JP6243303B2 - 送り構造体及びこれを備えた把持装置 - Google Patents

Description

本発明は、爪や可動体を進退させる送りねじ機構に用いられる送り構造体及びこれを備えた把持装置に関し、特に、爪や可動体による把持力を増幅するための機構を具備した送り構造体及びこれを備えた把持装置に関する。

前記把持装置としては、例えば、送りねじが螺合された爪によって対象物を把持するチャックや、送りねじに螺合された可動体と台座に固定された固定体とで対象物を把持するバイスなどがある。

ところで、従来、把持された対象物に対して、大きな荷重がかかる作業を行う場合には、対象物を把持する力を大きくする必要があるため、把持力を増幅する機構を備えた把持装置が提案されている。このような把持装置としては、特開２０００−１１７６４６号公報に開示されたバイスがある。

このバイスは、案内レールが形成された本体や、この本体と一体的に形成された固定ジョー、案内レールに案内され、固定ジョーに対して接近、離反する方向に移動可能に配置された可動ジョー、この可動ジョーに係合し、これを進退させるスピンドル、当該スピンドルを移動させる増力機構などを備えており、増力機構は、ハンドルなどを用いて駆動軸を回転駆動させた際の回転力が機械的な作用により増幅され、この増幅された力でもって移動する押圧部材などを備え、この押圧部材にスピンドルが接触した状態となっている。

このバイスでは、対象物を把持する際に、スピンドルを回転させることにより可動ジョーを固定ジョーに接近させ、可動ジョーと固定ジョーとによって対象物を把持した後、増力機構の押圧部材を移動させる。これにより、スピンドルが押圧部材により押圧されて移動し、スピンドルに係合した可動ジョーが更に対象物に向けて接近せしめられ、対象物を把持する力が付加的に増幅される。

また、把持力を増幅する機構としては、図１８及び図１９に示すような構成も提案されている。尚、図１８及び図１９は、把持力を増幅する機構を備えたチャック１００の一部を抜粋して示した図である。

図１８及び図１９に示すように、上記チャック１００は、盤状の本体１０１や、ねじ穴１０２ａが形成され、本体１０１に形成された案内溝に沿って進退する把持爪１０２、この把持爪１０２のねじ穴１０２ａに螺合し、一端部に六角部１０３ａが形成された送りねじ１０３、当該送りねじ１０３の一端部を取り囲むように、本体１０１の外周面に固設された円弧状の第１歯車１０４、一端部に第１歯車１０４と噛合する第２歯車１０６及び後述するハンドル１０７が取り付けられる六角部１０５ａを有し、他端部が送りねじ１０３の六角部１０３ａに取り付けられるクランク１０５、前記六角部１０５ａに取り付けられるハンドル１０７などから構成される。

このチャック１００によれば、クランク１０５及びハンドル１０７を取り外した状態で、送りねじ１０３を回転させて把持爪１０２を対象物に向け移動させ、当該把持爪１０２によって対象物を把持する。しかる後、クランク１０５及びハンドル１０７を取り付けて、ハンドル１０７を回転させる。これにより、ハンドルトルクが所定の減速比倍に増幅されて、送りねじ１０３に入力される。

尚、減速比は、第１歯車の歯数をＺ１’、第２歯車の歯数をＺ２’とすると、
（数式１）
減速比＝Ｚ１’／Ｚ２’＋１
によって定まり、構造上の関係から、減速比は５〜８倍程度となっている。

このように、上記いずれの把持装置においても、送りねじによって生じる推力を付加的に増幅させることができる。

しかしながら、上記バイスにおいては、スピンドルの一端側に増力機構を備えた構成となっているため、増力機構の分だけバイス全体の大型化を避けることができず、また、上記チャックにおいては、対象物に対してより強力な把持力を作用させたい場合であっても、その構造上の問題から作用させる把持力に限界があるという問題がある。

そこで、本出願人は、対象物に対して強力な把持力を作用させることができ、且つ把持装置を従来よりも小型化することができる送り構造体を提案している（特願２０１３−０５１５４４号）。

図２０及び図２１に示すように、この送り構造体２００は、外周面に雄ねじ部２０２が形成されるとともに、内周面の一部に雌ねじ部２０３が形成された円筒体２０１や、貫通穴を有し、円筒体２０１の一端側に嵌挿された第１受体２０４、円筒体２０１の他端側に嵌挿された第２受体２０６、基軸部２０８及び偏心部２０９からなり、基軸部２０８が第１受体２０４の貫通穴に挿入された偏心軸２０７、外周面に歯部が形成され、中心に穿孔された貫通穴に偏心軸２０７の偏心部２０９が挿入された外歯歯車２１０、内周面に歯部が形成され、その一部が外歯歯車２１０の歯部と噛合する内歯歯車２１２、外周面に雄ねじ部が形成され、この雄ねじ部が前記円筒体２０１の雌ねじ部２０３と噛合するとともに、一端側が前記内歯歯車２１２と係合した状態で、円筒体２０１に配設されたねじ体２１３から構成されている。

また、第１受体２０４における外歯歯車２１０と対向する面には、複数の凹部２０５が周方向に沿って等間隔に形成され、外歯歯車２１０における第１受体２０４と対向する面には、前記複数の凹部２０５に遊嵌される凸部２１１が周方向に沿って等間隔に形成されている。尚、この送り構造体２００においては、前記外歯歯車２１０の歯数よりも内歯歯車２１２の歯数の方が多くなるようにしている。

この送り構造体２００によれば、例えば、送り構造体２００が適宜チャック本体に所定の姿勢で回転自在に支持されるとともに、円筒体２０１の外周面の雄ねじ部２０２に適宜把持爪の雌ねじ部が噛合した状態で、第１受体２０４を所定方向に回転させて、把持爪を移動させ、当該把持爪を対象物に当接させた後、偏心軸２０７を所定方向に回転させる。これにより、この偏心軸２０７の偏心部２０９が挿入された外歯歯車２１０が基軸部２０８の軸心を中心とし、且つ偏心部２０９の偏心量を半径とした旋回運動を行い、外歯歯車２１０に噛合した内歯歯車２１２が、偏心軸２０７一回転につき、一歯分だけ同方向に回転する。

