特許 6267597 電動グリッパ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6267597

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】電動グリッパ装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20180115BHJP

【ＦＩ】

   B25J15/08 C

【請求項の数】1

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-152582(P2014-152582)

(22)【出願日】2014年7月28日

(65)【公開番号】特開2016-30302(P2016-30302A)

(43)【公開日】2016年3月7日

【審査請求日】2016年10月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000204240

【氏名又は名称】株式会社ＴＡＩＹＯ

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】澤田 謙

【審査官】 貞光 大樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１８２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−３００２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−４２９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−１２１５９２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００７−３０１７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２６２０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００ − ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

同時に他の２枚と回転同期するように噛合された４枚の同期歯車と、
前記４枚の同期歯車の何れかと駆動連結された駆動モータと、
前記４枚の同期歯車と一体になって回転するよう固定された４つの短アームと、
前記４つの短アームの先端部において第１の連結軸を介してそれぞれ回動自在にその先端部が支持された４つの長アームと、
前記４つの長アームうち、互いに対となる２つの長アームの先端部同志を互いに回動自在に連結した第２の連結軸と、
前記第２の連結軸に回動自在に支持された把持部材と
を備えることを特徴とする電動グリッパ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動グリッパ装置に関し、特に、ＦＡ(Factory Automation)組立工程における製品の自動組立、部品搬送、検査等において、ワークを把持して位置決や測長等を行うためのモータ駆動による電動グリッパ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電動グリッパ装置においては、モータによって正逆回転されるカム部材と、レールに沿って直線摺動する一対の把持部材とを備え、一対の把持部材のそれぞれのカムフォロア（駆動ピン）をカム部材に摺動自在に嵌合させる一対のカム溝が当該カム部材に螺旋状に形成され、モータによるカム部材の正逆回転により一対の把持部材がレールに沿って互いに接近・離隔摺動するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

この種の電動グリッパ装置におけるカム部材のカム溝は、モータの回転トルクによって生ずる把持部材の推力がどの位置でも一定となるように、アルキメデスの渦巻き線に沿う螺旋状に形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−２２６５０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら特許文献１の電動グリッパ装置においては、モータによるカム部材の回転運動を把持部材のカムフォロア（駆動ピン）における直線運動に変換したときの当該把持部材のストローク範囲が当該カム部材の半径に制限されているので短く、このストローク範囲を長くするにはカム部材の半径を大きくしなければならず、その場合には装置全体が大型化してしまうという問題があった。

【0006】

また、特許文献１の電動グリッパ装置においては、カム部材、カムフォロアおよび把持部材を直線摺動させるための直線ガイドが必要であるため、その構成が複雑化および大型化するという問題があった。

【0007】

さらに、把持部材をクリーンルーム等のクリーンな環境で使用する場合、直線ガイドにグリス飛散対策としてカバーを付けたり、直線ガイドをジャバラ状のカバーで覆ったりすることが一般的であり、これらカバーの存在により更に大型化してしまうという問題があった。

【0008】

本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、大型化することなく簡易な構成でありながら把持部材のストローク範囲を長くすることのできる電動グリッパ装置を提案しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

かかる課題を解決するため本発明においては、同時に他の２枚と回転同期するように噛合された４枚の同期歯車（１０、２０、１１０、１２０）と、前記４枚の同期歯車（１０、２０、１１０、１２０）の何れかと駆動連結された駆動モータ（２）と、前記４枚の同期歯車（１０、２０、１１０、１２０）と一体になって回転するよう固定された４つの短アーム（６、２３、１０６、１２３）と、前記４つの短アーム（６、２３、１０６、１２３）の先端部において第１の連結軸（７、２７、１０７、１２７）を介してそれぞれ回動自在にその先端部が支持された４つの長アーム（１２、２４、１１２、１２４）と、前記４つの長アーム（１２、２４、１１２、１２４）うち、互いに対となる２つの長アーム（１２、２４）、（１１２、１２４）の先端部同志を互いに回動自在に連結した第２の連結軸（３２、１３２）と、前記第２の連結軸（３２、１３２）に回動自在に支持された把持部材（ＨＲ、ＨＱ）とを備えるようにする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、駆動モータ（２）により４枚の同期歯車（１０、２０、１１０、１２０）が一体になって回転すると、同期歯車（１０、２０、１１０、１２０）と一体化された４つの短アーム（６、２３、１０６、１２３）の回転を、４つの長アーム（１２、２４、１１２、１２４）の先端部に支持された把持部材（ＨＲ、ＨＱ）の直線移動にそのまま変換することができるので、大型化することなく簡易な構成でありながら把持部材のストローク範囲を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】参考例による片ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置の正面構成を示す断面図である。

【図2】図１の片ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置を下方から見たときの下面構成を示す断面図である。

【図3】図２の片ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置を右側から見たときの側面構成を示す断面図である。

【図4】リンク部のシール構造を示す断面図である。

【図5】把持部材のリニアな動作範囲の説明に供する特性曲線図である。

【図6】本発明に係る双ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置の正面構成を示す断面図である。

【図7】図６の双ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置を下方から見たときの下面構成を示す断面図である。

【図8】図２の双ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置を右側から見たときの側面構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

【0019】

リンク式電動グリッパ装置は、片一方の把持部材だけを有する片ハンドタイプと、一対の把持部材を有する双ハンドタイプとがあり、片ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置を本発明の参考例として説明し、双ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置を本発明の実施の形態として説明する。

