JP2012246954A - Rotational movement converting device - Google Patents
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Abstract
【課題】負荷に応じて減速比が変化する回転運動変換装置を提供する。
【解決手段】回転運動変換装置を用いた把持装置100は、ネジ山を有する主軸130と、主軸130を支持する軸受であって、主軸130と接する面にネジ山の直径より大きい直径のネジ溝が形成された内輪と、内輪を回転可能に支持する外輪と、を有する軸受150と、を備えている。そして、軸受150は、主軸130の軸方向に対して所定の傾斜角度で傾斜しており、主軸130を回転させたときに主軸130の軸方向に直動する。
【選択図】図1A rotary motion conversion device in which a reduction ratio changes according to a load is provided.
A gripping device using a rotational motion conversion device includes a main shaft having a thread and a bearing that supports the main shaft, and a thread groove having a diameter larger than the diameter of the thread on a surface in contact with the main shaft. , And a bearing 150 having an outer ring that rotatably supports the inner ring. The bearing 150 is inclined at a predetermined inclination angle with respect to the axial direction of the main shaft 130, and moves linearly in the axial direction of the main shaft 130 when the main shaft 130 is rotated.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は回転運動変換装置に関する。 The present invention relates to a rotary motion conversion device.
多くの機械は、モータ等の回転運動を直線運動に変換する回転運動変換装置を備えている。一般に、モータは高速回転しているため、モータの回転運動を効果的に直線運動に変換するためには、適切な減速比の減速機を使用する必要がある。特許文献1には、減速比が一定の減速機を使用したロボットハンドが開示されている。 Many machines include a rotary motion conversion device that converts a rotary motion of a motor or the like into a linear motion. In general, since a motor rotates at a high speed, it is necessary to use a reduction gear having an appropriate reduction ratio in order to effectively convert the rotational motion of the motor into linear motion. Patent Document 1 discloses a robot hand using a speed reducer with a constant reduction ratio.
特許文献1のロボットハンドで物を把持する場合、必要とする力が大きいほど大きな減速比の減速機を使用する必要がある。しかしながら、減速比において、力と速度はトレードオフの関係にあるため、減速比を大きくして高負荷に対応しようとすると、指に負荷がかかっていない状態(例えば、把持対象まで指を動かしている状態)までも指の動きが遅くなるという問題がある。 When holding a thing with the robot hand of patent document 1, it is necessary to use the reduction gear of a large reduction ratio, so that required force is large. However, there is a trade-off relationship between force and speed in the reduction ratio, so if you try to handle a high load by increasing the reduction ratio, the finger is not loaded (for example, move your finger to the gripping target) There is a problem that the movement of the finger is slow even in the state of being).
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、負荷に応じて減速比が変化する回転運動変換装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a problem, and it aims at providing the rotational motion converter which a reduction ratio changes according to load.
上記目的を達成するため、本発明の回転運動変換装置は、
ネジ山を有する主軸と、
該主軸を支持する軸受であって、前記主軸と接する面に前記ネジ山の直径より大きい直径のネジ溝が形成された内輪と、該内輪を回転可能に支持する外輪と、を有する軸受と、を備え、
前記軸受は、前記主軸の軸方向に対して所定の傾斜角度で傾斜しており、前記主軸を回転させたときに前記主軸の軸方向に直動する、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the rotational motion conversion device of the present invention comprises:
A spindle with a thread;
A bearing for supporting the main shaft, the inner ring having a thread groove having a diameter larger than the diameter of the thread on the surface in contact with the main shaft; and an outer ring for rotatably supporting the inner ring; With
The bearing is inclined at a predetermined inclination angle with respect to the axial direction of the main shaft, and linearly moves in the axial direction of the main shaft when the main shaft is rotated.
It is characterized by that.
傾斜角度を変化可能に、前記軸受を傾斜させる軸受傾斜機構、を備えていてもよい。 A bearing tilt mechanism for tilting the bearing may be provided so that the tilt angle can be changed.
