(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータのモータ軸の回転を伝達する歯車機構が内蔵された本体部と、
前記歯車機構を介して回転駆動され、互いの回転方向が逆向き状態になるよう前記本体部の外側に当該本体部を間に挟んで対向配置された２つの第１腕部と、
前記２つの第１腕部の先端部と回動自在にその基端部が支持された２つの第２腕部と、
前記２つの第２腕部の先端部同士を互いに回動自在に連結した連結ピンと、
前記連結ピンに固定された第１把持部と、
前記第１把持部から所定距離だけ離れた前記本体部上の前記第１把持部と対向する位置に固定され、前記第１把持部との間でワークを把持する第２把持部と
を備えることを特徴とする電動グリッパ装置。
【請求項２】
前記２つの第２腕部の何れか一方の第２腕部と平行な状態を維持したまま、その第２腕部に追従して動作する補助腕部を更に備え、
前記補助腕部が前記第１把持部に支持されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電動グリッパ装置。
【請求項３】
前記一方の第２腕部と前記補助腕部との平行状態を維持したまま、その２つの基端部を回動自在に支持し、前記第１把持部の移動方向およびその移動方向とは直交する直交方向へ移動自在に設けられた支持腕部
を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の電動グリッパ装置。
【請求項４】
前記歯車機構は、
前記モータのモータ軸の先端に固定された、かさ歯車構造のモータギアと、
前記モータギアの回転中心軸と直交する回転中心軸を持ち、互いに対向配置された状態で前記モータギアとそれぞれ噛合され、当該モータギアの回転に応じて互いの回転方向が逆向き状態で回転される、かさ歯車構造の第１ギアおよび第２ギアとを備え、前記２つの第１腕部は前記第１ギアおよび前記第２ギアに固定されている
ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の電動グリッパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動グリッパ装置に関し、特に、ＦＡ(Factory Automation)組立工程における製品の自動組立、部品搬送、検査等において、ワークを把持して位置決めや測長等を行うためのモータ駆動による電動グリッパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動グリッパ装置においては、モータによって正逆回転されるカム部材と、レールに沿って直線摺動する一対の把持部材とを備え、一対の把持部材のそれぞれのカムフォロア（駆動ピン）をカム部材に摺動自在に嵌合させる一対のカム溝がカム部材に螺旋状に形成され、モータによるカム部材の正逆回転により一対の把持部材がレールに沿って互いに接近・離隔摺動するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の電動グリッパ装置におけるカム部材のカム溝は、モータの回転トルクによって生ずる把持部材の推力がどの位置でも一定となるように、アルキメデスの渦巻き線に沿う螺旋状に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２６５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１の電動グリッパ装置においては、モータによるカム部材の回転運動を把持部材のカムフォロア（駆動ピン）における直線運動に変換したときの把持部材のストローク範囲がカム部材の半径に制限されているために短く、このストローク範囲を長くするにはカム部材の半径を大きくしなければならず、その場合には装置全体が大型化してしまうという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１の電動グリッパ装置においては、カム部材、カムフォロアおよび把持部材を直線摺動させるための直線ガイドが必要であり、その直線ガイドには有限軌道方式および無限軌道方式の双方共に高精度な研削加工が要求され、その構成が複雑化するという問題があった。
【０００７】
