CN102132069B - 波动型直线运动机构和把持机构 - Google Patents

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Abstract

一种把持机构(1)的波动型直线运动机构(4)，柔性螺杆(14)的形成有第一阳螺纹(32)、第二阳螺纹(33)的部分因安装于输入轴(11)的第一波动发生器(12)、第二波动发生器(13)而挠曲成椭圆形，以使第一阳螺纹(32)、第二阳螺纹(33)分别与第一圆形螺帽(15)、第二圆形螺帽(16)的第一阴螺纹(42)、第二阴螺纹(44)局部啮合。在第一圆形螺帽(15)、第二圆形螺帽(16)上分别装设有第一把持构件(5)、第二把持构件(6)。一旦利用电动机(3)来使输入轴(11)旋转，则第一把持构件(5)、第二把持构件(6)根据输入轴(11)的旋转方向开闭来进行物体W的松开和把持动作。

Description

波动型直线运动机构和把持机构
技术领域
本发明涉及一种波动型直线运动机构，通过使螺纹导程不同的圆形螺帽(刚性阴螺纹)与柔性螺杆(可挠性阳螺纹)局部啮合，并使它们相啮合的位置沿圆周方向移动，从而在圆形螺帽与柔性螺杆之间发生相对直线运动。
背景技术
作为线性致动器，已知有波动型直线运动机构。波动型直线运动机构具有：由刚性构件制成的圆形螺帽；由可朝半径方向挠曲的可挠性构件制成的柔性螺杆；以及使柔性螺杆朝半径方向挠曲来与圆形螺帽局部啮合的波动发生器，圆形螺帽与柔性螺杆的螺纹导程不同。一旦使波动发生器旋转，则圆形螺帽与柔性螺杆的啮合位置沿圆周方向移动，从而在圆形螺帽与柔性螺杆之间产生沿轴线方向的相对直线运动。若预定固定了螺帽和螺杆中的一个，则另一个会沿着轴线方向做直线运动。这种结构的波动型直线运动机构公开于专利文献1、专利文献2中。
专利文献1：日本专利实公平6-38195号公报
专利文献2：日本专利特开2007-154955号公报
发明的公开
发明所要解决的技术问题
在此，在采用波动型直线运动机构来构成使指构件、臂构件等一对把持构件开闭的把持机构时，为使各把持构件移动需要两台波动型直线运动机构。因此，会使机构大型化，此外还会使传递来自电动机等旋转驱动源的动力的动力传递机构复杂化。
本发明的技术问题在于提出一种能小型且紧凑地构成使一对把持构件开闭的把持机构的波动型直线运动机构。
解决技术问题所采用的技术方案
为解决上述技术问题，本发明的波动型直线运动机构的特征是，具有：
柔性螺杆，该柔性螺杆包括可朝半径方向挠曲的可挠性圆筒和形成于该可挠性圆筒的外周面上轴线方向不同位置的第一阳螺纹及第二阳螺纹，上述第一阳螺纹和第二阳螺纹被切割成朝相反方向；
第一圆形螺帽，该第一圆形螺帽包括将上述柔性螺杆的形成有上述第一阳螺纹的部分同轴状环绕的第一刚性圆筒和形成于该第一刚性圆筒内周面的第一阴螺纹，该第一阴螺纹可与上述第一阳螺纹啮合，且与该第一阳螺纹的螺纹导程不同；
第二圆形螺帽，该第二圆形螺帽包括将上述柔性螺杆的形成有上述第二阳螺纹的部分同轴状环绕的第二刚性圆筒和形成于该第二刚性圆筒内周面的第二阴螺纹，该第二阴螺纹可与上述第二阳螺纹啮合，且与该第二阳螺纹的螺纹导程不同；
具有非圆形轮廓的第一波动发生器，该第一波动发生器同轴状地嵌入上述柔性螺杆的形成有上述第一阳螺纹的部分的内侧；
具有非圆形轮廓的第二波动发生器，该第二波动发生器同轴状地嵌入上述柔性螺杆的形成有上述第二阳螺纹的部分的内侧；以及
