-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Greifmechanismus und eine Greifvorrichtung.
-
Hintergrund der Technik
-
In der verwandten Technik sind bei Greifmechanismen, die ein Objekt wie zum Beispiel biologisches Gewebe mithilfe eines Paares von schwenkbar miteinander verbundenen Greifstücken greifen, Mechanismen bekannt, die einen Kniehebelmechanismus einsetzen (siehe zum Beispiel die Patentliteratur 1). Der Kniehebelmechanismus ist mit einem Gestängepaar ausgestattet, das so miteinander verbunden ist, dass es um eine Schwenkachse schwenkbar ist, die es mit dem Paar Greifstücke gemeinsam hat, und auf diese Weise wird der Öffnungsvorgang des Gestängepaares in den Schließvorgang des Paares von Greifstücken umgewandelt. Bei diesem Aufbau ist es möglich, die Greifkraft, die durch das Paar Greifstücke ausgeübt wird, in Übereinstimmung mit den Längen des Gestängepaares zu erhöhen.
-
Liste der Zitate
-
Patentliteratur
-
- {PTL 1} Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2007-301692
-
Übersicht über die Erfindung
-
Technisches Problem
-
Da jedoch bei dem Greifmechanismus der Patentliteratur 1 ein Öffnungswinkel des Paares von Greifstücken durch den Aufbau durch das Gestängepaar begrenzt wird, besteht insofern ein Problem, als es nicht möglich ist, den Öffnungswinkel zu vergrößern.
-
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Greifmechanismus und eine Greifvorrichtung vorzusehen, mit denen es möglich ist, die Greifkraft zu erhöhen und gleichzeitig einen ausreichend großen Öffnungswinkel für ein Paar Greifstücke sicherzustellen.
-
Lösung des Problems
-
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Greifmechanismus, der ein erstes Greifstück; ein zweites Greifstück, das neben dem ersten Greifstück angeordnet ist und das so damit verbunden ist, dass es um eine Schwenkachse schwenkbar ist, die die Anordnungsrichtung im Hinblick auf das erste Greifstück so überschneidet, dass erste Endseiten geöffnet und geschlossen werden; eine Zugrolle, die durch das zweite Greifstück so gelagert wird, dass sie um eine Drehachse drehbar ist, die sich parallel zu der Schwenkachse erstreckt; und einen Draht umfasst, dessen distales Ende entweder an dem ersten Greifstück oder dem zweiten Greifstück befestigt ist und dessen proximales Ende weiter auf einer zweiten Endseite als das zweite Greifstück angeordnet ist und dessen distaler Endabschnitt um die Zugrolle gewickelt ist, wobei der Draht so um die Zugrolle gewickelt ist, dass Zugkräfte, die im Wesentlichen in dieselben Richtungen wirken, in dem Draht auf beiden Seiten der Zugrolle erzeugt werden, die an die Drehachse angrenzen, wenn das proximale Ende des Drahtes gezogen wird, und so, dass eine aus den Zugkräften, die auf die Drehachse der Zugrolle wirken, resultierende Kraft ein Drehmoment um die Schwenkachse in der Schließrichtung des zweiten Greifstücks erzeugt.
-
Wenn bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Zugkraft auf das proximale Ende des Drahtes ausgeübt wird, wird die Zugkraft auf die Zugrolle, um die der Draht gewickelt ist, und das zweite Greifstück übertragen, das die Zugrolle lagert; eine Komponente der Zugkraft in einer tangentialen Richtung um die Schwenkachse des zweiten Greifstücks wirkt in Form des Drehmoments in der Schließrichtung auf das zweite Greifstück, und auf diese Weise wird der erste Endbereich des zweiten Greifstücks gegen den ersten Endbereich des ersten Greifstücks gepresst. Dadurch ist es möglich, eine Greifkraft an einem Objekt zu erzeugen, das zwischen den ersten Endbereich des ersten Greifstücks und den ersten Endbereich des zweiten Greifstücks gefügt ist.
-
Wenn die Zugkraft auf das proximale Ende des Drahtes ausgeübt wird, dessen distales Ende befestigt ist, werden in diesem Fall Zugkräfte, die im Wesentlichen in dieselben Richtungen wirken, in dem Draht auf beiden Seiten angrenzend an die Drehachse der Zugrolle erzeugt, und die resultierende Kraft aus diesen beiden Zugkräften wirkt auf die Zugrolle. Mit anderen Worten, die Zugkraft, die auf das proximale Ende des Drahtes ausgeübt wird, wirkt auf die Zugrolle und das zweite Greifstück, nachdem sie etwa um das Zweifache verstärkt worden ist. Dadurch ist es möglich, die Greifkraft zu erhöhen. Da der Schwenkwinkel des zweiten Greifstücks in der Öffnungsrichtung im Hinblick auf das erste Greifstück nicht durch den Aufbau begrenzt ist, ist es darüber hinaus möglich, einen ausreichend großen Öffnungswinkel zwischen dem ersten Greifstück und dem zweiten Greifstück sicherzustellen.
