JP7269679B2 - 電動グリッパ - Google Patents

Description

本発明は、把持装置に関し、具体的には、自動化生産ラインにおいて物品を把持するための電動グリッパに関する。

製造業の自動化技術の発展につれて、自動化搬送機構の重要性がより一層注目されつつある。電動グリッパは、その１つである。

特許文献１には、従来の電動グリッパが記載されている。

従来の電動グリッパは、ハウジングと、ハウジング内に設けられている駆動装置と、駆動装置に取り付けられて駆動装置の作動により回転可能なウォームと、それぞれ該ウォームと噛み合っていてウォームの回転につれて回転することができる一対の歯車と、それぞれ一端が対応する歯車の中心軸と連接する一方、他端がハウジングの外側へ延伸するように構成され、且つ一対の歯車の回転につれて互いに接近したり離れたりするように揺動することができる一対の把持アームと、を具えている。

中国特許出願公開第１０９７９４９２８号明細書

しかしながら、上記のような従来の電動グリッパは、物品をしっかり把持することができるが、一対の把持アームが解放状態となるように操作されると、幅がハウジングの幅よりも大きくなるように展開するので、比較的に大きな作業空間が必要となる。そこで、工場の空間利用性を損なう恐れがある。

よって、本発明は上記問題点に鑑みて、上記欠点を解決できる電動グリッパを提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は以下の電動グリッパを提供する。

即ち、物品を把持するための電動グリッパであって、
少なくとも第１の方向のいずれか一方に向かう開口があるように構成されていると共に内に取り付け空間を画成しているハウジング、それぞれ前記取り付け空間内にあって前記ハウジングに取り付けられている駆動ユニットと一対の伝動構成と案内手段、及び一対の把持手段、を備えており、
前記駆動ユニットは、前記ハウジングに接続されているモータと、前記モータに取り付けられて前記モータから前記第１の方向における前記ハウジングの前記開口の方へ延伸していると共に、前記モータに駆動されることによって自らの中心軸を回転軸線として回転することができるウォームと、を具えており、
前記一対の伝動構成は、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って間隔をあけて互いに対向するように並列されており、それぞれの一部分が前記ウォームと噛み合うと共に他の一部分が前記ハウジングに枢接されている上、前記モータを駆動して前記ウォームを回転させることによって前記ハウジングに対して所定の揺動方向に沿って揺動することができるように構成されており、且つ、
それぞれが、前記第１の方向と前記第２の方向との両方と直交する第３の方向に沿って突出していて前記ハウジングに枢接している部分である枢接部と、前記枢接部の反対側にあって前記ウォームと噛み合うための複数の歯があるように構成されている噛み合い部と、前記枢接部及び前記噛み合い部を一体的に接続している連接部と、前記連接部に弧状となるように形成されていると共に両端がそれぞれ第１の端及び第２の端となるガイド溝と、を具えており、
前記案内手段は、前記モータの前記第１の方向に沿う反対側にある前記ハウジングの開口に近い箇所に、前記一対の伝動構成に対応し、且つ前記第２の方向に沿って延伸するように配置されている少なくとも１つのレール部を具えており、
前記一対の把持手段は、それぞれ対応する前記伝動構成と繋がっていると共に前記レール部に移動可能に配置されている上、前記一対の伝動構成の前記ハウジングに対する揺動により前記レール部に沿って互いに接近する把持位置と離間する解放位置との間に移動することができるように構成されており、且つ、
それぞれが、前記物品を把持するためのものであり且つ一部が前記ハウジングの開口から突出していると共に他の一部が前記取り付け空間内にあって前記レール部に移動可能に繋がっている把持部と、前記把持部から対応する前記伝動構成の方へ延伸しているアーム部と、前記アーム部から前記第３の方向に沿って突出していて、対応する前記伝動構成の前記ガイド溝に嵌め込まれ、対応する前記伝動構成が揺動することにより前記ガイド溝に案内されて移動できるように配置されている案内突起と、を具えており、
また、前記一対の把持手段が前記把持位置に来るように操作すると、各前記把持手段の前記案内突起が対応する前記伝動構成における前記ガイド溝の前記第２の端に近づくようになる一方、前記一対の把持手段が前記解放位置に来るように操作すると、各前記把持手段の前記案内突起が対応する前記伝動構成における前記ガイド溝の前記第１の端に近づくようになるように構成されている、電動グリッパを提供する。

