JP2019034388A - 把持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】把持可能な把持対象物の寸法範囲が従来の把持装置と同等あるいはそれ以上に広く、かつ従来の把持装置と比べて小型化されている把持装置を提供する。【解決手段】把持装置は、第１ハンド部と第２ハンド部とを備える。第１ハンド部は、第１方向に往復運動可能に設けられている第１把持部１１と、第１把持部１１と軸部１３を介して接続されており、軸部１３を中心として回転運動可能に設けられている第２把持部１２とを含む。第２把持部１２は、少なくとも第１方向から視て第１把持部１１と重なる領域内に配置される第１状態と、第１方向から視て第１把持部１１と重なる領域外に配置される第２状態とを切替可能に設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、把持装置に関し、特に形状および寸法の少なくともいずれかが異なる多品種のワークを把持可能な把持装置に関する。

特許第４８７６７９６号公報および特開２０１６−１１２６６１号公報には、異種形状や寸法違いを含む多数のワークを把持することができるように設けられた複数のフィンガーを備え、該複数のフィンガーが１つのサーボモータによって連動して開閉するハンド装置が開示されている。

特許第５１３９１３５号公報には、４つの把持部材がそれぞれ１つのモータおよびカム機構によって同時にレールに沿って摺動する電動グリッパ装置が開示されている。

特許第５８１５９２３号公報には、１つのモータの正逆回転を一対の把持部材の開閉動作に変換する変換手段として左右ねじを含むボールねじを備え、一対の把持部材が１つのモータおよびボールねじによって同時に開閉する電動ハンドが開示されている。

特許第４８７６７９６号公報 特開２０１６−１１２６６１号公報 特許第５１３９１３５号公報 特許第５８１５９２３号公報

しかしながら、上述したような従来の把持装置では、把持対象物（ワーク）に対する複数の把持部材の開閉動作は、同時に行われる各把持部材の回動または直動のみによって実現されている。そのため、従来の把持装置が把持し得る把持対象物の寸法範囲は、各把持部材の回動または直動のみの可動域に応じて決まっている。その結果、従来の把持装置で該寸法範囲を広くするには、把持装置を大型化する必要があった。

本発明の主たる目的は、把持可能な把持対象物の寸法範囲が従来の把持装置と同等あるいはそれ以上に広く、かつ従来の把持装置と比べて小型化されている把持装置を提供することにある。

本発明に係る把持装置は、第１ハンド部と第２ハンド部とを備える。第１ハンド部は、第１方向に往復運動可能に設けられている第１把持部と、第１把持部と軸部を介して接続されており、軸部を中心として回転運動可能に設けられている第２把持部とを含む。第２把持部は、少なくとも第１方向から視て第１把持部と重なる領域内に配置される第１状態と、第１方向から視て第１把持部と重なる領域外に配置される第２状態とを切替可能に設けられている。

本発明によれば、把持可能な把持対象物の寸法範囲が従来の把持装置と同等あるいはそれ以上に広く、かつ従来の把持装置と比べて小型化されている把持装置を提供することができる。

本実施の形態に係る把持装置を示す斜視図である。 図１中の矢印ＩＩから視た側面図である。 図１中の矢印ＩＩＩから視た側面図である。 本実施の形態に係る把持装置を示す底面図である。 本実施の形態に係る把持装置の第１状態を示す部分拡大図である。 本実施の形態に係る把持装置の第２状態を示す部分拡大図である。 本実施の形態に係る把持装置の第３把持部および第５把持部の直線運動を説明するための断面図である。 本実施の形態に係る把持装置の第１状態において把持対象物を把持している状態例を示す斜視図である。 図８に示す把持装置の底面図である。 本実施の形態に係る把持装置の第１状態において把持対象物を把持している他の状態例を示す斜視図である。 図１０に示す把持装置の底面図である。 本実施の形態に係る把持装置の第２状態において把持対象物を把持している状態例を示す斜視図である。 図１２に示す把持装置の底面図である。 図１２に示す把持装置の側面図である。 本実施の形態に係る把持装置の第２状態において把持対象物を把持している他の状態例を示す斜視図である。 図１５に示す把持装置の底面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

＜把持装置の構成＞
図１〜図４に示されるように、本実施の形態に係る把持装置１００は、第１ハンド部１、第２ハンド部２、および第３ハンド部３を主に備える。把持装置１００において、第１ハンド部１、第２ハンド部２および第３ハンド部３の各々は、互いに異なる方向に直線運動可能な直動把持部と、回転運動可能な回動把持部とを含んでいる。以下において、第１ハンド部１の直動把持部である第１把持部１１の直動方向を第１方向、第２ハンド部２の直動把持部である第３把持部２１の直動方向を第２方向、第３ハンド部３の直動把持部である第５把持部３１の直動方向を第３方向とよぶ。第１方向、第２方向、および第３方向は、例えば、１つの平面上において１点で交わるように設けられており、かつ該交点において互いが成す角度が１２０度となるように設けられている。さらに、以下において当該平面に垂直な方向を第４方向とよぶ。第４方向は、鉛直方向に沿っている。

図１〜図４に示されるように、第１ハンド部１は、第１把持部１１と、第２把持部１２とを含む。第１把持部１１は、把持対象物と接触される第１把持面１１Ａを有している。第１把持面１１Ａは、例えば第１方向に垂直な平面である。第１把持部１１は、第１方向に往復運動可能に設けられている。把持装置１００は、第１把持部１１の上記往復運動を実現するための第１駆動部をさらに備える（詳細は後述する）。

第２把持部１２は、把持対象物と接触される第２把持面１２Ａを有している。第２把持面１２Ａは、例えば第４方向に沿って延びる軸を中心とする円柱面である。第２把持部１２は、軸部１３を介して第１把持部１１と接続されており、軸部１３を中心として回転運動可能に設けられている。第２把持部１２は、当該回動により、少なくとも図５に示される第１状態と図６に示される第２状態とを切替可能に設けられている。第１状態では、第２把持部１２が第１方向から視て第１把持部１１と重なる領域内に配置される。第２状態では、第２把持部１２が第１方向から視て第１把持部１１と重なる領域外に配置される。第２状態において上記交点と第２把持面１２Ａとの最短距離は、上記交点と第１把持面１１Ａとの最短距離以上である。なお、第２状態において上記交点と第２把持面１２Ａとの最短距離が上記交点と第１把持面１１Ａとの最短距離と等しい場合には、第２状態において第２把持面１２Ａも把持対象物と接触し得る。

