(57)【要約】【課題】高速で駆動しかつ大きな把持力を得ることができ、開閉両方向に力を出せる把持装置を提供する。【解決手段】第１の回転アクチュエータと、第１の回転アクチュエータで駆動される第１の動力伝達機構と、第１の動力伝達機構で駆動される第１の指と、第１の回転アクチュエータを固定載置する第１の台車と、第１の台車上に、第１の回転アクチュエータの回転軸と平行な方向に移動可能に載置した、第２の台車と、第２の台車に固定載置した第２の回転アクチュエータと、第２の回転アクチュエータの回転速度を減速する減速機と、減速機で駆動される第２の動力伝達機構と、第２の動力伝達機構の先端部に配置された押し板と、第１の指と共に物体を把持する、第２の指又は第１の固定壁と、を備え、第１の台車を、台座上に、第１の回転アクチュエータの回転軸と平行な方向に移動可能に載置し、台座には、第１及び第２の停止部と、第１及び第２のばねと、を備える。【選択図】図１
2011245568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の指と第２の指との間で物体を把持し、又は、第１の指と、前記第１の指に対して前記第２の指とは反対の側の第３の指と、の間で物体を把持する、把持装置であって、
第１の回転アクチュエータと、
前記第１の回転アクチュエータによって回転駆動される第１の動力伝達機構と、
前記第１の動力伝達機構によって駆動される前記第１の指と、
前記第１の回転アクチュエータを固定載置する第１の台車と、
前記第１の台車上に、前記第１の回転アクチュエータの回転軸と平行な方向に移動可能に載置された、第２の台車と、
前記第２の台車に固定載置された第２の回転アクチュエータと、
前記第２の回転アクチュエータの回転速度を減速する減速機と、
前記減速機によって回転駆動される第２の動力伝達機構と、
前記第２の動力伝達機構の先端部に配置された押し板と、
前記台座に対して固定された位置に配置された、前記第２の指と、前記第３の指と、を備え、
前記第１の台車を、台座上に、前記第１の回転アクチュエータの回転軸と平行な方向に移動可能に載置し、
前記台座の一方の端部には、前記第２の台車の移動を停止させる第１の停止部と、前記第１の台車の台座に対する移動に対して抵抗となる、第１のばねと、を備え、前記台座の他方の端部には、前記押し板の移動を停止させる第２の停止部と、前記第１の台車の、台座に対する移動に対して抵抗となる、第２のばねと、を備え、
前記把持装置が、前記第１の指と前記第２の指とによって物体を把持する場合には、
前記第１の回転アクチュエータを第１の回転方向に作動させることによって、前記第１の指と前記第２の指とを前記物体に接触させ、更に、前記第１の台車を、前記第１のばねを圧縮する方向に移動させ、次に前記第２の回転アクチュエータを作動させることによって、前記押し板を前記第１の台車に当接させ、前記第２の台車を前記第１の停止部に当接させ、更に、前記第１の台車と第１の台車に固定載置された第１の回転アクチュエータとを、前記第１の停止部とは反対の方向に駆動して、前記第１の指が前記物体を更に押し付け、前記第１の指と前記第２の指とによって前記物体を把持し、
前記把持装置が、前記第１の指と前記第３の指とによって物体を把持する場合には、
前記第１の回転アクチュエータを第１の回転方向とは反対方向の第２の回転方向に作動させることによって、前記第１の指と前記第３の指とを前記物体に接触させ、更に、前記第１の台車を、前記第２のばねを圧縮する方向に移動させ、次に前記第２の回転アクチュエータを作動させることによって、前記押し板を前記第２の停止部に当接させ、前記第２の台車を前記第１の台車に当接させ、更に、前記第１の台車と第１の台車に固定載置された第１の回転アクチュエータとを、前記第２の停止部とは反対の方向に駆動して、前記第１の指が前記物体を更に押し付け、前記第１の指と前記第３の指とによって前記物体を把持する、
開閉両方向に力を出せる把持装置。
【請求項２】
前記第２の指と前記第３の指の一方又は両方が、前記台座に対して固定された位置に配置された壁体である、請求項１に記載の開閉両方向に力を出せる把持装置。
【請求項３】
前記第１の動力伝達機構がウォームギアであり、
前記第２の動力伝達機構が、
２枚の板材と、前記２枚の板材の間に配置された１以上の支柱とを備える動力伝達機構であって、
前記支柱の各端部を、それぞれ前記２枚の板材の、互いにほぼ平行に対向する各面上の、前記２枚の板材の回転中心から偏心した位置に、回転自在に取り付ける手段を備え、
前記２枚の板材を、前記２枚の板材の回転中心を通る軸の周りに互いに対して相対的に回転させた場合には、前記２枚の板材の間の距離が増減する、動力伝達機構である、
請求項１又は２に記載の開閉両方向に力を出せる把持装置。
【請求項４】
前記第１の動力伝達機構がウォームギアであり、前記第２の動力伝達機構が送りねじである、請求項１又は２に記載の開閉両方向に力を出せる把持装置。
【請求項５】
第１の指と第２の指との間で又は第１の指と第２の指との外側で物体を把持する、把持装置であって、
第１の回転アクチュエータと、