【0020】

＜参考例＞
＜片ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置の構成＞
図１乃至図４に示すように、参考例における片ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置１は、ステッピングモータ（以下、これを単にモータと呼ぶ。）２のモータ軸２ａの基端部に歯車１０が一体に固定され、当該歯車１０に対して同一外径同一歯数の歯車２０が噛合されており、これら２枚の同期歯車１０、２０が断面Ｌ字状のギアカバー３（図１）に収納されている。

【0021】

ギアカバー３は、２枚の同期歯車１０、２０を収納する収納空間が形成された収納部３ａと、後述する把持部材ＨＲと対向するように当該収納部３ａの端部から突出した突出部３ｂとによって構成されている。

【0022】

この突出部３ｂは、把持部材ＨＲが矢印ＡＢ方向へ移動されたときに、当該把持部材ＨＲとの間でワーク（図示せず）を挟み付けて把持する役割を担うものであり、突出部３ｂおよび把持部材ＨＲにより片ハンドタイプのワーク把持部ＷＨＤが構成される。

【0023】

歯車１０と一体に固定されたモータ２のモータ軸２ａは、ベアリング４を介してギアカバー３に回転自在に支持されている。このモータ２のモータ軸２ａの先端部は、第１短手アーム６の基端部に形成されたモータ軸固定部６ａの貫通孔に嵌合された状態で固定ピン６ｐにより一体に固定されている。すなわちモータ軸２ａの回転に伴って第１短手アーム６も一体に回転される。なお、第１短手アーム６の長さは、歯車１０の半径とほぼ等しい程度の長さに設定されている。

【0024】

第１短手アーム６の先端部に形成された回動支持部６ｂの貫通孔には第１の連結軸７の一端部が回動自在に支持され、当該第１の連結軸７の他端部が第１長手アーム１２の基端部に形成された回動支持部１２ａの貫通孔に回動自在に支持されている。

【0025】

なお、第１長手アーム１２の長さが第１短手アーム６よりも短い場合には、把持部材ＨＲのストローク範囲が極めて狭くなり実用的ではなくなるため、第１長手アーム１２の長さは、第１短手アーム６よりも長く設定されている。

【0026】

このように、第１短手アーム６および第１長手アーム１２が第１の連結軸７に対して互いに回動自在に連結され、当該第１短手アーム６および当該第１長手アーム１２により第１アーム部５０が構成される。

【0027】

第１長手アーム１２の先端部に形成された回動支持部１２ｂの貫通孔には、把持部材ＨＲと連結するための第２の連結軸３２の一端部が回動自在に支持され、当該第２の連結軸３２の他端部が把持部材ＨＲの貫通孔に挿通された状態で回動自在に支持されている。

【0028】

歯車２０の歯車軸２０ａは、その基端部においてベアリング３５、３６を介してギアカバー３に回転自在に支持されている。この歯車２０の歯車軸２０ａの先端部は、第２短手アーム２３の基端部に形成された歯車軸固定部２３ａの貫通孔に嵌合された状態で固定ピン２３ｐにより一体に固定されている。

【0029】

すなわち歯車軸２０ａの回転に伴って第２短手アーム２３も一体に回転される。但し、歯車１０と歯車２０とが噛合されており、第１短手アーム６の回転方向と第２短手アーム２３の回転方向とは互いに逆向きとなる。なお、第２短手アーム２３の長さについても、歯車２０の半径とほぼ等しい程度の長さに設定されている。

【0030】

第２短手アーム２３の先端部に形成された回動支持部２３ｂの貫通孔には第１の連結軸２７の一端部が回動自在に支持され、当該第１の連結軸２７の他端部が第２長手アーム２４の基端部に形成された回動支持部２４ａの貫通孔に回動自在に支持されている。

【0031】

この第２長手アーム２４の長さは、第１長手アーム１２と同じ長さである。なお、第２長手アーム２４の長さが第２短手アーム２３よりも短い場合にも、把持部材ＨＲのストローク範囲が極めて狭くなり実用的ではなくなるため、第２長手アーム２４の長さは、第２短手アーム２３よりも長く設定されている。

【0032】

このように、第２短手アーム２３および第２長手アーム２４が第１の連結軸２７に対して互いに回動自在に連結され、当該第２短手アーム２３および当該第２長手アーム２４により第２アーム部６０が構成される。

【0033】

第２長手アーム２４の先端部に形成された回動支持部２４ｂの貫通孔には、第２の連結軸３２の一端部と他端部との中間に位置する中間部が回動自在に支持されている。したがって第１長手アーム１２および第２長手アーム２４の先端部同志が第２の連結軸３２を介してそれぞれ回動自在に連結される。この第２の連結軸３２には把持部材ＨＲが回動自在に支持されているため、第１長手アーム１２の回動支持部１２ｂ、第２長手アーム２４の回動支持部２４ｂおよび把持部材ＨＲが直線状に並ぶことになる。

【0034】

このように片ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置１においては、第１アーム部５０および第２アーム部６０により把持部材ＨＲを矢印ＡＢ方向へ移動させるためのリンク構造が形成されている。

【0035】

ところで、図４に示すように、第１の連結軸７に対して回動自在に支持された第１短手アーム６の回動支持部６ｂの内部には、例えばＯリングからなる２つのシール部材３８が設けられ、当該２つのシール部材３８が当該第１の連結軸７の周面に対して取り付けられている。これにより、第１の連結軸７の周面のグリスや第１の連結軸７の回動動作により生じる摩耗粉が２つのシール部材３８によって回動支持部６ｂの内部に封止される。

【0036】

同様に、第１の連結軸７に対して回動自在に支持された第１長手アーム１２の回動支持部１２ａの内部にも、例えばＯリングからなる２つのシール部材３９が設けられ、当該２つのシール部材３９が当該第１の連結軸７の周面に対して取り付けられている。これにより、第１の連結軸７の周面のグリスや第１の連結軸７の回動動作により生じる摩耗粉が２つのシール部材３９によって回動支持部１２ｂの内部に封止される。

