JP7052896B2 - 把持装置 - Google Patents

Description

本発明は、把持装置に関する。

組立作業やハンドリング作業を行う際に、ロボット等に取り付けられて各種部品を把持
する把持装置が用いられる。特許文献１に記載の把持装置は、筐体の内部に複数種類の把
持爪が設けられている。特許文献１の把持装置は、把持爪の回転動作により把持爪の切り
替えを行い、把持爪が平行方向に移動することで開閉動作を行う。これにより、種々の部
品を把持する。また、特許文献２に記載されているロボットハンドは、フレームに設けら
れた爪が支点ピンを中心に揺動することで開閉動作を行う。これにより部品を把持する。

特開２０１５－４７１号公報 特開２０００－２８８９７１号公報

把持装置においては、指部の開閉動作をより滑らかにすることが求められている。

本発明は、指部の開閉動作を滑らかにすることができる把持装置を提供することを目的
とする。

本発明の一態様に係る把持装置は、直動運動するシャフトを有する駆動装置と、１対の
アッパーカム孔を備え且つ前記シャフトに連結されるアタッチメントと、１対のロアカム
孔を備え且つ前記アタッチメントに重なる基部と、前記基部に揺動可能に取り付けられる
１対の指部と、前記指部に設けられるカムフォロアと、を備え、前記カムフォロアの一部
は、前記アッパーカム孔の内壁に接し、前記カムフォロアの他の一部は、前記ロアカム孔
の内壁に接し、前記ロアカム孔は、他方の前記ロアカム孔に近付く方向に凸となる湾曲形
状を有し、前記シャフトの長手方向に対して直交し且つ前記カムフォロアの長手方向に対
して直交する方向を第１方向とすると、１対の前記アッパーカム孔の間の前記第１方向に
おける距離は、前記駆動装置に向かうに従って小さくなっている。

これにより、シャフトの力は、カムフォロアに直接伝えられるのではなく、アタッチメ
ントを介してカムフォロアに伝えられる。カムフォロアがアッパーカム孔の内壁に接して
いるので、カムフォロアにはシャフトの移動方向に対して角度をなす方向の力が加わる。
シャフトが動くと、カムフォロアは、シャフトの移動方向に沿って移動すると同時に、ア
ッパーカム孔に沿って第１方向にも移動する。これにより、カムフォロアは、ロアカム孔
に沿う方向に移動する。このため、カムフォロアがシャフトに直接連結される場合に比較
して、カムフォロアがロアカム孔の内壁から反力を受けにくい。その結果、指部による把
持力及び指部の移動速度のバラツキを抑制することが容易となる。したがって、本実施形
態の把持装置は、指部の開閉動作を滑らかにすることができる。

本発明の一態様に係る把持装置において、１対の前記アッパーカム孔の中心線間の前記
第１方向における最大距離は、１対の前記ロアカム孔の中心線間の前記第１方向における
最大距離に等しく、１対の前記アッパーカム孔の中心線間の前記第１方向における最小距
離は、１対の前記ロアカム孔の中心線間の前記第１方向における最小距離に等しい。

これにより、カムフォロアは、ロアカム孔の全長に亘って移動できる。さらに、アタッ
チメントの大きさが基部の大きさと同じか小さくて済む。したがって、把持装置が小型化
する。

本発明の一態様に係る把持装置において、前記駆動装置は、互いに独立して直動運動す
る第１シャフト及び第２シャフトを備え、前記アタッチメントは、前記第１シャフトに連
結される第１アタッチメントと、前記第２シャフトに連結される第２アタッチメントと、
を備え、前記第１アタッチメントが、１対の前記アッパーカム孔のうち一方を備え、前記
第２アタッチメントが、１対の前記アッパーカム孔のうち他方を備える。

これにより、把持装置は、１対の指部の開閉動作を滑らかにすることができることに加
え、１対の指部を独立して駆動させることができる。

本発明によれば、指部の開閉動作を滑らかにすることができる。

図１は、第１の実施形態に係る把持装置の斜視図である。 図２は、第１の実施形態に係る把持装置の正面図である。 図３は、第１の実施形態に係る把持装置の一部の斜視図である。 図４は、第１の実施形態に係る把持装置の一部の正面図である。 図５は、第１の実施形態に係る把持装置の一部の側面図である。 図６は、第１の実施形態に係る把持装置の開閉動作を説明するための正面図である。 図７は、第１の実施形態に係る把持装置の開閉動作を説明するための正面図である。 図８は、第１の実施形態に係る把持装置の開閉動作を説明するための正面図である。 図９は、第１の実施形態に係る把持装置の開閉動作を説明するための正面図である。 図１０は、第１の実施形態に係る把持装置の制御ブロック図である。 図１１は、駆動装置に流れる電流と指先力の関係を示すグラフの一例である。 図１２は、第１変形例に係る把持装置の正面図である。 図１３は、第１変形例に係る把持装置の制御ブロック図である。 図１４は、第２変形例に係る把持装置の一部の正面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記
載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。
さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る把持装置の斜視図である。図２は、第１の実施形態に係
る把持装置の正面図である。図３は、第１の実施形態に係る把持装置の一部の斜視図であ
る。図４は、第１の実施形態に係る把持装置の一部の正面図である。図５は、第１の実施
形態に係る把持装置の一部の側面図である。

図１に示すように、本実施形態の把持装置１は、筐体１００と、駆動装置１０２と、ア
タッチメント５と、基部１０と、第１指部２１と、第２指部２２と、第１カムフォロア２
５と、第２カムフォロア２６と、を備える。

筐体１００は、駆動装置１０２及び基部１０を支持する部材である。例えば、筐体１０
０は、ロボットハンド等のアームに接続される。

駆動装置１０２は、第１指部２１及び第２指部２２を駆動させる装置であり、例えば直
動アクチュエータである。直動アクチュエータとして、エア式直動アクチュエータ、電動
式直動アクチュエータ、超音波式直動アクチュエータ、圧電式直動アクチュエータ等を用
いることができる。駆動装置１０２は、筐体１００に固定されている。駆動装置１０２は
、直動運動するシャフト１０２ａを備える。

