(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体ケーシングと、
前記本体ケーシングに取り付けられたロータリーソレノイドと、
前記ロータリーソレノイドのロータ先端に連結されたピニオンと、
前記ピニオンに噛み合わされた一対のラックであって、前記ピニオンが回転すると、互いに逆方向に平行に移動するように構成されている一対のラックと、
前記一対のラックが互いに平行に移動するように案内するリニアガイドと、
前記ラックにそれぞれ取り付けられたブロックと、
前記それぞれのブロックの底部に設けられた２本の把持用の爪としてのピンと、
一端部がそれぞれ前記ブロックに固定され、他端部がそれぞれ前記本体ケーシングに固定された２本のバネであって、前記ラックの移動方向に沿ってそれぞれ配設され、前記ラックの移動により前記ブロック間が離間されるにつれて伸長又は圧縮される２本のバネとを有し、
前記ロータリーソレノイドを励磁して前記ロータ及びロータに連結されたピニオンを回転させ、前記ラックを互いに逆方向に平行移動させて前記ブロックを前記バネに逆らって離間もしくは近接させ、前記ブロックに固定されたピンの間を開くか又は狭めることによって、被把持物の内周面又は外周面にピンを押圧させることにより、前記ロータリーソレノイドの駆動力で被把持物を把持するようにし、 
一方、あらかじめロータリーソレノイドを励磁して前記バネに逆らって前記ピン間を開いておき、前記ピンに前記バネの復元力が作用する状態にしておき、この状態で被把持物を前記ピン間に位置させ、次いで、前記ソレノイドの励磁を切ることによって、前記バネが元の状態に戻ろうとする復元力によって前記被把持物をその外周面又は内周面から柔らかく把持するようにしたことを特徴とする把持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の爪で被把持物を把持する把持装置に係り、特に、重量・強度の異なる広範囲の被把持物を把持することができる把持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の分析や検査などを行う理化学機器や医療用機器などでは、これら機器内に試料や試料を入れた容器をセットするが、その際、従来は、ピンセットなどで試料や容器を摘んで、手作業により出し入れを行っていた。この作業の効率化等を図るために、現在、自動化が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した試料用の容器や試料の出し入れを自動化するためには、容器等を把持する把持装置ないし把持機構が必要になる。しかしながら、試料容器には非常に薄肉で軟らかいものがあり、空気圧や油圧などで駆動されワークを把持する従来のチャックのようなものを用いて把持すると、容器が変形して潰れてしまう。一方、容器を変形させずにソフトに把持できるように、把持力をセンサーで感知してコントロールするような構成の把持装置では、高価な装置となってしまう。あるいは、比較的に重く強い構造のものを把持する把持装置の他に、軽量で弱い構造のものを把持する把持装置を別途に用意するのは、構成が複雑となるばかりでなく、コストアップ等を招くことになる。
【０００４】
本発明は、上記背景のもとになされたものであり、軽く軟らかいものから重く堅牢なものまで、重量・強度の異なる種々の被把持物を把持できる簡単な構成の把持装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の把持装置は、複数の爪を開閉して被把持物を把持する把持装置であって、前記複数の爪を開閉いずれかの方向にその電磁力により動作させ、被把持物に対して比較的に強い把持力を与えるロータリーソレノイドと、前記複数の爪を前記ロータリーソレノイドとは逆方向にその復元力により動作させ、被把持物に対して比較的に弱い把持力を与えるバネとを備えたものである。
【０００６】
