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技術 電動ハンド装置

出願人 株式会社コマザワ技研
発明者 澤田謙橋口健二
出願日 2016年6月16日 (4年6ヶ月経過) 出願番号 2016-119444
公開日 2017年12月21日 (3年0ヶ月経過) 公開番号 2017-222002
状態 特許登録済
技術分野 マニプレータ
主要キーワード 仕様態様 渦巻き曲線 ベアリング押さえ 直線ガイド溝 多間接ロボット 鏡面対 電動ハンド トラックレール
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年12月21日)のものです。
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図面 (16)

課題

交換作業を必要とすることなく、多様な把持動作を実現可能な電動ハンド装置を提供する。

解決手段

レール(12b)に沿って移動すると、その移動方向と垂直な垂直方向へレール(21b)に沿って移動する第2基部(21)と、第1基部(12)のカムフォロア(12p)が貫通した状態で係合される第1ガイド溝(33)と、第1ガイド溝(33)と垂直な垂直方向へ延び、第2基部(21)のカムフォロア(21p)が貫通した状態で係合される第2ガイド溝(34)とを有する支持部材(30)と、第1ガイド溝(33)を貫通したカムフォロア(12p)が係合した状態で第1基部(12)を移動させる弧状の第1カム溝(53)および第2ガイド溝(34)を貫通したカムフォロア(21p)が係合した状態で第1基部(12)とは逆方向に第2基部(21)を移動させる弧状の第2カム溝(56)を持つディスク(50)と、ディスク(50)を正逆回転させる駆動機構(90)とを備える。

概要

背景

従来、電動ハンド装置は、モータ動力系、制御の信号系配線が多いため、ハンド部に回転用ロータリーユニット直結することが困難であり、多間接ロボットにおいて見られるように複雑な配線の引き回しが行われていた。

ハンド部の外側において複雑な配線の引き回しが存在すると、ハンド部の回転動作によって配線が切断されてしまう場合がある。このような事態を回避するため、ハンド部の回転可能範囲は大きな制約を受けている。そのため、回転可能範囲が制約されることなく、ハンド部の把持部材交換可能な構成のロボットハンドが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。

概要

交換作業を必要とすることなく、多様な把持動作を実現可能な電動ハンド装置を提供する。レール(12b)に沿って移動すると、その移動方向と垂直な垂直方向へレール(21b)に沿って移動する第2基部(21)と、第1基部(12)のカムフォロア(12p)が貫通した状態で係合される第1ガイド溝(33)と、第1ガイド溝(33)と垂直な垂直方向へ延び、第2基部(21)のカムフォロア(21p)が貫通した状態で係合される第2ガイド溝(34)とを有する支持部材(30)と、第1ガイド溝(33)を貫通したカムフォロア(12p)が係合した状態で第1基部(12)を移動させる弧状の第1カム溝(53)および第2ガイド溝(34)を貫通したカムフォロア(21p)が係合した状態で第1基部(12)とは逆方向に第2基部(21)を移動させる弧状の第2カム溝(56)を持つディスク(50)と、ディスク(50)を正逆回転させる駆動機構(90)とを備える。

目的

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、交換作業を必要とすることなく、多様な把持動作を実現可能な電動ハンド装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

ピン状のカムフォロアと一体に形成され、レールに沿って直線的に移動する第1ハンド基部と、ピン状のカムフォロアと一体に形成され、前記第1ハンド基部が移動する移動方向と垂直な垂直方向へレールに沿って直線的に移動する第2ハンド基部と、直線の溝状に形成され、前記第1ハンド基部の前記カムフォロアが貫通した状態で係合される第1直線ガイド溝と、前記第1直線ガイド溝と垂直な垂直方向へ直線の溝状に形成され、前記第2ハンド基部の前記カムフォロアが貫通した状態で係合される第2直線ガイド溝とを有するとともに、前記第1ハンド基部のレールおよび前記第2ハンド基部のレールをそれぞれ支持する支持部材と、前記第1直線ガイド溝を貫通した前記第1ハンド基部の前記カムフォロアが係合した状態で前記第1ハンド基部を移動させる弧状溝からなる第1カム溝、および、前記第2直線ガイド溝を貫通した前記第2ハンド基部の前記カムフォロアが係合した状態で前記第1ハンド基部とは逆方向に前記第2ハンド基部を移動させる弧状溝からなる第2カム溝が形成されたカムディスクと、前記カムディスクを正逆回転させる駆動機構とを備えることを特徴とする電動ハンド装置。

請求項2

前記支持部材は、当該支持部材の中心に設けられた貫通孔を有し、前記カムディスクは、当該カムディスクの中心に設けられた貫通孔と、前記カムディスクの前記貫通孔と連通するように固定された円筒部とを有し、前記支持部材の貫通孔と、前記カムディスクの貫通孔とが連通されることを特徴とする請求項1に記載の電動ハンド装置。