図１に示すように、アタッチメント５は、シャフト１０２ａに連結される。アタッチメ
ント５は、シャフト１０２ａと共に直動運動する。アタッチメント５は、第１プレート５
０１と、第２プレート５０２と、を備える。第１プレート５０１は、シャフト１０２ａの
長手方向に対して垂直である。第２プレート５０２は、第１プレート５０１に対して垂直
である。第２プレート５０２は、第１プレート５０１から駆動装置１０２とは反対側に延
びている。第２プレート５０２は、第１アッパーカム孔５１と、第２アッパーカム孔５２
と、を備える。

以下の説明において、第１方向Ｄｘ、第２方向Ｄｙ及び第３方向Ｄｚが用いられる。シ
ャフト１０２ａの長手方向に沿う方向を第２方向Ｄｙとする。第２プレート５０２に対し
て垂直な方向を第３方向Ｄｚとする。第２方向Ｄｙ及び第３方向Ｄｚの両方に対して垂直
な方向を第１方向Ｄｘとする。なお、これに限定されず、第２方向Ｄｙは第１方向Ｄｘに
対して９０°以外の角度で交差してもよい。第３方向Ｄｚは、第１方向Ｄｘ及び第２方向
Ｄｙに対して９０°以外の角度で交差してもよい。また、「正面視」とは、第３方向Ｄｚ
から見た場合をいう。

図２に示すように、第１アッパーカム孔５１と第２アッパーカム孔５２との間の第１方
向Ｄｘにおける距離は、駆動装置１０２のある方向に向かうに従って小さくなっている。
第１アッパーカム孔５１は、縦孔５１ａと、横孔５１ｂと、を含む。縦孔５１ａの長手方
向は、第２方向Ｄｙに対して角度をなす。縦孔５１ａは、駆動装置１０２のある方向に向
かうに従って第２アッパーカム孔５２に近付いている。横孔５１ｂは、縦孔５１ａと交差
する。例えば、横孔５１ｂは、第１方向Ｄｘに沿っている。このため、第１アッパーカム
孔５１は、正面視で略Ｌ字状である。

第２アッパーカム孔５２は、縦孔５２ａと、横孔５２ｂと、を含む。縦孔５２ａの長手
方向は、第２方向Ｄｙに対して角度をなす。縦孔５２ａは、駆動装置１０２のある方向に
向かうに従って第１アッパーカム孔５１に近付いている。横孔５２ｂは、縦孔５２ａと交
差する。例えば、横孔５２ｂは、第１方向Ｄｘに沿っている。このため、第２アッパーカ
ム孔５２は、正面視で略Ｌ字状である。正面視で、第２アッパーカム孔５２は、第２方向
Ｄｙに平行な直線を対称軸として第１アッパーカム孔５１と対称である。

図３及び図５に示すように、基部１０は、第１面１０ｃと、第１面１０ｃとは反対側の
第２面１０ｄとを有する板状の部材である。基部１０は、正面視で、互いに対向する辺１
０ａと辺１０ｂとを有する矩形状である。基部１０の辺１０ａは、筐体１００と接続され
ている。例えば、基部１０は筐体１００と一体に形成されている。なお、これに限定され
ず、基部１０は、多角形状、円形状、楕円形状等であってもよい。なお、図３から図５に
おいては、辺１０ａに接続される筐体１００の図示が省略されている。

第１指部２１及び第２指部２２は、基部１０に揺動可能に設けられる。図４に示すよう
に、第１指部２１及び第２指部２２は、第１方向Ｄｘに間隔を有して隣り合って設けられ
る。第１指部２１及び第２指部２２は、それぞれ長尺状であり、基部１０の辺１０ｂに対
して交差する方向に長手を有して配置される。第１指部２１及び第２指部２２は、正面視
で、基部１０と重なる部分と、基部１０の外周の辺１０ｂよりも外側に配置される部分と
を有する。

第１指部２１は、長手方向の一端側に長孔３３を備え、他端側に固定部２１ａを備える
。同様に、第２指部２２は、長手方向の一端側に長孔３４を備え、他端側に固定部２２ａ
を備える。長孔３３は、第１指部２１の長手方向に沿って長手を有し、第１内壁３３ａと
第２内壁３３ｂとを有する。第１内壁３３ａ及び第２内壁３３ｂは、第１指部２１の長手
方向に対向している。第１内壁３３ａは第１指部２１の一端側に位置し、第２内壁３３ｂ
は第１指部２１の中央部側に位置する。

同様に、長孔３４は、第２指部２２の長手方向に沿って長手を有し、第１内壁３４ａと
第２内壁３４ｂとを有する。第１内壁３４ａ及び第２内壁３４ｂは第２指部２２の長手方
向に対向している。第１内壁３４ａは第２指部２２の一端側に位置し、第２内壁３４ｂは
第２指部２２の中央部側に位置する。

図３及び図４に示すように、基部１０には、支持部１１及び支持部１２が設けられる。
支持部１１及び支持部１２は、円柱状であり、それぞれ長孔３３及び長孔３４を第３方向
Ｄｚに貫通している。図５に示すように、支持部１２は、張出部１２ａと、軸部１２ｂと
を含む。軸部１２ｂは、基部１０の第１面１０ｃから第３方向Ｄｚに突出して長孔３４を
貫通する。張出部１２ａは、軸部１２ｂの端部に設けられ、長孔３４の幅（短手方向の長
さ）よりも大きい径を有する。張出部１２ａと基部１０との間に第２指部２２が配置され
る。このような構成により、第２指部２２は、基部１０に対して揺動可能に、且つ、長手
方向に移動可能である。なお、図５では、第１指部２１及び支持部１１は図示していない
が、同様の構成で支持部１１は、長孔３３を貫通している。第１指部２１は、基部１０に
対して揺動可能に、且つ長手方向に移動可能である。

