JP3941813B2 - グリッパー - Google Patents
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Description
【0001】
本発明は、微小部品を把持するグリッパーの改良に関し、詳しくは、開閉量を簡易に調整し得るグリッパーに関するものである。
【背景技術】
【0002】
発明者は、先に国際公開番号WO99/30877号公報にて、きわめて単純機構に成る高効率グリッパーを提案した。かかるグリッパーは、フィンガーに長柱の座屈現象を応用することにより、特別の変位拡大機構を有することなく、わずかな並進移動量がフィンガー先端において、10数倍に拡大された曲げ変位量に変換される特徴を有するものである。
かかるグリッパーによれば、微小部品のソフトな把持ができ、小形軽量のために、ロボットハンドに適するものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、上記グリッパーはフィンガーの開閉量を可変とすることができず、このため把持対象物の大きさが限定されるという問題があった。
【0004】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、簡易な構成から成るフィンガーの開閉量の調整手段を有するグリッパーを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係るグリッパーは、ケースに内蔵されると共に、並進しながら移動する並進移動部を駆動する駆動源と、他端部が上記ケースに連結され、前記並進移動部に一端部が連結されると共に、前記並進移動部の移動に基づいて前記一端部が引っ張られることにより、前記他端部及び一端部から延設されると共に、共有された先端の変位量が、前記移動の量よりも拡大される変位拡大部材と、前記並進移動部に連結すると共に、外周部に突起片を有する板状のストッパー部材と、前記ストッパー部材の突起片を遊挿させる第1の切り欠きを有する円筒部を有し、該円筒部の外周にネジが設けられた第1のホルダー部材と、該ホルダー部材のネジに螺合すると共に、前記第1のホルダー部材の円筒部のネジの外部に突出した前記ストッパー部材の突起片と嵌合して、前記並進移動部に連結された前記ストッパー部材の移動量を所定の間隙に調整する位置決めナットと、該位置決めナットを前記ホルダー部材に回り止めとなるように押圧する押圧手段と、を備えたことを特徴とするものである。
ここで、駆動源をケースに内蔵するとは、一部又はすべてを内蔵する両者を含む意である。
かかるグリッパーによれば、並進移動部は、ストッパー部材が位置決めナットに当接するまで移動することにより変位拡大部材の先端が所定の量閉じることになる。したがって、位置決めナットの設定を移動することにより変位拡大部材の閉じ量を調整できるという効果がある。
【0006】
かかるグリッパーによれば、並進移動部は、ストッパー部材が位置決めナットに当接するまで移動することにより変位拡大部材の先端が所定の量閉じることになる。したがって、位置決めナットの設定を移動することにより変位拡大部材の閉じ量を調整できるという効果がある。
【0007】
第2の発明に係るグリッパーは、変位拡大部材の一端部を結合する結合部を有すると共に、該結合部と反対方向に前記ストッパー部材が係合される突起を有する前記並進移動部の結合部材と、ホルダー部材には、前記結合部材を係合させる凹部を有する、ことを特徴とするものである。
かかるグリッパーによれば、結合部材に変位拡大部材が結合されるので、ホルダー部材と変位拡大部材との連結が容易になるという効果がある。
【0008】
第3の発明に係るグリッパーは、一端部に凸部が設けられると共に、グリッパーを取付ける際の基準となる基準部と、フランジ部とを有する取付け用アダプター部材を備え、前記ホルダー部材の円筒部に前記取付け用アダプター部材の凸部が係合するように設けられた第2の切欠きを有する、ことを特徴とするものである。
