力控制電動手的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供力控制電動手，具備將來自電動馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)動作變換為直進動作的旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)、利用電動馬達(dá)的動力經(jīng)由旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)而與第一軸線平行地直進移動的一對指部基座、分別固定于一對指部基座上且通過指部基座的直進移動而把持把持對象物（W）的一對指部、以及設(shè)于一對指部基座中的至少一個且檢測一對指部的把持力（F）的力傳感器。力傳感器具有相對于與第一軸線垂直的第二軸線平行地延伸的一對平行梁，基于平行梁在第一軸線方向的位移量來檢測把持力（F）。
【專利說明】力控制電動手
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及由電動馬達(dá)驅(qū)動指部來對把持對象物進行把持的力控制電動手。
【背景技術(shù)】
[0002]作為這種力控制電動手，公知有安裝在工業(yè)用機器人上的機器人手。在使用機器人手對把持對象物進行把持的情況下，為了應(yīng)對多種形狀的把持對象物，優(yōu)選能夠容易調(diào)整把持力。例如，日本特開2011-183513號公報(JP2011-183513A)中記載了如下的把持裝置，由電動馬達(dá)經(jīng)由減速機構(gòu)對旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)進行驅(qū)動，并具有通過旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)進行開閉動作的一對指部。該JP2011-183513A所記載的裝置按照預(yù)先由實驗等決定的特性來調(diào)整馬達(dá)電流，從而調(diào)整把持力。
[0003]在JP2011-183513A所記載的裝置中，在減速機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)等驅(qū)動部產(chǎn)生摩擦，馬達(dá)轉(zhuǎn)矩因摩擦減少。該摩擦由于驅(qū)動部的潤滑狀態(tài)、氣溫、時效變化等而變動，因而如JP2011-183513A所記載的裝置那樣地僅調(diào)整馬達(dá)電流，難以精度良好地控制把持力。
[0004]另一方面，公知有檢測指部的把持力、且根據(jù)其檢測結(jié)果來控制電動馬達(dá)的裝置。例如，在日本特開2011-194523號公報(JP2011-194523A)所記載的裝置中，在沿由電動馬達(dá)驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸移動的直動部件和與把持部件連結(jié)的連結(jié)部件之間具備由橡膠、泡沫樹脂構(gòu)成的彈性部件，根據(jù)彈牲部件的位移量計算把持力。
[0005]然而，JP2011-194523A所記載的彈性部件的彈性模量容易因溫度而變化，并且伸長與收縮之間存在滯后特性。另外，材料特性容易由于經(jīng)年變化而變化，也有由于潤滑油、水分的浸入而腫脹的擔(dān)憂。因此，難以精度良好且穩(wěn)定地檢測把持力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方案，力控制電動手具備電動馬達(dá)；旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)，將來自電動馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)動作變換為直進動作；一對指部基座，包括利用電動馬達(dá)的動力經(jīng)由旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)而與第一軸線平行地直進移動的可動指部基座；一對指部，分別固定于一對指部基座上且通過可動指部基座的直進移動來把持把持對象物；以及力傳感器，設(shè)于一對指部基座中的至少一個指部基座并檢測一對指部的把持力。力傳感器具有相對于與第一軸線垂直的第二軸線平行地延伸的一對平行梁，基于該平行梁在第一軸線方向的位移量來檢測把持力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]本發(fā)明的目的、特征以及優(yōu)點能夠在與附圖相關(guān)的以下的實施方式的說明中更加清楚。圖中:
[0008]圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的力控制電動手的整體結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0009]圖2是表示本發(fā)明的第一實施方式的力控制電動手的主要部分結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖。[0010]圖3是表示圖2的力傳感器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。
[0011]圖4是表示本發(fā)明的第二實施方式的力控制電動手的主要部分結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖。
【具體實施方式】
[0012]第一實施方式
[0013]以下，參照圖1?圖3對本發(fā)明的第一實施方式進行說明。圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的力控制電動手100 (以下，也有僅稱作電動手的情況)的整體結(jié)構(gòu)的立體圖。該電動手100例如安裝在工業(yè)用機器人的臂前端部上而對把持對象物(以下，也有僅稱作對象物的情況)進行把持，具有能夠開閉的一對指部(參照圖2)，但圖1中省略其圖示。
[0014]此外，以下，為便于說明，將圖示的相互正交的三個方向定義為前后方向、左右方向以及上下方向，根據(jù)該定義說明各部的結(jié)構(gòu)。左右方向是一對指部開閉的方向，上下方向是指部延伸的方向。如圖1所示，電動手100具有下面開口的立方體形狀的外殼1，在外殼I內(nèi)配置有構(gòu)成部件。
[0015]圖2是表示第一實施方式的電動手100的主要部分結(jié)構(gòu)的圖1的縱向剖視圖。如圖2所示，電動手100具有電動馬達(dá)2、將電動馬達(dá)2的旋轉(zhuǎn)動作變換為直進動作的旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)10、經(jīng)由旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)10而進行直進移動的一對指部基座3、以及固定于一對指部基座3的一對指部4。
[0016]外殼I內(nèi)由沿上下方向延伸的隔壁Ia以及沿左右方向延伸的隔壁Ib分割為左空間SP1、上空間SP2以及下空間SP3三個空間。在上空間SP2配置有能夠正反旋轉(zhuǎn)的電動馬達(dá)2。電動馬達(dá)2的輸出軸2a從電動馬達(dá)2的左端面向左側(cè)突出，且貫通隔壁la。此外，在上空間SP2，且在電動馬達(dá)2的右側(cè)配置有控制電路5。
[0017]在左空間SPl配置有將電動馬達(dá)2的旋轉(zhuǎn)傳遞至旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)10的傳遞機構(gòu)6。傳遞機構(gòu)6由齒輪、或者同步帶和滑輪等構(gòu)成。此外，圖2中，由與電動馬達(dá)2的輸出軸2a的前端部連結(jié)的齒輪6a、和配置于齒輪6a的下方且與齒輪6a卩齒合的齒輪6b來構(gòu)成傳遞機構(gòu)6。傳遞機構(gòu)6兼做減速機構(gòu)，對電動馬達(dá)2的旋轉(zhuǎn)進行減速，且增大轉(zhuǎn)矩。
