JP5570274B2 - Opening and closing chuck - Google Patents
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Description
本発明は、ワークを把持するための開閉チャックに関するものである。 The present invention relates to an opening / closing chuck for gripping a workpiece.
産業設備等においてワークを搬送する場合、産業用ロボットが広く用いられており、この産業用ロボットはアームに取り付けられた開閉チャックによりワークを把持する。このような開閉チャックとして、例えば、特許文献1にはエアシリンダにより作動するものが提案されている。この開閉チャックは、内部にシリンダ室及びこのシリンダ室内を移動するピストンを有しており、このピストンにはワークを把持するための一対の把持部材がリンク機構を介して連結されている。この開閉チャックは、シリンダ室の後端側に空気を供給すると、ピストンがシリンダ室内を前方へと移動し、一対の把持部材は互いに離間する方向に移動する。一方、シリンダ室の先端側に空気を供給すると、ピストンがシリンダ室内を後方へと移動し、一対の把持部材は互いに接近する方向に移動する。上記開閉チャックは、このように一対の把持部材を開閉させることで搬送対象のワークを把持する。 When transporting workpieces in industrial facilities or the like, industrial robots are widely used, and these industrial robots grip a workpiece by an open / close chuck attached to an arm. As such an open / close chuck, for example, Patent Document 1 proposes one that operates by an air cylinder. The open / close chuck includes a cylinder chamber and a piston that moves in the cylinder chamber, and a pair of gripping members for gripping a workpiece are connected to the piston via a link mechanism. When air is supplied to the rear end side of the cylinder chamber, the open / close chuck moves the piston forward in the cylinder chamber, and the pair of gripping members move away from each other. On the other hand, when air is supplied to the distal end side of the cylinder chamber, the piston moves backward in the cylinder chamber, and the pair of gripping members move in directions approaching each other. The open / close chuck grips the workpiece to be conveyed by opening and closing the pair of gripping members in this way.
ところで、上述したような開閉チャックは、内部に取り付けられた磁気センサ及びピストンの外周面に取り付けられた永久磁石によりピストンの位置を検出することで、一対の把持部材の開閉動作を検出している。しかしながら、このような検出機構では、ピストンの位置によって間接的に把持部材の位置を検出することができるのみであり、把持部材がワークを実際に把持したかどうかを正確に検出することは困難であるという問題がある。 By the way, the open / close chuck as described above detects the opening / closing operation of the pair of gripping members by detecting the position of the piston by a magnetic sensor attached inside and a permanent magnet attached to the outer peripheral surface of the piston. . However, such a detection mechanism can only indirectly detect the position of the gripping member based on the position of the piston, and it is difficult to accurately detect whether the gripping member actually grips the workpiece. There is a problem that there is.
そこで、本発明は、ワークの把持を正確に検出することが可能な開閉チャックを提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an open / close chuck capable of accurately detecting gripping of a workpiece.
本発明に係る開閉チャックは、上記課題を解決するためになされたものであり、爪によりワークを把持する開閉チャックであって、ガイドレールを有するガイド部材と、前記ガイドレール上を摺動するよう設置され、爪を取り付け可能な第1及び第2のスライダと、前記第1及び第2のスライダが互いに離間又は接近するよう、前記第1及び第2のスライダを摺動させる駆動源と、前記ガイド部材において、前記第1及び第2のスライダに取り付けられた爪がワークを把持した際にひずみが生じる位置に取り付けられたひずみセンサと、を備えている。 The open / close chuck according to the present invention is an open / close chuck for gripping a work by a claw, and is configured to slide on the guide rail and the guide member. A first and a second slider installed and capable of attaching a claw; a drive source for sliding the first and second sliders so that the first and second sliders are separated from or approach each other; and The guide member includes a strain sensor attached at a position where strain is generated when the claws attached to the first and second sliders grip the workpiece.
