JP6028683B2

JP6028683B2 - 把持装置

Info

Publication number: JP6028683B2
Application number: JP2013127734A
Authority: JP
Inventors: 桧山　昌之; 昌之桧山; 正俊村井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2033-06-18
Also published as: JP2015000471A

Description

本発明は、組立作業やハンドリング作業を行う際にロボット等の手先に設置されて部品を把持する把持装置に関し、特に、多品種の部品に対応可能な把持装置に関するものである。

昨今、生産コスト低減や品質安定化のため、生産ラインの自動化が進められており、ロボットによる自動化は、その汎用性から、多くの生産ラインに導入されている。
ここで、ロボットを利用した生産システムにおいて、生産効率の向上、及び、多品種少量生産や変種変量生産に対応するため、１つのハンドで複数部品を把持可能な様々な把持装置が提案されている。
例えば、ロボットへの取付部材に固定される中空部材内に回転モータを配置し、軸受け部材を介し、複数の把持具が外周に設置されたターレット部を回転し、複数種の部品の把持を実現しているものがあった（例えば特許文献１）。
また、チャック式把持具の一方の爪にエア吸着と把持爪を設置し、これらを回転により切り替え、異なる把持を可能としているものもあった（例えば特許文献２）。

特開平０６−２１０５８３号公報特開平０５−２８５８７７号公報

ロボットを利用した生産ラインの自動化では、昨今の多品種少量生産から変種変量生産へとますます品種変動や生産量変動への対応が要求されている。これより、機種変更時における段取り替えロスを削減することが重要である。そこで、ロボットハンドには、形状の異なる複数部品を確実に把持するとともに、部品をパレットや組立治具へ設置するために、把持位置と姿勢の再現性の他、作業環境への干渉回避の容易性などが求められている。また、生産コスト低減のため、タクト短縮、面積生産効率の向上や、安価なシステムで構成可能なことも求められている。

従来の特許文献１に開示されている技術では、複数の把持具が外周に設置されたターレットが設置され、このターレットを回転モータで回転させることにより、複数部品の把持を実現している。しかし、複数の把持具を動作させる駆動源と、爪を交換する駆動源とが別個に必要であるため、重量が大きく、軽量化には制約があった。さらに、異なる２つの駆動源を動作させるための駆動回路が必須であり、安価なシステムの構築は困難であるといった問題があった。

また、特許文献２に開示されている技術では、チャック式把持具の一方の爪にエア吸着と把持爪を設置し、これらを回転により切り替え、異なる把持を可能としている。しかし、チャック式把持具の駆動源と、爪切り替え用回転駆動源は、別個に必要となるため、重量が大きく、軽量化には制約がある。さらに、異なる２つの駆動源を動作させるための駆動回路が必須であり、安価なシステムの構築は困難であった。

そこで、本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、複数部品の把持が可能であっても、小型軽量化が可能な把持装置を提供することを目的としている。

この発明に係る把持装置は、筐体に支持された爪回転軸と、爪回転軸に装着され、かつ、爪回転軸に沿って移動する複数種の把持爪を有した一対の回転ヘッドと、駆動源を有し、駆動源により一対の回転ヘッドの開閉動作及び回転動作を行う爪回転開閉機構部とを備え、爪回転軸は、スプライン軸とし、一対の回転ヘッドは、スプライン軸に装着され、爪回転開閉機構部は、駆動源を備えたチャック式開閉機構、及び、筐体と結合された円筒状の溝カムと、爪回転軸周りに回転可能に回転ヘッドと結合された従動接触子とから構成されるカム機構を備え、溝カムは、従動接触子の爪回転軸の軸方向の移動によって従動接触子を軸の回転方向に規制する溝を有し、チャック式開閉機構は、一対の回転ヘッドの回転ヘッドの開閉動作をし、カム機構は、回転ヘッドの開閉動作を利用して一対の回転ヘッドの回転動作を行うものである。

本発明に係る把持装置においては、上記のように構成したので、多品種の部品に対してそのつど爪の着脱を行う必要が無く把持が可能であり、かつ、装置全体として小型・軽量化することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る把持装置を示す正面図である。本発明の実施の形態１に係る把持装置の主要部を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る爪回転開閉機構部の動作を示す説明図である。本発明の実施の形態１に係る把持装置の把持爪開閉動作を示す正面図である。本発明の実施の形態１に係る把持装置の把持爪回転動作を示す正面図である。本発明の実施の形態２に係る把持装置を示す正面図である。本発明の実施の形態２に係る把持装置の主要部を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る把持装置の回転伝達系の要部を示す部分正面図である。本発明の実施の形態３に係る把持装置を示す正面図である。本発明の実施の形態４に係る把持装置を示す正面図である。本発明の実施の形態４に係る把持装置について、図１０中のA矢視方向に見た回転伝達系の要部を示す説明図である。本発明の実施の形態４に係る把持装置の爪回転開閉機構部のみを示す上面図である。本発明の実施の形態５に係る把持装置を示す正面図である。本発明の実施の形態５に係る把持装置について、図１３中のA矢視からみた回転伝達系の要部を示す説明図である。本発明の実施の形態５に係る把持装置の爪回転開閉機構部のみを示す上面図である。本発明の実施の形態６に係る把持装置を示す正面図である。本発明の実施の形態６に係る把持装置の要部であるカム構造を示す説明図である。本発明の実施の形態６に係る把持装置の爪開状態を示す正面図である。本発明の実施の形態６に係る把持装置の爪回転の途中状態を示す正面図である。本発明の実施の形態６に係る把持装置の爪回転完了後の状態を示す正面図である。本発明の実施の形態７に係る把持装置を示す正面図である。本発明の実施の形態７に係る把持装置の要部である固定カム構造を示す説明図である。本発明の実施の形態７に係る把持装置の要部である可動カム構造を示す説明図である。本発明の実施の形態７に係る把持装置のカムと爪回転動作との関係を示す正面図である。本発明の実施の形態７に係る把持装置のカムと爪回転動作との関係を示す概略図である

