JPH042485A

JPH042485A - アクチュエータ

Info

Publication number: JPH042485A
Application number: JP10219790A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nashiki; 政行梨木; Yuichi Itani; 伊谷　祐一
Original assignee: Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1990-04-17
Publication date: 1992-01-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コこの発明は、ロボットハンドの指等を駆動するアクチュ
エータに関する。

［従来の技術］従来、ロボットのアクチュエータとして、アームの旋回
等の回転運動には主に電動機（モータ）が使用され、ハ
ンド部の直進運動等には主に油圧アクチュエータが使用
されている。

油圧アクチュエータを使用したハンド部は、第６図に示
すように、ロボットのアーム１の先端にハンド２が固定
されており、ハンド２には１対の指３ａ、３ｂがビン７
により回動自在に支持されており、指３ａ、３ｂの先端
には爪４がそれぞれ配設されている。

そして、アーム１内には油圧アクチュエータ１１が配設
されており、油圧アクチュエータ１１は、シリンダ１３
、ピストン１５、および油ポンプに接続された配管１４
ａ、１４ｂにより構成されている。

更に、ピストン１５には出力軸１２が固定されており、
出力軸１２の一端にはカップリング１０により軸６が連
結されている。

また、軸６の先端にはビン８によりリンクアーム５ａ、
５ｂが回動自在に支持されており、リンクアーム５ａの
先端はビン９により指３ａの基端部に連結されており、
リンクアーム５ｂの先端はビン９により指３ｂの基端部
に連結されている。

次に動作について説明する。

ロボットハンドにより物を挟持する場合、油ポンプから
供給される作動油を配管１４ｂを通ってシリンダ１３内
かつピストン１５の右側へ供給する。

すると、作動油によりピストン１５は左方向（矢印Ａ方
向）へ移動し、ピストン１５の移動により出力軸１２も
ピストン１５と共に矢印Ａ方向へ移動する。

そして、出力軸１２が矢印入方向へ移動することにより
軸６も矢印Ａ方向へ移動し、これにより指３ａ、３ｂの
基端側はリンクアーム５ａ、　　５ｂによりビン７を支
点かつビン９を力点として押し広げられ、指３ａ、３ｂ
の先端側は閉じて物を挟持する。

一方、挟持した物を放す場合、油ポンプから供給される
作動油を配管１４ａを通ってシリンダ１３内かつピスト
ン１５の左側へ供給する。

すると、作動油によりピストン１５は右方向（矢印Ｂ方
向）へ移動し、ピストン１５の移動により出力軸１２も
ピストン１５と共に矢印Ｂ方向へ移動する。

そして、出力軸１２が矢印Ｂ方向へ移動することにより
軸６も矢印Ｂ方向へ移動し、これにより指３ｇ、３ｂの
基端側はリンクアーム５ａ、　　５ｂによりビン７を支
点かつビン９を力点として狭められ、指３ａ、３ｂの先
端側は開いて物を放す。

［発明が解決しようとする課題］従来のアクチュエータは、以上のように構成されていた
ので、作動油によりピストン位置を制御することにより
指３ａ、３ｂの開閉を制御しているため、応答性が悪く
、微妙な力の加減が困難であるという課題がある。また
、作動油の温度管理等の保守が必要であり、配管を必要
とするためアームの動く範囲が制限されるという課題が
あり、油圧ポンプを設置するスペースを必要とするとい
う課題があった。

そこで、この課題を解消するものとして、制御性に優れ
た電動機を用いたアクチュエータが考えられるが、この
ものにあっては、回転運動を直線運動に変換する機構を
必要とし、ハンド部の重量が増大するため、アームの剛
性およびアームを旋回させるための図示しない他のアク
チュエータの剛性、出力を上げなければならないという
課題がある。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされ
たもので、小型軽量かつ制御性に優れたアクチュエータ
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係わるアクチュエータは、中心部分に空間を
有する電機子鉄心および軸受により電機子鉄心の中心部
分の空間に回転自在に支持された中心部分に第１のねじ
部を有する中空なロータを備える電動機と、ロータの中
心部分の空間に挿通されると共にロータと螺合する第２
のねじ部を有する軸状の出力手段と、出力手段をステー
タの中心軸線方向にのみ案内するガイドとを備えること
を特徴とする。

また、出力手段の回転位置を検出する回転位置検出器を
備えるとよい。

更に、出力手段のリニア方向位置を検出するリニア位置
検出器を備えるとよい。

そして、出力手段が可動範囲の限界位置に達したことを
検出する極限位置検出器を設けることか望ましい。

［作用コこの発明におけるアクチュエータは、電動機によりトル
クを発生し、このトルクを第１のねじ部と第２のねじ部
とにより直線方向の力に変換して出力手段を軸方向に移
動し、ガイドにより出力手段をステータの中心軸線方向
にのみ案内する。

［実施例コ以下、この発明の一実施例を図について説明する。

なお、前述した部分と同じ部分には同一符号を付して説
明を省略する。

アクチュエータ１６は、第１図および第２図に示すよう
−に、円筒状のケース１７を有しており、ケース１７の
前側板１７ａおよび後側板１７ｂの中心部分には孔１８
が開設されている。

そして、前側板１７ａの内側にはリング状のブラケット
１９が配設されており、ブラケット１９の内側には直進
ガイド２０が配設されている。

同様に、後側板１７ｂの内側にはリング状のブラケット
２１が配設されており、ブラケット２１の内側には直進
ガイド２２が配設されている。

更に、ブラケット１９とブラケット２１との間にはリン
グ状の電機子鉄心（以下、ステータという）２３が配設
されており、ステータ２３には電機子巻線２４が巻回さ
れており、電機子巻線２４はケース１７外へ延びる電線
２５に接続されている。

