JP6666786B2 - 電動グリッパ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを把持する一対の爪を有する電動グリッパ装置に関する。

従来、例えば多関節ロボットでワークを把持するにあたっては、ワークを挟む一対の爪を有するハンドが用いられている。このハンドは、大きさや形状が異なるワークを把持する場合、ワークと対応したものと交換される。ハンドの交換は、いわゆるツールチェンジャと呼称されるツール交換機構を使用して行われることが多い。ハンドを交換するにあたっては、ハンドに接続された電源の停止、ハンドのパラメータの変更、原点復帰等の工程が必要になり、交換作業に要する作業時間が長く必要であった。

このようなハンド交換に伴う作業時間の無駄を省くためには、例えば特許文献１や特許文献２に記載されているように、複数種類のハンドを装備して使い分けることが考えられる。
特許文献１には、三つのハンドを有するロボットハンドが開示されている。これらのハンドは、ワークを挟む一対の爪と、これらの爪を駆動するためのエアシリンダとをそれぞれ備えており、個別に動作可能なものである。

特許文献２には、二つのハンドを有する電動グリッパ装置が開示されている。これらのハンドは、それぞれ電動グリッパによって構成されている。
これらの特許文献１や特許文献２に記載の構成を採ることにより、ハンドの交換作業を行うことなく、ワークに適合したハンドを選択して使用することが可能になる。

特開２０１４−１４０９１０号公報 特開２００９−１８４０２７号公報

特許文献１や特許文献２に開示された複数のハンドは、いずれも個別の駆動源を有している。このため、特許文献１や特許文献２に記載された構成を採ると、ハンドの数だけアクチュエータや、制御用ケーブル等が必要になるために、次の二つの問題が生じる。第１の問題は、ロボット先端の質量が増加するという問題である。第２の問題は、制御用ケーブルの設置作業や、ハンドの制御が煩雑になるという問題である。

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、複数のハンドを装備しているにもかかわらず、軽量かつコンパクトで、しかも制御用ケーブルを簡単に設置できるとともに一つのコントローラで制御を簡単に行うことができる電動グリッパ装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係る電動グリッパ装置は、ロボットのツール取付座に取付けられる筐体と、ワークを挟んで把持するための第１の爪を有し、前記筐体の外面にワーク把持・解放方向へ往復移動自在に支持された第１のスライダと、前記第１の爪と協働してワークを挟む第２の爪を有し、前記筐体の外面であって前記第１のスライダとは隣り合う位置に前記ワーク把持・解放方向へ往復移動自在に支持されて前記第１のスライダと協働してハンドを構成する第２のスライダと、前記第１および第２のスライダを互いに逆方向へ駆動する駆動装置とを備え、前記駆動装置は、前記ワーク把持・解放方向に延びる状態で前記筐体に回転自在に支持された駆動軸と、軸線が前記ワーク把持・解放方向を指向するように構成されて前記駆動軸を駆動するモータと、前記駆動軸の回転を前記ワーク把持・解放方向への平行移動に変換して前記第１のスライダと前記第２のスライダとに伝達するスライダ用伝動機構とを有し、前記ハンドは、前記駆動軸の軸線方向から見て前記駆動軸と隣り合う複数の位置にそれぞれ設けられ、前記駆動軸は、ボールねじ軸によって構成され、かつボールねじ軸用伝動機構を介して前記モータに接続され、前記モータは、前記筐体における前記ツール取付座に取付けられる取付部と、前記ボールねじ軸との間に配置され、前記ボールねじ軸は、ねじの方向が互いに逆になる第１のねじ部と第２のねじ部とを有し、前記スライダ用伝動機構は、前記第１のねじ部に螺合した第１のボールねじナットと、前記第２のねじ部に螺合した第２のボールねじナットと、前記第１のボールねじナットと全ての前記第１のスライダとを接続する第１の移動部材と、前記第２のボールねじナットと全ての前記第２のスライダとを接続する第２の移動部材とを有し、前記筐体は、前記ワーク把持・解放方向に延びる四つの側面を有する直方体状に形成され、前記筐体における前記ツール取付座に取付けられる取付部は、前記四つの側面のうちの一つの側面を有する前記筐体の一側部に設けられ、前記第１および第２のスライダは、前記四つの側面のうちの他の三つの側面と対応する三つの側部にそれぞれ設けられ、前記第１の移動部材は、前記筐体内に設けられ、前記筐体を貫通するピンを介して全ての前記第１のスライダに接続され、前記第２の移動部材は、前記筐体内に設けられ、前記筐体を貫通するピンを介して全ての前記第２のスライダに接続されているものである。

本発明は、前記電動グリッパ装置において、アルキメデスのうず巻線に沿う形状の複数のカム溝が同芯状に形成され、前記筐体における前記ワーク把持・解放方向の一端側に位置する側部に、ワーク把持・解放方向を軸線方向として回転自在に支持されたカム部材と、前記カム溝に移動自在に挿入されたカムフォロアを有し、前記筐体に前記カム部材の軸線に対して接離する方向へ移動自在に支持された複数の爪部材と、前記駆動装置から動力を前記カム部材に伝達するカム部材用伝動機構とを備えてもよい。

本発明においては、第１のスライダと第２のスライダとからなるハンドが筐体の複数の位置に設けられる。このため、筐体の位置をロボットにより変えることによって、ワークに適合するハンドを選択することができる。これらのハンドの爪は、駆動軸が回転することにより、ワーク把持・解放方向に移動する。このため、一つの駆動装置で複数のハンドを駆動することが可能になる。

