(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャックホルダ（１）、操作ロッド（２）、及びチャック爪（３）からなり、
チャックホルダ（１）は、ワーク（６）の保持開放機能を満足すべくチャック爪（３）が揺動自在に収まる切り込み（７）と、チャック爪（３）の基部（３ｂ）背面を支持する揺動支点を備え、
操作ロッド（２）は、その先端部に側方へ突出した加圧部（８）又はマグネットコア（２２）を備え、
チャックホルダ（１）の中空部に、操作ロッド（２）を進退可能に挿通し、
操作ロッドの加圧部（８）又はマグネットコア（２２）とチャックホルダ（１）の揺動支点で、複数のチャック爪（３）の基部（３ｂ）を挟持し、
各チャック爪（３）の基部（３ｂ）の内面に、操作ロッド（２）の進退に伴う加圧部（８）又はマグネットコア（２２）の進退量を、各チャック爪（３）の遠心及び向心方向への揺動量に変換するカム部（９）を備えるチャック。
【請求項２】
チャックホルダ（１）に、チャック爪（３）の基部（３ｂ）が揺動自在に収まる切り込み（７）を、当該チャックホルダ（１）の長手方向に沿って単数又は複数所望角度間隔で備え、
当該チャックホルダ（１）の外面に、前記切り込み（７）を横切りチャックホルダ（１）を一周する支え溝（１０）を備え、当該支え溝（１０）に、チャック爪（３）の揺動支点となる支点リング（１１）を装填した前記請求項１に記載のチャック。
【請求項３】
チャックホルダ（１）の下部に、チャックホルダ（１）の切り込み（７）に収まるチャック爪（３）の基部（３ｂ）、及びチャックホルダ（１）の支え溝（１０）に装填した支点リング（１１）を覆うチャックリング（５）を装着した前記請求項２に記載のチャック。
【請求項４】
チャックホルダ（１）の側方を覆うチャックリング（５）を備え、
前記チャック爪（３）は、基部（３ｂ）の背面に各々揺動支点に嵌まる突起（３ｃ）を備え、
前記チャックリング（５）は、上下一対のリング（５ａ，５ｂ）からなり、上のチャックリング（５ａ）の下端及び下のチャックリング（５ｂ）の上端に、各々同じ深さで面取りを施してなる傾斜面を備え、両チャックリング（５ａ，５ｂ）が上下に密着することにより、チャック爪（３）の突起（３ｃ）が収まる揺動支点を形成し、上下リング（５ａ，５ｂ）が相互に密着してチャックホルダ（１）に固定され、チャックホルダ（１）の切り込み（７）に収まるチャック爪（３）の基部（３ｂ）を外側から支えることを特徴とする前記請求項１に記載のチャック。
【請求項５】
チャック爪（３）の基部（３ｂ）に収容孔（３３）を備え、収容孔（３３）に、チャックホルダ（１）の切り込み（７）の幅以上の厚みを有する弾性を持ったガタツキ止め（３２）を装填したことを特徴とする前記請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のチャック。
【請求項６】
操作ロッド（２）は中空部材であり、その先端部に当該中空部に繋がる吸着ノズル（１２）を備える前記請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のチャック。
【請求項７】
操作ロッド（２）は中空部材であり、その先端部に当該中空部を通してセンサ（２６）のヘッドを固定した前記請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のチャック。
【請求項８】
チャックホルダ（１）に対して操作ロッド（２）を回転自在に支持した前記請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のチャック。
【請求項９】
アーム筐体（１３）に前記請求項８に記載のチャックのチャックホルダ（１）を回転自在に支持し、当該アーム筐体（１３）に、操作ロッド（２）を進退させる昇降手段と、前記チャックホルダ（１）を回す回転伝達手段を備えるロボットアーム。
【請求項１０】
アーム筐体（１３）に前記請求項６に記載のチャックのチャックホルダ（１）を回転自在に支持し、
チャックホルダ（１）を支持する軸受部（１７）に、チャックホルダ（１）と軸受部（１７）間の外空隙（４２）の気密を確保する手段を備え、チャックホルダ（１）に、操作ロッド（２）とチャックホルダ（１）間の内空隙（４１）の気密を確保する手段を備え、
操作ロッド（２）は、中空部材であり、且つその中空部と内空隙（４１）を連通させる透孔（２ａ）を備え、チャックホルダ（１）は、その内空隙（４１）と外空隙（４２）を連通させる透孔（１ｆ）を備え、アーム筐体（１３）に、外空隙（４２）とアーム筐体（１３）の引出口（４７）を連通させるエア経路（３７）と、操作ロッド（２）を進退させる昇降手段と、前記チャックホルダ（１）を回す回転伝達手段を備えるロボットアーム。
【請求項１１】
前記昇降手段は、略平行に進退するシリンダ機構（１４）のピストンロッド（１４ａ）とチャックの操作ロッド（２）を伝動腕（１５）で連結したものである前記請求項９又は請求項１０のいずれかに記載のロボットアーム。
【請求項１２】
前記昇降手段は、各々のピストンロッド（１４ａ）が平行に進退し、且つ各々のピストンロッド（１４ａ）を連結した二又は三のシリンダ機構（１４）を備え、全てのシリンダ機構（１４）と操作ロッド（２）が略直線的な横並びに配置され、且つ当該操作ロッド（２）がそれらの端に配置された前記請求項１１に記載のロボットアーム。
【請求項１３】
前記シリンダ機構（１４）をアーム筐体（１３）に内装した前記請求項１１又は請求項１２のいずれかに記載のロボットアーム。
【請求項１４】
前記伝動腕（１５）は、操作ロッド（２）の進退方向に間隔を隔てて重ねた複数枚の板バネ（１５ａ）である前記請求項１１乃至請求項１３のいずれかに記載のロボットアーム。
