JPH08168989A

JPH08168989A - 把持装置

Info

Publication number: JPH08168989A
Application number: JP6310923A
Authority: JP
Inventors: Takao Otsuka; 隆夫大塚
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-07-02

Abstract

(57)【要約】【目的】把持装置にあって、把持機構に故障が生じた
場合でも、物体に過大な把持力が加わらないようにす
る。【構成】可撓性及び中空構造を有すると共に一端が閉
塞加工されたホース１の内部に、弾性を備えると共に把
持対象の物体の外形に応じた形状に加工された弾性部材
を挿通する。そして、ホース１で前記物体を把持してい
る状態から物体を解放するに際し、加圧装置によりホー
ス１の中空部に気体或いは液体を供給し、弾性部材５の
弾性力に逆らう附勢力をホース１に付与し、ホース１の
内径を大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体を握る如くに把持
するための把持装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】物体を機械的に把持する装置として、産
業用ロボットや建設機械等に見られる様に、モータ、油
圧シリンダ等の駆動源を電気的に制御し、少なくとも一
対の把持部を１点で回動可能に支持し、この把持部を開
閉駆動することにより、物体を把持するものがある。

【０００３】物体が硬いものであれば、把持する際のト
ルクが比較的強くても問題は生じないが、例えばガラス
のコップ等のように壊れやすいものの場合、把持力が強
すぎると割れてしまうため、最適な把持力の付与が要求
される。例えば、病院の患者に食事を供給する為に用い
るロボットでは、患者等に危害を及ぼさない様な高い安
全性が要求される。このため、ロボットの制御には複雑
な制御システムが求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術にあっては、把持機構の故障発生は大きな問題にな
る。すなわち、把持機構に故障が生じると、誤動作によ
って把持に際して過大な力が物体に付与されることがあ
り、最悪の場合には把持している物体を壊し、或いは周
辺に危害を及ぼす恐れがある。

【０００５】また、一般に把持機構は、これを構成する
リンク、アーム、モータ、油圧シリンダ等の全てに金属
を用いているため、重くなり易く、かつ慣性が生じやす
い。このため、ガラスコップ等の様に壊れやすい物体に
対する把持力の制御は難しいのが現状である。本発明の
目的は、把持機構に故障が生じた場合でも、物体に過大
な把持力が加わらないようにすることのできる把持装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題解決するための手段】上記の目的を達成するため
に本発明は、可撓性及び中空構造を有すると共に一端が
閉塞加工されたホースと、弾性を備えると共に把持対象
の物体の外形に応じた形状に加工され、前記ホースの内
部に挿通される弾性部材と、前記物体に対する把持動作
を解放する際に前記ホースの中空部に気体或いは液体を
供給するための加圧手段とを設けるようにしている。

【０００７】前記ホースは、耐候性及び強度を考慮した
複数の層から成る構成にすることができる。また、前記
弾性部材は、ワイヤ状のばね鋼を用い、或いは、形状記
憶合金を用いることができる。

【０００８】

【作用】上記した手段によれば、ホースに内蔵した弾性
部材は物体を把持するための押圧力を発生する。また、
ホースの中空部に対して導入された流体は弾性部材の附
勢力に逆らう力をホースに付与し、物体の把持動作を解
放するように作用する。したがって、把持機構の軽量
化、及び過度な力が物体に付与されるのを防止すること
ができる。

【０００９】ホースにひび割れ等が生じた場合、把持状
態を解除できなくなる。そこで、ホース自体に耐候性及
び強度を持たせることによって環境に耐える性能を持た
せることができ、長寿命化が可能になる。弾性部材にば
ね鋼を用い、これを把持対象の物体の外形に応じた形
状、及びワイヤ状にすることで、物体のほぼ全周に把持
部材が接触する。これにより、人の手で掴み持つのと同
様に物体を把持することができる。このような動作は、
温度依存性のある形状記憶合金によっても実現される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明による把持装置の一実施例を示す平
面図である。また、図２は図１の把持装置のホース部分
の構成を示す平面図であり、図３は図２のホースのＩＩ
Ｉ−ＩＩＩ断面図である。