請求項3

前記第2カム溝は、前記第1カム溝よりも長く形成されていることを特徴とする請求項2に記載の電動ハンド装置。

請求項4

前記支持部材は、プーリを介して回転機構に連結され、当該回転機構により連続回転されることを特徴とする請求項1乃至3何れか一項に記載の電動ハンド装置。

技術分野

0001

本発明は、電動ハンド装置に関し、特に、製品自動組立部品自動加工部品搬送検査工程等において、ワークを把持して位置決めや測長、加工等を行うモータ駆動による電動ハンド装置に関する。

背景技術

0002

従来、電動ハンド装置は、モータ動力系、制御の信号系配線が多いため、ハンド部に回転用ロータリーユニット直結することが困難であり、多間接ロボットにおいて見られるように複雑な配線の引き回しが行われていた。

0003

ハンド部の外側において複雑な配線の引き回しが存在すると、ハンド部の回転動作によって配線が切断されてしまう場合がある。このような事態を回避するため、ハンド部の回転可能範囲は大きな制約を受けている。そのため、回転可能範囲が制約されることなく、ハンド部の把持部材交換可能な構成のロボットハンドが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。

先行技術

0004

特開2012−101316号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、この特許文献1のロボットハンドは、2つの爪部を有する把持部材を十字状の4方向に分かれたベースブロックにそれぞれ取り付けただけの構成であるため、何れの把持部材においてもベースブロック上で2つの爪部によりワークを挟み付けて把持するという同様の動きをするだけである。

0006

したがって、特許文献1のロボットハンドでは、把持対象であるワークのサイズが異なる場合や、ワークに対する把持方向を変更したい場合、ハンド本体部からハンド先端部を取り外して交換しなければならず、煩雑な交換作業が必要であった。

0007

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、交換作業を必要とすることなく、多様な把持動作を実現可能な電動ハンド装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するために、本発明は、ピン状のカムフォロア(12p)と一体に形成され、レール(12b)に沿って直線的に移動する第1ハンド基部(12)と、ピン状のカムフォロア(21p)と一体に形成され、前記第1ハンド基部(12)が移動する移動方向と垂直な垂直方向へレール(21b)に沿って直線的に移動する第2ハンド基部(21)と、直線の溝状に形成され、前記第1ハンド基部(12)の前記カムフォロア(12p)が貫通した状態で係合される第1直線ガイド溝(33)と、前記第1直線ガイド溝(33)と垂直な垂直方向へ直線の溝状に形成され、前記第2ハンド基部(21)の前記カムフォロア(21p)が貫通した状態で係合される第2直線ガイド溝(34)とを有するとともに、前記第1ハンド基部(12)のレール(12b)および前記第2ハンド基部(21)のレール(21b)をそれぞれ支持する支持部材(30)と、前記第1直線ガイド溝(33)を貫通した前記第1ハンド基部(12)の前記カムフォロア(12p)が係合した状態で前記第1ハンド基部(12)を移動させる弧状溝からなる第1カム溝(53)、および、前記第2直線ガイド溝(34)を貫通した前記第2ハンド基部(21)の前記カムフォロア(21p)が係合した状態で前記第1ハンド基部(12)とは逆方向に前記第2ハンド基部(21)を移動させる弧状溝からなる第2カム溝(56)が形成されたカムディスク(50)と、前記カムディスク(50)を正逆回転させる駆動機構(90)とを備えることを特徴とする。

0009

本発明において、前記支持部材(30)は、当該支持部材(30)の中心に設けられた貫通孔(31h)を有し、前記カムディスク(50)は、当該カムディスク(50)の中心に設けられた貫通孔(51h)と、前記カムディスク(50)の前記貫通孔(51h)と連通するように固定された円筒部(52)とを有し、前記支持部材(30)の貫通孔(31h)と、前記カムディスク(50)の貫通孔(51h)とが連通されるようにしてもよい。

