JP2011067882A - Gripper - Google Patents

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Teruaki Fujinaga
輝明 藤永
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gripper achieving miniaturization. <P>SOLUTION: The gripper includes a driving source; and a conversion member for converting movement generated by the driving source to open-close movement for gripping a gripped object. The conversion member is comprised of a displacement enlarging member having a displacement enlarging function. This permits use of the driving source unsuitable for outputting a large displacement, such as a solenoid, thereby minimizing the gripper. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、産業用ロボットに搭載されてワーク等を選択的に把持するグリッパに係り、特に、その小型化を図ることができるように工夫したものに関する。 The present invention relates to, for example, a gripper that is mounted on an industrial robot and selectively grips a workpiece or the like, and more particularly, to a device that is devised so that the size can be reduced.

一般に、産業用ロボットを使いこなす上でワークを把持するグリッパは不可欠な装置である。この種のグリッパにはワークを確実に把持するための十分な把持力が要求されると共にその小型化が要求される。つまり、グリッパが小型・軽量であれば産業用ロボットはより高速・俊敏な動作が可能になるからである。 In general, a gripper for gripping a workpiece is an indispensable device for using an industrial robot. This type of gripper is required to have a sufficient gripping force for reliably gripping a workpiece and to be downsized. That is, if the gripper is small and light, the industrial robot can operate faster and more quickly.

そのため、従来のグリッパとしては小型化が非常に容易なエアーシリンダを用いたエアーグリッパが多く用いられていた。しかしながら、高圧エアーを用いるエアーシリンダ等は、コンプレッサによる高圧エアー製造及びそのエアー機器までの配管ロスにより電動機器の10倍の電気が必要であり、地球温暖化対策のCO削減に反することになってしまう。その為、先進企業では工場におけるエアー配管を撤去することが行われている。 Therefore, as the conventional gripper, an air gripper using an air cylinder that is very easy to downsize is often used. However, an air cylinder or the like using a high pressure air is required 10 times the electric power equipment by a pipe loss to high pressure air production and its air device by the compressor, supposed to be contrary to CO 2 reduction of global warming End up. For that reason, advanced companies are removing air piping from factories.

そして、グリッパにおいても従来のエアーグリッパに代わるものとして電動グリッパが商品化されてきている。ところが、それらの電動グリッパはその小型化が不十分であった。例えば、優れた電動グリッパとして、特許文献1に開示されているものがある。   In the gripper, electric grippers have been commercialized as an alternative to conventional air grippers. However, those electric grippers have not been sufficiently miniaturized. For example, an excellent electric gripper is disclosed in Patent Document 1.

上記特許文献1に開示されている電動グリッパは、回転モータの回転力をカム及び逆V字部材を用いて直進方向に変換して把持力を発生させるものである。 The electric gripper disclosed in Patent Literature 1 generates a gripping force by converting a rotational force of a rotary motor into a straight traveling direction using a cam and an inverted V-shaped member.

又、別の電動グリッパとして、特許文献2に開示されているものがある。 Another electric gripper is disclosed in Patent Document 2.

上記特許文献2に開示されている電動グリッパは、回転モータの回転力をカム及びリニアガイドを用いて直進方向に変換して把持力を発生させるものである。 The electric gripper disclosed in Patent Document 2 generates a gripping force by converting a rotational force of a rotary motor into a straight traveling direction using a cam and a linear guide.

さらに、別の電動グリッパとして、特許文献3に開示されているものがある。   Further, another electric gripper is disclosed in Patent Document 3.

上記特許文献3に開示されている電動グリッパは、回転モータの回転力をウォームギヤとウォームホイールギヤ等を用いて直進方向に変換して把持力を発生させるものである。
尚、特許文献3は本件特許出願人によるものである。
The electric gripper disclosed in Patent Document 3 generates a gripping force by converting the rotational force of a rotary motor into a straight direction using a worm gear and a worm wheel gear.
Patent Document 3 is from the applicant of the present patent.

特許第3469249号公報Japanese Patent No. 3469249 特開2005−059118号公報JP 2005-059118 A 特開2006−082141号公報JP 2006-082141 A

上記従来の構成によると次のような問題があった。すなわち、上記特許文献1、特許文献2、特許文献3に開示されている電動グリッパは、何れも従来のエアーグリッパに代わるものとして優れた特性を備えるものではあるが、その小型化が不十分であるという問題があった。 The conventional configuration has the following problems. In other words, the electric grippers disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 are all provided with excellent characteristics as a substitute for the conventional air gripper, but their miniaturization is insufficient. There was a problem that there was.

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、小型化を図ることが可能なグリッパを提供することにある。 The present invention has been made based on such points, and an object thereof is to provide a gripper that can be miniaturized.

