１１０の動きを変位センサ等のセンサ（不図示）で検知するようにすれば、把持装置１００全体を上昇又は下降させているにも関わらず、把持部１１０が上昇又は下降できないという異常状態を検出することができるようになり、自動制御する際などに、把持対象物や把持部１１０に損傷等が発生するのを防止することが可能となる。
【００６５】
図３に示した状態において、可動ベース部３１０は、垂直方向に延びるシャフト３２３に沿って上下動できるように、シャフト３２３に上下動可能に装着されたリニアベアリング（ボールブッシュ）を介して、シャフト３２３に取り付けられている。なお、同図では、シャフト３２３は１本しか見えていないが、実際は、２本のシャフト３２３が、把持部１１０を挟むように配置されて、上端部及び下端部において本体ベース部３２０に固定されている。
【００６６】
そして、図３に示すように、可動ベース部３１０は、その上方に配置された圧縮コイルばね３２４によって、下方に付勢されている。より具体的には、まず、圧縮コイルばね３２４によって、押圧部材３１１が下方に付勢され、当該押圧部材３１１によって、可動ベース部３１０が下方に付勢される。なお、圧縮コイルばね３２４の上端は、本体ブロック部３２０に取り付けられたばね保持部３２５によって保持されている。
【００６７】
押圧部材３１１は、正面（同図における左側）から見ると下向きのコの字状の形状を有しており、下向きのコの字状の形状の両側の垂直部分の先端が、可動ベース部３１０の上面に当接することになる。一方、本体ベース部３２０には、押圧部材３１１の下向きのコの字状の形状の両側の垂直部分が挿入される２つの矩形状の孔（不図示）が形成されており、押圧部材３１１は、その下向きのコの字状の形状の両端部が、本体ベース部３２０に形成された矩形状の孔に挿入された状態で、圧縮コイルばね３２４によって、下方に付勢されている。従って、押圧部材３１１は、その一部（下向きのコの字状の形状の水平部分の底面）が、本体ベース部３２０の一部（２つの矩形状の孔に挟まれた部分）に当接することによって、下方への移動を停止することになる。
【００６８】
一方、図３に示すように、可動ベース部３１０は、その下方に配置された別の圧縮コイルばね３２６によって上方にも付勢されている。なお、同図では、当該圧縮コイルばね３２６は１つしか見えていないが、実際は、２つの圧縮コイルばね３２６が、把持部１１０を挟むように配置されて、可動ベース部３１０を上方に付勢している。各圧縮コイルばね３２６の下端は、本体ブロック部３２０に取り付けられたばね保持部３２７によって、保持されている。可動ベース部３１０の下側に配置された圧縮コイルばね３２６は、可動ベース部３１０の上側に配置された圧縮コイルばね３２４より、ばね定数が小さくなるように選択されている。すなわち、可動ベース部３１０は、上側の圧縮コイルばね３２４及び下側の圧縮コイルばね３２６によって上下方向から付勢されていることになるが、可動ベース部３１０を押し上げる力より押し下げる力の方が強くなり、把持部１１０に外力が働いていない状態では、押圧部材３１１が本体ベース部３２０に当接して静止した状態で、可動ベース部３１０は静止することになる。このように、押圧部材３１１が本体ベース部３２０に当接して静止した状態が安定した状態で、図３は、このような安定した状態を示している。
【００６９】
図３に示した状態で、例えば、フィンガー部１１１の先端等が把持対象物等に当接して、フィンガー部１１１に上向きの力が働くと、可動ベース部３１０に対しても上向きの力が働くこととなる。そして、その上向きの力が一定以上になると、可動ベース部３１０は、圧縮コイルばね３２４の付勢力に抗して、シャフト３２３に沿って上向きに移動を開始することになる。
【００７０】
この際、フィンガー部１１１の後端部に設けられた当接部材３０４は、開閉部材３３１の当接部材当接面上を、点接触状態を保ったまま、なめらかに移動することになる。すなわち、開閉部材３３１の当接部材当接面に当接する当接球７０１が、複数の支持球７０２に支持された状態でなめらかに回転することで、フィンガー部１１１は、開閉部材３３１に対して、点接触状態を保ったまま、なめらかに移動することになる。また、開閉部材３３１の当接部材当接面は、可動ベース部３１０（フィンガー部１１１）の本体ベース部３２０に対する移動方向と平行になるように形成されているので、一対のフィンガー部１１１は、その開き具合（開度）を変えることなく、上方に移動をすることができる。従って、例えば、フィンガー部１１１が把持対象物を把持している状態で把持装置１００全体を下降させている際等に、フィンガー部１１１が作業用ベース２２０等に接触したとしても、フィンガー部１１１の把持状態（開度）に影響を与えることなく、本体ベース部３２０に対して、フィンガー部１１１をなめらかに動かすことが可能となる。
