(57)【要約】      （修正有）【課題】制御ピストンの直径を大きくでき、グリッパの挟持力を高める。【解決手段】空気圧式グリッパに関し、該グリッパは、グリッパ本体と、グリッパ本体によって画成する少なくとも１つのチャンバ内で動作し、上記チャンバに給送される駆動流体によって互いに対して反対方向に可動な少なくとも２つの空気圧制御ピストン２３と、各ピストンと関連し、少なくとも１つの上記チャンバの端部から出る少なくとも２本のガイド柱３４と、被加工物を把持する作動位置と被加工物を解放する非作動位置との間で上記ピストンと共に可動な少なくとも２つの顎部を含む。ガイド柱３４を、夫々の制御ピストン２３のプロフィールの前及び内部に直接取着し、各把持用顎部を、関係する制御ピストンの柱端部に直接取着できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体化させる端部ヘッド（２４）を有するグリッパ本体（２１、１２１）と、グリッパ本体によって画成する少なくとも１つのチャンバ（２２、１２２）内で動作し、前記チャンバに給送される駆動流体によって互いに対して反対方向に可動な少なくとも２つの空気圧制御ピストン（２３）と、各ピストンと関連し、少なくとも１つのチャンバの端部から出る少なくとも２本のガイド柱（３４）と、被加工物を把持する作動位置と被加工物を解放する非作動位置との間で前記ピストンと共に可動な少なくとも２つの顎部又は指部（３７）を含む空気圧式グリッパであって、
−  該ガイド柱（３４）を、夫々の制御ピストン（２３）の前に直接取着し、夫々の端部ヘッド（２４）に形成した孔（３５）を通過させ、各把持用顎部（３７）を関連する制御ピストンの柱端部に直接取着でき、
−  少なくとも１つの周縁シール（２７）を、各制御ピストンと該チャンバ（２２、１２２）の内面との間に取付け、前記チャンバには、
−  少なくとも１つのシール（２６）を、該グリッパ本体（２１、１２１）とその該各ヘッド（２４）との間に取付け、
−  外部からグリッパに汚れや流体が侵入するのを防ぐために、各ガイド柱周りに加圧空気による空隙部を形成するように、少なくとも１つのシール（３６）を、各ガイド柱（３４）と夫々の該ヘッド（２４）にある夫々のガイド孔との間に取付けること、
を特徴とする空気圧式グリッパ。
【請求項２】
該各端部ヘッド（２４）と共に、単一のチャンバ（２２）を画成する該グリッパ本体（２１）を特徴とし、前記チャンバ内で直列に配置し、反対方向に同時に可動な２つの制御ピストン（２３）を特徴とし、各前記ピストンのプロフィールの前及び内部に取着し、前記ヘッド（２４）から突出する端部を備えた２、３本以上の該ガイド柱（３４）を特徴とし、前記作動位置と前記非作動位置との間でそれらを移動させる各制御ピストンの該ガイド柱（３４）の端部に取着する把持用顎部（３７）を特徴とする、請求項１に記載の空気圧式グリッパ。
【請求項３】
前記本体の中央軸（Ｘ）周りに角度的に離間し、夫々ヘッド（２４）によって閉鎖する少なくとも３つの連通したチャンバ（１２２）を画成するグリッパ本体（１２１）を特徴とし、前記チャンバ（１２２）内に個々に収容され、該中央軸（Ｘ）に接近する位置と該中央軸（Ｘ）から離隔する位置との間で同時に可動な制御ピストン（２３）を特徴とし、各前記ピストンのプロフィール前及び内部に取着し、前記ヘッド（２４）から突出する端部を備えた２、３本以上の該ガイド柱（３４）を特徴とし、前記作動位置と前記非作動位置との間でそれらを移動させる各制御ピストンの該ガイド柱（３４）の端部に取着する把持用顎部（３７）を特徴とする、請求項１に記載の空気圧式グリッパ。
【請求項４】
前記作動位置と前記非作動位置との間での該把持用顎部（３７）の運動を同期させるために、該制御ピストン（２３）間に配置し、該ピストン（２３）を連結する連結体（３０、１３０）を特徴とする、請求項１〜３の１項に記載の空気圧式グリッパ。
【請求項５】
該連結体（３０）は、中央枢動用ピン（３１、１３１）周りに回転可能で、前記制御ピストン（２３）に取着した連結用ピン（３３、１３３）と相互作用する周縁スロット（３２、１３２）を有する部材を含むことを特徴とする、請求項４に記載の空気圧式グリッパ。
【請求項６】