上記目的を達成するべく本願発明の請求項1によるグリッパは、 駆動源と、上記駆動源により発生される運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する変換部材と、を具備し、上記変換部材は変位拡大機能をもつ変位拡大部材から構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項2によるグリッパは、請求項1記載のグリッパにおいて、上記変換部材は復帰ばね機能を持つ変位拡大部材から構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項3によるグリッパは、請求項1記載のグリッパにおいて、上記変位拡大部材が略線形のばね特性をもつことを特徴とするものである。
又、請求項4によるグリッパは、請求項1記載のグリッパにおいて、上記駆動源としてソレノイドを用いることを特徴とするものである。
又、請求項5によるグリッパは、請求項1記載のグリッパにおいて、上記変位拡大部材が板状ばねであることを特徴とするものである。
又、請求項6によるグリッパは、請求項5記載のグリッパにおいて、上記変位拡大部材として略コ字形状の弾性体を用いていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a gripper according to claim 1 of the present invention comprises a drive source, and a conversion member that converts a motion generated by the drive source into an opening / closing motion for gripping an object to be gripped. The conversion member is composed of a displacement enlarging member having a displacement enlarging function.
The gripper according to claim 2 is characterized in that, in the gripper according to claim 1, the conversion member is composed of a displacement enlarging member having a return spring function.
A gripper according to a third aspect is the gripper according to the first aspect, wherein the displacement enlarging member has a substantially linear spring characteristic.
A gripper according to claim 4 is the gripper according to claim 1, wherein a solenoid is used as the drive source.
According to a fifth aspect of the present invention, the gripper according to the first aspect is characterized in that the displacement enlarging member is a plate spring.
According to a sixth aspect of the present invention, the gripper according to the fifth aspect is characterized in that a substantially U-shaped elastic body is used as the displacement enlarging member.

以上述べたように本願発明の請求項1によるグリッパによると、駆動源と、上記駆動源により発生される運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する変換部材と、を具備し、上記変換部材は変位拡大機能をもつ変位拡大部材から構成されているので、大きな変位を出すのに適さない駆動源、例えば、ソレノイド等の使用が可能となり、それによって、グリッパの小型化を図ることができる。
又、請求項2によるグリッパは、請求項1記載のグリッパにおいて、上記変換部材は復帰ばね機能を持つ変位拡大部材から構成されているので、別途復帰用のバネを設ける必要はなく、それによって、グリッパの小型化を図ることができる。
又、請求項3によるグリッパは、請求項1記載のグリッパにおいて、上記変位拡大部材が略線形のばね特性をもつように構成されているので、例えば、駆動源としてソレノイドを使用した場合には、その吸引力をより有効に用いることができ、ソレノイドの消費電力の低減を図ることができ、且つ、グリッパの小型化が可能となる。
又、請求項4によるグリッパは、請求項1記載のグリッパにおいて、上記駆動源としてソレノイドを用いるように構成した場合には、グリッパの小型化に大きく寄与するものである。
又、請求項5によるグリッパは、請求項1記載のグリッパにおいて、上記変位拡大部材が板状ばねである場合には、比較的簡単な構成で所望の効果を得ることができる。
又、請求項6によるグリッパは、請求項5記載のグリッパにおいて、上記変位拡大部材として略コ字形状の弾性体を用いているので、比較的簡単な構成で所望の効果を奏することができる。
As described above, according to the gripper according to claim 1 of the present invention, it comprises a drive source, and a conversion member that converts the motion generated by the drive source into an opening / closing motion for gripping an object to be gripped, Since the conversion member is composed of a displacement magnifying member having a displacement magnifying function, it becomes possible to use a drive source, such as a solenoid, that is not suitable for producing a large displacement, thereby reducing the size of the gripper. Can do.
Further, the gripper according to claim 2 is the gripper according to claim 1, wherein the conversion member is composed of a displacement enlarging member having a return spring function, so there is no need to provide a separate return spring, thereby The gripper can be downsized.
The gripper according to claim 3 is the gripper according to claim 1, wherein the displacement enlarging member is configured to have a substantially linear spring characteristic. For example, when a solenoid is used as a drive source, The suction force can be used more effectively, the power consumption of the solenoid can be reduced, and the gripper can be downsized.
According to a fourth aspect of the present invention, when the gripper according to the first aspect is configured such that a solenoid is used as the drive source, the gripper greatly contributes to downsizing of the gripper.
According to a fifth aspect of the present invention, when the displacement enlarging member is a plate spring, the desired effect can be obtained with a relatively simple structure.
According to a sixth aspect of the present invention, the gripper according to the fifth aspect of the present invention uses the substantially U-shaped elastic body as the displacement enlarging member, so that a desired effect can be obtained with a relatively simple configuration.

本発明の第1の実施の形態を示す図で、図1(a)はグリッパの構成を示す側断面図、図1(b)は図1(a)のb−b矢視図、図1(c)は図1(a)のc−c矢視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention, FIG. 1 (a) is a sectional side view which shows the structure of a gripper, FIG.1 (b) is a bb arrow line view of FIG. (C) is a cc arrow line view of Fig.1 (a). 本発明の第1の実施の形態を示す図で、ソレノイド駆動コイルとソレノイド駆動装置用電源装置の構成を示すブロック図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention, and is a block diagram which shows the structure of the solenoid drive coil and the power supply device for solenoid drive devices. 本発明の第1の実施の形態を示す図で、直流24Vから直流5Vへの切替時における電圧過渡変動を示す図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention, and is a figure which shows the voltage transient fluctuation | variation at the time of switching from DC24V to DC5V. 本発明の第1の実施の形態を示す図で、直流24Vから直流5Vへの切替時における電圧過渡変動を示す図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention, and is a figure which shows the voltage transient fluctuation | variation at the time of switching from DC24V to DC5V. 本発明の第1の実施の形態を示す図で、ばね反力とギャップ量の関係を示す特性図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention and is a characteristic view which shows the relationship between a spring reaction force and a gap amount. 本発明の第2の実施の形態を示す図で、図6(a)はグリッパの構成を示す側断面、図6(b)は図6(a)のb−b矢視図、図6(c)は図6(a)のc−c矢視図である。6A and 6B are views showing a second embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a side cross-sectional view showing the configuration of the gripper, FIG. 6B is a view taken along the line bb in FIG. c) is a cc arrow line view of Drawing 6 (a).

