JPS62502525A - ロボツト・ア−ム用のグリツパおよび手首継手 - Google Patents

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】 ロボット・アーム用のグリッパおよび手首継手本発明はロボット・アーム用グリ ッパおよびロボット・アーム用手首継手に関するものである。本発明の目的はマ イクロプロセッサによる正確な制御を容易にするグリッパおよび手首継手を提供 するにある。

本発明の第１アスペクトによれば、一対のグリッパジョーと、ピボット軸線回り に相互に枢動するように前記ジョーを連結するピボットとを含み、各ジョーはＶ 形のつかみ部分と、前記ピボットの軸線に対して平行な軸線回りに一定の角度運 動を成すように前記ジョーの自由端に取り付けられたグリッパチップとを有し、 前記のジョーはピボット軸線を含む特定の面に対してはＶ対称的であり、また前 記ジョーを前記特定の面に対して対称的に保持しながら前記ジョーをピボット軸 線回りに枢動させるために前記ジョーに連結された調整手段を含む事を特徴とす るロボット・アーム用グリッパが提供される。

本発明の好ましい実施態様においては、グリッパはハウジングを含み、このハウ ジング上に備えられた案内部材がグリッパジョーの調整中にピボットの直線運動 を案内する。さらに詳しくは、ピボットはピボットピンを含み、案内手段はスロ ットを含み、このスロットの中にピボットビンの一端が滑動自在に係合する。望 ましくは、調整手段は、対称面に垂直な固定軸線回りに回転自在にハウジング中 に軸支されたネジ付きロッドを含み、各ジョーがネジ込み連結によってロッドに 対して連結されている。これらの好ましい特徴はグリッパの簡単正確な制御を可 能とし、ジョーは常にグリッパの中心線に対して対称的に配置される。

好ましい実施態様においＣは、グリッパ−は種々の形状と寸法の物体を操作する ように構成される。ジョーそのもののＶ形部分は大型物体を保持するために使用 される。各グリッパのチップは、平坦な側面を有する物体と協働するためのはゾ 平坦なつかみ面を画成するように形成される。さらに、つかみ面にノツチを備え る事ができ、このノツチはチップの枢動軸線に対して平行であり、ジョーの枢動 軸線から離れる方向に、チップ枢動軸線から前方に離間している。このようなノ ツチは例えば小型の物体をつかみ易くする。前記の枢動軸線に対して９０゜のノ ツチを備える事もできる。各グリッパチップの角度運動は、両方向において、チ ップがこれを担持するジョーのストッパ面に当接する事により制限され、またチ ップがそれぞれ一方のストッパに当接する限界位置まで、ねじりバネなどのバネ 手段によって弾発されていれば、物体をつかみ易くなる。

本発明の第２アスペクトによれば、それぞれの軸線回りに回転するようにハウジ ングの中に軸支された第１および第２かさ歯車と、前記第１および第２かさ歯車 を回転させるそれぞれの駆動機構と、前記第１および第２かさ歯車とかみ合い前 記の軸線に対して垂直な軸線を有する軸上に担持された出力かさ歯車とを含むロ ボット・アーム用手首継手において第１、第２かさ歯車は結合歯車であって、こ れらの各歯車の駆動機構はそれぞれにかみ合った駆動ピニオンを含み、また調整 手段が軸に対して連結されて、この軸に対して調整自在であって、出力歯車を第 １および第２歯車と堅くかみ合わせる事によって、第１および第２歯車をそれぞ れの駆動ビニオンと堅くかみ合わせる事を特徴とするロボット・アーム用手首継 手が提供される。

前記の調整手段は手首継手の組み立てにおいてバックラッシを都合よく除去させ 、これが手首継手の正確な制御を可能とする。

好ましい構造においては、調整手段は、軸上にねじ込み連結されるナツトを含む 。このナツトは、軸の軸受を収容する軸受ハウジングに対する当接手段と協働す る。

本発明によるグリッパ−手首継手組立体について、下記において付図を参照して さらに詳細に説明する。付図において、 第１図はグリッパジョーを除去した組立体の平面図、第２図は組立体の断面図、 第３図は組立体の背面図、 第４図は組立体の側面図、 第５図はジョーを除去されたグリッパの正両立面図、第６図はグリッパジョーの 平面図、 第７図はグリッパジョーの下面図、 第８図はグリッパジョーの端面図、 第９図は第６図の矢印方向に見た側面図、第１０図は第６図のＸ−Ｘ線に沿った 断面図、第１１図はグリッパジョー上に取り付けられたグリッパチップの正面側 面図、 第１２図は前記のグリッパチップの背面側面図、また第１３ａ図〜第１３ｂ図は 種々の形状と寸法の物体を保持するグリッパを示す動作図である。

