JP2001239491A - トルクリミッター付き電動ハンド - Google Patents

トルクリミッター付き電動ハンド

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梨 精 二 高
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 電動モーター３の駆動軸３ａに取り付け
たカム部材１２に一対のカム溝１５，１５を設けると共
に、ワーク把持用の一対のジョー部材２，２にそれぞれ
上記カム溝１５，１５に嵌合する駆動ピン１３を設け、
駆動軸３ａの回転揺動運動をこれらのカム部材１２と駆
動ピン１３とでジョー部材２，２の開閉運動に変換する
電動ハンドにおいて、上記電動モーター３の駆動軸３ａ
とカム部材１２との間に、それらを摩擦力で連結する摩
擦板１９を備えたトルクリミッター６を設け、カム部材
１２に伝達される駆動軸３ａのトルクをこのトルクリミ
ッター６で制限する。

Description

【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１
１−６６５２８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、該カム部材に伝
達される駆動軸のトルクを制限するトルクリミッター；
を有する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】本発明の具体的な実施形態によれば、上記
トルクリミッターが、駆動軸とカム部材とを摩擦力で連
結する摩擦手段を含んでいる。この摩擦手段は、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
するばね手段とによって構成される。更に具体的には、
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。
【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１
５，１５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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神 田 浩一郎 茨城県筑波郡谷和原村絹の台４−２−２ エスエムシー株式会社筑波技術センター内 Ｆターム(参考） 3C007 ES03 ET08 EU08 EW00 EW20 HS00 HS27 3F061 BA03 BB08 BC11 BD00 BD04 BF00 DD07

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、該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；を有する
    ことを特徴とするトルクリミッター付き電動ハンド。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の電動ハンドにおいて、上
    記トルクリミッターが、駆動軸とカム部材とを摩擦力で
    連結する摩擦手段を含むことを特徴とするもの。
  3. 【請求項３】請求項２に記載の電動ハンドにおいて、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。
  4. 【請求項４】請求項３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。
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