この電動グリッパ装置は、ハンド毎にアクチュエータを備えている従来の装置と較べると、コントローラを含めて駆動装置および制御用ケーブルが１台分でよいから軽量で、しかも、それらの設置スペースが狭くてよいからコンパクトなものとなる。また、駆動装置および制御用ケーブルの設置作業も簡単に行うことができるし、駆動装置の制御も簡単に行うことができる。

したがって、本発明によれば、複数のハンドを装備しているにもかかわらず、軽量かつコンパクトで、しかも制御用ケーブルの設置や制御を簡単に行うことが可能な電動グリッパ装置を提供することができる。この電動グリッパ装置が装備されたロボットハンドの先端部は、小型、軽量となる。

第１の実施の形態による電動グリッパ装置を装備した多関節ロボットの斜視図である。 電動グリッパ装置の斜視図である。 電動グリッパ装置の斜視図である。 電動グリッパ装置の右方向から見た断面図である。 電動グリッパ装置のワーク把持・解放方向から見た断面図である。図５の破断位置は、図４中にV-V線によって示す位置である。 電動グリッパ装置の要部を示す斜視図である。 筐体の構成を示す分解斜視図である。 第２の実施の形態による電動グリッパ装置の斜視図である。 第２の実施の形態による電動グリッパ装置の要部を示す斜視図である。 カム部材の平面図である。 参考例による伝動グリッパ装置の断面図である。 第１のハンドの正面図である。 図１１におけるXIII-XIII線断面図である。 第２および第３のハンドの正面図である。 図１１におけるXV-XV線断面図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る電動グリッパ装置の一実施の形態を図１〜図７によって詳細に説明する。
図１に示す電動グリッパ装置１は、図１〜図３に示すように、多関節ロボット２のロボットハンドを構成するもので、第１〜第３のハンド３〜５を備えている。この電動グリッパ装置１は、以下に記載する工程、市場でワークの把持に使用するものである。この電動グリッパ装置１を使用可能な工程は、ＦＡ組立工程、自動車部品組立工程、半導体部品組立工程、光学機器アライメント自動化工程、食品トッピング工程などである。また、この電動グリッパ装置１は、医療用、創薬市場でも使用可能である。

多関節ロボット２は、図１に示すように、基台６と、この基台６に支持された第１〜第５のアーム７〜１１などによって構成されている。基台６の上には、第１のアーム７が第１の軸線Ｃ１を回動中心として回動可能に設けられている。第１のアーム７には、第２のアーム８が第２の軸線Ｃ２を揺動中心として揺動可能に設けられている。第２のアーム８には、第３のアーム９が第３の軸線Ｃ３を揺動中心として揺動可能に設けられている。

第３のアーム９には、第４のアーム１０が第４の軸線Ｃ４を回動中心として回動可能に設けられている。第４のアーム１０には、第５のアーム１１が第５の軸線Ｃ５を揺動中心として揺動可能に設けられている。第５のアーム１１には、ツール取付座１２が第６の軸線Ｃ６を回動中心として回動可能に設けられている。ツール取付座１２は、この実施の形態による、電動グリッパ装置１やその他のツール（図示せず）を取付けるためのものである。

電動グリッパ装置１の第１〜第３のハンド３〜５は、それぞれワークＷを挟むための第１の爪３ａ，４ａ，５ａおよび第２の爪３ｂ，４ｂ，５ｂを有している。全ての第１の爪３ａ，４ａ，５ａは、詳細は後述するが、同一方向に移動する。全ての第２の爪３ｂ，４ｂ，５ｂは、第１の爪３ａ，４ａ，５ａと協働してワークＷを挟んで把持したりワークＷを解放するために、第１の爪３ａ，４ａ，５ａとは逆方向に移動する。第１の爪３ａ，４ａ，５ａと第２の爪３ｂ，４ｂ，５ｂとの間にワークＷが位置している状態で第１の爪３ａ，４ａ，５ａと第２の爪３ｂ，４ｂ，５ｂとが互いに接近することにより、これらの第１および第２の爪によってワークＷが挟まれて把持される。以下においては、第１および第２の爪がワークＷを挟むときに移動する方向を単にワーク把持・解放方向という。

このワーク把持・解放方向は、第６の軸線Ｃ６とは直交する方向である。この実施の形態においては、便宜上、図１に示すように、第６の軸線Ｃ６と平行な方向を単に上下方向といい、この上下方向とワーク把持・解放方向の両方と直交する方向を単に左右方向という。また、以下においては、電動グリッパ装置１における第５のアーム１１に近接する位置を上として説明する。

この実施の形態による電動グリッパ装置１は、上述したツール取付座１２に取付けられる筐体２１に、第１〜第３のハンド３〜５と、これらのハンド３〜５を駆動する駆動装置２２（図４および図５参照）などを組付けて構成されている。
筐体２１は、図１〜図３に示すように、直方体状に形成されている。この実施の形態による筐体２１は、図７に示すように、複数の部品を組み合わせて中空の直方体状に形成されている。複数の部品とは、断面コ字状に形成された第１の側板２３と、この第１の側板２３と協働して角筒を構成する第２の側板２４と、この角筒の一方の開口部分を閉塞する第１の蓋体２５と、この角筒の他方の開口部に隔壁２６を介して取付けられた第２の蓋体２７などである。

隔壁２６と第２の蓋体２７は、上述した角筒の他方の開口部を閉塞している。なお、以下においては、断面コ字状を呈する第１の側板２３の開放部分が指向する方向（図７においては右斜め下を指向する方向）を右方向として説明する。
この筐体２１を構成する直方体は、上述したワーク把持・開放方向に延びる四つの側面を有している。これらの側面とは、図５に示すように、上面２１ａと、底面２１ｂと、左側面２１ｃと、右側面２１ｄである。

