JPS6219997B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、腕を湾曲させて任意の形状の物体を
巻回把持するための柔軟性可撓腕に関するもので
ある。

従来の技術 従来、柔軟性可撓腕として、ワイヤとプーリと
により力を伝達して、多数の腕節片を回転可能に
連結した腕を湾曲させるようにした構成のものは
知られている（例えば、特公昭55−13874号公報
参照）。しかしながら、これらの可撓腕において
は、それを湾曲させるためにワイヤを複雑にプー
リ間に巻掛けているため、構造を単純化すること
ができず、故障の発生が多くなるばかりでなく、
動作も不安定になる。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、多数の腕節片を回転可能に連結して
腕を構成し、それを湾曲させるための動力伝達手
段としてワイヤとプーリとを用いた可撓腕におい
て、一連のワイヤの単純な巻掛けにより腕を湾曲
させるようにすると共に、その湾曲により任意の
形状の物体に巻回させて把持できるようにするこ
とを技術的課題とするものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明においては
複数の腕節片を枠体を介して連結軸により順次互
いに直交する２軸のまわりに回転可能に連結し、
各枠体及び腕節片の基端側における上記連結軸上
にプーリを固定することにより腕を構成し、上記
プーリのうち順次隣り合うものを一対として、基
端側をモータにより巻取り可能としたワイヤの先
端側を、各一対のプーリにそれらを同方向に回転
させる向きに順次巻掛け、隣り合う一対のプーリ
と他の一対のプーリ間においては、腕節片及び枠
体の内部に湾曲可能な状態に挿通した蛇管を通し
て上記ワイヤを導き、而して一連のワイヤを各一
対のプーリに巻掛け、ワイヤの先端を最後に巻掛
けたプーリを支持する腕節片に固定したという手
段を採用している。

作 用 上記構成の可撓腕においては、力を伝達するた
めのワイヤを巻取つて基端方向に引張つた場合、
ワイヤは最初に巻掛けられている一対のプーリを
回転させ、そのプーリが固定されている腕節片及
び枠体が回転限度まで回転すると、ワイヤがプー
リ上をすべつて次に巻掛けられているプーリを回
転させ、このようにしてワイヤを巻掛けた順に従
つてプーリを回転させ、これにより各腕部分にお
ける腕節片は一端から順に各連結軸のまわりに回
転して腕部片が湾曲する。

さらに、上記腕部分が湾曲の途中で任意の物体
に当接すれば、その物体に当接した腕節片が回転
を停止し、その後は順次それよりも先端側にある
腕節片が回転して順次物体への当接により停止
し、これにより各腕節片が上記物体に巻付いてそ
れを把持することになる。

発明の効果 このような本発明によれば、単にワイヤを引張
るだけの極めて簡単な構成により柔軟性可撓腕を
その端部から順次湾曲させることができ、しかも
腕が物体に当接したときには、その当接部分より
も先端側がその物体に巻付くため、その物体を把
持させることができる。

実施例 以下に本発明の実施例を図面を参照しながら詳
細に説明する。

第１図は、本発明の実施例である柔軟性可撓腕
において、動力伝達用のワイヤとそれを挿通させ
る蛇管を省略した湾曲状態を示し、第２図は上記
可撓腕の基端部分を拡大して示している。

上記可撓腕は、基体１、複数の腕節片を連結し
た第１の腕部分２Ａ及びそれと略同じで且つそれ
よりやや小形に構成した第２の腕部分２Ｂとを備
え、それらを直列に接続したもので、各腕部分２
Ａ，２Ｂをワイヤにより相互に無関係に第１図の
紙面に平行な面及びそれに垂直な面内において任
意の方向に湾曲可能に構成している。

上記基体１は、内部にワイヤ駆動用の４つのモ
ータ（図示せず）を備え、それらの各モータの巻
取り軸に、それぞれ一対のワイヤの基端を互いに
逆方向に巻付けて、巻取り軸を一方向へ回転すれ
ば、一方のワイヤの巻取りと他方のワイヤの繰出
しが同様に行われるように構成し、さらに第１の
腕部分２Ａの基端部分を固定する支持枠３を突設
している。

