JP3292715B2 - 緩衝機能付き電動ハンド - Google Patents

緩衝機能付き電動ハンド

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    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0091—Shock absorbers

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緩衝機能付
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
０−３５７７７８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大きな慣性力
が作用し、衝撃で減速機のギアが損傷することが考えら
れる。
【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と、回転する駆動軸を備えた電動
モーターと、上記駆動軸とジョー部材との間に配設され
て駆動軸の回転揺動運動をジョー部材の開閉運動に変換
する変換機構とを有し、上記変換機構が、電動モーター
の駆動軸に取り付けられたカム部材と、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有していて、上記駆動軸とカム部材
との間に、該カム部材が揺動端で停止したとき上記駆動
軸に作用する衝撃を吸収させるための緩衝手段を備え、
上記緩衝手段が、駆動軸に取り付けられた小径の内筒部
材と、カム部材に設けられて上記内筒部材に相対的に回
転自在なるように嵌合する大径の外筒部材と、該外筒部
材の内面と内筒部材の外面との相対する複数の位置にそ
れぞれ形成された窪み内に収容され、これら両部材を連
結する機能と上記衝撃を吸収する機能とを兼備する円柱
状をした弾性体とで構成され、上記内筒部材の窪みを上
記外筒部材の窪みより曲率半径の大きい円弧形としたこ
とを特徴とするものである。
【０００７】本発明の具体的な実施形態によれば、上記
外筒部材の窪みを上記弾性体がちょうど半分納まるよう
な半円形とするのが適しており、上記内筒部材がその端
部に上記弾性体が脱落するのを防止する円形のフランジ
を有しているのが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１〜図５は本発明に係る電動ハ
ンドの代表的な実施形態を示すもので、この電動ハンド
は、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、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６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。
【０００９】上記ジョー部材２，２は、略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。
【００１０】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を構成するカム部材１２及び駆動ピン１３のうち
のカム部材１２が、緩衝手段７を介して取り付けられて
いる。
【００１１】上記カム部材１２は、図３から明らかなよ
うに平面視円形状をなしていて、その中心部に上記駆動
軸３ａが固定され、その外面に半円状をした一対のカム
溝１５，１５が互いに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１５
ｂ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。
【００１２】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を構成する駆動ピン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
カム溝１５，１５の１つに嵌入している。
【００１３】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
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。
【００１４】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が、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にはモーター３の回転子による大き
な慣性力が作用する。そこで、この作用力を吸収するた
め駆動軸３ａとカム部材１２との間に上記緩衝手段７が
設けられている。
【００１５】この緩衝手段７は、図１及び図４から明ら
かなように、駆動軸３ａにねじ１７で固定された小径円
筒形の内筒部材１８と、カム部材１２に一体に形成され
て上記内筒部材１８に相対的に回転自在なるように嵌合
する大径円筒形の外筒部材１９と、これらの内筒部材１
８と外筒部材１９との間に介在して両部材に係合する弾
性体２０とで構成されている。さらに詳しくは、上記外
筒部材１９の内面と内筒部材１８の外面との相対する位
置にはそれぞれ、半円形や円弧形などをした窪み１８
ａ，１９ａが複数箇所に形成され、相対する窪み１８
ａ，１９ａで囲まれた孔内に、ウレタンゴム等の弾性素
材で円柱状（円筒も含む）に形成された上記弾性体２０
がそれぞれ収容されている。図中１８ｂは、内筒部材１
８の端部に形成された円形のフランジであって、上記孔
の端部を塞いで弾性体２０が脱落するのを防止するもの
である。
【００１６】ここで、上記各窪み１８ａ，１９ａにおけ
る左右両側端のエッジ部分には、図示したように丸みを
持たせておくことが望ましく、これにより、弾性体２０
が鋭利なエッジ部分との接触によって損傷されるのが防
止され、その耐久性が向上する。また、上記窪み１８ａ
と１９ａとは必ずしも同じ形状にする必要はなく、例え
ば図６に示すように、外筒部材１９の窪み１９ａを弾性
体２０がちょうど半分納まるような半円形とし、内筒部
材１８の窪み１８ａを上記窪み１９ａより曲率半径の大
きい円弧形とすることもできる。このように、小径の内
筒部材１８側の窪み１８ａを円弧形とすることにより、
その左右両側端にシャープなエッジが形成されるのを防
いで弾性体２０の損傷を防止することができる。
【００１７】かくして駆動軸３ａとカム部材１２との間
に緩衝手段７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は上記ジョー部材２，２と一緒に停止するが、
駆動軸３ａは上記弾性体２０を弾性変形させながら緩衝
的に停止するため、モーター３の回転子による慣性力が
吸収され、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し、緩衝手段７を持たない
ものに比べるとライフがおよそ１００倍まで延びること
が期待できる。しかも、ジョー部材２，２の開閉速度を
高めることができるため、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、上記弾性体２０が内筒部材１８と外筒部材１９と
に係止してそれらを連結し、駆動軸３ａの回転をカム部
材１２に確実に伝達させる。従ってこの弾性体２０は、
上記内筒部材１８と外筒部材１９とを連結して回転力を
伝える機能と、上記の如く駆動軸に作用する衝撃を吸収
する機能とを兼備するものである。
【００１９】図示した実施例では、上記窪み１８ａ，１
９ａ及び弾性体２０が駆動軸３ａの回転中心の回りに等
角度間隔で４組設けられているが、それらの設置数は２
組であっても３組であっても５組以上であっても良く、
あるいは１組だけであっても構わない。
【００２０】また、上記弾性体２０の形状は円柱に限る
ものではなく、角柱状や球状などのその他の形状であて
も良く、その場合には、外筒部材１９の内面と内筒部材
１８の外面との間に、それぞれの弾性体の形状に適合す
る形の窪みが設けられる。
【００２１】さらに、上記位置検出機構６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１２ａ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。
【００２２】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
６を構成している。
【００２３】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。
【００２４】
【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、駆動軸とカム部材との間に緩衝手段を設
けたことにより、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作用する慣性力を
吸収することが可能となり、この慣性力による衝撃でギ
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。
【図６】本発明の異なる構成例を示す図４と同様位置で
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 ５ 変換機構 ７ 緩衝手段 １２ カム部材 １３ 駆動ピン １５ カム溝 １８ 内筒部材 １８ａ 窪み １９ 外筒部材 １９ａ 窪み
───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献 特開 平９−109081（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−302629（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−99587（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−109031（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B25J 15/08 F16D 3/12