実施の形態１．
はじめに、本発明の実施の形態における把持装置について、図面を参照しながら説明する。なお、図は模式的なものであり、示された構成要素の正確な大きさなどを反映するものではない。また、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通する。

まず、本形態に係る把持装置の全体構成から説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る複数部品用の把持装置を示す正面図である。複数の把持爪２の一方が等間隔にて４種類（把持爪２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、回転ヘッド３に設置されている。また、一対の回転ヘッド３が開閉することにより複数種の部品の把持を実現する。回転ヘッド３の外側には、回転ヘッド３を回転させる回転伝達系４（４ａ、４ｂ）が設置されるとともに、回転ヘッド３は爪回転軸５を回転軸として回転自在となっている。ここで、爪回転軸５は筐体６に固定された固定軸である。筐体６上方には図示しないロボット手先との締結部があり、ロボット手先に固定可能となっている。あるいは、ＡＴＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｏｏｌＣｈａｎｇｅｒ）などにより自動着脱する構造としても良い。

爪回転開閉機構部７は、１つのボールねじ・スプライン機構７ａ（軸７ｂ）、１つの回転駆動源７ｃ、１つのクラッチ７ｄから構成されている。クラッチ７ｄをつながずにきっている場合、回転駆動源７ｃの回転は、ギア７ｆには伝達されず、ギア７ｅを介して、ボールねじ・スプライン機構７ａの図示しないボールねじ側ナットのみを回転させる。左側の回転伝達系４は軸７ｂに固定されているため、図中左側の回転ヘッド３は、後述するホルダ８、および、爪回転開閉機構部７の動作によって、左右方向へ爪回転軸５に沿って動作する（移動する）ことができる。

一方、クラッチ７ｄをつなぐ場合、回転駆動源７ｃの回転は、クラッチ７ｄを介してギア７ｆへも伝達され、さらに、ギア７ｆを介してボールねじ・スプライン機構７ａの図示しないスプライン側ナットもボールネジ側ナットと一緒に回転させる。このナットに図中右側の回転伝達系４は連結されているため、回転駆動源７ｃの回転が左右両側の回転ヘッド３へ伝達されることとなる。

以上をまとめると、爪回転開閉機構部７とクラッチ７ｄの接続条件によって、ボールねじ・スプライン機構を操作し、（ａ）回転動作すなわち、爪回転軸の軸周りに回転ヘッド３は回転するので、回転ヘッド３の回転動作による複数の把持爪（把持爪２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）の切り替えと、（ｂ）開閉動作すなわち、回転ヘッドは爪回転軸に沿って移動するので、一対の回転ヘッド３の間隔を広げたり閉じたりする動作を行う。ここで、２つの動作（ａ）及び（ｂ）は、一つの回転駆動源７ｃで駆動される。なお、動作の詳細については後述する。

図２はホルダ８の断面図である。回転伝達系４はプーリー４ａと歯付ベルト４ｂから構成され、確実に回転駆動源７ｃの回転を伝達する。プーリー４ａは軸受１１の内径側とボルト１２にて固定されている。軸受１１の外径側はホルダ８に圧入固定されている。

軸７ｂにはキー１３がプーリー４ａとの間に設置されるとともに、左端には雄ネジ加工が施されている。これより、ワッシャー１４、ナット１５にて軸７ｂにプーリー４ａ、および、軸受１１の内径側を固定し、軸７ｂの回転、ならびに、左右方向に対して一体動作が可能となっている。

一方、爪回転軸５側は、摺動部材１６を介してプーリー４ａ、軸受１１の内径が接続されていることから、爪回転軸５を回転軸として回転自在、かつ、爪回転軸５に沿って移動自在となっている。ここで、摺動部材１６は公知の技術である無給油ブッシュや回転拘束のないガイド軸であれば良いことは言うまでもないことである。

図３は本発明の実施の形態１による爪回転開閉機構部７の動作を示す説明図である。上側（ａ）が回転動作を、下側（ｂ）が開閉動作を示している。図中矢印が回転、あるいは、開閉動作の向きであり、回転の向きは、回転体の上面が動作する向きで示している。また、白抜き矢印同士と黒塗り矢印同士が対応する向きとなっている。

