特許 6374303 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】6374303

(24)【登録日】2018年7月27日

(45)【発行日】2018年8月15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 20060101AFI20180806BHJP

【ＦＩ】

   B25J15/08 C

   B25J15/08 H

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-230463(P2014-230463)

(22)【出願日】2014年11月13日

(65)【公開番号】特開2016-93861(P2016-93861A)

(43)【公開日】2016年5月26日

【審査請求日】2017年5月1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】 藤井 浩介

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５１−０８７２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５５−１３４１８３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−２３８４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−２５６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−５９３９１（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】

モータの内蔵された本体部と、
前記本体部に設けられ、ワークを把持するための一対の把持部材と、
前記モータのモータ軸の先端に固定された、かさ歯車構造のモータギアと、
前記モータギアの回転中心軸と直交する回転中心軸を持ち、互いに対向配置された状態で前記モータギアとそれぞれ噛合され、当該モータギアの回転に応じて互いの回転方向が逆向きとなった状態で回転される、かさ歯車構造の第１ギアおよび第２ギアと、
前記第１ギアの第１ギア軸にその基端部が固定された第１駆動アームと、
前記第２ギアの第２ギア軸にその基端部が固定された第２駆動アームと、
前記本体部に固定された第１ステーと、
前記第１ステーと対向するように前記本体部に固定された第２ステーと、
前記第１ステーの先端部にその基端部が回動自在に支持された第１従動アームと、
前記第２ステーの先端部にその基端部が回動自在に支持された第２従動アームと
を備え、
前記第１駆動アームの先端部が前記一対の把持部材における一方の把持部材の基端部に回動自在に支持され、
前記第２駆動アームの先端部が前記一対の把持部材における他方の把持部材の基端部に回動自在に支持され、
前記一方の把持部材の基端部と前記第１ステーとの間には、前記第１駆動アームと平行な状態となるように前記第１従動アームの先端部が前記一方の把持部材の基端部に回動自在に支持され、
前記他方の把持部材の基端部と前記第２ステーとの間には、前記第２駆動アームと平行な状態となるように前記第２従動アームの先端部が前記他方の把持部材の基端部に回動自在に支持され、
前記第１ステーと前記第２ステーは、前記第１ギアおよび前記第２ギアを間に挟んで互いに向かい合うように前記本体部から突出し、前記第１ギア軸および前記第２ギア軸の軸線とは直交する方向に延びている
ことを特徴とする電動グリッパ装置。

【請求項2】

前記一方の把持部材および前記他方の把持部材は、前記第１ギアおよび前記第２ギアが互いに逆向きとなった状態で回転されることに応じて互いに近接する方向または互いに離反する方向へ移動される
ことを特徴とする請求項１に記載の電動グリッパ装置。

【請求項3】

前記第１ギアおよび前記第２ギアによる回転が前記一方の把持部材および前記他方の把持部材における互いに近接する方向または互いに離反する方向への移動に非線形変換される
ことを特徴とする請求項２に記載の電動グリッパ装置。

【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ために短く、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り、その直線ガイドには有限軌道方式および無限軌道方式の双方共に高精度な研削加工が要求され、その構成が複雑化するという問題があった。

【0007】

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、小型であり、かつ簡易な構成でありながら直線ガイドを用いることなく把持部材を移動させ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】

