特表 2024-544884 産業用マニピュレータのための電動グリッパ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-05

(54)【発明の名称】産業用マニピュレータのための電動グリッパ

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20241128BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2024527285

(86)(22)【出願日】2022-10-28

(85)【翻訳文提出日】2024-07-08

(86)【国際出願番号】 IB2022060400

(87)【国際公開番号】W WO2023084350

(87)【国際公開日】2023-05-19

(31)【優先権主張番号】102021000028421

(32)【優先日】2021-11-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515189966

【氏名又は名称】ジマティック エセ．エッレ．エレ．

【氏名又は名称原語表記】ＧＩＭＡＴＩＣ Ｓ．ｒ．ｌ．

【住所又は居所原語表記】Ｖｉａ Ｅｎｚｏ Ｆｅｒｒａｒｉ ２／４ ２５０３０ Ｒｏｎｃａｄｅｌｌｅ （ＢＳ） Ｉｔａｌｉａ

(74)【代理人】

【識別番号】100109634

【弁理士】

【氏名又は名称】舛谷 威志

(74)【代理人】

【識別番号】100160831

【弁理士】

【氏名又は名称】大谷 元

(72)【発明者】

【氏名】イノセンツィ，ナザレノ

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS14

3C707BT01

3C707DS01

3C707ES03

3C707ET01

3C707ET08

3C707EU04

3C707EU07

3C707EU08

3C707EU12

3C707EU14

3C707EW14

3C707HS27

3C707KS24

3C707KV01

(57)【要約】

産業用マニピュレータ、特に透明または半透明の容器を検査する光学検査装置のためのグリッパが記載される。グリッパは、長手方向軸線を有する本体と、本体に拘束され、長手方向軸線の周りに回転可能な上側部分と、上側部分に回転を与えるアクチュエータと、上側部分に取り付けられ、対象物を持ち上げたり解放したりするために、互いに接近したり離間したりするように動くことが可能なジョーとを備える。上側部分の回転およびジョーの作動は、グリッパ自体に収容された同じ電動モータ、即ち単一のモータによって制御され、グリッパの外部の手段、例えば、グリッパが取り付けられた機器の駆動ベルトによって制御されるものではない。具体的には、電動モータが、長手方向軸線と同軸状に設けられて上側部分に接続された駆動シャフトに回転を与えることにより、グリッパの長手方向軸線の周りにジョーを回転させることができる。電動モータと駆動シャフトとによって形成される組立体は、互いに接近／離間させる動きをジョーに与えて、グリッパを開閉させるために、長手方向軸線に沿って並進可能である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

産業用マニピュレータ、特に透明または半透明の容器を検査する光学検査装置のためのグリッパ（１）であって、
長手方向軸線（Ｘ－Ｘ）を有し、外部装置に取り付け可能な本体（２）と、
前記本体（２）に拘束され、前記本体（２）に対して、前記長手方向軸線（Ｘ－Ｘ）の周りに回転可能な上側部分（４）と、
前記上側部分（４）に取り付けられ、対象物、特に容器を持ち上げたり解放したりするために、互いに接近したり離間したりするように、前記上側部分（４）に対して動くことが可能なジョー（６，７）と、
前記本体（２）に拘束された単一の電動モータ（１５）、ならびに前記長手方向軸線（Ｘ－Ｘ）と同軸状に設けられて前記電動モータ（１５）を前記上側部分（４）および前記ジョー（６，７）に接続する駆動シャフト（１４）を備えるアクチュエータ（１２）とを備え、
前記駆動シャフト（１４）は、前記電動モータ（１５）によって前記長手方向軸線（Ｘ－Ｘ）の周りに回転され、その結果、前記上側部分（４）を回転させ、
前記電動モータ（１５）と前記駆動シャフト（１４）とによって形成される組立体は、前記ジョー（６，７）を互いに接近させたり離間させたりする動きを与えるために、前記グリッパ（１）の外部の手段によって与えられる力に応じて、前記本体（２）に対し、前記長手方向軸線（Ｘ－Ｘ）に沿って変位可能である、
グリッパ（１）。

【請求項2】

前記上側部分（４）とは反対側で前記本体（２）に拘束された下側部分（５）を備え、前記電動モータ（１５）は、前記下側部分（５）に収容され、前記駆動シャフト（１４）は、前記本体（２）を貫通し、前記本体（２）の対応する座部（２'''）に摺動可能に収容される、請求項１に記載のグリッパ（１）。

【請求項3】

前記電動モータ（１５）の径方向寸法は、前記本体（２）の径方向寸法以下である、請求項１～２のいずれか１項に記載のグリッパ（１）。

【請求項4】

前記電動モータ（１５）は、前記駆動シャフト（１４）に結合された前記電動モータのシャフト（１５'）を備える、請求項１～３のいずれか１項に記載のグリッパ（１）。

【請求項5】

前記本体（２）は、少なくとも部分的に中空であり、前記電動モータ（１５）は、伸縮可能な結合によって前記本体（２）に拘束され、引っ込んだ駆動シャフト（１４）、および第１の位置にあるジョー（６，７）に対応した前記本体（２）内への最大挿入位置と、抜き出された駆動シャフト（１４）、および第２の位置にあるジョー（６，７）に対応した前記本体（２）内への最小挿入位置との間で移動可能である、請求項１～４のいずれか１項に記載のグリッパ（１）。