同図（ａ）に示すように、クラッチ７ｄをつなぐ場合、回転駆動源７ｃの回転により、ギア７ｅ、７ｆは同一方向に、同一量分回転することとなる。これより、ボールねじ・スプライン機構７ａの図示しないボールねじナット、および、図示しないスプラインナットが同期回転することになるため、軸７ｂは開閉動作せずに、回転動作のみを行うことになる。これより、軸７ｂに固定された左側プーリー４ａの回転と、図示しないスプラインナットに固定された右側プーリー４ａの回転が同期され、一対の回転ヘッド３が回転動作することとなる。これより、所望の回転量により、把持爪の交換が実現できる。

次に、同図（ｂ）に示すように、クラッチ７ｄを切る場合を説明する。回転駆動源７ｃの回転は、ギア７ｅのみに伝わり、図示しないボールねじナットを回転させる。この回転により、軸７ｂが進退動作することとなる。そうすると、左側プーリー４ａはホルダ８の内部構造により軸７ｂと一体動作するため、左側の回転ヘッド３は図面上の左右方向に移動する、すなわち、開閉動作することとなる。開閉量は、ボールねじのリードから算出される。

以上のことから、クラッチ７ｄを切った状態で、所望の回転量だけ回転駆動源７ｃを回転させることにより、把持爪２を制御し、部品の把持（図１の状態、すなわち、一対の回転ヘッド３が近接した状態で、把持爪２ｃにより部品の把持が可能な状態）、および、リリース（図４の状態、すなわち、一対の回転ヘッド３が離間した状態）を実現するとともに、クラッチ７ｄをつなぎ、所望の回転量だけ回転駆動源７ｃを回転させることにより、回転ヘッド３を回転させ、把持爪２の交換（図５の状態、すなわち、一対の回転ヘッド３が回転し、把持爪が交換された状態）が実現できる。

このように、爪回転開閉機構部を、１つのボールねじ・スプライン機構から構成するとともに、駆動源を１つの回転駆動源と１つのクラッチとから構成することにより、一方の回転ヘッドのみ開閉動作可能とすることで、多品種の複数部品に対して、爪の着脱を行うことなく段取り替えロスが抑制され生産性が向上するとともに、２動作に対して駆動源が１つですむため、小型軽量化、そして、低コスト化が実現できる、といった顕著な効果が得られる。

ここで、本実施の形態では、ボールねじ・スプライン機構の図示しないスプラインナットにギア、プーリーの順番に固定しているが、固定側（図中右側）では、この順番をプーリー、ギアの順にしても、同様な効果が得られることは言うまでもないことである。また、回転伝達系４として、ギアと歯付ベルトにて記載しているが、回転量が確実に伝達可能な公知の技術、例えば、歯付ベルトの代わりにギアを利用し、このギアを回転ヘッド３に固定し回転伝達系４を構成しても、同様な効果が得られることは言うまでもないことである。さらに、ギアとして、公知の技術であるバックラッシレスギアを使用し、確実な位相出しを実現することもできる。
また、固定側の回転ヘッド３にスプリングプランジャを設置し、筐体６の内側に溝を設置し、これらの勘合により、位相出しを実現してもよい。あるいは、スプリングプランジャと溝の設置を逆にしても良い。この場合、若干のバックラッシがあっても、確実な位相決めが可能となる。また、位相出しを行う近傍にのみスプリングプランジャ先端部との接触箇所を構成することにより、余計な回転トルクを必要としない構成とすることもできることは、言うまでもないことである。
さらに、回転ヘッド３と筐体６とを非磁性体で構成し、回転ヘッド３の爪位置、及び、筐体６の１箇所に、それぞれ、磁石、あるいは、磁性体を設置し、位相出しを実現しても、同様な効果が得られることは言うまでもないことである。

なお、把持爪２を４箇所、等間隔にて設置した例を記載しているが、個数や設置間隔は設置できれば、制約がないことは言うまでもないことである。

実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２に係る複数部品用の把持装置を示す正面図である。実施の形態２では、回転伝達系４のみ実施の形態１と異なるため、同一部材に対しては同一番号を使用する。また、実施の形態１と同じ構造については、説明を割愛する。

詳細は後述するが、実施の形態２では、歯付ベルト４ｂとして、２重はすば形状を利用する。これより、歯面の傾斜にて、水平方向の推力を伝達可能となっている。

図７は左側の回転伝達系４の要部断面図である。軸７ｂに、キー１３、ワッシャー１４、ナット１５により、プーリー４ａが固定され、軸７ｂと一体動作可能となっている。実施の形態１と比べて、軸受１１が不要なため、ボルト１２が不要となる。