【0037】

図示しないが、このようなシール部材については、第１の連結軸２７に対して回動自在に支持された第２短手アーム２３の回動支持部２３ｂの内部、および第２長手アーム２４の回動支持部２４ａの内部においても設けられており、当該シール部材が当該第１の連結軸２７の周面に取り付けられている。

【0038】

同様に、図示しないが、第２の連結軸３２に対して回動自在に支持された第１長手アーム１２の回動支持部１２ｂ、第２長手アーム２４の回動支持部２４ｂおよび把持部材ＨＲの内部に対しても当該シール部材が設けられており、当該シール部材が当該第２の連結軸３２の周面に取り付けられている。

【0039】

＜片ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置の動作＞
片ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置１におけるモータ２のモータ軸２ａが図中時計回り方向へ回転されると、モータ軸２ａと一体化された歯車１０が図中時計周り方向へ回転され、当該歯車１０の回転とともに第１アーム部５０における第１短手アーム６についても図中時計周り方向へ回転される。

【0040】

このとき同時に、歯車１０と噛合された歯車２０が当該歯車１０と同期した状態で図中反時計周り方向へ回転されるので、当該歯車２０の回転とともに第２アーム部６０における第２短手アーム２３についても図中反時計周り方向へ回転される。

【0041】

第１短手アーム６が図中時計周り方向へ回転され、かつ、第２短手アーム２３が図中反時計周り方向へ回転されると、当該第１短手アーム６の回動支持部６ｂに回動自在に支持されている第１長手アーム１２の回動支持部１２ｂ、および、当該第２短手アーム２３の回動支持部２３ｂに回動自在に支持されている第２長手アーム２４の回動支持部２４ｂが、ピッチ円共通接線Ｌ１に沿って矢印Ｂ方向へ移動されるので、把持部材ＨＲについてもピッチ円共通接線Ｌ１に沿って矢印Ｂ方向へ水平移動される。

【0042】

つまり、この場合、ギアカバー３の突出部３ｂに対して把持部材ＨＲが離反するように移動するので、当該突出部３ｂと把持部材ＨＲとの間で挟み付けることにより把持していた外径把持タイプのワークを解放したり、突出部３ｂと把持部材ＨＲとにより内径把持タイプのワークを把持することが可能となる。

【0043】

一方、リンク式電動グリッパ装置１におけるモータ２のモータ軸２ａが図中反時計回り方向へ回転されると、モータ軸２ａと一体化された歯車１０が図中反時計周り方向へ回転され、当該歯車１０の回転とともに第１アーム部５０における第１短手アーム６についても図中反時計周り方向へ回転される。

【0044】

このとき同時に、歯車１０と噛合された歯車２０が当該歯車１０と同期した状態で図中時計周り方向へ回転されるので、当該歯車２０の回転とともに第２アーム部６０における第２短手アーム２３についても図中時計周り方向へ回転される。

【0045】

第１短手アーム６が図中反時計周り方向へ回転され、かつ、第２短手アーム２３が図中時計周り方向へ回転されると、当該第１短手アーム６の回動支持部６ｂに回動自在に支持されている第１長手アーム１２の回動支持部１２ｂ、および、当該第２短手アーム２３の回動支持部２３ｂに回動自在に支持されている第２長手アーム２４の回動支持部２４ｂが、ピッチ円共通接線Ｌ１に沿って矢印Ａ方向へ移動されるので、把持部材ＨＲについてもピッチ円共通接線Ｌ１に沿って矢印Ｂ方向へ水平移動される。

【0046】

つまり、この場合、ギアカバー３の突出部３ｂに対して把持部材ＨＲが近接するように移動するので、当該突出部３ｂと把持部材ＨＲとの間で外径把持タイプのワークを挟み付けて把持したり、これまで把持していた内径把持タイプのワークを解放することが可能となる。

【0047】

ところで、第１短手アーム６および第２短手アーム２３が矢印ＡＢ方向とほぼ水平になり、かつ、当該第１短手アーム６の回動支持部６ｂおよび当該第２短手アーム２３の回動支持部２３ｂがギアカバー３の仮想位置ＵＰ１および仮想位置ＵＰ２の近傍を回転しているときには、当該第１短手アーム６および当該第２短手アーム２３の回転が把持部材ＨＲの矢印ＡＢ方向への移動に殆ど寄与しない。

【0048】

このため第１短手アーム６の回動支持部６ｂおよび第２短手アーム２３の回動支持部２３ｂが仮想位置ＵＰ１および仮想位置ＵＰ２の近傍を回転しているときには、把持部材ＨＲのピッチ円共通接線Ｌ１に沿った移動速度は非常に遅くなる。

【0049】

これに対して、第１短手アーム６および第２短手アーム２３が矢印ＣＤ方向とほぼ水平になり、かつ、当該第１短手アーム６の回動支持部６ｂおよび当該第２短手アーム２３の回動支持部２３ｂがギアカバー３の仮想位置ＨＰ１および仮想位置ＨＰ２の近傍を回転しているときには、当該第１短手アーム６および当該第２短手アーム２３の回転が把持部材ＨＲの矢印ＡＢ方向への移動に大きく寄与する。

【0050】

このため第１短手アーム６の回動支持部６ｂおよび第２短手アーム２３の回動支持部２３ｂが仮想位置ＨＰ１および仮想位置ＨＰ２の近傍を回転しているときには、把持部材ＨＲのピッチ円共通接線Ｌ１に沿った移動速度は非常に速くなる。

