JP2011058563A - Fluid pressure drive device, and bending and stretching mechanism using the same - Google Patents

Fluid pressure drive device, and bending and stretching mechanism using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid pressure drive device configured to have a light weight and a compact size without increasing sliding resistance of a piston, formed in a simple structure and allowing highly-accurate bending and stretching motion, and to provide a bending and stretching mechanism using the fluid pressure drive device. <P>SOLUTION: The fluid pressure drive device is provided with the piston 102 slidingly contacting with the inner face of a cylinder body 101 and with a piston rod 103 connected to the piston 102. The piston rod 103 is formed of metal and the piston 102 is formed of synthetic resin. The piston rod 103 is connected to the piston 102 with a spherical portion 108 of the piston rod fitted to a spherical face receiving portion 106 of the piston. The outer peripheral face of the piston 102 is formed with a recess 107 extending in a circumferential direction of the outer peripheral face. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、シリンダ本体と、外周面が該シリンダ本体の内面に摺接して流体圧により往復動するピストンと、該ピストンの往復動により伸縮するピストンロッドとを備える流体圧駆動装置、及びこの流体圧駆動装置により屈伸動作が駆動される屈伸機構に関する。   The present invention relates to a fluid pressure drive device including a cylinder body, a piston whose outer peripheral surface is in sliding contact with the inner surface of the cylinder body, and reciprocates by fluid pressure, and a piston rod that expands and contracts by reciprocation of the piston, The present invention relates to a bending / stretching mechanism in which a bending / extending operation is driven by a pressure driving device.

例えば、人間の手を模倣したハンド装置等においては、複数の屈伸機構たる指機構を備えている。各指機構は、複数の関節を備えて各関節毎に屈伸自在となっており、各関節に付設した流体圧駆動装置たる流体圧シリンダのピストンロッドの伸縮により、各関節毎に屈伸動作が行われるようになっている。そして、指機構においては、流体圧シリンダを支持する基部材に揺動軸を介して揺動する部材が連結され、この揺動部材の揺動軸の近傍にピストンロッドが連結されている(例えば下記特許文献参照)。   For example, a hand device or the like that imitates a human hand includes a plurality of finger mechanisms that are bending and stretching mechanisms. Each finger mechanism is equipped with a plurality of joints and can bend and stretch for each joint, and the bending and stretching operation is performed for each joint by the expansion and contraction of the piston rod of the fluid pressure cylinder that is the fluid pressure drive attached to each joint. It has come to be. In the finger mechanism, a member that swings through a swing shaft is connected to a base member that supports the fluid pressure cylinder, and a piston rod is connected in the vicinity of the swing shaft of the swing member (for example, (See the following patent document).

特開平8−126984号公報JP-A-8-126984

上記従来のものでは、指機構の基部材と揺動部材との屈伸を円滑に行うために、流体圧シリンダのシリンダ本体が基部材に対して揺動自在に支持されている。このため、シリンダ本体の揺動スペースが必要であると共に、基部材にはシリンダ本体を揺動させる揺動軸等の部品が必要となり、屈伸機構たる指機構を十分に小型化することができない。   In the above-mentioned conventional one, the cylinder body of the fluid pressure cylinder is supported to be swingable with respect to the base member in order to smoothly bend and stretch the base member and the swing member of the finger mechanism. For this reason, a swinging space for the cylinder body is required, and parts such as a swinging shaft for swinging the cylinder body are required for the base member, and the finger mechanism as the bending / extending mechanism cannot be sufficiently reduced in size.

そこで、ピストンロッドの基端部に球部を形成し、ピストンに球面受け部を形成して、球部を球面受け部に嵌合することにより、ピストンロッドをピストンに対して揺動可能とすることが考えられる。これによれば、ピストンロッドがシリンダ本体に対して揺動するため、シリンダ本体と前記基部材とを一体化することが可能となり、シリンダ本体の揺動スペースや揺動軸等の部品が不要となって、指機構を小型に構成することができる。   Therefore, the piston rod can be swung with respect to the piston by forming a spherical portion at the base end portion of the piston rod, forming a spherical receiving portion on the piston, and fitting the spherical portion to the spherical receiving portion. It is possible. According to this, since the piston rod swings with respect to the cylinder body, the cylinder body and the base member can be integrated, and parts such as a swinging space and a swinging shaft of the cylinder body are unnecessary. Thus, the finger mechanism can be made compact.

