(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
爪によりワークを把持する開閉チャックであって、
ガイドレールを有するガイド部材と、
前記ガイドレール上を摺動するよう設置され、爪を取り付け可能な第１及び第２のスライダと、
前記第１及び第２のスライダが互いに離間又は接近するよう、前記第１及び第２のスライダを摺動させる駆動源と、
前記ガイド部材において、前記第１及び第２のスライダに取り付けられた爪がワークを把持した際にひずみが生じる位置に取り付けられたひずみセンサと、
を備える開閉チャック。
【請求項２】
前記ひずみセンサは、前記ガイド部材において前記第１及び第２のスライダが設置された面と反対の面に取り付けられる、請求項１に記載の開閉チャック。
【請求項３】
前記ひずみセンサは、前記第１及び第２のスライダに取り付けられた爪がワークを把持した場合における前記第１及び第２のスライダの中央点を通り前記第１及び第２のスライダの摺動方向に直交する面と前記ガイド部材の表面とが交差する位置に、少なくとも一部が取り付けられる、請求項１又は２に記載の開閉チャック。
【請求項４】
前記駆動源は、シリンダ室及び前記シリンダ室内に往復動可能に設置されたピストンを有するシリンダ機構である、請求項１〜３のいずれかに記載の開閉チャック。
【請求項５】
前記第１及び第２のスライダは、リンク機構を介して前記ピストンの一方端部に接続され、
前記リンク機構は、前記ピストンの往復方向と前記第１及び第２のスライダの摺動方向が直交するよう、前記ピストンの移動を前記第１及び第２のスライダに伝達する、請求項４に記載の開閉チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを把持するための開閉チャックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業設備等においてワークを搬送する場合、産業用ロボットが広く用いられており、この産業用ロボットはアームに取り付けられた開閉チャックによりワークを把持する。このような開閉チャックとして、例えば、特許文献１にはエアシリンダにより作動するものが提案されている。この開閉チャックは、内部にシリンダ室及びこのシリンダ室内を移動するピストンを有しており、このピストンにはワークを把持するための一対の把持部材がリンク機構を介して連結されている。この開閉チャックは、シリンダ室の後端側に空気を供給すると、ピストンがシリンダ室内を前方へと移動し、一対の把持部材は互いに離間する方向に移動する。一方、シリンダ室の先端側に空気を供給すると、ピストンがシリンダ室内を後方へと移動し、一対の把持部材は互いに接近する方向に移動する。上記開閉チャックは、このように一対の把持部材を開閉させることで搬送対象のワークを把持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１４１２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したような開閉チャックは、内部に取り付けられた磁気センサ及びピストンの外周面に取り付けられた永久磁石によりピストンの位置を検出することで、一対の把持部材の開閉動作を検出している。しかしながら、このような検出機構では、ピストンの位置によって間接的に把持部材の位置を検出することができるのみであり、把持部材がワークを実際に把持したかどうかを正確に検出することは困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、ワークの把持を正確に検出することが可能な開閉チャックを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る開閉チャックは、上記課題を解決するためになされたものであり、爪によりワークを把持する開閉チャックであって、ガイドレールを有するガイド部材と、前記ガイドレール上を摺動するよう設置され、爪を取り付け可能な第１及び第２のスライダと、前記第１及び第２のスライダが互いに離間又は接近するよう、前記第１及び第２のスライダを摺動させる駆動源と、前記ガイド部材において、前記第１及び第２のスライダに取り付けられた爪がワークを把持した際にひずみが生じる位置に取り付けられたひずみセンサと、を備えている。
【０００７】
上記開閉チャックは、第１及び第２のスライダに取り付けられた爪によりワークを把持した際、ワークからの反力によって第１及び第２のスライダと接するガイド部材にモーメントが作用し、これにより、ガイド部材にひずみが生じる。このひずみは、ガイド部材に取り付けられたひずみセンサによって検出される。このように、上記開閉チャックは、第１及び第２のスライダに取り付けられた爪がワークを実際に把持した際に生じるガイド部材のひずみを検出することができ、これにより、ワークを把持したことを正確に検出することができる。また、この開閉チャックは、ガイド部材にひずみセンサを取り付けたため、爪を小型化することができ、摩耗によって爪が消耗する場合や、消耗により又は把持するワークに応じて爪を交換する場合にも、ひずみセンサが影響されることがない。