-
In dem oben beschriebenen ersten Aspekt kann die Zugrolle durch das zweite Greifstück so gelagert werden, dass sie aufgrund der Zugkraft in dem Draht in eine Richtung beweglich ist, die einen Abstand zwischen einer geraden Linie, die durch die Drehachse verläuft und sich in die Richtung der resultierenden Kraft erstreckt, und der Schwenkachse vergrößert.
-
Da die Größe des durch die resultierende Kraft erzeugten Drehmoments proportional zu dem Abstand zwischen der geraden Linie, die durch die Drehachse der Zugrolle verläuft und sich in die Richtung der resultierenden Kraft erstreckt, und der Schwenkachse ist, wird dadurch durch Bewegen der Zugrolle in die Richtung, die diesen Abstand vergrößert, das Drehmoment in der Schließrichtung, das auf das zweite Greifstück wirkt, weiter verstärkt, und auf diese Weise ist es möglich, die Greifkraft weiter zu erhöhen.
-
Der oben beschriebene erste Aspekt kann mit einer Stellscheibe ausgestattet sein, die durch das erste Greifstück weiter auf der zweiten Endseite als die Zugrolle so gelagert wird, dass sie um eine Drehachse parallel zu der Schwenkachse drehbar ist, und die dadurch, dass sich der Draht von der Zugrolle aus, um die er gewickelt ist, zu der zweiten Endseite erstreckt, die Richtung des Drahtes ändert, der sich von der Zugrolle aus zu der zweiten Endseite in eine Richtung erstreckt, die einen Abstand zwischen einer geraden Linie, die durch die Drehachse der Zugrolle verläuft und sich in die Richtung der resultierenden Kraft erstreckt, und der Schwenkachse vergrößert.
-
Durch Einstellen der Richtung der resultierenden Kraft durch die Stellscheibe in die Richtung, die den Abstand zwischen der geraden Linie, die durch die Drehachse der Zugrolle verläuft und sich in die Richtung der resultierenden Kraft erstreckt, und der Schwenkachse vergrößert, wird dadurch das Drehmoment in der Schließrichtung, das auf das zweite Greifstück wirkt, weiter verstärkt, und auf diese Weise ist es möglich, die Greifkraft weiter zu erhöhen.
-
Der oben beschriebene erste Aspekt kann mit einer Stellscheibe ausgestattet sein, die durch das erste Greifstück weiter auf der zweiten Endseite als die Zugrolle so gelagert wird, dass sie um eine Drehachse parallel zu der Schwenkachse drehbar ist, und die dadurch, dass sich der Draht von der Zugrolle aus, um die er gewickelt ist, zu der zweiten Endseite erstreckt, die Richtung des Drahtes ändert, der sich von der Zugrolle aus zu der zweiten Endseite in eine Richtung erstreckt, die den Abstand zwischen der geraden Linie, die durch die Drehachse der Zugrolle verläuft und sich in die Richtung der resultierenden Kraft erstreckt, und der Schwenkachse vergrößert, wobei die folgenden relationalen Ausdrücke erfüllt sein können. Bei den folgenden relationalen Ausdrücken ist α der Abstand zwischen der Schwenkachse und der Drehachse der Stellscheibe, β ist der Abstand zwischen der Schwenkachse und der Drehachse der Zugrolle, γ ist der Abstand zwischen der Drehachse der Zugrolle und der Drehachse der Stellscheibe, und θ ist der Winkel, der gebildet wird durch die Strecke, die die Drehachse der Stellscheibe und die Drehachse der Zugrolle an einer Position verbindet, die am weitesten von der Schwenkachse entfernt ist, und die Richtung, in die die Zugrolle bewegt wird. α < β + γ θ > 90
-
Dadurch wird die Richtung, in die die Zugrolle bewegt wird, wenn der Draht gezogen wird, in einer konstanten Richtung stabilisiert, und auf diese Weise ist es möglich, eine große Greifkraft gleichbleibend zu erzeugen.
-
In dem oben beschriebenen ersten Aspekt kann die Zugrolle durch das zweite Greifstück so gelagert werden, dass sie in Richtung aus einem Kreis heraus, der durch die Drehachse der Zugrolle, wenn sich die Drehachse an einer Position befindet, die der Schwenkachse am nächsten ist, die Schwenkachse und die Drehachse der Stellscheibe verläuft, und in einen Kreis hinein beweglich ist, dessen Mitte die Drehachse der Stellscheibe ist und der durch die Drehachse der Zugrolle verläuft, wenn sich die Drehachse an einer Position befindet, die der Schwenkachse am nächsten ist.