【0051】

すなわち、図２および図５に示すように、例えば仮想位置ＵＰ１およびＵＰ２を回動支持部６ｂおよび回動支持部２３ｂの回転始点とした場合、第１短手アーム６および第２短手アーム２３の最大動作角度範囲を約３０度〜約１５０度とすると、仮想位置ＨＰ１および仮想位置ＨＰ２を中心とした約３０度〜約１２０度までの動作角度範囲で回転するのであれば、第１短手アーム６および第２短手アーム２３の回転が把持部材ＨＲの矢印ＡＢ方向への移動に対してほぼリニアに伝達されることになる。

【0052】

したがって、第１短手アーム６および当該第２短手アーム２３が仮想位置ＨＰ１および仮想位置ＨＰ２を中心とした約３０度〜約１２０度の動作角度範囲で回転移動すれば、把持部材ＨＲの変位がリニアになるので、この動作角度範囲で把持部材ＨＲの使用条件を設定することが好ましい。

【0053】

なお、第１短手アーム６および第２短手アーム２３が回転することにより把持部材ＨＲが移動する際の仕事率Ｐは、当該把持部材ＨＲの力Ｆおよび当該把持部材ＨＲの移動速度Ｖにより、次の（式１）で表すことができる。

【0054】

Ｐ＝Ｆ×Ｖ…………………………………………………………………………………（式１）

【0055】

ここで、第１短手アーム６および第２短手アーム２３がギアカバー３の仮想位置ＵＰ１および仮想位置ＵＰ２の近傍を回転するときの把持部材ＨＲの仕事率Ｐ１（Ｐ１＝Ｆ１×Ｖ１）と、第１短手アーム６および第２短手アーム２３がギアカバー３の仮想位置ＨＰ１および仮想位置ＨＰ２の近傍を回転するときの把持部材ＨＲの仕事率Ｐ２（Ｐ２＝Ｆ２×Ｖ２）とは等しく、次の（式２）の関係を満たす。

【0056】

Ｐ１（Ｆ１×Ｖ１）＝Ｐ２（Ｆ２×Ｖ２）……………………………………………（式２）

【0057】

したがって、第１短手アーム６および第２短手アーム２３が仮想位置ＵＰ１および仮想位置ＵＰ２の近傍を回転する場合、把持部材ＨＲの移動速度Ｖ１が遅くなるため把持部材ＨＲの力Ｆ１が大きくなり、第１短手アーム６および第２短手アーム２３が仮想位置ＨＰ１および仮想位置ＨＰ２の近傍を回転する場合、把持部材ＨＲの移動速度Ｖ２が速くなるため把持部材ＨＲの力Ｆ２が小さくなる。

【0058】

かくして、第１短手アーム６および第２短手アーム２３が仮想位置ＵＰ１および仮想位置ＵＰ２の近傍を回転する場合、すなわち第１短手アーム６、第２短手アーム２３と、第１長手アーム１２、第２長手アーム２４とが第２の連結軸３２を介して矢印ＡＢ方向に沿った直線に最も近くなる状態に伸ばされたとき、把持部材ＨＲの移動速度Ｖ１が遅くなるものの力Ｆ１が大きくなるため、ギアカバー３の突出部３ｂと把持部材ＨＲとの間のワーク把持部ＷＨＤの把持力が最も大きくなり、重たいワークを把持させるのに最適となる。

【0059】

一方、第１短手アーム６および第２短手アーム２３が仮想位置ＨＰ１および仮想位置ＨＰ２の近傍を回転する場合、把持部材ＨＲの移動速度Ｖ２が速くなるものの力Ｆ２が小さくなるため、ギアカバー３の突出部３ｂと把持部材ＨＲとの間のワーク把持部ＷＨＤの把持力が小さくなり、軽いワークを把持させるのに最適となる。

【0060】

＜片ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置の効果＞
片ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置１では、歯車１０に連結された第１アーム部５０および歯車２０に連結された第２アーム部６０により把持部材ＨＲをピッチ円共通接線Ｌ１に沿って矢印ＡＢ方向へ水平移動させるためのリンク構造が形成されるようにしたことにより、従来の電動グリッパ装置のような把持部材を直線摺動させるための直線ガイドが不要となり、その構成を簡素化および小型化することができる。

【0061】

また片ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置１では、第１短手アーム６および第２短手アーム２３の最大動作角度範囲を約３０度〜約１５０度とし、歯車１０、２０の直径範囲近くまで把持部材ＨＲのストローク範囲を拡げることができるので、従来のカム部材を用いた把持部材のストローク範囲が当該カム部材の半径範囲に制限されてしまうことに比べて大型化することなく把持部材ＨＲのストローク範囲を延ばすことができる。

【0062】

さらに片ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置１では、連結軸７、２７、３２に対する第１アーム部５０および第２アーム部６０の回動摺動部分からグリスや摩耗粉が出ることのないシール構造としたことにより、環境に優しくかつクリーンルーム等の使用条件の厳しい環境下においても使用することが可能となる。

【0063】

＜本発明の実施の形態＞
＜双ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置の構成＞
図６乃至図８に示すように、本発明の第１の実施の形態における双ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置２００は、参考例における片ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置１と、当該リンク式電動グリッパ装置１と左右対称形に構成された片ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置１００とを備え、２つのリンク式電動グリッパ装置１および１００を互いに歯車連結して同期回転させるようにしたものである。なお、図８においては、リンク式電動グリッパ装置２００を図６中右側から見たときの側面構成であるため、リンク式電動グリッパ１によりリンク式電動グリッパ１００が隠れてしまっている状態である。