【０００８】
上記開閉チャックのガイド部材において、第１及び第２のスライダに取り付けられた爪がワークを把持した際、第１及び第２のスライダが設置された面と反対の面に生じるひずみはその他の部分に生じるひずみと比較して大きくなる。このため、ひずみセンサは上記反対の面に取り付けられることが好ましい。これにより、ひずみセンサが確実にひずみを検出することができ、ワークの把持をより正確に検出することができる。
【０００９】
また、上記開閉チャックのガイド部材において、第１及び第２のスライダに取り付けられた爪がワークを把持した場合における第１及び第２のスライダの中央点を通り第１及び第２のスライダの摺動方向に直交する面とガイド部材表面とが交差する位置に生じるひずみは、その他の部分に生じるひずみと比較して大きくなる。このため、ひずみセンサは、少なくとも一部が上記位置に取り付けられることが好ましい。これにより、ひずみセンサが確実にひずみを検出することができ、ワークの把持をより正確に検出することができる。
【００１０】
上記開閉チャックは、駆動源がシリンダ室及びこのシリンダ室内に往復動可能に設置されたピストンを有するシリンダ機構であってもよい。
【００１１】
上記開閉チャックは、第１及び第２のスライダがリンク機構を介して上記シリンダ機構のピストンに接続されていてもよい。上記リンク機構は、ピストンの往復方向と第１及び第２のスライダの摺動方向が直交するようピストンの移動を第１及び第２のスライダに伝達する。これにより、ピストンの往復方向と直交する方向に第１及び第２のスライダが摺動させることができる
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ワークの把持を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る開閉チャックの分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る開閉チャックのガイド部材の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る開閉チャックの正面部分断面図である。
【図４】本発明の一実施例における開閉チャックの変位分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る開閉チャックの一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
本実施形態に係る開閉チャック１は、図１に示すように、ガイド部材２、ガイド部材２上を摺動するよう設置された第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂ、及びガイド部材２に取り付けられたひずみセンサ４を備えている。また、上記開閉チャック１は、第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂを駆動するためのシリンダ機構を内蔵したケーシング５を備えている。
【００１６】
ガイド部材２は、図１に示すように、第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂを案内するためのものであり、横軸方向に延びる凹状のガイドレール２１が上面に形成されている。このガイドレール２１の内壁には後述するボールベアリングのボール群を案内するための軌道溝２２が形成されている。また、ガイド部材２は、図２に示すように、ガイドレール２１の底面に横軸方向に長い第１及び第２の長孔２３ａ、２３ｂが形成されている。
【００１７】
第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂは、図１に示すように、ガイドレール２１に沿って摺動するようガイド部材２に設置されている。第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂは、ボールベアリングが組み込まれており、ガイドレール２１の内壁と対向する面において上記ボールベアリングのボール群の一部が露出している。このボール群がガイドレール２１の軌道溝２２に沿って転動することにより、第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂはガイド部材２の表面を円滑に摺動する。また、第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂにはねじ穴３１が形成されており、このねじ穴３１にはワークを把持するための金属や樹脂などを材質とする爪（図示省略）が取り付けられる。
