JPH0242636B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はワークを柔軟に把握保持することが可
能な柔軟把握機構に関する。

ワークの形状に対する適応性、把握時の応力分
散による柔軟性を備えて、任意形状になじむ、等
圧力でワークを把握する、制御が簡単ですむとい
う各条件を満足する把持機構は期界において希求
されるところであつて、かかる要望に応え得る柔
軟把握機構が例えば特公昭55―13874号公報によ
り周知である。

この機構は第６図乃至第８図に示される通りで
あつて、多数のリンク２３，２３を互いに回動可
能に接続してなる多節体２２から索状の把握体２
１を構成し、該把握体２１の一端を支持端，他端
を自由端となしてこれを片持式に保持し、把握体
２２の各節に把握トルク発生用のアクチユエータ
を配設し、該アクチユエータにより発生するトル
クを多節体２２の軸長に沿つて前記支持端より前
記自由端に向つて２次関数的に減少させるよう設
定し基本的構造である。

このようにして把握体２１の全体でワークを均
一な力で把持し得るようにしており、プーリ，ワ
イヤ系により各節に所定条件のトルクを発生させ
ることが可能であるが、プーリ２４，２５あるい
はチエーンスプロケツトのトルク伝達車は、ワイ
ヤ２６あるいはチエーンのサイズによつ最小巻付
半径に限界があるため、小さくしようとしても限
度以下にはできなく、従つて把握のための動作の
方向に平行な巾寸法が大きくなり、ハンド全体を
コンパクトにおさめる面での難点があつた。

さらに、この把握体２１は、プーリ，チエーン
スプロケツトなどのトルク伝達車を用いているの
で、把持と解除とのトルク伝達条件は全く等しく
なつて、両運動の間のトルクを変えることは不可
能であり、例えば把持はゆつくりと確実に、解除
は迅速に行わせようとしても簡単には行えない問
題もあつた。

本発明はかかる実状に対処して成されたもので
あつて、ハンド部の構造のコンパクト化をはかる
と共に、把握時および解除時において夫々適切な
速度と動きを行わせて作動の確実さを果し得るこ
とを目的とする。

そのために、本発明は前述の多節体における各
節に夫々支持し、かつ該各節に対し把握側位置で
の平行を保持して把握用バーを夫々設けると共
に、金属薄帯などからなる把握用シート状物を、
一端は前記多節体の自由端に固定し、各節とこれ
に対応する把握用ピンとの間の空間部に順次通し
て多節体の支持端側に至らせた後、他端はシリン
ダ等アクチユエータに接続し把握トルク伝達部材
に形成する一方、前記各節には、前記アクチユエ
ータの作用力に抵抗する方向の弾力を有する解除
トルク発生用のばねを夫々設けてなり、さらに前
記把握用シート状物を把握用バーに夫々接触させ
た際に発生する把握トルクを多節体の軸長に沿つ
て前記支持端から前記自由端に向つて減少するよ
うに、各節の枢支軸中心から把握用シート状物接
触面までの距離を支持端から自由端に向つて漸減
してなる構成としたものであり、各把握用バーが
ワークの周面に対し分散的に接当した際の接圧力
を均等にすることが可能であると共に、把握する
方向への屈曲作動の際に、手元となる支持端側の
方から先行して屈曲しワークに対するなじみが速
く、かつ、円滑にすることが可能であり、一方、
各節における解除トルク発生用のばねの弾機力を
適当に設定することによつて、ワーク把握からの
復元作動の際に手先となる自由端側の方が先行し
てワークから離れ、かつ全体的に把握時よりも迅
速に動作させることも可能であつて、さらに構造
的には細径の把握用バーと薄層のシート状物でト
ルクアクチユエータを形成しているので、プーリ
等に比して巾の狭いコンパクトな構成となし得る
ものであり、ここに所期の目的は達されるに至つ
たのである。

以下、本発明機構の実施例について添付図面に
もとづき詳細に説明する。

本発明に係る柔軟把握機構の１例は第１図，第
２図に示す如く、多数のリンク３，３を互いに回
動可能に順次接続してなる多節体２から形成した
索状の把握体１と、把握用バー４，４と、把握用
シート状物５と、アクチユエータ６と、バネ７と
を要素部材として備えている。