固定部２１ａ及び固定部２２ａは、それぞれ第１指部２１及び第２指部２２の幅よりも
小さい幅を有している。図５に示すように、固定部２２ａには、貫通孔２４が設けられて
いる。固定部２２ａには、例えばボルト等のねじ部材を用いて、貫通孔２４を介して種々
の部材が取り付けられる。なお、貫通孔２４はねじ穴であってもよい。また、図５では省
略して示すが、固定部２１ａにおいても貫通孔が設けられ種々の部材が取り付けられる。

固定部２１ａ及び固定部２２ａには、把持装置１が把持する対象の部品等に適した指先
部を取り付けることができる。図１に示すように、固定部２２ａ及び固定部２１ａには、
それぞれ例えば爪部４１及び爪部４２が設けられる。把持装置１は、第１指部２１と第２
指部２２とを閉じることで、爪部４１と爪部４２との間に部品を把持することができる。

爪部４１は、取付部４１ａと、把持部４１ｂと、を有する。爪部４２は、取付部４２ａ
と、把持部４２ｂと、を有する。取付部４１ａ及び取付部４２ａは、それぞれ固定部２１
ａ、２２ａに取り付けられる。把持部４１ｂ及び把持部４２ｂは、把持対象を挟んで把持
する部分である。把持部４１ｂ及び把持部４２ｂは、取付部４１ａ及び取付部４２ａに対
して角度をなしている。把持部４１ｂには、凹部４１ｃ、凹部４１ｄ、凹部４１ｅ及び凹
部４１ｆが形成されている。把持部４２ｂには、凹部４２ｃ、凹部４２ｄ、凹部４２ｅ及
び凹部４２ｆが形成されている。このような爪部４１及び爪部４２を設けることにより、
様々な把持対象を把持することができる。

図４に示すように、基部１０は、第１ロアカム孔３１及び第２ロアカム孔３２を備える
。図５に示すように、第２ロアカム孔３２は、基部１０の第１面１０ｃから第２面１０ｄ
に貫通する貫通孔である。図５には図示しない、第１ロアカム孔３１も同様の貫通孔であ
る。なお、これに限定されず、第１ロアカム孔３１及び第２ロアカム孔３２は、第１面１
０ｃから第２面１０ｄに向かって凹状に形成された溝であってもよい。

図４に示すように、第１ロアカム孔３１及び第２ロアカム孔３２は、互いに近付く方向
に凸となる湾曲形状を有する。すなわち、第１ロアカム孔３１は、第２ロアカム孔３２に
近づく方向に凸となる湾曲形状を有する。正面視で、第１ロアカム孔３１は、第２ロアカ
ム孔３２とは反対側に位置する点を中心とした円弧を描く。第２ロアカム孔３２は、第１
ロアカム孔３１に近づく方向に凸となる湾曲形状を有する。正面視で、第２ロアカム孔３
２は、第１ロアカム孔３１とは反対側に位置する点を中心とした円弧を描く。具体的には
、第１ロアカム孔３１の一端３１ａと、第２ロアカム孔３２の一端３２ａとの第１方向Ｄ
ｘでの距離は、第１ロアカム孔３１の中間部と第２ロアカム孔３２の中間部との距離より
も大きい。第１ロアカム孔３１の他端３１ｂと、第２ロアカム孔３２の他端３２ｂとの第
１方向Ｄｘでの距離は、第１ロアカム孔３１の中間部と第２ロアカム孔３２の中間部との
距離よりも大きい。

図２に示す第１アッパーカム孔５１の中心線Ｃ５１と第２アッパーカム孔５２の中心線
Ｃ５２との間の第１方向Ｄｘにおける最大距離Ｄ１は、図４に示す第１ロアカム孔３１の
中心線Ｃ３１と第２ロアカム孔３２の中心線Ｃ３２との間の第１方向Ｄｘにおける最大距
離Ｄ３と等しい。図２に示す第１アッパーカム孔５１の中心線Ｃ５１と第２アッパーカム
孔５２の中心線Ｃ５２との間の第１方向Ｄｘにおける最小距離Ｄ２は、図４に示す第１ロ
アカム孔３１の中心線Ｃ３１と第２ロアカム孔３２の中心線Ｃ３２との間の第１方向Ｄｘ
における最小距離Ｄ４と等しい。中心線Ｃ５１は、第１アッパーカム孔５１のうち幅が一
定である部分において、対向する内壁のそれぞれから等距離にある線分である。中心線Ｃ
５２は、第２アッパーカム孔５２のうち幅が一定である部分において、対向する内壁のそ
れぞれから等距離にある線分である。中心線Ｃ３１は、第１ロアカム孔３１のうち幅が一
定である部分において、対向する内壁のそれぞれから等距離にある線分である。中心線Ｃ
３２は、第２ロアカム孔３２のうち幅が一定である部分において、対向する内壁のそれぞ
れから等距離にある線分である。

支持部１１は、第１ロアカム孔３１の他端３１ｂと隣り合って配置される。また、支持
部１１は、第２方向Ｄｙから見て第１ロアカム孔３１の一端３１ａと重なる。支持部１２
は、第２ロアカム孔３２の他端３２ｂと隣り合って配置される。また、支持部１２は、第
２方向Ｄｙから第２ロアカム孔３２の一端３２ａと重なる。

第１カムフォロア２５は、第１指部２１に設けられている。例えば、第１カムフォロア
２５は、第１指部２１の固定部２１ａとは反対側の端部に位置する。第１カムフォロア２
５の一部は、第１アッパーカム孔５１の内壁に接している。第１カムフォロア２５の一部
は、第１ロアカム孔３１の内壁に接している。すなわち、第１カムフォロア２５は、第１
アッパーカム孔５１から第１ロアカム孔３１に亘って設けられている。第１カムフォロア
２５は、第１アッパーカム孔５１に沿って移動可能であり、且つ第１ロアカム孔３１に沿
って移動可能である。なお、第１方向Ｄｘは、シャフト１０２ａの長手方向に対して直交
し且つ第１カムフォロア２５の長手方向に対して直交する方向であるということもできる
。

