JP6752496B2 - 電動ハンド装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動ハンド装置に関し、特に、製品の自動組立、部品の自動加工、部品搬送、検査工程等において、ワークを把持して位置決めや測長、加工等を行うモータ駆動による電動ハンド装置に関する。

従来、電動ハンド装置は、モータの動力系、制御の信号系の配線が多いため、ハンド部に回転用ロータリーユニットを直結することが困難であり、多間接ロボットにおいて見られるように複雑な配線の引き回しが行われていた。

ハンド部の外側において複雑な配線の引き回しが存在すると、ハンド部の回転動作によって配線が切断されてしまう場合がある。このような事態を回避するため、ハンド部の回転可能範囲は大きな制約を受けている。そのため、回転可能範囲が制約されることなく、ハンド部の把持部材を交換可能な構成のロボットハンドが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２−１０１３１６号公報

しかしながら、この特許文献１のロボットハンドは、２つの爪部を有する把持部材を十字状の４方向に分かれたベースブロックにそれぞれ取り付けただけの構成であるため、何れの把持部材においてもベースブロック上で２つの爪部によりワークを挟み付けて把持するという同様の動きをするだけである。

したがって、特許文献１のロボットハンドでは、把持対象であるワークのサイズが異なる場合や、ワークに対する把持方向を変更したい場合、ハンド本体部からハンド先端部を取り外して交換しなければならず、煩雑な交換作業が必要であった。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、交換作業を必要とすることなく、多様な把持動作を実現可能な電動ハンド装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、ピン状のカムフォロア（12p）と一体に形成され、レール(12b)に沿って直線的に移動する第１ハンド基部(12)と、ピン状のカムフォロア(21p)と一体に形成され、前記第１ハンド基部(12)が移動する移動方向と垂直な垂直方向へレール(21b)に沿って直線的に移動する第２ハンド基部(21)と、直線の溝状に形成され、前記第１ハンド基部(12)の前記カムフォロア(12p)が貫通した状態で係合される第１直線ガイド溝(33)と、前記第１直線ガイド溝(33)と垂直な垂直方向へ直線の溝状に形成され、前記第２ハンド基部(21)の前記カムフォロア(21p)が貫通した状態で係合される第２直線ガイド溝(34)とを有するとともに、前記第１ハンド基部(12)のレール(12b)および前記第２ハンド基部(21)のレール(21b)をそれぞれ支持する支持部材(30)と、前記第１直線ガイド溝(33)を貫通した前記第１ハンド基部(12)の前記カムフォロア(12p)が係合した状態で前記第１ハンド基部(12)を移動させる弧状溝からなる第１カム溝(53)、および、前記第２直線ガイド溝(34)を貫通した前記第２ハンド基部(21)の前記カムフォロア(21p)が係合した状態で前記第１ハンド基部(12)とは逆方向に前記第２ハンド基部(21)を移動させる弧状溝からなる第２カム溝(56)が形成されたカムディスク(50)と、前記カムディスク(50)を正逆回転させる駆動機構(90)とを備えることを特徴とする。

本発明において、前記支持部材(30)は、当該支持部材(30)の中心に設けられた貫通孔(31h)を有し、前記カムディスク(50)は、当該カムディスク(50)の中心に設けられた貫通孔(51h)と、前記カムディスク(50)の前記貫通孔(51h)と連通するように固定された円筒部(52)とを有し、前記支持部材(30)の貫通孔(31h)と、前記カムディスク(50)の貫通孔(51h)とが連通されるようにしてもよい。

本発明において、前記第２カム溝(56L)は、前記第１カム溝(53)よりも長く形成されているようにしてもよい。

本発明において、前記支持部材(30)は、プーリ(40)を介して回転機構に連結され、当該回転機構により連続回転されるようにしてもよい。

本発明によれば、交換作業を必要とすることなく、多様な把持動作を実現可能な電動ハンド装置を実現することができる。

本発明の一実施の形態に係る電動ハンド装置の組立状態における全体外観構成を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る電動ハンド装置の組立状態における全体外観構成を示す側面図および平面図である。 本発明の一実施の形態に係る電動ハンド装置の分解状態における全体外観構成を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る電動ハンド装置の分解状態における全体外観構成を示す側面図である。 本発明の一実施の形態に係る把持部材（スライドブロックおよびスライドユニット）の構造を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係るガイドベースの構造を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係るカムディスクの構造を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る電動ハンド装置のガイドベース、カムディスク、および、把持部材の係合状態の説明に供する斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る把持部材のカムディスクの回転量に応じて水平把持部材が最も離間し、垂直把持部材が最も近接した最初の段階（１）を示す平面図である。 本発明の一実施の形態に係る水平把持部材が最も離間し、垂直把持部材が最も近接した最初の段階（１）を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係るカムディスクの回転量に応じて水平把持部材が近接する一方、垂直把持部材が離間する際の中間の段階（２）を示す平面図である。 本発明の一実施の形態に係るカムディスクの回転量に応じて水平把持部材が最も近接する一方、垂直把持部材が最も離間する際の最後の段階（３）を示す平面図である。 本発明の一実施の形態に係る水平把持部材が最も近接し、垂直把持部材が最も離間した状態を示す斜視図である。 本発明の他の実施の形態に係るカムディスクの構造（１）を示す斜視図である。 本発明の他の実施の形態に係るカムディスクの構造（２）を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の形態をとり得る。

