JPH06511435A - グリッパ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 グリッパ機構 本発明は請求項１の前文に記載のマニピュレータなどのためのグリッパ機構に関 するものである。

このようなグリッパ機構はドイツ特許第３４４１６４３．９号に記載されている 。この場合グリッパフィンガは６要素強制案内機構のカップラとして案内されて いる。この６要素案内機構は、特殊なスライダ／クラック機構、等辺リンク四辺 形、特殊リンク四辺形、リンク平行四辺形の組合せからなり、ここでスライダ／ クランク機構のスライダおよびグリッパフィンガは協働してリンク四辺形の２つ の対向リンクを形成する。スライダ／クランク機構の摺動リンクおよびグリソバ 機構の駆動ユニットは協働してシングルユニットを形成し、駆動ユニ・ノドの摺 動ロッドはグリッパハウジングまたはフレームに対し摺動軸の方向にいかなる運 動も行わない。

ドイツ特許第３４４１６４３．９号による発明において、中心に配置された駆動 ユニットのシングル摺動口、ドはロボットアームのための取付部材として働＜。

このロッドは可動シリンダを貫通して伸長し、また物体の重量ならびに物体を運 搬しかつ回転するときに発生される動的な横力および捩り力を含むグリッパにか かる横方向の全体荷重を受け持ちかつこれらの荷重をロボットアームに伝達しな ければならない。これによりこのグリッパ機構の荷重支持容量はきわめて制限さ れる。これは捩りおよびたわみに対して弱くかつ物体重量が重い場合安定性およ び位置決め精度が失われる。

欧州特許第０１５３２１１号から他のグリッパ機構が既知である。この場合グリ ｙｉ＜フィンガは６要素強制案内機構のリンクとしてフレーム上で案内される。

グリ１１／（フィンガに対向するリンク平行四辺形のリンクは作動ユニットとし て働く摺動リンクの摺動ロッドにより駆動される。この場合グリッパフィンガは フレームに固定された案内板に沿って摺動軸に対し垂直方向に直線的に開閉を行 う。

この作動ユニ、トの場合摺動ロッドは中心において可動に配置されがっ／リンダ はフレームに固定されている。

これらのことから、本発明の目的はこのタイプのグリソバ機構をたわみおよび捩 りに対しさらに強くすることである。

この目的は本発明により請求項１に記載の特徴により達成される。

従属項は本発明のその他の有利な実施態様を含む。

中心から離して配置された複数のロッドで形成されたケージ形状をなす摺動ロッ ドの構造の結果として、グリッパ機構の案内および保持要素に対し広い断面が簡 単な手段で得られる。ここでスライダが口・ノド上を摺動するキャリジとして配 置された場合にそれは有利である。この配置によりスライダの正確な案内が可能 であり、一方でロッドに対し追加の横方向剛性およびたわみ剛性が与えられる。

本発明の他の有利な実施態様は、ロッドの端部にクランプ板が設けられ、これが ロッドにプレ応力を与えることを可能にすることを意図している。この場合ロッ ドに圧縮または引張のプレ応力を与えることができる。このプレ応力によりケー ジのたわみおよび捩りに対する安定性が著しく増大される。ロッドに引張のプレ 応力を与えるために、ロッドを中空にしてもよい。この場合中空ロッド内にプレ 応力が加えられたねじ付ロッドを置くことによりプレ応力を与えることができる 。

スライダの摺動ロッドに対する相対運動はシリンダーピストン装置により得るこ とができる。この場合ピストンロッドがケージ内に配置されていて、ピストンロ ッドがスライダに付属の固定シリンダ内に配置されていることが好ましい。シリ ンダのピストンに対する相対運動は加圧流体により制御されることが好ましい。

クランクへの加圧流体の供給ラインは中空口・ノドにより形成されることが好ま しい。本発明の好ましい他の実施態様においてはクランプ板の間に本体がクラン プされ、この場合応力は引張応力が与えられた口、ドにより得ることができる。

本体はロッドの間の中心に配置しかつ中空本体として形成することが好ましい。

この場合本体はまたピストンを形成し、スライダにより形成−される／リンダが このピストン上を移動することを意図している。中空本体として形成された本体 構造は一方で重量を軽くしかつ他方で中空本体内に加圧流体供給ラインを置くこ とまたは中空本体自身を加圧流体供給ラインとして使用することを可能にする。

本発明によるグリッパ機構はその最も簡単な配置においてはンングル６要素案内 機構を有し、この機構はグリッパフィンガを、リンク四辺形の力、クラとして、 スライダのスライダ／クラ７り機構の摺動リンクからの変位運動により摺動軸に 対し前後に移動させる。この配置においては第２のグリッパフィンガは少なくと も２つのロッドからなる摺動口ノドの前方クランプ要素上に固定配置される。

グリッパフィンガの案内機構はスライダ／クランク機構およびリンク四辺形の組 合せから構成することができ、この場合グリッパフィンガはリンク四辺形の力Ｉ クラを示しまたグリッパフィンガに隣接するリンク四辺形の要素はスライダ／ク ラック機構の力Ｉクラを示す。グリッパフィンガに対向するリンク四辺形の要素 はスライダ／クランク機構のスライダである。したがってリンク四辺形およびス ライダ／クランク機構は２つの要素を共有しかつ案内機構は全部で６つの機構要 素、６つの回り継手および１つの滑り継手を有し、ここで滑り継手は案内機構の 駆動ユニｙトとして働きまた摺動ロッドはフレームとして働（。

機構の寸法を適切に決定することにより、グリッパフィンガはその上下運動の間 にそれ自身を時計方向または反時計方向の希望方向にその運動平面内で広範囲に 傾斜させることができ、この運動平面は摺動軸を貫通しかつ回り継手の軸に対し 直角であり、したがってたとえば操作される物体の形状にそれ自身を合わせるこ とができる。

