JP2010536588A - 把持フィンガあたり２本の駆動軸を備えた把持機構 - Google Patents

Abstract

本発明は、２本の駆動軸（５ｂ、６）、クランク、歯車、鎖、ベルトまたは歯付ベルト軸によって動作機構（１、１０ａ、１０ｂ、１１ｂ）に連結することによって動作させられる少なくとも１本の可動把持フィンガ（１１ｂ）を備えた、機械、ロボットおよび操作装置のための把持機構に関する。２つの被駆動レバー（１０ａ、１０ｂ）によって把持フィンガ（１１ｂ）を動作させ、次に各々駆動軸によって駆動される結果として、経路またはその範囲を通して１８０°をこえる回転を通して把持フィンガ（１１ｂ）を動かして、したがって、ひっくり返るかまたは不安定な位置に入ることなく力およびトルクをしっかりと伝達することが可能である。本発明によれば、駆動軸（５ｂ、６）は囲まれかつ一体的な把持ハウジング（１）内に完全に収容され、ほこりおよび汚れから保護され、かつ密閉して密封されるために、軸方向に少なくとも２つの部分に分けられる。駆動軸の異なる部分が、お互いに心出しされて、好ましくは穿孔およびピン（８）を備えたピニオン歯車の形で、軸方向歯部を用いて確実に接続される。駆動軸は、好ましくはキャリア支持軸受を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、案内伝達装置の結合部材として働き、２本の駆動軸、クランクシャフト、ベルト車軸またはピニオンまたは歯車または鎖歯車軸によって駆動され、かつ最初の動作側から後方におよび横に把持フィンガを回動させる、少なくとも１本の移動可能な把持フィンガを備える、機械、ロボットおよびハンドリング装置のための把持機構に関する。

その把持フィンガが駆動軸によって動作に設定される把持機構は、シャシ内に取り付けられて、角度把持部として公知の回動連結部を経由して回転形態で、または平行把持部として公知のリンク機構平行四辺形の連結棒として平行に、それらの把持フィンガを動かす。角度把持部は、開かれた位置のそれらの把持フィンガが把持ハウジングの前方に動作領域から離れて揺動されることができる利点を有する。他の目標物は、妨げられず把持部を越えて搬送されることができる。しかしながらそれらは、それらが目標物に対して異なる角度で目標物の異なる寸法に対してそれらの把持フィンガを適用し、把持されるべき異なる寸法の目標物に対する把持顎の構成、同じく把持部の使用が困難になりかつ大いに制限される、という大きな欠点に苦しむ。リンク機構平行四辺形の連接棒としてそれらの把持フィンガを導く平行把持部は、他方、リンク機構平行四辺形が不安定な位置、把持フィンガが把持される目標物に力を加えることができず、かつこの位置で反平行の形態でさらに動作し続けるかもしれない、最終または延伸位置を想定するので、それらの把持フィンガが把持ケーシングの前方に動作領域から横に完全に揺動されることができないという欠点に苦しむ。

この背景に対して、本発明は、角度および平行把持部の最も広い可能な用途をお互いに組み合わせるために、その把持フィンガが任意の把持位置で、すなわち最終かつ延伸位置でさえ、安全にかつひっくり返らずに、把持部本体の前方に動作領域から完全に離れて揺動することができる、把持機構を作り出すことを一目的として有する。

この目的は、請求項１内に開示される特徴によって、本発明に従って達成される。

従属請求項は、本発明の有利な更なる成果を表す。

２本の駆動軸による把持フィンガの案内の結果として、それは、次に、クランク、鎖、歯車、平ベルト、歯付駆動ベルトまたは連結棒によって各々駆動され、駆動軸の１８０°回動さえ越えて、その案内機構のその最終または延伸位置を越えて把持フィンガを動かすことが可能であり、かつ、ひっくりかえるかまたは不安定な位置に入ることなく、安全にそうして力およびトルクを伝達する。