前記主軸と交差する交差方向を軸に前記軸受を回転可能に支持する軸受支持体、を備え、
前記軸受傾斜機構は、前記軸受と前記軸受支持体との間に配置される弾性体、を有し、
前記軸受は、前記軸受支持体または前記主軸に加わる軸方向の力によって、前記弾性体の弾性力に抗して前記交差方向を軸に回転してもよい。
A bearing support that rotatably supports the bearing about an intersecting direction intersecting the main shaft;
The bearing tilt mechanism includes an elastic body disposed between the bearing and the bearing support,
The bearing may rotate about the intersecting direction against the elastic force of the elastic body by an axial force applied to the bearing support or the main shaft.
前記弾性体はバネであってもよい。 The elastic body may be a spring.
本発明によれば、負荷に応じて減速比が変化する回転運動変換装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a rotary motion conversion device in which a reduction ratio changes according to a load.
本発明の実施形態にかかる回転運動変換装置を用いた把持装置について、図面を参照しながら説明する。
把持装置100は、強い力で把持対象を把持するための装置であり、図1(A)(B)に示すように、基体110と、モータ120と、主軸130と、移動体140と、軸受150と、から構成される。
A gripping device using a rotary motion conversion device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The gripping device 100 is a device for gripping an object to be gripped with a strong force, and as shown in FIGS. 1A and 1B, a base 110, a motor 120, a main shaft 130, a moving body 140, and a bearing. 150.
基体110は、鉄等の重く頑丈な素材から構成され、モータ120、主軸130等の各種部品が設置されている。また、基体110は、主軸130の軸方向(以下、「主軸方向」という。)に平面を向けた平板状の把持部111を有している。把持部111は、後述の移動体140と共に把持対象を把持する。 The base 110 is made of a heavy and sturdy material such as iron, and various parts such as a motor 120 and a main shaft 130 are installed. Further, the base 110 has a flat plate-shaped grip portion 111 having a plane directed in the axial direction of the main shaft 130 (hereinafter referred to as “main shaft direction”). The grip part 111 grips a grip target together with a moving body 140 described later.
モータ120は、回転軸121を有する電気モータから構成される。回転軸121は、図1(B)に示すように、主軸130の一端に固定されている。 The motor 120 is composed of an electric motor having a rotating shaft 121. The rotation shaft 121 is fixed to one end of the main shaft 130 as shown in FIG.
主軸130は、金属製の棒状体から構成され、その表面には螺旋状のネジ山が形成されている。主軸130の両端は基体110に回転可能に固定されており、主軸130は、モータ120によって自在に回転するようになっている。なお、主軸130のネジ山のピッチは、図2(A)に示すように、内輪151のネジ溝のピッチPと同じピッチとなっている。また、主軸130のネジ山の直径rは、内輪151のネジ溝の直径R1より小さく、内輪151のネジ山の直径R2より大きくなっている。 The main shaft 130 is composed of a metal rod-like body, and a helical thread is formed on the surface thereof. Both ends of the main shaft 130 are rotatably fixed to the base 110, and the main shaft 130 is freely rotated by the motor 120. The thread pitch of the main shaft 130 is the same as the pitch P of the thread groove of the inner ring 151 as shown in FIG. Further, the diameter r of the thread of the main shaft 130 is smaller than the diameter R1 of the thread groove of the inner ring 151 and larger than the diameter R2 of the thread of the inner ring 151.
移動体140は、鉄等の頑丈な素材から構成され、図1(B)に示すように、平板状の把持部141と、円柱状の穴が開いた筐体部142と、から構成される。なお、筐体部142の底面および両側面は、図1(C)に示すように、油膜を介して基体110に接触している。そのため、移動体140は、把持部141に大きな負荷が加わったとしても、直立姿勢を維持したまま前進できるようになっている。 The moving body 140 is composed of a sturdy material such as iron, and as shown in FIG. 1B, is composed of a flat plate-shaped gripping portion 141 and a casing portion 142 having a cylindrical hole. . Note that the bottom surface and both side surfaces of the housing portion 142 are in contact with the base 110 through an oil film, as shown in FIG. Therefore, even when a large load is applied to the gripping portion 141, the moving body 140 can move forward while maintaining an upright posture.
