JP2021183360A - Gripping device and gripping system including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、把持対象物を把持するための把持装置及びこれを備える把持システムに関する。 The present invention relates to a gripping device for gripping a gripping object and a gripping system including the gripping device.
従来、産業用ロボット等のアーム先端に取り付けられ、把持対象物(ワーク)を把持するための把持装置が知られている。特許文献1には、モータの回転運動を直線運動に変換する把持装置が開示されている。
Conventionally, a gripping device that is attached to the tip of an arm of an industrial robot or the like to grip an object to be gripped (work) is known.
従来の把持装置は、複数の種類の歯車を組み合わせてギヤ比を変更することで、把持力や、把持速度等の仕様を異ならせることができるが、複数の種類の歯車や、歯車の支持軸等の周辺部品が必要となり、大型化してしまう。また、部品の品目数が増加し、コストも増加してしまう。 Conventional gripping devices can have different specifications such as gripping force and gripping speed by changing the gear ratio by combining multiple types of gears, but multiple types of gears and support shafts for gears. Peripheral parts such as are required, and the size increases. In addition, the number of parts will increase and the cost will increase.
また、把持装置では一般的に、モータ等の駆動手段の回転力を歯車等で増幅した後、カムやラックとピニオン等で直線運動に変換し、リニアガイド等で直線運動を保持する。各部材はグリス等を塗布することで耐摩耗性等を確保しているが、使用を続けていくと油切れを起こすためメンテナンスが必要である。 Further, in a gripping device, generally, after amplifying the rotational force of a driving means such as a motor by a gear or the like, it is converted into a linear motion by a cam, a rack and a pinion, and the linear motion is held by a linear guide or the like. Each member is coated with grease to ensure wear resistance, etc., but maintenance is required because it will run out of oil if it is used continuously.
本発明は、ギヤ比の変更及びメンテナンスが容易で、コンパクトな把持装置及びこれを備える把持システムを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a compact gripping device and a gripping system including the same, in which the gear ratio can be easily changed and maintained.
本発明の一側面としての把持装置は、回転力を発生させる駆動部と、回転力を伝達される減速機と、駆動部、及び減速機が内部に収納されている筐体部と、筐体部に取り付けられ、減速機の回転運動を直線運動に変換する変換部とを有し、駆動部からの回転力を減速機に伝達するための第1の伝達軸、及び減速機からの回転力を変換部に伝達するための第2の伝達軸は、同一軸上に配置され、減速機は、取り外し可能なギヤユニットを備え、筐体部、及び変換部は、分離可能であることを特徴とする。 The gripping device as one aspect of the present invention includes a drive unit that generates a rotational force, a speed reducer that transmits the rotational force, a drive unit, a housing unit in which the speed reducer is housed, and a housing. It has a conversion unit that is attached to the unit and converts the rotational movement of the reducer into linear motion, a first transmission shaft for transmitting the rotational force from the drive unit to the reducer, and the rotational force from the reducer. The second transmission shaft for transmitting the speed to the conversion unit is arranged on the same shaft, the speed reducer is provided with a removable gear unit, and the housing portion and the conversion unit are separable. And.
本発明によれば、ギヤ比の変更及びメンテナンスが容易で、コンパクトな把持装置及びこれを備える把持システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a compact gripping device and a gripping system including the same, in which the gear ratio can be easily changed and maintained.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same member is given the same reference number, and duplicate description is omitted.