前記第１の回転アクチュエータによって回転駆動されるウォームギアと、
前記ウォームギアによって駆動される前記第１の指と第２の指と、
前記第１の回転アクチュエータを固定載置する第１の台車と、
前記第１の台車上に、前記第１の回転アクチュエータの回転軸と平行な方向に移動可能に載置された、第２の台車と、
前記第２の台車に固定載置された第２の回転アクチュエータと、
前記第２の回転アクチュエータの回転速度を減速する減速機と、
前記減速機によって回転駆動される第２の動力伝達機構と、
前記第２の動力伝達機構の先端部に配置された押し板と、
前記第１の指と共に物体を把持する、前記第２の指と、を備え、
前記第１の台車を、台座上に、前記第１の回転アクチュエータの回転軸と平行な方向に移動可能に載置し、
前記台座の一方の端部には、前記第２の台車の移動を停止させる第１の停止部と、前記第１の台車の台座に対する移動に対して抵抗となる、第１のばねと、を備え、前記台座の他方の端部には、前記押し板の移動を停止させる第２の停止部と、前記第１の台車の、台座に対する移動に対して抵抗となる、第２のばねと、を備え、
前記把持装置が、前記第１の指と前記第２の指との間で物体を把持する場合には、
前記第１の回転アクチュエータを第１の回転方向に作動させることによって、前記第１の指と前記第２の指とを前記物体に接触させ、更に、前記第１の台車を、前記第１のばねを圧縮する方向に移動させ、次に前記第２の回転アクチュエータを作動させることによって、前記押し板を前記第の台車に当接させ、前記第２の台車を前記第１の停止部に当接させ、更に、前記第１の台車と第１の台車に固定載置された第１の回転アクチュエータとを、前記第１の停止部とは反対の方向に駆動して、前記第１の指と第２の指とを、前記物体に更に押し付け、前記物体を把持し、
前記把持装置が、前記第１の指と前記第２の指との外側で物体を把持する場合には、
前記第１の回転アクチュエータを前記第１の回転方向とは反対の方向に作動させることによって、前記第１の指と前記第２の指とを開いて前記第１の指と前記第２の指の外側を前記物体に接触させ、更に、前記第１の台車を、前記第２のばねを圧縮する方向に移動させ、次に前記第２の回転アクチュエータを作動させることによって、前記押し板を前記第２の停止部に当接させ、前記第２の台車を前記第１の台車に当接させ、更に、前記第１の台車と第１の台車に固定載置された第１の回転アクチュエータとを、前記第２の停止部とは反対の方向に駆動して、前記第１の指と第２の指とが開く力を更に増加し、前記物体を把持する、
開閉両方向に力を出せる把持装置。
【請求項６】
前記第１の台車の台座に対する移動を検知し、前記第１の台車の移動を、前記第２の台車と前記台座との間に隙間を残して停止させ、又は、前記押し板と前記台座との間に隙間を残して停止させる、請求項１から５のいずれか１項に記載の開閉両方向に力を出せる把持装置。
【請求項７】
前記第１の台車の台座に対する移動を検知するために、位置センサを備える、請求項６に記載の開閉両方向に力を出せる把持装置。
【請求項８】
前記第１の台車の台座に対する移動を検知するために、停止スイッチを備える、請求項６に記載の開閉両方向に力を出せる把持装置。
【請求項９】
前記第２の台車と前記台座との間の隙間を調節することができる、請求項６から８のいずれか１項に記載の開閉両方向に力を出せる把持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開閉両方向に力を出せる把持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用マニピュレータの先端等に取り付け、物体を把持する把持装置においては、高速で作動するとともに、大きな把持力を有し、物体を確実に把持することが要求される。
【０００３】
従来の把持装置は、１つの把持部、すなわち２つの指等を、１つの回転アクチュエータ（電動モータ等）で駆動して把持動作を行なっているが、１つの回転アクチュエータによる駆動では、特許文献１の背景技術に記載するように、減速比を大きくして出力側の速度を小さくすると、大きな把持力が得られるが、指の動作が遅くなり、一方、減速比を小さくして出力側の速度を大きくすると、指を素早く動かすことができるが、把持力は小さくなるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の発明者は、特許文献１に記載する把持装置を発明し、回転アクチュエータとして、２つの電動モータを利用することによって上述の問題を解決した。
【０００５】
すなわち、把持装置において、指を高速で動かす必要があるのは、指が把持対象物に接触するまでの間であり、この間は、回転アクチュエータは、把持力を発生する必要がなく、一方、指が把持対象物に接触した後は、大きな把持力を必要とするが、指の動きは遅くてよいので、２つの電動モータを利用し、これら２つの機能を分離することにより、把持速度と把持力の両方を従来よりも大きくしつつ、電動モータの合計重量を従来の電動モータの重量と同等あるいは従来よりも小さくすることが可能となった。
【０００６】