0010

本発明において、前記第2カム溝(56L)は、前記第1カム溝(53)よりも長く形成されているようにしてもよい。

0011

本発明において、前記支持部材(30)は、プーリ(40)を介して回転機構に連結され、当該回転機構により連続回転されるようにしてもよい。

発明の効果

0012

本発明によれば、交換作業を必要とすることなく、多様な把持動作を実現可能な電動ハンド装置を実現することができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の一実施の形態に係る電動ハンド装置の組立状態における全体外観構成を示す斜視図である。
本発明の一実施の形態に係る電動ハンド装置の組立状態における全体外観構成を示す側面図および平面図である。
本発明の一実施の形態に係る電動ハンド装置の分解状態における全体外観構成を示す斜視図である。
本発明の一実施の形態に係る電動ハンド装置の分解状態における全体外観構成を示す側面図である。
本発明の一実施の形態に係る把持部材(スライドブロックおよびスライドユニット)の構造を示す斜視図である。
本発明の一実施の形態に係るガイドベースの構造を示す斜視図である。
本発明の一実施の形態に係るカムディスクの構造を示す斜視図である。
本発明の一実施の形態に係る電動ハンド装置のガイドベース、カムディスク、および、把持部材の係合状態の説明に供する斜視図である。
本発明の一実施の形態に係る把持部材のカムディスクの回転量に応じて水平把持部材が最も離間し、垂直把持部材が最も近接した最初の段階(1)を示す平面図である。
本発明の一実施の形態に係る水平把持部材が最も離間し、垂直把持部材が最も近接した最初の段階(1)を示す斜視図である。
本発明の一実施の形態に係るカムディスクの回転量に応じて水平把持部材が近接する一方、垂直把持部材が離間する際の中間の段階(2)を示す平面図である。
本発明の一実施の形態に係るカムディスクの回転量に応じて水平把持部材が最も近接する一方、垂直把持部材が最も離間する際の最後の段階(3)を示す平面図である。
本発明の一実施の形態に係る水平把持部材が最も近接し、垂直把持部材が最も離間した状態を示す斜視図である。
本発明の他の実施の形態に係るカムディスクの構造(1)を示す斜視図である。
本発明の他の実施の形態に係るカムディスクの構造(2)を示す斜視図である。

実施例

0014

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の形態をとり得る。

0015

<電動ハンド装置の全体構成>
まず、本発明の実施の形態に係る電動ハンド装置の全体構成を図1乃至図4に基づいて説明する。図1(A)および(B)は、電動ハンド装置の組立状態における全体外観構成を示す斜視図であり、図2(A)および(B)は、その側面図および平面図である。また、図3は、電動ハンド装置の分解状態における全体外観構成を示す斜視図であり、図4は、その側面図である。

0016

以下、説明の便宜上、図中矢印ab方向を水平方向とし、矢印a方向を左側、矢印b方向を右側と定義する。また、矢印ab方向(水平方向)と垂直な矢印cd方向を垂直方向とし、矢印c方向を上側(上方)、矢印d方向を下側(下方)と定義する。さらに、矢印ab方向(水平方向)および矢印cd方向(垂直方向)の双方と垂直な矢印ef方向を奥行方向とし、矢印e方向を手前側、矢印f方向を奥側と定義する。

0017

図1に示すように、電動ハンド装置1は、水平方向(矢印ab方向)に移動自在に設けられた1対の左側ハンド基部11および右側ハンド基部12(以下、これらを総称して水平ハンド基部10(11、12)ともいう。)と、これと垂直な垂直方向(矢印cd方向)に移動自在に設けられた1対の上側ハンド基部21および下側ハンド基部22(以下、これらを総称して垂直ハンド基部20(21、22)ともいう。)とを備え、水平ハンド基部10に装着されるハンド(図示せず)および垂直ハンド基部20に装着されるハンド(図示せず)によって、大きさや形状の異なるワーク(図示せず)に対する多様な把持動作等を実現可能とするものである。

0018

この電動ハンド装置1は、主に、第1ハンド基部としての水平ハンド基部10(11、12)、第2ハンド基部としての垂直ハンド基部20(21、22)、ガイドベース30、プーリ40、カム溝付きディスクプレート(以下、これをカムディスクという。)50(図3図4参照。)、フランジ付円筒部材60、ベアリング押え用フランジ付円筒部材70、中空シャフト80、駆動機構90を備えている。

0019

<ハンド基部の構成>
水平ハンド基部10の左側ハンド基部11および右側ハンド基部12、および、垂直ハンド基部20の上側ハンド基部21および下側ハンド基部22は、ガイドベース30に対する装着方向が異なるだけの全て同一構成である。このため、ここでは、例えば、右側ハンド基部12を例にとってその構成を説明し、他の説明を省略する。

0020

右側ハンド基部12は、ガイドブロック12a、トラックレール12b、スライドユニット12c、および、スライドブロック12dを備えている。同様に、左側ハンド基部11、上側ハンド基部21、および、下側ハンド基部22においても、ガイドブロック11a、21a、22a、トラックレール11b、21b、22b、スライドユニット11c、21c、22c、および、スライドブロック11d、21d、22dを備えている。

0021

ガイドブロック12aは、直方体形状を有するブロック状部材であり、プーリ40に組み込まれた状態で手前側(矢印e方向)に露出したガイドベース30の露出面30aに対して一体に取り付け固定される。トラックレール12bは、ガイドブロック12aの図中下側(矢印d方向)の面に当該ガイドブロック12aの長手方向に沿って一体に固定されている。

0022

スライドユニット12cは、その内部に転動体ボール)を保持した薄い直方体形状の移動部材である。スライドユニット12cは、トラックレール12bのレール溝と係合した状態でガイドブロック12aの長手方向へ往復動自在に移動する。

0023

スライドブロック12dは、スライドユニット12cの下側(矢印d方向)の面に載置された状態で一体に固定されている。スライドブロック12dは、スライドユニット12cよりも僅かに大きな直方体形状のブロック状部材である。

