JP2017100258A - Joint mechanism and manipulator with use of joint mechanism - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a joint mechanism which can perform bending motion and rotating motion with a slender constitution, and a manipulator.SOLUTION: A joint mechanism comprises: a first link; a support shaft 13 which is so supported on one end side of the first link as to cross an extension direction of the ink; a rotary stem 14 which is so supported as to be rotated with respect to the support shaft 13; two intermediate gears 15 which are respectively so supported as to be rotated with respect to the support shaft 13; two input gears 16 which are rotatably supported by the first link while engaging with each other in such a manner that axial directions thereof respectively cross two intermediate gears 15; two output gears 17 which are rotatably supported by the rotary stem 14 while engaging with each other in such a manner that axial directions thereof respectively cross two intermediate gears 15; an internal gear 18 which is rotatably supported by the rotary stem 14 so as to be rotated in such a manner that two output gears 17 are engaged with an internal tooth thereof; and a second link which is so connected to the internal gear 18 as to be integrally rotatable.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、例えば、鉗子装置や挟み装置、DCA(directional coronary atherectomy:方向性冠動脈粥腫切除術)カーテル、OCT(Optical Coherence Tomography:光干渉断層撮影)カーテル、その他の医療機器、理化学機器、産業機器や、ロボット等に用いられる関節機構及び該関節機構を用いたマニピュレーターに関するものである。   The present invention includes, for example, a forceps device and a pinching device, DCA (directional coronary atherectomy) Cartel, OCT (Optical Coherence Tomography) Cartel, other medical devices, physics and chemistry devices, industrial The present invention relates to a joint mechanism used in equipment, a robot, and the like, and a manipulator using the joint mechanism.

従来、この種の発明には、例えば特許文献1に記載されるもののように、回動支点部を支点にし回動することで開閉する作業ツール部(把持部材1,2)と、前記作業ツール部(把持部材1,2)の前端側を前方へ突出させるようにして支持した筒状のリンク(固定管10)と、前記リンク(固定管10)に挿通された複数本のワイヤ(W)とを備え、前記ワイヤ(W)を一方又は他方へ引くことにより作業ツール部(把持部材1,2)を作動させるようにした医療用の鉗子がある。   Conventionally, in this type of invention, for example, as described in Patent Document 1, a work tool part (gripping members 1 and 2) that opens and closes by turning around a turning fulcrum part and the work tool Cylindrical link (fixed tube 10) supported so that the front end side of the portion (gripping members 1, 2) protrudes forward, and a plurality of wires (W) inserted through the link (fixed tube 10) There is a medical forceps that operates the work tool part (gripping members 1, 2) by pulling the wire (W) to one or the other.

特許第3075404号公報Japanese Patent No. 3075404

近年、低侵襲手術では、MPS(Multi-Port Surgery)からSPS(Single-Port Surgery)へ急速に移行しつつある。
SPS(Single-Port Surgery)では、患者の身体に形成された一つのポートに対し複数の作業ツール部(鉗子等)を挿入するが、患者の身体への悪影響を極力減らすために、前記一つのポートの径をなるべく小さくすることが求められている。そのため、ポートに挿入する鉗子のサイズは、少なくとも外径8mm以下、好ましくは外径5mm以下にすることが要求される。
さらに、前記一つのポートに挿入した鉗子を身体内で複雑に移動させる必要があるため、前記作業ツール部を支持するリンク部分は、少なくとも3以上の関節で屈曲することが望ましい。
また、低侵襲手術の中でも、縫合(運針)は最も技量を要し、前端側の前記作業ツール部を回転させる操作(リンク延設方向を軸にした回転操作)が要求される。
In recent years, in minimally invasive surgery, there is a rapid shift from MPS (Multi-Port Surgery) to SPS (Single-Port Surgery).
In SPS (Single-Port Surgery), a plurality of working tool parts (forceps, etc.) are inserted into one port formed in the patient's body, but in order to reduce the adverse effects on the patient's body as much as possible, There is a demand to make the diameter of the port as small as possible. Therefore, the size of the forceps inserted into the port is required to be at least 8 mm or less, preferably 5 mm or less.
Furthermore, since it is necessary to move the forceps inserted into the one port in a complicated manner in the body, it is desirable that the link portion that supports the work tool portion bends by at least three or more joints.
Further, even in minimally invasive surgery, suturing (hand movement) requires the most skill, and an operation for rotating the work tool portion on the front end side (rotating operation with the link extending direction as an axis) is required.

しかしながら、前記ポートを通過可能な極細長な構成において、屈曲動作及び回転動作を実現するには工夫を要する。   However, in an extremely thin configuration that can pass through the port, it is necessary to devise to realize the bending operation and the rotation operation.