＜電動ハンド装置の全体構成＞
まず、本発明の実施の形態に係る電動ハンド装置の全体構成を図１乃至図４に基づいて説明する。図１（Ａ）および（Ｂ）は、電動ハンド装置の組立状態における全体外観構成を示す斜視図であり、図２（Ａ）および（Ｂ）は、その側面図および平面図である。また、図３は、電動ハンド装置の分解状態における全体外観構成を示す斜視図であり、図４は、その側面図である。

以下、説明の便宜上、図中矢印ａｂ方向を水平方向とし、矢印ａ方向を左側、矢印ｂ方向を右側と定義する。また、矢印ａｂ方向（水平方向）と垂直な矢印ｃｄ方向を垂直方向とし、矢印ｃ方向を上側（上方）、矢印ｄ方向を下側（下方）と定義する。さらに、矢印ａｂ方向（水平方向）および矢印ｃｄ方向（垂直方向）の双方と垂直な矢印ｅｆ方向を奥行方向とし、矢印ｅ方向を手前側、矢印ｆ方向を奥側と定義する。

図１に示すように、電動ハンド装置１は、水平方向（矢印ａｂ方向）に移動自在に設けられた１対の左側ハンド基部１１および右側ハンド基部１２（以下、これらを総称して水平ハンド基部１０（１１、１２）ともいう。）と、これと垂直な垂直方向（矢印ｃｄ方向）に移動自在に設けられた１対の上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２（以下、これらを総称して垂直ハンド基部２０（２１、２２）ともいう。）とを備え、水平ハンド基部１０に装着されるハンド（図示せず）および垂直ハンド基部２０に装着されるハンド（図示せず）によって、大きさや形状の異なるワーク（図示せず）に対する多様な把持動作等を実現可能とするものである。

この電動ハンド装置１は、主に、第１ハンド基部としての水平ハンド基部１０（１１、１２）、第２ハンド基部としての垂直ハンド基部２０（２１、２２）、ガイドベース３０、プーリ４０、カム溝付きディスクプレート（以下、これをカムディスクという。）５０（図３、図４参照。）、フランジ付円筒部材６０、ベアリング押え用フランジ付円筒部材７０、中空シャフト８０、駆動機構９０を備えている。

＜ハンド基部の構成＞
水平ハンド基部１０の左側ハンド基部１１および右側ハンド基部１２、および、垂直ハンド基部２０の上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２は、ガイドベース３０に対する装着方向が異なるだけの全て同一構成である。このため、ここでは、例えば、右側ハンド基部１２を例にとってその構成を説明し、他の説明を省略する。

右側ハンド基部１２は、ガイドブロック１２ａ、トラックレール１２ｂ、スライドユニット１２ｃ、および、スライドブロック１２ｄを備えている。同様に、左側ハンド基部１１、上側ハンド基部２１、および、下側ハンド基部２２においても、ガイドブロック１１ａ、２１ａ、２２ａ、トラックレール１１ｂ、２１ｂ、２２ｂ、スライドユニット１１ｃ、２１ｃ、２２ｃ、および、スライドブロック１１ｄ、２１ｄ、２２ｄを備えている。

ガイドブロック１２ａは、直方体形状を有するブロック状部材であり、プーリ４０に組み込まれた状態で手前側（矢印ｅ方向）に露出したガイドベース３０の露出面３０ａに対して一体に取り付け固定される。トラックレール１２ｂは、ガイドブロック１２ａの図中下側（矢印ｄ方向）の面に当該ガイドブロック１２ａの長手方向に沿って一体に固定されている。

スライドユニット１２ｃは、その内部に転動体（ボール）を保持した薄い直方体形状の移動部材である。スライドユニット１２ｃは、トラックレール１２ｂのレール溝と係合した状態でガイドブロック１２ａの長手方向へ往復動自在に移動する。

スライドブロック１２ｄは、スライドユニット１２ｃの下側（矢印ｄ方向）の面に載置された状態で一体に固定されている。スライドブロック１２ｄは、スライドユニット１２ｃよりも僅かに大きな直方体形状のブロック状部材である。

図５に示すように、スライドブロック１２ｄには、奥側（矢印ｆ方向）の端面１２ｄｓから突出するように着脱自在に取り付けられた円柱形状のピン状部材からなるカムフォロア１２ｐを備えている。すなわち、カムフォロア１２ｐは、スライドブロック１２ｄの端面１２ｄｓからガイドベース３０の露出面３０ａに向かって突出している（図４参照。）。