【請求項6】

前記駆動シャフト（１４）は、スライダとしても設定される楔状部分（１４'）を上端に備え、前記ジョー（６，７）は、前記長手方向軸線（Ｘ－Ｘ）に対して半径方向に動くことが可能であり、各々が傾斜面（６'，７'）を備え、前記傾斜面（６'，７'）が、前記楔状部分（１４'）に当接したままで、前記駆動シャフト（１４）の軸線方向変位に応答して前記楔状部分（１４'）を摺動するように意図されることによって、前記駆動シャフト（１４）の軸線方向変位が、前記ジョー（６，７）の半径方向変位を引き起こす、請求項１～５のいずれか１項に記載のグリッパ（１）。

【請求項7】

前記本体（２）に対する前記電動モータ（１５）の変位に対抗する弾性要素（１０）を備える、請求項１～６のいずれか１項に記載のグリッパ（１）。

【請求項8】

前記弾性要素（１０）は、螺旋ばねであり、前記螺旋ばねが、前記駆動シャフト（１４）に嵌合され、前記駆動シャフト（１４）を案内する前記本体（２）のブッシュ（２'''）の内側に収容され、前記駆動シャフト（１４）、前記螺旋ばね（１０）、および前記ブッシュ（２'''）は、同軸状となっている、請求項７に記載のグリッパ（１）。

【請求項9】

前記弾性要素（１０）は、予荷重が加えられ、前記ジョー（６，７）が持ち上げる部品に接するように閉じる動作に対応する方向に、前記電動モータ（１５）に力を常に加える、請求項７および８のいずれか１項に記載のグリッパ（１）。

【請求項10】

前記本体（２）に対する前記電動モータ（１５）の移動量（Ｈ）は、５ｍｍ～１５ｍｍ、好ましくは８ｍｍである、請求項１～９のいずれか１項に記載のグリッパ（１）。

【請求項11】

前記駆動シャフト（１４）は、中空であって、前記グリッパ（１）を貫通しており、前記電動モータ（１５）の基部（１８）から使用可能な第１の下部開口（１６）と、前記ジョー（５～７）の間の前記上側部分（４）で使用可能な上部開口（１７）とを備える、請求項１～１０のいずれか１項に記載のグリッパ（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、産業用マニピュレータ、特に製薬産業における容器検査装置のための電動式グリッパに関する。

【背景技術】

【0002】

産業オートメーションの分野では、物体を把持し、移動し、解放するためにマニピュレータと組み合わせたグリッパの使用が知られている。

【0003】

産業用マニピュレータのためのグリッパは、一般に、本体と、当該本体に取り付けられた２つ以上のジョーまたはグリッパフィンガとを備える。ジョーは、操作対象の物品に全く力を加えない開位置、即ち解放位置と、操作対象の物品に十分な力を加えて、つかんでいるときに部品が誤って解放されないようにする閉位置、即ち把持位置との間で、互いに離間したり接近したりするように動かすことができる。

【0004】

ジョーの動きは、グリッパの本体内に収容された電動モータなどの電動アクチュエータや、例えば、グリッパの本体内に収容されて圧縮空気が供給されるシリンダピストンシステムなどの空気圧式アクチュエータのいずれかを利用することによって達成される。

【0005】

製薬産業において容器の品質管理を行う検査装置に使用されるグリッパは、特別なケースである。これらの検査装置は、製造ラインに沿って配置された透明または半透明のバイアル、ボトル、容器を検査する光学検査装置であり、容器およびそれぞれの蓋の整合性の観点、ならびに内容物の量および純度の観点から、製造された容器の１００％の品質管理を行う。これらの検査装置では、複数のグリッパが互いに隣接した状態で、一列に、またはカルーセル構成に従って円形状に配置される。各グリッパは、容器を持ち上げ、容器自体の１つ以上の画像を撮影するカメラの前に容器を搬送し、画像が、何らかの異常を検出するためにコンピュータによって処理される。画像を撮影するために、ストロボ光がしばしば使用される。

【0006】

多くの場合、このタイプの検査装置では、グリッパがカルーセル構造上に配置されており、グリッパの従来の開閉動作に加え、グリッパは、検査対象の液体の容器内に一時的に渦を生成するために、グリッパ自体の長手方向軸線を中心とする回転が必要とされ、この長手方向軸線は、ピースが把持される軸線にも相当する。検査装置によって撮影された容器および渦の画像により、内容物中の不純物や、液体の量の過不足などといった異常を検出することが可能となる。

【0007】

グリッパは互いに隣接しており、利用可能な空間は最小限であるので、上述した検査装置では、アクチュエータを備えていないグリッパが好ましく、これはまさに、アクチュエータが、各グリッパの寸法、そして最終的には検査装置全体の寸法に悪影響を及ぼすからである。