摺動ロッドは中心から離して配置されかつ複数の部品として形成されることが好 ましい。少なくとも２本の個々のロッドはそれらの端部においてクランプ要素ま たはクランプ板により相互に接続され、この場合これらのロッドは相互に平行に 伸長しかつそれらの端部のクランプ板と共に閉じたケージを形成し、このケージ がグリッパ機構のためのフレームまたはハウジングとして働きかつその後方クラ ンプ板によりロボットアームまたはマニピュレータに固定される。

本発明によるこのケージ構造は摺動ロッドに対し捩りモーメントおよびたわみモ ーメントに対するきわめて大きな剛性を与えかつ軽量構造を可能にし、これらは 重量荷重を扱いかつ速度の速いマニビーレータ用に必要なことである。さらにケ ージ構造は摺動す／りの内側に空間をあけて、たとえばグリッパの位置決めのた めのカメラの取付、あらゆる種類のセンサの取付または電動機あるいはケーブル ラインにより作動される駆動ユニットの横力のかからない取付のような他の目的 に使用することができる。

このケージに対しさらに大きいたわみ剛性および捩り剛性を与えるために、摺動 ロッドには両側に設けられたクランプ板によりあらかじめ引張または圧縮応力が 与えられ、この場合たとえば摺動ロッドはチューブのように中空にしてたとえば ねじ付ロッドのような牽引口ノドをこの中空内部空間内に通して２つのクランプ 板に対しロックナツトで締め付けることができる。

もし前記中空空間がたとえば圧縮空気、オイル、ケーブル、ホースなどを通過さ せるような池の目的に使用される場合は、この張力および圧縮口１ドは摺動ロッ ドの内孔の外側に配置してもよい。

複数の摺動ロッドが設けられる場合、これらに対して交互に引張および圧縮応力 を与えてもよく、またはそれ自身を引張ロッドまたは圧縮口・、ドとしてもよ（ 、一方キャリジの案内のためにこれらのロッドの中心領域を焼入れしかつ研磨し またそれらの両端にねじを設けている。

摺動ロッドの前方および後方クランプ板はプレハブ軽金属製プロフィル部材で製 作しかつそれらの周縁上に、ロボットアームを後方プレートにタイ・ｙり装着し たりまたはフィンガ機構を前方プレートにクイック装着したりするためのプロフ ィル形状の装着手段を有することが好ましい。

キャリジとして摺動ロッド上を摺動する滑り継手のスライダは押出成形プロフィ ル形状の軽金属製プロフィル部材から製作しかつその周縁上に摺動ロッドの前方 クランプ板が有するのと同様な装着溝形状の装着手段を有することが好ましい。

スライダは幾何形状を有するが、これはグリッパの目的および必要なグリッパフ ィンガの数ならびにそれらの幾何的配置により断面が異なる外観を呈してもよい 。それは四角形、三角形、五角形、六角形、六角形、楕円形または円形として形 成してよい。場合により、それは摺動ロッドの前方クランプ板と同じプロフィル 形状を有している。

スライダはその断面内に、個々の摺動ロッドが入るように少なくともそのロッド と同じ数の中心から離して配置された連続内孔を有してもよい。これらの内孔に より、内孔は摺動ロッドを全周すなわち３６ｏ０囲むかまたは部分的にのみすな わち３６０°以下で囲み、また摺動ロッドはスライダの内孔の内部で曲がること ができないので摺動ロッドのケージ構造に対しきわめて大きい追加の横方向剛性 および捩り剛性を与える。

キャリジとしてのスライダの摺動ロッド上の低摩擦滑りを可能にするために、ス ライダの内孔の始めと終端とに／−ル付またはンールなしの滑り軸受または転が り軸受ブ／７ングのいずれかが挿入されていることが好ましい。

一方で軸受を連続的に潤滑しかつ他方で塵埃およびごみの粒子が軸受内に入り込 むのを防止するために、摺動ロッド、スライダの内孔の内壁および内孔の始めと 終端との２つの軸受の間の中空空間にオイル含有圧縮空気を注入することが好ま しい。圧縮空気は中空摺動ロッドの円筒壁内に配置された小さな内孔を通過して 軸受の間の中空空間に入り込むことができる。

スライダの中間空間はフリーでありしたがって任意の種類の作動ユニットを配置 するのに適している。この場合これらの作動ユニットはスライダを前後に動かす ために、もっばら軸方向にすなわち摺動ロッドに平行な方向に摺動ロッドの前方 または後方クランププレートへそれらの力を加えることができる。前方または後 方クランプ板上のカップリングまたはボール継手は、摺動ロッドに作用する力が 作動ユニットの駆動軸または駆動ロッドに伝達されないようにすることを意図し ている。

１つまたは複数の駆動ユニｙトもまた摺動ロッドが案内されるスライダの内孔内 に直接設けることができ、この場合スライダの内孔空間内でこれらの摺動ロッド 上にピストンリングが固定され、前記ピストンリングは内孔内面、摺動口・ノド 外面および両側の軸受端部の間の７リング中空空間を２つの空間に分割する。こ れらの半分の空間の各々は中空摺動口・ノドの外面内に設けられた小さな内孔に より摺動ロッドの中空空間と連絡し、この中空空間内をスライダを作動させるた めの圧縮空気がたとえば外部から供給される。このようにして、１つの摺動ロッ ドはたとえばスライダを前方方向に作動するように動きまた他方の摺動ロッドは 同じスライダを後方方向に作動するように働く。摺動口ノドが複数設けられた場 合、グリ９．プカを増加するためにこれらの働きを複数の摺動ロッドにより分担 させることができる。