【請求項１５】
前記複数枚の板バネ（１５ａ）を長手方向の一部で位置調整可能に連結支持する荷重調整部材（１６）を備える前記請求項１４に記載のロボットアーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動機による組立作業、加工作業、又は搬送作業に用いるチャック及びロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットハンドは、安定してワークを保持するために、様々なアクチュエータや機構部品を複数組み合わせた複雑な構造を有している。そのため、ロボットハンドのサイズを小型化するにも限度があり、微細なワークを保持することは困難だった。
従来、エアバルーンチャックと言う手法も存在するが、チャッキングするワークのサイズや形状に大きな制限がある。
【０００３】
また、工程が変わるごとに、必要数のロボットを配置し、或いは工程の目的に応じてチャックを取り替える必要があった。
そして、それを解決する為に、複数個のロボットハンドと機構部品を持たせた物や、ＡＴＣ機構を持たせてその都度チャック部分を交換する方法がとられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０６６７３３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、ロボットアーム関連機構が複雑になるほど制御機構が複雑となり（例えば、下記特許文献１参照。）、ハンド以外の部分にそれらを制御するコントローラ等をおかなければならなくなる。その結果、筐体部分が大きくなるのみに留まらず、配線や配管が増加し、更に、ロボットハンドとロボットアームを連結する継ぎ手部分の構造も複雑となるので、必然的に装置全体が大きくなる。
加えて、ロボットアームの重量が増えると、それに見合うバランスをとる事が要求され、その結果相対的にロボットアームの運動スピードが遅くなるという問題も生じた。
【０００６】
また、チャックの保持力制御を行う場合は、圧力センサ等をロボットハンドの先端に取り付けなくてはならず、小型軽量で安価なロボットハンドの実現が困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、比較的簡素で、且つ軽量な構造で多様なワークの保持等に対応できるロボットハンド及びチャックの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する為になされた本発明によるチャックは、チャックホルダ、操作ロッド、及びチャック爪からなり、チャックホルダは、ワークの保持開放機能を満足すべくチャック爪が揺動自在に収まる切り込みと、チャック爪の基部背面を支持する揺動支点を備え、操作ロッドは、その先端部に側方へ突出した加圧部又はマグネットコアを備え、チャックホルダの中空部に、操作ロッドを進退可能に挿通し、操作ロッドの加圧部又はマグネットコアとチャックホルダの揺動支点で、複数のチャック爪の基部を挟持し、各チャック爪の基部の内面に、操作ロッドの進退に伴う加圧部又はマグネットコアの進退量を、各チャック爪の遠心方向及び向心方向への揺動量に変換するカム部を備えることを特徴とする。
【０００９】
チャックホルダに、チャック爪の基部が揺動自在に収まる切り込みを、当該チャックリングの長手方向に沿って単数又は複数所望角度間隔（ワークの大きさ及び形状に適した間隔。例えば、複数略等角度間隔等。）で備え、当該チャックホルダの外面に、前記切り込みを横切りチャックホルダを一周する支え溝を備え、当該支え溝に、チャック爪の揺動支点となる支点リングを装填した構造としてもよい。
【００１０】
チャックホルダの下部に、チャックホルダの切り込みに収まるチャック爪の基部、及びチャックホルダの支え溝に装填した支点リングを覆うチャックリングを装着してもよい。
【００１１】
また、チャックホルダの側方を覆うチャックリングを備えた構造の一つとして、前記チャック爪が、基部の背面に各々揺動支点に嵌まる突起を備え、前記チャックリングは、上下一対のリングからなり、上のチャックリングの下端及び下のチャックリングの上端の内側を大きく面取りして、各々に内向きの傾斜面を設け、上下チャックリングが密着し両傾斜面が連続することにより、チャック爪の突起が収まる揺動支点を形成し、上下リングが相互に密着してチャックホルダに固定され、チャックホルダの切り込みに収まるチャック爪の基部を外側から支える構造としても良い。
【００１２】
チャック爪の基部に収容孔を備え、収容孔に、チャックホルダの切り込みの幅以上の厚みを有する弾性を持ったガタツキ止めを装填した構造を採ることもできる。
【００１３】
尚、保持すべき物を吸引力によって保持し、又は保持力を補強すべく、操作ロッドを中空部材とし、その先端部に当該中空部に繋がる吸着ノズルを備える構造としてもよい。また、チャックに物体や光や圧力等の存否や量を検出する機能を付与すべく操作ロッドの先端部にその中空部を通してセンサのヘッドを固定してもよい。
【００１４】
チャックの回転に対しても同様に操作ロッドを稼動させるべく、チャックホルダに対して操作ロッドを回転自在に支持した構成としてもよい。
【００１５】
上記課題を解決する為になされた本発明によるロボットアームは、アーム筐体に、前記操作ロッドを回転自在に支持したチャックホルダを回転自在に支持し、当該アーム筐体に、操作ロッドを進退させる昇降手段と、前記チャックホルダを回す回転伝達手段を備えるチャックを具備することを特徴とする。
【００１６】