【0008】

かかる課題を解決するため本発明においては、モータ（１０）の内蔵された本体部（２）と、前記本体部（２）に設けられ、ワーク（５）を把持するための一対の把持部材（３、４）と、前記モータ（１０）のモータ軸（１０ａ）の先端に固定された、かさ歯車構造のモータギア（１１）と、前記モータギア（１１）の回転中心軸と直交する回転中心軸を持ち、互いに対向配置された状態で前記モータギア（１１）とそれぞれ噛合され、当該モータギア（１１）の回転に応じて互いの回転方向が逆向きとなった状態で回転される、かさ歯車構造の第１ギア（１２）および第２ギア（１３）と、前記第１ギア（１２）の第１ギア軸（１２ａ）にその基端部（１５ａ）が固定された第１駆動アーム（１５）と、前記第２ギア（１３）の第２ギア軸（１３ａ）にその基端部（１６ａ）が固定された第２駆動アーム（１６）と、前記本体部（２）に固定された第１ステー（１７）と、前記第１ステー（１７）と対向するように前記本体部（２）に固定された第２ステー（１８）と、前記第１ステー（１７）の先端部（１７ｂ）にその基端部（２１ａ）が回動自在に支持された第１従動アーム（２１）と、前記第２ステー（１８）の先端部（１８ｂ）にその基端部（２２ａ）が回動自在に支持された第２従動アーム（２２）とを備え、前記第１駆動アーム（１５）の先端部（１５ｃ）が前記一対の把持部材（３、４）における一方の把持部材（３）の基端部（３ａ）に回動自在に支持され、前記第２駆動アーム（１６）の先端部（１６ｃ）が前記一対の把持部材（３、４）における他方の把持部材（４）の基端部（４ａ）に回動自在に支持され、前記一方の把持部材（３）の基端部（３ａ）と前記第１ステー（１７）との間には、前記第１駆動アーム（１５）と平行な状態となるように前記第１従動アーム（２１）の先端部（２１ｃ）が前記一方の把持部材（３）の基端部（３ａ）に回動自在に支持され、前記他方の把持部材（４）の基端部（４ａ）と前記第２ステー（１８）との間には、前記第２駆動アーム（１６）と平行な状態となるように前記第２従動アーム（２２）の先端部（２２ｃ）が前記他方の把持部材（４）の基端部（４ａ）に回動自在に支持され、前記第１ステー（１７）と前記第２ステー（１８）は、前記第１ギア（１２）および前記第２ギア（１３）を間に挟んで互いに向かい合うように前記本体部（２）から突出し、前記第１ギア軸（１２ａ）および前記第２ギア軸（１３ａ）の軸線とは直交する方向に延びていることを特徴とする。

【0009】

また本発明において、前記一方の把持部材（３）および前記他方の把持部材（４）は、前記第１ギア（１２）および前記第２ギア（１３）が互いに逆向きとなった状態で回転されることに応じて互いに近接する方向または互いに離反する方向へ移動されることを特徴とする。

【0010】

さらに本発明において、前記第１ギア（１２）および前記第２ギア（１３）による回転が前記一方の把持部材（３）および前記他方の把持部材（４）における互いに近接する方向または互いに離反する方向への移動に非線形変換される。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、モータギア（１１）の回転により第１ギア（１２）および第２ギア（１３）が対向配置された状態で互いに逆方向に回転したとき、第１ギア（１２）にその基端部（１５ａ）が固定された第１駆動アーム（１５）と、第２ギア（１３）にその基端部（１６ａ）が固定された第２駆動アーム（１６）とが、それぞれ第１従動アーム（２１）および第２従動アーム（２２）を介して互いに近接または離反するように回転するため、当該第１駆動アーム（１５）に回動自在に支持された一方の把持部材（３）と、第２駆動アーム（１６）に回動自在に支持された他方の把持部材（４）とを互いに近接または離反するように移動させることができ、かくして小型であり、かつ簡易な構成でありながら直線ガイドを用いることなく把持部材（３、４）を直線的に移動させることのできる電動グリッパ装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施の形態における電動グリッパ装置の全体外観構成を示す外観図である。

【図2】本実施の形態における把持部材の駆動機構の構成を示す構成図である。

【図3】本実施の形態における把持部材のＸ軸方向およびＹ軸方向への移動量の算出に供する図である。

【図4】本実施の形態における把持力の説明に供する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

＜電動グリッパ装置の構成＞
図１および図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施の形態における電動グリッパ装置１は、本体部２と、一対の把持部材３、４とにより構成されている。

【0015】

本体部２は、その内部にステッピングモータ（以下、これをモータと呼ぶ。）１０等を収納し、その上端面に２本の直線状の溝２ａ、２ｂが互いに対向するように形成されている。

【0016】

一対の把持部材３、４は、当該本体部２の内部から溝２ａ、２ｂを貫通するように設けられた２本の腕部３ｂ、４ｂを有し、当該一対の腕部３ｂ、４ｂによって例えば円形状のワーク５を外側から挟み付けるように把持するものである。

【0017】

モータ１０のモータ軸１０ａの先端部には、かさ歯車でなるモータギア１１が固定されている。このモータギア１１には、当該モータギア１１の回転中心軸と直交する回転中心軸を持つかさ歯車でなる第１ギア１２、第２ギア１３が互いに対向配置された状態で噛合されている。この第１ギア１２および第２ギア１３は、互いに対向配置された状態でモータギア１１の回転に応じて同時に従動回転されるが、その際、第１ギア１２の回転方向と第２ギア１３の回転方向とは互いに逆向きになる。