さらに、把持部材をクリーンルーム等のクリーンな環境で使用する場合、直線ガイドにグリス飛散対策としてカバーを付けたり、直線ガイドをジャバラ状のカバーで覆ったりすることが一般的であり、これらカバーの存在により更に大型化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、小型であり、かつ簡易な構成でありながら直線ガイドを用いることなく把持部材を直線運動させ、そのストローク範囲を長くすることのできる電動グリッパ装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するため本発明においては、モータ（２）と、前記モータ（２）のモータ軸（２ａ）の回転を伝達する歯車機構（１１、１２、１３）が内蔵された本体部（３）と、前記歯車機構（１１、１２、１３）を介して回転駆動され、互いの回転方向が逆向き状態になるよう前記本体部（３）の外側に当該本体部（３）を間に挟んで対向配置された２つの第１腕部（２１、３１）と、前記２つの第１腕部（２１、３１）の先端部（２１ｂ、３１ｂ）と回動自在にその基端部（２２ａ、３２ａ）が支持された２つの第２腕部（２２、３２）と、前記２つの第２腕部（２２、３２）の先端部（２２ｂ、３２ｂ）同士を互いに回動自在に連結した連結ピン（３７）と、前記連結ピン（３７）に固定された第１把持部（４０）と、前記第１把持部（４０）から所定距離だけ離れた前記本体部（３）上の前記第１把持部（４０）と対向する位置に固定され、前記第１把持部（４０）との間でワークを把持する第２把持部（５０）とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また本発明において、前記２つの第２腕部（２２、３２）の何れか一方の第２腕部（３２）と平行な状態を維持したまま、その第２腕部（３２）に追従して動作する補助腕部（３４）を更に備え、前記補助腕部（３４）が前記第１把持部（４０）に支持されていることを特徴とする。
【００１１】
さらに本発明において、前記一方の第２腕部（３２）と前記補助腕部（３４）との平行状態を維持したまま、その２つの基端部（３２ａ、３４ａ）を回動自在に支持し、前記第１把持部（４０）の移動方向およびその移動方向とは直交する直交方向へ移動自在に設けられた支持腕部（３５）を更に備えることを特徴とする。
【００１２】
さらに本発明において、前記歯車機構は、前記モータ（２）のモータ軸（２ａ）の先端に固定された、かさ歯車構造のモータギア（１１）と、前記モータギア（１１）の回転中心軸と直交する回転中心軸を持ち、互いに対向配置された状態で前記モータギア（１１）とそれぞれ噛合され、当該モータギア（１１）の回転に応じて互いの回転方向が逆向き状態で回転される、かさ歯車構造の第１ギア（１２）および第２ギア（１３）とを備え、前記２つの第１腕部（２１、３１）は前記第１ギア（１２）および前記第２ギア（１３）に固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、モータ（２）のモータ軸（２ａ）の回転が歯車機構（１１、１２、１３）を介して２つの第１腕部（２１、３１）に伝達されたとき、２つの第１腕部（２１、３１）は互いの回転方向が逆向きとなって回転するため、２つの第１腕部（２１、３１）の先端部（２１ｂ、３１ｂ）に支持された２つの第２腕部（２２、３２）の先端部（２２ｂ、３２ｂ）同士を互いに連結した連結ピン（３７）に固定されている第１把持部（４０）が、第２把持部（５０）に対して近接または離反するように直線的に移動する。これにより、第１把持部４０および第２把持部（５０）によりワーク（ｗｋ）を把持または解放することができ、かくして小型であり、かつ簡易な構成でありながら直線ガイドを用いることなく第１把持部（４０）を直線移動させることができる。また、第１腕部（２１、３１）および第２腕部（２２、３２）を長く設定するだけで、ワーク（ｗｋ）を把持または解放する際のストローク範囲を一段と長くすることができる。
【００１４】
本発明によれば、前記２つの第２腕部（２２、３２）の何れか一方の第２腕部（３２）と平行な状態を維持したまま、その第２腕部（３２）に追従して動作する補助腕部（３４）が第１把持部（４０）に支持されているため、補助腕部（３４）により第１把持部（４０）の第２把持部（５０）に対する向きを維持したまま当該第１把持部（４０）を直線移動させることが可能となる。
【００１５】
本発明によれば、一方の第２腕部（３２）と補助腕部（３４）との平行状態を維持したまま、その２つの基端部（３２ａ、３４ａ）を回動自在に支持し、第１把持部（４０）の移動方向およびその移動方向とは直交する直交方向へ移動自在に支持腕部（３５）が設けられているので、第１把持部（４０）の移動方向への移動によっても第２把持部（５０）に対する向きを支持腕部（３５）により維持したまま当該第１把持部（４０）を安定した状態で直線移動させることが可能となる。
【００１６】