【0064】

ここで、リンク式電動グリッパ装置１における第１アーム部５０および第２アーム部６０の構成については参考例において既に説明しているため、ここでは省略し、参考例とは異なる部分を中心に説明する。

【0065】

リンク式電動グリッパ装置２００を構成しているリンク式電動グリッパ装置１００は、リンク式電動グリッパ装置１のモータ２に固定された歯車１０と噛合された歯車１１０を有し、当該歯車１１０に対して同一外径同一歯数の歯車１２０が噛合されている。この歯車１２０はリンク式電動グリッパ装置１の歯車２０に対しても噛合されている。

【0066】

すなわちリンク式電動グリッパ装置１００は、モータ２には接続されていないものの、リンク式電動グリッパ装置１の歯車１０、２０とリンク式電動グリッパ装置１００の歯車１１０、１２０とが４枚噛合されているため、モータ２により歯車１０が回転されると当該歯車１０と同期して歯車１１０、１２０が同期回転する。この場合、歯車１０および歯車１２０が同一方向へ回転し、この回転方向とは逆方向に歯車１１０および歯車２０が回転する。なお、これら４枚の同期歯車１０、２０、１１０および１２０は全て矩形状のギアカバー７０に収納されている。

【0067】

リンク式電動グリッパ装置１の歯車１０と噛合されたリンク式電動グリッパ１００の歯車１１０の歯車軸１１０ａは、その基端部においてベアリング１５１、１５２を介してギアカバー７０に回転自在に支持されている。

【0068】

この歯車１１０の歯車軸１１０ａの先端部は、第３短手アーム１０６の基端部に形成された歯車軸固定部１０６ａの貫通孔に嵌合された状態で固定ピン（図示せず）により一体に固定されている。すなわち歯車軸１１０ａの回転に伴って第３短手アーム１０６も一体に回転される。但し、歯車１０と歯車１１０とは噛合されているため、第１短手アーム６の回転方向と第３短手アーム１０６の回転方向とは互いに逆向きとなる。なお、第３短手アーム１０６の長さについても、歯車１１０の半径とほぼ等しい程度の長さに設定されている。

【0069】

第３短手アーム１０６の先端部に形成された回動支持部１０６ｂの貫通孔には第１の連結軸１０７の一端部が回動自在に支持され、当該第１の連結軸１０７の他端部が第３長手アーム１１２の基端部に形成された回動支持部１１２ａの貫通孔に回動自在に支持されている。なお、第３長手アーム１１２の長さが第３短手アーム１０６よりも短い場合には、把持部材ＨＱのストローク範囲が極めて狭くなり実用的ではなくなるため、第３長手アーム１１２の長さは、第３短手アーム１０６よりも長く設定されている。

【0070】

このように、第３短手アーム１０６および第３長手アーム１１２が第１の連結軸１０７に対して互いに回動自在に連結され、当該第３短手アーム１０６および当該第３長手アーム１１２により第３アーム部１５０が構成される。

【0071】

第３長手アーム１１２の先端部に形成された回動支持部１１２ｂの貫通孔には、把持部材ＨＱと連結するための第２の連結軸１３２の一端部が回動自在に支持され、当該第２の連結軸１３２の他端部が把持部材ＨＱの貫通孔に挿通された状態で回動自在に支持されている。

【0072】

リンク式電動グリッパ装置１の歯車２０と噛合されたリンク式電動グリッパ装置１００の歯車１２０の歯車軸１２０ａは、その基端部においてベアリング（図示せず）を介してギアカバー７０に回転自在に支持されている。この歯車１２０の歯車軸１２０ａの先端部は、第４短手アーム１２３の基端部に形成された歯車軸固定部１２３ａの貫通孔に嵌合された状態で固定ピン（図示せず）により一体に固定されている。すなわち歯車軸１２０ａの回転に伴って第４短手アーム１２３も一体に回転される。但し、歯車２０と歯車１２０とは噛合されているため、第２短手アーム２３の回転方向と第４短手アーム１２３の回転方向とは互いに逆向きとなる。なお、第４短手アーム１２３の長さについても、歯車１２０の半径とほぼ等しい程度の長さに設定されている。

【0073】

第４短手アーム１２３の先端部に形成された回動支持部（図示せず）の貫通孔には第１の連結軸１２７の一端部が回動自在に支持され、当該第１の連結軸１２７の他端部が第４長手アーム１２４の基端部に形成された回動支持部１２４ａの貫通孔に回動自在に支持されている。

【0074】

この第４長手アーム１２４の長さは、第３長手アーム１１２と同じ長さである。なお、第４長手アーム１２４の長さが第４短手アーム１２３よりも短い場合にも、把持部材ＨＱのストローク範囲が極めて狭くなり実用的ではなくなるため、第４長手アーム１２４の長さは、第４短手アーム１２３よりも長く設定されている。

【0075】

このように、第４短手アーム１２３および第４長手アーム１２４が第１の連結軸１２７に対して互いに回動自在に連結され、当該第４短手アーム１２３および当該第４長手アーム１２４により第４アーム部１６０が構成される。

【0076】

第４長手アーム１２４の先端部に形成された回動支持部１２４ｂの貫通孔には、第２の連結軸１３２の一端部と他端部との中間に位置する中間部が回動自在に支持されている。したがって第３長手アーム１１２および第４長手アーム１２４の先端部同志が第２の連結軸１３２を介してそれぞれ回動自在に連結される。この第２の連結軸１３２には把持部材ＨＱが回動自在に支持されているため、第３長手アーム１１２の回動支持部１１２ｂ、第４長手アーム１２４の回動支持部１２４ｂおよび把持部材ＨＱが直線状に並ぶことになる。この場合、把持部材ＨＲおよび把持部材ＨＱにより双ハンドタイプのワーク把持部ＷＷＨＤが構成される。