一方、爪回転軸５側も、ボルト１２、摺動部材１６は必要なものの、実施の形態１と比べて、軸受１１が不要となり、爪回転軸５に沿って、プーリー４ａは、回転自在、かつ、直線動作自在である。つまり、２重はすば形状を利用することにより、歯面の傾斜にて水平方向の推力を伝達可能とできることから、水平方向の推力を受けていた軸受１１は不要となるからである。

図８は歯付ベルト４ｂの部分正面図である。ハッチング部４ｃが歯部であり、歯付ベルト４ｂの中央軸に対して対象な傾斜となっている。ここで、簡単なため、図中では左右の歯部の長手方向位置を一致させているが、ずらしても同様な効果が得られることは言うまでもないことである。

このように、２重はすば形状を有する歯付ベルトを使用することにより、構成要素を削減することが可能となり、更なる小型軽量化、低コスト化が実現できる、といった顕著な効果が得られる。

ここで、開閉動作可能な左側の回転伝達系４に対して説明を行ったが、右側の回転伝達系４に対しても、同様な２重はすば形状の歯付ベルトを適用しても良いことは言うまでもないことである。これにより、はすば形状が有する回転時の発生音の低減や伝達効率の工場が実現できることは言うまでもないことである。

また、ボールねじ・スプライン機構の図示しないスプラインナットにギア、プーリーの順番に固定しているが、固定側（図中右側）では、この順番をプーリー、ギアの順にしても、同様な効果が得られることは言うまでもないことである。

また、２重はすば形状の歯付ベルトの代わりに２重のはすばギアを利用し、このギアを回転ヘッド３に固定し回転伝達系４を構成しても、同様な効果が得られることは言うまでもないことである。また、ギアとして、公知の技術であるバックラッシレスギアを使用し、確実な位相出しを実現することもできる。
また、固定側の回転ヘッド３にスプリングプランジャを設置し、筐体６の内側に溝を設置し、これらの勘合により、位相出しを実現してもよい。あるいは、スプリングプランジャと溝の設置を逆にしても良い。この場合、若干のバックラッシがあっても、確実な位相決めが可能となる。また、位相出しを行う近傍にのみスプリングプランジャ先端部との接触箇所を構成することにより、余計な回転トルクを必要としない構成とすることもできることは、言うまでもないことである。
さらに、回転ヘッド３と筐体６とを非磁性体で構成し、回転ヘッド３の爪位置、及び、筐体６の１箇所に、それぞれ、磁石、あるいは、磁性体を設置し、位相出しを実現しても、同様な効果が得られることは言うまでもないことである。

さらに、把持爪２を４箇所、等間隔にて設置した例を記載しているが、個数や設置間隔は設置できれば、制約がないことは言うまでもないことである。

実施の形態３．
図９は本発明の実施の形態３に係る複数部品用の把持装置を示す正面図である。実施の形態３では、爪回転軸５をスプライン軸とし、右側の回転伝達系４にのみプーリー４ａ、歯付ベルト４ｂを設置している。

回転ヘッド３内に爪回転軸５の図示しないスプライン軸ナットを設置するとともに、筐体６の左右に図示しない軸受を設置する。これより、ボールねじ・スプライン機構７ａの図示しないスプラインナットから右側プーリー４ａを介して、右側回転ヘッド３に伝達された回転は、爪回転軸５を介して、左側回転ヘッド３へ伝達され、左右一対の回転ヘッド３は同期回転可能となる。
これより、左側回転伝達系４は不要となり、軸７ｂの左右動作のみ伝達すればよいこととなる。これより、左側には実施の形態１で示した図２のプーリー４ａ、歯付ベルト４ｂを削除した構造でよいことがわかる。

このように、爪回転軸５をこれまでの固定軸からスプライン軸に変更することにより、一方の回転伝達系を省略することが可能となり、更なる小型軽量化、低コスト化が実現できる、といった顕著な効果が得られる。

ここで、開閉動作可能な左側の回転伝達系４として、回転自在、かつ、左右方向位置拘束されたホルダ８を示したが、２重はすば形状の歯付ベルトの使用、あるいは、２重のはすばギアを使用しても、同様な効果が得られることは言うまでもないことである。

また、ボールねじ・スプライン機構の図示しないスプラインナットにギア、プーリーの順番に固定しているが、この順番をプーリー、ギアの順にしても、同様な効果が得られることは言うまでもないことである。

また、ギアとして、公知の技術であるバックラッシレスギアを使用し、確実な位相出しを実現することもできる。また、ホルダ８にスプリングプランジャを設置し、回転ヘッド３の外側に設置された溝との勘合により、位相出しを実現してもよい。あるいは、スプリングプランジャと溝の設置を逆にしても良い。この場合、若干のバックラッシがあっても、確実な位相決めが可能となる。また、位相出しを行う近傍にのみスプリングプランジャ先端部との接触箇所を構成することにより、余計な回転トルクを必要としない構成とすることもできることは、言うまでもないことである。
さらに、回転ヘッド３とホルダ８とを非磁性体で構成し、回転ヘッド３の爪位置、及び、ホルダ８の１箇所に、それぞれ、磁石、あるいは、磁性体を設置し、位相出しを実現しても、同様な効果が得られることは言うまでもないことである。