図1は、本発明の実施形態に係る把持システム1000のブロック図である。把持システム1000は、把持装置1、制御装置2、及び電源部4を有する。
FIG. 1 is a block diagram of a
制御装置2は、汎用コンピュータ等であり、ケーブル3aを介して把持装置1に接続されている。制御装置2は、把持装置1に対して信号を送り、把持装置1の把持動作を制御すると共に、把持装置1からの信号を受け、把持装置1の把持動作の状態を把握する。電源部4は、ケーブル3aを介して把持装置1に接続され、把持装置1に電力を供給する。
The
把持装置1の内部には、電動モータ(駆動部)10、電動モータ10に設けられ、回転を検知するエンコーダ11、及びエンコーダ11の信号を用いて電動モータ10の制御を行うコントローラ(制御部)20が配置されている。
Inside the
コントローラ20は、駆動用回路21、及び制御用回路22を有する。駆動用回路21、及び制御用回路22は、ケーブル3bを介して接続されている。駆動用回路21は、ケーブル3cを介して電動モータ10に接続されている。制御用回路22は、ケーブル3dを介してエンコーダ11に接続されている。
The
なお、本実施形態では、エンコーダ11は電動モータ10に設けられているが、電動モータ10とは別の部材として把持装置1内に設けられてもよい。また、エンコーダ11の代わりに、エンコーダ11と同様の役割を担うセンサ等を設けてもよい。
Although the encoder 11 is provided in the
図2は、把持装置1の構成図である。図2(a)及び図2(b)はそれぞれ、側面図及び図2(a)のA−A線断面図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of the
把持装置1は、回転直動変換機構部(変換部)40、把持部材50、及び筐体部60を有する。
The
筐体部60は、第一の筐体61、及び第二の筐体62を有する。また、筐体部60の内部には、電動モータ10、コントローラ20、及び減速機30が収納されている。
The
電動モータ10は、回転力を発生させる。
The
コントローラ20(駆動用回路21、及び制御用回路22)は、電動モータ10、及び減速機30の軸線と対向する位置に配置されている。制御用回路22には、ケーブル3aが接続されるコネクタ24が設けられている。コネクタ24は、第一の筐体61及び第二の筐体62の内側から外側に突出し、ケーブル3aを介して制御装置2、及び電源部4に接続されている。制御用回路22は、制御装置2からの信号を用いて駆動用回路21を介して電動モータ10を回転させる。
The controller 20 (
減速機30は、電動モータ10の出力軸(第1の伝達軸)10aに接続され、出力軸10aを介して電動モータ10から回転力を伝達される。減速機30は、取り外し可能なギヤユニットを有する。
The
回転直動変換機構部40は、筐体部60に取り付けられ、減速機30の回転運動を直線運動に変換する。回転直動変換機構部40は、ラック41、ピニオン(第2の伝達軸)42、リニアガイド43、及びベース部材44を有する。ピニオン42は、電動モータ10の出力軸10aと同一軸上に配置され、減速機30を介して電動モータ10からの回転力をラック41に伝達する。ラック41は、把持部材50に取り付けられている。リニアガイド43は、ベース部材44に取り付けられている。ベース部材44は、第一の筐体61に固定されている。
The rotation linear motion
把持部材50は、回転直動変換機構部40に取り付けられ、把持対象物を把持する。本実施形態では、把持部材50は、リニアガイド43に取り付けられている。
The
以上説明した構成により、電動モータ10の回転運動を、ラック41、及びピニオン42により直線運動に変換し、把持部材50をリニアガイド43にて案内することで把持動作を行うことができる。
With the configuration described above, the rotary motion of the
以下、把持装置1の組み立て方法について説明する。図3は、回転直動変換機構部40の構成図である。図3(a)から図3(c)はそれぞれ、上面図、分解斜視図、及び底面図である。
Hereinafter, a method of assembling the
回転直動変換機構部40を組み立てる場合、まず、ベース部材44に第一の位置決めピン45及び第二の位置決めピン46を挿入し取り付ける。また、ベース部材44の第一の位置決めピン45、及び第二の位置決めピン46が挿入された面の反対面にリニアガイド43を取り付ける。
When assembling the rotary linear motion
次に、リニアガイド43に把持部材50を取り付ける。また、ラック41と把持部材50に第三の位置決めピン47を挿入し取り付ける。後に第二の位置決めピン46に挿入されるピニオン42と、第三の位置決めピン47に位置決めされたラック41とが互いに噛み合うことで、把持動作可能となる。
Next, the
最後に、ベース部材44にカバー48を取り付ける。カバー48は、把持部材50の移動する開口部を狭め、ラック41やピニオン42等のギヤに塗布されるグリス等の飛散を防止する。
Finally, the
以上により、回転直動変換機構部40が構成される。
As described above, the rotation / linear motion
図4は、筐体部60の分解斜視図である。筐体部60に減速機30を取り付ける際は、まず、第一の筐体61に設けられている内歯車60aに減速機30を挿入する。
FIG. 4 is an exploded perspective view of the
減速機30は、本実施形態では、第一のギヤユニット33a、第二のギヤユニット33b、及び第三のギヤユニット33cを有する。第一のギヤユニット33aは、内歯車60aと噛み合う遊星歯車34、及び第一の遊星キャリア35を有する。第二のギヤユニット33bは、遊星歯車34、及び第一のギヤユニット33aの遊星歯車34と噛み合う太陽歯車36aが設けられている第二の遊星キャリア36を有する。第三のギヤユニット33cは、電動モータ10の出力軸10aに取り付けられた歯車37と噛み合う遊星歯車34、及び第二のギヤユニット33bの遊星歯車34と噛み合う太陽歯車36aが設けられている第二の遊星キャリア36を有する。
In this embodiment, the
次に、第一の筐体61に電動モータ10を取り付ける。これにより、電動モータ10の回転力が第一の遊星キャリア35まで減速されて伝達される。続いて、第一の筐体61に駆動用回路21、及び制御用回路22を取り付ける。コントローラ20内の電動モータ10の制御用IC等の仕様によって定められる電圧は電動モータ10の仕様によって定められる電圧よりも低い場合が多い。そのため、電源部4からコントローラ20に供給される電圧は、電動モータ10の仕様に合わせて定められている。制御用回路22には、電源部4から供給される電圧を変換して制御用IC等に供給する電圧を生成するためのレギュレータ(電圧変換部)23が設けられている。
Next, the
