(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動モーターからフィンガーへの電力供給の停止時に於いて、フィンガー間に生じる緩みを抑制してフィンガーによる把持力を維持し、ワークを持続的に把持可能とすることにより、省エネルギー化、省コスト化を実現するロボットハンド機構を提供する。【解決手段】ウォーム１３を配置したウォーム軸７と、ウォーム１３と噛合するウォームホイール２２を設けたピニオン軸２１と、このピニオン軸２１のピニオンと噛合する一対のラックと、この一対のラックと連動して進退動可能とし、ワークの把持位置から非把持位置まで平行移動可能な一対のフィンガーと、ウォーム軸７の軸方向両端に配置し、前記一対のフィンガーの停止状態で、前記ウォーム軸１３を前記ウォームホイール２２との接合面方向に弾性的に付勢可能な付勢手段１５と、を備える。【選択図】図１
0003156145.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
駆動モーターに接続して回動可能とし外周面にウォームを配置したウォーム軸と、このウォームと噛合するウォームホイールを一端に設けて回動可能とするピニオン軸と、このピニオン軸の他端に設けたピニオンと噛合する一対のラックと、この一対のラックと連動して接近方向又は離間方向に進退動可能とすることにより、ワークの把持位置から非把持位置まで平行移動可能な一対のフィンガーと、前記ウォーム軸の軸方向両端に配置し、前記一対のフィンガーの停止状態で、前記ウォーム軸を前記ウォームホイールとの接合面方向に弾性的に付勢可能な付勢手段と、を備えたことを特徴とする平行開閉型ロボットハンド機構。
【請求項２】
前記一対のフィンガーは、前記ピニオン軸に接続した位置検出装置により停止位置を検出可能とするとともに、この停止位置の検出信号に基づいて停止位置を制御可能としたことを特徴とする請求項１に記載の平行開閉型ロボットハンド機構。
【請求項３】
前記駆動モーターと前記ウォーム軸との接続は、一対の歯車を備えた接続ギアを介して行うとともに、この接続ギアの歯車相互の噛合幅を、前記一対のフィンガーの停止に伴って生じるウォーム軸の軸方向への進退動の幅よりも広くすることにより、前記一対の歯車の噛合が離脱するのを防止可能としたことを特徴とする請求項１に記載の平行開閉型ロボットハンド機構。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、産業用ロボットのアームの手首部や、専用自動化装置等に取り付けて、ワークの搬送、加工、検査、測定等の作業を行うための平行開閉型ロボットハンド機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業用ロボットの手首部や、専用自動化装置等に取り付けて、ワークの搬送、加工、検査、測定等の作業を行うための平行開閉型ロボットハンド機構として、特許文献１〜４に示す如きものが公知になっている。特許文献１，２に記載の従来技術は、ワークを把持するためのフィンガーの開閉を行うカム機構を、緩衝部材やトルクリミッターを介して駆動モーターの駆動軸と接続している。また、特許文献３、４に記載の従来技術は、駆動モーターと接続して進退動可能とした直動部材を、ワークを把持するためのフィンガーの開閉を行う開閉機構と接続している。
【０００３】
上記特許文献１〜４に記載の装置は、駆動モーターからフィンガーへの電力供給の停止時に、ワークの把持状態を維持するための機構を備えていない。そのため、フィンガーによりワークを把持した状態で上記電力供給を停止すると、ワークの把持力が低下してフィンガー間に緩みを生じ、フィンガーからワークが落下する危険性の高いものであった。この点、フィンガーによりワークを把持している間中継続して、駆動モーターからフィンガーに電力を供給し続ければ、フィンガー間に緩みは生じずフィンガーによるワークの把持状態を維持することは可能であるが、この場合には、電力負荷が上昇してランニングコストが高くなるとともに、省エネルギー化の要請にも反するものとなっていた。
【０００４】
