JP7084837B2 - 電動グリッパ装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータを有する駆動部と、ワークを把持するワーク把持部とに分割可能な電動グリッパ装置に関する。

従来、産業用ロボットでワークを把持するにあたっては、ロボットのツール取付部に電動グリッパ装置を取付けて行われている。電動グリッパ装置は、ワークを把持するための爪部材と、この爪部材を駆動するモータとを備えている。１台のロボットで大きさや重量が異なる複数種類のワークを取扱う場合は、以下の２通りの方法が採られている。

第１の方法は、爪部材の形状およびハンドリングする箇所を工夫して対応する。
第２の方法は、例えば特許文献１に記載されているようなロボットハンドチェンジャーを使用する。このロボットハンドチェンジャーは、ロボットハンドのツール取付部に取付けられる本体と、この本体に着脱可能に取付けられたアダプタとによって構成されている。電動グリッパ装置は、このアダプタに取付けられる。

複数種類の電動グリッパ装置のうち、ワークに適合した電動グリッパ装置を選んでロボットハンドチェンジャーによってロボットに取付けるためには、予め全ての電動グリッパ装置にそれぞれアダプタを取付けておく必要がある。ワークの大きさや重量が変わって電動グリッパ装置を交換する場合は、ロボットハンドチェンジャーの本体に既に装着されているアダプタを外し、そのワークに適した電動グリッパ装置を有するアダプタをロボットハンドチェンジャーの本体に取付ける。

特開２０１６－１５９３７７

上述した第１の方法では、爪部材の形状だけでは対応できる範囲が少ないという問題がある。すなわち、電動グリッパ装置で掴む場所やワークの大きさに制約を受けることになる。大型のワークでも把持できるよう爪部材を大きく形成すると、ハンドリング部分の質量が増し、タクトタイムに影響がでる。また、電動グリッパ装置の減速機構は同一の為、把持力の設定範囲の変更は困難である。

第２の方法では、全ての電動グリッパ装置にアダプタを取付ける必要があることと、多くの種類の電動グリッパ装置を用意しておかなければならないこととから、導入コストが高くなってしまう。
また、ツール交換時にモータ電流およびエンコーダ供給電力をＯＦＦしなければならないために、制御装置にリレーを設置する必要がある。このため製造コストが高くなってしまう。さらに、制御装置と電動グリッパ装置の本体とが一体に構成されたものでは、制御装置分のコストがさらに高くなる。

さらに、電動グリッパ装置を交換する際にモータ電源およびエンコーダ電源がＯＦＦされることにより、モータ励磁合わせ、原点復帰などが必要になり、交換に時間を要する。
さらにまた、ロボットハンドチェンジャーの本体とアダプタとの間に電気接点がモータ線およびエンコーダ線分だけ必要になり、コストアップおよび接点部の信頼性が低下する。加えて、電気信号が高周波の場合、ノイズ・接触不良で信頼性が低下する。

本発明の目的は、モータおよび制御装置を交換することなくワークを把持する性能を変えることができる電動グリッパ装置を提供することである。

この目的を達成するために、本発明に係る電動グリッパ装置は、モータおよびこのモータの動力で回転する駆動軸を有し、ロボットのツール取付部に取付けられる駆動部と、前記駆動部に着脱機構を介して前記駆動軸の軸線方向へ着脱可能に取付けられるワーク把持部とを備え、前記ワーク把持部は、前記駆動軸の一端部に前記軸線方向へ分割可能な軸継手を介して連結された従動軸と、渦巻き状のカム溝が形成され、前記従動軸と一体に回転するカム部材と、前記カム溝に移動自在に接触するカムフォロアを有し、前記カム部材の軸線に対して直交する方向へ移動する爪部材とを備え、前記着脱機構は、前記駆動部と前記ワーク把持部とのいずれか一方の部材に突設されて他方の部材のピン孔に嵌合するピンと、前記ピン孔に嵌合した前記ピンを前記他方の部材に選択的に固定する固定機構とを備えているものである。

本発明は、前記電動グリッパ装置において、さらに、前記駆動部に設けられた複数の第１の端子と、前記ワーク把持部に設けられ、前記ワーク把持部が前記駆動部に対して着脱されることにより前記第１の端子に対して接離される複数の第２の端子と、前記複数の第１の端子と前記モータとに接続された制御装置とを備え、前記複数の第２の端子は、前記第１の端子との導通パターンが前記ワーク把持部毎に異なるように構成され、前記制御装置は、前記導通パターンに基づいて前記モータの動作を制御するものであってもよい。

