JP4246052B2 - Robot joint structure - Google Patents

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JP4246052B2 JP2003416813A JP2003416813A JP4246052B2 JP 4246052 B2 JP4246052 B2 JP 4246052B2 JP 2003416813 A JP2003416813 A JP 2003416813A JP 2003416813 A JP2003416813 A JP 2003416813A JP 4246052 B2 JP4246052 B2 JP 4246052B2
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Description

本発明は、ロボットの腕関節や指関節等に適用される関節構造に係り、詳細には、対象物等を把持した際に該関節に作用する反力を小型且つ簡易な構造で負荷するための改良に関する。   The present invention relates to a joint structure applied to an arm joint or a finger joint of a robot, and more specifically, to load a reaction force acting on the joint with a small and simple structure when an object or the like is gripped. Regarding improvements.

特開平5−92377号公報JP-A-5-92377 特開平10−217158号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-217158 特開2002−113681号公報JP 2002-113681 A

従来、この種のロボットの関節構造としては、特開平5−92377号公報に開示されるように、アームを駆動するモータの回転軸を該アームの揺動運動の中心軸と平行に設けたものが知られている。この関節構造では、基端側部材である第1アームの先端に先端側部材である第2アームを旋回自在に軸支して関節部を構成する一方、この関節部における揺動運動の中心軸上にモータを設け、かかるモータの回転運動を平歯車等で構成された減速機構を介して第1アーム若しくは第2アームに伝達して、モータの回転方向及び回転量に応じた揺動運動をこれらアームの間に与えている。   Conventionally, as a joint structure of this type of robot, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-92377, a rotating shaft of a motor for driving an arm is provided in parallel with the central axis of the swinging motion of the arm. It has been known. In this joint structure, the second arm, which is the distal end member, is pivotally supported on the distal end of the first arm, which is the proximal end member, to form a joint portion, while the central axis of the swinging motion in the joint portion A motor is provided on the top, and the rotational movement of the motor is transmitted to the first arm or the second arm via a speed reduction mechanism constituted by a spur gear or the like, and the swinging movement according to the rotational direction and the rotational amount of the motor is performed. Giving between these arms.

この従来の関節構造は、モータの回転軸が揺動運動の中心軸と平行に設けられていることから、構造的には非常に簡易なものとなっているが、アームを駆動するためのモータや減速機構が関節部の外側に大きく張り出してしまうため、関節部をコンパクトに構成することができない。このため、堅牢さやメインテナンス性を重視する大型の産業用ロボット等の関節構造としては適しているものの、メカニカルハンドにおける指構造等、小型の関節構造には不向きであった。   This conventional joint structure is very simple in structure because the rotation axis of the motor is provided in parallel with the central axis of the oscillating motion, but the motor for driving the arm In addition, since the deceleration mechanism protrudes greatly outside the joint portion, the joint portion cannot be configured compactly. For this reason, although it is suitable as a joint structure for a large industrial robot or the like that places importance on robustness and maintenance, it is not suitable for a small joint structure such as a finger structure in a mechanical hand.

一方、その他のロボットの関節構造としては、特開平10−217158号公報や特開2002−113681号公報に開示されるように、第1アームと第2アームとの間をリンク機構で揺動自在に接続すると共に、かかるリンク機構の一部にボールねじを用い、かかるボールねじをモータで回転させることによって前記第1アームを第2アームに対して揺動させるようにしたものが知られている。例えば前者の特開平10−217158号公報に開示される関節構造では、基端側の第1アームに対して先端側の第2アームが揺動自在に軸支されているが、第2アームには該アームと略平行にねじ軸が設けられており、このねじ軸は第2アームに搭載されたモータによって回転駆動されるように構成されている。また、上記ねじ軸にはナット部材が螺合しており、このナット部材には第1アームから延びるリンクプレートの端部が回転自在に結合している。これにより、前記記モータを回転させると、ねじ軸に螺合するナット部材が該ねじ軸上をモータの回転方向及び回転量に応じて移動するが、このナット部材には前記リンクプレートの端部が結合されていることから、ナット部材の移動に応じた押圧力又は引っ張り力がリンクプレートから第2アームに対して作用し、これによって第2アームが第1アームに対して揺動運動を生じるようになっている。   On the other hand, as another joint structure of the robot, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-217158 and 2002-113681, a link mechanism can swing between the first arm and the second arm. In addition, a ball screw is used as a part of the link mechanism, and the first arm is swung with respect to the second arm by rotating the ball screw with a motor. . For example, in the joint structure disclosed in the former Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-217158, the second arm on the distal end side is pivotally supported with respect to the first arm on the proximal end side. Is provided with a screw shaft substantially parallel to the arm, and the screw shaft is configured to be rotationally driven by a motor mounted on the second arm. A nut member is screwed onto the screw shaft, and an end portion of a link plate extending from the first arm is rotatably coupled to the nut member. Accordingly, when the motor is rotated, a nut member screwed to the screw shaft moves on the screw shaft in accordance with the rotation direction and the rotation amount of the motor. The nut member includes an end portion of the link plate. Because of this, a pressing force or a pulling force corresponding to the movement of the nut member acts on the second arm from the link plate, thereby causing the second arm to swing with respect to the first arm. It is like that.

この特開平10−217158号公報に開示される関節構造では、ねじ軸の回転に伴うナット部材の移動によってリンクプレートが押し引きされ、これによって第1アームに対して第2アームを揺動させることになるが、かかる揺動運動の際にリンクプレートに作用する引っ張り力又は押圧力の方向は前記ナット部材の移動方向とは合致していない。この
ため、第2アームが揺動運動を行う際にはねじ軸に対して曲げモーメントが作用してしまい、ねじ軸の軸径を太くする等して該ねじ軸の剛性を高めなくては第2アームの揺動に対して充分な力を与えることができないという問題点がある。
In the joint structure disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-217158, the link plate is pushed and pulled by the movement of the nut member accompanying the rotation of the screw shaft, thereby causing the second arm to swing relative to the first arm. However, the direction of the pulling force or the pressing force acting on the link plate during the swinging motion does not match the moving direction of the nut member. For this reason, when the second arm swings, a bending moment acts on the screw shaft, and the rigidity of the screw shaft must be increased by increasing the diameter of the screw shaft. There is a problem that a sufficient force cannot be applied to the swing of the two arms.

また、この関節構造を用いて物品を把持するメカニカルハンドのロボットフィンガを構成した場合、物品を把持した際に発生する反力がリンクプレートを介してねじ軸に曲げモーメントとして作用するので、やはりねじ軸の剛性を充分に確保しなくては、ロボットフィンガが充分な把持力を発揮できないことになってしまう。しかし、曲げモーメントに対するねじ軸の剛性を高めると、関節構造そのものの大型化、重量化に繋がり、小型軽量なロボットフィンガを構成することができないといった問題点がある。   In addition, when a robot finger of a mechanical hand that grips an article using this joint structure is configured, the reaction force generated when the article is gripped acts as a bending moment on the screw shaft via the link plate. If the shaft rigidity is not sufficiently secured, the robot finger cannot exhibit a sufficient gripping force. However, increasing the rigidity of the screw shaft with respect to the bending moment leads to an increase in size and weight of the joint structure itself, and there is a problem that a small and lightweight robot finger cannot be configured.