ここで、この送り構造体２００における外歯歯車２１０及び内歯歯車２１２は、所謂ハイポサイクロイド機構を構成している。このハイポサイクロイド機構における減速比は、外歯歯車２１０の歯数をＺ１、内歯歯車２１２の歯数をＺ２とすると、
（数式２）
減速比＝Ｚ１／（Ｚ２−Ｚ１）＋１
によって定まる。

したがって、例えば、外歯歯車２１０の歯数（Ｚ１）を２９、内歯歯車２１２の歯数（Ｚ２）を３０とした場合には、３０倍という減速比が得られる、即ち、上記チャック１００の場合よりも減速比が格段に向上したものとなる。

そして、内歯歯車２１２が回転することにより、これに係合したねじ体２１３が偏心軸２０７から入力したトルクの所定倍のトルクでもって回転し、ねじ体２１３の雄ねじ部に雌ねじ部２０３が螺合した円筒体２０１が大きな力で移動する。したがって、強力な推力を把持力に付加することができ、対象物を従来よりも強力な把持力で把持することができる。

また、送り構造体２００の内部に増力機構たるハイポサイクロイド機構を内蔵しているため、装置全体を小型化することもできる。

特開２０００−１１７６４６号公報

ところで、上記従来の送り構造体２００においては、ハイポサイクロイド機構を介して把持力に推力を付加する際に、外歯歯車２１０が内歯歯車２１２から受ける強力な回転トルクが、当該外歯歯車２１０の凸部２１１及び第１受体２０４の凹部２０５を介して、第１受体２０４へと伝達される。

ここで、外歯歯車２１０が受ける強力な回転トルクが凸部２１１から凹部２０５に伝達される際に、例えば、図２１の矢印方向に偏心軸２０７を回転させた場合には、その回転力が全ての凹部２０５に対して均一には作用せず、一部の凸部２１１及び凹部２０５（図２１中の紙面左側の凹部）に特に大きな負荷が作用した状態となる。そのため、一部の凸部２１１の形状が歪むといった問題や、凹部２０５の径が拡大する或いは凹部２０５間に亀裂が生じるといった問題が生じる。また、大きさが不均一な負荷が作用していることで、偏心軸２０７の偏心部２０９に対して外歯歯車２１０から作用する力が不均一な状態、即ち、外歯歯車２１０が偏心部２０９に対して片当たりした状態となるため、摩擦等によってトルクの損失が発生するという問題も生じる。

本発明は以上の実情に鑑みなされたものであり、部品の破損やトルクの損失の発生を防止した上で、装置全体を小型化でき、且つ強力な把持力を発現することができる送り構造体及びこれを備えた把持装置の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、
外周面に雄ねじ部が形成されるとともに、少なくとも内周面の一部に雌ねじ部が形成された円筒体と、
中心部に貫通穴が形成されるとともに、該貫通穴の軸線が前記円筒体の軸線と同軸となった状態で前記円筒体の一端側に嵌挿された第１受体と、
前記円筒体の他端側に嵌挿された第２受体と、
前記円筒体内の前記第１受体と第２受体との間に、外周面に形成された雄ねじ部が前記円筒体の内周面に形成された雌ねじ部と螺合した状態で配設され、前記第１受体と対向する面に受け穴が形成されたねじ体と、
基軸部及び該基軸部の軸線に対して偏心した偏心部からなり、前記基軸部の両端が前記第１受体の貫通穴及びねじ体の受け穴にそれぞれ回転自在に挿入された偏心軸と、
外周面と同軸となるように内周面に歯部が形成され、前記円筒体の軸線を中心に該円筒体と一体的に回転可能となるように前記ねじ体と係合した状態で、前記第１受体と前記ねじ体との間に配設された内歯歯車と、
外周面に歯部が形成されるとともに、中心部に表裏に貫通した貫通穴が形成され、前記歯部の一部が前記内歯歯車の歯部の一部と噛合し、且つ前記貫通穴に前記偏心軸の偏心部が回転自在に挿通された状態で、前記内歯歯車の環内に配設された外歯歯車と、
中心部に表裏に貫通した貫通穴が形成され、該貫通穴に前記偏心軸の偏心部が回転自在に挿通された状態で、前記第１受体と外歯歯車との間に配設された連結体とからなり、
前記円筒体は、該円筒体の軸線を中心に前記第１受体と一体的に回転可能となるように、該第１受体に係合し、
前記連結体と第１受体とは第１係合機構によって係合し、前記連結体と外歯歯車とは第２係合機構によって係合しており、
前記第１係合機構は、前記連結体における第１受体と対向する面又は第１受体における連結体と対向する面のいずれか一方の面に形成された第１係合溝と、他方の面に突設され、前記第１係合溝に沿ってスライド自在に該第１係合溝に係合する第１係合部とからなり、
前記第２係合機構は、前記連結体における外歯歯車と対向する面又は外歯歯車における連結体と対向する面のいずれか一方の面に形成された第２係合溝と、他方の面に突設され、前記第２係合溝に沿ってスライド自在に該第２係合溝に係合する第２係合部とからなり、
前記連結体と第１受体とが係合し且つ前記連結体と外歯歯車とが係合した状態において、前記第１係合溝と第２係合溝とは、前記連結体の貫通穴の軸線を中心とする位相がずれており、
前記内歯歯車の歯数は、前記外歯歯車の歯数よりも多くなっていることを特徴とする送り構造体に係る。