【0018】

第１ギア１２には第１ギア軸１２ａが一体に固定されており、当該第１ギア軸１２ａが第１駆動アーム１５の円形状でなる基端部１５ａの貫通孔に嵌合固定されている。この第１駆動アーム１５は、その先端部にピン１５ｃが形成されている。

【0019】

同様に、第２ギア１３には第２ギア軸１３ａが一体に固定されており、当該第２ギア軸１３ａが第２駆動アーム１６の円形状でなる基端部１６ａの貫通孔に嵌合固定されている。この第２駆動アーム１６は、その先端部にピン１６ｃが形成されている。

【0020】

ここで、第１ギア１２の第１ギア軸１２ａに固定された第１駆動アーム１５および第２ギア１３の第２ギア軸１３ａに固定された第２駆動アーム１６は、第１ギア１２および第２ギア１３に固定された状態において、第１駆動アーム１５が把持部材３の設けられた矢印Ａ方向に指向されるとともに第２駆動アーム１６が把持部材４の設けられた矢印Ｂ方向に指向されている。

【0021】

一対の把持部材３、４は、矢印ＡＢ方向に沿って平行な正面視長方形状の基端部３ａ、４ａおよび当該基端部３ａ、４ａから直交する矢印ＣＤ方向に沿って鉛直に延びた腕部３ｂ、４ｂが一体となって形成されている。一対の把持部材３、４の基端部３ａ、４ａは本体部２の内部に収納されており、腕部３ｂ、４ｂだけが本体部２の内部から溝２ａ、２ｂを介して外部に露出されている。

【0022】

第１駆動アーム１５のピン１５ｃは、図中矢印Ａ方向側にある一方の把持部材３の基端部３ａの図中Ｂ方向寄りの貫通孔３ｈ１に対してすべり軸受け構造により回動自在に支持されている。同様に、第２駆動アーム１６のピン１６ｃは、図中矢印Ｂ方向側にある他方の把持部材４の基端部４ａの図中矢印Ａ方向寄りの貫通孔４ｈ１に対してすべり軸受け構造により回動自在に支持されている。

【0023】

ところで、本体部２には、矢印ＡＢ方向に沿って平行であり、第１ギア１２および第２ギア１３を間に挟んで互いに向かい合うように当該本体部２から突出した状態で固定された角柱状の第１ステー１７、第２ステー１８が設けられている。この第１ステー１７、第２ステー１８の先端部には、ピン１７ｂ、１８ｂが形成されている。

【0024】

第１ステー１７のピン１７ｂは、第１従動アーム２１の円形状でなる基端部２１ａの貫通孔にすべり軸受け構造により回動自在に支持されている。この第１従動アーム２１は、第１駆動アーム１５と同一長さであり、その先端部にピン２１ｃが形成されている。

【0025】

同様に、第２ステー１８のピン１８ｂは、第２従動アーム２２の円形状でなる基端部２２ａの貫通孔にすべり軸受け構造により回動自在に支持されている。この第２従動アーム２２は、第２駆動アーム１６と同一長さであり、その先端部にピン２２ｃが形成されている。

【0026】

第１従動アーム２１のピン２１ｃは、一方の把持部材３の基端部３ａにおける図中矢印Ａ方向寄りの貫通孔３ｈ２にすべり軸受け構造により回動自在に支持されている。同様に、第２従動アーム２２のピン２２ｃは、他方の把持部材４の基端部４ａにおける図中矢印Ｂ方向寄りの貫通孔４ｈ２に対して回動自在に支持されている。

【0027】

したがって、一対の把持部材３、４における基端部３ａ、４ａは、第１駆動アーム１５、第２駆動アーム１６と回動自在に連結されるとともに、第１従動アーム２１、第２従動アーム２２と回動自在に連結されている。

【0028】

ここで、把持部材３の基端部３ａにおける貫通孔３ｈ１と貫通孔３ｈ２との距離は、第１駆動アーム１５の基端部１５ａの貫通孔と第１従動アーム２１の基端部２１ａの貫通孔との距離と同じである。同様に、把持部材４の基端部４ａにおける貫通孔４ｈ１と貫通孔４ｈ２との距離は、第２駆動アーム１６の基端部１６ａの貫通孔と第２従動アーム２２の基端部２２ａの貫通孔との距離と同じである。