＜ガイドベースの構成＞
図６に示すように、支持部材としてのガイドベース３０は、右側ハンド基部１２のガイドブロック１２ａを露出面３０ａ上に固定した状態で支持する有底円筒形状のベース部材である。なお、ガイドベース３０は、図１に示したように、右側ハンド基部１２のガイドブロック１２ａだけではなく、他のガイドブロック１１ａ、２１ａ、および、２２ａについても露出面３０ａ上に固定した状態で支持する。

ガイドベース３０は、露出面３０ａの中心部分から奥側（矢印ｆ方向）へ向かって突出した円筒状軸部３１（図４参照。）を備えている。円筒状軸部３１には、その中央に所定径の貫通孔３１ｈが形成されている。

また、ガイドベース３０は、当該貫通孔３１ｈを中心として、矢印ａｂ方向（水平方向）に第１直線ガイド溝としての左側直線ガイド溝３２および右側直線ガイド溝３３、矢印ｃｄ方向（垂直方向）に第２直線ガイド溝としての上側直線ガイド溝３４および下側直線ガイド溝３５を有している。

これら４つの直線ガイド溝３２〜３５は、左側ハンド基部１１、右側ハンド基部１２、上側ハンド基部２１、下側ハンド基部２２のカムフォロア１１ｐ、１２ｐ、２１ｐ、２２ｐの直径よりも僅かに大きな溝幅を有している。

また、４つの直線ガイド溝３２〜３５の溝長は、左側ハンド基部１１、右側ハンド基部１２、上側ハンド基部２１、下側ハンド基部２２のストローク長に対応して設定されている。この場合、４つの直線ガイド溝３２〜３５の溝長は全て同じである。ただし、これに限るものではない。

＜プーリの構成＞
プーリ４０は、図示しない回転機構によりベルトを介して手前側（矢印ｅ方向）から視て時計回り方向（ＣＷ）、または、反時計回り方向（ＣＣＷ）へ回転駆動される円筒状部材であり、ガイドベース３０の外径とほぼ同一の内径を有している。

プーリ４０は、その内周面とガイドベース３０の外周面とを密着させた状態で当該ガイドベース３０を一体に固定する。この場合、ガイドベース３０の奥側（矢印ｆ方向）の端部がプーリ４０から飛び出した状態となり（図２参照。）、かつ、ガイドベース３０の露出面３０ａがプーリ４０の手前側（矢印ｅ方向）に露出した状態となる（図１参照。）。プーリ４０の回転とともにガイドベース３０および左側ハンド基部１１、右側ハンド基部１２、上側ハンド基部２１、下側ハンド基部２２が一体となって回転される。

＜カムディスクの構成＞
カムディスク５０は、図７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ガイドベース３０の円筒状部分の内径よりも僅かに小さな外径を有する円盤状部材であり、円盤部５１と円筒部５２とを備えている。円盤部５１は、円盤面５１ａの中心に所定径の貫通孔５１ｈを有している。

円盤部５１は、貫通孔５１ｈを中心として、当該貫通孔５１ｈの中心近傍から緩やかな弧を描きながら外周側へ向かって弧状に延びる４個の弧状溝からなるカム溝５３〜５６を備えている。この場合、４個のカム溝５３〜５６は、全て同じ曲率および同じ溝長に形成されたアルキメデスの渦巻き曲線からなる。

また、カム溝５３〜５６においては、カム溝５３とカム溝５６とが鏡面対象に配置され、カム溝５４とカム溝５５とが鏡面対象に配置されている。同様に、カム溝５３とカム溝５４とが鏡面対象に配置され、カム溝５６とカム溝５５とが鏡面対象に配置されている。このように、隣り合うカム溝同士は互いに鏡面対象に配置されている。

また、カム溝５３の溝外周側端部と、カム溝５４の溝外周側端部とが互いに近づくような形状の弧状溝となっており、カム溝５５の溝外周側端部と、カム溝５６の溝外周側端部とが互いに近づくような形状の弧状溝となっている。また、カム溝５３の溝外周端部とカム溝５６の溝外周端部とが互いに離間するような形状の弧状溝となっており、カム溝５４の溝外周端部とカム溝５５の溝外周端部とが互いに離間するような形状の弧状溝となっている。

言い換えると、カム溝５６は、カムディスク５０の貫通孔５１ｈの中心近傍の溝内周端部から他方の溝外周端部を視た場合に、外周側に膨らむような弓なり状である。カム溝５３は、カムディスク５０の貫通孔５１ｈの中心近傍の溝内周端部から他方の溝外周端部を視た場合に、外周側に膨らむような弓なり状である。カム溝５５は、カムディスク５０の貫通孔５１ｈの中心近傍の溝内周端部から他方の溝外周端部を視た場合に、外周側に膨らむような弓なり状であり、カム溝５４についても、カムディスク５０の貫通孔５１ｈの中心近傍の溝内周端部から他方の溝外周端部を視た場合に、外周側に膨らむような弓なり状である。