【００１８】
図３に示すように、第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂは、後述する第１及び第２のリンク機構６ａ、６ｂに、第１及び第２の連結部材１４ａ、１４ｂによって連結されている。この第１及び第２の連結部材１４ａ、１４ｂは、上端部が第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂの上面に突出し、下端部が第１及び第２の長孔２３ａ、２３ｂを介して後述するケーシング５の収容室５２内に延びている。第１の連結部材１４ａは、上端部が第１のスライダ３ａに圧入等で固定されており、下端部に第１の挿入ピン１４１ａを有している。この第１の挿入ピン１４１ａが後述する第１のリンク部材６１ａの挿入部６３に挿入されることにより、第１の連結部材１４ａは第１のリンク機構６ａに連結されている。同様に、第２の連結部材１４ｂは、上端部が第２のスライダ３ｂに圧入等で固定されており、下端部の第２の挿入ピン（図示省略）が後述する第２のリンク部材６１ｂの挿入部（図示省略）に挿入されることで第２のリンク機構６ｂに連結されている。
【００１９】
ひずみセンサ４は、ガイド部材２の下面且つ横軸方向中央に取り付けられており、コネクタ連結部４１に連結されたコネクタ（図示省略）と電気的に接続されている。なお、ひずみセンサとしては、微小なひずみであっても検出可能な高感度のものが好ましく、例えば、長方形ステンレスを基板とし、この基板の中央部に半導体シリコン薄膜を素材とするひずみゲージ４本を口型に形成しブリッジ回路を構成したひずみセンサであることが好ましい。
【００２０】
ケーシング５は、図１に示すように、フランジ部５１を有しており、このフランジ部５１の上にはガイド部材２がねじ等により固定されている。ケーシング５の内部には、上端が開口した収容室５２が形成されており、この収容室５２には後述する第１及び第２のリンク機構６ａ、６ｂが収容されている。また、ケーシング５の内部には、図３に示すように、収容室５２に連通し縦軸方向に延びるシリンダ室５３が形成されている。シリンダ室５３は、小径部５３１及び大径部５３２を有しており、この小径部５３１と大径部５３２とによって段差５３３が画定されている。小径部５３１には環状溝が内周面に沿って形成されており、この環状溝には第１のパッキン７が収容されている。また、シリンダ室５３の下端部には密閉部材８が取り付けられている。この密閉部材８は、外周面に沿って形成された環状溝にＯリング８１が収容されており、シリンダ室５３の後端部を気密に封鎖している。
【００２１】
また、ケーシング５は、図１及び図３に示すように、正面に第１及び第２の供給孔１０、１１が形成されており、右側面には第３及び第４の供給孔１２、１３が形成されている。この第１〜第４の供給孔１０〜１３はシリンダ室５３内に空気を供給可能なようシリンダ室５３に連通しており、第１及び第３の供給孔１０、１２から送られた空気はピストンヘッド５４１と密閉部材８との間に供給され、第２及び第４の供給孔１１、１３から送られた空気はピストンヘッド５４１と段差５３３との間に供給されるよう構成されている。
【００２２】
シリンダ室５３内には、図３に示すように、ピストン５４が摺動可能に設置されている。より詳細には、ピストン５４は、ピストンヘッド５４１、及びピストンヘッド５４１に連結されたピストンロッド５４２を有している。ピストンヘッド５４１は、円柱状に形成され、シリンダ室５３における大径部５３２の内壁に対して摺動可能となっている。また、ピストンヘッド５４１は、外周面に沿って環状溝が形成され、この環状溝に収容された第２のパッキン９によって、大径部５３２の内壁に気密に接触している。ピストンロッド５４２は、シリンダ室５３の小径部５３１を貫通し、先端部が収容室５２内に突出している。このピストンロッド５４２は、小径部５３１の内壁に対して摺動可能となっており、小径部５３１の第１のパッキン７と気密に接触している。ピストンロッド５４２にはオサエカバー５４４が装着されており、このオサエカバー５４４は、ピストン５４がシリンダ室５３内を前方へと摺動した際、シリンダ室５３の段差５３３に当接することによりピストン５４の前方への移動を規制する。なお、オサエカバー５４４とピストンヘッド５４１との間にはマグネット５４５が収容されており、このマグネット５４５とシリンダ室５３内に設置された近接センサ（図示省略）によりピストン５４１の位置を検出することができる。また、ピストンロッド５４２は、先端部に第３の挿入ピン５４３が形成されており、この第３の挿入ピン５４３が収容室５２内の後述する第１及び第２のリンク部材６１ａ、６１ｂの挿入部６３に挿入されている。
【００２３】