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、互いに連結されたアームに揺動運動を与える際に、かかる揺動を大きな力で行うことが可能であると共に、例えばロボットフィンガを構成した場合に大きな把持力を発揮することができ、しかも構造が簡単で且つコンパクトなロボット関節構造を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to perform such swinging with a large force when giving swinging motion to the arms connected to each other. In addition, for example, when a robot finger is configured, a large gripping force can be exerted, and a simple structure and a compact robot joint structure are provided.

前記目的を達成するために、本発明のロボット関節構造は、中空部を有する基端側部材と、この基端側部材の中空部開口を塞ぐようにして配置されると共にヒンジを介して該基端側部材と揺動自在に連結された先端側部材と、前記基端側部材の中空部内を進退して前記先端側部材を押し引きするドライブロッドと、このドライブロッドを軸方向にのみ直線移動自在に保持すると共に前記基端側部材の中空部内に固定された案内部材と、前記基端側部材の中空部内に配置されると共に前記ドライブロッドを軸方向へ移動させるリニア超音波モータとから構成されている。   In order to achieve the above object, a robot joint structure of the present invention is arranged so as to close a base end side member having a hollow portion, and a hollow portion opening of the base end side member and via a hinge. A distal end member that is swingably connected to the end member, a drive rod that moves forward and backward in the hollow portion of the proximal end member to push and pull the distal end member, and linearly moves the drive rod only in the axial direction A guide member that is freely held and fixed in the hollow portion of the base end side member, and a linear ultrasonic motor that is disposed in the hollow portion of the base end side member and moves the drive rod in the axial direction. Has been.

このような技術的手段において、前記リニア超音波モータとしては、圧電素子を備えたステータと、このステータによって位置方向へ進退駆動されるスライダとから構成されたものであれば、これらステータ及びスライダの具体的構造は如何なるものであつても差し支えない。前記ドライブロッドをその軸方向へ移動させるに当たっては、リニア超音波モータのスライダをドライブロッドに固定するようにしても良いし、かかるドライブロッドそのものをスライダとし、前記ステータをドライブロッドの一面に接触させるように構成しても良い。   In such technical means, if the linear ultrasonic motor is composed of a stator having a piezoelectric element and a slider driven to move in the position direction by the stator, the stator and the slider Any specific structure can be used. In moving the drive rod in the axial direction, the slider of the linear ultrasonic motor may be fixed to the drive rod, or the drive rod itself is used as a slider, and the stator is brought into contact with one surface of the drive rod. You may comprise as follows.

また、前記ドライブロッドを直線移動自在に保持する案内部材としては、ドライブロッドに作用する曲げモーメントを負荷可能なものであれば良い。もっとも、ドライブロッドを円滑に直線移動させながらも曲げモーメントに対する負荷能力を高めるといった観点からすれば、かかるドライブロッドを断面略矩形状に形成すると共にその両側面には軸方向に沿ってボール転走溝を形成し、案内府部材にはドライブロッドの各ボール転走溝と対向する負荷転走溝を設け、多数のボールがこれらボール転走溝と負荷転走溝との間で荷重を負荷しながら転走するように構成するのが好ましい。   The guide member that holds the drive rod so as to be linearly movable may be any member that can apply a bending moment acting on the drive rod. However, from the viewpoint of increasing the load capacity against the bending moment while smoothly moving the drive rod in a straight line, the drive rod is formed in a substantially rectangular cross section, and the ball rolls along the axial direction on both side surfaces thereof. A groove is formed, and a guide rolling member is provided with a load rolling groove facing each ball rolling groove of the drive rod, and a large number of balls apply a load between the ball rolling groove and the load rolling groove. However, it is preferable to configure so as to roll.

このようなロボット関節構造によれば、基端側部材の中空部内に設けられたリニア超音波モータを駆動すると、前記ドライブロッドが前記中空部内で進退し、基端側部材と揺動自在に連結された先端側部材が前記ドライブロッドの進退に応じて揺動することになる。先端側部材の揺動量はドライブロッドの進退量に応じたものとなるから、リニア超音波モータによるドライブロッドの進退量を調整しさえすれば、先端側部材を基端側部材に対して任意量だけ揺動させることが可能となる。   According to such a robot joint structure, when a linear ultrasonic motor provided in the hollow portion of the base end side member is driven, the drive rod advances and retreats in the hollow portion and is connected to the base end side member in a swingable manner. The tip end member thus made swings as the drive rod advances and retreats. Since the amount of rocking of the tip side member depends on the amount of advancement / retraction of the drive rod, the tip side member can be moved to an arbitrary amount relative to the base end side member as long as the advance / retreat amount of the drive rod by the linear ultrasonic motor is adjusted. Can be swung only.

このとき、ドライブロッドに対しては軸方向の押圧力又は引っ張り力以外に曲げモーメ
ントが作用することになるが、基端側部材の中空部内に固定された案内部材は前記ドライブロッドを軸方向にのみ直線移動自在に保持しているので、前記曲げモーメントはこの案内部材によって負荷されることになる。従って、ドライブロッドは曲げモーメントの作用下であっても、前記リニア超音波モータによる駆動力を受けて円滑に進退することができ、簡易且つ小型な構成であっても、先端側部材を基端側部材に対して大きな力で揺動させることができるものである。
At this time, a bending moment acts on the drive rod in addition to the axial pressing force or pulling force, but the guide member fixed in the hollow portion of the proximal end member moves the drive rod in the axial direction. Since only the linear movement is held, the bending moment is loaded by the guide member. Therefore, the drive rod can be smoothly advanced and retracted by the driving force of the linear ultrasonic motor even under the action of a bending moment. The side member can be swung with a large force.

また、先端側部材に対して外力が作用した場合も、前記ドライブロッドに対して曲げモーメントが作用することになるが、前述の如く案内部材は該曲げモーメントを負荷しながらドライブロッドの軸方向への自在な移動を支承していることから、前記外力を充分に負荷することが可能となる。このため、例えば本発明の関節構造を繰り返し連続させることによって、多関節のロボットフィンガを構成した場合、物品を把持する際にその反力が各関節構造に作用したとしても、かかる反力を充分に負荷することができ、その分だけ大きな把持力で物品を掴むことが可能となる。   In addition, when an external force is applied to the tip side member, a bending moment is applied to the drive rod. As described above, the guide member applies the bending moment in the axial direction of the drive rod. Therefore, the external force can be sufficiently loaded. For this reason, for example, when a multi-joint robot finger is configured by repeating the joint structure of the present invention repeatedly, even if the reaction force acts on each joint structure when gripping an article, the reaction force is sufficient. The article can be gripped with a large gripping force.

