操作单元和操作装置的制作方法

本发明涉及操作单元和操作装置，尤其涉及一种具备把持部，并安装在操作装置的机械臂前端等上把持对象物，并且适用于转移、分配、取出、导入、加工等多种用途的操作单元。

背景技术：

过去，作为安装在操作装置的机械臂前端等上的末端执行器的一种，已知有具备把持对象物的把持部的操作单元。在该操作单元中，已知有将多个手指(爪)设置成能够相互开闭的操作单元。其中，除了具备构成为能够使多个手指分别单独进行动作的驱动机构的操作单元之外，还已知有以下的专利文献1和2中公开的单元，其在筒夹上呈一体地形成多个手指，并利用规定的驱动机构使该筒夹同时进行动作。

在专利文件1公开的盖把持装置中，使用楔形夹紧部与夹紧部协作的筒夹夹头构成把持部，并设置使筒夹夹头在轴向上主动地进行动作的螺线管，并且设置将楔形夹紧部引入夹紧部内的复位弹簧。另外，在专利文件2公开的工件的夹紧装置中，利用er型筒夹构成把持部，并且，设置具有用于在半径方向上驱动该筒夹的气缸结构的驱动机构，并在相反的返回侧设置有用于在轴向和半径方向上复原的压缩螺旋弹簧和线簧。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平11-281649号公报

专利文献2：日本实用新型注册第2605038号公报

技术实现要素：

在专利文献1公开的盖把持装置中，筒夹夹头与驱动筒夹夹头的螺线管沿轴向排列，因此，存在把持部与驱动系统的整体性差，从而整体大型化这一问题。另外，由于是通过使筒夹夹头沿轴向进行动作而进行把持动作，因此，难以保持筒夹的位置精度，从而也存在把持部的把持精度和重复精度容易降低这一问题。

另一方面，在专利文件2公开的夹紧装置中，由于筒夹与气缸结构相邻而配置，因而变得比较紧凑，但在两者沿轴向排列这一点上与上述相同，从结构上来说筒夹的大小难以实现超过实施例的小型化。另外，由于构成为筒夹12与头盖部3和活塞体20分别仅局部接触，而且通过线簧15或压缩螺旋弹簧18强制恢复，因此，难以保持筒夹的位置精度，从而存在把持部的把持精度和重复精度降低这一问题。

因此，本发明的课题在于，提供一种容易实现小型化和轻量化，且能够确保把持精度和重复精度的操作单元。

为了解决上述问题，本发明的操作单元具备：筒夹，其呈一体地具有基准部、多个弹性变形部、手指部以及从动部，所述基准部设置于轴线方向的一部分中，多个所述弹性变形部与该基准部的轴线方向前端侧连接，所述手指部分别与该弹性变形部的轴线方向前端侧连接，所述从动部承受用于使所述弹性变形部以该手指部沿半径方向移动的方式产生弹性变形的驱动力；壳体，其收纳该筒夹并具有气缸结构和筒夹卡定部，所述气缸结构构成于所述筒夹的外周侧或轴线方向基端侧并具备流体供给口，所述筒夹卡定部将所述筒夹卡定在轴线方向上的既定的卡定位置处；以及动作体，其具有向所述从动部施加用于产生所述弹性变形的所述驱动力的驱动部、在所述气缸结构的内部承受从所述流体供给口供给的流体压力的受压部、以及以能够沿轴线方向气密性地移动的方式与所述气缸结构的内表面滑动接触的气缸滑接部。该情况下，优选所述基准部处于通过所述壳体或所述动作体保持相对于轴线的同轴状的位置和姿态的状态。

在本发明中，优选所述壳体的所述筒夹卡定部从轴线方向前端侧卡定所述筒夹，所述筒夹朝向轴线方向前端侧的移动被所述筒夹卡定部在所述卡定位置处阻止。该情况下，优选所述筒夹被构成为能够从所述卡定位置朝向轴线方向基端侧移动。另外，优选所述操作单元还具备筒夹施力部件，所述筒夹施力部件构成为：通过相对于所述壳体朝向所述轴线方向前端侧对所述筒夹施力，从而能够保持所述筒夹被所述筒夹卡定部卡定的状态。优选所述筒夹施力部件由设置于所述筒夹与所述壳体之间并施加弹性恢复力的弹性体构成。

在本发明中，也可以构成为所述基准部相对于轴线的同轴状的位置和姿态通过所述基准部以能够在轴线方向上移动的方式与设置于所述动作体上的筒夹滑接部滑动接触而保持。在此，所述筒夹既可以配置于所述动作体的外周侧，也可以配置于内周侧。上述情况下，优选在所述受压部受到所述流体压力而使所述动作体朝向轴线方向前端侧移动时，所述气缸滑接部相对于所述气缸结构的内表面进行滑动，而且所述筒夹滑接部相对于所述筒夹进行滑动，同时，所述驱动部向所述筒夹的所述从动部施加驱动力。另外，在所述筒夹配置于所述动作体的外周侧的情况下，也可以构成为所述基准部相对于轴线的同轴状的位置和姿态通过将所述基准部支撑在所述壳体上设置的内表面上而被固定。

在本发明中，优选在所述动作体中，与由所述气缸滑接部和所述气缸结构的内表面气密性地构成的轴线方向的范围相互重叠的轴线方向的范围内设置有所述筒夹滑接部。在此，由所述气缸侧滑接部与所述气缸结构的内表面气密性地构成的轴线方向的范围在所述气缸侧滑接部与所述气缸结构的内表面之间仅配置有单个密封部件时为配置有该密封部件的轴线方向的范围、或者在排列有多个密封部件时为多个密封部件中彼此间的距离最远的密封部件之间的轴线方向的范围。

