CN105690360B - 齿轮把持装置以及把持齿轮的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种能够防止损坏齿轮并且更加容易且恰当地把持该齿轮的齿轮把持装置以及把持齿轮的方法。齿轮把持装置(10)具备：爪部，其被设置为能够以接近齿轮(G)的外周的方式进行移动，且能够与形成于齿轮(G)的外周的齿槽卡合；第一驱动部(18)，其驱动爪部以使爪部与齿轮(G)的外周抵接；第二驱动部(20)，其使齿轮(G)向该齿轮(G)的周向旋转；以及啮合探测部(50)，其探测爪部是否卡合于齿槽。

Description

齿轮把持装置以及把持齿轮的方法

技术领域

本发明涉及一种用于以使齿轮不能旋转的方式把持该齿轮的齿轮把持装置。

背景技术

已知如下一种装置：用于利用具有爪部的夹持部夹持齿轮来以使该齿轮不能旋转的方式把持该齿轮，其中，上述爪部能够与形成于齿轮的外周的齿槽卡合(例如，日本特开平8-174360号公报)。

发明内容

期望一种能够防止损坏齿轮并且更加容易且恰当地把持该齿轮的装置。

在本发明的一个方式中，齿轮把持装置具备：爪部，其被设置为能够以接近齿轮的外周的方式进行移动，且能够与形成于齿轮的外周的齿槽卡合；第一驱动部，其驱动爪部以使爪部与齿轮的外周抵接；第二驱动部，其使齿轮向该齿轮的周向旋转；以及啮合探测部，其探测爪部是否卡合于齿槽。

齿轮把持装置也可以还具备一对夹持部，该一对夹持部被设置为能够以互相接近的方式进行移动，且分别具有上述爪部。第一驱动部进行驱动以使一对夹持部互相接近，来将齿轮的外周夹持在该一对夹持部之间。第一驱动部或者第二驱动部也可以具有伺服马达。

啮合探测部也可以对在爪部与齿轮的外周抵接的期间施加于第二驱动部的负载转矩进行监视，在该负载转矩发生了变化时，探测出爪部卡合于齿槽。啮合探测部也可以对爪部与齿轮的外周抵接的期间的爪部的位移进行监视，在发生了该位移时，探测出爪部卡合于齿槽。

在本发明的其它方式中，把持齿轮的方法包括以下步骤：使能够与形成于齿轮的外周的齿槽卡合的爪部进行移动，来使该爪部与齿轮的外周抵接；使齿轮向该齿轮的周向旋转；以及探测爪部是否卡合于齿槽。

该方法也可以在使爪部与齿轮的外周抵接的步骤之后，还包括监视对用于使齿轮旋转的驱动部施加的负载转矩的步骤。也可以是，在探测爪部是否卡合于齿槽的步骤中，在负载转矩发生了变化时，探测出爪部卡合于齿槽。

该方法也可以在使爪部与齿轮的外周抵接的步骤之后，还包括监视爪部的位移的步骤。也可以是，在探测爪部是否卡合于齿槽的步骤中，在发生了位移时，探测出爪部卡合于齿槽。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式所涉及的齿轮把持装置的框图。

图2是图1所示的齿轮把持装置的立体图。

图3是将图2中的区域III放大后的放大图。

图4是表示图1所示的齿轮把持装置的动作方法的一例的流程图。

图5是表示图2所示的齿轮把持装置的爪部与齿轮啮合的状态的立体图。

图6是将图5中的区域VI放大后的放大图。

图7是本发明的其它实施方式所涉及的齿轮把持装置的框图。

图8是表示图7所示的齿轮把持装置的动作方法的一例的流程图。

具体实施方式

下面，基于附图来详细地说明本发明的实施方式。首先，参照图1～图3对本发明的一个实施方式所涉及的齿轮把持装置10进行说明。此外，以下的说明中的轴向表示沿着齿轮G的中心轴线O的方向，径向表示以轴线O为中心的圆的半径方向，周向表示以轴线O为中心的圆的圆周方向。

