JP6302340B2

JP6302340B2 - 把持装置

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Publication number: JP6302340B2
Application number: JP2014088822A
Authority: JP
Inventors: 正樹永塚; 嘉将遠藤
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2018-03-28
Anticipated expiration: 2034-04-23
Also published as: JP2015205380A

Description

本発明は、物品を把持する把持装置に関し、特に、互いに近接・離間移動可能且つ、開閉動作可能に組み付けられた一対の把持腕を備える把持装置に関する。

従来より、物品を把持して当該物品を他の場所へ移動させる把持装置として種々の把持装置が知られている。

また、把持する物品の形状によって把持装置の形態も種々の形態が知られており、例えば一対の把持腕が互いに近接・離間する動作のみを行う把持装置や、開閉動作を行って大きく把持腕を開くことができる把持装置などが知られている。

開閉動作を有する把持装置としては、下記特許文献１に示すように、一対の物品挟持用把持具を近接・離間動作せしめるモータと、物品挟持用把持具を開閉動作せしめる油圧シリンダとを備えている。このように、近接・離間動作と開閉動作を行うそれぞれの駆動源を備えているので、特許文献１に記載の把持装置は物品把持用把持具を大きく開くことができると共に、物品を確実に把持することができるように構成されている。

特開平５−１８５３９３号公報

しかし、従来の把持装置によると、モータと油圧シリンダといった複数の駆動源を備えていることから、把持装置の小型化を図ることができず、製造コストの抑制を図ることも難しいという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、把持装置全体の小型化を図ると共に、部品点数を抑制して製造コストの抑制を図ることができ、物品を把持する把持力に高い剛性を持たすことができる把持装置を提供することを目的とする。

本発明に係る把持装置は、互いに長手方向に沿って近接・離間移動可能且つ、開閉動作可能に組み付けられた一対の把持腕を備える把持装置であって、前記把持腕を、前記長手方向に沿って近接・離間動作せしめる一対の直動部材を備える駆動部と、前記把持腕の前記長手方向に沿った移動を案内する案内部と、前記把持腕は、前記直動部材に設けた枢軸を介してそれぞれ回動自在に取り付けられると共に、前記案内部が取り付けられた梁部材に形成された当接面に当接して回動自在に取り付けられた回動部材と、一端が前記直動部材に取り付けられ他端が前記把持腕に取り付けられて前記枢軸を中心とする回転力を前記把持腕に付与する弾性部材とを備え、前記当接面は、前記案内部と平行に延びる平面部と、長手方向の両端において、前記回動部材と前記枢軸の距離よりも大きな曲率半径を有する円弧状の曲面部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、一対の把持腕の開閉方向（長手方向）と直交する方向に沿って配置されるとともに、一端が直動部材に取り付けられ他端が把持腕に取り付けられた弾性部材と、を備え、把持腕は、直動部材に設けた枢軸を介してそれぞれ回動自在に取り付けられると共に、案内部が取り付けられた梁部材に形成された当接面に当接して回動自在に取り付けられた回動部材を備えるので、一つの駆動源で把持腕の近接・離間動作及び開閉動作の二つの動作を行うことができる。

本発明の実施形態に係る把持装置を説明するための一部断面斜視図。本発明の実施形態に係る把持装置に用いられる回動部材の一部断面斜視図。本発明の実施形態に係る把持装置の梁部材の形状を説明するための正面図。本発明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図。本発明の実施形態に係る把持装置の近接・離間動作を説明するための図。

以下、本発明に係る把持装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１に示すように、本実施形態に係る把持装置１は、互いに長手方向に沿って近接・離間動作可能且つ、開閉動作可能に組み付けられた一対の把持腕２，２を備える。

