JP2005155782A - Flexible actuator - Google Patents
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Abstract
Description
自動組立機に用いられるインデックステーブルや旋回型PPU(ピックアップアンドプレースユニット)の割り出し(回転量による位置決め)を行う機構の駆動源として用いる。 It is used as a drive source for a mechanism that performs indexing (positioning by rotation amount) of an index table and a swivel type PPU (pickup and place unit) used in an automatic assembly machine.
フレキシブルアクチュエーターは、ステッピングモーターとその出力軸に結合するギアヘッドとからなる。ギアヘッドは、ステッピングモーターの回転とテーブルの割り出し角度との整合を取るために用いられる。例えば、ステッピングモーターが0.72°/1パルスの回転(通常、5相コイル)であるとき、これをそのままテーブルの回転入力軸へ直結すると、テーブルの送り量が0.72°の角度を単位とした中途半端なものとなり、現実的でない。これを解決するためギアヘッドを用いて、フレキシブルアクチュエーターの出力として実際の使用に便利な整数(0.1°、1°など)とする。 The flexible actuator is composed of a stepping motor and a gear head coupled to its output shaft. The gear head is used to match the rotation of the stepping motor and the index angle of the table. For example, when the stepping motor is rotating at 0.72 ° / 1 pulse (usually a five-phase coil), if this is directly connected to the rotary input shaft of the table, the table feed amount is in units of 0.72 °. It becomes halfway and is not realistic. In order to solve this problem, a gear head is used to set an integer (0.1 °, 1 °, etc.) convenient for actual use as an output of the flexible actuator.
このため、フレキシブルアタッチメントは、一般にステッピングモーターへ変速機構を結合した構造となっている。また、変速機構は精度の点から高級なものではハーモニックドライブ機構であるが、通常の精度では遊星ギア機構であって、遊星ギアを取り付けたキャリアに出力軸を一体的に設ける構造が一般的である。
特許文献1〜3は、減速機や変速機との名称であるが、モーターと結合して用いる、いわゆるギアヘッドである。これらでは、ピニオンの周りを回転する遊星歯車を備えたキャリアに出力軸を一体に構成し、ハウジングの外に長く突出させている。
For this reason, the flexible attachment generally has a structure in which a speed change mechanism is coupled to a stepping motor. In terms of accuracy, the speed change mechanism is a harmonic drive mechanism, but it is a planetary gear mechanism with a normal accuracy, and generally has a structure in which an output shaft is integrally provided on a carrier to which the planetary gear is attached. is there.
テーブルや旋回型PPUは、フレキシブルアクチュエーター1(図4 従来例)の出力軸3(遊星ギア変速機構2の出力軸3)の先端部に取り付けることになるが、従来の遊星ギア変速機構2の出力軸3は、ピニオン4に噛み合う遊星ギア5の位置から先端までの距離が長く、また、ステッピングモーター6の出力軸7と同程度の径でしかない。
The table and swivel type PPU are attached to the tip of the output shaft 3 (
このため、ハウジング8の先端から飛び出した出力軸3の撓みや、出力軸全体のねじれなどにより、テーブルなどの割り出し精度が低下する。そのため、出力軸3をハウジング8との間で高剛性のアンギュラーベアリングを用いて軸支するなどしても、テーブルの位置決め精度を向上させることが難しい。
この発明は、出力軸3に起因する割り出し精度の低下を解消し、また、ハウジング8に対する出力軸3の軸支構造を簡素にして、部品点数の増加を抑制した構造のフレキシブルアクチュエーターの提供を課題とする。
For this reason, the indexing accuracy of the table or the like decreases due to the deflection of the
An object of the present invention is to provide a flexible actuator having a structure in which a decrease in indexing accuracy due to the
ステッピングモーターに連結された遊星ギア変速機構の出力軸を、軸方向に第1の出力軸と第2の出力軸で構成する。
第1の出力軸は、ハウジングの内部に納まる短いものとし、第2出力軸は、ハウジング内に納まる長さのボス部とその先端にフランジ部を一体に形成したものとする。フランジ部の表面がテーブルなどのアタッチメント取付け面となる。
ハウジングは、遊星ギア変速機のピニオンとインターナルギアを支持する機体となるものであり、また、変速機としての外殻を形成するものである。
第2出力軸のボス部に第1出力軸を圧入すると共に、第2出力軸のフランジ部中央から第1出力軸の先端面へ、このフランジ部をねじ止めして組み付けた構造とする。
遊星ギア変速機構におけるキャリアの表面と第2出力軸におけるボス部の外周面に設けた段差部との間に、出力軸をハウジングに軸支させるベアリングを挟持し固定する。
An output shaft of the planetary gear transmission mechanism connected to the stepping motor is constituted by a first output shaft and a second output shaft in the axial direction.