更に、ドライブロッドを軸方向へ移動させるリニア超音波モータは、通常、圧電素子を備えたステータと、このステータによって一方向への進退運動を与えられるスライドプレートとから構成され、これらステータとスライドプレートとが接触した状態にある。このため、ステータの圧電素子に印加する電圧をオフにした場合であっても自己保持力が発揮され、スライドプレートをステータに対して一定位置に保持しておくことが可能である。従って、前記ドライブロッドによって先端側部材を所定量だけ揺動させた後、リニア超音波モータへの電源供給を切断しても、ドライブロッドは移動することなく一定位置に保持され、先端側部材を固定することが可能となる。すなわち、本発明の関節構造を用いてロボットフィンガを構成すれば、物品を把持させた後に電源供給を遮断しても、物品の把持状態をそのまま維持することができ、省エネルギ化を図ることができる。   Further, the linear ultrasonic motor for moving the drive rod in the axial direction is generally composed of a stator having a piezoelectric element and a slide plate that is given a forward and backward movement in one direction by the stator. Are in contact with each other. For this reason, even when the voltage applied to the piezoelectric element of the stator is turned off, the self-holding force is exhibited, and the slide plate can be held at a fixed position with respect to the stator. Therefore, even if the power supply to the linear ultrasonic motor is cut after the tip end member is swung by a predetermined amount by the drive rod, the drive rod is held at a fixed position without moving, and the tip side member is It can be fixed. That is, if the robot finger is configured using the joint structure of the present invention, the gripping state of the article can be maintained as it is even if the power supply is cut off after the article is gripped, thereby saving energy. it can.

以下に、添付図面を用いて本発明のロボット関節構造を詳細に説明する。
図1は本発明を適用したメカニカルハンドのロボットフィンガの第1実施例を示すものである。このロボットフィンガ1は3つの関節C1,C2,C3を有しており、各関節が後述するリニア超音波モータの駆動に応じて自在に屈曲するように構成されている。図中の実線は各関節C1,C2,C3を曲げた状態を示すものであり、二点鎖線は各関節C1,C2,C3を延ばした状態を示すものである。
The robot joint structure of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of a robot finger of a mechanical hand to which the present invention is applied. This robot finger 1 has three joints C1, C2, and C3, and each joint is configured to bend freely according to the driving of a linear ultrasonic motor described later. The solid line in the figure shows the state where each joint C1, C2, C3 is bent, and the two-dot chain line shows the state where each joint C1, C2, C3 is extended.

このロボットフィンガ1は、メカニカルハンドの本体Mに固定された第1フィンガ10と、第1関節C1を介して前記第1フィンガ10に連結された第2フインガ20と、第2関節C2を介して第2フィンガ20に連結された第3フィンガ30と、第3関節C3を介して第3フィンガ30に連結された先端フィンガ40とから構成されており、各関節C1,C2,C3に本発明の構造が適用されている。   The robot finger 1 includes a first finger 10 fixed to a main body M of a mechanical hand, a second finger 20 connected to the first finger 10 via a first joint C1, and a second joint C2. It comprises a third finger 30 connected to the second finger 20 and a tip finger 40 connected to the third finger 30 via a third joint C3. Each joint C1, C2, C3 has The structure is applied.

前記第1フィンガ10と第2フィンガ20との間、第2フインガ20と第3フィンガ30との間、第3フィンガ30と先端フィンガ40との間はヒンジ2によって夫々連結されており、各フィンガが互いに隣接するフィンガに対して自在に揺動しうるように連結されている。第1フィンガ10、第2フィンガ20及び第3フィンガ30は貫通する中空部11を有して夫々が略筒状に形成されており、かかる中空部11内にはこれを貫通するようにしてドライブロッド12が設けられている。尚、各フィンガの間には塵芥の侵入を防止するための蛇腹カバー3が設けられている。   The first finger 10 and the second finger 20, the second finger 20 and the third finger 30, and the third finger 30 and the tip finger 40 are connected by a hinge 2, respectively. Are connected so as to freely swing with respect to adjacent fingers. The first finger 10, the second finger 20, and the third finger 30 have a hollow portion 11 that passes therethrough, and each of them is formed in a substantially cylindrical shape, and is driven so as to penetrate through the hollow portion 11. A rod 12 is provided. A bellows cover 3 is provided between the fingers to prevent dust from entering.

第1フィンガ10を例にとって説明すると、前記ドライブロッド12は案内部材13に保持されて、前記中空部11内を軸方向(長手方向)にのみ移動自在であり、その先端は
第1フィンガ10に隣接する第2フィンガ20と連結されている。第2フィンガ20の第1フィンガ10寄りの端部には前記ドライブロッド12の貫通方向を横切るようにして長孔14が形成されており、第1フィンガ10を貫通するドライブロッド12の先端部に立設されたピン15が前記長孔14に係合している。このため、ドライブロッド12を軸方向へ移動させると、その移動量に応じて、第2フィンガ20が第1フィンガ10に対して前記ヒンジ2を中心とした揺動運動を行うことになる。このとき、ドライブロッド12の先端部に立設されたピン15は第2フィンガ20の揺動量に応じて前記長孔14内をスライドする。
The first finger 10 will be described as an example. The drive rod 12 is held by a guide member 13 and is movable only in the axial direction (longitudinal direction) in the hollow portion 11, and its tip is attached to the first finger 10. It is connected to the adjacent second finger 20. A long hole 14 is formed at the end of the second finger 20 near the first finger 10 so as to cross the penetration direction of the drive rod 12, and at the tip of the drive rod 12 that penetrates the first finger 10. An upright pin 15 is engaged with the long hole 14. For this reason, when the drive rod 12 is moved in the axial direction, the second finger 20 performs a swinging motion around the hinge 2 with respect to the first finger 10 according to the amount of movement. At this time, the pin 15 erected at the tip of the drive rod 12 slides in the long hole 14 in accordance with the swinging amount of the second finger 20.