これに対して、特許文献５に示す装置においては、駆動モーターに接続して回動可能とするウォーム軸と、このウォーム軸のウォームと噛合して回動可能とする第１の歯車と、この第１の歯車と噛合して回動可能とする第２の歯車とを備え、上記第１、第２の歯車には、各々フィンガーを取り付け可能としている。そして、上記駆動モーターを稼働して前記ウォーム軸を介して前記第１、第２の歯車を回動させることにより、この第１、第２歯車に取り付けた一対のフィンガーを円周方向に回動させて開閉するものである。
【０００５】
また、上記特許文献５に示す装置においては、前期ウォーム軸の軸方向の両端に弾性体を配置している。そのため、前記駆動モーターを停止させた際に、この停止により生じる回転に対する反力でウォーム軸が軸方向の一端側又は他端側に移動すると、このウォーム軸が移動した側の弾性体が収縮し、この収縮に伴う弾性復元力で、ウォーム軸を前記第１の歯車との接合面方向に弾性的に付勢するものとなる。そのため、駆動モーターからフィンガーへの電力供給を停止しても、フィンガー間に緩みが生じないものとなり、ワークの把持力を持続的に維持することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１０５３７９号公報
【特許文献２】特開２００１−２３９４９１号公報
【特許文献３】特開２００１−１１３４８６号公報
【特許文献４】特開２００２−２９２５８８号公報
【特許文献５】特開２００４−２１６４８２号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献５に示す装置に於いては前述の如く、前記第１、第２の歯車を回動させることにより、この第１、第２の歯車に取り付けたフィンガーを円周方向に回動させてフィンガーの開閉を行うものである。そのため、フィンガーは基本的にＶ字型又は逆Ｖ字型に配置され、その先端の間隔を拡大又は縮小するものとなり、把持できるワークの形状や大きさに対する許容範囲が狭いものとなる。従って、ワークの大きさに合わせて適宜フィンガーを平行移動させる方式に比較し、フィンガーの対向間隔の調節許容範囲が狭く、一定の定まった大きさや形状のワークしか把持することができないものとなり、装置の使用性が低いものとなっていた。
【０００８】
そこで、本願考案は上述の如き課題を解決しようとするものであって、駆動モーターからフィンガーへの電力供給の停止時に於いて、フィンガー間に生じる緩みを抑制してフィンガーによる把持力を維持し、ワークを持続的に把持可能とすることにより、省エネルギー化、省コスト化を実現しようとするものである。また、様々な大きさのワークを把持可能とすることにより、装置の使用性を高めようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願考案は上述の如き課題を解決するため、駆動モーターに接続して回動可能とし外周面にウォームを配置したウォーム軸と、前記ウォームと噛合するウォームホイールを一端に設けて回動可能とするピニオン軸と、このピニオン軸の他端に設けたピニオンと噛合する一対のラックと、この一対のラックと連動して接近方向又は離間方向に進退動可能とすることにより、ワークの把持位置から非把持位置まで平行移動可能な一対のフィンガーと、前記ウォーム軸の軸方向両端に配置し、前記一対のフィンガーの停止状態で、前記ウォーム軸を前記ウォームホイールとの接合面方向に弾性的に付勢可能な付勢手段と、を備えたものである。
【００１０】
また、前記一対のフィンガーは、前記ピニオン軸に接続した位置検出装置により停止位置を検出可能とするとともに、この停止位置の検出信号に基づいて停止位置を制御可能としたものであっても良い。このように形成することにより、例えば、上記位置検出装置で一対のフィンガーによるワークの把持位置を検出しておき、ワークの非把持状態に於いて、上記ワークの把持位置に接近した位置に、前記一対のフィンガーを待機させておくことが可能となる。そのため、上記位置検出を行わない場合と比較して、フィンガーの駆動距離を短くすることが可能となり、ワークの把持作業にかかる時間を短縮することが可能となる。
【００１１】
また、前記駆動モーターと前記ウォーム軸との接続は、一対の歯車を備えた接続ギアを介して行うとともに、この接続ギアの歯車相互の噛合幅を、前記一対のフィンガーの停止に伴って生じるウォーム軸の軸方向への進退動の幅よりも広くすることにより、前記一対の歯車の噛合が離脱するのを防止可能としたものであっても良い。