四つの側面のうち、図５において最も上に位置する上面２１ａを有する上壁３１には、図６および図７に示すように、上述したツール取付座１２に取付けられる取付部３２が設けられている。この実施の形態においては、上壁３１が請求項４記載の発明でいう「筐体の一側部」に相当する。
第１〜第３のハンド３〜５は、図５に示すように、上述した四つの側面のうち、上面２１ａを除く他の三つの側面と対応する、底壁３３、左側壁３４および右側壁３５に設けられている。この実施の形態においては、これらの底壁３３、左側壁３４および右側壁３５が本発明でいう「三つの側部」に相当する。

第１のハンド３は、底壁３３に設けられている。第２のハンド４は、左側壁３４に設けられている。第３のハンド５は、右側壁３５に設けられている。第１〜第３のハンド３〜５は、同等の構成が採られている。このため、ここでは第１のハンド３について詳細に説明する。第２および第３のハンド４，５については、第１のハンド３と異なる構成のみについて説明し、その他の構成は、第１のハンド３と同一符号を付して詳細な説明は省略する。

第１のハンド３は、図４および図５に示すように、筐体２１の底壁３３に沿う第１のスライダ３６と第２のスライダ３７とを有している。これらの第１および第２のスライダ３６，３７は、底壁３３にワーク把持・解放方向へ延びる状態で固定された１本のレール３８に往復移動自在に支持されている。第１および第２のスライダ３６，３７は、後述する駆動装置２２により駆動されることによって、レール３８に沿って移動し、互いに接近したり離間する。このため、第１および第２のスライダ３６，３７は、筐体２１の外面にワーク把持・解放方向へ往復移動自在に支持されることになる。

第１および第２のスライダ３６，３７とレール３８は、いわゆるリニアガイドを構成するものである。レール３８は、筐体２１におけるワーク把持・解放方向の一端から他端まで延びる形状に形成されており、第１および第２のスライダ３６，３７が挿入される溝３９を有している。この溝３９の互いに対向する内側壁３９ａ，３９ｂと第１および第２のスライダ３６，３７との間には、それぞれボール４０が介在されている。このボール４０は、第１および第２のスライダ３６，３７に保持された状態でレール３８のボール溝４１に回転可能に挿入されている。なお、第１および第２のスライダ３６，３７は、ボール４０が第１および第２のスライダ３６，３７内の循環路（図示せず）を通って循環する、いわゆる循環ボール式のものを用いることができる。

第１のスライダ３６には、図２および図３に示すように、第１の爪３ａが取付けられている。第２のスライダ３７には、第２の爪３ｂが取付けられている。この実施の形態による爪３ａ，３ｂは、円板状のワークＷを挟んで把持するものであり、左右方向の一方（図２においては下方）に向けて開放される凹部４２を有している。ワークＷは、この凹部４２内に外周部の一部が挿入された状態で第１および第２の爪３ａ，３ｂによって挟まれて把持される。すなわち、第１のハンド３は、第１の爪３ａが取付けられた第１のスライダ３６と、第２の爪３ｂが取付けられた第２のスライダ３７とによって構成されている。なお、図２および図３は、構成を理解し易いように、第１〜第３のハンド３〜５がそれぞれワークＷを把持した状態で描いてある。しかし、この電動グリッパ装置１は、第１〜第３のハンド３〜５のうち一つのハンドのみを使用してワークＷを把持するものである。

第１のハンド３の第１および第２の爪３ａ，３ｂは、比較的小さいワークＷを把持するものであり、第１のスライダ３６と第２のスライダ３７の互いに近接する端部の近傍に位置付けられている。
第２および第３のハンド４，５の第１の爪４ａ，５ａと第２の爪４ｂ，５ｂは、比較的大きいワークＷを把持するものであり、第１のスライダ３６と第２のスライダ３７の互いに離間する端部の近傍に位置付けられている。なお、第１の爪と第２の爪との間隔（第１のスライダ３６が第２のスライダ３７に最も接近したときの間隔）は、ハンド毎に異なる間隔に設定することができる。また、図示してはいないが、ハンド毎に第１の爪と第２の爪の形状を変えることができる。この構成を採ることにより、形状の異なるワーク（四角、丸等）も把持することが可能になる。

第１および第２のスライダ３６，３７には、図４および図５に示すように、後述する駆動装置２２から動力を伝えるために、それぞれピン４３が設けられている。ピン４３は、第１および第２のスライダ３６，３７に固定されており、第１および第２のスライダ３６，３７からレール３８の貫通穴４４と底壁３３の貫通穴４５とに通されて筐体２１の内部に延びている。貫通穴４４，４５は、ピン４３のワーク把持・解放方向への移動を許容するために、ワーク把持・解放方向に長く形成されている。

第１のスライダ３６に設けられたピン４３の先端部は、筐体２１内に設けられた第１の移動部材５１に固定されている。第２のスライダ３７に設けられたピン４３の先端部は、筐体２１内に設けられた第２の移動部材５２に固定されている。このため、第１のスライダ３６は、ピン４３を介して第１の移動部材５１に連結され、第２のスライダ３７は、ピン４３を介して第２の移動部材５２に連結されている。

第１の移動部材５１と第２の移動部材５２は、図５および図６に示すように、それぞれ上下方向に延びる本体部５１ａ，５２ａと、この本体部５１ａ，５２ａの上端部から左側に延びる左側アーム部５１ｂ，５２ｂと、本体部５１ａ，５２ａの上端部から右側に延びる右側アーム部５１ｃ，５２ｃとを有している。上述した第１のハンド３の第１および第２のスライダ３６，３７と第１および第２の移動部材５１，５２とを連結するピン４３は、本体部５１ａ，５２ａの下端部であって左右方向の中央部に接続されている。