【0029】

これにより、一対の把持部材３、４における２つの基端部３ａ、４ａは、第１ステー１７、第２ステー１８に対して平行な状態を維持したまま支持されることになり、また、第１駆動アーム１５および第１従動アーム２１、第２駆動アーム１６および第２従動アーム２２についても互いに平行な状態を維持したまま支持されることになる。

【0030】

なお、この場合も、第１ステー１７のピン１７ｂに回動自在に支持された第１従動アーム２１および第２ステー１８のピン１８ｂに回動自在に支持された第２従動アーム２２は、第１従動アーム２１が把持部材３側の矢印Ａ方向に指向されるとともに第２従動アーム２２が把持部材４側の矢印Ｂ方向に指向されている。

【0031】

すなわち、把持部材３については、モータ１０のモータ軸１０ａの回転により第１ギア１２が回転された場合でも、第１駆動アーム１５、基端部３ａ、第１従動アーム２１による平行四辺形状態が維持されたままとなる。

【0032】

これにより把持部材３では、第１駆動アーム１５が第１ギア軸１２ａを回転中心として回動するとともに、第１従動アーム２１が基端部２１ａを回転中心として回動する際、第１駆動アーム１５と第１従動アーム２１との平行状態が維持され、第１駆動アーム１５の回動に追従して第１従動アーム２１が駆動される。なお、把持部材３では、第１ギア１２、第１駆動アーム１５、基端部３ａ、第１従動アーム２１および第１ステー１７により左側平行四辺形リンク機構が構成される。

【0033】

同様に、把持部材４については、モータ１０のモータ軸１０ａの回転により第２ギア１３が回転された場合でも、第２駆動アーム１６、基端部４ａ、第２従動アーム２２による平行四辺形状態が維持されたままとなる。

【0034】

これにより把持部材４では、第２駆動アーム１６が第２ギア軸１３ａを回転中心として回動するとともに、第２従動アーム２２が基端部２２ａを回転中心として回動する際、第２駆動アーム１６と第２従動アーム２２との平行状態が維持され、第２駆動アーム１６の回動に追従して第２従動アーム２２が駆動される。なお、把持部材４では、第２ギア１３、第２駆動アーム１６、基端部４ａ、第２従動アーム２２および第２ステー１８により右側平行四辺形リンク機構が構成される。

【0035】

ここで、図３に示すように、第２駆動アーム１６の腕長を「ｄ」、第２ステー１８の長手方向をｘ軸とし、把持部材４の腕部４ｂの長手方向をｙ軸とした場合、当該腕部４ｂのｘ軸方向への移動量ｘ１は、次の（式１）により表される。
ｘ１＝ｄ・cosθ…………………………………………………………………………（式１）

【0036】

また、腕部４ｂのｙ軸方向への移動量ｙ１は、次の（式２）により表される。なお、これは把持部材３の腕部３ｂについても同様である。
ｙ１＝ｄ・sinθ…………………………………………………………………………（式２）

【0037】

＜電動グリッパ装置の動作＞
このような構成の電動グリッパ装置１における一対の把持部材３、４によりワーク５を把持するときの動作について説明する。

【0038】

電動グリッパ装置１においては、ワーク５を一対の把持部材３、４により把持する場合、モータ１０のモータ軸１０ａの一方向への回転によりモータギア１１を介して対向配置された第１ギア１２、第２ギア１３が互いに逆方向に回転駆動される。例えば、第１ギア１２が図中時計周り（ＣＷ）方向へ回転されると、第２ギア１３が図中反時計周り（ＣＣＷ）方向へ回転される。

【0039】

このとき第１ギア１２には、第１駆動アーム１５が一体に固定されているため、当該第１ギア１２の図中時計周り方向への回転に伴って当該第１駆動アーム１５が図中時計周り方向へ回転される。同時に、第１従動アーム２１についても、把持部材３の基端部３ａおよび第１ステー１７に対して回動自在に支持されているため、第１駆動アーム１５と第１従動アーム２１との間の平行状態が維持されたまま、図中時計回り方向へ従動回転される。