在本发明中，优选所述壳体具有前端侧内表面部分和基端侧内表面部分，所述前端侧内表面部分设置于轴线方向前端侧的内表面上，所述基端侧内表面部分与所述前端侧内表面部分夹着在轴线方向基端侧增大内形尺寸而成的第一台阶部而设置于所述气缸结构的内表面上；所述动作体具有前端侧外表面部分和基端侧外表面部分，所述前端侧外表面部分设置于轴线方向上的位置与所述前端侧内表面部分重叠的范围内的外表面上，所述基端侧外表面部分包括与所述前端侧外表面部分夹着在轴线方向基端侧增大外形尺寸而成的第二台阶部而设置的所述气缸滑接部；所述第一台阶部相对于所述第二台阶部形成于轴线方向前端侧。该情况下，优选所述操作单元还具备动作体施力部件，所述动作体施力部件配置于所述第一台阶部与所述第二台阶部之间，并朝向轴线方向基端侧对所述动作体施力。优选所述动作体施力部件由收纳在所述第一台阶部与所述第二台阶部之间并施加弹性恢复力的弹性体构成。

该情况下，优选在所述动作体的所述前端侧外表面部分被所述壳体的所述前端侧内表面部分从外周侧支撑的状态下，所述动作体的所述驱动部朝向内周侧驱动所述筒夹的所述从动部。另外，优选通过夹在所述动作体的所述基端侧外表面部分与所述壳体的所述基端侧内表面部分之间的密封部件，将所述动作体的所述气缸滑接部与所述气缸结构的内表面之间构成为气密性。

在本发明中，优选所述筒夹的内部设置有轴孔，并设置有能够从该轴孔的内部向轴线方向前端侧供给流体、或者从轴线方向前端侧经由所述轴孔排出流体的流体给排口。在此，优选所述流体给排口在所述壳体的基端面上开口。

本发明涉及的操作装置具备上述任意一个操作单元、决定该操作单元的位置和姿态的单元驱动系统、向所述气缸结构内供给流体的流体供给装置、以及控制所述单元驱动系统和所述流体供给装置的控制部。在此，优选还具备检测所述气缸结构内的所述动作体的轴线方向上的位置的动作体位置检测装置。另外，在本发明中，优选还具备检测所述筒夹的轴线方向上的位置的筒夹位置检测装置。进而，在本发明中，优选还具备检测多个所述手指部或所述弹性变形部的振动、应变、位移等各种位移形态或者位移形态的差或比的把持形态检测装置。另外，在本发明中，优选还具备检测所述手指部所把持的把持对象物的物理量的把持对象物检测装置。该把持对象物检测装置例如可以由设置于所述手指部上的热电偶、导电传感器、振动传感器等各种检测器构成。

该情况下，优选所述流体供给装置具备压力调整器，上述控制部构成为能够通过控制所述压力调整器而调整所述流体压力。此时，优选根据所述动作体位置检测装置、所述把持形态检测装置或者所述把持对象物检测装置中的至少一个的检测结果来调整所述流体压力。另外，优选上述控制部根据所述筒夹位置检测装置和所述把持形态检测装置中的至少一个的检测结果控制所述单元驱动系统，修正所述操作单元的位置或姿态。进而，优选上述控制部根据所述动作体位置检测装置、所述把持形态检测装置或者所述把持对象物检测装置的检测结果，从多个选项中选择针对所述手指部把持的所述把持对象物的处理内容。此时，优选所述控制部根据所选择的所述处理内容控制所述流体供给装置和所述单元驱动系统中的至少一个。

(发明效果)

根据本发明，能够提供容易实现小型化和轻量化，并能够确保把持精度和重复精度的操作单元。另外，在操作装置中，能够实现适于筒夹的把持特性的良好的动作状态。

附图说明

图1是本发明涉及的第一实施方式的操作单元的纵剖视图(沿图2的x-x线的剖视图)。

图2是第一实施方式的操作单元的主视图。

图3是第二实施方式的操作单元的纵剖视图(a)和后视图(b)。

图4是第三实施方式的操作单元的纵剖视图。

图5是第四实施方式的操作单元的纵剖视图(a)和后视图(b)。

图6是第五实施方式的操作单元的纵剖视图(a)、俯视图(b)以及后视图(c)。

图7是第六实施方式的操作单元的主视图(a)和纵剖视图(b)。

图8是第七实施方式的操作单元的主视图(a)和纵剖视图(b)。

图9是表示具备操作单元的操作装置的概略构成的框图。

图10是表示操作单元对把持对象物进行把持动作时的状态的说明图。

(符号说明)

10…操作单元、10x…轴线、11…筒夹、11a…基准部、11b…弹性变形部、11c…手指部、11d…卡定台阶部、11s…狭缝、11g…把持面、11p…限制槽、12…壳体、12a…主体、12b…基端部、12c…前端部、12d…支撑部、12e…内侧台阶部、12k…支撑部、12p…流体供给口、12q…通气口、12o…开口部、12s…气缸结构、13…动作体、13a…轴孔、13b…支撑面部、13c…驱动部、13d…受压部、13e…外侧台阶部、13k…被支撑部、13p…限制槽、13s…气缸滑接部、13t…通气路径、14…动作弹簧、15…保持弹簧、16…内周侧限制销、17…外周侧限制销、100…操作装置、101…控制部、s1…动作体位置检测器、s2…筒夹位置检测器、s3～s5…把持形态检测器、s6…把持对象物检测器、m1、m2、……、mn…动作部(包括单元驱动系统)

具体实施方式

接下来，参照附图对本发明的实施方式详细进行说明。首先，参照图1和图2，对具有本发明涉及的基本构成的第一实施方式的构成进行说明。本实施方式的操作单元10具备筒夹11、收纳该筒夹11的壳体12、以及在壳体12的内部作用于筒夹11上的动作体13。