かかるグリッパーによれば、フランジ部材は、組立の際に凸部がホルダー部材の切欠きに係合されている。よって、フランジ部材は、常に所定の回転位置関係を持ってホルダー部材に嵌合結合されるので、フランジ部材の基準部と変位拡大部材も常に一定の位置関係を有することになる。したがって、作業の途中でグリッパーが交換されても、変位拡大部材の位置はワークに対し常に所定の関係を維持できるので、変位拡大部材の操作機構などの調整が不要になるという効果がある。
【0009】
第4の発明に係るグリッパーは、ケースに内蔵されると共に、並進しながら移動する並進移動部を駆動する駆動源と、他端部が前記ケースに連結され、前記並進移動部に一端部が連結されると共に、前記移動に基づいて前記一端部が引っ張られることにより、前記移動の量よりも前記他端部及び一端部から延設されると共に、共有された先端の変位量が拡大される変位拡大部材と、該変位拡大部材の他端部が連結されると共に、円筒部を有し、該円筒部に穿設されたネジ孔を有する第2のホルダー部材と、前記ネジ孔に螺合するネジ部材と、前記駆動源の回転軸に固定されると共に、前記ネジ部材と当接する当接部を有する位置決め部材と、を備えたことを特徴とするものである。
ここで、駆動源をケースに内蔵するとは、一部又はすべてを内蔵する両者を含む意である。かかるグリッパーによれば、ネジ部材と位置決め部材の当接部との距離をネジ部材により調整することにより並進移動部が所定の前進又は後退の移動量を設定できる。したがって、変位拡大部材の先端部には所定の開き量又は閉じ量を調整できるという効果がある。
【0010】
第5の発明にかかるグリッパーにおけるネジ孔は、少なくとも二つ穿設された第1のネジ孔と第2のネジ孔とを有しており、当接部は、略三角形に形成された、ことを特徴とするものである。
かかるグリッパーによれば、二つのネジ部材の並進位置を各々調整することにより並進移動部の移動量を設定できる。したがって、変位拡大部材の先端部には所定の開き量及び閉じ量を調整できるという効果がある。
【0011】
第6の発明に係るグリッパーにおけるストッパー部は、ボールプランジャーなどの衝撃緩衝機能を有している、ことを特徴とするものである。
かかるグリッパーによれば、位置決めアームはストッパーに緩衝的に衝突する。したがって、位置決めアーム等の磨耗がしにくいという効果がある。
【発明を実施するため最良の形態】
【実施の形態1】
【0012】
本発明の実施の形態1を第1乃至第6図によって説明する。第1図は実施の形態1によるグリッパーの断面図、第2図は第1図のフィンガーユニットを示す斜視図、第3図は第1図のフィンガーホルダーを示す外観図、第4図は第1図の位置決め板を示す外観図、第5図は第1図のモータ受けを示す外観図、第6図は第1図の位置決めナットを示す外観図である。
【0013】
第1図において、グリッパーは、フィンガー20を有する操作機構と、フィンガー20の一端部を並進移動させる並進移動部を有する並進駆動機構と、フィンガー20の閉じ量を位置決めナット28などにより調整する調整機構とから成る。
操作機構は、フィンガー20を有するフィンガーユニット15、フィンガーユニット15を固定するフィンガーホルダー22などから成る。ここで、フィンガー20は、他端部としての脚部20a,20aがケース32に連結され、並進移動部としての並進ナット23に一端部としての共有部20cが連結されると共に、並進移動に基づいて共有部20cが引っ張られることにより、並進移動の量よりも脚部20a,20a及び共有部20cから延設されると共に、共有された先端20z,20zの変位量が拡大されるもので、略V形状のV字片を二つ備えた逆W形状をしている。
【0014】
第2図において、フィンガーユニット15はフィンガー20と、突起21b,21cにスリット21aが形成されたフィンガーベース21とから成っており、フィンガー20にバネ力を有する脚部20a、20bがフィンガーベース21の切欠きに係合されている。変位拡大部材としてのフィンガー20は、ワークを開放・把持するように形成され、脚部20a、20bには、バネ力を有するようにスリットが形成され、中央共有部20cには止めネジ用の孔20dが形成されている。