ここで、水平ハンド基部１０の左側ハンド基部１１および右側ハンド基部１２を移動させるため、円盤部５１の円盤面５１ａにおいて対角線上に位置する第１カム溝としての１対のカム溝５３、５５が用いられる。また、垂直ハンド基部２０の上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２を移動させるため、円盤部５１の円盤面５１ａにおいて対角線上に位置する第２カム溝としての１対のカム溝５４、５６が用いられる。

具体的には、例えば、１対のカム溝５５、５３に対して左側ハンド基部１１および右側ハンド基部１２のカムフォロア１１ｐ、１２ｐが係合され、１対のカム溝５６、５４に対して上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２のカムフォロア２１ｐ、２２ｐが係合される。ただし、これに限るものではなく、垂直ハンド基部２０を移動させるために１対のカム溝５５、５３を用いるとともに、水平ハンド基部１０を移動させるために１対のカム溝５６、５４を用いても構わない。

１対のカム溝５５、５３は、左側直線ガイド溝３２および右側直線ガイド溝３３を貫通した左側ハンド基部１１のカムフォロア１１ｐおよび右側ハンド基部１２のカムフォロア１２ｐが係合した状態で当該左側ハンド基部１１および当該右側ハンド基部１２を移動させるために用いられる。

また、１対のカム溝５６、５４は、上側直線ガイド溝３４および下側直線ガイド溝３５を貫通した上側ハンド基部２１のカムフォロア２１ｐおよび下側ハンド基部２２のカムフォロア２２ｐが係合した状態で、左側ハンド基部１１および右側ハンド基部１２とは逆方向かつ同時に上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２を移動させるために用いられる。

円筒部５２は、手前側（矢印ｅ方向）から奥側（矢印ｆ方向）へ向かってガイドベース３０の円筒状軸部３１よりも長く突出している。円筒部５２には、ガイドベース３０の円筒状軸部３１よりも大きな内径を有する所定径の貫通孔５２ｈが形成されている。円盤部５１の貫通孔５１ｈと、円筒部５２の貫通孔５２ｈとは連通している。

円筒部５２の貫通孔５２ｈには、図４に示すように、複数の軸受１１２、および、スペーサリング１１３等を含む軸受部１１０が取り付けられる。軸受部１１０の軸受１１２およびスペーサリング１１３の内径は、ガイドベース３０の円筒状軸部３１の外径と同一である。したがって、カムディスク５０の円筒部５２は、ガイドベース３０の円筒状軸部３１に対して軸受部１１０を介して回動自在に支持される。

＜フランジ付円筒部材の構成＞
フランジ付円筒部材６０（図４参照。）は、カムディスク５０の円筒部５２を収納可能な軸線ｘ方向の長さを有する円筒部６１と、当該円筒部６１の奥側（矢印ｆ方向）の端部に当該円筒部６１と一体形成されたフランジ部６２とを備えている。

円筒部６１の内周面には、３個の軸受からなる軸受部１２０が取り付けられる。したがって、フランジ付円筒部材６０は、円筒部６１に取り付けられた軸受部１２０を介してカムディスク５０の円筒部５２に対して回転自在に支持される。

＜ベアリング押え用フランジ付円筒部材の構成＞
ベアリング押え用フランジ付円筒部材７０は、軸受部１２０の各軸受の外径と同一の外径を有し、かつ、フランジ付円筒部材６０の円筒部６１の内径と同じ直径の外径を有する円筒部７１と、当該円筒部７１の奥側（矢印ｆ方向）の端部に当該円筒部７１と一体形成されたフランジ部７２とを備えている。

ベアリング押え用フランジ付円筒部材７０は、フランジ付円筒部材６０のフランジ部６２の奥側（矢印ｆ方向）の面６２ａと、フランジ部７２の手前側（矢印ｅ方向）の面７２ａとが当接するように、円筒部６１に円筒部７１が嵌合されて固定される。すなわち、ベアリング押え用フランジ付円筒部材７０はフランジ付円筒部材６０と一体化される。この場合、ベアリング押え用フランジ付円筒部材７０の円筒部７１がフランジ付円筒部材６０に取り付けられた軸受部１２０の軸線ｘ方向へのがたつきを規制するベアリング押さえとしての役割を持つ。

＜中空シャフトの構成＞
中空シャフト８０は、全体円筒状の円筒部８１と、当該円筒部８１の軸線ｘ方向の中央よりも僅かに手前側（矢印ｅ側）の位置に、カムディスク５０の円筒部５２よりも僅かに大きな外径のフランジ部８２を備えている。フランジ部８２の外径は、ベアリング押え用フランジ付円筒部材７０の円筒部７１の内径およびフランジ付円筒部材６０の円筒部６１の内径よりも小さく形成されている。

中空シャフト８０の組み込み時、当該中空シャフト８０のフランジ部８２の手前側（矢印ｅ方向）の端面８２ａと、カムディスク５０の円筒部５２の奥側（矢印ｆ方向）の端面５２ａとが当接され、その状態でネジにより両者が一体に固定される。