-
Dadurch wird, wenn der Draht gezogen wird, die Zugrolle in die Richtung bewegt, die den Abstand zwischen der geraden Linie, die durch die Drehachse der Zugrolle verläuft und sich in die Richtung der resultierenden Kraft erstreckt, und der Schwenkachse vergrößert, wodurch das Drehmoment in der Schließrichtung, das auf das zweite Greifstück wirkt, weiter verstärkt wird, und auf diese Weise ist es möglich, die Greifkraft weiter zu erhöhen.
-
In dem oben beschriebenen ersten Aspekt kann der Draht einmal oder mehrmals so gewickelt sein, dass er die Zugrolle und die Stellscheibe umgibt.
-
Dadurch wird die Zugkraft, die auf das proximale Ende des Drahtes ausgeübt wird, weiter verstärkt und auf die Zugrolle und das zweite Greifstück übertragen, und auf diese Weise ist es möglich, das Drehmoment und die Greifkraft weiter zu erhöhen.
-
In dem oben beschriebenen ersten Aspekt kann die Stellscheibe durch das erste Greifstück so gelagert werden, dass sie aufgrund der Zugkräfte in dem Draht in Richtung in einen Kreis hinein, der durch die Drehachse der Stellscheibe, wenn sich die Drehachse an einer Position befindet, die von der Schwenkachse am weitesten entfernt ist, die Drehachse der Zugrolle und die Schwenkachse verläuft, und in einen Kreis hinein beweglich ist, dessen Mitte die Drehachse der Zugrolle ist und der durch die Drehachse der Stellscheibe verläuft.
-
Dadurch wird, wenn der Draht gezogen wird, die Stellscheibe in die Richtung bewegt, die den Abstand zwischen der geraden Linie, die durch die Drehachse der Zugrolle verläuft und sich in die Richtung der resultierenden Kraft erstreckt, und der Schwenkachse vergrößert, wodurch das Drehmoment in der Schließrichtung, das auf das zweite Greifstück wirkt, weiter verstärkt wird, und auf diese Weise ist es möglich, die Greifkraft weiter zu erhöhen.
-
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Greifvorrichtung, die mit einem beliebigen der oben beschriebenen Greifmechanismen und einem Antriebsbereich ausgestattet ist, der auf der zweiten Endseite des Greifmechanismus vorgesehen ist und der das proximale Ende des Drahtes zieht.
-
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bietet insofern einen Vorteil, als es möglich ist, die Greifkraft zu erhöhen und gleichzeitig einen ausreichend großen Öffnungswinkel für ein Paar Greifstücke sicherzustellen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine graphische Darstellung einer Gesamtgestaltung einer Greifvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist eine Längsschnittansicht eines distalen Endbereichs der Greifvorrichtung in 1, die einen Greifmechanismus im geschlossenen Zustand darstellt.
-
3 ist eine graphische Darstellung zum Erläutern der Kraft, die in einem Draht erzeugt wird, wenn eine Zugrolle an einer Position angeordnet ist, die der Schwenkachse am nächsten ist.
-
4 ist eine Längsschnittansicht des distalen Endbereichs der Greifvorrichtung in 1, die den Greifmechanismus im Greifzustand darstellt, und ist eine graphische Darstellung zum Erläutern der Kraft, die in dem Draht erzeugt wird, wenn die Zugrolle an einer Position angeordnet ist, die am weitesten von der Schwenkachse entfernt ist.
-
5 ist eine Längsschnittansicht, die eine Modifizierung des Greifmechanismus in 2 darstellt.
-
6 ist eine graphische Darstellung zum Erläutern relationaler Ausdrücke (1) und (2), die Positionsbeziehungen zwischen der Schwenkachse eines zweiten Greifstücks des Greifmechanismus in 5 und der Drehachse der Zugrolle und der Drehachse der Stellscheibe ausdrücken.
-
7 ist eine graphische Darstellung zum Erläutern der Richtung, in die die Zugrolle in dem Greifmechanismus in 5 gezogen wird.
-
8 ist eine Längsschnittansicht einer weiteren Modifizierung des Greifmechanismus in 2.
-
9 ist eine Längsschnittansicht einer weiteren Modifizierung des Greifmechanismus in 2.
-
10 ist eine graphische Darstellung zum Erläutern einer Bewegung einer Stellscheibe bei den Modifizierungen des Greifmechanismus in 8 und 9.