また、上記送り構造体と、
表面の所定点を中心として放射状に設けられた少なくとも２つの案内溝を有する本体と、
前記本体の各案内溝にそれぞれ係合するように配設され、該案内溝に沿って進退自在に設けられるとともに、前記案内溝に沿って形成された雌ねじ部を有する少なくとも２つの把持爪とを備えた把持装置であって、
前記送り構造体は、前記第１受体及び第２受体が回転自在に支持され、且つ前記把持爪の雌ねじ部に前記円筒体の外周面に形成された雄ねじ部が螺合した状態で、前記案内溝内且つ前記把持爪の下方に配設されている把持装置に係る。

以上の構成を備えた本発明に係る送り構造体及びこれを備えた把持装置によれば、まず、本体の所定点近傍に対象物を配置する。尚、対象物の形状としては、円柱形状や多角柱形状、筒形状を例示することができ、円柱形状や多角柱形状といった中実の対象物を把持する際には、予め各把持爪をそれぞれ本体の外方寄りの後退位置に位置させておき、筒形状といった中空の対象物を把持する際には、予め各把持爪をそれぞれ本体の内方よりの進出位置に位置させておく。

ついで、第１受体を正回転又は逆回転させることにより、この第１受体に係合し、その軸線を中心に当該第１受体と一体的に回転可能となっている円筒体を同方向に回転させ、この円筒体外周面の雄ねじ部に雌ねじ部が螺合した把持爪を、案内方向に沿って移動（前進又は後退）させ、各把持爪を対象物に当接させた後、第１受体を更に回転させて、各把持爪によって対象物を把持する。尚、第１受体と外歯歯車とが、第１及び第２係合機構によって連結体を介して連結された状態となっているため、第１受体を回転させることにより、これに追従して外歯歯車も同方向に回転するとともに、この外歯歯車に噛合した内歯歯車も同方向に回転し、更に、内歯歯車に係合したねじ体も同方向に回転する。

次に、偏心軸を回転させる。これにより、上記と同様に、外歯歯車が基軸部の軸心を中心とし、且つ偏心部の偏心量を半径とした旋回運動をし、外歯歯車に噛合した内歯歯車が、偏心軸一回転につき一歯分だけ同方向に回転する。

本発明に係る送り構造体においても、上記ハイポサイクロイド機構を採用しており、その減速比は数式２によって定まる。尚、このハイポサイクロイド機構においては、内歯歯車の歯数を外歯歯車の歯数よりも多くすることにより、高い減速比が得られるが、内歯歯車の歯数を一定とした場合、内歯歯車の歯数を外歯歯車の歯数よりも１枚だけ多くした場合に、最も大きな減速比が得られる。したがって、本発明に係る送り構造体においては、少ない歯数で最も効率良く大きな減速比を得るために、内歯歯車の歯数を外歯歯車の歯数よりも１枚だけ多くした構成とすることがすることが好ましい。

そして、ハイポサイクロイド機構によって大きな回転トルクを得た内歯歯車が回転することにより、これに係合したねじ体も同方向に回転し、ねじ体の雄ねじ部が雌ねじ部に噛合した円筒体が軸方向に沿って大きな力で移動（前進又は後退）する。これにより、把持爪が対象物を把持する力に大きな力が付加されて把持力が増幅され、対象物がより強力な把持力で把持される。

ところで、本発明に係る送り構造体においても、外歯歯車から内歯歯車に対して強力な回転トルクが作用し、この回転トルクが連結体を介して第１受体へと伝達される。しかしながら、本発明に係る送り構造体は、上述したように、第１受体と連結体とが第１係合機構によって係合するとともに、外歯歯車と連結体とが第２係合機構によって係合している。したがって、外歯歯車の回転トルクが第２係合機構を構成する第２係合溝及び第２係合部に対して偏心軸の軸心を中心とした略偶力として作用し、従来のような片当たり状態の発生が抑えられるため、送り構造体を構成する部品の破損を防止できるとともに、入力トルクに対する出力トルクの損失を抑えることができる。

このように、本発明に係る把持装置によれば、送り構造体の内部に所謂ハイポサイクロイド機構を内蔵したことによって、対象物を把持する力に大きな力を付加することができ、対象物に対して強力な把持力を容易に作用させることができ、また、従来よりも把持装置全体の小型化を図ることができる。更に、部品の破損やトルクの損失が発生するのを防止することができる

また、上記把持装置は、
前記送り構造体と、
表面に設けられた少なくとも１つの案内溝を有する本体と、
前記本体の表面に、固定又は移動自在に設けられた少なくとも１つの把持体と、
前記本体の案内溝に係合するように配設され、該案内溝に沿って進退自在に設けられるとともに、前記案内溝に沿って形成された雌ねじ部を有する少なくとも１つの把持爪とを備えた把持装置であって、
前記案内溝の配設方向及び前記把持体の移動方向は、前記本体の表面の所定点を中心として放射状に設定され、
前記送り構造体は、前記第１受体及び第２受体が回転自在に支持され、且つ前記把持爪の雌ねじ部に前記円筒体の外周面に形成された雄ねじ部が螺合した状態で、前記案内溝内且つ前記把持爪の下方に配設された構成であっても良い。

この送り構造体を備えた把持装置によれば、まず、本体の所定点近傍に対象物を配置する。尚、この際、上記と同様に、対象物が中実である場合には、予め各把持爪をそれぞれ本体の外方寄りの後退位置に位置させておき、対象物が中空である場合には、予め各把持爪をそれぞれ本体の内方寄りの前進位置に位置させておく。また、把持体が移動自在である場合には、同様に、対象物が中実であれば後退位置に、中空であれば前進位置に位置させておく。

ついで、前記第１受体を所定の方向に回転させて、この第１受体に係合し、その軸線を中心に第１受体と一体的に回転可能となっている円筒体を同方向に回転させ、この円筒体の雄ねじ部に雌ねじ部が螺合した把持爪を案内溝に沿って移動させて把持爪を対象物に当接させる。また、前記把持体が移動自在である場合には、この把持体も対象物に向けて移動させ当接させる。しかる後、前記第１受体を更に回転させて、把持爪と把持体とによって対象物を把持する。