次に、第一の筐体61に第二の筐体62を取り付ける。その際、レギュレータ23は、第二の筐体62に接触して固定されている。このような構成により、レギュレータ23は、電圧変換の際に発熱を伴うが、第二の筐体62に接触しているため放熱性が確保される。また、第二の筐体62は、電動モータ10やコントローラ20のショートや破損からの保護部材として機能すると共に、把持装置1をロボット等の他の機器に取り付けるための取り付け部としても機能する。
Next, the
なお、本実施形態では、レギュレータ23は、第二の筐体62に接触するが、第一の筐体61に接触してもよい。また、より放熱性を高めるために、第一の筐体61及び第二の筐体62は金属であることが望ましい。以上により、筐体部60が構成される。
In the present embodiment, the
本実施形態では、コントローラ20を筐体部60に内蔵することにより、コントローラ20が把持装置1と別に設けられている場合と比べて、設置スペースや配線、断線のリスクを低減することができる。また、把持装置1がコントローラ20で発生する熱を放熱すると共に、コントローラ20を保護することができる。
In the present embodiment, by incorporating the
図5は、把持装置1の組み立ての説明図である。図5(a)は、回転直動変換機構部40と筐体部60の組み立て途中の状態を示している。回転直動変換機構部40と筐体部60を組み立てる場合、まず、第一の位置決めピン45と第一の筐体61に設けられた位置決め穴60bにて回転直動変換機構部40と筐体部60の位置を決定し固定する。また、第二の位置決めピン46は、ピニオン42に設けられた穴42aに挿入される。また、ピニオン42に設けられたスプライン軸42bは、第一の遊星キャリア35に設けられたスプライン穴35aに挿入される。これにより、図5(b)に示される回転直動変換機構部40と筐体部60の組み立て後の状態になる。減速機30及びピニオン42は、電動モータ10の出力軸10a及び第二の位置決めピン46の同一軸上に配置されている。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the assembly of the
なお、本実施形態では、第一の遊星キャリア35とピニオン42は、スプライン穴35a及びスプライン軸42にて接続されているが、より簡易な形状のDカットや止めネジ、圧入等を用いて接続されてもよい。また、第一の遊星キャリア35とピニオン42は、一体的に構成されていてもよい。
In the present embodiment, the
電動モータ10の回転運動を複数の平歯車で減速した場合や、ウォームギヤを用いた場合等は、歯車の数だけ歯車支持軸や軸受部を設ける必要がある。本実施形態では、一軸にて減速機30を支持し、更には電動モータ10の出力軸10aは軸受によって支持されているため、よりコンパクトな把持装置1を実現することができる。
When the rotational motion of the
また、把持装置では一般的に、把持範囲を確保するために把持部材の動作方向に対してリニアガイド等が延在し、スペースが無駄に使用されてしまう。本実施形態では、把持装置1の中心に回転運動を行う電動モータ10、減速機30、及びピニオン42を配置し、把持部材50の動作方向に対してコントローラ20を配置することで、スペースを無駄に使用しないコンパクトな把持装置1を実現することが可能である。また、把持装置とコントローラを別に設置している把持システムと比べ、本実施形態の把持装置1を含む把持システム1000全体をより小型化することが可能である。
Further, in the gripping device, in general, a linear guide or the like extends with respect to the operating direction of the gripping member in order to secure the gripping range, and space is wasted. In the present embodiment, the
回転直動変換機構部40は減速機30にて増幅された電動モータ10の回転力を受けるため、定期的なグリスの塗布等のメンテナンスを必要とする。本実施形態では、回転直動変換機構部40と筐体部60は分離可能に構成されているため、メンテナンスが容易であり、更には何らかの異常や故障があった場合は回転直動変換機構部40と筐体部60を別に交換することが可能である。
Since the rotary linear motion
図6は、把持装置1のギヤ比を変更した状態を示す断面図である。図1の把持装置1では、減速機30は3段のギヤユニット(第一のギヤユニット33a、第2のギヤユニット33b、及び第三のギヤユニット33c)を有する。図6の把持装置1では、減速機38は2段のギヤユニット(第一のギヤユニット33a、及び第2のギヤユニット33b)を有する。また、図6の把持装置1では、第3のギヤユニット33cを配置する代わりに、円筒形状のスペーサ63を配置している。これにより、第一のギヤユニット33a、及び第二のギヤユニット33bの第一の筐体61内での位置を規定している。また、電動モータ10の回転力は、出力軸10aに取り付けられた歯車64を用いて第二のギヤユニット33bに伝えられる。このような構成により、容易にギヤ比を変更することが可能である。また、第三のギヤユニット33cの代わりに用いられる部品も僅かであるため、コストの増加を抑制することが可能である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the gear ratio of the
なお、本実施形態では、把持装置1全体の増減速比を変える一例として減速機が3段のギヤユニットを有する構成から2段のギヤユニットを有する構成に変更する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。より多くのギヤユニットを有する構成に変更してもよいし、1段のギヤユニットを有する構成に変更してもよい。
In the present embodiment, as an example of changing the acceleration / deceleration ratio of the entire
また、異なるギヤユニットを使用して把持装置1全体の増減速比を変えてもよい。例えば、第一から第三のギヤユニット33a,33b,33cの中間段である第二のギヤユニット33bの代わりに、遊星歯車34や太陽歯車36aのギヤ比を変化させた、第二のギヤユニット33bとは異なるギアユニット(不図示)を使用してもよい。このとき、中間段だけでなく、上段や下段のギヤユニットに対して、異なる複数のギヤユニットのバリエーションを用意し、各ギヤユニットを付け替えることで把持装置1全体の増減速比を変化させることも可能である。
Further, different gear units may be used to change the acceleration / reduction ratio of the entire