該制御ピストン（２３）と関連させ、駆動流体が不在時に作動位置に顎部を保持するよう作用するバネを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の空気圧式グリッパ。
【請求項７】
グリッパ本体の各ヘッドと関連させて、各ピストンに連結したガイド柱を、該柱の前記ヘッドから出る部分で包囲する可撓性ガードを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の空気圧式グリッパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、ロボットシステムを用いた製造工程及び／又は取扱い工程及び／又は組立工程中に、様々な部品、加工対象物又は物体を把持する空気圧式グリッパの分野に関し、特には、単動又は複動式空気圧制御系を用いて顎部を開閉するよう逆方向に直線的に可動な少なくとも１対の把持用顎部を有する空気圧式平行グリッパに関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書で検討する分野では、様々な構成、寸法、及び把持力又は挟持力の空気圧式グリッパが既知であり、入手可能である。また、そうした様々な種類の空気圧式グリッパの中でも、所謂長ストローク又は開度が大きなタイプの平行グリッパが知られており、該グリッパは、基本的に、グリッパ本体と、該本体内で動作し、互いに対して反対方向に可動で、夫々が同軸の押引ステムを有する２空気圧制御ピストンと、グリッパ本体内で制御ピストンと平行に摺動し、同じ制御ピストンによって引かれる２ガイド柱と、被加工物を把持する作動位置と被加工物を解放する非作動位置との間でピストンによって可動な少なくとも２顎部、又は指部とを備える。    
【０００３】
１実施形態では、空気圧制御ピストンが、グリッパ本体に形成された平行なチャンバ内に配置され、該チャンバ内で動作する一方で、ガイド柱の数を２本にして、該ガイド柱が同じくグリッパ本体に形成された長手方向座部内で、ピストンに関してチャンバの両側に沿って駆動される。別の実施形態では、例えば、特開昭６２−１３２００５号及び米国特許第６，３０９，００３号に開示されているように、空気圧式ピストンは、一列に並べられ、同一チャンバ内で動作するが、各ステムは反対方向に、これもまたチャンバの両側に沿ってグリッパ本体内で長手方向に駆動するガイド柱と平行に指向される。  
【０００４】
何れの場合も、第１ピストンのステムとガイド柱がグリッパ本体の片端部を通して外へと指向され、延伸される一方で、第２ピストンのステムと他方のガイド柱がガイド本体の反対側端部の外へと指向され、延伸されている。  
【０００５】
グリッパの把持用顎部又は指部の片方は、同方向に指向するピストンのステムと柱の両方に取着され、他方の顎部は、逆方向に指向する他方のピストンのステムと柱の両方に取着される。通常、各顎部は関連するステムと柱に直接的ではなく、支持ベースを介して取着される。
【０００６】
顎部は、受動位置又は能動位置のどちらかに、ピストンの反対方向への変位に応じて、変位される。
【０００７】
これらの平行グリッパは、該被加工物をその外側から、又は被加工物に空洞部がある場合は内側から把持するのに使用できる。外側から被加工物を把持するには、顎部を互いに離間した位置から互いに近接した位置に移動するようにピストンを変位させると、顎部が能動位置になる。その一方で、内側で被加工物を把持するには、顎部を互いに近接した位置から互いに離間した位置に移動するようにピストンを変位させると、顎部が能動位置になる。
【０００８】
顎部の一方位置から他方位置への移動は、制御ピストンと関連するラックアンドピニオン機構によって同期させることができる。
【０００９】
しかしながら、こうした空気圧式グリッパには、欠点や短所がないわけではない。
【００１０】
明らかに、同一グリッパ本体内で両側の制御ピストンに沿って平行に位置するガイド柱用長手方向座部の存在が、ピストンチャンバを形成するのに使用可能な空間を制限してしまう。その結果、チャンバ又は各チャンバの穴は、寸法が限定され、或は、何れの場合でも、グリッパ本体の横寸法と比べて比較的小さな寸法に限定され、そのため、各ピストンの直径も同様に小さくなり、結果的に挟持力が限定される。