[0018]在下空間SP3配置有旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)10。旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)10具有沿左右方向的軸線LI延伸的進給絲杠11、與進給絲杠11螺紋結(jié)合的左右一對螺母12、覆蓋螺母12的周面的圓筒形狀的螺母蓋13、固定在螺母蓋13的周面上的左右一對滑塊14、以及限制滑塊14的移動方向的導(dǎo)向件15。此外，左右一對螺母2中，也以12a表示左側(cè)的螺母，以12b表示右側(cè)的螺母。進給絲杠11的左端部貫通隔壁Ia而以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被支撐，并且與齒輪6b的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)。進給絲杠11的右端部與固定于外殼I內(nèi)表面的旋轉(zhuǎn)檢測器7連結(jié)，由旋轉(zhuǎn)檢測器7檢測進給絲杠11的旋轉(zhuǎn)角。
[0019]來自旋轉(zhuǎn)檢測器7的信號向控制電路5輸入，例如用于進給絲杠11的旋轉(zhuǎn)角控制(伺服控制)。此外，在伺服控制用的電動馬達(dá)2內(nèi)置有旋轉(zhuǎn)檢測器的情況下，不需要該旋轉(zhuǎn)檢測器7。在廉價的直流馬達(dá)等未內(nèi)置旋轉(zhuǎn)檢測器的馬達(dá)上直接結(jié)合旋轉(zhuǎn)檢測器是困難的，但在本實施方式中，由于在與傳遞機構(gòu)6相反的一側(cè)的進給絲杠11的端部連結(jié)旋轉(zhuǎn)檢測器7，因而能夠容易且廉價地進行旋轉(zhuǎn)檢測器7的連結(jié)。
[0020]進給絲杠11具有以左右方向中央部為界限地形成于左側(cè)的螺紋部Ila和形成于右側(cè)的螺紋部lib。例如，螺紋部Ila是正向螺紋(右旋螺紋)，螺紋部Ilb是反向螺紋(左旋螺紋)。在這些螺紋部IlaUlb分別螺紋結(jié)合有外周面是圓筒面的螺母12a、12b。在螺母12a的左端部以及螺母12b的右端部分別設(shè)有徑向突出的凸緣部12c。螺母12a、12b與圓筒形狀的螺母蓋13的內(nèi)周面嵌合，利用貫通凸緣部12c的螺栓(未圖示)，分別將螺母12a、12b —體緊固于螺母蓋13。
[0021]導(dǎo)向件15是沿左右方向延伸的導(dǎo)軌,固定于隔壁Ib的下表面?；瑝K14固定于螺母蓋13的外周面的上部。滑塊14例如剖面呈“ 口 ”形狀，以夾持導(dǎo)向件15的前面以及后面的方式配置，且經(jīng)由小球等潤滑部件沿導(dǎo)向件15的前后面能夠滑動地與導(dǎo)向件15配合。由此阻止螺母12的旋轉(zhuǎn)，螺母12能夠與螺母蓋13以及滑塊14 一體地僅沿左右方向移動。
[0022]在左右的螺母蓋13的下端部、即在夾著螺母12而安裝滑塊14的安裝部位的徑向相反的一側(cè)分別固定有力傳感器20。力傳感器20檢測指部4的開閉方向的力、即指部4的把持力，后述其詳細(xì)構(gòu)造。在力傳感器20的下端部固定有凸部3a向下方突出的剖面呈凸形狀的指部基座3。在指部基座3的凸部3a設(shè)有螺紋孔3b (參照圖1)，指部4通過螺栓(未圖示)而能夠裝卸地安裝于指部基座3上。
[0023]指部4沿上下方向延伸，在前端部(下端部)設(shè)有向左右方向一側(cè)(左右方向內(nèi)側(cè))突出的突出部4a。指部4以突出部4a相互在上下方向相同高度對置的方式安裝于指部基座3。使用與把持對象物的大小、重量對應(yīng)地設(shè)計為適當(dāng)?shù)拈L度、形狀的指部4。
[0024]以上的結(jié)構(gòu)中，若電動馬達(dá)2旋轉(zhuǎn)，則電動馬達(dá)2的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由傳遞機構(gòu)6傳遞至進給絲杠11，從而進給絲杠11旋轉(zhuǎn)。由此，滑塊14由導(dǎo)向件15限制移動方向，并且與螺母12 —起沿左右方向移動。該情況下，由于進給絲杠11的左右的螺紋部IlaUlb相互相反地形成，因而一對螺母12a、12b與軸線LI平行地如箭頭A所示地相互向左右相反方向進行直線移動。通過該螺母12a、12b的移動，使一對指部4接近或分離，進行開閉動作、即能夠進行對象物W的把持動作。
