JP2006281403A - Gripping device - Google Patents

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gripping
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Takeshi Maeda
剛 前田
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Toki Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gripping device which uses an actuator utilizing a shape memory alloy capable of greatly reducing the size and the weight of the gripping device, and has a furthermore long life, and can grip a very brittle object, and can be simply manufactured. <P>SOLUTION: The gripping device comprises a first driving section for contracting shape memory alloy wires 101 by heating them by supplying an electric current, a second driving section driven by an elastic means 103, an elastic force adjusting mechanism 106 for adjusting the elastic force of the elastic means 103, and a slider which is moved by being connected to the first and second driving sections. In this case, the elastic force caused by the elastic means 103 is applied in the direction for gripping the object, and the shape restoring forces caused by the shape memory alloy wires 101 are applied in the direction for releasing the object. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、対象物を把持する把持機構に関する。 The present invention relates to a gripping mechanism that grips an object.

従来より、マニピュレータ等の用途において様々な把持機構が用いられており。例えば空気圧シリンダを用いた空気圧グリッパ等が知られている。また、形状記憶合金の形状回復力を用いたアクチュエータが知られており、本出願人は形状記憶合金を用いた把持装置を提案した(特許文献1参照)。
特開2004ー283949
Conventionally, various gripping mechanisms have been used in applications such as manipulators. For example, a pneumatic gripper using a pneumatic cylinder is known. In addition, an actuator using the shape recovery force of a shape memory alloy is known, and the present applicant has proposed a gripping device using a shape memory alloy (see Patent Document 1).
JP 2004-283949 A

しかしながら、従来の形状記憶合金による把持機構では、空圧グリッパ等と比べて大幅な小型・軽量化を達成することが可能であるが、把持力を自在に調整することはできず、対象物を把持する際に形状記憶合金線へかかる負荷による劣化等の問題があった。本発明はこのような課題に鑑みてなされたものである。また、本発明の別の目的は、製造が容易な把持装置を得ることである。
However, the conventional shape memory alloy gripping mechanism can achieve a significant reduction in size and weight compared to pneumatic grippers, etc., but the gripping force cannot be freely adjusted, There are problems such as deterioration due to a load applied to the shape memory alloy wire when gripping. The present invention has been made in view of such problems. Another object of the present invention is to obtain a gripping device that is easy to manufacture.

本発明の把持装置は、
対象物を把持する2本のアームと、
形状記憶合金線を通電加熱によって収縮させる第一の駆動部と、
弾性手段による第二の駆動部と、
前記弾性手段の弾性力を調整する弾性力調整機構と、
前記第一および第二の駆動部に接続され動作するスライダと、
前記スライダの動作を前記2本のアームを開閉動作させるよう伝達するリンク機構と、
を備え、
前記弾性手段による弾性力は対象物を把持する方向に作用し、
前記形状記憶合金による形状回復力は対象物を開放する方向に作用する
ことを特徴とする把持装置である。
The gripping device of the present invention is
Two arms for gripping the object;
A first drive unit for contracting the shape memory alloy wire by energization heating;
A second drive by elastic means;
An elastic force adjusting mechanism for adjusting the elastic force of the elastic means;
A slider connected to and operating on the first and second drive units;
A link mechanism for transmitting the movement of the slider to open and close the two arms;
With
The elastic force by the elastic means acts in the direction of gripping the object,
The shape recovery force by the shape memory alloy is a gripping device that acts in a direction to open the object.