特許文献１に記載の把持装置は、簡単な駆動機構で、スペース的にも取り付け容易であり、高速で作動するとともに、大きな把持力を有し、物体を確実に把持するという有利な効果を発揮した。
【０００７】
特許文献１に記載の把持装置の１実施形態を図１１に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平２０１０−２３１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１に記載の発明は、図１１のように、指を１方向にのみ動かして、把持対象物を、強い力で把持するものであった。一方、産業界においては、指を例えば図１１の矢印の反対方向にも動かせるようにして、指を、開閉両方向に動かせるようにしたいという要求がある。また、特許文献１に記載の発明において、バックドライブしない機構としてウォームギアや送りねじ等採用したが、これらバックドライブしない機構は、固着する可能性、すなわち、ねじが締まって弛まなくなる可能性があった。
【００１０】
そこで、本発明は、簡単な機構で把持部を高速で駆動しかつ大きな把持力を得ることができる把持装置において、開閉両方向に力を出せる把持装置を提供することを目的とし、更に、固着しない機構を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、第１の指と第２の指との間で物体を把持し、又は、第１の指と、第１の指に対して第２の指とは反対の側の第３の指と、の間で物体を把持する、把持装置であって、第１の回転アクチュエータと、第１の回転アクチュエータによって回転駆動される第１の動力伝達機構と、第１の動力伝達機構によって駆動される第１の指と、第１の回転アクチュエータを固定載置する第１の台車と、第１の台車上に、第１の回転アクチュエータの回転軸と平行な方向に移動可能に載置された、第２の台車と、第２の台車に固定載置された第２の回転アクチュエータと、第２の回転アクチュエータの回転速度を減速する減速機と、減速機によって回転駆動される第２の動力伝達機構と、第２の動力伝達機構の先端部に配置された押し板と、台座に対して固定された位置に配置された、第２の指と、第３の指と、を備え、第１の台車を、台座上に、第１の回転アクチュエータの回転軸と平行な方向に移動可能に載置し、台座の一方の端部には、第２の台車の移動を停止させる第１の停止部と、第１の台車の台座に対する移動に対して抵抗となる、第１のばねと、を備え、台座の他方の端部には、押し板の移動を停止させる第２の停止部と、第１の台車の、台座に対する移動に対して抵抗となる、第２のばねと、を備え、把持装置が、第１の指と第２の指とによって物体を把持する場合には、第１の回転アクチュエータを第１の回転方向に作動させることによって、第１の指と第２の指とを物体に接触させ、更に、第１の台車を、第１のばねを圧縮する方向に移動させ、次に第２の回転アクチュエータを作動させることによって、押し板を第１の台車に当接させ、第２の台車を第１の停止部に当接させ、更に、第１の台車と第１の台車に固定載置された第１の回転アクチュエータとを、第１の停止部とは反対の方向に駆動して、第１の指が物体を更に押し付け、第１の指と第２の指とによって物体を把持し、把持装置が、第１の指と第３の指とによって物体を把持する場合には、第１の回転アクチュエータを第１の回転方向とは反対方向の第２の回転方向に作動させることによって、第１の指と第３の指とを物体に接触させ、更に、第１の台車を、第２のばねを圧縮する方向に移動させ、次に第２の回転アクチュエータを作動させることによって、押し板を第２の停止部に当接させ、第２の台車を第１の台車に当接させ、更に、第１の台車と第１の台車に固定載置された第１の回転アクチュエータとを、第２の停止部とは反対の方向に駆動して、第１の指が物体を更に押し付け、第１の指と第３の指とによって物体を把持する、開閉両方向に力を出せる把持装置が提供される。
【００１２】
すなわち、請求項１の発明では、簡単な機構で把持部を高速で駆動しかつ大きな把持力を得ることができる把持装置において、第１の指と第２の指との間で物体を把持することも、第１の指と、第１の指に対して第２の指とは反対の側の第３の指と、の間で物体を把持することもでき、開閉両方向に力を出せる把持装置を構成している。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、第２の指と第３の指の一方又は両方が、台座に対して固定された位置に配置された壁体である、請求項１に記載の開閉両方向に力を出せる把持装置が提供される。
【００１４】