先端部に当該中空部に繋がる吸着ノズルを備える構造を持ったチャックを回転自在に支持するロボットアームにあっては、チャックホルダを支持する軸受部に、チャックホルダと軸受部間の外空隙の気密を確保する手段を備え、チャックホルダに、操作ロッドとチャックホルダ間の内空隙の気密を確保する手段を備え、操作ロッドは、中空部材であり、且つその中空部と内空隙を連通させる透孔を備え、チャックホルダは、その内空隙と外空隙を連通させる透孔を備え、アーム筐体に、外空隙とアーム筐体の引出口を連通させるエア経路を備える構造を採っても良い。
【００１７】
チャックの保持力を調整できるように、前記昇降手段は、略平行に進退するシリンダ機構のピストンロッドとチャックの操作ロッドを伝動腕で連結したものであってもよい。
【００１８】
前記昇降手段として、各々のピストンロッドが平行に進退し、且つ各々のピストンロッドを連結した二又は三のシリンダ機構を備えてもよい。その際、全てのシリンダ機構と操作ロッドが略直線的な横並びに配置され、且つ当該操作ロッドがそれらの端に配置されていることとする。前記シリンダ機構は、アーム筐体自体をシリンダ機構の一部材とする形態で、当該アーム筐体に内装してもよい。
【００１９】
チャックの保持力に弾性的な幅を持たせるべく、前記伝動腕を、操作ロッドの進退方向に間隔を隔てて重ねた複数枚の板バネで構成してもよい。更に、チャックの保持力を調整すべく、前記複数枚の板バネを長手方向の一部で位置調整可能に連結支持する荷重調整部材を備える構成としてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によるロボットハンドは、ロボットアーム筐体に複数のシリンダを設け、そのシリンダに伝動腕と支点を設け、各シリンダにエアを供給する組み合わせを替える事により、チャック先端の開閉寸法を制御し、保持力の調整を行なうものである。
この様な構成から、ロボットアームの筐体の中に設けられた複数のシリンダの制御だけでチャックの保持寸法と保持力をコントロールできるので、従来のロボットハンドに比べて小型且つ軽量で安価な構成とすることができる。また、使用部品点数を少なくできるので保守や調整が容易となる利点もある。
上記の如く、複数のシリンダとチャックとを直列に並べる構成から回転型のロボットアームに対して特に有効である。
【００２１】
伝動腕の形状を二枚の板バネを設け、スライドできる荷重調整部材を付設した構成により、板バネからなる伝動腕を介して保持力をコントロールできるので、微妙な圧力調整が出来、例えば、エアシリンダの場合、高価な電空レギュレータ等を使用する等して空気圧をコントロールしなくとも、板バネに装着した荷重調整部材の位置調整を行なう事により、比較的容易に保持力をコントロールすることができる利点がある。
【００２２】
チャックの先端部に、開放状態で露出する吸着ノズルを備えることによって、真空吸着を併用した保持が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるチャックの一例を示す断面図である。
【図２】本発明によるチャックの一例を示す断面図である。
【図３】本発明によるロボットアームの一例を示す断面図であり、保持寸法の制御の状態を示す説明図である。
【図４】本発明によるロボットアームの一例を示す断面図であり、保持力の制御の状態を示す説明図である。
【図５】本発明によるロボットアームの一例を示す断面図であり、吸着手段の稼動状態を示す説明図である。
【図６】本発明によるロボットアームの一例を示す断面図であり、回転伝達手段の稼動状態を示す説明図である。
【図７】本発明によるチャックの例を示す正面図である。
【図８】本発明によるチャックの保持態様の一例を示す、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）及び（Ｃ）は、断面図である。
【図９】本発明によるチャックの保持態様の一例を示す、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は保持すべきワークの平面図、（Ｃ）は、（Ａ）の縦断面図である。
【図１０】本発明によるロボットアームの一例を示す分解図である。
【図１１】本発明によるロボットアームの一例を示す断面図である。
【図１２】図１１に示すロボットアームの保持寸法及び保持力の制御形態の一例を示す表である。
【図１３】本発明によるロボットアームの一例を示す斜視図であり、チャックでワークを保持することで生じた荷重を検出する構造の一例を示す斜視図である。
【図１４】本発明によるロボットアームの一例を示す側面図であり、チャックでワークを保持することで生じた荷重を検出する構造の一例を示す説明図である。
【図１５】チャックでワークを保持することで生じた荷重を検出する手段の一例を示す分解図である。
【図１６】本発明によるチャックの一例を示す断面図である。
【図１７】本発明によるロボットアームの一例を示す、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はその要部断面図である。
【図１８】本発明によるチャックの一例を示す、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）を９０度回転させた状態の縦断面図である。
【図１９】本発明によるチャックの一例を示す、（Ａ）は斜め下方から見た斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のチャックリングを半分取り外した状態を示す斜視図である。
【図２０】本発明によるロボットアームの先部の一例を示す裏面図である。
【図２１】本発明によるロボットアームのエア経路の配設例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明によるチャック及びそれを利用したロボットハンドの実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２５】