そして更に、ピストンを熱可塑性を有する合成樹脂により形成すれば、射出成形により小型のピストンの製造が容易となり、しかも、球部を球面受け部に圧入するだけでピストンロッドをピストンに連結することができるので、組立て作業性も良い。   Furthermore, if the piston is made of a synthetic resin having thermoplasticity, it is easy to manufacture a small piston by injection molding, and the piston rod can be connected to the piston only by press-fitting the spherical portion into the spherical receiving portion. Because it can, assembly workability is also good.

しかし、ピストンを合成樹脂により形成した場合には、合成樹脂の成形精度のばらつき等により、球部の大きさに合致する球面受け部を高精度に成形することが難しく、球面受け部に球部を圧入嵌合した際に、球部によって押し広げられた球面受け部の影響により、ピストンの外周面に膨らみが生じることがある。このため、シリンダ本体の内面に対してピストンの摺動抵抗が大きくなり、ピストンを円滑に往復動させることができない不都合がある。   However, when the piston is made of synthetic resin, it is difficult to form a spherical receiving portion that matches the size of the spherical portion with high precision due to variations in the molding accuracy of the synthetic resin. May be swollen on the outer peripheral surface of the piston due to the influence of the spherical receiving portion that is expanded by the spherical portion. For this reason, the sliding resistance of the piston increases with respect to the inner surface of the cylinder body, and there is a disadvantage that the piston cannot be smoothly reciprocated.

本発明は、かかる課題を解決して、ピストンの摺動抵抗を増加させることなく軽量且つ小型に構成することができ、構造簡単として高精度な屈伸動作が可能となる流体圧駆動装置及び流体圧駆動装置を用いた屈伸機構を提供することを目的とする。   The present invention solves such a problem, and can be configured to be lightweight and small without increasing the sliding resistance of the piston, and a fluid pressure driving device and fluid pressure capable of high-precision bending and stretching operations with a simple structure. It is an object of the present invention to provide a bending / stretching mechanism using a driving device.

本発明は、シリンダ本体と、外周面が該シリンダ本体の内面に摺接して流体圧により往復動するピストンと、該ピストンの往復動により伸縮するピストンロッドとを備え、該ピストンロッドの基端部に形成された球部を前記ピストンに形成された球面受け部に嵌合することによりピストンロッドがピストンに連結された流体圧駆動装置において、前記ピストンロッドは金属により形成され、前記ピストンは合成樹脂により形成され、該ピストンの、少なくとも前記球面受け部に嵌合された前記球部の外面と前記シリンダ本体の内面とが最も近接した部分における外周面には、その周方向に延びる凹部が形成されていることを特徴とする。   The present invention includes a cylinder body, a piston whose outer peripheral surface is in sliding contact with the inner surface of the cylinder body and reciprocates by fluid pressure, and a piston rod that expands and contracts by reciprocation of the piston, and a base end portion of the piston rod In the fluid pressure drive device in which the piston rod is connected to the piston by fitting the spherical portion formed on the spherical receiving portion formed on the piston, the piston rod is made of metal, and the piston is made of synthetic resin A recess extending in the circumferential direction is formed on the outer peripheral surface of the piston at least in the portion where the outer surface of the ball portion fitted to the spherical receiving portion and the inner surface of the cylinder body are closest to each other. It is characterized by.

