特開 2023-84723 グリッパ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023084723

(43)【公開日】2023-06-20

(54)【発明の名称】グリッパ

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20230613BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021198954

(22)【出願日】2021-12-08

(71)【出願人】

【識別番号】000104652

【氏名又は名称】キヤノン電子株式会社

(72)【発明者】

【氏名】白井 雅浩

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 博信

(72)【発明者】

【氏名】宮澤 知克

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707CY36

3C707DS02

3C707ES03

3C707ET08

3C707EU01

3C707EU18

3C707EV02

3C707EW14

3C707HS27

(57)【要約】

【課題】微細部品の自動組立に対応するため、小型のアクチュエータを使用することで、小さな把持力で対象物を把持することが可能なグリッパにおいて、グリッパ本体を小型化する。
【解決手段】対象物を把持する第１爪４及び第２爪５と、第１爪４が固定されハウジング７の内部を直動方向に移動する第１スライド部材１２と、第２爪５が固定されハウジング７の内部を直動方向に移動する第２スライド部材１３と、第１スライド部材１２を駆動する第１アクチュエータと、第２スライド部材１３を駆動する第２アクチュエータと、を備え、第１アクチュエータと第２アクチュエータを、第１爪４と第２爪５の移動方向に対して直交する方向にハウジング７内でオフセットしたことを特徴とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物を把持する第１爪及び第２爪と、
前記第１爪が固定されハウジングの内部を直動方向に移動する第１スライド部材と、前記第２爪が固定され前記ハウジングの内部を直動方向に移動する第２スライド部材と、
前記第１スライド部材を駆動する第１アクチュエータと、前記第２スライド部材を駆動する第２アクチュエータと、を備え、
前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータはそれぞれ、前記第１爪と前記第２爪の移動方向に対して直交する方向に前記ハウジング内でオフセットした位置にあることを特徴とするグリッパ。

【請求項2】

前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータは、前記ハウジング内部を仕切る壁部に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のグリッパ。

【請求項3】

前記第１スライド部材と前記第２スライド部材は、同一形状であり、前記ハウジングの下側に前記第１爪と前記第２爪の移動方向に対して平行かつ対向して配置されたリニアガイドを構成するリニアガイドブロックのうち、前記第１爪と前記第２爪の移動方向に対して直交に対向する一対の前記リニアガイドブロックにそれぞれ固定されている請求項１または２に記載のグリッパ。

【請求項4】

前記第１アクチュエータ及び第２アクチュエータは、リードスクリューのネジ部を回転駆動するモータであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のグリッパ。

【請求項5】

前記リードスクリューのネジ部に螺合されたナット部材が、前記第１スライド部材及び第２スライド部材と別部材として構成され、前記第１スライド部材及び第２スライド部材に固定されていることを特徴とする請求項４に記載のグリッパ。

【請求項6】

前記第１スライド部材と前記第２スライド部材とは、独立に移動が可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のグリッパ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主に微細部品や壊れやすい部品を把持するグリッパに関し、特に部品を把持した状態で位置決め可能なグリッパに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、壊れやすい部品を把持したり、把持力を微調整したりすることが可能なグリッパとして、把持部である左右２つの爪をそれぞれ独立に駆動できるようにしたグリッパが知られている。例えば、特許文献１では、互いに独立に運動可能な第１爪と第２爪をそれぞれ第１アクチュエータと第２アクチュエータで駆動制御することで、把持位置や把持力の調整を行う技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６２－１２０９９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、様々な製品の小型化に伴い、それらの製品を構成する微細部品の自動組立に対するニーズが高まっている。そのため、自動機やロボットに適用されるグリッパに関しても、把持する部品のサイズや小さな把持力に対応するため、小型化が求められている。

【0005】

特許文献１のグリッパは、第１爪と第２爪にそれぞれ係合するネジ軸とこれを回転駆動するそれぞれのモータが同一軸線上に配置されているため、各爪の可動範囲に対してモータを配置するためのスペースが増大し、グリッパ本体が大型化してしまう。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明に係るグリッパは、
対象物を把持する第１爪及び第２爪と、
前記第１爪が固定されハウジングの内部を直動方向に移動する第１スライド部材と、
前記第２爪が固定され前記ハウジングの内部を直動方向に移動する第２スライド部材と、
前記第１スライド部材を駆動する第１アクチュエータと、前記第２スライド部材を駆動する第２アクチュエータと、
を備え、
前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータはそれぞれ、前記第１爪と前記第２爪の移動方向に対して直交する方向に前記ハウジング内でオフセットした位置にあることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、グリッパ本体を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係るグリッパの全体を示す外観斜視図

