JP2006281403A - Gripping device - Google Patents
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Abstract
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)。
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
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
The
When the
With this structure, the
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
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
When the energization heating is released, the
Since the gripping force is given by an elastic force, the gripping force can be freely adjusted by adjusting the length of the
When an extra load is applied to the object, the load is transmitted to the
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
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
FIG. 5 shows the
The shape of the guide groove is different from that of the
Therefore, the
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
Thereafter, when the energization heating of the shape
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.
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
Claims (6)
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.
The gripping device according to claim 1, wherein the elastic force adjusting mechanism is a length adjusting mechanism.
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.
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.
The gripping device according to claim 1, wherein the arm is provided with an elastic portion.
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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 |
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2005
- 2005-04-04 JP JP2005107147A patent/JP2006281403A/en active Pending
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