(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持するための開閉自在の一対のジョー部材；
回転する駆動軸を備えた電動モーター；
上記駆動軸とジョー部材との間に設けられて該駆動軸の回転揺動運動を一対のジョー部材の開閉運動に変換する変換機構であって、上記駆動軸により回転揺動させられるカム部材と、該カム部材に形成された一対のカム溝と、各ジョー部材に取り付けられてそれぞれ上記一対のカム溝の一つに嵌合し、カム部材の回転揺動によって該カム溝内をジョー部材の開閉方向に変移させられる駆動ピンと、を備えた上記変換機構；
上記電動モーターの駆動軸とカム部材との間に設けられ、駆動軸とカム部材とを摩擦力で連結する摩擦手段を含み、カム部材に伝達される駆動軸のトルクを制限するトルクリミッター；を有し、
上記摩擦手段が、上記駆動軸に固定された円板形のハブと、該ハブとカム部材のうち一方には固定されて他方には摩擦状態で摺動可能なるように当接する摩擦板と、該摩擦板を当接方向へ弾発するばね手段とを含む、
ことを特徴とするトルクリミッター付き電動ハンド。
【請求項２】
請求項１に記載の電動ハンドにおいて、上記カム部材が円形カップ形をしていて、該カム部材の内部に上記ハブが同軸状に嵌合し、また上記摩擦板は円環状をしていて、該摩擦板の外周部が上記カム部材のハブを取り囲む環状の取付面に固定されると共に、摩擦板の内周部が上記ハブに当接し、かつ上記ばね手段が皿ばねからなっていて、該皿ばねが、駆動軸に取り付けられたばね座と上記摩擦板との間に介設されていることを特徴とするもの。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク把持用の一対のジョー部材を電動モーターで開閉するようにした電動ハンドに関するものであり、更に詳しくは、上記ジョー部材が開閉端やワークの把持位置等に停止する際にモーター駆動軸に衝撃が加わらないようにしたトルクリミッター付きの電動ハンドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
開閉自在の一対のジョー部材間にワークを把持するハンドは、一般に、上記ジョー部材をエアシリンダで開閉するように構成されている。
しかしながら、かかる構造の従来のハンドは、エアシリンダーに対するエア配管や、該配管への圧縮空気の給排を制御する方向切換弁等の付随的な機器を必要とし、ハンド自体を構成する部品の点数も多くなる。このため、ハンドの小型化が困難であり、また、それを動作させるための付随的な機器をも含めて装置全体のコンパクト化も困難である。
【０００３】
このような問題を解決するため、本発明者らは、ワーク把持用の一対のジョー部材を電動モーターで開閉するようにした電動ハンドを提案した（特願平１１−６６５２８号）。この電動ハンドは、電動モーターの駆動軸とジョー部材との間にカムを用いた変換機構を設け、この変換機構で駆動軸の回転揺動運動をジョー部材の開閉運動に変換するように構成したものである。
【０００４】
このような電動ハンドにおいては、上記ジョー部材によるワーク把持力を大きくする場合、電動モーターとして複数のギアを備えた減速機付きのモーターが使用されるが、このようなギア付きのモーターを使用した場合に、上記ジョー部材が開閉端やワークの把持位置等に停止する際にモーター回転子による慣性力が作用し、衝撃で減速機のギアが損傷を受ける場合があるため、モーターをできるだけ低速で回転させなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、ワーク把持用のジョー部材をモーターで開閉するようにした電動ハンドにおいて、上記ジョー部材が開閉端やワークの把持位置等に停止する際にモーター駆動軸に加わる慣性力を吸収できるようにし、衝撃でギアなどのモーター部品が損傷するのを防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の電動ハンドは、ワークを把持するための開閉自在の一対のジョー部材；回転する駆動軸を備えた電動モーター；上記駆動軸とジョー部材との間に設けられて該駆動軸の回転揺動運動を一対のジョー部材の開閉運動に変換する変換機構であって、上記駆動軸により回転揺動させられるカム部材と、該カム部材に形成された一対のカム溝と、各ジョー部材に取り付けられてそれぞれ上記一対のカム溝の一つに嵌合し、カム部材の回転揺動によって該カム溝内をジョー部材の開閉方向に変移させられる駆動ピンと、を備えた上記変換機構；上記電動モーターの駆動軸とカム部材との間に設けられ、駆動軸とカム部材とを摩擦力で連結する摩擦手段を含み、カム部材に伝達される駆動軸のトルクを制限するトルクリミッター；を有し、上記摩擦手段が、上記駆動軸に固定された円板形のハブと、該ハブとカム部材のうち一方には固定されて他方には摩擦状態で摺動可能なるように当接する摩擦板と、該摩擦板を当接方向へ弾発するばね手段とを含む、ことを特徴とするものである。