【図2】グリッパの内部構成を示す斜視図

【図3】グリッパ内部の主要部のみを示す斜視図

【図4】リニアガイドの構成を示す斜視図

【図5】グリッパの内部構成を示す図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図ＡにおけるＡ－Ａ断面図、（Ｄ）は側面図ＢにおけるＢ―Ｂ断面図

【図6】スライド部材の構成を示す図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は分解斜視図

【図7】スライド部材のハウジングへの組込み方法を示す分解斜視図

【図8】グリッパ駆動部の配置構成を示す下面図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面に沿って、本発明に係るグリッパの一実施形態について説明する。本実施形態のグリッパは、一例として、自動機やロボットなどの製造装置のアーム先端に取り付けられ、製造装置に設けられた制御部によって制御されることで微細部品をグリップして製品に実装することを可能にするものに適用される。
＜実施形態＞

【0010】

図１は本発明に係るグリッパの全体を示す斜視図である。図２はグリッパの内部構成を示す斜視図である。図３はグリッパの内部の主要部のみを示す斜視図である。

【0011】

図１において、本発明の一実施形態のグリッパ１は、下カバー２と上カバー３によって収納される略直方体形状からなり、下カバー２の下方に把持部である第１爪４及び第２爪５が突出している。また、上カバー３の上方には配線用の接続コネクタ６が突出している。なお、図１に示すＸ、Ｙ、Ｚ方向を以下の説明において使用する。
図２及び図３において、グリッパ１の内部のハウジング７には、第１爪４と第２爪５をそれぞれ独立に駆動するための駆動部のうちの第１モータ１５(第１アクチュエータ)及び第２モータ１６(第２アクチュエータ)が収納支持されている。本実施形態における、第１爪４と第２爪５は、同一部品を左右対称に配置したものであり、第１爪４の駆動部の構成は、第２爪５の駆動部の構成と同様である。

【0012】

図２に示すハウジング７の下側には、一対のリニアガイド８が第１爪４と第２爪５の移動方向に対して平行かつＹ方向に対向して配置されている。図４はリニアガイド８の構成を示す斜視図である。一対のリニアガイド８のそれぞれは、レール８１と、レール８１を共用してレール８１に沿って直動方向に移動自在に係合支持された２つのリニアガイドブロック８２、８３によって構成されている。レール８１は、ハウジング７に形成された直線状の溝部７１、７２に沿って平行に配置され、それぞれハウジング７の溝部内に、レール８１に形成された貫通孔８１１を介して、外側からビス８４で固定されている。

【0013】

また、図２に示すようにハウジング７の上側には、プリント基板９が固定されている。プリント基板９の両面にはそれぞれ、配線用の接続コネクタ６を含む各種コネクタ及び、第１フォトインタラプタ１０、第２フォトインタラプタ１１が実装されている(いずれも図２に不図示)。

【0014】

第１爪４、第２爪５は、それぞれ第１スライド部材１２、第２スライド部材１３にビスで連結固定されている。なお、第１爪４及び第２爪５の形状は把持する対象物に応じて変更可能である。第１スライド部材１２と第２スライド部材１３は、同一形状であり、第１爪４と第２爪５の移動方向に対して直交する方向に対向する一対のリニアガイドブロック８２、８３にそれぞれ複数のビス１４(図５参照)で連結固定されている。

【0015】

図５はグリッパの内部構成を示す図で、(Ａ)は正面図、(Ｂ)は側面図、(Ｃ)は正面図ＡにおけるＡ－Ａ断面図、(Ｄ)は側面図ＢにおけるＢ－Ｂ断面図である。
図５に示すように、第１モータ１５及び第２モータ１６の出力軸１５１、１６１には、リードスクリューのネジ部１５２、１６２がそれぞれ一体に形成されている。また、モータのフランジ部１５３、１６３には、モータ固定用の取付孔が形成されている。出力軸１５１、１６１のリードスクリューのネジ部１５２、１６２には、第１ナット部材１７及び第２ナット部材１８に形成されたナット部がそれぞれ螺合している。第１ナット部材１７と第２ナット部材１８は同一形状であり、第１スライド部材１２、第２スライド部材１３と同様に、一対のリニアガイド８上に対向して配置されている。