第２カムフォロア２６は、第２指部２２に設けられている。例えば、第２カムフォロア
２６は、第２指部２２の固定部２２ａとは反対側の端部に位置する。第２カムフォロア２
６の一部は、第２アッパーカム孔５２の内壁に接している。第２カムフォロア２６の一部
は、第２ロアカム孔３２の内壁に接している。すなわち、第２カムフォロア２６は、第２
アッパーカム孔５２から第２ロアカム孔３２に亘って設けられている。第２カムフォロア
２６は、第２アッパーカム孔５２に沿って移動可能であり、且つ第２ロアカム孔３２に沿
って移動可能である。

第１カムフォロア２５及び第２カムフォロア２６は、それぞれ第１ロアカム孔３１及び
第２ロアカム孔３２に沿って移動可能であれば、どのような構成であってもよい。図５に
示すように、例えば、第２カムフォロア２６は、軸部２６ｂ、張出部２６ｃ、張出部２６
ａ、及び軸部２６ｄを有する。軸部２６ｂが第２指部２２に固定される。軸部２６ｂは第
２ロアカム孔３２を貫通している。張出部２６ｃは、第２ロアカム孔３２の幅よりも大き
い径を有し、基部１０の第２面１０ｄ側に配置される。張出部２６ａは、第２アッパーカ
ム孔５２の幅よりも大きい径を有し、張出部２６ｃとは反対側の端部に配置される。軸部
２６ｄは、張出部２６ａから第２アッパーカム孔５２側に延びている。軸部２６ｄの少な
くとも一部は、第２アッパーカム孔５２の内部に位置する。このような構成により、第２
カムフォロア２６は、第２ロアカム孔３２に沿って移動可能となっている。第２カムフォ
ロア２６は、第２アッパーカム孔５２の内壁と接する部分又は第２ロアカム孔３２の内壁
と接する部分に、例えば転がり軸受を備えていてもよい。なお、図５には図示しない、第
１カムフォロア２５も同様の構成である。

本実施形態の把持装置１は、第１アッパーカム孔５１、第２アッパーカム孔５２、第１
ロアカム孔３１、第２ロアカム孔３２、第１カムフォロア２５及び第２カムフォロア２６
により構成されるカム機構を有する。第１カムフォロア２５が第１ロアカム孔３１に沿っ
て移動すると、第１指部２１の開閉動作が行われる。第２カムフォロア２６が第２ロアカ
ム孔３２に沿って移動すると、第２指部２２の開閉動作が行われる。

ところで、仮に第１カムフォロア２５及び第２カムフォロア２６がシャフト１０２ａに
直接連結されている場合、第１カムフォロア２５及び第２カムフォロア２６にはシャフト
１０２ａの移動方向（第２方向Ｄｙ）の力が加わることになる。この場合、第１ロアカム
孔３１及び第２ロアカム孔３２が湾曲しているので、第１カムフォロア２５及び第２カム
フォロア２６が第１ロアカム孔３１及び第２ロアカム孔３２から受ける力が変動しやすい
。このため、第１指部２１及び第２指部２２による把持力及び第１指部２１及び第２指部
２２の移動速度のバラツキを抑制することには限界がある。したがって、第１指部２１及
び第２指部２２の開閉動作をより滑らかにすることが難しい。

図２及び図６から図９を参照して、本実施形態の把持装置１の開閉動作について説明す
る。図６から図９は、第１の実施形態に係る把持装置１の開閉動作を説明するための正面
図である。図２は、第１指部２１及び第２指部２２が閉じた状態を示す。具体的には、閉
じた状態は、第１指部２１の端部２１ｅと第２指部２２の端部２２ｅとの間の、第１方向
Ｄｘでの距離Ｌ２が最も小さくなる状態である。なお、本実施形態では、第１指部２１の
端部２１ｅは、固定部２１ａの先端であって第３方向Ｄｚから見て仮想線Ｂ１に重なる部
分である。仮想線Ｂ１は、正面視で第１カムフォロア２５の中心と支持部１１の中心とを
通る直線である。第２指部２２の端部２２ｅは、固定部２２ａの先端であって第３方向Ｄ
ｚから見て仮想線Ｂ２に重なる部分を示す。仮想線Ｂ２は、正面視で第２カムフォロア２
６の中心と支持部１２の中心とを通る直線である。

図２に示すように、閉じた状態では、第１カムフォロア２５は縦孔５１ａの端部に位置
する。この時、第１カムフォロア２５は第１ロアカム孔３１の一端３１ａ（図４参照）に
位置する。これにより、第１指部２１は、基準線Ａ１と平行方向に向けられる。基準線Ａ
１は、正面視で中心線Ｃ５１の縦孔５１ａ側の端部と支持部１１の中心とを通る直線であ
る。このとき、長孔３３の第２内壁３３ｂ側に支持部１１が位置する。つまり、第１指部
２１のうち長孔３３が設けられた部分は、基部１０と重なっている。第１指部２１のうち
長孔３３が設けられていない部分が、基部１０の辺１０ｂよりも外側に位置する。

同様に、第２カムフォロア２６は縦孔５２ａの端部に位置する。この時、第２カムフォ
ロア２６は第２ロアカム孔３２の一端３２ａ（図４参照）に位置する。これにより、第２
指部２２は、基準線Ａ２と平行方向に向けられる。基準線Ａ２は、正面視で中心線Ｃ５２
の縦孔５２ａ側の端部と支持部１２の中心とを通る直線である。このとき、長孔３４の第
２内壁３４ｂ側に支持部１２が位置する。つまり、第２指部２２のうち長孔３４が設けら
れた部分は、基部１０と重なっている。第２指部２２のうち長孔３４が設けられていない
部分が、基部１０の辺１０ｂよりも外側に位置する。