また、複数のギヤを構成する複数の遊星歯車34や太陽歯車36aのギヤ比を変化させたギヤユニットを備える筐体部(不図示)を複数用意し、筐体部60を、用意した筐体部(不図示)と付け替えることで把持装置1全体の増減速比を変えることも可能である。筐体部60は、把持装置1から取り外し可能であるため、異なる筐体部との付け替えが可能となる。
Further, a plurality of housing portions (not shown) including a plurality of
以上説明したように、本実施形態の構成によれば、ギヤ比の変更及びメンテナンスが容易で、コンパクトな把持装置及びこれを備える把持システムを提供することができる。 As described above, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to provide a compact gripping device and a gripping system including the same, in which the gear ratio can be easily changed and maintained.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and modifications can be made within the scope of the gist thereof.
1 把持装置
10 電動モータ(駆動部)
10a 出力軸(第1の伝達軸)
30 減速機
40 回転直動変換機構部(変換部)
42 ピニオン(第2の伝達軸)
60 筐体部
1 Gripping
10a output shaft (first transmission shaft)
30
42 pinion (second transmission axis)
60 Housing
Claims (7)
前記回転力を伝達される減速機と、
前記駆動部、及び前記減速機が内部に収納されている筐体部と、
前記筐体部に取り付けられ、前記減速機の回転運動を直線運動に変換する変換部とを有し、
前記駆動部からの前記回転力を前記減速機に伝達するための第1の伝達軸、及び前記減速機からの前記回転力を前記変換部に伝達するための第2の伝達軸は、同一軸上に配置され、
前記減速機は、取り外し可能なギヤユニットを備え、
前記筐体部、及び変換部は、分離可能であることを特徴とする把持装置。 The drive unit that generates the rotational force and
The speed reducer to which the rotational force is transmitted and
The drive unit, the housing unit in which the speed reducer is housed, and the housing unit.
It is attached to the housing portion and has a conversion unit that converts the rotary motion of the speed reducer into a linear motion.
The first transmission shaft for transmitting the rotational force from the drive unit to the speed reducer and the second transmission shaft for transmitting the rotational force from the speed reducer to the conversion unit are the same shaft. Placed on top
The reducer has a removable gear unit and is equipped with a removable gear unit.
The gripping device, wherein the housing portion and the conversion portion are separable.
前記制御部は、前記駆動部、及び前記減速機の軸線と対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の把持装置。 It further has a control unit that is housed inside the housing unit and controls the drive unit.
The gripping device according to claim 1 or 2, wherein the control unit is arranged at a position facing the drive unit and the axis of the speed reducer.
前記電圧変換部は、前記筐体部に熱を放熱するように前記筐体部に接触して固定されていることを特徴とする請求項3に記載の把持装置。 The control unit includes a voltage conversion unit for converting a voltage supplied from a power source.
The gripping device according to claim 3, wherein the voltage conversion unit is in contact with and fixed to the housing portion so as to dissipate heat to the housing portion.
前記把持装置を制御するための制御装置とを有することを特徴とする把持システム。
The gripping device according to any one of claims 1 to 6.
A gripping system comprising a control device for controlling the gripping device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020088745A JP2021183360A (en) | 2020-05-21 | 2020-05-21 | Gripping device and gripping system including the same |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4180698A1 (en) | 2021-11-10 | 2023-05-17 | Funai Electric Co., Ltd. | Air supply device |
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2020
- 2020-05-21 JP JP2020088745A patent/JP2021183360A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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