駆動源として形状記憶合金を用いることにより、装置の小型・軽量化、静音動作といった優れた特徴を有している。形状記憶合金は磁場の発生も非常に小さく、化学的にも安定で熱・薬品にも強いため煮沸消毒などの滅菌処理も可能であり、医療装置等の用途にも利用可能である。
これら形状記憶合金のアクチュエータの持つ優れた効果に加えて、本発明の把持装置によれば、リンク機構を介して形状記憶合金線の収縮力がアームを開放方向に動作させ、弾性手段による弾性力がアームを把持方向に動作させるように構成され、把持力を弾性力調整機構により自在に変化させることができ、さらに対象物が大きいなどして予定外の抵抗がアーム部にかかる際には、弾性手段が緩衝機構として作用し、余分な力を吸収し対象物への負荷を低減することができる。アームに弾性部を設けてもよく、これによって第二の緩衝機構として余分な力を逃がし、より安全性の高い把持装置を構成することができる。形状記憶合金線の通電加熱時の応答速度および動作開始時から大きな力が取り出せるという特徴より、対象物を迅速に開放することを可能としている。
さらに、リンク機構を用いていることにより把持位置が正確に定められている。
また、モータやシリンダなどを用いる必要の無い簡易な構成であり作製を容易にすることができる。
By using a shape memory alloy as a drive source, the device has excellent characteristics such as downsizing and weight reduction and silent operation. Shape memory alloys generate very little magnetic field, are chemically stable and resistant to heat and chemicals, and therefore can be sterilized by boiling sterilization and can be used for medical devices.
In addition to the excellent effects of these shape memory alloy actuators, according to the gripping device of the present invention, the contraction force of the shape memory alloy wire moves the arm in the opening direction via the link mechanism, and the elastic force by the elastic means. Is configured to move the arm in the gripping direction, the gripping force can be freely changed by the elastic force adjustment mechanism, and when an unscheduled resistance is applied to the arm part due to a large object, for example, The elastic means acts as a buffer mechanism, can absorb extra force and reduce the load on the object. The arm may be provided with an elastic portion, so that extra force can be released as the second buffer mechanism, and a more secure gripping device can be configured. Due to the response speed at the time of energization heating of the shape memory alloy wire and the feature that a large force can be taken out from the start of the operation, the object can be quickly opened.
Furthermore, the grip position is accurately determined by using the link mechanism.
Further, it is a simple configuration that does not require the use of a motor, a cylinder, or the like, and can be easily manufactured.

以下、本発明の把持装置を図を用いて説明する。
Hereinafter, the gripping device of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施例では、形状記憶合金線が形状回復力を発生していない状態ではアームが閉じた状態である把持装置である。
以下、形状記憶合金線が形状回復力を発生していない状態を通常状態と呼び、形状回復力が発生している状態を形状回復時と呼ぶ。
図1は本実施例の通常状態の構造を示す。
把持装置100は、一対のアーム101と、形状記憶合金線102と、圧縮コイルバネ103と、スライダ104と、リンク機構105と、長さ調整機構106を有する。アーム101はリンク機構105を介してスライダ104に接続されている。
In the present embodiment, the gripping device is in a state where the arm is closed when the shape memory alloy wire does not generate the shape recovery force.
Hereinafter, a state in which the shape memory alloy wire does not generate shape recovery force is referred to as a normal state, and a state in which shape recovery force is generated is referred to as shape recovery time.
FIG. 1 shows the structure of the present embodiment in the normal state.
The gripping device 100 includes a pair of arms 101, a shape memory alloy wire 102, a compression coil spring 103, a slider 104, a link mechanism 105, and a length adjustment mechanism 106. The arm 101 is connected to the slider 104 via the link mechanism 105.

また、図2はリンク機構105の構造を示す概略図である。
スライダ201と、スライダに設けられたガイド溝202、アーム203、アーム上端に設けられガイド溝に係合されるガイドピン204、アームが回動可能に取り付けられた支軸205とを有している。
スライダ201が支軸205に対して接近・離間することにより、ガイドピン204がガイド溝202での係合位置を変化させ、一対のアーム203は支軸205を中心とした回動動作を行うことができる。また、ガイド溝202の形状によってスライダの動作方向に対するアームの開閉方向を決めることができる。本実施例では、支軸205に接近する際にアームが閉状態に設定されている。
この構造によりアーム101はスライダ104の動作により開閉動作を行うようにされており、通常時においてはアーム101は閉じた状態となっている。
FIG. 2 is a schematic view showing the structure of the link mechanism 105.
The slider 201 includes a guide groove 202 provided on the slider, an arm 203, a guide pin 204 provided at an upper end of the arm and engaged with the guide groove, and a support shaft 205 on which the arm is rotatably attached. .
When the slider 201 approaches and separates from the support shaft 205, the guide pin 204 changes the engagement position in the guide groove 202, and the pair of arms 203 perform a rotation operation around the support shaft 205. Can do. The shape of the guide groove 202 can determine the opening / closing direction of the arm with respect to the moving direction of the slider. In this embodiment, the arm is set to the closed state when approaching the support shaft 205.
With this structure, the arm 101 is opened and closed by the operation of the slider 104, and the arm 101 is normally closed.

図3は本実施例の形状回復時の構造を示す。
形状記憶合金線102が通電加熱により収縮することにより、スライダ104が支軸に対して離間方向に移動し、リンク機構105を介してアーム101が開状態となり、通電加熱が解除されるとスライダ104が支軸に対し接近方向に移動し、リンク機構105を介してアーム101が閉状態となる。
FIG. 3 shows the structure at the time of shape recovery of this embodiment.
When the shape memory alloy wire 102 contracts due to energization heating, the slider 104 moves in a direction away from the support shaft, the arm 101 is opened via the link mechanism 105, and when the energization heating is released, the slider 104 is released. Moves in the approaching direction with respect to the support shaft, and the arm 101 is closed via the link mechanism 105.