摺動ロッドが複数の場合スライダは複数部分の形状とすることができ、これによ り各部分はそれぞれたとえば２つの摺動口・ノド上を摺動しまたそれらにより作 動される。この場合側々のスライダはグリッパフィンガを他のグリッパフィンガ とは独立に個々に動かす。６つの摺動ロッドを有するスライダはたとえば摺動方 向に３つの部分に分割することができ、各部分は２つの摺動ロッド上で案内され かつそれらにより作動されまた３つのグリッパフィンガを相互に独立に作動する 。

本発明により、摺動ロッドがその中で案内されるスライダの内孔が中空シリンダ の形状として組み込まれ、個々のピストンが大きなリングピストンに形成されか つ個々の軸受が摺動ロッドを貫通するために対応する数の内孔を有する大きなリ ング軸受に形成されたとき、きわめてニレガントでかつ強力な解決方法が得られ る。このように形成されたグリッパ機構はきわめて小さい空間内で捩りおよび曲 げに対して大きな剛性を有するばかりでなく大きなピストン面をも有し、このピ ストン面は対応する大きな作動力を与えることができる。それは中心において容 積の大きい中空形状をなしかつ他の目的のために大きな空間を提供する。加圧流 体は上記のように中空の摺動ロッド内を通過するかまたは弾性導管からスライダ の中空内部空間内を通過する。

スライダの中空内部空間は円形シリンダ形状でもまたは多角形シリンダ形状でも よい。スライダは好ましくは軽金属製押出成形プロフィル部材から製作されるの で、はぼ任意の希望断面形状を得ることができる。したがって、たとえば楕円形 状スライダ上において片側に４つのフィンガを備えかつ反対側に１つのフィンガ を備えた人間の手の形状が容易に形成可能である。さらにスライダを上記のよう に分割することにより、個々のフィンガの作動が可能である。

磁気スイッチまたは磁気センサにより接触することなく１つまたは複数のスライ ダの位置を検出しかつそれからグリッパフィンガの位置を認識するために、作動 シリンダのピストンに磁気リングを設けることが好ましい。

スライダ内に組み込まれた電動機により電動駆動するために、摺動ロッドの２つ のクランプ要素の間に摺動ロッドに平行にねじスピンドルが固定クランプされる 。摺動ロッドは中心に配置してもまたは中心から離して配置してもよい。内ねじ を有する電動機の中空ロータはねじスピンドル上を走行する。ロータはスライダ 内に回転可能に装着されかつスライダ内に存在するステータ巻線により回転さ仕 られる。

スライダと共に摺動ロッド上を前後に移動するために、電動機のロータは摺動ロ ッドに対し横方向に配置してもよくまた摺動ロッドに平行に配置されたラック上 のピニオンと係合してもよい。

それに接続された増分伝送器を備えた電動機が使用される場合、スライダの位置 が同時に認識されかつグリッパの開きがそれから検出される。ステップモータを 使用した場合、グリッパの所定の開度が希望どおりに制御可能である。

フィンガ機構をグリッパの回り継手にモジュラ装着するために本発明により、摺 動ロッドの前方クランプ要素またはクランプ板のみでなく回り継手のキャリジま たはスライダ上にたとえば長手方向溝または横方向溝のような装着手段が設けら れ、この溝内にフィンガ機構の取合装着片が係合するかまたは取合装着片がこの 溝に着脱式継手により固定される。

フィンガ機構はリンク四辺形をスライダ／クランク機構と組み合わせた６要素案 内機構からなり、ここで滑り継手の代わりに好ましくは同一の２つまたは３つの 固定要素が回り継手により残りの機構要素と結合され、この残りの機構要素はね しおよび摺動プロ、りによりスライダおよび摺動口・ノドの前方クランプ板の溝 に固定される。

グリッパフィンガは軽金属製押出成形プロフィル部材がら製作するのが好ましい 。このプロフィル部材はまた案内機構の必要な継手部品ならびに追加のグリノバ ノッーを取り付けるための装着溝を有している。グリ、バフィンガそれ自身は案 内機構の１つのリンクであり、その長さは継手部品を延長することにより可変で あり、この継手部品を以下継手サポートと呼ぶ。またスライダに固定された２つ の継手サポートの間の距離も可変である。これによりグリッパフィンガの運動な らびに駆動力とグリッパフィンガに作用するグリノブ力との間の伝達比が影響さ れかつ希望どおりに調節される。

案内機構の他のリンクもまた同様にプレハブプロフィル部材好ましくは軽金属製 押出成形プロフィル部材から、しかもできるだけ同じプロフィル部材から製作す るのが好ましい。

グリッパフィンガとリック四辺形のリンクとのヒンジ結合の目的ならびに案内機 構のリンクと別の滑り継手とのヒンジ結合の目的を継手サポートが果たし、継手 サポートもまた軽金属製押出成形プロフィル部材から製作するのが好ましい。

スライダ／クランク機構のクランクをそのカップラとヒンジ結合するために、カ ップラのプロフィル形状内に対応する切込部があらかじめ打ち抜かれる。リンク の継手の内孔、装着溝ならびにグリッパ機構の６要素案内機構の滑り継手の内孔 および固定溝はすべてプロフィル部材の製作の際にあらかじめプレハブするのが 好ましく、これにより次の時間および費用のかかる機械加工が不必要となる。

したがって本発明のグリッパ機構のほとんどすべての部品は軽金属製押出成形プ ロフィル部材で製作可能である。このように設計されたグリッパ機構はきわめて 経済的に大量生産が可能である。これはきわめて安定しておりしかもそれ自身き わめて軽量であり、これにより大きな重量を取り扱うロボットにも適している。