本発明によれば、モータ（２）のモータ軸（２ａ）の先端に固定された、かさ歯車構造のモータギア（１１）と、モータギア（１１）の回転中心軸と直交する回転中心軸を持ち、互いに対向配置された状態でモータギア（１１）とそれぞれ噛合され、当該モータギア（１１）の回転に応じて互いの回転方向が逆向き状態で回転される、かさ歯車構造の第１ギア（１２）および第２ギア（１３）に対して２つの第１腕部（２１、３１）が固定されているので、歯車機構（１１、１２、１３）の部品点数を少なくして構成を簡素化し装置全体の小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態における電動グリッパ装置の全体外観構成（１）を示す外観図である。
【図２】本実施の形態における電動グリッパ装置の全体外観構成（２）を示す外観図である。
【図３】本実施の形態における電動グリッパ装置のギア構造が露出した全体外観構成（１）を示す外観図である。
【図４】本実施の形態における電動グリッパ装置のギア構造が露出した全体外観構成（２）を示す外観図である。
【図５】本実施の形態における電動グリッパ装置のギア構造が露出した全体外観構成（３）を示す側面図である。
【図６】本実施の形態における電動グリッパ装置のギア構造が露出した全体外観構成（４）を示す斜視図である。
【図７】本実施の形態における電動グリッパ装置のギア構造が露出していない全体外観構成を示す側面図である。
【図８】本実施の形態における電動グリッパ装置のワーク把持状態を示す全体外観構成（１）を示す外観図である。
【図９】本実施の形態における電動グリッパ装置のワーク把持状態を示す全体外観構成（２）を示す外観図である。
【図１０】可動側把持部の運動モデルを示す図である。
【図１１】可動側把持部の運動モデルをクランク運動として表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
＜電動グリッパ装置の構成＞
図１乃至図９に示すように、本実施の形態におけるリンク式電動グリッパ装置１は、例えばステッピングモータ（以下、これを単に「モータ」と呼ぶ。）２と、当該モータ２の一端に固定された本体部３と、その本体部３に接続された把持部４とによって構成されている。把持部４は、ワークｗｋを把持し、またはワークｗｋを解放する機能を有するものである。
【００２０】
なお、図１および図２においては、本体部３の内部が隠蔽された状態が示されているのに対し、図３乃至図９においては、本体部３の内部が目視可能なように外側側面の一部および天面が取り外された状態が示されている。
【００２１】
ただし、図３乃至図９は、あくまで説明の都合上、本体部３の内部が目視できるように表現したものに過ぎず、実際には本体部３の内部は外側から目視することはできない構造である。
【００２２】
本体部３は、天面３ｕ（図１）および底面３ｚ（図６）を有し、その内側に内部空間が形成された角筒形状であり、モータ２に接続される側の底面３ｚの貫通孔に当該モータ２のモータ軸基部２ｂが嵌合固定されている。
【００２３】
また、本体部３の外側側面３ａ（図１）には、ワークｗｋの一端が当接される側面視略Ｌ字状でなる第２把持部としての固定側把持部５０が外側側面３ａから突出した状態で一体に固定されている。
【００２４】
固定側把持部５０は、本体部３の外側側面３ａから直線状に突出した基部５０ｋと、その基部５０ｋの先端側で９０度折り曲げられたワーク当接部５０ｈとが一体になって構成されている。
【００２５】
この固定側把持部５０は、基部５０ｋおよびワーク当接部５０ｈが後述する第１把持部としての可動側把持部４０の基部４０ｋおよびワーク当接部４０ｈと対向するように本体部３の外側側面３ａに対して設けられている。
【００２６】
さらに、本体部３の外側側面３ａと隣接した外側側面３ｂには、固定側把持部５０とは直交する方向へ向かって、その外側側面３ｂから突出したステー６が一体に固定されている。
【００２７】
モータ２のモータ軸２ａ（図３）の先端には、かさ歯車でなるモータギア１１が一体に固定されている。モータギア１１には、このモータギア１１の回転中心軸と直交する回転中心軸をそれぞれに持つ、かさ歯車でなる第１ギア１２、第２ギア１３が互いに対向配置された状態でモータギア１１に噛合されている。なお、これらの第１ギア１２および第２ギア１３は、同一の構造を有している。
【００２８】
第１ギア１２および第２ギア１３は、モータギア１１の回転に応じて同時に従動回転されるが、その際、モータギア１１に対して第１ギア１２および第２ギア１３が互いに対向配置されているため、外側側面３ａを正面として視た場合に、第１ギア１２の回転方向と第２ギア１３の回転方向とは互いに逆向きとなる。
【００２９】
このモータギア１１、第１ギア１２および第２ギア１３により歯車機構が構成される。この歯車機構は、本体部３に内蔵されており、外部からは目視できないように隠蔽されている。
【００３０】
第１ギア１２は、その円筒形状でなる基部１２ａが本体部３の外側側面３ａ（図３には図示せず）に軸受１２ｂを介して回動自在に支持されている。第２ギア１３は、その円筒形状でなる基部１３ａが本体部３の外側側面３ｃに軸受１３ｂを介して回動自在に支持されている。