【0008】

一般的に、検査装置に取り付けられたグリッパは、グリッパの本体の専用の座に摺動可能に取り付けられたステムを備えており、このステムは、検査装置の別の部材によって制御されるカムが加える力に応じ、遠位位置と近位位置との間で長手方向軸線に沿って移動可能となっている。具体的には、全てのグリッパに対して１つのカムが設けられる。本体に対するステムの位置により、グリッパのジョーの位置が一義的に定められ、即ち、グリッパのジョーの開閉が機械的に制御される。言い換えれば、容器の把持および解放は、各グリッパの摺動ステムに作用するカムによって制御され、適切なばね、またはそれ以外の付勢手段によって、ステムがジョーを閉じる初期位置に戻される。

【0009】

長手方向軸線の周りのグリッパの回転は、グリッパを回転継手で検査装置のカルーセル構造に取り付け、カルーセル構造に電動モータを配置し、駆動ベルトを用い、１つまたは複数のグリッパを同じ電動モータに接続することによって達成される。電動モータのプーリの回転は、ベルトによってそれぞれのグリッパの本体に伝達され、グリッパが、その長手方向軸線の周りに回転する。回転速度は、通常４００～８００ｒｐｍであるが、３０００ｒｐｍに達する場合もある。

【0010】

最終的に、容器の検査装置に使用されるグリッパは、ジョーを作動させるためにグリッパの本体に挿入された独自のアクチュエータを有していない点で、通常のグリッパとは異なり、検査装置、特にカルーセル構造に配置され、グリッパの一部ではないカムおよび電動モータ（ベルトによって接続される）に動作が依存する。

【0011】

検査装置の一例は、https://youtu.be/xC2ed0Tu2NUのリンクにおいてアクセス可能な映像で見ることができる。

【0012】

本出願人の名義で２０１９年８月２７日に出願されたＩＴ２０２０１９０００００２８７１には、産業用マニピュレータ、特に透明または半透明の容器を検査する光学検査装置のためのグリッパが記載されており、このグリッパは、
－ 長手方向軸線を有し、外部構造体に取り付け可能な本体と、
－ 前記本体に拘束され、前記本体に対して、前記長手方向軸線の周りに回転可能な上側部分と、
－ 前記長手方向軸線の周りに前記上側部分に回転を与える手段と、
－ 前記上側部分に取り付けられ、容器などの対象物を持ち上げたり解放したりするために、互いに接近したり離間したりするように、前記上側部分に対して動くことが可能なジョーと、
－ 前記ジョーの開閉動作を制御する手段とを備える。

【0013】

上側部分の回転は、グリッパの外部のベルトや、その他の手段によって与えられるのではなく、グリッパ自体に収容されたアクチュエータ、具体的には電動モータによって与えられる。より詳細には、グリッパが、グリッパの長手方向軸線上に配置された中空の駆動シャフトを備える。中空の駆動シャフトは、上側部材に接続されており、長手方向軸線に関して、電動モータが駆動シャフトに与える回転が、ジョーに伝達される。従って、グリッパの長手方向軸線は、ジョーの回転軸線でもある。ジョーの制御ロッドは、伸縮可能、即ち摺動可能に、駆動シャフトの内部に収容されており、ジョーを開かせる機能を精密に有する。

【0014】

駆動シャフトに対する制御ロッドの変位は、グリッパが取り付けられているバイアル検査装置のカムなど、グリッパの外部のアクチュエータによって与えられる。カムによって制御ロッドに加えられる力がなくなると、弾性部材により、ジョーが自動的に戻って閉じる。

【0015】

２００９年５月１５日にファーマメック（Pharmamech）名義で出願されたＩＴ１０２００９９０１７３２６４０（ＩＴ ＰＲ２０ ０９０ ０４０）には、品質管理専用の機械において、試験管またはバイアルを操作するために構成されたグリッパの２つの実施形態が記載され、特許請求されている。関連する図面を参照すると、両実施形態は、グリッパの軸線と同軸状に配置された電動モータおよびアクチュエータを備えており、これら電動モータおよびアクチュエータが、同軸状に配置された外側シャフト８および制御ロッド１０を制御する。外側シャフト８は中空であり、その中に制御ロッド１０が挿入されて入れ子式に摺動するようになっている。第１の実施形態において、外側シャフト８は、グリッパが閉じているときに、アクチュエータによって回転される駆動シャフトであり、試験管またはバイアルを回転させ、光学系を用いた検査を可能にする。グリッパが静止しているときに、制御ロッド１０が駆動され、即ち、ジョーを開き、試験管／バイアルを解放するために、駆動シャフト８に対して制御ロッド１０が並進される。第２の実施形態において、アクチュエータは、「回転アクチュエータデバイス」１４として示され、グリッパを開閉するための駆動シャフト８に対する並進動作と、試験管／バイアルを回転させるための回転運動との両方を受け得る制御ロッド１０にのみ作用し、駆動シャフト８はアイドル状態のままとなる。

【0016】

ＣＮ１１１１３５３には、開閉が軸線方向ステムによって制御される一方、軸線方向ステムがオフセットアクチュエータによって制御され、ベルトおよびプーリシステムによって回転が付与されるグリッパが記載されている。