The first output shaft is assumed to be short enough to be accommodated in the housing, and the second output shaft is assumed to be integrally formed with a boss portion having a length that can be accommodated in the housing and a flange portion at the tip thereof. The surface of the flange portion is an attachment mounting surface such as a table.
The housing serves as an airframe that supports the pinion and the internal gear of the planetary gear transmission, and forms an outer shell as the transmission.
The first output shaft is press-fitted into the boss portion of the second output shaft, and the flange portion is screwed and assembled from the center of the flange portion of the second output shaft to the tip surface of the first output shaft.
A bearing for supporting the output shaft on the housing is sandwiched and fixed between the surface of the carrier in the planetary gear speed change mechanism and the stepped portion provided on the outer peripheral surface of the boss portion of the second output shaft.
この構成によれば、変速機の出力軸は、第1出力軸に第2出力軸のボス部を被せた、太く短いものとなり剛性が向上する。その結果、出力軸の撓みやねじれの量が少なくなる。また、フランジ部はハウジングの先端面に近接すると共に、面積が大きいので、テーブルなどのアタッチメントを取付けやすく、取付け状態が安定して確実な取付け状態となる。 According to this configuration, the output shaft of the transmission is thick and short with the first output shaft covered with the boss portion of the second output shaft, and the rigidity is improved. As a result, the amount of bending and twisting of the output shaft is reduced. Further, since the flange portion is close to the front end surface of the housing and has a large area, it is easy to attach an attachment such as a table, and the attachment state is stable and secure.
また、第1出力軸と第2出力軸の結合構造を利用して、遊星ギア変速機構におけるキャリア表面と第2出力軸の外周面に設けた段差部との間に、出力軸をハウジングへ軸支するベアリングを挟持させて取付けることができる。すなわち、このベアリングは、第2出力軸の外周面とハウジングの内面との間に配置されるものであるが、第1出力軸へ第2出力軸を取付けるときに同時に挟持させることができる。挟持状態は、第1の出力軸が第2の出力軸のボス部へ圧入されるという固定状態と、第1出力軸の先端に第2出力軸のフランジ部中央を、フランジ部の側からねじ止めするとの構成によって、確実なものとなる。 Further, by utilizing the coupling structure of the first output shaft and the second output shaft, the output shaft is connected to the housing between the carrier surface in the planetary gear speed change mechanism and the step portion provided on the outer peripheral surface of the second output shaft. The supporting bearing can be clamped and installed. That is, this bearing is disposed between the outer peripheral surface of the second output shaft and the inner surface of the housing, but can be held at the same time when the second output shaft is attached to the first output shaft. The clamping state includes a fixed state in which the first output shaft is press-fitted into the boss portion of the second output shaft, and the center of the flange portion of the second output shaft at the tip of the first output shaft, and the screw from the flange portion side. It is certain by the structure to stop.