【0077】

このように双ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置２００においては、第１アーム部５０および第２アーム部６０により把持部材ＨＲを矢印ＡＢ方向へ移動させるためのリンク構造が形成されるとともに、第３アーム部１５０および第４アーム部１６０により把持部材ＨＱを矢印ＡＢ方向へ移動させるためのリンク構造が形成されている。

【0078】

ところで、第１の連結軸１０７に対して回動自在に支持された第３短手アーム１０６の回動支持部１０６ｂの内部にも、図４に示したような例えばＯリングからなる２つのシール部材が設けられ、当該２つのシール部材が当該第１の連結軸１０７の周面に対して取り付けられている。これにより、第１の連結軸１０７の周面のグリスや第１の連結軸１０７の回動動作により生じる摩耗粉が２つのシール部材によって回動支持部１０６ｂの内部に封止される。

【0079】

同様に、第１の連結軸１０７に対して回動自在に支持された第３長手アーム１１２の回動支持部１１２ａの内部にも、図４に示したようなＯリングからなる２つのシール部材が設けられ、当該２つのシール部材が当該第１の連結軸１０７の周面に対して取り付けられている。

【0080】

図示しないが、このようなシール部材については、第１の連結軸１２７に対して回動自在に支持された第４短手アーム１２３の回動支持部１２３ｂの内部、および第４長手アーム１２４の回動支持部１２４ａの内部においても設けられており、当該シール部材が当該第１の連結軸１２７の周面に取り付けられている。

【0081】

同様に、図示しないが、第２の連結軸１３２に対して回動自在に支持された第２長手アーム１１２の回動支持部１１２ｂ、第４長手アーム１２４の回動支持部１２４ｂおよび把持部材ＨＱの内部に対しても当該シール部材が設けられており、当該シール部材が当該第２の連結軸１３２の周面に取り付けられている。

【0082】

＜双ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置の動作＞
双ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置２００におけるモータ２のモータ軸２ａが図中時計回り方向へ回転されると、モータ軸２ａと一体化された歯車１０が図中時計周り方向へ回転され、当該歯車１０の回転とともに第１アーム部５０における第１短手アーム６についても図中時計周り方向へ回転される。

【0083】

このとき同時に、歯車１０と噛合された歯車２０が当該歯車１０と同期した状態で図中反時計周り方向へ回転されるので、当該歯車２０の回転とともに第２アーム部６０における第２短手アーム２３についても図中反時計周り方向へ回転される。

【0084】

歯車１０と噛合連結された歯車１１０については図中反時計周り方向へ回転され、当該歯車１１０の回転とともに第３アーム部１５０における第３短手アーム１０６についても図中反時計周り方向へ回転される。

【0085】

同時に、歯車１１０および歯車２０と噛合された歯車１２０が当該歯車１１０および歯車２０と同期した状態で図中時計周り方向へ回転されるので、当該歯車１２０の回転とともに第４アーム部１６０における第４短手アーム１２３についても図中時計周り方向へ回転される。

【0086】

第１短手アーム６が図中時計周り方向へ回転され、かつ、第２短手アーム２３が図中反時計周り方向へ回転されると、当該第１短手アーム６の回動支持部６ｂに回動自在に支持されている第１長手アーム１２の回動支持部１２ｂ、および、当該第２短手アーム２３の回動支持部２３ｂに回動自在に支持されている第２長手アーム２４の回動支持部２４ｂが、ピッチ円共通接線Ｌ１に沿って矢印Ｂ方向へ移動されるので、把持部材ＨＲについてもピッチ円共通接線Ｌ１に沿って矢印Ｂ方向へ水平移動される。

【0087】

第３短手アーム１０６が図中反時計周り方向へ回転され、かつ、第４短手アーム１２３が図中時計周り方向へ回転されると、当該第３短手アーム１０６の回動支持部１０６ｂに回動自在に支持されている第３長手アーム１１２の回動支持部１１２ｂ、および、当該第４短手アーム１２３の回動支持部１２３ｂに回動自在に支持されている第４長手アーム１２４の回動支持部１２４ｂが、ピッチ円共通接線Ｌ１に沿って矢印Ａ方向へ移動されるので、把持部材ＨＱについてもピッチ円共通接線Ｌ１に沿って矢印Ａ方向へ水平移動される。

【0088】

つまり、この場合、把持部材ＨＲおよび把持部材ＨＱが矢印ＡＢ方向へ互いに離反するように移動するので、把持部材ＨＲおよびＨＱにより挟み付けた状態で把持していた外径把持タイプのワークを解放したり、内径把持タイプのワークを把持することが可能となる。

【0089】

一方、リンク式電動グリッパ装置１におけるモータ２のモータ軸２ａが図中反時計回り方向へ回転されると、モータ軸２ａと一体化された歯車１０が図中反時計周り方向へ回転され、当該歯車１０の回転とともに第１アーム部５０における第１短手アーム６についても図中反時計周り方向へ回転される。

【0090】

このとき同時に、歯車１０と噛合された歯車２０が当該歯車１０と同期した状態で図中時計周り方向へ回転されるので、当該歯車２０の回転とともに第２アーム部６０における第２短手アーム２３についても図中時計周り方向へ回転される。

【0091】

歯車１０と噛合連結された歯車１１０については図中時計周り方向へ回転され、当該歯車１１０の回転とともに第３アーム部１５０における第３短手アーム１０６についても図中時計周り方向へ回転される。