【0015】
第3図において、ホルダー部材としてのフィンガーホルダー22は、フィンガーユニット15の突起21b、21cが嵌合してセットされるベース受け22aと、内部に二つの円筒部22b、22cと、円筒部22bと円筒部22cの間には軸方向断面が矩形状で、並進ナット23を係嵌合する四角柱の凹部を有するナット受け22dとが形成されており、円筒部22cの内周および外周には、ネジ22eとネジ22fが形成され、円筒部22cの中央部には、二つの第1の切欠き22gが形成されている。
【0016】
第1図において、並進移動部、結合部材としての並進ナット23は、フィンガーホルダー22のナット受け22dに係合するように四角柱に形状されていて、一端部には、先端部にネジ孔を有する円柱のネジ受け23aが形成され、内筒部にはネジ23bが形成され、他端外周部には円筒状の突起から成るボス23cが形成され、ネジ23bには、駆動源としてのモータ25の回転軸25aにネジで固定されたネジ軸24が螺合されており、ネジ受け23aには、孔20dにネジによりフィンガーユニット15を結合している。
【0017】
並進駆動機構は、モータ25と、モータ25の表面部を固定すると共に、円筒部27c,27aの各外周にはネジ27d,27fが形成されたモータ受け27と、該ネジ27fに螺合されると共に、モータ25を内蔵する円筒状のケース32とから成っており、第5図において、モータ受け27には、内周に形成されたネジ27bを有する円筒部27bと、先端部に設けられると共に、外周にネジ27dが形成された内側円筒部27cとを有しており、モータ受け27のネジ27bがモータ25の先端ネジ部25bに螺合された状態で、モータ25の回転軸25aがモータ受け27の内側円筒部27cに突出するように形成されている。一方、モータ受け27のネジ27dが、フィンガーホルダー22の円筒部22cのネジ22eに螺合されるように形成されている。
【0018】
調整機構は、ストッパー部材としての位置決め板26と、フィンガーホルダー22の外周ネジ22fに螺合される位置決めナット28と、バネ29、ロボットなどへ取付ける取付け用アダプター30、ウエーブワッシャー31とから成っている。
【0019】
第4図において、位置決め板26は、外周には二つの突起片となるストッパー26b、26bが形成されており、中央部には孔26aが設けられていて、孔26aが並進ナット23のボス23cに係合されると、第1図に示すようにストッパー26b、26bがフィンガーホルダー22の切欠き22gに遊挿されて外周に形成されたネジ22fからわずかに突出するようになる。
【0020】
第6図において、比較的薄い位置決めナット28は、一端部にはリング状で且つ段状のアーム受け28aが設けられ、内周にはフィンガーホルダー22のネジ22fと螺合されるネジ28cが形成されており、第1図において取付け用アタプター30には、円筒状のボス30aと、他端部にフランジ30bとが設けられ、フランジ30bには複数のネジ孔30cが形成されている。
【0021】
第1図において、取付け用アダプター30は、モータ受け27の外周に嵌合され、他端部にはウエーブワッシャー31を介してケース32に固定されており、押圧手段としてのばね29を介して位置決めナット28をばね29の圧縮復原力によって回り止めとなるように形成されている。さらに、第1図のようにケース32がモータ受け27に装着された状態で、ばね29およびウエーブワッシャー31が圧縮することによりケース32の内底部がモータ25の他端部を適度に押圧される。なお、ばね29はフィンガー20を閉じると共に、並進ナット23が移動する方向に位置決めナットを押圧している。
【0022】