比較的に重く丈夫な（強い）構造の被把持物に対しては、ロータリーソレノイドの電磁力（回転力）を利用し、複数の爪を開方向又は閉方向に動かして被把持物を把持する。また、比較的に軽く軟らかい（弱い）構造の被把持物に対しては、ロータリーソレノイドの励磁による開閉いずれかの方向の動作に伴って伸縮された状態のバネの復元力を利用し、複数の爪をロータリーソレノイドとは逆方向に動かして被把持物を把持する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の把持装置の一実施形態を示すもので、把持装置のロータリーソレノイドを励磁せず、把持用のピンが閉じた初期状態の図である。図１(１)は、ピンの移動方向に対し直角な方向から見た側面図であり、図１(２)は、ピンの移動方向に平行な方向から見た部分断面側面図であり、図１(３)は図１(１)の底面図である。
【０００８】
図１において、１はロータリーソレノイドの本体ケーシングであり、本体ケーシング１内のロータ２の先端には、ピニオン３が連結されている。ピニオン３には、一対のラック４、４が噛み合わされていて、ピニオン３が回転すると、２つのラック４、４がそれぞれ逆方向に平行に移動するように構成されている。各ラック４の上部には、２つのラック４、４が互いに平行に移動するように案内するリニアガイド５がそれぞれ連結されており、リニアガイド５の摺動によりラック４が滑らかに移動できるようになっている。
【０００９】
また、ラック４、４の下部には、ブロック７がそれぞれ取り付けられており、各ブロック７の底部には、把持用の爪としてのピン８が下方に向けて２本ずつ設けられている。各ブロック７に固定された２本のピン８、８は、ラック４の移動方向に直交する方向に適宜離して設けられ、且つラック４が移動しても４本のピン８が常に長方形の頂点に位置するように対称的に配置されている。
【００１０】
また、ラック４、４の移動によりブロック７、７間が離間されるにつれて伸長されるバネ９、９が、ラック４、４の移動方向に沿ってそれぞれ配設されている。バネ９、９の端部は、ブロック７側部のバネ掛け１０と、本体ケーシング１底部のバネ掛け１１とにそれぞれ取り付けられている。
【００１１】
ロータリーソレノイドを励磁すると、ロータ２及びロータ２に連結されたピニオン３が回転し、ピニオン３に噛合するラック４、４が互いに逆方向に平行移動する。このラック４、４の平行移動により、図２に示すように、ラック４、４に連結されたブロック７、７が離間し、ブロック７、７にそれぞれ２本ずつ固定されたピン８が平行を保ちながら左右対称に移動し、２つのブロック７、７のピン８、８間が開く。このピン８、８間を開く動作によって、円筒状の被把持物の内周面などにピン８を押圧させることにより、被把持物を把持できる。
【００１２】
これは、いわゆる内爪方式の把持であり、図２(１)のＡ部の拡大図である図２(２)に示すように、４本のピン８が内接する内接円（内径Ｄ）Ｃ1で容器、試料、ワークなどの被把持物を把持するものである。ロータリーソレノイドの回転領域内でピン８、８を開くことができる範囲内であれば、内径Ｄの異なる被把持物を把持できる。また、ロータリーソレノイドのトルク特性を適宜選択すれば、把持力も変化させることができる。ロータリーソレノイドの駆動力を利用しているので、重いものでも把持できる。
【００１３】
上述したようにロータリーソレノイドを励磁し、２つのブロック７、７のピン８、８間を開くと、バネ９、９は引っ張られた状態となるので、このピン８、８を開いた状態でロータリーソレノイドの励磁を切ると、バネ９、９の復元力によって、ピン８、８間が閉じる方向に動く。このピン８、８間を閉じる動作により、被把持物の外周面などにピン８を押圧することによって、被把持物を把持することができる。
【００１４】
これは、いわゆる外爪方式の把持であって、図２(２)に示すように、４本のピン８が外接する外接円（外径ｄ）Ｃ2で容器、試料、ワークなどを把持する。バネ９の伸縮範囲内であれば、外径ｄの異なる被把持物を把持でき、また、バネ特性を適宜選定すれば、把持力を変化させることができる。バネの復元力を利用しているため、特に軽量で軟らかい構造のものの把持に適している。
【００１５】
次に、被把持物を把持する動作を図３により具体的に述べる。被把持物としては、図３(１)(ａ)に示す外径５〜６.５ｍｍ、肉厚０.１ｍｍ、高さ２.５〜５ｍｍ、重量３０ｍｇ程度の円筒状の容器１２と、図３(２)(ａ)に示す外径２５ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ３ｍｍ、重量２０ｇ程度の円筒状のブロック状部材１３である。容器１２、ブロック状部材１３は、熱分析などにおいて試料を入れる試料用容器や、均熱ブロックとして用いられている。容器１２はアルミニウムなどを絞り加工などして作製したもので軽量で非常に変形しやすく、一方、ブロック状部材１３は堅牢だが容器１２に比べて非常に重い。