本発明に係る電動グリッパによれば、一対の把持手段が、ガイド溝を有する伝動構成を介して、案内手段のレール部に沿って案内されて互いに接近したり離れたりするように移動することによって、物品を解放する解放状態にあっても、従来のようにハウジングの外側へ延伸することなく、ハウジングの幅の範囲内にて物品に対して把持または解放を行うことができるので、自動化生産ラインにおいて空間利用性や操作性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る電動グリッパの構成が示される斜視図である。 図１におけるＩＩ－ＩＩ線に沿った断面が示される断面図である。 該実施形態の電動グリッパの構成が示される一部斜視図である。 該実施形態の電動グリッパの構成が示される分解斜視図である。 該実施形態の電動グリッパの把持状態を説明する一部側面図である。 該実施形態の電動グリッパの解放状態を説明する一部側面図である。

本発明に係る電動グリッパ１００は、例えば、電子製品を組み立てる自動化生産ラインにおいて、加工用工具や加工対象物を搬送するための搬送装置用スライダまたはロボットアームの先端部に装着され、物品を把持するためのものである。

以下、本発明に係る電動グリッパ１００について図面を参照して説明する。

図１～図４を参照して本発明に係る電動グリッパ１００の実施形態の構成を説明する。ここで、図１は本発明の一実施形態に係る電動グリッパ１００の構成が示される斜視図であり、図２は図１におけるＩＩ－ＩＩ線に沿った断面が示される断面図であり、図３は該実施形態の電動グリッパ１００の構成が示される一部斜視図であり、また、図４は該実施形態の電動グリッパ１００の構成が示される分解斜視図である。

本発明に係る電動グリッパ１００は、図１～図３に示されるように、ハウジング１と、駆動ユニット２と、一対の伝動構成３と、案内手段４と、一対の把持手段５と、を備えている。

ハウジング１は、図１及び図２に示されるように、少なくとも第１の方向Ｄ１のいずれか一方に向かう開口があるように構成されていると共に、内に取り付け空間Ｓを画成している。

駆動ユニット２は、図２～図４に示されるように、取り付け空間Ｓ内にあってハウジング１に取り付けられており、且つハウジング１に接続されているモータ２２と、モータ２２に取り付けられてモータ２２から第１の方向Ｄ１におけるハウジング１の開口の方へ延伸していると共に、モータ２２に駆動されることによって自らの中心軸を回転軸線として回転することができるウォーム２１と、を具えている。ここで、該回転軸線は、駆動軸線Ｌ（図２及び図３を参照）と定義されている。

一対の伝動構成３は、図１～図４に示されるように、取り付け空間Ｓ内にあってハウジング１に取り付けられている上に、第１の方向Ｄ１と直交する第２の方向Ｄ２に沿って間隔をあけて互いに対向するように並列されており、且つそれぞれの一部分がウォーム２１と噛み合うと共に他の一部分がハウジング１に枢接されている上、モータ２２を駆動してウォーム２１を回転させることによってハウジング１に対して所定の揺動方向に沿って揺動することができるように構成されている。

より詳しくは、各伝動構成３は、図２～図４に示されるように、第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２との両方と直交する第３の方向Ｄ３に沿って突出していてハウジング１に枢接している部分である枢接部３１１と、枢接部３１１の反対側にあってウォーム２１と噛み合うための複数の歯があるように構成されている噛み合い部３１２と、枢接部３１１及び噛み合い部３１２を一体的に接続している連接部３１３と、連接部３１３に弧状となって所定の長さを有するように形成されていると共に両端がそれぞれ第１の端３１５及び第２の端３１６となるガイド溝３１４と、を具えている。

具体的に、ガイド溝３１４においては、図３及び図４に示されるように、モータ２２の方に向かう一端が第２の端３１６となり、これに対し、その反対側にある他端が第１の端３１５となる。なお、本実施形態では、該ガイド溝３１４は、図３に示されるように、連接部３１３を貫通するように形成されているが、それに限定されず、他の実施形態において連接部３１３を貫通しない凹溝となってもよい。