実施の形態４．
図１０は本発明の実施の形態４に係る複数部品用の把持装置を示す正面図である。これまでの実施の形態と異なり、左右両側の把持爪が開閉動作可能な構造となっている。一方の開閉動作を１つのボールねじ・スプライン機構７ａで実現しているが、これは、実施の形態１で説明した図１左側の構造と同一である。本形態では、これを左右対称に設置している。

図１１は、図１０中に示した矢視Aの方向に把持装置を見た場合の、回転伝達系４の要部を示す説明図である。また、図１２は上面図である。図１１において、クラッチ７ｄをつないだ場合の回転する向きを矢印で示しており、プーリー４ａ、しいては、爪回転軸５も回転することとなる。一方、クラッチ７ｄを切った場合には、プーリー４ａ、しいては、爪回転軸５は回転しない。また、図１２において、白抜き矢印はクラッチ７ｄを切った場合の動作方向を、黒塗り矢印はクラッチ７ｄをつないだ場合に動作が追加される動作方向を、それぞれ示す。ただし、クラッチ７ｄをつないだ場合には、回転動作のみのため、左右方向の白抜き矢印は動作しない。
１つの回転駆動源７ｃと１つのクラッチ７ｄを中央に配置し、ねじの向きが異なるボールねじ・スプライン機構７ａで挟み込み、同一の回転方向でも左右開閉動作が実現可能な構造としている。

クラッチ７ｄをきる場合、中央の回転駆動源７ｃの回転がギア７ｅを介して、回転駆動源７ｃの前後に設置されたボールねじ・スプライン機構７ａの図示しないボールねじナットに回転が伝達される。奥側のボールねじは右ネジ、手前側を左ネジにしている。これより、回転駆動源７ｃの回転で、奥側軸７ｂは左方向へ、手前側軸７ｂは右方向へ動作する。すなわち、固定軸である爪回転軸５に沿って、ホルダ８を介して、回転ヘッド３が開閉動作する。

クラッチ７ｄをつなぐ場合、クラッチ７ｄ、ギア７ｆを介して、回転駆動源７ｃの前後に設置されたボールねじ・スプライン機構７ａの図示しないスプラインナットに回転が伝達される。図示しないスプラインナットはプーリー４ａが固定されているため、歯付ベルト４ｂを介して、回転ヘッド３が回転動作する。

このように、１つのボールねじ・スプライン機構７ａで一方の把持爪２の回転動作と進退動作を実現し、ねじ向きを反転させた２組を対称に配置することにより、１つの回転駆動源７ｃと１つのクラッチ７ｄで、把持爪の回転動作と開閉動作を実現でき、小型軽量化、低コスト化が実現できる、といった顕著な効果が得られる。

ここで、回転伝達系４として、回転自在、かつ、左右方向位置拘束されたホルダ８を示したが、２重はすば形状の歯付ベルトの使用、あるいは、２重のはすばギアを使用しても、同様な効果が得られることは言うまでもないことである。
また、ボールねじ・スプライン機構の図示しないスプラインナットにギア、プーリーの順番に固定しているが、この順番をプーリー、ギアの順にしても、同様な効果が得られることは言うまでもないことである。

実施の形態５．
図１３は本発明の実施の形態５に係る複数部品用の把持装置を示す正面図である。爪回転軸５をスプライン軸とし、左右の回転ヘッド３の回転を同期回転可能な構造としている。これより、右側設置のホルダ８は、実施の形態３の図９と同様な構造でよく、回転伝達系４は左側だけでよい。ここで、左側の回転伝達系４は、２重はすば形状の歯付ベルト４ｂを使用し、左右方向の移動を実現している。

図１４は図１３中に示した矢視Aの方向に見た場合の回転伝達系４の要部を示す説明図で、図１５は上面図である。ここで、回転する向きを矢印で示している。図１４において、クラッチ７ｄをつないだ場合の回転する向きを矢印で示しており、プーリー４ａ、しいては、爪回転軸５も回転することとなる。一方、クラッチ７ｄを切った場合には、プーリー４ａ、しいては、爪回転軸５は回転しない。図１５での矢印は、図１２と同様である。２つのボールねじ・スプライン機構７ａを隣同士に配置し、回転を逆転させるため、ねじの向きは同一でよい。クラッチ７ｄをきる場合、白抜き矢印のみで開閉動作を、クラッチ７ｄをつなぐ場合、黒塗り矢印動作が追加される。ただし、クラッチ７ｄをつなぐ場合、回転のみのため、左右方向の白抜き矢印動作はしない。ここで、回転は逆向きとなるが、爪回転軸５をスプライン軸で構成するため、一方のボールねじ・スプライン機構７ａの回転は伝達しないので、問題ないことは明らかである。

このように、爪回転軸５をスプライン軸にすることにより、一方の回転伝達系を省略することが可能となり、更なる小型軽量化、低コスト化が実現できる、といった顕著な効果が得られる。