输入轴，上述第一波动发生器和上述第二波动发生器同轴状地固定于该输入轴，
上述柔性螺杆被保持成无法沿轴线方向移动和绕其中心轴线旋转的状态，上述第一圆形螺帽和第二圆形螺帽被保持成可沿轴线方向移动但无法绕其中心轴线旋转的状态，
上述柔性螺杆的形成有上述第一阳螺纹的部分因上述第一波动发生器而挠曲成非圆形，以形成使上述第一阳螺纹沿圆周方向与上述第一阴螺纹局部啮合的状态，
上述柔性螺杆的形成有上述第二阳螺纹的部分因上述第二波动发生器而挠曲成非圆形，以形成使上述第二阳螺纹沿圆周方向与上述第二阴螺纹局部啮合的状态，
一旦上述输入轴旋转而使上述第一波动发生器、第二波动发生器旋转，则上述第一阳螺纹与上述第一阴螺纹的啮合位置以及上述第二阳螺纹与上述第二阴螺纹的啮合位置分别沿圆周方向移动，以使上述第一圆形螺帽、第二圆形螺帽沿轴线方向朝相反方向移动。
在此，在上述第一波动发生器和上述第二波动发生器具有椭圆形轮廓时，上述柔性螺杆的形成有上述第一阳螺纹的部分因上述第一波动发生器而挠曲成椭圆形，并形成为位于该椭圆形的长轴方向两端的上述第一阳螺纹的部分与上述第一阴螺纹啮合的状态。此外，上述柔性螺杆的形成有上述第二阳螺纹的部分因上述第二波动发生器而挠曲成椭圆形，并形成为位于该椭圆形的长轴方向两端的上述第二阳螺纹的部分与上述第二阴螺纹局部啮合的状态。
在采用本发明的波动型直线运动机构来构成把持机构时，也可以将第一把持构件装设于该波动型直线运动机构的上述第一圆形螺帽，并将第二把持构件装设于上述第二圆形螺帽。藉此，能得到根据上述输入轴的旋转方向来使上述第一把持构件和第二把持构件进行开闭动作的把持机构。
发明效果
在本发明的波动型直线运动机构中，利用固定于共用的输入轴的第一波动发生器、第二波动发生器来使在可挠性圆筒的外周面形成有第一阳螺纹和第二阳螺纹的柔性螺杆朝半径方向挠曲，以使第一圆形螺帽与第二圆形螺帽局部啮合。一旦使输入轴旋转，第一圆形螺帽、第二圆形螺帽就朝相对接近或远离的方向移动。因此，若预先将第一把持构件、第二把持构件分别装设于第一圆形螺帽、第二圆形螺帽，则能得到使这些第一把持构件、第二把持构件开闭的把持机构。因此，与现有这样的采用两台波动型直线运动机构来构成把持机构的情形相比，能得到小型且紧凑的把持机构。
附图说明
图1是表示适用本发明的把持机构的主要部分的示意结构图。
(符号说明)
1 把持机构
2 外壳
3 电动机
4 波动型直线运动机构
5 第一把持构件
6 第二把持构件
11 输入轴
12 第一波动发生器
13 第二波动发生器
14 柔性螺杆(flexible screw)
15 第一圆形螺帽(circular nut)
16 第二圆形螺帽
32 第一阳螺纹
33 第二阳螺纹
42 第一阴螺纹
44 第二阴螺纹
具体实施方式
参照图1进行说明，适用本发明的把持机构1具有：外壳2；装设于该外壳2的电动机3；装设于外壳2的波动型直线运动机构4；以及利用该波动型直线运动机构4来进行开闭动作的一对把持构件5、6。电动机3的旋转例如通过由同步带7和带轮8、9等构成的动力传递机构而传递至波动型直线运动机构4。
波动型直线运动机构4具有：输入轴11；第一波动发生器12和第二波动发生器13；柔性螺杆14；以及第一圆形螺帽15和第二圆形螺帽16。输入轴11经由轴承21、22被外壳2支承成可自由旋转的状态。输入轴11的一个轴端部11a从外壳2的内侧朝外侧突出，电动机旋转力被传递至该轴端部11a。