軸受150は、主軸130を支持する玉軸受であり、内輪151と、球体152と、外輪153と、横軸154と、弾性体155と、から構成される。軸受150は、図1(B)(C)に示すように、筐体部142の円柱状の穴の内部に設置されている。 The bearing 150 is a ball bearing that supports the main shaft 130, and includes an inner ring 151, a spherical body 152, an outer ring 153, a horizontal shaft 154, and an elastic body 155. As shown in FIGS. 1B and 1C, the bearing 150 is installed inside a cylindrical hole of the housing 142.
内輪151は、円筒体から構成され、その内周面には、図2(A)に示すように、主軸130のネジ山の直径より若干大きい直径のネジ溝が形成されている。内輪151は、ネジ山とネジ溝との摩擦によって、主軸130と共に回転するようになっている。なお、内輪151は、図1(B)に示すように、主軸方向から若干傾いた状態で設置されている。内輪151のネジ溝の中心軸は、移動体140に対象物から力が加わっていない状態で、例えば、主軸方向に対して1°〜30°程度の傾斜角度で傾いている。 The inner ring 151 is formed of a cylindrical body, and a thread groove having a diameter slightly larger than the diameter of the thread of the main shaft 130 is formed on the inner peripheral surface thereof as shown in FIG. The inner ring 151 rotates together with the main shaft 130 by friction between the screw thread and the screw groove. As shown in FIG. 1B, the inner ring 151 is installed in a state slightly inclined from the main shaft direction. The central axis of the thread groove of the inner ring 151 is inclined at an inclination angle of, for example, about 1 ° to 30 ° with respect to the main axis direction in a state where no force is applied to the moving body 140 from the object.
球体152は、内輪151と外輪153との間に配置される金属製の玉であり、内輪151が回転することに伴う、内輪151と外輪153との間で発生する摩擦を低減させている。 The spherical body 152 is a metal ball disposed between the inner ring 151 and the outer ring 153, and reduces the friction generated between the inner ring 151 and the outer ring 153 due to the rotation of the inner ring 151.
外輪153は、内輪151より一回り大きい円筒体から構成され、球体152を介して内輪151を回転可能に支持している。外輪153は、図1(C)に示すように、横軸154を介して、移動体140に固定されている。 The outer ring 153 is formed of a cylindrical body that is slightly larger than the inner ring 151, and supports the inner ring 151 via a spherical body 152 so as to be rotatable. As shown in FIG. 1C, the outer ring 153 is fixed to the moving body 140 via a horizontal shaft 154.
横軸154は、軸受150を支持する2本の軸から構成され、主軸130と直交する方向(以下、「横軸方向」という。)にそれぞれ設置されている。軸受150は、横軸154を中心に回転することによって、主軸130に対する傾斜角度を変更できるようになっている。 The horizontal shaft 154 includes two shafts that support the bearing 150 and is installed in a direction orthogonal to the main shaft 130 (hereinafter referred to as “horizontal axis direction”). The bearing 150 can change an inclination angle with respect to the main shaft 130 by rotating around the horizontal shaft 154.
弾性体155は、一定のばね定数を有するバネから構成され、図2(B)に示すように、主軸方向および横軸方向の双方と直交する方向(以下、「縦軸方向」という。)に設置されている。また、弾性体155は、図2(C)に示すように、横軸154から主軸方向に若干偏った位置に設置されており、その弾性力によって軸受150を傾斜させている。 The elastic body 155 is composed of a spring having a constant spring constant, and as shown in FIG. 2B, in a direction orthogonal to both the main axis direction and the horizontal axis direction (hereinafter referred to as “vertical axis direction”). is set up. Further, as shown in FIG. 2C, the elastic body 155 is installed at a position slightly deviated from the horizontal axis 154 in the main axis direction, and the bearing 150 is inclined by the elastic force.