本体部５１ａ，５２ａの上下方向の中央部には、後述するボールねじ軸５３と、このボールねじ軸５３に螺合する第１および第２のボールねじナット５４，５５とが貫通している。第１のボールねじナット５４は、第１の移動部材５１を貫通している。第２のボールねじナット５５は、第２の移動部材５２を貫通している。第１の移動部材５１と第２の移動部材５２は、ボールねじ軸５３に第１および第２のボールねじナット５４，５５を介して支持されている。

第１および第２の移動部材５１，５２の左側アーム部５１ｂ，５２ｂの先端部は、筐体２１の左側壁３４に形成された貫通穴５６の中に収容される形状に形成されている。この先端部には、第２のハンド４のピン４３が接続されている。このピン４３は、左側アーム部５１ｂの先端部に、ここを左右方向に貫通する状態で固定されている。
第１および第２の移動部材５１，５２の右側アーム部５１ｃ，５２ｃの先端部は、筐体２１の右側壁３５に形成された貫通穴５７の中に収容される形状に形成されている。この先端部には、第３のハンド５のピン４３が接続されている。このピン４３は、右側アーム部５１ｃ，５２ｃの先端部に、ここを左右方向に貫通する状態で固定されている。

このため、全ての第１のスライダ３６が第１の移動部材５１に連結されるとともに、全ての第２のスライダ３７が第２の移動部材５２に連結されることになる。
第１の移動部材５１と第２の移動部材５２とを支持するボールねじ軸５３は、図４に示すように、ワーク把持・解放方向（図４においては左右方向）に延びる状態で筐体２１内の下部に配置されており、筐体２１の第１の蓋体２５と隔壁２６とにそれぞれ軸受５８，５９によって回転自在に支持されている。軸受５８は、蓋体２５と軸受５８との間に設けられた波ワッシャ６５によって隔壁２６に向けて付勢されている。この波ワッシャ６５の押圧力が軸受５８に加えられることにより、この押圧力が軸受５８からボールねじ軸５３を介して軸受５９に伝達され、軸受５９が隔壁２６に押し付けられる。このため、ボールねじ軸５３と軸受５８，５９は、ワーク把持・解放方向においてガタが無い状態で筐体２１に支持されている。この実施の形態においては、このボールねじ軸５３が本発明でいう「駆動軸」に相当する。

上述した第１のハンド３の第１および第２のスライダ３６，３７は、図５に示すように、ボールねじ軸５３の下方近傍に配置されている。第２のハンド４の第１および第２のスライダ３６，３７は、ボールねじ軸５３の左方近傍に配置されている。第３のハンド５の第１および第２のスライダ３６，３７は、ボールねじ軸５３の右方近傍に配置されている。すなわち、この実施の形態による第１〜第３のハンド３〜５の第１および第２のスライダ３６，３７は、図５に示すように、ワーク把持・解放方向から見てボールねじ軸５３と隣り合う複数の位置にそれぞれ設けられている。

ボールねじ軸５３の軸線方向の一端側には第１のねじ部５３ａが形成され、他端側には第２のねじ部５３ｂが形成されている。これらの第１のねじ部５３ａと第２のねじ部５３ｂとは、ねじの方向が互いに逆になるように形成されている。
第１のねじ部５３ａには、第１のボールねじナット５４が螺合する状態で支持されている。この第１のボールねじナット５４の回転は、第１の移動部材５１と、３本のピン４３と、第１のスライダ３６およびレール３８などの部材を介して接続された筐体２１によって規制される。

第２のねじ部５３ｂには、第２のボールねじナット５５が螺合する状態で支持されている。この第２のボールねじナット５５の回転は、第２の移動部材５２と、３本のピン４３と、第２のスライダ３７およびレール３８などの部材を介して接続された筐体２１によって規制される。
このため、第１の移動部材５１と第２の移動部材５２は、ボールねじ軸５３が例えば正転することにより互いに接近する方向に移動し、ボールねじ軸５３が逆転することにより互いに離間する方向に移動する。

駆動装置２２は、このように第１の移動部材５１と第２の移動部材５２とを１本のボールねじ軸５３で互いに逆方向へ駆動するものである。この実施の形態による駆動装置２２は、上述したボールねじ軸５３と、第１および第２のボールねじナット５４，５５と、筐体２１内の上部に配置されたモータ６１と、このモータ６１とボールねじ軸５３とを接続するボールねじ軸用伝動機構６２とを備えている。

モータ６１は、エンコーダ６３を有するサーボモータで、筐体２１におけるロボット２のツール取付座１２に取付けられる取付部３２（上壁３１）と、ボールねじ軸５３との間に配置されている。また、このモータ６１は、図４に示すように、軸線がワーク把持・解放方向を指向し、回転軸６１ａが隔壁２６から筐体２１の外に向けて突出する状態で隔壁２６に固定されている。このモータ６１は、図示してはいないが、ケーブルを介して制御装置に接続されている。ケーブルは、筐体２１内から上壁３１の貫通孔６４と、ロボット２の第１〜第５のアーム部７〜１１の中とを通されて基台６の中に延びている。モータ６１の動作は、制御装置によって制御される。