以下、図1乃至図5を参照して本発明の第1の実施の形態を説明する。まず、ソレノイドハウジング1があり、このソレノイドハウジング1内には、駆動源としての一対のソレノイド3、3が収溶・配置されている。この実施の形態の場合には、一対のソレノイド3、3を、図1(a)中紙面に直交する方向に並べて配置することにより、図1(a)中上下方向の厚みを薄くした小型グリッパの実現を図っているものである。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, there is a solenoid housing 1, and a pair of solenoids 3, 3 as a drive source is condensed and arranged in the solenoid housing 1. In the case of this embodiment, the pair of solenoids 3 and 3 are arranged side by side in a direction orthogonal to the sheet of FIG. 1 (a), thereby reducing the thickness in the vertical direction in FIG. 1 (a). It is intended to realize.

上記一対のソレノイド3、3の内、図1(a)中手前に配置されているソレノイド3は、コイル5と、このコイル5の内周側に配置されている可動部7とから構成されている。上記可動部7の先端部{図1(a)中右側}はテーパ部7aとなっていて、先細の形状になっている。又、上記可動部7のテーパ部7aに対向する上記ソレノイドハウジング1側には着座部9が設置されている。この着座部9にもテーパ部9aが形成されている。上記可動部7のテーパ部7aと受け部9のテーパ部9aとの間にはギャップ11が形成されている。
又、一対のソレノイド3、3の内、図1(a)中奥側のソレノイド3についても同様の構成をなしており、同一部分かには同一符号を付して示している。
但し、上記一対のソレノイド3、3の向き(可動部7、7の駆動方向)は逆向きとなっている。
Of the pair of solenoids 3, 3, the solenoid 3 disposed in front of FIG. 1A is composed of a coil 5 and a movable portion 7 disposed on the inner peripheral side of the coil 5. Yes. The front end portion of the movable portion 7 (the right side in FIG. 1A) is a tapered portion 7a having a tapered shape. A seating portion 9 is installed on the solenoid housing 1 side facing the taper portion 7a of the movable portion 7. The seating portion 9 is also formed with a tapered portion 9a. A gap 11 is formed between the tapered portion 7 a of the movable portion 7 and the tapered portion 9 a of the receiving portion 9.
Of the pair of solenoids 3, 3, the solenoid 3 on the back side in FIG. 1A has the same configuration, and the same portions are denoted by the same reference numerals.
However, the direction of the pair of solenoids 3 and 3 (drive direction of the movable parts 7 and 7) is opposite.

上記一対のソレノイド3、3の内、図1(a)中手前に配置されているソレノイド3の可動部7の後端{図1(a)中左端}には変位拡大機能を持つコ字形状弾性体(変換部材)13が連結されている。このコ字形状弾性体13は、薄板の材料(例えば、ステンレス鋼やりん青銅、等のばね材料)から構成されている。上記コ字形状弾性体13の一端13aは上記ソレノイドハウジング1に固着されている。又、コ字形状弾性体13の他端13bには把持部材15が固着されている。
又、一対のソレノイド3、3の内、図1(a)中奥側のソレノイド3についても、その可動部7には同様の構成のコ字形状弾性体13と把持部材15が取り付けられている。
Of the pair of solenoids 3, 3, the rear end {the left end in FIG. 1 (a)} of the movable part 7 of the solenoid 3 disposed in front of FIG. An elastic body (conversion member) 13 is connected. The U-shaped elastic body 13 is made of a thin plate material (for example, a spring material such as stainless steel or phosphor bronze). One end 13 a of the U-shaped elastic body 13 is fixed to the solenoid housing 1. A holding member 15 is fixed to the other end 13 b of the U-shaped elastic body 13.
Of the pair of solenoids 3, 3, the U-shaped elastic body 13 and the gripping member 15 having the same configuration are attached to the movable portion 7 of the solenoid 3 on the back side in FIG. .

そして、例えば、図1(a)中手前側に配置されているソレノイド3において、コイル5に電流を流すと、可動部7は、図1(a)中右側に設けられているギャップ11が小さくなる方向に吸引される。それによって、可動部7は図1(a)中右方向に駆動されることになる。
一方、例えば、図1(a)中奥側に配置されているソレノイド3において、コイル5に電流を流すと、可動部7は、図1(a)中左側に設けられているギャップ11が小さくなる方向に吸引される。それによって、可動部7は図1(a)中左向に駆動されることになる。
For example, in the solenoid 3 arranged on the front side in FIG. 1A, when a current is passed through the coil 5, the movable portion 7 has a small gap 11 provided on the right side in FIG. Is sucked in the direction. Thereby, the movable part 7 is driven in the right direction in FIG.
On the other hand, for example, in the solenoid 3 arranged on the back side in FIG. 1A, when a current is passed through the coil 5, the movable portion 7 has a small gap 11 provided on the left side in FIG. Is sucked in the direction. Thereby, the movable part 7 is driven leftward in FIG.