第１及び第２のリンク機構６ａ、６ｂは、図１及び図３に示すように、第１及び第２のリンク部材６１ａ、６１ｂを有しており、この第１及び第２のリンク部材６１ａ、６１ｂはそれぞれ第１の支点ピン６２ａ及び第２の支点ピン（図示省略）に回動自在に取り付けられている。第１及び第２のリンク部材６１ａ、６１ｂは、略Ｌ字状に形成されており、両端には略Ｕ字状の挿入部６３を有している。第１のリンク部材６１ａは、下端側の挿入部６３にピストンロッド５４２先端の第３の挿入ピン５４３が挿入されることでピストン５４に連結され、上端側の挿入部６３に第１の連結部材１４ａの第１の挿入ピン１４１ａが挿入されることで第１の連結部材１４ａに連結されている。同様に、第２のリンク部材６１ｂは、上端側の圧入部（図示省略）がピストンロッド５４２の第３の挿入ピン５４３に連結され、下端側の圧入部（図示省略）が第２の連結部材１４ｂの第２の挿入ピン（図示省略）に連結されている。
【００２４】
次に、上述したように構成された開閉チャック１のワークを把持する際の作動について説明する。本実施形態では、ケーシング５の第１及び第２の供給孔１０、１１を使用するため、空気の流れ方向を切り替え可能な切り替え弁や、継手、チューブ等を介して第１及び第２の供給孔１０、１１に空気供給源（図示省略）を接続し、第３及び第４の供給孔１２、１３をねじ等で封鎖しておく。なお、第１の供給孔１０の代わりに第３の供給孔１２を使用してもよく、第１及び第３の供給孔１０、１２の両方を使用することもできる。また、第２の供給孔１１の代わりに第４の供給孔１３を使用してもよく、第２及び第４の供給孔１１、１３の両方を使用することもできる。
【００２５】
まず、第１の供給孔１０よりシリンダ室５３内に空気を供給し、第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂを互いに離間させる。より詳細には、空気供給源より第１の供給孔１０を介してシリンダ室５３内に空気を供給すると、この空気によってピストンヘッド５４１の下面が押され、ピストン５４がシリンダ室５３内を前方へと移動する。このとき、ピストンヘッド５４１と段差５３３との間に存在する空気はピストンヘッド５４１に押されて第２の供給孔１１より排出される。ピストン５４が前方に移動すると、ピストンロッド５４２の先端に連結された第１のリンク部材６１ａは第１の支点ピン６２ａを中心に図３における時計回りに回転する。これにより、第１のリンク部材６１ａに連結された第１の連結部材１４ａは第１の長孔２３ａ内を外側に向かって移動し、第１の連結部材１４ａに連結された第１のスライダ３ａはガイド部材２のガイドレール２１上を外側へと摺動する。一方、第２のリンク部材６１ｂは、第２の支点ピン（図示省略）を中心に図３における反時計回りに回転する。これにより、第２のリンク部材６１ｂに連結された第２の連結ピン１４ｂは第２の長孔２３ｂ内を外側に向かって移動し、第２の連結部材１４ｂに連結された第２のスライダ３ｂはガイドレール２１上を外側へと摺動する。
【００２６】
次に、互いに離間した第１のスライダ３ａと第２のスライダ３ｂとの間にワークを配置し、第２の供給孔１１よりシリンダ室５３内に空気を供給して第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂを互いに接近させる。より詳細には、空気供給源より第２の供給孔１１を介してシリンダ室５３内に空気を供給すると、この空気によってピストンヘッド５４１の上面が押されピストン５４は後方へと移動する。このとき、ピストンヘッド５４１と密閉部材８との間に存在する空気はピストンヘッド５４１に押されて第１の供給孔１０より排出される。ピストン５４が後方に移動すると、ピストンロッド５４２に連結された第１のリンク機構６ａは第１の支点ピン６２ａを中心に図３における反時計回りに回転する。これにより、第１の連結部材１４ａは第１の長孔２３ａ内を内側に向かって移動し、第１のスライダ３ａはガイドレール２１上を内側へと摺動する。一方、第２のリンク機構６ｂは、第２の支点ピン（図示省略）を中心に図３における時計回りに回転する。これにより、第２の連結ピン１４ｂは第２の長孔２３ｂ内を内側に向かって移動し、第２のスライダ３ｂはガイドレール２１上を内側へと摺動する。このようにして第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂを互いに接近させ、第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂに取り付けた爪によりワークを把持する。
【００２７】