上記第１の腕部分２Ａは、上記支持枠３に固定
される中空の枠体４ａを備え、この枠体４ａの左
右両側面に、一対のプーリ５ａ，６ａを固定した
第１腕節片１１ａを、連結軸１３ａ，１３ａによ
り回転可能に取付けている。上記第１腕節片１１
ａは、筒部１５と、その筒部１５の左右側面に延
設した対向する２組の連結板部１６ａ，１６ｂと
により構成され、基端側における一対の連結板部
１６ａ，１６ａにより一対のプーリ５ａ，６ａを
介して枠体４ａを挟み、その状態において一対の
連結軸１３ａ，１３ａでそれらを軸支し、プーリ
５ａ，６ａ及び第１腕節片１１ａを枠体４ａに対
して回転可能にしたものである。

また、上記第１腕節片１１ａの先端側には、中
空の枠体４ｂを介して第２腕節片１１ｂを互いに
直交する２軸のまわりに回転可能に連結してい
る。即ち、上記第１腕節片１１ａの先端側におけ
る一対の連結板部１６ｂ，１６ｂにより、プーリ
５ｂ，６ｂが側面に固定された枠体４ｂを挟み、
それらを一対の連結軸１３ｂ，１３ｂで軸支し
て、プーリ５ｂ，６ｂ及び枠体４ｂを第１腕節片
１１ａに対して回転可能に連結し、さらに上記枠
体４ｂの他の両側面に一対のプーリ７ａ，８ａを
固定した第２腕節片１１ｂを回転可能に軸支させ
ている。上記第２腕節片１１ｂは、第１腕節片１
１ａと同一形状に構成したものを90゜回転させた
状態に配設したものであり、その基端側における
一対の連結板部１６ａ，１６ａでそれに固定した
プーリ７ａ，８ａを介して上記枠体４ｂを挟み、
それらを一対の連結軸１４ａ，１４ａで軸支し
て、プーリ７ａ，８ａ及び第２腕節片１１ｂを枠
体４ｂに対して前記連結軸１３ｂに直交する軸線
まわりに回転可能に連結している。

さらに、上記第２腕節片１１ｂの先端側には、
第１腕節片１１ａに第２腕節片１１ｂを取付けた
のと同様な構成により、第３腕節片１１ｃを直交
する２軸のまわりに回転可能に連結し、以下同様
にして第４、第５の腕節片を連結している。

上記各連結軸は、その先端縁部を削り落して腕
節片の筒部が当接する回転量規制杆としても機能
させるようにしたものである。

このような腕節片の連結を繰返すことにより構
成される第１の腕部分２Ａの先端の腕節片１１ｍ
は、第２の腕部分２Ｂの基体として機能するもの
で、その腕節片１１ｍにも、上記と同様にして、
第２の腕部分２Ｂの各腕節片２１ａ，２１ｂ，…
……，２１ｎを順次回転可能に連結している。

第２の腕部分２Ｂは、第１の腕部分２Ａよりも
小形に構成したものであり、そのため第２の腕部
分２Ｂにおける第１の腕節片２１ａにおいては、
第１の腕部分２Ａとの連結のために、基端側の連
結軸２３ａ，２３ａ及び基端側の枠体１８ａに固
定のプーリ７ｍ，８ｍその連結軸２４ａ，２４ａ
等として、第１の腕部分１Ａにおいて用いている
ような大形のものが用いられている。而して、上
記第１の腕節片２１ａには、第１の腕部分１Ａと
同様にして、小形に構成された腕節片２１ａ，２
１ｂ，………，２１ｎが、枠体１８ｂ，………，
１８ｎを介して順次直交する２軸のまわりに回転
可能に連結され、またそれらの枠体にはプーリ２
５ｂ，２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，………が、腕節
片２１ａ，２１ｂ，………の基端側にはプーリ２
５ａ，２６ａ，２７ａ，２８ａ，………がそれぞ
れ固定され、先端における腕節片２１ｎには、プ
ーリ２７ｎ，２８ｎを固定した先端部材２９が連
結軸２４ｎ，２４ｎにより回転可能に連結され、
この先端部材２９の左右両側面に、上記各連結軸
と同様に縁部を削り落した回転量規制杆３０，３
０に設けている。

上記第１及び第２腕部分２Ａ，２Ｂにおいて、
各腕節片及び先端部材は、それぞれ各連結部のま
わりに回転するが、その回転量は連結軸あるいは
回転量規制杆３０の先端と、腕節片における筒部
１５の端面との当接により所定角度（例えば30
゜）に規制され、以下に説明する各ワイヤが極端
に湾曲するのを防いでいる。

第１図及び第２図に示すように、第１腕部分２
Ａにおける枠体４ａ，４ｂ，………にはその所定
の側面位置に小ブロツク状の蛇管支持具を固定
し、基体１及び各支持具間に、枠体及び腕節片内
を通した蛇管を適宜湾曲した状態に支持させてい
る。