次に、上記ソレノイド(ソレノイドハウジング1、可動部7、コイル5とからなるソレノイド)3を駆動するための電源装置31の構成に関して図2を参照して説明する。上記電源装置31は、図2に示すように、24VDC電源33、5VDC電源35、リレー37、タイマー39、キャパシタ(蓄電器)41から構成されている。上記24VDC電源33については、例えば、図示しないリニアアクチュエータ用の電源から引き回す場合には別途用意する必要はない。又、上記5VDC電源35については、小型でコンパクトなDC/DCコンバータにより作り出している。本実施の形態の場合には、過励磁倍率は、下記の式(I)に示すように、4.8倍である。
24V÷5V=4.8―――(I)
Next, a configuration of a power supply device 31 for driving the solenoid (solenoid including the solenoid housing 1, the movable portion 7, and the coil 5) 3 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the power supply device 31 includes a 24 VDC power source 33, a 5 VDC power source 35, a relay 37, a timer 39, and a capacitor (capacitor) 41. The 24 VDC power source 33 does not need to be separately prepared, for example, when it is drawn from a power source for a linear actuator (not shown). The 5VDC power source 35 is produced by a small and compact DC / DC converter. In the case of the present embodiment, the overexcitation magnification is 4.8 times as shown in the following formula (I).
24V ÷ 5V = 4.8-(I)

そして、励磁コイル5の駆動初期時においては高い電圧(過励磁、この実施の形態の場合には24V)によって勢いよく可動部7を吸引する。これに対して、可動部7が着座部9の近くに来たときには低い電圧(通常励磁、この実施の形態の場合には5V)に切り替えて発熱を抑制するように構成されている。その為、この過励磁電源を用いることによりソレノイド3をより小型化させることができる。 Then, at the initial driving of the exciting coil 5, the movable portion 7 is vigorously attracted by a high voltage (overexcitation, in this embodiment, 24V). On the other hand, when the movable part 7 comes close to the seating part 9, it is configured to suppress heat generation by switching to a low voltage (normal excitation, 5V in this embodiment). Therefore, the solenoid 3 can be further downsized by using this overexcitation power source.

上記過励磁と通常励磁の切替は上記リレー37とタイマー39によって行われる。つまり、タイマー39によって過励磁を行う時間を予め設定しておき、その設定時間が経過した時点で上記リレー37を動作させてその接点37aを切り替えるものであり、それによって、過励磁から通常励磁に切り替えるものである。
尚、本実施の形態では上記リレー37として有接点(接点37a)のリレーを使用しているが、それ以外にも無接点のFETリレー等の使用が考えられる。
Switching between overexcitation and normal excitation is performed by the relay 37 and timer 39. In other words, the time for overexcitation by the timer 39 is set in advance, and when the set time elapses, the relay 37 is operated to switch the contact point 37a, thereby switching from overexcitation to normal excitation. It is to switch.
In the present embodiment, a relay with a contact (contact 37a) is used as the relay 37, but a contactless FET relay or the like may be used in addition to that.

本実施の形態のような有接点のリレー37であっても無接点のFETリレーであってもその切替は高速である。しかしながら、切替時に24Vから5Vへ円滑に移行せず、5V以下に励磁電圧が下がってしまうことが懸念される。その様子を図3を参照して説明する。図3は横軸に時間(ms)をとり縦軸に電圧(V)をとり、過励磁から通常励磁へ切り替える場合の電圧の変化(24Vから5Vへリレー切替時の電圧過渡変動)を示す図である。図3に示すように、切替時に24Vから5Vへ円滑に移行せず、5V以下に励磁電圧が下がってしまっていることがわかる。このような現象が生じた場合には、吸引された可動部7が戻ってしまうことになる。 Even if it is the contact relay 37 like this Embodiment, or a non-contact FET relay, the switching is high-speed. However, there is a concern that at the time of switching, the excitation voltage does not smoothly shift from 24V to 5V and the excitation voltage drops to 5V or less. This will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a graph showing a change in voltage when switching from over-excitation to normal excitation (voltage transient fluctuation when switching from 24 V to 5 V) with time (ms) on the horizontal axis and voltage (V) on the vertical axis. It is. As shown in FIG. 3, it can be seen that the switching voltage does not smoothly shift from 24 V to 5 V at the time of switching, and the excitation voltage has dropped to 5 V or less. When such a phenomenon occurs, the sucked movable part 7 returns.