-
11 ist eine Längsschnittansicht des distalen Endbereichs der Greifvorrichtung, die ein Beispiel für einen Draht zum Öffnen der Greifstücke darstellt.
-
12 ist eine Längsschnittansicht des distalen Endbereichs der Greifvorrichtung, die ein weiteres Beispiel für den Draht zum Öffnen der Greifstücke darstellt.
-
Beschreibung einer Ausführungsform
-
Im Folgenden werden ein Greifmechanismus und eine mit dem Greifmechanismus ausgestattete Greifvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
-
Bei einer Greifvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform handelt es sich um ein medizinisches Instrument, das eine Funktion zum Greifen eines biologischen Gewebes wie eine Greifzange aufweist. Wie in 1 dargestellt, ist die Greifvorrichtung 1 mit einem länglichen Körperbereich 2, der in einen Körper eingeführt werden kann, einem Greifmechanismus 3, der an einem distalen Endbereich des Körperbereichs 2 vorgesehen ist, und einem Antriebsbereich 4 ausgestattet, der mit einem proximalen Ende des Körperbereichs 2 verbunden ist.
-
Wie in 2 dargestellt, ist der Greifmechanismus 3 mit einem ersten Greifstück 5, einem zweiten Greifstück 6, das schwenkbar mit dem ersten Greifstück 5 verbunden ist, einer Zugrolle 7, die durch das zweite Greifstück 6 gelagert wird, und einem Draht 8 ausgestattet, der über die Zugrolle 7 eine Greifkraft in dem zweiten Greifstück 6 erzeugt. 2 stellt einen geschlossenen Zustand dar, in dem das erste Greifstück 5 und das zweite Greifstück 6 geschlossen sind und der Draht 8 nicht durch den Antriebsbereich 4 gezogen wird.
-
Das erste Greifstück 5 ist integral mit einer zylindrischen Umhüllung ausgebildet, die die Haupteinheit des Körperbereichs 2 bildet.
-
Das erste Greifstück 5 weist eine erste Greiffläche 5a an dessen distaler Endseite auf, und das zweite Greifstück 6 weist eine zweite Greiffläche 6a an dessen distaler Endseite auf. Das erste Greifstück 5 und das zweite Greifstück 6 sind jeweils in Richtungen entlang der Längsachse des Körperbereichs 2 angeordnet und sind so nebeneinander angeordnet, dass die Greifflächen 5a und 6a einander zugewandt sind. Im Folgenden wird die Richtung, in der das erste Greifstück 5 und das zweite Greifstück 6 angeordnet sind, als Richtung von oben nach unten definiert, die Seite des ersten Greifstücks 5 wird als untere Seite definiert, und die Seite des zweiten Greifstücks 6 wird als obere Seite definiert.
-
Das zweite Greifstück 6 ist weiter auf der proximalen Endseite als die erste Greiffläche 5a und die zweite Greiffläche 6a mithilfe eines Gelenks so mit dem ersten Greifstück 5 verbunden, dass es um eine Schwenkachse A1 schwenkbar ist, die orthogonal zu der Richtung von oben nach unten und zu der Längsachse des Körperbereichs 2 ist. Wenn das zweite Greifstück 6 um die Schwenkachse A1 geschwenkt wird, werden distale Endseiten des ersten Greifstücks 5 und des zweiten Greifstücks 6 geöffnet und geschlossen.
-
Die Zugrolle 7 weist eine Achse 9 auf, die koaxial zu einer Drehachse A2 der Zugrolle 7 ausgebildet ist. Das zweite Greifstück 6 weist einen Schlitz 10 auf, der so ausgebildet ist, dass er eine Tiefe in einer Richtung parallel zu der Schwenkachse A1 aufweist und sich im Wesentlichen radial zu der proximalen Endseite und der unteren Seite im Hinblick auf die Schwenkachse A1 erstreckt. Die Achse 9 wird in den Schlitz 10 eingesetzt, wodurch die Zugrolle 7 durch das zweite Greifstück 6 so gelagert wird, dass sie um die Drehachse A2 drehbar ist, die sich parallel zu der Schwenkachse A1 erstreckt, und dass sie entlang der Längsrichtung des Schlitzes 10 in einer Richtung, die sich der Schwenkachse A1 annähert, sowie in einer Richtung beweglich ist, die sich davon entfernt. Hier ist der Schlitz 10 näher an der proximalen Endseite und der unteren Seite als die Schwenkachse A1 ausgebildet.