ここで、本実施の形態では、２重はすば形状の歯付ベルト４ｂを記載しているが、実施の形態１と同様にホルダ８と一般の歯付ベルト４ｂから構成したり、ホルダ８の代わりに２重はすば形状の歯付ベルトや２重はすばギアから構成したりしても、同様な効果が得られることはいうまでも無いことである。

また、ギアとして、公知の技術であるバックラッシレスギアを使用し、確実な位相出しを実現することもできる。

また、ホルダ８にスプリングプランジャを設置し、回転ヘッド３の外側に設置された溝との勘合により、位相出しを実現してもよい。あるいは、スプリングプランジャと溝の設置を逆にしても良い。この場合、若干のバックラッシがあっても、確実な位相決めが可能となる。また、位相出しを行う近傍にのみスプリングプランジャ先端部との接触箇所を構成することにより、余計な回転トルクを必要としない構成とすることもできることは、言うまでもないことである。
さらに、回転ヘッド３とホルダ８とを非磁性体で構成し、回転ヘッド３の爪位置、及び、ホルダ８の１箇所に、それぞれ、磁石、あるいは、磁性体を設置し、位相出しを実現しても、同様な効果が得られることは言うまでもないことである。

実施の形態６．
図１６は本発明の実施の形態６に係る複数部品用の把持装置を示す正面図である。把持装置の筐体６には、チャック式開閉機構２２が固定されている。また、把持爪２が９０度の等間隔で４箇所設置された回転ヘッド３の外側には、開閉伝達機構２１が固定されている。開閉伝達機構２１には溝２１ａが存在し、チャック式開閉機構２２の開閉部２２ａ及び接続部２２ｂを介したカムフォロア２２ｃと勘合され、開閉伝達機構２１へチャック式開閉機構２２の開閉力が伝達される。一方の開閉伝達機構２１の外側（図中で左側）には、受動カム２３が固定されており、回転ヘッド３の回転動作と進退動作とが一体的に実現可能となっている。受動カム２３は外側が開放された蓋形状であり、中心に向かって図示しない複数のカムフォロアが設置されている。カム溝２４は筐体６に固定されており、カム溝２４には複数の溝が設置されており、受動カム２３と勘合することとなる。また、接続部２２ｂには内側に向けてスプリングプランジャ２５が設置されるとともに、回転ヘッド３の把持爪２設置箇所に対応した溝（図示せず）と勘合し、回転位相出しが可能な構造となっている。

図１７は受動カム２３とカム溝２４の正面図である。カム溝２４の表面には略Ｙ字形状の溝２４ａが構成されている。受動カム２３がチャック式開閉機構２２の開動作に伴い図中左側へ動作すると、受動カム２３の図示しないカムフォロワが溝２４ａの右上がり斜面の図中左側に当り（図１８の状態）、受動カム２３の水平動作力が図中下向きの回転動作に変換され、回転ヘッド３の回転力となる。カム溝２４の右上がり斜面は把持爪２の設置間隔の半分である４５度で終了する（図１９に示す回転ヘッド３が４５度回転した状態）。次に、チャック式開閉機構２２の閉動作を行い、受動カム２３を図中右側へ動作すると、図示しない受動カム２３の図示しないカムフォロワが溝２４ａの右下がり斜面の図中右側に当り、受動カム２３の水平動作力が図中下向きの回転動作に変換され、回転ヘッド３の回転力となる。カム溝２４の右下がり斜面は把持爪２の設置間隔の半分である４５度で終了する。以上の動作で、４５度ずつ回転され、把持爪２の設置間隔である９０度の回転が実現できる（図２０参照、回転ヘッド３が回転し、切換わった状態）。

このように、受動カムとカム溝を利用することにより、把持爪２のチャック式開閉機構２２の駆動源１つのみで、把持爪の開閉と回転交換が実現可能となり、更なる小型・軽量化、低コスト化が実現できる、といった顕著な効果が得られる。

ここで、本実施の形態では、把持爪２を９０度間隔で４箇所設置した場合について記載したが、例えば６０度間隔で６箇所などとしても同様な効果が得られることはいうまでも無いことである。

また、回転位相を出す方法として、回転ヘッド３の外側に設けた溝３ａとスプリングプランジャ２５との勘合を利用したが、スプリングプランジャ２５と溝３ａの設置を逆にしても良い。また、位相出しを行う近傍にのみスプリングプランジャ先端部との接触箇所を構成することにより、余計な回転トルクを必要としない構成とすることもできることは、言うまでもないことである。あるいは、回転ヘッド３と接続部２２ｂとを非磁性体で構成し、回転ヘッド３の爪位置、及び、接続部２２ｂの１箇所に、それぞれ、磁石、あるいは、磁性体を設置し、位相出しを実現しても、同様な効果が得られることは言うまでもないことである。
さらには、開閉伝達機構２１の溝２１ａにギア面を設置するとともに、これに勘合するギアをカムフォロア２２ｃに設置、かつ、カムフォロア２２ｃ設置側にブレーキを設置し、所望の回転角でブレーキを動作させ、位相を出す方法など、公知の技術であれば、同様な効果が得られることはいうまでも無いことである。