第１図と第４図に示すグリッパ−手首継手組立体はロボット・アームの末端に取 り付けられ、そのため手首ハウジングに対してスピゴット１０が取り付けられて いる。

グリッパと手首継手はそれぞれ別個のサブアセンブリであって、その他方なしで 使用する事ができる。図示のように、グリッパ１はブラケット３とネジ４とによ って手首継手２に対して取り付けられ、ブラケットと手首継手の最外側部材との 間にスペーサ５が介在させられている。

グリッパは一対の同形の鋳造ジＢ　１２を有し、各ジョーを第６図〜第１０図に 図示する。これらのジョーは、それぞれの後端または内側端に形成された整列孔 １６に挿通されたビン１４によって相互に枢着されている。各ジョーはその先端 にフォーク状突起１８を有し、これらの突起上にグリッパチップ２０がピボット ビン２２回りに一定角度の運動を成すように取り付けられている。このビン２２ は、チップの後側面に備えられた一対のイヤ２４と、これらのイヤの間に受けら れた突起１８とに挿通されている（第１１図および第１２図）。コイル状ねじり バネ２６がピン２２上に配置され、突起１８の当接面２８によって限定される限 界位置までチップを軽く弾発している。チップの反対方向の運動は、突起１８の 基部にあるジョーのショルダ２９上に当接する事によって制限される。チップの 両端位置は、第２図において上方のチップについて図示されている。チップ２０ は、ピボットピン２２に対してそれぞれ平行にまた直角方向に延在する垂直Ｖノ ツチ３０と３２とを備えたグリッパ平面を有する。

ジョー１２はその前端近くに、Ｖ状部骨３４を含み、このＶ形の頂点は鈍角を成 し、丸く成されている。これらの両方のジョーのＶ状部分は第１３図ａ図に示す 円筒形製品などの比較的大型の物体を掴み保持するために使用する事ができる。

チップ２０は、他の形状と寸法の物体を保持する事を可能にする。すなわち、チ ップのノツチ３２は第１３図す図に示すように小型の円筒体をグリッパの面に保 持する事を可能にし、またノツチ３０は第１３図Ｃ図に示すように小型の円筒体 をグリッパの面に対して垂直に保持する事を可能にする。ノツチ３０はピボット ピン２２に対して前方に転位されているので、第１３図Ｃ図に示すような物体を 掴むために使用されるとき、反力がチップ２０をジョーの突起１８の当接面２８ に対して強く保合保持する事を注意しよう。また第１３図ｄ図と第１３図ｅ図に 図示のように、大型および小型の平らな側面を有する物体を保持するために、チ ップ２０の平坦なグリッパ面を使用する。第１３図す図と第１３図ｄ図に示すよ うにチップ２０が大体平行な側面を有する物体に対して閉鎖されるとき、まずチ ップの後端が物体と接触し、ジョーが閉じるに従って、チップがバネ２６の弾発 力に対抗して枢転させられて、チップの前端も物体と係合するにいたる。前述か ら明らかなように、本発明のグリッパは、グリッパジョーの枢転作動だけで種々 の形状と寸法の物体を強く保持する事ができる。

グリッパジョーの後端はハウジング３６の中に受けられ、ジョーをピボットピン １４の軸線回りに相互に枢転させるための調整手段が備えられている。この調整 手段は、固体軸線回りに回転するようにブシュ４２によってハウジングの中に軸 支されたネジ付きロッド４０を含む。

ジョーは正方形断面の横方向通し孔４４と、円形アパチュア４６とを有し、これ らのアパチュアは前記通し孔４４と交差し、それぞれ円筒形ブシュ４８を受け、 またロッド４０が通し孔４４と、ブシュ４８のネジ孔とに挿通されている。ブシ ュ４８と、これと協働するロッド４０のネジ部４１ａと４１ｂが逆方向のネジを 有するので、ロッドを一方向に回転させるとジョー１２を相互に閉鎖させ、他方 向にロッドを回転させるとジョーを相互に離間させる。ピボットピン１４の両端 がジョー１２から突出し、ハウジングの上壁と底壁の内側面に備えられたスロッ ト５０の中に滑動自在に係合している。これらのスロット５０が、ジョーの調整 運動中、ピボットピン１４の直線運動を案内する事によって、ジョーはグリッパ ハウジング中において常に定心され、ピボット軸線を含む面に対して常に対称的 である。その結果、グリッパの最初の組立てと、マニプレータアームの末端のグ リッパの正確な位置制御が容易になる。

