JPH046509B2 - - 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握機構は斯界において希求
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
つて周知である。

この機構は第１１図乃至第１３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２１を構成し、該把握体２１の一端を支持端、
他端を自由端としてこれを片持式に保持し、把握
体２１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
設定した基本的構造である。

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せし
めることが可能であるが、プーリ２５，２５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て最小巻
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
ンパクトに仕上げ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。

本発明はかゝる実状に対処して成されたもので
あつて、ハンド部構造のコンパクト化をはかると
ともに、把握時はゆつくり、かつ適切な把握力で
確実な作動を行わせる一方、解除時は迅速に復元
位置まで移動させてロスタイムの軽減をはたすこ
とを可能ならしめるのを目的とするものである。

しかして本発明は、前述せる把握体における各
節の枢支軸を挟んで把握側および反把握側に、多
節体を形成する要素部材としての各リンクに夫々
係着し、かつ、前記枢支軸に平行に把握側ピンお
よび外周側ピンを夫々設ける一方、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、各枢支軸とこれに対応する把
握側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
エータに接続して把握トルク伝達部材に形成する
とともに、この把握用シート状物と同様な構造の
復元用シート状物を、一端は前記多節体の自由端
に固定し、各枢支軸とこれに対応する外周側ピン
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、他端はバネ等の一定張力を与える手
段に接続して、復元トルク伝達部材に形成してな
り、把握用シート状物を把握側ピンに接触させた
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２次関数的に
減少するように、各把握側ピンの枢支軸に対する
距離を所定の条件が成立するように設定した構成
としたものである、各把握側ピンがワーク周面に
対し分散的に接当した際の接圧力を均等にするこ
とが可能であるとともに、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
であり、一方、把握側ピンの枢支軸に対する距離
と外周側ピンのそれとの関係を適当に設定するこ
とによつて、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
握時よりも迅速に復元作動させることも可能であ
つて、さらに構造的には細径のピンと薄層のシー
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に形成
し得るものであり、ここに所期の目的は達成され
るに至つたのである。

以下に本発明機構の各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、把握側ピン４，４と、外周側
ピン５，５と、把握用シート状物６と、復元用シ
ート状物７と、アクチユエータ８と、バネ９，９
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、回転軸方向に長
く、これに直交する方向には枢支軸１２と嵌合す
る基部側ボス部１３を除き、該枢支軸１２の径よ
りも若干大きい寸法の厚みを有する板体に形成し
ていて、先端部を隣り合うリンク３の基部側ボス
部１３と枢支軸１２を介して連結するとともに、
基部側ボス部１３を隣り合うリンク３の先端部と
枢支軸１２を介し連結している。

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はボス部１３を枢支
軸１２を介し保持部材１０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図上で右端のリンク３）を除いて、各
節の枢支軸１２を挟んで把握側および反把握側
に、枢支軸１２とは適宜の間隔を存し、かつ、平
行に把握側ピン４，４および外周側ピン５，５を
各リンク３，３の先端部に夫々固定して設けてお
り、両ピン４，５を含む平面が当該リンク３に対
して例えば直交する配置となしてリンク３に固定
させている。

この対をなす把握側ピン４と外周側ピン５と
は、細い丸棒からなつていて、リンク３の先端部
にＴ字状に取り着けた支持バーに固定し、あるい
は細い扁平丸棒を素材として四方形の輪に形成し
てなるものを、その中心線部においてリンク３の
先端部に固定するなどの手段によつて図示の如く
枢支軸１２を挟んで両側に設けられるものであ
る。

次に把握用シート状物６および復元用シート状
物７は、前述したように金属薄帯などからなつて
いて、一連のものを用いて両端から全長の約1/4
のところを多節体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て、両端寄り
部分を復元用シート状物７，７に、中央寄り部分
を把握シート状物６，６として利用するものであ
る。

把握用シート状物６は各枢支軸１２とこれに対
応する把握側ピン４，４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、他端は保
持部材１０に取り付けられた空圧シリンダの如き
アクチユエータの作用端に接続して、把握用シー
ト状物６を保持部材１０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も利用し得る
ものである。

一方、復元用シート状物７は、各枢支軸１２
と、これに対応する外周側ピン５，５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、他端は保持部材１０に取り付けられたバネ９
の如き一定張力を与える手段に接続して、復元用
シート状物７に対し常に一定の張力で緊張を保持
させるようにしている。

なお、この場合の張力付与手段としては、コイ
ルバネに限らず空圧シリンダ、トルクモータなど
各種のものを当然採用し得るものである。

このようにして、両シート状物６，７を多節体
２に関連させて配設することにより、把握用シー
ト状物６は個々の把握側ピン４，４に接せしめた
状態下でアクチユエータ８のトルクを各リンクに
伝達する把握トルク伝達部材に形成し、一方、復
元用シート状物７は個々の外周側ピン５，５に接
せしめた状態下でバネ９の張力を各リンク３，３
に伝達する復元トルク伝達部材に形成している。