＜駆動機構の構成＞
図３および図４に示すように、駆動機構９０は、かさ歯車保持部材９１、ラック９２、ピニオン９３、かさ歯車９４、ガイド棒９５、連結ブラケット９６、ホルダ９７、および、ベアリング押さえ９８を備えている。

かさ歯車保持部材９１は、略コ字状の部材からなり、その中央の本体部９１ａ、第１腕部９１ｂ、および、第２腕部９１ｃを備えている。かさ歯車保持部材９１は、本体部９１ａの中央部分において中空シャフト８０と一体に結合されている。本体部９１ａは、中央部分において図示しない貫通穴を有し、中空シャフト８０の円筒部８１の貫通穴と連通している。本体部９１ａの中空シャフト８０と背向する位置には、かさ歯車９４の第２歯車９４ｂが一体に固定されている。第２歯車９４ｂは、貫通穴を有し、本体部９１ａの貫通穴、および、中空シャフト８０の円筒部８１の貫通穴と連通している。

かさ歯車保持部材９１における第１腕部９１ｂの先端部には、貫通穴９１ｂｈ（図４参照。）が形成されており、当該貫通穴９１ｂｈを介してかさ歯車９４の第１歯車９４ａおよびピニオン９３が第１腕部９１ｂに対して回転自在に軸支されている。第１歯車９４ａとピニオン９３とは一体に連結されている。

かさ歯車保持部材９１における第２腕部９１ｃの略Ｌ字状に折り曲げられた先端部の貫通穴９１ｃｈ（図３参照。）には、ラック９２の長手方向に沿った所定長さのガイド棒９５を挿通および摺動自在に支持している。ガイド棒９５の一方の先端９５ａは、連結ブラケット９６と一体に固定されている。

連結ブラケット９６は、板状の本体９６ａおよび円筒部９６ｔからなり、本体９６ａの中央に貫通穴９６ｈを有している。連結ブラケット９６は、本体９６ａにおける第１腕部９６ｂの先端部において、ラック９２の先端軸９２ａを把持した状態で一体に固定している。また、連結ブラケット９６は、本体９６ａにおける第２腕部９６ｃの先端部においてガイド棒９５の先端９５ａを把持した状態で一体に固定している。すなわち、連結ブラケット９６は、ラック９２およびガイド棒９５と一体化されていることにより、当該ラック９２とピニオン９３とが噛合した状態を維持するように構成されている。連結ブラケット９６の円筒部９６ｔは、ベアリング９９を介してホルダ９７の貫通穴９７ｈに軸支されている。

ホルダ９７は、略Ｌ字状部材であり（図１参照。）、貫通穴９７ｈにベアリング９９を介して連結ブラケット９６の円筒部９６ｔを軸支するとともに、図示しないボールねじのナット部材と一体に固定されている。ベアリング押さえ９８は、連結ブラケット９６の円筒部９６ｔに取り付けられるとともに、ホルダ９７のベアリング９９の軸線ｘ方向へのがたつきを規制する。

このような構成の駆動機構９０は、図示しないボールねじのナット部材に連結されたホルダ９７が軸線ｘ方向に沿って移動することに伴って、連結ブラケット９６およびラック９２がガイド棒９５に沿って移動する。ラック９２の移動に応じて、ピニオン９３が回転し、そのピニオン９３の回転とともにかさ歯車９４の第１歯車９４ａの回転が第２歯車９４ｂに伝達される。

この場合、駆動機構９０が奥側（矢印ｆ方向）または手前側（矢印ｅ方向）に移動すると、かさ歯車９４の第２歯車９４ｂが回転するので、中空シャフト８０を手前側（矢印ｅ方向）から視て時計回り方向（ＣＷ方向）、または、反時計回り方向（ＣＣＷ方向）に回転させる。

また、駆動機構９０は、ベアリング９９を介して連結ブラケット９６をホルダ９７に回転自在に軸支しているので、プーリ４０がベルトを介して連続回転された場合でも、当該プーリ４０から連結ブラケット９６までの部分を一体として回転させることが可能となる。

＜ハンド基部、ガイドベース、および、カムディスクの係合状態＞
このような構成の電動ハンド装置１において、水平ハンド基部１０、垂直ハンド基部２０、ガイドベース３０、および、カムディスク５０との間の係合状態について図８を用いて説明する。ただし、図８は、説明の便宜上、水平ハンド基部１０、垂直ハンド基部２０、ガイドベース３０、および、カムディスク５０だけを図示しており、本来存在するプーリ４０については便宜上図示していない。

図８に示すように、電動ハンド装置１が組み立てられた状態において、右側ハンド基部１２のカムフォロア１２ｐは、ガイドベース３０の右側直線ガイド溝３３を貫通し、カムディスク５０のカム溝５３に係合される。左側ハンド基部１１のカムフォロア１１ｐは、ガイドベース３０の左側直線ガイド溝３２（図６参照。）を貫通し、カムディスク５０のカム溝５５に係合される。