伝動機構６２は、モータ６１の回転軸６１ａに取付けられた駆動側プーリ６２ａと、ボールねじ軸５３の軸端部に取付けられた従動側プーリ６２ｂと、これらの両プーリ６２ａ，６２ｂの間に架け渡されたベルト６２ｃとによって構成されている。この伝動機構６２は、モータ６１の回転を駆動側プーリ６２ａと、ベルト６２ｃと、従動側プーリ６２ｂとを介してボールねじ軸５３に伝達する。このため、モータ６１の回転に伴ってボールねじ軸５３が回転し、第１および第２の移動部材５１，５２が駆動される。この実施の形態においては、この伝動機構６２が本発明でいう「ボールねじ軸用伝動機構」に相当する。

第１および第２の移動部材５１，５２が互いに接近する方向に移動することにより、これらの移動部材５１，５２にピン４３を介して連結された第１〜第３のハンド３〜５の第１および第２のスライダ３６，３７が互いに接近し、これに伴って第１〜第３のハンド３〜５の第１の爪３ａ，４ａ，５ａと第２の爪３ｂ，４ｂ，５ｂとの間隔が狭くなる。一方、第１および第２の移動部材５１，５２が互いに離間する方向に移動することにより、第１〜第３のハンド３〜５の第１および第２のスライダ３６，３７が互いに離間し、これに伴って第１〜第３のハンド３〜５の第１の爪３ａ，４ａ，５ａと第２の爪３ｂ，４ｂ，５ｂとの間隔が拡がる。この実施の形態においては、第１および第２のボールねじナット５４，５５と、第１、第２の移動部材５１，５２と、各スライダのピン４３などの部材によって、本発明でいう「回転軸の回転をワーク把持・解放方向への平行移動に変換して第１のスライダと第２のスライダとに伝達するスライダ用伝動機構」が構成されている。また、第１、第２の移動部材５１，５２および各スライダのピン４３は、ボールねじ軸５３から第１〜第３のハンド３〜５の全ての第１および第２のスライダ３６，３７にそれぞれ動力を伝達する「伝動部材」を構成している。

このように構成された電動グリッパ装置１においては、筐体２１の複数の位置、すなわち３箇所にハンド（第１〜第３のハンド３〜５）が設けられている。このため、筐体２１の位置をロボット２の軸線Ｃ５や軸線Ｃ６等を回転させて変えることによって、第１〜第３のハンド３〜５のうち、ワークＷに適合するハンドを選択することができる。これらの第１〜第３のハンド３〜５の第１および第２の爪は、ボールねじ軸５３が回転することにより、ワーク把持・解放方向に移動する。このため、一つの駆動装置２２で複数のハンドを駆動することが可能になる。この電動グリッパ装置１は、ハンド毎にアクチュエータを備えている従来の装置と較べると、駆動装置２２およびケーブルが１台分でよいから、軽量で、しかも、それらの設置スペースが狭くてよいから、コンパクトなものとなる。また、駆動装置２２およびケーブルの設置作業も簡単に行うことができるし、駆動装置２２の制御も簡単に行うことができる。

したがって、この実施の形態によれば、複数のハンドを装備しているにもかかわらず、軽量かつコンパクトで、しかも制御用ケーブルの設置や制御を簡単に行うことが可能な電動グリッパ装置を提供することができる。この電動グリッパ装置が装備されたロボットハンドの先端部は、小型、軽量となる。

この実施の形態による駆動装置２２は、ボールねじ軸５３に伝動機構６２を介して接続されたモータ６１を備えている。このモータ６１は、筐体２１におけるツール取付座１２に取付けられる取付部３２と、ボールねじ軸５３との間に配置されている。
このため、モータ６１が第１および第２の移動部材５１，５２の動作を遮ることがない位置に配置されるから、コンパクトな電動グリッパ装置を提供することができる。

特にこの実施の形態によれば、図５に示すように、左側アーム部５１ａ，５２ａ先端部が筐体２１の左側壁３４の貫通孔５６に収容され、右側アーム部５１ｃ，５２ｃの先端部が筐体２１の右側壁３５の貫通孔５６に収容されている。このため、左側アーム部５１ｂ，５２ｂおよび右側アーム部５１ｃ，５２ｃとモータ６１との干渉を避けながらモータ６１を低い位置に配置することができるから、筐体２１を上下方向により一層コンパクトに形成することができる。

この実施の形態による筐体２１は、ワーク把持・解放方向に延びる四つの側面を有する直方体状に形成されている。この筐体２１におけるツール取付座１２に取付けられる取付部３２は、四つの側面のうちの一つの側面を有する筐体２１の上壁３１に設けられている。第１および第２のスライダ３６，３７は、筐体２１の四つの側面のうちの他の三つの側面と対応する底壁３３、左側壁３４および右側壁３５にそれぞれ設けられている。すなわち、これらのハンドは、筐体２１の３箇所に設けられている。
このため、この実施の形態によれば、三つのハンドを有する電動グリッパ装置を簡単に実現することができる。

（第２の実施の形態）
本発明に係る電動グリッパ装置は、図８〜図１０に示すように構成することができる。これらの図において、図１〜図７によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図８に示す電動グリッパ装置７１は、第１の実施の形態で示した電動グリッパ装置１の筐体２１に第４のハンド７２を追加したものである。

第４のハンド７２は、筐体２１の第２の蓋体２７に板状の支持部材７３を介して取付けられたレール台７４と、このレール台７４に設けられた三つのフィンガブロック７５とを備えている。これらのフィンガブロック７５は、ワークＷ（図示せず）を第１の実施の形態でいう「ワーク把持・解放方向」とは直交する３方向から挟んで把持するもので、レール台７４に設けられた３本のレール７６に移動自在に支持されている。