把持腕２，２は、駆動部１０の直動部材１１，１１に枢軸１３，１３を介して回動自在に組み付けられ、モータなどの駆動源１８の駆動によって長手方向に沿って近接・離間可能に組み付けられている。また、把持腕２，２には、後述する梁部材３０の当接面３３と当接しながら回動自在な回動部材４０と、回動部材４０に併設された補助回動部材４０´が取り付けられている。

駆動部１０は、駆動源１８に接続された後述するねじ軸１４と、ねじ軸１４に螺合するナット１５，１５とを備えるねじ部材１２と、ナット１５，１５に取り付けられた直動部材１１，１１とを備えている。また、一端が直動部材１１に取り付けられ、他端が把持腕２に取り付けられた弾性部材５０が把持腕２の延設方向即ち、把持腕２，２が近接・離間する長手方向と直交する方向に沿って取り付けられている。この弾性部材５０の弾性力によって、把持腕２，２は、枢軸１３を中心とするモーメントを受けている。

弾性部材５０は、弦巻バネが好適に用いられるが、把持腕２を回転動作せしめる弾性力を有していれば弦巻バネに限られず、例えばゴムなどを用いても構わない。

直動部材１１，１１は、筺体３に取付けられた案内部２０によって長手方向に案内されている。また、案内部２０は、梁部材３０の長手方向に沿って取り付けられている。

ねじ部材１２は、外周面に所定のリードで螺旋状の溝が形成されると共に、軸線方向に沿って延びて形成されたねじ軸１４と、該ねじ軸１４が貫通する貫通孔を備え円筒形状に形成されると共に、貫通孔の内周面にねじ軸１４に形成された螺旋状の溝と螺合する螺旋状の溝が形成されたナット１５とを備えている。なお、ナット１５は、円筒形状に限られず、例えば軸方向と直交する断面形状が外形矩形状等の筒状に形成しても構わない。

上述した構成を備えることでねじ部材１２は、ねじ軸１４が駆動源１８によって回転することでねじ軸１４とナット１５との相対的な回転によってナット１５がねじ軸１４の軸線方向に沿って運動するように構成されている。なお、ナット１５は、把持腕２，２のそれぞれと対応するように一対設けられており、ねじ軸１４は、ナット１５に対応してそれぞれ一対設けられている。さらに、一対のねじ軸１４は、互いに逆ねじとなるように形成されており、連結部材１６によって一体に連結されている。

駆動源１８によってねじ軸１４が回転されると、ねじ軸１４に螺合したナット１５，１５がねじ軸１４に沿って直線運動を行う。このとき、ねじ軸１４，１４は互いに逆ねじが形成されているので、駆動源１８が順回転するとナット１５，１５は互いに離間し、逆回転すると互いに近接する。また、ナット１５，１５には直動部材１１，１１を介して把持腕２，２が取り付けられているので、ナット１５，１５の近接・離間動作に同期して把持腕２，２も近接・離間動作を行う。

さらに、案内部２０は、ねじ軸１４と平行に配置された軌道部材２１と、軌道部材２１の長手方向に沿って往復移動可能に組み付けられた移動部材２２とを備えている。移動部材２２は、軌道部材２１に沿って案内されるので、移動部材２２に取り付けられた直動部材１１，１１は軌道部材２１の延設方向に沿って円滑に案内される。

図２に示すように、回動部材４０及び補助回動部材４０´は、カムフォロアが好適に用いられる。カムフォロアは、外周に転動体転走面４５が形成されたスタッド４１と、転動体転走面４５を転動する複数の転動体４６を介して回転自在に組み付けられた外輪４２とを備えている。

スタッド４１は、軸線方向の一端にねじ溝４３が形成されている。カムフォロア１は、ねじ溝４３によって把持腕２，２に対して締結固定することができるようになっている。

外輪４２は、円筒状に形成されており、内周側に内周転動体転走面４４が形成され、スタッド４１の外周に形成された転動体転走面４５との間に複数の転動体４６が配列されてスタッド４１に対して回転自在に組み付けられており、外周側の転動面４８が梁部材３０の当接面３３と直接接触して負荷を受けることができるように形成されている。なお、転動面４８は、外輪４２の円滑な回転運動を妨げないように、角部に面取りが施されている。