本発明の流体圧駆動装置は、ピストンロッドの球部をピストンの球面受け部に嵌合することによりピストンロッドがピストンに連結されて、ピストンに対してピストンロッドが揺動自在とされる。そして、ピストンロッドが金属により形成されていることによりピストンロッドの強度が高く、ピストンが合成樹脂により形成されていることにより射出成形等により小型軽量のピストンが容易に得られ、しかも、球部を球面受け部へ圧入するだけで嵌合させることができて組立て作業性が高い。なお、ピストンロッドをアルミニウム合金等の軽金属により形成すれば、一層軽量化することが可能である。   In the fluid pressure drive device of the present invention, the piston rod is connected to the piston by fitting the spherical portion of the piston rod to the spherical receiving portion of the piston, and the piston rod is swingable with respect to the piston. Since the piston rod is made of metal, the strength of the piston rod is high, and because the piston is made of synthetic resin, a small and lightweight piston can be easily obtained by injection molding or the like. It can be fitted by simply press-fitting into the spherical receiving portion, and the assembly workability is high. If the piston rod is made of a light metal such as an aluminum alloy, the weight can be further reduced.

そして、本発明におけるピストンの外周面には、前記凹部が形成されているので、球部を球面受け部に圧入嵌合させたとき球面受け部が球部によって押し広げられても、その際のピストンの変形を、前記凹部により吸収することができる。これにより、球面受け部に球部を嵌合させたことによるピストンの外周面における膨らみの発生を防止することができ、シリンダ本体内面に対するピストンの摺動抵抗の増加を防止することができる。   And since the said recessed part is formed in the outer peripheral surface of the piston in this invention, even if a spherical receiving part is pushed and expanded by a spherical part when a spherical part is press-fitted and fitted to a spherical receiving part, in that case The deformation of the piston can be absorbed by the recess. Thereby, it is possible to prevent the swelling of the outer peripheral surface of the piston due to the fitting of the spherical portion with the spherical receiving portion, and it is possible to prevent an increase in the sliding resistance of the piston with respect to the inner surface of the cylinder body.

更に、ピストンの外周面に前記凹部が形成されていることにより、シリンダ本体の内面に対してピストンの外周面の摺接面積が小さく、摺動抵抗を小とすることができるので、シリンダ本体内部におけるピストンの往復動を円滑に行わせることができる。   Further, since the concave portion is formed on the outer peripheral surface of the piston, the sliding contact area of the outer peripheral surface of the piston with respect to the inner surface of the cylinder main body is small, and the sliding resistance can be reduced. The piston can be smoothly reciprocated.

また、本発明は、前記流体圧駆動装置を用いた屈伸機構であって、前記シリンダ本体に揺動軸を介して揺動自在に連結された揺動部材を備え、該揺動部材は、その前記揺動軸から所定の距離を存した位置に前記ピストンロッドの先端部が回動自在に連結され、該ピストンロッドの伸縮により前記揺動軸を介した前記シリンダ本体と前記揺動部材との屈伸動作を行うことことを特徴とする。   Further, the present invention is a bending and stretching mechanism using the fluid pressure driving device, comprising a swinging member that is swingably connected to the cylinder body via a swinging shaft, A tip end portion of the piston rod is rotatably connected to a position at a predetermined distance from the swing shaft, and the cylinder body and the swing member via the swing shaft are expanded and contracted by the expansion and contraction of the piston rod. It is characterized by performing bending and stretching operations.

本発明の屈伸機構においては、ピストンに対してピストンロッドが揺動自在とされた前記流体圧駆動装置を用いることにより、シリンダ本体の揺動スペース等を不要としてシリンダ本体に揺動部材を連結することができ、シリンダ本体と揺動部材とのみで揺動軸を介した屈伸動作が行える。これにより、部品点数も比較的少なく構造簡単とすることができ、スマートな屈伸機構を得ることができるので、例えば、人間の手を模倣したハンド装置等における指機構に本発明の屈伸機構を好適に採用することができる。   In the bending / extending mechanism of the present invention, by using the fluid pressure driving device in which the piston rod is swingable with respect to the piston, the swing member is connected to the cylinder body without the need for a swing space of the cylinder body. Therefore, the bending and stretching operation can be performed through the swing shaft only by the cylinder body and the swing member. As a result, the number of parts is relatively small, the structure can be simplified, and a smart bending / stretching mechanism can be obtained. For example, the bending / stretching mechanism of the present invention is suitable for a finger mechanism in a hand device imitating a human hand. Can be adopted.