【0092】

同時に、歯車１１０および歯車２０と噛合された歯車１２０が当該歯車１１０および歯車２０と同期した状態で図中反時計周り方向へ回転されるので、当該歯車１２０の回転とともに第４アーム部１６０における第４短手アーム１２３についても図中反時計周り方向へ回転される。

【0093】

第１短手アーム６が図中反時計周り方向へ回転され、かつ、第２短手アーム２３が図中時計周り方向へ回転されると、当該第１短手アーム６の回動支持部６ｂに回動自在に支持されている第１長手アーム１２の回動支持部１２ｂ、および、当該第２短手アーム２３の回動支持部２３ｂに回動自在に支持されている第２長手アーム２４の回動支持部２４ｂが、ピッチ円共通接線Ｌ１に沿って矢印Ａ方向へ移動されるので、把持部材ＨＲについてもピッチ円共通接線Ｌ１に沿って矢印Ａ方向へ水平移動される。

【0094】

第３短手アーム１０６が図中時計周り方向へ回転され、かつ、第４短手アーム１２３が図中反時計周り方向へ回転されると、当該第３短手アーム１０６の回動支持部１０６ｂに回動自在に支持されている第３長手アーム１１２の回動支持部１１２ｂ、および、当該第４短手アーム１２３の回動支持部１２３ｂに回動自在に支持されている第４長手アーム１２４の回動支持部１２４ｂが、ピッチ円共通接線Ｌ１に沿って矢印Ｂ方向へ移動されるので、把持部材ＨＱについてもピッチ円共通接線Ｌ１に沿って矢印Ｂ方向へ水平移動される。

【0095】

つまり、この場合、把持部材ＨＲおよび把持部材ＨＱが矢印ＡＢ方向へ互いに近接するように移動するので、把持していた内径把持タイプのワークを解放したり、外径把持タイプのワークを外側から挟み付けた状態で把持することが可能となる。

【0096】

ところで、第３短手アーム１０６および第４短手アーム１２３が矢印ＡＢ方向と水平になり、かつ、当該第３短手アーム１０６の回動支持部１０６ｂおよび当該第４短手アーム１２３の回動支持部１２３ｂがギアカバー７０の仮想位置ＵＰ３および仮想位置ＵＰ４の近傍を回転しているときは、当該第３短手アーム１０６および当該第４短手アーム１２３の回転が把持部材ＨＱの矢印ＡＢ方向への移動に殆ど寄与しない。

【0097】

このため第３短手アーム１０６の回動支持部１０６ｂおよび第４短手アーム１２３の回動支持部１２３ｂが仮想位置ＵＰ３および仮想位置ＵＰ４の近傍を回転しているときには、把持部材ＨＱのピッチ円共通接線Ｌ１に沿った移動速度は非常に遅くなる。

【0098】

これに対して、第３短手アーム１０６および第４短手アーム１２３が矢印ＣＤ方向と水平になり、かつ、当該第３短手アーム１０６の回動支持部１０６ｂおよび当該第４短手アーム１２３の回動支持部１２３ｂがギアカバー７０の仮想位置ＨＰ３および仮想位置ＨＰ４の近傍を回転移動しているときには、当該第３短手アーム１０６および当該第４短手アーム１２３の回転が把持部材ＨＱの矢印ＡＢ方向への移動に大きく寄与する。

【0099】

このため第３短手アーム１０６の回動支持部１０６ｂおよび第４短手アーム１２３の回動支持部１２３ｂが仮想位置ＨＰ３および仮想位置ＨＰ４の近傍を回転移動しているときには、把持部材ＨＱのピッチ円共通接線Ｌ１に沿った移動速度は非常に速くなる。

【0100】

すなわち、リンク式電動グリッパ装置１００は、リンク式電動グリッパ装置１と同様に、例えば仮想位置ＵＰ３およびＵＰ４を回動支持部１０６ｂおよび回動支持部１２３ｂの回転始点とした場合、第３短手アーム１０６および第４短手アーム１２３の最大動作角度範囲を約３０度〜約１５０度とすると、仮想位置ＨＰ３および仮想位置ＨＰ４を中心とした約３０度〜約１２０度までの動作角度範囲で回転するのであれば、第３短手アーム１０６および第４短手アーム１２３の回転が把持部材ＨＱの矢印ＡＢ方向への移動にほぼリニアに伝達されることになる。

【0101】

したがって、第３短手アーム１０６および当該第４短手アーム１２３が仮想位置ＨＰ３および仮想位置ＨＰ４を中心とした約３０度〜約１２０度の動作角度範囲で回転すれば、把持部材ＨＱの変位がリニアになるので、この動作角度範囲で把持部材ＨＱの使用条件を設定することが望ましい。

【0102】

なお、リンク式電動グリッパ装置１と同様に、第３短手アーム１０６および第４短手アーム１２３が回転することにより把持部材ＨＱが移動する際の仕事率Ｐは、当該把持部材ＨＱの力Ｆおよび当該把持部材ＨＱの移動速度Ｖにより、上述した（式１）で表すことができるとともに、第３短手アーム１０６および第４短手アーム１２３が仮想位置ＵＰ３および仮想位置ＵＰ４の近傍を回転するときの把持部材ＨＱの仕事率Ｐ３（Ｐ３＝Ｆ３×Ｖ３）と、第３短手アーム１０６および第４短手アーム１２３が仮想位置ＨＰ３および仮想位置ＨＰ４の近傍を回転するときの把持部材ＨＱの仕事率Ｐ４（Ｐ４＝Ｆ４×Ｖ４）とは等しく、次の（式３）の関係を満たす。