次に、上記のように構成されたグリッパーの作用を主として第1図によって説明する。先ず位置決めナット28を回転して位置決めナット28のアーム受け28aと位置決め板26の間隙が適当な量になるように該回転の位置を調整する。第1図に示すように並進ナット23がナット受け22dの嵌合筒底部まで達している状態、すなわちフィンガー20の略V形状の先端部が一定の量開いた状態である。かかる状態でモータ25に電源が投入すると、回転軸25aが回転し、該回転がネジ軸24を介して並進ナット23に伝動し、並進ナット23がナット受け22d内を第1図に示す軸右方向に変位する。該変位に伴って、フィンガー20の中央共有部20cも同方向に強制変位する。これにより、フィンガー20には曲げモーメントが作用するため先端部が閉じる方向に並進ナット23の変位に対し例えば10倍程度拡大されて曲る。一方、モータ25の回転が逆転すると、フィンガー20の中央共有部20cは軸左方向に戻るため、フィンガー20も第1図に示す元の状態に復帰する。
【0023】
先のフィンガー20の閉じ量が、適切でない場合には、この状態で、位置決めナット28を回転することにより位置決めナット28の位置を調整する。そして上記と同様の動作を繰り返すことにより、フィンガー20が所定の閉じ量になるように位置決めナット28を回転してその位置を設定する。
【0024】
以上のようにグリッパーは、位置決めナット28を回転することにより並進ナット23に嵌合した位置決め板26の位置を調整できる。したがって、フィンガー20の中央共有部20cは並進ナット23により所定の量だけ軸右方向(引張り)に変位し、フィンガー20の先端部が閉じ方向に所定の量だけ拡大変位する。したがって、ワークの大きさや把持力に応じてフィンガー20の閉じ量を調節できるグリッパーを得ることができる。
【実施の形態2】
【0025】
本発明の実施の形態2を第7図によって説明する。第7図は実施の形態2による取付け用アダプターを示す外観図である。実施の形態2は、実施の形態1の取付け用アダプター30の代わりに第7図に示す取付け用アダプター60を用いるものである。
【0026】
第7図において、取付け用アダプター60は、円筒状のボス60aと、他端部に設けられたフランジ60bと、フランジ60bにグリッパーを取付ける際の基準となる複数の基準部としてのネジ孔60cと、ボス60aの端部にフィンガーホルダー22の第2の切欠き22gに嵌合されように凸部としての突起60dとを形成している。なお、操作機構および駆動機構に等の構成及び動作は、実施の形態1と同一である。
【0027】
次に、上記のように構成されたグリッパーの作用を第1図、第3図、第7図によって説明する。グリッパーの組立ておいて、取付けアダプター60は突起60dがフィンガーホルダー22の切欠き22gに嵌合することにより、フィンガー20に対してネジ孔60cが常に所定の回転方向位置を有している。
したがって、グリッパーの寿命などでグリッパーを交換しても、ワークに対するフィンガー20の位置を交換前後において、一定の位置関係を維持できるグリッパーが得られるので、グリッパーを交換してもフィンガー20の操作機構などの調整を不要にできる。
【実施の形態3】
【0028】
本発明の実施の形態3を第8乃至第11図によって説明する。第8図はグリッパーの全体構成を示す断面図で実施の形態1の第1図に相当する。第8図において、説明に不要な取付け用アダプター30やケース32を省略している。とくに実施の形態3では、モータ25のすべてを内蔵するケース32を省略できる。
【0029】
実施の形態3によるグリッパーは、実施の形態1のフィンガーホルダー22、モータ受け27、位置決め板26の代わりに、フィンガーホルダー41、モータ受け(請求の範囲4のケース)43、位置決めアーム40を用いるものである。
グリッパーは、モータ25の端部を収納するモータ受け43と、モータ受け43の円筒状の外周端部が嵌合固定されると共に、ネジ43aにより固定されたフィンガーホルダー41と、モータ25の回転軸25aに嵌合された位置決めアーム40と、フィンガーホルダー41の他端外周部に螺合された止めネジから成るネジ部材としてのストッパー42とを備えており、フィンガーホルダー41には、並進ナット23などを収納する内筒部41aと、内筒部41aの奥には底部のナット受け41bを有している。
【0030】