【0017】

ＵＳ６５４４７９９には、ジョーを開閉するための長手方向ステムを有するグリッパシステムが記載されているが、このグリッパシステムは、グリッパを回転させるものではない。

【0018】

ＵＳ２００８００８５５０７には、３つのジョーを有した回転グリッパが記載されており、ジョーの開閉は、グリッパの回転を制御するのと同じ軸線方向モータによって制御されるが、ジョーの運動は、平歯車を用い、グリッパの軸線に並行な軸線の周りにジョーを回転させることによって達成される。

【0019】

ＵＳ２００９０１７９４４５には、２つのモータを備えたグリッパが記載されており、第１の回転モータは、図中に２０で示される中空の駆動軸に回転を与えることによってジョーを回転させ、第２のリニアモータは、図中に２２で示され、駆動軸２０に収容されてており、ジョーを開閉する伸縮プッシュロッドとして作用する。

【0020】

ＤＥ１０１２０９３９Ａには、２つの平行なジョーと電動アクチュエータとを有するグリッパが記載されている。ジョーを収容するグリッパの上側部分は、グリッパ本体に対して回転せず、グリッパの本体に固定される。グリッパの本体内に固定して収容された電動アクチュエータは、ジョーの開閉運動を与えるために、グリッパの長手方向軸線に沿った並進動作を受けることが可能な駆動シャフトを備える。

【0021】

その他の公知の解決策は、ＷＯ２０１５／０７０８３９、およびＵＳ４６０７８７３に開示されている。

【0022】

本出願人は、これら記載された検査装置を改良し、より簡単な構造にすることができると確信する。

【発明の概要】

【0023】

本発明の目的は、産業用マニピュレータのためのグリッパを提供することにあり、このグリッパは、電動式、即ち、上側部分の回転を与えるための独自の電動モータを備え、公知の解決策よりも単純な構造を有する。

【0024】

従って、本発明は、請求項１に記載のグリッパに関するものである。

【0025】

即ち、本発明は、産業用マニピュレータ、特に、透明または半透明の容器を検査する光学検査装置のためのグリッパに関するものであって、当該グリッパは、
長手方向軸線を有し、外部装置、特に光学検査装置に取り付け可能な本体と、
前記本体に拘束され、前記本体に対して、前記長手方向軸の周りに回転可能な上側部分と、
前記上側部分に取り付けられ、対象物、特に検査対象の容器を持ち上げたり解放したりするために、互いに接近したり離間したりするように、前記上側部分に対して動くことが可能なジョーと、
前記本体に拘束された単一の電動モータ、ならびに前記長手方向軸線と同軸状に設けられて前記電動モータを前記上側部分および前記ジョーに接続する駆動シャフトを備えるアクチュエータとを備える。電動モータと、グリッパの本体とは別個の構成要素であり、これは、機器へのグリッパの固定が、モータにおいてではなく、本体において行われることを意味する。

【0026】

駆動シャフトは、ジョーに回転を与えること、およびジョーを互いに接近／離間させて開閉させることという二重の機能を有する。

【0027】

長手方向軸線の周りのジョーの回転に関して、駆動シャフトは、電動モータによって長手方向軸線の周りに回転され、その結果、上側部分を回転させてジョーの回転を生じさせる。

【0028】

ジョーの互いに接近または離間する動きに関して、電動モータおよび駆動シャフトによって形成される組立体は、グリッパの外部の手段によって与えられる力、具体的には、検査装置、例えばカムによって与えられる力に応じて、本体に対し、長手方向軸線に沿って変位可能である。

【0029】

このような構成により、カルーセル構造には、複数のグリッパに接続するための電動モータおよび駆動ベルトを配置する必要がなくなるので、グリッパ駆動ベルトを用いずに、より簡易な検査装置を、よりコンパクトに構築することが可能である。

【0030】

更に、マニピュレータまたは（容器の）検査装置に、本発明による複数のグリッパを組み付けることにより、各グリッパを選択的に作動させることが可能であり、即ち、１つのグリッパを、その他のグリッパとは独立して回転させることが可能であって、このようなことは、グリッパの外部にある電動モータが、２つ、または３つ以上のグリッパ間で共有されて使用される場合には不可能である。

【0031】

提案する解決策により、グリッパおよびジョーの上側部分を回転させるために従来使用されていたような、ベルト駆動システムに対応する必要がなくなるので、マニピュレータまたは（容器の）検査装置のグリッパの交換が容易になる。

【0032】

更に、ベルトは、時間の経過と共に摩耗していき、それによってマニピュレータまたは検査装置に付着する粒子が放出されるため、駆動ベルトがないことで、より良好なレベルの清浄度を維持することができる。

【0033】

本明細書で提案するグリッパは、極めて単純な構造を有しており、低コストでの組み立ておよび保守を容易に行うことができる。ジョーを回転させる機能は、公知の技術による他の解決策においても提供されるように、電動モータに割り当てられるが、互いに接近／離間するジョーの動作には、第２のアクチュエータ、即ち専用のモータを必要としない。この動きは、実際には、回転を制御する同じ電動モータによって引き起こされる。電動モータは、ジョーの変位を制御する駆動シャフトに対し対応する移動を与えるために、グリッパの本体に対して軸線方向に移動可能である。電動モータの軸線方向の動きは、グリッパが取り付けられる検査装置、例えば専用のカムプッシャ要素などによって与えられる。これにより、グリッパの寸法を最小限に抑えることが可能となり、従って、検査装置のカルーセルに取り付けることができるグリッパの数を最大限にすることができる。