【0016】

図６は第１スライド部材１２と第１ナット部材１７の構成を示し、(Ａ)は斜視図、(Ｂ)は分解斜視図である。第１スライド部材１２には、位置決め用のダボ１２１、１２２と、タップ穴１２３、１２４が設けられている。第１ナット部材１７には、ナット部１７１と、第１スライド部材１２のダボ１２１、１２２に対応する孔１７２、長孔１７３及びタップ穴１２３、１２４に対応するビス孔１７４、１７５が形成されている。また、第１フォトインタラプタ１０に対応する被検出部となる突起部１７６が一体に形成されている。第１スライド部材１２と第１ナット部材１７は、位置決めされた状態で、ビス１９により連結固定されている。第２スライド部材１３と第２ナット部材１８に関しても同様である。

【0017】

図５に示すように、第１モータ１５及び第２モータ１６は、ハウジング７の内部を仕切る中央壁部７３の異なる面側から所定の間隔を空けて、モータのフランジ部１５３、１６３の凸部１５４、１６４とそれぞれ嵌合する２つのモータ取付用貫通孔７４、７５に設けられている。この位置で第１モータ１５及び第２モータ１６は、フランジ部１５３、１６３のビス取付孔を介して、ハウジング７内にビスで固定されている。

【0018】

出力軸１５１、１６１の先端部は、ハウジング７のモータ取付用貫通孔７４、７５とそれぞれ同軸上に配置固定されたベアリング２１、２２を介して、回転自在に支持されている。さらに、出力軸１５１、１６１の先端には、ネジ部１５５、１６５が形成され、それぞれ六角ナット２３、２４と螺合している。これにより、六角ナット２３、２４は、ベアリング２１、２２の内輪に接触し、出力軸１５１、１６１は、スラスト方向の動きが規制され、スラストガタの発生を防止することができる。

【0019】

上述した構成に基づき、本実施形態のグリッパ１は、第１モータ１５及び第２モータ１６をそれぞれ回転駆動することで、第１爪４及び第２爪５の直動方向の移動（開閉動作）を独立に行うことが可能である。

【0020】

まず、第１モータ１５及び第２モータ１６をそれぞれモータの出力軸側から見て時計（ＣＷ）方向に回転させることにより、第１爪４及び第２爪５がそれぞれ外側（互いに離隔する方向）に移動する。図５(Ｄ)に示すように、第１スライド部材１２及び第２スライド部材１３に連結した第１ナット部材１７及び第２ナット部材１８の各突起部１７６、１８６が、第１フォトインタラプタ１０、第２フォトインタラプタ１１によって検知されることで、第１爪４及び第２爪５の原点基準位置が検知され、原点復帰動作が行われる。

【0021】

一方、第１爪４及び第２爪５の原点基準位置から、第１モータ１５及び第２モータ１６をそれぞれ反時計（ＣＣＷ）方向に回転させることにより、第１爪４及び第２爪５は、それぞれ内側（互いに接近する方向）に移動し、対象物を把持することが可能である。

【0022】

第１爪４及び第２爪５の可動範囲において、第１モータ１５及び第２モータ１６の回転方向や回転移動量をそれぞれ独立に制御することで、対象物の把持位置や把持力の調整を行うことが可能である。即ち、第１爪４と第２爪５で対象物を把持した状態で、各爪の位置を移動させることにより、対象物の位置を動かしたり、対象物に加わる爪の把持力の強さを調節したりすることができる。

【0023】

なお、各爪の位置制御は、ステッピングモータによるオープンループ制御を前提としているが、各モータの出力軸にエンコーダを設けて、該エンコーダにより各爪の位置を間接的に検出して位置決め制御を行うことも可能である。

【0024】

本実施形態のグリッパ１においては、図８のグリッパ駆動部の配置構成を示す下面図に示すように、第１爪４及び第２爪５の駆動手段である第１モータ１５及び第２モータ１６が、それぞれ、図８に示す爪の中心線（第１爪４、第２爪５のＹ方向における概略中心を通る線）から、爪の移動方向に対して直交するＹ方向にオフセットした位置に設置されている。