そこで、本実施の形態では、励磁コイル5にキャパシタ(蓄電器)41を並列に接続している。それによって、回路の時定数を上げて24Vから5Vへ円滑に移行させるようにしているものである。その時の電圧変化を図4に示す。図4も横軸に時間(ms)をとり縦軸に電圧(V)をとり、過励磁から通常励磁へ切り替える場合の電圧の変化(24Vから5Vへリレー切替時の電圧過渡変動)を示す図である。図4に示すように、切替時に24Vから5Vへ円滑に移行していて、励磁電圧が5V以下に下がってしまうようなことがないことがわかる。 Therefore, in this embodiment, a capacitor (capacitor) 41 is connected in parallel to the exciting coil 5. As a result, the time constant of the circuit is increased to smoothly shift from 24V to 5V. The voltage change at that time is shown in FIG. FIG. 4 also shows time (ms) on the horizontal axis and voltage (V) on the vertical axis, and changes in voltage when switching from over-excitation to normal excitation (voltage transient fluctuation when switching from 24 V to 5 V). It is. As shown in FIG. 4, it can be seen that the transition is smoothly made from 24 V to 5 V at the time of switching, and the excitation voltage does not drop to 5 V or less.

本実施の形態の場合には、既に説明したように、復帰ばね機能を持つ変換部材としてのコ字形状弾性体13、13を用いることにより、変換部材と別に復帰用のばね部品を別途要することのない構成にしているので、グリッパの小型化を可能な構成になっている。又、このコ字形状弾性体13、13は略線形のばね特性を示すものであり、すなわち、変形量が大きければ大きい程その復元力(ばね力)が大きくなるように構成されているので、元の形状にスムーズに戻ることができるものである。 In the case of this embodiment, as already described, by using the U-shaped elastic bodies 13 and 13 as conversion members having a return spring function, a separate spring component for return is required separately from the conversion member. Since the configuration is such that the gripper can be downsized. The U-shaped elastic bodies 13 and 13 exhibit substantially linear spring characteristics, that is, the greater the amount of deformation, the greater the restoring force (spring force). It can return to its original shape smoothly.

又、コ字形状弾性体13、13が変形することにより、駆動源であるソレノイド3、3についてもこれを高効率で用いることができるものである。それを図5を参照して説明する。図5は横軸にギャップ11の量(mm)をとり、縦軸にソレノイド3の吸引力とコ字形状弾性体13のばね反力をとって、両者の関係を示した図である。図5中線図aがソレノイド3の吸引力を示していて、線図bがコ字形状弾性体13のばね反力を示している。 Further, when the U-shaped elastic bodies 13 and 13 are deformed, the solenoids 3 and 3 which are driving sources can be used with high efficiency. This will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the horizontal axis indicating the amount (mm) of the gap 11 and the vertical axis indicating the attractive force of the solenoid 3 and the spring reaction force of the U-shaped elastic body 13. In FIG. 5, the diagram a shows the attractive force of the solenoid 3, and the diagram b shows the spring reaction force of the U-shaped elastic body 13.

図5に示すように、ソレノイド3の駆動力(吸引力)は一定ではなく、ギャップ11が狭くなればなる程急激に増大する。又、略線形のばね特性を備えたコ字形状弾性体13のばね反力もソレノイド3と同様にギャップ11が小さくなると(変形量が大きくなると)大きくなる。したがって、図5に示すように、コ字形状弾性体13の変形が小さい時にはばね反力も小さく、変形に必要とされる駆動力(ソレノイド3の吸引力)も小さくて済む。一方、コ字形状弾性体13の変形が大きくなると、変形に必要とされる駆動力(ソレノイド3吸引力)としても大きなものが必要となる。つまり、略線形のばね特性を備えたコ字形状弾性体13を変換部材として用いることによりソレノイド3の吸引力をより有効に用いることができ、ソレノイド3の消費電力の低減を図ることができ、且つ、小型化が実現可能となる。 As shown in FIG. 5, the driving force (suction force) of the solenoid 3 is not constant and increases rapidly as the gap 11 becomes narrower. Further, the spring reaction force of the U-shaped elastic body 13 having a substantially linear spring characteristic increases as the gap 11 decreases (when the deformation amount increases), as in the solenoid 3. Therefore, as shown in FIG. 5, when the deformation of the U-shaped elastic body 13 is small, the spring reaction force is small, and the driving force (suction force of the solenoid 3) required for the deformation is small. On the other hand, when the deformation of the U-shaped elastic body 13 increases, a large driving force (solenoid 3 suction force) required for the deformation is required. That is, by using the U-shaped elastic body 13 having a substantially linear spring characteristic as the conversion member, the suction force of the solenoid 3 can be used more effectively, and the power consumption of the solenoid 3 can be reduced. In addition, downsizing can be realized.

又、コ字形状弾性体13として板状の弾性体を用いることで、図1(a)中左右方向の剛性は低く、図1(a)中紙面に直交する方向には高い剛性となっている。それによって、図1(a)中左右方向にのみに変形するよう規制することができ、いわゆる弾性案内を構成することができる。そのため従来必要であったリニアガイドを省くことができている。 Further, by using a plate-like elastic body as the U-shaped elastic body 13, the rigidity in the left-right direction in FIG. 1A is low, and the rigidity in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. Yes. Thereby, it can restrict | limit so that it may deform | transform only in the left-right direction in Fig.1 (a), and what is called an elastic guide can be comprised. Therefore, the linear guide which has been conventionally required can be omitted.