【００３１】
第１ギア１２（図５）の基部１２ａは、その先端部分の端面中央に対して、第１ギア１２の回転中心軸に沿った有底嵌合孔部（図示せず）が形成されている。第２ギア１３の基部１３ａは、第１ギア１２の基部１２ａと同様に、その先端部分の端面中央に対して、第２ギア１３の回転中心軸に沿った有底嵌合孔部（図示せず）が形成されている。
【００３２】
第１ギア１２の基部１２ａの有底嵌合孔部には、第１腕部としてのワーク側第１腕部２１の基端部２１ａに設けられたピンが嵌合固定されている。したがって、第１ギア１２の回転と一体になって、ワーク側第１腕部２１が基端部２１ａのピンを中心として回転することになる。
【００３３】
ワーク側第１腕部２１は、所定長さの角柱状部材であり、上述したように、その基端部２１ａには第１ギア１２の基部１２ａの有底嵌合孔部へ向かって突出したピン（図示せず）が設けられているとともに、その先端部２１ｂには当該ピンと同じ方向へ突出したピン２１ｂｐが設けられている。
【００３４】
ワーク側第１腕部２１のピン２１ｂｐは、そのワーク側第１腕部２１よりも長い腕長を持つ第２腕部としてのワーク側第２腕部２２の基端部２２ａの貫通孔に対して軸受により回動自在に支持されている。
【００３５】
このワーク側第２腕部２２は、上述したように、基端部２２ａに貫通孔が形成されるとともにその貫通孔に軸受が取り付けられており、先端部２２ｂについても貫通孔が形成されるとともにその貫通孔に軸受が取り付けられている。
【００３６】
第２ギア１３（図５）の基部１３ａの有底嵌合孔部には、非ワーク側第１腕部３１の基端部３１ａに設けられたピンが嵌合固定されている。したがって、第２ギア１３の回転と一体になって、非ワーク側第１腕部３１が基端部３１ａのピンを中心として回転することになる。
【００３７】
非ワーク側第１腕部３１は、ワーク側第１腕部２１と同じ長さを有する角柱状部材であり、上述したように、その基端部３１ａには第２ギア１３の基部１３ａの有底嵌合孔部へ向かって突出したピン（図示せず）が設けられているとともに、その先端部３１ｂには当該ピンと同じ方向へ突出したピン３１ｂｐが設けられている。
【００３８】
非ワーク側第１腕部３１のピン３１ｂｐは、その非ワーク側第１腕部３１よりも長い腕長を持つ非ワーク側第２腕部３２の基端部３２ａの貫通孔に対して軸受により回動自在に支持されている。
【００３９】
この非ワーク側第２腕部３２は、上述したように、基端部３２ａに貫通孔が形成されるとともにその貫通孔に軸受が取り付けられており、先端部３２ｂについても貫通孔が形成されるとともにその貫通孔に軸受が取り付けられている。
【００４０】
このように、ワーク側第１腕部２１および非ワーク側第１腕部３１は、本体部３の外側であり、その本体部３を間に挟んで互いに対向配置された状態で、モータギア１１のＣＷ(clock Wise)方向またはＣＣＷ(counter clock wise)方向への回転により第１ギア１２および第２ギア１３を介して互いに逆方向へ回転することになる。
【００４１】
ワーク側第２腕部２２の先端部２２ｂに形成された貫通孔と、非ワーク側第２腕部３２の先端部３２ｂに形成された貫通孔とに対しては、ワーク側第２腕部２２の先端部２２ｂと非ワーク側第２腕部３２の先端部３２ｂとを互いに連結する連結ピン３７が軸受を介して回動自在に支持されている。
【００４２】
これらワーク側第１腕部２１、ワーク側第２腕部２２、非ワーク側第１腕部３１、非ワーク側第２腕部３２および連結ピン３７により、図８および図９に示されるように、略菱形状の菱形リンク機構が構成される。
【００４３】
ここで、図５に示すように、連結ピン３７はワーク側第２腕部２２の先端部２２ｂの貫通孔を突出した状態で支持されており、その突出部分が第１把持部としての可動側把持部４０の基部４０ｋに回動自在に支持されている。この場合、連結ピン３７は、可動側把持部４０の基部４０ｋにおける一端側の凹状孔４０ａ（図６および図７）に軸受を介して回動自在に支持されている。
【００４４】
この可動側把持部４０は、所定長さの基部４０ｋと、その基部４０ｋの一端側から固定側把持部５０に向かって突出した側面視略Ｌ字状のワーク当接部４０ｈとによって構成されており、この当接部４０ｈが上述した固定側把持部５０のワーク当接部５０ｈと対向するように配置されている。
【００４５】
したがって、可動側把持部４０が矢印Ａ方向に沿って直線移動したとき、この可動側把持部４０のワーク当接部４０ｈと、この固定側把持部５０のワーク当接部５０ｈとの間で、ワークｗｋの一端および他端が当接されて挟さみ付けられることにより把持される。
【００４６】