図2及び図3に示すように、前記中空部11は断面略矩形状に形成されており、前記案内部材13は中空部11の内壁にねじ止めされている。この案内部材13は前記ドライブロッド12を軸方向へのみ移動自在に保持するものであれば良く、ドライブロッド12と案内部材13の組み合わせとしては、例えば軌道レールとスライドブロックから構成された公知の直線案内装置を使用することができる。図4は公知の直線案内装置の一例を示すものである。ドライブロッド12としての軌道レール50は断面略矩形状に形成されており、その両側面には長手方向に沿ってボール51が転走するボール転走溝52が形成されている。一方、案内部材13としてのスライドブロック53は凹溝を有してチャネル状に形成されており、前記凹溝内に軌道レール50が遊嵌している。また、このスライドブロック53の凹溝の内側面には軌道レール50のボール転走溝52と対向する負荷転走溝が形成されており、多数のボール51が軌道レール50のボール転走溝52とスライドブロック53の負荷転走溝との間を転走しながら、軌道レール50とスライドブロック53との間に作用する荷重を負荷するようになっている。更に、スライドプロック53には前記ボール51の無限循環路が形成されており、前記ボール51がこの無限循環路を循環することにより、スライドブロック53に対して軌道レール50が軸方向へ無限に移動可能となっている。従って、このような直線案内装置のスライドブロック53を前記案内部材13として第1フィンガ10の中空部11の内壁に固定することにより、ドライブロッド12としての軌道レール50を前記中空部11内で進退自在に保持することができるものである。   As shown in FIGS. 2 and 3, the hollow portion 11 has a substantially rectangular cross section, and the guide member 13 is screwed to the inner wall of the hollow portion 11. The guide member 13 only needs to hold the drive rod 12 so as to be movable only in the axial direction. As a combination of the drive rod 12 and the guide member 13, for example, a known straight line constituted by a track rail and a slide block is used. A guide device can be used. FIG. 4 shows an example of a known linear guide device. The track rail 50 as the drive rod 12 is formed in a substantially rectangular cross section, and ball rolling grooves 52 in which the balls 51 roll along the longitudinal direction are formed on both side surfaces thereof. On the other hand, the slide block 53 as the guide member 13 has a groove and is formed in a channel shape, and the track rail 50 is loosely fitted in the groove. In addition, a load rolling groove facing the ball rolling groove 52 of the track rail 50 is formed on the inner side surface of the concave groove of the slide block 53, and a large number of balls 51 are ball rolling grooves 52 of the track rail 50. A load acting between the track rail 50 and the slide block 53 is loaded while rolling between the rail and the load rolling groove of the slide block 53. Further, the slide block 53 is formed with an infinite circulation path for the ball 51, and the ball 51 circulates in the infinite circulation path, whereby the track rail 50 moves infinitely in the axial direction with respect to the slide block 53. It is possible. Therefore, by fixing the slide block 53 of such a linear guide device as the guide member 13 to the inner wall of the hollow portion 11 of the first finger 10, the track rail 50 as the drive rod 12 is advanced and retracted in the hollow portion 11. It can be held freely.

一方、第1フィンガ10の中空部11内にはリニア超音波モータ21が設けられており、このリニア超音波モータ21に駆動信号を供給することで前記ドライブロッド12が軸方向へ進退するように構成されている。このリニア超音波モータ21は、圧電素子を備えたステータ22と、このステータ22が圧接するスライドプレートとから構成されている。この実施例ではステータ22が直接ドライブロッド12に圧接しており、かかるドライブロッド12がスライドプレートとして機能している。   On the other hand, a linear ultrasonic motor 21 is provided in the hollow portion 11 of the first finger 10, and a drive signal is supplied to the linear ultrasonic motor 21 so that the drive rod 12 advances and retracts in the axial direction. It is configured. The linear ultrasonic motor 21 includes a stator 22 having a piezoelectric element and a slide plate with which the stator 22 is pressed. In this embodiment, the stator 22 is in direct pressure contact with the drive rod 12, and the drive rod 12 functions as a slide plate.

図5は前記ステータ22の一例を示すものである。図5に示すステータ22は、絶縁基板23上に圧電セラミクスからなる駆動脚24を4脚備えており、これら駆動脚の先端部が前記ドライブロッド12に接触している。各駆動脚24は絶縁シート25を介して一対の圧電セラミクス26a,26bを貼り合わせ、それによってバイモルフを構成したものであり、絶縁シート25の両側に位置した圧電セラミクス26a,26bに対する電圧の印加タイミングをずらすことにより、各駆動脚24を圧電セラミクス26a,26bの貼り合わせ方向へ自在に屈曲させることができるようになっている。このステータ22としては、例えば、ピエゾモータ社製のピエゾレッグズ(商品名)を利用することができる。   FIG. 5 shows an example of the stator 22. The stator 22 shown in FIG. 5 includes four driving legs 24 made of piezoelectric ceramics on an insulating substrate 23, and the tip ends of these driving legs are in contact with the drive rod 12. Each drive leg 24 is formed by bonding a pair of piezoelectric ceramics 26 a and 26 b via an insulating sheet 25, thereby forming a bimorph, and voltage application timing to the piezoelectric ceramics 26 a and 26 b positioned on both sides of the insulating sheet 25. The drive legs 24 can be freely bent in the bonding direction of the piezoelectric ceramics 26a and 26b by shifting the position. As this stator 22, for example, Piezo Legs (trade name) manufactured by Piezo Motor Co., Ltd. can be used.

図6は前記駆動脚24がドライブロッド12を搬送する様子を描いたものである。前記圧電セラミクス26a,26bは電圧の印加によって伸長するが、図6(a)に示すように、駆動脚24を構成する一対の圧電セラミクス26a,26bのうち、一方の圧電セラミクス26aに対して電圧を印加すると、かかる駆動脚24は電圧が印加された圧電セラミクス26aとは反対の方向へ屈曲し、その先端がドライブロッド12に接触することに
なる。次に、両方の圧電セラミクス26a,26bに対して電圧を印加すると、図6(b)に示すように、駆動脚24は伸長しながら屈曲状態から復元し、かかる駆動脚24はドライブロッド12を搬送する。また、最初に電圧が印加された圧電セラミクス26aに対する電圧の印加を停止すると、図6 (c)に示すように、駆動脚24は分図(a)の状態とは反対方向へ屈曲することになり、ドライブロッド12は更に搬送されることになる。そして、両方の圧電セラミクス26a,26bに対する電圧の印加を中止すると、図6(d)に示すように、駆動脚24は本来の形状に縮まりながらその屈曲状態を解消するので、かかる駆動脚24の先端部はドライブロッド12から離間する。従って、分図(a)〜(d)を繰り返すことにより、ドライブロッド12を一方向へ搬送することができる。また、駆動脚24を構成する一対の圧電セラミクス26a,26bに対する電圧の印加順序を変更することにより、ドライブロッド12を逆方向へも搬送することができる。更に、一つの駆動脚24でドライブロッド12を搬送した場合には、かかるドライブロッド12が間欠的に搬送されることになるが、この実施例のステータ22には4つの駆動脚24が設けられているので、これらの駆動脚24に対する電圧印加の位相をずらすことにより、ドライブロッド12を間断なく連続的に一方向へ移動させることが可能となる。
FIG. 6 illustrates a state in which the drive leg 24 conveys the drive rod 12. The piezoelectric ceramics 26a and 26b expand when a voltage is applied, but as shown in FIG. 6A, a voltage is applied to one piezoelectric ceramic 26a of the pair of piezoelectric ceramics 26a and 26b constituting the drive leg 24. Is applied, the drive leg 24 bends in the opposite direction to the piezoelectric ceramic 26a to which a voltage is applied, and the tip thereof contacts the drive rod 12. Next, when a voltage is applied to both the piezoelectric ceramics 26a and 26b, as shown in FIG. 6B, the drive leg 24 is restored from the bent state while being extended, and the drive leg 24 causes the drive rod 12 to move. Transport. When the voltage application to the piezoelectric ceramic 26a to which the voltage is first applied is stopped, as shown in FIG. 6C, the drive leg 24 bends in the direction opposite to the state shown in the partial diagram (a). Thus, the drive rod 12 is further conveyed. When the voltage application to both the piezoelectric ceramics 26a and 26b is stopped, as shown in FIG. 6 (d), the driving leg 24 is canceled to its original shape while being contracted to the original shape. The tip is separated from the drive rod 12. Therefore, the drive rod 12 can be conveyed in one direction by repeating the partial drawings (a) to (d). In addition, the drive rod 12 can be transported in the reverse direction by changing the order in which the voltages are applied to the pair of piezoelectric ceramics 26a and 26b constituting the drive leg 24. Further, when the drive rod 12 is transported by one drive leg 24, the drive rod 12 is intermittently transported. The stator 22 of this embodiment is provided with four drive legs 24. Therefore, by shifting the phase of voltage application to these drive legs 24, the drive rod 12 can be continuously moved in one direction without interruption.