【０００７】
上記構成を有する本発明の電動ハンドは、電動モーターの駆動軸からカム部材に伝達されるトルクがそれらの間に設けたトルクリミッターにより制限されるようになっているため、ジョー部材が開閉端やワークの把持位置等に停止する際にモーター回転子の慣性力による衝撃は吸収緩和され、減速機のギアなどのモーター部品が損傷するのが確実に防止される。
【０００８】
本発明は、上記カム部材が円形カップ形をしていて、該カム部材の内部に上記ハブが同軸状に嵌合し、また上記摩擦板は円環状をしていて、該摩擦板の外周部が上記カム部材のハブを取り囲む環状の取付面に固定されると共に、摩擦板の内周部が上記ハブに当接し、かつ上記ばね手段が皿ばねからなっていて、該皿ばねが、駆動軸に取り付けられたばね座と上記摩擦板との間に介設されているものとすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図は本発明に係る電動ハンドの代表的な１実施形態を示すもので、この電動ハンドは、図１及び図２に示すように、ワークを把持する一対の開閉自在のジョー部材２，２と、減速機４付きの電動モーター３と、該電動モーター３の駆動軸３ａの回転揺動運動をジョー部材２，２の開閉動作に変換する変換機構５と、これらの駆動軸３ａと変換機構５との間に設けられて該変換機構５に伝えられる駆動軸３ａのトルクを制限するトルクリミッター６と、上記ジョー部材２，２の動作位置を検出する位置検出機構７と、これらの各部材及び機構を組み付けたハウジング１とを備えている。
【００１０】
上記ジョー部材２，２は、逆Ｔ字形の断面形状を有していて、ハウジング１に設けたガイド溝１０内に摺動自在に嵌合し、このガイド溝１０に沿って直線的に開閉するもので、各ジョー部材２，２に取り付けたアタッチメント２ａ，２ａによってワークを把持するようになっている。
【００１１】
上記電動モーター３は、複数のギアからなる減速機構を備えた上記減速機４を有していて、この減速機４により回転子の回転を減速して駆動軸３ａに伝えるもので、該駆動軸３ａがハウジング１に形成された凹部１１内に突出し、この駆動軸３ａの先端に、上記変換機構５の構成部品であるカム部材１２が、上記トルクリミッター６を介して連結されている。
【００１２】
上記カム部材１２は、浅い円形カップを伏せたような形をしていて、図３から分かるようにその上面には、半円状をした一対のカム溝１５，１５が互いに中心対称をなすように設けられている。これらのカム溝１５，１５は、それぞれ、溝の両端１５ａ，１５ｂがカム部材１２の回転中心Ｏを通る直線Ｌ上に該回転中心Ｏを跨いで位置すると共に、その一端１５ａが回転中心Ｏに近接した位置を占めかつ他端１５ｂが回転中心Ｏから離れた位置を占めるように配設されている。
【００１３】
これに対して上記各ジョー部材２，２には、上記変換機構５の構成部品である駆動ピン１３が内側端寄りの位置にそれぞれ固定され、この駆動ピン１３が上記一対のカム溝１５，１５の１つに嵌入している。
【００１４】
そして、上記駆動ピン１３，１３がカム溝１５，１５の内端１５ａ，１５ａ側に移動している図３の状態から、カム部材１２が上記モーター３で左回りに１８０度回転させられると、各駆動ピン１３，１３が変移するカム溝１５，１５に沿って上記直線Ｌ上をカム部材１２の外側に移動し、一対のジョー部材２，２が開放する。また、その開放状態からカム部材１２が右回りに回転させられると、各駆動ピン１３，１３がカム溝１５，１５内を内側に引き寄せられてカム部材１２の回転中心側に移動するため、上記ジョー部材２，２が閉じることになる。
【００１５】
かくして、モーター３の駆動軸３ａでカム部材１２を回転揺動させることにより一対のジョー部材２，２を開閉し、各ジョー部材２，２に取り付けたアタッチメント２ａ，２ａの間にワークを把持したり、把持したワークを解放したりするものである。このとき、上記ジョー部材２，２が開閉端やワークの把持位置等に停止する際に、上記駆動軸３ａにモーター３の回転子による慣性力が作用する。そこで、この慣性力を吸収緩和するため上記トルクリミッター６が設けられている。
【００１６】