モジュラ構造であるので、追加のフィンガ機構を取り付けることによって任意の ときにこのようなグリッパ機構のフィンガの数を増やしたりまたは他の目的に使 用するためにこのようなグ１ルノパのフィンガの数を減らしたりすることが可能 である。

グリッパフィンガを横方向にさらに安定にするために、グリッパフィンガは、摺 動ロッドの前方および／または後方クランプ要素に固定されおよび／またはこれ らの２つの板の間の結合ロッドに固定されかつグリッパのフレームまたはハウリ ングに対し相対的に移動しない要素の間で、滑り軸受または転がり軸受により横 方向に案内される。

このように構成されたグリッパ機構は中実グリッパの横方向安定性を有しまたき わめて大きな範囲の開度を有すること、グリッパフィンガ上の専用回り継手を有 することしたがって長さが長くてもグリッパフィンガとぶつかる危険のないこと ならびにグリッパフィンガの開度の関数としてグリノブ力が可変であることなど のリンク機構の利点を有している。

スライダ／クランク機構のクランクは前方クランプ板に固定する代わりに摺動ロ ッドの後方クランプ板に固定してもよいことは当然である。このためにフィンガ 機構の運動に変化は起こらない。ただしグリッパフィンガはこれによりやや長く なりかつそのたわみ剛性および横方向安定性に関してはより柔軟になる。

したがって本発明は種々の用途に対するグリッパ機構を提供し、このグリッパ機 構は自重が小さいことにより比較的広範囲の直径内でかつ任意の幾何形状に配置 された任意の数のグリッパフィンガを用いて重量物体を取り扱うことができかつ さらに比較的低コストで製作可能である。

たわみおよび捩り剛性を増加する手段は、中心クラ７ブ本体が２つのクランプ板 の間にクランプされる変更態様を提供する。クランプ本体にはこの場合圧縮応力 が加えられることが好ましく、対応する引張力はロッドに与えられ、ロッドに張 力のプレ応力が加えらる。しかしながら、たとえば対応するクランプねじが設け られかつロッドに圧縮が加えられながら中心クランプ本体に引張応力が加えられ て逆の作用力を与えてもよい。もしクランプ本体が中空である場合、これにより 一方で重量が軽減され、他方で中空空間がたとえばケーブル、センサ、カメラま たはホースのような部品をその中に配置するのに使用可能であり、スライダの移 動中にこれらがスライダとこすれて損傷することはない。この場合前方および後 方クランプ板は対応の通過穴を有している。クランプ本体の外面はリング／リン グの内面として使用可能であり、リング／リンダは滑り継手したがってグリッパ 機構の作動ユニットとして働く。この場合リングシリンダのリングピストンはク ランプ本体に固定されまたりングンリングの端面の２つのリング端部片はスライ ダまたはキャリジに固定される。リングピストンをスライダまたはキャリジに固 定しまたリング／リンダの端面のリング端部片をクランプ本体に固定してもよい ことは当然である。

本発明を以下に図面を用いて詳細に説明する。運動に関して相互に対応しまたは 等価である部材には同じ符号が付けられている。付は加えられた英字記号は異な る実施態様における同一部品を示す。図面において：図１はスライダ内に組み込 まれた空圧または油圧作動ユニットを有するシングルフィンが機構を示した本発 明によるグリッパ機構の縦断面図；図２は本発明のグリッパ機構の滑り継手の縦 断面図：図３は３つの横方向案内グリッパフィンガを有する本発明によるグリッ パ機構の正面図： 図４ないし６は本発明のグリッパ機構のスライダの３つの異なるプロフィル部材 の断面図； 図７ないし９は本発明のグリッパ機構の継手サポートの部分図；図１０はその中 に存在する摺動ブロックを有するグリッパフィンガのプロフィル部材の断面図； 図１１は本発明のグリッパ機構の中空シリンダの断面図；図１２は本発明のグリ ッパ機構のスライダ／クランク機構のクランクのプロフィル部材の部分図； 図１３は本発明のグリッパ機構の６要素案内機構の他のリンクまたは要素のプロ フィル部材の部分図； 図１４は本発明のグリッパ機構のスライダ／クランク機構のカップラを示した図 ； 図１５および１７はそれぞれ狭い実施態様および広い実施態様における本発明の グリッパ機構のスライダ／クランク機構のクランクを示した図；図１６および１ ８はそれぞれ狭い実施態様および広い実施態様における本発明のグリ、バ機構の ６要素案内機構のリンク四辺形のリンクを示した図；図１９は本発明のグリッパ 機構の滑り継手にモノニラ装着されるようなフィルム継手を有するプラスチック 製フィンガ機構アセノブリの図；図２０は射出成形された状態でまだ組み立てら れていないフィルム継手を有するプラスチック製フィノガ機構の図； 図２１は本発明のモノュラグリＩブ機構のフィルム継手を有するプラスチ・ツク 製フィンガ機構アセンブリのプロフィル部材の断面図；図２２はケージが中心中 空クランプ本体を有する本発明の他の実施態様を示した図である。

図１において、少なくとも２つの複数のロッド７がそれらの両端においてクラン プ板８および９により相互に平行に固定され、これによりこれらの部品７．８． ９は共に滑り継手１．４の摺動口・ｙｌ’ｌを形成する。スライダ４は滑り軸受 または転がり軸受１８によりロッド７上またはロッド７の間を摺動する。

摺動口、ド１のケージ構造７．８．９の剛性をさらに高くするために口１ドアに 引張応力または圧縮応力を与えてもよい。ロッド７は中空であることが好ましく 、これによりプレ応力を与えるためにねじ付ロッドがその中に通されて前記ロッ ドは２つのクランプ板８および９にロックされる。