各把持フィンガは、２つの回動連結部によって、または１つの回動連結部および摺動リンク機構によって、のどちらかで２点から案内される。２つの回動連結部の各々の上で、または回動連結部において、および、把持フィンガの摺動リンク機構の中で連結棒が係合し、それは、次に、被駆動駆動軸（クランクシャフト、歯車軸、ベルト車軸、鎖歯車軸）に接続される。駆動軸は、作動ユニットを用いて空気圧で、液圧で、または電気モータで駆動される。摺動リンク機構はまた、駆動軸によって駆動される連結棒内に設けられ、一方、２つの回動連結部は把持フィンガ上に設けられることができる。摺動リンク機構は、同様に両側に回動連結部を有する更なる連結棒、いわゆるバイナリリンク機構によって置換されることができる。作動ユニットの作動部材を含んで、更に把持フィンガを含む２本の被駆動連結棒の平行四辺形形状の配置の場合、リンク機構平行四辺形が、２本の被駆動連結棒とともにでさえ、明確な回転能力を有するので、摺動リンク機構またはバイナリ部材は、省かれることができる。

駆動軸が、ほこりに対して保護されて、密閉して密封される、密閉しかつ分割されないケーシング内に完全に収められることが可能なために、それは、少なくとも２つのセクションに分割される。駆動軸の三部分から成る細別の場合、駆動軸の両側上の軸ジャーナルは、例えば、被駆動連結棒上のネック軸受として別々に設計されることができる。このように駆動軸の被駆動中心部が、２つの軸ジャーナルのどちらかの直径より短い直径でできていて、把持ケーシングのより大きな軸受ボアを通して組立中に把持ケーシング内に挿入されることが可能である。それらの統合されたネック軸受との把持機構の被駆動連結棒の組立および駆動軸の中心セクションへのそれらの軸方向接続の後、軸受内の駆動軸取付けが、完了される。２つの軸ジャーナルの１つが、また、２つに分割される駆動軸の中心セクション上に形成されることができる。その場合の２つの軸ジャーナルは、直接被駆動連結棒上にネック軸受の形で設けられる。

分割された駆動軸の個々の部分の間でトルクを心出しして、伝達するために、この部分の端面で噛み合う軸方向歯部が設けられ、それはまた、ピンおよびボアを用いて低歯構成の形態で設けられることができる。

駆動軸の軸方向回転取付けは好ましくは、Ｘ−またはＯ−形状で設計されることができるジャーナル軸受構造によって、もたらされる。Ｘ−形状の場合、軸方向軸受面は駆動軸の被駆動中心セクションの端面と把持ケーシングとの間に、すなわち把持ケーシングの内側に設けられる。Ｏ−形状では、軸方向軸受面は把持ケーシングの外側のネック軸受に同軸的に被駆動連結棒上に置かれる。

ネック軸受のまわりに同軸的に、駆動軸によって駆動される連結棒の下に、軸方向密封リングが有利には配置され、それは、把持ケーシング内へのほこりおよび汚れの流れ込みを防ぐために把持ケーシングを密閉して密封する。

その最も単純な実施態様において、本発明に従う把持機構は、把持フィンガを備え、それは、駆動軸の片側または両側に取り付けられた２本の連結棒を用いて、好ましくは円形軌道に沿って案内され、固定フィンガまたは機械構成要素に対するクランプ装置として動作する。駆動軸が片側だけに取り付けられた連結棒を備える場合、この１つのネック軸受は、好ましくは、この連結棒に対する軸方向軸受の有無にかかわらず取り付けられる。第２のネック軸受が、端部支持軸受として働く軸方向軸受面の有無にかかわらず、軸方向歯部噛み合いまたはボア構成を備えたフリーホイールを用いた単純な回転部材を構成するか、または、代わりとしてそれは駆動軸の被駆動中心セクションの固定構成要素である。両方の軸受、ネック軸受および端部支持軸受は、共通軸線を有して、支持構造物に対して固定した関係で駆動軸の回転軸線を形成する。

被駆動連結棒が両側の駆動軸に取り付けられた２本の連結棒半分を備える場合、軸方向軸受面の有無にかかわらず、それらの軸方向歯部噛み合いと共に２つのラジアル軸受が、好ましくはネック軸受の形の２本の連結棒半分の固定構成要素として働く。