柔軟把握機構の構造の概要は以上説明した通り
であつて、アクチユエータ８をロツド引込み方向
に作動させると、把握用シート状物６が保持部材
１０側にたぐり寄せられることによつて、多節体
２，２は第３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８をロツド押出し方向に作動させる
と、復元用シート状物７が保持部材１０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て
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、把握側ピン４，４に与える把握トルクを
把握体１の軸長に沿つて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６を把握側ピン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１２中心から把握側ピン４，４の周面最近
点に至る距離Rpi（第２図参照）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。

この場合の漸減を行わせる具体的条件を挙げる
と下記の通りである。

すなわち、各リンク３，３における枢支軸１２
中心から外周側ピン５，５の周面最近点に至る距
離をRpo、多節体２を直線状に延ばした第１図々
示状態の下で各リンク３，３の基部側ボス部１３
における軸穴中心から外周側ピン５方向の周面に
至る径をRjoとしたときに、Rpi−RpoまたはRpi
−Rjoの値が支持端より自由端に向つて２次関数
的に減少してゆくようにするものである。

なお、RpoおよびRjoの値については各リンク
３，３について全て相等しいようにしている。

かくすることによつて、ワークＷ把握時におけ
る把握側ピン４，４のトルクを均一とすることが
可能である。

しかして上記例はさらに、把握用シート状物６
を各リンク３，３の基部側ボス部１３周面に接触
させた際に発生する屈曲トルクが多節体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
減少するようにしており、そのために多節体２を
直線状に延ばした第１図々示状態の下で、各リン
ク３，３の前記ボス部１３における軸穴中心から
把握側ピン４方向の周面に至る径Rjiを支持端よ
り自由端に向つて漸減せしめた構造となしてい
る。

この場合の漸減を行わせる具体的条件として
は、Rji−RpoまたはRji−Rjoの値が支持端より
自由端に向つて２次関数的に減少してゆくように
することが例として挙げられるものである。

かゝる条件とすることによつて第４図の復元状
態から把握作動するときに手元側となる支持端の
方から先行してワークＷに接せしめることができ
て把握動作が円滑かつ迅速に行われる。

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８を作動させ把握用シート状
物６に張力を加えると、各リンク３，３はバネ９
により与えられてなる復元用シート状物７の張力
に打ち勝つてワークＷを包み込む方向、すなわち
内側に屈曲してゆき、第４図状態から第３図状態
に至る。

第３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６は把握側ピン４，
４に沿つて緊張しており、一方、復元用シート状
物７は各リンク３，３の基部側ボス部１３の径
Rjoに相当する周面部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６と
は、各リンク３，３がワークＷにより拘束されて
いるので、第７図に示すようにシート状物６がリ
ンク３に固定された状態と等価と考えてよく、従
つて各枢支軸１２が存する各結合点にはトルク
（Ｍ＝Ｔ・Rpi但しＴは張力）が作用する。

ここで、把握用シート状物６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
に減少しており、復元用シート状物７によるトル
クはRjoが各結合点において一定であるので、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とな
る。

次に、把握を解除する場合は、アクチユエータ
８を逆に作動することにより、把握用シート状物
６の張力が小さくなり、バネ９による復元用シー
ト状物７の張力が打ち勝つてリンク３，３はワー
クＷから離れ外周側に屈曲してゆく。

このとき、把握用シート状物６による結合点ま
わりのトルクは上述した通り先端に行くにしたが
つて小さくなつているので、先端部からまず解除
が開始し徐々に支持端側に移行してゆく。

そして、第４図の最終姿勢になるが、これから
ワークＷ把握側に屈曲する際も把握用シート状物
６による結合点まわりのトルクは先端に行くにし
たがつて小さくなるので、支持端部から屈曲が開
始し自由端側に次第に移行してゆく。

ところで、把握側ピン４の枢支軸１２に対する
距離Rpiと外周側ピン５のそれ（Rpo）とは設計
の時点で任意な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１図々示例は把握体１を１対の多節体
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よい。

次に第５図、第６図に示したものは本発明の他
実施例に係るものであり、把握側ピン４，４を板
バネ１４の一端にコ字状部材１５を介して係止
し、板バネ１４の他端を各リンク３に固定した構
造であつて、把握側ピン４の距離Rpiの条件は第
１図々示例と同じである。

この多節体２は板バネ１４が弾力を有している
ので、把握状態下でワークを弾支することがで
き、分布力の均一化に加えてクツシヨン機能によ
る柔軟性の向上が期待される。

第８図は本発明に係る他の実施例であつて、把
握側ピン４を各枢支軸１２に対して２個用いて、
この把握側ピン４，４を把握用シート状物６が挿
通可能な程度に接近させ、かつ平行させて設けた
点に特徴を有する。

かゝる構造となした把握機構は、２次関数的に
変化する各節の枢支軸１２と前記シート状物６と
の間に存する距離を常に設定値に保たせることが
可能であつて、任意形状のワークに対して確実な
把握が行える。