三つのフィンガブロック７５は、上述したワーク把持・解放方向から見て、フィンガブロック７５どうしの相対角度が１２０度となるように配置されている。この実施の形態においては、これらのフィンガブロック７５が請求項２記載の発明でいう「爪部材」に相当する。

レール台７４の内部には、図９に示すように、円板状のカム部材８１が設けられている。このカム部材８１は、支持部材７３に軸受８２を介して回転自在に支持されている。すなわち、カム部材８１は、筐体２１におけるワーク把持・解放方向の一端側に位置する側部に、ワーク把持・解放方向を軸線方向として回転自在に支持されている。
上述した三つのフィンガブロック７５は、ワーク把持・解放方向から見て、支持部材７３の軸線を中心として放射状に並んでおり、この軸線に対して接離する方向に移動自在である。

また、このカム部材８１には、図１０に示すように、三つの渦巻き状のカム溝８３が同芯状に形成されている。これらのカム溝８３は、いわゆるアルキメデスのうず巻線に沿う形状に形成されている。これらのカム溝８３には、ピン状のカムフォロア８４の一端部が移動自在に嵌合している。これらのカムフォロア８４の他端側は、レール台７４のガイド孔８５（図８参照）を貫通し、フィンガブロック７５に固定されている。ガイド孔８５は、カムフォロア８４が嵌合する開口幅でレール７６と平行に延びる形状に形成されている。

この実施の形態によるカム部材８１は、外周部に歯８６を有する歯車を構成している。この歯８６には、図９に示すように、ピニオン８７が噛合している。このピニオン８７は、モータ６１の回転軸６１ａと同一軸線上に位置する状態で支持部材７３に軸受８８によって回転自在に支持されている。また、このピニオン８７は、モータ６１の回転軸６１ａにカップリング８９を介して連結されている。この実施の形態において、駆動装置２２（図示せず）の動力は、モータ６１の回転軸６１ａからカップリング８９と、ピニオン８７と、カム部材８１の外周部に設けられた歯８６とからなるカム部材用伝動機構９０を介してカム部材８１に伝達される。

この実施の形態による第４のハンド７２は、モータ６１と一体にピニオン８７が回転することにより、カム部材８１が回転し、カム溝８３によって回転運動が直線運動に変換されてカムフォロア８４とフィンガブロック７５とがカム部材８１の径方向に移動する。この結果、三つのフィンガブロック７５どうしの間隔が変わり、これらのフィンガブロック７５によってワークＷを把持、あるいは解放することが可能になる。

また、この実施の形態によれば、三つのフィンガブロック７５を有する第４のハンド７２が上述した第１〜第３のハンド３〜５の他に筐体２１に設けられる。この四つ目の第４のハンド７２は、第１〜第３のハンド３〜５と共通の駆動装置２２によって駆動される。
したがって、この実施の形態によれば一つの駆動装置２２で四つのハンドを駆動できる電動グリッパ装置を提供できる。

この実施の形態によれば、モータ６１の回転角と、三つのフィンガブロック７５の移動量（ハンドの開閉ストローク）が線形な関係となっているため、第１〜第３のハンド３〜５と第４のハンド７２とを同一の制御方法で制御することが可能である。
なお、この実施の形態においては、３個のフィンガブロック７５を使用する例を示した。しかし、本発明は、このような限定にとらわれることはない。すなわち、カム部材８１に設けられているカム溝８３の条数を変えることにより、フィンガブロック７５の個数を２個あるいは４個などに変えることができる。

（参考となる技術）
電動グリッパ装置は、図１１〜図１５に示すように構成することができる。これらの図において、図１〜図１０によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
この参考例による電動グリッパ装置１０１は、図１〜図１０によって説明した電動グリッパ装置１，７１とは駆動装置１０２の構成が異なるだけで、その他の構成は同等のものである。

この参考例による電動グリッパ装置１０１の筐体２１は、図１１の上下方向に長い中空の立方体状に形成されている。なお、図１１に示す筐体２１は、構造を理解し易いように、部品数を減らした状態で描いてあり、実際の筐体２１は、複数の部材をボルトで組み合わせて構成されている。この筐体２１の長手方向の一端部（図１１においては上側の端部）には、多関節ロボット２のツール取付座１２に取付けられる取付部３２が設けられている。以下においては、便宜上、図１１の上下方向を電動グリッパ装置１０１の上下方向とし、図１１の左右方向を電動グリッパ装置１０１の左右方向として説明する。

筐体２１における取付部３２を有する上面と対向する下面には第１のハンド３が設けられている。また、筐体２１における上下方向に延びる四つの側面のうち、互いに対向する左側面と右側面には、第２および第３のハンド４，５が設けられている。なお、図１１は、ワークを把持する爪を省略して描いてある。これらの第１〜第３のハンド３〜５のうち、第１のハンド３は、第２および第３のハンド４，５とは構成が異なっている。

この参考例による第１のハンド３は、図８に示した第４のハンド７２と同等の構造で、図１２に示すように、３個のフィンガブロック７５を有している。これらのフィンガブロック７５は、レール７６に移動自在に支持されており、ピン８４を介して円板状のカム部材８１に接続されている。レール７６は、筐体２１に取付けられたレール台７４に固定されている。このため、これらのフィンガブロック７５は、筐体２１にレール７６とレール台７４とを介して後述するカム部材８１の軸線Ｃ７（図１１参照）に対して接離する方向へ移動自在に支持されている。

この参考例によるカム部材８１は、図１０に示したものとは駆動系の構成が異なっている。このカム部材８１の駆動は、軸心部に設けられた第１の従動軸１０３を介して行われる。第１の従動軸１０３は、カム部材８１の軸心部にカム部材８１と同一軸線上に位置する状態に固定されている。この第１の従動軸１０３は、軸受１０４によって筐体２１に回転自在に支持されている。