図3に示すように、第1フィンガ10の中空部11には前記ステータ22を保持するための凹溝31がドライブロッド12の移動方向と平行に設けられており、ステータ22はこの凹溝31内に保持されてドライブロッドと対向している。また、ステータ22の駆動脚24がドライブロッド12に対して滑るのを防止するため、前記第1フィンガ10の外側には前記凹溝31内に配置されたステータ22をドライブロッド12へ向けて押圧する予圧スプリング32が設けられている。この予圧スプリング32は一対の脚部32a,32aを備えてチャネル状に形成されると共に、これら脚部32aが第1フィンガ10を貫通して凹溝31内のステータ22の絶縁基板23に当接するようになっている。また、この予圧スプリング32は第1フィンガ10に対して調整ねじ33によってねじ止めされており、かかる調整ねじ33の締結量を変更することにより、予圧スプリング32がステータ22をドライブロッド12に向けて付勢する力を調整することができるようになっている。   As shown in FIG. 3, a concave groove 31 for holding the stator 22 is provided in the hollow portion 11 of the first finger 10 in parallel with the moving direction of the drive rod 12. It is held inside and faces the drive rod. Further, in order to prevent the drive leg 24 of the stator 22 from sliding relative to the drive rod 12, the stator 22 disposed in the concave groove 31 is pressed toward the drive rod 12 on the outside of the first finger 10. A preload spring 32 is provided. The preload spring 32 includes a pair of leg portions 32 a and 32 a and is formed in a channel shape. The leg portions 32 a pass through the first finger 10 and come into contact with the insulating substrate 23 of the stator 22 in the concave groove 31. It is like that. The preload spring 32 is screwed to the first finger 10 by an adjusting screw 33. By changing the fastening amount of the adjusting screw 33, the preload spring 32 directs the stator 22 toward the drive rod 12. The energizing force can be adjusted.

すなわち、この実施例における第1フィンガ10の中空部11内では、ドライブロッド12を保持している案内部材13と前記リニア超音波モータ21のステータ22が互いに対向するようにして配置され、かかるステータ22を案内部材13へ向けて付勢することにより、ステータ22の駆動脚24が案内部材13によって移動自在に保持されたドライブロッド12に圧接するようになっている。尚、前記ステータ22は第1フィンガ10の凹溝31内に配置された後、かかる凹溝31内を移動することがないように固定されている。   That is, in the hollow portion 11 of the first finger 10 in this embodiment, the guide member 13 holding the drive rod 12 and the stator 22 of the linear ultrasonic motor 21 are arranged so as to face each other, and the stator By urging 22 toward the guide member 13, the drive leg 24 of the stator 22 comes into pressure contact with the drive rod 12 held movably by the guide member 13. The stator 22 is fixed so as not to move in the concave groove 31 after being disposed in the concave groove 31 of the first finger 10.

このような第1関節C1の構造では、第1フィンガ10の中空部11に収容されたリニア超音波モータ21のステータ22に対して駆動信号を印加すると、かかるステータ22の駆動脚24が図6に示したようにドライブロッド12を搬送し、ドライブロッド12が案内部材13に支承された状態で軸方向へ移動する。ドライブロッド12が第1フィンガ10の中空部11から突出すると、その突出量に応じて第2フインガ20が押圧され、かかる第2フィンガ20はヒンジ2を中心として回転する。これにより、第2フィンガ20が第1フィンガ10に対して屈曲した状態が作り出される。また、ドライブロッド12が第1フィンガ10の中空部11内に後退すると、第2フィンガ20は第1フィンガ10に向けて引き戻されるようにして回転し、かかる第2フィンガ20は第1フィンガ10と一直線上に並ぶ。   In such a structure of the first joint C1, when a drive signal is applied to the stator 22 of the linear ultrasonic motor 21 accommodated in the hollow portion 11 of the first finger 10, the drive leg 24 of the stator 22 is shown in FIG. As shown in FIG. 5, the drive rod 12 is conveyed, and the drive rod 12 moves in the axial direction while being supported by the guide member 13. When the drive rod 12 protrudes from the hollow portion 11 of the first finger 10, the second finger 20 is pressed according to the protruding amount, and the second finger 20 rotates around the hinge 2. As a result, a state in which the second finger 20 is bent with respect to the first finger 10 is created. When the drive rod 12 is retracted into the hollow portion 11 of the first finger 10, the second finger 20 rotates so as to be pulled back toward the first finger 10, and the second finger 20 is connected to the first finger 10. Line up on a straight line.

第2フィンガ20を第1フィンガ10と回転自在連結するヒンジ2は、第1フィンガ10の中空部11の開口縁に位置すると共にステータ22が保持された凹溝31の縁部に位
置しており、中空部11を挟んでスライドロッド12の案内部材13と反対側に位置している。このため、スライドロッド12の先端に設けられたピン15が第2フィンガ20の長孔14に係合している位置からヒンジ2までの距離を大きめに設定することができ、その分だけ、スライドロッド12を進退させた際に、第2フィンガ20に対して大きな回転トルクを与えることができるようになっている。
The hinge 2 that rotatably connects the second finger 20 with the first finger 10 is located at the opening edge of the hollow portion 11 of the first finger 10 and at the edge of the concave groove 31 in which the stator 22 is held. The slide rod 12 is located on the opposite side of the guide member 13 with the hollow portion 11 in between. For this reason, the distance from the position where the pin 15 provided at the tip of the slide rod 12 is engaged with the elongated hole 14 of the second finger 20 to the hinge 2 can be set larger, and the slide is correspondingly increased. When the rod 12 is advanced and retracted, a large rotational torque can be applied to the second finger 20.

第2フィンガ20、第3フィンガ30に対しても第1フィンガ10と全く同じ構造が適用されている。すなわち、その中空部11の内壁面には案内部材13が固定されると共に、中空部11を挟んで案内部材13と対向する位置にはリニア超音波モータ21のステータ22が配置され、案内部材13によって軸方向へ移動自在に保持されたドライブロッド12を前記ステータ22によって任意に進退させることができるようになっている。これにより、第3フィンガ30を第2フィンガ20に対して自在に屈曲又は伸展させ、更に、先端フィンガ40を第3フィンガ30に対して自在に屈曲又は伸展させることができるものである。尚、各フィンガ20,30に取り付けられた部品については図1中に第1フィンガ10に取り付けられた部品と同一符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。   The same structure as that of the first finger 10 is applied to the second finger 20 and the third finger 30. That is, the guide member 13 is fixed to the inner wall surface of the hollow portion 11, and the stator 22 of the linear ultrasonic motor 21 is disposed at a position facing the guide member 13 across the hollow portion 11. Thus, the drive rod 12 held movably in the axial direction can be arbitrarily advanced and retracted by the stator 22. Thus, the third finger 30 can be freely bent or extended with respect to the second finger 20, and the tip finger 40 can be freely bent or extended with respect to the third finger 30. It should be noted that parts attached to the fingers 20 and 30 are denoted by the same reference numerals as those attached to the first finger 10 in FIG. 1, and detailed description thereof is omitted here.