〔チャックについて〕
図１、図２、及び図７に示すチャック４は、チャック爪３、チャックホルダ１、及び操作ロッド２からなる。
【００２６】
チャック爪３は、作業部３ａと基部３ｂを一体成形し、各チャック爪３の基部３ｂの内面に、操作ロッド２の進退に伴う加圧部８の進退量を、各チャック爪３の遠心方向及び向心方向への揺動量に変換するカム部９を備える。当該例では、先細りで内面が平坦な作業部３ａと、湾曲して凹んだカム部９を備え、当該凹みの中央部の表側（背部中央）に、チャック爪３の縦方向へのズレを防止し、チャック爪３の揺動支点たる支点リング１１を収めるための支え溝１０を全幅に亘って設ける。
【００２７】
チャックホルダ１は、円形断面の中空部が連通し共通の中心軸を持つ円筒状のパイプ部１ａと、当該パイプ部１ａと比較して口径が広い円筒状であって、且つその最下端に外側に拡幅した鍔部１ｃを持つホルダ部１ｂを一体的に連結したものである。
【００２８】
チャックホルダ１のホルダ部１ｂは、チャック爪３の基部（特にその背部）３ｂが揺動自在に収まる様に、当該チャックホルダ１の長手方向に沿った切り込み（又は溝）７を、ホルダ部１ｂの全周に亘って複数（チャック爪３と同数）略等角度間隔で穿設すると共に、当該ホルダ部１ｂの外面（当該例では、鍔部１ｃの上部外縁に沿って）に、前記切り込み７を横切る支え溝１０を全周に亘って穿設し、当該支え溝１０に、チャック爪３の揺動支点となる支点リング１１を装填した構成である（図２及び図７参照）。
【００２９】
当該構成を以って、チャック爪３がワーク６の保持及び開放機能を満足し、且つ当該支点リング１１に支持されたチャック爪３が支点リング１１に沿って横ズレを生じない様にできる。
【００３０】
更に、支点リング１１の安定や、ホルダ部１ｂからの離脱防止を目的としてチャックリング５を装着することができる。
チャックリング５は、チャックホルダ１のパイプ部１ａが挿通し、且つホルダ部１ｂの周囲に留まる径の円筒状を呈し、ホルダ部１ｂの周囲で進退する内径を備える。チャックホルダ１の鍔部１ｃの形状に応じて、鍔部１ｃが嵌まる切欠部を、チャックリング５の下部内周縁に備えてもよい。
当該チャックリング５は、ホルダ部１ｂの周囲に留まる際に、当該ホルダ部１ｂの切り込み７に収まるチャック爪３の基部３ｂ、及びチャックホルダ１の支え溝１０に装填した支点リング１１を覆い、当該支点リング１１を外側から支える。
【００３１】
当該構成を採用し、有端の支点リング１１として、無端リングの一箇所を切断若しくは切欠されたもの、又は無端リングを半分に切断したものを用いれば、その弾性を利用して、チャック４で保持する物のサイズに一定の余裕を持たせることができ、しかも、その取り外しが容易となり、当該支点リング１１を外す事によって、容易にチャック爪３を取り外し交換することができる。
【００３２】
また、当該構成は、各チャック爪３は、切り込み７の内側で側面を支持されつつ揺動することから、左右のブレが生じない。また、チャック爪３の剛性を、切り込みを挟むホルダ部１ｂで補完できる。以上の構造から、チャック爪３の幅を、その素材に応じて、例えば、約０．１ｍｍ程度にまで薄くしても、保持すべき物に対して正確に力を加えることができ、極めて微細なワーク６の保持に用いることもできる。
【００３３】
操作ロッド２は、前記チャックホルダ１の中空部を進退する太さの円筒状のパイプである。
当該操作ロッド２は、その先端部に前記チャック爪３のカム部９を押圧する加圧部８を備える。当該例の加圧部８は、側方へ突出する加圧リング８ａとして回転軸受けを鍔状に固定し、先端に、加圧リング８ａを離脱不能に支持し、且つその表面と合わさってカム部９の表面形状に沿う先窄まりのキャップ８ｂを装着したものである。当該構成を以って、加圧部８の表面がカム部９の表面の曲面に倣い、チャック爪３に対してガタツキの無い安定した開き量を、操作ロッド２の回転に対応しつつ与えることとなる。
【００３４】
前記操作ロッド２は、チャックホルダ１の中空部に、進退可能に、且つ回転自在に挿通し、チャックホルダ１のチャックリング５又は支点リング１１と操作ロッド２の加圧部８で、揺動支点に係る複数のチャック爪３の基部３ｂを挟持する。この様な構成によって、チャックリング５の内部に所定数のチャック爪３をそれぞれ同じ条件で保持する。
この様に保持されたチャック爪３は、前記操作ロッド２の進退に伴う当該チャック爪３の基部３ｂに対する加圧・挟持領域のシフトによって、チャックリング５に保持された各チャック爪３の先端部（作業部３ａ）の開きを調整する。
【００３５】
図１６に示す実施の形態は、図１及び図２に示す実施の形態とは逆の作用を生ぜしめるものである。即ち、当該実施の形態の操作ロッド２は、その先端部に、前記加圧部８に替えて、磁性体からなるチャック爪３のカム部９を引き寄せるマグネットコア２２を備える。
【００３６】
チャックホルダ１の中空部に、操作ロッド２を進退可能に、且つ回転自在に挿通し、チャックホルダ１のチャックリング５又は支点リング１１と操作ロッド２のマグネットコア２２で、揺動支点に係る複数のチャック爪３の基部３ｂを挟持することによって、チャックリング５の内部に所定数のチャック爪３をそれぞれ同じ条件で保持する。
【００３７】
この様に保持されたチャック爪３は、前記操作ロッド２の進退に伴い、そのカム部９で前記マグネットコア２２の磁力を受ける。即ち、当該チャック爪３のカム部９における引き寄せ領域のシフトによって、チャックリング５に保持された各チャック爪３の作業部３ａの開閉を調整する。
その結果、作業部３ａにマグネットコア２２が近づく事によってチャック爪３の作業部３ａが閉じ、基部３ｂにマグネットコア２２が近づく事によってチャック爪３の作業部３ａが開く。