-
Der Draht 8 verläuft durch das Innere des Körperbereichs 2 in der Längsrichtung, wobei dessen distaler Endbereich etwa zur Hälfte um eine äußere Umfangsfläche auf der distalen Endseite der Zugrolle 7 gewickelt ist. Das distale Ende des Drahtes 8 ist weiter auf der proximalen Endseite als die Zugrolle 7 an dem Körperbereich 2 befestigt, und das proximale Ende des Drahtes 8 ist mit dem Antriebsbereich 4 verbunden. Darüber hinaus sind ein Abschnitt des Drahtes 8, der sich von dem unteren Ende der Zugrolle 7 zu der proximalen Endseite erstreckt, und ein Abschnitt des Drahtes 8, der sich von dem oberen Ende der Zugrolle 7 zu der proximalen Endseite erstreckt, so angeordnet, dass sie im Wesentlichen parallel zueinander sind.
-
Der Antriebsbereich 4 weist einen (nicht dargestellten) Motor auf, mit dem das proximale Ende des Drahtes 8 verbunden ist, und zieht den Draht 8 durch Betreiben des Motors so zu der proximalen Endseite, dass eine Zugkraft in dem Draht 8 erzeugt wird.
-
Als Nächstes wird im Folgenden der Einsatz des auf diese Weise gestalteten Greifmechanismus 3 und der Greifvorrichtung 1 beschrieben.
-
Bei der Greifvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform wirkt ein Drehmoment M' um die Schwenkachse A1 in der Schließrichtung auf das zweite Greifstück 6, wenn der Draht 8 durch Betreiben des Antriebsbereichs 4 zu der proximalen Endseite gezogen wird, wie in 4 dargestellt, und auf diese Weise wird das zweite Greifstück 6 aufgrund des Drehmoments M' gegen das erste Greifstück 5 gepresst. Dadurch ist es möglich, eine Greifkraft zu erzeugen, die ein (nicht dargestelltes) biologisches Gewebe greift, das zwischen die erste Greiffläche 5a und die zweite Greiffläche 6a gefügt ist.
-
Genauer gesagt, wenn das proximale Ende des Drahtes 8 mithilfe des Antriebsbereichs 4 gezogen wird, wie in 3 dargestellt, werden Zugkräfte f1 und f2, die im Wesentlichen in dieselben Richtungen zu der proximalen Endseite in Größen, die im Wesentlichen mit der Zugkraft übereinstimmen, die der Antriebsbereich 4 auf den Draht 8 an dessen proximalen Ende ausübt, in dem Draht 8 sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Seite der Zugrolle 7 erzeugt. Die Zugrolle 7 wird durch eine aus der Zugkraft f1 und der Zugkraft f2 resultierende Kraft F = f1 + f2 zu der proximalen Endseite gezogen und wird in die Richtung weg von der Schwenkachse A1 von der Position des Schlitzes 10, die sich am weitesten auf der distalen Endseite befindet, zu der Position des Schlitzes 10 bewegt, die sich am weitesten auf der proximalen Endseite befindet.
-
In dem Zustand, in dem die Zugrolle 7 am weitesten zu der proximalen Endseite des Schlitzes 10 bewegt worden ist, wie in 4 dargestellt, werden Zugkräfte f1' und f2', die im Wesentlichen in dieselben Richtungen zu der proximalen Endseite wirken, in dem Draht 8 sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Seite der Zugrolle 7 erzeugt, eine aus der Zugkraft f1' und der Zugkraft f2' resultierende Kraft F' = f1' + f2' wirkt auf die Zugrolle 7, und darüber hinaus wirkt die resultierende Kraft F' auch auf das zweite Greifstück 6, das die Zugrolle 7 lagert. Hier weist die resultierende Kraft F', die auf die Drehachse A2 der Zugrolle 7 wirkt, die im Hinblick auf die Schwenkachse A1 auf der unteren Seite positioniert ist, eine Richtung auf, die eine Strecke S1 schneidet, die die Schwenkachse A1 und die Drehachse A2 verbindet. Daher erzeugt die resultierende Kraft F' eine Komponente in der tangentialen Richtung um die Schwenkachse A1, das heißt, das Drehmoment M', das das zweite Greifstück 6 in der Schließrichtung um die Schwenkachse A1 schwenken lässt.
-
Wie oben beschrieben worden ist, bildet die Zugrolle 7 bei dieser Ausführungsform eine bewegliche Rolle, die das zweite Greifstück 6 zu der proximalen Endseite zieht und die Zugkraft, die von dem Antriebsbereich 4 auf den Draht 8 ausgeübt wird, durch Verstärken der Zugkraft um etwa das Zweifache auf das zweite Greifstück 6 überträgt. Dadurch besteht im Vergleich mit einer Ausführung, bei der das zweite Greifstück 6 mithilfe eines einzelnen Drahtes 8 gezogen wird, der gerade in der Richtung entlang der Längsachse des Körperbereichs 2 angeordnet ist, insofern ein Vorteil, als es möglich ist, das erzeugte Drehmoment M' etwa zu verdoppeln, wodurch ermöglicht wird, die Greifkräfte, die durch die Greifstücke 5 und 6 ausgeübt werden, etwa um das Zweifache zu erhöhen.