図１〜図６に示されるように、第２把持部１２は、例えば第４方向に垂直な断面における幅が異なる複数の部分を有していてもよい。第２把持部１２は、例えば第１部分１２Ｂと、第１部分１２Ｂと比べて第４方向に垂直な断面における幅が相対的に狭い第２部分１２Ｃとを有している。第１部分１２Ｂの第４方向に垂直な断面における幅は、例えば第１把持面１１Ａの第４方向に垂直な断面における幅よりも狭い。この場合、第２把持面１２Ａは、第１部分１２Ｂおよび第２部分１２Ｃの各外周面を有している。つまり、図１〜図６に示される第２把持部１２は、第１部分１２Ｂにおいて把持対象物を把持し得るし、第２部分１２Ｃにおいて把持対象物を把持し得る。なお、第２把持部１２の第４方向に垂直な断面における幅は、第４方向の一方の側（例えば下方）に向かうにつれて段階的に狭くなるように設けられていてもよい。

好ましくは、第２把持部１２は、第１状態において把持対象物と接触し得る第２把持部１２上の接触点と軸部１３の中心軸とを結ぶ線分が第１方向と平行となるように、回転運動可能に設けられている。言い換えると、第２把持部１２は、第１状態において把持対象物と接触し得る第２把持部１２上の接触点と軸部１３の中心軸とを結ぶ線分が上記交点と重なるように、回転運動可能に設けられている。把持装置１００は、第２把持部１２の上記回動を実現するための第２駆動部としてのアクチュエータ１４をさらに備える。

図１〜図６に示されるように、アクチュエータ１４は、本体部１４Ａと、該本体部１４Ａに対して直線運動可能な直動軸１４Ｂとを有している。アクチュエータ１４の本体部１４Ａの一端は、第１接続軸１４Ｃを介して第１把持部１１に接続されており、第１接続軸１４Ｃを中心として回転運動可能に設けられている。アクチュエータ１４の直動軸１４Ｂにおいて本体部１４Ａの反対側に位置する他端（先端）は、軸部１３よりも第２把持面１２Ａ側に配置された第２接続軸１４Ｄを介して第２把持部１２に接続されている。このような軸部１３およびアクチュエータ１４により、アクチュエータ１４の直動動作は軸部１３を中心とする第２把持部１２の回動動作に変換され得る。

図５に示されるように、アクチュエータ１４は、第１状態において把持対象物と接触し得る第２把持部１２上の接触点と軸部１３の中心軸とを結ぶ線分が第１方向と平行となるように、第２把持部１２を回動させる。このとき、アクチュエータ１４の第１接続軸１４Ｃ、軸部１３、および第２接続軸１４Ｄは、例えば第１方向と交差する方向に延びる１つの直線上に配置されるように設けられている。なお、アクチュエータ１４の第１接続軸１４Ｃ、軸部１３、および第２接続軸１４Ｄは、１つの直線状に配置されていなくてもよい。アクチュエータ１４は、空気式アクチュエータであってもよいし、電動アクチュエータであってもよい。

図４〜図６に示されるように、好ましくは、第１ハンド部１は、第１爪部１５、弾性部材１６、および案内部１７をさらに含む。第１爪部１５は、第１把持部１１において第１把持面１１Ａの下方に配置されている。第１爪部１５は、第１方向に往復運動可能に設けられている。第１爪部１５は、第１把持部１１よりも第１方向に突出した第３状態と、第１把持部１１よりも第１方向に突出していない第４状態とを切替可能に設けられている。図４に示されるように、第４方向から視たときの第１爪部１５の平面形状は、例えばＴ字状である。

弾性部材１６は、第１爪部１５に対し第１方向に弾性力を付与可能に設けられている。弾性部材１６は、例えばバネである。弾性部材１６の一端は第１把持部１１に接続されており、弾性部材１６の他端は第１爪部１５に接続されている。弾性部材１６は、第１爪部１５が把持対象物と接触していないときに、第１爪部１５を第３状態に保持可能に設けられている。弾性部材１６は、第１爪部１５が把持対象物との接触により第１方向への力を受けたときに、第１爪部１５を把持対象物に向けて付勢可能に設けられている。弾性部材１６のバネ定数は、上記構成を備える限りにおいて任意の値に設定され得るが、さらに上記第４状態において第１爪部１５と把持対象物との接触部に所定の摩擦力を付与する観点に基づいて設定され得る。

案内部１７は、第１爪部１５の移動方向を第１方向のみに制限可能に設けられている。案内部１７は、例えば第１方向に沿って延びる棒状部材である。案内部１７は、第１爪部１５に形成されている貫通孔に挿通されており、第１爪部１５の移動方向を制限している。案内部１７は、第１爪部１５が第１方向以外の方向、例えば第４方向、への力を受けたときに、第１爪部１５の当該方向への移動を制限可能に設けられている。好ましくは、案内部１７は、第１爪部１５が把持対象物の重力を受けたときにも、第１爪部１５の当該方向への移動を制限可能に設けられている。案内部１７は、第１爪部１５が把持対象物との接触により第１方向への力を受けたときに、第１爪部１５の第１方向への移動を案内可能に設けられている。

図４に示されるように、第２ハンド部２は、基本的に第１ハンド部１と同様の構成を備えている。第２ハンド部２は、第２方向に往復運動する第３把持部２１と、第３把持部２１に対して回転運動可能に設けられている第４把持部２２とを含む。第３把持部２１は、把持対象物と接触される第３把持面２１Ａを有している。第３把持面２１Ａは、例えば第２方向に垂直な平面である。第３把持部２１は、第２方向に往復運動可能に設けられている。把持装置１００の上記第１駆動部は、第１ハンド部１の第１把持部１１の上記往復運動と第３把持部２１の上記往復運動とを同時に実現するためのものである（詳細は後述する）。