このような課題に鑑みて、本発明は、以下の構成を具備するものである。
第1のリンクと、第1のリンクの一端側に、該リンクの延設方向に対し交差するように支持された支持軸と、前記支持軸に対し回転するように支持された回動基部と、同支持軸に対しそれぞれ回転するように支持された二つの中間歯車と、前記二つの中間歯車に対しそれぞれ軸方向を交差させて噛み合うとともに第1のリンクによって回転可能に支持された二つの入力歯車と、前記二つの中間歯車に対しそれぞれ軸方向を交差させて噛み合うとともに前記回動基部によって回転可能に支持された二つの出力歯車と、前記二つの出力歯車を内歯に噛み合わせて回転するように前記回動基部によって回転可能に支持された内歯車と、前記内歯車に対し一体回転可能に接続された第2のリンクと、を備えた関節機構。
In view of such problems, the present invention has the following configuration.
A first link; a support shaft supported at one end of the first link so as to intersect the extending direction of the link; and a rotation base supported to rotate relative to the support shaft Two intermediate gears supported so as to rotate with respect to the support shaft, and two inputs that mesh with the two intermediate gears so that their axial directions intersect with each other and are rotatably supported by the first link. The gears and the two intermediate gears mesh with each other with their axial directions intersecting with each other, and are rotated by meshing the two output gears with the internal teeth and rotatably supported by the rotation base. As described above, an articulation mechanism comprising: an internal gear rotatably supported by the rotation base portion; and a second link connected to the internal gear so as to be integrally rotatable.

本発明は、以上説明したように構成されているので、比較的細身な構成とした場合でも、屈曲動作及び回転動作を実現することができる。   Since the present invention is configured as described above, a bending operation and a rotation operation can be realized even when a relatively thin configuration is employed.

本発明に係るマニピュレーターの一例を示す側面図である。It is a side view showing an example of a manipulator concerning the present invention. 同マニピュレーターにおける第1の関節機構の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the 1st joint mechanism in the manipulator. 第1の関節機構の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a 1st joint mechanism. 図3における(IV)−(IV)線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the (IV)-(IV) line | wire in FIG. 回動基部及び出力歯車の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a rotation base and an output gearwheel. 回動基部の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a rotation base. 内歯車18の一例を示す斜視図である。2 is a perspective view showing an example of an internal gear 18. FIG. 同マニピュレーターにおける第2の関節機構の構造を示し、(a)は側方から視た図であり、(b)は(a)を90度回転させて視た図である。The structure of the 2nd joint mechanism in the same manipulator is shown, (a) is the figure seen from the side, (b) is the figure seen by rotating (a) 90 degrees. 同マニピュレーターにおける作業ツール部の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the work tool part in the manipulator. 同マニピュレーターにおける第1の関節機構を示し、(a)は支持軸に対し直交する方向から視た側面図、(b)は(a)を90度回転させて視た図、(c)は(b)について第2のリンクを回転させた状態の側面図である。した位置から視ており、The 1st joint mechanism in the same manipulator is shown, (a) is a side view seen from the direction orthogonal to a support axis, (b) is a figure seen by rotating (a) 90 degrees, (c) is ( It is a side view of the state which rotated the 2nd link about b). Looking from the position 第1の関節機構の屈曲動作を(a)〜(c)に順次に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the bending operation | movement of a 1st joint mechanism in order to (a)-(c). 第1の関節機構の回転動作を(a)〜(c)に順次に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the rotation operation | movement of a 1st joint mechanism in order to (a)-(c).

本実施の形態における関節機構の特徴の一つは、第1のリンクと、第1のリンクの一端側に、該リンクの延設方向に対し交差するように支持された支持軸と、前記支持軸に対し回転するように支持された回動基部と、同支持軸に対しそれぞれ回転するように支持された二つの中間歯車と、前記二つの中間歯車に対しそれぞれ軸方向を交差させて噛み合うとともに第1のリンクによって回転可能に支持された二つの入力歯車と、前記二つの中間歯車に対しそれぞれ軸方向を交差させて噛み合うとともに前記回動基部によって回転可能に支持された二つの出力歯車と、前記二つの出力歯車を内歯に噛み合わせて回転するように前記回動基部によって回転可能に支持された内歯車と、前記内歯車に対し一体回転可能に接続された第2のリンクと、を備えた。
この構成によれば、二つの入力歯車を逆方向へ回転させることで、二つの中間歯車を同方向へ回転させれば、第1のリンクに対し第2のリンクが屈曲運動する(図11参照)。また、二つの入力歯車を同方向へ回転させることで、二つの中間歯車を逆方向へ回転させれば、第1のリンクに対し第2のリンクが回転運動する(図12参照)。
One of the features of the joint mechanism in the present embodiment is that the first link, a support shaft supported on one end side of the first link so as to intersect the extending direction of the link, and the support A rotating base supported to rotate with respect to the shaft, two intermediate gears supported to rotate with respect to the supporting shaft, and the two intermediate gears meshing with each other with their axial directions crossed. Two input gears rotatably supported by a first link, and two output gears meshed with the two intermediate gears so as to cross each other in the axial direction and rotatably supported by the rotation base; An internal gear rotatably supported by the rotation base so as to rotate by meshing the two output gears with internal teeth, and a second link connected to the internal gear so as to be integrally rotatable. I was painting.
According to this configuration, by rotating the two input gears in the opposite directions and rotating the two intermediate gears in the same direction, the second link bends with respect to the first link (see FIG. 11). ). Further, by rotating the two input gears in the same direction and rotating the two intermediate gears in the opposite directions, the second link rotates relative to the first link (see FIG. 12).