このように設計された把持機構のケーシングは、中実材料から機械加工されるか、１つの統合された部材に鋳造されるかまたは押出し成形形状から製造されることができる。それは、駆動ユニットを収容するための閉じたキャビティ、同じく駆動軸を収容するための駆動ユニットのまわりに横に設けられた開放式またはＵ型のキャビティを備える。駆動ユニットの組立、および、このために設けられたＵ−輪郭形状のキャビティ内への駆動軸の内部構成要素の導入の後、後者は適切なカバーおよびファスナ要素によって閉じられる。最後に、ネック軸受が片側または両側の連結棒と共にまたはなしでケーシングの軸受ボア内へ外側から挿入されて、軸方向歯部噛み合いを経由して、または確実な係合でボアおよびピンを用いて、駆動軸の中心部に軸方向に固定される。片側だけの上の連結棒の場合、フリーホイールを用いた端部支持軸受が駆動軸の第２のネック軸受を形成することができる。駆動軸を少なくとも２つのセクション、被駆動センターセクションおよび連結棒に分割することによって、同じくそれらの軸方向歯部噛み合いの、またはピンおよびボアの、ピッチによって、可変配置でそれらの駆動軸の位置に対して被駆動連結棒を取り付けることが可能になる。目的、目標物寸法および要求に従い、把持フィンガの柔軟な開閉位置がそれによって達成される。

駆動軸の中心セクションの端面が、Ｘ−形状のジャーナル軸受支持のための軸方向軸受面として歯部噛み合い表面の外側に形成される。それらは、ケーシング内にすえ付けられた軸方向軸受を圧迫する。Ｏ−形状の駆動軸の軸方向ジャーナル軸受の場合、軸方向軸受面は両側のネック軸受の端面に、連結棒および端部支持軸受内に、または直接に被駆動連結棒半分上に設けられる。フィンガが片側だけに配置されるところでは、駆動軸のトルク全体が片側から連結棒上に伝達される。

比較的幅広い把持顎が必要な用途に対して、最初のものに対して鏡像関係の第２の連結棒部材が、端部支持軸受の代わりに駆動軸に取り付けられて、分割された把持フィンガの他の半分と共にケーシングの外側に取り付けられる。２つの把持フィンガ部分が、より幅広い把持顎によってそれらの先端で相互接続される。フィンガの分割は、把持ケーシングのまわりの回転中に、幅広い把持顎が後者に影響を与えないように処理する。４つの被駆動連結棒部材は、片側上に取り付ける２つのフィンガ半分および顎、ならびに反対側上の把持ケーシングの内側に取り付けられる駆動軸の２つの中心セクションと共同で、統合された曲げおよびトルク耐性のあるフィンガ機構になる。その場合、駆動軸は両側に対称的に装填される。曲げモーメントおよびトルクは、引張または圧縮負荷として連結棒の各々に働き、それによって、把持部の耐負荷性は非常に向上される。埃っぽい環境に対して、および、爆発を防止された用途に対して、平軸方向シールが、軸受面の外側のネック軸受の端で、しかし、把持機構を完全に密封するために被駆動連結棒の下でまたは端部支持軸受の頭部の下で使われる。

全ての場合において、歯部ピッチまたはピンおよびボアのピッチの場面での駆動軸に対する被駆動連結棒の位置は、個々の把持フィンガの把持範囲を特定の用途状況に適応させるために、必要に応じて修正されることができる。

２つ以上の移動可能な把持フィンガを備えた把持機構の場合、把持フィンガあたり２本の被駆動軸が、先のものに類似で設けられ、それは、単一の作動ユニットを用いて全ての把持フィンガを確実にかつ同期して動かすために作動ユニットのまわりに同心円状に配置される。

把持機構は、空気圧で、電気モータで、液圧で、または別の方法で作動することができる。作動ユニットは把持フィンガの各々の両方の駆動軸を駆動するか、または、それは単一の駆動軸だけを駆動し、それは、次に、連結棒、ベルトまたは歯部ベルト駆動、噛合歯車または駆動チェーンを経由して第２の駆動軸を駆動する。