【００１６】
容器１２を把持する場合には、ロータリーソレノイドを励磁し、ブロック７、７のピン８、８間を開く。このとき、バネ９、９は引き伸ばされた状態となっている。この状態にある把持装置を容器１２の上方へと移動した後、把持装置を下降し、ピン８、８を容器１２の外側に、且つピン８、８間の中心を容器１２の中心に合わせて位置させる（図３(１)(ｂ)）。次いで、ソレノイドの励磁を切ると、バネ９、９が元の状態に戻ろうとする復元力（バネ力）ｆにより、ピン８、８間が閉じる方向に動き、４本のピン８で容器１２の外周面を柔らかく把持する（図３(１)(ｃ)）。バネ９のバネ定数や取付位置などは、変形しやすい容器１２をつぶさないように設定する。（なお、バネの復元力を調整できるように、バネの取付位置を移動調整できるようにしてもよい。）
【００１７】
また、ブロック状部材１３を把持する場合には、ロータリーソレノイドを励磁させない状態の把持装置をブロック状部材１３の上方へと移動した後、ピン８、８間の中心をブロック状部材１３の中心に合わせて把持装置を下降し、ピン８をブロック状部材１３内に挿入する（図３(２)(ｂ)）。次いで、ロータリーソレノイドを励磁すると、ロータリーソレノイドの電磁力（回転力）Ｆによって、ピン８、８間が開く方向に動き、４本のピン８が突っ張った状態でブロック状部材１３の内周面に接触し、ブロック状部材１３をしっかりと把持する（図３(２)(ｃ)）。
【００１８】
このように、上記把持装置では、ピン８を開くときにはロータリーソレノイドの電磁力を把持力として利用し、ピン８を閉じるときにはバネ９の復元力を把持力として利用し、１つの把持装置に２つの把持特性・機能を持たせているので、軽く強度の弱いものから重く強度の強いものまで、広範囲な被把持物を、１つの把持装置で取り扱うことができる。
【００１９】
なお、上記実施形態では、被把持物として、円筒状の容器１２、ブロック状部材１３を例として挙げたが、矩形筒体状の容器やブロック状部材、あるいは、丸棒状、ブロック状の試料などでも勿論よい。また、把持するための爪としては、上記実施形態のようなピン８に限らず、被把持物の形状・材質・寸法などを考慮して、適切な構造の爪を用いるのがよい。また、爪の数も２本以上ならば配置を考慮すれば何本でもよい。
【００２０】
更に、ロータリーソレノイドを励磁しない状態では、爪が開いていて、励磁すると爪が閉じる構成の把持装置でもよい。この場合、被把持物は、小さくて強度の強いものと、大きくて軟らかいものとを対象とする場合に適している。また、励磁による爪の開動作（又は閉動作）に伴ってバネが圧縮され、励磁を切ると、圧縮されたバネが元に戻る復元力で爪を動作させるように構成してもよい。また、バネをロータリーソレノイドのロータ側に取り付けるようにしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、比較的に重く丈夫な被把持物に対しては、ロータリーソレノイドの電磁力を利用して把持でき、また、比較的に軽く弱い被把持物に対しては、バネの復元力を利用して被把持物を変形させることなく把持でき、軽く強度の弱いものから重く強度の強いものまで、広範囲な被把持物を１つの把持装置で取り扱うことができる。また、このように１つの把持装置に２つの把持特性・機能を持たせ、しかも簡単な構成で実現できるので、安価に高い信頼性の把持装置を提供でき、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る把持装置の一実施形態を示すもので、ロータリーソレノイドを励磁せずに把持用のピンが閉じた初期状態の図である。
【図２】図１の把持装置のロータリーソレノイドを励磁することによりピンが開いた作動状態の底面図である。
【図３】図１の把持装置の動作を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１  本体ケーシング
２  ロータ
３  ピニオン
４  ラック
５  リニアガイド
７  ブロック
８  ピン
９  バネ
１２  容器
１３  ブロック状部材
【図１】
0003897902.tif 000002
【図２】
0003897902.tif 000003
【図３】
0003897902.tif 000004