把握体１におけるリンク３は、回動軸方向に長
く、これに直交する方向には薄い板体に形成して
いて、先端軸受部３Ｂを隣り合うリンク３の基部
側軸受部３Ａを隣り合うリンク３の先端軸受部３
Ｂと枢支軸８を介して連結している。

なお、支持端となるリンク３すなわち、第１
図，第２図で左端のリンク３は基部側軸受部３Ａ
を枢支軸１２を介し保持部材１１に回動可能に取
付けている。

しかして、前記リンク３，３は自由端となる最
先端（第１図，第２図上で右端のリンク３）を除
いて、各節の枢支軸８の把握側に、該枢支軸８と
は適宜の間隔を存し、かつ平行せしめて把握用バ
ー４を前記枢支軸８に関連させて夫々設けてい
る。

上記把握用バー４は細い丸棒，平棒あるいは平
板からなり、その両端を支持板片によつて夫々枢
支軸８に係着し、あるいは平棒を第３図々示の如
くコ字状に曲げて両端の対向片部を利用して枢支
軸８に係着するなどの手段によつて、該枢支軸８
に回動自在に枢着せしめ、または隣り合うリンク
３，３のうち自由端に近い方のリンク３の軸受部
３Ａか、今一つのリンク３軸受部３Ｂに対して固
定せしめるものである。

次に把握用シート状物５は前述しように金属薄
帯などからなつていて、一端を多節体２の最先端
すなわち自由端部のリンク３の先端にビスなどで
固定した後、各枢支軸８とこれに対応する把握用
バー４との間に形成される空間部に順次通して多
節体２の支持端側に至らせた後、他端は保持部材
１１に取り付けられた空圧シリンダの如きアクチ
ユエータ６の作用端に接続して、把握用シート状
物５を保持部材１１側に引張し、反対に弛緩し得
るようにしている。

なお、アクチユエータとしては直線運動機構の
ほか巻取用モータの如き回転機構を利用し得るも
のである。

さらに、要素部材であるばね７は、前記各節に
おける枢支軸８に関連させて設けたものであつ
て、前記アクチユエータ６の把握時作用力に対し
抵抗する方向の弾力を発揮するように装着するこ
とが必要であつて隣り合うリンク３，３の一方の
軸受部３Ａと他方の軸受部３Ｂとに両端部を夫々
係止させている。

かかる構造となした柔軟把握機構において、把
握用シート状物５は個々の把握用バー４，４に接
せしめた状態下でアクチユエータ６のトルクを各
リンク３，３に伝達する把握トルク伝達部材に形
成し、一方、各枢支軸８部に設けたばね７，７は
把握体１を把握とは反対側の解除方向に運動させ
る解除用トルクアクチユエータに形成している。

この柔軟把握機構は、アクチユエータ６をロツ
ド引き込み方向に作動させると、把握用シート状
物５が保持部材１１側にたぐり寄せられることに
よつて、多節体２，２は第４図々示の如く中心線
方向の内側に屈曲してワークＷを包み込むように
把握し、逆にアクチユエータ６をロツド押し出し
方向に作動させると、各節に存するばね７の復元
力によつ多節体２，２は第５図々示の如く外側に
夫々カール状に巻かれた復元状態となる。

ここで、前記把握体１によりワークＷを周囲か
ら等圧力で把握するための力学的な原理に関し
は、特公昭55―13874号公報において詳しく述べ
られている通りであつて、等圧力で把握するべく
各リンク３，３のワークＷに接当させる部材、す
なわち、把握用バー４，４に与える把握トルクを
把握体１の軸長に沿つ２次関数的に減少させれば
よいことが分つている。

従つて上述のトルク設定条件を満足し得るよう
に、構造を特定させればよく、そこで本発明は把
握用シート状物５を把握用バー４，４に夫々接触
させた際に発生する把握トルクを、多節体２の軸
長に沿つて支持端から自由端に向つて２次関数的
に減少せしめるために、各リンク３，３における
枢支軸８中心から把握用バー４，４の周面最近点
に至る距離（Rpi）（第２図後照）を支持端から
自由端に向けて漸減した構造となしている。