他の特徴としては、効率よく力を伝達するとともに、より細身で小型化できるように、前記入力歯車及び前記中間歯車を、かさ歯車とした(図2及び図3参照)。   As another feature, the input gear and the intermediate gear are bevel gears (see FIG. 2 and FIG. 3) so that the force can be transmitted efficiently and can be made thinner and smaller.

他の特徴としては、細身な構成とする上で、より好ましい具体的態様とするために、前記出力歯車が、前記中間歯車に噛み合うかさ歯車部と、前記内歯車に噛み合う平歯車部とを一体に有するようにした(図5参照)。   As another feature, in order to achieve a more preferable specific aspect in a slender configuration, the output gear integrally includes a bevel gear portion that meshes with the intermediate gear and a spur gear portion that meshes with the internal gear. (See FIG. 5).

他の特徴としては、細身な構成とする上で、より好ましい具体的態様とするために、前記二つの入力歯車及び/又は前記二つの出力歯車が、前記中間歯車の軸方向の両側に配置した(図3参照)。   Another feature is that the two input gears and / or the two output gears are arranged on both sides in the axial direction of the intermediate gear in order to provide a more preferable specific aspect in a slender configuration. (See FIG. 3).

他の特徴としては、前記二つの入力歯車をそれぞれ電動モータにより回転させるとともに、これら電動モータをそれぞれ個別に制御するようにした。
この構成によれば、各電動モータによって、二つの入力歯車の回転をきめ細かく制御することができる。したがって、二つの入力歯車を、互いに逆方向へ同速度で同角度回転させることで行う関節屈曲動作或いは、同方向に同速度で同角度回転させることで行う回転動作といった基本動作はもちろん、二つの入力歯車に速度差を設けることにより、関節屈曲動作と回転動作を混合した多彩な動作を行える。
As another feature, the two input gears are respectively rotated by electric motors, and these electric motors are individually controlled.
According to this configuration, the rotation of the two input gears can be finely controlled by each electric motor. Therefore, the basic operation such as the joint bending operation performed by rotating the two input gears in the opposite directions at the same speed and the same angle, or the rotation operation performed by rotating the same angle in the same direction at the same angle, By providing the input gear with a speed difference, a variety of operations that mix joint flexion and rotation can be performed.

他の特徴としては、上記関節機構を備えたマニピュレーターであって、前記第1のリンク及び前記第2のリンクを含む複数のリンクが連結され、これらリンクのうち、最先端側のリンクが、作業対象物に対し作業を行う作業ツール部を構成している(図1及び図9参照)。
この構成によれば、細身で小型化可能且つ多彩な動作で複雑な作業を行えるマニピュレーターとなっている。
Another feature is a manipulator having the joint mechanism, wherein a plurality of links including the first link and the second link are connected, and among these links, the most advanced link is a work A work tool unit for performing work on the object is configured (see FIGS. 1 and 9).
According to this structure, it is a manipulator which can perform complicated work with various operations with a slim and small size.

<具体的実施態様>
次に、上記特徴を有する具体的な実施態様について、図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係るマニピュレーターの簡略化して示す側面図である。
<Specific Embodiment>
Next, specific embodiments having the above characteristics will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a simplified side view of a manipulator according to the present invention.

このマニピュレーター1は、第1の関節機構10と、第2の関節機構20とを備え、これら第1及び第2の関節機構10,20の先端側に、作業対象物(例えば、人体の各器官等)に対し作業を行う作業ツール部30を構成している。   The manipulator 1 includes a first joint mechanism 10 and a second joint mechanism 20, and a work object (for example, each organ of the human body) is disposed on the distal end side of the first and second joint mechanisms 10 and 20. Etc.) is configured.