齿轮把持装置10是用于从径向外侧夹持齿轮G的外周来以使该齿轮G不能旋转的方式把持该齿轮G的装置。齿轮把持装置10具备控制部12、成为一对的第一夹持部14和第二夹持部16、第一驱动部18以及第二驱动部20。

控制部12直接或者间接地控制齿轮把持装置10的各元件。第一夹持部14和第二夹持部16互相对置地配置。当利用齿轮把持装置10把持齿轮G时，该齿轮G如图2所示那样被配置在第一夹持部14与第二夹持部16之间。

第一夹持部14被配置在齿轮G的径向的一侧，具有大致U字形的夹持臂24以及安装于夹持臂24的两个爪构件26和28。

夹持臂24具有基部24a以及从基部24a向齿轮G的方向延伸的一对臂部24b和24c。爪构件26和28分别安装于臂部24b和24c的前端。

如图3所示，爪构件26具有多个爪部30，多个爪部30被设置在面向齿轮G的一侧。这些爪部30被配置为朝向轴线O突出，并沿着齿轮G的外周在周向上整齐排列。

另一方面，在齿轮G的外周形成有在周向上整齐排列的多个齿部G_t，在周向上互相邻接的两个齿部G_t之间形成有齿槽G_g。各爪部30被设置为能够与形成于齿轮G的外周的各齿槽G_g卡合。

爪构件28具备与上述的爪构件26相同的结构。具体地说，爪构件28具有多个爪部32，多个爪部32被设置为在周向上整齐排列并朝向轴线O突出。这些爪部32中的各爪部32能够与各齿槽G_g卡合。

另一方面，第二夹持部16具备与第一夹持部14相同的结构，被配置为以轴线O为基准与第一夹持部14对称。具体地说，第二夹持部16被配置在齿轮G的径向另一侧，具有大致U字形的夹持臂34以及安装于夹持臂34的两个爪构件36和38。

夹持臂34具有基部34a以及一对臂部34b和34c。爪构件36和38分别安装于臂部34b和34c的前端。

爪构件36和38分别具有多个爪部40和42，多个爪部40和42被设置为在周向上整齐排列并朝向轴线O突出。爪部40和42中的各爪部40和42能够与各齿槽G_g卡合。

第一驱动部18根据来自控制部12的指令进行驱动，以使第一夹持部14和第二夹持部16互相接近和分离。在本实施方式中，第一驱动部18具有伺服马达(未图示)和与该伺服马达的旋转轴连结的运动变换机构(未图示)。

运动变换机构例如包括滚珠丝杠机构，将旋转轴的旋转运动变换为沿着图2中的箭头A的方向的往复运动。此外，箭头A的方向是与轴线O正交的方向，且与臂部24b、24c、34b以及34c的延伸方向一致。

第一夹持部14经由连结构件44与第一驱动部18机械地连结。连结构件44的一端与第一驱动部18的运动变换机构机械地连结，连结构件44的另一端与夹持臂24的基部24a连结。

同样地，第二夹持部16经由连结构件46与第一驱动部18机械地连结。连结构件46的一端与第一驱动部18的运动变换机构机械地连结，连结构件46的另一端与夹持臂34的基部34a连结。第一夹持部14和第二夹持部16被第一驱动部18驱动，从而向互相接近和分离的方向同步地进行移动。

第二驱动部20根据来自控制部12的指令来向周向对齿轮G进行旋转驱动。在本实施方式中，第二驱动部20具有伺服马达(未图示)。齿轮G与第二驱动部20经由沿轴向延伸的驱动轴48互相机械地连结。驱动轴48的一端与第二驱动部20的伺服马达的旋转轴(未图示)连结，驱动轴48的另一端与齿轮G的中心部连结。

接着，参照图1～图6对本实施方式所涉及的齿轮把持装置10的动作进行说明。在控制部12从用户处接收到齿轮把持指令而使齿轮G如图2所示那样配置在第一夹持部14与第二夹持部16之间时，开始图4所示的动作流程。