上記開閉チャックは、第1及び第2のスライダに取り付けられた爪によりワークを把持した際、ワークからの反力によって第1及び第2のスライダと接するガイド部材にモーメントが作用し、これにより、ガイド部材にひずみが生じる。このひずみは、ガイド部材に取り付けられたひずみセンサによって検出される。このように、上記開閉チャックは、第1及び第2のスライダに取り付けられた爪がワークを実際に把持した際に生じるガイド部材のひずみを検出することができ、これにより、ワークを把持したことを正確に検出することができる。また、この開閉チャックは、ガイド部材にひずみセンサを取り付けたため、爪を小型化することができ、摩耗によって爪が消耗する場合や、消耗により又は把持するワークに応じて爪を交換する場合にも、ひずみセンサが影響されることがない。 When the opening / closing chuck grips the workpiece with the claws attached to the first and second sliders, a moment acts on the guide member that contacts the first and second sliders by the reaction force from the workpiece, Distortion occurs in the guide member. This strain is detected by a strain sensor attached to the guide member. As described above, the opening / closing chuck can detect the distortion of the guide member that occurs when the claws attached to the first and second sliders actually grip the workpiece, and thereby grip the workpiece. Can be accurately detected. In addition, this open / close chuck has a strain sensor attached to the guide member, so that the size of the claw can be reduced, and when the claw is worn out due to wear or when the claw is replaced due to wear or depending on the work to be gripped. The strain sensor is not affected.
上記開閉チャックのガイド部材において、第1及び第2のスライダに取り付けられた爪がワークを把持した際、第1及び第2のスライダが設置された面と反対の面に生じるひずみはその他の部分に生じるひずみと比較して大きくなる。このため、ひずみセンサは上記反対の面に取り付けられることが好ましい。これにより、ひずみセンサが確実にひずみを検出することができ、ワークの把持をより正確に検出することができる。 In the guide member of the open / close chuck, when the claw attached to the first and second sliders grips the workpiece, the strain generated on the surface opposite to the surface on which the first and second sliders are installed is the other part. It becomes larger compared to the strain generated in For this reason, the strain sensor is preferably attached to the opposite surface. Thereby, the strain sensor can reliably detect the strain, and the gripping of the workpiece can be detected more accurately.
また、上記開閉チャックのガイド部材において、第1及び第2のスライダに取り付けられた爪がワークを把持した場合における第1及び第2のスライダの中央点を通り第1及び第2のスライダの摺動方向に直交する面とガイド部材表面とが交差する位置に生じるひずみは、その他の部分に生じるひずみと比較して大きくなる。このため、ひずみセンサは、少なくとも一部が上記位置に取り付けられることが好ましい。これにより、ひずみセンサが確実にひずみを検出することができ、ワークの把持をより正確に検出することができる。 Further, in the guide member of the opening and closing chuck, when the claws attached to the first and second sliders grip the workpiece, the sliding points of the first and second sliders pass through the center points of the first and second sliders. The strain generated at the position where the surface orthogonal to the moving direction and the surface of the guide member intersect with each other is larger than the strain generated in other portions. For this reason, it is preferable that at least a part of the strain sensor is attached to the position. Thereby, the strain sensor can reliably detect the strain, and the gripping of the workpiece can be detected more accurately.
上記開閉チャックは、駆動源がシリンダ室及びこのシリンダ室内に往復動可能に設置されたピストンを有するシリンダ機構であってもよい。 The open / close chuck may be a cylinder mechanism in which a drive source includes a cylinder chamber and a piston installed in the cylinder chamber so as to be capable of reciprocating.
上記開閉チャックは、第1及び第2のスライダがリンク機構を介して上記シリンダ機構のピストンに接続されていてもよい。上記リンク機構は、ピストンの往復方向と第1及び第2のスライダの摺動方向が直交するようピストンの移動を第1及び第2のスライダに伝達する。これにより、ピストンの往復方向と直交する方向に第1及び第2のスライダが摺動させることができる In the opening / closing chuck, the first and second sliders may be connected to a piston of the cylinder mechanism via a link mechanism. The link mechanism transmits the movement of the piston to the first and second sliders so that the reciprocating direction of the piston is orthogonal to the sliding direction of the first and second sliders. Thereby, the first and second sliders can be slid in a direction orthogonal to the reciprocating direction of the piston.
本発明によれば、ワークの把持を正確に検出することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect gripping of a workpiece.
