JPH061345Y2 - マニプレ−タハンド - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 本考案は、対象物の形状の如何を問わず確実に掴むこと
のできるマニプレータハンドに関する。

Ｂ．考案の概要 本考案は、定トルク伝達機構を介してフインガーを駆動
する把持手段を少なくとも３つ以上具え、第一駆動手段
に連続された単一の出力歯車にこれらの把持手段の入力
歯車を噛み合せたマニプレータハンドにおいて、 把持手段のひとつを取り付けた支持体を少なくともひと
つ設けるとともに入力歯車の軸心と平行な支持軸を中心
として回動自在に支持体をハンド本体に取り付け、支持
体に第二駆動手段を接続することにより、 対向的に配置された複数の把持手段の少なくともひとつ
を独立的に配置させ、球体や複雑な形状の対象物でも少
なくとも３方向から確実に掴めるようにしたものであ
る。

Ｃ．従来の技術 一般に物を掴む場合には、人の手のように複数の関節を
有する指を５本も有していればいかなる形状の対象物で
も容易に掴むことができるため、マニプレータハンドと
して第５図〜第７図に示すように５本のフインガーを有
するものが提案されている（特願昭６０−１６８３３８
参照）。

図示しないマニプレータのアームの先端にハンド本体６
が取り付けられており、ハンド本体６の中央部には第一
駆動手段としての図示しないモータ等に接続された出力
軸７が回転自在に具えられている。そして、出力軸７の
先端には出力歯車８が形成され、出力歯車８の周囲に対
向的に５つの把持手段１〜５が配置されている。対向的
とは、必ずしも対向している必要はなく、少なくとも２
以上の把持手段により対向する二方向から対象物を把持
できるような状態をいう。これらの把持手段１〜５は第
７図に示す位置に配置され、夫々の把持手段の有する入
力歯車が出力歯車８とその外周で噛み合つている。

把持手段１〜５は同一構造なので、把持手段２のみにつ
いて説明する。フインガーは第一フインガー２ａと第二
フインガー２ｂと補助フインガー２ｃとから構成されて
いる。即ち、第６図中の紙面と直角なピン２ｄを介して
第一フインガー２ａの基端部が回動自在にハンド本体６
の外側に結合され、第二フインガー２ｂの中央部がピン
２ｅを介して回動自在に第一フインガー２ａの先端部に
結合され、ハンド本体６の内側に取り付けられた蓋９に
ピン２ｆを介して基端部が回動自在に結合された補助フ
インガー２ｃの先端部がピン２ｇを介して第二フインガ
ー２ｂの基端部に回動自在に結合されている。そして、
出力歯車８に噛み合う入力歯車２ｈと第一フインガー２
ａの基端部とがウオーム・ウオームホイール機構及び定
トルク伝達機構を介して接続されている。

次に、ウォーム・ウォームホィール機構及び定トルク伝
達機構について説明する。出力軸７と平行に配置される
とともにウオーム２ｉを有する伝達軸２ｊが軸受２ｋ，
２ｌによって回転自在に支持されており、ウォーム２ｉ
は第一フインガー２ａの基端部に形成されたウオームホ
イール２ｍと噛み合つている。この伝達軸２ｊには前述
した入力歯車２ｈが回動自在に挿通されており、入力歯
車２ｈは出力歯車８と噛み合つている。入力歯車２ｈの
内周面には円周方向へ順次凹凸を設けた凹凸面２ｎが形
成されており、凹凸面２ｎに鋼球２ｐが押圧されてい
る。つまり、伝達軸２ｊの軸心と直交する貫通孔２ｒが
形成され、スプリング２ｑを挾んだ状態で二個の鋼球２
ｐが貫通孔２ｒ内へ押し込まれてボールクラツチ（定ト
ルク伝達機構）を構成している。