本発明の実施形態である指機構を示す説明的断面図。An explanatory sectional view showing a finger mechanism which is an embodiment of the present invention. 本実施形態の要部の説明的断面図。Explanatory sectional drawing of the principal part of this embodiment.

次に、本発明をロボットハンドの指機構に適用した実施形態を説明する。図示しないが、ロボットハンドは、人間の手を模倣したものであり、手の平を基部として、該基部に拇指、示指、中指、環指および小指に相当する5つの指機構を備える。なお、図1においては示指に相当する指機構1のみを示し、他の指を省略している。   Next, an embodiment in which the present invention is applied to a finger mechanism of a robot hand will be described. Although not shown, the robot hand imitates a human hand and includes five finger mechanisms corresponding to a thumb, an index finger, a middle finger, a ring finger, and a little finger on the base of the palm. In FIG. 1, only the finger mechanism 1 corresponding to the index finger is shown, and the other fingers are omitted.

指機構1は、本発明の屈伸機構に相当するものであり、図1に示すように、指先側から指基側に向かって順に、末節部2、中節部3、及び基節部4を備え、この配置と長さ寸法は人間の標準的な指に対応している。   The finger mechanism 1 corresponds to the bending / stretching mechanism of the present invention. As shown in FIG. 1, the distal node portion 2, the middle node portion 3, and the proximal node portion 4 are sequentially arranged from the fingertip side toward the finger base side. This arrangement and length dimensions correspond to a standard human finger.

末節部2と中節部3とはDIP関節5(遠位指節間関節)を介して連結されており、DIP関節5により末節部2が中節部3に対して揺動自在とされている。   The distal node 2 and the middle node 3 are connected via a DIP joint 5 (distal interphalangeal joint), and the DIP joint 5 makes the distal node 2 swingable with respect to the middle node 3. Yes.

中節部3と基節部4とはPIP関節6(近位指節間関節)を介して連結されており、PIP関節6により中節部3が基節部4に対して揺動自在とされている。   The middle joint 3 and the base joint 4 are connected through a PIP joint 6 (proximal interphalangeal joint), and the middle joint 3 can swing with respect to the base joint 4 by the PIP joint 6. Has been.

そして、基節部4はMP1関節7及びMP2関節8を介して手の平に相当する基部9に連結されている。MP1関節7及びMP2関節8は2軸で回動する中手指節関節を構成するものであって、MP1関節7は中節部3と同じ方向に基節部4を揺動させ、MP2関節8はMP1関節7に交差する軸線回りに基節部4を揺動させる。   The base joint 4 is connected to a base 9 corresponding to the palm via the MP1 joint 7 and the MP2 joint 8. The MP1 joint 7 and the MP2 joint 8 constitute a metacarpophalangeal joint that rotates about two axes. The MP1 joint 7 swings the base joint 4 in the same direction as the middle joint 3, and the MP2 joint 8 Oscillates the proximal portion 4 about the axis intersecting the MP1 joint 7.

以上により、DIP関節5と、PIP関節6と、MP1関節7とは、基部9の手の平側に向かう方向に回動して人間の手の握り動作と同じ屈伸動作を実現し、MP2関節8は、例えば手を広げる動作と同じ動作を実現する。   As described above, the DIP joint 5, the PIP joint 6, and the MP1 joint 7 rotate in the direction toward the palm side of the base 9 to realize the same bending and stretching operation as the gripping operation of the human hand, and the MP2 joint 8 For example, the same operation as the operation of spreading the hand is realized.

また、指機構1には、MP1関節7を介して基節部4の揺動を駆動する第1の従動流体圧シリンダ10と、PIP関節6を介して中節部3の揺動を駆動する第2の従動流体圧シリンダ11とが設けられている。第1の従動流体圧シリンダ10及び第2の従動流体圧シリンダ11は夫々本発明の流体圧駆動装置に相当するものである。   Further, the finger mechanism 1 drives the first driven fluid pressure cylinder 10 that drives the swing of the base joint 4 through the MP1 joint 7 and the swing of the middle joint 3 through the PIP joint 6. A second driven fluid pressure cylinder 11 is provided. The first driven fluid pressure cylinder 10 and the second driven fluid pressure cylinder 11 correspond to the fluid pressure driving device of the present invention.