ここで、基部１０の一方の辺１０ａと、第１指部２１の端部２１ｅ及び第２指部２２の
端部２２ｅとの間の、第２方向Ｄｙにおける距離を、距離Ｌ１とする。また、図２に示す
例では、閉じた状態で、基準線Ａ１と基準線Ａ２とが平行になる。つまり、第１指部２１
と第２指部２２とが平行状態となっているがこれに限定されない。閉じた状態で、第１指
部２１と第２指部２２とが所定の角度を形成するように配置されていてもよい。

図６から図８は、閉じた状態と開いた状態との間の中間状態を示す。図６及び図７に示
すように、シャフト１０２ａが移動すると、第１カムフォロア２５が横孔５１ｂに向かっ
て移動し、第２カムフォロア２６が横孔５２ｂに向かって移動する。これにより、第１カ
ムフォロア２５には第１ロアカム孔３１に沿う方向の力が加わる。第２カムフォロア２６
には第２ロアカム孔３２に沿う方向の力が加わる。このため、第１カムフォロア２５及び
第２カムフォロア２６に第２方向Ｄｙの力が直接加えられる場合に比較して、第１カムフ
ォロア２５及び第２カムフォロア２６が第１ロアカム孔３１及び第２ロアカム孔３２の内
壁から反力を受けにくい。したがって、把持装置１においては、第１カムフォロア２５及
び第２カムフォロア２６が滑らかに動く。

このような動作により、第１指部２１は、仮想線Ｂ１と平行方向に向けられる。ここで
、仮想線Ｂ１と基準線Ａ１とがなす角度を、第１指部２１の開閉角度θ１とする。第２指
部２２も、仮想線Ｂ２と平行方向に向けられる。ここで、仮想線Ｂ２と基準線Ａ２とがな
す角度を、第２指部２２の開閉角度θ２とする。第１指部２１の端部２１ｅと第２指部２
２の端部２２ｅとの間の、第１方向Ｄｘでの距離Ｌ２は、図２の閉じた状態よりも大きく
なる。

図７に示す状態からシャフト１０２ａがさらに移動すると、図８の状態となる。図８に
おいては、第１カムフォロア２５は横孔５１ｂの端部に位置する。この時、第１カムフォ
ロア２５は第１ロアカム孔３１のうち第２ロアカム孔３２に最も近い部分に位置する。第
２カムフォロア２６は横孔５２ｂの端部に位置する。この時、第２カムフォロア２６は第
２ロアカム孔３２のうち第１ロアカム孔３１に最も近い部分に位置する。図８は、第１カ
ムフォロア２５が第２カムフォロア２６に最も近付いた状態を示す。

図８に示す状態からシャフト１０２ａがさらに移動すると、図９の状態となる。図９に
おいては、第１カムフォロア２５は横孔５１ｂの中間に位置する。この時、第１カムフォ
ロア２５は第１ロアカム孔３１の他端３１ｂに位置する。第２カムフォロア２６は横孔５
２ｂの中間に位置する。この時、第２カムフォロア２６は第２ロアカム孔３２の他端３２
ｂに位置する。図９は、第１指部２１及び第２指部２２が開いた状態を示す。

中間状態及び開いた状態においては、図２に示す閉じた状態と比較して、第１指部２１
及び第２指部２２のうち基部１０の辺１０ｂよりも外側に出ている部分の長さが長くなる
。開閉角度θ１及び開閉角度θ２に応じて、第１指部２１及び第２指部２２の、基部１０
の辺１０ｂよりも外側に位置する部分の長さが変更される。中間状態及び開いた状態での
距離Ｌ１は、図２の閉じた状態での距離Ｌ１と一致する。これにより、距離Ｌ１が一定に
保たれつつ、開閉角度θ１及び開閉角度θ２が変化する。

上述したように、本実施形態の把持装置１は、第１アッパーカム孔５１、第２アッパー
カム孔５２、第１ロアカム孔３１、第２ロアカム孔３２、第１カムフォロア２５、及び第
２カムフォロア２６により構成されるカム機構を有する。カム機構の動作により、第１カ
ムフォロア２５及び第２カムフォロア２６が移動することで、第１指部２１及び第２指部
２２の開閉角度θ１、θ２が変化する。距離Ｌ２が基部１０の幅（第１方向Ｄｘにおける
辺１０ｂの長さ）よりも大きくなるように、第１指部２１及び第２指部２２が開く。した
がって、基部１０の幅の増大を抑制して把持装置１の小型化を図るとともに、外径形状の
異なる種々の部品を把持することができる。

また、カム機構の動作により、１対の第１指部２１及び第２指部２２の開閉角度θ１、
θ２に応じて、第１指部２１及び第２指部２２の、基部１０の外周よりも外側の部分の長
さが変更される。つまり、カム機構は、長さ調整機構としても機能する。これにより、一
定の距離Ｌ１を保ちつつ、第１指部２１及び第２指部２２の開閉動作を行うことができる
。このため、把持装置１は、形状の異なる種々の部品を把持することができる。また、本
実施形態では、固定部２１ａ及び固定部２２ａに取り付けられる爪を交換するＡＴＣ（Au
to Tool changer）を設けない構成とすることもできる。さらに、把持装置１に接続さ
れるロボットのアーム側で、開閉度合いに応じて高さの調整を行う必要がなくなる。この
ため、把持装置１は、ロボットの制御プログラム及びロボットの動作を簡略化でき、リー
ドタイムを短縮できる。

図１０は、第１の実施形態に係る把持装置の制御ブロック図である。図１１は、駆動装
置に流れる電流と指先力の関係を示すグラフの一例である。制御装置１０１は、パーソナ
ルコンピュータ（ＰＣ）、又はサーバシステム等のコンピュータである。制御装置１０１
は、記憶部１０１Ａと演算部１０１Ｂとを含む。記憶部１０１Ａはハードディスク、ＲＡ
Ｍ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含む。演算部１０１
Ｂは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含む。