第1の関節機構10は、図2に示すように、後側のリンク11(第1のリンク)と、該リンク11の前端側に、該リンク11の延設方向に対し直交するように固定基部12を介して支持された支持軸13と、支持軸13に対し回転するように支持された回動基部14と、支持軸13に対しそれぞれ回転するように支持された二つの中間歯車15と、二つの中間歯車15に対しそれぞれ軸方向を直交させて噛み合うとともにリンク11に対し回転するように支持された二つの入力歯車16と、二つの中間歯車15に対しそれぞれ軸方向を直交させて噛み合うとともに回動基部14に対し回転するように支持された二つの出力歯車17と、回動基部14に対し回転するように支持された内歯車であってその内歯18a(図4参照)に二つの出力歯車17を噛み合わせるようにした内歯車18と、内歯車18に対し一体回転可能に接続された前側のリンク19(第2のリンク)と、を備えている。
尚、本実施態様の説明に関する記述において、「前側」或いは「前方」の語句に対する「後側」或いは「後方」の語句の記述における位置関係は、基本的に、関節機構10における出力歯車17側を「前側」或いは「前方」として捉えたときに、入力歯車16側が「後側」或いは「後方」となる位置関係である。この位置関係は、例えば、マニピュレーター1の作業ツール部30側を「前側」として捉えたときに、第1及び第2の関節機構10,20側が「後側」となる位置関係でもある。
As shown in FIG. 2, the first joint mechanism 10 is fixed to the rear link 11 (first link) and the front end side of the link 11 so as to be orthogonal to the extending direction of the link 11. A support shaft 13 supported via the base 12, a rotating base 14 supported to rotate with respect to the support shaft 13, and two intermediate gears 15 supported to rotate with respect to the support shaft 13, respectively. The two intermediate gears 15 mesh with the two intermediate gears 15 and the two input gears 16 supported so as to rotate with respect to the link 11 and the two intermediate gears 15 with the axial directions orthogonal to each other. And two output gears 17 that are supported so as to rotate with respect to the rotating base 14, and an internal gear that is supported so as to rotate with respect to the rotating base 14, and is connected to the internal teeth 18a (see FIG. 4). Output teeth Has an inner gear 18 so as to engage the 17, the front link 19 which is integrally rotatably connected to the internal gear 18 (second link), a.
In the description relating to the description of the present embodiment, the positional relationship in the description of the “rear” or “rear” phrase with respect to the “front” or “front” phrase is basically the output gear 17 side in the joint mechanism 10. Is a positional relationship in which the input gear 16 side is “rear side” or “rear side”. This positional relationship is, for example, a positional relationship in which the first and second joint mechanisms 10 and 20 are “rear” when the work tool unit 30 side of the manipulator 1 is regarded as “front”.

各リンク11,19は、金属等の硬質材料から円筒状に形成される。
後側のリンク11(第1のリンク)には、二つの入力歯車16を回転させるための二つの回転駆動源16aが設けられる。
各回転駆動源16aは、歯車機構及び回転式モータ(例えば、ブラシレスDCモータやステッピングモータ等)を内蔵したφ2のサーボモータである。この回転駆動源16aは、前方(リンク19側)へ向けた出力軸に、入力歯車16を固定している。
入力歯車16は、前方側を徐々に縮径した形状のかさ歯車である。
Each of the links 11 and 19 is formed in a cylindrical shape from a hard material such as metal.
The rear link 11 (first link) is provided with two rotational drive sources 16 a for rotating the two input gears 16.
Each rotation drive source 16a is a φ2 servo motor including a gear mechanism and a rotary motor (for example, a brushless DC motor, a stepping motor, etc.). The rotational drive source 16a has an input gear 16 fixed to an output shaft directed forward (link 19 side).
The input gear 16 is a bevel gear whose shape is gradually reduced in diameter on the front side.

固定基部12は、リンク11の前端に圧入固定された略環状の基部12aと、径方向へ間隔を置いて基部12aから前方へ突出する二つの軸受片部12bとから一体に構成される。二つの軸受片部12bには、支持軸13を挿通し支持するための貫通状の支持孔12b1(図3参照)が設けられる。   The fixed base portion 12 is integrally formed of a substantially annular base portion 12a that is press-fitted and fixed to the front end of the link 11, and two bearing piece portions 12b that protrude forward from the base portion 12a with a radial interval. The two bearing pieces 12b are provided with through-hole support holes 12b1 (see FIG. 3) for inserting and supporting the support shaft 13.