さらに、開閉伝達機構２１のカムフォロア２２ｃの代わりに軸受外径側と一体に接続し、軸受内径側を回転ヘッド３と一体回転可能としても、同様な効果が得られることは言うまでもないことである。

実施の形態７．
図２１は本発明の実施の形態７に係る複数部品用の把持装置を示す正面図である。筐体６の左右内側に端面カム３１、３２が設置されている。図中左側が固定カム３１、図中右側が可動カム３２である。開閉伝達機構２１の外側には、ボールプランジャ３３が少なくとも１本以上設置されており、筐体６の左右に設置された端面カム３１、３２に当接されることにより、回転力が発生する。ボールプランジャ３３が可動カム３２に当接後、固定カム３３へ切り替わり、最終的に、所望の角度分、回転ヘッド３が回転動作する。また、爪回転軸５はスプライン軸であり、筐体６に回転自在に左右方向は固定されており、左右回転ヘッド３の回転動作は同期可能となっている。また、接続部２２ｂには内側に向けてスプリングプランジャ２５が設置されるとともに、回転ヘッド３の把持爪２設置箇所に溝３ａと勘合し、回転位相出しが可能な構造となっている。

図２２は固定カム３１の概観である。１２時、３時、６時、９時とハッチング領域が最も低く、それぞれ２時、５時、８時、１１時の間が突出部３１ａであり、最も高い位置まで徐々に突出する形状となっている。

図２３は可動カム３２の概観である。１２時、３時、６時、９時近傍が最も高く、それぞれ２時、５時、８時、１１時の間が突出部３２ａで、徐々に低くなっている。また、上記以外の２時から３時近傍、５時から６時近傍、８時から９時近傍、１１時から１２時近傍の領域は一段更に低くなっている。また、弾性体３４が、一方を可動カム３２に、他方を筐体６側に拘束されるとともに、反時計回りの回転力が常に働くように設置されている。初期位置は、当て部３５に当接された状態である。

図２４は複数部品用の把持装置のカムと爪回転動作との関係を示す。同図（ａ）がチャック式開閉機構２２により右側のボールプランジャ３３が可動カム３２に当接した瞬間の状態である。この際、左側のボールプランジャ３３は固定カム３１に当接していないため、可動カム３２による回転力のみが発生し、スプリングプランジャ２５の反力に抗して回転が始まる。チャック式開閉機構２２が更に動作すると、左側のボールプランジャ３３が左側の固定カム３１に当接し始める（同図（ｂ））。更に、チャック式開閉機構２２が開動作をすると、今度は固定カム３１により、回転力が発生する。最後は、同図（ｃ）のように、所望の回転量だけ回転する。この際、回転ヘッド３の外側に設置された溝（図示せず）にスプリングプランジャ２５先端が勘合し、位相出しが実現され、把持爪２の交換が完了する。

図２５に示す固定カム３１と可動カム３２とボールプランジャ３３との動作との関係を概説する。同図中の（ａ）から（ｉ）の順に、代表的な状態を示している。各図の左側突起部が固定カム３１を、右側突起部が可動カム３２を、中央左右２つのピンがボールプランジャ３３を、それぞれ模したものである。また、縦軸下方向がカムの回転位相角度の進行度合いを表し、４５度間隔で横線を引いている。また、ボールプランジャ３３移動量とカムの水平方向突起量との関係が分かりやすいように、等間隔に縦線を引いている。

同図中の（ａ）が把持爪２を閉じた状態であり、部品を把持している。右側可動カム３２は図示しない弾性体３４と当て部３５により、上方に押し当てられている。
チャック式開閉機構２２の開方向動作により、ボールプランジャ３３も開方向に動作する。同図中の（ｂ）が可動カム３２に右側ボールプランジャ３３が当接した状態である。ここで、この状態か、その手前の状態にて、部品がリリースされることになる。このリリース位置は、チャック式開閉機構２２がエア式の場合には、センタークローズド弁を利用した中間停止回路を利用し実現される。次に、更に開方向へ動作すると、可動カム３２の斜面からボールプランジャ３３は下向きの力を受け、下方に動作することとなる（同図中の（ｃ））。上下方向が回転方向になるため、回転ヘッド３がカムによる回転トルクにより回転を開始することとなる。更に、開方向へ動作すると、同図中の（ｄ）のように、４５度回転し、右側ボールプランジャ３３は可動カム３２の段差部に、左側ボールプランジャ３３は固定カム３１の斜面に当接することとなる。この状態がカムの切り替えであり、これ以降は固定カム３１により回転力が発生することとなる。更に開方向に動作すると、固定カム３１の斜面に沿って回転力を受けながら、同図中の（ｅ）、（ｆ）となり、右側ボールプランジャ３３が可動カム３２の側面と当接することとなる。更なる開方向動作により、左右ボールプランジャ３３は更に下方向に動作することとなる。ここで、可動カム３２は弾性体３４により、図中上方向に付勢されているため、この付勢力に抗して同図中の（ｇ）に示すように、更に４５度、合計９０度回転し、左側ボールプランジャ３３は固定カム３１の谷部に位置することとなる。これで、回転ヘッド３の回転が終了し、把持爪２が交換されることとなる。次に、部品を把持するため、チャック式開閉機構２２は閉方向へ動作する（同図中の（ｈ）、（ｉ））。同図中の（ｈ）では、まだ、右側ボールプランジャ３３が可動カム３２を下方向に押し込みながら動作するが、同図中の（ｉ）では、右側ボールプランジャ３３の拘束がはずれ、弾性体３４が蓄えた弾性エネルギにて、可動カム３２は上方向に動作し初期位置まで戻り、上記の動作が把持爪２交換時に繰り返されることとなる。