次に、このような構成を有する把持装置100の動作について説明する。 Next, the operation of the gripping device 100 having such a configuration will be described.
軸受150は、図3(A)に示すように、若干傾いた状態で主軸130と接している。そのため、主軸130のネジ山と内輪151のネジ溝とは、図3(B)に示す(a)と(b)の部分において、深く噛み合っている。この状態は、言い換えると、小さな直径の主軸130と、大きな内径の内輪151とが、図3(B)に示す(c)のように、偏心して接している状態ということができる。 As shown in FIG. 3A, the bearing 150 is in contact with the main shaft 130 in a slightly inclined state. For this reason, the thread of the main shaft 130 and the thread groove of the inner ring 151 are deeply engaged with each other at the portions (a) and (b) shown in FIG. In other words, it can be said that the main shaft 130 having a small diameter and the inner ring 151 having a large inner diameter are in contact with each other eccentrically as shown in FIG. 3B.
主軸130を回転させると、内輪151は主軸130とともに回転するが、上述したように、内輪151の内径は主軸130の直径より大きいため、主軸130が一回転したからといって、内輪151は一回転しない。内輪151は、図3(B)に示す(d)のように、主軸130が一回転したときに、360°−θ1だけ回転する。これは、内輪151を回転しないように固定して、主軸130をθ1だけ回転させたのと同じことであるので、軸受150は、この回転角度の差θ1分だけ、主軸方向へ移動する。 When the main shaft 130 is rotated, the inner ring 151 rotates together with the main shaft 130. However, as described above, the inner ring 151 is larger than the diameter of the main shaft 130. Does not rotate. As shown in (d) of FIG. 3B, the inner ring 151 rotates by 360 ° −θ 1 when the main shaft 130 makes one rotation. This is the same as when the inner ring 151 is fixed so as not to rotate and the main shaft 130 is rotated by θ 1 , so that the bearing 150 moves in the main shaft direction by this rotation angle difference θ 1. .
主軸130を高速回転させると、移動体140は、主軸方向に直動していき、最終的に、把持対象と接触する。そうすると、移動体140には、図4(A)に示すように、把持対象からの反作用力としての負荷Fが働く。移動体140に加わった負荷Fは、横軸154を介して軸受150に伝わり、最終的に、図4(A)に示すように、主軸130からの押圧力となって現れる。 When the main shaft 130 is rotated at a high speed, the moving body 140 moves linearly in the main shaft direction and finally comes into contact with the object to be grasped. Then, as shown in FIG. 4A, a load F as a reaction force from the object to be gripped acts on the moving body 140. The load F applied to the moving body 140 is transmitted to the bearing 150 through the horizontal shaft 154, and finally appears as a pressing force from the main shaft 130 as shown in FIG.
この押圧力によって、軸受150は、弾性体155の弾性力に抗して、横軸154を中心に回転する。そうすると、軸受150の傾斜角度は、図4(B)に示すように、当初の傾斜角度より幾分緩やかになる。そうなると、ネジ山とネジ溝は、比較的浅く噛み合うことになり、その結果、主軸130と内輪151のそれぞれの中心軸から接触点までの距離の差は、図4(B)に示すように、小さくなる。 With this pressing force, the bearing 150 rotates about the horizontal axis 154 against the elastic force of the elastic body 155. Then, the inclination angle of the bearing 150 becomes somewhat gentler than the initial inclination angle, as shown in FIG. Then, the screw thread and the screw groove engage with each other relatively shallowly. As a result, as shown in FIG. Get smaller.