その後、偏心軸を回転させて、この偏心軸の偏心部が挿入された外歯歯車を、基軸部の軸心を中心とし、且つ偏心部の偏心量を半径として旋回させることで、上述したように、ハイポサイクロイド機構によって得られた大きなトルクでもって外歯歯車に噛合した内歯歯車が回転し、この内歯歯車に係合したねじ体が回転する。これにより、ねじ体の雄ねじ部に雌ねじ部が螺合した円筒体が大きな推力で移動し、対象物に作用する把持力に大きな力が付加される。

以上、本発明に係る送り構造体及びこれを備えた把持装置によれば、対象物に対して強力な把持力を容易に作用させることができ、また、装置全体の小型化を図ることができる。更に、従来生じていた片当たり状態の発生を抑えることができるため、部品の破損を防止でき、入力トルクに対する出力トルクの損失を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係るチャックの正面図である。 図１における矢示Ａ−Ａの断面図である。 図１における矢示Ｂ−Ｂの断面図である。 図１における矢視Ｃ方向から見た側面図である。 送り構造体を示す断面図である。 第１受体を示す斜視図である。 外歯歯車を示す斜視図である。 連結体を示す斜視図である。 図５における矢視Ｄ方向から見た側面図である。 図５における矢示Ｅ−Ｅの断面図である。 図５における矢示Ｆ−Ｆの断面図である。 図５における矢示Ｇ−Ｇの断面図である。 図５における矢示Ｈ−Ｈの断面図である。 図５における矢示Ｉ−Ｉの断面図である。 図５における矢示Ｊ−Ｊの断面図である。 中実ワークを把持した状態を示す説明図である。 中空ワークを把持した状態を示す説明図である。 従来のチャックの一部を示す断面図である。 従来のチャックの一部を示す側面図である。 従来の送り構造体を示す断面図である。 図２０における矢示Ｋ−Ｋの断面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態に係る把持装置について、チャックを例にとって、図面を参照して説明する。

図１〜図４に示すように、本例のチャック１は、中心部にワークＷが配置される円盤状の本体２と、この本体２の周方向に等間隔（本例では９０°間隔）に設けられるとともに、本体２の径方向に沿って進退自在に設けられ、前記中心部に配置されるワークＷを把持する同一形状の４つの把持爪１０と、本体２の径方向に沿って配設され、前記４つの把持爪１０をそれぞれ進退させる４つの送り構造体２０とから構成されている。

尚、前記径方向とは、本体２の中心から放射状に広がる方向を意味する。

前記本体２には、その前端面部に、横断面形状が略Ｔ字形状をした４つの案内溝３が、前記径方向に沿い且つ周方向に等間隔（本例においては９０°間隔）に形成されている。また、本体２には、４つの送り構造体２０がそれぞれ配設される横断面視円弧形状の収納室４が、前記案内溝３と連通するように、当該案内溝３の下方に形成されている。尚、前記各案内溝３の上側開口部の両側には、この案内溝３に係合する把持爪１０の浮き上がりを防止するための浮上防止板５がボルト６によって固設されている。

前記４つの把持爪１０は、その下面に、進退方向に沿って円弧状の雌ねじ部１１が形成され、また、各把持爪１０の下側両側面には、案内溝３と係合する係合凸部１２が進退方向に沿って形成されている。斯くして、各把持爪１０は、それぞれ案内溝３に案内されて前記径方向に沿って移動する。

次に、図５〜図１５を参照して、送り構造体２０の構造について詳細に説明する。

前記送り構造体２０は、外周面に雄ねじ部２２が形成された円筒体２１と、貫通穴２８が形成され、前記円筒体２１の一端側（図５の紙面左側であり、以下、「後端側」という）に嵌挿された第１受体２７と、前記円筒体２１の他端側（図５の紙面右側であり、以下、「前端側」という）に嵌挿された第２受体３５と、基軸部４１及びこの基軸部４１の軸線に対して偏心した偏心部４２からなり、前記第１受体２７の貫通穴２８に基軸部４１が挿入された偏心軸４０と、外周面に歯部が形成されるとともに、中心部に表裏に貫通した貫通穴４６が形成され、この貫通穴４６に偏心軸４０の偏心部４２が回転自在に挿入された外歯歯車４５と、内周面に歯部が形成され、この歯部の一部が外歯歯車４５の歯部の一部と噛合するとともに、前端面にキー部５１が形成された内歯歯車５０と、外周面に雄ねじ部５７が形成されたねじ部材５６及び内歯歯車５０のキー部５１に係合するキー溝５８が後端面周縁部に形成され、前記ねじ部材５６よりも大径に形成されたフランジ部材６０からなるねじ体５５と、中心部に貫通穴６６が形成され、当該貫通穴６６に偏心軸４０の偏心部４２が挿入された状態で、前記第１受体２７と外歯歯車４５との間に配設された連結体６５から構成されている。

前記円筒体２１は、中間部内周面に内径が径方向に縮径した小径部２３が形成され、この小径部２３の内周面に雌ねじ部２４が形成されており、前記小径部２３の両側（前端側及び後端側）は、それぞれ小径部２３よりも内径の大きい大径部２５ａ、２５ｂとなっている。また、後端側の大径部２５ｂの内周面には、キー溝２６が形成されている。

図６にも示すように、前記第１受体２７は、縦断面視円形状の部材からなり、その前端面には、当該前端面から前方に向けて突出し且つ前記貫通穴２８を挟んで分離した状態で長手方向が径方向に沿って形成された略矩形状の２個一対の第１係合部２９が形成され、後端側には、六角部３０が形成されている。また、この第１受体２７の中間部には、径方向に拡径したフランジ部３１が形成されており、このフランジ部３１の外周面には、矩形状のキー体３２がボルトによって固設されている。そして、この第１受体２７は、キー体３２と円筒体２１のキー溝２６とが係合した状態で、貫通穴２８の軸線が円筒体２１の軸線と同軸となるように、円筒体２１に嵌挿されており、第１受体２７と円筒体２１とが円筒体２１の軸線を中心として一体的に回転するようになっている。尚、前記キー体３２は、その長手方向がキー溝２６の長手方向よりも短く形成されており、キー体３２とキー溝２６とが係合することによって、円筒体２１と第１受体２７とが相互に軸線周りに回転するのが規制される一方、軸線に沿った方向へは相互に移動可能となっている。