【００３８】
〔ロボットアームについて〕
図３乃至図６に示すロボットアームは、アーム筐体１３の軸受部（図１０参照）１７に、前記チャック４のチャックホルダ１を回転自在に支持する。
【００３９】
軸受部１７は、チャックホルダ１の外面に接する回転軸受け１７ａを備え、当該軸受部１７に支持されるチャックホルダ１は、その上部に回転力の伝達を受けるためのプーリ１８を回転伝達手段の一部として一体的に備える。
尚、回転伝達手段とは、チャックの回転に用いる力を、チャックに対して伝達する部材又は部材の組み合わせを言う。
【００４０】
アーム筐体１３の軸受部１７は、上下に貫通する軸孔の内壁中間部に内径を狭くしたリング状の迫出し部２３を備える。当該軸孔における迫出し部２３を挟む上下に回転軸受け１７ａを装着し、上の回転軸受け１７ａ上には、プーリ１８と、それらの離脱を防ぐロックリング１８ａを装着する（図１０参照）。
【００４１】
更に、操作ロッド２をその上から挿入し、前記迫出し部２３の下の回転軸受け１７ａに続いて一つ以上のブッシュ２４、及びチャックリング５を装着し、チャックホルダ１に挿入する。
当該操作ロッド２の先端部に前記の如く加圧リング８ａとして回転軸受け８ａを装着するが、図１０に示す様に、操作ロッド２の先端部に螺合し、回転軸受け８ａを下支えするナット２５で固定してもよい。
【００４２】
前記チャックには、保持その他の目的を達成すべく、種々の部材を付設することができる。
例えば、図１乃至図７に示す操作ロッド２は、その先端部に当該中空部に繋がる吸着ノズル１２を備え、当該中空部を十分な負圧とすることにより、当該チャックに保持すべき物を吸着して保持し、又は保持力を補足する吸着手段として用いることができる。
例えば、図１０に示すように操作ロッド２の中空部に、特定の物体を検出するファイバセンサ２６を挿通し、当該操作ロッド２の先端部に投射した光及び受光する光を通過するレンズ２６ａを装着してもよい（図１７参照）。
【００４３】
前記ロボットアームは、アーム筐体１３に、操作ロッド２を進退させる昇降手段を備える。昇降手段は、互いに平行に進退するシリンダ機構１４のピストンロッド１４ａと、チャック４の操作ロッド２を伝動腕１５で連結したものである。当該例における昇降手段は、アーム筐体１３に略直線的な横並びで配置された二つのシリンダ機構１４である。二つのシリンダ機構１４のピストンロッド１４ａは、その露出部をシリンダリンク１９で縦揺動自在に連結し、当該シリンダリンク１９に伝動腕１５の一端を固定する。伝動腕１５の他端は、操作ロッド２の露出部に縦揺動自在に連結する。
【００４４】
当該例におけるシリンダリンク１９の両端部は各々二股に分かれており、二股に分かれた各腕には、連結ピンを挿通する孔を有する。シリンダリンク１９の股の間隙にピストンロッド１４ａの露出部を挟み、当該ピストンロッド１４ａの露出部に設けられた孔とシリンダリンク１９の両端に設けられた孔に操作棒２７を通すことによって、両ピストンロッド１４ａの露出部は相互に連結される。
【００４５】
前記伝動腕１５は、略操作ロッド２の進退方向に間隔を隔てて平行に重ねた二枚の板バネ１５ａである。各板バネ１５ａの間には複数のスペーサ２０を介在し、第一のスペーサ２０は、二枚の板バネ１５ａの一端部と共にシリンダリンク１９に固定する。第二のスペーサ２０は、二枚の板バネ１５ａの他端部に固定し、当該板バネ１５ａの他端部における第二のスペーサ２０の先側を操作ロッド２と揺動可能に連結する。
【００４６】
当該例における各板バネ１５ａの先端部は各々二股に分かれており、それらの股の間隙に操作ロッド２の露出部を挟む。操作ロッド２の露出部には、操作棒２７を水平に固定し、上下両板バネ１５ａの先端部で当該操作棒２７を挟む。
【００４７】
更に、第一のスペーサ２０と第二のスペーサ２０に挟まれた領域において位置調整可能に荷重調整部材１６を固定し、二枚の板バネ１５ａを、前記第一のスペーサ及び第二のスペーサで挟まれた長手方向の一部で適宜連結し支持する。
【００４８】
図３、図５、及び図６の様に、荷重調整部材１６を操作ロッド２に近付ければ、二枚の板バネ１５ａの作用点での一体性が高まり、二枚の板バネ１５ａ集合体としての硬直性が高まることによって、操作ロッド２へシリンダ機構１４の動きが硬直的に伝達される。一方、荷重調整部材１６を操作ロッド２から遠ざければ（図４参照）、二枚の板バネ１５ａの独立性が高まり、二枚の板バネ１５ａ集合体としての弾性が高まることによって、操作ロッド２へシリンダ機構１４の動きが弾性的に伝達される。この様な荷重調整部材１６の位置調整を以って、チャック４の耐荷重を調整することができる。
【００４９】
各シリンダ機構１４は、アーム筐体１３に内装されている。即ち、当該例のアーム筐体１３は、合成樹脂やアルミ合金等を角棒状に成形したものであり、その長手方向に沿って、シリンダを内蔵するための縦穴（シリンダ室１４ｂ）を二つ備え、更に、両シリンダ室１４ｂ，１４ｂを結ぶ延長線上の先端側に軸受部１７を備える（図３乃至図６、及び図１０参照）。
【００５０】
アーム筐体１３には、チャックのチャックホルダ１を回す回転伝達手段としてタイミングベルト２１が渡し掛けられている。タイミングベルト２１は、チャックホルダ１のプーリ１８と、回転駆動手段たるモータ、又は他に設置された回転駆動手段が発生した回転力を介する中継プーリに掛けられる（図示省略）。
【００５１】
以下、上記ロボットアームの基本的な制御形態を説明する。