筒夹11具有构成轴线方向上的一部分的基准部11a。在图示例子中，基准部11a呈通过以能够沿轴线10x滑动的方式支撑在后述动作体13的内表面上，从而保持与轴线10x同轴状的位置和姿态的状态。在图示例子中，基准部11a构成为具备沿轴线10x同径状地形成的圆筒面状的外周面的一体筒形状。该基准部11a的轴线10x方向的前端侧(图示左侧，以下简称为“轴线方向前端侧”。)连接有多个弹性变形部11b。弹性变形部11b被构成为比上述基准部11a更容易弹性变形的形状尺寸。在图示例子中，弹性变形部11b通过形成为厚度比基准部11a薄，并且在绕轴线10x的周向上被狭缝11s分割的结构，从而容易独立地弹性变形。在图示例子中，在轴线10x的周围，以绕轴线10x呈120度旋转对称的形态等角度间隔地形成有三个弹性变形部11b。筒夹11的沿轴线10x的内部成为沿轴线方向贯通的轴孔11x。

各弹性变形部11b的轴线方向前端侧与手指部11c连接。手指部11c具备朝向轴线10x的把持面11g。此外，在图示例子中，把持面11g由以轴线10x为中心的圆弧筒状的内周面(中心角小于120度)构成，但并不限定于此，只要与未图示的把持对象物对应即可，也可以是椭圆状、平坦状等任意的内表面形状。手指部11c的外表面上设置有朝向轴线方向前端侧的卡定台阶部11d，并且，在该卡定台阶部11d的轴线10x方向的基端侧(图示右侧，以下简称为“轴线方向基端侧”。)，在各弹性变形部11b和手指部11c上分别设有朝向轴线方向基端侧斜向倾斜的圆锥面状的从动面11t。进而，在该从动面11t的一部分(一个)上，设置有沿轴线10x延伸且在外周侧敞开的限制槽11p。

壳体12具有筒状(图示例子中为圆筒状)的主体12a、安装在该主体12a的轴线方向基端侧的基端部12b、以及安装在主体12a的轴线方向前端侧的前端部12c。壳体12的内部设置有气缸结构12s，上述基端部12b上形成有与该气缸结构12s的内部连通的流体供给口12p。在图示例子中，气缸结构12s形成于从筒夹11的基端部11a的外周侧朝向轴线方向基端侧的范围内。主体12a的内表面上形成有内侧台阶部12e(第一台阶部)，该内侧台阶部12e呈从轴线方向前端侧朝向轴线方向基端侧时内形尺寸(图示例子中为内径)增大的台阶结构。该内侧台阶部12e形成于上述气缸结构12s的沿轴线10x的内表面部分(基端侧内表面部分)与从背后支撑后述动作体13的驱动部13c的支撑部12k(前端侧内表面部分)之间。在壳体12的相比上述内侧台阶部12e更靠近轴线方向前端侧的位置上，安装有朝向内侧突出的限制销17。

基端部12b的以轴线10x为中心的中央部分上形成有支撑部12d。该支持部12d上形成有与上述轴孔11x连通的通气口12q。另一方面，在前端部12c中轴线10x通过的中央部分上，设置有与主体12a的内部连通的开口部12o。该开口部12o内配置有上述筒夹11的多个手指部11c和供这些手指部11c的把持面11g把持把持对象物的把持空间。另外，该开口部12o的面向上述主体12a内部的开口内缘成为从轴线方向前端侧与上述筒夹11的卡定台阶部11d抵接的筒夹卡定部12r。

动作体13被构成为沿轴线10x从基端部延伸至前端部的筒状(套筒状)。动作体13的内周部上设置有收纳上述筒夹11的轴孔13a。在面向该轴孔13a的轴线方向的一部分上，形成有以能够在轴线方向上滑动的方式支撑上述筒夹11的基准部11a的支撑面部13b。在图示例子中，该支撑面部13b由以轴线10x为中心的圆筒内表面构成。另外，动作体13中设置有对上述筒夹11的从动部11t施加驱动力并由圆锥状的倾斜面构成的驱动部13c。通过使该驱动部13c与上述从动部11t抵接而使上述弹性变形部11b弹性变形，从而使上述手指部11c朝向把持把持对象物的方向(图示例子中为内周侧)移动。另外，动作体13的前端部(驱动部13c)安装有以能够沿轴线方向移动的方式导入上述限制槽11p中的内周侧限制销16。该内周侧限制销16与限制槽11p的卡合限制上述筒夹11与动作体13绕轴线10x相对旋转。进而，在动作体13的前端部中与该限制结构不同的轴线10x周围的角度位置处设置有限制槽13p，该限制槽13p在外周侧敞开，安装于上述壳体12上的外周侧限制销17以能够沿轴线10x移动的方式收纳在该限制槽13p中。该外周侧限制销17与限制槽13p的卡合限制上述动作体13与壳体12绕轴线10x相对旋转。

上述动作体13的基端部上设置有受压部13d，该受压部13d配置于通过上述壳体12构成的气缸结构12s的内部，并且承受从上述流体供给口12p供给的流体所产生的流体压力。在图示例子中，受压部13d由筒形状的动作体13的轴线方向基端侧的端面构成。在动作体13的从上述受压部13d朝向轴线方向前端侧的外表面部分上，设置有与上述气缸结构12s的内表面(沿轴线10x的内表面部分)以能够沿轴线方向移动的方式滑动接触的气缸滑接部13s。通过在气缸滑接部13s与上述气缸结构12s的内表面之间存在垫片等能够变形的密封部件13i，从而使动作体13的气缸滑接部13s与气缸结构12s呈气密性构成。