接触点までの距離の差が小さくなると、図4(B)に示す(a)のように、主軸130と内輪151との直径の差は縮まったと見ることができるので、図4(B)に示す(b)のように、回転角度の差θ2は、当初の回転角度の差θ1より小さくなる。その結果、移動体140の移動速度は、当初の移動速度より遅くなる。移動速度と把持力はトレードオフの関係にあるから、移動速度が低下していくとともに、移動体140は、大きな力を発揮する(即ち、モータ120の1回転に対する移動体140の移動距離が短いほど、モータ120のトルクが大きな把持力に変換される)。 When the difference in distance to the contact point is reduced, it can be seen that the difference in diameter between the main shaft 130 and the inner ring 151 is reduced as shown in FIG. As shown in (b), the rotation angle difference θ 2 is smaller than the initial rotation angle difference θ 1 . As a result, the moving speed of the moving body 140 becomes slower than the initial moving speed. Since the moving speed and the gripping force are in a trade-off relationship, the moving speed decreases and the moving body 140 exerts a large force (that is, the moving distance of the moving body 140 for one rotation of the motor 120 is short). Thus, the torque of the motor 120 is converted into a large gripping force).
移動体140をさらに移動させると、図5(A)に示すように、把持対象から受ける負荷は、さらに大きくなる。そうすると、ネジ山とネジ溝に働く押圧力も大きくなって、最終的に、軸受150の傾斜は、図5(B)に示すように、消滅する。そうなると、ネジ山とネジ溝は、360°完全に噛み合った状態になり、図5(B)に示すように、主軸130と内輪151の中心軸から接触点までの距離は完全に一致する。その結果、主軸130と内輪151は、完全に同期して回転することになり、移動体140は、主軸方向に全く移動しなくなる。その結果、把持対象に対する把持力の印加は停止される。 When the moving body 140 is further moved, as shown in FIG. 5A, the load received from the gripping object further increases. Then, the pressing force acting on the screw thread and the screw groove also increases, and finally, the inclination of the bearing 150 disappears as shown in FIG. Then, the screw thread and the screw groove are in a state of being completely meshed with each other by 360 °, and as shown in FIG. 5B, the distances from the central axis of the main shaft 130 and the inner ring 151 to the contact point are completely matched. As a result, the main shaft 130 and the inner ring 151 rotate in complete synchronization, and the moving body 140 does not move at all in the main shaft direction. As a result, the application of the gripping force to the gripping object is stopped.
本実施形態によれば、移動体140にかかる負荷に応じて、減速比を変化させることができる。すなわち、移動体140に負荷がかかっていないときは、移動体140の把持力を弱くするかわりに、移動体140を早く移動させることができる。また、移動体に大きな負荷がかかっているときは、移動体の移動速度を遅くするかわりに、移動体140の把持力を大きくすることができる。そのため、物を把持していない状態では、把持対象まで素早く移動体140を移動させることができ、物を把持し始めたら、強い力で把持対象を把持することができる According to this embodiment, the reduction ratio can be changed according to the load applied to the moving body 140. That is, when no load is applied to the moving body 140, the moving body 140 can be moved quickly instead of weakening the gripping force of the moving body 140. Further, when a large load is applied to the moving body, the gripping force of the moving body 140 can be increased instead of reducing the moving speed of the moving body. Therefore, when the object is not gripped, the moving body 140 can be quickly moved to the gripping target, and when the gripping object starts to be gripped, the gripping target can be gripped with a strong force.
また、把持装置100は、減速比を変更するために、油圧装置、磁石等の専用のアクチュエータを使用していないので、装置を容易に小型化することができる。 Further, since the gripping device 100 does not use a dedicated actuator such as a hydraulic device or a magnet in order to change the reduction ratio, the device can be easily downsized.