上述したように第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂに取り付けられた爪によりワークを把持すると、この爪にワークからの反力が作用する。この反力によって、上記第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂに接しているガイド部材２にはモーメントが作用し、ガイド部材２に横軸及び縦軸方向のひずみが生じる。このひずみは、ガイド部材２の下面且つ横軸方向中央に取り付けられたひずみセンサ４によって検出される。
【００２８】
以上のように、本実施形態の開閉チャック１によれば、ひずみセンサ４は、第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂに取り付けられた爪によりワークを実際に把持した際にガイド部材２に生じるひずみを検出することができる。これにより、上記開閉チャック１は、第１及び第２のスライダがワークを把持したかどうかを正確に検出することができる。
【００２９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、ひずみセンサ４はガイド部材２の横軸方向中央且つ下面に取り付けられていたが、ワークを把持した際にひずみが生じる位置に取り付けられていればこれに限定されず、例えば、ガイド部材の上面、正面や背面に取り付けられていてもよい。
【００３０】
また、上記実施形態においては、第１及び第２の供給孔１０、１１からシリンダ室５３内に空気を供給してピストン５４を作動させていたが、第１及び第２の供給孔１０、１１を封鎖し、第３及び第４供給孔１２、１３に空気供給源を接続して第３及び第４供給孔１２、１３から空気を供給することもできる。
【００３１】
また、上記実施形態においては、第１及び第２のリンク機構６ａ、６ｂにより、ピストン５４の移動方向と直交する方向に第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂが摺動するようピストン５４の往復移動が変換されていたが、これに限定されるものではなく、ピストンの移動方向と第１及び第２のスライダの移動方向とが平行となるようピストンと第１及び第２のスライダとが接続されていてもよい。
【００３２】
また、上記実施形態においては、第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂの駆動源はエアシリンダ機構であったがこれに限定されるものではなく、例えば油圧シリンダ機構や電動シリンダ機構等であってもよい。
【００３３】
また、上記実施形態においては、第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂは取り外し可能な爪を有していたが、ワークを把持することができればこれに限定されず、例えば、第１及び第２のスライダと爪とが一体的に形成されていてもよい。
【実施例】
【００３４】
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。
【００３５】
図１における開閉チャック１を使用して以下のような解析を行った。開閉チャック１のガイド部材２を剛体の板に４本のボルトで固定した。４本のボルトの横軸方向のピッチは４２．５ｍｍ、奥行き方向のピッチは１５ｍｍとした。このように固定されたガイド部材２のガイドレール２１に３０ｍｍの間隔をあけて第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂを設置し、ガイドレール２１に形成された軌道溝２２の中心から上方２０ｍｍの位置において、第１及び第２のスライダ３ａ、３ｂの爪に２５Ｎの力を外向きに加え、このときのガイド部材２の各部の変位を測定した。その結果、ガイド部材２には縦軸方向の微小な変位が生じており、特に横軸方向中央部分における変位が比較的大きいことが判明した。ガイド部材２の横軸方向中央部分の変位のうち、下面中心部における変位は０．０００２８ｍｍ、下面前端部における変位は０．０００２５ｍｍ、背面における変位は０．０００２２ｍｍであった（図４）。
【００３６】
以上のように、開閉チャック１によりワークを把持した際、ガイド部材２において横軸方向中央部分に比較的大きな変位が生じるため、ひずみセンサ４はガイド部材２の横軸方向中央部分に取り付けられることが好ましい。さらに、横軸方向中央部分の中でも特に下面において大きな変位が生じるため、ひずみセンサ４はガイド部材２の横軸方向中央部分且つ下面に取り付けられることがより好ましい。
【符号の説明】
【００３７】
２     ガイド部材
２１   ガイドレール
３ａ   第１のスライダ
３ｂ   第２のスライダ
４     ひずみセンサ
５３   シリンダ室
５４   ピストン      
６ａ   第１のリンク機構
６ｂ   第２のリンク機構
【図１】
0005570274.tif 000002
【図２】
0005570274.tif 000003
【図３】
0005570274.tif 000004
【図４】
0005570274.tif 000005