前記第２受体３５は、縦断面視円形状の部材からなり、その中間部には、径方向に拡径し、後端側に段付き部３６ａを有するフランジ部３６が形成されており、当該フランジ部３６の前端側は、フランジ部３６よりも径の小さい中径部３７、フランジ部３６よりも後端側は、中径部３７よりも径の小さい小径部３８となっている。

前記偏心軸４０は、上述したように、基軸部４１と、この基軸部４１の軸方向中間部に、その軸線が基軸部４１の軸線に対して偏心して形成された偏心部４２とからなり、基軸部４１の後端側が第１受体２７の貫通穴２８に回転自在に挿入されている。また、この偏心軸４０の後端面には、六角部４３が突設されており、当該六角部４３に適宜ハンドルを取り付けることで、偏心軸４０を回転させることができるようになっている。尚、図１１〜図１３中のＭ１は基軸部４１の軸心を示し、Ｍ２は偏心部４２の軸心を示している。

図７にも示すように、前記外歯歯車４５は、中心部に表裏に貫通した貫通穴４６が穿孔されるとともに、後端面には、当該後端面から後方に向けて突出し且つ前記貫通穴４６を挟んで分離した状態で長手方向が径方向に沿って形成された略矩形状の２個一対の第２係合部４７が形成されている。そして、この外歯歯車４５は、貫通穴４６に偏心軸４０の偏心部４２が挿入された状態で、円筒体２１の内部空間内に配設されている。尚、本例の外歯歯車４５は、その外周面に２６枚の歯が形成されている。

前記内歯歯車５０は、外周面の中心軸と内周面の中心軸とが同軸となっており、内周面に歯部が形成されるとともに、前端面の周縁部にキー部５１が形成され、歯部の一部が前記外歯歯車４５の歯部の一部と噛合した状態で、円筒体２１の内部空間内に配設されている。尚、本例の内歯歯車５０は、その内周面に２７枚の歯が形成されている。

前記ねじ体５５は、ねじ部材５６及びフランジ部材６０からなり、上述したように、ねじ部材５６は、その外周面に雄ねじ部５７が形成され、後端面には、その中心部に受け穴５８が形成されるとともに、当該受け穴５８を挟んで対向する位置に縦断面視円弧状の係合部５９が形成されている。また、前記フランジ部材６０は、その中心部に表裏に貫通した貫通穴６１が形成され、前端面には、貫通穴６１を挟んで対向する位置に、前記ねじ部材５６の係合部５９と係合可能な縦断面視円弧状の係合部６２が形成されており、後端面の周縁部にはキー溝６３が形成されている。そして、前記ねじ部材５６及びフランジ部材６０は、両者の係合部５９，６２が係合し一体的に回転可能な状態且つ雄ねじ部５７が円筒体２１の小径部２３に形成された雌ねじ部２４に螺合するとともに、キー溝６３に内歯歯車５０のキー部５１が係合した状態で円筒体２１の内部空間内に配設されている。

ところで、１つの部材の中に径の異なる部分が２カ所以上あるような場合、各部分における軸線を一致させるために高い加工精度が要求される。そこで、本例のねじ体５５のように、径の異なる部分を別部材とすることにより、成形時に生じる加工誤差の影響を小さくすることができる。尚、要求される加工精度を満たすことができる場合などには、ねじ部材５６とフランジ部材６０とが一体となったねじ体であっても良い。

図８にも示すように、前記連結体６５は、その中心部に表裏に貫通した貫通穴６６が穿孔されるとともに、前端面には、前記第２係合部４７が係合する２個一対の第２係合溝６８が前記貫通穴６６を挟んで分離して形成され、後端面には、前記第１係合部２９が係合する２個一対の第１係合溝６７が同様に貫通穴６６を挟んで分離して形成されており、第１係合溝６７に第１係合部２９がスライド自在に係合するとともに，第２係合溝６８に第２係合部４７がスライド自在に係合し、且つ貫通穴６６に偏心軸４０の偏心部４２が挿入された状態で、前記円筒体２１の内部空間内に配設されている。尚、前記貫通穴６６の径は偏心軸４０の偏心部４２の径よりも十分大きく、貫通穴６６に偏心軸４０が挿通された状態で、連結体６５は、偏心軸４０と直交する面内である程度移動可能となっている。また、前記前端面に形成された第２係合溝６８と後端面に形成された第１係合溝６７とは、貫通穴６６の軸線周りに９０°ずれた位相となるように形成されており、連結体６５は所謂オルダム継手として機能する。

尚、内歯歯車５０の後端面と第１受体２７におけるフランジ部３１の前端面との間には、ライナ７０及びベアリング７１が介装されており、内歯歯車５０、ねじ体５５のフランジ部材６０及びライナ７０は、ボルト６２によって連結されている。また、ライナ７０は、内歯歯車５０の後端面に当接し、ベアリング７１は、第１受体２７におけるフランジ部３１の前端面に当接した状態となっている。

更に、前記円筒体２１の小径部２３の前端面と第２受体３５のフランジ部３６の後端面との間には、ライナ７５及びベアリング７６が介装されており、ライナ７５は、その後端面が前記円筒体２１の小径部２３の前端面との間に隙間を空け、且つねじ部材５６の前端面と当接し、また、前記ベアリング７６は、その前端面が第２受体３５のフランジ部３６の後端面と当接した状態となっている。尚、ねじ部材５６の前端面と第２受体３５の後端面との間には、僅かに隙間が形成されている。