在输入轴11上安装有第一波动发生器12和第二波动发生器13。第一波动发生器12包括：与输入轴11固定成同轴状或与输入轴11一体形成的具有椭圆形轮廓的刚性凸轮板23；以及安装于该刚性凸轮板23的椭圆形外周面的波轴承(wave bearing)24。波轴承24由可挠性的内外圈以及插入内外圈之间的多个球等转动体构成。第二波动发生器13也具有相同的结构，其在沿输入轴11的轴线方向离开第一波动发生器12规定距离的位置上包括：与输入轴11固定成同轴状或与输入轴11一体形成的具有椭圆形轮廓的刚性凸轮板25；以及安装于该刚性凸轮板25的椭圆形外周面的波轴承26。
柔性螺杆14包括：可挠性圆筒31，该可挠性圆筒31的轴长可覆盖第一波动发生器12、第二波动发生器13，且其可朝半径方向挠曲；以及第一阳螺纹32和第二阳螺纹33，它们形成于该可挠性圆筒31的外周面。柔性螺杆14以朝其中心轴线方向的移动及绕其中心轴线的旋转被阻止的状态安装于外壳2。
在此，第一阳螺纹32和第二阳螺纹33被切割成朝向相反方向。此外，第一阳螺纹32在可挠性圆筒31的轴线方向上形成于可挠性圆筒31的外周面31a中第一波动发生器12所在一侧，第二阳螺纹33形成于第二波动发生器13所在一侧。在本实施例中，第一阳螺纹32在外周面31a上从轴线方向的中央位置形成到一端，第二阳螺纹33在外周面31a上从轴线方向的中央位置形成到另一端。也可以将这些第一阳螺纹32、第二阳螺纹33仅形成于外周面31a的一部分区域。
安装有上述第一波动发生器12、第二波动发生器13的输入轴11以同轴状态安装在柔性螺杆14的内侧。此外，柔性螺杆14因第一波动发生器12、第二波动发生器13而处于挠曲成椭圆形的状态。
此外，第一圆形螺帽15包括：将柔性螺杆14中形成有第一阳螺纹32的部分同轴状环绕的第一刚性圆筒41；以及形成于该第一刚性圆筒41的整个圆形内周面的第一阴螺纹42。第一阴螺纹42可与第一阳螺纹32啮合，且其螺纹导程(lead)与第一阳螺纹32不同。同样地，第二圆形螺帽16包括：将柔性螺杆14中形成有第二阳螺纹33的部分同轴状环绕的第二刚性圆筒43；以及形成于该第二刚性圆筒43的整个圆形内周面的第二阴螺纹44。第二阴螺纹44可与第二阳螺纹33啮合，且其螺纹导程与该第二阳螺纹33不同。
在此，上述第一圆形螺帽15、第二圆形螺帽16被外壳2保持成可自由地沿它们的轴线方向移动但却无法绕它们的中心轴线旋转的状态。
在这种结构的波动型直线运动机构4中，被第一波动发生器12挠曲成椭圆形的柔性螺杆14的形成有第一阳螺纹32的部分在其椭圆的长轴方向的两端形成为与第一圆形螺帽15的第一阴螺纹42啮合的状态。同样地，被第二波动发生器13挠曲成椭圆形的柔性螺杆14的形成有第二阳螺纹33的部分在其椭圆的长轴方向的两端形成为与第二圆形螺帽16的第二阴螺纹44啮合的状态。一旦输入轴11旋转而使第一波动发生器12、第二波动发生器13旋转，则第一阳螺纹32与第一阴螺纹42的啮合位置及第二阳螺纹33与第二阴螺纹44的啮合位置分别沿圆周方向移动，从而使第一圆形螺帽15、第二圆形螺帽16沿轴线方向朝相反方向移动。
接着，第一把持构件5装设于第一圆形螺帽15的露出外壳2的外周部分，并朝该第一圆形螺帽15的半径方向延伸。同样地，在第二圆形螺帽16上安装有第二把持构件6，第二把持构件6以与第一把持构件5相对的状态平行延伸。