第1の従動流体圧シリンダ10のシリンダ本体101は、人間の中手骨に相当し、MP2関節8を介して基部9に支持されている。第2の従動流体圧シリンダ11のシリンダ本体111は、人間の基節骨として基節部4を構成しており、MP1関節7とMP2関節8とを介して基部9に連結されている。このように第1の従動流体圧シリンダ10と第2の従動流体圧シリンダ11とが指機構1に一体的に収納されるので指機構1がコンパクトに構成される。   The cylinder body 101 of the first driven fluid pressure cylinder 10 corresponds to a human metacarpal bone, and is supported by the base 9 via the MP2 joint 8. The cylinder body 111 of the second driven fluid pressure cylinder 11 constitutes a base part 4 as a human proximal phalanx, and is connected to the base part 9 through an MP1 joint 7 and an MP2 joint 8. As described above, the first driven fluid pressure cylinder 10 and the second driven fluid pressure cylinder 11 are integrally stored in the finger mechanism 1, so that the finger mechanism 1 is configured compactly.

PIP関節6には、中節部3に中節骨として設けられた連結部材12を介してDIP関節5が連結されている。DIP関節5には、末節部2を構成する指先部材13が回動自在に連結されている。中節部3の連結部材12は、その一端がPIP関節6に回動自在に連結され、他端がDIP関節5に連結されている。更に、PIP関節6とDIP関節5との間には、リンク部材14が設けられている。   The DIP joint 5 is connected to the PIP joint 6 via a connecting member 12 provided as a middle phalanx in the middle joint 3. The DIP joint 5 is rotatably connected to a fingertip member 13 that constitutes the distal node portion 2. One end of the connecting member 12 of the middle joint 3 is rotatably connected to the PIP joint 6 and the other end is connected to the DIP joint 5. Further, a link member 14 is provided between the PIP joint 6 and the DIP joint 5.

第1の従動流体圧シリンダ10は、シリンダ本体101内部に流体が供給されることによりピストン102が摺動し、ピストンロッド103が伸縮してMP1関節7を回動させる。これにより、指機構1がMP1関節7を介して屈伸する。第1の従動流体圧シリンダ10への油圧の供給は、配管15を介して図外の油圧供給手段により行われる。   In the first driven fluid pressure cylinder 10, when a fluid is supplied into the cylinder body 101, the piston 102 slides and the piston rod 103 expands and contracts to rotate the MP1 joint 7. As a result, the finger mechanism 1 bends and stretches via the MP1 joint 7. The hydraulic pressure is supplied to the first driven fluid pressure cylinder 10 by a hydraulic pressure supply unit (not shown) through the pipe 15.

第2の従動流体圧シリンダ11は、シリンダ本体111内部に流体が供給されることによりピストン112が摺動し、ピストンロッド113が伸縮してPIP関節6を回動させる。第2の従動流体圧シリンダ11への油圧の供給は、MP1関節7の回動軸に内挿されている配管16を介して図外の油圧供給手段により第1の従動流体圧シリンダ10とは独立して行われる。   In the second driven fluid pressure cylinder 11, the piston 112 slides when the fluid is supplied into the cylinder body 111, and the piston rod 113 expands and contracts to rotate the PIP joint 6. The supply of hydraulic pressure to the second driven fluid pressure cylinder 11 is different from that of the first driven fluid pressure cylinder 10 by a hydraulic supply means (not shown) via a pipe 16 inserted in the rotation shaft of the MP1 joint 7. Done independently.