【００１１】
従って、こうした条件下では、挟持力を高めるのに、寸法の大きなグリッパを採用する必要があり、該グリッパは大容積を不利に占め、重くなるだけでなく、製造も難しい。
【００１２】
その上、把持する被加工物に対してグリッパの開閉ストロークの長さを変更する度に、適宜、顎部をその都度異なる厚さの他の顎部と交換する、又は顎部にスペーサを設けて、該変更が行なわれるかも知れない。
【００１３】
ピストンのステムとガイド柱はシールを備えられるが、従来技術でこれまでに提供された解決方法によれば、そうしたシールが摩耗する結果、汚れ及び／又は流体がグリッパ本体に侵入してしまい、その場合グリッパが湿潤環境で動作しなければならず、ツールの効率を悪くし、寿命を短くすることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開昭６２−１３２００５号
【特許文献２】米国特許第６，３０９，００３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、長ストロークの又は開度が大きなタイプの空気圧式平行グリッパについて、挟持力に関する性能を向上させつつ、確実に顎部をセンタリングし、ガイドするように、また外部物質に対する密閉作用や如何なる使用条件においても信頼性の高いグリッパの動作を確実にするために、上述した従来技術の欠点や短所に対する効果的な解決方法を提供することである。
【００１６】
本発明は、同じ形状で横寸法の空気圧式グリッパ本体に対しても、ガイド柱をピストンチャンバの両側に沿って抑制すれば、また密封作用を向上させてガイド手段や押引手段に提供すれば、制御ピストンの直径を大きくでき、グリッパの挟持力を高められるであろうという考えに基づいて、想到したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
よって、本発明の目的を、ガイド柱及び押引柱を全て直接各ピストン前に取着し、各把持用顎部を関係する制御ピストンの柱端部に直接取着してもよい、請求項１のプリアンブルに記載した空気圧式平行グリッパによって達成した。
【００１８】
制御ピストンを直列に配置し、ガイド柱をピストンのプロフィール前、従って該プロフィール内部に直接取着し、ピストンの両側に沿った空間を占領しないことで、グリパ本体によって画成するチャンバ、同様に各制御ピストンが、上記本体とほぼ同じ断面寸法となって、小さくなり、明らかに、該本体を外側で画成する壁厚も薄くなる可能性がある。従って、チャンバ及び各ピストンの断面は、同じ大きさのグリッパ本体であっても、従来の空気圧式グリッパよりかなり大きくなる。
【００１９】
つまり、同様な従来の空気圧式グリッパと比べると、本発明による空気圧式平行グリッパは、ピストンの直径が大きいため、高挟持力を提供できる、或は同じ力でも、容量を小さく且つ軽量にできる。更に、存在するスラスト力を十分に活用するように、各ピストンで、ピストンに同軸上に連結したガイド柱全てを直接動作させる。
【００２０】
各制御ピストンに取着するガイド柱の数を、２本、３本以上にし、確実にピストンを支持し、センタリングし、ガイド柱を円筒形にした場合でも回転不能にし、顎部についても使用中は堅くするようにしてもよい。
【００２１】
また、特に、ピストン間に配置した可動な中間連結体により、確実にピストンの運動を反対方向に同期させて、顎部を開閉位置間で正確に変位させるようにする。
【００２２】
そのため、有利には、中間連結体を、単に関連する中央ピン周りに揺動し、制御ピストンの対面部分に摺動可能に連結する部材のみで形成する。
【００２３】
また、シールを、グリッパ本体、本体のヘッド、ガイド柱間に設けて、該シールが静的及び動的両方の密封システムを形成するように作用させて、外部からグリッパ本体に汚れと流体の両方が侵入するのを、少なくともクラスＩＰ６７と同程度に保護して、防ぐことができる。
【００２４】
本発明の更なる詳細については、添付図を参照して以下の記載から明らかになるだろうが、該添付図は説明を目的とするのみで、限定する目的のものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】２顎部を有する空気圧式平行グリッパの構成要素に関する分解図を示す。