即ち、第１の腕部分２Ａの一側においては、第
３図Ａに示すように、蛇管支持具３２ａ，３２
ｂ，………を設け、基体１と２番目の支持具３２
ｂの間、１番目と４番目の支持具３２ａ，３２ｄ
及び３番目と６番目の支持具３２ｃ，３２ｆ間に
蛇管３６を設け、これらの蛇管３６に同図Ｂに示
すように一連のワイヤ３７を挿通して、各蛇管３
６の間でプーリ７ａ，７ｂ，………に巻掛け、ワ
イヤの先端はそれが最後に巻掛けられたプーリを
支持する腕節片に固定している。

上記ワイヤは、各プーリのうち順次隣り合うも
のを一対として、ワイヤの基端側をモータにより
巻取り可能とし、その先端側を各一対のプーリに
それらを同方向に回転させる向きに順次巻掛け、
隣り合う一対のプーリと他の一対のプーリ間にお
いては、腕節片及び枠体の内部に挿通した蛇管を
通して上記ワイヤを導き、而して一連のワイヤを
各一対のプーリに巻掛け、ワイヤの先端を最後に
巻掛けたプーリを支持する腕節片に固定してい
る。

また、第１の腕部分２Ａにおける上記と反対の
側においては、蛇管支持具及び蛇管（共に図示せ
ず）を、第３図Ａと対称状に設け、同様にワイヤ
を挿通している。

さらに、第１の腕部分２Ａの他の側面において
は、第４図Ａに示すように、蛇管支持具３５ａ，
３５ｂ，………を設け、基体１と支持具３５ｂの
間、一対の支持具３５ａ，３５ｂ間及び３５ｃ，
３５ｆ間に蛇管３６を設け、これらの蛇管に、同
図Ｂに示すように一連のワイヤ３８を挿通して、
各蛇管３６の間でプーリ６ａ，６ｂ，………に巻
掛けている。また、第１の腕部分２Ａの反対側面
においては、蛇管支持具及び蛇管（図示せず）
を、第４図Ａと対称状に設け、同様にワイヤを挿
通している。

而して、可撓腕における一対の対向面のプーリ
に巻掛けたワイヤは、それらを１組としてそれぞ
れ前記駆動用モータの巻取り軸に互いに逆方向に
巻付け、それによつてモータの正逆転で一方のワ
イヤの巻取りと他方のワイヤの繰出しを行うもの
である。

一方、第２の腕部分２Ｂの各側面においても、
上記第１の腕部分２Ａにおけると大様に、蛇管支
持具及び蛇管を設け、それにワイヤを挿通してい
る。即ち、例えば、第２の腕部分２Ｂの一側面に
おいては、基体１と枠体１８ｃに設けた蛇管支持
具４２ｂとの間、枠体１８ｂに設けた蛇管支持具
４２ａと枠体１８ｅに設けた蛇管支持具４２ｄ間
等に蛇管が湾曲状態に設けられる。而して、これ
らの第２の腕部分２Ｂに挿通される各ワイヤは、
第１の腕部分２Ａにおいて挿通したワイヤとは無
関係に、独立に駆動用モータの巻取り軸に巻付け
られる。

次に、上記構成の可撓腕の動作を説明する。

上記可撓腕の第１あるいは第２の腕部分２Ａ，
２Ｂにおいて、一対のワイヤの一方を基体内のモ
ータによつて巻取れば、その巻取りに伴つて他方
のワイヤが繰出され、これにより上記第１あるい
は第２の腕部分２Ａ，２Ｂは互いに直交する２つ
の平面の一方に沿つて基端側から任意の方向に湾
曲を開始し、この場合において途中に対象とする
物体が存在すればそれを巻回把持する。

即ち、例えば、第３図Ａ，Ｂにおいて、上記ワ
イヤ３７を巻取つてそれを基端方向に引張れば、
その引張り力が、基端側における一組のプーリ７
ａ，７ｂに伝わり、第２及び第３の腕節片１１
ｂ，１１ｃが第１及び第２の腕節片１１ａ（枠体
４ｂ），１１ｂに対して連結軸１４ａ，１４ｂの
まわりに右方向きに回転する。これらの腕節片が
回転限度まで回転した後に上記ワイヤ３７をさら
に巻取れば、ワイヤ３７は上記プーリ７ａ，７ｂ
に対してすべりながら引張られ、その引張り力が
プーリ７ｃ，７ｄに伝わり、第４及び第５腕節片
１１ｄ，１１ｅが連結軸１４ｃ，１４ｄのまわり
に回転し、このような動きがさらに先端方向に伝
わつて、各腕節片が湾曲した状態となる。