すなわち、請求項２の発明では、第２の指と第３の指の一方又は両方は、台座に対して固定された位置に配置された壁体である。第２の指と第３の指の一方又は両方は、把持する物体の形状、大きさ、物体の姿勢等によって、指状にすることも、壁体にすることもでき、いずれも、第１の指が、対向する指又は壁体との間に物体を挟み、物体を押さえつけることによって把持するという基本機能は同一である。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、第１の動力伝達機構がウォームギアであり、第２の動力伝達機構が、２枚の板材と、２枚の板材の間に配置された１以上の支柱とを備える動力伝達機構であって、支柱の各端部を、それぞれ２枚の板材の、互いにほぼ平行に対向する各面上の、２枚の板材の回転中心から偏心した位置に、回転自在に取り付ける手段を備え、２枚の板材を、２枚の板材の回転中心を通る軸の周りに互いに対して相対的に回転させた場合には、２枚の板材の間の距離が増減する、動力伝達機構である、請求項１又は２に記載の開閉両方向に力を出せる把持装置が提供される。
【００１６】
すなわち、請求項３の発明では、第１の動力伝達機構はウォームギアであり、第２の動力伝達機構は、特許文献１で開示した立体トグル機構である。ウォームギアは、バックドライブしないので、第１の回転アクチュエータの駆動を停止させて、第２の回転アクチュエータを駆動するときには、第１の回転アクチュエータがエネルギーを消費せずにその位置を保持することができ、有利である。また、トグル機構は、リンクが軸方向に伸びきった状態では、エネルギーを消費せずに大きな力を保持することができ、有利であり、立体トグル機構は、回転軸の方向と出力軸の方向とが同軸となり、機構の占めるスペースを小さくすることができ、更に有利である。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、第１の動力伝達機構がウォームギアであり、第２の動力伝達機構が送りねじである、請求項１又は２に記載の開閉両方向に力を出せる把持装置が提供される。
【００１８】
すなわち、請求項４の発明では、第２の動力伝達機構を送りねじとして、バックドライブしない構成とし、請求項３の立体トグル機構と同様に、エネルギーを消費せずに大きな力を保持することができ、機構の占めるスペースを小さくすることができる、有利な構成としている。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、第１の指と第２の指との間で又は第１の指と第２の指との外側で物体を把持する、把持装置であって、第１の回転アクチュエータと、第１の回転アクチュエータによって回転駆動されるウォームギアと、ウォームギアによって駆動される第１の指と第２の指と、第１の回転アクチュエータを固定載置する第１の台車と、第１の台車上に、第１の回転アクチュエータの回転軸と平行な方向に移動可能に載置された、第２の台車と、第２の台車に固定載置された第２の回転アクチュエータと、第２の回転アクチュエータの回転速度を減速する減速機と、減速機によって回転駆動される第２の動力伝達機構と、第２の動力伝達機構の先端部に配置された押し板と、第１の指と共に物体を把持する、第２の指と、を備え、第１の台車を、台座上に、第１の回転アクチュエータの回転軸と平行な方向に移動可能に載置し、台座の一方の端部には、第２の台車の移動を停止させる第１の停止部と、第１の台車の台座に対する移動に対して抵抗となる、第１のばねと、を備え、台座の他方の端部には、押し板の移動を停止させる第２の停止部と、第１の台車の、台座に対する移動に対して抵抗となる、第２のばねと、を備え、把持装置が、第１の指と第２の指との間で物体を把持する場合には、第１の回転アクチュエータを第１の回転方向に作動させることによって、第１の指と第２の指とを物体に接触させ、更に、第１の台車を、第１のばねを圧縮する方向に移動させ、次に第２の回転アクチュエータを作動させることによって、押し板を第１の台車に当接させ、第２の台車を第１の停止部に当接させ、更に、第１の台車と第１の台車に固定載置された第１の回転アクチュエータとを、第１の停止部とは反対の方向に駆動して、第１の指と第２の指とを、物体に更に押し付け、物体を把持し、把持装置が、第１の指と第２の指との外側で物体を把持する場合には、第１の回転アクチュエータを第１の回転方向とは反対の方向に作動させることによって、第１の指と第２の指とを開いて第１の指と第２の指の外側を物体に接触させ、更に、第１の台車を、第２のばねを圧縮する方向に移動させ、次に第２の回転アクチュエータを作動させることによって、押し板を第１の停止部に当接させ、第２の台車を第１の台車に当接させ、更に、第１の台車と第１の台車に固定載置された第１の回転アクチュエータとを、第２の停止部とは反対の方向に駆動して、第１の指と第２の指とが開く力を更に増加し、物体を把持する、開閉両方向に力を出せる把持装置が提供される。
【００２０】
すなわち、請求項１の発明では、指の運動が回転運動であったが、請求項５の発明では、指の運動を、平行運動とし、平行運動する２本の指の間で物体を把持し、或いは、２本の指の間隔を開くことによって、例えばドーナツ状の物体を、２本の指の外側で把持することができ、簡単な機構で把持部を高速で駆動しかつ大きな把持力を得ることができる把持装置において、開閉両方向に力を出せる把持装置を構成している。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、第１の台車の台座に対する移動を検知し、第１の台車の移動を、第２の台車と台座との間に隙間を残して停止させ、又は、押し板と台座との間に隙間を残して停止させる、請求項１から５のいずれか１項に記載の開閉両方向に力を出せる把持装置が提供される。