【0040】

同様に、第２ギア１３についても、第２駆動アーム１６が一体に固定されているため、当該第２ギア１３の図中反時計周り方向への回転に伴って当該第２駆動アーム１６が図中反時計周り方向へ回転される。同時に、従動アーム２２についても、把持部材３の基端部３ａおよび第２ステー１８に対して回動自在に支持されているため、第２駆動アーム１６と第２従動アーム２２との間の平行状態が維持されたまま、図中反時計回り方向へ従動回転される。

【0041】

このように、第１駆動アーム１５と第１従動アーム２１との平行状態が維持されたまま、両者が同時に図中時計回り方向へ回転されると、把持部材３の腕部３ｂが直立状態を維持されたまま矢印Ｅ方向から矢印Ｆ方向へ円弧状（逆Ｕ字状）のカーブ（軌跡）を描きながらワーク５を挟み付ける方向（矢印Ｂ方向へ向かって）へ直線的に平行移動される。

【0042】

同様に、第２駆動アーム１６と第２従動アーム２２との平行状態が維持されたまま、両者が同時に図中反時計回り方向へ回転されると、把持部材４の腕部４ｂが直立状態を維持されたまま矢印Ｈ方向から矢印Ｇ方向へ円弧状（逆Ｕ字状）のカーブ（軌跡）を描きながらワーク５を挟み付ける方向（矢印Ａ方向へ向かって）へ直線的に平行移動される。

【0043】

この結果、電動グリッパ装置１では、一対の把持部材３、４の腕部３ｂ、４ｂを直線的にガイドする手段が存在しなくても、第１ギア１２および第２ギア１３の回転量に応じて当該腕部３ｂ、４ｂが互いに近づくように直線的に平行移動されるので、２本の腕部３ｂ、４ｂによりワーク５が挟み付けられて把持される。

【0044】

次に、電動グリッパ装置１において、一対の把持部材３、４により把持されたワーク５を解放するときの動作について説明する。この場合、モータ１０のモータ軸１０ａの他方向への回転によりモータギア１１を介して対向配置された第１ギア１２、第２ギア１３がワーク５を把持するときとは逆方向にそれぞれ回転駆動される。例えば、第１ギア１２が図中反時計周り（ＣＣＷ）方向へ回転されると、第２ギア１３が図中反時計周り（ＣＣＷ）方向へ回転される。

【0045】

このとき、第１ギア１２の図中反時計周り方向への回転に伴って第１駆動アーム１５が図中反時計周り方向へ回転される。同時に、第１従動アーム２１についても、第１駆動アーム１５と第１従動アーム２１との間の平行状態が維持されたまま、図中反時計回り方向へ従動回転される。

【0046】

同様に、第２ギア１３の図中時計周り方向への回転に伴って第２駆動アーム１６が図中時計周り方向へ回転される。同時に、第２従動アーム２２についても、第２駆動アーム１６と第２従動アーム２２との間の平行状態が維持されたまま、図中時計回り方向へ従動回転される。

【0047】

このように、第１駆動アーム１５と第１従動アーム２１との平行状態が維持されたまま、両者が同時に図中反時計回り方向へ回転されると、把持部材３の腕部３ｂが直立状態を維持されたまま矢印Ｆ方向から矢印Ｅ方向へ円弧状（逆Ｕ字状）のカーブ（軌跡）を描きながらワーク５を解放する方向（矢印Ａ方向へ向かって）へ直線的に平行移動される。

【0048】

同様に、第２駆動アーム１６と第２従動アーム２２との平行状態が維持されたまま、両者が同時に図中時計回り方向へ回転されると、把持部材３の腕部３ｂが直立状態を維持されたまま矢印Ｇ方向から矢印Ｈ方向へ円弧状（逆Ｕ字状）のカーブ（軌跡）を描きながらワーク５を解放する方向（矢印Ｂ方向へ向かって）へ直線的に平行移動される。

【0049】

この結果、電動グリッパ装置１では、一対の把持部材３、４の腕部３ｂ、４ｂを直線的にガイドする手段が存在しなくても、第１ギア１２および第２ギア１３の回転量に比例して当該腕部３ｂ、４ｂが互いに離れるように直線的に平行移動されるので、２本の腕部３ｂ、４ｂにより把持されていたワーク５が解放される。