ステッピングモーターと、これに連結された遊星ギア変速機構とからなるフレキシブルアクチュエーターとする。
遊星ギア変速機構は、インターナルギアがハウジングに固定され、ピニオンがステッピングモーターに連結された入力軸に固定され、遊星ギアがキャリアに軸支されて、インターナルギアとピニオンに噛み合い、出力軸をこのキャリアと一体に形成した構造とする。
The flexible actuator is composed of a stepping motor and a planetary gear transmission mechanism connected to the stepping motor.
In the planetary gear speed change mechanism, the internal gear is fixed to the housing, the pinion is fixed to the input shaft connected to the stepping motor, the planetary gear is pivotally supported by the carrier, and meshes with the internal gear and the pinion. And a structure that is formed integrally.
そして、出力軸を第1の出力軸と第2の出力軸とで構成する。
第1の出力軸は、キャリアと一体でハウジング内に納まる短い軸とする。実際上、第1の出力軸は市販の遊星ギア変速機の出力軸を短く切断したのと同様な形態となる。
第2の出力軸は、フランジ部とボス部を一体に備えた形態とする。
第2の出力軸を第1の出力軸へ固定する。このとき、第1の出力軸を第2の出力軸におけるボス部へ圧入し、フランジ部をハウジングの先端面に近接させる。
The output shaft is composed of a first output shaft and a second output shaft.
The first output shaft is a short shaft that is integral with the carrier and fits in the housing. In practice, the first output shaft has the same form as a short cut off the output shaft of a commercially available planetary gear transmission.
The second output shaft has a form in which a flange portion and a boss portion are integrally provided.
The second output shaft is fixed to the first output shaft. At this time, the first output shaft is press-fitted into the boss portion of the second output shaft, and the flange portion is brought close to the front end surface of the housing.
さらに、第1出力軸に対して第2出力軸を、第2出力軸側から第1出力軸の先端面にねじ止めする。
出力軸は、第2出力軸におけるボス部の外周面とハウジング内面との間にボールベアリングを配置して軸支する。この場合、ボールベアリングの内輪を第1出力軸側の前記キャリア表面と第2出力軸側の前記ボス部外周面に設けた段差部との間に挟持させる。挟持状態は、第2出力軸のボス部に第1出力軸が圧入された状態と、第1出力軸先端面に対し第2出力軸を、第2出力軸側からねじ止めした構造によって強力に維持される。
Further, the second output shaft is screwed to the front end surface of the first output shaft from the second output shaft side with respect to the first output shaft.
The output shaft is supported by disposing a ball bearing between the outer peripheral surface of the boss portion and the inner surface of the housing in the second output shaft. In this case, the inner ring of the ball bearing is sandwiched between the carrier surface on the first output shaft side and the stepped portion provided on the outer peripheral surface of the boss portion on the second output shaft side. The clamping state is strong by a state in which the first output shaft is press-fitted into the boss portion of the second output shaft and a structure in which the second output shaft is screwed from the second output shaft side to the front end surface of the first output shaft. Maintained.