第9図において、位置決め部材としての位置決めアーム40には、突起状の当接部としての腕40aと、モータ25の回転軸25aに嵌合されるように回転軸25aと同様な形状の孔40bが形成された円形部とを有しており、第10図において、モータ受け43は、端部円筒部にはネジ43aのネジ部を貫通させる孔43b、43bが形成されており、ネジ部材としてのストッパー42を螺合させるネジ孔43cも形成されている。
【0031】
次に、上記のように構成されたグリッパーの作用を第8図及び第11図によって説明する。第8図は第1図と同様、並進ナット23がナット受け41bの嵌合筒底部に達しており、フィンガー20の先端部は一定の量開いた状態である。
かかる状態でモータ25に電源を投入すると、モータ25の回転軸25aの回転にともない、位置決めアーム40が第11図の実線位置から破線位置の方向へ腕40aをストッパー42に当接するまで回転変位しながら、並進ナット23がナット受け41b内を第8図に示す軸右方向に変位して実施の形態1と同様の動作によりフィンガー20が閉じる。
一方、モータ25が逆転されると、並進ナット23がナット受け41bの内底面に当接するまで変位し、フィンガー20も第8図に示す状態に復帰する。
フィンガー20の閉じ量をより大きくする場合は、ストッパー42をドライバーで後退させる方向に回転すると、位置決めアーム40の破線方向への回転量が増大するので、フィンガー20の中央共有部20cの強制変位も増加する。したがって、フィンガー20がより大きく閉じられることになる。
【実施の形態4】
【0032】
本発明の実施の形態4を第12及び第13図によって説明する。第13図は、第11図と同様の断面図である。実施の形態4によるグリッパーは、実施の形態3の位置決めアーム40の代わりに、位置決めアーム50を用いるものである。
第12図及び第13図において、位置決めアーム50は三角形状で、当接部としての三つの腕50a、50a、50aと、中央にはモータ25の回転軸25aに嵌合するための孔50bが形成されている。モータ受け53は、端部に円筒部が形成され、該円筒部にはネジを有する第1、第2のネジ部材としてのスットッパー52a、52bを螺合させる第1、第2のネジ孔53c、53cが形成されている。
第13図において、位置決めアーム50はモータ25の回転軸25aに嵌合固定されると共に、三角形の各辺に対向して二つのストッパー52a、52bがフィンガーホルダー51の他端外周部に装着されている。
【0033】
次に、上記のように構成されたグリッパーの作用を第13図によって説明する。実施の形態3とほぼ同様な動作により、すなわち、モータ25の回転にともない位置決めアーム50が第13図の実線位置から破線位置の方向へ回転し、位置決めアーム50の腕50aがストッパー52aに当接するまで、回転変位する。
一方、モータ25が逆転すると、位置決めアーム50は破線位置から実線位置の方向へ回転し、腕50aがストッパー52bに当接するまで回転復帰する。
しかも、二つのストッパー52a、52bは、各々独立に突出量を調整できるので、フィンガー20の開きおよび閉じ量をそれぞれ独立に調整できる。
なお、上記グリッパーは、ナット受け41bの嵌合筒底部の深さが位置決めアーム50をストッパー52aに至るよりも若干深く形成されていることは言うまでもない。
【実施の形態5】
【0034】
【産業上の利用可能性】
以上のように本発明は、グリッパーの用途に適するものである。
【0035】
以上のように本発明は、グリッパーの用途に適するものである
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】 第1図は本発明の実施の形態1によるグリッパーを示す構成断面図である。
【図2】 第2図は第1図のフィンガーユニットを示す斜視図である。
【図3】 第3図は第1図のフィンガーホルダーを示す外観図で、正面図(a)、矢視b−b断面図(b)、底面図(c)、矢視d−d断面図(d)である。
【図4】 第4図は第1図に示す位置決め板の正面図(a)、矢視b−b側面図(b)である。