在步骤S1中，控制部12使第一夹持部14和第二夹持部16进行移动。具体地说，控制部12向第一驱动部18发送指令，使第一夹持部14和第二夹持部16以互相接近的方式进行移动。

伴随该动作，设置于第一夹持部14的各爪部30和32以及设置于第二夹持部16的各爪部40和42也以接近齿轮G的外周的方式进行移动。

对在该步骤S1中向第一驱动部18发送的指令进行设定，使得在后述的步骤S2中利用第一夹持部14和第二夹持部16夹持了齿轮G时对第一夹持部14和第二夹持部16施加不会损坏该齿轮G的程度的力。

在步骤S2中，控制部12判断第一夹持部14和第二夹持部16是否与齿轮G抵接。作为一例，控制部12从第一驱动部18的伺服马达接收反馈(负载转矩、反馈电流等)，在该反馈成为与被发送到第一驱动部18的指令(转矩指令、电流指令)相当的值时，控制部12判断为“是”。

另外，作为另一例，控制部12也可以从第一驱动部18的伺服马达接收反馈，在该反馈超过预先决定的阈值时判断为“是”。在步骤S2中判断为“是”的情况下，控制部12进入步骤S3。另一方面，在步骤S2中判断为“否”的情况下，控制部12循环进行步骤S2。

此外，也可以是，在步骤S2中判断为“是”时，控制部12向第一驱动部18发送指令，使第一夹持部14和第二夹持部16停止移动。根据该结构，能够防止从第一夹持部14和第二夹持部16对齿轮G施加过度的力，因此能够防止损坏齿轮G。

当使第一夹持部14和第二夹持部16与齿轮G抵接时，存在以下情况：第一夹持部14和第二夹持部16的爪部30、32、40以及42由于碰撞到齿部G_t而不会进入齿槽G_g的内部，不会与齿轮G恰当地啮合。

图3示出了这种状态的一例。如图3所示，在该状态下，各爪部30的前端碰撞到齿部G_t的前端，爪部30没有进入齿槽G_g的内部。

在该情况下，虽然齿轮G被夹持在第一夹持部14与第二夹持部16之间，但没有与爪部30、32、40以及42啮合。因而，没有利用齿轮把持装置10恰当地把持齿轮G。

在步骤S3中，控制部12开始监视第二驱动部20的负载转矩。具体地说，控制部12从在步骤S2中判断为“是”的时间点起以预先决定的周期τ从第二驱动部20的伺服马达接收反馈(负载转矩、反馈电流等)。

在步骤S4中，控制部12使齿轮G向周向旋转。具体地说，控制部12向第二驱动部20发送指令，经由驱动轴48使齿轮G向周向旋转。

这样，当使图3所示的状态的齿轮G旋转时，爪部30、32、40以及42在周向上相对于齿部G_t位移而进入齿槽G_g的内部，并与该齿槽G_g卡合。由此，爪部30、32、40以及42与齿轮G恰当地啮合。在图5和图6中示出将该状态。

在步骤S5中，控制部12判断爪部30、32、40以及42是否与齿槽G_g恰当地卡合。如图5和图6所示，当爪部30、32、40以及42进入齿槽G_g的内部并卡合时，齿轮G的旋转受爪部30、32、40以及42限制。

于是，对第二驱动部20施加的负载转矩上升。因此，在本实施方式中，控制部12在步骤S2中判断为“是”之后，监视对第二驱动部20施加的负载转矩，在探测出该负载转矩的变化时，判断为爪部30、32、40以及42恰当地卡合于齿槽G_g。即，控制部12具有作为啮合探测部50(图1)的功能。

作为一例，在从步骤S3起周期性地接收的第二驱动部20的反馈超过预先决定的阈值时，控制部12探测出第二驱动部20的负载转矩发生了变化。

另外，作为另一例，在从步骤S3起周期性地接收的第二驱动部20的反馈的、在按时间序列相邻的两个时间点获取到的两个反馈的差超过预先决定的阈值时，控制部12探测出第二驱动部20的负载转矩发生了变化。