【００７１】
一方、図３に示した状態で、例えば、フィンガー部１１１の先端で把持した把持対象物が、張り付き等により作業用ベース２２０等から離れない状態で、把持装置１００全体を上昇させる等して、フィンガー部１１１に下向きの力が働くと、可動ベース部３１０に対しても下向きの力が働くこととなる。そして、その下向きの力が一定以上になると、可動ベース部３１０は、圧縮コイルばね３２６の付勢力に抗して、シャフト３２３に沿って下向きに移動を開始することになる。
【００７２】
この際、フィンガー部１１１の後端部に設けられた当接部材３０４は、前述したように、開閉部材３３１の当接部材当接面上を、点接触状態を保ったまま、なめらかに移動することになり、一対のフィンガー部１１１は、その開度を変えることなく、下方に移動することになる。
【００７３】
このように、把持装置１００においては、本体ベース部３２０に対して、把持部１１０が上下動することができるので、例えば、本体ベース部３２０に対する、把持部１１０の動きを変位センサ等で検知するようにすれば、把持部１１０と把持対象物や作業用ベースとの意図せぬ接触や、把持対象物の作業用ベースへの張り付き等の異常を検出することができ、把持対象物や把持部１１０に対する損傷等を防止することが可能となる。
【００７４】
また、把持装置１００においては、上下動する可動部が、基本的に、把持部１１０と可動ベース部３１０のみで構成されているので、上下動する可動部を比較的軽量にすることができ、フィンガー部１１１等が誤って把持対象物等にぶつかった際の衝撃を小さくすることができる。
【００７５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、当然のことながら、本発明の実施の形態は上記のものに限られない。例えば、前述した把持装置１００においては、一対の圧縮コイルばね３３４によって、一対のフィンガー部１１１の後端部を、当該後端部が閉じる方向に付勢していたが、付勢部材として圧縮コイルばねを支軸１１２より前に配置し、当該圧縮コイルばねによって、一対のフィンガー部１１１の後端が閉じる方向に、一対のフィンガー部１１１を付勢することも考えられる。
【００７６】
また、前述した把持装置１００においては、一対の圧縮コイルばね３３４によって、一対のフィンガー部１１１の後端部を、当該後端部が閉じる方向に付勢するとともに、開閉部材３３１によって、一対のフィンガー部１１１の後端が開く方向に、各フィンガー部１１１の後端部の内側面を押すことで、各フィンガー部１１１を回転させていたが、それとは逆に、一対のフィンガー部１１１の後端部を、当該後端部が開く方向に付勢するとともに、開閉部材によって、一対のフィンガー部１１１の後端が閉じる方向に、各フィンガー部１１１の後端部の外側面を押すことで、各フィンガー部１１１を回転させて、一対のフィンガー部１１１の先端の開閉を実現することも考えられる。
【００７７】
例えば、付勢部材として、圧縮コイルばねを一対のフィンガー部１１１の間に配置して、一対のフィンガー部１１１の後端が開く方向に、一対のフィンガー部１１１を付勢するとともに、各フィンガー部１１１の後端部を上述したものとは逆向き、すなわち、内側にＬ字状に曲げ、各フィンガー部１１１の後端部の外側面に当接部材３０４を外向きに設けるようにし、更に、このように形成された一対のフィンガー部１１１の後端部を、上述した各開閉部材３３１を垂直軸を中心に１８０°回転させたもの（この場合、当接部材当接面は内側を向くことになる）で挟むようにし、かかる一対の開閉部材の突起部当接面（この場合、突起部当接面は外側を向くことになる）を、前述した回転部材３３３より径を大きくした回転部材の突起部で挟み込むようにすることが考えられる。この場合、一対のフィンガー部の後端が開いた状態で、回転部材を回転させると、回転部材の突起部によって、一対の開閉部材が内側方向に押されて、一対のフィンガー部の後端が押し狭められ、一対のフィンガー部の先端が開いていくことになる。また、一対のフィンガー部の後端が閉じた状態で、回転部材を逆方向に回転させると、一対のフィンガー部１１３は、圧縮コイルばねにより後端が開く方向に付勢されているので、回転部材の突起部の動きに追従して、一対のフィンガー部の後端は押し広げられていき、一対のフィンガー部の先端が閉じていくことになる。
【００７８】
また、前述した把持装置１００においては、フィンガー部１１１の後端部に設けられた当接部材３０４は、開閉部材３３１と転がり接触するように構成されていたが、異常の検出に要求される感度等に応じて、すべり接触するように構成することも考えられる。この場合、例えば、当接部材３０４の当接球７０１が回転しないように構成することが考えられる。