【図5】 第5図は第1図に示すモータ受けの正面図(a)、矢視b−b断面図(b)、底面図(c)である。
【図6】 第6図は第1図に示す位置決めナットの正面図(a)、矢視b−b断面図(b)である。
【図7】 第7図は実施の形態2による取付け用アダプターの正面図(a)、矢視b−b断面図(b)である。
【図8】 第8図は実施の形態3によるグリッパーを示す構成断面図である。
【図9】 第9図は第8図に示す位置決めアームの正面図(a)、側面図(b)である。
【図10】 第10図は第8図に示すモータ受けの正面図(a)、矢視b−b断面図(b)、底面図(c)である。
【図11】 第11図は第8図の矢視XI−XIの断面図である。
【図12】 第12図は実施の形態4による位置決めアームの正面図(a)、側面図(b)である。
【図13】 第13図は第12図に示す位置決めアームを用いてグリッパーを構成した第11図に相当する断面図である。
【図14】 第14図は実施の形態5によるボールプランジャーを示す断面図(a)、正面図(b)である。
Claims (6)
- ケースに内蔵されると共に、並進しながら移動する並進移動部を駆動する駆動源と、
他端部が上記ケースに連結され、前記並進移動部に一端部が連結されると共に、
前記並進移動部の移動に基づいて前記一端部が引っ張られることにより、前記他端部及び一端部から延設されると共に、共有された先端の変位量が、前記移動の量よりも拡大される変位拡大部材と、
前記並進移動部に連結すると共に、外周部に突起片を有する板状のストッパー部材と、
前記ストッパー部材の突起片を遊挿させる第1の切り欠きを有する円筒部を有し、該円筒部の外周にネジが設けられた第1のホルダー部材と、
該ホルダー部材のネジに螺合すると共に、
前記第1のホルダー部材の円筒部のネジの外部に突出した前記ストッパー部材の突起片と嵌合して、
前記並進移動部に連結された前記ストッパー部材の移動量を所定の間隙に調整する位置決めナットと、
該位置決めナットを前記ホルダー部材に回り止めとなるように押圧する押圧手段と、
を備えたことを特徴とするグリッパー。 - 前記変位拡大部材の一端部を結合する結合部を有すると共に、該結合部と反対方向に前記ストッパー部材が係合される突起を有する前記並進移動部の結合部材と、前記ホルダー部材には、前記結合部材を係合させる凹部を有する、ことを特徴とする請求の範囲1に記載のグリッパー。
- 一端部に凸部が設けられると共に、グリッパーを取付ける際の基準となる基準部と、フランジ部とを有する取付け用アダプター部材を備え、前記ホルダー部材の円筒部に前記取付け用アダプター部材の凸部が係合するように設けられた第2の切欠きを有する、ことを特徴とする請求の範囲1又は2に記載のグリッパー。
- ケースに内蔵されると共に、並進しながら移動する並進移動部を駆動する駆動源と、他端部が前記ケースに連結され、前記並進移動部に一端部が連結されると共に、前記移動に基づいて前記一端部が引っ張られることにより、前記移動の量よりも前記他端部及び一端部から延設されると共に、共有された先端の変位量が拡大される変位拡大部材と、該変位拡大部材の他端部が連結されると共に、円筒部を有し、該円筒部に穿設されたネジ孔を有する第2のホルダー部材と、前記ネジ孔に螺合するネジ部材と、前記駆動源の回転軸に固定されると共に、前記ネジ部材と当接する当接部を有する位置決め部材と、を備えたことを特徴とするグリッパー。
- 前記位置決め部材は、三角形に形成されており、前記ネジ孔は、少なくとも二つ穿設された第1のネジ孔と第2のネジ孔とを有しており、前記ネジ部材は、第1のネジ部材と第2のネジ部材とを有し、前記第1のネジ部材と前記第2のネジ部材が前記三角形の異なる辺に当接する、ことを特徴とする請求の範囲4に記載のグリッパー。
- 前記ネジ部材は、先端部に前記ネジ部材の柱方向の衝撃を吸収する衝撃緩衝機能を有している、ことを特徴とする請求の範囲4又は5に記載のグリッパー。
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