より詳しく言うと、図３及び図４に示されるように、該ガイド溝３１４は、噛み合い部３１２に向かう側が凸側となり、枢接部３１１に向かう側が凹側となる。また、該ガイド溝３１４の第１の端３１５は、後述する案内手段４に対して第２の端３１６よりも接近している。更に、第１の端３１５の枢接部３１１からの距離が、第１の端３１５の噛み合い部３１２からの距離よりも小さい一方、第２の端３１６の枢接部３１１からの距離が、第２の端３１６の噛み合い部３１２からの距離よりも大きく形成されている。 枢接部３１１は、駆動軸線Ｌと直交しながら第３の方向Ｄ３に沿って延伸している枢軸線Ｒ（図３を参照）を回転軸線として回転することができる。また、該枢接部３１１の中心軸は、枢軸線Ｒと重なっている。

更に、該一対の伝動構成３は、図３及び図４に示されるように、第３の方向Ｄ３から見ると、いずれも、噛み合い部３１２から枢接部３１１に向かって幅狭となる略扇形に形成されたものである。且つ、噛み合い部３１２は、図３及び図４に示されるように、上記した扇形の幅広部分にある円弧縁に沿って形成されている。

該各伝動構成３は、扇形に形成されているので、例えば伝動構成３を円形や半円形に形成するよりもハウジング１のサイズを小型化することができる。

案内手段４は、図１～図４に示されるように、取り付け空間Ｓ内にあってハウジング１に取り付けられており、且つ２つのレール部４１と、複数のボール４２と、を具えている。

２つのレール部４１は、図１～図４に示されるように、いずれも、モータ２２の第１の方向Ｄ１に沿う反対側（即ちモータ２２に対してウォーム２１が延伸する側）にあるハウジング１の開口に近い箇所に、一対の伝動構成３に対応し、且つ第２の方向Ｄ２に沿って延伸する直線状となるように配置構成されている。

また、該２つのレール部４１は、図２～図４に示されるように、第２の方向Ｄ２に沿って延伸していて第３の方向Ｄ３に沿って互いに間が隔たるように並列されており、且つ第２の方向Ｄ２から見た断面が半円形状となっていて開口が向かい合っているボール転走溝部４１１がそれぞれ形成されている。

一対の把持手段５は、図１～図４に示されるように、それぞれ対応する伝動構成３と繋がっていると共にレール部４１に移動可能に配置されている上、一対の伝動構成３のハウジング１に対する揺動によりレール部４１に沿って互いに接近する把持位置と離間する解放位置との間に移動することができるように構成されている。

また、各把持手段５は、図１～図４に示されるように、物品を把持するためのものであり且つ一部がハウジング１の開口から突出していると共に他の一部が取り付け空間Ｓ内にあってレール部４１に移動可能に繋がっている把持部５１１と、把持部５１１から対応する伝動構成３の方へ延伸しているアーム部５１２と、アーム部５１２から第３の方向Ｄ３に沿って突出していて、対応する伝動構成３のガイド溝３１４に嵌め込まれ、対応する伝動構成３が揺動することによりガイド溝３１４に案内されて移動できるように配置されている案内突起５１３と、を具えている。

案内突起５１３については、図３に示されるように、中心軸が各伝動構成３の枢接部３１１の中心軸（即ち、枢軸線Ｒ）と同一平面にある。ここで、当該平面とは、第２の方向Ｄ２及び第３の方向Ｄ３に沿った平面を指す。また、該案内突起５１３は、該各伝動構成３のガイド溝３１４の長さの範囲内のみに移動することが制限されるので、該各伝動構成３がどのように揺動してもその噛み合い部３１２がウォーム２１から離れないことを保証することができる。

更に、ガイド溝３１４と案内突起５１３とにより、該一対の把持手段５が把持位置と解放位置との間に移動するとき、各伝動構成３の最大揺動角度が９０°を超えないように設定されている。これによって、各伝動構成３がハウジング１の取り付け空間Ｓ内において揺動することを確保することができ、ハウジング１から突出して外側の空間を占用することが発生しない。

複数のボール４２は、図２～図４に示されるように、ボール転走溝部４１１内で転送することができる上に、各把持手段５の把持部５１１と２つのレール部４１との間に嵌め込まれるようにそれぞれ配置されたものである。

各把持手段５の把持部５１１と２つのレール部４１との間に当該複数のボール４２を設置することにより、各把持手段５がレール部４１に沿ってよりスムーズに移動することができるので、把持手段５及びレール部４１の使用寿命を延ばすことができる。

なお、本実施形態では、案内手段４においては、レール部４１が２つあって複数のボール４２により各把持手段５の第２の方向Ｄ２に沿う移動を案内するが、ここでそれに限定されず、他の実施形態において例えばレール部４１が１つあって他の方式を採用して各把持手段５の移動を案内してもよい。