本発明は、前記電動グリッパ装置において、前記着脱機構の前記ピンは、前記駆動部に設けられ、前記固定機構は、前記ピンに対して揺動自在に構成され、揺動に伴って揺動端部が前記ピンに接離するレバーと、前記レバーの揺動端部と前記ピンとに設けられ、前記レバーが揺動方向に往復することにより前記ピンに選択的に係合する係合構造と、前記レバーを前記揺動端部が前記ピンに係合する方向へ付勢するばね部材と、前記カム部材に設けられ、前記レバーを前記ばね部材のばね力に抗して押す押圧子とを備えていてもよい。

本発明は、前記電動グリッパ装置において、前記押圧子は、前記カムフォロアが前記カム溝の一端部または他端部に位置している状態で前記レバーを押す位置に設けられているとともに、前記レバーの揺動端部と前記ピンとの係合が解除される状態で前記レバーと嵌合する嵌合部を有していてもよい。

本発明は、前記電動グリッパ装置において、前記ロボットの前記ツール取付部は、ロボットアームの先端部に固定された本体と、前記本体に着脱可能に取付けられるアダプタとによって構成され、前記駆動部は、前記アダプタに取付けられていてもよい。

本発明に係る電動グリッパ装置においては、大きさや重量などが異なるワークを把持する場合にワーク把持部をワークに適したものと交換することができる。したがって、モータおよび制御装置を交換することなくワークを把持する性能を変えることが可能な電動グリッパ装置を提供することができる。

第１の実施の形態による電動グリッパ装置を示す図である。 電動グリッパ装置の分割状態の正面図である。 着脱機構の取付前の状態を示す断面図である。 着脱機構の取付後の状態を示す断面図である。 カム部材の平面図である。 第２の実施の形態による電動グリッパ装置を示す図である。 電動グリッパ装置の分割状態の正面図である。 電動グリッパ装置の断面図である。 駆動部にワーク把持部が結合された状態を示す断面図である。 レバーの一部とカム部材の嵌合部とを拡大して示す断面図である。 ピンにレバーが係合している状態を示す断面図である。 カム部材の平面図である。 第３の実施の形態による電動グリッパ装置の正面図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る電動グリッパ装置の一実施の形態を図１～図５を参照して詳細に説明する。この実施の形態による電動グリッパ装置は、本願の請求項１および請求項２に記載した発明が適用されたものである。

図１に示す電動グリッパ装置１は、産業用ロボット２のツール取付部３に取付けられるもので、ツール取付部３に取付けられた駆動部４と、この駆動部４に着脱機構５を介して着脱可能に取付けられるワーク把持部６とを備えている。図１（Ａ）は電動グリッパ装置１の平面図、図１（Ｂ）は正面図、図１（Ｃ）は側面図、図１（Ｄ）は底面図である。
駆動部４は、図２に示すように、モータ７およびエンコーダ８などを収容する第１のハウジング１１を有している。図２は、駆動部４およびワーク把持部６の一部を破断して描いてある。

第１のハウジング１１は、箱状に形成されている。第１のハウジング１１の一端部（図２においては上端部）には、ツール取付部３に取付けられる取付座１１ａが設けられている。第１のハウジング１１の他端部には、後述するワーク把持部６を取付けるための第１のフランジ１２が設けられている。この第１のフランジ１２の両端部には、ワーク把持部６を駆動部４に固定するためのピン１３が突設されている。

このピン１３は、後述する着脱機構５の一部を構成するもので、第１のハウジング１１の一端部から他端部を指向する方向と平行に設けられている。このピン１３の構成は後述する。
第１のフランジ１２には、駆動部側コネクタ１４が設けられている。この駆動部側コネクタ１４は、複数の第１の端子１４ａを備えている。これらの第１の端子１４ａは、ワーク把持部６側から接続するように構成されており、ロボット２の図示していない制御部に設けられた電動グリッパ装置用の制御装置１５に接続されている。

モータ７は、回転軸１６を駆動して回転させるもので、この回転軸１６の軸線Ｃがピン１３と平行になる状態で第１のハウジング１１に固定されている。この実施の形態においては、この回転軸１６が本発明でいう「モータの動力で回転する駆動軸」に相当する。このモータ７の動作は制御装置１５によって制御される。
回転軸１６の先端部には、軸継手１７の駆動側半部１７ａが取付けられている。この軸継手１７は、軸線方向に分割可能かつ回転伝達可能に連結される駆動側半部１７ａと、後述するワーク把持部６の従動側半部１７ｂとによって構成されている。