このトルクリミッター６は、駆動軸３ａとカム部材１２との間に摩擦手段１７を介設し、該摩擦手段１７の摩擦力でこれらの駆動軸３ａとカム部材１２とを連結したもので、その摩擦力を越えるトルクが駆動軸３ａに作用すると該駆動軸３ａが空転するように構成されている。更に具体的に説明すると、図４からも分かるように、上記摩擦手段１７は、上記駆動軸３ａに固定されてカム部材１２の内部に同軸状に嵌合する円板形のハブ１８と、該ハブ１８に嵌合する円環状の摩擦板１９とを有し、この摩擦板１９の外周部が上記カム部材１２のハブ１８を取り囲む環状の取付面１２ａに螺子２０で固定されると共に、摩擦板１９の内周部が上記ハブ１８の下面に摩擦状態で摺動可能なるように当接し、上記駆動軸３ａに一定大きさ以上のトルクが作用したとき、これらの摩擦板１９とハブ１８とが相互に摺動するようになっている。また、上記駆動軸３ａにはばね座２１が取り付けられ、該ばね座２１と上記摩擦板１９との間に皿ばね２２が介設され、この皿ばね２２の弾発力により摩擦板１９が上記ハブ１８に押し付けられている。
【００１７】
かくして駆動軸３ａとカム部材１２との間に上述したようなトルクリミッター６を設けることにより、上記ジョー部材２，２が開閉端やワークの把持位置等に停止する際に、カム部材１２が上記ジョー部材２，２と一緒に停止したあと、駆動軸３ａに作用するモーター３の回転子による慣性力は、ハブ１８と摩擦板１９とが摩擦状態で摺動することにより吸収緩和され、停止時の衝撃で減速機４のギアなどのモーター部品が損傷するのが防止される。この結果、ハンドとしての耐久性が飛躍的に向上するだけでなく、ジョー部材２，２の開閉速度を速めることができて作業効率も向上する。
【００１８】
一方、上記ジョー部材２，２の開閉動作時には、上記ハブ１８と摩擦板１９とが摩擦力により連結されるため、該駆動軸３ａの回転がカム部材１２に確実に伝達される。
【００１９】
図示した実施例では、上記摩擦板１９をカム部材１２側に固定し、ハブ１８側に摩擦状態に当接させているが、その逆に、ハブ１８側に固定し、カム部材１２側に当接させても良い。
【００２０】
さらに、上記位置検出機構７は、図２及び図５から分かるように、何れか一方のジョー部材２の駆動ピン１３に組み付けられた状態で該ジョー部材２とカム部材１２との間に配設された移動部材２３を備えている。この移動部材２３は、上記駆動ピン１３に取り付けられた基部２３ａと、該基部２３ａからカム部材１２上の突起１２ｂを挟んで平行に伸びる一対の移動ガイド部２３ｂ，２３ｂと、一方の移動ガイド部２３ｂから側方に延出して先端に被検出体２４を備えた取付部２３ｃとからなっている。この取付部２３ｃは、ハウジング１の凹部１１の内面に沿うように略Ｌ字状に屈折した形に形成され、その先端に前記被検出体２４が取り付けられていて、この被検出体２４がハウジング１の外周面に形成された位置センサ−２５用の取付溝２６に対向している。
【００２１】
上記位置センサ−２５は、長細円柱状に形成されていて、断面円形状をした上記取付溝２６内の所定の位置に挿入し、ねじによって固定できるようにしたものであり、この位置センサ−２５と上記移動部材２３に取り付けた被検出体２４とによって前記位置検出機構７を構成している。
【００２２】
上記被検出体２４としては、図示の実施例では永久磁石を用い、位置センサ−２５としては、上記被検出体２４である磁石の接近を感知する磁気近接スイッチを用いる場合を示しているが、これらに限らず、被検出体２４を金属とし、位置センサ−２５を高周波発振型の近接センサ−とするなど、各種のものを用いることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明の電動ハンドによれば、ジョー部材が開閉端やワークの把持位置等に停止する際にモーター駆動軸に加わる慣性力をトルクリミッターで吸収することにより、衝撃でギアなどのモーター部品が損傷するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動ハンドの１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線での断面図である。
【図３】カム部材の平面図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ線での断面図である。
【図５】図２におけるＣ−Ｃ線での断面図である。
【符号の説明】
２    ジョー部材
３    電動モーター
３ａ    駆動軸
５    変換機構
６    トルクリミッター
１２    カム部材
１２ａ    取付面
１３    駆動ピン
１５    カム溝
１７    摩擦手段
１８    ハブ
１９    摩擦板
２１    ばね座
２２    皿ばね
【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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