0024

図5に示すように、スライドブロック12dには、奥側(矢印f方向)の端面12dsから突出するように着脱自在に取り付けられた円柱形状のピン状部材からなるカムフォロア12pを備えている。すなわち、カムフォロア12pは、スライドブロック12dの端面12dsからガイドベース30の露出面30aに向かって突出している(図4参照。)。

0025

<ガイドベースの構成>
図6に示すように、支持部材としてのガイドベース30は、右側ハンド基部12のガイドブロック12aを露出面30a上に固定した状態で支持する有底円筒形状のベース部材である。なお、ガイドベース30は、図1に示したように、右側ハンド基部12のガイドブロック12aだけではなく、他のガイドブロック11a、21a、および、22aについても露出面30a上に固定した状態で支持する。

0026

ガイドベース30は、露出面30aの中心部分から奥側(矢印f方向)へ向かって突出した円筒状軸部31(図4参照。)を備えている。円筒状軸部31には、その中央に所定径の貫通孔31hが形成されている。

0027

また、ガイドベース30は、当該貫通孔31hを中心として、矢印ab方向(水平方向)に第1直線ガイド溝としての左側直線ガイド溝32および右側直線ガイド溝33、矢印cd方向(垂直方向)に第2直線ガイド溝としての上側直線ガイド溝34および下側直線ガイド溝35を有している。

0028

これら4つの直線ガイド溝32〜35は、左側ハンド基部11、右側ハンド基部12、上側ハンド基部21、下側ハンド基部22のカムフォロア11p、12p、21p、22pの直径よりも僅かに大きな溝幅を有している。

0029

また、4つの直線ガイド溝32〜35の溝長は、左側ハンド基部11、右側ハンド基部12、上側ハンド基部21、下側ハンド基部22のストローク長に対応して設定されている。この場合、4つの直線ガイド溝32〜35の溝長は全て同じである。ただし、これに限るものではない。

0030

<プーリの構成>
プーリ40は、図示しない回転機構によりベルトを介して手前側(矢印e方向)から視て時計回り方向(CW)、または、反時計回り方向(CCW)へ回転駆動される円筒状部材であり、ガイドベース30の外径とほぼ同一の内径を有している。

0031

プーリ40は、その内周面とガイドベース30の外周面とを密着させた状態で当該ガイドベース30を一体に固定する。この場合、ガイドベース30の奥側(矢印f方向)の端部がプーリ40から飛び出した状態となり(図2参照。)、かつ、ガイドベース30の露出面30aがプーリ40の手前側(矢印e方向)に露出した状態となる(図1参照。)。プーリ40の回転とともにガイドベース30および左側ハンド基部11、右側ハンド基部12、上側ハンド基部21、下側ハンド基部22が一体となって回転される。

0032

<カムディスクの構成>
カムディスク50は、図7(A)および(B)に示すように、ガイドベース30の円筒状部分の内径よりも僅かに小さな外径を有する円盤状部材であり、円盤部51と円筒部52とを備えている。円盤部51は、円盤面51aの中心に所定径の貫通孔51hを有している。

0033

円盤部51は、貫通孔51hを中心として、当該貫通孔51hの中心近傍から緩やかな弧を描きながら外周側へ向かって弧状に延びる4個の弧状溝からなるカム溝53〜56を備えている。この場合、4個のカム溝53〜56は、全て同じ曲率および同じ溝長に形成されたアルキメデス渦巻き曲線からなる。

0034

また、カム溝53〜56においては、カム溝53とカム溝56とが鏡面対象に配置され、カム溝54とカム溝55とが鏡面対象に配置されている。同様に、カム溝53とカム溝54とが鏡面対象に配置され、カム溝56とカム溝55とが鏡面対象に配置されている。このように、隣り合うカム溝同士は互いに鏡面対象に配置されている。

0035

また、カム溝53の溝外周側端部と、カム溝54の溝外周側端部とが互いに近づくような形状の弧状溝となっており、カム溝55の溝外周側端部と、カム溝56の溝外周側端部とが互いに近づくような形状の弧状溝となっている。また、カム溝53の溝外周端部とカム溝56の溝外周端部とが互いに離間するような形状の弧状溝となっており、カム溝54の溝外周端部とカム溝55の溝外周端部とが互いに離間するような形状の弧状溝となっている。

0036

言い換えると、カム溝56は、カムディスク50の貫通孔51hの中心近傍の溝内周端部から他方の溝外周端部を視た場合に、外周側に膨らむようななり状である。カム溝53は、カムディスク50の貫通孔51hの中心近傍の溝内周端部から他方の溝外周端部を視た場合に、外周側に膨らむような弓なり状である。カム溝55は、カムディスク50の貫通孔51hの中心近傍の溝内周端部から他方の溝外周端部を視た場合に、外周側に膨らむような弓なり状であり、カム溝54についても、カムディスク50の貫通孔51hの中心近傍の溝内周端部から他方の溝外周端部を視た場合に、外周側に膨らむような弓なり状である。