各フィンガ機構が、独自の駆動機構を与えられることもまた考えられ、これらが任意選択で、中心に配置されない品目または幾何学的に非対称な品目をもまたしっかりと把持することが可能なために、例えばばねによって、お互いに連結される。

このように設計された把持機構は、その駆動部材の延伸および最終の位置さえ越えて確実にかつ明白に前方へ、ひっくりかえるかまたは引っ掛かって動かなくなることなく、複数部材関節式リンク機構システムのカップラとして働く２本の被駆動連結棒または連結棒対を経由して、その把持フィンガの各々を案内する。このように、各把持フィンガに対して１８０°さえ越えて異なる範囲の動きを提供すること、および動きが平行のときにさえそれを把持部の前方に動作領域から離れて揺動すること、および把持ケーシングの前方に隙間を保って他の作業のために利用できること、が可能になる。

詳細には、以下に示す。
本発明に従う把持機構を通しての長手方向断面図であって、スライド部およびスライダクランク機構のカップラによって駆動される把持フィンガあたり２本の駆動軸を備える断面図。 本発明に従う把持機構を通しての長手方向断面図であって、歯車および歯部ラック駆動の歯付スライダによって駆動される、把持フィンガあたり２本の歯付駆動軸を備える断面図。 本発明に従う把持機構を通しての長手方向断面図であって、把持フィンガあたり２本の歯付駆動軸を備え、そのうち、第１のものがスライダクランク機構によって駆動され、および、第２のものがベルトまたは鎖を経由して第１の駆動軸によって駆動される断面図。 本発明に従う把持機構の３つのセクション内の被駆動クランクシャフトを通しての断面図であって、把持フィンガに回動可能に接合される一対の連結棒を含む断面図。

同一の構成要素は、同じ参照番号または同じ文字によって表示される。異なる添字は、同じ要素の異なる領域または異なる設計、または、複数の具備を意味する。

図１によれば、把持機構は安定な把持ケーシング（１）を備え、それはロボットのフランジに取り付けられることになっている。把持ケーシング（１）内に例示されない作動ユニットが収められ、それは空気圧で、液圧でまたは電気モータでスライダ（２ａ）の直進運動をもたらす。スライダ（２ａ）は、カップラ（３）を用いて、好ましくは複数セクション設計のものであり、かつ、確実であるがなお分離可能な係合で連結棒（１０ａ）に取り付けられる、クランクシャフト（５ａ）を駆動する。それらの端で連結棒（１０ａ）は、連接された関係で把持フィンガ（１１ａ）を案内する。一方、一番上の連結棒（１０ａ）は回動ジャーナルによって把持フィンガ（１１ａ）に接続され、下部の連結棒（１０ａ）は、摺動リンク機構（１４ａ）の中で把持フィンガ（１１ａ）の別の点を案内する。これによって、開閉過程中に把持フィンガ（１１ａ）に追加の回動を与えるために、連結棒（１０ａ）が異なる長さであるか、またはクランクシャフト（５ａ）が異なる角度で回転することができる。摺動リンク機構（１４ａ）の軌道形状によって、把持フィンガに追加の動き、もし取扱い作業によってそのように要求されるならば、特に各把持フィンガに対して異なる動き、を課すことが同様に可能である。摺動リンク機構（１４ａ）はまた、把持フィンガ（１１ａ）が２つの回動ジャーナル上で案内されるように、連結棒（１０ａ）の１つだけに設けられることができる。２つの連結棒（１０ａ）が、平行でかつ等しい長さであるならば、把持フィンガ上のまたは連結棒上の摺動リンク機構は、完全に不要にされることができる。２つの連結棒（１０ａ）によって案内される把持フィンガ（１１ａ）は、把持された目標物上へ力およびトルクを加える間に、その経過中にひっくり返らずに、連結棒（１０ａ）に関してその最終または延伸位置でさえ明白にかつしっかりと前方へ動くことが可能である。