【図２】組立して、閉位置にある図１の空気圧式平行グリッパに関する不等角投影図を示す。
【図３】組立して、開位置にある図１の空気圧式平行グリッパに関する不等角投影図を示す。
【図４】閉位置にある空気圧式平行グリッパの側面図を示す。
【図５】閉位置にある空気圧式平行グリッパの、矢印Ａ−Ａに沿った長手方向断面図を示す。
【図６】開位置にある空気圧式平行グリッパの側面図を示す。
【図７】開位置にある空気圧式平行グリッパの、矢印Ｂ−Ｂに沿った長手方向断面図を示す。
【図８】角度的に離間した３顎部を有する空気圧式平行グリッパの構成要素に関する分解図を示す。
【図９】組立して、閉位置にある図８の３顎部を有するグリッパに関する不等角投影図を示す。
【図１０】組立して、開位置にある図８の３顎部を有するグリッパに関する不等角投影図を示す。
【図１１】図９の閉じたグリッパの断面図を示す。
【図１２】図１０の開いたグリッパの断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１乃至図７で示した実施形態では、本発明によるグリッパは、グリッパ本体２１を含み、該本体は、一列に並べた２つの空気圧制御ピストン２３を収容する長手方向チャンバ２２を内部画成する。
【００２７】
好適には、グリッパ本体２１を、正方形断面と軸方向空洞部を有する押出形材から形成する。長手方向チャンバ２２の対向する両端部を２つのヘッド２４で封止するが、該ヘッドは夫々ネジ２５及び少なくとも１個の介在シールを用いてグリッパ本体に取着する。長手方向チャンバ２２を筒状にしてもよく、従って、空気圧制御ピストン２３は、上記チャンバと対応する断面と直径を有する。
【００２８】
特に、制御ピストン２３を直列に配置し、互いに交互に離接するようにチャンバ２２内で反対方向に可動にする。ピストンを互いに接近するよう移動可能にしつつ、全体の長さを抑制するために、２つの制御ピストン２３の対面部分を、互いに重なり合うように斜めに切断する、又は面取りする―図５参照。
【００２９】
これらの制御ピストン２３は夫々、チャンバ２２の内面に、少なくとも１つの周縁シール２７を備える。上記ピストンの反対方向の往復運動を、駆動用流体、典型的には空気によって発生させ、該流体を、本体内で各制御ピストンの両側に設けた流体入口孔２８及び流体出口孔２９に交互に通して、チャンバ２２に送給したり、チャンバ２２から放出したりする。
【００３０】
確実に制御ピストン２３を同期して運動させるために、連結体３０によって互いに連結し、該連結体を、グリッパ本体に嵌合させた中央ピン３１周りに揺動自在に取付け、該連結体の両端部にスロット３２を備えて、ピストンに取着したピン３３と係合させ、相互作用させる。  
【００３１】
両制御ピストン２３には、ガイド柱３４を備えており、一方のピストンの柱を他方のピストンの柱に対して反対方向に指向させる。特に、各制御ピストンを、例えばネジによる連結でガイド柱に取着しておくが、２本以上の平行なガイド柱３４（図示した例では４本）を、ピストン自体からチャンバ２２の外側に向けて、各ヘッド２４に形成した対応するガイド孔３５を通して延伸させる。少なくとも１つの径方向シール３６を、各柱３４と関連するガイド穴３５との間に配置する。好適には、これらのガイド柱３４を全て同一にし、中実な断面、又は軽量化のために少なくとも部分的に中空にした断面としてもよい。      
【００３２】
把持用顎部３７―図４乃至図７に破線で示した―は、何れの場合にも把持する被加工物の形状に応じて構成してもよく、該顎部を、各空気圧制御ピストン２３のガイド柱３４の端部に取外可能に取着する。  
【００３３】
有利には、各顎部３７を直接各ガイド柱３４に、中間手段を必要とせずに取着してもよいが、それでも支持ベースを各顎部と、顎部を取着せねばならないガイド柱との間に使用する可能性を排除するものではない。
【００３４】
如何なる場合にも、グリッパは、ピストンの運動方向に応じて、第１ピストンと第２ピストンとの間で反対方向に平行に可動な２つの把持用顎部３７を有する。  
【００３５】