ロッド７の前方クランプ板８はその中心が中空である。この空間はたとえばセン サ、７ｗツクアブソーバ、光学部品、カメラなどの池の要素を装着するのに使用 される。前方クランプ板８はその周縁上に、スライダ／クランク機構１，２．３ ．４のクランク２を継手サポート２３、摺動ブロック２５およびねじ２４により 結合するためのたとえば装着溝のような装着手段を有する。前方クランプ板８は 三角形、四角形、五角形、六角形、多角形、円形または楕円形断面であってよい 。その周縁上にそれは、グリッパ機構がグリッパフィンガを必要とするのと同じ 数のフィンガ機構２．３．５．６．２３．２４．２５を取り付けるための装着手 段を有しかつそれはプレハブ軽金属製またはプラスチック製プロフィル部材から 切断されるのが好ましい。

口、ドアの後方クランプ板９もまた軽金属製またはプラスチック製プロフィル部 材から鋸切断されることが好ましく、またクランプ板９は一方で口、ドアを装着 しかつ他方でグリッパ機構をロボットのアームまたはマニピユレータに装着しか つ加圧流体をロッド７に結合するために使用される。この板の中心もまた一般に 中空でありかつこれはケーブル、ホースなどを通過させるのに使用可能である。

クランプ板９の周縁上にベベルまたは溝が設けられ、これらはグリッパ機構のロ ボットアームへのクイック着脱およびクイック交換を可能にする。

ロッド７上でまたはそれらの間ですなわちそれらに支持されてスライダ４がロッ ド７の軸に沿って前後に摺動しかつグリッパフィンガをロッド７の軸に対し直角 方向に開閉運動さセる。

スライダ４は軽金属製またはプラスチック製プロフィル部材で製作するのが好ま しい。その断面形状はその周縁が前方クランプ板８の形状に対応しかつ前方クラ ンプ板８と全く同じフィンガ機構のための装着手段を有している。スライダ４の 周縁上にリンク四辺形３．４．５．６の２つのリンク３．５が継手サポート２３ 、摺動ブロック２５およびねじ２４により固定されている。装着はスライダ４の 周縁」二にこのために設けられた溝へのクイック装着により行われ、リンク３お よび５のスライダまたはキャリジ４への装着点の間の距離は調節して変えること が可能である。これによりグリッパの運動を変えられる。

スライダ４の中心は中空である。この中空空間は空圧または油圧作動のためのシ リンダとして形成される。その内部にピストンｌＯが含められ、ピストンｌＯは 後方クランプ板９上で軸方向には不動であるが継手１９．２７により半径方向に 移動可能なように取り付けられたピストンロッド２０により作動される。ピスト ７０１ド２０が前方クランプ板８に作動するようにしてもよい。継手１９．２７ の代わりにピスト／ロッド２０は前方クランプ板８または後方クランプ板９上の ボール継手により直接または間接に作動させてもよい。したがって、発生するグ リッパ機構の力および運動は作動ユニットのピストンロッド２０に対して半径方 向には作用しない。

作動ユニットのピストン１０上に磁気リング２６が存在し、磁気リング２６はス ライダの所定位置においてスライダ４の外面上好ましくはフィンガ機構の装着溝 内に配置された読取スイッチ、近接スイ・ノチ、磁気スイッチまたは磁気センサ を作動し、これによりスライダ４の位置およびグリッパフィンガ６の開度のため の信号を中央制御装置に供給する。

作動ユニットの／りンダ空間は両端において２つの同一部品またはプラグ１１゜ １３により／−ルされ、一方の部品１１はピストンロッド２０を通過させるため の内孔を含み、この内孔は必ずしも中心に配置される必要はない。

たとえばオイル含有圧縮空気のような加圧流体は後方クランプ板９内の接続口（ 図示なし）を通過して内孔２１２２から中空ロッド７内へ入りまたそれから内孔 １４および１６を通過してロッドサポートの中空空間２８に入って軸受１８の間 の摩耗領域においてロッドを潤滑しかつそこから内孔１５および１７を通過して ／リンク空間へ入り込む。ビストノｌＯは摺動ロッドｌに対し相対的に軸方向に 移動せずまたプラグ１１および１３は止めリング１２によりスライダ４に固定さ れている。これによりスライダ４は両方向に移動する。

スライダ／クランク機構１．２．３．４のクランク２は軽金属製またはプラスチ ック製プロフィル部材から製作するのが好ましい。その一端は継手サポート２３ に回転可能に係合し、継手サポート２３は前方クランプ板８に固定されている。

クラ／り２の他端はカップラ３のほぼ中心に回転可能に作用する。

カップラ３およびリンク５は両方とも同じ軽金属製またはプラスチック製プロフ ィル部材から製作され、カップラ３にはほぼその中心にクランク２をピボット結 合するための凹部が設けられている。

２つのリンク３．５はそれらの合計４つの端部において継手サポート２３にピボ ット結合されている６継手サポート２３は対をなしてスライダ４およびグツツバ フィンガ６に固定結合されているがその位置は調節可能である。

リンクおよび池の部品の装着用ならびに継手用の内孔、装着溝および凹部はあら かじめプロフィル部材の製作の際にプレハブしておくことが好ましく、これによ り以後の機械加工はほとんど不要となる。

グリッパフィンガ６は軽金属製またはプラスチック製プロフィル部材から製作す るのが好ましい。その周縁上にそれは装着溝を有し、装着溝は追加のノヨーのク イック装着およびリンク四辺形３．４．５．６のリンク３および５の継手サポー ト２３の装着のために使用される。

このように本発明により、リンク２．３．５およびグリッパフィンガ６からなる フィンガ機構全体は継手サポート２３によりフィンガモジュールとしてあらかじ め組み立てられ、必要に応じて摺動ブロック２５およびねじ２４により滑り継手 １．４にモジュラ装着される。