ステー６は、その先端へ向かって直線状に伸びた直線部分、および、その直線部分の先端に形成されたＳ字状の湾曲部分を有し、その湾曲部分の先端部６ａに、非ワーク側第１腕部３１と同じ長さを有する非ワーク側第１補助腕部３３の基端部３３ａを支持するための貫通孔が設けられている。
【００４７】
ここで、ステー６は、図９に示すように、非ワーク側第１腕部３１の先端部３１ｂがステー６の先端部６ａと干渉することのない長さにその直線部分が設定されている。なお、ステー６の先端部６ａは、当該ステー６の直線部分に比べて本体部３の外側側面３ｃから離れる方向へ湾曲部分を介してシフトされている。
【００４８】
このステー６の先端部６ａの貫通孔には、軸受が取り付けられており、この貫通孔に対して、非ワーク側第１補助腕部３３の基端部３３ａに設けられたピン３３ａｐが回動自在に支持されている。
【００４９】
非ワーク側第１補助腕部３３は、上述したように基端部３３ａにピン３３ａｐが設けられるとともに、先端部３３ｂには、このピン３３ａｐとは逆向きであり、非ワーク側第１腕部３１のピン３１ｂｐと同じ方向へ突出したピン３３ｂｐが設けられている。
【００５０】
この非ワーク側第１補助腕部３３の先端部３３ｂのピン３３ｂｐは、ステー６と同じ長さであり当該ステー６と平行に配置される支持腕部３５の一端部３５ａに形成された貫通孔に軸受けを介して回動自在に支持されている。
【００５１】
支持腕部３５は、上述したように、一端部３５ａに貫通孔が形成されるとともにその貫通孔に軸受が取り付けられており、他端部３５ｂについても貫通孔が形成されるとともにその貫通孔に軸受が取り付けられている。
【００５２】
支持腕部３５の他端部３５ｂは、非ワーク側第１腕部３１の先端部３１ｂと非ワーク側第１腕部３２の基端部３２ａとの間に配置され（図３乃至図５）、この非ワーク側第１腕部３１の先端部３１ｂのピン３１ｂｐが支持腕部３５の他端部３５ｂおよび非ワーク側第１腕部３２の基端部３２ａの双方の貫通孔にそれぞれの軸受を介して回動自在に支持されている。
【００５３】
この支持腕部３５のほぼ中央部には、非ワーク側第１腕部３１のピン３１ｂｐおよび非ワーク側第１補助腕部３３のピン３３ｂｐと同じ方向へ突出したピン３５ｃｐ（図５）が一体に設けられている。
【００５４】
支持腕部３５のピン３５ｃｐは、その非ワーク側第２腕部３２と同じ腕長の非ワーク側第２補助腕部３４の基端部３４ａの貫通孔に対して軸受により回動自在に支持されている。
【００５５】
この非ワーク側第２補助腕部３４は、上述したように、基端部３４ａに貫通孔が形成されるとともにその貫通孔に軸受が取り付けられており、先端部３４ｂについても貫通孔が形成されるとともにその貫通孔に軸受が取り付けられている。
【００５６】
非ワーク側第２補助腕部３４の先端部３４ｂの貫通孔と、可動側把持部４０の基部４０ｋの他端側に設けられた凹状孔４０ｂ（図６および図７）には、連結ピン３７と同じ長さの連結ピン３８が回動自在に支持されている。
【００５７】
可動側把持部４０における基部４０ｋの凹状孔４０ａと凹状孔４０ｂとの間隔と、支持腕部３５のピン３５ｃｐと基端部３５ａの貫通孔との間隔とは同じ長さに設定されている。
【００５８】
このため、非ワーク側第２腕部３２の先端部３２ｂおよび非ワーク側第２補助腕部３４の先端部３４ｂが連結ピン３７および３８を介して可動側把持部４０の基部４０ｋの凹状孔４０ａおよび凹状孔４０ｂに支持されたとき、非ワーク側第２腕部３２と非ワーク側第２補助腕部３４との平行状態が維持される。
【００５９】
この結果、図８に示すように、非ワーク側第２腕部３２、支持腕部３５、非ワーク側第２補助腕部３４および可動側把持部４０の基部４０ｋにより、可動側把持部４０が矢印ＡＢ方向へ移動したときにワーク当接部４０ｈのワーク当接部５０ｈに対する向きを維持するための平行四辺形状でなる平行四辺形リンク機構が構成される。
【００６０】
この平行四辺形リンク機構は、非ワーク側第１腕部３１の回転により、非ワーク側第２腕部３２および連結ピン３７を介して支持された可動側把持部４０のワーク当接部４０ｈが矢印Ａ方向へ移動してワークｗｋを把持する際、非ワーク側第２補助腕部３４および支持腕部３５により、ワーク当接部４０ｈのワーク当接部５０ｈに対する向きを維持するワーク把持保証機能を有している。
【００６１】
また、ステー６、非ワーク側第１腕部３１、非ワーク側第１補助腕部３３および支持腕部３５により、非ワーク側第１腕部３１の回転に応じて支持腕部３５が矢印ＣＤ方向に沿った向きのまま、可動側把持部４０の移動方向（矢印ＡＢ方向）および、その移動方向とは直交する矢印ＣＤ方向への移動を保証する平行四辺形状でなる平行四辺形サポートリンク機構が構成される。
【００６２】
すなわち平行四辺形サポートリンク機構は、ステー６、可動側把持部４０の基部４０ｋおよび支持腕部３５の互いの平行状態を維持しながら、非ワーク側第１腕部３１の回転に応じて支持腕部３５の矢印ＡＢ方向および矢印ＣＤ方向への移動を保証する。