従動側半部１７ｂは、ワーク把持部６の従動軸２１に取付けられている。この実施の形態による駆動側半部１７ａと従動側半部１７ｂは、それぞれ回転方向に繰り返し並ぶ凸部２２と凹部２３とを有している。駆動側半部１７ａの凸部２２が従動側半部１７ｂの凹部２３に嵌合し、駆動側半部１７ａの凹部２３に従動側半部１７ｂの凸部２２が嵌合することにより、駆動側半部１７ａと従動側半部１７ｂとが回転伝達可能に接続される。

ワーク把持部６は、駆動部４の第１のフランジ１２と対向する第２のフランジ２４が一端部に設けられた第２のハウジング２５と、この第２のハウジング２５の他端部にガイドレール２６を介して移動自在に取付けられた第１および第２の爪部材２７，２８と、これらの第１および第２の爪部材２７，２８を駆動するためのカム部材２９などを備えている。このワーク把持部６は、第１および第２の爪部材２７，２８やカム部材２９、ガイドレール２６の構成を変えて複数種類形成されている。このワーク把持部６において、第１および第２の爪部材２７，２８のストロークや移動速度、第１および第２の爪部材２７，２８に生じる把持力などの性能は、他のワーク把持部とは異なる。

ワーク把持部６の第２のフランジ２４は、上述した従動軸２１を軸受３１によって回転自在に支持しているとともに、駆動部４のピン１３が嵌合するピン孔３２を有している。この実施の形態においては、駆動部４が本発明でいう「一方の部材」に相当し、ワーク把持部６が本発明でいう「他方の部材」に相当する。従動軸２１は、第２のフランジ２４を貫通して第２のハウジング２５の中に挿入されており、第２のハウジング２５内に収容された後述するカム部材２９に結合されている。従動軸２１は、カム部材２９に一体に回転するように結合されている。

ピン孔３２は、図３に示すように、両端部の小径部３２ａ，３２ｂと、中央部の大径部３２ｃとから形成されている。
小径部３２ａ，３２ｂは、駆動部４のピン１３の後述する円柱部１３ｂが嵌合する形状に形成されている。大径部３２ｃは、小径部３２ａ，３２ｂより孔径が大きくなるように形成されている。
ピン１３は、駆動部４の第１のフランジ１２に固定された筒状部１３ａと、この筒状部１３ａから突出した円柱部１３ｂとによって形成されている。

このピン１３の中には、ピン１３をワーク把持部６の第２のフランジ２４に選択的に固定する固定機構３３が設けられている。固定機構３３は、円柱部１３ｂの先端部に保持された複数のボール３４と、ピン１３の軸心部に移動自在に嵌合したロッド３５と、ピン１３の筒状部１３ａ内に収容された圧縮コイルばね３６などによって構成されている。この実施の形態において、ワーク把持部６を駆動部４に着脱可能に取付ける着脱機構５は、ピン１３と、ピン孔３２と、固定機構３３などによって構成されている。

ボール３４は、ロッド３５の先端部に設けられた環状溝３７の中に入る後退位置と、円柱部１３ｂの外周部に設けられたストッパー３８によって移動が規制される突出位置との間で移動自在である。図３は、ボール３４が後退位置に位置する状態を示している。
環状溝３７の側壁３７ａは、環状溝３７の開口側に向かうにしたがって溝幅が次第に広くなるように傾斜している。
ロッド３５の基端部には、ばね受け３５ａが設けられている。このばね受け３５ａは、圧縮コイルばね３６によってロッド３５の先端部とは反対方向に付勢されている。

この実施の形態においては、ロッド３５が圧縮コイルばね３６のばね力によって押されて移動することにより、ボール３４が環状溝３７の側壁３７ａによって押されて円柱部１３ｂの外周部側に移動し、突出位置に保持される。この状態でピン１３がピン孔３２に挿入されると、ボール３４がピン孔３２の入口側の小径部３２ａによって押されて環状溝３７の側壁３７ａを押し、ロッド３５が圧縮コイルばね３６のばね力に抗して先端部側に移動する。