【0034】

いくつかの公知の解決策とは異なり、本明細書で提案するグリッパは、一方がジョーに回転を与え、他方がジョーの開動を制御するような同軸状の２つのシャフトの代わりに、単一の駆動シャフトを有する。本発明によるグリッパでは、単一の駆動シャフトが両方の機能を果たす。

【0035】

グリッパは、上側部分とは反対側で本体に拘束された下側部分を備え、電動モータは、下側部分に収容されるのが好ましい。駆動シャフトは、本体を貫通し、本体の対応する座部に摺動可能に収容される。このような構成により、ジョーとは反対側で、カムプッシャ要素が電動モータの基部に作用するように、グリッパを検査装置に配置することが可能となる。

【0036】

電動モータの径方向寸法は、本体の径方向寸法以下であるのが好ましく、特に、グリッパは、グリッパの全構成要素の中で最大径を有するものからなる本体を有して形成されるのが好ましい。

【0037】

好ましい実施形態において、グリッパの本体は、少なくとも部分的に中空であり、電動モータは、伸縮可能な、またはピストン状の結合によって本体に拘束され、引っ込んだ駆動シャフト、および第１の位置、例えば離間した／開いた位置にあるジョーに対応した本体内への最大挿入位置と、抜き出された駆動シャフト、および第２の位置、例えば接近した／閉じた位置にあるジョーに対応し、一部抜き出し位置とも定義可能な本体内への最小挿入位置との間で並進可能となっている。このような構成では、基本的に、電動モータとグリッパの本体とがシリンダピストン結合を構成する。

【0038】

駆動シャフトは、スライダとも呼称される楔状部分を上端に備えるのが好ましい。ジョーは、長手方向軸線に対して半径方向に動くことが可能であり、各々が傾斜面を備えており、この傾斜面は、駆動シャフトの楔状部分に当接したままで、駆動シャフトの軸線方向変位に応答して楔状部分を摺動するように意図されている。このようにして、即ち、傾斜面結合により、駆動シャフトの軸線方向変位が、ジョーの半径方向変位を引き起こす。

【0039】

上述したジョーの構成は、唯一可能なものではない。実際のところ、グリッパは、産業オートメーション用のグリッパの分野で公知の構成に従い、接近位置と離間位置との間で移動可能なジョー、または２つの位置の間で回転するジョーのいずれかを採用することによって形成することもできる。

【0040】

例えば、ジョーは、電動モータによって動かされる対応した推力要素によって加えられる推力により、開位置と閉位置との間で回動するカムであってもよい。言い換えれば、ジョーの動きは、角度変化があってもよいし、必ずしも直線的でなくてもよい。

【0041】

代替として、グリッパは、ジョーを直線的に移動させるためのラックアンドピニオン機構、または電動モータによって作動される、４バーリンク機構の形態などのレバー機構を用いて形成することができる。

【0042】

グリッパは、本体に対する電動モータの変位に対抗する弾性要素を備え、ジョーが、製造業者による選択位置（離間、接近）の１つに自動的に戻るようにするのが好ましい。通常、予荷重が加えられた弾性要素は、持ち上げる部品に接するように閉じるべくジョーを押す力を常に加えるのが好ましい。例えば、グリッパは、本体から抜き出された位置（または、その逆の位置）が、ジョーを互いに接近させ、部品に接するように閉じさせる位置に相当する場合、この位置に電動モータを常に押し付けるばねを有して形成することができる。

【0043】

寸法を最小限にし、構造を単純にするために、弾性要素を螺旋ばねとして、この螺旋ばねを、駆動シャフトに嵌合し、駆動シャフトのガイドとしても機能する本体ブッシュの内側に収容するのが好ましい。従って、この構成において、駆動シャフト、螺旋ばね、およびガイドのブッシュは同軸状となる。

【0044】

好ましい実施形態において、駆動シャフトは、中空となっていて、付属品に電力を供給するために、光ファイバまたは電線を内部に挿入可能となっている。駆動シャフトは、グリッパを貫通し、その両端が開口しており、電動モータの基部から使用可能な下側の第１の開口部と、ジョーの間の上側部分で使用可能な上側の開口部とを有する。

【図面の簡単な説明】

【0045】

本発明の更なる特徴および利点は、添付の図面を用い、例示のみを目的として、限定することなく示す、その好ましいが排他的ではない実施形態についての以下の詳細な説明を精査することで、より明白になるはずである。