【００６３】
したがって平行四辺形サポートリンク機構は、可動側把持部４０の基部４０ｋと支持腕部３５との平行状態を維持したまま、つまり、可動側把持部４０のワーク当接部４０ｈの固定側把持部５０のワーク当接部５０ｈに対する向きを維持したまま矢印ＡＢ方向へ移動するためのサポート機能を有している。
【００６４】
＜リンク式電動グリッパ装置の動作＞
このような構成のリンク式電動グリッパ装置１における把持部４の可動側把持部４０および固定側把持部５０によりワークｗｋを把持する動作およびワークｗｋを解放する動作について説明する。
【００６５】
リンク式電動グリッパ装置１においては、把持部４における可動側把持部４０のワーク当接部４０ｈおよび固定側把持部５０のワーク当接部５０ｈによりワークｗｋを把持する場合、ワーク当接部４０ｈおよびワーク当接部５０ｈによるワークｗｋを把持していないワーク解放状態から開始する。
【００６６】
すなわち、第１ギア１２および第２ギア１３の回転によりワーク側第１腕部２１および非ワーク側第１腕部３１が矢印ＡＢ方向にほぼ沿った状態となったとき、可動側把持部４０のワーク当接部４０ｈと固定側把持部５０のワーク当接部５０ｈｃとの間の距離が最大となり、ワークｗｋを把持していないワーク解放状態となる。
【００６７】
この後、ワーク側第１腕部２１および非ワーク側第１腕部３１が回転して矢印ＣＤ方向に沿った状態に近づいていくと、非ワーク側第１腕部３１の回転に応じて平行四辺形サポートリンク機構の支持腕部３５がステー６および可動側把持部４０の基部４０ｋとの平行状態を維持したまま矢印Ｃ方向へ移動するとともに矢印Ａ方向へ向かって移動する。すなわち支持腕部３５は、その一端部３５ａが非ワーク側第１腕部３１の回転に応じて円弧を描きながら全体的に矢印Ｃ方向およびＡ方向へ同時に移動されることになる。
【００６８】
このとき、平行四辺形リンク機構の非ワーク側第２補助腕部３４は、非ワーク側第２腕部３２とともに矢印ＣＤ方向に沿うように倒れていくが、非ワーク側第２腕部３２との平行状態が維持されているため、可動側把持部４０の基部４０ｋと、支持腕部３５と、ステー６との平行状態が維持されたまま、基部４０ｋのワーク当接部４０ｈが矢印Ａ方向へ向かって直線的に移動する。
【００６９】
これにより、可動側把持部４０のワーク当接部４０ｈが本体部３の固定側把持部５０のワーク当接部５０ｈに向かって近接していき、ワーク当接部４０ｈとワーク当接部５０ｈとによりワークｗｋの一端および他端を当接して挟み付けることにより把持することができる。
【００７０】
次に、リンク式電動グリッパ装置１において、把持部４における可動側把持部４０および固定側把持部５０によりワークｗｋを把持したワーク把持状態から解放する場合、ワーク側第１腕部２１および非ワーク側第１腕部３１がワークｗｋを把持するときとは逆方向へ回転することにより矢印ＡＢ方向に沿うように変化する。
【００７１】
このとき、非ワーク側第１腕部３１の回転に応じて平行四辺形サポートリンク機構の支持腕部３５がステー６および可動側把持部４０の基部４０ｋとの平行状態を維持したまま矢印Ｄ方向へ向かって移動するとともに矢印Ｂ方向へ向かって移動する。すなわち支持腕部３５は、その一端部３５ａが非ワーク側第１腕部３１の回転に応じて円弧を描きながら全体的に矢印Ｄ方向および矢印Ｂ方向へ同時に移動されることになる。
【００７２】
このとき、平行四辺形リンク機構の非ワーク側第２補助腕部３４は、非ワーク側第２腕部３２とともに矢印ＣＤ方向に沿った方向に倒れた状態から次第に起き上がっていくが、非ワーク側第２腕部３２との平行状態が維持されているため、可動側把持部４０の基部４０ｋと、支持腕部３５と、ステー６との平行状態が維持されたまま、この基部４０ｋのワーク当接部４０ｈが矢印Ｂ方向へ向かって直線的に移動する。
【００７３】
これにより、可動側把持部４０のワーク当接部４０ｈが本体部３の固定側把持部５０のワーク当接部５０ｈから離れる方向へ向かって移動し、このワーク当接部５０ｈからワーク当接部４０ｈが離反するので、ワーク当接部４０ｈとワーク当接部５０ｈとにより挟み付けて把持していたワークｗｋを解放することができる。
【００７４】
ところで、ワーク側第１腕部２１および非ワーク側第１腕部３１の回転に応じて可動側把持部４０のワーク当接部４０ｈが矢印ＡＢ方向へ直線的に移動するが、ワーク側第１腕部２１および非ワーク側第１腕部３１が矢印ＣＤ方向にほぼ沿った角度状態で回転しているときには、ワーク側第１腕部２１および非ワーク側第１腕部３１の回転がワーク当接部４０ｈの矢印ＡＢ方向への移動に大きく寄与するため、このワーク当接部４０ｈの移動速度が速くなる。
【００７５】
