JPS6228191A - マニプレ−タ用ハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ん産業上の利用分野 本発明は、部材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用ハンドに関する。

Ｂ０発明の概要 本発明は、マニプレータのアームの先端にハンド本体を
取り付けるとともに該ハンド本体に開閉可能な複数のフ
ィンガーを具えたマニプレータハンドにおいて、 夫々のフィンガーにウォーム・ウォームホィール機構と
定トルク伝達機構とを接続してなる複数の把持手段を、
駆動手段と接続された出力歯車に接続することにより、 いかなる形状の部材でも確実かつ安定な状態で掴めるよ
うにしたものである。

Ｃ０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仙を
有する指を５本も有していればいかなる形状の部材でも
容易に掴むことができるが、マニプレータ用ハンドとし
ては通常２本のフィンガーを有するトング式が採用され
ているため限られた形状の部材しか安定して保持できな
い。

このため、フィンガーを３〜５本有するマニプレータ用
ハンドも考案されており、フィンガーを駆動するために
フィンガーの基端部近傍に小型モータを具えたものやワ
イヤロープでフィンガーを操作するものなどがある。

Ｄ１発明が消失しようとする問題点 ところが、斯かる従来のマニプレータ用ハンドでは夫々
のフィンガー毎に小型モータが接続されているので出力
が小さく、確実に部材を掴むことができない。

そこで本発明は、斯かる問題を解−決したマニプレータ
用ハンドを提供することを目的とする。

Ｅ０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発明の構成は、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とも番こ、対向的に配置され
た少なくとも２以上の把持手段の夫々の入力歯車を前記
出力歯車に噛み合せる一万、前記出力歯車に駆動手段を
接続し、前記把持手段は、前記ハンド本体に回転自在に
具えた前記入力歯車と、基端部が前記ハンド本体に回動
自在に結合されたフィンガーと、前記入力歯車と前記フ
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、前記入力歯車とウォーム・ウォームホィール機
構との間に介在する定トルク伝達機構とから構成したこ
とを特徴とする。

７０作　用 駆動手段により出力歯車を回転させると、回転力は出力
歯車から夫々個別に複数の把持手段へ伝わる。夫々の把
持手段では入力歯車、定トルク伝達機構、ウォーム・ウ
ォームホィール機構を介シて動力がフィンガーへ伝わる
。掴もうとする部材の形状によっては、夫々のフィンガ
ーが部材へ到着する時間が異なるが、早く部材へフィン
ガーが到着したところの把持手段では定トルク伝達機構
が動作して入力歯車が空回りし、フィンガーの回動が止
まる。また、ウオームとウオームホイールを介して動力
がフィンガーへ伝達されるので、部材の重さ等によって
外部からフィンガーを開く方向へ力が加わってもウオー
ムホイールによってウオームが回されることはなく、フ
ィンガーが勝手に開いたりしない。このように夫々のフ
ィンガーが個別に人の手の指の如く動作して部材を掴む
ので、部材を確実かつ安定して保持できる。フィンガー
を開く場合においては出力歯車等を前記と反対方向へ回
転させればよく、フィンガーが完全に開いた状態になる
と前記と同様に入力歯車が空回りしてフィンガーの回動
が停止するので、全てのフィンガーが開いてから駆動手
段の回転を止めればよい。

Ｇ、実施例 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

本発明によるマニプレータ用／％ンドの実施例を第１図
、第２図１こ示す。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の周囲に対向的に本実施例では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部材
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２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っている
。

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。フィンガーは第一フィンガー２ａと第二
フィンガー２ｂと補助フィンガー２Ｃとから構成されて
いる。即ち、紙面１ｍ角なピン２ｄを介して第一フィン
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、第二フィンガー２ｂの中央部がピン２ｅを介し
て回動自在に第一フィンガー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にはピン２ｆ
を介して基端部が回動自在に結合された補助フィンガー
２０の先端部がピン２ｇを介して第二フィンガー２ｂの
基端部−こ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と第一フィンガー２１Ｌの
基端部とがウォーム・ウォームホィ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と平行条こ配置され
るとともにウオーム２１を有する伝達軸２ｊが軸受２に
、２１によって回転自在に支持されており、ウオーム２
１１／ｉ第一フインガー２ａの基端部９こ形成されたウ
オームホイール２ｍと噛み合っている。この伝、連軸２
ｊには前述した入力歯車２ｈが回転自在に挿通されてお
り、入力歯車２ｈは出力歯車８と噛み合っている。入力
歯車２ｈの内周面番こけ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２
個の鋼球２ｐが貫通孔２ｒ内へ押り、込まれてボールク
ラッチ（定トルク伝達機構）を開成している。