[0025]在指部4的開閉動作中，進給絲杠11的旋轉(zhuǎn)角由旋轉(zhuǎn)檢測器7來檢測，檢測信號輸入到控制電路5?？刂齐娐?能夠基于來自設(shè)于電動手100的外部的未圖示的控制裝置的指令信號和來自旋轉(zhuǎn)檢測器7的檢測信號來對電動馬達(dá)2進行反饋控制，由此能夠控制指部4的位置。也向控制電路5輸入由力傳感器20檢測到的把持力的檢測信號。由此，控制電路5能夠基于來自未圖示的控制裝置的指令信號和來自力傳感器20的檢測信號對電動馬達(dá)2進行反饋控制，從而能夠控制把持力。
[0026]在本實施方式中，由于將控制電路5收容在電動手100的內(nèi)部，因而能夠?qū)⒖刂?、?qū)動電動手100的電路全部收容在電動手100內(nèi)。由此，使電路結(jié)構(gòu)變得緊湊，并減少電路的部件件數(shù)。與此相伴，能夠簡化外部的控制裝置側(cè)的電路，并能夠減少包括控制裝置在內(nèi)的整體的成本。另一方面，在電動馬達(dá)2的耗電量大而難以將馬達(dá)驅(qū)動電路安裝于控制電路5的情況下，例如將馬達(dá)驅(qū)動電路設(shè)置于外部的控制裝置。此時，控制電路5構(gòu)成為將來自力傳感器20和旋轉(zhuǎn)檢測器7的信號輸出至外部的控制裝置即可。由此，能夠簡化力傳感器20和旋轉(zhuǎn)檢測器7的電動手100內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電動手100的小型化。
[0027]此處，對用于本實施方式的電動手100的力傳感器20的結(jié)構(gòu)進行說明。圖3是表示力傳感器20 (例如圖2的左側(cè)的力傳感器20)的結(jié)構(gòu)的圖2的主要部分放大圖。如圖3所示，力傳感器20具有上表面固定于螺母蓋13的固定基座21、與固定基座21對置而配置于固定基座21的下方的可動基座22、以及沿上下方向延伸且連接固定基座21和可動基座22的左右兩端部的左右一對板狀的梁23，在固定基座21、可動基座22以及一對梁23的內(nèi)側(cè)形成有空間部SP4。此外，各部21?23的前后方向的長度互為相等，例如與指部基座3的前后方向長度(參照圖1)相同。在可動基座22的下表面固定指部基座3，若指部4以把持力F把持對象物W,則如圖示箭頭所示地在指部基座3上從對象物W朝向左右方向外側(cè)地作用與把持力F大小相等的外力(反作用力)F’，從而使力傳感器20的梁23撓曲。
[0028]在空間部SP4配置有長方體形狀的一對電極塊24、25。一個電極塊24的上端面固定于固定基座21，另一個電極塊25的下端面固定于可動基座22，從而電極塊24、25在左右方向上隔有規(guī)定的間隙地相互平行地配置。在電極塊24、25的相互對置的面上分別形成有電極24a、25a。在電極24a、25a之間存在間隙GP，力傳感器20檢測與間隙GP的大小對應(yīng)的電極24a、25a間的靜電電容。間隙GP的大小根據(jù)指部基座3所負(fù)荷的外力F’而變化，若間隙GP的大小變化，則電極24a、25a間的靜電電容變化。因此,通過檢測靜電電容,能夠檢測外力F’即把持力F。
[0029]電極24a、25a例如通過在電極塊24、25粘合柔性印制電路來形成。也可以延長該柔性印制電路與控制電路5連接，由此能夠以簡單的結(jié)構(gòu)來檢測靜電電容。在形成電極24a、25b的情況下，也可以對電極塊24、25的表面進行絕緣處理，并通過無電解電鍍等來形成金屬膜。力傳感器20和一個電極塊(例如24)也可以由金屬材料構(gòu)成并且接地，檢測相對于接地電位的靜電電容。由此，不需要一個電極24a，從而能夠簡化構(gòu)造。
[0030]圖3中，若將沿與左右方向的軸線LI垂直的上下方向延伸的軸線(例如通過進給絲杠11的左右方向中間部的軸線)設(shè)為L2，則本實施方式的力傳感器20具有與軸線L2平行延伸的左右一對的平行梁23。若指部4在前端部以把持力F把持對象物W，則對指部4作用與把持力F大小相等、并且朝向相反的外力F’(反作用力)。該外力F’經(jīng)由指部4、指部基座3、螺母蓋13而作用于導(dǎo)向件15上的滑塊14的支撐部。在外力F’的傳遞路徑中，梁23的左右方向的板厚最薄，梁23容易在左右方向上變形。因此，能夠由力傳感器20靈敏度良好地檢測左右方向的把持力F。