支持軸13は、前記二つの軸受片部12bの間にわたる円柱状の軸であり、リンク11,19に対し直交するように設けられる(図3参照)。
この支持軸13の長手方向の中央側には、二つの中間歯車15が環状に装着され、さらに、これら中間歯車15を間に置くようにして、回動基部14が環状に装着される。
支持軸13は、固定基部12の支持孔12b1に圧入固定される。なお、他例としては、支持軸13を支持孔12b1に対し回転可能且つ軸方向移動不能に挿通した態様とすることも可能である。
The support shaft 13 is a cylindrical shaft extending between the two bearing pieces 12b, and is provided so as to be orthogonal to the links 11 and 19 (see FIG. 3).
Two intermediate gears 15 are annularly mounted on the center side in the longitudinal direction of the support shaft 13, and the rotation base 14 is annularly mounted with the intermediate gear 15 interposed therebetween.
The support shaft 13 is press-fitted and fixed in the support hole 12 b 1 of the fixed base 12. As another example, the support shaft 13 can be inserted into the support hole 12b1 so as to be rotatable and immovable in the axial direction.

中間歯車15は、略円錐台状のかさ歯車であり、支持軸13に対し回転自在に装着されている。
二つの中間歯車15は、それぞれ、その後半部側を二つの入力歯車16に噛み合わせるとともに、前半部側を二つの出力歯車17に噛み合わせている。
The intermediate gear 15 is a substantially frustoconical bevel gear, and is rotatably attached to the support shaft 13.
Each of the two intermediate gears 15 meshes with the two input gears 16 on the rear half side thereof, and meshes with the two output gears 17 on the front half side.

各出力歯車17は、中間歯車15に噛み合うかさ歯車部17aと、内歯車18の内歯車18に噛み合う平歯車部17bとを一体に有する。
かさ歯車部17aは、後方(リンク11側)へ向かって徐々に縮径されたかさ歯車状に形成され、中間歯車15に対し直交するように噛み合っている。
平歯車17bは、かさ歯車部17aの前方側に同芯状に連結され、内歯車18の内歯18aに噛み合っている(図3参照)。
二つの出力歯車17は、リンク19の径方向へ間隔を置いて略平行に配設され、回動基部14によって回転自在に支持されている(図3及び図5参照)。
Each output gear 17 integrally has a bevel gear portion 17 a that meshes with the intermediate gear 15 and a spur gear portion 17 b that meshes with the internal gear 18 of the internal gear 18.
The bevel gear portion 17 a is formed in a bevel gear shape that is gradually reduced in diameter toward the rear (link 11 side), and meshes with the intermediate gear 15 so as to be orthogonal.
The spur gear 17b is concentrically connected to the front side of the bevel gear portion 17a and meshes with the internal teeth 18a of the internal gear 18 (see FIG. 3).
The two output gears 17 are disposed substantially parallel to each other in the radial direction of the link 19 and are rotatably supported by the rotation base 14 (see FIGS. 3 and 5).

回動基部14は、二つの中間歯車15の両側で、支持軸13に対し回転自在且つ環状に嵌り合う二つの軸挿通片部14aと、これら二つの軸挿通片部14aから前方へ延設された環状部14bとを一体に有する(図5及び図6参照)。
環状部14bは、略円盤状の部材であり、その径方向の両側に、それぞれ、軸受部材14cを介して出力歯車17を回転自在に支持している(図5参照)。
The rotating base portion 14 is provided on both sides of the two intermediate gears 15 so as to extend forward from the two shaft insertion piece portions 14a, which are rotatably and annularly fitted to the support shaft 13, and from these two shaft insertion piece portions 14a. And an annular portion 14b (see FIGS. 5 and 6).
The annular portion 14b is a substantially disk-shaped member, and rotatably supports the output gear 17 on both sides in the radial direction via bearing members 14c (see FIG. 5).

内歯車18は、略円筒状の部材であり(図7参照)、その後端側の内周面に全周にわたる内歯18aを有するとともに、該内歯18aよりも前側の内周面に、凹凸のない円筒面状の支持面18bを有する。
内歯車18aには、二つの出力歯車17(詳細には平歯車部17b)が噛み合わせられている(図4参照)。
支持面18bの後寄りには、環状部14bの外周面が摺接可能に嵌り合っている(図3参照)。すなわち、内歯車18は、支持面18bを環状部14bの外周面に摺接させて回転することが可能である。
また、支持面18bにおける前側には、環状のスペーサ18cや、後述する作業ツール部30の基部36等が嵌合されている。
そして、内歯車18の外周面には、円筒状のリンク19が進退不能且つ回転不能に固定されている。
The internal gear 18 is a substantially cylindrical member (see FIG. 7). The internal gear 18 has internal teeth 18a over the entire circumference on the inner peripheral surface on the rear end side, and irregularities are formed on the inner peripheral surface on the front side of the internal teeth 18a. It has a cylindrical support surface 18b with no surface.
Two output gears 17 (specifically, a spur gear portion 17b) are meshed with the internal gear 18a (see FIG. 4).
The outer peripheral surface of the annular portion 14b fits slidably behind the support surface 18b (see FIG. 3). That is, the internal gear 18 can be rotated by bringing the support surface 18b into sliding contact with the outer peripheral surface of the annular portion 14b.
Further, an annular spacer 18c, a base portion 36 of a work tool portion 30 described later, and the like are fitted on the front side of the support surface 18b.
A cylindrical link 19 is fixed to the outer peripheral surface of the internal gear 18 so as not to advance and retreat and to rotate.