また、把持力がある一定以上になると、軸受150の傾斜角度が0°となって、移動体140の移動が停止されるので、モータ120への過負荷を抑制することができる。 Further, when the gripping force becomes a certain level or more, the inclination angle of the bearing 150 becomes 0 °, and the movement of the moving body 140 is stopped, so that overload to the motor 120 can be suppressed.
なお、筐体部142の内部には、軸受150が傾斜角度を保持し続けるためのストッパ143が設置されていてもよい。例えば、ストッパ143は、図6(A)に示すように、横軸154を中心に弾性体155と対向する位置に、筐体部142の内壁から突出するように設置されていてもよい。移動体140に負荷が加わっても、図6(B)に示すように、軸受150の傾斜角度が0°とならないので、強い把持力を出力し続けることができる。 In addition, a stopper 143 for keeping the bearing 150 maintaining an inclination angle may be provided inside the housing 142. For example, as shown in FIG. 6A, the stopper 143 may be installed so as to protrude from the inner wall of the housing 142 at a position facing the elastic body 155 around the horizontal axis 154. Even if a load is applied to the moving body 140, as shown in FIG. 6B, since the inclination angle of the bearing 150 does not become 0 °, a strong gripping force can be continuously output.
また、弾性体155は、バネに限らず、例えば、ゴム等の大きな弾性を示す素材から構成される物体であってもよい。 Further, the elastic body 155 is not limited to a spring, and may be an object made of a material exhibiting great elasticity such as rubber.
また、本実施形態では、対象物から移動体140に加わる負荷を使って軸受150の傾斜角度を変化させているが、例えば、主軸130を主軸方向に僅かに移動できるように構成して、図6(A)(B)に示すように、主軸130に対し、主軸方向に負荷を加えることによって軸受150の傾斜角度を変化させてもよい。 In this embodiment, the inclination angle of the bearing 150 is changed using a load applied to the moving body 140 from the object. For example, the main shaft 130 is configured to be slightly movable in the main shaft direction. 6 (A) and 6 (B), the inclination angle of the bearing 150 may be changed by applying a load to the main shaft 130 in the main shaft direction.
また、軸受150の傾斜角度は1〜30°に限られない。軸受150は、主軸方向に対し、0°より大きく90°より小さいあらゆる角度に傾斜可能である。 Further, the inclination angle of the bearing 150 is not limited to 1 to 30 °. The bearing 150 can be inclined at any angle larger than 0 ° and smaller than 90 ° with respect to the main axis direction.
また、本実施形態では、主軸130と直交する方向(横軸方向)に横軸154を設置したが、軸受150が傾斜可能なのであれば、主軸130と交差するあらゆる方向に設置可能である。なお、弾性体155の設置位置も、縦軸方向に限られず、主軸130および横軸154と交差するあらゆる方向に設置可能である。 In this embodiment, the horizontal shaft 154 is installed in a direction orthogonal to the main shaft 130 (horizontal axis direction). However, if the bearing 150 can be tilted, it can be installed in any direction that intersects the main shaft 130. The installation position of the elastic body 155 is not limited to the vertical axis direction, and can be installed in any direction that intersects the main shaft 130 and the horizontal axis 154.
また、本実施形態では、回転運動変換装置を把持装置に用いたが、例えば、図7に示すように、基体110の一端に滑車210を設け、さらに、滑車210を通したワイヤー220の一端を、移動体140に固定することによって、対象物を持ち上げるクレーン装置として構成してもよい。対象物の重さに応じて、対象物の上昇速度を変化させることができる。 In the present embodiment, the rotational motion conversion device is used as a gripping device. For example, as shown in FIG. 7, a pulley 210 is provided at one end of the base 110, and further, one end of the wire 220 through the pulley 210 is connected. The crane may be configured to lift the object by being fixed to the moving body 140. The rising speed of the object can be changed according to the weight of the object.
本発明の回転運動変換装置(以下、「斜旋回送りネジ」という)によって回転運動を直線運動に変換できることを検証した。 It was verified that the rotational motion can be converted into a linear motion by the rotational motion conversion device of the present invention (hereinafter referred to as “obliquely turning feed screw”).