[0031]當(dāng)由指部4把持對象物W時，在力傳感器20上經(jīng)由指部4以及指部基座3作用彎曲力矩，在左右的梁23作用壓縮力以及拉伸力。該情況下，梁23在上下方向即長邊方向上難以變形，對于彎曲力矩的剛性高。因此，力傳感器20能夠不受彎曲力矩影響地僅檢測左右方向的把持力F。另外，若指部4的長度變化，或者指部4的長邊方向的對象物W的把持位置變化，則作用于力傳感器20的彎曲力矩變化，但力傳感器20能夠與彎曲力矩的大小無關(guān)地精度良好地檢測指部4的開閉方向的把持力F。
[0032]如圖2所示，在本實施方式中，在指部基座3的上方配置旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)10的螺母12，并且在其上方配置有滑塊14。即、螺母12配置在指部基座3與滑塊14之間。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使螺母12和滑塊14容易一體化，與例如在指部基座3的上方配置滑塊14、在其上方配置螺母12的情況相比，能夠簡化結(jié)構(gòu)，并且也容易組裝。
[0033]在本實施方式中，由于將指部4、指部基座3、力傳感器20、螺母蓋13以及滑塊14一體化，從而指部4的把持力F的最大彎曲力矩作用于離指部4最遠(yuǎn)的滑塊14。如本實施方式那樣，根據(jù)在指部基座3與滑塊14之間配置螺母12的結(jié)構(gòu)，能夠減輕該彎曲力矩的負(fù)荷。以下，對該點進行說明。[0034]指部4的把持力F因由進給絲杠11的旋轉(zhuǎn)引起的螺母12的直進推力而產(chǎn)生。螺母12的直進推力作用于左右方向內(nèi)側(cè)，相對于此，在指部4并在左右方向外側(cè)作用來自對象物的反作用力F’。即，在螺母12和指部4作用相互向左右相反方向的力。因此，由指部4的把持力F (反作用力F’ )作用于滑塊14的彎曲力矩(將其稱作第一彎曲力矩)的方向(旋轉(zhuǎn)方向)與由螺母12的直進推力作用于滑塊14的彎曲力矩(將其稱作第二彎曲力矩)的方向相互相反。因此，第一彎曲力矩的一部分被第二彎曲力矩抵消，從而能夠減輕由作用于滑塊14的彎曲力矩引起的負(fù)荷。其結(jié)果，能夠提高由滑塊14和導(dǎo)向件15的組合構(gòu)成的線性導(dǎo)向機構(gòu)的耐久性。
[0035]與此相對，例如在做成在指部基座3與螺母12之間配置滑塊14的結(jié)構(gòu)的情況下，由指部4的把持力F (反作用力F’)作用于滑塊14的第一彎曲力矩的方向與由螺母12的直進推力作用于滑塊14的第二彎曲力矩的方向相互相同。因此，在滑塊14負(fù)載第一彎曲力矩與第二彎曲力矩的和，從而導(dǎo)致線性導(dǎo)向機構(gòu)的耐久性的惡化。
[0036]根據(jù)第一實施方式，能夠起到以下的作用效果。
[0037](I)電動手100由如下部件構(gòu)成:電動馬達(dá)2 ;將電動馬達(dá)2的旋轉(zhuǎn)動作變換為直進動作的旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)10 ;經(jīng)由旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)10而與軸線LI平行地直進移動的一對指部基座3 ;分別固定于一對指部基座3、且通過指部基座3的直進移動來把持對象物W的一對指部4 ；以及設(shè)于一對指部基座3且檢測一對指部4的把持力F的力傳感器20。而且，力傳感器20具有相對于與軸線LI垂直的軸線L2平行地延伸的一對平行梁(梁23)，基于平行梁的位移量檢測把持力F。由此，力傳感器20難以受到溫度、時效變化等影響，從而能夠精度良好且穩(wěn)定地檢測指部4把持對象物W時的把持力F。另外，由于在安裝指部4的指部基座3的基部(上部)設(shè)置力傳感器20，因而作用于指部4的力F’直接傳遞至力傳感器20，進而能夠精度良好地檢測把持力F。
[0038](2)在通過調(diào)整馬達(dá)電流來調(diào)整把持力的情況下，馬達(dá)轉(zhuǎn)矩由于傳遞機構(gòu)6、旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)10的摩擦而減少，因而難以精度良好地檢測較小的把持力F。該方面，在本實施方式中，由于使用具有平行梁的力傳感器20，因而把持力F的檢測靈敏度優(yōu)異，進而能夠在大范圍內(nèi)控制把持力F。