スライダ４はウオームギヤまたはピニオンおよびラックにより電動駆動により摺 動ロッド１に対して移動させてもよい。

グリッパ機構の重量を軽減するために、またはグリッパ機構を腐食性または高１ 媒体内で使用するために、すなわち駆動ユニットがグリ、バの内部に配置できな い場合、スライダ４はローブまたはベルト駆動ユニＩトにより前後に移動される 。

図２は本発明のグリッパ機構の滑り継手ｌ、３１のスライダ３１の縦断面図であ る。

本発明により、摺動ロッドｌはロッド７および２つのクランプ板８および９から なる。スライダ３１はロッド７上を摺動する。スライダ３１のロッド７に対する 摺動面は転がり軸受または滑り軸受１８により形成される。

図２により、軸受１８の間の７リング中空空間２８．２９はロッド７に固定され たピストン１０ａにより２つに分割されている。／りンダ空間２８．２９はロッ ド７、軸受１８およびビストノ１０ａと共にスライダ４ａを摺動ロッドｌに対し 相対運動させる作動ユニットを形成する。

個々の内孔２８．２９の代わりに、ロッド７がその中を通過する／リンダ中空空 間をスライダ４ａ内に設けてもよい。この場合２つの軸受１８および／ングルピ ストン１０ａはリンク形状となる。ビストノリング１０ａはすべてのロッド７を 同時に結合するので、２つの軸受リング１８はロッド７を通過させるための対応 する数の内孔を有する。

スライダ４ａを作動させるために、接続口２１および２２からロッド７の中空空 間３４を通過して内孔１４および１６からシリンダ空間または中空／リング空間 ２８および２９内に入り込みかつスライダ４ａを前後に移動させる。

図３は本発明による３フィノガグリノバ機構の正面図である。背後にクランプ板 ９が図示され、クランプ板９はこの場合正方形である。その内部に装着孔３３が 存在し、装着孔３３はグリッパ機構をロボットアームに装着するのに使用される 。クランプ板９はその周縁上に大きなベベルを有し、ベベルはねじを使わずにグ リッパ機構をロボットアームにクイック装着するのに使用される。

前方クランプ板８ａは六角形でかつその中心が中空でありまた６つのロッド７を 同時に保持している。その周縁上に３つのフィンガ機構のクランク２の３つの継 手サポート２３ａが鳩尾状溝およびブロックにより固定されている。ロッド７の 前方クランプ板８ａの他の３辺上に３つの案内要素３６が固定され、この案内要 素３６の側面上でグリッパフィンガ６ａが滑り軸受または転がり軸受３５により 案内されまたこれによりさらに安定にされている。

図４は四角形プロフィル部材４０の断面を示し、プロフィル部材４０は６つ以下 のフィンガ機構のモジニラ装着用の前方クランプ板８およびキャリジまたはスラ イダ４に適している。内孔４２または４４はロッド７を前方クランプ板８上に装 着したりまたはスライダ４内を通過させたりするために使用される。中心内孔４ ３は内孔４０がその目的のために小さすぎる場合に作動ユニットを装着するため に使用可能である。満４１ａはフィンガ機構２．３．５．６．２３．２４．２５ のリンク２．３および５の継手サポート２３を装着するために使用される。

図５は本発明により２フイ／ガまたは正方形４フインガグリツパ機構に必要とさ れるような正方形プロフィル部材４６の断面を示す。

図６は２フイ／ガ、３フイノガまたは６フインガグリツパ機構用の六角形プロフ ィル部材４７の断面を示す。

本発明によりロッド７用に内孔４４が設けられている。鳩尾状溝４１ｂはモジュ ールとして使用されるフィンガ機構を装着するために使用される。３つのグリッ パフィンガを相互に独立に作動させるために、スライダ４の六角形プロフィル部 材は一点鎖線で示すように３つの同一部品４７ａ、４７ｂおよび４７ｃに縦方向 に分割してもよい。作動ユニットの機能は図２に示すようにロッド７の内孔４４ 内または大きな中心内孔４３内のいずれかに配置される。

図７は幅の狭いタイプの継手サポート２３の製作に適したプロフィル部材２３ａ の一部を示す。

継手ビンの内孔５０ならびに継手サポート２３を前方クランプ板８、スライダ４ およびグリッパフィンガ６に装着するための内孔５１はプロフィル部材２３内に プレハブされていることが好ましい。Ｕ形プロフィル部材２３の底部においてプ ロフィル部材は平らな下側から少し突出している。この部分はクラップ板８、ス ライダ４およびグリッパフィンガ６の対応する溝内に係合しかつ継手サポート２ ３を横方向に安定させるように働く。

図８は幅の広いタイプの継手サポート２３の押出成形プロフィル部材２３ｂの一 部を示し、この継手サポート２３は２つの鳩尾状装着突起部５２を有し、突起部 ５２は前方クランプ板８、スライダ４およびグリッパフィンガ６の対応する溝内 に挿入されかつ固定される。

図９は大型かつ電量タイプ用継手サポート２３に適した二重り形プロフィル部材 ２３ｃである池のプロフィル部材を示す。これは摺動ブロックにより前方クラン プ板８、スライダ４およびグリッパフィンガロに固定される。

図１０はグリッパフィンガ６に適した二ｆｌＴ形プロフィル部材６ｄの正面図を 示す。矩形溝４１ａ内に摺動ブロック２５が存在し、摺動プロ、り２５はグリ・ ７バノシーをグリッパフィンガ６の上方または下方に装着しまた継手サポート２ ３をグリッパフィンガ、前方クランプ板８およびスライダ４に装着するためにも 使用される。