尚、前記外歯歯車４５、内歯歯車５０、ねじ部材５６及び連結体６５には、疲労強度、摺動性を向上させるために精密ショットピーニング処理を施しておくことが好ましい。

そして、以上の構成を備えた送り構造体２０は、第１受体２７におけるフランジ部３１の後端面が、前記本体２に形成された収納室４における本体２の径方向内寄りの内壁面４ａに当接し且つ前記第２受体３５におけるフランジ部３６の前端面が、収納室４における本体２の径方向外寄りの内壁面４ｂに当接した状態で、収納室４内に収納されている。尚、第１受体２７の後端側及び第２受体３５の前端側は、それぞれ本体２及びこの本体２に取り付けられた支持部材８０によって回転自在に支持されている。

次に、以上の構成を備えたチャック１によって中実のワークＷを把持する過程について説明する。

まず、本体２の中心近傍にワークＷを配置する。尚、この際、各把持爪１０は、ワークＷを配置可能なように、本体２の径方向外寄りの適宜後退位置に位置させておくものとする。

ついで、第１受体２７の六角部３０に適宜ハンドルを取り付けて、この第１受体２７を正回転させる。これにより、第１受体２７のキー体３２がキー溝２６に係合し、その軸線を中心として第１受体２７と一体的に回転するようになっている円筒体２１が同方向に回転し、この円筒体２１の雄ねじ部２２に雌ねじ部１１が螺合した各把持爪１０が本体２の中心側に向けて移動する。そして、各把持爪１０をワークＷの外周面に当接させた後、更に第１受体２７を正回転させて、４つの把持爪１０によってワークＷを把持する。

尚、外歯歯車４５と第１受体２７とが連結体６５によって連結されており、第１受体２７を正回転させた際に、この第１受体２７の回転に追従するように、外歯歯車４５も同方向に回転し、この外歯歯車４５に噛合した内歯歯車５０も同方向に回転するようになっている。

しかる後、六角部４３に適宜ハンドルを取り付け、このハンドルを回転させて偏心軸４０を正回転させる。これにより、偏心部４２が挿入された外歯歯車４５が、偏心軸４０の基軸部４１の軸心Ｍ１を中心とし、基軸部４１に対する偏心部４２の偏心量を半径とする旋回運動を行う。そして、この旋回運動によって、外歯歯車４５に噛合した内歯歯車５０が、偏心軸４０が一回転する毎に一歯分だけ同方向に回転する。

このような機構は、一般的にハイポサイクロイド機構として知られており、このハイポサイクロイド機構は、容易に大きな減速比を得ることができる。

即ち、ハイポサイクロイド機構における減速比は、外歯歯車４５の歯数をＺ１、内歯歯車５０の歯数をＺ２とすると、
（数式２）
減速比＝Ｚ１／（Ｚ２−Ｚ１）＋１
によって定まり、外歯歯車４５の歯数よりも内歯歯車５０の歯数を多くした上で、両歯車の歯数を増やすことにより、大きな減速比が得られる。また、外歯歯車４５又は内歯歯車５０の歯数を一定とした場合、最も大きな減速比が得られるのは、数式２より、内歯歯車５０の歯数が外歯歯車４５の歯数よりも１枚だけ多い場合である。

因みに、本例のチャック１においては、上述したように、外歯歯車４５の歯数を２６、内歯歯車５０の歯数を２７としているので、
（数式３）
減速比＝２６／（２７−２６）＋１
となり、減速比は２７となっている。

したがって、偏心軸４０を正回転させることにより、偏心軸４０から入力した回転トルクがハイポサイクロイド機構によって２７倍に増幅され、内歯歯車５０がこの増幅された回転トルクでもって回転される。これにより、内歯歯車５０のキー部５１がキー溝６３に係合したフランジ部材６０が回転し、係合部５９，６２によってフランジ部材６０と一体的に回転するねじ部材５６も増幅された回転トルクでもって同方向に回転される。

そして、ねじ部材５６が回転することによって、当該ねじ部材５６の雄ねじ部５７に雌ねじ部２４が螺合した円筒体２１が軸方向に沿って大きな力で前進する。これにより、円筒体２１の雄ねじ部２２に雌ねじ部１１が螺合した把持爪１０に対して、この把持爪１０がワークＷを把持する力に大きな力が付加され、増幅された把持力によってワークＷが強力に把持される（図１６参照）。

増幅された把持力によってワークＷを把持した際に、把持爪１０がワークＷから受ける反力、言い換えれば、ねじ部材５６を後退させる力は、内歯歯車５０の後端面と第１受体２７におけるフランジ部３１の前端面との間に介装されたベアリング７１を介して収納室４における本体２の径方向外寄りの内壁面４ｂに作用するようになっており、本例のチャック１においては、ベアリング７１を介装したことによって、内歯歯車５０の後端面とフランジ部３１の前端面との間に生じる摩擦等に起因して出力トルクに損失が生じるという事態の発生が防止されるようになっている。

尚、外歯歯車４５に対しては、内歯歯車５０からの反力が回転トルクとして作用し、この回転トルクが連結体６５を介して第１受体２７へと伝達されていくが、本例のチャック１においては、外歯歯車４５の第２係合部４７が貫通穴４６を挟んで分離して形成され、これが連結体６５の第２係合溝６８に係合した状態となっており、また、第１受体２７の第１係合部２９が貫通穴２８を挟んで分離して形成され、これが連結体６５の第１係合溝６７にそれぞれ係合した状態となっている。したがって、外歯歯車４５に作用する回転トルクが第１受体２７へと伝達される際に、第２係合部４７から第２係合溝６８に対して、回転トルクが偏心軸４０の偏心部４２の軸線を中心とした偶力として作用し、従来生じていた片当たり状態の発生が抑えられ、部品の破損や出力されるトルクが損失するといった事態の発生が防止される。