[0039](3)由于利用具有平行梁的力傳感器20、即平行梁構(gòu)造的力傳感器20來檢測把持力F，因而力傳感器20能夠難以受到來自指部4的彎曲力矩的影響而正確地檢測把持力F。即，在電動手100中安裝與對象物W對應(yīng)地長度不同的指部4，彎曲力矩與指部4的長度成比例地變化，但平行梁構(gòu)造相對于彎曲力矩的變形小，從而能夠精度良好地僅檢測把持力
F0
[0040](4)由于指部4從電動手100的下表面突出，因而在使用電動手100的情況等，有在指部4作用某些沖擊力、而在力傳感器20作用由沖擊力引起的彎曲力矩的擔(dān)憂。該方面，在本實施方式中，由于使用平行梁構(gòu)造的力傳感器20，因而力傳感器20也耐沖擊力，耐久性優(yōu)異。
[0041](5)旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)10由如下部件構(gòu)成:沿軸線LI延伸、且輸入來自電動馬達(dá)2的動力的進給絲杠11 ;與進給絲杠11螺紋結(jié)合的螺母12 ;覆蓋螺母12的螺母蓋13 ;固定于螺母蓋13的周面的滑塊14 ;以及限制滑塊14的移動方向以使滑塊14與軸線LI平行地移動的導(dǎo)向件15，并且，將指部基座3固定在螺母12的周面、且固定在固定有滑塊14的部位(上部)的徑向相反的一側(cè)(下部)。由此，由指部4的把持力F作用于滑塊14的第一彎曲力矩的方向(旋轉(zhuǎn)方向)與由螺母12的直進推力作用于滑塊14的第二彎曲力矩的方向相互相反，從而能夠減輕由作用于滑塊14的彎曲力矩引起的負(fù)荷。
[0042](6)由于設(shè)置將電動馬達(dá)2的輸出軸2a的旋轉(zhuǎn)傳遞至進給絲杠11的傳遞機構(gòu)6，因而在旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)IO的上方能夠使輸出軸2a朝向與軸線LI平行的方向(左右方向)地配置電動馬達(dá)2,進而能夠緊湊構(gòu)成電動手100。
[0043](7 )由于在進給絲杠11的右端部連結(jié)對進給絲杠11的旋轉(zhuǎn)量進行檢測的旋轉(zhuǎn)檢測器7，因而作為電動馬達(dá)2，能夠使用未內(nèi)置旋轉(zhuǎn)檢測器7的廉價的直流馬達(dá)等。在進給絲杠11的左端部連結(jié)輸入來自電動馬達(dá)2的動力的傳遞機構(gòu)6，并在傳遞機構(gòu)6的左右相反的一側(cè)(右側(cè))連結(jié)旋轉(zhuǎn)檢測器7，因而能夠容易進行旋轉(zhuǎn)檢測器7的設(shè)置以及連結(jié)。
[0044](8)由于力傳感器20作為靜電電容式力傳感器而構(gòu)成，并通過靜電電容的變化來檢測力傳感器20的位移量，因而能夠?qū)崿F(xiàn)電動手100的小型化，并且組裝容易。
[0045]第二實施方式
[0046]參照圖4對本發(fā)明的第二實施方式進行說明。第二實施方式特別與第一實施方式不同的方面在于指部基座3的結(jié)構(gòu)。即，在第一實施方式中，將一對指部基座3作為可動指部基座而沿左右方向能夠移動地構(gòu)成，但在第二實施方式中，僅一對指部基座3中的一個構(gòu)成為能夠移動。這樣的電動手100被稱作單開式手。
[0047]圖4是表示第二實施方式的電動手100的主要部分結(jié)構(gòu)的剖視圖。此外，對于與圖2相同的部位標(biāo)記相同的符號，以下，主要對與第一實施方式不同的方面進行說明。如圖4所示，左右一對力傳感器20中，右側(cè)的力傳感器20固定于旋轉(zhuǎn)檢測器7的下表面。因此，第二實施方式中，不需要右側(cè)的螺母12b、螺母蓋13以及滑塊14。另外，進給絲杠11例如僅由形成有正向螺紋的螺紋部Ila構(gòu)成。
[0048]由此，能夠簡化電動手100的結(jié)構(gòu)，并且，能夠節(jié)約部件件數(shù)，能夠降低成本。另夕卜，第二實施方式中，由于將右側(cè)的力傳感器20、指部基座3以及指部4配置于旋轉(zhuǎn)檢測器7的下方，因而與圖2相比，能夠縮短電動手100的左右方向的長度。由此能夠?qū)崿F(xiàn)電動手100的小型化。此外，也可以將旋轉(zhuǎn)檢測器7和力傳感器20分離，并且將這些部件分別設(shè)置在電動手100的內(nèi)部。