以上、把持手段２について説明したが、他の把持手段も
同一構造である。

次に、斯かるマニプレータハンドの作用について説明す
る。

図示しない第一駆動手段により出力軸７が正の方向へ回
転すると、出力歯車８を介して入力歯車１ｈ〜５ｈが同
時に回転する。すると、ピン１ｄ〜５ｄを中心として第
一フインガー１ａ〜５ａが夫々内側へ曲がり、それとと
もに第二フインガー１ｂ〜５ｂが第一フインガー１ａ〜
５ａに対して内側へ屈曲して部材を掴む。把持手段１〜
５のうち第二フインガーが掴もうとする対象物へ早く到
着するものと遅く到着するものとがあるにも拘らず一本
の出力軸７にて動力を伝達しているが、夫々の把持手段
にはボールクラツチを介して動力が伝わるので、第二フ
インガーが部材へ早く到着した方の把持手段では所定ト
ルク以上の抵抗力が加わつて第一フインガーの回動が停
止し、その他のフインガーは部材へ到着するまで回動し
続ける。

把持手段は前述のようにその構造が同一であり同一作用
を行なうので、ここでは前記把持手段２の作用のみを説
明する。出力歯車８の回転力は入力歯車２ｈを介して伝
達軸２ｊと伝わり、伝達軸２ｊと一体のウオーム２ｉ及
びウオームホイール２ｍを介して第一フインガー２ａへ
伝わる。第６図中、実線で示すように、フインガーが開
いているときはピン２ｇが第一フインガー２ａの外側近
傍に位置するため第一フインガー２ａに対して第二フイ
ンガー２ｂが少しだけ内側へ屈曲した状態となるが、二
点鎖線で示すように第一フインガー２ａが第６図中、右
方向へ回動してフインガーが閉じるとピン２ｇが前記の
状態よりも更に第一フインガー２ａの外側へ移動し、第
一フインガー２ａに対する第二フインガー２ｂの屈曲度
が大きくなる。つまり、補助フインガー２ｃが存在する
ことにより、人の手が対象物を掴む場合のように第一フ
インガー２ａを閉じるにつれて第二フインガー２ｂが内
側へ屈曲し、対象物が掴み易くなる。第二フインガー２
ｂが対象物に当接すると第一フインガー２ａはそれ以上
回動できなくなり、第一フインガー２ａへ加わるトルク
抵抗が一定値以上になるとボールクラツチの働きによつ
て入力歯車２ｈから伝達軸２ｊへ動力が伝わらなくな
り、入力歯車２ｈは空転することになる。これは、伝達
軸２ｊのトルク抵抗が小さいときにはスプリング２ｑの
付勢力で入力歯車２ｈに形成された凹凸面２ｎの凹部へ
鋼球２ｐが押圧されて入力歯車２ｈから伝達軸２ｊへ動
力が伝わるが、伝達軸２ｊの回転が拘束されてトルク抵
抗が大きくなるとスプリング２ｑの付勢力よりも大きい
力で鋼球２ｐが押し戻され、凹凸面２ｎへ鋼球２ｐが付
勢されているにも拘らず入力歯車２ｈのみが回転するこ
とになるからである。

前述のようにして５本の第二フインガー１ｂ〜５ｂが対
象物を掴んだら出力軸７の回転を止めるが、掴んだ対象
物の重さ等によつて各フインガーが開いて対象物を落と
してしまうようなことはない。これは、ウオーム２ｉと
ウオームホイール２ｍの働きにより、ウオームホイール
２ｍの回転力でウオーム２ｉを回転させることができな
いからである。出力軸７を前記とは反対の方向へ回転さ
せることによつてすべてのフインガーを開くことができ
る。この場合も先に開き終わるものと遅れるものとがあ
るが、先に開き終えた把持手段では第一フインガーがハ
ンド本体６の外周部に当ると前記と同様にボールクラツ
チが機能を発揮し、入力歯車が空転する。すべてのフイ
ンガーが開き終えたら出力軸７の回転を止めればよい。

このように、夫々のフインガーが同時に開閉動作を行な
いはじめ、夫々のフインガーへ個別に駆動手段が接続さ
れているかのように、夫々のフインガーに一定のトルク
抵抗が加わるとその回動が止まり、人の手と類似した動
作をする。

Ｄ．考案が解決しようとする問題点 ところが、対向的に配置した把持手段だけの場合は球体
や複雑な形状の対象物が確実かつ安定して掴めず、３方
向や４方向から把持するように把持手段を配置すると長
尺の対象物が掴めないという欠点がある。