【００２２】
すなわち、請求項６の発明では、第１の台車の台座に対する移動を検知し、第１の台車の移動を、第２の台車と台座との間に隙間を残して停止させる。このような隙間がない場合には、第１の動力伝達機構としてバックドライブしない機構であるウォームギアや送りねじ等採用した場合、ウォームギアや送りねじ等が締まって弛まなくなる可能性があり、これを弛ませる場合には、更に第２の動力伝達機構を緩める操作を行うか、又は、第１の回転アクチュエータに逆方向の大電流を供給して、逆回転させる、等の対策が必要であった。そこで、請求項６の発明では、第２の台車と台座との間、押し板と台座との間、に隙間を残して停止させ、把持装置の第１の動力伝達機構が固着しないように構成したものである。第１の台車の台座に対する移動を検知する手段としては、第１の動力伝達機構のウォームギアや送りねじ等の回転数を数えることによって移動量を検知してもよく、特定の検出装置を別途備えてもよい。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、第１の台車の台座に対する移動を検知するために、位置センサを備える、請求項６に記載の開閉両方向に力を出せる把持装置が提供される。
【００２４】
すなわち、請求項７の発明では、請求項６に記載の、第１の台車の台座に対する移動を検知する手段として、位置センサを別途備える構成にしたものである。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、第１の台車の台座に対する移動を検知するために、停止スイッチを備える、請求項６に記載の開閉両方向に力を出せる把持装置が提供される。
【００２６】
すなわち、請求項８の発明では、請求項６に記載の、第１の台車の台座に対する移動を検知する手段として、停止スイッチを別途備える構成にしたものである。特に停止スイッチを２つ備え、第１の台車の、台座に対する移動方向の両側の終端位置を検知するように配置すると、スイッチのオンオフで位置制御ができるため、制御が簡単となる。
【００２７】
請求項９に記載の発明によれば、第２の台車と台座との間の隙間を調節することができる、請求項６から８のいずれか１項に記載の開閉両方向に力を出せる把持装置が提供される。
【００２８】
すなわち、請求項９の発明では、請求項６から８に記載の発明に対し、第２の台車と台座との間の隙間を調節することができるように構成し、第１の動力伝達機構による移動量と第２の動力伝達機構による移動量とに対して、第２の台車と台座との間の隙間を適切な大きさに調節することができる。隙間を調節する手段としては、第１の動力伝達機構のウォームギアや送りねじ等の回転数を数えることによって移動量を検知する場合には、目標回転数を変化させることによって隙間を調節することができ、位置センサを別途備える構成では、目標位置を変化させることによって隙間を調節することができ、停止スイッチを別途備える構成では、スイッチの位置を変化させたり、スイッチの押しボタンの高さを可変にする等の手段を採用することができる。
【発明の効果】
【００２９】
各請求項に記載の発明によれば、簡単な機構で把持部を高速で駆動しかつ大きな把持力を得ることができる把持装置において、開閉両方向に力を出せる把持装置を提供するという共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を、開閉両方向に力を出せる把持装置に適用した場合の、実施形態の概略構成を説明する図である。
【図２】本発明を、開閉両方向に力を出せる把持装置に適用した場合の、他の実施形態の概略構成を説明する図である。
【図３】図１の実施形態において、ねじが固着する場合を説明する図であり、（ａ）は、指が把持対象物に接触するまでの、（ｂ）は、指が把持対象物に接触した後、把持力を増大し、ねじが固着するまでの図であり、（ｃ）は、固着から脱出する場合の動作を説明する図である。
【図４】図１の実施形態において、位置センサを備えた場合の実施形態の概略構成を説明する図である。
【図５】図１の実施形態において、停止スイッチを備えた場合の実施形態の概略構成を説明する図である。
【図６】図４の実施形態の、指を下方向に駆動する場合の動作を説明する図であり、（ａ）は、指が把持対象物に接触するまでの、（ｂ）は、指が把持対象物に接触した後、把持力を増大するまでの、（ｃ）は、指が把持力を増大している状態の、動作を説明する図である。
【図７】図４の実施形態において、図６とは逆方向に指を駆動する場合の動作を説明する図であり、（ａ）は、指が把持対象物に接触するまでの、（ｂ）は、指が把持対象物に接触した後、把持力を増大するまでの、（ｃ）は、指が把持力を増大している状態の、動作を説明する図である。
【図８】本発明に使用するばねの、１実施形態の概略構成を説明する図である。
【図９】図８のばねを本発明に適用した場合の、作動状態を説明する図である。