そして、以上のように第1フィンガ10、第2フィンガ20、第3フインガ30及び先端フインガ40をヒンジ2によって連結した本実施例のロボットフィンガ1によれば、各フィンガに内蔵されたリニア超音波モータ21によってドライブロッド12を進退させることにより、第1関節C1、第2関節C2及び第3関節C3を自在に屈曲させることができ、このようなロボットフィンガ1を複数本同時に操作することによって、対象物を把持する等の作業を行うことが可能となる。   As described above, according to the robot finger 1 of the present embodiment in which the first finger 10, the second finger 20, the third finger 30 and the tip finger 40 are connected by the hinge 2, the linear ultrasonic wave incorporated in each finger. By advancing and retracting the drive rod 12 by the motor 21, the first joint C1, the second joint C2, and the third joint C3 can be freely bent, and by operating a plurality of such robot fingers 1 simultaneously, Work such as gripping the object can be performed.

そのようなロボットフィンガ1の使用に当たっては、第1フィンガ10、第2フィンガ20、第3フインガ30に内蔵されたリニア超音波モータ21を別個独立に駆動することにより、各関節C1,C2,C3を個別に屈曲又は伸展させることができ、種々の形状の対象物を的確に把持することが可能となる。   In using such a robot finger 1, linear ultrasonic motors 21 built in the first finger 10, the second finger 20, and the third finger 30 are separately driven independently, so that each joint C1, C2, C3 Can be bent or extended individually, and objects of various shapes can be accurately grasped.

また、対象物を把持すると、その反力が各関節C1,C2,C3に作用することになり、かかる反力はドライブロッド12に対して曲げモーメントとして作用するが、かかるドライブロッド12として直線案内装置の軌道レール50を、このドライブロッド12の軸方向への移動を支承する案内部材13として多数のボール51を介して前記軌道レール50に組み付けられたスライダ53を用いれば、ドライブロッド12に作用する曲げモーメントを負荷しながら、かかるドライブロッド12を軸方向へ円滑に案内することができ、把持力の反力を確実に負荷しながら各関節C1,C2,C3の屈曲又は伸展運動を行わせることが可能となる。   Further, when the object is gripped, the reaction force acts on the joints C1, C2, and C3, and the reaction force acts as a bending moment on the drive rod 12, but the drive rod 12 is linearly guided. If the slider 53 assembled | attached to the said track rail 50 via many balls 51 is used as the guide member 13 which supports the movement of the track rod 50 of this apparatus to the axial direction of this drive rod 12, it will act on the drive rod 12 The drive rod 12 can be smoothly guided in the axial direction while applying a bending moment to bend, and the joints C1, C2, C3 can bend or extend while reliably applying a reaction force of the gripping force. It becomes possible.

更に、前記リニア超音波モータ21はステータ22の駆動脚24が常にドライブロッド12に圧接していることから、ステータ22の各駆動脚24に対する電圧印加を遮断した場合、ドライブロッド12は進退することなくその位置を保持することになるので、一旦、各関節C1,C2,C3を屈曲又は伸展させた後は、ステータ22に対する電圧印加を断つことにより、その屈曲状態又は伸展状態を維持することが可能である。従って、直流モータを使用してロボットフィンガを構成する場合と比較して、極めて省エネルギなロボットフィンガ1を製作することができるものである。   Further, in the linear ultrasonic motor 21, since the drive leg 24 of the stator 22 is always in pressure contact with the drive rod 12, the drive rod 12 advances and retreats when voltage application to each drive leg 24 of the stator 22 is interrupted. Therefore, once the joints C1, C2, and C3 are bent or extended, the voltage application to the stator 22 is stopped to maintain the bent or extended state. Is possible. Therefore, it is possible to manufacture the robot finger 1 which is extremely energy saving as compared with the case where the robot finger is configured using a DC motor.

図7は、本発明を適用したロボットフィンガの第2実施例を示すものである。このロボットフィンガ100も第1実施例と同様に3つの関節C1,C2,C3を有しており、各関節がリニア超音波モータの駆動に応じて自在に屈曲するように構成されている。分図(a)は各関節を延ばした状態、分図(b)は第1関節C1のみを屈曲させた状態、分図(c)は関節C2及びC3を屈曲させた状態を示すものである。   FIG. 7 shows a second embodiment of the robot finger to which the present invention is applied. This robot finger 100 also has three joints C1, C2, and C3 as in the first embodiment, and each joint is configured to bend freely according to the drive of the linear ultrasonic motor. A partial diagram (a) shows a state in which each joint is extended, a partial diagram (b) shows a state in which only the first joint C1 is bent, and a partial diagram (c) shows a state in which the joints C2 and C3 are bent. .

このロボットフィンガ100は、メカニカルハンドの本体に固定される第1フィンガ60と、第1関節C1を介して前記第1フィンガ60に連結された第2フインガ70と、第2関節C2を介して第2フィンガ70に連結された第3フィンガ80と、第3関節C3を介して第3フィンガ80に連結された先端フィンガ90とから構成されており、各関節C1,C2,C3に本発明の構造が適用されている。   The robot finger 100 includes a first finger 60 fixed to the body of the mechanical hand, a second finger 70 connected to the first finger 60 via a first joint C1, and a second finger C2 via a second joint C2. The third finger 80 is connected to the second finger 70, and the distal finger 90 is connected to the third finger 80 via the third joint C3. Each joint C1, C2, C3 has the structure of the present invention. Has been applied.

前記第1フィンガ60と第2フィンガ70との間、第2フインガ70と第3フィンガ80との間、第3フィンガ80と先端フィンガ90との間は、第1実施例と同様、ヒンジ2a,2b,2cによって夫々連結されており、各フィンガが互いに隣接するフィンガに対して自在に揺動しうるように連結されている。また、第1フィンガ60、第2フィンガ70及び第3フィンガ80はこれを貫通する中空部を有して夫々が略筒状に形成されている。   Between the first finger 60 and the second finger 70, between the second finger 70 and the third finger 80, and between the third finger 80 and the tip finger 90, the hinge 2a, 2b and 2c are connected to each other so that each finger can swing freely with respect to adjacent fingers. Moreover, the 1st finger 60, the 2nd finger 70, and the 3rd finger 80 have a hollow part which penetrates this, and each is formed in the substantially cylindrical shape.