以上の構成を基にその作用・効果を説明する。
まず、図1(a)中紙面に直交する方向に沿って手前側に配置されたソレノイド3において、コイル5に通電すると、可動部7が図1(a)中右方向に移動し、それによって、コ字形状弾性体13のb部を図中右方向へ引っ張る。コ字形状弾性体13はa部を略中心として回転することになり、c部も図1(a)中右方向へ移動する。よって、c部側のコ字形状弾性体13の他端に固着されている把持部材15も図1(a)中右方向へ移動することになる。
The operation and effect will be described based on the above configuration.
First, when the coil 5 is energized in the solenoid 3 arranged on the near side along the direction orthogonal to the sheet of FIG. 1A, the movable part 7 moves to the right in FIG. Then, the portion b of the U-shaped elastic body 13 is pulled in the right direction in the figure. The U-shaped elastic body 13 rotates about the a part as a center, and the c part also moves in the right direction in FIG. Therefore, the gripping member 15 fixed to the other end of the U-shaped elastic body 13 on the c portion side also moves to the right in FIG.

一方、図1(a)中紙面に直交する方向に沿って奥側に配置されたソレノイド3において、コイル5に通電すると、可動部7が図1(a)中左方向に移動し、それによって、コ字形状弾性体13のb部を図1(a)中左方向へ引っ張る。コ字形状弾性体13はa部を略中心として回転し、c部も図中左側へ移動する。よって、c部側のコ字形状弾性体13の他端に固定されている把持部材15も図1(a)中左方向へ移動することになる。 On the other hand, when the coil 5 is energized in the solenoid 3 arranged on the far side along the direction orthogonal to the paper surface in FIG. 1A, the movable part 7 moves to the left in FIG. Then, the portion b of the U-shaped elastic body 13 is pulled leftward in FIG. The U-shaped elastic body 13 rotates about the a part as a center, and the c part also moves to the left in the figure. Therefore, the holding member 15 fixed to the other end of the U-shaped elastic body 13 on the c portion side also moves to the left in FIG.

すなわち、一対のソレノイド3、3のコイル5、5に電流を流すことにより、図1(a)中左側の把持部材15は右に、図1(a)中右側の把持部材15は左に動くことになり、その結果、把持部材15、15の間隔が狭くなり、把持部材15、15間に図示しないワークがあれば把持できることになる。 That is, by passing a current through the coils 5 and 5 of the pair of solenoids 3 and 3, the left gripping member 15 in FIG. 1A moves to the right, and the right gripping member 15 in FIG. 1A moves to the left. As a result, the interval between the gripping members 15 and 15 becomes narrow, and if there is a workpiece (not shown) between the gripping members 15 and 15, it can be gripped.

又、その際、コ字形状弾性体13、13はa部を略中心として回転するので、梃子の原理により、c部の変位はb部の変位より拡大される。その拡大比は略次の式(II)で示される。
拡大比=La−c/La−b―――(II)
但し、
a−c:a部−c部間距離
a−b:a部−b部間距離
At this time, since the U-shaped elastic bodies 13 and 13 rotate about the a portion, the displacement of the c portion is larger than the displacement of the b portion due to the principle of the lever. The enlargement ratio is approximately represented by the following formula (II).
Expansion ratio = L a-c / L a -b --- (II)
However,
L a-c : Distance between a part and c part L ab : Distance between a part and b part

又、コ字形状弾性体13、13のc部側の一辺には把持部材15、15が取り付けられているので、把持部材15、15のdポイントにおける拡大比は次の式(III)に示すように大きくすることができる。
拡大比=La−d/La−b―――(II)
但し、
a−d:a部−d部間距離
a−b:a部−b部間距離
In addition, since the gripping members 15 and 15 are attached to one side of the c portion side of the U-shaped elastic bodies 13 and 13, the enlargement ratio at the d point of the gripping members 15 and 15 is expressed by the following formula (III). Can be as big as
Expansion ratio = L a-d / L a -b --- (II)
However,
L a-d : Distance between a part and d part L ab : Distance between a part and b part

このように、コ字形状弾性体13、13は変位拡大機能を持つので、大きな変位を出すのに適さないソレノイド3、3であっても使用することができる。すなわち、小型化に有利な駆動源であるソレノイド3、3の適用がより容易になるものである。
又、コ字形状弾性体13、13のa部はコイル5、5に電流を流すことにより、その折り曲げ角度が小さくなる方向へ変形するので、変形させればさせるほど大きな反力を持ち、略線形のばね特性を示す。よって、コイル5、5への通電を止めるとその反力により元の位置に迅速に戻ることになる。
又、この実施の形態に示されているように、復帰ばね機能を持つ変位拡大部材としてのコ字形状弾性体13、13を用いることにより、変位の拡大だけでなく変位拡大部材と別に復帰用のばね部品を不要としグリッパの小型化の実現を可能にしている。
又、この略コ字形状弾性体13、13は略線形のばね特性を示すものであり、よって、変形量が大きければ大きいほどその復元力(ばね力)が大きくなり、その結果、スムーズに元の形状に戻ることができる。
さらに、略線形のばね特性は駆動源であるソレノイド3、3も高効率で用いることができる。
このように、この実施の形態の場合には、ギヤやカム等の複雑な機構を用いていないので小型化が容易であるばかりでなく、ギヤやカム等の摩擦も無く、摩擦ロスによる機械効率低下も少なく、小型化が実現できるばかりでなく、略線形の復帰ばね特性を持つ変位拡大部材や駆動源としてソレノイドを用いることにより、さらに小型化と低消費電力化も実現可能である。
Thus, since the U-shaped elastic bodies 13 and 13 have a displacement expanding function, even the solenoids 3 and 3 that are not suitable for producing a large displacement can be used. That is, application of the solenoids 3 and 3 which are driving sources advantageous for downsizing becomes easier.
In addition, the a portion of the U-shaped elastic bodies 13 and 13 is deformed in a direction in which the bending angle becomes smaller by passing a current through the coils 5 and 5, so that the greater the deformation, the greater the reaction force. Linear spring characteristics are shown. Therefore, when energization of the coils 5 and 5 is stopped, the reaction force quickly returns to the original position.
Further, as shown in this embodiment, by using the U-shaped elastic bodies 13 and 13 as the displacement enlarging members having a return spring function, not only the displacement enlarging but also the return enlarging. This makes it possible to reduce the size of the gripper.
The substantially U-shaped elastic bodies 13 and 13 exhibit a substantially linear spring characteristic. Therefore, the greater the amount of deformation, the greater the restoring force (spring force). The shape can be returned to.
Further, the solenoids 3 and 3 which are driving sources can be used with high efficiency because of the substantially linear spring characteristics.
Thus, in the case of this embodiment, since a complicated mechanism such as a gear or a cam is not used, not only the miniaturization is easy, but there is no friction of the gear or the cam, and the mechanical efficiency due to the friction loss. Not only can the reduction be reduced, but also a reduction in size can be realized, and further reduction in size and reduction in power consumption can be realized by using a displacement enlarging member having a substantially linear return spring characteristic and a solenoid as a drive source.