第４把持部２２は、把持対象物と接触される第４把持面２２Ａ（図４参照）を有している。第４把持面２２Ａは、例えば第４方向に沿って延びる軸を中心とする円柱面である。第４把持部２２は、軸部２３を介して第３把持部２１と接続されており、軸部２３を中心として回転運動可能に設けられている。

第４把持部２２は、少なくとも第５状態と第６状態とを切替可能に設けられている。第５状態では、第４把持部２２が第２方向から視て第３把持部２１と重なる領域内に配置される。第６状態では、第４把持部２２が第２方向から視て第３把持部２１と重なる領域外に配置される。第６状態において上記交点と第４把持面２２Ａとの最短距離は、上記交点と第３把持面２１Ａとの最短距離以上である。

好ましくは、第４把持部２２は、第５状態において把持対象物と接触し得る第４把持部２２上の接触点と軸部２３の中心軸とを結ぶ線分が第２方向と平行となるように、言い換えると上記交点と重なるように、回転運動可能に設けられている。把持装置１００は、第４把持部２２の該回転動を実現するための第３駆動部としてのアクチュエータ２４をさらに備える。

アクチュエータ２４は、例えば上記アクチュエータ１４と同様の構成を備えている。アクチュエータ２４は、本体部と、該本体部に対して直線運動可能な直動軸とを有している。アクチュエータ２４の上記本体部の一端は、第３接続軸を介して第３把持部２１に接続されており、上記第３接続軸を中心として回転運動可能に設けられている。アクチュエータ２４の上記直動軸において上記本体部の反対側に位置する他端（先端）は軸部２３よりも第４把持面２２Ａ側に配置された第４接続軸を介して第４把持部２２に接続されている。このような軸部２３およびアクチュエータ２４により、アクチュエータ２４の直動動作は軸部２３を中心とする第４把持部２２の回動動作に変換され得る。

アクチュエータ２４は、第５状態において把持対象物と接触し得る第４把持部２２上の接触点と軸部２３の中心軸とを結ぶ線分が第２方向と平行となるように、第４把持部２２を回動させる。このとき、アクチュエータ２４の第３接続軸、軸部２３、および第４接続軸は、例えば第２方向と交差する方向に延びる１つの直線上に配置されるように設けられている。なお、アクチュエータ２４の第３接続軸、軸部２３、および第４接続軸は、１つの直線上に配置されていなくてもよい。アクチュエータ２４は、空気式アクチュエータであってもよいし、電動アクチュエータであってもよい。

図１〜図４および図７に示されるように、第１把持部１１および第３把持部２１の上記往復運動を同時に実現するための上記第１駆動部は、第１モータ４と、第１変換部としてのボールねじ５と、案内部６，７とを含む。第１モータ４は、回転軸を正逆回転可能に設けられている。ボールねじ５は、第１方向および第２方向に交差する方向に沿って延びるように配置されており、かつ第１モータ４の回転軸の回転に伴い回転可能に設けられているねじ軸を有している。ねじ軸の一部分５Ａは左ねじまたは右ねじの加工が施されており、該ねじ軸の他の一部分５Ｂは上記一部分５Ａと異なる右ねじまたは左ねじの加工が施されている。ボールねじ５は、上記ねじ軸と螺合している２つのナット部５Ｃ，５Ｄをさらに有している。ナット部５Ｃはボールねじ５のねじ軸の上記一部分５Ａと螺合し、ナット部５Ｄはボールねじ５のねじ軸の上記他の一部分５Ｂと螺合している。ボールねじ５のナット部５Ｃには第１把持部１１が接続されており、ボールねじ５のナット部５Ｄには第３把持部２１が接続されている。

案内部６は、ボールねじ５のねじ軸と交差する第１方向に沿って延びる棒状部材である。案内部６は、第１把持部１１に形成されている貫通孔に挿通されており、第１把持部１１の移動方向を制限している。案内部６は、例えばボールねじ５のねじ軸よりも第１把持部１１の第１把持面１１Ａの近くに配置されている。

案内部７は、ボールねじ５のねじ軸と交差する第２方向に沿って延びる棒状部材である。案内部７は、第３把持部２１に形成されている貫通孔に挿通されており、第３把持部２１の移動方向を制限している。案内部７は、例えばボールねじ５のねじ軸よりも第３把持部２１の第３把持面２１Ａの近くに配置されている。

これにより、ボールねじ５および案内部６，７は、第１モータ４の回転軸の回転運動を、第１把持部１１の第１方向に沿った直線運動、および第３把持部２１の第２方向に沿った直線運動に変換可能である。

好ましくは、第２ハンド部２は、第２爪部２５、弾性部材２６、および案内部をさらに含む。第２爪部２５、弾性部材２６、および案内部は、基本的に上述した第１爪部１５、弾性部材１６、および案内部１７と同様の構成を有している。

第２爪部２５は、第３把持部２１において第３把持面２１Ａの下方に配置されている。第２爪部２５は、第２方向に往復運動可能に設けられている。第２爪部２５は、第３把持部２１よりも第２方向に突出した第７状態と、第３把持部２１よりも第２方向に突出していない第８状態とを切替可能に設けられている。第４方向から視たときの第２爪部２５の平面形状は、例えばＴ字状である。

弾性部材２６は、第２爪部２５に対し第２方向に弾性力を付与可能に設けられている。弾性部材２６は、例えばバネである。弾性部材２６の一端は第３把持部２１に接続されており、弾性部材２６の他端は第２爪部２５に接続されている。弾性部材２６は、第２爪部２５が把持対象物と接触していないときに、第２爪部２５を第７状態に保持可能に設けられている。弾性部材２６は、第２爪部２５が把持対象物との接触により第２方向への力を受けたときに、第２爪部２５を把持対象物に向けて付勢可能に設けられている。弾性部材２６のバネ定数は、上記構成を備える限りにおいて任意の値に設定され得るが、さらに上記第８状態において第２爪部２５と把持対象物との接触部に所定の摩擦力を付与する観点に基づいて設定され得る。