また、ステータ２３の内側には、ブラケット１９の内側
に配設された軸受２６とブラケット２１の内側に配設さ
れた軸受２７とにより内周中央部分にねじ部２８ａが形
成されている円筒状のロータ２８が回転自在に支持され
ており、ロータ２８の外周部は永久磁石により構成され
ており、これにより電動機が構成されている。

そして、ロータ２８の内側には出力軸２９が挿通されて
おり、出力軸２９の中央にはロータ２８のねじ部２８ａ
と螺合するねじ部２９ａが形成されており、かつねじ部
２９ａの両側にはスプライン溝２９ｂが刻設されており
、これにより出力軸２９は直進ガイド２０および２２と
スプライン結合されている。

ついで、本実施例の作用について説明する。

電源から電線２５を通って電力が供給されると、ステー
タ２３に発生する磁力によりロータ２８が回転し、ロー
タ２８の回転はロータ２８のねじ部２８ａと直進ガイド
２０および２２にて回転を規制されている出力軸２つの
ねじ部２９ａとにより軸方向（ＡまたはＢ方向）の力に
変換され、出力軸２９はＡまたはＢ方向へ移動する。

例えば、ロータ２８が、後側板１７ｂの後方から見て時
計方向に回転する場合、出力軸２９はＢ方向へ移動し、
反時計方向に回転する場合、出力軸２９は入方向へ移動
する。

そして、出力軸２９が矢印Ａ方向へ移動することにより
軸６も矢印入方向へ移動し、これにより指３ａ、３ｂの
基端側はリンクアーム５ａ、　　５ｂによりビン７を支
点かつビン９を力点として押し広げられ、指３ａ、３ｂ
の先端側は閉じて物を挟持する。

一方、挾持した物を放す場合、ロータ２８を後側板１７
ｂの後方から見て反時計方向へ回転し、出力軸２９を矢
印Ａ方向へ移動する。

そして、出力軸２９が矢印Ｂ方向へ移動することにより
軸６も矢印Ｂ方向へ移動し、これにより指３ａ、３ｂの
基端側はリンクアーム５ａ、５ｂによりビン７を支点か
つビン９を力点として狭められ、指３ａ、３ｂの先端側
は開いて物を放す。

また、第３図に示すように、ブラケット２１側に回転検
出器３０のピックアップ３０ａを配設し、ロータ２８の
ピックアップ３０ａに対抗する位置に回転検出器３０の
スケール３０ｂを配置すると、アクチュエータ１６の位
置制御および任意の位置におけるトルク制御が可能とな
る。

更に、第４図に示すように、ブラケット２１側にリニア
位置検出器３１のピックアップ３１ａを配設し、出力軸
２９の後端にリニア位置検出器３１のスケール３１ｂを
配置すると、アクチュエータ１６の位置制御および任意
の位置におけるトルク制御が可能となる。

また、第５図に示すように、ブラケット２１側にリミッ
トスイッチ３２を配設し、出力軸２９の後端にストッパ
３３ｇ、３３ｂを配設すると、出カ軸２９の可動範囲を
制限し、出力軸２９のねじ部２９ａがロータ２８のねじ
部２８ａから離脱することを防止できる。例えば、出力
軸２９が矢印Ｂ方向に移動し、リミットスイッチ３２が
ストッパ３３ａに当たると、リミットスイッチ３２の出
力が変化する。このとき、ロータ２８の回転を止めるよ
うに電機子巻線２４に電力を給電すると、出力軸２９は
停止する。

［発明の効果］以上説明したように、この発明によれば、電動機により
発生したトルクを第１のねじ部と第２のねじ部とにより
直線方向の力に変換し、ガイドによりステータの中心軸
線方向にのみ案内される出力手段を軸方向に移動するよ
うに構成したので、ハンド部の重量を増加すること無く
応答性を良くして、微妙な力の加減を制御することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例によるアクチュエータを
示す断面図、第２図は、この発明の一実施例によるアクチュエータを
備えたロボットハンドの断面図、第３図、第４図および
第５図は、この発明の他の実施例を示す断面図、第６図は従来のアクチュエータを示す要部断面図である
。２０、．２２　　・・・　ガイド２３　・・・　電機子鉄心２６、２７　　・・・　軸受２８　・・・　ロータ２８ａ　　・・・　第１のねじ部２９　・・・　出力軸２９ａ　　・・・　第２のねじ部

Claims

【特許請求の範囲】

（１）出力手段が軸方向に移動し得るアクチュエータに
おいて、中心部分に空間を有する電機子鉄心および軸受により電
機子鉄心の中心部分の空間に回転自在に支持された中央
部分に第１のねじ部を有する中空なロータを備える電動
機と、ロータの中心部分の空間に挿通されると共にロータと螺
合する第２のねじ部を有する軸状の出力手段と、出力手段をステータの中心軸線方向にのみ案内するガイ
ドと、を備えることを特徴とするアクチュエータ。
（２）前記出力手段の回転位置を検出する回転位置検出
器を備えたことを特徴とする請求項（１）記載のアクチ
ュエータ。
（３）前記出力手段のリニア方向位置を検出するリニア
位置検出器を備えたことを特徴とする請求項（１）記載
のアクチュエータ。
（４）前記出力手段が可動範囲の限界位置に達したこと
を検出する極限位置検出器を備えたことを特徴とする請
求項（１）記載のアクチュエータ。