また、外輪４２は、スタッド４１と、スタッド４１に嵌め込まれた円板状の側板４９とによって軸方向に保持されている。この構成によって、外輪４２は、スタッド４１から脱落することなく回転自在に組み付けられている。なお、側板４９は外輪４２及び複数の転動体４６が脱落しないように配置されれば、円板状に限定されず、例えば略Ｃ状に形成してスタッド４１に嵌め込んでも構わない。

複数の転動体４６は、円筒状のローラによって構成されており、転動体転走面４５を転動可能に配列されている。

また、複数の転動体４６は、ケージ４７によって所定の間隔及び姿勢を保持することができるようになっており、転動体４６が互いに接触したり、傾くことによって発生するスキューを防止し、外輪を高速回転させた場合であっても、円滑な回転運動を行うことができるように形成されている。なお、ケージ４７は、可撓性のある合成樹脂で形成すると好適である。また、転動体４６のスキューが防止できれば、ケージ４７は設けなくても構わない。ケージ４７を設けずに転動体４６をスタッド４１の外周に配列すれば、ケージ４７を設けた場合と比較して、配列できる転動体４６の数量を増加させることができ、一つの転動体４６が受ける荷重が小さくなることから、カムフォロアの定格荷重を大きく設計することができる。

図３に示すように、梁部材３０は、筺体３に取付けられると共に、案内部２０の長手方向に沿って形成された部材である。案内部２０は、梁部材３０の底面２１ｃに設けられた取付面３４に軌道部材２１が取り付けられている。また、梁部材３０の取付面３４の反対面には、案内部２０と平行に延びる平面部３１と、長手方向の両端において、回動部材４０と枢軸１３の距離よりも大きな曲率半径を有する曲面部３２を備える当接面３３が形成されている。

曲面部３２は、枢軸１３と回動部材４０の距離よりも大きな曲率半径を有しているので、枢軸１３を中心とした回動部材４０の回転軌跡Ｒよりも外方に位置するように形成されている。また、当接面３３には、把持腕２，２に取り付けた回動部材４０及び補助回動部材４０´が回動自在に当接している。

このように構成した把持腕２，２は、図４に示すように、駆動源１８を駆動させて直動部材１１，１１を互いに離間動作して梁部材３０の平面部３１の両端に至り、曲面部３２へ移動すると、回動部材４０が曲面部３２の曲面に倣って回動することで弾性部材５０の弾性力によって枢軸１３を中心とするモーメントを受けて枢軸１３を中心とした回転動作を行うことで開く。

また、把持腕２，２の閉動作は、駆動源１８を上述した離間動作と逆回転させることで直動部材１１，１１を近接動作を行う。このとき、枢軸１３と回動部材４０の距離は一定なので、直動部材１１，１１が互いに近接すると、その動きに同期して回動部材４０が曲面部３２に当接しながら曲面部３２に沿って把持腕２，２を閉じるように回転動作させながら移動する。そして、曲面部３２と平面部３１の境界に至ると、把持腕２，２は平面部３１に対して略垂直に立った状態となる。その後、図５に示すように、さらに駆動源１８を回転させて直動部材１１，１１を近接させると、回動部材４０は、平面部３１に沿って移動する。このとき、補助回動部材４０´が回動部材４０と併設されているので、物品を把持したときの反力に対して剛性を高めることができることに加え、弾性部材５０のモーメントに対して把持腕２，２が倒れることがないようにストッパの役割を担っている。