而して、第１図に示すように途中に把持の対象
となる物体４１等が存在する場合には、上記ワイ
ヤ３７の巻取りにより基端側の腕節片から順次回
転して湾曲しようとするが、腕節片が物体４１に
当接すると、その腕節片は回転を行うことができ
ず、その後はワイヤ３７の引張り力が先端側に伝
わり、その引張り力により順次先端側の腕節片が
回転して物体４１に巻付く。

さらに、上記第１の腕部分２Ａにおいてワイヤ
３７，３８を同時に巻取ることもでき、これによ
つて第１の腕部分２Ａに第１図の紙面と平行な面
に沿う湾曲と、紙面と垂直な面に沿う湾曲とを同
時に行わせることができる。

また、上記第２の腕部分２Ｂも第１の腕部分２
Ａと略同様に動作するのは勿論である。

上記第１及び第２の腕部分２Ａ，２Ｂの湾曲は
相互に独立して行われ、従つて第１及び第２の腕
部分２Ａ，２Ｂの直列接続により構成される可撓
腕を空間においてＯ形あるいはＳ形その他任意の
形状に湾曲させることができる。

上記可撓腕の各腕部分２Ａ，２Ｂにおいて、ワ
イヤを各列のプーリに巻掛ける順序を、上記実施
例とは逆に、先端側に位置するものからとしても
よく、これにより各腕部分を先端側から湾曲させ
ることができる。

例えば、第１の腕部分２Ａにおいて、第５図Ａ
に示すように蛇管支持具４４及び蛇管４６を設
け、上記蛇管４６の案内によりワイヤ４７を、同
図Ｂに示すように先端側のプーリから順に巻掛
け、最後にそのワイヤの先端を腕節片に固定すれ
ばよい。

これにより、上記ワイヤ４７を基端方向に引張
れば、その引張り力により腕部分の各腕節片が先
端から順次湾曲することになる。

また、第１及び第２の腕部分２Ａ，２Ｂにおい
て上記２種類のワイヤの巻掛け方を併用すれば、
即ち、例えば第１及び第２の腕部分２Ａ，２Ｂに
おける一対の対向側面に連らなるプーリ列につい
ては、基端側から湾曲する巻掛け方法を用い、他
の対向側面に連らなるプーリ列については先端側
から湾曲する巻掛け方法を用いれば、第１及び第
２の腕部分２Ａ，２Ｂを各面について湾曲の態様
の異なるものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成の一部を省略し
た湾曲状態の平面図、第２図はその伸張状態の部
分斜視図、第３図Ａ及び第４図Ａは上記実施例の
第１の腕における蛇管の支持状態を示す平面図及
び側面図、第３図Ｂ及び第４図Ｂはプーリ列に対
するワイヤの巻掛け状態を示す説明図、第５図
Ａ，Ｂは蛇管の支持態様及びワイヤの巻掛け態様
の異なる例を示す平面図及び説明図である。 ２Ａ，２Ｂ……腕部分、５ａ，５ｂ，………，
６ａ，６ｂ，………，７ａ，７ｂ，………，８
ａ，８ｂ，………、……プーリ、１１ａ，１１
ｂ，………，２１ａ，２１ｂ，………、……腕節
片、３６，４６……蛇管、３７，３８，４７……
ワイヤ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の腕節片を枠体を介して連結軸により順
   次互いに直交する２軸のまわりに回転可能に連結
   し、各枠体及び腕節片の基端側における上記連結
   軸上にプーリを固定することにより腕を構成し、
   上記プーリのうち順次隣り合うものを一対とし
   て、基端側をモータにより巻取り可能としたワイ
   ヤの先端側を、各一対のプーリにそれらを同方向
   に回転させる向きに順次巻掛け、隣り合う一対の
   プーリと他の一対のプーリ間においては、腕節片
   及び枠体の内部に湾曲可能な状態に挿通した蛇管
   を通して上記ワイヤを導き、而して一連のワイヤ
   を各一対のプーリに巻掛け、ワイヤの先端を最後
   に巻掛けたプーリを支持する腕節片に固定したこ
   とを特徴とする柔軟性可撓腕。