动作体13的外表面上形成有外侧台阶部13e(第二台阶部)，该外侧台阶部13e呈从轴线方向前端侧朝向轴线方向基端侧时外形尺寸(图示例子中为外径)增大的台阶结构。该外侧台阶部13e形成于上述气缸滑接部13s(基端侧外表面部分)与以能够沿轴线方向10x移动的方式与上述支撑部12k滑动接触的被支撑部13k(前端侧外表面部分)之间。在此，内侧台阶部12e相对于外侧台阶部13e形成于轴线方向前端侧。另外，上述内侧台阶部12e与上述外侧台阶部13e之间配置(容纳)有动作弹簧14(动作体施力部件)，动作弹簧14在图示例子中为螺旋弹簧。该动作弹簧14在从上述流体供给口12p供给的流体的流体压力降低或消失时，通过弹性恢复力使动作体13朝向轴线方向基端侧返回。由此，由于从驱动部13c施加给从动部11t的驱动力降低或消失，因此，筒夹11的弹性变形部11b的弹性变形减少或消失，从而使多个手指部11c从把持对象物的把持状态恢复至与把持前的非把持状态对应的半径方向的位置。在此，通气路径13t使内侧台阶部12e与外侧台阶部13e之间的空间与外部连通。但是，也可以不形成通气路径13t而在该空间内填充压缩性流体(空气或气体等)，通过该压缩性流体的压力构成发挥弹性恢复力的上述动作体施力部件。

在筒夹11的基端部与壳体12的支撑部12d之间，设置有保持弹簧15(筒夹施力部件)，该保持弹簧15在图示例子中由螺旋弹簧构成。该保持弹簧15对筒夹11施加朝向轴线方向前端侧的力。由此，在未对筒夹11施加外力的状态下，上述卡定台阶部11d被保持为与上述筒夹卡定部12r抵接的状态(卡定位置)。筒夹11被构成为在通过基准部11a与动作体13的上述支撑面部13b的滑动接触结构而保持与轴线10x呈同轴状的位置和姿态的状态下，能够在沿轴线10x的方向上移动。

在以上说明的操作单元10中，在图1所示的非把持状态下，经由安装在壳体12的基端部12b上的图示的连接器18等从流体供给口12p供给的空气等流体的流体压力施加于受压部13d上，从而使动作体13抵抗动作弹簧14的作用力而朝向轴线方向前端侧移动。由此，驱动部13c向从动部11t施加驱动力，因此，筒夹11的多个弹性变形部11b弹性变形，多个手指部11c朝向内周侧移动。由此，在未图示的把持对象物配置于多个手指部11c内侧的情况下，成为把持对象物被多个手指部11c把持的把持状态。

在从上述非把持状态向把持状态的转变过程中，当动作体13朝向轴线方向前端侧移动时，动作体13的支撑面部13b相对于筒夹11的基准部11a滑动。此时，支撑面部13b的表面成为沿轴线10x的面，因此，具备具有与之相同的表面的基准部11a的筒夹11相对于轴线10x的同轴状的位置和姿态得到保持。另外，只要筒夹11未受到外力，则通过保持弹簧15使筒夹11的卡定台阶部11d维持与壳体12的筒夹卡定部12r抵接的状态，因此，筒夹11相对于壳体12的轴线方向上的位置固定不变。通过上述构成，在上述转变过程中，筒夹11的多个手指部11c在相对于轴线10x的同轴状的位置和姿态以及轴线方向上的位置得到保持的状态下，相对于把持对象物高精度(高把持精度和高重复精度)地进行动作。

另外，在本实施方式中，由于筒夹11和动作体13在半径方向上以能够直接滑动的结构收纳在壳体12内，因此，能够实现半径方向的紧凑化。尤其是，在轴线方向基端侧，通过气缸结构12s和受压面13d及气缸滑接部13s而设置利用流体压力朝向轴线方向前端侧驱动动作体13的驱动结构，在轴线方向前端侧，通过形成于壳体12与动作体13之间的空间内的动作弹簧14等的动作体施力部件而设置使动作体13朝向轴线方向基端侧恢复的恢复功能。由此，能够更加容易地使轴线方向前端侧紧凑化。另外，通过如后述那样改变流体压力，能够实现可容易地调节通过流体压力与动作体施力部件的作用力之差而产生的把持力的单元。

在此基础上，在本实施方式中，由于在动作体13的气缸滑接部13s相对于气缸结构12s的内表面的气密性密封区域的轴线方向范围内，配置有上述基准部11a与支撑面部13b的滑动接触结构，因此，在筒夹11(尤其是基准部11a)的外周侧也配置有气缸结构12s的一部分，从而能够实现轴线方向上的紧凑化。另外，通过在气缸结构12s的上述密封区域的内周侧配置支撑面部13b，因此，能够实现支撑面部13b的支撑面的位置和姿态的高精度化，因而能够进一步提高筒夹11的把持精度和重复精度。

进而，在本实施方式中，在壳体12的轴线方向前端侧的支撑部12k与轴线方向基端侧的气缸结构12s的内表面之间，设置有具备与两者之间的内侧尺寸(内径)之差相当的台阶的内侧台阶部12e，并且，在动作体13的轴线方向前端侧的被支撑部13k与轴线方向基端侧的气缸滑接部13s之间，设置有具备与两者之间的外侧尺寸(外径)之差相当的台阶的外侧台阶部13e。由此，能够确保由气缸结构12s和动作体13的受压部13d以及气缸滑接部13s构成的气缸结构具有较大的动作面积，从而容易实现较大的把持力，并且，容易使轴线方向前端侧的结构紧凑化。