図５及び図６を参照して該実施形態の電動グリッパ１００の作動状態を説明する。ここで、図５は該実施形態の電動グリッパ１００の把持状態を説明する一部側面図であり、また、図６は該実施形態の電動グリッパ１００の解放状態を説明する一部側面図である。

物品を把持しようとする場合、駆動ユニット２のモータ２２を駆動してウォーム２１を回転させることによって、噛み合い部３１２を介して伝動構成３に対して案内手段４の方へ向かって揺動する動力を伝達するように操作すると、図５に示されるように、各把持手段５の案内突起５１３が対応する伝動構成３におけるガイド溝３１４の第２の端３１６に近づくようになると共に、一対の把持手段５が把持位置に来るようになる。この場合、当該一対の把持手段５の把持部５１１が互いに接近して物品を把持することができ、且つ搬送装置用スライダやロボットアーム（図示しない）の作動で当該物品を目的地へ搬送することができる。

それに対して、物品を解放しようとする場合、駆動ユニット２のモータ２２を駆動してウォーム２１を回転させることによって、噛み合い部３１２を介して伝動構成３に対してモータ２２の方へ向かって揺動する動力を伝達するように操作すると、図６に示されるように、各把持手段５の案内突起５１３が対応する伝動構成３におけるガイド溝３１４の第１の端３１５に近づくようになると共に、一対の把持手段５が解放位置に来るようになる。この場合、当該一対の把持手段５が互いに離間して物品を解放して目的地に放置することができる。

ここで、該一対の把持手段５が把持位置と解放位置との間に移動している際に、図５及び図６に示されるように、各把持手段５の案内突起５１３の第３の方向Ｄ３に沿った中心軸が、常に各伝動構成３の枢接部３１１の中心軸（即ち、枢軸線Ｒ）と同一平面（即ち、上記した平面）にある。よって、該一対の把持手段５が把持状態（図５を参照）と解放状態（図６を参照）との間に切り替えられる際に、各把持手段５の案内突起５１３が、対応する伝動構成３のガイド溝３１４及び案内手段４のレール部４１による案内を介して、第２の方向Ｄ２にのみ移動することが可能となる。

総括すると、本発明に係る電動グリッパ１００によれば、一対の把持手段５が、ガイド溝３１４を有する伝動構成３を介して、案内手段４のレール部４１に沿って案内されて互いに接近したり離れたりするように移動することによって、物品を解放する解放状態にあっても、従来のようにハウジング１の外側へ延伸することなく、ハウジング１の幅の範囲内にて物品に対して把持または解放を行うことができるので、自動化生産ラインにおいて空間利用性や操作性を向上させることができる。

上記においては、本発明の全体的な理解を促すべく、多くの具体的な詳細が示された。しかしながら、当業者であれば、一またはそれ以上の他の実施形態が具体的な詳細を示さなくとも実施され得ることが明らかである。

以上、本発明の好ましい実施形態及び変化例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、最も広い解釈の精神及び範囲内に含まれる様々な構成として、全ての修飾及び均等な構成を包含するものとする。

本発明の電動グリッパによれば、自動化生産ラインにおいて空間利用性や操作性を飛躍的に向上させるという利点がある。そのため、産業上の利用可能性がある。

１００ 電動グリッパ
１ ハウジング
２ 駆動ユニット
２１ ウォーム
２２ モータ
３ 伝動構成
３１１ 枢接部
３１２ 噛み合い部
３１３ 連続部
３１４ ガイド溝
３１５ 第１の端
３１６ 第２の端
４ 案内手段
４１ レール部
４１１ ボール転走溝部
４２ ボール
５ 把持手段
５１１ 把持部
５１２ アーム部
５１３ 案内突起
Ｌ 駆動軸線
Ｒ 枢軸線
Ｓ 取り付け空間
Ｄ１ 第１の方向
Ｄ２ 第２の方向
Ｄ３ 第３の方向

Claims (6)