この結果、ボール３４が突出位置から移動して円柱部１３ｂ内に収容され、ピン１３が小径部３２ａの中に挿入される。そして、ボール３４がピン孔３２の小径部３２ａから大径部３２ｃに入ると、図４に示すように、環状溝３７の側壁３７ａによって押されて円柱部１３ｂから突出し、突出位置に移動する。大径部３２ｃは、このようにボール３４が突出位置に位置付けられた状態でボール３４と係合するように構成されている。このようにボール３４が大径部３２ｃに係合することによって、ワーク把持部６が駆動部４に取付けられた状態で固定されることになる。

ワーク把持部６を駆動部４から取り外すときは、図４中に二点鎖線で示すように、ロッド３５のばね受けを作業者の指（図示せず）や押圧部材３９によって押し、ボール３４を環状溝３７の側壁３７ａによって押されることがない状態にする。この状態でピン１３がピン孔３２から引き抜かれるようにワーク把持部６を駆動部４から取り外すことができる。

ワーク把持部６のガイドレール２６は、図２に示すように、回転軸１６の軸線Ｃと直交する方向に延びている。このガイドレール２６には、第１の爪部材２７と第２の爪部材２８とが移動自在に装着されている。これらの第１および第２の爪部材２７，２８には、図示してはいないが、ワークを把持するためのフィンガ部材が設けられる。
第１および第２の爪部材２７，２８は、回転軸１６の軸線Ｃと平行に延びる第１および第２のカムフォロア４１，４２を備えている。第１および第２のカムフォロア４１，４２は、それぞれガイドレール２６に形成された長穴４３と、第２のハウジング２５に形成された長穴４４とに通されて第２のハウジング２５内に挿入されており、第２のハウジング２５内のカム部材２９に接続されている。

カム部材２９は、図５および図１２に示すように、円板状に形成されており、軸心部に結合された従動軸２１を介して第２のハウジング２５に回転自在に支持されている。また、このカム部材２９には、渦巻き状の第１および第２のカム溝４５，４６が同芯状に形成されている。これらの第１および第２のカム溝４５，４６は、いわゆるアルキメデスのうず巻線に沿う形状に形成されている。第２のカム溝４６は、第１のカム溝４５に対してカム部材２９の回転方向に１８０°離れた位置に形成されている。

第１のカム溝４５には、第１のカムフォロア４１が移動自在に嵌合し、第２のカム溝４６には、第２のカムフォロア４２が移動自在に嵌合している。このため、カム部材２９が回ることにより、第１および第２の爪部材２７，２８がガイドレール２６に沿ってカム部材２９の軸線（回転軸１６の軸線Ｃ）に対して直交する方向へ移動する。このとき、第１の爪部材２７と第２の爪部材２８は互いに反対方向に移動する。

第２のハウジング２５の一側部であって、駆動部側コネクタ１４と対向する位置には、ワーク把持部側コネクタ５１が設けられている。このワーク把持部側コネクタ５１は、複数の第２の端子５１ａを備えている。これらの第２の端子５１ａは、ワーク把持部６が駆動部４に対して着脱されることにより第１の端子１４ａに対して接離するように構成されている。また、これらの複数の第２の端子５１ａは、第１の端子１４ａとの導通パターンがワーク把持部６毎に異なるように構成されている。

導通パターンは、例えば、複数ずつある第１および第２の端子１４ａ，５１ａのうち、導通状態になる第１および第２の端子１４ａ，５１ａの位置と、非導通状態になる第１および第２の端子１４ａ，５１ａの位置とに基づいて規定することが可能である。導通パターンがワーク把持部６毎に異なることにより、導通パターンに基づいてワーク把持部６を識別することが可能になる。ワーク把持部６毎の導通パターンは、制御装置１５のメモリ５２に記録されており、制御装置１５によって読み出される。制御装置１５のメモリ５２には、導通パターンの他に、ワーク把持部６を制御するためのデータも記録されている。このデータは、個々に性能が異なるワーク把持部６を設計通りに動作させるためのデータである。このデータも制御装置１５によって読み出される。

このように構成された電動グリッパ装置１は、駆動部４がロボット２のツール取付部３に取付けられた状態で使用される。駆動部４には、ワークに適したワーク把持部６が取付けられる。この取付時には、駆動部４のピン１３がワーク把持部６のピン孔３２に挿入されるとともに、従動軸２１に取り付けられている軸継手１７の従動側半部１７ｂが回転軸１６の駆動側半部１７ａに接続される。また、ワーク把持部側コネクタ５１が駆動部側コネクタ１４に接続される。