-
Des Weiteren wird die Größe des Drehmoments M', das durch die resultierende Kraft F' erzeugt wird, durch die geometrische Beziehung zwischen der Schwenkachse A1 und der resultierenden Kraft F bestimmt und ist proportional zu einem Abstand D' zwischen einer geraden Linie, die durch die Drehachse A2 der Zugrolle 7 verläuft und sich in die Richtung der resultierenden Kraft F' erstreckt, und der Schwenkachse A1. In dem Greifzustand, wenn die Zugrolle 7 in dem Schlitz 10 von der distalen Endseite zu der proximalen Endseite gezogen wird, wird der Abstand D' im Vergleich mit einem Abstand D im geschlossenen Zustand vergrößert. Dadurch wird ein größeres Drehmoment M' erzielt, und folglich besteht insofern ein Vorteil, als es möglich ist, die Greifkraft weiter zu erhöhen.
-
Da der Schwenkbereich des zweiten Greifstücks 6 in der Öffnungsrichtung nicht durch den Aufbau durch die Zugrolle 7 und den Draht 8 begrenzt ist, besteht außerdem insofern ein Vorteil, als es möglich ist, einen ausreichend großen Öffnungswinkel zwischen dem ersten Greifstück 5 und dem zweiten Greifstück 6 sicherzustellen.
-
Bei dieser Ausführungsform kann, wenngleich die Zugrolle 7 durch das zweite Greifstück 6 so gelagert wird, dass es in die Richtung beweglich ist, die den Abstand D vergrößert, die Zugrolle 7 alternativ durch das zweite Greifstück 6 so gelagert werden, dass sie an derselben Position drehbar ist, ohne bewegt zu werden.
-
Dadurch kann die Zugkraft, die aufgrund der Antriebskraft auf den Draht 8 ausgeübt wird, ebenfalls um etwa das Zweifache durch die Zugrolle 7 verstärkt werden, und auf diese Weise können das Drehmoment und die Greifkraft erhöht werden, die auf das zweite Greifstück 6 wirken.
-
Bei dieser Ausführungsform kann, wie in 5 dargestellt, der Greifmechanismus 3 ferner mit einer Stellscheibe 11 ausgestattet sein, die auf der proximalen Endseite der Zugrolle 7 so vorgesehen wird, dass sie um eine Drehachse A3 parallel zu der Drehachse A2 drehbar ist, und die die Richtung des Drahtes 8 einstellt, der sich von dem oberen Ende der Zugrolle 7 zu der proximalen Endseite erstreckt. Die Stellscheibe 11 ist dazu vorgesehen, die Richtung der resultierenden Kraft F' in eine Richtung zu ändern, die den Abstand D' vergrößert, das heißt, eine Richtung, die das Drehmoment M' erhöht. Dadurch ist es möglich, das Drehmoment M', das erzeugt wird, wenn der Draht 8 gezogen wird, durch dieselbe Zugkraft weiter zu erhöhen.
-
Im Besonderen ist die Stellscheibe 11 weiter auf der oberen Seite als die Zugrolle 7 vorgesehen, so dass ein Winkel, der durch die Strecke S1 zwischen der Schwenkachse A1 und der Drehachse A2 und eine Strecke S2 zwischen der Drehachse A2 und der Drehachse A3 gebildet wird, 90° angenähert wird und sich der Draht 8 von dem oberen Ende der Zugrolle 7 über die Stellscheibe 11 zu der proximalen Endseite erstreckt. Dadurch nähert sich ein Winkel, der durch einen Abschnitt des Drahtes 8 zwischen dem oberen Ende der Zugrolle 7 und dem oberen Ende der Stellscheibe 11 und die Strecke S1 gebildet wird, weiter an 90° an, wodurch der Abstand D' vergrößert wird.