把持したワークＷをチャック１から取り外す際には、まず、偏心軸４０を逆回転させて、円筒体２１を後退させ、しかる後、第１受体２７を逆回転させて円筒体２１を同方向に回転させ、把持爪１０を後退させる、つまり、ワークＷから離反する方向に移動させる。これにより、把持爪１０による把持が解除され、チャック１からワークＷを取り外すことができるようになる。

以上のように、本例のチャック１によれば、把持爪１０によってワークＷを把持した後、所謂ハイポサイクロイド機構を利用し、把持爪１０に対して当該把持爪１０がワークＷを把持する力に大きな力を付加することで、ワークＷを強力な把持力でもって把持することができる。

また、送り構造体２０内に把持力を増幅するための機構を内蔵するようにしているため、装置の小型化を図ることができる。

更に、外歯歯車４５と第１受体２７とを連結体６５によって連結し、外歯歯車４５から連結体６５へと伝達される回転トルクを偶力として第２係合部４７と第２係合溝６８とが係合する部分に作用させるようにしているため、片当たり状態の発生を防止することができ、部品の破損やトルクの損失の発生を抑えることができる。

以上、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明が採り得る具体的な態様は、何らこれらに限定されるものではない。

上例においては、チャック１によって中実のワークＷを把持する過程について例示したが、チャック１は中空のワークＷを把持することも可能である。

この場合、まず、中心軸が本体２の中心近傍に位置するようにワークＷ’を配置する。この際、各把持爪１０は、ワークＷ’を配置可能なように、本体２の径方向内寄りの適宜前進位置に位置させておく。

次に、六角部３０に適宜ハンドルを取り付けた第１受体２７を逆回転させ、第１受体２７と一体的に回転するようになっている円筒体２１を同方向に回転させる。これにより、各把持爪１０が本体２の外方側に向けて移動する。そして、各把持爪１０をワークＷ’の内周面に当接させた後、更に第１受体２７を逆回転させて、４つの把持爪１０によってワークＷ’を把持する。

ついで、適宜ハンドルを取り付けた偏心軸４０を逆回転させ、偏心部４２が挿入された外歯歯車４５を上例とは逆向きに旋回させ、内歯歯車５０を偏心軸４０一回転につき一歯分だけ同方向に回転させて、ハイポサイクロイド機構によって２７倍に増幅された回転トルクでもってフランジ部材６０及びこれに係合したねじ部材５６を逆回転させる。これにより、円筒体２１が軸方向に沿って大きな力で後退し、把持爪１０に対して、当該把持爪１０がワークＷ’を把持する力に大きな力が付加されて、増幅された把持力によりワークＷ’が把持される（図１７参照）。

尚、ワークＷ’を把持した際に、把持爪１０がワークＷ’から受ける反力、換言すれば、ねじ部材５６を前進させる力は、円筒体２１における小径部２３の前端面と第２受体３５におけるフランジ部３６の後端面との間に介装されたベアリング７６を介して収納室４における本体２の径方向内寄りの内壁面４ａに作用するようになっており、ベアリング７６を設けたことによって、円筒体２１と第２受体３５との間に摩擦等が生じるのを防止して、トルクの損失を極力抑えた上で、中空のワークＷ’を把持することができるようになっている。

また、把持するワークの形状が決まっているような場合には、前記２つのベアリング７１，７６の内のいずれか一方のみを設けた構成としても良い。即ち、中実のワークを把持するための専用チャックの場合には、ベアリング７１のみを設けるようにし、中空のワークを把持するための専用チャックの場合には、ベアリング７６のみを設けるようにしても良い。

更に、上例においては、外歯歯車４５及び内歯歯車５０の組み合わせを減速比が２７となる組み合わせとしているが、これに限られるものではなく、求められる減速比に応じて適宜異なる歯数の歯車を組み合わせるようにすれば良い。

また、上例では、連結体６５に第１及び第２係合溝６７，６８を設ける一方、第１受体２７に第１係合部２９、外歯歯車４５に第２係合部４７を設けるようにしたが、これに限られるものではなく、連結体に第１及び第２係合部を設け、第１受体に第１係合溝、外歯歯車に第２係合溝を設けるようにしても良いし、連結体に第１係合溝及び第２係合部を設け、第１受体に第１係合部、外歯歯車に第２係合溝を設ける、或いは連結体に第１係合部及び第２係合溝を設け、第１受体に第１係合溝、外歯歯車に第２係合部を設けるようにしても良い。

更に、上例においては、第１及び第２係合部２９，４７、並びに、第１及び第２係合溝６７，６８は、偏心軸４０が挿通される各貫通穴２８，４６，６６を挟んで分離して形成した態様としたが、各係合溝が各貫通穴２８，４６，６６の軸線を交わらないように設け、分離していない態様としても良い。

また、上例においては、４つの把持爪１０によってワークＷを把持するようにしたが、例えば、２つの把持爪１０と、本体２の表面に固定された２つの把持体とによってワークを把持するようにしても良い。この場合には、把持爪１０と把持体とをそれぞれ対向させ、これらを本体２の周方向に等間隔に配置する。

この場合、中実のワークＷについてはその外周面を、中空のワークＷ’についてはその内周面を２つの把持体に当接させた状態で本体２上に載置した後、第１受体２７を回転させて円筒体２１を回転させ、把持爪１０をワークＷ，Ｗ’に向けて移動させる。尚、中実のワークＷを把持する場合には第１受体２７を正回転させて把持爪１０を前進させ、中空のワークＷ’を把持する場合には第１受体２７を逆回転させて把持爪１０を後退させる。

そして、把持爪１０をワークＷ，Ｗ’の外周面或いは内周面に当接させた後、更に円筒体２１を回転させて、２つの把持爪１０及び２つ把持体によってワークＷ，Ｗ’を把持する。