案内部２７は、第２爪部２５の移動方向を第２方向のみに制限可能に設けられている。案内部２７は、例えば第２方向に沿って延びる棒状部材である。案内部２７は、第２爪部２５に形成されている貫通孔に挿通されており、第２爪部２５の移動方向を制限している。案内部２７は、第２爪部２５が把持対象物と接触して第２方向以外の方向、例えば第４方向、への力を受けたときに、第２爪部２５の当該方向への移動を制限可能に設けられている。好ましくは、案内部２７は、第２爪部２５が把持対象物の重力を受けたときにも、第２爪部２５の当該方向への移動を制限可能に設けられている。案内部２７は、第２爪部２５が把持対象物との接触により第２方向への力を受けたときに、第２爪部２５の第２方向への移動を案内可能に設けられている。

図１〜図４に示されるように、第３ハンド部３は、第５把持部３１と、第６把持部３２とを含む。第５把持部３１は、第３方向に往復運動可能に設けられている。第５把持部３１は、把持対象物と接触される第５把持面３１Ａを有している。第５把持面３１Ａは、例えば第３方向に垂直な平面である。把持装置１００は、第５把持部３１の上記往復運動を実現するための第４駆動部をさらに備える。

図２に示されるように、第４駆動部は、第２モータ８と、第２変換部としてのボールねじ９と、案内部１０とを含む。第２モータ８は、回転軸を正逆回転可能に設けられている。ボールねじ９は、ねじ軸と、該ねじ軸と螺合しているナット部とを有している。ボールねじ９のねじ軸は、第３方向に沿って延びるように配置されており、かつ第２モータ８の回転軸の回転に伴い回転可能に設けられている。ボールねじ９のナット部には、第５把持部３１が接続されている。これにより、ボールねじ９は、第２モータ８の回転軸の回転運動を第５把持部３１の第３方向に沿った直線運動に変換可能である。案内部１０は、ボールねじ９のねじ軸と平行に延びる棒状部材である。案内部１０は、例えばボールねじ９のねじ軸よりも第５把持部３１の第５把持面３１Ａの近くに配置されている。

第６把持部３２は、把持対象物と接触される第６把持面３２Ａを有している。第６把持面３２Ａは、例えば第４方向に沿って延びる軸を中心とする円柱面である。第６把持部３２は、軸部３３を介して第５把持部３１と接続されており、軸部３３を中心として回転運動可能に設けられている。第６把持部３２が回動されることにより、把持装置１００は、第９状態と第１０状態とを切替可能に設けられている。第９状態では、第６把持部３２が第３方向から視て第５把持部３１と重なる領域内に配置される。第１０状態では、第６把持部３２が第３方向から視て第５把持部３１と重なる領域外に配置される。第１０状態において上記交点と第６把持面３２Ａとの最短距離は、上記交点と第５把持面３１Ａとの最短距離以上である。

好ましくは、第６把持部３２は、第９状態において把持対象物と接触し得る第６把持部３２上の接触点と軸部３３の中心軸とを結ぶ線分が第３方向と平行となるように、言い換えると上記交点と重なるように、回転運動可能に設けられている。把持装置１００は、第６把持部３２の該回転動を実現するためのアクチュエータ３４をさらに備える。

アクチュエータ３４は、例えばアクチュエータ１４，２４と同様の構成を備えている。アクチュエータ３４は、本体部と、該本体部に対して直線運動可能な直動軸とを有している。アクチュエータ３４の本体部の一端は、第５接続軸を介して第５把持部３１に接続されており、該第５接続軸を中心として回転運動可能に設けられている。アクチュエータ３４の上記直動軸において上記本体部の反対側に位置する他端（先端）は、軸部３３よりも第６把持面３２Ａ側に配置された第６接続軸を介して第６把持部３２に接続されている。このような軸部３３およびアクチュエータ３４により、アクチュエータ３４の直動動作は軸部３３を中心とする第６把持部３２の回動動作に変換され得る。

アクチュエータ３４は、第９状態において把持対象物と接触し得る第６把持部３２上の接触点と軸部３３の中心軸とを結ぶ線分が第３方向と平行となるように、第６把持部３２を回動させる。このとき、アクチュエータ３４の第５接続軸、軸部３３、および第６接続軸は、例えば第３方向と交差する方向に延びる１つの直線上に配置されるように設けられている。なお、アクチュエータ３４の第５接続軸、軸部３３、および第６接続軸は、１つの直線上に配置されていなくてもよい。アクチュエータ３４は、空気式アクチュエータであってもよいし、電動アクチュエータであってもよい。

好ましくは、第３ハンド部３は、第３爪部３５、弾性部材３６、および案内部をさらに含む。第３爪部３５、弾性部材３６、および該案内部は、基本的に上述した第１爪部１５、弾性部材１６、および案内部１７と同様の構成を有している。

第３爪部３５は、第５把持部３１において第５把持面３１Ａの下方に配置されている。第３爪部３５は、第３方向に往復運動可能に設けられている。第３爪部３５は、第５把持部３１よりも第３方向に突出した第１１状態と、第５把持部３１よりも第３方向に突出していない第１２状態とを切替可能に設けられている。第４方向から視たときの第３爪部３５の平面形状は、例えばＴ字状である。

弾性部材３６は、第３爪部３５に対し第３方向に弾性力を付与可能に設けられている。弾性部材３６は、例えばバネである。弾性部材３６の一端は第５把持部３１に接続されており、弾性部材３６の他端は第３爪部３５に接続されている。弾性部材３６は、第３爪部３５が把持対象物と接触していないときに、第３爪部３５を第１１状態に保持可能に設けられている。弾性部材３６は、第３爪部３５が把持対象物との接触により第３方向への力を受けたときに、第３爪部３５を把持対象物に向けて付勢可能に設けられている。弾性部材３６のバネ定数は、上記構成を備える限りにおいて任意の値に設定され得るが、さらに上記第１２状態において第３爪部３５と把持対象物との接触部に所定の摩擦力を付与する観点に基づいて設定され得る。