図１１は中空／リンク作動ユニ、トを含む実施態様による本発明のグリッパ機構 の滑り継手１，４の断面を示す。中空であってもよいロッド７はリングピストン ５５に固定結合されている。前方クラップ板８および後方クランプ板９は図示さ れていない。六角形スライダ４ｂはリングピストン５５の形状を有するここでは 図示されていない２つの当接リングによりその端部側でチューブ５４に固定結合 されている。リングビストノ５５は作動ユニットの中空／リング空間を２つに分 けているが、この図では前方の空間５７が示されている。スライダ４ｂの中心に 大きい空間５６が残されており、これは前記のように他の目的に使用可能である 。

リングピストン５５および空間５７の端部側の当接リングは長円形、多角形など の他の幾何断面形状を有してもよい。

図１２はフィンガ機構のスライダ／クランク機構１，２．３．４のクランク２が それから鋸切断される軽金属製またはプラスチック製プロフィル部材６０の一部 を示す。

図１３はフィンガ機構のリンク３および５がそれから製作される軽金属製または プラスチ／り製プロフィル部材６１の一部を示す。継手内の内孔はプロフィル部 材内にプレハブされる。

図１４はスライダ／クランク機構１．２．３．４のカップラ３のために必要なり ／クアセノブリ３ａを示す。クランク２をカップラ３にリンク結合するために、 す／り３ａの中心内に凹部６２が打ち抜かれている。この凹部はプロフィル部材 ６１を製作する際にあらかじめ製作可能である。

図１５はフィンガ機構のクランク２のためのプロフィル部材６ｏがら鋸切断され た幅の狭いリンク２ａを示す。

図１６は幅の狭いリンク３ｂを示し、このリンクはたとえば２つ重ねてリンク３ および５を置き換えてもよくまたこれは幅の広いリンクを置き換えるために継手 サポート２３ｃの対応するＵ形形状に係合する。

図１７はフィンガ機構１．２．３．４．５．６．２３．２４．２５のためのスラ イダ／クランク機構のクランク２として幅の広い実施態様において形成可能な小 さいリンク２ｂを示す。

図１８はスライダ／クランク機構１．２．３．４のカップラ３としてまたはリッ ク四辺形３．４．５．６のリンク５としての幅の広い実施態様において形成可能 なリンク３ｃを示し、この場合これは下側の広いほうでスライダ４と係合しまた 上側の狭いほうでグリッパフィンガ６と係合する。

図１９は組立状態におけるフィンガ機構アセンブリを示す。グリッパフィンガ７ ６、リンク７５、継手サポート７４ａおよび７４ｂ、クランク７２、リンク７３ はすべてプラスチックからたとえばヒンジとしてフィルム継手を有する金型内に 一体に射出され、これにより最後に継手７１を装着するだけでフィンガ機構アセ ンブリが製作される。クランク７２はリンク７３の中心から切り出される。継手 サポート７４ｂもまた継手サポート７４ａと一体に射出成形され、次にそれから 切り離される。

図２０は金型から取り出したのちでしかも継手サポート７４ｂが７４ａから切り 離されたり、クランク７２がリンク７３から切り出されたりまた継手７１ｂが対 応する内孔７１ａに挿入されたりする前の図１９のフィンガ機構を示す。

図２１は同じ断面形状を何するプラスチック製プロフィル部材から所定幅のディ スクに鋸切断されたフィルム継手を有するプラスチック製フィンガ機構アセンブ リを示す。

したがって、本発明は軽量構造で中実のグリッパ機構のすべての利点を示すグリ ッパ機構を提供し、このグリ、バ機構のフィンガの数は目的および必要性に応じ てモジュラ的に増減することができ、またこのグリッパ機構は全体としてきわめ て経済的に製作可能である。プレハブされるモジュールはまた経済的な量産を可 能にし、これにより目的とするサイズに基づきグリッパ機構の範囲を経済的に拡 大することができる。はとんどすべての部品はプレハブプロフィル部材から製作 可能である。グリ、バ機構はそのすべてのグリッパフィンガを作動するために単 −運動好ましくは直線運動を使用するので、駆動ユニットもまた汎用性がある。

図２２に示す実施態様は中心クランプ本体３ｏを有する。

前方クランプ板８にはその周縁上に６要素グリッパフィンガ案内機構の対応すル 継手サポート（図示なし）を受け入れるためのたとえば鳩尾状ガイドのような装 着溝および装着手段が設けられている。これは軽金属製プロフィル部材からなり かつクランプ本体３０および摺動ロッド７を受け入れるための適切な内孔および 凹みを含む。

後方クランプ板９は前方クランプ板８と同様にクランプ本体３０および摺動ロッ ド７を受け入れるための内孔および凹部を含む。さらに後方クランプ板９はグリ ッパ機構をロボットアームまたはマニピュレータに装着するための追加の内孔３ ３、凹部およびベベルを有する。ねじ２４ｂの内孔２１，２２から行う加圧流体 の供給もまた後方クランプ板９から行われるが、これは前方クランプ板８から行 ってもよい。

中空であることが好ましい中空本体３０は２つのクランプ板８．９のほぼ中心に 位置決めされる。クラップ板８．９は摺動ロッド７を介してねじ２４ａおよび２ ４ｂによりクランプ本体３０に対しクランプされる。摺動ロッド７はクランプ板 ８または９内のそれらの受入内孔内にまだいくらかの隙間または空間３７を有し ているので、摺動ロッド７は十分な力でクランプ板８．９をクランプ本体３０に スＪしクランプすることができる。複数のクランプ本体３０が相互に並列に存在 していてもよい。１つまたは複数のクランプ本体３０が２つのクランプ板８．９ を摺動ロッド７に対してクランプしてもよいことは当然であり、この場合はクラ ップ本体３０に引張がかかりまた摺動ロッドに圧縮がかかることになる。

このように本発明によりプレ応力が加えられたケージ構造ｌはきわめて安定でか つたわみ剛性および捩り剛性のきわめて高いグリッパ機構の滑り継手１，４の摺 動ロッドを提供する。