【図１０】本発明を、開閉両方向に力を出せる把持装置に適用した場合の、指の駆動機構の、別の実施形態の概略構成を説明する図である。
【図１１】本発明の発明者による、従来の把持装置の発明の、１実施形態の概略構成を説明する図である。
【図１２】本発明に使用する立体トグル機構の、１実施形態の概略構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。なお、複数の添付図面において、同一又は相当する部材には、同一の符号を付している。
【００３２】
図１は、本発明を、開閉両方向に力を出せる把持装置に適用した場合の、実施形態の概略構成を説明する図である。第１の指２９は、物体１００を、第２の指との間で把持するものであり、第２の指は指の形状をしている必要はなく、図１のような壁体４１５ａであってもよい。図１の装置の指２９が壁体４１５ａとの間で物体１００を把持する動作を、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図１の装置に対して、第１の台車４１１の停止スイッチを更に２つ備えた図であるが、基本的な把持動作は同一である。停止スイッチの機能については、後述する。また、図１の装置は、第１の指２９と、第１の指に対して第２の指とは反対の側の第３の指と、の間で物体を把持することもできる。この動作を、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図１の装置に対して、第１の台車４１１の停止スイッチを更に２つ備えた図であるが、基本的な把持動作は同一である。停止スイッチの機能については、後述する。図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、第１の指２９と、第１の指に対して第２の指とは反対の側の第３の指と、の間で物体を把持する動作を示している。第３の指も、指の形状ではなくて壁体であってもよく、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）では図６（ａ）（ｂ）（ｃ）と同様に壁体として示している。
【００３３】
図１に戻ると、この把持装置は、第１の回転アクチュエータ２０と、第１の回転アクチュエータ２０によって回転駆動される第１の動力伝達機構と、第１の動力伝達機構によって駆動される第１の指２９と、を備えており、第１の動力伝達機構は、図１では、ウォームギアであり、ウォームスクリュー２７とウォームホイール２８とによって示されている。第１の回転アクチュエータ２０は、第１の台車４１１に固定載置されており、第１の台車４１１上には、第２の台車４３３が、第１の回転アクチュエータ２０の回転軸と平行な方向に移動可能に載置されている。第２の台車４３３は、第２の台車４３３に固定載置された第２の回転アクチュエータ３０と、第２の回転アクチュエータ３０の回転速度を減速する減速機３１と、減速機３１によって回転駆動される第２の動力伝達機構５０と、第２の動力伝達機構５０の先端部に配置された押し板３６と、を備えている。第２の指と第３の指、又は第２の指と第３の指の機能を有する壁体は、台座４１０に対して固定された位置に配置されており、一方、第１の台車４１１は、台座４１０上に、第１の回転アクチュエータ２０の回転軸と平行な方向に移動可能に載置されている。台座４１０の一方の端部には、第２の台車４３３の移動を停止させる第１の停止部４１２ａと、第１の台車４１１の台座４１０に対する移動に対して抵抗となる、第１のばね６０ａと、を備え、台座４１０の他方の端部には、押し板３６の移動を停止させる第２の停止部４１２ｂと、第１の台車４１１の、台座４１０に対する移動に対して抵抗となる、第２のばね６０ｂと、を備えている。
【００３４】
図１の把持装置が、第１の指２９と第２の指である壁体４１５ａとによって物体１００を把持する場合には、図６（ａ）に示すように、第１の回転アクチュエータ２０を第１の回転方向に作動させることによって、第１の指２９と壁体４１５ａとを物体１００に接触させ、更に図６（ｂ）に示すように、第１の台車４１１を、第１のばね６０ａを圧縮する方向に移動させ、次に図６（ｃ）に示すように第２の回転アクチュエータを作動させることによって、押し板３６を第１の台車４１１に当接させ、第２の台車４３３を第１の停止部４１２ａに当接させ、更に、第１の台車４１１と第１の台車４１１に固定載置された第１の回転アクチュエータ２０とを、第１の停止部４１２ａとは反対の方向に駆動して、第１の指２９が物体を更に押し付け、第１の指２９と壁体４１５ａとによって物体１００を把持する。
【００３５】
把持装置が、第１の指２９と第３の指である壁体４１５ｂとによって物体１００を把持する場合には、図７（ａ）に示すように、第１の回転アクチュエータ２０を第１の回転方向とは反対方向の第２の回転方向に作動させることによって、第１の指２９と第３の指である壁体４１５ｂとを物体１００に接触させ、更に図７（ｂ）に示すように、第１の台車４１１を、第２のばね６０ｂを圧縮する方向に移動させ、次に図７（ｃ）に示すように、第２の回転アクチュエータ３０を作動させることによって、押し板３６を第２の停止部４１２ｂに当接させ、第２の台車４３３を第１の台車４１１に当接させ、更に、第１の台車４１１と第１の台車４１１に固定載置された第１の回転アクチュエータ２０とを、第２の停止部４１２ｂとは反対の方向に駆動して、第１の指２９が物体１００を更に押し付け、第１の指２９と第３の指である壁体４１５ｂとによって物体１００を把持する。
