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公開番号2024082161
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-19
出願番号2022195923
出願日2022-12-07
発明の名称把持機構及びその把持機構の制御方法
出願人THKプレシジョン株式会社
代理人個人
主分類B25J 15/08 20060101AFI20240612BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】微細な対象物であっても破損させることがなく、把持する際に対象物が移動することがない把持機構の制御方法を提供する。
【解決手段】対向する2本のアーム1a,1bの開閉動作によって対象物18を挟む把持機構20であって、それぞれのアームの先端位置に備えられている把持部14a,14bと、それぞれのアームを独立して開閉方向に動かすことができるアームを変位させる手段と、それぞれのアームについてアームの変位量を計測する手段と、それぞれの把持部が対象物に接触したときにそれぞれの把持部にかかる荷重を計測する手段と、を有する把持機構。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
対向する２本のアームの開閉動作によって対象物を挟む把持機構であって、それぞれの前記アームの先端位置に備えられている把持部と、それぞれの前記アームを独立して開閉方向に動かすことができるアームを変位させる手段と、それぞれの前記アームについてアームの変位量を計測する手段と、それぞれの前記把持部が対象物に接触したときにそれぞれの前記把持部にかかる荷重を計測する手段と、を有することを特徴とする把持機構。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記アームを変位させる手段として、前記アームの一部に圧電バイモルフを備えていることを特徴とする請求項１に記載の把持機構。
【請求項３】
前記アームの変位量を計測する手段が、前記圧電バイモルフに貼付された歪みゲージを有することを特徴とする請求項２に記載の把持機構。
【請求項４】
それぞれの前記アームの一部分が弾性体で形成されており、それぞれの前記荷重を計測する手段が、前記アームの弾性体部分に貼付された歪みゲージを有することを特徴とする請求項１に記載の把持幾構。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の把持機構を用いた把持機構の制御方法であって、
前記アームを変位させる手段によって対象物にそれぞれの前記把持部を近づける工程と、２本の前記アームのうち先に対象物に接触した前記把持部にかかる第１の接触荷重を前記荷重を計測する手段によって計測する工程と、前記第１の接触荷重が所定の値になったときに、対象物に接触している方の前記アームの位置を保持する工程と、後から対象物に接触した前記把持部にかかる第２の接触荷重を前記荷重を計測する手段によって計測する工程と、前記第２の接触荷重が所定の値になったときに、後で対象物に接触した方の前記アームの位置を保持する工程と、それぞれの前記アームを変位させる手段によって２本の前記アームを同時に変位させ、対象物を把持する把持力を前記荷重を計測する手段によって計測する工程と、前記第1の接触荷重と前記第２の接触荷重とを等しく保ちつつ、２本の前記アームを変位させて前記把持力が所定の力になるまで加重する工程と、を有することを特徴とする把持機構の制御方法。
【請求項６】
前記荷重を計測する手段と前記アームを変位させる手段とによって、前記把持部にかかる荷重をフィードバック制御することを特徴とする請求項５に記載の把持機構の制御方法。
【請求項７】
前記アームを変位させる手段と前記アームの変位量を計測する手段とによって、前記アームの変位をフィードバック制御することを特徴とする請求項５に記載の把持機構の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に半導体製造分野やバイオテクノロジー分野におけるプローブの接触検出、試料の把持などを行う把持機構及びその把持機構の制御方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
積層型圧電素子に電圧を印加して変位させ、その変位を拡大して対象物を挟持する把持機構は、一般的に用いられている（特許文献１参照）。図８は、従来の把持機構の一例である。従来の把持機構１００は拡大機構になっており、一カ所の積層型圧電素子１０４に電圧を印加すると積層型圧電素子１０４には十数ミクロンの変位が生じるが、この拡大機構によりアーム１０５ａ，１０５ｂの先端にある把持部１０６ａ，１０６ｂでは支点１０１ａ，１０１ｂを中心に数百ミクロンの回転変位Ｊ，Ｋが得られる。拡大機構の拡大率は支点１０１ａ，１０１ｂと力点１０２ａ，１０２ｂ、支点１０１ａ，１０１ｂと作用点１０３ａ，１０３ｂとの距離の比、またアーム１０５ａ，１０５ｂの長さによって決定される。そして、積層型圧電素子１０４に電圧を印加すると把持部１０６ａ，１０６ｂが開き、把持したい対象物１８を把持部１０６ａ，１０６ｂの間に配置し、積層型圧電アクチュエータ１０４の印加電圧を取り除くと把持部１０６ａ，１０６ｂが閉じるため、対象物１８を把持することができる。なお、把持力は、アーム１０５ａ，１０５ｂと対象物１８の剛性にほぼ依存する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－２３６９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体製造やバイオテクノロジーの分野においては、ますます微細化が進んでおり、製造、修理、試験、分析等において微細な対象物を把持する要求が高まっている。
【０００５】
しかし、従来の把持機構では把持力の制御が難しく、微細な対象物を破損させやすいという問題がある。また、微細な対象物は、その確認のために高倍率な顕微鏡下で作業することが多いのだが、顕微鏡の視野は狭く、把持する際に対象物が移動してしまうと、対象物が視野から外れてしまうという問題もある。
【０００６】
このような実情に鑑み、本発明は、対象物と把持部の接触荷重を計測し、把持力を制御できる把持機構を提供することを目的とする。そして、把持力を所定の力に設定することにより、対象物を破損せずに把持することができる。また、２本のアームを独立して制御可能なので、把持部が対象物にわずかに接触したあと、２本のアームから対象物に等しい接触荷重を与えることができるため、対象物をほとんど移動させることなく把持することを可能にする把持機構の制御方法も提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の把持機構は、対向する２本のアームによって対象物を挟む把持機構であって、それぞれのアームの先端位置に備えられている把持部と、それぞれのアームを独立して開閉方向に動かすことができるアームを変位させる手段と、それぞれのアームについてアームの変位量を計測する手段と、それぞれの把持部が対象物に接触したときにそれぞれの把持部にかかる荷重を計測する手段と、を有することとする。
【０００８】
ここで、前記アームを変位させる手段として、アームの一部に圧電バイモルフを備えていることにしたり、前記アームの変位量を計測する手段が、圧電バイモルフに貼付された歪みゲージを有することにしたりしてもよい。
【０００９】
さらに、それぞれのアームの一部分が弾性体で形成されており、それぞれの前記荷重を計測する手段が、アームの弾性体部分に貼付された歪みゲージを有することにしてもよい。
【００１０】
また、上記の把持機構を用いた把持機構の制御方法であって、前記アームを変位させる手段によって対象物にそれぞれの把持部を近づける工程と、２本のアームのうち先に対象物に接触した把持部にかかる第１の接触荷重を前記荷重を計測する手段によって計測する工程と、第１の接触荷重が所定の値になったときに、対象物に接触している方のアームの位置を保持する工程と、後から対象物に接触した把持部にかかる第２の接触荷重を前記荷重を計測する手段によって計測する工程と、第２の接触荷重が所定の値になったときに、後で対象物に接触した方のアームの位置を保持する工程と、それぞれの前記アームを変位させる手段によって２本のアームを同時に変位させ、対象物を把持する把持力を前記荷重を計測する手段によって計測する工程と、第1の接触荷重と第２の接触荷重とを等しく保ちつつ、２本のアームを変位させて把持力が所定の力になるまで加重する工程と、を有する把持機構の制御方法にするとよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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