また、第2の関節機構20は、図8(a)(b)に示すように、前側のリンク11と、後側のリンク21との間の関節部分を屈曲させるための機構である。
詳細に説明すれば、この第2の関節機構20は、リンク21内で出力軸を後方へ向けた回転駆動源22と、該回転駆動源22の回転力を伝達する伝動歯車23と、伝動歯車23の回転力を受けて動作する送りねじ機構24と、前側のリンク11と一体的に回転するように設けられた二つの第1の滑車部25と、後側のリンク21の後端側に設けられた第2の滑車部26と、送りねじ機構24、第1の滑車部25及び第2の滑車部26に掛け回された二本のワイヤー27とを具備している。
なお、図示例の第2の関節機構20は、第1の関節機構10の後側に、二つ連結されるが、他例としては、第2の関節機構20を単数とした態様や、第2の関節機構20を三以上連結した態様とすることも可能である。
Moreover, the 2nd joint mechanism 20 is a mechanism for bending the joint part between the link 11 of the front side, and the link 21 of the rear side, as shown to Fig.8 (a) (b).
More specifically, the second joint mechanism 20 includes a rotation drive source 22 having an output shaft directed rearward in the link 21, a transmission gear 23 that transmits the rotational force of the rotation drive source 22, and a transmission gear. A feed screw mechanism 24 that operates in response to the rotational force of 23, two first pulley portions 25 that are provided to rotate integrally with the front link 11, and a rear end side of the rear link 21. A second pulley portion 26 is provided, and a feed screw mechanism 24, a first pulley portion 25, and two wires 27 wound around the second pulley portion 26 are provided.
The two second joint mechanisms 20 in the illustrated example are connected to the rear side of the first joint mechanism 10, but as another example, a mode in which the second joint mechanism 20 is singular, It is also possible to adopt a mode in which two or more joint mechanisms 20 are connected.

リンク21は、上述したリンク11,19と同様に、金属等の硬質材料から円筒状に形成される。   The link 21 is formed in a cylindrical shape from a hard material such as metal, like the links 11 and 19 described above.

回転駆動源22は、上述した回転駆動源16aと同様に、歯車機構及び回転式モータ(例えば、ブラシレスDCモータやステッピングモータ等)を内蔵したφ2のサーボモータである。この回転駆動源22は、後方へ向けた出力軸に、平歯車状の駆動歯車22aを固定している。   The rotational drive source 22 is a φ2 servo motor with a built-in gear mechanism and a rotary motor (for example, a brushless DC motor, a stepping motor, etc.), similar to the rotational drive source 16a described above. The rotary drive source 22 has a spur gear-like drive gear 22a fixed to an output shaft directed rearward.

伝動歯車23は、リンク21に対し基部28を介して回転自在に支持され、駆動歯車22aに対し回転力を受けるように噛み合っている。
基部28は、リンク21内の後端側に圧入された円柱状の部材であり、その後部側に、二つの第1の滑車部25をそれぞれ支持する二つの支持片部28aを有する。伝動歯車23は、軸状部材を介して、基部28の前端面に支持されている。
なお、図示例によれば、この基部28は、リンク11の後端側にも設けられている(図8参照)。
The transmission gear 23 is rotatably supported with respect to the link 21 via the base portion 28, and meshes with the drive gear 22a so as to receive a rotational force.
The base portion 28 is a cylindrical member that is press-fitted to the rear end side in the link 21, and has two support piece portions 28 a that respectively support the two first pulley portions 25 on the rear side. The transmission gear 23 is supported on the front end surface of the base portion 28 via a shaft-like member.
According to the illustrated example, the base 28 is also provided on the rear end side of the link 11 (see FIG. 8).