ワーク把持部６が駆動部４に取付けられると、制御装置１５がワーク把持部６を識別し、このワーク把持部６に適した制御を実施する。また、このときには、制御装置１５が所定の原点復帰動作を行う。電動グリッパ装置１でワークを把持するときは、電動グリッパ装置１がロボット２によってワーク把持位置に移動する。この状態で駆動部４のモータ７が制御装置１５によって制御されて動作すると、回転軸１６の回転が軸継手１７を介して従動軸２１およびカム部材２９に伝達される。そして、カム部材２９が回ることにより第１および第２の爪部材２７，２８が互いに反対方向に移動し、これらの第１および第２の爪部材２７，２８に設けられているフィンガ部材がワークを把持する。

大きさや重量などが異なるワークを把持する場合は、ロボット２に取付けられている駆動部４からワーク把持部６が取り外され、ワークに適した新たなワーク把持部６が駆動部４に取付けられる。したがって、この実施の形態によれば、モータ７および制御装置１５を交換することなくワークを把持する性能を変えることが可能な電動グリッパ装置を提供することができる。モータ７の交換が不要であるために、従来の電動グリッパ装置と較べて脱着時のモータ電源およびエンコーダ電源をＯＦＦする必要がなくなり、モータ励磁とエンコーダ位相合わせが不要になる。この結果、装置のタクトタイム向上を図ることができる。

この実施の形態による電動グリッパ装置１は、駆動部４に設けられた複数の第１の端子１４ａと、ワーク把持部６に設けられた複数の第２の端子５１ａと、複数の第１の端子１４ａとモータ７とに接続された制御装置１５とを備えている。複数の第２の端子５１ａは、ワーク把持部６が駆動部４に対して着脱されることにより第１の端子１４ａに対して接離され、第１の端子１４ａとの導通パターンがワーク把持部６毎に異なるように構成されている。制御装置１５は、導通パターンに基づいてモータ７の動作を制御する。

この実施の形態においては、第２の端子５１ａが第１の端子１４ａに接続されることによりワーク把持部６を識別することができる。このため、ワーク把持部６を制御するためのデータを全てのワーク把持部６について制御装置１５に記憶させておくことにより、爪部材２７，２８のストローク、移動速度、把持力などが異なる複数のワーク把持部６を一つの駆動部４でそれぞれ設計通りの性能が生じるように動作させることが可能になる。
したがって、この実施の形態によれば、一つの駆動部４を複数のワーク把持部６で共有する構成を採っているにもかかわらず、動作の信頼性が高い電動グリッパ装置を提供することができる。

（第２の実施の形態）
着脱機構５は図６～図１２に示すように構成することができる。図６～図１２において、図１～図５によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。この実施の形態による電動グリッパ装置６１は、本願の請求項３と請求項４とに記載した発明が適用されたものである。図６（Ａ）は電動グリッパ装置１の平面図、図６（Ｂ）は正面図、図６（Ｃ）は側面図、図６（Ｄ）は底面図である。

この実施の形態による電動グリッパ装置６１の着脱機構６２（図７参照）は、駆動部４に設けられたピン６３と、このピン６３が嵌合するようにワーク把持部６に設けられたピン孔６４と、ワーク把持部６に設けられた固定機構６５とによって構成されている。図７は駆動部４の一部とワーク把持部６とを破断した状態で描いてある。ワーク把持部６の断面位置は、図６（Ｄ）においてVII-VII線で示す位置である。
ピン６３は、第１のフランジ１２の対角線上であって回転軸１６を挟む２箇所にそれぞれ設けられている。これらのピン６３は、基端側の小径部６３ａと、先端側の大径部６３ｂとからなり、長手方向の中間部に段部６３ｃを有している。この段部６３ｃは、請求項３記載の発明でいう「係合構造」の一部を構成するものである。

ピン孔６４は、ワーク把持部６の第２のハウジング２５を貫通し、ピン６３の大径部６３ｂが嵌合するように形成されている。
固定機構６５は、図８（Ａ）～（Ｃ）に示すように、第２のハウジング２５の両側部に配置された第１および第２のレバー７１，７２を備えている。図８（Ａ）は、ワーク把持部６を図８（Ｂ）中のＡ－Ａ線の位置で破断した断面図である。図８（Ｂ）はワーク把持部６を回転軸１６の軸線Ｃと直交する方向に破断した断面図である。図８（Ｃ）はワーク把持部６を図８（Ｂ）中のＣ－Ｃ線の位置で破断した断面図である。
第１および第２のレバー７１，７２の一端部は、第２のハウジング２５におけるピン孔６４とは反対側の端部に支軸７３，７４を介して揺動自在に支持されている。