【００３６】
このようにして、図１の実施形態では、簡単な機構で把持部を高速で駆動しかつ大きな把持力を得ることができる把持装置において、第１の指と第２の指との間で物体を把持することも、第１の指と、第１の指に対して第２の指とは反対の側の第３の指と、の間で物体を把持することもでき、開閉両方向に力を出すことができる。
【００３７】
図１の実施形態では、第１の動力伝達機構としてウォームギアを、第２の動力伝達機構として特許文献１で開示した立体トグル装置を利用して、本発明の把持装置を構成しているが、特許文献１で説明したように、第１の動力伝達機構は、バックドライブしない動力伝達機構であればよく、例えば特許文献１で開示した送りねじを採用することもでき、第２の動力伝達機構は、第１の動力伝達機構と比較して十分に大きく減速された動力伝達機構であればよく、例えば特許文献１で開示したトグル機構や、送りねじを採用することもできる。第２の動力伝達機構に送りねじを採用した実施形態を、図２に示す。
【００３８】
図１の実施形態で採用した立体トグル装置は、図１２のように、２枚の板材５１、５２と、２枚の板材の間に配置された１以上の支柱とを備える動力伝達機構であって、図１２では、支柱は、３つの支柱５３ａ、５３ｂ、５３ｃによって構成されている。支柱５３ａ、５３ｂ、５３ｃの各端部は、それぞれ２枚の板材５１、５２の、互いにほぼ平行に対向する各面上の、２枚の板材５１、５２の回転中心から偏心した位置に、回転自在に取り付けられ、２枚の板材５１、５２を、２枚の板材５１、５２の回転中心を通る軸の周りに互いに対して相対的に回転させた場合には、２枚の板材５１、５２の間の距離が増減する。
【００３９】
図１の実施形態で採用したウォームギアは、バックドライブしないので、第１の回転アクチュエータの駆動を停止させて、第２の回転アクチュエータを駆動するときには、第１の回転アクチュエータがエネルギーを消費せずにその位置を保持することができ、有利である。また、トグル機構は、リンクが軸方向に伸びきった状態では、エネルギーを消費せずに大きな力を保持することができ、有利であり、立体トグル機構は、回転軸の方向と出力軸の方向とが同軸となり、機構の占めるスペースを小さくすることができ、更に有利である。
【００４０】
ところで、この場合、物体１００を把持すると、ウォームギア等のバックドライブしない機構は、固着する可能性、すなわち、ねじが締まって弛まなくなる可能性がある。これを図３（ａ）（ｂ）（ｃ）によって説明すると、まず、図３（ａ）に示すように、第１の回転アクチュエータ２０を駆動して、第１の指２９を物体１００に接触させる。この状態で、第１の回転アクチュエータ２０を更に駆動し続けると、図３（ｂ）のように、第２の台車４３３が第１の停止部４１２ａに当接する。ここで第２の回転アクチュエータ３０を駆動すると、押し板３６が第１の台車４１１に当接し、強い力で第１の台車４１１を図の左方向に押し付け、第１の指２９が物体１００に強い力で押し付けられて、物体１００を強力に把持することができるのであるが、このとき、ウォームスクリューがウォームホイールに押し付けられて、固着する可能性がある。
【００４１】
第１の指２９を物体１００から離すように駆動するためには、第１の回転アクチュエータ２０に対して、図３（ａ）の駆動とは逆向きの電流を流せばよいが、固着している場合には、大電流を流したり、又は、図３（ｃ）のように、第２の回転アクチュエータ３０を逆転させて、押し板３６と第１の台車４１１との間に、隙間（ｇ）を設ける必要があった。
【００４２】
そこで、本発明の別の実施形態では、第１の台車４１１の台座４１０に対する移動を検知し、第１の台車４１１の移動を、第２の台車４３３と台座４１０との間に隙間を残して停止させ、又は、押し板３６と台座４１０との間に隙間を残して停止させる構成としている（例えば図６（ｂ））。
【００４３】
第１の台車４１１の台座４１０に対する移動を検知する手段としては、第１の動力伝達機構のウォームギアや送りねじ等の回転数を数えることによって移動量を検知してもよく、特定の検出装置を別途備えてもよい。
【００４４】
第１の台車４１１の台座４１０に対する移動を検知するために、位置センサ６２を備えた実施形態を、図４に示す。
【００４５】
また、第１の台車４１１の台座４１０に対する移動を検知するために、停止スイッチ６１ａ、６１ｂを備えた実施形態を、図５に示す。
【００４６】
図５のように、特に停止スイッチを２つ備え、第１の台車４１１の、台座４１０に対する移動方向の両側の終端位置を検知するように配置すると、スイッチのオンオフで位置制御ができるため、制御が簡単となる。図５の実施形態において、停止スイッチによって第１の台車４１１の台座４１０に対する移動を検知し、第１の台車４１１の移動を、第２の台車４３３と台座４１０との間に隙間を残して停止させた場合を、図６（ｂ）に示し、押し板３６と台座４１０との間に隙間を残して停止させた場合を、図７（ｂ）に示す。