【００７９】
また、前述した実施形態では、一対のフィンガー部１１１が、左右対称の動作を行うようにしていたが、前述した特開２００６−３４１３６１号公報に記載されているように、一対のフィンガー部が、左右非対称の動作を行うようにすることも考えられる。
【符号の説明】
【００８０】
１００ 把持装置
１１０ 把持部
１１１ フィンガー部
１１２ 支軸
１１３ フィンガー部ベース
１２０ 本体部
１２１ 取り付けプレート
１３０ モータ部
２１０ ＸＹＺステージ
２１１ Ｘステージ
２１２ Ｙステージ
２１３ Ｚステージ
２２０ 作業用ベース
２３０ ＸＹθステージ
２３１ Ｘステージ
２３２ Ｙステージ
２３３ θステージ
３０４ 当接部材
３０４１ 当接部材の後端部カバー
３０４２ 穴
３１０ 可動ベース部
３１１ 押圧部材
３２０ 本体ベース部
３２１ 板状部材
３２２ 回転ベアリング
３２３ シャフト
３２４，３２６ 圧縮コイルばね
３２５，３２７，３２８ ばね保持部
３３０ 開閉機構部
３３１ 開閉部材
３３１１ 垂下部
３３１２ 水平部
３３２ リニアガイド
３３２１ スライダ
３３２２ レール
３３３ 回転部材
３３３１ 円柱状部材
３３３２ 突起部
３３４ 圧縮コイルばね
７０１ 当接球
７０２ 支持球
７０３ ベース部
７０４ キャップ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が支軸を中心に揺動可能な一対のフィンガー部と、
前記一対のフィンガー部の後端の開閉をすることによって、前記一対のフィンガー部の先端の開閉を制御する開閉機構部と
を備え、
前記一対のフィンガー部は、前記開閉機構部に対して、直線移動可能に構成されており、
前記開閉機構部は、前記一対のフィンガー部の後端部と当接する一対の当接面を有し、
前記一対の当接面はそれぞれ、前記開閉機構部に対する前記一対のフィンガー部の移動方向と平行になるように形成されており、
前記一対のフィンガー部の後端部は、前記一対の当接面と点接触している
ことを特徴とする把持装置。
【請求項２】
前記一対のフィンガー部はそれぞれ、その後端部に、前記当接面と点接触するための当接部材を備え、
前記当接部材は、前記当接面と点接触するための球面部を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の把持装置。
【請求項３】
前記球面部は、前記当接面と転がり接触する
ことを特徴とする請求項２に記載の把持装置。
【請求項４】
前記当接部材は、
前記当接面と点接触するための当接球と、
当該当接球を回転可能に支持するための複数の支持球と
を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の把持装置。
【請求項５】
前記開閉機構部は、
前記一対のフィンガー部の後端部の内側面と当接する一対の当接面を有する一対の開閉部材と、
前記一対のフィンガー部の後端が閉じる方向に、前記少なくとも一方のフィンガー部を付勢する付勢部材と
を備え、
前記一対の開閉部材は、その間隔を広げるように移動することで、前記一対のフィンガー部の後端を押し広げる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の把持装置。
【請求項６】
前記一対のフィンガー部はそれぞれ、支軸を中心に揺動可能であり、
前記開閉機構部は、前記一対の開閉部材と当接する一対の突起部を有する回転部材を更に備え、
前記回転部材が一方方向に回転すると、前記一対の突起部は、前記一対の開閉部材の間隔が広がるように、前記一対の開閉部材を押す
ことを特徴とする請求項５に記載の把持装置。
【請求項７】
前記開閉機構部は、
前記一対のフィンガー部の後端部の外側面と当接する一対の当接面を有する一対の開閉部材と、
前記一対のフィンガー部の後端が開く方向に、前記少なくとも一方のフィンガー部を付勢する付勢部材と
を備え、
前記一対の開閉部材は、その間隔を狭めるように移動することで、前記一対のフィンガー部の後端を押し狭める
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の把持装置。
【請求項８】
前記一対のフィンガー部はそれぞれ、支軸を中心に揺動可能であり、
前記開閉機構部は、前記一対の開閉部材と当接する一対の突起部を有する回転部材を更に備え、
前記回転部材が一方方向に回転すると、前記一対の突起部は、前記一対の開閉部材の間隔が狭まるように、前記一対の開閉部材を押す