案内部３７は、第３爪部３５の移動方向を第３方向のみに制限可能に設けられている。案内部３７は、例えば第３方向に沿って延びる棒状部材である。案内部３７は、第３爪部３５に形成されている貫通孔に挿通されており、第３爪部３５の移動方向を制限している。案内部３７は、第３爪部３５が把持対象物と接触して第３方向以外の方向、例えば第４方向、への力を受けたときに、第３爪部３５の当該方向への移動を制限可能に設けられている。好ましくは、案内部３７は、第３爪部３５が把持対象物の重力を受けたときにも、第３爪部３５の当該方向への移動を制限可能に設けられている。案内部３７は、第３爪部３５が把持対象物との接触により第３方向への力を受けたときに、第３爪部３５の第３方向への移動を案内可能に設けられている。

第１ハンド部１、第２ハンド部２および第３ハンド部３は、基台４０に固定されている。基台４０は、例えば第４方向に垂直な上面および下面を有している。基台４０には、例えば上面および下面に開口した３つの開口部が配置されている。基台４０の各開口部内には、第１把持部１１、第３把持部２１および第５把持部３１の一部が配置されている。各開口部の上方には、第１把持部１１、第３把持部２１および第５把持部３１の他の一部が配置されており、各開口部の下方には、第１把持部１１、第３把持部２１および第５把持部３１の残部が配置されている。基台４０の上面上には、第１把持部１１、第３把持部２１および第５把持部３１の各一部の他、例えば第１モータ４、ボールねじ５、案内部６，７、第２モータ８、ボールねじ９、および案内部１０が配置されている。基台４０の下面下には、第１把持部１１、第３把持部２１および第５把持部３１の各一部の他、例えば第２把持部１２、第４把持部２２、第６把持部３２、第１爪部１５、第２爪部２５、第３爪部３５、およびアクチュエータ１４，２４，３４が配置されている。

＜把持装置の動作＞
把持装置１００は、上述のような構成を備えているため、第１把持部１１の第１方向に沿った往復運動および第３把持部２１の第２方向に沿った往復運動を、１つの第１駆動部により実施し得る。具体的には、第１モータ４の回転方向、すなわちボールねじ５のねじ軸の回転方向、に応じて、ナット部５Ｃおよびナット部５Ｄは互いに近づきまたは遠ざかる。ナット部５Ｃおよびナット部５Ｄが互いに近づくように第１駆動部が駆動されたときには、第１把持部１１および第３把持部２１は上記交点に近づく直線運動を同時に行う。また、ナット部５Ｃおよびナット部５Ｄが互いに遠ざかるように第１駆動部が駆動されたときには、第１把持部１１および第３把持部２１は上記交点から遠ざかる直線運動を同時に行う。

さらに、把持装置１００は、上述のような構成を備えているため、第１駆動部と第４駆動部とを個別に制御し得る。そのため、把持装置１００では、第１把持部１１および第３把持部２１の上記往復運動は、第５把持部３１の第３方向に沿った往復運動と独立に実施され得る。

さらに、把持装置１００は、上述のような構成を備えているため、第２駆動部としてのアクチュエータ１４、第３駆動部としてのアクチュエータ２４、および第５駆動部としてのアクチュエータ３４を個別に制御し得る。そのため、把持装置１００では、第２把持部１２、第４把持部２２、および第６把持部３２の各回転運動は、互いに独立に実施され得る。

これにより、把持装置１００では、把持対象物の寸法および形状に応じて該把持対象物を把持するための把持部を、第１ハンド部１、第２ハンド部２、および第３ハンド部３から各１つずつ任意に選択することができる。つまり、第１把持部１１または第２把持部１２と、第３把持部２１または第４把持部２２と、第５把持部３１または第６把持部３２とを任意に選択することができる。

図８および図９は、上記第１状態、上記第５状態および上記第９状態が同時に実現されている把持装置１００の一例を示している。図８および図９に示されるように、把持装置１００は、例えば第２把持部１２、第４把持部２２、および第６把持部３２により、最大幅が１０ｍｍ以下程度の比較的小さい寸法の把持対象物２００を把持することができる。第１把持部１１、第３把持部２１、および第５把持部３１の各々は、例えばそれぞれの可動域において上記交点に最も近い位置に配置されている。第４方向から視て、把持装置１００に把持されている把持対象物２００の中心は、上記交点と重なるように配置されている。

図８および図９に示されるように、第４方向から視た把持対象物２００の平面形状が円形状の場合、第２把持部１２、第４把持部２２および第６把持部３２は、該把持対象物２００と例えば線接触している。このとき、各ハンド部は、把持対象物２００との接触点と軸部の中心軸とを結ぶ線分が上記交点と重なるように、駆動されているのが好ましい。なお、把持対象物２００が十分に軽量であって、アクチュエータ１４，２４，３４が第２把持部１２、第４把持部２２、および第６把持部３２に付与する力により、該把持対象物２００に働く重力と釣り合う摩擦力を各接触部に働かせることができる場合には、各ハンド部は、把持対象物２００との接触点と軸部の中心軸とを結ぶ線分が上記交点と重ならないように駆動されてもよい。

図１０および図１１は、上記第１状態、上記第５状態および上記第９状態が同時に実現されている把持装置１００の他の一例を示している。図１０および図１１に示されるように、把持装置１００は、例えば第２把持部１２、第４把持部２２、および第６把持部３２により、最大幅が７５ｍｍ程度の把持対象物２０１を把持することができる。第１把持部１１、第３把持部２１、および第５把持部３１の各々は、それぞれの可動域において上記交点から最も遠い位置に配置されている。第４方向から視て、把持装置１００に把持されている把持対象物２０１の中心は、上記交点と重なるように配置されている。各ハンド部は、把持対象物２０１との接触点と軸部の中心軸とを結ぶ線分が上記交点と重なるように、駆動されているのが好ましい。