但し、第1フィンガ60と第2フィンガ70を連結するヒンジ2a、及び第3フィンガ80と先端フィンガ90とを連結するヒンジ2cは、ロボットフィンガ100の屈曲側に位置しているが、第2フィンガ70と第3フィンガ80を連結するヒンジ2bはロボットフィンガ100の進展側、すなわちヒンジ2a,2cと反対側に設けられている。   However, the hinge 2a for connecting the first finger 60 and the second finger 70 and the hinge 2c for connecting the third finger 80 and the tip finger 90 are located on the bending side of the robot finger 100, but the second finger is not provided. The hinge 2b connecting the 70 and the third finger 80 is provided on the development side of the robot finger 100, that is, on the side opposite to the hinges 2a and 2c.

一方、前記第1実施例では第1フィンガ10、第2フィンガ20、第3フィンガ30の夫々に対してドライブロッド12を設けると共に、各フィンガ内のドライブロッド12の一端を隣接するフィンガの端部に対して連結するように構成したが、この第2実施例では第1フィンガ60と第3フィンガ80の中空部内にのみドライブロッド61,62を設けた。そして、第1フィンガ60内のドライブロッド61についてはその一端のみを第2フィンガ70に連結したが、第3フィンガ80内のドライブロッド62については、その一端を第2フィンガ70に、他端を先端フィンガ90に連結するように構成した。その結果、第2フィンガ70内にはドライブロッドを設けていない。   On the other hand, in the first embodiment, a drive rod 12 is provided for each of the first finger 10, the second finger 20, and the third finger 30, and one end of the drive rod 12 in each finger is the end of the adjacent finger. In this second embodiment, the drive rods 61 and 62 are provided only in the hollow portions of the first finger 60 and the third finger 80. Further, only one end of the drive rod 61 in the first finger 60 is connected to the second finger 70, but one end of the drive rod 62 in the third finger 80 is connected to the second finger 70 and the other end is connected to the second finger 70. The tip finger 90 is configured to be connected. As a result, no drive rod is provided in the second finger 70.

第1フィンガ60及び第3フィンガ80の中空部内に設けられたドライブロッド61,62は、前記第1実施例と同一の案内部材13によって軸方向へのみ移動自在に支承されており、また、前記第1実施例と同一のリニア超音波モータ21によって軸方向へ任意に移動させることができるようになっている。更に、各ドライブロッド61,62の端部と第2フィンガ70及び先端フィンガ90の連結構造も前記第1実施例と同一である。従って、第1実施例と同一の構造については図7中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。   The drive rods 61 and 62 provided in the hollow portions of the first finger 60 and the third finger 80 are supported so as to be movable only in the axial direction by the same guide member 13 as in the first embodiment. It can be arbitrarily moved in the axial direction by the same linear ultrasonic motor 21 as in the first embodiment. Further, the connecting structure of the end portions of the drive rods 61 and 62 and the second finger 70 and the tip finger 90 is the same as that of the first embodiment. Therefore, the same structure as that of the first embodiment is denoted by the same reference numeral in FIG. 7, and the detailed description thereof is omitted.

そして、この第2実施例のロボットフィンガ100の使用に当たっては、第1フィンガ60に内蔵されたリニア超音波モータ21を駆動して、ドライブロッド61を進退させると、図7(b)に示すように、関節C1が独立して屈曲又は伸展する。これに対し、第3フィンガ80に内蔵したリニア超音波モータ21を駆動して、ドライブロッド62を先端フィンガ90に向けて進出させると、図7 (c)に示すように、先端フィンガ90が第3フィンガ80から離間する方向へ押圧され、関節C3が屈曲し、更にこれと同時に、ドライブロッド62が第2フィンガ70を第3フィンガ80へ引き付けるので、第3フィンガ80が第2フィンガ70に対して屈曲することになる。また、図7(c)の状態からドライブロッド62を第3フィンガ80内に引き戻すと、関節C3が伸展し、更にこれと同時に、ドライブロッド62が第2フィンガ70を第3フィンガ80から離間させるので、関節C2を伸展させることができる。すなわち、第3フィンガ80内のリニア超音波モータ21を駆動すると、関節C2と関節C3を同時に屈曲又は伸展させることができるのである。   In using the robot finger 100 of the second embodiment, when the linear ultrasonic motor 21 built in the first finger 60 is driven and the drive rod 61 is advanced and retracted, as shown in FIG. In addition, the joint C1 bends or extends independently. On the other hand, when the linear ultrasonic motor 21 built in the third finger 80 is driven and the drive rod 62 is advanced toward the tip finger 90, the tip finger 90 is moved to the first finger 90 as shown in FIG. The joint C3 is bent in a direction away from the third finger 80 and the joint C3 is bent. At the same time, the drive rod 62 attracts the second finger 70 to the third finger 80, so that the third finger 80 is against the second finger 70. Will bend. When the drive rod 62 is pulled back into the third finger 80 from the state of FIG. 7C, the joint C3 extends, and at the same time, the drive rod 62 separates the second finger 70 from the third finger 80. Therefore, the joint C2 can be extended. That is, when the linear ultrasonic motor 21 in the third finger 80 is driven, the joint C2 and the joint C3 can be bent or extended simultaneously.

これにより、この第2実施例のロボットフィンガ100によれば、第2フィンガ70内に駆動手段を設けていないにも拘らず、この第2フィンガ70と第3フィンガ80とを連結する関節C2を屈曲又は伸展させることができ、ロボットフィンガ100全体の重量を軽減化し、第1フィンガ60内のドライブロッド61に作用する曲げモーメントの軽減を図ることができるものである。   As a result, according to the robot finger 100 of the second embodiment, the joint C2 that connects the second finger 70 and the third finger 80 can be provided even though the driving means is not provided in the second finger 70. It can be bent or extended, the weight of the entire robot finger 100 can be reduced, and the bending moment acting on the drive rod 61 in the first finger 60 can be reduced.

尚、前記実施例ではメカニカルハンドのロボットフィンガに本発明の関節構造を適用した例を説明してきたが、本発明はこれに限らず、例えばメカニカルハンドを所定の位置に送り込むためのロボットアームの関節構造にも適用することが可能である。   In the above embodiment, an example in which the joint structure of the present invention is applied to a robot finger of a mechanical hand has been described. However, the present invention is not limited to this, for example, a joint of a robot arm for feeding a mechanical hand to a predetermined position. It can also be applied to structures.