0037

ここで、水平ハンド基部10の左側ハンド基部11および右側ハンド基部12を移動させるため、円盤部51の円盤面51aにおいて対角線上に位置する第1カム溝としての1対のカム溝53、55が用いられる。また、垂直ハンド基部20の上側ハンド基部21および下側ハンド基部22を移動させるため、円盤部51の円盤面51aにおいて対角線上に位置する第2カム溝としての1対のカム溝54、56が用いられる。

0038

具体的には、例えば、1対のカム溝55、53に対して左側ハンド基部11および右側ハンド基部12のカムフォロア11p、12pが係合され、1対のカム溝56、54に対して上側ハンド基部21および下側ハンド基部22のカムフォロア21p、22pが係合される。ただし、これに限るものではなく、垂直ハンド基部20を移動させるために1対のカム溝55、53を用いるとともに、水平ハンド基部10を移動させるために1対のカム溝56、54を用いても構わない。

0039

1対のカム溝55、53は、左側直線ガイド溝32および右側直線ガイド溝33を貫通した左側ハンド基部11のカムフォロア11pおよび右側ハンド基部12のカムフォロア12pが係合した状態で当該左側ハンド基部11および当該右側ハンド基部12を移動させるために用いられる。

0040

また、1対のカム溝56、54は、上側直線ガイド溝34および下側直線ガイド溝35を貫通した上側ハンド基部21のカムフォロア21pおよび下側ハンド基部22のカムフォロア22pが係合した状態で、左側ハンド基部11および右側ハンド基部12とは逆方向かつ同時に上側ハンド基部21および下側ハンド基部22を移動させるために用いられる。

0041

円筒部52は、手前側(矢印e方向)から奥側(矢印f方向)へ向かってガイドベース30の円筒状軸部31よりも長く突出している。円筒部52には、ガイドベース30の円筒状軸部31よりも大きな内径を有する所定径の貫通孔52hが形成されている。円盤部51の貫通孔51hと、円筒部52の貫通孔52hとは連通している。

0042

円筒部52の貫通孔52hには、図4に示すように、複数の軸受112、および、スペーサリング113等を含む軸受部110が取り付けられる。軸受部110の軸受112およびスペーサリング113の内径は、ガイドベース30の円筒状軸部31の外径と同一である。したがって、カムディスク50の円筒部52は、ガイドベース30の円筒状軸部31に対して軸受部110を介して回動自在に支持される。

0043

<フランジ付円筒部材の構成>
フランジ付円筒部材60(図4参照。)は、カムディスク50の円筒部52を収納可能な軸線x方向の長さを有する円筒部61と、当該円筒部61の奥側(矢印f方向)の端部に当該円筒部61と一体形成されたフランジ部62とを備えている。

0044

円筒部61の内周面には、3個の軸受からなる軸受部120が取り付けられる。したがって、フランジ付円筒部材60は、円筒部61に取り付けられた軸受部120を介してカムディスク50の円筒部52に対して回転自在に支持される。

0045

<ベアリング押え用フランジ付円筒部材の構成>
ベアリング押え用フランジ付円筒部材70は、軸受部120の各軸受の外径と同一の外径を有し、かつ、フランジ付円筒部材60の円筒部61の内径と同じ直径の外径を有する円筒部71と、当該円筒部71の奥側(矢印f方向)の端部に当該円筒部71と一体形成されたフランジ部72とを備えている。

0046

ベアリング押え用フランジ付円筒部材70は、フランジ付円筒部材60のフランジ部62の奥側(矢印f方向)の面62aと、フランジ部72の手前側(矢印e方向)の面72aとが当接するように、円筒部61に円筒部71が嵌合されて固定される。すなわち、ベアリング押え用フランジ付円筒部材70はフランジ付円筒部材60と一体化される。この場合、ベアリング押え用フランジ付円筒部材70の円筒部71がフランジ付円筒部材60に取り付けられた軸受部120の軸線x方向へのがたつきを規制するベアリング押さえとしての役割を持つ。

0047

<中空シャフトの構成>
中空シャフト80は、全体円筒状の円筒部81と、当該円筒部81の軸線x方向の中央よりも僅かに手前側(矢印e側)の位置に、カムディスク50の円筒部52よりも僅かに大きな外径のフランジ部82を備えている。フランジ部82の外径は、ベアリング押え用フランジ付円筒部材70の円筒部71の内径およびフランジ付円筒部材60の円筒部61の内径よりも小さく形成されている。

0048

中空シャフト80の組み込み時、当該中空シャフト80のフランジ部82の手前側(矢印e方向)の端面82aと、カムディスク50の円筒部52の奥側(矢印f方向)の端面52aとが当接され、その状態でネジにより両者が一体に固定される。

0049

<駆動機構の構成>
図3および図4に示すように、駆動機構90は、かさ歯車保持部材91、ラック92、ピニオン93、かさ歯車94、ガイド棒95、連結ブラケット96、ホルダ97、および、ベアリング押さえ98を備えている。