另外，作为另一例，在所接收到的第二驱动部20的反馈成为与被发送到第二驱动部20的指令(转矩指令、电流指令)相当的值时，控制部12探测出第二驱动部20的负载转矩发生了变化。

控制部12在探测出负载转矩的变化时，判断为爪部30、32、40以及42恰当地卡合于齿槽G_g(即“是”)，并使图4所示的流程结束。另一方面，控制部12在步骤S5中没能探测出负载转矩的变化的情况下，判断为爪部30、32、40以及42没有卡合于齿槽G_g(即“否”)。然后，控制部12循环进行步骤S5。

这样，根据本实施方式，控制部12在以不会损坏齿轮G的程度的弱的力夹持齿轮G之后使齿轮G旋转，由此使齿轮G与爪部30、32、40以及42恰当地啮合。根据该结构，能够可靠地防止损坏齿轮G，并且使爪部30、32、40以及42恰当地啮合于齿轮G。

另外，根据本实施方式，如上所述能够防止损坏齿轮G，因此不需要设置用于防止损坏齿轮G的单元、例如用于缓和从爪部30、32、40以及42向齿轮G施加的冲击的减震机构等。因而，能够简化第一夹持部14和第二夹持部16的结构。

另外，根据本实施方式，控制部12基于对第二驱动部20施加的负载转矩的变化来探测齿槽G_g与爪部30、32、40以及42是否互相卡合。根据该结构，能够用简单的装置高精度地探测齿槽G_g与爪部30、32、40以及42的啮合。

接着，参照图2和图7对本发明的其它实施方式所涉及的齿轮把持装置60进行说明。此外，对与上述的实施方式相同的元件附加相同的附图标记，并省略详细的说明。

齿轮把持装置60具备控制部62、成为一对的第一夹持部14和第二夹持部16、第一驱动部18、第二驱动部20以及位移检测部64。控制部62直接或者间接地控制齿轮把持装置60的各元件。位移检测部64根据来自控制部62的指令来检测爪部30、32、40以及42的位移。

作为一例，位移检测部64具有对第一驱动部18的伺服马达的旋转角度进行检测的编码器。在该情况下，作为表示爪部30、32、40以及42的位置的参数，位移检测部64检测伺服马达的旋转角度。

伺服马达的旋转角度的偏差与爪部30、32、40以及42的位移有关。因而，通过检测伺服马达的旋转角度的变化能够评价爪部30、32、40以及42的位移。

另外，作为另一例，位移检测部64也可以具有位移计，该位移计直接对第一夹持部14、第二夹持部16、连结构件44或者连结构件46等通过第一驱动部18进行移动的可动构件的位移进行检测。

第一夹持部14、第二夹持部16、连结构件44或者连结构件46等可动构件的位移与爪部30、32、40以及42的位移有关。因而，通过检测这种可动构件的位移，能够评价爪部30、32、40以及42的位移。

接着，参照图2、图7以及图8对本实施方式所涉及的齿轮把持装置60的动作进行说明。此外，在图8所示的动作流程中，对与图4所示的动作流程相同的步骤附加相同的附图标记，并省略详细的说明。

在步骤S3’中，控制部62开始监视爪部30、32、40以及42的位移。具体地说，控制部62从在步骤S2中判断为“是”的时间点起向位移检测部64发送指令，并以预先决定的周期τ接收与爪部30、32、40以及42的位移有关的数据。

作为一例，在位移检测部64具有上述编码器的情况下，控制部62以预先决定的周期τ接收第一驱动部18的伺服马达的旋转角度。另外，作为另一例，在位移检测部64具有上述位移计的情况下，控制部62以预先决定的周期τ从该位移计接收第一夹持部14、第二夹持部16、连结构件44或者连结构件46等可动构件的位置数据。