この構成をとることにより、形状記憶合金線102を通電加熱することでアーム101を開状態とし、
通電加熱を解除するとアーム101が閉状態となり、対象物を把持するよう動作する。
把持力は弾性力によって与えられるため、圧縮コイルバネ103に取り付けられた長さ調整機構106により、圧縮コイルバネ103の長さを調節することにより把持力を自在に調整することが可能となっている。
対象物にかかる余分な負荷がかかる際には、アーム101・リンク機構105を通して圧縮コイルバネ103に伝達され、負荷を吸収している。
なお、形状記憶合金線102に用いる形状記憶合金を二方向性形状記憶合金線を用いることにより迅速な応答速度を実現し、さらに形状記憶合金線にかかる負荷を軽減することが可能となっている。
By adopting this configuration, the arm 101 is opened by energizing and heating the shape memory alloy wire 102,
When the energization heating is released, the arm 101 is closed and operates to grip the object.
Since the gripping force is given by an elastic force, the gripping force can be freely adjusted by adjusting the length of the compression coil spring 103 by the length adjusting mechanism 106 attached to the compression coil spring 103.
When an extra load is applied to the object, the load is transmitted to the compression coil spring 103 through the arm 101 and the link mechanism 105 to absorb the load.
In addition, it is possible to realize a quick response speed by using a bi-directional shape memory alloy wire as the shape memory alloy used for the shape memory alloy wire 102 and further reduce the load applied to the shape memory alloy wire. .

本実施例では通常状態でアームが開いた状態である把持装置である。
図4は本実施例の通常状態の構造を示す。
把持装置100は、一対のアーム101と、形状記憶合金線102と、圧縮コイルバネ103と、スライダ104と、リンク機構105’と、長さ調整機構106を有する。アーム101はリンク機構105’を介してスライダ104に接続されている。
図5はリンク機構105’を示す図である。
実施例1のリンク機構105とはガイド溝の形状が異なっており、スライダ104が支軸に接近する際にアームが開くように設けられている。
よってスライダ104が圧縮コイルバネの弾性力が与えられることにより、アーム101が開かれるように動作を行い、形状記憶合金の形状回復力によりアーム101は閉じるように動作する。
In this embodiment, the gripping device is in a state where the arm is open in a normal state.
FIG. 4 shows the structure of the present embodiment in the normal state.
The gripping device 100 includes a pair of arms 101, a shape memory alloy wire 102, a compression coil spring 103, a slider 104, a link mechanism 105 ′, and a length adjustment mechanism 106. The arm 101 is connected to the slider 104 via a link mechanism 105 ′.
FIG. 5 shows the link mechanism 105 ′.
The shape of the guide groove is different from that of the link mechanism 105 of the first embodiment, and the arm is opened when the slider 104 approaches the support shaft.
Therefore, the slider 104 is operated so as to open the arm 101 when the elastic force of the compression coil spring is applied, and the arm 101 is closed by the shape recovery force of the shape memory alloy.

本実施例による把持装置は特に、リング状の対象物を把持する装置である。
始めに形状記憶合金線102が通電加熱されることにより閉状態とされたアーム101がリング体の内側に挿入される。
その後、形状記憶合金線102の通電加熱が解除されると圧縮コイルバネ103の弾性力によりアーム101が開状態となり、リング体の内側がアーム101により把持される。
この機構によれば、リング状の対象物、例えばディスクの把持機構として用いることができる。
In particular, the gripping device according to the present embodiment is a device that grips a ring-shaped object.
First, the arm 101 that has been closed by energizing and heating the shape memory alloy wire 102 is inserted into the ring body.
Thereafter, when the energization heating of the shape memory alloy wire 102 is released, the arm 101 is opened by the elastic force of the compression coil spring 103, and the inside of the ring body is gripped by the arm 101.
According to this mechanism, it can be used as a gripping mechanism for a ring-shaped object, for example, a disc.

本実施例は第一の実施例と同様、通常状態でアームが閉じた状態となる把持装置となっており、アームに弾性部分を設けた事を特徴としている。
対象物が大きい等、想定外の負荷がかかる際に圧縮コイルバネが負荷を吸収することに加え、アームに設けられた弾性部分が吸収することにより、脆性の高い物体を把持する際には対象物にかかる負荷を軽減することができる。

なお、本実施例は例示であり、他の構成を用いて、本発明をなしてもよい。
Similar to the first embodiment, this embodiment is a gripping device in which the arm is closed in a normal state, and is characterized in that an elastic portion is provided on the arm.
When an unexpected load such as a large object is applied, the compression coil spring absorbs the load, and the elastic part provided on the arm absorbs the object to grip a highly brittle object. Can reduce the load.