これに対して、ワーク側第１腕部２１および非ワーク側第１腕部３１が矢印ＡＢ方向にほぼ沿った角度状態で回転しているときには、ワーク側第１腕部２１および非ワーク側第１腕部３１の回転がワーク当接部４０ｈの矢印ＡＢ方向への移動に殆ど寄与しないため、このワーク当接部４０ｈの移動速度が遅くなる。
【００７６】
ここで、図９および図１０に示すように、可動側把持部４０の移動する矢印ＡＢ方向をｘ軸とし、矢印ＣＤ方向をｙ軸とし、第１ギア１２の回転中心軸を原点Ｏ（０、０）とし、この原点Ｏ（０、０）からワーク側第１腕部２１の先端部２１ｂの位置Ｑまでの腕長を仮想円ＣＲの半径ｒとし、この原点Ｏ（０、０）に対する可動側把持部４０を把持点Ｐ（ｘ、０）とすると、可動側把持部４０は把持点Ｐ（ｘ、０）がｘ軸上を移動することになる。
【００７７】
この可動側把持部４０の把持点Ｐ（ｘ、０）における運動モデルは、図１１に示すようなクランク運動として表すことができる。ここで、ワーク側第１腕部２１が回転する際のｘ軸に対する角度をθとし、ワーク側第１腕部２１の先端部２１ｂの位置Ｑから可動側把持部４０の把持点Ｐ（ｘ、０）までの距離すなわちワーク側第２腕部２２の腕長をＬとすると、この運動モデルは余弦定理により次の(式１)で表される。
【数１】
0006309889.tif 000002
【００７８】
この（式１）を２次方程式に変形すると、次の（式２）で表される。
【数２】
0006309889.tif 000003
【００７９】
この（式２）について、２次方程式の解の公式（ax2+bx+c=0において、x=(-b±√（b2-4ac)）/2a）を用いて、把持点Ｐの位置ｘを求めると、次の（式３）で表される。
【数３】
0006309889.tif 000004
【００８０】
この（式３）を展開すると、（式４）のように表される。
【数４】
0006309889.tif 000005
【００８１】
ワーク側第２腕部２２の腕長Ｌ＞ワーク側第１腕部２１の腕長ｒであるため、ｘ＞０となり、これにより（式４）の位置ｘは、最終的に次の（式５）のように表される。
【数５】
0006309889.tif 000006
【００８２】
なお、角速度ωが一定の回転運動では、ワーク側第１腕部２１が回転する際の角度θは、時間ｔとの間の関係においてθ＝ωｔと表されるので、上述の（式５）を時間ｔで微分すると、可動側把持部４０の把持点Ｐ（ｘ、０）の移動速度ｖを求めることができ、この移動速度ｖは次の（式６）で表される。
【数６】
0006309889.tif 000007
【００８３】
したがって、ワーク側第１腕部２１が回転する際の角度θ（＝ωｔ）が０度のときは可動側把持部４０の把持点Ｐ（ｘ、０）の移動速度ｖも０m/secであり、角度θ（＝ωｔ）が９０度に近づくに連れて次第に早くなり、角度θ（＝ωｔ）が１８０度に近づくに連れて次第に遅くなる。  
【００８４】
ところで、可動側把持部４０の把持点Ｐ（ｘ、０）におけるワークｗｋに対する把持力（仕事率）Ｕは、モータ２のトルクをτ、可動側把持部４０のＸ軸に沿った推力をＦとすると、次の（式７）で表される。
【数７】
0006309889.tif 000008
【００８５】
したがって、推力Ｆは、次の（式８）で表される。
【数８】
0006309889.tif 000009
【００８６】
（式７）および（式８）により、ワーク側第１腕部２１が回転する際の角度θ（＝ωｔ）が９０度前後のときは、可動側把持部４０の把持点Ｐ（ｘ、０）における移動速度ｖが速くワークｗｋに対する把持力（仕事率）Ｕは最も小さくなる。ワーク側第１腕部２１が回転する際の角度θ（＝ωｔ）が９０度から離れるに連れて、可動側把持部４０の把持点Ｐ（ｘ、０）における移動速度ｖが遅くなるがワークｗｋに対する把持力（仕事率）Ｕは次第に大きくなる。
【００８７】
かくして、ワーク側第１腕部２１が回転する際の角度θが約４５度〜１３５度の範囲であれば、固定側把持部５０に対して可動側把持部４０を移動させながら実用的にワークｗｋを把持し、当該ワークｗｋを解放することができる。
【００８８】
＜リンク式電動グリッパ装置の効果＞
リンク式電動グリッパ装置１では、モータ２のモータ軸２ａの回転がモータギア１１、第１ギア１２および第２ギア１３の歯車機構を介して２つのワーク側第１腕部２１および非ワーク側第１腕部３１に伝達されたとき、本体部３の外側で互いに対向配置された２つのワーク側第１腕部２１および非ワーク側第１腕部３１は互いの回転方向が逆向きとなって回転する。
【００８９】
このとき、２つのワーク側第１腕部２１および非ワーク側第１腕部３１、２つのワーク側第２腕部２２および非ワーク側第２腕部３２、および連結ピン３７により菱形リンク機構が構成されているため、この連結ピン３７に固定されている可動側把持部４０が、固定側把持部５０に対して近接または離反するように直線的に移動する。
【００９０】