作動ユニットのスライダ（２ａ）は、空気圧で、液圧で、または電気モータで駆動されることができる。それは、２本の連結棒（１０ａ）を駆動するために、ぴったりであるか、非確実であるか摩擦によって生じる相互係合によって、例えば減速された動作を伴うバネ力によって、直列にもしくは同軸的に、または、例示されない、お互いに完全に別々に、２つの別個の駆動手段に分けられることができる。カバー（１３）は把持機構が完全に密封されるように、伝達装置隙間を密封して閉じる。

図２に従って、作動ユニットの直線被駆動スライダ（２ｂ）によって、その歯部ラック（４）を経由して、好ましくは複数セクション構造である２つの歯車またはピニオン被駆動軸（５ｂ）に回転運動が生じる。ピニオン軸（５ｂ）のラジアル軸受（６）が、ピニオン軸（５ｂ）に直接に取り付けられるか、または、それらがネック軸受の形で連結棒（１０ａ、１０ｂ）の固定構成要素を構成し、それは、軸方向歯部形成を用いて、さらに、ボアおよびピン（８）の形態で一種の低歯部噛み合い構造の形で設けられることができ、ピニオン車（５ｂ）に角度で調節可能に接続される。上部の連結棒（１０ａ）は、把持フィンガ（１１ｂ）にその端で回動可能に接続される。その端の下部の連結棒（１０ｂ）は、把持フィンガ（１１ｂ）の軸受ピンがその中に係合する摺動リンク機構（１４ｂ）を備える。両方の被駆動連結棒（１０ａ、１０ｂ）が、その最終および延伸位置を越えて明白にまた、把持フィンガ（１１ｂ）を案内する。

図３に従って、一番上のクランクシャフト（５ｃ）は、鎖伝動またはベルト伝動または歯ベルト伝動（１６）のためのスプロケットを備え、および同時に、下部の鎖歯車またはベルトまたは歯ベルト被駆動軸（５ｄ）を駆動する。鎖伝動またはベルト伝動（１６）が、その端を用いて連接された方法で例示されない２本の駆動軸（５ｃ、５ｄ）に係合する、連結棒によって置換されることもまた可能である。

この場合は、摺動リンク機構（１４ａ、１４ｂ）は２つの回り継手を有するバイナリ部材（１２）によって置換されている。これはしたがって、摺動リンク機構およびあるならば、摺動ブロックの機械加工および硬化を不要にする。

図４に従って、被駆動連結棒（１０ａ）はクランクシャフト（５ａ）の駆動中心セクションの両側に、すなわち二重に設けられる。連結棒（１０ａ）の各半分は、ネック軸受（６）、軸方向密封リング（９）、および、要求されるかまたは必要であれば、さらにＯ−形状のジャーナル軸受支持のための軸方向軸受面（７ｂ）、の形のラジアル軸受を備える。駆動軸の中心セクション、クランク（５ａ）は、連結棒対（１０ａ）のネック軸受（６）と共同で駆動軸として働く完全なクランクシャフトを形成し、および、作動ユニットによってカップラ（３）を経由して駆動される。連結棒対（１０ａ）はそのネック軸受（６）を経由して、それがクランクシャフト、スプロケット軸、ベルト車軸または鎖歯車軸であるかどうかに関係なく、駆動軸の中心セクションを支持して、心出しし、かつ軸方向歯部噛み合いまたはピン（８）および関連するボアの助けを借りて、これらから曲げおよびトルク耐性のある駆動軸を形成する。駆動軸の軸方向軸受面（７ａ）は、好ましくは駆動軸の中心セクションの端面上に設けられ、Ｘ−形状の駆動軸の軸方向支持の役に立つ。それらは、ケーシング（１）の内側にはめ込まれるカラーを有する半径方向の滑り軸受の最も内部のカラーに対する支持を見いだす。滑り軸受がまた、ころ軸受によって置換されることができることは、理にかなっている。その場合「固定した緩やかな」軸受が、より有利であろう。