しかる後、前記偏心軸４０を正回転或いは逆回転させることにより、送り構造体２０内のハイポサイクロイド機構によって増幅された回転トルクでもって、ねじ体５５（ねじ部材５６及びフランジ部材６０）を同方向に回転させる。これにより、ねじ体５５におけるねじ部材５６の雄ねじ部５７に雌ねじ部２４が螺合した円筒体２１が前進又は後退して、把持爪１０が前進又は後退し、ワークＷ，Ｗ’に対して作用する把持力に大きな力が付加されて、増幅された把持力でもってワークＷ，Ｗ’が把持される。

尚、把持爪１０及び把持体の数は上記に限られるものではない。即ち、例えば、１つの把持爪１０と２つの把持体を設けるようにしても良い。また、把持爪１０と把持体とをそれぞれ１つずつ設け、両者を対向させて配置するようにしても良い。この場合には、本発明をバイスとして具現化したものと理解される。

１ チャック
２ 本体
３ 案内溝
４ 収納室
１０ 把持爪
１１ 雌ねじ部
２０ 送り構造体
２１ 円筒体
２２ 雄ねじ部
２４ 雌ねじ部
２７ 第１受体
２９ 第１係合部
３５ 第２受体
４０ 偏心軸
４１ 基軸部
４２ 偏心部
４５ 外歯歯車
４７ 第２係合部
５０ 内歯歯車
５６ ねじ部材
６０ フランジ部材
６５ 連結体
６７ 第１係合溝
６８ 第２係合溝
７１，７６ ベアリング

Claims (4)

1. 外周面に雄ねじ部が形成されるとともに、少なくとも内周面の一部に雌ねじ部が形成された円筒体と、
   中心部に貫通穴が形成されるとともに、該貫通穴の軸線が前記円筒体の軸線と同軸となった状態で前記円筒体の一端側に嵌挿された第１受体と、
   前記円筒体の他端側に嵌挿された第２受体と、
   前記円筒体内の前記第１受体と第２受体との間に、外周面に形成された雄ねじ部が前記円筒体の内周面に形成された雌ねじ部と螺合した状態で配設され、前記第１受体と対向する面に受け穴が形成されたねじ体と、
   基軸部及び該基軸部の軸線に対して偏心した偏心部からなり、前記基軸部の両端が前記第１受体の貫通穴及びねじ体の受け穴にそれぞれ回転自在に挿入された偏心軸と、
   外周面と同軸となるように内周面に歯部が形成され、前記円筒体の軸線を中心に該円筒体と一体的に回転可能となるように前記ねじ体と係合した状態で、前記第１受体と前記ねじ体との間に配設された内歯歯車と、
   外周面に歯部が形成されるとともに、中心部に表裏に貫通した貫通穴が形成され、前記歯部の一部が前記内歯歯車の歯部の一部と噛合し、且つ前記貫通穴に前記偏心軸の偏心部が回転自在に挿通された状態で、前記内歯歯車の環内に配設された外歯歯車と、
   中心部に表裏に貫通した貫通穴が形成され、該貫通穴に前記偏心軸の偏心部が回転自在に挿通された状態で、前記第１受体と外歯歯車との間に配設された連結体とからなり、
   前記円筒体は、該円筒体の軸線を中心に前記第１受体と一体的に回転可能となるように、該第１受体に係合し、
   前記連結体と第１受体とは第１係合機構によって係合し、前記連結体と外歯歯車とは第２係合機構によって係合しており、
   前記第１係合機構は、前記連結体における第１受体と対向する面又は第１受体における連結体と対向する面のいずれか一方の面に形成された第１係合溝と、他方の面に突設され、前記第１係合溝に沿ってスライド自在に該第１係合溝に係合する第１係合部とからなり、
   前記第２係合機構は、前記連結体における外歯歯車と対向する面又は外歯歯車における連結体と対向する面のいずれか一方の面に形成された第２係合溝と、他方の面に突設され、前記第２係合溝に沿ってスライド自在に該第２係合溝に係合する第２係合部とからなり、
   前記連結体と第１受体とが係合し且つ前記連結体と外歯歯車とが係合した状態において、前記第１係合溝と第２係合溝とは、前記連結体の貫通穴の軸線を中心とする位相がずれており、
   前記内歯歯車の歯数は、前記外歯歯車の歯数よりも多くなっていることを特徴とする送り構造体。
2. 前記内歯歯車の歯数は、前記外歯歯車の歯数よりも１枚だけ多いことを特徴とする請求項１記載の送り構造体。
3. 請求項１又は２に記載された送り構造体と、
   表面の所定点を中心として放射状に設けられた少なくとも２つの案内溝を有する本体と、
   前記本体の各案内溝にそれぞれ係合するように配設され、該案内溝に沿って進退自在に設けられるとともに、前記案内溝に沿って形成された雌ねじ部を有する少なくとも２つの把持爪とを備えた把持装置であって、
   前記送り構造体は、前記第１受体及び第２受体が回転自在に支持され、且つ前記把持爪の雌ねじ部に前記円筒体の外周面に形成された雄ねじ部が螺合した状態で、前記案内溝内且つ前記把持爪の下方に配設されていることを特徴とする把持装置。
4. 請求項１又は２に記載された送り構造体と、
   表面に設けられた少なくとも１つの案内溝を有する本体と、
   前記本体の表面に、固定又は移動自在に設けられた少なくとも１つの把持体と、
   前記本体の案内溝に係合するように配設され、該案内溝に沿って進退自在に設けられるとともに、前記案内溝に沿って形成された雌ねじ部を有する少なくとも１つの把持爪とを備えた把持装置であって、
   前記案内溝の配設方向及び前記把持体の移動方向は、前記本体の表面の所定点を中心として放射状に設定され、
   前記送り構造体は、前記第１受体及び第２受体が回転自在に支持され、且つ前記把持爪の雌ねじ部に前記円筒体の外周面に形成された雄ねじ部が螺合した状態で、前記案内溝内且つ前記把持爪の下方に配設されていることを特徴とする把持装置。
   

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