【0046】

【図1】図１は、本発明に係るグリッパの分解立面図である。

【図2】図２は、図１に示すグリッパの長手方向軸線を含む平面で見た垂直断面図である。

【図3】図３は、図１に示すグリッパの斜視図である。

【図4】図４は、ジョーが互いに接近した、即ち閉じている状態の、図１に示すグリッパの垂直断面図である。

【図5】図５は、ジョーが離間した、即ち開いている状態の、図１に示すグリッパの垂直断面図である。

【図6】図６は、容器の検査装置のカルーセル構造に取り付けられた、本発明に係る２つのグリッパの斜視周方向断面図である。

【図7】図７は、容器の検査装置のカルーセル構造に取り付けられた、本発明に係る２つのグリッパの斜視図である。

【図8】図８は、本発明の代替の実施形態に係るグリッパの一部を示す立面部分断面図である。

【図9】図９は、本発明の更なる実施形態に係るグリッパの一部を示す立面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0047】

図１～図５は、本発明に係る産業用マニピュレータのためのグリッパの第１の実施形態１を示している。

【0048】

グリッパ１は、製薬産業で通常使用される透明または半透明の容器の検査装置におけるカルーセル構造の一部であるプレートなどの外部構造に取り付け可能な本体２を備える。図示する実施形態では、本体２が、２つの構成部材、即ち、ブッシュ２'と、外部構造に取り付け可能な部材２''とを備える。

【0049】

グリッパ１は、実質的に円筒形の２つの部材４'，４''によって形成される上側部分４と、本体２に対してこれとは反対側に配置された下側部分５とを備える。

【0050】

一般的に、グリッパは、３つなど、複数のジョーを備えていてもよく、図示する実施形態１では、上側部分４に、参照番号６，７で識別される２つのジョーがあり、部材４'の適合する座部（図１で見ることができる）の中で動くことが可能となっている。具体的には、ジョー６およびジョー７が、検査対象の容器を把持したり解放したりするために、互いに離間したり接近したりするように動くことが可能となっている。

【0051】

当業者であれば理解するように、グリッパ１の一部分を表す上側および下側という用語は、添付の図におけるグリッパ１の向きに基づいているが、グリッパ１の使用中、実際には上側部分４が下向きであってもよく、即ち、グリッパ１は、添付の図に示す状況とは逆さまに使用してもよい。

【0052】

より詳細には、ジョー６およびジョー７が、部品把持位置に対応した、グリッパ１の長手方向軸線Ｘ－Ｘに対して近位の位置と、部品解放位置に対応した、長手方向軸線Ｘ－Ｘに対して遠位の位置との間で半径方向に動くことが可能となっている。

【0053】

より詳細に説明するように、上側部分４は、本体２に対し、長手方向軸線Ｘ－Ｘの周りに回転可能である。そのため、上側部分４は、ベアリング８で支持されている。

【0054】

グリッパ１は、更に、単一の電動モータ１５を備えており、図示する実施形態では、この電動モータ１５が、下側部分５に拘束されている。電動モータ１５は、長手方向軸線Ｘ－Ｘ上に配置されたそれ自体のシャフト１５'を備える。グリッパは、電動モータ１５のシャフト１５'に接続された駆動シャフト１４を備え、グリッパ１全体を貫通する単一の駆動シャフト１４が構成されている。

【0055】

駆動シャフト１４は、構成部材１４'，１４''，１４'''（図１）を結合することによって形成され、第１の構成部材１４'は楔状となっている。

【0056】

ジョー６およびジョー７の作動は、グリッパ本体２の座部２'内に収容されている駆動シャフト１４によってなされ、接近した位置、即ち閉位置にあるジョー６，７に対応した遠位位置または抜き出し位置と、離間した位置、即ち開位置にあるジョー６，７に対応した近位位置または引っ込み位置との間で、長手方向軸線Ｘ－Ｘ上を摺動するようになっている。

【0057】

より詳細には、駆動シャフト１４が、弾性手段１０、例えば図に示すばね１０によって付勢されており、このばね１０が、駆動シャフト１４に嵌合されて、駆動シャフト１４が摺動可能に収容される座部を画定するブッシュ２'内に挿入されることにより、駆動シャフト１４は、グリッパ１の本体２に対して入れ子式に伸縮可能となっている。電動モータ１５および駆動シャフト１４を、本体２に対してジョー６およびジョー７に向けて移動させる力がなくなると、駆動シャフト１４は、弾性部材１０によって、その初期位置に自動的に戻される。

【0058】

駆動シャフト１４の上端は楔状となっており、これは、参照符号１４'によって示されて、ジョー６，７の間に挿入される部材であり、傾斜面によるスライダの機能を有した楔構造を有することを意味する。この部材１４'は、ジョー６とジョー７との間に挿入されて、それらを広げ、即ち、例えば、既に持ち上げている部品を解放するために、それらジョー６，７を開き、離間させた開位置にすることを意図するものである。この目的のために、ジョー６およびジョー７には、駆動シャフト１４の部材１４'に当接し、当該部材１４'上を移動するように意図された対応する傾斜面６'および傾斜面７'（図１）が設けられている（傾斜面結合）。

【0059】

互いに接近したり離間したりする動き、即ち開閉動作に関するジョー６，７の作動は、駆動シャフト１４をジョー６，７自体に向けて並進させることによって生じ、駆動シャフト１４の楔状端部１４'が、ジョー６，７の間に挿入されて、それらを広げ、例えば、それらジョー６，７を部品解放位置とする。