このとき、PIP関節6とDIP関節5とが、連結部材12とリンク部材14とにより連結されているので、第2の従動流体圧シリンダ11によるPIP関節6の回動に追従してDIP関節5が回動する。このように、DIP関節5は、第2の従動流体圧シリンダ11によるPIP関節6の回動に連動するように構成されているので、人間の指の動きに近い動作が得られるだけでなく、DIP関節5を駆動するためのシリンダ等が不要となり、指機構1を軽量に構成することができる。   At this time, since the PIP joint 6 and the DIP joint 5 are connected by the connecting member 12 and the link member 14, the DIP joint 5 follows the rotation of the PIP joint 6 by the second driven fluid pressure cylinder 11. Rotate. Thus, since the DIP joint 5 is configured to be interlocked with the rotation of the PIP joint 6 by the second driven fluid pressure cylinder 11, not only an operation close to the movement of a human finger is obtained, A cylinder or the like for driving the DIP joint 5 becomes unnecessary, and the finger mechanism 1 can be configured to be lightweight.

なお、本実施形態の指機構1において、第1の従動流体圧シリンダ10を本発明の流体圧駆動装置としたとき、第1の従動流体圧シリンダ10のシリンダ本体101に連設されたMP1関節7が本発明における揺動軸に相当し、MP1関節7を介して第1の従動流体圧シリンダ10のシリンダ本体101に揺動自在に連結された第2の従動流体圧シリンダ11のシリンダ本体111が本発明における揺動部材に相当する。また、本実施形態の指機構1において、第2の従動流体圧シリンダ11を本発明の流体圧駆動装置としたとき、第2の従動流体圧シリンダ11のシリンダ本体111に連設されたPIP関節6が本発明における揺動軸に相当し、PIP関節6を介して第2の従動流体圧シリンダ11のシリンダ本体111に揺動自在に連結された中節部3の連結部材12が本発明における揺動部材に相当する。   In the finger mechanism 1 of the present embodiment, when the first driven fluid pressure cylinder 10 is the fluid pressure driving device of the present invention, the MP1 joint connected to the cylinder body 101 of the first driven fluid pressure cylinder 10 is provided. 7 corresponds to the swing shaft in the present invention, and the cylinder body 111 of the second driven fluid pressure cylinder 11 is swingably connected to the cylinder body 101 of the first driven fluid pressure cylinder 10 via the MP1 joint 7. Corresponds to the swing member in the present invention. Further, in the finger mechanism 1 of the present embodiment, when the second driven fluid pressure cylinder 11 is the fluid pressure drive device of the present invention, the PIP joint connected to the cylinder body 111 of the second driven fluid pressure cylinder 11 is provided. 6 corresponds to the swing shaft in the present invention, and the connecting member 12 of the middle joint portion 3 is swingably connected to the cylinder body 111 of the second driven fluid pressure cylinder 11 via the PIP joint 6 in the present invention. It corresponds to a rocking member.

ここで、第1の従動流体圧シリンダ10の構成について説明すれば、図2に示すように、ピストン102は、合成樹脂(例えばポリエーテルエーテルケトン樹脂)により形成されていて、シリンダ本体101の油圧室104を閉塞するガスケット105を備え、その内部に球面受け部106が形成されている。また、シリンダ本体101の内面に摺接するピストン102の外周面には断面視V字状の凹部107が周方向に形成されている。ピストンロッド103は、金属(例えばアルミニウム合金等の軽金属)により形成されていて、その基端部に球部108を備え、この球部108がピストン102の球面受け部106に嵌合されることによってピストン102に揺動自在に連結されている。そして、凹部107は、図2に示すように、ピストン102の、少なくとも球面受け部106に嵌合された球部108の外面とシリンダ本体101の内面とが最も近接した部分(即ち、球面受け部106に嵌合する球部108によって最も変形し易い部分)における外周面に形成されている。   Here, the configuration of the first driven fluid pressure cylinder 10 will be described. As shown in FIG. 2, the piston 102 is formed of a synthetic resin (for example, polyetheretherketone resin), and the hydraulic pressure of the cylinder body 101. A gasket 105 for closing the chamber 104 is provided, and a spherical receiving portion 106 is formed therein. Further, a concave portion 107 having a V-shaped sectional view is formed in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the piston 102 slidably contacting the inner surface of the cylinder body 101. The piston rod 103 is formed of a metal (for example, a light metal such as an aluminum alloy), and includes a spherical portion 108 at a base end portion thereof, and the spherical portion 108 is fitted to the spherical surface receiving portion 106 of the piston 102. The piston 102 is swingably connected. As shown in FIG. 2, the concave portion 107 is a portion of the piston 102 where the outer surface of the ball portion 108 fitted to at least the spherical surface receiving portion 106 and the inner surface of the cylinder body 101 are closest (that is, the spherical surface receiving portion). 106 is formed on the outer peripheral surface of the ball part 108 that is most easily deformed by the ball part 108 fitted to the part 106.