第１および第２のレバー７１，７２の揺動端部は、これらのレバー７１，７２の揺動に伴ってピン孔６４に接離する。第１および第２のレバー７１，７２の揺動端部には、ピン６３の小径部６３ａに嵌合する半円状の切欠き７５が形成されている。第１および第２のレバー７１，７２の切欠き７５がピン６３の小径部６３ａに嵌合している状態においては、図１１に示すように、ピン６３の段部６３ｃが第１および第２のレバー７１，７２に当接しているから、ピン６３をピン孔６４から引き抜くことはできなくなる。すなわち、切欠き７５を有する第１および第２のレバー７１，７２の揺動端部と、ピン６３の段部６３ｃは、第１および第２のレバー７１，７２が揺動方向に往復することによりピン６３に選択的に係合する係合構造７６を構成している。

第１および第２のレバー７１，７２を支持する支軸７３，７４には、ばね部材７７が装着されている。ばね部材７７は、ねじりコイルばねで、支軸７３，７４が貫通する状態で第１および第２のレバー７１，７２と第２のハウジング２５との間で圧縮されており、第１および第２のレバー７１，７２を揺動端部がピン６３に係合する方向へ付勢している。

第１および第２のレバー７１，７２の長手方向の中央部には、カム部材２９の押圧子８１｛図８（Ｂ）参照｝と接触する接触子８２が設けられている。
この実施の形態による固定機構６５は、第１および第２のレバー７１，７２と、係合構造７６と、ばね部材７７と、カム部材２９の押圧子８１などによって構成されている。
カム部材２９の押圧子８１は、カム部材２９の外周部に径方向の外側へ部分的に突出する形状に形成されており、カム部材２９を回転方向に２等分する位置にそれぞれ設けられている。

これらの押圧子８１は、カム部材２９の径方向に所定の幅を有し、かつカム部材２９の回転方向に所定の長さを有する形状に形成されている。カム部材２９の径方向における押圧子８１の形成幅は、一定ではなく、図８（Ｂ）においてカム部材２９の軸心を中心として時計方向に向かうにしたがって次第に大きくなっている。すなわち、押圧子８１は、起点Ｐ１からカム部材２９の回転角にしてθ１°だけ離れた終点Ｐ２まで延びる長さを有し、起点Ｐ１から終点Ｐ２まで幅が漸次大きくなるように形成されている。

起点Ｐ１は、一対の爪部材２７，２８の間隔が次第に拡がって最大になったときの第１および第２のカムフォロア４１，４２と隣り合う位置（図９参照）に設定されている。この実施の形態による第１および第２のカム溝４５，４６は、爪部材２７，２８どうしの間隔が最大になる全開位置Ｐ３（起点Ｐ１と隣接する位置）から角度θ１°分だけ延長されている。この延長部４５ａ，４６ａは、カム部材２９の軸心を中心とする円弧状に形成されている。このため、この延長部４５ａ，４６ａを第１および第２のカムフォロア４１，４２が通過するようにカム部材２９が回ったとしても、第１および第２のカムフォロア４１，４２の位置が変わることはない。

押圧子８１の幅が最大になる部分には、図１０および図１２に示すように、断面円弧状の切欠きからなる嵌合部８３が設けられている。この嵌合部８３は、図８（Ｂ）に示すように、第１および第２のレバー７１，７２の揺動端部とピン６３との係合が解除される状態で、接触子８２と嵌合する。嵌合部８３が接触子８２に嵌合することにより、カム部材２９の回転が規制され、カム部材２９がその位置に固定される。この実施の形態による制御装置１５は、このようにカム部材２９が固定される位置を原点としてモータ７の動作を制御する。

この実施の形態による爪部材２７，２８どうしの間隔は、第１および第２のカムフォロア４１，４２が第１および第２のカム溝４５，４６の全開位置Ｐ３および延長部４５ａ，４６ａに位置している状態で最大になる。また、図９に示すように第１および第２のカムフォロア４１，４２が全開位置Ｐ３に位置している状態から、カム部材２９が回転角にしてθ２°だけ時計方向に回ることによって、爪部材２７，２８どうしの間隔が最小になる。