【考案の効果】
【００１２】
本考案は上述の如く構成したものであって、前記駆動モーターを停止させた際に、この停止により生じる回転に対する反力でウォーム軸が軸方向の一方側に移動すると、このウォーム軸が移動した側の弾性体が収縮し、この収縮により生じる弾性復元力で、ウォーム軸を前記ウォームホイールとの接合面方向に弾性的に付勢するものとなる。そのため、ワークの把持状態で駆動モーターからフィンガーへの電力供給を停止した場合に、上記付勢手段の付勢力によりフィンガー間に緩みが生じるのを抑制し、ワークを持続的に把持することが可能となる。従って、フィンガーによりワークを持続的に把持するために駆動モーターからフィンガーに電力を供給し続ける必要もないものとなり、ランニングコストを低くすることが可能となるとともに、省エネルギー化を図ることが可能となる。
【００１３】
また、ワークの把持位置から非把持位置まで平行移動可能な一対のフィンガーによりワークを把持するものであるため、フィンガーの対向間隔の調節許容範囲が広く、上記一対のフィンガーを平行移動させて適宜その対向間隔を調節することで、様々な大きさのワークを安定して把持することが可能となる。そのため、装置の使用性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案の実施例１に於いて、ウォーム軸が収納体の軸方向中央に位置する状態を示す、下方から見た断面図。
【図２】ウォーム軸が収納体の一端側に位置する状態を示す、下方から見た断面図。
【図３】ウォーム軸が収納体の他端側に位置する状態を示す、下方から見た断面図。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図５】実施例１の底面図。
【実施例１】
【００１５】
本考案の実施例１を図面において説明すると、(１)はケーシングで、図１に示す如く内部に駆動モーター（２）を配置している。この駆動モーター（２）の駆動軸（３）には第1歯車（４）を固定し、この第1歯車（４）を、第２歯車（５）を介して第３歯車（６）と接続し、この第３歯車（６）にウォーム軸（７）を固定している。そして、上記駆動モーター（２）を駆動することにより、上記第１〜第３歯車（４）（５）（６）からなる接続ギア（８）を介して、ウォーム軸（７）を回動可能としている。
【００１６】
また、本実施例に於いては後述の如く、前記駆動モーター（２）が停止した際に、上記ウォーム軸（７）が、このウォーム軸（７）を収納する収納体（１０）内の一端（１１）側又は他端（１２）側に図２、図３に示す如く移動するため、前述の如くウォーム軸（７）に固定した第３歯車（６）も、図２、図３に示す如く進退動するものとなる。そこで、上記第３歯車（６）の進退動により前記第２歯車（５）から第３歯車（６）が離脱することがないよう、図１〜図３に示す如く、前記第２歯車（５）と第３歯車（６）の噛合幅をウォーム軸（７）の進退動の幅よりも広く形成している。
【００１７】
また、上述の如くウォーム軸（７）を収納する収納体（１０）内には、前記ウォーム軸（７）のウォーム（１３）の両側に軸受（１４）を回動不能で軸方向摺動可能に配置しており、この軸受（１４）を介して、ウォーム軸（７）を収納体（１０）内に回動可能に軸支している。なお、上記軸受（１４）は、駆動モーター（２）配置側にかかる偏荷重に対応できるよう、駆動モーター（２）配置側に２個、その逆側に１個設けている。
【００１８】
また、上記収納体（１０）の内部一端（１１）及び他端（１２）には、本実施例の付勢手段（１５）（３４）である押圧スプリングを配置している。この付勢手段（１５）（３４）は、前記軸受（１４）に内周端を突き当て可能とする摺動筒（１７）と前記収納体（１０）の両端壁（１６）の間に介装している。また、上記摺動筒（１７）の外周面には突き当て段部（１８）を形成しており、この突き当て段部（１８）を、収納体（１０）の内周面に形成した突き当て受部（１９）に、図１に示す如く突き当てることにより、摺動筒（１７）の摺動距離を規制可能としている。また、収納体（１０）の両端壁（１６）内面と摺動筒（１７）の間には、摺動筒（１７）の摺動間隔（２０）を各々形成している。