另外，在本实施方式中，通过内周侧限制销16和外周侧限制销17相对于壳体12在旋转方向上限制筒夹11和动作体13，因此，可以将多个手指部11c的把持面11g相对于可把持的把持对象物的把持形状设定为方形截面、椭圆截面等任意截面，而不仅限于圆形截面。此外，使操作单元10的旋转姿态与把持对象物的姿态一致是通过后述操作装置的控制部100控制单元驱动系统而进行的。

进而，在本实施方式中，由于筒夹11被构成为能够在壳体12内的轴线方向上的既定范围内移动，因此，在操作单元10朝着把持对象物进行接触时，即使由于操作单元10的位置控制不佳、把持对象物的配置不佳或形状不佳等而导致手指部11c与外部之间发生异常干扰时，也能够通过沿轴线10x向轴线方向基端侧后退而避免损伤筒夹11。另外，由于通过上述基准部11a与支撑面部13b的滑动接触结构使得筒夹11相对于轴线10x的同轴状的位置及姿态得到保持，因此，该回避动作不会使之后的动作精度降低。

此外，壳体12的前端部12c构成为能够通过螺栓等安装在主体12a上或者从主体12a上拆除，并且，筒夹11也构成为能够在从主体12a拆除前端部12c的状态下进行拆装。因此，不用从未图示的机械臂的前端部等拆除操作单元10就能够更换筒夹11，因而能够容易地变更筒夹中的把持结构、回弹量等。

图3中示出了第二实施方式的操作单元20的纵剖视图(a)和后视图(b)。在该第二实施方式中，具备与第一实施方式相同的筒夹21、壳体22以及动作体23，并能够经由与第一实施方式相同的连接器28从流体供给口22p向气缸结构内供给流体。因此，省略与第一实施方式同样构成的部分的说明。但是，本实施方式与第一实施方式在如下方面不同：设置于壳体22的支撑部22d上的通气口22q上连接有连接器29，从而能够经由连接器29从通气口22q向轴孔21x内供给流体、或者从轴孔21x内经由通气口22q排出流体。在此，通气口22q在与后述排气装置或流体供给源连接时构成上述流体给排口。

通过向通气口22q供给空气等的流体，并从轴孔21x内向外部喷出流体，能够吹飞混入筒夹21内部的粉尘、或者附着于手指部21c的把持面21g上的尘埃等，使各部位变得干净。另外，通过经由通气口22q和轴孔21x进行吸引，能够朝向手指部21c的内侧吸引把持对象物，将把持对象物吸入至既定的把持位置、或者通过吸引力本身来保持把持对象物。在此，也可以构成为：在相当于上述狭缝11s的狭缝21s的内部配置硅酮树脂等容易变形的密封材料，从而在把持对象物被多个手指部21c的各把持面21g把持时，使筒夹21的内部与外部几乎未连通，以便增大上述吸引力。

图4中示出了第三实施方式的操作单元30的纵剖视图。在该第三实施方式中，具备与第一实施方式相同的筒夹31、壳体32以及动作体33，并能够经由与第一实施方式相同的连接器38从流体供给口32p向气缸结构内供给流体。因此，省略与第一或第二实施方式同样构成的部分的说明。但是，本实施方式与第一实施方式在筒夹31的多个手指部31c从壳体32的前端部朝向轴线方向前端侧突出这一点上不同。在此，手指部31c的把持面31g位于从壳体32的前端部突出的位置，因此，在把持动作时，壳体32的前端部不易与把持对象物的周围结构干扰，因此，能够在更广范的状况下进行把持动作。

图5中示出了第四实施方式的操作单元40的纵剖视图(a)和后视图(b)。在该第四实施方式中，具备与第一实施方式相同的筒夹41、壳体42以及动作体43，并能够经由与第一实施方式相同的连接器48从流体供给口42p向气缸结构内供给流体。因此，省略与第一至第三实施方式同样构成的部分的说明。但是，本实施方式与第一实施方式在具备检测动作体43的受压部43d的轴线方向上的位置的接近传感器等构成的位置检测器49这一点上不同。在图示例子中，该位置检测器49具备从壳体42的基端部贯通支撑部42d配置于气缸结构42s内部的检测部49s。此外，该位置检测器49只要能够在可以判断筒夹41的手指部41c处于把持状态和非把持状态中的哪一种状态的程度内检测动作体43的轴线方向上的位置即可。但是，通过使位置检测器49具备能够详细检测动作体43的气缸结构42s内的位置的传感器功能，能够检测更为详细的情况，能够在后述控制部的控制下进行更为详细的控制。例如，通过检测动作体43从非把持状态转变为把持状态时的轴线方向上的行程，能够推断出被多个手指部41c把持的把持对象物的把持尺寸(把持径等)。

图6中示出了第五实施方式的操作单元50的纵剖视图(a)、俯视图(b)以及后视图(c)。在该第五实施方式中，具备与第一实施方式相同的筒夹51、壳体52以及动作体53，并能够经由与第一实施方式相同的连接器58从流体供给口52p向气缸结构52s内供给流体。因此，省略与第一至第四实施方式同样构成的部分的说明。但是，本实施方式与第一实施方式在壳体52具有具备平坦面52f的外表面结构这一点上不同。在图示例子中，平坦面52f形成于上表面和下表面的两个面上，但也可以仅形成于任意一个面上。在设置平坦面52f，并将该平坦面52f安装至机械臂前端部的安装面上时，容易安装操作单元50，并且有望实现该安装姿态的高精度化和安装刚性的强化。