以上１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用ハンドの作用について説明
する。

図示しないモータにより出力軸７がある方向へ回転する
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ィ
ンガー１ａ〜５ａが夫々内側へ曲がり、それととも番こ
第二フィンガー１’ｂ〜５ｂが第一フィンガー１ａ〜５
ａｉこ対して内側へ屈曲して部材を掴む。把持手段１〜
５のうち第二フィンガーが掴もうとする部材へ早く到着
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
はボールクラッチを介して動力が伝わるので、第二フィ
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って第一フィンガーの回動が停止
し、その他のフィ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２０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へと伝わり、伝達軸２ｊと一体のウオーム２１
及びウオームホイール２ｍを介して第一フィンガー２ａ
へ伝わる。第１図中、実線で示すように、フィンガーが
開いているときはピン２ｇが第一フィンガー２ａの外側
近傍に位置するため第一フィンガー２ａに対して第二フ
ィンガー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ィンガー　２ａが第１図中
、右方向へ回動してフィ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ィンガー２ａの外側へ移動し
、第一フィンガー２乙に対する第二フィンガー２ｂの屈
曲度が大きくなる。つまり、補助フィンガー２０が存在
することにより、人の手が物を欄む場合のように第一フ
ィンガー２１を閉じるにつれて第二フィンガー２ｂが内
側へ屈曲し、部材が掴み易くなる。第二フィンガー２℃
が部材に当接すると第一フィンガー　２ａはそれ以上回
動できなくなり、第一フィンガー２１へ加わるトルク抵
抗が一定値以上になるとボールクラッチの働きによって
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は空回りすることになる。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。

前述のようをこして５本の第二フィンガー１ｂ〜５ｂが
部材を掴んだら出力軸７の回転を止めるが、掴んだ部材
の重さ等によって各フィンガーが開いて部材を落として
しまうようなことはない。これは、ウオーム２１とウオ
ームホイール２ｍの働キにより、ウオームホイール２ｍ
の回転力でウオーム２１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っ
てすべてのフィ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ィンガーがハンド
本体６の外周部に当ると前記と同様にボールクラッチが
機能を発揮し、入力歯車が空回りする。すべてのフィン
ガーが開き終えたら出力軸７の回転を止めればよい。

マニプレータ用ハンドを用いて形状の複雑なスパナの頭
部を掴んだときの説明図を第３図に示す。

スパナｌ０）ｆ：掴んでいるときの第二フィンガー１ｂ
〜５ｂの開閉位置が夫々異なるが、すべての第二フィン
ガーがスノ（す１０に当接し、確実かつ安定した状態で
掴んでいる。

このように、夫々のフィンガーが同時に開閉動作を行な
いはじめ、夫々のフィンガーへ個別にモータが接続され
ているかのように夫々のフィンガー１１一定のトルク抵
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。

なお、本実施例では把持手段を５組設けた場合について
示したが、部材を掴めればよいので２組以上あればよい
。また、フィンガーは本実施例のようにリンク結合させ
た間接を有するものに限らず、単一のものでもよい。更
に、出力歯車を２個具えて適宜入力両車を噛み合せたり
、定トルク伝達機構としてボールクラッチ以外のものを
用いることもできる。

Ｈ１発明の詳細 な説明したように本発明によ軌ば、フィンガーｆこウォ
ーム・ウォームホィール機構及び定トルク伝達機構を接
続して構成した複数の把持手段を出力歯車に接続したの
で、任意の数のフィンガーを設けることができ複雑な形
状の部材でも確実かつ安定した状態で掴むことができる
。また、１個の出力歯車のみを回転させることによって
も複数のフィンガーを回動させることができるので大き
な出力のモータ等を使用でき、部材を掴む力を大きくで
きる。更に、本実施例で示したようにフィンガーを第一
フィンガーと第二フィンガーと補助フィンガーとで構成
することにより、より人の手の動きに近い動作で部材を
掴む構造にすることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明によるマニプレータ用）・ンドの実施例１こ
係り、第１図は正面断面図、第２図は側面断面図、第３
図はマニプレータ用ハンドでスパナの頭部を掴ん・だ状
態を示す説明図である。 １〜５・・・把持手段、１ａ〜５ａ・・・第一フィンガ
ー、１ｂ〜５ｂ・・・第二フィンガー、ｌｃ〜５Ｃ・・
・補助フィンガー、１ｈ〜５ｈ・・入力歯車、１１〜５
１・・・ウオーム、１ｍ〜５ｍ・・・ウオームホイール
、１ｎ〜５ｎ・・・凹凸面、１ｐ〜５ｐ・・・鋼球、１
ｑ〜５ｑ・・・スプリング、１ｒ〜５ｒ・・・貫通孔、
６・・・ハンド本体、７・・・出力軸、８・・・出力歯
車、９・・・蓋。 ｊ１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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ともに、対向的に配
   置された少なくとも２以上の把持手段の夫々の入力歯車
   を前記出力歯車に噛み合せる一方、前記出力歯車に駆動
   手段を接続し、前記把持手段は、前記ハンド本体に回転
   自在に具えた前記入力歯車と、基端部が前記ハンド本体
   に回動自在に結合されたフィンガーと、前記入力歯車と
   前記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、前記入力歯車とウォーム・ウォームホィ
   ール機構との間に介在する定トルク伝達機構とから構成
   したことを特徴とするマニプレータ用ハンド。