第１および第２のレバー７１，７２は、カム部材２９の回転方向の位置に応じて係合解除位置と係合位置との間で揺動する。すなわち、爪部材２７，２８どうしの間隔が最小になる位置から最大になる位置までカム部材２９が回転して図９に示す状態になった後に、カム部材２９が更に同方向（図においては反時計方向）に回ることにより、押圧子８１がばね部材７７のばね力に抗して第１および第２のレバー７１，７２を押すようになる。そして、カム部材２９が図９の位置から角度θ１°だけ回ることにより、図８（Ｂ）に示すように、第１および第２のレバー７１，７２が係合解除位置に位置付けられる。ワーク把持部６は、このように第１および第２のレバー７１，７２が係合解除位置に位置している状態で駆動部４に対して着脱される。

カム部材２９が図８（Ｂ）に示す位置（カム溝４５，４６の延長端に第１および第２のカムフォロア４１，４２が存在している位置）から時計方向にθ１°だけ回ることにより、図９に示すように押圧子８１が接触子８２を押すことがなくなり、第１および第２のレバー７１，７２切欠き７５がピン６３の小径部６３ａに嵌合して第１および第２のレバー７１，７２が係合位置に位置付けられる。

このように構成された固定機構６５によれば、カム部材２９を利用して固定機構６５を駆動し、ワーク把持部６が駆動部４に固定される状態と、ワーク把持部６が駆動部４に対して着脱可能な状態とを切替えることができる。したがって、この実施の形態によれば、ワーク把持部６の交換を作業者に頼ることなく短時間にかつ容易に行うことが可能な電動グリッパ装置を提供することができる。

この実施の形態によるカム部材２９の押圧子８１は、第１および第２のカム溝４５，４６の一端部（延長部４５ａ，４６ａの延長端）に第１および第２のカムフォロア４１，４２が位置している状態｛図８（Ｂ）に示す状態｝で、第１および第２のレバー７１，７２を押す位置に設けられている。また、押圧子８１は、第１および第２のレバー７１，７２の揺動端部とピン６３との係合が解除される状態で第１および第２のレバー７１，７２（接触子８２）と嵌合する嵌合部８３を有している。

このため、爪部材２７，２８が全開の状態でワーク把持部６が駆動部４から外される。駆動部４から外された離脱後のワーク把持部６においては、押圧子８１と第１および第２のレバー７１，７２との嵌合によりカム部材２９の回転が規制されるから、爪部材２７，２８が全開位置に固定される。
したがって、ワーク把持部６が駆動部４に取付けられたときの爪部材２７，２８の位置は離脱時の爪部材２７，２８の位置と同一であるから、ワーク把持部６が駆動部４に取付けられたときの爪部材２７，２８の位置を制御装置１５で容易に特定できる。この結果、モータ７の原点復帰動作が不要になり、装置のタクトタイムが更に向上する。

（第３の実施の形態）
ロボットのツール取付部は、図１３に示すように構成することができる。図１３において、図１～図１２によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。この実施の形態による電動グリッパ装置は、本願の請求項５に記載した発明が適用されたものである。
図１３に示すロボット２のツール取付部３は、従来から知られているロボットハンドチェンジャーと同等のもので、ロボットアーム９１の先端部に固定されたロボットハンドチェンジャー本体９２と、このロボットハンドチェンジャー本体９２に着脱可能に取付けられるアダプタ９３とによって構成されている。図１３に示すアダプタ９３には、第１の実施の形態で示した電動グリッパ装置１の駆動部４が取付けられている。なお、アダプタ９３には、第２の実施の形態で示した電動グリッパ装置６１を取付けることもできる。
この実施の形態によれば、従来のロボットハンドチェンジャーに適用可能な電動グリッパ装置を提供することができる。

上述した第１の実施の形態に示した電動グリッパ装置１においては、着脱機構５のピン１３が駆動部４に設けられ、ピン孔３２がワーク把持部６に設けられている。しかし、第１の実施の形態を採る場合の着脱機構５は、ピン１３をワーク把持部６に設け、ピン孔３２を駆動部４に設けたとしても実現可能である。

第２の実施の形態に示す固定機構６５は、爪部材２７，２８どうしの間隔が最大になる状態（第１および第２のカムフォロア４１，４２が第１および第２のカム溝４５，４６の一端部に位置している状態）で押圧子８１が第１および第２のレバー７１，７２を押す構成が採られている。しかし、本発明はこのような限定にとらわれることはない。すなわち、爪部材２７，２８どうしの間隔が最小になる状態（第１および第２のカムフォロア４１，４２が第１および第２のカム溝４５，４６の他端部に位置している状態）で押圧子８１が第１および第２のレバー７１，７２を押す構成を採ることができる。