以上、説明した把持装置１は、把持腕２，２を、長手方向に沿って近接・離間動作せしめる一対の直動部材１１，１１を備える駆動部１０と、把持腕２，２の長手方向に沿った移動を案内する案内部２０と、把持腕２，２の延設方向に沿って配置されるとともに、一端が直動部材１１，１１に取り付けられ他端が把持腕２，２に取り付けられた弾性部材５０と、を備え、把持腕２，２は、直動部材１１，１１に設けた枢軸１３を介してそれぞれ回動自在に取り付けられると共に、案内部２０が取り付けられた梁部材３０に形成された当接面３３に当接して回動自在に取り付けられた回動部材４０を備え、当接面３３は、案内部２０と平行に延びる平面部３１と、長手方向の両端において、回動部材４０と枢軸１３の距離よりも大きな曲率半径を有する円弧状の曲面部３２とを備えるので、駆動部１０によって把持腕２，２の近接・離間動作を行うと共に、当接面３３の平面部３１と曲面部３２の境界に至った際に、弾性部材５０の弾性力によって枢軸１３を中心とする回転動作によって互いに把持腕２，２を開くことができるので、単一の駆動源で把持腕２，２の近接・離間動作及び開閉動作を行うことができ、把持装置１の小型化を図ることができると共に、部品点数を削減して製造コストの抑制を図ることができる。

また、回動部材４０は、把持腕２，２に取り付けられるスタッド４１と、スタッド４１に対して回動自在に組み付けられた外輪４２とを備えているので、把持腕２，２の開閉動作において、回動部材４０でモーメント荷重を負荷することができ、円滑な把持腕２，２の開閉動作を行うことができる。

また、駆動部１０は、駆動源１８によって回動されるねじ軸１４と、ねじ軸１４に対して螺合するとともに直動部材１１，１１に取り付けられるナット１５，１５を備えているので、円滑な把持腕２，２の近接・離間動作を行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲において、種々の変更が可能である。例えば、本実施形態では、回動部材４０は、スタッド４１と外輪４２とを同心に配置した例について説明を行ったが、外輪４２をスタッド４１の軸心に対して重畳しないように偏心して取り付けても構わない。この場合、枢軸１３と回動部材４０の距離をスタッド４１の取り付け方向によって調整することができるので、構成部材の加工誤差による組付け時の隙間調整を行うことができる。また、必要に応じて回動部材４０の梁部材３０への予圧を調整することができる。

また、本実施形態では、駆動部１０をねじ部材１２を用いて構成した例について説明を行ったが、ねじ部材１２を用いず、ベルトやラックなど周知の構造を用いても構わないし、ボールねじなどを適用しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１把持装置，２把持腕，１０駆動部，１１直動部材，１３枢軸，１４ねじ軸，１５ナット，１８駆動源，２０案内部，３０梁部材，３１平面部，３２曲面部，３３当接面，３４取付面，４０回動部材，４０´ 補助回動部材，４１スタッド，４２外輪，５０弾性部材。

Claims

互いに長手方向に沿って近接・離間移動可能且つ、開閉動作可能に組み付けられた一対の把持腕を備える把持装置であって、
前記把持腕を、前記長手方向に沿って近接・離間動作せしめる一対の直動部材を備える駆動部と、
前記把持腕の前記長手方向に沿った移動を案内する案内部と、
前記把持腕は、前記直動部材に設けた枢軸を介してそれぞれ回動自在に取り付けられると共に、前記案内部が取り付けられた梁部材に形成された当接面に当接して回動自在に取り付けられた回動部材と、一端が前記直動部材に取り付けられ他端が前記把持腕に取り付けられて前記枢軸を中心とする回転力を前記把持腕に付与する弾性部材とを備え、
前記当接面は、前記案内部と平行に延びる平面部と、長手方向の両端において、前記回動部材と前記枢軸の距離よりも大きな曲率半径を有する円弧状の曲面部とを備えることを特徴とする把持装置。
請求項１に記載の把持装置において、
前記把持腕は、前記回動部材と併設される補助回動部材を備えることを特徴とする把持装置。