【0103】

Ｐ３（Ｆ３×Ｖ３）＝Ｐ４（Ｆ４×Ｖ４）……………………………………………（式３）

【0104】

したがって、第３短手アーム１０６および第４短手アーム１２３が仮想位置ＵＰ３および仮想位置ＵＰ４の近傍を回転する場合、把持部材ＨＱの移動速度Ｖ３が遅くなるため把持部材ＨＱの力Ｆ３が大きくなり、第３短手アーム１０６および第４短手アーム１２３が仮想位置ＨＰ３および仮想位置ＨＰ４の近傍を回転する場合、把持部材ＨＱの移動速度Ｖ４が速くなるため把持部材ＨＱの力Ｆ４が小さくなる。

【0105】

かくして、第３短手アーム１０６および第４短手アーム１２３が仮想位置ＵＰ３および仮想位置ＵＰ４の近傍を回転する場合、すなわち第３短手アーム１０６、第４短手アーム１２３と、第３長手アーム１１２、第４長手アーム１２４とが第２の連結軸１３２を介して矢印ＡＢ方向に沿った直線に最も近くなる状態に伸ばされたとき、把持部材ＨＱの移動速度Ｖ３が遅くなるものの力Ｆ３が大きくなるため、把持部材ＨＲと把持部材ＨＱとの間のワーク把持部ＷＷＨＤの把持力が最も大きくなり、重たいワークを把持させるのに最適となる。

【0106】

一方、第３短手アーム１０６および第４短手アーム１２３がギアカバー７０の仮想位置ＨＰ３および仮想位置ＨＰ４の近傍を回転する場合、把持部材ＨＱの移動速度Ｖ４が速くなるものの力Ｆ４が小さくなるため、把持部材ＨＲと把持部材ＨＱとの間のワーク把持部ＷＷＨＤの把持力が小さくなり、軽いワークを把持させるのに最適となる。

【0107】

＜双ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置の効果＞
双ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置２００では、歯車１０に連結された第１アーム部５０および歯車２０に連結された第２アーム部６０が共通の把持部材ＨＲをピッチ円共通接線Ｌ１に沿って矢印ＡＢ方向へ水平移動させ得るリンク構造とするとともに、歯車１１０に連結された第３アーム部１５０および歯車１２０に連結された第４アーム部１６０が共通の把持部材ＨＱをピッチ円共通接線Ｌ１に沿って矢印ＢＡ方向へ水平移動させ得るリンク構造としたことにより、従来のような把持部材を直線摺動させるための直線ガイドが不要となり、その構成を簡素化および小型化することができる。

【0108】

また双ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置２００では、第１短手アーム６および第２短手アーム２３の最大動作角度範囲を約３０度〜約１５０度とし、かつ、第３短手アーム１０６および第４短手アーム１２３の最大動作角度範囲を約３０度〜約１５０度とし、歯車１０、２０、１１０および１２０の直径範囲近くまで把持部材ＨＲ、ＨＱのストローク範囲を拡げることができるので、従来のカム部材を用いた把持部材のストローク範囲が当該カム部材の半径範囲に制限されてしまうことに比べて大型化することなく把持部材ＨＲ、ＨＱのストローク範囲を延ばすことができる。

【0109】

さらに双ハンドタイプのリンク式電動グリッパ装置２００では、第１アーム部５０、第２アーム部６０、第３アーム部１５０および第４アーム部１６０の回動摺動部分からグリスや摩耗粉が出ることのない構造としたことにより、環境に優しくかつクリーンルーム等の使用条件の厳しい環境下において使用することが可能となる。

【0110】

＜他の実施の形態＞
なお、上述した実施の形態においては、第１短手アーム６、第２短手アーム２３、第３短手アーム１０６および第４短手アーム１２３の長さを歯車１０、２０、１１０および１２０の半径とほぼ等しい程度の長さにするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、歯車１０、２０、１１０および１２０の半径よりも長くしたり、短くするようにしても良い。

【産業上の利用可能性】

【0111】

本願発明の電動グリッパ装置は、ＦＡ組立工程における製品の自動組立、部品搬送、検査等において利用するようにした場合について述べた。しかしながら、これに限らず、食品トッピング工程、光学機器アライメント自動化工程、医療用および創薬市場のロボット先端グリッパに利用することが可能である。

【符号の説明】

【0112】

１、１００、２００…リンク式電動グリッパ装置、２…モータ、２ａ…モータ軸、１０、２０、１１０、１２０…歯車（同期歯車）、３、７０…ギアカバー、３ａ…収納部、３ｂ…突出部、４、３５、３６、１５１、１５２…ベアリング、６…第１短手アーム（短アーム）、６ｂ…回動支持部、７、２７、１０７、１２７…第１の連結軸、１２…第１長手アーム（長アーム）、１２ａ、１２ｂ…回動支持部、２３…第２短手アーム（短アーム）、２３ａ…歯車軸固定部、２３ｂ…回動支持部、２４…第２長手アーム（長アーム）、２４ａ、２４ｂ…回動支持部、３２、１３２…第２の連結軸、５０…第１アーム部、６０…第２アーム部、３８、３９…シール部材、１０６…第３短手アーム、１０６ａ、１０６ｂ…回動支持部、１１２…第３長手アーム、１１２ａ、１１２ｂ…回動支持部、１２３…第４短手アーム、１２３ａ…歯車軸固定部、１２３ｂ…回動支持部、１２４…第４長手アーム、１２４ａ、１２４ｂ…回動支持部、１５０…第３アーム部、１６０…第４アーム部、２００…リンク式電動グリッパ装置、ＨＲ、ＨＱ…把持部材、ＷＨＤ、ＷＷＨＤ…ワーク把持部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】