0050

かさ歯車保持部材91は、略コ字状の部材からなり、その中央の本体部91a、第1腕部91b、および、第2腕部91cを備えている。かさ歯車保持部材91は、本体部91aの中央部分において中空シャフト80と一体に結合されている。本体部91aは、中央部分において図示しない貫通穴を有し、中空シャフト80の円筒部81の貫通穴と連通している。本体部91aの中空シャフト80と背向する位置には、かさ歯車94の第2歯車94bが一体に固定されている。第2歯車94bは、貫通穴を有し、本体部91aの貫通穴、および、中空シャフト80の円筒部81の貫通穴と連通している。

0051

かさ歯車保持部材91における第1腕部91bの先端部には、貫通穴91bh(図4参照。)が形成されており、当該貫通穴91bhを介してかさ歯車94の第1歯車94aおよびピニオン93が第1腕部91bに対して回転自在に軸支されている。第1歯車94aとピニオン93とは一体に連結されている。

0052

かさ歯車保持部材91における第2腕部91cの略L字状に折り曲げられた先端部の貫通穴91ch(図3参照。)には、ラック92の長手方向に沿った所定長さのガイド棒95を挿通および摺動自在に支持している。ガイド棒95の一方の先端95aは、連結ブラケット96と一体に固定されている。

0053

連結ブラケット96は、板状の本体96aおよび円筒部96tからなり、本体96aの中央に貫通穴96hを有している。連結ブラケット96は、本体96aにおける第1腕部96bの先端部において、ラック92の先端軸92aを把持した状態で一体に固定している。また、連結ブラケット96は、本体96aにおける第2腕部96cの先端部においてガイド棒95の先端95aを把持した状態で一体に固定している。すなわち、連結ブラケット96は、ラック92およびガイド棒95と一体化されていることにより、当該ラック92とピニオン93とが噛合した状態を維持するように構成されている。連結ブラケット96の円筒部96tは、ベアリング99を介してホルダ97の貫通穴97hに軸支されている。

0054

ホルダ97は、略L字状部材であり(図1参照。)、貫通穴97hにベアリング99を介して連結ブラケット96の円筒部96tを軸支するとともに、図示しないボールねじナット部材と一体に固定されている。ベアリング押さえ98は、連結ブラケット96の円筒部96tに取り付けられるとともに、ホルダ97のベアリング99の軸線x方向へのがたつきを規制する。

0055

このような構成の駆動機構90は、図示しないボールねじのナット部材に連結されたホルダ97が軸線x方向に沿って移動することに伴って、連結ブラケット96およびラック92がガイド棒95に沿って移動する。ラック92の移動に応じて、ピニオン93が回転し、そのピニオン93の回転とともにかさ歯車94の第1歯車94aの回転が第2歯車94bに伝達される。

0056

この場合、駆動機構90が奥側(矢印f方向)または手前側(矢印e方向)に移動すると、かさ歯車94の第2歯車94bが回転するので、中空シャフト80を手前側(矢印e方向)から視て時計回り方向(CW方向)、または、反時計回り方向(CCW方向)に回転させる。

0057

また、駆動機構90は、ベアリング99を介して連結ブラケット96をホルダ97に回転自在に軸支しているので、プーリ40がベルトを介して連続回転された場合でも、当該プーリ40から連結ブラケット96までの部分を一体として回転させることが可能となる。

0058

<ハンド基部、ガイドベース、および、カムディスクの係合状態>
このような構成の電動ハンド装置1において、水平ハンド基部10、垂直ハンド基部20、ガイドベース30、および、カムディスク50との間の係合状態について図8を用いて説明する。ただし、図8は、説明の便宜上、水平ハンド基部10、垂直ハンド基部20、ガイドベース30、および、カムディスク50だけを図示しており、本来存在するプーリ40については便宜上図示していない。

0059

図8に示すように、電動ハンド装置1が組み立てられた状態において、右側ハンド基部12のカムフォロア12pは、ガイドベース30の右側直線ガイド溝33を貫通し、カムディスク50のカム溝53に係合される。左側ハンド基部11のカムフォロア11pは、ガイドベース30の左側直線ガイド溝32(図6参照。)を貫通し、カムディスク50のカム溝55に係合される。

0060

また、電動ハンド装置1が組み立てられた状態においては、上側ハンド基部21のカムフォロア21pがガイドベース30の上側直線ガイド溝34を貫通し、カムディスク50のカム溝56に係合される。同様に、下側ハンド基部22のカムフォロア22pがガイドベース30の下側直線ガイド溝35(図6参照。)を貫通し、カムディスク50のカム溝54に係合される。