また、電動ハンド装置１が組み立てられた状態においては、上側ハンド基部２１のカムフォロア２１ｐがガイドベース３０の上側直線ガイド溝３４を貫通し、カムディスク５０のカム溝５６に係合される。同様に、下側ハンド基部２２のカムフォロア２２ｐがガイドベース３０の下側直線ガイド溝３５（図６参照。）を貫通し、カムディスク５０のカム溝５４に係合される。

＜動作および効果＞
上述のような構成の電動ハンド装置１における動作および効果を説明する。図８および図９に示すように、当初の状態においては、例えば、右側ハンド基部１２のカムフォロア１２ｐがガイドベース３０の右側直線ガイド溝３３の外周側端部に位置付けられているとともに、左側ハンド基部１１のカムフォロア１１ｐがガイドベース３０の左側直線ガイド溝３２の外周側端部に位置付けられている。

このとき、上側ハンド基部２１のカムフォロア２１ｐはガイドベース３０の上側直線ガイド溝３４の内周側端部に位置付けられているとともに、下側ハンド基部２２のカムフォロア２２ｐはガイドベース３０の下側直線ガイド溝３５の内周側端部に位置付けられている。

すなわち、図１０に示すように、電動ハンド装置１は、左側ハンド基部１１および右側ハンド基部１２が水平方向（矢印ａｂ方向）において互いに最も離間した位置（以下、これを「離間位置」ともいう。）に位置付けられるとともに、上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２が垂直方向（矢印ｃｄ方向）において互いに最も近接した位置（以下、これを「近接位置」ともいう。）に位置付けられる。

この状態において、電動ハンド装置１は、駆動機構９０のホルダ９７をボールねじにより手前側（矢印ｅ方向）から奥側（矢印ｆ方向）へ移動すると、図１１に示すように、中空シャフト８０と一体となったカムディスク５０が手前側（矢印ｅ方向）から視て時計周り方向（ＣＷ）へ回転する。

この場合、カムディスク５０の時計回り方向（ＣＷ）への回転に応じて、右側ハンド基部１２のカムフォロア１２ｐがガイドベース３０の右側直線ガイド溝３３の外周側端部から内周側端部へ向かって移動するとともに、左側ハンド基部１１のカムフォロア１１ｐがガイドベース３０の左側直線ガイド溝３２の外周側端部から内周側端部へ向かって移動する。

同時に、上側ハンド基部２１のカムフォロア２１ｐがガイドベース３０の上側直線ガイド溝３４の内周側端部から外周側端部へ向かって移動するとともに、下側ハンド基部２２のカムフォロア２２ｐがガイドベース３０の下側直線ガイド溝３５の内周側端部から外周側端部へ向かって移動する。

この時点で、図１１に示すように、左側ハンド基部１１および右側ハンド基部１２は、離間位置と近接位置との中間地点（以下、これを「中間位置」ともいう。）に位置し、かつ、上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２においても中間位置に位置する。

その後、カムディスク５０の更なる回転により、図１２に示すように、右側ハンド基部１２のカムフォロア１２ｐがガイドベース３０の右側直線ガイド溝３３の内周側端部に位置付けられるとともに、左側ハンド基部１１のカムフォロア１１ｐがガイドベース３０の左側直線ガイド溝３２の内周側端部に位置付けられる。

同時に、上側ハンド基部２１のカムフォロア２１ｐがガイドベース３０の上側直線ガイド溝３４の外周側端部に位置付けられるとともに、下側ハンド基部２２のカムフォロア２２ｐがガイドベース３０の下側直線ガイド溝３５の外周側端部に位置付けられる。

この結果、図１３に示すように、電動ハンド装置１は、左側ハンド基部１１および右側ハンド基部１２が水平方向（矢印ａｂ方向）において互いに最も近接した近接位置に位置付けられるとともに、上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２が垂直方向（矢印ｃｄ方向）において互いに最も離間した離間位置に位置付けられる。

次に、電動ハンド装置１の駆動機構９０のホルダ９７がモータを介してボールねじ（図示せず）により手前側（矢印ｅ方向）に移動されると、ホルダ９７の移動に応じて中空シャフト８０が先ほどとは逆の反時計回り方向（ＣＣＷ）へ回転するので、上述の説明とは逆の動作が行われる。

これにより電動ハンド装置１は、左側ハンド基部１１および右側ハンド基部１２が水平方向（矢印ａｂ方向）において互いに最も離間した離間位置に位置付けられるとともに、上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２が垂直方向（矢印ｃｄ方向）において互いに最も近接した近接位置に位置付けられ、元の状態（図１０）に戻る。

このように電動ハンド装置１は、駆動機構９０のホルダ９７に対する直線運動をかさ歯車９４により中空シャフト８０およびカムディスク５０の回転運動に変換し、当該カムディスク５０を時計回り方向（ＣＷ）または反時計回り方向（ＣＣＷ）へ回転させることができる。