【００１９】
また、ウォーム軸（７）のウォーム（１３）には、図１、図４に示す如く、ピニオン軸（２１）の上端に配置したウォームホイール（２２）を噛合しており、駆動モーター（２）を駆動してウォーム軸（７）を回動させることにより、ウォームホイール（２２）及びこれと一体形成したピニオン軸（２１）を回動可能としている。また、このピニオン軸（２１）を、図４に示す如く、前記ケーシング（１）内を上下に仕切る仕切壁（２３）の中央に、上下一対の軸受（２９）を介して回動可能に軸支している。また、上記ピニオン軸（２１）の下端にはピニオン（２４）を配置しており、このピニオン（２４）を、図５に示す如く、一対の作動体（２５）の内側面に形成した一対のラック（２６）と噛合させている。
【００２０】
また、上記一対の作動体（２５）を、図４に示す如く、前記仕切壁（２３）の底面に固定配置した一対のガイドレール（２７）に、係合片（２８）を介して進退動可能に接続している。また、上記一対の作動体（２５）の底面には、図４、図５に示す如く、フィンガー（３０）を連結固定している。そして、前記駆動モーター（２）を駆動して前記ウォーム軸（７）及びピニオン軸（２１）を回動させることにより、このピニオン軸（２１）の下端に接続する一対の作動体（２５）及びフィンガー（３０）を、前記一対のガイドレール（２７）の軌道に沿って互いに平行に進退動可能としている。また、上記フィンガー（３０）の底面及び外側面には、ワークを把持するためアタッチメント（図示せず）を取り付け可能なタップ（３１）を、図４、図５に示す如く、各２個ずつ配置している。
【００２１】
また、図４に示す如く、前記ケーシング（１）内には、ロータリーエンコーダー、ポテンショメーター等により構成する位置検出装置（３２）を配置し、この位置検出装置（３２）を、一対の歯車からなる検出用ギア（３３）を介してピニオン軸（２１）と接続することにより、このピニオン軸（２１）に作動体（２５）を介して接続する一対のフィンガー（３０）の停止位置を検出可能としている。このような構成を採用することにより、上記の停止位置の検出信号に基づいて、一対のフィンガー（３０）の停止位置を制御することが可能となる。そのため、例えば、上記位置検出装置（３２）で一対のフィンガー（３０）によるワークの把持位置を検出しておき、ワークの非把持状態に於いて、上記ワークの把持位置に接近した位置に、前記一対のフィンガー（３０）を待機させておくことが可能となる。そのため、上記位置検出を行わない場合と比較して、フィンガー（３０）の駆動距離を短くすることが可能となり、ワークの把持作業にかかる時間を短縮することが可能となる。
【００２２】
上述の如く構成したものを、産業用ロボットのアームの手首部や、専用自動化装置等に取り付けて、ワークの把持及び分離を行う場合について以下に説明する。なお、ワークの把持には、ワークの外周面を外側から把持する場合の如く、フィンガー（３０）を接近方向に移動させながらワークを把持する場合と、円筒形のワークの内周面を内側から外側に把持する場合の如く、フィンガー（３０）を離間方向に移動させながら把持する場合の２通りがあるが、まず、フィンガー（３０）を接近方向に移動させながらワークを把持する場合について以下に説明する。
【００２３】
まず、本実施例の平行開閉型ロボットハンド機構をワークに接近させ、ワークの被把持部の外側にフィンガー（３０）を配置する。そして、上記駆動モーター（２）を駆動させ、接続ギア（８）及びウォーム軸（７）を介して、ウォームホイール（２２）を図１の矢印ａの方向に回動させる。これにより、図４に示す如く上記ウォームホイール（２２）を上端に設けたピニオン軸（２１）に作動体（２５）を介して接続したフィンガー（３０）が接近方向に平行移動し、フィンガー（３０）のアタッチメントがワークの被把持部を外側から把持する。
【００２４】
そして、このワークの把持位置で、前記駆動モーター（２）を停止させてウォーム軸（７）の回動を停止させる。このようにウォーム軸（７）の回動を停止させると、回転に対する反力がウォーム軸（７）に働き、ウォーム軸（７）が図２に示す如く収納体（１０）の一端（１１）側に移動する。このウォーム軸（７）の移動により、ウォーム軸（７）移動側に配置した付勢手段（１５）が収縮し、この収縮により生じる弾性復元力により、ウォーム軸（７）をウォームホイール（２２）との接合面方向に、摺動筒（１７）及び軸受（１４）を介して付勢する。