0061

<動作および効果>
上述のような構成の電動ハンド装置1における動作および効果を説明する。図8および図9に示すように、当初の状態においては、例えば、右側ハンド基部12のカムフォロア12pがガイドベース30の右側直線ガイド溝33の外周側端部に位置付けられているとともに、左側ハンド基部11のカムフォロア11pがガイドベース30の左側直線ガイド溝32の外周側端部に位置付けられている。

0062

このとき、上側ハンド基部21のカムフォロア21pはガイドベース30の上側直線ガイド溝34の内周側端部に位置付けられているとともに、下側ハンド基部22のカムフォロア22pはガイドベース30の下側直線ガイド溝35の内周側端部に位置付けられている。

0063

すなわち、図10に示すように、電動ハンド装置1は、左側ハンド基部11および右側ハンド基部12が水平方向(矢印ab方向)において互いに最も離間した位置(以下、これを「離間位置」ともいう。)に位置付けられるとともに、上側ハンド基部21および下側ハンド基部22が垂直方向(矢印cd方向)において互いに最も近接した位置(以下、これを「近接位置」ともいう。)に位置付けられる。

0064

この状態において、電動ハンド装置1は、駆動機構90のホルダ97をボールねじにより手前側(矢印e方向)から奥側(矢印f方向)へ移動すると、図11に示すように、中空シャフト80と一体となったカムディスク50が手前側(矢印e方向)から視て時計周り方向(CW)へ回転する。

0065

この場合、カムディスク50の時計回り方向(CW)への回転に応じて、右側ハンド基部12のカムフォロア12pがガイドベース30の右側直線ガイド溝33の外周側端部から内周側端部へ向かって移動するとともに、左側ハンド基部11のカムフォロア11pがガイドベース30の左側直線ガイド溝32の外周側端部から内周側端部へ向かって移動する。

0066

同時に、上側ハンド基部21のカムフォロア21pがガイドベース30の上側直線ガイド溝34の内周側端部から外周側端部へ向かって移動するとともに、下側ハンド基部22のカムフォロア22pがガイドベース30の下側直線ガイド溝35の内周側端部から外周側端部へ向かって移動する。

0067

この時点で、図11に示すように、左側ハンド基部11および右側ハンド基部12は、離間位置と近接位置との中間地点(以下、これを「中間位置」ともいう。)に位置し、かつ、上側ハンド基部21および下側ハンド基部22においても中間位置に位置する。

0068

その後、カムディスク50の更なる回転により、図12に示すように、右側ハンド基部12のカムフォロア12pがガイドベース30の右側直線ガイド溝33の内周側端部に位置付けられるとともに、左側ハンド基部11のカムフォロア11pがガイドベース30の左側直線ガイド溝32の内周側端部に位置付けられる。

0069

同時に、上側ハンド基部21のカムフォロア21pがガイドベース30の上側直線ガイド溝34の外周側端部に位置付けられるとともに、下側ハンド基部22のカムフォロア22pがガイドベース30の下側直線ガイド溝35の外周側端部に位置付けられる。

0070

この結果、図13に示すように、電動ハンド装置1は、左側ハンド基部11および右側ハンド基部12が水平方向(矢印ab方向)において互いに最も近接した近接位置に位置付けられるとともに、上側ハンド基部21および下側ハンド基部22が垂直方向(矢印cd方向)において互いに最も離間した離間位置に位置付けられる。

0071

次に、電動ハンド装置1の駆動機構90のホルダ97がモータを介してボールねじ(図示せず)により手前側(矢印e方向)に移動されると、ホルダ97の移動に応じて中空シャフト80が先ほどとは逆の反時計回り方向(CCW)へ回転するので、上述の説明とは逆の動作が行われる。

0072

これにより電動ハンド装置1は、左側ハンド基部11および右側ハンド基部12が水平方向(矢印ab方向)において互いに最も離間した離間位置に位置付けられるとともに、上側ハンド基部21および下側ハンド基部22が垂直方向(矢印cd方向)において互いに最も近接した近接位置に位置付けられ、元の状態(図10)に戻る。

0073

このように電動ハンド装置1は、駆動機構90のホルダ97に対する直線運動をかさ歯車94により中空シャフト80およびカムディスク50の回転運動に変換し、当該カムディスク50を時計回り方向(CW)または反時計回り方向(CCW)へ回転させることができる。

0074

これにより、電動ハンド装置1は、左側ハンド基部11および右側ハンド基部12を互いに近接する方向に移動させると同時に、上側ハンド基部21および下側ハンド基部22を互いに離間する方向に移動させることができる。また、電動ハンド装置1は、左側ハンド基部11および右側ハンド基部12を互いに離間する方向に移動させると同時に、上側ハンド基部21および下側ハンド基部22を互いに近接する方向に移動させることができる。

0075

すなわち、電動ハンド装置1は、左側ハンド基部11および右側ハンド基部12の動きと、それと相反する上側ハンド基部21および下側ハンド基部22の動きとをツールチェンジ等を行うことなく同時に実現することができる。したがって、左側ハンド基部11および右側ハンド基部12に設ける一対の爪部と、それとは異なるワーク把持間隔およびワーク把持高さに対応した一対の爪部を上側ハンド基部21および下側ハンド基部22に設ければ、ツールチェンジ不要なまま、多様な把持動作を実現することができる。