送りねじ機構24は、一端側を後方へ向けるようにして回転駆動源22の回転軸に対し平行に設けられたねじ軸24aと、ねじ軸24aの前記一端側に固定されて伝動歯車23に噛み合う入力歯車24dと、ねじ軸24aの他端側に螺合した直動部材24bとを備え、ねじ軸24aの回転により直動部材24bを直進運動させるようにした機構である。なお、図示例では、送りねじ機構24としてすべりねじ機構を用いているが、このすべりねじ機構に代えてボールねじ機構を用いることも可能である。   The feed screw mechanism 24 is engaged with the transmission gear 23 by being fixed to the one end side of the screw shaft 24a and a screw shaft 24a provided in parallel with the rotation shaft of the rotary drive source 22 with one end side directed rearward. This mechanism includes an input gear 24d and a linearly moving member 24b screwed to the other end of the screw shaft 24a, and linearly moves the linearly moving member 24b by rotating the screw shaft 24a. In the illustrated example, a sliding screw mechanism is used as the feed screw mechanism 24. However, a ball screw mechanism can be used instead of the sliding screw mechanism.

ねじ軸24aの前端側は、リンク21内面に固定された軸受部材24cによって回転自在に支持されている。また、同ねじ軸24aの後端側は、基部28の前端部によって回転自在に支持されている。
直動部材24bは、ねじ軸24aに螺合したナット状の部材であり、後述するワイヤー27の一端側と他端側が止着されている。
The front end side of the screw shaft 24a is rotatably supported by a bearing member 24c fixed to the inner surface of the link 21. In addition, the rear end side of the screw shaft 24 a is rotatably supported by the front end portion of the base portion 28.
The linear motion member 24b is a nut-like member screwed to the screw shaft 24a, and one end side and the other end side of the wire 27 to be described later are fastened.

二つの第1の滑車部25は、前側のリンク11の回動支点部に配設され、リンク11と一体に回転するように設けられる。
詳細に説明すれば、各第1の滑車部25は、リンク11の後端側に固定された基部28の各支持片部28aに対し、一体回転可能に連結されている。これら第1の滑車部25及び支持片部28aは、リンク21前端側の基部29に支持された軸部材29cにより回転自在に支持されている。
The two first pulley portions 25 are disposed at the rotation fulcrum portion of the front link 11 and are provided so as to rotate integrally with the link 11.
If it demonstrates in detail, each 1st pulley part 25 is connected with each support piece part 28a of the base 28 fixed to the rear-end side of the link 11 so that integral rotation is possible. The first pulley portion 25 and the support piece portion 28a are rotatably supported by a shaft member 29c supported by the base portion 29 on the front end side of the link 21.

基部29は、リンク21の前端側に圧入された環状部29aと、該環状部29aの前端から前方へ突出する二つの支持片部29bとを一体に有する。
環状部29aは、その後端部に、上述した回転駆動源22や軸受部材24c等を支持している。
二つの支持片部29bは、リンク21の中心軸に対し直交するように軸部材29cを圧入している。なお、軸部材29cは、回転不能に固定されているが、軸方向へ移動しないようにすれば回転可能であってもよい。
The base portion 29 integrally includes an annular portion 29a press-fitted to the front end side of the link 21 and two support piece portions 29b protruding forward from the front end of the annular portion 29a.
The annular portion 29a supports the rotational drive source 22 and the bearing member 24c described above at the rear end thereof.
The two support piece portions 29b press-fit the shaft member 29c so as to be orthogonal to the central axis of the link 21. The shaft member 29c is fixed so as not to rotate, but may be rotatable as long as it does not move in the axial direction.

また、第1の滑車部25と支持片部29bの間には、所定の閾値以上の回動負荷が加わった場合に、これらの間の連結状態を解除するトルクリミッター(図示せず)が設けられている。このトルクリミッターは、例えば、凹凸を有する入力ディスクと前記凹凸に嵌り合う出力ディスクとを備え、所定の閾値以上の回動負荷が加わった場合に前記凹凸による嵌り合いが外れるようにした態様や、その他の周知のトルクリミッターを用いればよい。   Further, a torque limiter (not shown) is provided between the first pulley portion 25 and the support piece portion 29b to release the connection state between them when a rotational load exceeding a predetermined threshold is applied. It has been. This torque limiter includes, for example, an input disk having unevenness and an output disk that fits the unevenness, and when a rotational load of a predetermined threshold or more is applied, the aspect due to the unevenness is removed, Other known torque limiters may be used.

また、第2の滑車部26は、第1の滑車部25との間に直動部材24bを配置するようにして、リンク21内の後端側に固定されている。
この第2の滑車部26は、図示例によれば、円柱軸状の部材であり、その外周面の後半部側にワイヤー27を掛け、該ワイヤー27をその長手方向へ滑らせる。第2の滑車部26の他例としては、リンク21に対し回転自在に支持された円柱状部材等とすることも可能である。
Further, the second pulley portion 26 is fixed to the rear end side in the link 21 such that a linear motion member 24 b is disposed between the second pulley portion 26 and the first pulley portion 25.
According to the illustrated example, the second pulley portion 26 is a cylindrical shaft-like member, and a wire 27 is hung on the rear half side of the outer peripheral surface, and the wire 27 is slid in the longitudinal direction. As another example of the second pulley portion 26, a cylindrical member or the like that is rotatably supported with respect to the link 21 may be used.