図１２〜図１４は、上記第２状態、上記第６状態および上記第１０状態が同時に実現されており、かつ上記第３状態、上記第７状態および上記第１１状態が同時に実現されている把持装置１００の一例を示している。図１２および図１３に示されるように、把持装置１００は、例えば第１把持部１１、第３把持部２１、および第５把持部３１により、最大幅が７５ｍｍ程度の把持対象物２０２を把持することができる。第４方向から視て、把持装置１００に把持されている把持対象物２０２の中心は、上記交点と重なるように配置されている。各ハンド部は、把持対象物２０２との接触点と軸部の中心軸とを結ぶ線分が上記交点と重なるように、駆動されているのが好ましい。

図１２および図１３に示されるように、上記交点と第２把持面１２Ａ、第４把持面２２Ａ、および第６把持面３２Ａとの各最短距離は、上記交点と第１把持面１１Ａ、第３把持面２１Ａおよび第５把持面３１Ａとの各最短距離以上である。

なお、上記交点と第２把持面１２Ａとの最短距離が上記交点と第１把持面１１Ａとの最短距離と等しい場合には、第２把持面１２Ａは第１把持面１１Ａとともに把持対象物２０２と接触し得る。この場合の第２把持面１２Ａにおける把持対象物２０２との接触部は、図１０および図１１に示される第１状態での第２把持面１２Ａにおける把持対象物との接触部とは異なる。同様に、上記交点と第４把持面２２Ａとの最短距離が上記交点と第３把持面２１Ａとの最短距離と等しい場合には、第４把持面２２Ａは第３把持面２１Ａとともに把持対象物２０２と接触し得る。上記交点と第６把持面３２Ａとの最短距離が上記交点と第５把持面３１Ａとの最短距離と等しい場合には、第６把持面３２Ａは第５把持面３１Ａとともに把持対象物２０２と接触し得る。

そのため、上記交点と第２把持面１２Ａ、第４把持面２２Ａ、および第６把持面３２Ａとの各最短距離が、上記交点と第１把持面１１Ａ、第３把持面２１Ａおよび第５把持面３１Ａとの各最短距離と等しい場合には、各把持面が対象物と接触し得る。つまり、該把持装置１００は、第４方向から視て６箇所で把持対象物に接触してこれを把持することができる。

さらに、図１３および図１４に示されるように、把持装置１００は、第１把持面１１Ａ、第３把持面２１Ａおよび第５把持面３１Ａよりも上記交点に向けて突出した第１爪部１５、第２爪部２５および第３爪部３５により、把持対象物２０２を下方から支持することができる。例えば把持対象物２０２が重く、第１モータ４および第２モータ８が第１把持部１１、第３把持部２１、および第５把持部３１に付与する力のみによっては、第１把持部１１、第３把持部２１および第５把持部３１と該把持対象物２０２との接触部に該把持対象物を把持するために必要な摩擦力（把持力）を働かせることができない場合に、第１爪部１５、第２爪部２５および第３爪部３５を用いて把持対象物２０２を把持することができる。また、従来の把持装置は、把持部と接触される時に疵や変化等のダメージを受けやすい把持対象物に対し、十分な把持力を付与し得ない。これに対し、上記把持装置１００は、把持部と接触される時に疵や変化等のダメージを受けやすい把持対象物に対しても、十分な把持力を付与することができる。

図１５および図１６は、上記第２状態、上記第６状態および上記第１０状態が同時に実現されており、かつ上記第４状態、上記第８状態および上記第１２状態が同時に実現されている把持装置１００の一例を示している。図１５および図１６に示されるように、把持装置１００は、例えば第１把持部１１、第３把持部２１、および第５把持部３１により、最大幅が１５０ｍｍ程度の把持対象物２０３を把持することができる。第１把持部１１、第３把持部２１、および第５把持部３１の各々は、それぞれの可動域において上記交点から最も遠い位置に配置されている。第４方向から視て、把持装置１００に把持されている把持対象物２０３の中心は、上記交点と重なるように配置されている。各ハンド部は、把持対象物２０３との接触点と軸部の中心軸とを結ぶ線分が上記交点と重なるように、駆動されているのが好ましい。

図１５に示されるように、第４方向において把持対象物２０３が幅広である場合、把持装置１００は把持対象物２０３の第４方向における一方側（上方）のみと接触してこれを把持し得る。この場合、図１６に示されるように、第１爪部１５、第２爪部２５および第３爪部３５は把持対象物２０３の外周面と接触して、上記第４状態、上記第８状態および上記第１２状態とされている。

＜把持装置の作用効果＞
上記把持装置１００は、第１ハンド部１と第２ハンド部２とを備える。第１ハンド部１は、第１方向に往復運動可能に設けられている第１把持部１１と、第１把持部１１と軸部１３を介して接続されており、軸部１３を中心として回転運動可能に設けられている第２把持部１２とを含む。第２把持部１２は、少なくとも第１方向から視て第１把持部１１と重なる領域内に配置される第１状態と、第１方向から視て第１把持部１１と重なる領域外に配置される第２状態とを切替可能に設けられている。

このような把持装置１００は、第１状態にあるときに、第２状態と比べて相対的に小さい寸法の把持対象物を把持することができる。把持装置１００が把持可能な把持対象物の寸法範囲、すなわち第１状態にあるときに把持可能な把持対象物と第２状態にあるときに把持可能な把持対象物との寸法差は、第１状態において把持対象物と接触し得る第２把持部１２の部分と軸部１３との間の距離に応じて決まる。これに対し、従来の把持装置は、直線運動および回転運動のいずれか一方のみが可能な把持部によって、異なる寸法の把持対象物を保持可能に設けられている。そのため、従来の把持装置が把持可能な把持対象物の寸法範囲は、直線運動または回転運動に係る把持部の可動域のみに応じて決まる。そのため、把持装置１００では、第１ハンド部１の第１方向への寸法が従来の把持装置と比べて短くされながらも、把持可能な把持対象物の寸法範囲が従来の把持装置と同等あるいはそれ以上に広く設けられている。