グリッパハウジングの上にモータ５２が搭載され、歯車５４と５６を介して調整 ロッド４０を回転させる。第１図〜第４図において示されるようにエンコーダ５ ８がモータ５２に連結されて、グリッパジョーの速度と位置をマイクロプロセッ サによって制御する事ができる。

手首継手２は２部分から成るハウジング６０を有し、このハウジングは相互に対 向するボスを含み、これらのボスが、中心軸受ハウジング６６から両方向に突出 した軸６４の自由端のスリーブ軸受６２を受ける。それぞれの軸６４の上に、第 １および第２スピロイド歯車−かさ歯車結合体６８．６９が回転自在に取り付け られ、これらの歯車はそれぞれのスピロイド駆動ビニオン７０．７１とかみ合い 、これらのビニオンはそれぞれのハウジング部分の中に回転自在に軸支され、ま たそれぞれの駆動モータ７２．７３に連結され、これらのモータはマイクロプロ セッサ制御のだめのエンコーダ装置７４を備える。歯車結合体は出力かさ歯車７ ６とかみ合、このかさ歯車は、ハウジング６６の中に軸受７８と７９によって軸 支された軸７７上に担持されている。ハウジング６６から突出する軸７７の末端 はネジ山を備え、ナツト８０を担持し、このナツトは、ハウジング６６上にサー クリップ８２によって画成された当接面に対して軸受７８を押圧する。

手首継手の組み立てに際して、ナツト８０を締めて軸７７を引っ張り、従って出 力かさ歯車７６を引っ張ってスピロイドかさ歯車６８．６９と堅（かみ合わせる 。このようにスピロイドかさ歯車に加えられた側方推力がこれらの歯車をスピロ イドビニオンと堅くかみ合わせ、また横方向軸６４が軸受６２の内部を軸方向に 浮動する事かできるので、両方のスピロイドビニオンセットの間に同等のかみ合 応力が保持される。このようにして、単にナツト８０を調整する事により、４つ のかみ台面上のバックラッシが制御される。組み立てに際してかさ歯車間の理想 的なかみ合を保証するため、ハウジングの両半体の間にシムを導入し、ネジ８４ によって固定する（第１図）。

出力かさ歯車７６の推力は、軸受７８、サークリップ８２、軸受ハウジング６６ および軸６４を介してハウジングに伝達される。

この手首継手を使用する際に、駆動モータ７２．７３を同一速度で同一方向に運 転すれば、グリッパ１はローリングする事なくピッチングを生じ、すなわち出カ ギ７７６はそれ自体の軸線回りに回転する事なく軸６４の軸線回りに回転する。

モータを同一速度で反対方向に運転すれば、ローリング運動のみを生じ、出力歯 車７６はその軸７７の軸線回りにのみ回転する。モータの速度と回転方向のその 他の任意の組合せにより、グリッパ１のピッチング−ローリング組合せ運動を生 じる。

軸受ハウジング６６の末端に取り付けられたストッパピン８５が歯車７６の後側 面のスロットの中に突入し、このスロットの中に配置されたストッパピン８６と 係合してローリング運動を制限する事が見られよう。ピッチング運動は、出力歯 車７６が軸６４の軸線回りの回転の末期にハウジング６０と係合する事によって 制限される。

取り付はスピゴット１０がグリッパ−手首継手組立体のジョー軸線を決定し、こ のスピゴット１０の軸線はピッチングおよびローリングの軸線と一致するので、 制御が容易である。

第２図から明らかなように、スピロイドピニオン７０．７１はスピロイド歯車６ ８．６９のそれぞれ反対側にかみ合う。これにより、同形のスピロイド歯車６８ ．６９を使用する事ができ、これは有利である。