摺動ロッド７は加圧流体を供給できるように中空に製作される。加圧流体は横方 向内孔１４．１６から空間２８および２９内に入り込みまたそこから横方向内孔 １５および１７を通過してリングンリング空間内に入り込みかつキャリジまたは スライダ４を前後に移動させる。

キャリジまたはスライダ４は軽金属製プロフィル部材からなりまたキャリジまた はスライダ４にはその周縁上に６要素グリッパフィンガ案内機構の対応する継手 サポート（図示なし）を受け入れるためのたとえば鳩尾状ガイドのような装着溝 および装着手段が設けられている。キャリジまたはスライダ４は滑り軸受または 転がり軸受１８により摺動ロッド７上を摺動する。摺動ロッド７は内部が中空で ありかつ１つまたは複数のクランプ本体３０を包囲している。スライダ４とクラ ンプ本体３０の外壁との間の中空空間はスライダ４を作動するためのリングシリ ンダとして形成されている。この場合リングピストン１０１）がクランプ本体３ ０に固定されている。四角リング３１ｂはリングピストン１０ｂとスライダ４の 内壁との間のメタル接触を防止する。四角リング３１ｂはグリッパの位置を検出 するための読取リレーまたは近接スイ・ノチを作動するのに使用される磁気リン グを含んでもよい。スライダ内面とクランプ本体３ｏの外面との間の中空シリン ダ内部空間の端面はリング／リンダカバー１１ａにより閉じられ、カバー１１ａ は止めリング１２によりキヤツジに固定されかっ０リング３２によりキヤツジに 対し／−ルされている。リング／リングカバー１１ａとクランプ本体３ｏの外面 との間に四角リング３１ａが配置され、四角リング３１ａは一方で作業シリンダ 空間を外部からンールしまた他方でシリンダカバー１１ａとクランプ本体３ｏと の間のメタル接触を防止する。

リングピストン１０ａがキヤツジの内面に固定されかつクランプ本体３ｏの外面 に対し摺動可能に７−ルされるようにしてもよい。この場合シリンダカバーｌＩ ａはクラップ本体３ｏに固定されかつキヤツジ内面に対して摺動可能に７−ルさ れる。

上記の図面の説明および特許請求の範囲に開示された本発明の特徴は、個々にお よび任意の組合せにおいて本発明の効果に対し重要である。開示されたすべての 特徴は本発明に対し基本的なものである。したがって付属の／添付の優先書類（ 事前出願のコピー）の開示のすべてもまた本出願の開示内に含まれるものである 。

ＦＩＧ、　１８ 国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（ＢＦ 、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、ＴＧ ）、ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ，Ｃ３，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、　ＦＩ、　ＧＢ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ、　ＫＲ，ＬＫ、ＬＵ、 ＭＧ、ＭＮ、ＭＷ、ＮＬ、Ｎｏ、ＰＬ、ＲＯ、ＲＵ、　ＳＤ、　ＳＥ、　ＵＳ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．一端が第１のリンク（３）に作用しかつ他端が摺動ロッド（１）上にピボッ ト結合されたクランク（２）とおよび摺動ロッド（１）上で案内されかつ第１の リンク（３）に当接するスライダ（４）とを有する作動ユニットとしての少なく とも１つのスライダ／クランク機構（１、２、３、４）を含む動的多要素強制案 内機構（１、２、３、４、５、６）のカップラとして摺動軸の周りに揺動可能な 少なくとも１つの可動グリッパフィンガ（６）を有し、ここで第２のリンク（５ ）が第１のリンク（３）から軸方向にオフセットされてスライダ（４）上に支持 されかっ案内機構の両方のリンク（３、５）がグリッパフィンガ（６）に作用し 、摺動ロッド（１）はグリッバが運動中でも摺動軸の方向に運動を行わないとこ ろのマニピュレータなどのグリッバ機構において：中心から離して配置された複 数のロッド（７）でケージとして形成された摺動ロッド（１）を特徴とするグリ ッバ機構。
2. ２．スライダがロッド（７）上のキャリジとして摺動可能に配置されていること を特徴とするとくに請求項１のグリッバ機構。
3. ３．ロッド（７）の端部側に配置されてプレ応力が加えられたクランプ板（８、 ９）を特徴とするとくに前出請求項の１つ以上のグリッバ機構。
4. ４．ロッド（７）が中空であることを特徴とするとくに前出請求項の１つ以上の グリッバ機構。
5. ５．中空ロッド内を伸長するブレ応力が加えられたねじ付ロッドを特徴とすると くに前出請求項の１つ以上のグリッバ機構。
6. ６．ケージ内の中心に配置されかつスライダに付属の固定シリンダ内を伸長する ピストンロッド（２０）を特徴とするとくに前出請求項の１つ以上のグリッバ機 構。
7. ７．中空ロッド（７）がシリンダヘの加圧流体供給ラインとして形成されている ことを特徴とするとくに前出請求項の１つ以上のグリッバ機構。
8. ８．ロッド（７）によりクランプ板（８、９）の間にクランプされた本体（３０ ）を特徴とするとくに前出請求項の１つ以上のグリッバ機構。
9. ９．本体（３０）が中心に配置されていることを特徴とするとくに前出請求項の １つ以上のグリシン機構。
10. １０．本体（３０）が中空本体であることを特徴とするとくに前出請求項の１つ 以上のグリッバ機構。
11. １１．本体（３０）がピストン（１０ｂ）を形成することを特徴とするとくに前 出請求項の１つ以上のグリッバ機構。
12. １２．スライダ（４）が複数部品（４７）で形成されていることを特徴とすると くに前出請求項の１つ以上のグリッバ機構。