図３（Ａ）は、各チャック爪３の先端の間隔（以下、保持寸法と記す。）をもっとも狭くする昇降手段の状態を示したものである。この場合、二つのシリンダ機構１４のうち、チャック４から遠い方のシリンダ機構（以下、第一シリンダと記す。）１４のピストンロッド１４ａの突出量を最小とし、チャック４に近い方のシリンダ機構（以下、第二シリンダと記す。）１４のピストンロッド１４ａの突出量を最大とする。即ち、アーム筐体１３と伝動腕１５とでなす角を最大とする。そうすることにより、操作ロッド２のチャック４からの突出量は最大となり、その加圧部はチャック爪３のカム部９における最も末端部を加圧する。尚、最小保持寸法は、形態の異なるチャック爪３を種々準備すること等によって調整することができる。
【００５２】
図３（Ｂ）は、保持寸法を最小保持寸法から一段広くした昇降手段の状態を示したものである。この場合、アーム筐体１３と伝動腕１５を平行にしたまま、第一シリンダ及び第二シリンダの双方の突出量を最大とする。
【００５３】
図３（Ｃ）は、保持寸法を更に一段広くした昇降手段の状態を示したものである。この場合、アーム筐体１３と伝動腕１５を平行にしたまま、第一シリンダ及び第二シリンダの双方の突出量を最小とする。
【００５４】
図３（Ｄ）は、保持寸法をもっとも広くする昇降手段の状態を示したものである。この場合、第一シリンダのピストンロッド１４ａの突出量を最大とし、第二シリンダのピストンロッド１４ａの突出量を最小とする。即ち、アーム筐体１３と伝動腕１５とでなす角を、前記最小保持寸法となる場合とは逆の傾斜で最大とする。そうすることにより、操作ロッド２のチャック４からの突出量は最小となり、その加圧部８はチャック爪３のカム部９における最も先端側の部分を加圧する。
【００５５】
シリンダ機構１４を三連立てで構成しても良く（図１１参照）、チャック４に遠い方から、シリンダａ、シリンダｂ、シリンダｃとして、三つのシリンダ機構の個別制御の組み合わせにより図１２に示すバリエーションの保持寸法（開閉量）及び保持力（開閉力）の制御を行う。尚、表中矢印は、ピストンロッド１４ａの位置を示し、矢印が上向きの場合は上位、下向きの場合は下位、矢印が二つ記されている場合は中間位置とする。空欄は、ピストンロッド１４ａがフリーな状態を示す。
【００５６】
また、上記保持寸法の制御と同時に、操作ロッド２の進退に伴って、その先端に設けられた吸着ノズル１２又はレンズ２６ａが進退する様に構成することができる。当該例では、チャック爪３の保持寸法が最大となった時に、吸着ノズル１２又はレンズ２６ａが最も前進し、各チャック爪３の間から露出する（図３（Ｄ）、図５、及び図６、並びに図１０及び図１７参照）。
【００５７】
更に、上記のごとく、略操作ロッド２の進退方向に間隔を隔てて平行に重ねた二枚の板バネ１５ａと、二枚の板バネ１５ａの間に介在するスペーサ２０で伝動腕１５を構成することで、チャックでワークを保持することで生じた荷重を検出する構造（以下、保持荷重検出構造と記す。）を得ることができる。
【００５８】
二枚の板バネ１５ａの基端部をスペーサ２０と共にシリンダリンク１９に固定する。伝動腕１５の先端部は、操作ロッド２の露出部に縦揺動自在に連結する。
当該例における各板バネ１５ａの先端部は各々二股に分かれており、それらの股の間隙に操作ロッド２の露出部を挟む。操作ロッド２の露出部には、操作棒２７を水平に固定し、上下両板バネ１５ａの先端部で当該操作棒２７を挟む。
【００５９】
上下何れかの板バネ（図１５に示す例では下の板バネ）１５ａには、ホール素子２８を実装し、出力を取り出す為のケーブル３１を備えた回路基板２９を搭載し、他方の板バネ（図１５に示す例では上の板バネ）１５ａのホール素子２８に対向する位置には支持穴１５ｂを穿設し、マグネット粒２８ａを据え付け押え板３０で押える（図１３乃至図１５参照）。
【００６０】
以上の如く構成された保持荷重検出構造によれば、下の板バネ１５ａがワーク６を保持することによる荷重で撓れば、ホール素子２８とマグネット粒２８ａとの距離が離れるなど、荷重の変化によりホール素子２８から取り出される電気信号が変化する。この変化に応じてシリンダ機構１４の動作を調整し、ロボットアームが所望の位置において所望の保持力等に設定された動作を行なうようにすることができる。
【００６１】
以下、本発明によるチャック及びそれを利用したロボットハンドのその他の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００６２】
〔チャックについて〕
図１８乃至図２１に示すチャックは、チャック爪３、チャックホルダ１、及び操作ロッド２からなる。
【００６３】
チャック爪３は、先の実施例と同様に、作業部３ａと基部３ｂを一体成形し、各チャック爪３の基部３ｂの内面に、操作ロッド２の進退に伴う加圧部８の進退量を、各チャック爪３の遠心方向及び向心方向への揺動量に変換するカム部９を備える。当該例では、先細りで内面が平坦な作業部３ａと、湾曲して凹んだカム部９を備える。
【００６４】
本実施の形態のチャック爪３は、当該凹みの中央部の表側（背部中央）に、チャック爪３の縦方向へのズレを防止しチャック爪３の揺動支点に収まる突起３ｃを全幅に亘って備え、基部３ｂの端面にガタツキ止め３２を装着する為の収容孔（一部切欠していても良い）３３を表裏貫通する態様で備える。尚、この例では、ガタツキ止め３２として、チャックホルダ１の切り込み７の幅と等しいか、若しくは切り込み７の幅よりも僅かに厚い（チャック爪３の制御に支障が出ない程度の厚さ）ゴムやフッ素樹脂等からなるチューブ状又は球状のものを用いる。
【００６５】
本実施の形態のチャックホルダ１は、円筒状のパイプ部１ａと、当該パイプ部１ａと比較して口径が広い円筒状であって、且つその最上端に外側に拡幅した鍔部１ｃを持つホルダ部１ｂを、各々の円形断面の中空部が連通し、且つ共通の中心軸を持つ態様で一体的に連結したものである。
【００６６】