【００１１】図２に示すように、ゴム、プラスチック等
のように可撓性及び復元性に優れた性質を有する所定長
のホース１を主体に構成されている。このホース１は、
図３に示すように、最も内側には、例えばニトリルゴ
ム、エチレンプロピレンゴム等を用いた内層２、この内
層２を被覆するように形成される繊維補強層３（例え
ば、ナイロン、ポリエステル、綿等がを用いられる）、
この繊維補強層３を被覆するよう設けられる外層４（例
えば、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム等の
耐候性に優れた材料が用いられる）との３層構造を有
し、中心部は中空になっている。なお、ホース１の表面
は、平滑面でも良いし、凹凸や溝を設けた構成であって
もよい。

【００１２】この中空部内には、図４に示す様なリング
状の弾性部材５が挿通されている。この弾性部材５は、
ワイヤ状のばね鋼をリング状に成形することにより製作
することができる。また、ばね鋼に代えて、ゴム、プラ
スチック材等の素材を用いることも可能である。図２に
示すように、ホース１の一端には、このホース１の一端
を閉鎖するための金具６が装着されている。また、ホー
ス１の他端には、ホース１内の中空部に対し、接続管８
を通してエアー等を導くための接続金具７が取り付けら
れている。この接続金具７は不図示のアーム等の先端部
に固定され、把持動作がし易いようにしている。そし
て、弾性部材５が、接続金具７が取り付けられていない
状態のときにホース１内に挿通し、挿通後に接続金具７
を装着すると、図１に示すように、本来直管状であった
ホース１は弾性部材５の弾性力によってリング状に変形
する。

【００１３】この状態において、接続管８の先に不図示
の加圧装置（ポンプ等）を通してエアー（又はオイル）
をホース１の中空部内に供給すると、図５に示す様に、
初期にＤ₁であった内径がＤ₂へと拡大する。すなわ
ち、弾性部材５の付勢力に抗してホース１を真っ直ぐに
しようとする力がホース１に付与され、このためにホー
ス１の内径が大きくなる。

【００１４】一方、ホース１の内径を元の内径Ｄ₁にし
たい場合、ホース１の中空部内のエアー（又はオイル）
を抜けば初期状態に戻され、ホース１の内径はＤ₁にな
る。以上のようにホース１の内径を変えることができる
ので、Ｄ₂＞Ｄ＞Ｄ₁の範囲内の外径Ｄを有する物体に
対して、加圧初期状態（内径Ｄ₂の状態）にあるホース
１を外嵌させ、ついで加圧装置を駆動し、ホース１の中
空部内のエアー（又はオイル）を抜けば、ホース１の内
径は縮小され、図６に示すように、物体９を把持するこ
とができる。

【００１５】ホース１の形状は、弾性部材５の形状に依
存し、被把持物体の形状に応じて任意の形状を用いるこ
とができる。例えば、図７に示すような四角形、図８に
示すような変形した円形など、取り扱う物体の外観に合
わせて任意の形状にすることができる。更に、多角形、
三角形、楕円形等も可能である。また、複数の異なる形
状の弾性部材５を予め用意しておき、これを把持しよう
とする物体の形状に応じて交換する用い方も可能であ
る。

【００１６】図９は本発明による把持装置の他の実施例
を示す平面図である。本実施例は、伸縮部分を２つ設
け、各々を単独に動作させることができるようにしたと
ころに特徴がある。すなわち、半円形のホース１ａ，１
ｂの各々の開口側をＴ字形の接続金具１０に接続し、同
時にホース１ａ，１ｂに加圧装置からのエアー（又は液
体、油圧等）が供給されるようにしている。

【００１７】前記実施例において物体を把持する場合、
その軸方向からホース１を挿入して把持する必要があっ
たが、図９の構成によればホース１ａ，１ｂの分断部を
通して物体にその半径方向から挿入して把持することが
できる（なお、上記実施例と同様の把持方法も利用可能
である）。このような構造によって、把持機構の取り回
しに制限があっても、物体の把持が確実に行えるように
なる。