对这种结构的把持机构1的动作进行说明。一旦驱动电动机3而使输入轴11旋转，则如先前所述，电动机3的旋转被波动型直线运动机构4转换成第一圆形螺帽15和第二圆形螺帽16的直线运动。第一圆形螺帽15和第二圆形螺帽16沿中心轴线4a的方向朝相反方向移动。因此，装设在第一圆形螺帽15和第二圆形螺帽16上的第一把持构件5和第二把持构件6做相对的打开、关闭。例如，在形成了左右对称的第一阳螺纹32和第二阳螺纹33，并形成了左右对称的第二阴螺纹42和第二阴螺纹44时，第一把持构件5、第二把持构件6以相同速度朝相反方向仅移动相同距离。若是这样，则能使第一把持构件5和第二把持构件6在图中用实线表示的松开物体位置和用假想线表示的把持物体位置之间开闭，从而能进行物体W的把持和松开动作。

Claims (3)

1.一种波动型直线运动机构，其特征在于，具有：
柔性螺杆，该柔性螺杆包括能朝半径方向挠曲的可挠性圆筒和形成于该可挠性圆筒的外周面上轴线方向不同位置的第一阳螺纹及第二阳螺纹，该第一阳螺纹和第二阳螺纹被切割成朝相反方向；
第一圆形螺帽，该第一圆形螺帽包括将所述柔性螺杆的形成有所述第一阳螺纹的部分同轴状环绕的第一刚性圆筒和形成于该第一刚性圆筒内周面的第一阴螺纹，该第一阴螺纹能与所述第一阳螺纹啮合，且与该第一阳螺纹的螺纹导程不同；
第二圆形螺帽，该第二圆形螺帽包括将所述柔性螺杆的形成有所述第二阳螺纹的部分同轴状环绕的第二刚性圆筒和形成于该第二刚性圆筒内周面的第二阴螺纹，该第二阴螺纹能与所述第二阳螺纹啮合，且与该第二阳螺纹的螺纹导程不同；
具有非圆形轮廓的第一波动发生器，该第一波动发生器同轴状地嵌入所述柔性螺杆的形成有所述第一阳螺纹的部分的内侧；
具有非圆形轮廓的第二波动发生器，该第二波动发生器同轴状地嵌入所述柔性螺杆的形成有所述第二阳螺纹的部分的内侧；以及
输入轴，所述第一波动发生器和所述第二波动发生器同轴状地固定于该输入轴，
所述柔性螺杆被保持成无法沿轴线方向移动和绕其中心轴线旋转的状态，所述第一圆形螺帽和第二圆形螺帽被保持成能沿轴线方向移动但无法绕其中心轴线旋转的状态，
所述柔性螺杆的形成有所述第一阳螺纹的部分因所述第一波动发生器而挠曲成非圆形，以形成使所述第一阳螺纹沿圆周方向与所述第一阴螺纹局部啮合的状态，
所述柔性螺杆的形成有所述第二阳螺纹的部分因所述第二波动发生器而挠曲成非圆形，以形成使所述第二阳螺纹沿圆周方向与所述第二阴螺纹局部啮合的状态，
一旦所述输入轴旋转而使所述第一波动发生器、第二波动发生器旋转，则所述第一阳螺纹与所述第一阴螺纹的啮合位置以及所述第二阳螺纹与所述第二阴螺纹的啮合位置分别沿圆周方向移动，以使所述第一圆形螺帽、第二圆形螺帽沿轴线方向朝相反方向移动。
2.如权利要求1所述的波动型直线运动机构，其特征在于，
所述第一波动发生器和所述第二波动发生器具有椭圆形轮廓，
所述柔性螺杆的形成有所述第一阳螺纹的部分因所述第一波动发生器而挠曲成椭圆形，并形成为位于该椭圆形的长轴方向两端的所述第一阳螺纹的部分与所述第一阴螺纹啮合的状态，
所述柔性螺杆的形成有所述第二阳螺纹的部分因所述第二波动发生器而挠曲成椭圆形，并形成为位于该椭圆形的长轴方向两端的所述第二阳螺纹的部分与所述第二阴螺纹局部啮合的状态。
3.一种把持机构，其特征在于，具有：
如权利要求1或2所述的波动型直线运动机构；
装设于所述波动型直线运动机构的所述第一圆形螺帽的第一把持构件；以及
装设于所述波动型直线运动机构的所述第二圆形螺帽的第二把持构件，
所述第一把持构件和第二把持构件根据所述输入轴的旋转方向来进行开闭动作。
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