入力部１１０は、キーボードやタッチパネル等の情報入力装置である。入力部１１０か
ら、把持装置１の動作に関する情報又は動作プログラムが記憶部１０１Ａに入力される。

駆動装置１０２は制御装置１０１からの制御信号により動作する。駆動装置１０２から
入力される駆動力により、上述した第１指部２１及び第２指部２２の開閉動作が行われる
。具体的には、駆動装置１０２で生じた駆動力が、シャフト１０２ａ、アタッチメント５
、第１カムフォロア２５及び第２カムフォロア２６に伝わる。第１カムフォロア２５及び
第２カムフォロア２６の移動によって、第１指部２１及び第２指部２２の開閉動作が行わ
れる。

センサ部１０３は、例えば、変位センサ、角度センサ、速度センサ、圧力センサ等を含
む。センサ部１０３は、第１指部２１及び第２指部２２の動作状態を検出し、各種情報を
制御装置１０１に出力する。制御装置１０１は、第１指部２１及び第２指部２２の動作状
態に応じて駆動装置１０２を駆動する。

例えば、制御装置１０１は、第１指部２１及び第２指部２２の変位に基づいて駆動装置
１０２を駆動してもよい。例えば、制御装置１０１は、第１指部２１及び第２指部２２の
開閉角度に基づいて駆動装置１０２を駆動してもよい。例えば、制御装置１０１は、第１
指部２１及び第２指部２２の速度に基づいて駆動装置１０２を駆動してもよい。例えば、
制御装置１０１は、指先力に基づいて駆動装置１０２を駆動してもよい。指先力とは、第
１指部２１及び第２指部２２によって挟まれている把持対象に加えられている力である。
すなわち、指先力とは、第１指部２１及び第２指部２２が把持対象から受ける反力である
ともいえる。また、制御装置１０１は、第１指部２１及び第２指部２２の変位、開閉角度
、速度、指先力等が組み合わされた情報に基づいて駆動装置１０２を駆動してもよい。

制御装置１０１は、図１１に示すような駆動装置１０２に流れる電流と指先力との関係
を記憶部１０１Ａに記憶している。これにより、制御装置１０１は、駆動装置１０２に流
れる電流に基づいて、指先力を算出することができる。なお、図１０に示す構成は、あく
まで一例であり適宜変更することができる。

以上で説明したように、把持装置１は、駆動装置１０２と、アタッチメント５と、基部
１０と、１対の指部（第１指部２１及び第２指部２２）と、カムフォロア（第１カムフォ
ロア２５及び第２カムフォロア２６）と、を備える。駆動装置１０２は、直動運動するシ
ャフト１０２ａを有する。アタッチメント５は、１対のアッパーカム孔（第１アッパーカ
ム孔５１及び第２アッパーカム孔５２）を備え且つシャフト１０２ａに連結される。基部
１０は、１対のロアカム孔（第１ロアカム孔３１及び第２ロアカム孔３２）を備え且つア
タッチメント５に重なる。１対の指部は、基部１０に揺動可能に取り付けられる。第１カ
ムフォロア２５は、第１指部２１に設けられる。第２カムフォロア２６は、第２指部２２
に設けられる。第１カムフォロア２５の一部は、第１アッパーカム孔５１の内壁に接する
。第１カムフォロア２５の他の一部は、第１ロアカム孔３１の内壁に接する。第２カムフ
ォロア２６の一部は、第２アッパーカム孔５２の内壁に接する。第２カムフォロア２６の
他の一部は、第２ロアカム孔３２の内壁に接する。第１ロアカム孔３１は、第２ロアカム
孔３２に近付く方向に凸となる湾曲形状を有する。第２ロアカム孔３２は、第１ロアカム
孔３１に近付く方向に凸となる湾曲形状を有する。シャフト１０２ａの長手方向に対して
直交し且つカムフォロアの長手方向に対して直交する方向を第１方向Ｄｘとすると、１対
のアッパーカム孔の間の第１方向Ｄｘにおける距離は、駆動装置１０２に向かうに従って
小さくなっている。

これにより、シャフト１０２ａの力は、カムフォロア（第１カムフォロア２５及び第２
カムフォロア２６）に直接伝えられるのではなく、アタッチメント５を介してカムフォロ
アに伝えられる。カムフォロアがアッパーカム孔（第１アッパーカム孔５１及び第２アッ
パーカム孔５２）の内壁に接しているので、カムフォロアにはシャフト１０２ａの移動方
向に対して角度をなす方向の力が加わる。シャフト１０２ａが動くと、カムフォロアは、
シャフト１０２ａの移動方向に沿って移動すると同時に、アッパーカム孔に沿って第１方
向Ｄｘにも移動する。これにより、カムフォロアは、ロアカム孔（第１ロアカム孔３１及
び第２ロアカム孔３２）に沿う方向に移動する。このため、カムフォロアがシャフト１０
２ａに直接連結される場合に比較して、カムフォロアがロアカム孔の内壁から反力を受け
にくい。その結果、指部（第１指部２１及び第２指部２２）による把持力及び指部の移動
速度のバラツキを抑制することが容易となる。したがって、本実施形態の把持装置１は、
指部の開閉動作を滑らかにすることができる。

また、把持装置１においては、１対のアッパーカム孔（第１アッパーカム孔５１及び第
２アッパーカム孔５２）の中心線間（中心線Ｃ５１と中心線Ｃ５２との間）の第１方向Ｄ
ｘにおける最大距離Ｄ１は、１対のロアカム孔（第１ロアカム孔３１及び第２ロアカム孔
３２）の中心線間（中心線Ｃ３１と中心線Ｃ３２との間）の第１方向Ｄｘにおける最大距
離Ｄ３に等しい。１対のアッパーカム孔の中心線間の第１方向Ｄｘにおける最小距離Ｄ２
は、１対のロアカム孔の中心線間の第１方向Ｄｘにおける最小距離Ｄ４に等しい。