Ｆ／ｃｙ、　８゜ 国際調査報告 ＋ｍ−ｍ−−１ｌ＋　ａｓｅｂ−＋ｎ−ｕｓ、　ＰＣＴ　／　ＧＢ　８６　／　 ＯＯ１２３ＩＭＩｆｉａｗ″Ｍｌ　ａｅｓ＋＜ａｏ”’＝　ｅｍｉｔ：ａ　ｆ１ ６１００１２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．一対のグリッパジヨー（１２）と、ピボット軸線回りに相互に枢動するよう に前記ジョーを連結するピボット（１４）とを含み、各ジョーはＶ形のつかみ部 分（３４）と、前記ピボットの軸線に対して平行な軸線回りに一定の角度運動を 成すように前記ジョーの自由端に取り付けられたグリッパチップ（２０）とを有 し、前記のジョーはピボット軸線を含む特定の面に対してほゞ対称的であり、ま た前記ジョーを前記特定の面に対して対称的に保持しながら前記ジョーをピボッ ト軸線回りに枢動させるために前記ジョーに連結された調整手段（４０、４８） を含む事を特徴とするロボット・アーム用グリッパ。 ２．ジョー（１２）は相互にほゞ同形である請求の範囲第１項によるグリッバ。 ３．ハウジング（３６）を備え、このハウジングは、グリッパジョー（１２）の 調整中にピボット（１４）の直線運動を案内する案内手段（５０）を含む請求の 範囲第１項または第２項によるグリッパ。 ４．ピボットはジョーから突出したピボットピン（１４）を含み、また前記案内 手段はスロット（５０）を含み、前記ピボットピンが前記スロットの中に滑動自 在に係合する請求の範囲第３項によるグリッパ。 ５．調整手段はロッド（４０）を含み、このロッドは、固定軸線回りに回転自在 にハウジング中に軸支され、またこのロッドとの回転に対応してジョーを反対方 向に開閉するように各ジョーに連結されている請求の範囲第３項または第４項に よりグリッパ。 ６．ロッド（４０）は各ジョーに対してネジ連結（４１ａ，４１ｂ，４８）によ って連結されている請求の範囲第５項によるグリッパ。 ７．ハウジング（３６）上にモータ（５２）が搭載され、調整ロッド（４０）を 回転させる請求の範囲第５項または第６項によるグリッパ。 ８．各ジョー（１２）はその上に取り付けられたチップ（２０）によって係合さ れる当接面（２８、２９）を備えて、このチップの角度運動を制限する請求の範 囲第１項乃至第７項のいずれかによるグリッパ。 ９．チップ（２０）はバネ手段（２６）によって、ジョー上の当接面（２８）に 当接されるように限界位置まで弾発されている請求の範囲第８項によるグリッパ 。 １０．各グリッパは実質的に平坦なつかみ面を画成する請求の範囲第１項乃至第 ９項のいずれかによるグリッパ。 １１．前記つかみ面は、チップがジョーに対して枢動する軸線に平行なノッチ（ ３０）を含み、このノッチは前記軸線から前方に離間している請求の範囲第１０ 項によるグリッパ。 １２．前記つかみ面は、ジョーに対するチップの枢動軸線に対して９０°方向に 延在するノッチ（３２）を含む請求の範囲第１０項または第１１項によるグリッ バ。 １３．それぞれの軸線回りに回転するようにハウジング（６０）の中に軸支され た第１および第２かさ歯車（６８、６９）と、前記第１および第２かさ歯車を回 転させるそれぞれの駆動機構（７０、７２および７１、７３）と、前記第１およ び第２かさ歯車とかみ合い前記の軸線に対して垂直な軸線を有する軸（７７）上 に担持された出力かさ歯車（７６）とを含むロボット・アーム用手首継手におい て前記の第１、第２かさ歯車は結合歯車（６８、６９）であって、これらの各歯 車の駆動機構はそれぞれにかみ合った駆動ピニオン（７０、７１）を含み、また 調整手段（８０）が軸（７７）に対して連結されて、この軸に対して調整自在で あって、出力歯車（７６）を第１および第２歯車と堅くかみ合わせる事によって 、第１および第２歯車をそれぞれ駆動ピニオンと堅くかみ合わせる事を特徴とす るロボット・アーム用手首継手。 １４．軸（７７）の末端にネジ山を備え、前記調整手段は前記軸（７７）上にね じ込まれたナット（８０）を含む請求の範囲第１３項による手首継手。 １５．軸（７７）は軸受ハウジング（６６）の中に回転自在に軸支され、この軸 （７７）の軸受ハウジングから突出した末端が調整ナットを担持し、軸受ハウジ ング（６６）は当接部材（８２）を備え、出力歯車（７６）の推力が調整ナット （８０）によって前記当接部材（８２）に伝達される請求の範囲第１４項による 手首継手。 １６．第１および第２歯車はスピロイド歯車−かさ歯車結合体（６８、６９）で あって、駆動ピニオンはスピロイドピニオン（７０、７１）である請求の範囲第 １３項、第１４項または第１５項のいずれかによる手首継手。 １７．第１および第２スピロイド歯車−かさ歯車結合体は相互に実質的に同形で ある請求の範囲第１６項による手首継手。