かくすることによつて、ワークＷ把握時におけ
る各把握用バー４，４の接圧力を均一とすること
が可能である。なお、把握用バー４に与える把握
トルクの減少程度は二次関数に限らなく、一次関
数的関係となしても略々近い結果が得られるもの
である。

次に上記把握機構による把握作動を説明する
と、アクチユエータ６を作動させ把握用シート状
物５に弾力を加えると、各リンク３，３はばね
７，７による復元弾力に打ち勝つてワークＷを包
み込む方向すなわち内側に屈曲して行き、第２
図々示状態から第４図々示状態に至る。

第４図から明らかなように、ワークＷを把握し
た状態では把握用シート状物５は把握用バー４，
４に沿つて緊張した状態となつている。

このとき、リンク３と、把握用シート状物５と
は、各リンク３，３がワークＷにより動きを拘束
されているので、シート状物５リンク３に固定さ
れた状態と等価と考えて差支えなく、従つて、各
枢支軸８が存する各結合点にはトルク（Ｍ＝Ｔ・
Rpi但しＴは弾力）が作用する。

ここで、把握用シート状物５によるトルクは、
Rpiが支持端側から自由端側に向つて２次関数的
に減少しているので、リンク３がワークＷに作用
する分布力は均一となり、柔軟にワークＷを把握
することが可能である。

次に、把握を解除する場合は、アクチユエータ
６を逆に作動することにより、把握用シート状物
５の張力が小さくなり、各ばね７，７の復元弾力
が打ち勝つことによつてリンク３，３はワークＷ
から離れ外周側に屈曲してゆく。

そして、第５図の最終姿勢になるのであるが、
ここで、把握用バー４の枢支軸８に対する距離
（Rpi）と各枢支軸８におけるばね７の弾力とは
設計の時点で任意の値とすることができるので、
解除側を速く作動させてロスタイムの軽減をはか
り、一方、把握側を軽くかつ緩速に作動させるこ
とも可能である。

なお、第２図々示は把握体１を１対の多節体
２，２から形成しているが、１つの多節体２だけ
で把握する機構のものであつても勿論差支えな
い。

次に第３図に示したものは本発明の他実施例で
あつて、解除トルク発生用のばね７に関して特有
の構造を有せしめている。

すなわち、各節に設けてなる前記ばね７を、枢
支軸８に巻装したばね特性が等しい１対のコイル
ばね７Ａ，７Ｂから形成していて、これらを自由
端寄りのリンク３における軸受部３Ａと、今一つ
のリンク３における軸受部３Ｂとの間に形成され
る空隙部で、かつ枢支軸８に遊嵌した筒状のスペ
ーサ９，９の周りに巻装して、一方のコイルばね
７Ａは後者のリンク３の適宜位置に設けた止め孔
１３と把握用バー４を支持する支持板片に設けた
止め孔１４とに、ばね両端部を挿入固定し、他方
のコイルばね７Ｂは前者のリンク３の適宜位置に
設けた止め孔１３と把握用バー４を支持する今一
つの支持板片に設けた止め孔１４とに、ばね両端
部を挿入固定せしめる。

この場合、前記把握用バー４は枢支軸８に枢支
するに際して該枢支軸８まわりに回動自在となる
ようにすることは言うまでもない。

かかる構造となしたことによつて、２つのコイ
ルばね７Ａ，７Ｂは把握用バー４を介して連結さ
れると共に、この連結されたコイルばね７Ａ，７
Ｂを隣り合うリンク３，３間に橋架した形態とな
るのは第３図から明らかであつて、両リンク３，
３に対しアクチユエータ６の把握側作用力に抵抗
する方向の解除用弾力を与えることとなり、さら
に把握用バー４の両側に存するコイルばね７Ａ，
７Ｂのばね特性を相等しくしているので、把握用
バー４の両側の支持板片に対して同じ力が作用す
ることから、把握用バー４をその両側に位置する
前記両リンク３，３が枢支軸８を中心としてなす
交叉角に対して略々等分線上に存するように常時
時保持可能ならしめるものであり、かくして把握
用バー４を介し作用する把握用シート状物５の把
握力がワークＷの表面に対する法線方向に合致し
やすくなり、従つて把握用ピン４を動かないよう
にワークＷ表面に固定し得ると共に、確実な把握
が可能となる。