[0049](變形例)
[0050]上述實施方式(圖2、圖4)中，在左右的指部基座3的基部分別設(shè)置力傳感器20，但由于克服把持力F而由左右的指部4作用的力F’相互相等，因而也可以僅在任意一個指部基座3設(shè)置力傳感器20。例如在具有左側(cè)的指部基座3 (可動指部基座)、和從該可動指部基座沿軸線LI的方向分離并且與可動指部基座對置配置的右側(cè)的指部基座3(固定指部基座)的圖4的結(jié)構(gòu)中，若在左側(cè)的指部基座3 (可動指部基座)不設(shè)直力傳感器20,而在右側(cè)的指部基座3 (固定指部基座)設(shè)置力傳感器20，則力傳感器20的信號布線變得容易，從而能夠減少成本。
[0051]上述實施方式(圖2、圖4)中，由進給絲杠11、螺母12、螺母蓋13、滑塊14以及導(dǎo)向件15構(gòu)成旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)10，但旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)10的結(jié)構(gòu)不限定于上述結(jié)構(gòu)。例如，代替進給絲杠11和螺母12，而可以使用齒條和小齒輪，也可以使用旋轉(zhuǎn)凸輪。也可以不是分別設(shè)置力傳感器20的可動基座22和指部基座3，而是將其作為一個部件構(gòu)成，并且指部基座3也可以包括力傳感器20。另外，圖2中，也可以將指部基座3、力傳感器20以及螺母蓋13由單一部件構(gòu)成，圖4中，也可以將指部基座3、力傳感器20以及旋轉(zhuǎn)檢測器7由單一部件構(gòu)成。即，在指部基座3上設(shè)置力傳感器20的結(jié)構(gòu)不限定于上述實施方式的結(jié)構(gòu)。
[0052]上述實施方式(圖2、圖4)中，在螺母蓋13上固定滑塊14，但也可以省略螺母蓋13，而在螺母12的周面固定滑塊14。即，也可以不是一體設(shè)置螺母12和螺母蓋13來構(gòu)成螺母部，而將螺母12單體構(gòu)成為螺母部。在上述實施方式中，在螺母部(螺母蓋13)的周面(上部)固定滑塊14，在固定有該滑塊14的部位的徑向相反的一側(cè)(下部)設(shè)置指部基座3，但螺母部、滑塊14以及指部基座3的配置不限定于此。
[0053]上述實施方式(圖2)中，以進給絲杠11的左右方向中央部為界限地在進給絲杠11上形成正向螺紋和反向螺紋，但例如也可以在進給絲杠11上僅形成正向螺紋，且使左右的螺母12的螺紋孔的朝向相互不同。上述實施方式(圖2、圖4)中，在進給絲杠11的左端部連結(jié)傳遞機構(gòu)6，在右端部連結(jié)旋轉(zhuǎn)檢測器7，但傳遞機構(gòu)6和旋轉(zhuǎn)檢測器7的配置也不限定于上述結(jié)構(gòu)。也可以代替旋轉(zhuǎn)檢測器7，設(shè)置其它的位置檢測器來檢測指部4的位置。在上述實施方式中，雖然將電動馬達(dá)2的輸出軸2a的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由傳遞機構(gòu)6而傳遞至旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)10 (進給絲杠11)，但也可以省略傳遞機構(gòu)6，而將電動馬達(dá)2的旋轉(zhuǎn)直接輸入至旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)10。
[0054]上述實施方式中，將沿軸線LI (第一軸線)直進移動的一對指部基座3 (圖2)或者單一的指部基座3 (圖4)作為可動指部基座而設(shè)置，并且，設(shè)置具有相對于與軸線LI垂直的軸線L2 (第二軸線)平行地延伸的一對梁23 (平行梁)的力傳感器20 (圖3)，但若第一軸線和第二軸線相互垂直，則也可以在任意位置設(shè)定。