チャックホルダ１のパイプ部は、回転軸受け１７ａを装着し得る径であって、その中間部に中空部に繋がる透孔１ｆを備え、チャックホルダ１のホルダ部１ｂは、チャック爪３の基部（特にその背部）３ｂがホルダ部の半径に沿って揺動自在に収まる様に、当該チャックホルダ１の長手方向に沿った切り込み（又は溝）７を、ホルダ部１ｂの全周に亘って複数（チャック爪３と同数）略等角度間隔、又は所望の間隔で備え、切り込み７で隔された一又は複数のブロック１ｄの端面に定着孔１ｅを備える（図１９参照）。
【００６７】
本実施の形態は、チャック爪３の突起３ｃの保持や、チャック爪３のホルダ部１ｂからの離脱防止を目的として、更に、チャックリング５を装着する。
【００６８】
チャックリング５は、上下一対のリング５ａ，５ｂからなり、チャックホルダ１のホルダ部１ｂの周囲に摺動可能に装着できる比較的浅い円筒状を呈する。上のチャックリング５ａは、チャックホルダ１の鍔部１ｃに当接し、下のチャックリング５ｂは、上のチャックリング５ａに当接し、上下チャックリング５ａ，５ｂが相互に密着した状態でチャックホルダ１に固定する。
チャックホルダ１へのチャックリング５の固定は、定着孔１ｅへ螺合する取付ネジ３４で行なう。
【００６９】
上のチャックリング５ａの下端及び下のチャックリング５ｂの上端は、各々同じ深さで面取りを施してなる傾斜面を備え、両チャックリング５ａ，５ｂが上下に密着することにより、チャック爪３の突起３ｃの全部又は一部が収まる支持溝５ｃを形成する。
当該チャックリング５は、ホルダ部１ｂの周囲に留まる際に、当該ホルダ部１ｂの切り込み７に収まるチャック爪３の基部３ｂを覆いつつ外側から支える。
【００７０】
当該構成を以って、チャック爪３がワーク６の保持及び開放機能を奏する。
この様に、支点リング１１を用いない構成を採用することにより、上記他の実施の形態による効果に加え、比較的困難であった支点リング１１の装着作業が回避される他、支点リングの精度と反り曲がりや、取り付け位置のばらつきで生じる位置ズレ量が少なくなり、チャック爪３のガタツキを少なくすることができる。
【００７１】
更に、収容孔３３にガタツキ止め３２を装着することによって、ワークを保持していない時にチャック爪３のカム部９と加圧リング８ａのガタツキによって生じるチャック爪３の開閉量の変化を、ガタツキ止め３２が有する弾性と摩擦によって防止することができる。
その結果、微細なチャック爪３が正確に動作できる様になる。
【００７２】
本実施の形態の操作ロッド２は、前記チャックホルダ１の中空部を進退する太さの円筒状のパイプであって、その中間部に中空部に繋がる透孔２ａを備えたものである。
当該操作ロッド２は、上下両端部に無給油ブッシュ４３を各々装着することで、チャックホルダ１の中空部における中心に進退可能に、且つ回転自在に支持される。
操作ロッド２は、その先端部に前記チャック爪３のカム部９を押圧する加圧部８を備える。当該例の加圧部８は、加圧リング８ａを回転自在に、且つ離脱不能に支持したものである。
【００７３】
これらの構成を以って、チャックホルダ１のチャックリング５と操作ロッド２の加圧部８で、揺動支点たる支持溝５ｃに係る複数のチャック爪３の基部３ｂが挟持され、チャックリング５の内部に所定数のチャック爪３がそれぞれ同じ条件で保持されることとなる。
この様に保持されたチャック爪３は、前記操作ロッド２の進退に伴う当該チャック爪３の基部３ｂに対する加圧・挟持領域のシフトによって、チャックリング５に保持された各チャック爪３の先端部（作業部３ａ）の開きが変化する。
また、操作ロッド２の加圧部８の表面が、カム部９の表面の曲面に倣って移動することによって、チャック爪３に対してガタツキの無い安定した開き量を、操作ロッド２の回転に対応しつつ与えることができる。
【００７４】
本実施の形態は、図１６に示す実施の形態と同様に、図１８乃至図２０に示す実施の形態とは逆の作用を生ぜしめるものとして構成することも可能である。即ち、当該実施の形態の操作ロッド２は、その先端部に、前記加圧部８に替えて、磁性体からなるチャック爪３のカム部９を引き寄せるマグネットコアを備える構成でも良い（図示省略）。
【００７５】
〔ロボットアームについて〕
本実施の形態によるロボットアームは、図２１に示すアーム筐体１３の軸受部１７に、前記チャックのチャックホルダ１を回転自在に支持する。
【００７６】
軸受部１７は、チャックホルダ１の外面に接する回転軸受け１７ａを備え、当該軸受部１７に支持されるチャックホルダ１は、その上部に回転力の伝達を受けるためのプーリ４０を回転伝達手段の一部として一体的に備える。
尚、回転伝達手段とは、チャックの回転に用いる力を、チャックに対して伝達する部材又は部材の組み合わせを言う。
【００７７】
アーム筐体１３の軸受部１７は、上下に貫通する軸孔の内壁中間部に内径を狭くしたリング状の迫出し部２３を備えると共に、内壁両端部に内径を広くしたリング状の収納部３５を各々備え、迫出し部２３の一部に切欠部３６を設け、エア経路３７に続く開口部とする。
【００７８】
当該軸孔における迫出し部２３を挟む上下に回転軸受け１７ａを装着し、各々の周囲の収納部３５に弾性・気密性を備えたＯリング３８を装着する。続いて、アーム筐体１３の下から軸受部１７へ上記チャックを装填し、迫出し部２３の上に装着した回転軸受け１７ａ及びＯリング３８の上に、それらを覆うワッシャ３９を装着し、プーリ４０を、ワッシャ３９の上面に密着させつつチャックホルダ１のパイプ部１ａに対して回転及びズレが生じない様に固定する。以上を以って、軸受部１７にチャックが回転自在に支持される（図１８（Ｂ）、図１９（Ａ）、及び図２０参照）。
【００７９】
前記ロボットアームは、アーム筐体１３に、操作ロッド２を進退させる昇降手段を備える。昇降手段は、先に説明した実施の形態と同様に、互いに平行に進退するシリンダ機構１４のピストンロッド１４ａと、チャックの操作ロッド２を伝動腕１５で連結したものである。電動腕１５の構成にあっても、先に説明した実施の形態と同様の電動腕１５を採用することができる。