【0060】

駆動シャフト１４への推力は、電動モータ１５によって加えられ、この電動モータ１５は、後述するように、グリッパ１の本体２に対して軸線方向に移動可能となっている。そして、電動モータ１５は、外部手段により、長手方向軸線Ｘ－Ｘに沿って軸線方向に変位するように力を受ける。例えば、容器の検査装置において、外部手段は、検査装置のカムプッシャであり、図５に上向きの矢印および分岐する矢印で示すように、必要なときに電動モータ１５に推力を加える。電動モータ１５は、部分的にグリッパ本体２の内側に押し込まれ、従って、好ましくは５～１５ｍｍの範囲内、例えば８ｍｍの移動量Ｈ（図４および図５）が生じる。図示する実施形態において、電動モータ１５の軸線方向移動量Ｈは、駆動シャフト１４の軸線方向移動に対応しており、これは、これら２つの構成部材が、長手方向軸線Ｘ－Ｘ上で一緒に移動するからである。

【0061】

図５は、ジョー６，７が開いた状態にあるグリッパ１を垂直断面で示しており、モータ１５は、本体２内への最大挿入位置にあって、これは、移動量Ｈが最大であることを意味し、駆動シャフト１４は、広げられたジョー６，７の間に挿入されている楔状部材１４'に対応する完全に引っ込んだ位置にある。

【0062】

図４は、ジョー６，７が閉じた状態にあるグリッパ１を垂直断面で示しており、モータ１５は、本体２内への最小挿入位置にあって、これは、移動量Ｈがゼロであることを意味し、駆動シャフト１４は、ジョー６，７の間に挿入されていない楔形部分１４'に対応する完全に伸長した位置にあり、このときジョー６，７は、近位位置、即ち閉じた状態で共に接近したままとなる。より詳細には、外部のプッシャ部材によって付与される力がなくなると、弾性部材１０は、駆動シャフト１４をその初期位置に戻し、即ち楔状端部１４'が引っ込み、ジョー６，７は、近位位置、図示の例では部品把持位置に戻る。

【0063】

また、グリッパは、ジョー６，７を閉じるための弾性部材（図示されない）を備えていてもよい。ばね、または環状ガスケットなどの弾性部材は、２つのジョー６，７に係合して、ジョー６，７を互いに近づけようとする力、つまり、ジョー６，７を閉じようとする力を、ジョー６，７に常に加える。

【0064】

ジョー６，７は、部品を把持したり解放したりするための上述の半径方向運動だけでなく、長手方向軸線Ｘ－Ｘの周りの回転運動も可能となっている。このような動きは、駆動シャフト１４によって直接与えられ、駆動シャフト１４は、電動モータ１５によって回転され、その結果、グリッパ本体２に対して上側部分１４を回転させる。実際には、駆動シャフト１４の楔状部分１４'は、その形状のため、上側部分４の構成部材４'内で回転可能とはなっていない。

【0065】

図示のグリッパ１において、上側部分４は、ボールベアリング８によって本体２に支持されている。

【0066】

従って、電動モータ１５の作動により、グリッパ１の上側部分４は、長手方向軸線Ｘ－Ｘの周りに時計回りまたは反時計回りに回転する。容器の検査装置において、このような状態は、ジョー６，７が部品把持位置にあるとき、即ちジョーが共に接近しているときに生じる。

【0067】

電動モータ１５には、エンコーダを設けることが可能であり、この場合、エンコーダにより、シャフト１５'の回転速度の監視が可能となることで、この回転速度をフィードバック制御することができるようになり、更に、エンコーダにより、グリッパ１の上側部分４がとる角度位置をいつでも検出可能となることで、必要に応じ、持ち上げたり解放したりしようとする部品、または検査装置のその他の部分に対し、ジョー６，７を位置合わせすることが可能となる。

【0068】

ここで、電動モータ１５とグリッパ本体２との間の結合について、更に詳細に考察すると、この結合は、シリンダピストン形式で規定することができる。図を参照すると、実際に、本体２は中空であって、より正確には（倒立した）ソケット形状を有することが分かる。電動モータ１５は、当該モータの上部に、本体２に面したスカートを画定する円筒部１５'''を有している（これらの２つの構成部材は、互いに螺合する）。スカート部材１５'''は、その側面を貫通するスロット１９を有し、スロット１９は、本体２、特にソケット形状部材２'''と一体となるピン２０と係合し、電動モータ１５のリミットストップの境界を画定する。

【0069】

図４および図５に示すように、電動モータ１５のスカート部材１５'''は、本体２のソケット形状部材２'''内に摺動可能に挿入され、それによってピストン状結合またはシリンダピストン結合を形成する。駆動シャフト１４は、ブッシュ２'内に同軸状に挿入されており、ばね１０が駆動シャフト１４に嵌合されている。ピン２０は、電動モータ１５の軸線方向変位の２方向におけるリミットストップを画定する。

【0070】

図示するように、一般的には、特にモータ１５の径方向寸法が、グリッパ１の残りの部分の径方向寸法を超えない場合に、グリッパ１の内部に電動モータ１５を設けるのが有利である。実際、図示の例では、下側部分５が、グリッパ本体２と同じ外径を有しているため、一般に、電動モータ１５が収容される下側部分５の直径は、グリッパ本体２の直径以下であるのが好ましい。