そこで本考案は、斯かる欠点を解消したマニプレータハ
ンドを提供することを目的とする。

Ｅ．問題点を解決するための手段 斯かる目的を達成するための本考案の構成は、マニプレ
ータのアームの先端に取り付けられるハンド本体に回転
自在に出力歯車を具えると共に相互に対向的に配置され
た少なくとも３以上の把持手段の夫々の入力歯車を出力
歯車に噛み合わせる一方、出力歯車に第一駆動手段を連
動連結し、把持手段は、基端部がハンド本体に回動自在
に結合されたフィンガーと、入力歯車とフィンガーとの
間に介在するウォーム・ウォームホィール機構と、入力
歯車とウォーム・ウォームホィール機構におけるウォー
ムとの間に介在する定トルク伝達機構とから構成したマ
ニプレータハンドにおいて、前記把持手段のうちのひと
つを取り付けた支持体を少なくともひとつ設けると共に
当該支持体を入力歯車または出力歯車の軸心を中心とし
て回転自在にハンド本体に取り付け、支持体を回転させ
る第二駆動手段を支持体に連動連結したことを特徴とす
る。

Ｆ．作用 対象物が長尺材である場合は把持手段を対向的に配置し
た状態で、前述したように対象物を把持する。

一方、対象物が球体のような塊である場合は、第二駆動
手段により支持軸を中心に支持体を回動させ、対象物に
対して例えば３方向に把持手段が位置するようにする。
このあと、第一駆動手段を逆方向へ回転させてすべての
フインガーを最大開度にまで一旦開き、その後に第一駆
動手段を正方向へ回転させる。すると、３方向から夫々
のフインガーが対象物を掴むことになる。球体のような
対象物を２方向から対向的に掴む場合と異なり、対象物
の逃げる方向が独立的に配置されたフインガーによつて
塞がれるので、確実に掴むことができる。

Ｇ．実施例 以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。なお、本実施例は従来のマニプレータハンドの一
部を改良したものなので、同一部分には同一符号を付し
て説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

まず、本考案の第１実施例を第１図，第２図に基づいて
説明する。

本実施例は第２図中の把持手段１が入力歯車１ｈの軸心
のまわりに回動するように構成したものである。第１図
に示すように、把持手段１が支持体11に取り付けられて
いる。即ち、ウオームホイール１ｍを回転自在に支持す
るピン１ｄと、ウオーム１ｉを有する伝達軸１ｊと、伝
達軸１ｊに取り付けられた入力歯車１ｈとが支持体11に
取り付けられている。支持体11は第１図中に略コの字形
断面で示されている部材であり、支持体11には伝達軸１
ｊと同心の支持軸14，15が結合されるとともに支持軸1
4，15は軸受12，13を介してハンド本体６及びハンド本
体６にボルト16を介して取り付けた軸受部材17に回動自
在に設けられている。この支持軸14は図示しない第二駆
動手段に接続されている。

ハンド本体６に対し、支持軸14，15を中心として把持手
段１を回動させるには、図示しない第二駆動手段により
支持軸14を介して支持体11を回動させることになる。支
持体11を支持軸14，15のまわりに回動させることで、把
持手段１を第２図中のα≒１８０°の範囲で回動させる
ことができ、把持手段１を図中の上又は下の把持手段と
共働して対向的に配置させたり図示のように独立的に配
置させたりすることができる。支持体11を回動させて把
持手段１を回動させたのちの固定は、第二駆動手段の回
転軸を固定することによつて行なう。把持手段１を回動
させることにより、静止したウオーム１ｉの回りをウオ
ームホイル１ｍが公転することとなつてウオームホイル
１ｍが回転するため、他のフインガーが静止しているに
も拘らず把持手段１のフインガーのみが多少開閉する。
従つて、すべての把持手段のフインガーを最大開度まで
一旦開いたのちに対象物を掴むようにしなければならな
い場合が生じうる。