在步骤S5’中，控制部62判断爪部30、32、40以及42是否恰当地卡合于齿槽G_g。在此，当在步骤S4中使齿轮G旋转时，图3所示的状态的爪部30、32、40以及42进入齿槽G_g的内部而成为图6所示的状态。此时，爪部30、32、40以及42的位置向朝向轴线O的方向位移。

因此，在本实施方式中，控制部62在步骤S2中判断为“是”之后，监视爪部30、32、40以及42的位移，在探测出该位移时，判断为爪部30、32、40以及42恰当地卡合于齿槽G_g。即，控制部62具有作为啮合探测部66(图7)的功能。

作为一例，在位移检测部64具有上述编码器的情况下，在从步骤S3’起周期性地接收的第一驱动部18的伺服马达的旋转角度超过预先决定的阈值时，控制部62探测出爪部30、32、40以及42发生了位移。

另外，作为另一例，在位移检测部64具有上述位移计的情况下，在从步骤S3’起周期性地接收的上述位置数据的、在按时间序列相邻的两个时间点获取到的两个位置数据的差超过预先决定的阈值时，控制部62探测出爪部30、32、40以及42发生了位移。

在探测出爪部30、32、40以及42的位移时，控制部62判断为爪部30、32、40以及42恰当地卡合于齿槽G_g(即“是”)，并使图8所示的流程结束。另一方面，在步骤S5’中没能探测出爪部30、32、40以及42的位移的情况下，控制部62判断为爪部30、32、40以及42没有卡合于齿槽G_g(即“否”)。然后，控制部62循环进行步骤S5’。

这样，根据本实施方式，控制部62在用不会损坏齿轮G的程度的弱的力夹持齿轮G之后使齿轮G旋转，由此使爪部30、32、40以及42与齿轮G恰当地啮合。根据该结构，能够防止损坏齿轮G，并且使爪部30、32、40以及42恰当地啮合于齿轮G。

另外，根据本实施方式，控制部62基于爪部30、32、40以及42的位移来探测齿槽G_g与爪部30、32、40以及42是否互相卡合。根据该结构，能够用简单的装置高精度地探测齿槽G_g与爪部30、32、40以及42的啮合。

此外，在上述实施方式中，对第一驱动部18具有伺服马达的情况进行了说明。然而，并不限于此，第一驱动部例如也可以具有气缸。在该情况下，第一驱动部用预先决定的驱动力进行驱动以使第一夹持部14和第二夹持部16互相接近。

此时的气缸的驱动力被设定为在步骤S2中利用第一夹持部14和第二夹持部16夹持了齿轮G时不会损坏该齿轮G的程度的力。另外，上述的位移检测部64也可以检测气缸轴的冲程。

另外，在上述实施方式中，对利用第一驱动部18驱动第一夹持部14和第二夹持部16以使二者互相同步的情况进行了说明。然而，并不限于此，第一夹持部14和第二夹持部16也可以分别被单独的驱动部互相独立地驱动。

另外，在上述实施方式中，对齿轮把持装置10、60具备互相接近和分离的成为一对的第一夹持部14和第二夹持部16的情况进行了说明。然而，并不限于此，齿轮把持装置也可以具备能够向齿轮G接近的第一夹持部14和被设置为相对于齿轮G不能进行移动的固定构件。

在该情况下，固定构件被预先配置为与齿轮G抵接，第一驱动部进行驱动以仅使第一夹持部14接近齿轮G。然后，将齿轮G夹持在第一夹持部14与固定构件之间。该固定构件既可以具有能够与齿轮G啮合的爪部，也可以不具有能够与齿轮G啮合的爪部。

另外，在上述实施方式中，对齿轮把持装置10、60具备多个爪部30、32、40、42的情况进行了说明。然而，并不限于此，齿轮把持装置只要具备至少一个能够以接近齿轮的外周的方式进行移动的爪部即可。即使齿轮把持装置仅具备一个爪部，只要使该爪部恰当地啮合于齿轮G，就能够以使该齿轮G不能旋转的方式保持该齿轮G。