第1の従動流体圧シリンダ10は、ピストン102の外周面に凹部107が形成されているので、ピストンロッド103の球部108を球面受け部106に圧入嵌合させたとき球面受け部106が球部108によって押し広げられても、その際のピストン102の変形を、凹部107により吸収することができる。これにより、球面受け部106に球部108を嵌合させたことによるピストン102の外周面における膨らみの発生を防止することができ、シリンダ本体101内面に対するピストン102の摺動抵抗の増加を防止することができる。更に、ピストン102の外周面に凹部107が形成されていることにより、シリンダ本体101の内面に対してピストン102の外周面の摺接面積が小さく、摺動抵抗を小とすることができるので、シリンダ本体101内部におけるピストン102の往復動を円滑に行わせることができる。なお、凹部107の断面視形状は、断面視V字状でなくてもよく、例えば、断面視U字状であってもよい。   In the first driven fluid pressure cylinder 10, the concave portion 107 is formed on the outer peripheral surface of the piston 102. Therefore, when the spherical portion 108 of the piston rod 103 is press-fitted into the spherical receiving portion 106, the spherical receiving portion 106 becomes spherical. Even if the piston 108 is expanded by the portion 108, the deformation of the piston 102 at that time can be absorbed by the recess 107. Thereby, it is possible to prevent the occurrence of swelling on the outer peripheral surface of the piston 102 due to the fitting of the spherical portion 108 to the spherical surface receiving portion 106, and to prevent an increase in sliding resistance of the piston 102 with respect to the inner surface of the cylinder body 101. be able to. Furthermore, since the concave portion 107 is formed on the outer peripheral surface of the piston 102, the sliding contact area of the outer peripheral surface of the piston 102 with respect to the inner surface of the cylinder body 101 is small, and the sliding resistance can be reduced. The reciprocation of the piston 102 inside the cylinder body 101 can be performed smoothly. Note that the cross-sectional view shape of the recess 107 may not be V-shaped in cross-section, and may be U-shaped in cross-section, for example.

第2の従動流体圧シリンダ11においても、図2を参照して説明すれば、第1の従動流体圧シリンダ10と同様の構成によって、ピストン112とピストンロッド113とが連結されており、ピストン112の外周面に凹部117が形成されているので、第1の従動流体圧シリンダ10と同様の効果を得ることができる。   Also in the second driven fluid pressure cylinder 11, as described with reference to FIG. 2, the piston 112 and the piston rod 113 are connected by the same configuration as the first driven fluid pressure cylinder 10. Since the concave portion 117 is formed on the outer peripheral surface of the first cylinder, the same effect as that of the first driven fluid pressure cylinder 10 can be obtained.

そして、構成からなる指機構1によれば、第1の従動流体圧シリンダ10及び第2の従動流体圧シリンダ11のピストンロッド103,113を伸長させることにより円滑に折り曲げ動作を行うことができ、ピストンロッド103,113を収縮させることにより円滑に延ばし動作を行うことができる。   And according to the finger mechanism 1 which consists of composition, it can bend smoothly by extending the piston rods 103 and 113 of the 1st driven fluid pressure cylinder 10 and the 2nd driven fluid pressure cylinder 11, By contracting the piston rods 103 and 113, the piston rods 103 and 113 can be extended smoothly.