第１の従動軸１０３の軸線方向は、図１１の上下方向と平行な方向であって、取付部３２の面とは直交する方向である。この第１の従動軸１０３の先端部（図１１においては上端部）は、カップリング１０５を介して後述する駆動装置１０２の駆動軸１０６に連結されている。すなわち、カム部材８１は、駆動軸１０６の先端部に一体に回転する状態に設けられている。カム部材８１には、図１３に示すように、渦巻き状の三つのカム溝８３が同芯状に形成されている。各フィンガブロック７５のピン８４は、このカム溝８３に移動自在に嵌合している。このため、カム部材８１が回動することにより、三つのフィンガーブロック７５が同時にカム部材８１の軸線Ｃ７に対して接離する。

第２および第３のハンド４，５は、互いに同一の構成が採られている。これらの第２および第３のハンド４，５は、筐体２１にレール台１１１を介して取付けられたレール３８と、このレール３８に移動自在に支持された第１および第２のスライダ３６，３７（図１４参照）などを有している。レール３８と第１および第２のスライダ３６，３７との間にはボール４０が介在している。第１および第２のスライダ３６，３７が移動する方向（ワーク把持・解放方向）は、図１１の紙面と直交する方向である。言い換えれば、第１および第２のスライダ３６，３７は、上述した第１の従動軸１０３の軸線Ｃ７と直交する方向であって、かつ第２のハンド４と第３のハンド５とが並ぶ方向（図１１において左右方向）と直交する方向である。

第１および第２のスライダ３６，３７は、筐体２１内に向けて延びるピン４３をそれぞれ備えている。このピン４３は、レール３８の貫通穴４４に挿入されてレール台１１１の中に延びており、レール台１１１の内部に収容された円板状のカム部材１１２に接続されている。

カム部材１１２には、図１５に示すように、渦巻き状の二つのカム溝１１３が同芯状に形成されている。第１のスライダ３６のピン４３と、第２のスライダ３７のピン４３は、それぞれカム溝１１３に移動自在に嵌合している。これらのカム溝１１３は、図１０および図１３に示したカム溝８３と同様に、いわゆるアルキメデスのうず巻線に沿う形状に形成されている。このため、カム部材１１２が正転あるいは逆転することにより、第１および第２のスライダ３６，３７が同時にワーク把持方向あるいはワーク解放方向に移動する。

第２のハンド４のカム部材１１２の軸心部には、第２の従動軸１１４が同一軸線上に位置する状態に設けられている。第３のハンド５のカム部材１１２の軸心部には、第３の従動軸１１５が同一軸線上に位置する状態に設けられている。これらの第２および第３の従動軸１１４，１１５は、それぞれカム部材１１２から筐体２１の内部に向けて延びており、筐体２１に軸受１１６によって回転自在に支持されている。

第２の従動軸１１４の先端部には第２のハンド用の従動側傘歯車１２１が取付けられている。第３の従動軸１１５の先端部には第３のハンド用の従動側傘歯車１２２が取付けられている。すなわち、これらの第２および第３の従動軸１１４，１１５は、従動側傘歯車１２１，１２２が一端部に取付けられるとともに他端部にカム部１１２を有し、このカム部材１１２が第２のハンド４あるいは第３のハンド５の近傍に位置するように筐体２１に回転自在に支持されている。従動側傘歯車１２１，１２２は、後述する駆動装置１０２の駆動側傘歯車１２３に噛合している。

この参考例による駆動装置１０２は、筐体２１における第１のハンド３とは反対側の端部に設けられたモータ１２４を動力源として第１〜第３のハンド３〜５を同時に駆動する。モータ１２４は、筐体２１の長手方向を軸線方向として筐体２１に支持されている。第１のハンド３の第１の従動軸１０３に接続された駆動軸１０６は、このモータ１２４の回転軸によって構成されている。すなわち、駆動軸１０６は、筐体２１に回転自在に支持されることになる。駆動軸１０６は、筐体２１の中央部であって、第２のハンド４と第３のハンド５の間に配置されている。このため、第２のハンド４と第３のハンド５は、駆動軸１０６の軸線方向から見て駆動軸１０６と隣り合う複数の位置に設けられている。

この参考例による駆動装置１０２は、上述したモータ１２４および駆動軸１０６と、この駆動軸１０６の中間部に固定された駆動側傘歯車１２３を含むスライダ用伝動機構１２５などを備えている。スライダ用伝動機構１２５は、後述する伝動部材によって駆動軸１０６から全ての第１および第２のスライダ３６，３７にそれぞれ動力を伝達する機能を有している。この伝動部材とは、駆動側傘歯車１２３と、この駆動側傘歯車１２３に噛合した二つの従動側傘歯車１２１，１２２と、これらの従動側傘歯車１２１，１２２と一体に回転する第２および第３の従動軸１１４，１１５と、これらの第２および第３の従動軸１１４，１１５にそれぞれ設けられた二つのカム部材１１２，１１２と、これらのカム部材１１２に接続された第１および第２のスライダ３６，３７毎のピン４３，４３などである。このため、スライダ用伝動機構１２５は、駆動軸１０６の回転をワーク把持・解放方向への平行移動に変換して第１のスライダと第２のスライダとに伝達する。