以下、本発明に係る開閉チャックの一実施形態について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment of an open / close chuck according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態に係る開閉チャック1は、図1に示すように、ガイド部材2、ガイド部材2上を摺動するよう設置された第1及び第2のスライダ3a、3b、及びガイド部材2に取り付けられたひずみセンサ4を備えている。また、上記開閉チャック1は、第1及び第2のスライダ3a、3bを駆動するためのシリンダ機構を内蔵したケーシング5を備えている。
As shown in FIG. 1, the open / close chuck 1 according to this embodiment is attached to a
ガイド部材2は、図1に示すように、第1及び第2のスライダ3a、3bを案内するためのものであり、横軸方向に延びる凹状のガイドレール21が上面に形成されている。このガイドレール21の内壁には後述するボールベアリングのボール群を案内するための軌道溝22が形成されている。また、ガイド部材2は、図2に示すように、ガイドレール21の底面に横軸方向に長い第1及び第2の長孔23a、23bが形成されている。
As shown in FIG. 1, the
第1及び第2のスライダ3a、3bは、図1に示すように、ガイドレール21に沿って摺動するようガイド部材2に設置されている。第1及び第2のスライダ3a、3bは、ボールベアリングが組み込まれており、ガイドレール21の内壁と対向する面において上記ボールベアリングのボール群の一部が露出している。このボール群がガイドレール21の軌道溝22に沿って転動することにより、第1及び第2のスライダ3a、3bはガイド部材2の表面を円滑に摺動する。また、第1及び第2のスライダ3a、3bにはねじ穴31が形成されており、このねじ穴31にはワークを把持するための金属や樹脂などを材質とする爪(図示省略)が取り付けられる。
As shown in FIG. 1, the first and
図3に示すように、第1及び第2のスライダ3a、3bは、後述する第1及び第2のリンク機構6a、6bに、第1及び第2の連結部材14a、14bによって連結されている。この第1及び第2の連結部材14a、14bは、上端部が第1及び第2のスライダ3a、3bの上面に突出し、下端部が第1及び第2の長孔23a、23bを介して後述するケーシング5の収容室52内に延びている。第1の連結部材14aは、上端部が第1のスライダ3aに圧入等で固定されており、下端部に第1の挿入ピン141aを有している。この第1の挿入ピン141aが後述する第1のリンク部材61aの挿入部63に挿入されることにより、第1の連結部材14aは第1のリンク機構6aに連結されている。同様に、第2の連結部材14bは、上端部が第2のスライダ3bに圧入等で固定されており、下端部の第2の挿入ピン(図示省略)が後述する第2のリンク部材61bの挿入部(図示省略)に挿入されることで第2のリンク機構6bに連結されている。
As shown in FIG. 3, the first and
ひずみセンサ4は、ガイド部材2の下面且つ横軸方向中央に取り付けられており、コネクタ連結部41に連結されたコネクタ(図示省略)と電気的に接続されている。なお、ひずみセンサとしては、微小なひずみであっても検出可能な高感度のものが好ましく、例えば、長方形ステンレスを基板とし、この基板の中央部に半導体シリコン薄膜を素材とするひずみゲージ4本を口型に形成しブリッジ回路を構成したひずみセンサであることが好ましい。
The strain sensor 4 is attached to the lower surface of the
ケーシング5は、図1に示すように、フランジ部51を有しており、このフランジ部51の上にはガイド部材2がねじ等により固定されている。ケーシング5の内部には、上端が開口した収容室52が形成されており、この収容室52には後述する第1及び第2のリンク機構6a、6bが収容されている。また、ケーシング5の内部には、図3に示すように、収容室52に連通し縦軸方向に延びるシリンダ室53が形成されている。シリンダ室53は、小径部531及び大径部532を有しており、この小径部531と大径部532とによって段差533が画定されている。小径部531には環状溝が内周面に沿って形成されており、この環状溝には第1のパッキン7が収容されている。また、シリンダ室53の下端部には密閉部材8が取り付けられている。この密閉部材8は、外周面に沿って形成された環状溝にOリング81が収容されており、シリンダ室53の後端部を気密に封鎖している。
As shown in FIG. 1, the
また、ケーシング5は、図1及び図3に示すように、正面に第1及び第2の供給孔10、11が形成されており、右側面には第3及び第4の供給孔12、13が形成されている。この第1〜第4の供給孔10〜13はシリンダ室53内に空気を供給可能なようシリンダ室53に連通しており、第1及び第3の供給孔10、12から送られた空気はピストンヘッド541と密閉部材8との間に供給され、第2及び第4の供給孔11、13から送られた空気はピストンヘッド541と段差533との間に供給されるよう構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