次に第９図、第１０図に示したものは本発明の
実施例に係り、これまでに説明したものが把握側
ピン４を対応するリンク３に固定してなる構造で
あるのに対して、この例は把握側ピン４、外周側
ピン５および両ピン４，５を支持する支持バーが
枢支軸１２のまわりに回転可能に設けられてい
る。

かゝる構造となしたことによつて、ワークを把
握した状態において隣り合うリンク３，３が成す
角の等分線方向に把握側ピン４を位置させること
が可能となり、かくして把握側ピン４を介し作用
する把握用シート状物６の把握力がワーク表面に
対する法線方向に合致し易くなり、把握側ピン４
を動かないように所定位置に確保し得ると共に、
確実な把握が可能となる。

なお、図示しないが、把握側ピン４を支持する
支持バーに対して、枢支軸１２を介し連結された
隣り合うリンク３，３に一端を夫々固定してなる
１組のバネの各他端を固定せしめて、両リンク
３，３から同等のバネ力で支持バーを引つ張り釣
合わせるようにすれば、把握側ピン４の位置決め
を確実に行わせ得るものであつて好ましい態様で
ある。

つづいて、本発明の効果を挙げると次の通りで
ある。

(イ) 薄板状のリンク３、ピン４，５、シート状物
６，７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機構に比して薄
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６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) 把握側ピン４と外周側ピン５が枢支軸１２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、把握トルクと解除トルクとを違つた
値とすることが可能であり、それぞれに適した
トルクの設定が行える。

すなわち、把握時には把握用シート状物６が
把握側ピン４に接し、復元用シート状物７がリ
ンク３の基部側ボス部１３に接する状態となつ
ているので、Rpi＞Rjf、Rpo＞Rjoの関係から
結合点まわりの把握トルクと解除のためのトル
クとの差が大きくなり、把握の効果を倍加する
ことができる。一方、解除時はこの関係が逆に
なり、把握用シート状物６を基部側ボス部１３
に、復元用シート状物７を外周側ピン５に接し
た状態となし得るので、両トルクの差を小さく
して迅速に解除することが可能となり、解除の
ために要する時間を短縮できる。

(ハ) 把握用シート状物６が接する基部側ボス部１
３の径Rjiを自由端に向つて２次関数的に減少
させるようにすれば、手元側となる支持端側か
ら先行して把握し、また、手先側となる自由端
側から先行して解除できるので、把握解除作動
が円滑に行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係る正面図、第２
図は同じく平面図、第３図および第４図は第１
図々示機構の把握状態示平面図および解除復元状
態示平面図、第５図は本発明の他実施例に係る要
部示平面図、第６図は第５図における把握側ピン
部の針視図、第７図は本発明に係る把握トルクを
説明するためのリンク部断面図、第８図は本発明
に係る実施例の把握側ピン周辺部斜視図、第９図
および第１０図は本発明の１実施例に係る把握状
態示平面図および解除復元状態示平面図、第１１
図乃至第１３図は従来の把握機構の態様を示すも
ので第１１図は把握状態示平面図、第１２図は多
節体の一部の拡大側面図、第１３図は第１２図の
Ｂ−Ｂ線図である。 １……把握体、２……多節体、３……リンク、
４……把握側ピン、５……外周側ピン、６……把
握用シート状物、７……復元用シート状物、８…
…アクチユエータ、１２……枢支軸、１３……基
部側ボス部。

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に
   おける各部の枢支軸１２を挟んで把握側および反
   把握側に、各リンク３，３に夫々係着し、かつ、
   前記枢支軸１２に平行に把握側ピン４，４および
   外周側ピン５，５を夫々設ける一方、把握用シー
   ト状物６を、一端は前記多節体２の自由端に固定
   し、各枢支軸１２とこれに対応する把握側ピン
   ４，４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８に接続して、把握トルク伝達部材に形成
   するとともに、復元用シート状物７を、一端は前
   記多節体２の自由端に固定し、各枢支軸１２とこ
   れに対応する外周側ピン５，５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
   端はバネ等の一定張力を与える手段に接続して、
   復元トルク伝達部材に形成してなり、前記把握用
   シート状物６を把握側ピン４，４に接触させた際
   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２次関数的に
   減少するように、各リンク３，３における枢支軸
   １２中心から把握側ピン４の周面最近点に至る距
   離Rpiを支持端より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 各リンク３，３における枢支軸１２中心から
   外周側ピン１５の周面最近点に至る距離をRpo、
   多節体２を直線状に延ばした状態の下で各リンク
   ３，３の基部側ボス部１３における軸穴中心から
   外周側ピン方向の周面に至る径をRjoとしたとき
   に、Rpi−RpoまたはRpi−Rjoの値が支持端より
   自由端に向つて２次関数的に減少するよう設定し
   ている特許請求の範囲第１項記載の柔軟把握機
   構。