图7中示出了第六实施方式的操作单元60的主视图(a)和纵剖视图(b)。在该第六实施方式中，具备与第一实施方式相同的筒夹61、壳体62以及动作体63，并能够经由与第一实施方式相同的连接器68从流体供给口62p向气缸结构内供给流体。因此，省略与第一至第五实施方式同样构成的部分的说明。但是，本实施方式与第一实施方式在筒夹61具备多个手指部61c，该手指部61c具有从内侧把持把持对象物p内周部的把持面61g这一点上不同。另外，与该构成相对应地，动作体63的前端外表面上具备驱动部63c，该驱动部63c从筒夹61的轴孔61x的内部穿过，并从内侧与由筒夹61的内表面的一部分构成的从动部61t抵接而施加驱动力。进而，筒夹61具备与壳体62的内表面的一部分的支撑面部62m(以套嵌状态)嵌合的基准部61a，并且，筒夹61的轴线方向基端侧具备被固定部61e，该被固定部61e具备与形成于壳体62内表面的一部分上的内螺纹部螺合的外螺纹部。在该实施方式中，筒夹61通过被固定部61e与壳体62的螺合来固定轴线方向上的位置，通过基准部61a与壳体62的支撑面部62m的嵌合来保持沿轴线的同轴状的位置和姿态。由此，与上述各实施方式同样地，由于动作时是在维持筒夹61的位置和姿态的同时通过动作体63的驱动部63c进行把持动作，因而能够提高把持精度和重复精度。

在该实施方式中，动作体63在从筒夹61的内部朝向轴线方向基端侧突出的基端部上形成有受压部63d，但是，该受压部63d也形成于轴线60x所通过的中心部分上，并不像上述各实施方式那样在轴线60x的通过部分上具备轴孔结构。这样一来，不用增大外形尺寸就能增大受压部63d的受压面积，因此，能够在实现紧凑化的同时增大动作体63的驱动力。此外，也可以构成为：通过使筒夹61的基准部61a与位于其内侧的动作体63的外表面滑动接触，从而相对于轴线保持同轴状的位置和姿态。此时，既可以与图示例子同样地将筒夹61相对于壳体62在轴线方向上固定，或者，也可以与第一实施方式同样地将筒夹61构成为能够相对于壳体62定位于卡定位置上，且能够朝向轴线方向基端侧移动。

图8中示出了第七实施方式的操作单元70的主视图(a)和纵剖视图(b)。在该第七实施方式中，具备与第一实施方式相同的筒夹71、壳体72以及动作体73，并能够经由与第一实施方式相同的连接器78从流体供给口72p向气缸结构72s内供给流体。因此，省略与第一至第六实施方式同样构成的部分的说明。但是，本实施方式与第一实施方式在如下方面不同：在上述流体的流体压力降低或消失的状态下，筒夹71的多个手指部71c在该弹性变形部71b的弹性恢复力的作用下扩径而从内侧将把持对象物p把持，从而变为把持状态，在上述流体压力增大或被施加流体压力的状态下，通过驱动部73c向从动部71t施加驱动力，筒夹71的多个手指部71c在弹性变形部71b朝向内侧的弹性变形的作用下从把持对象物退避，从而变为非把持状态。即，筒夹71对把持对象物p的把持形态与第六实施方式同样为内径把持，但基本结构与第一至第五实施方式同样地构成。但是，在通过动作体73的动作使筒夹71从把持状态转变为非把持状态，通过动作体73的退避使筒夹71从非把持状态恢复为把持状态这一点与第一至第五实施方式相反。在该筒夹71中，回弹量被设计为负值，在未受到驱动力的状态下基于弹性变形部71b的弹性恢复力产生把持力，根据受到驱动力而产生的弹性变形使把持力降低或消失。

图9是模式化表示通过将上述第一至第七实施方式的操作单元10与各种机器人结构连接而构成的操作装置100的整体构成的框图。此外，机器人结构并无特别限定，直动机器人和skara式机器人均可。另外，图示例子中图示为操作单元10，但可以取而代之同样地使用上述其他实施方式涉及的操作单元20～70。操作单元10与控制装置101连接，并经由上述连接器18与流体供给源102连接。流体供给源102经由沿流体供给路103设置的压力调整器p1和开闭阀v1供给流体。作为流体供给源102的例子，可以举出压缩机、储气瓶等的压缩空气供给源。

另外，操作单元10经由连接器19与排气装置104连接。排气装置104经由沿排气路径105设置的压力调整器p2和开闭阀v2吸引操作单元10的内部(轴孔11x和通气口12q)而进行排气。此外，也可以取代排气装置104而连接与上述同样的流体供给源，另外，也可以可切换地连接排气装置和流体供给源。

操作单元10中可以设置向控制部101输出检测信号的多种传感器。例如，可以与上述第四实施方式的位置检测器49同样地设置：动作体位置检测器s1，其检测动作体13的轴线方向上的位置并输出检测信号ss；筒夹位置检测器s2，其检测筒夹11的轴线方向上的位置并输出检测信号sc；把持形态检测器s3～s5，其在筒夹11的多个弹性变形部11b或手指部11c的各个中分别检测弹性变形量、基于该弹性变形量引起的应变的电压、电流等，并输出检测信号sd；以及把持对象物检测器s6，其设置于多个手指部11c的至少一个上，检测把持对象物的各种物理量并输出检测信号st，例如热电偶等的检测把持对象物p的温度的温度检测器、检测导电率的电阻传感器、检测把持对象物p的振动的振动传感器等。在此，上述把持形态检测器s3～s5可以输出与各弹性变形部11b和手指部11c相对应的各自的检测信号sd，另外，也可以作为检测信号sd而输出多个弹性变形部11b或手指部11c之间的传感器值的差或比。