-
Wie in 6 dargestellt, erfüllen die Positionsbeziehungen zwischen der Schwenkachse A1, der Drehachse A2 und der Drehachse A3 in dem Greifmechanismus 3 in 5 die folgenden relationalen Ausdrücke (1) und (2), wenn das erste Greifstück 5 und das zweite Greifstück 6 so angeordnet sind, dass sie geschlossen sind. Ferner erfüllen die Richtung, in die die Zugrolle 7 durch die resultierende Kraft F bewegt wird, und die Positionen der Drehachsen A2 und A3 den folgenden relationalen Ausdruck (2). Durch Erfüllen der relationalen Ausdrücke (1) und (2) ist es möglich, die Zugrolle 7 zuverlässig in dem Schlitz 10 in die Richtung weg von der Schwenkachse A1 zu bewegen, wenn der Draht 8 gezogen wird, und auf diese Weise ist es möglich, eine große Greifkraft gleichbleibend auszuüben. In den relationalen Ausdrücken (1) und (2) ist α der Abstand zwischen der Schwenkachse A1 und der Drehachse A3 der Stellscheibe 11, β ist der Abstand zwischen der Schwenkachse A1 und der Drehachse A2 der Zugrolle 7, und γ ist der Abstand zwischen der Drehachse A2 der Zugrolle 7 und der Drehachse A3 der Stellscheibe 11. In dem relationalen Ausdruck (2) ist θ der Winkel, der durch die Längsrichtung des Schlitzes 10, bei der es sich um die Richtung handelt, in die die Zugrolle 7 bewegt wird, und die Strecke gebildet wird, die die Drehachse A2 der Zugrolle 7 an einer Position, die am weitesten von der Schwenkachse A1 entfernt ist, und die Drehachse A3 verbindet. α < β + γ (1) θ > 90 (2)
-
Wenn α = β + γ gilt, sind die Schwenkachse A1, die Drehachse A2 und die Drehachse A3 auf derselben geraden Linie positioniert. Bei dieser Anordnung ist es schwierig, mithilfe der Stellscheibe 11 die Richtung der resultierenden Kraft F' in die Richtung zu ändern, die das Drehmoment M' erhöht.
-
Wenn θ = 90 gilt, wird die Zugrolle 7 nicht in dem Schlitz 10 bewegt. Daher wird das Drehmoment M' nicht erhöht. Wenn θ < 90 gilt, wird die Zugrolle 7 so entlang des Schlitzes 10 bewegt, dass sie sich der Schwenkachse A1 annähert. Daher wird das Drehmoment M' verkleinert.
-
Des Weiteren ist bei dem Greifmechanismus 3 in 5 der Schlitz 10 so gebildet, dass die Zugrolle 7 aus einem ersten Kreis C1 heraus und in einen zweiten Kreis C2 hinein bewegt wird, wie in 7 dargestellt, wenn der Draht 8 gezogen wird. Bei dem ersten Kreis C1 handelt es sich um einen Kreis, der durch die Schwenkachse A1, die Drehachse A2 der Zugrolle 7, wenn sich die Drehachse A2 an der Position befindet, die der Schwenkachse A1 am nächsten ist, und die Drehachse A3 der Stellscheibe 11 verläuft. Bei dem zweiten Kreis C2 handelt es sich um einen Kreis, dessen Mitte die Drehachse A3 der Stellscheibe 11 ist und der durch die Drehachse A2 der Zugrolle 7 verläuft, wenn sich die Drehachse A2 an der Position befindet, die der Schwenkachse A1 am nächsten ist. Hier ist die Position der Drehachse A2 eine Position, wenn das erste Greifstück 5 und das zweite Greifstück 6 so angeordnet sind, dass sie geschlossen sind.
-
Dadurch wird, wenn der Draht 8 gezogen wird, die Zugrolle 7 in die Richtung bewegt, die den Abstand D, das heißt, das Drehmoment M, vergrößert, und auf diese Weise ist es möglich, die Greifkraft zu erhöhen.
-
Bei dieser Ausführungsform kann, wenngleich der Draht 8 nur etwa zur Hälfte um die Zugrolle 7 gewickelt ist, der Draht 8 alternativ, wie in 8 und 9 dargestellt, einmal oder mehrmals so um die Zugrolle 7 und die Stellscheibe 11 gewickelt werden, dass er die Zugrolle 7 und die Stellscheibe 11 umgibt.
-
Die Größe der Zugkraft, die auf das zweite Greifstück 6 wirkt, wird mit einer Erhöhung der ersichtlichen Anzahl von Drähten 8 erhöht, die indirekt über die Zugrolle 7 oder direkt mit dem zweiten Greifstück 6 verbunden sind. Daher ist es durch Erhöhen der Anzahl von Malen, mit der der Draht 8 zwischen der Zugrolle 7 und der Stellscheibe 11 gewickelt wird, möglich, die Greifkraft durch weiteres Verstärken der Zugkraft und des Drehmoments M', die auf das zweite Greifstück 6 wirken, weiter zu erhöhen.