【0025】

第１モータ１５(第１アクチュエータ)及び第２モータ１６(第２アクチュエータ)は、ハウジング７の内部を仕切る中央壁部７３の異なる面側から配置されているため、換言すると、Ｙ方向において、一方のモータ１６又は１５と他方のモータの出力軸のリードスクリューのネジ部１５２又は１６２とが並ぶように配置されている。

【0026】

この構成により、第１爪４及び第２爪５が固定された第１スライド部材１２及び第２スライド部材１３の可動範囲を確保しつつ、ハウジング７内のスペースを有効に活用することでハウジング７の幅方向のサイズを削減し、グリッパ１をＸ方向に小型化することができる。

【0027】

なお、オフセットの方向は水平方向（Ｙ方向）に限らず、どの方向でも構わない。また、オフセットの量に関しては、第１爪４と第２爪５の形状を同じに設定できるため、同一であることが望ましいが、異なる量に設定しても良い。

【0028】

オフセットの方向を水平方向ではなくＺ方向にした場合、上述したように一方の駆動部ともう一方のリードスクリューのネジ部１５２又は１６２がＹ方向に並ぶことはないが、Ｚ方向にのみ広がるのでＸ方向とＹ方向に小型化することができる。

【0029】

本実施形態においては、ハウジング７の内部を仕切る中央壁部７３の両面に各モータを対向配置したが、中央壁部７３はハウジング７とは別部材であっても良い。また、１つの壁部の両面ではなく、互いに略平行に設けられた別々の壁部の外面側を基準にして対向配置しても良い。

【0030】

また、本実施においては、スライド部材とナット部材を別部材として構成しているが、第１スライド部材１２及び第２スライド部材１３を第１ナット部材１７及び第２ナット部材１８と一体化した形状として、第１スライド部材１２及び第２スライド部材１３にナット部を設けても良い。

【0031】

しかし、別部材とすることで、図７の分解斜視図に示すように、第１スライド部材１２をハウジング７に組込む際に、ハウジング７の下側の開口部７６に下方から真っすぐに挿入して、一対のリニアガイドブロック８２にビス１４で連結固定することができる。さらに、第１ナット部材１７をハウジング７の上側から開口部７６に真っすぐに差し込み、第１スライド部材１２と第１ナット部材１７に設けた位置決め手段（ダボ１２１、１２２と孔１７２及び長孔１７３）により位置決めした状態で、側面からビス１９によりビス固定する。第２スライド部材１３及び第２ナット部材１８に関しても同様である。

【0032】

このようにスライド部材とナット部材を別部材として構成することにより、グリッパ１の組立作業性が大幅に向上する効果がある。

【0033】

また、別部材とすることで、部材の中で太くなってしまう部分である、リードスクリューのネジ部１５２及び１６２の部分と、リニアガイドブロック８２及び８３に取り付ける部分を通すためにリニアガイド８間を大きく広げずにすむため、Ｙ方向に小型化できる。

【0034】

また、別部材とすることで、各部材に適した材質を選択することができる。例えば、スライド部材１２、１３の材質を剛性の高い金属とし、ナット部を備えたナット部材１７、１８の材質を摺動性の高い樹脂とすることが可能である。

【0035】

本実施形態においては、グリッパ１の第１爪４及び第２爪５を駆動する駆動手段として、モータの出力軸に一体に形成したリードスクリューのネジ部１５２、１６２と、これに螺合するナット部材による構成としているが、これに限らず、ミニチュアボールネジ等の直動機構や電動シリンダ、リニアボイスコイルアクチュエータ等のリニアアクチュエータでも良い。

【符号の説明】

【0036】

１ グリッパ
４ 第１爪
５ 第２爪
７ ハウジング
７３ 中央壁部
７６ 下側開口部
８ リニアガイド
８１ レール
８２、８３ リニアガイドブロック
１２ 第１スライド部材
１３ 第２スライド部材
１５ 第１モータ
１５２ リードスクリューのネジ部
１６ 第２モータ
１６２ リードスクリューのネジ部
１７ 第１ナット部材
１７１ ナット部
１８ 第２ナット部材
１８１ ナット部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】