【0050】

かくして電動グリッパ装置１では、モータ１０のモータ軸１０ａの回転によりモータギア１１を介して対向配置された第１ギア１２、第２ギア１３が互いに逆方向に回転駆動され、左側平行四辺形リンク機構については矢印Ｂ方向または矢印Ａ方向へ移動されるとともに、右側平行四辺形リンク機構については矢印Ａ方向または矢印Ｂ方向へ移動されるため、モータ軸１０ａの回転運動を左側平行四辺形リンク機構および右側平行四辺形リンク機構の軸対象運動に非線形変換することができる。

【0051】

ところで、把持部材３は、第１ギア１２と一体に固定された第１駆動アーム１５が当該第１ギア１２の回転量に応じて、当該腕部３ｂが矢印ＡＢ方向へ直線的に平行移動するが、第１駆動アーム１５が矢印ＡＢ方向と平行になるような第１ステー１７近傍の仮想位置Ｊ付近を回転しているときには、当該第１駆動アーム１５の回転量が腕部３ｂの矢印ＣＤ方向への移動には大きく寄与するものの、矢印ＡＢ方向への移動には殆ど寄与しないため、当該腕部３ｂの水平方向（矢印ＡＢ方向）の移動速度は遅い。

【0052】

同様に、把持部材４は、第２ギア１３と一体に固定された第２駆動アーム１６が当該第２ギア１３の回転量に応じて、当該腕部４ｂが矢印ＡＢ方向へ直線的に平行移動するが、第２駆動アーム１６が矢印ＡＢ方向と平行になるような第２ステー１８近傍の仮想位置Ｌ付近を回転しているときには、当該第２駆動アーム１６の回転量が腕部４ｂの矢印ＣＤ方向への移動には大きく寄与するものの、矢印ＡＢ方向への移動には殆ど寄与しないため、当該腕部４ｂの水平方向（矢印ＡＢ方向）の移動速度は遅い。

【0053】

これに対して、把持部材３、４は、第１および第２駆動アーム１５、１６が矢印ＣＤ方向と平行になるような仮想位置Ｋ付近を回転しているときには、当該第１および第２駆動アーム１５、１６の回転量が腕部３ｂ、４ｂの矢印ＡＢ方向への移動に大きく寄与するため、当該腕部３ｂ、４ｂの水平方向（矢印ＡＢ方向）の移動速度が速くなる。

【0054】

なお、把持部材４の腕部４ｂによるワーク５に対する把持力ｐは、図４に示すように、モータ１０により第２駆動アーム１６が回転するときの仮想円ＣＲの円周上の座標Ｐ（ｘ、ｙ）における接線力Ｆに等しいとみなすことができる。同様に、把持部材３の腕部３ｂによるワーク５に対する把持力についても、同様に考えることができる。

【0055】

ここで、第２駆動アーム１６の腕長を仮想円ＣＲの半径ｒ、第２ステー１８の長手方向をｘ軸とし、把持部材４の腕部４ｂの長手方向をｙ軸とした場合、原点座標Ｏ（０、０）および座標Ｐ（ｘ、ｙ）で示される腕長ｒの第２駆動アーム１６を回転駆動するモータ１０の角速度をω（ω＝ｄθ／ｄｔ）、トルクをτ、モータ１０の出力（仕事率）をｕとすると、このモータ１０の出力ｕは、次の（式３）により表される。
ｕ＝τ・ω…………………………………………………………………………………（式３）

【0056】

また、座標Ｐ（ｘ、ｙ）におけるモータ１０の出力ｕは、仮想円ＣＲの円周上の周速ｒωと接線力Ｆとの積であり、次の（式４）により表される。
ｕ＝Ｆ・ｒω………………………………………………………………………………（式４）

【0057】

この（式３）を（式４）に代入することにより、次の（式５）が導かれる。
τ・ω＝Ｆ・ｒω…………………………………………………………………………（式５）

【0058】

この（式５）を整理することにより、座標Ｐ（ｘ、ｙ）における接線力Ｆは、次の（式６）で表すことができ、この接線力Ｆを把持部材４の腕部４ｂによるワーク５に対する把持力ｐとみなすことができる。
Ｆ＝τ／ｒ…………………………………………………………………………………（式６）

【0059】

この接線力Ｆ（把持力ｐ）は、Ｘ成分ＦｘとＹ成分Ｆｙで表すことができ、次の（式７）で表される。
Ｆ＝Ｆｘ+Ｆｙ
＝Ｆ・ｓｉｎθ+Ｆ・ｃｏｓθ………………………………………………………（式７）