１，６１…電動グリッパ装置、２…ロボット、３…ツール取付部、４…駆動部、５…着脱機構、６…ワーク把持部、１２…モータ、１３，６３…ピン、１６…回転軸（駆動軸）、１７…軸継手、２１…従動軸、２７…第１の爪部材、２８…第２の爪部材、２９…カム部材、３２，６４…ピン孔、３３，６５…固定機構、４１…第１のカムフォロア、４２…第２のカムフォロア、４５…第１のカム溝、４６…第２のカム溝、７１…第１のレバー、７２…第２のレバー、７６…係合構造、７７…ばね部材、８１…押圧子、８３…嵌合部、９１…ロボットアーム、９２…ロボットハンドチェンジャー本体、９３…アダプタ、Ｃ…軸線。

Claims (5)

1. モータおよびこのモータの動力で回転する駆動軸を有し、ロボットのツール取付部に取付けられる駆動部と、
   前記駆動部に着脱機構を介して前記駆動軸の軸線方向へ着脱可能に取付けられるワーク把持部とを備え、
   前記ワーク把持部は、
   前記駆動軸の一端部に前記軸線方向へ分割可能な軸継手を介して連結された従動軸と、
   渦巻き状のカム溝が形成され、前記従動軸と一体に回転するカム部材と、
   前記カム部材を収容するハウジングと、
   前記カム溝に移動自在に接触するカムフォロアを有し、前記ハウジングに移動自在に取付けられて前記カム部材の軸線に対して直交する方向へ移動する爪部材とを備え、
   前記着脱機構は、
   前記駆動部の前記駆動軸を挟む２箇所にそれぞれ突設され、前記ハウジングの両側部の一端部を貫通するピン孔に嵌合するピンと、
   前記ピン孔に嵌合した前記ピンが前記ワーク把持部に固定される状態と前記ピンが前記ワーク把持部に対して着脱可能な状態とを切り換える固定機構とを備え、
   前記固定機構は、
   前記ハウジングの両側部に配置されるとともに、前記ハウジングにおける前記ピン孔とは反対側の端部に前記ピンと平行な支軸を介して揺動自在に支持されて前記ピンに対して揺動自在に構成され、揺動に伴って揺動端部が前記ピンに接離するレバーと、
   前記レバーの揺動端部と前記ピンとに設けられ、前記レバーが揺動方向に往復することにより前記ピンに選択的に係合する係合構造と、
   前記レバーを前記揺動端部が前記ピンに係合する方向へ付勢するばね部材と、
   前記カム部材に設けられ、前記レバーを前記ばね部材のばね力に抗して押す押圧子とを備えていることを特徴とする電動グリッパ装置。
2. 請求項１記載の電動グリッパ装置において、
   さらに、
   前記駆動部に設けられた複数の第１の端子と、
   前記ワーク把持部に設けられ、前記ワーク把持部が前記駆動部に対して着脱されることにより前記第１の端子に対して接離される複数の第２の端子と、
   前記複数の第１の端子と前記モータとに接続された制御装置とを備え、
   前記複数の第２の端子は、前記第１の端子との導通パターンが前記ワーク把持部毎に異なるように構成され、
   前記制御装置は、前記導通パターンに基づいて前記モータの動作を制御するものであることを特徴とする電動グリッパ装置。
3. 請求項１または請求項２記載の電動グリッパ装置において、
   前記押圧子は、前記カムフォロアが前記カム溝の一端部または他端部に位置している状態で前記レバーを押す位置に設けられているとともに、前記レバーの揺動端部と前記ピンとの係合が解除される状態で前記レバーと嵌合する嵌合部を有していることを特徴とする電動グリッパ装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちいずれか一つに記載の電動グリッパ装置において、
   前記レバーの長手方向の中央部には、前記カム部材の前記押圧子と接触する接触子が設けられていることを特徴とする電動グリッパ装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちいずれか一つに記載の電動グリッパ装置において、
   前記ロボットの前記ツール取付部は、ロボットアームの先端部に固定された本体と、前記本体に着脱可能に取付けられるアダプタとによって構成され、
   前記駆動部は、前記アダプタに取付けられていることを特徴とする電動グリッパ装置。

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