シリンダ室53内には、図3に示すように、ピストン54が摺動可能に設置されている。より詳細には、ピストン54は、ピストンヘッド541、及びピストンヘッド541に連結されたピストンロッド542を有している。ピストンヘッド541は、円柱状に形成され、シリンダ室53における大径部532の内壁に対して摺動可能となっている。また、ピストンヘッド541は、外周面に沿って環状溝が形成され、この環状溝に収容された第2のパッキン9によって、大径部532の内壁に気密に接触している。ピストンロッド542は、シリンダ室53の小径部531を貫通し、先端部が収容室52内に突出している。このピストンロッド542は、小径部531の内壁に対して摺動可能となっており、小径部531の第1のパッキン7と気密に接触している。ピストンロッド542にはオサエカバー544が装着されており、このオサエカバー544は、ピストン54がシリンダ室53内を前方へと摺動した際、シリンダ室53の段差533に当接することによりピストン54の前方への移動を規制する。なお、オサエカバー544とピストンヘッド541との間にはマグネット545が収容されており、このマグネット545とシリンダ室53内に設置された近接センサ(図示省略)によりピストン541の位置を検出することができる。また、ピストンロッド542は、先端部に第3の挿入ピン543が形成されており、この第3の挿入ピン543が収容室52内の後述する第1及び第2のリンク部材61a、61bの挿入部63に挿入されている。
A
第1及び第2のリンク機構6a、6bは、図1及び図3に示すように、第1及び第2のリンク部材61a、61bを有しており、この第1及び第2のリンク部材61a、61bはそれぞれ第1の支点ピン62a及び第2の支点ピン(図示省略)に回動自在に取り付けられている。第1及び第2のリンク部材61a、61bは、略L字状に形成されており、両端には略U字状の挿入部63を有している。第1のリンク部材61aは、下端側の挿入部63にピストンロッド542先端の第3の挿入ピン543が挿入されることでピストン54に連結され、上端側の挿入部63に第1の連結部材14aの第1の挿入ピン141aが挿入されることで第1の連結部材14aに連結されている。同様に、第2のリンク部材61bは、上端側の圧入部(図示省略)がピストンロッド542の第3の挿入ピン543に連結され、下端側の圧入部(図示省略)が第2の連結部材14bの第2の挿入ピン(図示省略)に連結されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the first and
次に、上述したように構成された開閉チャック1のワークを把持する際の作動について説明する。本実施形態では、ケーシング5の第1及び第2の供給孔10、11を使用するため、空気の流れ方向を切り替え可能な切り替え弁や、継手、チューブ等を介して第1及び第2の供給孔10、11に空気供給源(図示省略)を接続し、第3及び第4の供給孔12、13をねじ等で封鎖しておく。なお、第1の供給孔10の代わりに第3の供給孔12を使用してもよく、第1及び第3の供給孔10、12の両方を使用することもできる。また、第2の供給孔11の代わりに第4の供給孔13を使用してもよく、第2及び第4の供給孔11、13の両方を使用することもできる。
Next, the operation | movement at the time of hold | gripping the workpiece | work of the opening / closing chuck | zipper 1 comprised as mentioned above is demonstrated. In the present embodiment, since the first and second supply holes 10 and 11 of the
まず、第1の供給孔10よりシリンダ室53内に空気を供給し、第1及び第2のスライダ3a、3bを互いに離間させる。より詳細には、空気供給源より第1の供給孔10を介してシリンダ室53内に空気を供給すると、この空気によってピストンヘッド541の下面が押され、ピストン54がシリンダ室53内を前方へと移動する。このとき、ピストンヘッド541と段差533との間に存在する空気はピストンヘッド541に押されて第2の供給孔11より排出される。ピストン54が前方に移動すると、ピストンロッド542の先端に連結された第1のリンク部材61aは第1の支点ピン62aを中心に図3における時計回りに回転する。これにより、第1のリンク部材61aに連結された第1の連結部材14aは第1の長孔23a内を外側に向かって移動し、第1の連結部材14aに連結された第1のスライダ3aはガイド部材2のガイドレール21上を外側へと摺動する。一方、第2のリンク部材61bは、第2の支点ピン(図示省略)を中心に図3における反時計回りに回転する。これにより、第2のリンク部材61bに連結された第2の連結ピン14bは第2の長孔23b内を外側に向かって移動し、第2の連結部材14bに連結された第2のスライダ3bはガイドレール21上を外側へと摺動する。
First, air is supplied into the