製作した斜旋回送りネジを図8に示す。全質量は13.8gである。雌ネジはM4並目を用いており、ピッチは0.7mmである。雄ネジもM4並目を用いているが、ダイスを調節して成形することで少し細くなっており、山の先端にて計測した直径は3.6mmである。また、外輪の直径は14mmと小型である。ばねのばね定数は1.8N/mである。この斜旋回送りネジを実装したロボットグリッパを図9に示す。全質量は184gである。挟み口が(a)の方向に動くことにより把持を行うことができる。モータにはブラシレスモータを用いた。モータのトルク定数は2.7mNm/Aで質量は13gである。 The manufactured oblique turning feed screw is shown in FIG. The total mass is 13.8 g. The female screw uses a M4 coarse thread, and the pitch is 0.7 mm. The male thread also uses an M4 coarse mesh, but it is made slightly thinner by adjusting the die and molding, and the diameter measured at the tip of the crest is 3.6 mm. The outer ring has a small diameter of 14 mm. The spring constant of the spring is 1.8 N / m. FIG. 9 shows a robot gripper mounted with this oblique turning feed screw. The total mass is 184g. Gripping can be performed by moving the pinch mouth in the direction of (a). A brushless motor was used as the motor. The torque constant of the motor is 2.7 mNm / A and the mass is 13 g.
ストッパの位置よって、どのように出力される力が変化するかを検証した。ストッパの位置は厚さ0.05mmの座金を挟むことにより調節した。座金の枚数を増やすと図6で示したストッパの長さが短くなる。モータに1.5Aの一定の電流を流し、座金の枚数を変化させたときに出力される力を図10のように力センサを用い計測した。実験結果を図11に示す。この実験結果から、座金の枚数が2枚のときのストッパの位置が最も適切であることが分かる。 We verified how the output force changes depending on the position of the stopper. The position of the stopper was adjusted by inserting a washer with a thickness of 0.05 mm. When the number of washers is increased, the length of the stopper shown in FIG. 6 is shortened. The force output when a constant current of 1.5 A was passed through the motor and the number of washers was changed was measured using a force sensor as shown in FIG. The experimental results are shown in FIG. From this experimental result, it can be seen that the position of the stopper is most appropriate when the number of washers is two.
次に、提案する機構が負荷に応じて減速比が変化することを検証した。図12のように出力に紐を取り付け、錘によって負荷を加えた。減速比を求めるために、モータの回転数と出力の速度を計測した。モータの回転数はホールセンサを用いて計測し、出力の速度は図12のように紐をプーリに経由させ、プーリの回転をエンコーダで計測することにより求めた。実験結果を図13に示す。ストッパに接触する2.0kgまでは減速比Rrが20から45まで増加し、その後はほぼ一定になっていることが分かる。なお、減速比Rrは、雄ネジを半径rの円筒、雌ネジを半径Rの円筒として考えたとき、下記式(1)により求まる値である。 Next, the proposed mechanism was verified to change the reduction ratio according to the load. A string was attached to the output as shown in FIG. 12, and a load was applied by a weight. In order to obtain the reduction ratio, the rotational speed of the motor and the output speed were measured. The number of rotations of the motor was measured using a hall sensor, and the output speed was obtained by passing the string through a pulley as shown in FIG. 12 and measuring the rotation of the pulley with an encoder. The experimental results are shown in FIG. It can be seen that the reduction ratio Rr increases from 20 to 45 up to 2.0 kg in contact with the stopper and is substantially constant thereafter. The reduction ratio Rr is a value obtained by the following equation (1) when the male screw is considered as a cylinder with a radius r and the female screw is assumed as a cylinder with a radius R.