【００１８】なお、上記実施例においては、中空のホー
ス１内にリング状に成形したばね鋼を内蔵させるものと
したが、このばね鋼に代えて形状記憶合金を用いること
もできる。形状記憶合金は、温度によって変形する機能
を持つことを利用し、定常時には大径を有し、接続管８
を通して温水（又は加熱空気等）をホース１内に導いた
時には小径となるようにしておけば、物体の把持が可能
になる。この場合、温水等の温度を変えることにより、
把持力及び応答性（動作速度）を自由に設定することが
できる。

【００１９】また、上記実施例においては、ホース１を
３層構造にするものとしたが、把持部の直径、用いる場
所（屋内か屋外の否か、薬品を扱う場所か否か、直射日
光を受けるか否か等）等によって更に多層構造にするこ
とも、逆に、２層または単層構造にすることも可能であ
る。また、強度を必要としない場合には、繊維補強層３
の除去も可能である。

【００２０】更に、上記実施例では、金具６を用いた
が、ホース１自体を端末処理（融着、閉鎖部材の埋め込
み等）して閉塞する構造にすれば金具６を不要にするこ
とができ、部品点数を低減することができる。また、上
記実施例においては、弾性部材５を１本にしたが、２本
以上にすることも可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した通り、この発明は、可撓性
及び中空構造を有すると共に一端が閉塞加工されたホー
スと、弾性を備えると共に把持対象の物体の外形に応じ
た形状に加工され、前記ホースの内部に挿通される弾性
部材と、前記物体に対する把持動作を解放する際に前記
ホースの中空部に気体或いは液体を供給するための加圧
手段とを設ける構成にしたので、把持機構の軽量化、及
び過度な力が物体に付与されるのを防止することができ
る。

【００２２】前記ホースは、耐候性及び強度を考慮した
複数の層から成る構成にすることにより、環境に耐える
性能を持たせることができ、長寿命化が可能になり、ホ
ースのひび割れ等のために把持状態を解除できなくなる
様な事故を未然に防止することができる。また、前記弾
性部材は、ワイヤ状のばね鋼、または、形状記憶合金と
することにより、人の手で掴み持つのと同様にして物体
を把持することができる。

【００２３】更に、前記弾性部材を内蔵すると共に半円
形にした２本の把持部材を対称形に連結することによ
り、人の親指と人差し指を動かすのと同様に半円形の各
々のホースの内径を変えることができ、物体を半径方向
から挿入／離脱させての把持が可能になり、特に、介護
ロボット等への利用に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による把持装置を示す平面図である。

【図２】本発明による把持装置の一実施例を示す展開図
である。

【図３】図２の把持装置のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であ
る。

【図４】本発明にかかる弾性部材の形状例を示す平面図
である。

【図５】図１の把持装置で物体を把持ならびに解放した
際の内径変化を示す説明図である。

【図６】本発明の把持装置によって物体を把持している
状態を示す斜視図である。

【図７】本発明にかかる弾性部材の他の例を示す平面図
である。

【図８】本発明にかかる弾性部材の更に他の例を示す平
面図である。

【図９】本発明による把持装置の他の実施例を示す平面
図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂホース２内層３繊維補強層４外層５弾性部材６金具７，１０接続金具８接続管９物体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可撓性及び中空構造を有すると共に一端
が閉塞加工されたホースと、弾性を備えると共に把持対
象の物体の外形に応じた形状に加工され、前記ホースの
内部に挿通される弾性部材と、前記物体に対する把持動
作を解放する際に前記ホースの中空部に気体或いは液体
を供給するための加圧手段とを具備することを特徴とす
る把持装置。
【請求項２】前記ホースは、耐候性及び強度を考慮し
た複数の層から成ることを特徴とする請求項１記載の把
持装置。
【請求項３】前記弾性部材は、ワイヤ状のばね鋼であ
ることを特徴とする請求項１記載の把持装置。
【請求項４】前記弾性部材は、形状記憶合金であるこ
とを特徴とする請求項１記載の把持装置。