これにより、可動側把持部４０のワーク当接部４０ｈおよび固定側把持部５０のワーク当接部５０ｈによりワークｗｋを把持または解放することができる。かくして、リンク式電動グリッパ装置１では、従来の電動グリッパ装置のような把持部材を直線摺動させるための直線ガイドを用いることがないので、小型であり、かつ簡易な構成でありながら、固定側把持部５０に対して可動側把持部４０を直線移動させることができる。
【００９１】
また、リンク式電動グリッパ装置１では、図９に示したように、非ワーク側第１腕部３１が回転するとき、その先端部３１ｂがステー６の先端部６ａと機械的に干渉することがないため、可動側把持部材４０が直線移動するときのストローク範囲を長くすることができる。
【００９２】
これによりリンク式電動グリッパ装置１は、従来のカム部材を用いた把持部材のストローク範囲が当該カム部材の半径範囲に制限されてしまうことに比べて大型化することなく可動側把持部４０のストローク範囲を延ばすことができる。かくしてリンク式電動グリッパ装置１は、従来に比して大型のワークｗｋであっても容易に把持することができる。
【００９３】
さらに、リンク式電動グリッパ装置１は、ワーク側第１腕部２１、非ワーク側第１腕部３１およびワーク側第２腕部２２、非ワーク側第２腕部３２の腕長を任意に長く設定するだけで、菱形リンク機構の基本構造を変更することなく簡易な構成のまま、ワークｗｋを把持または解放する際のストローク範囲を一段と長くすることができる。
【００９４】
＜他の実施の形態＞
なお、上述した実施の形態においては、連結ピン３７、３８に可動側把持部４０が支持され、その可動側把持部４０と対向する本体部３の外側側面３ａに固定側把持部５０が設けられるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、連結ピン３７、３８全体を覆うように可動側把持部４０が設けられ、本体部３の天面に固定側把持部が設けられるようにしてもよい。この場合、可動側把持部および固定側把持部が外側側面から飛び出すことがないため、リンク式電動グリッパ装置１を更に薄型化することができる。
【００９５】
また、上述した実施の形態においては、ワーク側第１腕部２１とワーク側第２腕部２２との回動部分、非ワーク側第１腕部３１と非ワーク側第２腕部３２との回動部分等を軸受により支持するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、軸受部分を図示しないシール部材により封止するようにしてもよい。
【００９６】
この場合、ジャバラ等を用いる場合に比べて大型化することなく、グリスや磨耗粉およびゴミ等の異物が出ることを未然に防止することができるので、環境に優しくかつクリーンルーム等の使用条件の厳しい環境下においてもリンク式電動グリッパ装置１を使用することが可能となる。
【００９７】
さらに上述した実施の形態においては、矩形状のワークｗｋを把持するための可動側把持部４０および固定側把持部５０を設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、円形状のワークを把持するための円弧状でなる可動側把持部および固定側把持部を設けたり、ワークの形状に合わせた可動側把持部および固定側把持部を設けるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本願発明の電動グリッパ装置は、ＦＡ(Factory Automation)組立工程における製品の自動組立、部品搬送、検査等に利用するようにした場合について述べた。しかしながら、これに限らず、食品トッピング工程、光学機器アライメント自動化工程、医療用および創薬市場のロボット先端グリッパに利用することが可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１……リンク式電動グリッパ装置（電動グリッパ装置）、２……モータ、２ａ……モータ軸、３……本体部、４……把持部、６……ステー、６ａ……先端部、１１……モータギア、１２……第１ギア、１３……第２ギア、２１、３１……ワーク側第１腕部（第１腕部）、２１ａ、３１ａ……基端部、２１ｂ、３１ｂ……先端部、２２、３２……ワーク側第２腕部（第２腕部）、２２ａ、３２ａ……基端部、２２ｂ、３２ｂ……先端部、３３……非ワーク側第１補助腕部、３４……非ワーク側第２補助腕部（補助腕部）、３５……支持腕部、３７、３８……連結ピン、４０……可動側把持部（第１把持部）、５０……固定側把持部（第２把持部）、ｗｋ……ワーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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