これにより、電動ハンド装置１は、左側ハンド基部１１および右側ハンド基部１２を互いに近接する方向に移動させると同時に、上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２を互いに離間する方向に移動させることができる。また、電動ハンド装置１は、左側ハンド基部１１および右側ハンド基部１２を互いに離間する方向に移動させると同時に、上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２を互いに近接する方向に移動させることができる。

すなわち、電動ハンド装置１は、左側ハンド基部１１および右側ハンド基部１２の動きと、それと相反する上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２の動きとをツールチェンジ等を行うことなく同時に実現することができる。したがって、左側ハンド基部１１および右側ハンド基部１２に設ける一対の爪部と、それとは異なるワーク把持間隔およびワーク把持高さに対応した一対の爪部を上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２に設ければ、ツールチェンジ不要なまま、多様な把持動作を実現することができる。

また、電動ハンド装置１は、駆動機構９０により中空シャフト８０を介してカムディスク５０を回転させることにより水平ハンド基部１０および垂直ハンド基部２０を動作させた後、中空シャフト８０を静止させたままプーリ４０を介してガイドベース３０を回転させれば、水平ハンド基部１０および垂直ハンド基部２０の動作を停止させた状態で（例えば、ワーク把持状態のまま）、水平ハンド基部１０および垂直ハンド基部２０を無限に回転することができる。

ここで、電動ハンド装置１は、ガイドベース３０の円筒状軸部３１の貫通孔３１ｈ、および、カムディスク５０の円筒部５２の貫通孔５２ｈ、フランジ付円筒部材６０の円筒部６１、中空シャフト８０の円筒部８１、および、駆動機構９０のかさ歯車保持部材９１、かさ歯車９４の第２歯車９４ｂ、かさ歯車保持部材９６、ホルダ９７の各貫通穴に各種の配線を通すことが可能である。これにより、電動ハンド装置１は、プーリ４０を介してガイドベース３０を時計回り方向（ＣＷ）または反時計回り方向（ＣＣＷ）に連続回転し、水平ハンド基部１０および垂直ハンド基部２０を無限に回転した場合であっても、配線が絡み付いて切断されてしまうような事態を予め防止することができる。

さらに、電動ハンド装置１のカムディスク５０における４個のカム溝５３〜５６は、全て同じ曲率および同じ溝長に形成されている。したがって、右側ハンド基部１２、左側ハンド基部１１、上側ハンド基部２１、下側ハンド基部２２のカムフォロア１２ｐ、１１ｐ、２１ｐ、２２ｐとカムディスク５０における４個のカム溝５３〜５６との組み合わせが規制されることなく自由となるため、電動ハンド装置１を容易に組み立てることができる。

＜他の実施の形態＞
なお、上述した実施の形態においては、４個のカム溝５３〜５６を全て同じ曲率および同じ溝長に形成したカムディスク５０を用いるようにした場合について述べた。しかしながら、本発明はこれに限らず、図１４に示すように、上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２に対応するカム溝５６Ｌ、５４Ｌが設けられたカムディスク５０Ｌ、および、上側直線ガイド溝３４Ｌ、下側直線ガイド溝３５Ｌが設けられたガイドベース３０Ｌを用いるようにしてもよい。

この場合、カム溝５６Ｌ、５４Ｌは、カム溝５３、５５よりも長く形成されており、右側ハンド基部１２よび左側ハンド基部１１のストロークは、上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２のストロークよりも短くなる。したがって、仕事量として考えると、上側ハンド基部２１および下側ハンド基部２２を介してワークを把持する際の把持力を、右側ハンド基部１２よび左側ハンド基部１２を介してワークを把持する際の把持力よりも強くすることができる。すなわち、カム溝５３〜５６の溝長を変えることにより、水平方向の把持力、垂直方向の把持力を自在に変更することも可能となる。

また、上述した実施の形態においては、４個のカム溝５３〜５６を設けたカムディスク５０を用いるようにした場合について述べた。しかしながら、本発明はこれに限らず、例えば、下側ハンド基部２２が不要な場合、図１５に示すように、カム溝５３、５５、５６だけを設けたカムディスク５０Ｓを用いるようにすればよく、また、下側ハンド基部２２および左側ハンド基部１１が不要な場合、カム溝５３、５６だけを設けたカムディスク（図示せず）を用いるようにすればよい。

また、本発明の実施の形態においては、電動ハンド装置１に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題および効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的仕様態様によって適宜変更され得る。