これにより、カムフォロア（第１カムフォロア２５及び第２カムフォロア２６）は、ロ
アカム孔（第１ロアカム孔３１及び第２ロアカム孔３２）の全長に亘って移動できる。さ
らに、アタッチメント５の大きさが基部１０の大きさと同じか小さくて済む。したがって
、把持装置１が小型化する。

（第１変形例）
図１２は、第１変形例に係る把持装置の正面図である。図１３は、第１変形例に係る把
持装置の制御ブロック図である。なお、以下の変形例の説明においては、上述した実施形
態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１２に示すように、第１変形例の把持装置１Ａは、駆動装置１０２Ａと、アタッチメ
ント５Ａと、を備える。駆動装置１０２Ａは、第１駆動装置１０２１と、第２駆動装置１
０２２と、を備える。アタッチメント５Ａは、第１アタッチメント５５と、第２アタッチ
メント５６と、を備える。

第１駆動装置１０２１は、第１指部２１を駆動させる装置であり、例えば直動アクチュ
エータである。第１駆動装置１０２１は、筐体１００に固定されている。第１駆動装置１
０２１は、直動運動する第１シャフト１０２１ａを備える。

第２駆動装置１０２２は、第２指部２２を駆動させる装置であり、例えば直動アクチュ
エータである。第２駆動装置１０２２は、筐体１００に固定されている。第２駆動装置１
０２２は、直動運動する第２シャフト１０２２ａを備える。

図１２に示すように、第１アタッチメント５５は、第１シャフト１０２１ａに連結され
る。第１アタッチメント５５は、第１シャフト１０２１ａと共に直動運動する。第１アタ
ッチメント５５は、第１プレート５０１５と、第２プレート５０２５と、を備える。第１
プレート５０１５は、第１アタッチメント５５の長手方向に対して垂直である。第２プレ
ート５０２５は、第１プレート５０１５に対して垂直である。第２プレート５０２５は、
第１プレート５０１５から第１駆動装置１０２１とは反対側に延びている。第２プレート
５０２５は、第１アッパーカム孔５１を備える。

図１２に示すように、第２アタッチメント５６は、第２シャフト１０２２ａに連結され
る。第２アタッチメント５６は、第２シャフト１０２２ａと共に直動運動する。第２アタ
ッチメント５６は、第１プレート５０１６と、第２プレート５０２６と、を備える。第１
プレート５０１６は、第２アタッチメント５６の長手方向に対して垂直である。第２プレ
ート５０２６は、第１プレート５０１６に対して垂直である。第２プレート５０２６は、
第１プレート５０１６から第２駆動装置１０２２とは反対側に延びている。第２プレート
５０２６は、第２アッパーカム孔５２を備える。

第１駆動装置１０２１及び第２駆動装置１０２２は制御装置１０１からの制御信号によ
り動作する。第１駆動装置１０２１から入力される駆動力により、第１指部２１の開閉動
作が行われる。具体的には、第１駆動装置１０２１で生じた駆動力が、第１シャフト１０
２１ａ、第１アタッチメント５５、第１カムフォロア２５に伝わる。第１カムフォロア２
５の移動によって、第１指部２１の開閉動作が行われる。また、第２駆動装置１０２２か
ら入力される駆動力により、第２指部２２の開閉動作が行われる。具体的には、第２駆動
装置１０２２で生じた駆動力が、第２シャフト１０２２ａ、第２アタッチメント５６、第
２カムフォロア２６に伝わる。第２カムフォロア２６の移動によって、第２指部２２の開
閉動作が行われる。

第１センサ部１０３１及び第２センサ部１０３２は、例えば、変位センサ、角度センサ
、速度センサ、圧力センサ等を含む。第１センサ部１０３１は、第１指部２１の動作状態
を検出し、各種情報を制御装置１０１に出力する。第２センサ部１０３２は、第２指部２
２の動作状態を検出し、各種情報を制御装置１０１に出力する。制御装置１０１は、第１
指部２１の動作状態に応じて第１駆動装置１０２１を駆動する。制御装置１０１は、第２
指部２２の動作状態に応じて第２駆動装置１０２２を駆動する。

例えば、制御装置１０１は、第１指部２１及び第２指部２２のそれぞれの変位に基づい
て第１駆動装置１０２１及び第２駆動装置１０２２を駆動してもよい。例えば、制御装置
１０１は、第１指部２１及び第２指部２２のぞれぞれの開閉角度に基づいて第１駆動装置
１０２１及び第２駆動装置１０２２を駆動してもよい。例えば、制御装置１０１は、第１
指部２１及び第２指部２２のそれぞれの速度に基づいて第１駆動装置１０２１及び第２駆
動装置１０２２を駆動してもよい。例えば、制御装置１０１は、指先力に基づいて第１駆
動装置１０２１及び第２駆動装置１０２２を駆動してもよい。また、制御装置１０１は、
第１指部２１及び第２指部２２のそれぞれの変位、開閉角度、速度、指先力等が組み合わ
された情報に基づいて第１駆動装置１０２１及び第２駆動装置１０２２を駆動してもよい
。

以上で説明したように、第１変形例の把持装置１Ａにおいて、駆動装置１０２Ａは、互
いに独立して直動運動する第１シャフト１０２１ａ及び第２シャフト１０２２ａを備える
。アタッチメント５Ａは、第１シャフト１０２１ａに連結される第１アタッチメント５５
と、第２シャフト１０２２ａに連結される第２アタッチメント５６と、を備える。第１ア
タッチメント５５が、１対のアッパーカム孔のうち一方（第１アッパーカム孔５１）を備
える。第２アタッチメント５６が、１対のアッパーカム孔のうち他方（第２アッパーカム
孔５２）を備える。