ことを特徴とする請求項７に記載の把持装置。
【請求項９】
前記一対のフィンガー部の前記開閉機構部に対する移動を検知する手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の把持装置。
【請求項１】
少なくとも一方が支軸を中心に揺動可能な一対のフィンガー部と、
前記一対のフィンガー部の後端の開閉をすることによって、前記一対のフィンガー部の先端の開閉を制御する開閉機構部と
を備え、
前記一対のフィンガー部は、前記開閉機構部に対して、直線移動可能に構成されており、
前記開閉機構部は、前記一対のフィンガー部の後端部と当接する一対の当接面を有し、
前記一対の当接面はそれぞれ、前記開閉機構部に対する前記一対のフィンガー部の移動方向と平行になるように形成されており、
前記一対のフィンガー部の後端部は、前記一対の当接面と点接触している
ことを特徴とする把持装置。
【請求項２】
前記一対のフィンガー部はそれぞれ、その後端部に、前記当接面と点接触するための当接部材を備え、
前記当接部材は、前記当接面と点接触するための球面部を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の把持装置。
【請求項３】
前記球面部は、前記当接面と転がり接触する
ことを特徴とする請求項２に記載の把持装置。
【請求項４】
前記当接部材は、
前記当接面と点接触するための当接球と、
当該当接球を回転可能に支持するための複数の支持球と
を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の把持装置。
【請求項５】
前記開閉機構部は、
前記一対のフィンガー部の後端部の内側面と当接する一対の当接面を有する一対の開閉部材と、
前記一対のフィンガー部の後端が閉じる方向に、前記少なくとも一方のフィンガー部を付勢する付勢部材と
を備え、
前記一対の開閉部材は、その間隔を広げるように移動することで、前記一対のフィンガー部の後端を押し広げる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の把持装置。
【請求項６】
前記一対のフィンガー部はそれぞれ、支軸を中心に揺動可能であり、
前記開閉機構部は、前記一対の開閉部材と当接する一対の突起部を有する回転部材を更に備え、
前記回転部材が一方方向に回転すると、前記一対の突起部は、前記一対の開閉部材の間隔が広がるように、前記一対の開閉部材を押す
ことを特徴とする請求項５に記載の把持装置。
【請求項７】
前記開閉機構部は、
前記一対のフィンガー部の後端部の外側面と当接する一対の当接面を有する一対の開閉部材と、
前記一対のフィンガー部の後端が開く方向に、前記少なくとも一方のフィンガー部を付勢する付勢部材と
を備え、
前記一対の開閉部材は、その間隔を狭めるように移動することで、前記一対のフィンガー部の後端を押し狭める
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の把持装置。
【請求項８】
前記一対のフィンガー部はそれぞれ、支軸を中心に揺動可能であり、
前記開閉機構部は、前記一対の開閉部材と当接する一対の突起部を有する回転部材を更に備え、
前記回転部材が一方方向に回転すると、前記一対の突起部は、前記一対の開閉部材の間隔が狭まるように、前記一対の開閉部材を押す
ことを特徴とする請求項７に記載の把持装置。
【請求項９】
前記一対のフィンガー部の前記開閉機構部に対する移動を検知する手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の把持装置。
【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２０１１−１１５８６４（Ｐ２０１１−１１５８６４Ａ）
【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２００９−２７３１３５（Ｐ２００９−２７３１３５）
【出願日】平成２１年１２月１日（２００９．１２．１）
【出願人】（５９８１１３９００）アクテス株式会社 (4)
【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１日（２００９．１２．１）
【出願人】（５９８１１３９００）アクテス株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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