【００８０】
アーム筐体１３には、先の実施の形態と同様に、チャックのチャックホルダ１を回す回転伝達手段としてタイミングベルト２１が渡し掛けられている他、軸受部１７の切欠部３６に続くエア経路３７を備える。
【００８１】
エア経路３７は、軸受部１７の切欠部３６を始端とし、アーム筐体１３の側面にその長手方向に沿って設けた通気溝４４と、その通気溝４４の内部と切欠部３６をつなぐ引出孔４５とからなる。
通気溝４４は、シールテープ４４ａでその側方を封じることでエア経路３７の一部を形成する。通気溝４４の終端から、アーム筐体１３の上面において開口する引出口４７に通じる引込孔４６を備え、引出口４７をエア経路３７の終端としてエアチューブの接続部を付設する（図示省略）。
【００８２】
本実施の形態のロボットアームは、以上の如く構成されることにより、先の実施の形態と同様に、操作ロッド２の先端部に当該中空部に繋がる吸着ノズル（例えば図５又は図１１参照）１２を装着し、当該中空部を十分な負圧とすることにより、当該チャックに保持すべき物を吸着して保持し、又は保持力を補足する吸着手段として用いることができる。
【００８３】
本実施例における中空部を負圧とする手法は、先の実施の形態の様に、操作ロッド２の上端からエアチューブ等を経て吸気する手法とは異なり、操作ロッド２の側面とチャックホルダ１の内面に挟まれた空隙４１、及びチャックホルダ１の外面と軸受部１７の内面に挟まれた空隙４２に対して、それぞれ、上下無給油ブッシュ４３，４３、及び上下Ｏリング３８，３８を装着し、両空隙４１，４２の気密を確保する。
【００８４】
この構成による吸気の経路は、操作ロッド２の中空部と両空隙４１，４２を透孔２ａ，１ｆを介して連通し、軸受部１７の切欠部３６を介してエア経路３７に連通し、アーム筐体１３に付設した接続部にエアチューブ等を接続するものである。
【００８５】
以上の構成によって、操作ロッド２の中空部をチャックにエアチューブを繋ぐことなく、十分な負圧とすることができる。これにより、当該チャックに保持すべき物を吸着して保持し、又は保持力を補足する吸着手段として用いることができる。
【００８６】
加えて、操作ロッド２へのエアチューブの配管が不要となる結果、操作ロッド２とチャック爪３を同じ方向へ回転させることとなり、操作ロッド２と加圧リングの間で、回転方向の摩擦力を排することが可能となる。その結果、加圧リング８ａにベアリングを必ずしも使用しなくても良くなり、加圧リング８ａも、チャック爪３のカム部９に適した形状のものを採用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１  チャックホルダ，
１ａ  パイプ部，１ｂ  ホルダ部，１ｃ  鍔部，
１ｄ  ブロック，１ｅ  定着孔，１ｆ  透孔，
２  操作ロッド，２ａ  透孔，
３  チャック爪，３ａ  作業部，３ｂ  基部，３ｃ  突起，
４  チャック，
５  チャックリング，
５ａ  上のチャックリング，５ｂ  下のチャックリング，５ｃ  支持溝，
６  ワーク，７  切り込み，
８  加圧部，８ａ  加圧リング，８ｂ  キャップ， 
９  カム部，１０  支え溝，１１  支点リング，１２  吸着ノズル，
１３  アーム筐体，
１４  シリンダ機構，１４ａ  ピストンロッド，１４ｂ  シリンダ室，
１５  伝動腕，１５ａ  板バネ，１５ｂ  支持穴，１６  荷重調整部材，
１７  軸受部，１７ａ  回転軸受け，
１８  プーリ，１８ａ  ロックリング，１９  シリンダリンク，
２０  スペーサ，
２１  タイミングベルト，
２２  マグネットコア，２３  迫出し部，２４  ブッシュ，２５  ナット，
２６  ファイバセンサ，２６ａ  レンズ，２７  操作棒，
２８  ホール素子，２８ａ  マグネット粒，２９  回路基板，３０  押え板，
３１  ケーブル，３２  ガタツキ止め，３３  収容孔，３４  取付ネジ，
３５  収納部，３６  切欠部，３７  エア経路，
３８  Ｏリング，３９  ワッシャ，４０  プーリ，
４１  空隙（操作ロッド側方），４２  空隙（チャックホルダ側方），
４３  ブッシュ，
４４  通気溝，４４ａ  シールテープ，
４５  引出孔，４６  引込孔，４７  引出口，
【図１】
0005478359.tif 000002
【図２】
0005478359.tif 000003
【図４】
0005478359.tif 000004
【図５】
0005478359.tif 000005
【図６】
0005478359.tif 000006
【図７】
0005478359.tif 000007
【図８】
0005478359.tif 000008
【図９】
0005478359.tif 000009
【図１０】
0005478359.tif 000010
【図１１】
0005478359.tif 000011
【図１２】
0005478359.tif 000012
【図１３】
0005478359.tif 000013
【図１４】
0005478359.tif 000014
【図１５】
0005478359.tif 000015
【図１６】
0005478359.tif 000016
【図１７】
0005478359.tif 000017
【図１８】
0005478359.tif 000018
【図１９】
0005478359.tif 000019
【図２０】
0005478359.tif 000020
【図２１】
0005478359.tif 000021
【図３】
0005478359.tif 000022