上記把持装置１００において、第１ハンド部１は、第１把持部１１の下方に配置されている第１爪部１５をさらに含む。第１爪部１５は、第１把持部１１よりも第１方向に突出した第３状態と、第１把持部１１よりも第１方向に突出していない第４状態とを切替可能に設けられている。

このような把持装置１００では、第２状態において第１把持部１１が把持している把持対象物を、第３状態にある第１爪部１５が下方から支持し得る。そのため、例えば第１モータ４および第２モータ８が第１把持部１１、第３把持部２１および第５把持部３１に付与する力のみによっては、第１把持部１１、第３把持部２１および第５把持部３１と該把持対象物との接触部に該把持対象物を把持するために必要な摩擦力を働かせることができない程に把持対象物が重い場合であっても、第１爪部１５、第２爪部２５および第３爪部３５を用いて把持対象物を把持することができる。また、従来の把持装置は、把持部と接触される時に疵や変化等のダメージを受けやすい把持対象物に対し、十分な把持力を付与し得ない。これに対し、上記把持装置１００は、把持部と接触される時に疵や変化等のダメージを受けやすい把持対象物に対しても、十分な把持力を付与することができる。

上記把持装置１００において、第１爪部１５は、第４状態においては第１方向に張力が付与されており、張力が開放されたときに第３状態を実現可能に設けられている。

このような把持装置１００では、例えば第４方向において把持対象物が幅広である場合、把持装置１００は把持対象物の第４方向における一方側（上方）のみと接触してこれを把持し得る。

上記把持装置１００において、第２ハンド部２は、第２方向に往復運動可能に設けられている第３把持部２１と、第３把持部２１に対して回転運動可能に設けられている第４把持部２２とを含む。把持装置１００は、第１把持部１１を第１方向に往復運動させ、かつ第３把持部２１を第２方向に往復運動させる第１駆動部をさらに備える。第１駆動部は、第１モータ４と、第１モータ４の回転運動を直線運動に変換するボールねじ５とを含む。ボールねじ５は、第１把持部１１と接続されている左ねじと、第３把持部２１に接続されている右ねじとを含む。ボールねじ５のねじ軸の一部分５Ａは左ねじまたは右ねじの加工が施されており、該ねじ軸の他の一部分５Ｂは上記一部分５Ａと異なる右ねじまたは左ねじの加工が施されている。

このような把持装置１００は、第１把持部１１の第１方向に沿った往復運動および第３把持部２１の第２方向に沿った往復運動を、１つの第１駆動部により実施し得る。そのため、把持装置１００は、各往復動を実施するために複数の駆動部を備える把持装置と比べて、小型化され得る。

上記把持装置１００は、第２把持部１２を回転運動させる第２駆動部としてのアクチュエータ１４をさらに備える。上記把持装置１００では、第２把持部１２は、第１状態において把持対象物と接触し得る第２把持部１２上の接触点と軸部１３の中心軸とを結ぶ線分が第１方向と平行となるように、回転運動可能に設けられている。

このような把持装置１００は、第１状態において把持している把持対象物から第２把持部１２が受ける反力を、軸部１３を介して第１把持部１１で受けることができる。つまり、把持装置１００では、アクチュエータ１４が上記反力に等しい力を第２把持部１２に付与しなくても、第１状態が維持され得る。アクチュエータ１４は、上記回転運動を可能とするために必要とされる力を第２把持部１２に付与可能に設けられていればよい。上記回転運動に必要とされる力は上記反力と比べて小さくされ得る。そのため、上記アクチュエータ１４は、上記反力に等しい力を第２把持部１２に付与可能に設けられている場合と比べて、小型化され得る。

上記把持装置１００は、第３方向に往復運動可能に設けられている第５把持部３１と、第５把持部３１に対して回転運動可能に設けられている第６把持部３２とを含む第３ハンド部３と、第５把持部３１を第３方向に往復動させる第３駆動部としての第２モータ８をさらに備える。

このような把持装置１００は、第１モータ４により駆動される第１把持部１１および第３把持部２１とは独立して、第２モータ８により第５把持部３１を駆動し得る。そのため、把持装置１００では、第１把持部１１の第１方向への移動量および第３把持部２１の第２方向への移動量と、第５把持部３１の第３方向への移動量とを異ならせることができる。その結果、把持装置１００は、第１把持部１１、第３把持部２１および第５把持部３１が１つの駆動部により駆動される把持装置と比べて、複雑な形状をした把持対象物を把持し得る。把持装置１００は、例えば第４方向から視て上記交点を中心とする１２０°の回転対称性を有していない把持対象物を把持し得る。

上記第２状態において、第１把持部１１、第３把持部２１、および第５把持部３１の内接円の中心と、第２把持部１２、第４把持部２２、および第６把持部３２との間の各最短距離は、上記内接円の半径以上である。

このような把持装置１００では、第１ハンド部１、第２ハンド部２および第３ハンド部３により把持対象物を把持し得る。さらに該把持装置１００では、第４方向から視た平面形状が円形状である把持対象物を、上記第２状態における、第１把持部１１、第３把持部２１、および第５把持部３１により把持可能である。

（変形例）
本実施の形態に係る把持装置１００は、第１方向に往復運動可能に設けられている第１把持部１１と、第１把持部１１と軸部１３を介して接続されており、軸部１３を中心として回転運動可能に設けられている第２把持部１２とを含む第１ハンド部１を備え、第２把持部１２が、少なくとも第１方向から視て第１把持部１１と重なる領域内に配置される第１状態と、第１方向から視て第１把持部１１と重なる領域外に配置される第２状態とを切替可能に設けられている限りにおいて、様々に変形され得る。