次に、第２実施例を第３図，第４図に基づいて説明す
る。

本実施例は第４図中の把持手段１が出力歯車８の軸心ま
わりに回動するように構成したものである。第３図に示
すように把持手段１が支持体18に取り付けられている。
本実施例では支持体18の図中の左側が下方へ伸びるとと
もに出力軸７を囲繞する軸受19を介して回動自在にハン
ド本体６に支持され、右側も下方へ伸びるとともにハン
ド本体６に螺合したねじ20と軸受21とを介して回動自在
に支持されている。支持体18の左側には出力軸７のまわ
りを回動する歯車21が形成されており、第二駆動手段に
接続された出力軸22と一体の歯車23が歯車21と噛み合つ
ている。

ハンド本体６に対し、支持体18の支持軸を兼用する出力
軸７を中心として把持手段１を回動させるには、図示し
ない第二駆動手段により出力軸22を回転させる。する
と、その回転力は歯車23，歯車21を介して支持体18へ伝
わり、支持体18は出力軸７を中心として第４図中のβの
範囲内で回動する。つまり、入力歯車１ｈが入力歯車２
ｈ又は入力歯車３ｈと干渉しない範囲で回動できること
となる。本実施例の場合は把持手段１は出力軸７を中心
として回動するので、把持手段１のフインガーが他の把
持手段のフインガーと平行な配置となることはない。本
実施例の場合も把持手段１のその他の作用は、出力軸７
を中心として回動することを除いて実施例１と略同じな
ので説明を省略する。

なお、ここで示した実施例においては、把持手段を５組
設けた場合を示したが、３組以上あればよい。また、回
動自在な把持手段は１組に限らず２組以上あつてもよ
い。

Ｈ．考案の効果 以上説明したように本考案によるマニプレータハンドに
よれば、把持手段のひとつを取り付けた支持体を少なく
ともひとつ設けるとともに入力歯車の軸心と平行な支持
軸を中心として回動自在に支持体をハンド本体に取り付
け、支持体に第二駆動手段を接続したので、把持手段の
少なくともひとつを独立的に配置することにより球体や
複雑な形状の対象物（例えばスパナやインパクトレンチ
のハンドル）でも３方向あるいは４方向から確実にかつ
安定して保持できる。また長尺の対象物を掴む場合は、
把持手段を対向的に配置することで安定して掴むことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は本考案によるマニプレータハンドの第
１実施例に係り、第１図は一部破断して示す正面図、第
２図は右側面図、第３図，第４図は本考案によるマニプ
レータハンドの第２実施例に係り、第３図は一部破断し
て示す正面図、第４図は右側面図、第５図〜第７図は従
来のマニプレータハンドに係り、第５図は外観図、第６
図は正面断面図、第７図は側面断面図である。 １〜５…把持手段、１ａ〜５ａ…第一フインガー、１ｂ
〜５ｂ…第二フインガー、１ｃ〜５ｃ…補助フインガ
ー、１ｈ〜５ｈ…入力歯車、１ｉ〜５ｉ…ウオーム、１
ｍ〜５ｍ…ウオームホイール、１ｎ〜５ｎ…凹凸面、１
ｐ〜５ｐ…鋼球、１ｑ〜５ｑ…スプリング、１ｒ〜５ｒ
…貫通孔、２ｐ…鋼球、２ｑ…スプリング、６…ハンド
本体、７…出力軸、８…出力歯車、11，18…支持体、1
4，15…支持軸、21，23…歯車。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】マニプレータのアームの先端に取り付けら
   れるハンド本体に回転自在に出力歯車を具えると共に相
   互に対向的に配置された少なくとも３以上の把持手段の
   夫々の入力歯車を出力歯車に噛み合わせる一方、出力歯
   車に第一駆動手段を連動連結し、 把持手段は、基端部がハンド本体に回動自在に結合され
   たフィンガーと、入力歯車とフィンガーとの間に介在す
   るウォーム・ウォームホィール機構と、入力歯車とウォ
   ーム・ウォームホィール機構におけるウォームとの間に
   介在する定トルク伝達機構とから構成したマニプレータ
   ハンドにおいて、 前記把持手段のうちのひとつを取り付けた支持体を少な
   くともひとつ設けると共に当該支持体を入力歯車または
   出力歯車の軸心を中心として回転自在にハンド本体に取
   り付け、支持体を回転させる第二駆動手段を支持体に連
   動連結したことを特徴とするマニプレータハンド。