[0055]力傳感器20作為靜電電容式傳感器而構(gòu)成，通過靜電電容來檢測平行梁的位移量，但也可以取代之，能夠使用應(yīng)變計來構(gòu)成力傳感器20。該情況下，由于在梁23的根部分產(chǎn)生較大的變形，因而優(yōu)選在其附近粘合應(yīng)變計。也可以在力傳感器20的多處位置粘附應(yīng)變計，不僅檢測把持力F，也檢測力矩所引起的負(fù)荷。力傳感器20包括相互平行的一對梁23，但也可以包括三個以上的平行的梁。
[0056]能夠任意組合上述實施方式和變形例中的一個或者多個。
[0057]根據(jù)本發(fā)明，由于在保持電動手的指部的指部基座設(shè)置具有與指部基座的移動方向垂直地延伸的一對平行梁的力傳感器，因而能夠精度良好且穩(wěn)定地檢測指部把持把持對象物時的把持力。以上，與其優(yōu)選的實施方式相關(guān)地說明本發(fā)明，但在不脫離權(quán)利要求書的公開范圍內(nèi)能夠進行各種修正以及變更，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的。
【權(quán)利要求】
1.一種力控制電動手，其特征在于，具備: 電動馬達(dá)(2)； 旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)(10)，將來自所述電動馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)動作變換為直進動作； 一對指部基座(3、3)，包括利用所述電動馬達(dá)的動力經(jīng)由所述旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)而與第一軸線(LI)平行地直進移動的可動指部基座(3)； 一對指部(4、4)，分別固定于所述一對指部基座上，且通過所述可動指部基座的直進移動把持把持對象物；以及 力傳感器(20)，設(shè)于所述一對指部基座中的至少一個指部基座并檢測所述一對指部的把持力， 所述力傳感器具有相對于與所述第一軸線垂直的第二軸線(L2)平行地延伸的一對平行梁(23、23 )，基于該平行梁在所述第一軸線方向的位移量來檢測把持力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力控制電動手，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)直動變換機構(gòu)具有: 進給絲杠(11)，與所述第一軸線平行地延伸，且輸入來自所述電動馬達(dá)的動力； 螺母部(12、13 ;12)，與所述進給絲杠螺旋結(jié)合； 滑塊(14)，固定于所述螺母部的周面；以及 導(dǎo)向件(15)，限制所述滑塊的移動方向以使所述滑塊與所述第一軸線平行地移動， 所述可動指部基座設(shè)置在所述螺母部的周面、且設(shè)置在固定有所述滑塊的部位的徑向相反的一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的力控制電動手，其特征在于， 所述電動馬達(dá)的輸出軸(2a)與所述第一軸線平行地延伸， 還具備將所述輸出軸的旋轉(zhuǎn)傳遞至所述進給絲杠的傳遞機構(gòu)(6 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的力控制電動手，其特征在于， 還具備檢測所述指部的位置的位置檢測器(7 )， 所述位置檢測器具有與所述進給絲杠的一端部結(jié)合并檢測所述進給絲杠的旋轉(zhuǎn)量的旋轉(zhuǎn)檢測器(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的力控制電動手，其特征在于， 所述力傳感器是由靜電電容來檢測所述平行梁的位移量而檢測把持力的靜電容量式力傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項所述的力控制電動手,其特征在于， 所述一對指部基座由所述可動指部基座、和在所述第一軸線的方向上與所述可動指部基座對置配置的固定指部基座(3)構(gòu)成。
【文檔編號】B25J15/02GK103568015SQ201310314716
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月25日
【發(fā)明者】坂野哲朗 申請人:發(fā)那科株式會社