連結棒対（１０ａ）は、顎保持ブラケット（１５）によって相互接続されて間隔を置いて保持されるフィンガ半分（１１ａ）の中で、回動可能にその自由端と係合する。

本発明の明細書、図面および請求の範囲内に開示された特徴は、本発明を実施するために、個別に、同様に任意選択の組合せにおいて、両方とも重要であることができる。

全ての開示された特徴は、本発明にとって重要である。

１ 把持ケーシング
２ａ スライダ
２ｂ スライダ
３ カップラ
４ 歯部ラック
５ａ クランクシャフト
５ｂ ピニオン軸、ピニオン車
５ｃ クランクシャフト
５ｄ 駆動軸
６ 軸受
７ 軸受面
７ａ 軸受面
７ｂ 軸受面
８ ピン
９ 密封リング
１０ａ 連結棒
１０ｂ 連結棒
１１ａ 把持フィンガ
１１ｂ 把持フィンガ
１２ バイナリ部材
１３ カバー
１４ａ 摺動リンク機構
１４ｂ 摺動リンク機構
１５ 顎保持ブラケット
１６ 鎖伝動またはベルト伝動または歯ベルト伝動

Claims (7)

1. 機械、ロボットおよび取扱い装置のための把持機構であって、案内駆動システムのカップラとして案内され、かつ動作前方位置から把持フィンガを後方におよび横に揺動する、少なくとも一つの移動可能な把持フィンガを備え、
   前記把持フィンガ（１１ａ、１１ｂ）が、前記案内駆動システム（１、１０、１１、１２）の、２本の駆動軸、クランクシャフト（５ａ、６）、歯車軸（５ｂ、５ｃ、６）、鎖歯車、またはベルト車軸（５ｄ、６）によって案内され、それが、共同の作動ユニットによって、または２つの別個の作動ユニット、または確実な、非確実な、もしくは摩擦によって生じる相互係合によって共に連結される２つの作動ユニットによって、駆動される、ことを特徴とする把持機構。
2. 請求項１に記載の把持機構であって、
   前記駆動軸（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、６）が、被駆動中心セクションを備えた、複数セクション設計、好ましくは３セクションのものであり、クランク（５ａ）または歯歯車（５ｂ）または歯付ベルトスプロケット（５ｃ）または鎖歯車およびネック軸受（６）として働く２つの軸受セクション、または前記中心セクションの両側上の端部支持軸受、およびお互いに対する前記セクションの心出し、を備え、同じく前記駆動軸（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）の前記被駆動中心セクションからの前記ネック軸受（６）の上への、および、そこから前記案内駆動システムの前記連結棒（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の上へのトルクの伝達が、前記端面側上の歯部噛み合いによって、またはピン（８）を伴う軸孔によって、ぴったり合うかつ分離可能な方法でもたらされる、ことを特徴とする把持機構。
3. 請求項１または２に記載の把持機構であって、
   ネック軸受の形態の前記駆動軸（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、６）の前記軸ジャーナル（６）が、前記駆動軸によって駆動される前記連結棒（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の固定構成要素を形成する、ことを特徴とする把持機構。
4. 請求項１または２に記載の把持機構であって、
   前記駆動軸の前記軸ジャーナル（６）が、前記駆動軸の前記中心セクション（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）の固定構成要素を形成する、ことを特徴とする把持機構。
5. 請求項２または３のいずれか１つに記載の把持機構であって、
   前記駆動軸の前記中心セクション（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）の前記端面が、前記駆動軸の軸方向軸受面（７ａ）として設計されている、ことを特徴とする把持機構。
6. 請求項２または３に記載の把持機構であって、
   前記駆動軸の前記軸方向軸受面（７ｂ）が、前記駆動軸によって駆動される前記連結棒（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の、または連結棒および端部支持体の、端面側に設けられる、ことを特徴とする把持機構。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の把持機構であって、
   複数の把持フィンガ（１１ａ、１１ｂ）が、中心作動ユニットのまわりに配置されるか、または各々それら自身の作動ユニットを有する、２本の駆動軸（５、６）によって、案内駆動システム（１、１０、１１、１２）のカップラとして各々駆動される、ことを特徴とする把持機構。

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