【００２５】
そのため、上述の如きワークの把持状態で駆動モーター（２）からフィンガー（３０）への電力供給を停止しても、上記付勢手段（１５）の付勢力によりフィンガー（３０）間に緩みが生じるのを抑制し、ワークを持続的に把持することが可能となる。従って、フィンガー（３０）によりワークを持続的に把持するために駆動モーター（２）からフィンガー（３０）に電力を供給し続ける必要がないものとなり、ランニングコストを低くすることが可能となるとともに、省エネルギー化を図ることが可能となる。
【００２６】
また、ワークの搬送、加工、検査、測定等の目的作業の完了後、ワークをフィンガー（３０）のアタッチメントから分離するには、駆動モーター（２）の駆動軸（３）を上述の把持を行う場合とは逆方向に回動させる。これにより、接続ギア（８）及びウォーム軸（７）を介してピニオン軸（２１）を図１の矢印ｂの方向に回動させ、一対の作動体（２５）及びフィンガー（３０）を互いに平行に離間方向に移動させ、フィンガー（３０）のアタッチメントからワークを分離する。
【００２７】
本実施例においてはこのように、ワークの把持位置から非把持位置まで一対のフィンガー（３０）を平行移動させてワークを把持するものであるため、フィンガー（３０）の対向間隔の調節許容範囲が広く、上記一対のフィンガー（３０）を平行移動させて適宜その対向間隔を調節することで、様々な大きさのワークを安定して把持することが可能となる。そのため、装置の使用性を高めることが可能となる。
【００２８】
また、円筒形のワークの内周面を内側から外側に把持する場合の如く、フィンガー（３０）を離間方向に移動させながら把持する場合には、フィンガー（３０）をワークの被把持部の内側に配置した状態で、上記駆動モーター（２）を駆動して駆動軸（３）を回転させ、ウォームホイール（２２）を図１の矢印ｂの方向に回動させる。これにより、ウォームホイール（２２）に形成したピニオン軸（２１）に接続する一対の作動体（２５）及びフィンガー（３０）が離間方向に一体的に平行移動し、上記フィンガー（３０）に接続したアタッチメントにより、ワークの被把持部を把持する。
【００２９】
このワークの把持位置で、前記駆動モーター（２）を停止すると、回転に対する反力で、ウォーム軸（７）が図３に示す如く収納体（１０）の他端（１２）側に移動し、ウォーム軸（７）移動側の付勢手段（３４）が収縮し、この収縮により生じる弾性復元力により、ウォーム軸（７）をウォームホイール（２２）との接合面方向に付勢し、ワークを持続的に把持する。また、目的作業の終了後にワークを分離するには、駆動モーター（２）の駆動軸（３）を、上記の把持の場合とは逆方向に回動させることにより、フィンガー（３０）を接近方向に移動させる。
【００３０】
本実施例に於いては上述の如く、フィンガー（３０）を接近方向に平行移動させながらワークの把持を行う場合には、収納体（１０）の一端（１１）側に設けた付勢手段（１５）が収縮し、これに伴う付勢力でウォーム軸（７）を付勢し、フィンガー（３０）を離間方向に平行移動させながらワークの把持を行う場合には、収納体（１０）の他端（１２）側に設けた付勢手段（３４）が収縮し、これに伴う付勢力でウォーム軸（７）を付勢する。そのため、フィンガー（３０）を接近方向、離間方向のいずれの方向に移動させながらワークを保持する場合にも、付勢手段（１５）の付勢力によりフィンガー（３０）間の緩みを抑制し、フィンガー（３０）によりワークを持続的に保持することが可能となる。
【符号の説明】
【００３１】
２  駆動モーター  
７  ウォーム軸  
８  接続ギア
１３  ウォーム  
１５、３４  付勢手段
２１  ピニオン軸  
２２  ウォームホイール  
２４  ピニオン  
２６  ラック  
３０  フィンガー    
３２  位置検出装置    
【図１】
0003156145.tif 000003
【図２】
0003156145.tif 000004
【図３】
0003156145.tif 000005
【図４】
0003156145.tif 000006
【図５】
0003156145.tif 000007