本実施の形態に係る把持装置１００において、第１把持部１１、第３把持部２１および第５把持部３１の各々は、少なくとも上記第２状態において把持対象物と接触し得る把持面（第１把持面１１Ａ、第３把持面２１Ａ、第５把持面３１Ａ）を有している限りにおいて任意の形状であればよい。第１把持面１１Ａ、第３把持面２１Ａ、および第５把持面３１Ａは、例えば第４方向から視て円弧状に設けられていてもよい。

上記把持装置１００において、第２把持部１２、第４把持部２２および第６把持部３２の各々は、上記第１状態において少なくとも１箇所が把持対象物と接触し得る把持面（第２把持面１２Ａ、第４把持面２２Ａ、第６把持面３２Ａ）を有している限りにおいて任意の形状であればよい。第２把持部１２、第４把持部２２および第６把持部３２の各々は、上記第１状態において少なくとも１箇所が把持対象物と点接触、線接触、または面接触し得る把持面を有していればよい。第２把持面１２Ａ、第４把持面２２Ａ、第６把持面３２Ａの各々は、把持対象物と面接触し得るように、例えば第４方向から視て円弧状に設けられていてもよい。

好ましくは、第２把持部１２、第４把持部２２および第６把持部３２は、上記第２状態においても把持対象物と接触し得る把持面を有している。好ましくは、第２把持部１２、第４把持部２２および第６把持部３２は、例えば円柱形状または角柱形状である。また、第２把持部１２、第４把持部２２および第６把持部３２は、例えば円錐形状、角錐形状、円錐台形状、または角錐台形状であってもよい。この場合、第２把持部１２、第４把持部２２および第６把持部３２は、下方に向かって拡径されているのが好ましい。

上記把持装置１００において、第１ハンド部１、第２ハンド部２および第３ハンド部３は、第１方向、第２方向、および第３方向が互いに任意の角度を成すように配置されていてもよい。

上記把持装置１００において、第５把持部３１は第１把持部１１および第３把持部２１と同様に第１駆動部により駆動されてもよい。

上記把持装置は、少なくとも第１ハンド部１および第２ハンド部２を備えていればよい。把持装置１００が第１ハンド部１および第２ハンド部２のみを備える場合には、第１方向および第２方向は互いに平行であればよい。この場合、第１把持面１１Ａと第３把持面２１Ａとは、互いに向かい合うように配置されていればよい。

上述した各変形例も、上記第１状態においては第１把持部１１、第３把持部２１および第５把持部３１が、上記第２状態においては第２把持部１２、第４把持部２２および第６把持部３２が、把持対象物を把持し得るため、把持可能な把持対象物の寸法範囲が従来の把持装置と同等あるいはそれ以上に広く、かつ従来の把持装置と比べて小型化されている。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

１ 第１ハンド部、２ 第２ハンド部、３ 第３ハンド部、４ 第１モータ、５，９ ボールねじ、５Ｃ，５Ｄ ナット部、６，７，１０，１７，２７，３７ 案内部、８ 第２モータ、１１ 第１把持部、１１Ａ 第１把持面、１２ 第２把持部、１２Ａ 第２把持面、１３，２３，３３ 軸部、１４，２４，３４ アクチュエータ、１４Ａ 本体部、１４Ｂ 直動軸、１４Ｃ 第１接続軸，１４Ｄ 第２接続軸、１５ 第１爪部、１６，２６，３６ 弾性部材、２１ 第３把持部、２１Ａ 第３把持面、２２ 第４把持部、２２Ａ 第４把持面、２５ 第２爪部、３１ 第５把持部、３１Ａ 第５把持面、３２ 第６把持部、３２Ａ 第６把持面、３５ 第３爪部、４０ 基台、１００ 把持装置。

Claims (7)

1. 第１ハンド部と第２ハンド部とを備え、
   前記第１ハンド部は、第１方向に往復運動可能に設けられている第１把持部と、前記第１把持部と軸部を介して接続されており、前記軸部を中心として回転運動可能に設けられている第２把持部とを含み、
   前記第２把持部は、少なくとも前記第１方向から視て前記第１把持部と重なる領域内に配置される第１状態と、前記第１方向から視て前記第１把持部と重なる領域外に配置される第２状態とを切替可能に設けられている、把持装置。
2. 前記第１ハンド部は、前記第１把持部の下方に配置されている爪部をさらに含み、
   前記爪部は、前記第１把持部よりも前記第１方向に突出した第３状態と、前記第１把持部よりも前記第１方向に突出していない第４状態とを切替可能に設けられている、請求項１に記載の把持装置。
3. 前記爪部は、前記第４状態においては前記第１方向に張力が付与されており、前記張力が開放されたときに前記第３状態を実現可能に設けられている、請求項２に記載の把持装置。
4. 前記第２ハンド部は、第２方向に往復運動可能に設けられている第３把持部と、前記第３把持部に対して回転運動可能に設けられている第４把持部とを含み、
   前記第１把持部を前記第１方向に往復運動させ、かつ前記第３把持部を前記第２方向に往復運動させる第１駆動部をさらに備え、
   前記第１駆動部は、電動機と、前記電動機の回転運動を直線運動に変換するボールねじとを含み、
   前記ボールねじは、前記第１把持部と接続されている左ねじと、前記第３把持部に接続されている右ねじとを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の把持装置。
5. 前記第２把持部を回転運動させる第２駆動部をさらに備え、
   前記第２把持部は、前記第２駆動部により、前記第１状態において把持対象物と接触し得る前記第２把持部の接触部と前記軸部の中心軸とを結ぶ線分が前記第１方向と平行となる位置に回転運動され得る、請求項１〜４のいずれか１項に記載の把持装置。
6. 第３方向に往復運動可能に設けられている第５把持部と、前記第５把持部に対して回転運動可能に設けられている第６把持部とを含む第３ハンド部と、
   前記第５把持部を前記第３方向に往復動させる第３駆動部をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の把持装置。
7. 前記第２状態において、前記第１把持部、前記第３把持部、および前記第５把持部の内接円の中心と、前記第２把持部、前記第４把持部、および前記第６把持部との間の各最短距離は、前記内接円の半径以上である、請求項６に記載の把持装置。