次に、互いに離間した第1のスライダ3aと第2のスライダ3bとの間にワークを配置し、第2の供給孔11よりシリンダ室53内に空気を供給して第1及び第2のスライダ3a、3bを互いに接近させる。より詳細には、空気供給源より第2の供給孔11を介してシリンダ室53内に空気を供給すると、この空気によってピストンヘッド541の上面が押されピストン54は後方へと移動する。このとき、ピストンヘッド541と密閉部材8との間に存在する空気はピストンヘッド541に押されて第1の供給孔10より排出される。ピストン54が後方に移動すると、ピストンロッド542に連結された第1のリンク機構6aは第1の支点ピン62aを中心に図3における反時計回りに回転する。これにより、第1の連結部材14aは第1の長孔23a内を内側に向かって移動し、第1のスライダ3aはガイドレール21上を内側へと摺動する。一方、第2のリンク機構6bは、第2の支点ピン(図示省略)を中心に図3における時計回りに回転する。これにより、第2の連結ピン14bは第2の長孔23b内を内側に向かって移動し、第2のスライダ3bはガイドレール21上を内側へと摺動する。このようにして第1及び第2のスライダ3a、3bを互いに接近させ、第1及び第2のスライダ3a、3bに取り付けた爪によりワークを把持する。
Next, a work is disposed between the
上述したように第1及び第2のスライダ3a、3bに取り付けられた爪によりワークを把持すると、この爪にワークからの反力が作用する。この反力によって、上記第1及び第2のスライダ3a、3bに接しているガイド部材2にはモーメントが作用し、ガイド部材2に横軸及び縦軸方向のひずみが生じる。このひずみは、ガイド部材2の下面且つ横軸方向中央に取り付けられたひずみセンサ4によって検出される。
As described above, when the workpiece is gripped by the claws attached to the first and
以上のように、本実施形態の開閉チャック1によれば、ひずみセンサ4は、第1及び第2のスライダ3a、3bに取り付けられた爪によりワークを実際に把持した際にガイド部材2に生じるひずみを検出することができる。これにより、上記開閉チャック1は、第1及び第2のスライダがワークを把持したかどうかを正確に検出することができる。
As described above, according to the open / close chuck 1 of the present embodiment, the strain sensor 4 is generated in the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、ひずみセンサ4はガイド部材2の横軸方向中央且つ下面に取り付けられていたが、ワークを把持した際にひずみが生じる位置に取り付けられていればこれに限定されず、例えば、ガイド部材の上面、正面や背面に取り付けられていてもよい。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various change is possible unless it deviates from the meaning of this invention. For example, in the above embodiment, the strain sensor 4 is attached to the center and the lower surface in the horizontal axis direction of the
また、上記実施形態においては、第1及び第2の供給孔10、11からシリンダ室53内に空気を供給してピストン54を作動させていたが、第1及び第2の供給孔10、11を封鎖し、第3及び第4供給孔12、13に空気供給源を接続して第3及び第4供給孔12、13から空気を供給することもできる。
In the above embodiment, air is supplied from the first and second supply holes 10 and 11 into the
また、上記実施形態においては、第1及び第2のリンク機構6a、6bにより、ピストン54の移動方向と直交する方向に第1及び第2のスライダ3a、3bが摺動するようピストン54の往復移動が変換されていたが、これに限定されるものではなく、ピストンの移動方向と第1及び第2のスライダの移動方向とが平行となるようピストンと第1及び第2のスライダとが接続されていてもよい。
In the above embodiment, the first and
また、上記実施形態においては、第1及び第2のスライダ3a、3bの駆動源はエアシリンダ機構であったがこれに限定されるものではなく、例えば油圧シリンダ機構や電動シリンダ機構等であってもよい。
In the above embodiment, the driving source of the first and
また、上記実施形態においては、第1及び第2のスライダ3a、3bは取り外し可能な爪を有していたが、ワークを把持することができればこれに限定されず、例えば、第1及び第2のスライダと爪とが一体的に形成されていてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the 1st and
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。 The following examples illustrate the present invention more specifically.