したがって、この参考例においても、一つの駆動装置１０２で複数のハンド（第２および第３のハンド４，５）を駆動することが可能になるから、第１および第２の実施の形態を採るときと同等の効果が得られる。
また、駆動軸１０６の回転は、第１の従動軸１０３とカム部材８１とピン８４とによってワーク把持・解放方向への平行移動に変換されて第１のハンド３の三つのフィンガブロック７５に伝達される。このため、この参考例によれば、３個のハンド（第１〜第３のハンド３〜５）が同時に駆動される電動グリッパ装置１０１を第１の実施の形態を採る場合と較べて安価に提供することができる。安価である理由は、１本の駆動軸１０６の回転を往復運動に変換して第１〜第３のハンド３〜５に伝達するにあたって、単純な部品である軸（第１〜第３の従動軸１０３，１１４，１１５）、傘歯車（駆動側傘歯車１２３、従動側傘歯車１２１，１２２）、カム部材（カム部材８１，１１２）およびピン（ピン８４，４３）などが用いられており、これらの部材はボールねじ機構と較べると低価格だからである。

上述した参考例においては、筐体２１における取付部３２を有する側面とは直交する四つの側面のうち、左側面に第２のハンド４を設け、右側面に第３のハンド５を設ける例を示した。しかし、このような限定にとらわれることはなく、四つの側面のうち残りの二つの側面にもそれぞれハンドを設けることができる。

１，７１，１０１…電動グリッパ装置１０１、２…多関節ロボット、３…第１のハンド３、４…第２のハンド４、５…第３のハンド５、３ａ，４ａ，５ａ…第１の爪、３ｂ，４ｂ，５ｂ…第２の爪、１２…ツール取付座、２１…筐体２１、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…側面、２２…駆動装置１０２、２７…第２の蓋体（側部）、３１…上壁（一側部）、３２…取付部、３３…底壁（側部）、３４…左側壁（側部）、３５…右側壁（側部）、３６…第１のスライダ、３７…第２のスライダ、４３，８４…ピン、５１…第１の移動部材、５２…第２の移動部材、５３…ボールねじ軸、６１，１２４…モータ、６２…伝動機構（ボールねじ軸用伝動機構）、７２…第４のハンド、７５…フィンガブロック７５（爪部材）、８１，１１２…カム部材、８３，１１３…カム溝、８４…カムフォロア、９０…カム部材用伝動機構、１０３…第１の従動軸、１０６…駆動軸、１１４…第２の従動軸、１１５…第３の従動軸、１２１，１２２…従動側傘歯車、１２３…駆動側傘歯車、１２５…スライダ用伝動機構、Ｗ…ワーク。

Claims (2)

1. ロボットのツール取付座に取付けられる筐体と、
   ワークを挟んで把持するための第１の爪を有し、前記筐体の外面にワーク把持・解放方向へ往復移動自在に支持された第１のスライダと、
   前記第１の爪と協働してワークを挟む第２の爪を有し、前記筐体の外面であって前記第１のスライダとは隣り合う位置に前記ワーク把持・解放方向へ往復移動自在に支持されて前記第１のスライダと協働してハンドを構成する第２のスライダと、
   前記第１および第２のスライダを互いに逆方向へ駆動する駆動装置とを備え、
   前記駆動装置は、
   前記ワーク把持・解放方向に延びる状態で前記筐体に回転自在に支持された駆動軸と、
   軸線が前記ワーク把持・解放方向を指向するように構成されて前記駆動軸を駆動するモータと、
   前記駆動軸の回転を前記ワーク把持・解放方向への平行移動に変換して前記第１のスライダと前記第２のスライダとに伝達するスライダ用伝動機構とを有し、
   前記ハンドは、前記駆動軸の軸線方向から見て前記駆動軸と隣り合う複数の位置にそれぞれ設けられ、
   前記駆動軸は、ボールねじ軸によって構成され、かつボールねじ軸用伝動機構を介して前記モータに接続され、
   前記モータは、前記筐体における前記ツール取付座に取付けられる取付部と、前記ボールねじ軸との間に配置され、
   前記ボールねじ軸は、ねじの方向が互いに逆になる第１のねじ部と第２のねじ部とを有し、
   前記スライダ用伝動機構は、
   前記第１のねじ部に螺合した第１のボールねじナットと、
   前記第２のねじ部に螺合した第２のボールねじナットと、
   前記第１のボールねじナットと全ての前記第１のスライダとを接続する第１の移動部材と、
   前記第２のボールねじナットと全ての前記第２のスライダとを接続する第２の移動部材とを有し、
   前記筐体は、前記ワーク把持・解放方向に延びる四つの側面を有する直方体状に形成され、
   前記筐体における前記ツール取付座に取付けられる取付部は、前記四つの側面のうちの一つの側面を有する前記筐体の一側部に設けられ、
   前記第１および第２のスライダは、前記四つの側面のうちの他の三つの側面と対応する三つの側部にそれぞれ設けられ、
   前記第１の移動部材は、前記筐体内に設けられ、前記筐体を貫通するピンを介して全ての前記第１のスライダに接続され、
   前記第２の移動部材は、前記筐体内に設けられ、前記筐体を貫通するピンを介して全ての前記第２のスライダに接続されていることを特徴とする電動グリッパ装置。
2. 請求項１記載の電動グリッパ装置において、
   アルキメデスのうず巻線に沿う形状の複数のカム溝が同芯状に形成され、前記筐体における前記ワーク把持・解放方向の一端側に位置する側部に、ワーク把持・解放方向を軸線方向として回転自在に支持されたカム部材と、
   前記カム溝に移動自在に挿入されたカムフォロアを有し、前記筐体に前記カム部材の軸線に対して接離する方向へ移動自在に支持された複数の爪部材と、
   前記駆動装置から動力を前記カム部材に伝達するカム部材用伝動機構とを備えたことを特徴とする電動グリッパ装置。

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