１……電動ハンド装置、１０……水平ハンド基部、１１……左側ハンド基部（第１ハンド基部）、１１ａ、１２ａ、２１ａ、２２ａ……ガイドブロック、１１ｂ、１２ｂ、２１ｂ、２２ｂ……トラックレール、１１ｃ、１２ｃ、２１ｃ、２２ｃ……スライドユニット、１１ｄ、１２ｄ、２１ｄ、２２ｄ……スライドブロック、１１ｐ、１２ｐ、２１ｐ、２２ｐ……カムフォロア、１２……右側ハンド基部（第１ハンド基部）、２０……垂直ハンド基部、２１……上側ハンド基部（第２ハンド基部）、２２……下側ハンド基部（第２ハンド基部）、３０……ガイドベース（支持部材）、３０ａ……露出面、３１……円筒状軸部、３１ｈ、５１ｈ、５２ｈ……貫通孔、３２……左側直線ガイド溝、３３……右側直線ガイド溝、３４……上側直線ガイド溝、３５……下側直線ガイド溝、４０……プーリ、５０……カムディスク、５１……円盤部、５１ａ……円盤面、５２、６１、７１、８１、９１……円筒部、５３〜５６……カム溝、６０……フランジ付円筒部材、６２、７２、８２、９２……フランジ部、７０……ベアリング押え用フランジ付円筒部材、８０……中空シャフト、８３、８４……円筒カム溝、９０……駆動機構、９１……かさ歯車保持部材、９２……ラック、９３……ピニオン、９４……かさ歯車、９５……ガイド棒、９６……連結ブラケット、９７……ホルダ、９８……ベアリング押さえ、１１０、１２０……軸受部。

Claims (4)

1. ピン状のカムフォロアと一体に形成され、レールに沿って直線的に移動する第１ハンド基部と、
   ピン状のカムフォロアと一体に形成され、前記第１ハンド基部が移動する移動方向と垂直な垂直方向へレールに沿って直線的に移動する第２ハンド基部と、
   直線の溝状に形成され、前記第１ハンド基部の前記カムフォロアが貫通した状態で係合される第１直線ガイド溝と、前記第１直線ガイド溝と垂直な垂直方向へ直線の溝状に形成され、前記第２ハンド基部の前記カムフォロアが貫通した状態で係合される第２直線ガイド溝とを有するとともに、前記第１ハンド基部のレールおよび前記第２ハンド基部のレールをそれぞれ支持する支持部材と、
   前記第１直線ガイド溝を貫通した前記第１ハンド基部の前記カムフォロアが係合した状態で前記第１ハンド基部を移動させる弧状溝からなる第１カム溝、および、前記第２直線ガイド溝を貫通した前記第２ハンド基部の前記カムフォロアが係合した状態で前記第１ハンド基部とは逆方向に前記第２ハンド基部を移動させる弧状溝からなる第２カム溝が形成されたカムディスクと、
   前記カムディスクを正逆回転させる駆動機構と
   を備え、
   前記第１カム溝と前記第２カム溝とは、前記カムディスクの回転中心側の端部から外周側の端部に向かうにしたがって、互いに離れるように延びているか、又は、互いに近づくように延びていることを特徴とする電動ハンド装置。
2. ピン状のカムフォロアと一体に形成され、レールに沿って直線的に移動する第１ハンド基部と、
   ピン状のカムフォロアと一体に形成され、前記第１ハンド基部が移動する移動方向と垂直な垂直方向へレールに沿って直線的に移動する第２ハンド基部と、
   直線の溝状に形成され、前記第１ハンド基部の前記カムフォロアが貫通した状態で係合される第１直線ガイド溝と、前記第１直線ガイド溝と垂直な垂直方向へ直線の溝状に形成され、前記第２ハンド基部の前記カムフォロアが貫通した状態で係合される第２直線ガイド溝とを有するとともに、前記第１ハンド基部のレールおよび前記第２ハンド基部のレールをそれぞれ支持する支持部材と、
   前記第１直線ガイド溝を貫通した前記第１ハンド基部の前記カムフォロアが係合した状態で前記第１ハンド基部を移動させる弧状溝からなる第１カム溝、および、前記第２直線ガイド溝を貫通した前記第２ハンド基部の前記カムフォロアが係合した状態で前記第１ハンド基部とは逆方向に前記第２ハンド基部を移動させる弧状溝からなる第２カム溝が形成されたカムディスクと、
   前記カムディスクを正逆回転させる駆動機構と
   を備え、
   前記支持部材は、プーリを介して回転機構に連結され、当該回転機構により連続回転され、
   前記駆動機構は、ラックと一体に形成された連結ブラケットと、ピニオンを軸支する歯車保持部材と、前記連結ブラケットを回転自在に軸支するホルダと、を備え、前記連結ブラケットと前記歯車保持部材とを軸線方向に沿って相対移動させることで前記カムディスクを正逆回転させるように構成され、
   前記プーリと前記連結ブラケットと前記歯車保持部材とが一体に回転可能となっている
   ことを特徴とする電動ハンド装置。
3. 前記支持部材は、
   当該支持部材の中心に設けられた貫通孔を有し、
   前記カムディスクは、
   当該カムディスクの中心に設けられた貫通孔と、
   前記カムディスクの前記貫通孔と連通するように固定された円筒部とを有し、
   前記支持部材の貫通孔と、前記カムディスクの貫通孔とが連通される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動ハンド装置。
4. 前記第２カム溝は、前記第１カム溝よりも長く形成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の電動ハンド装置。

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