操作装置100的控制部101同时控制操作单元10、上述压力调整器p1、p2及开闭阀v1、v2以及各处的驱动部m1、m2、……、mn(n为2以上的自然数)。控制部101通过向上述压力调整器p1、p2输出控制信号rp1、rp2而控制流体的供给压力或排气压力。另外，控制部101通过向开闭阀v1、v2输出控制信号rv1、rv2来控制流体的供给与停止、排气的开始与结束。进而，控制部101接收来自设置于上述驱动部m1、m2、……、mn上的位置检测器的检测信号sm1、sm2、……、smn，并向上述驱动部m1、m2、……、mn输出控制信号rm1、rm2、……、rmn，从而控制它们的动作状态。此外，上述驱动部m1、m2、……、mn中例如包括用于控制操作单元10的位置和姿态的、一个或多个机械臂的驱动机构等这样的单元驱动系统。

图10是表示通过操作单元10的筒夹11的手指部11c将把持对象物p把持，并向其他场所移动时的状态的说明图。此外，结合把持对象物p的形状和设置场所，使手指部11c的形状为近似于第三实施方式的手指部31c的形状。在此，通过利用上述控制部101控制机械臂的驱动机构等的单元驱动系统，从而控制操作单元10的位置和姿态，使手指部11c变为相对于把持对象物p适当的位置和姿态，然后，通过打开上述开闭阀v1向气缸结构12s内供给流体，而使动作体13进行动作，从而使手指部11c从非把持状态转变为把持状态。

上述控制部101可以采用各种构成。例如，也可以构成为：控制部101通过mpu(微处理器单元)执行的操作装置100的动作程序来控制各部。该动作程序通过上述检测信号ss、sc、sd、st掌握操作单元10的状况，并根据该状况控制压力调整器p1、p2的压力值、开闭阀v1、v2的开闭状态以及包括单元驱动系统的上述驱动部m1、m2、……、mn。上述动作程序在控制部101中构成执行以下各处理的功能实现单元100a、100b、100c、100d等。

首先，对功能实现单元100a中的处理内容进行说明。该功能实现单元100a是通过控制流体供给源102所供给的流体的流体压力而控制筒夹11的手指部11c的把持力的单元。通过将对受压部13d施加流体压力而产生的动作力施加于动作体13，并从驱动部13c向从动部11t施加根据施加于该动作体13的动作力与动作弹簧14的弹性恢复力之差而确定的驱动力，从而确定筒夹11的手指部11c对把持对象物p的把持力。因此，通过利用压力调整器p1调整上述流体压力，能够将上述把持力调整设定或变化为适当的值。流体压力可以通过控制部101的控制信号rp1进行调整。此时，控制部101根据动作体位置检测器s1的检测信号ss、把持形态检测器s3～s5的检测信号sd或者把持对象物检测器s6的检测信号st中的至少任意一个设定控制信号rp1，改变上述流体压力。在此，除了以下说明的检测信号sd以外，还可以如上所述从检测信号ss推断把持对象物的把持尺寸的大小，因此，能够调整为与把持尺寸的大小相应的把持力。另外，由于能够从检测信号st推断把持对象物的硬度，因此，能够调整为与该硬度相应的把持力。

例如，由于筒夹11具有自动调心功能，因此，基本上在把持状态下多个弹性变形部11b或手指部11c的弹性变形量、应变等没有大的差异，但在存在大的差异的情况下，可以认为在把持形态中会产生某些不良情况。例如，在由于把持对象物p是柔软的，而且把持动作时操作单元10的轴心位置发生偏移而导致多个手指部11c在把持把持对象物p时以偏心状态咬入把持对象物p，由此无法发挥筒夹11的调心功能而以偏心状态变为把持状态的情况下，各手指部11c的把持形态仍然不同，因而有可能产生上述大的差异。因此，该情况下，暂时恢复为非把持状态之后，在使压力调整器p1的流体压力降低，从而使把持力降低的状态下再次转变为把持状态。另外，与上述相反，在由于把持力过小而把持对象物p偏离把持面11g的情况下，也通过把持形态检测器s3～s5的检测信号sd检测该情况，并且暂时恢复为非把持状态之后提高流体压力，然后再次转变为把持状态、或者原封不动地直接提高流体压力而使把持力增大。此外，作为把持形态检测器s3～s5也可以不检测多个弹性变形部11b或手指部11c之间的检测值的异同或者差或比，而检测各弹性变形部11b和与之连接的手指部11c之间的轴线方向上的应变量，从而检测手指部11c把持把持对象物p的把持力本身。该把持力的检测值除了可以与上述多个弹性变形部11b或手指部11c之间的检测值的异同或者差或比同样地使用之外，还可以用作判断(推断)把持对象物p的硬度的数据，因此，能够根据该数据并通过调整上述流体压力而将把持力修正为适当的范围。

接着，对与上述不同的另一功能实现单元100b进行说明。该功能实现单元100b是通过控制排气装置或流体供给源104的压力调整器p2的压力值及开闭阀v2的开闭状态而进行控制，以使筒夹11能够以适当的把持状态把持把持对象物的单元。此外，在使用排气装置104的情况下，优选如第二实施方式中所说明那样构成为：在狭缝11s内配置能够变形的密封材料，使得筒夹11的轴孔11x内的压力容易降低。在使用该排气装置104的情况下，例如在通过控制部101控制的单元驱动系统的动作而使操作单元10靠近把持对象物p时，在把持动作之前，通过控制部101的控制信号rv2使开闭阀v2打开，开始经由通气口12q进行轴孔11x内部的排气。由此，在筒夹11前端的多个手指部11c之间的开口区域产生吸引力，因此，把持对象物被吸引至多个手指部11c之间，从而被引导至把持面11g之间的把持位置。该情况下，优选在手指部11c前端的把持位置侧的角部(图示例子中为内侧角部)设置锥状的引导部，以便容易通过上述吸引力将把持对象物引导至开口区域内。