これにより、把持装置１Ａは、１対の指部（第１指部２１及び第２指部２２）の開閉動
作を滑らかにすることができることに加え、１対の指部を独立して駆動させることができ
る。

（第２変形例）
図１４は、第２変形例に係る把持装置の一部の正面図である。図１４に示す把持装置１
Ｂでは、第１指部２１及び第２指部２２に、それぞれ爪部４３及び爪部４４が取り付けら
れている。爪部４３及び爪部４４は、それぞれ四角柱状であり、互いに対向する面に、溝
４３ａ及び溝部４４ａを備える。本変形例では、溝４３ａと溝４４ａとの間に部品を挟ん
で把持することができる。

以上説明した把持装置１、把持装置１Ａ及び把持装置１Ｂの構成は適宜変更してもよい
。例えば第１指部２１及び第２指部２２の形状、開閉角度、及び長さ等はあくまで一例で
あり、適宜変更することができる。また、第１アッパーカム孔５１、第２アッパーカム孔
５２、第１ロアカム孔３１及び第２ロアカム孔３２の形状も適宜変更することができる。
こうすれば、第１指部２１及び第２指部２２の開閉角度θ１、θ２等を変更することがで
きる。

また、第１指部２１及び第２指部２２に取り付けられる爪部の形状は、上述した形状に
限られない。例えば、爪部はＬ字状であってもよい。例えば、爪部は、円柱及び半球を組
み合わせた形状を有していてもよい。また、爪部の材質は特に限定されない。爪部の材質
は、例えば金属、合成樹脂、及び合成ゴム等である。合成樹脂としては、ＡＢＳ樹脂、及
びポリアセタール等が挙げられる。合成ゴムとしては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコ
ーンゴム等が挙げられる。また、爪部の基材が金属で形成され、爪部のうち把持対象と接
する部分が合成樹脂又は合成ゴムで形成されていてもよい。

１、１Ａ、１Ｂ 把持装置
１０ 基部
１０ａ、１０ｂ 辺
１０ｃ 第１面
１０ｄ 第２面
１００ 筐体
１０２、１０２Ａ 駆動装置
１０２ａ シャフト
１０２１ 第１駆動装置
１０２１ａ 第１シャフト
１０２２ 第２駆動装置
１０２２ａ 第２シャフト
１１、１２ 支持部
２１ 第１指部
２２ 第２指部
２１ａ、２２ａ 固定部
２１ｅ、２２ｅ 端部
２４ 貫通孔
２５ 第１カムフォロア
２６ 第２カムフォロア
２６ａ、２６ｃ 張出部
２６ｂ、２６ｄ 軸部
３１ 第１ロアカム孔
３２ 第２ロアカム孔
３３、３４ 長孔
４１、４２、４３、４４ 爪部
５、５Ａ アタッチメント
５０１、５０１５、５０１６ 第１プレート
５０２、５０２５、５０２６ 第２プレート
５１ 第１アッパーカム孔
５１ａ 縦孔
５１ｂ 横孔
５２ 第２アッパーカム孔
５２ａ 縦孔
５２ｂ 横孔
５５ 第１アタッチメント
５６ 第２アタッチメント

Claims (8)

1. 長手方向に直動運動するシャフトを有する駆動装置と、
   １対のアッパーカム孔を備え、前記シャフトに連結されるアタッチメントと、
   前記アタッチメントより、前記シャフトの長手方向に前記駆動装置から離れて備えられる１対の支持部と、
   前記アッパーカム孔の内壁に接するカムフォロワおよび前記支持部に貫通される長孔を備える１対の指部と、を有し、
   前記アッパーカム孔は、縦孔と、前記縦孔と交差する横孔とを含み、
   前記縦孔は、前記シャフトが前記駆動装置から離れる方向に移動すると、前記カムフォロワと、前記支持部とを、前記シャフトの長手方向に接近させ、
   前記横孔は、前記シャフトが前記駆動装置から離れる方向に移動すると、前記カムフォロワを、他方のアッパーカム孔に近づける把持装置。
2. 前記縦孔の長手方向は、前記駆動装置のある方向に向かうに従って、他方のアッパーカム孔に近づき、
   前記横孔の長手方向は、前記縦孔と前記縦孔の前記駆動装置側の端部で交差して、前記駆動装置のある方向に向かうに従って、前記シャフトの長手方向に対して前記縦孔より大きい角度で前記他方のアッパーカム孔に近づく請求項１に記載の把持装置。
3. 前記シャフトが直線運動することにより、前記アッパーカム孔の中心線が延びる方向に対する前記指部の長手方向の角度が変化する請求項１または２に記載の把持装置。
4. 前記指部は、基部に揺動可能に設けられており、前記アッパーカム孔の中心線に対する角度に応じて、前記指部の前記基部の外周よりも外側の部分の長さが変更される請求項１から３のいずれか一項に記載の把持装置。
5. 前記指部は、前記長孔を挟んだ前記カムフォロワと反対の端部に固定部を備え、
   前記固定部は、爪部を再取付可能に取り付けられる請求項１から４のいずれか一項に記載の把持装置。
6. 前記駆動装置は、互いに独立して直動運動する第１シャフト及び第２シャフトを備え、
   前記アタッチメントは、前記第１シャフトに連結される第１アタッチメントと、前記第２シャフトに連結される第２アタッチメントと、を備え、
   前記第１アタッチメントが、１対の前記アッパーカム孔のうち一方を備え、
   前記第２アタッチメントが、１対の前記アッパーカム孔のうち他方を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の把持装置。
7. 前記指部の動作状態を検出するセンサ部と、
   前記センサ部から入力された前記動作状態に応じて前記駆動装置を駆動する制御装置とを有する請求項１から６のいずれか一項に記載の把持装置。
8. 前記センサ部は、変位センサ、角度センサ、速度センサおよび圧力センサの少なくとも１つを含む請求項７に記載の把持装置。

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