図1における開閉チャック1を使用して以下のような解析を行った。開閉チャック1のガイド部材2を剛体の板に4本のボルトで固定した。4本のボルトの横軸方向のピッチは42.5mm、奥行き方向のピッチは15mmとした。このように固定されたガイド部材2のガイドレール21に30mmの間隔をあけて第1及び第2のスライダ3a、3bを設置し、ガイドレール21に形成された軌道溝22の中心から上方20mmの位置において、第1及び第2のスライダ3a、3bの爪に25Nの力を外向きに加え、このときのガイド部材2の各部の変位を測定した。その結果、ガイド部材2には縦軸方向の微小な変位が生じており、特に横軸方向中央部分における変位が比較的大きいことが判明した。ガイド部材2の横軸方向中央部分の変位のうち、下面中心部における変位は0.00028mm、下面前端部における変位は0.00025mm、背面における変位は0.00022mmであった(図4)。
The following analysis was performed using the open / close chuck 1 in FIG. The
以上のように、開閉チャック1によりワークを把持した際、ガイド部材2において横軸方向中央部分に比較的大きな変位が生じるため、ひずみセンサ4はガイド部材2の横軸方向中央部分に取り付けられることが好ましい。さらに、横軸方向中央部分の中でも特に下面において大きな変位が生じるため、ひずみセンサ4はガイド部材2の横軸方向中央部分且つ下面に取り付けられることがより好ましい。
As described above, when the workpiece is gripped by the opening / closing chuck 1, a relatively large displacement occurs in the central portion in the horizontal axis direction of the
2 ガイド部材
21 ガイドレール
3a 第1のスライダ
3b 第2のスライダ
4 ひずみセンサ
53 シリンダ室
54 ピストン
6a 第1のリンク機構
6b 第2のリンク機構
2
6a
Claims (5)
ガイドレールを有するガイド部材と、
前記ガイドレール上を摺動するよう設置され、爪を取り付け可能な第1及び第2のスライダと、
前記第1及び第2のスライダが互いに離間又は接近するよう、前記第1及び第2のスライダを摺動させる駆動源と、
前記ガイド部材において、前記第1及び第2のスライダに取り付けられた爪がワークを把持した際にひずみが生じる位置に取り付けられたひずみセンサと、
を備える開閉チャック。 An open / close chuck that grips a workpiece with a claw,
A guide member having a guide rail;
A first slider and a second slider which are installed to slide on the guide rail and to which a claw can be attached;
A drive source for sliding the first and second sliders such that the first and second sliders are spaced apart from or approaching each other;
In the guide member, a strain sensor attached at a position where distortion occurs when the claws attached to the first and second sliders grip the workpiece;
Opening and closing chuck comprising.
前記リンク機構は、前記ピストンの往復方向と前記第1及び第2のスライダの摺動方向が直交するよう、前記ピストンの移動を前記第1及び第2のスライダに伝達する、請求項4に記載の開閉チャック。 The first and second sliders are connected to one end of the piston via a link mechanism,
The link mechanism transmits the movement of the piston to the first and second sliders so that the reciprocating direction of the piston and the sliding direction of the first and second sliders are orthogonal to each other. Opening and closing chuck.
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