In addition, a present Example is an illustration and you may make this invention using another structure.

把持力を自在に変更できることにより、脆性の高い対象物の把持をより安全に行うことができ、簡易な構造で容易に作製することが可能な把持装置。
A gripping apparatus that can easily change a gripping force, can grip a highly brittle object more safely, and can be easily manufactured with a simple structure.

実施例1の把持装置の閉状態を示す図The figure which shows the closed state of the holding | gripping apparatus of Example 1. 実施例1におけるリンク機構を示す図The figure which shows the link mechanism in Example 1. FIG. 実施例1の把持装置の開状態を示す図The figure which shows the open state of the holding | gripping apparatus of Example 1. 実施例2の把持装置の開状態を示す図The figure which shows the open state of the holding | gripping apparatus of Example 2. 実施例2におけるリンク機構を示す図The figure which shows the link mechanism in Example 2.

符号の説明Explanation of symbols

100 把持装置
101 アーム
102 形状記憶合金線
103 圧縮コイルバネ
104 スライダ
105 リンク機構
106 長さ調整機構
201 スライダ
202 ガイド溝
203 アーム
204 ガイドピン
205 支軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Grasping apparatus 101 Arm 102 Shape memory alloy wire 103 Compression coil spring 104 Slider 105 Link mechanism 106 Length adjustment mechanism 201 Slider 202 Guide groove 203 Arm 204 Guide pin 205 Support shaft

Claims (6)

対象物を把持する2本のアームと、
形状記憶合金線の形状回復力による第一の駆動部と、
弾性手段の弾性力による第二の駆動部と、
前記弾性手段の弾性力を調整する弾性力調整機構と、
前記第一および第二の駆動部に接続され動作するスライダと、
前記スライダの動作を前記2本のアームを開閉動作させるよう伝達するリンク機構と、
を備えたことを特徴とする把持装置。
Two arms for gripping the object;
A first drive unit by shape recovery force of the shape memory alloy wire;
A second drive unit by the elastic force of the elastic means;
An elastic force adjusting mechanism for adjusting the elastic force of the elastic means;
A slider connected to and operating on the first and second drive units;
A link mechanism for transmitting the movement of the slider to open and close the two arms;
A gripping device comprising:
前記弾性手段による弾性力は対象物を把持する方向に作用し、
前記形状記憶合金による形状回復力は対象物を開放する方向に作用する
ことを特徴とする請求項1の把持装置。
The elastic force by the elastic means acts in the direction of gripping the object,
2. The gripping device according to claim 1, wherein the shape recovery force by the shape memory alloy acts in a direction to open the object.
前記弾性力調整機構は、長さ調整機構である請求項1、2の把持装置。
The gripping device according to claim 1, wherein the elastic force adjusting mechanism is a length adjusting mechanism.
前記弾性手段による弾性力が、前記アームを閉じる方向に作用することを特徴とする
請求項1ー3の把持装置。
4. The gripping device according to claim 1, wherein an elastic force by the elastic means acts in a direction in which the arm is closed.
前記弾性手段による弾性力が、前記アームを開く方向に作用することを特徴とする
請求項1ー3の把持装置。
4. The gripping device according to claim 1, wherein an elastic force by the elastic means acts in a direction in which the arm is opened.
前記アームに弾性部分を設けたことを特徴とする請求項1−5の把持装置。

The gripping device according to claim 1, wherein the arm is provided with an elastic portion.

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010230074A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Jatco Ltd Parking mechanism
CN103085079A (en) * 2013-01-06 2013-05-08 沈阳理工大学 Lead-screw-utilized twisting machine hand claw with fixed wiring harness position
CN108839051A (en) * 2018-09-18 2018-11-20 马楠 A kind of miniature flexible clamper based on marmem driving
CN111482948A (en) * 2020-04-03 2020-08-04 中国科学技术大学 Pneumatic bionic tongue based on shape memory alloy

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010230074A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Jatco Ltd Parking mechanism
CN103085079A (en) * 2013-01-06 2013-05-08 沈阳理工大学 Lead-screw-utilized twisting machine hand claw with fixed wiring harness position
CN103085079B (en) * 2013-01-06 2015-06-03 沈阳理工大学 Lead-screw-utilized twisting machine hand claw with fixed wiring harness position
CN108839051A (en) * 2018-09-18 2018-11-20 马楠 A kind of miniature flexible clamper based on marmem driving
CN108839051B (en) * 2018-09-18 2024-03-29 马楠 Miniature flexible clamp based on shape memory alloy drive
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