本発明を適用したロボットフィンガの第1実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1st Example of the robot finger to which this invention is applied. 第1実施例に係る第1フィンガの断面図である。It is sectional drawing of the 1st finger which concerns on 1st Example. 第1実施例に係る第1フィンガを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 1st finger which concerns on 1st Example. 第1実施例に係るドライブロッド及び案内部材として使用可能な直線案内装置の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the linear guide apparatus which can be used as a drive rod and a guide member concerning 1st Example. 第1実施例に係るリニア超音波モータのステータを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the stator of the linear ultrasonic motor which concerns on 1st Example. 第1実施例に係るステータの駆動脚の動きのサイクルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cycle of a motion of the drive leg of the stator which concerns on 1st Example. 本発明を適用したロボットフィンガの第2実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Example of the robot finger to which this invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

1…ロボットフィンガ、2…ヒンジ、10…第1フィンガ、11…中空部、12…ドライブロッド、13…案内部材、20…第2フィンガ、21…リニア超音波モータ、22…ステータ、30…第3フィンガ、40…先端フィンガ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Robot finger, 2 ... Hinge, 10 ... 1st finger, 11 ... Hollow part, 12 ... Drive rod, 13 ... Guide member, 20 ... 2nd finger, 21 ... Linear ultrasonic motor, 22 ... Stator, 30 ... 1st 3 fingers, 40 ... tip fingers

Claims (6)

中空部を有する基端側部材と、この基端側部材の中空部開口を塞ぐようにして配置されると共にヒンジを介して該基端側部材と揺動自在に連結された先端側部材と、前記基端側部材の中空部内を進退し、前記先端側部材を押し引きするドライブロッドと、このドライブロッドを軸方向にのみ直線移動自在に保持すると共に前記基端側部材の中空部内に固定された案内部材と、前記基端側部材の中空部内に配置されると共に前記ドライブロッドを軸方向へ移動させるリニア超音波モータとから構成され、
前記ドライブロッドは断面略矩形状に形成され、かかるドライブロッドの一面が前記リニア超音波モータのステータの接触面として形成され、前記接触面を挟んだ両側面に軸方向に沿ってボール転走溝が夫々形成される一方、前記案内部材にはドライブロッドの各ボール転走溝と対向する負荷転走溝が設けられ、多数のボールがこれらボール転走溝と負荷転走溝との間で荷重を負荷しながら転動し、
前記案内部材とリニア超音波モータは基端側部材の中空部内で前記ドライブロッドを介して互いに対向するように配置され、前記リニア超音波モータのステータは前記ドライブロッドとの接触面に向けて付勢されていることを特徴とするロボット関節構造。
A proximal end member having a hollow portion, a distal end side member disposed so as to close the hollow portion opening of the proximal end side member, and pivotably connected to the proximal end member via a hinge; A drive rod that moves forward and backward in the hollow portion of the base end side member and pushes and pulls the tip end side member, and holds the drive rod so as to be linearly movable only in the axial direction and is fixed in the hollow portion of the base end side member. And a linear ultrasonic motor that is disposed in the hollow portion of the base end side member and moves the drive rod in the axial direction,
The drive rod is formed in a substantially rectangular cross section, and one surface of the drive rod is formed as a contact surface of the stator of the linear ultrasonic motor, and a ball rolling groove along the axial direction on both side surfaces sandwiching the contact surface The guide member is provided with a load rolling groove facing each ball rolling groove of the drive rod, and a large number of balls are loaded between the ball rolling groove and the load rolling groove. Rolling while loading
The guide member and the linear ultrasonic motor are disposed so as to face each other through the drive rod in the hollow portion of the base end side member, and the stator of the linear ultrasonic motor is attached toward the contact surface with the drive rod. Robot joint structure characterized by being energized .
前記リニア超音波モータのステータは一対の圧電アクチュエータを貼り合わせてなる駆動脚を前記ドライブロッドの軸方向に沿って複数備え、各駆動脚の先端をドライブロッドに繰り返し接触させることを特徴とする請求項1記載のロボット関節構造。 The stator of the linear ultrasonic motor includes a plurality of drive legs formed by bonding a pair of piezoelectric actuators along the axial direction of the drive rod, and the tip of each drive leg is repeatedly brought into contact with the drive rod. The robot joint structure according to Item 1. 前記超音波モータのステータをドライブロッドに向けて押圧する付勢力の調整手段が設けられていることを特徴とする請求項1記載のロボット関節構造。 2. The robot joint structure according to claim 1, further comprising biasing force adjusting means for pressing the stator of the ultrasonic motor toward the drive rod . 前記基端側部材と先端側部材とを連結するヒンジは、前記基端側部材の中空部の開口縁で且つ中空部を挟んで前記案内部材と対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項1記載のロボット関節構造。 The hinge connecting the base end side member and the tip end side member is provided at a position facing an opening edge of the hollow portion of the base end side member and the guide member across the hollow portion. The robot joint structure according to claim 1. 前記先端側部材にも前記基端側部材と同じく中空部を設け、かかる中空部内に前記ドライブロッド、案内部材及びリニア超音波モータを配置することによって請求項1記載のロボット関節構造を繰り返し設けたことを特徴とするロボットフィンガ構造。The robot joint structure according to claim 1 is repeatedly provided by providing a hollow portion in the distal end side member similarly to the proximal end side member, and disposing the drive rod, guide member, and linear ultrasonic motor in the hollow portion. Robot finger structure characterized by that. 中空部を有する基端側部材と、この基端側部材の中空部開口を塞ぐようにして配置されると共にヒンジを介して該基端側部材と揺動自在に連結された一対の先端側部材及び後端側部材と、前記基端側部材の中空部内を進退し、両端が前記先端側部材及び後端側部材に夫々連結されたドライブロッドと、このドライブロッドを軸方向にのみ直線移動自在に保持すると共に前記基端側部材の中空部内に固定された案内部材と、前記基端側部材の中空部内に配置されると共に前記ドライブロッドを軸方向へ移動させるリニア超音波モータとから構成され、
前記ドライブロッドは断面略矩形状に形成され、かかるドライブロッドの一面が前記リニア超音波モータのステータの接触面として形成され、前記接触面を挟んだ両側面に軸方向に沿ってボール転走溝が夫々形成される一方、前記案内部材にはドライブロッドの各ボール転走溝と対向する負荷転走溝が設けられ、多数のボールがこれらボール転走溝と負荷転走溝との間で荷重を負荷しながら転動し、
前記案内部材とリニア超音波モータは基端側部材の中空部内で前記ドライブロッドを介して互いに対向するように配置され、前記リニア超音波モータのステータは前記ドライブロッドとの接触面に向けて付勢されていることを特徴とするロボット関節構造。
A proximal end side member having a hollow portion and a pair of distal end side members disposed so as to close the opening of the hollow portion of the proximal end side member and swingably connected to the proximal end member via a hinge And a rear end side member, a drive rod which advances and retreats in the hollow portion of the base end side member, and both ends are respectively connected to the front end side member and the rear end side member, and the drive rod is linearly movable only in the axial direction. And a guide member fixed in the hollow portion of the base end side member, and a linear ultrasonic motor disposed in the hollow portion of the base end side member and moving the drive rod in the axial direction. ,
The drive rod is formed in a substantially rectangular cross section, and one surface of the drive rod is formed as a contact surface of the stator of the linear ultrasonic motor, and a ball rolling groove along the axial direction on both side surfaces sandwiching the contact surface The guide member is provided with a load rolling groove facing each ball rolling groove of the drive rod, and a large number of balls are loaded between the ball rolling groove and the load rolling groove. Rolling while loading
The guide member and the linear ultrasonic motor are disposed so as to face each other through the drive rod in the hollow portion of the base end side member, and the stator of the linear ultrasonic motor is attached toward the contact surface with the drive rod. Robot joint structure characterized by being energized .
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