このように、２つの端面カムを筐体６の左右に設置するとともに、回転ヘッド３の外側にボールプランジャ３３を設置することにより、把持爪２のチャック式開閉機構２２の駆動源１つのみで、把持爪の開閉と回転交換が実現可能となり、更なる小型・軽量化、低コスト化が実現できる、といった顕著な効果が得られる。

また、筐体６を略Ｃ字形状とし、その両端にて爪回転軸５の左右方向位置を拘束しているが、筐体６を略Ｔ字形状とし、その中央部にて爪回転軸５の左右方向位置を拘束するとともに、爪回転軸５にて、ボールプランジャ３３から端面カム３１、３２が受ける反力を受けても良い。これにより、略Ｃ字形状の筐体６を広げる方向の力が筐体６に発生せず、筐体６の強度を低減することが可能となり、更なる小型軽量化が実現できる。

なお、上述した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上述した実施形態の範囲に限られず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１複数部品把持装置、２把持爪、３回転ヘッド、４回転伝達系、５爪回転軸、
６筐体、７爪回転開閉機構部、７ａボールねじ・スプライン機構、７ｂ軸、７ｃ回転駆動源、７ｄクラッチ、７ｅ、７ｆギア、８ホルダ、１１軸受、１２ボルト、１３キー、１４ワッシャー、１５ナット、１６摺動部材、２１開閉伝達機構、２２チャック式開閉機構、２２ａ開閉部、２２ｂ接続部、２２ｃカムフォロア、２３受動カム、２４カム溝、２４ａ溝、２５スプリングプランジャ、３１固定カム、３２可動カム、３３ボールプランジャ、３４弾性体、３５当て部。

Claims

筐体に支持された爪回転軸と、
前記爪回転軸に装着され、かつ、前記爪回転軸に沿って移動する複数種の把持爪を有した一対の回転ヘッドと、
駆動源を有し、前記駆動源により、前記一対の回転ヘッドの開閉動作及び回転動作を行う爪回転開閉機構部とを備え、
前記爪回転軸は、スプライン軸とし、
前記一対の回転ヘッドは、前記スプライン軸に装着され、
前記爪回転開閉機構部は、駆動源を備えたチャック式開閉機構、及び、前記筐体と結合された円筒状の溝カムと、前記爪回転軸周りに回転可能に前記回転ヘッドと結合された従動接触子とから構成されるカム機構を備え、
前記溝カムは、前記従動接触子の前記爪回転軸の軸方向の移動によって前記従動接触子を軸の回転方向に規制する溝を有し、
前記チャック式開閉機構は、前記一対の回転ヘッドの回転ヘッドの開閉動作をし、
前記カム機構は、前記回転ヘッドの開閉動作を利用して前記一対の回転ヘッドの回転動作を行う、把持装置。
筐体に支持された爪回転軸と、
前記爪回転軸に装着され、かつ、前記爪回転軸に沿って移動する複数種の把持爪を有した一対の回転ヘッドと、
駆動源を有し、前記駆動源により、前記一対の回転ヘッドの開閉動作及び回転動作を行う爪回転開閉機構部とを備え、
前記爪回転軸は、スプライン軸とし、
前記一対の回転ヘッドは、前記スプライン軸に装着され、
前記回転ヘッドは、所定の間隔位相で配置された複数種の把持爪を有し、
前記爪回転開閉機構部は、駆動源を備えたチャック式開閉機構、可動カム、前記可動カムと対になる接触子、固定カム、前記固定カムと対になる接触子、及び、前記チャック式開閉機構により前記回転ヘッドが閉動作したときに前記可動カムの回転角を初期状態に戻す弾性体を備え、
前記可動カムと対になる接触子及び前記固定カムと対になる接触子は、前記爪回転軸に装着され前記一対の回転ヘッドと共に回転可能であり、
前記チャック式開閉機構は、初めに前記可動カムと対になる接触子が前記可動カムに当接し、その後、前記可動カムと対になる接触子が前記可動カムに当接するよう、前記可動カムと対になる接触子及び前記固定カムと対になる接触子をそれぞれ前記爪回転軸に沿った方向であって前記一対の回転ヘッドを開く方向に移動させ、前記所定の間隔位相分だけ前記一対の回転ヘッドを回転させて回転動作を行う、把持装置。