なお、本実施形態においては、屈伸機構として多関節の指機構1を示したが、それ以外に例えば、ヒューマノイドロボットに採用する場合には、図示しないが、人間の手首に相当する屈伸機構、肘に相当する屈伸機構、或いは、足首に相当する屈伸機構を挙げることができ、これらの屈伸機構にも、第1の従動流体圧シリンダ10(又は第2の従動流体圧シリンダ11)と同様の構成による本発明の流体圧駆動装置を好適に採用することができる。   In the present embodiment, the multi-joint finger mechanism 1 is shown as the bending / extending mechanism. However, for example, when it is adopted in a humanoid robot, a bending / extending mechanism corresponding to a human wrist, And a bending / extension mechanism corresponding to the ankle, and these bending / extension mechanisms also have the same configuration as the first driven fluid pressure cylinder 10 (or the second driven fluid pressure cylinder 11). Thus, the fluid pressure drive device of the present invention can be preferably employed.

1…指機構(屈伸機構)、6…PIP関節(揺動軸)、7…MP1関節(揺動軸)、10…第1の従動流体圧シリンダ(流体圧駆動装置)、11…第2の従動流体圧シリンダ(流体圧駆動装置)、12…連結部材(揺動部材)、101,111…シリンダ本体、102,112…ピストン、103,113…ピストンロッド、106…球面受け部、107,117…凹部、108…球部、111…シリンダ本体(揺動部材)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Finger mechanism (bending-extension mechanism), 6 ... PIP joint (oscillation axis), 7 ... MP1 joint (oscillation axis), 10 ... 1st driven fluid pressure cylinder (fluid pressure drive device), 11 ... 2nd Followed fluid pressure cylinder (fluid pressure driving device), 12 ... Connecting member (oscillating member), 101, 111 ... Cylinder body, 102, 112 ... Piston, 103, 113 ... Piston rod, 106 ... Spherical receiving portion, 107, 117 ... recess, 108 ... sphere, 111 ... cylinder body (swing member).

Claims (2)

シリンダ本体と、外周面が該シリンダ本体の内面に摺接して流体圧により往復動するピストンと、該ピストンの往復動により伸縮するピストンロッドとを備え、該ピストンロッドの基端部に形成された球部を前記ピストンに形成された球面受け部に嵌合することによりピストンロッドがピストンに連結された流体圧駆動装置において、
前記ピストンロッドは金属により形成され、前記ピストンは合成樹脂により形成され、該ピストンの、少なくとも前記球面受け部に嵌合された前記球部の外面と前記シリンダ本体の内面とが最も近接した部分における外周面には、その周方向に延びる凹部が形成されていることを特徴とする流体圧駆動装置。
A cylinder body, a piston whose outer peripheral surface is in sliding contact with the inner surface of the cylinder body and reciprocated by fluid pressure, and a piston rod that expands and contracts by the reciprocation of the piston are formed at the base end of the piston rod. In the fluid pressure drive device in which the piston rod is connected to the piston by fitting the ball portion to the spherical receiving portion formed on the piston,
The piston rod is made of metal, the piston is made of synthetic resin, and at least the outer surface of the ball portion fitted to the spherical receiving portion and the inner surface of the cylinder body of the piston are closest to each other. A fluid pressure driving device characterized in that a concave portion extending in the circumferential direction is formed on the outer peripheral surface.
請求項1記載の流体圧駆動装置を用いた屈伸機構であって、
前記シリンダ本体に揺動軸を介して揺動自在に連結された揺動部材を備え、
該揺動部材は、その前記揺動軸から所定の距離を存した位置に前記ピストンロッドの先端部が回動自在に連結され、
該ピストンロッドの伸縮により前記揺動軸を介した前記シリンダ本体と前記揺動部材との屈伸動作を行うことことを特徴とする屈伸機構。
A bending and stretching mechanism using the fluid pressure drive device according to claim 1,
A swing member coupled to the cylinder body through a swing shaft so as to be swingable;
The swinging member is pivotally connected to the tip of the piston rod at a position at a predetermined distance from the swinging shaft,
A bending / extending mechanism characterized in that the cylinder body and the swinging member are bent and stretched via the swinging shaft by expansion and contraction of the piston rod.
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