第１位置では、ガイド柱３４をグリッパ本体２１内に退避させて、顎部３７を互いに接近させる―図２、図４及び図５参照。  
【００３６】
第２位置では、ガイド柱がグリッパ本体２１から長手方向に突出して、顎部３７を互いから離間させる―図３、図６及び図７参照。特に、図示した例では、第１位置は顎部３７の閉状態、即ち被加工物又は加工対象物を把持するグリッパの作動位置に相当し、第２位置は顎部の開状態、即ちグリッパの非作動位置に相当する。しかしながら、顎部を正確に適合、配向させることで、顎部を互いに離間させた際にグリッパを作動でき、互いに接近させた際に非作動にできる。  
【００３７】
各ピストン２３のシール２７で、ガイド柱３４周りのシール及びヘッド２４とグリッパ本体との間のシールと共に、確実に、外部からの汚れや流体の侵入に対してツールを効果的に保護できる。この保護を、外部から物質が入るのを防ぐバリアを作製するために、各ガイド柱周りに、加圧空気による空隙部を、ガイド柱と連結するピストンと各シール３６との間に作製することによって、更に増強できる。    
【００３８】
上述した組立体では、グリッパは２つの対向する把持用顎部を備えるが、有利には、グリッパ本体と連結体以外は同じ構成要素を、３つ以上の顎部を有する空気圧式グリッパの実施形態に対して、使用することもできる。
【００３９】
一例として、図８乃至図１２では、中央軸Ｘ周りに角度的に離間した３つの把持用顎部３７から成る空気圧式グリッパを示している。これらの図では、同じ参照番号を使用して、図１乃至図７で示したような直線グリッパのものと同一又は均等な構成要素を表示している。
【００４０】
この別の実施形態では、グリッパ本体１２１は、中央軸Ｘ周りに均等に離間し、端部ヘッド２４によって夫々閉鎖した３チャンバ１２２を画成する。上記チャンバ１２２は、中央軸Ｘに向かい指向する端部で連通しており、各チャンバには空気圧ピストン２３を収容している。２本以上のガイド柱３４を各ピストン２３に連結し、関連するヘッドに形成したガイド孔３５を通して外方に延伸させている。連結体１３０を、制御ピストン２３の運動を同期させるために顎部３７の開閉位置間に設け、上記連結体を、円形とする、又は３つの径方向アームを有して中央ピン１３１周りに回転可能にし、スロット１３２と相互作用するピン１３３によって３制御ピストンに連結する。                  
【００４１】
またこの場合でも、シール２７を各ピストン２３に設けると共にシール２６をヘッド２４とグリッパ本体１２１との間に設け、シール３６を各ガイド柱３４周りで、ガイド柱とヘッドのガイド孔３５との間に設けて、確実に、外部からの汚れや流体の侵入に対してグリッパを静的及び動的に保護する。              
【００４２】
更に、両方の場合、グリッパには、ガイド柱間に配置し、駆動用流体がなくても、顎部を閉位置に保持するよう作用するバネ―図示せず―を備えてもよく、各ピストンと関連付けたガイド柱を、蛇腹状の保護部材内に封入してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
２１、１２１  グリッパ本体
２２、１２２  チャンバ
２３          空気圧制御ピストン
２４          ヘッド
２５          ネジ
２６、２７、３６  シール  
２８          流体入口孔
２９          流体出口孔
３０、１３０  連結体
３１、１３１  中央ピン
３２、１３２  スロット
３３、１３３  ピン
３４          ガイド柱
３５          ガイド孔
３７          把持用顎部
【図１】
2012101352.tif 000003
【図２】
2012101352.tif 000004
【図３】
2012101352.tif 000005
【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】
2012101352.tif 000012
【図１１】
2012101352.tif 000013
【図１２】
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