Claims (3)

    (57)【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
    ジョー部材と、回転する駆動軸を備えた電動モーター
    と、上記駆動軸とジョー部材との間に配設されて駆動軸
    の回転揺動運動をジョー部材の開閉運動に変換する変換
    機構とを有し、 上記変換機構が、電動モーターの駆動軸に取り付けられ
    たカム部材と、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有
    していて、 上記駆動軸とカム部材との間に、該カム部材が揺動端で
    停止したとき上記駆動軸に作用する衝撃を吸収させるた
    めの緩衝手段を備え、上記緩衝手段が、駆動軸に取り付けられた小径の内筒部
    材と、カム部材に設けられて上記内筒部材に相対的に回
    転自在なるように嵌合する大径の外筒部材と、該外筒部
    材の内面と内筒部材の外面との相対する複数の位置にそ
    れぞれ形成された窪み内に収容され、これら両部材を連
    結する機能と上記衝撃を吸収する機能とを兼備する円柱
    状をした弾性体とで構成され、上記内筒部材の窪みを上
    記外筒部材の窪みより曲率半径の大きい円弧形とした、 ことを特徴とする緩衝機能付き電動ハンド。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の電動ハンドにおいて、上
    記外筒部材の窪みを上記弾性体がちょうど半分納まるよ
    うな半円形としたことを特徴とするもの。
  3. 【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の電動ハンド
    において、上記内筒部材はその端部に上記弾性体が脱落
    するのを防止する円形のフランジを有していることを特
    徴とするもの。
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