0076

また、電動ハンド装置1は、駆動機構90により中空シャフト80を介してカムディスク50を回転させることにより水平ハンド基部10および垂直ハンド基部20を動作させた後、中空シャフト80を静止させたままプーリ40を介してガイドベース30を回転させれば、水平ハンド基部10および垂直ハンド基部20の動作を停止させた状態で(例えば、ワーク把持状態のまま)、水平ハンド基部10および垂直ハンド基部20を無限に回転することができる。

0077

ここで、電動ハンド装置1は、ガイドベース30の円筒状軸部31の貫通孔31h、および、カムディスク50の円筒部52の貫通孔52h、フランジ付円筒部材60の円筒部61、中空シャフト80の円筒部81、および、駆動機構90のかさ歯車保持部材91、かさ歯車94の第2歯車94b、かさ歯車保持部材96、ホルダ97の各貫通穴に各種の配線を通すことが可能である。これにより、電動ハンド装置1は、プーリ40を介してガイドベース30を時計回り方向(CW)または反時計回り方向(CCW)に連続回転し、水平ハンド基部10および垂直ハンド基部20を無限に回転した場合であっても、配線が絡み付いて切断されてしまうような事態を予め防止することができる。

0078

さらに、電動ハンド装置1のカムディスク50における4個のカム溝53〜56は、全て同じ曲率および同じ溝長に形成されている。したがって、右側ハンド基部12、左側ハンド基部11、上側ハンド基部21、下側ハンド基部22のカムフォロア12p、11p、21p、22pとカムディスク50における4個のカム溝53〜56との組み合わせが規制されることなく自由となるため、電動ハンド装置1を容易に組み立てることができる。

0079

<他の実施の形態>
なお、上述した実施の形態においては、4個のカム溝53〜56を全て同じ曲率および同じ溝長に形成したカムディスク50を用いるようにした場合について述べた。しかしながら、本発明はこれに限らず、図14に示すように、上側ハンド基部21および下側ハンド基部22に対応するカム溝56L、54Lが設けられたカムディスク50L、および、上側直線ガイド溝34L、下側直線ガイド溝35Lが設けられたガイドベース30Lを用いるようにしてもよい。

0080

この場合、カム溝56L、54Lは、カム溝53、55よりも長く形成されており、右側ハンド基部12よび左側ハンド基部11のストロークは、上側ハンド基部21および下側ハンド基部22のストロークよりも短くなる。したがって、仕事量として考えると、上側ハンド基部21および下側ハンド基部22を介してワークを把持する際の把持力を、右側ハンド基部12よび左側ハンド基部12を介してワークを把持する際の把持力よりも強くすることができる。すなわち、カム溝53〜56の溝長を変えることにより、水平方向の把持力、垂直方向の把持力を自在に変更することも可能となる。

0081

また、上述した実施の形態においては、4個のカム溝53〜56を設けたカムディスク50を用いるようにした場合について述べた。しかしながら、本発明はこれに限らず、例えば、下側ハンド基部22が不要な場合、図15に示すように、カム溝53、55、56だけを設けたカムディスク50Sを用いるようにすればよく、また、下側ハンド基部22および左側ハンド基部11が不要な場合、カム溝53、56だけを設けたカムディスク(図示せず)を用いるようにすればよい。

0082

また、本発明の実施の形態においては、電動ハンド装置1に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題および効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的仕様態様によって適宜変更され得る。

0083

1……電動ハンド装置、10……水平ハンド基部、11……左側ハンド基部(第1ハンド基部)、11a、12a、21a、22a……ガイドブロック、11b、12b、21b、22b……トラックレール、11c、12c、21c、22c……スライドユニット、11d、12d、21d、22d……スライドブロック、11p、12p、21p、22p……カムフォロア、12……右側ハンド基部(第1ハンド基部)、20……垂直ハンド基部、21……上側ハンド基部(第2ハンド基部)、22……下側ハンド基部(第2ハンド基部)、30……ガイドベース(支持部材)、30a……露出面、31……円筒状軸部、31h、51h、52h……貫通孔、32……左側直線ガイド溝、33……右側直線ガイド溝、34……上側直線ガイド溝、35……下側直線ガイド溝、40……プーリ、50……カムディスク、51……円盤部、51a……円盤面、52、61、71、81、91……円筒部、53〜56……カム溝、60……フランジ付円筒部材、62、72、82、92……フランジ部、70……ベアリング押え用フランジ付円筒部材、80……中空シャフト、83、84……円筒カム溝、90……駆動機構、91……かさ歯車保持部材、92……ラック、93……ピニオン、94……かさ歯車、95……ガイド棒、96……連結ブラケット、97……ホルダ、98……ベアリング押さえ、110、120……軸受部。

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