【００４７】
また、以上の実施形態において、ばね６０ａ、６０ｂとして、図８のような容器に収容されたばね（以下「ばね装置」という）を利用すると有利である。すなわち、ばねは、図８（ａ）のように、軽く圧縮された状態、すなわち長さｈだけ圧縮された状態で、容器に収容されており、外部からばねを押す力Ｆが、ばねの発生する力Ｋ・ｈ（Ｋはばね定数）よりも小さい場合には、ばね装置全体の長さは変化せず、外部からばねを押す力Ｆが、力Ｋ・ｈよりも大きくなると、ばねが圧縮される（図８（ｂ））。
【００４８】
したがって、このばね装置を利用すると、図１のウォームギアからの反力が、一定値を超えるまでは図９（ａ）のように第１の台車４１１が動かず、図１のウォームギアからの反力が、一定値を超えた場合には、図９（ｂ）のように、第１の台車４１１が動き出すように構成することができる。したがって、このばね装置を利用すると、図１の把持装置は、第１の指２９が物体１００に接触するまでは、第１の指２９を安定して駆動することができ、第１の指２９と物体１００との接触圧力がある程度得られたときに、第１の台車４１１を、動かすことができる。従って、把持装置の作動が安定するという、有利な効果を得ることができる。
【００４９】
以上の説明において、把持装置の指の運動は、回転運動であったが、把持装置の指の運動は、回転運動に限定するものではなく、図１０のような構造を図１のウォームホイール２８に取り付ければ、指の運動を、平行運動とし、平行運動する２本の指の間で物体を把持し、或いは、２本の指の間隔を開くことによって、例えばドーナツ状の物体を、２本の指の外側で把持することができる。すなわち、図１０のような構造を利用すると、指の運動を、平行運動とするだけで、基本的な構成、作動は図１と同様な把持装置を構成し、簡単な機構で把持部を高速で駆動しかつ大きな把持力を得ることができる把持装置を構成し、開閉両方向に力を出すことができ、更に、固着しない機構とすることができる。
【００５０】
すなわち、図１０の構造を採用した実施形態では、把持装置が、第１の指７３ａと第２の指７３ｂとの間で物体（図示せず）を把持する場合には、第１の回転アクチュエータ２０を第１の回転方向に作動させることによって、第１の指７３ａと第２の指７３ｂとを物体に接触させ、更に、第１の台車４１１を、第１のばね６０ａを圧縮する方向に移動させ、次に第２の回転アクチュエータ３０を作動させることによって、押し板３６を第１の台車４１１に当接させ、第２の台車４３３を第１の停止部４１２ａに当接させ、更に、第１の台車４１１と第１の台車４１１に固定載置された第１の回転アクチュエータ２０とを、第１の停止部４１２ａとは反対の方向に駆動して、第１の指７３ａと第２の指７３ｂとを、物体に更に押し付け、物体を把持することができる。また、把持装置が、第１の指７３ａと第２の指７３ｂとの外側で、例えばドーナツ状の物体（図示せず）を把持する場合には、第１の回転アクチュエータ２０を第１の回転方向とは反対の方向に作動させることによって、第１の指７３ａと第２の指７３ｂとを開いて第１の指７３ａと第２の指７３ｂの外側を物体に接触させ、更に、第１の台車４１１を、第２のばね６０ｂを圧縮する方向に移動させ、次に第２の回転アクチュエータ３０を作動させることによって、押し板３６を第２の停止部４１２ｂに当接させ、第２の台車４３３を第１の台車４１１に当接させ、更に、第１の台車４１１と第１の台車４１１に固定載置された第１の回転アクチュエータ２０とを、第２の停止部４１２ｂとは反対の方向に駆動して、第１の指７３ａと第２の指７３ｂとが開く力を更に増加し、物体を把持することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０    台座
２０    第１の回転アクチュエータ
２７    ウォームスクリュー
２８    ウォームホイール
２９    指
３０    第２の回転アクチュエータ
３１    減速機
３２    送りねじ
３３    台車
３６    押し板
５０    立体トグル機構
５１    板材
５２    板材
５３、５３ａ、５３ｂ、５３ｃ    支柱
６０ａ、６０ｂ    ばね
６１ａ、６１ｂ    停止スイッチ
６２    位置センサ
７１    リニアガイド
７３ａ、７３ｂ    指
７５ａ、７５ｂ    ボールねじ
７６ａ、７６ｂ    軸受
１００    把持対象物
４１０    台座
４１１    第１の台車
４１２ａ    第１の停止部
４１２ｂ    第２の停止部
４１５ａ    壁体
４１５ｂ    壁体
４３３    第２の台車
Ｃ    回転方向
Ｄ    移動方向
Ｅ    移動方向
ｇ    隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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