なお、隣り合うリンク３，３と把握用バー４と
の係合は、第３図に２点鎖線示するように枢支軸
８を順次挿通してナツト１０により緊締すること
によつて簡単に行なえるものである。

つづいて本発明の効果を挙げると下記の通りで
ある。

(イ) 薄板状のリンク３、把握用バー４、シート状
物５を厚み方向および径方向が把握，解除のた
めの運動軸に対し直交するよう配設した構成で
あるため、コンパクトな構造とすることがで
き、プーリを用いてなる従来の構造に比して薄
く、かつ、単純構造のハンドを構成することが
できると共にシート状物５によるトルク伝達を
行わせているのでワイヤに較べて強力な把握力
を発生し得る。

(ロ) 把握用バー４が枢支軸８に対する距離を同一
にせず設計時点で任意に変え得るので、把握ト
ルクを違つた値とすることが可能であり、目的
に適したトルクの設定が行える。

(ハ) また、解除（復元）のためのトルクを発する
ものとしては、各節の枢支軸８に設けたばね７
により形成しているので把握機構をよりコンパ
クトなしかも単純な形態と成し得ると共に、一
層薄く仕上げられる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係る要部示正面図
で第２図のＩ―Ｉ線矢視正面図、第２図は同じく
要部示平面図、第３図は本発明の他実施例に係る
要部構造を示す分解斜視図、第４図および第５図
は本発明の１例に係る把握状態示平面図および解
除復元状態示平面図、第６図乃至第８図は従来の
把握機構を示すもので第６図は把握状態示平面
図、第７図は多節体の一部の拡大側面図、第８図
は第７図のＢ―Ｂ線図である。 １……把握体、２……多節体、３……リンク、
４……把握用バー、５……把握用シート状物、６
……アクチユエータ、７……ばね、７Ａ，７Ｂ…
…コイルばね、８……枢支軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数のリンク３，３を互いに回動可能に接続
   してなる多節体２から形成した索状の把握体１の
   各節に夫々支持し、かつ、該各節に対し把握側位
   置で平行を保持して把握用バー４を夫々設けると
   共に、把握用シート状物５を、一端は前記多節体
   ２の自由端に固定し、各節とこれに対応する把握
   用バー４との間の空間部に順次通して多節体２の
   支持端側に至らせた後、他端はシリンダ等アクチ
   ユエータ６に接続して把握トルク伝達部材に形成
   する一方、前記各節には、前記アクチユエータ６
   の作用力に対し抵抗する方向の弾力を有する解除
   トルク発生用のばね７を夫々設けてなり、さら
   に、前記把握用シート状物５を把握用バー４，４
   に夫々接触させた際に発生する把握トルクを多節
   体２の軸長に沿つて前記支持端から前記自由端に
   向つて減少するように、各節の枢支軸８中心から
   把握用バー４の把握用シート状物５接触面までの
   距離（Rpi）を支持端から自由端に向つて漸減し
   てなることを特徴とする柔軟把握機構。 ２ 把握用バー４が前記枢支軸８に支持されてそ
   のまわりに回動可能であり、一方、前記解除トル
   ク発生用のばね７が、一方のリンク３と把握用バ
   ー４とを連繋するコイルばね７Ａと、他方のリン
   ク３と前記把握用バー４とを連繋するコイルばね
   ７Ｂとのばね特性が等しく、かつ前記枢支軸８に
   巻装した１対のばねからなり、把握用バー４をそ
   の両側に存するリンク３，３がなす角の略々等分
   線上に常時保持可能に形成している特許請求の範
   囲第１項記載の柔軟把握機構。