次に、図6を参照して本発明の第2の実施の形態を説明する。この第2の実施の形態の場合には、例えば、図6(a)中紙面に直交する方向に沿って手前側に配置されているソレノイド3において、 可動部7の先端が縮径されていて縮径部7bとなっており、この縮径部7bが着座部9を貫通して、ソレノイドハウジング1の外側に突出・配置されている。そして、その突出・配置された部分に拡径部7cが形成されていて、この拡径部7bにコ字形状弾性体13が固着されているものである。
又、図6(a)中紙面に直交する方向に沿って奥側に配置されているソレノイド3においても同様の構成になっており、同一部分には同一符号を付して示している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the case of this second embodiment, for example, in the solenoid 3 arranged on the near side along the direction orthogonal to the middle page of FIG. 6A, the tip of the movable portion 7 is reduced in diameter. The diameter-reduced portion 7b is formed so as to penetrate the seating portion 9 and project and be arranged outside the solenoid housing 1. And the enlarged diameter part 7c is formed in the protrusion and arrangement | positioning part, and the U-shaped elastic body 13 is adhering to this enlarged diameter part 7b.
Further, the solenoid 3 disposed on the back side along the direction orthogonal to the sheet surface of FIG. 6A has the same configuration, and the same portions are denoted by the same reference numerals.

上記構成によると、図6(a)中紙面に直交する方向に沿った手前側のソレノイド3において、コイル5に電流を流すと、可動部7は、ギャップ11が狭くなる方向、すなわち、図6(a)中左側へ動き、図6(a)中左側に配置されているコ字形状弾性体13を左側に押すことになる。一方、図6(a)中紙面に直交する方向に沿った奥側のソレノイド3においては、コイル5に電流を流すと、可動部7は、ギャップ11が狭くなる方向、すなわち、図6(a)中右側へ動き、図6(a)中右側のコ字形状弾性体13を右側に押す。つまり、コイル5、5に通電することにより把持部材15、15は相互に離間する方向に移動し、その結果、一対の把持部材15、15は開くことになる。 According to the above configuration, when current is passed through the coil 5 in the solenoid 3 on the near side along the direction orthogonal to the sheet of FIG. 6 (a), the movable portion 7 has a direction in which the gap 11 becomes narrow, that is, FIG. (A) It moves to the middle left side and pushes the U-shaped elastic body 13 arranged on the left side in FIG. 6 (a) to the left side. On the other hand, in the solenoid 3 on the back side along the direction orthogonal to the paper surface in FIG. 6A, when a current is passed through the coil 5, the movable part 7 moves in the direction in which the gap 11 becomes narrow, that is, in FIG. ) Move to the middle right side and push the U-shaped elastic body 13 on the right side in FIG. 6A to the right side. That is, when the coils 5 and 5 are energized, the grip members 15 and 15 are moved away from each other, and as a result, the pair of grip members 15 and 15 are opened.

逆に、図6(a)中紙面に直交する方向に沿った手前側のソレノイド3において、コイル5への電流を遮断すると、可動部7は、コ字形状弾性体13の弾性復帰力により、ギャップ11が広くなる方向、すなわち、図6(a)中右側へ復帰する。一方、図6(a)中紙面に直交する方向に沿った奥側のソレノイド3においては、コイル5への電流を遮断すると、可動部7は、コ字形状弾性体13の弾性復帰力により、ギャップ11が広くなる方向、すなわち、図6(a)中左側へ復帰する。つまり、コイル5、5への通電を遮断することにより、把持部材15、15は相互に接近する方向に移動し、その結果、一対の把持部材15、15は閉じることになる。 On the other hand, when the current to the coil 5 is interrupted in the solenoid 3 on the near side along the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 6A, the movable part 7 is moved by the elastic restoring force of the U-shaped elastic body 13. It returns to the direction in which the gap 11 becomes wider, that is, the right side in FIG. On the other hand, in the solenoid 3 on the back side along the direction orthogonal to the paper surface of FIG. 6A, when the current to the coil 5 is interrupted, the movable part 7 is caused by the elastic restoring force of the U-shaped elastic body 13. It returns to the direction in which the gap 11 becomes wider, that is, the left side in FIG. That is, when the energization of the coils 5 and 5 is interrupted, the gripping members 15 and 15 move in a direction approaching each other, and as a result, the pair of gripping members 15 and 15 are closed.