另外，在上述实施方式中，对控制部12、62在步骤S2中探测出第一夹持部14和第二夹持部16与齿轮的抵接之后使齿轮G旋转的情况进行了说明。

然而，并不限于此，例如控制部12、62也可以紧挨在步骤S1之前执行步骤S4或者与步骤S1并行地执行步骤S4，来使第一夹持部14和第二夹持部16与处于正在旋转的状态的齿轮G抵接。

根据这种动作方法，控制部12、62也能够如图6所示那样使爪部30、32、40以及42恰当地卡合于齿槽G_g，能够通过上述步骤S5、S5’探测爪部30、32、40以及42与齿槽G_g的卡合。

此外，在这种动作方法中，步骤S4中的齿轮G的转速被设定为在使第一夹持部14和第二夹持部16与齿轮G抵接时不会损坏该齿轮G的程度的比较慢的转速。

以上，通过发明的实施方式说明了本发明，但上述实施方式并非用于限定权利要求书所涉及的发明。另外，将本发明的实施方式中所说明的特征进行组合而得到的方式也能够包含于本发明的技术范围，但这些特征的全部组合对于发明的解决方式来说并不是必须的。并且，本领域技术人员显然明白能够对上述实施方式实施多种变更或者改良。

另外，关于在权利要求书、说明书以及附图中示出的装置、系统、程序以及方法中的动作、过程、步骤、工序以及阶段等的各种处理的实际顺序，没有特别明示“在……之前”、“先于……”等，另外应该留意的是，只要不是在后面的处理中使用前面的处理的输出，就能够以任意的顺序来实现。关于权利要求书、说明书以及附图中的动作流程，为了方便虽然使用了“首先”、“接着”等进行了说明，但是并不意味着必须以该顺序来实施。

Claims (4)

1.一种齿轮把持装置，具备：

爪部，其被设置为能够以接近齿轮的外周的方式进行移动，且能够与形成于上述齿轮的外周的齿槽卡合；

第一驱动部，其使上述爪部朝向上述齿轮移动，直到使上述爪部与上述齿轮的外周抵接而停止为止；

第二驱动部，其在上述第一驱动部使上述爪部与上述齿轮的外周抵接而该爪部停止时，使上述齿轮相对于处于停止状态的上述爪部向该齿轮的周向旋转；以及

啮合探测部，其探测上述爪部是否卡合于上述齿槽，

其中，上述啮合探测部对在上述第二驱动部使上述齿轮旋转时施加于该第二驱动部的负载转矩进行监视，在该负载转矩发生了变化时，探测出上述爪部卡合于上述齿槽。

2.根据权利要求1所述的齿轮把持装置，其特征在于，

还具备一对夹持部，该一对夹持部被设置为能够以互相接近的方式进行移动，且分别具有上述爪部，

上述第一驱动部进行驱动以使上述一对夹持部互相接近，来将上述齿轮的外周夹持在该一对夹持部之间。

3.根据权利要求1或2所述的齿轮把持装置，其特征在于，

上述第一驱动部或者上述第二驱动部具有伺服马达。

4.一种把持齿轮的方法，包括以下步骤：

使能够与形成于上述齿轮的外周的齿槽卡合的爪部朝向上述齿轮进行移动，直到使该爪部与上述齿轮的外周抵接而停止为止；

在使上述爪部与上述齿轮的外周抵接而该爪部停止时，使上述齿轮相对于处于停止状态的上述爪部向该齿轮的周向旋转；以及

探测上述爪部是否卡合于上述齿槽，

其中，在使上述爪部与上述齿轮的外周抵接的步骤之后，还包括监视在使上述齿轮旋转时对用于使上述齿轮旋转的驱动部施加的负载转矩的步骤，

在探测上述爪部是否卡合于上述齿槽的步骤中，在上述负载转矩发生了变化时，探测出上述爪部卡合于上述齿槽。

Images