-
Wie in 8 dargestellt, wird zum Beispiel, wenn das distale Ende des Drahtes 8 an dem zweiten Greifstück 6 befestigt wird und der distale Endabschnitt des Drahtes 8 eineinhalbmal um die Zugrolle 7 und die Stellscheibe 11 gewickelt wird, ein Drehmoment erzielt, das etwa 1,5 Mal größer als im Fall von 5 ist. Wie in 9 dargestellt, wird, wenn das distale Ende des Drahtes 8 an dem Körperbereich 2 befestigt wird und der distale Endabschnitt des Drahtes 8 etwa zweimal um die Zugrolle 7 und die Stellscheibe 11 gewickelt wird, ein Drehmoment erzielt, das etwa doppelt so groß wie im Fall von 5 ist.
-
Bei dem Greifmechanismus 3 in 8 und 9 kann, wie in 10 dargestellt, die Stellscheibe 11 so vorgesehen sein, dass sie aufgrund der Zugkraft in dem Draht 8, wenn der Draht 8 gezogen wird, in die Richtung beweglich ist, die sich der Schwenkachse A1 annähert. In 10 ist der Draht 8 aus der Darstellung weggelassen.
-
In diesem Fall ist ein Schlitz 14, der die Drehachse A3 der Stellscheibe 11 führt, so in dem ersten Greifstück 5 gebildet, dass die Stellscheibe 11 in einen dritten Kreis C3 hinein und in einen vierten Kreis C4 hinein bewegt wird, wenn der Draht 8 gezogen wird. Bei dem dritten Kreis C3 handelt es sich um einen Kreis, der durch die Schwenkachse A1, die Drehachse A2 der Zugrolle 7, wenn sich die Drehachse A2 an der Position befindet, die am weitesten von der Schwenkachse A1 entfernt ist, und die Drehachse A3 der Stellscheibe 11 verläuft, wenn sich die Drehachse A3 an der Position befindet, die von der Schwenkachse A1 am weitesten entfernt ist. Bei dem vierten Kreis C4 handelt es sich um einen Kreis, dessen Mitte die Drehachse A2 der Zugrolle 7 ist, wenn sich die Drehachse A2 an der Position befindet, die am weitesten von der Schwenkachse A1 entfernt ist, und der durch die Drehachse A3 der Stellscheibe 11 verläuft, wenn sich die Drehachse A3 an der Position befindet, die von der Schwenkachse A1 am weitesten entfernt ist. Hier ist die Position der Drehachse A2 eine Position, wenn das erste Greifstück 5 und das zweite Greifstück 6 so angeordnet sind, dass sie geschlossen sind.
-
Dadurch wird, wenn der Draht 8 gezogen wird, die Stellscheibe 11 in eine Richtung bewegt, die den Winkel, der durch die Strecke S1 und die Strecke S2 gebildet wird, 90° annähert, und auf diese Weise werden der Abstand D' und das Drehmoment M' weiter vergrößert. Dadurch ist es möglich, die Greifkraft weiter zu erhöhen.
-
Wenngleich nur der Mechanismus zum Erzeugen der Greifkraft beschrieben worden ist, kann bei dieser Ausführungsform ein beliebiger Mechanismus zum Schwenken des zweiten Greifstücks 6 in die Öffnungsrichtung in dem Schwenkmechanismus vorgesehen sein.
-
Wie in 11 dargestellt, kann zum Beispiel ein weiterer Draht 12 vorgesehen sein, dessen distales Ende weiter auf der oberen Seite und der distalen Endseite als die Schwenkachse A1 an dem zweiten Greifstück 6 befestigt wird und der sich im Wesentlichen gerade in die Richtung entlang der Längsachse des Körperbereichs 2 erstreckt. Es ist möglich, durch Ziehen des proximalen Endes des anderen Drahtes 12 ein Drehmoment in der Öffnungsrichtung auf das zweite Greifstück 6 wirken zu lassen. Wie in 12 dargestellt, kann alternativ der andere Draht 12, dessen distales Ende an dem ersten Greifstück 5 befestigt ist, so platziert werden, dass er die proximale Endseite erreicht, indem er durch das Innere einer in dem zweiten Greifstück 6 gebildeten, bogenförmigen Nut 13 verläuft, in deren Mitte sich die Schwenkachse A1 befindet, so dass das Drehmoment in der Öffnungsrichtung verstärkt wird. In 11 und 12 ist der Draht 8 aus der Darstellung weggelassen.
-
Alternativ kann anstelle des Drahtes 12 ein (nicht dargestelltes) elastisches Element wie zum Beispiel eine Feder eingesetzt werden, das das zweite Greifstück 6 in der Schließrichtung vorspannt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Greifvorrichtung
- 3
- Greifmechanismus
- 4
- Antriebsbereich
- 5
- erstes Greifstück
- 6
- zweites Greifstück
- 7
- Zugrolle
- 8
- Draht
- 11
- Stellscheibe
- A1
- Schwenkachse
- A2, A3
- Drehachse