この第2の実施の形態においては、各ソレノイド3、3における動作が前記第1の実施の態の場合と逆の動きとなるが、このような実施の形態の場合であっても前記第1の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができる。 In the second embodiment, the operation of the solenoids 3 and 3 is the reverse of the operation in the first embodiment. Even in such a case, the first operation is performed. The same effects as those of the embodiment can be obtained.

尚、本願発明は前記第1、第2の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、前記第1、第2の実施の形態では、コ字形状弾性体として短冊状の板材を曲げ加工して用いているが、本発明はこの形状に限定されるものではなく、例えば、曲げ部に切欠を付与したり幅を変えたりしてばね反力の調整をしたり、平坦部などの剛性を相対的に上げフラット化したりすることも考えられ、それによって、より良い変位拡大部材の実現が可能になる。
又、前記第1、第2の実施の形態では、ソレノイド可動部先端及びそれに対応するハウジング着座部にテーパを形成しているが、テーパを形成せず平坦にしても、ギャップ量を大きくとることはできないが、実施が可能であることはいうまでもない。
又、前記第1、第2の実施の形態では、ソレノイドを2個用いているが、それらの機能を一体としたダブルソレノイドを用いることも考えられ、それによって、さらなる小型化が可能になる。
又、ワーク形状により3つあるいは4つ以上用いることにより把持をより安定にできる場合もある。
又、駆動源としては、ソレノイドの実施の例を挙げているが、これはあくまで一例であり、他の駆動方式を除外するものではない。
The present invention is not limited to the first and second embodiments.
For example, in the first and second embodiments, a strip-shaped plate material is bent and used as the U-shaped elastic body, but the present invention is not limited to this shape. It is also possible to adjust the spring reaction force by giving a notch to the part or changing the width, and relatively flattening the rigidity of the flat part etc. Realization is possible.
In the first and second embodiments, the tip of the solenoid movable portion and the corresponding housing seating portion are tapered. However, even if the taper is not formed and flattened, the gap amount is increased. Needless to say, it can be implemented.
In the first and second embodiments, two solenoids are used. However, it is also conceivable to use a double solenoid that integrates these functions, thereby enabling further miniaturization.
Further, there are cases where gripping can be made more stable by using three or four or more depending on the workpiece shape.
Moreover, although the implementation example of the solenoid is given as the drive source, this is merely an example, and other drive systems are not excluded.

本発明は、例えば、産業用ロボットに用いるワーク等の把持装置であるグリッパに係り、特に、その小型化を図ることができるように工夫したものに関し、例えば、狭隘な空間に設置された産業用ロボットに好適である。 The present invention relates to a gripper that is a gripping device for a workpiece or the like used for an industrial robot, for example, and particularly relates to a device that has been devised so as to be able to reduce its size, for example, for industrial use installed in a narrow space. Suitable for robots.

1 ソレノイドハウジング
3 ソレノイド
5 コイル
7 可動部
13 コ字形状弾性体
1 Solenoid housing 3 Solenoid 5 Coil 7 Movable part 13 U-shaped elastic body

Claims (6)

駆動源と、上記駆動源により発生される運動を被把持物を把持する為の開閉運動に変換する変換部材と、を具備し、
上記変換部材は変位拡大機能を持つ変位拡大部材から構成されていることを特徴とするグリッパ。
A driving source, and a conversion member that converts the movement generated by the driving source into an opening / closing movement for gripping an object to be grasped,
The gripper characterized in that the conversion member is composed of a displacement enlarging member having a displacement enlarging function.
請求項1記載のグリッパにおいて、
上記変換部材は復帰ばね機能を持つ変位拡大部材から構成されていることを特徴とするグリッパ。
The gripper of claim 1,
The gripper characterized in that the conversion member is composed of a displacement enlarging member having a return spring function.
請求項1記載のグリッパにおいて、
上記変位拡大部材が略線形のばね特性を持つことを特徴とするグリッパ。
The gripper of claim 1,
The gripper characterized in that the displacement enlarging member has a substantially linear spring characteristic.
請求項1記載のグリッパにおいて、
上記駆動源としてソレノイドを用いることを特徴とするグリッパ。
The gripper of claim 1,
A gripper using a solenoid as the drive source.
請求項1記載のグリッパにおいて、
上記変位拡大部材が板状ばねであることを特徴とするグリッパ。
The gripper of claim 1,
The gripper characterized in that the displacement enlarging member is a plate spring.
請求項5記載のグリッパにおいて、
上記変位拡大部材として略コ字形状の弾性体を用いていることを特徴とするグリッパ。
The gripper according to claim 5,
A gripper using a substantially U-shaped elastic body as the displacement enlarging member.
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