【0060】

これにより、Ｘ成分ＦｘおよびＹ成分Ｆｙは、（式６）および（式７）に基づいて次の（式８）および（式９）で表すことができる。
Ｆｘ＝（τ／ｒ）・ｓｉｎθ……………………………………………………………（式８）
Ｆｙ＝（τ／ｒ）・ｃｏｓθ……………………………………………………………（式９）

【0061】

したがって、図２に示した仮想位置Ｌ付近を第２駆動アーム１６が回転している場合、すなわち角度θ（図４）が０度に近い場合、接線力Ｆ（把持力ｐ）はＹ成分Ｆｙだけになり、腕部４ｂの矢印Ａ方向（ｘ軸方向）への把持力は小さくなる。

【0062】

一方、仮想位置Ｋ付近を第２駆動アーム１６が回転している場合、すなわち角度θ（図４）が９０度に近い場合、接線力Ｆ（把持力ｐ）はＸ成分Ｆｘだけになり、腕部４ｂの矢印Ａ方向（ｘ軸方向）への把持力は大きくなる。これは、把持部材４についても同様である。

【0063】

このように電動グリッパ装置１では、モータ１０のモータ軸１０ａの回転を、腕部３ｂ、４ｂによるワーク５に対する把持力ｐ、および、当該腕部３ｂ、４ｂの移動距離に非線形変換することができるので、ワーク５の大きさや重さに応じた最適な把持力ｐで当該ワーク５を把持することができる。

【0064】

＜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ステー１７、第２ステー１８が互いに対向し、かつ、一方の把持部材３の基端部３ａおよび他方の把持部材４の基端部４ａと第１ステー１７および第２ステー１８とが平行な状態で当該第１ステー１７および第２ステー１８が本体部２に固定され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、ステー１７、１８が互いに対向し、第１従動アーム２１、第２従動アーム２２を第１駆動アーム１５、第２駆動アーム１６とが平行な状態を維持するように回動自在に支持することができれば、第１ステー１７および第２ステー１８が平行な状態でなく傾斜した状態で本体部２に固定されていてもよい。

【0065】

また、上述した実施の形態においては、把持部材３、４の腕部３ｂ、４ｂによりワーク５を直接挟み付けることにより把持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、当該腕部３ｂ、４ｂの先端に当該腕部３ｂ、４ｂとは別構造の爪部をそれぞれ設け、当該爪部によりワーク５を挟み付けて把持するようにしてもよい。

【0066】

さらに、上述した実施の形態においては、第１駆動アーム１５のピン１５ｃと、把持部材３の基端部３ａにおける貫通孔３ｈ１とがすべり軸受け構造により回動自在に支持され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、すべり軸受け構造ではなく、玉軸受、磁性流体軸受等のその他種々の軸受け構造により回動自在に支持されるようにしてもよい。要は、回動自在に支持されている部分から摺動粉等の発生を抑制できればよいので、摺動粉等の発生に対応すべく回動部分にブーツやジャバラ等でカバーするようにしてもよい。なお、このことは、第１駆動アーム１５のピン１５ｃと、把持部材３の基端部３ａにおける貫通孔３ｈ１との関係だけではなく、第２駆動アーム１６のピン１６ｃと、把持部材４の基端部４ａにおける貫通孔４ｈ１との関係、第１従動アーム２１、第２従動アーム２２と把持部材３、４の基端部３ａ、４ａおよび第１ステー１７および第２ステー１８のピン１７ｂ、１８ｂとの関係においても同様である。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本願発明の電動グリッパ装置は、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】

【0068】

１……電動グリッパ装置、２……本体部、２ａ、２ｂ……溝、３、４……把持部材、３ａ、４ａ……基端部、３ｂ、４ｂ……腕部、１０……モータ、１０ａ……モータ軸、１１……モータギア、１２……第１ギア、１３……第２ギア、１２ａ……第１ギア軸、１３ａ……第２ギア軸、１５……第１駆動アーム、１５ａ……基端部、１５ｃ……ピン、１６……第２駆動アーム、１６ａ……基端部、１６ｃ……ピン、１７……第１ステー、１８……第２ステー、１７ｂ、１８ｂ……ピン、２１……第１従動アーム、２１ａ……基端部、２１ｃ……ピン、２２……第２従動アーム、２２ａ……基端部、２２ｃ……ピン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】