図1、図2において、フレキシブルアクチュエーター1は、ステッピングモーター6にギアヘッドとしての遊星ギア変速機構2を結合した構造となっている(従来例と共通する部分には同じ符号を用いる)。
ステッピングモーター6は出力軸7を有し、これを5相のコイル構成とドライバーから供給するパルス電力により、0.72°/1パルスで回転させるものである。
1 and 2, the
The
遊星ギア変速機構2は、ハウジング8と入力軸9、キャリア10、出力軸3、インターナルギア11、ピニオン4及び遊星ギア5を備えている。変速比はこの例では入力軸/出力軸=0.72°/0.1°である。
ハウジング8は主ハウジング8aと先端側の副ハウジング8bとからなり、出力軸3は、第1の出力軸3aと先端側の第2出力軸3bとからなる。
第1の出力軸3aは、キャリア10と一体に形成され、ハウジング8(8a+8b)内に納まる長さである。
第2出力軸3bは、ボス部12とフランジ部13を備える。
The planetary
The
The
The
主ハウジング8aの基端側にステッピングモーター6を取付ける。その出力軸7をベアリング14で主ハウジング8aに軸支されている入力軸9に取付ける。入力軸9は、先端にピニオン4を形成してある。主ハウジング8aの先端側の内側にインターナルギア11をボルト15で取付ける。キャリア10に2個の遊星ギア5を軸支しておく。
A stepping
一方、副ハウジング8bに第2出力軸3bをベアリング16を用いて軸支する。第2出力軸3bにおけるボス部12は、副ハウジング8bに納まる長さであり、第2出力軸3bは、ボス部12が副ハウジング8bに納まり、フランジ部13は副ハウジング8bの先端面に沿って回転する格好で軸支される。このとき、ベアリング16の内輪17は、第2出力軸3bにおけるボス部12の外周面に嵌合され、フランジ部13を構成する段差部18によって先端側への抜け止めがなされている。
On the other hand, the
ついで、前記の遊星ギア5を軸支したキャリア10と一体に形成されている第1出力軸3aを、第2出力軸3bのボス部12に圧入する。このとき、ベアリング16の内輪17はキャリア10の表面に当接させる。そして、第2出力軸3bのフランジ部13の中央部を前記第1出力軸3aの先端部に、ワッシャと皿ばね座金を用いてねじ19で固定する。
ベアリング16の内輪17は、結局、キャリア10の表面と第2出力軸3bにおけるボス部12の段差部18とに挟持された格好で安定に固定される。
Next, the
After all, the
そして、遊星ギア5と出力軸3が組まれた副ハウジング8bを主ハウジング8aに近づけ、遊星ギア5をピニオン4とインターナルギア11とに噛合わせ、ボルト20を用いて、主ハウジング8aに副ハウジング8bを結合する。
これにより、遊星ギア変速機構2の組立が完了する。
Then, the sub-housing 8b in which the
Thereby, the assembly of the planetary
なお、この実施例において、キャリア10には、図3のように、半径方向のすり割21とその間隔を調整するための調整ねじ22が配置されている。副ハウジング8bに形成された貫通孔23を利用して、外部からこの調整ねじを操作してすり割21の間隔を調整すると、遊星ギア5の位置が変位し、遊星ギア5とインターナルギア11あるいはピニオン4との噛合関係において、バックラッシュを解消することができる。
この構成は、特公平3−075783号公報(特許第1706994号)に開示されている。
In this embodiment, the
This configuration is disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-075783 (Japanese Patent No. 1706994).
1 フレキシブルアクチュエーター
2 遊星ギア変速機構
3 出力軸
3a 第1出力軸
3b 第2出力軸
4 ピニオン
5 遊星ギア
6 ステッピングモーター
7 出力軸
8 ハウジング
8a 主ハウジング
8b 副ハウジング
9 入力軸(ステッピングモーターの)
10 キャリア
11 インターナルギア
12 ボス部
13 フランジ部
14 ベアリング(入力軸の)
15 ボルト(インターナルギア固定用)
16 ベアリング(出力軸3用)
17 ベアリング16の内輪
18 段差部
19 ねじ
20 ボルト(ハウジング結合用)
21 すり割
22 調整ねじ
23 貫通孔(操作用)
DESCRIPTION OF
10
15 bolts (for fixing internal gear)
16 Bearing (for output shaft 3)
17
21
Claims (2)
The first output shaft is press-fitted into the boss portion of the second output shaft, and the second output shaft is screwed from the second output shaft side to the tip surface of the first output shaft with respect to the first output shaft. A ball bearing is disposed between the outer peripheral surface of the boss portion of the second output shaft and the inner surface of the housing, and an inner ring of the ball bearing is disposed on the carrier surface on the first output shaft side and the carrier surface on the second output shaft side. The flexible actuator according to claim 1, wherein the flexible actuator is sandwiched between a step portion provided on the outer peripheral surface of the boss portion.
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