Rr=R/(R−r) ・・・(式1) Rr = R / (R−r) (Formula 1)
次に、モータに流す電流に応じて、出力される力が変化することを検証した。モータに電流を1.0Aから2.0Aまで0.25Aおきに流したときの力を図14に示す。電流に応じて力が変化しており、2.0Aのとき134Nとなることが分かる。 Next, it was verified that the output force changes according to the current flowing through the motor. FIG. 14 shows the force when a current is supplied to the motor from 1.0 A to 2.0 A every 0.25 A. It can be seen that the force changes according to the current and becomes 134N at 2.0A.
産業用ロボットをはじめ、回転運動を直線運動に変換する機構を備えた多くの装置で利用可能である。 It can be used in many devices equipped with a mechanism for converting rotational motion into linear motion, including industrial robots.
100 把持装置
110 基体
111 把持部
120 モータ
121 回転軸
130 主軸
140 移動体
141 把持部
142 筐体部
143 ストッパ
150 軸受
151 内輪
152 球体
153 外輪
154 横軸
155 弾性体
210 滑車
220 ワイヤー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Holding device 110 Base body 111 Holding part 120 Motor 121 Rotating shaft 130 Main shaft 140 Moving body 141 Holding part 142 Case part 143 Stopper 150 Bearing 151 Inner ring 152 Sphere 153 Outer ring 154 Horizontal axis 155 Elastic body 210 Pulley 220 Wire
Claims (4)
該主軸を支持する軸受であって、前記主軸と接する面に前記ネジ山の直径より大きい直径のネジ溝が形成された内輪と、該内輪を回転可能に支持する外輪と、を有する軸受と、を備え、
前記軸受は、前記主軸の軸方向に対して所定の傾斜角度で傾斜しており、前記主軸を回転させたときに前記主軸の軸方向に直動する、
ことを特徴とする回転運動変換装置。 A spindle with a thread;
A bearing for supporting the main shaft, the inner ring having a thread groove having a diameter larger than the diameter of the thread on the surface in contact with the main shaft; and an outer ring for rotatably supporting the inner ring; With
The bearing is inclined at a predetermined inclination angle with respect to the axial direction of the main shaft, and linearly moves in the axial direction of the main shaft when the main shaft is rotated.
A rotary motion conversion device characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の回転運動変換装置。 A bearing tilt mechanism for tilting the bearing so that the tilt angle can be changed,
The rotary motion conversion device according to claim 1.
前記軸受傾斜機構は、前記軸受と前記軸受支持体との間に配置される弾性体、を有し、
前記軸受は、前記軸受支持体または前記主軸に加わる軸方向の力によって、前記弾性体の弾性力に抗して前記交差方向を軸に回転する、
ことを特徴とする請求項2に記載の回転運動変換装置。 A bearing support that rotatably supports the bearing about an intersecting direction intersecting the main shaft;
The bearing tilt mechanism includes an elastic body disposed between the bearing and the bearing support,
The bearing rotates about the intersecting direction against the elastic force of the elastic body by an axial force applied to the bearing support or the main shaft.
The rotary motion conversion device according to claim 2.
ことを特徴とする請求項3に記載の回転運動変換装置。 The elastic body is a spring;
The rotational motion conversion device according to claim 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011117099A JP2012246954A (en) | 2011-05-25 | 2011-05-25 | Rotational movement converting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011117099A JP2012246954A (en) | 2011-05-25 | 2011-05-25 | Rotational movement converting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012246954A true JP2012246954A (en) | 2012-12-13 |
Family
ID=47467597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011117099A Pending JP2012246954A (en) | 2011-05-25 | 2011-05-25 | Rotational movement converting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012246954A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4794810A (en) * | 1986-04-12 | 1989-01-03 | Jaguar Cars Limited | Linear actuator |
-
2011
- 2011-05-25 JP JP2011117099A patent/JP2012246954A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4794810A (en) * | 1986-04-12 | 1989-01-03 | Jaguar Cars Limited | Linear actuator |
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