【0071】

駆動シャフト１４は、中空であり、電動モータ１５の基部１８にある下部開口１６と、ジョー６とジョー７との間の上側部分４にある上部開口１７との間に延在するのが好ましい。特定の用途で必要とされる場合、光ファイバ、またはグリッパ１の付属品に電力を供給するため、もしくは、場合によっては、圧縮空気供給や空気吸引のための電線を、駆動シャフトを通して挿入することができる。

【0072】

公知の技術によるいくつかの解決策において設けられるような、駆動シャフト１４内の第２の同軸状シャフトが存在しないことに着目するのは有用であり、これにより、構造が大幅に単純化し、上述したような付属品のための空間を残しておくことができる。

【0073】

特に図６および図７を参照すると、容器の検査装置（図示せず）の同じ構造体２１に２つのグリッパ１を組み付けるための可能な方法が示されている。構造体２１は、より大きなカルーセル構造の一部分である。グリッパ１は並んでおり、ジョー６，７が直角に配向されて示され、即ち、構造体２１に対し、右側のグリッパ１は、接線方向に配向されたジョー６，７を有し、左側のグリッパ１は、半径方向に配向されたジョー６，７を有する。

【0074】

上述したように、グリッパ１は、本体２の部材２''において構造体２１にロックされており、従って、構造体２１に対して静止したままである。グリッパ１の上側部分４、および、それと共にジョー６，７は、各グリッパ１の電動モータ１５の作動によって、即ち、検査装置に接続される駆動ベルトを使用することなく、長手方向軸線Ｘ－Ｘの周りに回転可能である。

【0075】

上述の構成では、各グリッパ１の電動モータ１５を選択的に、かつ互いに独立して作動させることができることは明らかである。従って、グリッパ１のジョー６，７は、隣接するグリッパ１のジョー６，７とは独立して回転することができるが、これは、外部モータが対応する駆動ベルトを介して複数のグリッパを作動させ、共通のモータの作動によって当該モータに接続されている全てのグリッパの同時回転が得られるような既存の解決策には当てはまらない。

【0076】

上述したように、グリッパ１内の電動モータ１５の配置は、特に、図示するように、電動モータ１５の径方向寸法が、グリッパ１の残りの部分の径方向寸法を超えない場合に有利である。実際、図示する例では、下側部分５がグリッパの本体２と同じ外径を有する。

【0077】

特に、電動モータ１５が、グリッパ１の径方向寸法内に収まっているので、長手方向軸線Ｘ－Ｘに対する電動モータ１５の最小慣性モーメントが達成され、これにより、電動モータ１５の加速および減速の変化を、従来の解決策で可能なものよりも短くすることができる。

【0078】

各グリッパ１の動作サイクルは、以下のように説明することができる。

【0079】

－ 構造体２１に拘束された図示しないカムプッシャ要素を介し、電動モータ１５に上向きの力を加えることにより、電動モータ１５の並進運動が駆動シャフト１４に伝達される。
－ 楔状部分（スライダ）１４'と、それぞれの傾斜面とによって加えられる推力に応じて、ジョー６，７が広げられる。
－ 電動モータ１５に加えられる推力がなくなると、ばね１０が、電動モータ１５を本体２から抜き出された初期位置に戻し、ジョー６，７が、初期位置の閉位置とされる。
－ 上側部分４の回転、およびそれに伴うジョー６，７の回転は、駆動シャフト１４を用い、電動モータ１５によって与えられ、これにより、楔状部分１４'を介して上側部分４が回転駆動される一方、本体２およびブッシュ２'は静止したままとなる。
－ 電動モータ１５と本体２との間の相対回転を防止するために、本体２の部材２'''に拘束されて、電動モータ１５の部材１５'''のスロット１９内に挿入されたピン２０（回転防止）が使用される。

【0080】

図８は、本発明によるグリッパの別の実施形態の部分４の立面部分垂直断面図であり、ジョー６およびジョー７は、全体が参照番号２３で示されるラックアンドピニオン機構によって動かされる。

【0081】

駆動シャフト１４は、長手方向軸線Ｘ－Ｘとは同一平面にない回転軸線２６の周りに回転する歯車２５と噛み合う歯付き部分２４を有する。そして、歯車２５は、ジョー７の下面に形成されたラック２７と噛み合う。ジョー６にも同じ機構がある。

【0082】

図９は、本考案の更なる実施形態に係るグリッパの上側部分４の、長手方向軸線Ｘ－Ｘを含む平面で見た立面垂直断面図であり、ジョー６およびジョー７は、長手方向軸線Ｘ－Ｘとは同一平面にない回転軸線上で駆動シャフト１４およびジョー６，７のそれぞれに枢支されるレバー２８によって、駆動シャフト１４に接続されている。図示するように、レバー２８は互いに交差している。

【0083】

ジョー６、７の直線運動に代えて、グリッパ１は、長手方向軸線Ｘ－Ｘに直交する平面において、開位置と閉位置との間で回動可能なジョーを有して形成することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4-5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】