1. 物品を把持するための電動グリッパであって、
   少なくとも第１の方向のいずれか一方に向かう開口があるように構成されていると共に内に取り付け空間を画成しているハウジング、それぞれ前記取り付け空間内にあって前記ハウジングに取り付けられている駆動ユニットと一対の伝動構成と案内手段、及び一対の把持手段、を備えており、
   前記駆動ユニットは、前記ハウジングに接続されているモータと、前記モータに取り付けられて前記モータから前記第１の方向における前記ハウジングの前記開口の方へ延伸していると共に、前記モータに駆動されることによって自らの中心軸を回転軸線として回転することができるウォームと、を具えており、
   前記一対の伝動構成は、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って間隔をあけて互いに対向するように並列されており、それぞれの一部分が前記ウォームと噛み合うと共に他の一部分が前記ハウジングに枢接されている上、前記モータを駆動して前記ウォームを回転させることによって前記ハウジングに対して所定の揺動方向に沿って揺動することができるように構成されており、且つ、
   それぞれが、前記第１の方向と前記第２の方向との両方と直交する第３の方向に沿って突出していて前記ハウジングに枢接している部分である枢接部と、前記枢接部の反対側にあって前記ウォームと噛み合うための複数の歯があるように構成されている噛み合い部と、前記枢接部及び前記噛み合い部を一体的に接続している連接部と、前記連接部に弧状となるように形成されていると共に両端がそれぞれ第１の端及び第２の端となるガイド溝と、を具えており、
   前記案内手段は、前記モータの前記第１の方向に沿う反対側にある前記ハウジングの開口に近い箇所に、前記一対の伝動構成に対応し、且つ前記第２の方向に沿って延伸するように配置されている少なくとも１つのレール部を具えており、
   前記一対の把持手段は、それぞれ対応する前記伝動構成と繋がっていると共に前記レール部に移動可能に配置されている上、前記一対の伝動構成の前記ハウジングに対する揺動により前記レール部に沿って互いに接近する把持位置と離間する解放位置との間に移動することができるように構成されており、且つ、
   それぞれが、前記物品を把持するためのものであり且つ一部が前記ハウジングの開口から突出していると共に他の一部が前記取り付け空間内にあって前記レール部に移動可能に繋がっている把持部と、前記把持部から対応する前記伝動構成の方へ延伸しているアーム部と、前記アーム部から前記第３の方向に沿って突出していて、対応する前記伝動構成の前記ガイド溝に嵌め込まれ、対応する前記伝動構成が揺動することにより前記ガイド溝に案内されて移動できるように配置されている案内突起と、を具えており、
   また、前記一対の把持手段が前記把持位置に来るように操作すると、各前記把持手段の前記案内突起が対応する前記伝動構成における前記ガイド溝の前記第２の端に近づくようになる一方、前記一対の把持手段が前記解放位置に来るように操作すると、各前記把持手段の前記案内突起が対応する前記伝動構成における前記ガイド溝の前記第１の端に近づくようになるように構成されており、
   前記一対の伝動構成は、いずれも、前記噛み合い部から前記枢接部に向かって幅狭となる略扇形に形成されたものであり、
   また、前記噛み合い部は、前記扇形の幅広部分にある円弧縁に沿って形成されている、
   ことを特徴とする電動グリッパ。
2. 前記ウォームの前記回転軸線は、前記第１の方向に沿って延伸している駆動軸線となり、
   各前記伝動構成の前記枢接部は、前記駆動軸線と直交しながら前記第３の方向に沿って延伸している枢軸線を回転軸線として回転することができる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動グリッパ。
3. 各前記伝動構成の前記枢接部の中心軸は、前記枢軸線と重なっている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電動グリッパ。
4. 前記案内手段の前記レール部は２つあり、前記２つのレール部は、前記第２の方向に沿って延伸していて前記第３の方向に沿って互いに間が隔たるように並列されており、
   前記案内手段は、各前記把持手段の前記把持部と前記２つのレール部との間に嵌め込まれるようにそれぞれ配置されている複数のボールを更に具えている、
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の電動グリッパ。
5. 前記一対の把持手段が前記把持位置と前記解放位置との間に移動するときの各前記伝動構成の最大揺動角度が９０°に設定されている、
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の電動グリッパ。
6. 前記ガイド溝は、前記噛み合い部に向かう側が凸側となり、前記枢接部に向かう側が凹側となり、
   前記ガイド溝の前記第１の端は、前記案内手段に対して前記第２の端よりも接近しており、
   前記第１の端の前記枢接部からの距離が、前記第１の端の前記噛み合い部からの距離よりも小さい一方、前記第２の端の前記枢接部からの距離が、前記第２の端の前記噛み合い部からの距離よりも大きく形成されている、
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の電動グリッパ。

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