另一方面，在使用流体供给源104的情况下，在把持把持对象物之前，通过控制部101的控制信号rv2使开闭阀v2打开，从而经由通气口12q向轴孔11x供给流体。由此，由于从轴孔11x的内部朝向手指部11c的前端开口区域吹出流体，因此，能够除去筒夹11内部的轴孔11x或上述开口区域内的把持面11g上附着的灰尘等。

接着，对与上述不同的另一功能实现单元100c进行说明。该功能实现单元100c是根据筒夹位置检测器s2或把持形态检测器s3～s5中的至少任意一个的检测结果来修正操作单元10的位置和姿态(或者位置和姿态中的至少一方)的单元。图10中实线所示的手指部11c的位置f1是相对于把持对象物p适当的位置，此时的操作单元10处于适当的位置和姿态。另一方面，有时会因为上述单元驱动系统的动作偏差等而使手指部11c的轴心(轴线10x)相对于把持对象物p偏离上述标准的位置f1，而配置于不同的位置f2或f3上。例如，在位置f2上，多个手指部11c的轴心从把持对象物p的中心稍微偏向图示右侧。这样微妙的位置偏移很难检测，但是，通过使用上述把持形态检测器s3～s5，在多个手指部11c从非把持状态转变为把持状态时，根据检测信号sd在不同时间检测出与各手指部11c相对应的弹性变形部11b的变形量，因此，推断与该时间偏移对应的位置偏移量和各手指部11c的与时间先后相对应的偏移方向，从而修正单元驱动系统的位置控制量。此外，在多个手指部11c处于把持状态，把持对象物p的把持完成的时间点，通过筒夹11的自动调心功能变为把持对象物p的中心与筒夹11的轴心、即轴线10x一致的状态。

另一方面，在上述位置f3处，多个手指部11c的轴心更大地偏离把持对象物p的中心。因此，在通过控制部101控制的单元驱动系统的动作使操作单元10前往进行把持动作的位置的途中，如图所示，至少一个手指部11c的前端可能会与把持对象物p抵触。这样一来，非把持状态的筒夹11抵抗保持弹簧15的弹性力而向轴线方向基端侧移动，由此，从动部11t有可能从未动作状态的动作体13的驱动部13c受到驱动力，在抓握把持对象物p之前转变为把持状态。在这种情况下，在到达进行把持动作的位置之前，与把持对象物p接触的手指部11c所对应的把持形态检测器s3～s5中的任意一个的检测信号sd发生变化、或者检测上述筒夹11的轴线方向上的位置的筒夹位置检测器s2的检测信号sc发生变化，从而控制部101推断位置偏移量和偏移方向，并修正单元驱动系统的位置控制量。该情况下，通过判断把持形态检测器s3～s5的检测信号sd发生了变化的手指部11c是哪个、多个手指部11c中有几个的检测信号sd发生了变化，从而能够推断出位置偏移的水平方向的方位和量。另外，也可以通过根据上述位置检测器s2的检测信号sd检测筒夹11的退避量，从而推断垂直方向上的位置偏移量。因此，由于能够三维地检测单元驱动系统的位置偏移的方位或量，因此，能够解决各种原因引起的位置偏移。

另外，对另一功能实现单元100d进行说明。该功能实现单元100d是根据动作体位置检测器s1的检测信号ss、把持形态检测器s3～s5的检测信号sd或者把持对象物检测器s6的检测信号st中的至少任意一个判断把持对象物p的状况，并执行与该状况相对应的动作，例如把持对象物的分配、分选以及其他处理方法的选择等的单元。例如，由于如上所述能够根据动作体位置检测器s1的检测结果推断把持对象物的把持尺寸(把持径)，因此，能够基于此选择基于把持尺寸良否判定的辨别处理、基于把持尺寸的分选处理及其之后的处理内容。如上所述，由于把持对象物检测部s6用于检测把持对象物的各种物理量，因此，能够在把持有把持对象物时，通过控制部101根据检测信号st掌握关于把持对象物的物理量(温度、导电率、有无振动等)的信息。另外，也可以通过控制部101根据检测出的物理量推断与该物理量相关的把持对象物的其他属性。例如，能够根据导电率或热导率或者共振频率等的检测数据来推断把持对象物的结构缺陷等。若能够如此判断把持对象物是否良好，则能够通过由控制部101控制单元驱动系统，从而根据把持对象物是否良好而从多种选项中选择转移目的地、是否转移及其他处理内容。另外，也可以设想在通过操作单元10把持了把持对象物的状态下，例如通过单元驱动系统将把持对象物按压在旋转工具上，对把持对象物进行加工。通过获得此时把持对象物的振动数据，能够判断对于把持对象物的加工是否适当、或者判断对于把持对象物的把持力是否适当。然后，控制部101能够根据上述判断对把持对象物的加工条件的变更或加工的结束、把持力的调整等进行控制。另外，通过检测动作体13从非把持状态转变为把持状态时的轴线方向上的行程，能够推断出被多个手指部11c把持的把持对象物的把持尺寸(把持径等)，因此，能够根据推断出的把持尺寸来推断把持对象物的形状尺寸(外径或内径等)，并能够基于此与上述同样地从多个选项中选择处理内容并执行。

此外，本发明的方法和装置并不仅限于上述图示例子，能够在不脱离本发明主旨的范围内追加各种变更，这是毋庸置疑的。例如，在上述各实施方式中，分别具有与其他实施方式不同的构成，但只要相互不产生障碍，则各实施方式的构成可以相互置换、或者相互组合而进行采用，由任意的组合构成。另外，在上述实施方式中，各操作单元以能够由操作装置的单元驱动系统控制为任意的位置和姿态为前提而构成，但是，也可以增加附加功能，例如可以在操作单元内组入筒夹、壳体以及动作体绕轴线转动的转动机构等。

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