ワイヤー27は、例えば金属製ワイヤー等、適宜な引張強さを有する紐状の部材であり、リンク21内において径方向に間隔を置いて二本設けられる。
各ワイヤー27の一端側と他端側は、直動部材24bに止着されている。そして、各ワイヤー27の一端側と他端側の間の部分は、第1の滑車部25に一周だけ巻き付けられ、第2の滑車部26の後半部側に掛けられている。
なお、本実施態様によれば、ワイヤー27、第1の滑車部25及び第2の滑車部26をリンク径方向に並ぶように二組設けているが、単数組や三組以上とすることも可能である。
The wire 27 is a string-like member having an appropriate tensile strength, such as a metal wire, and two wires 27 are provided in the link 21 at intervals in the radial direction.
One end side and the other end side of each wire 27 are fixed to the linear motion member 24b. A portion between one end side and the other end side of each wire 27 is wound around the first pulley portion 25 only once and hung on the second half portion side of the second pulley portion 26.
In addition, according to this embodiment, although two sets are provided so that the wire 27, the 1st pulley part 25, and the 2nd pulley part 26 may be located in a line with a link radial direction, they may be set to a single set or three sets or more. Is possible.

また、作業ツール部30は、複数(図示例によれば二つ)の挟み片31を回動させて開閉させる挟み機構(詳細には、医療用の鉗子)であり、回転駆動源33および送りねじ機構34を、複数の挟み片31の各々に対応するように複数設けることで、挟み片31の各々が、対応する送りねじ機構34の直動部材の直進運動により回動するようにしている。   The work tool unit 30 is a pinching mechanism (specifically, a medical forceps) that rotates and opens and closes a plurality of (two in the illustrated example) pinching pieces 31, and includes a rotation drive source 33 and a feed mechanism. By providing a plurality of screw mechanisms 34 so as to correspond to each of the plurality of sandwiching pieces 31, each of the sandwiching pieces 31 is rotated by a linear motion of the linear motion member of the corresponding feed screw mechanism 34. .

この作業ツール部30の駆動源側の機構は、上述した第2の関節機構20の駆動源側機構と基本構造が略同じである。
すなわち、作業ツール部30の駆動源側機構は、円筒状のリンク19内で出力軸を後方へ向けた回転駆動源33と、該回転駆動源33の回転力を伝達する伝動歯車35と、伝動歯車35の回転力を入力歯車34bにより受けて動作する送りねじ機構34とをリンク径方向に並ぶように線対象に二組備え、各送りねじ機構34におけるねじ軸34aに螺合した直動部材(図示せず)によって前方側の対応する挟み片31に、動力を伝達するようにしている。
The mechanism on the drive source side of the work tool unit 30 has substantially the same basic structure as the drive source side mechanism of the second joint mechanism 20 described above.
That is, the drive source side mechanism of the work tool unit 30 includes a rotation drive source 33 with the output shaft directed rearward in the cylindrical link 19, a transmission gear 35 that transmits the rotational force of the rotation drive source 33, and transmission A linear motion member that includes two pairs of feed screw mechanisms 34 that receive the rotational force of the gear 35 by the input gear 34b and that are arranged in the link radial direction so as to be aligned in the link radial direction, and are screwed to the screw shaft 34a of each feed screw mechanism 34 The power is transmitted to the corresponding clip piece 31 on the front side (not shown).

各回転駆動源33は、上述した回転駆動源16a,22,と略同様に、歯車機構及び回転式モータ(例えば、ブラシレスDCモータやステッピングモータ等)を内蔵したφ2のサーボモータである。この回転駆動源33は、後方へ向けた出力軸に、平歯車状の駆動歯車33aを固定している。   Each rotational drive source 33 is a φ2 servo motor having a built-in gear mechanism and a rotary motor (for example, a brushless DC motor, a stepping motor, etc.) substantially similar to the rotational drive sources 16a, 22 described above. The rotary drive source 33 has a spur gear-like drive gear 33a fixed to an output shaft directed rearward.

各伝動歯車35は、リンク19の後端部に対し基部36を介して回転自在に支持され、駆動歯車33aに対し回転力を受けるように噛み合っている。
基部36は、リンク19内の後端側に圧入された円柱状の部材であり、その前端面に支持された軸部材よって、伝動歯車35及びねじ軸34a等をそれぞれ回転自在に支持している。
Each transmission gear 35 is rotatably supported by a rear end portion of the link 19 via a base portion 36, and meshes with the drive gear 33a so as to receive a rotational force.
The base portion 36 is a columnar member that is press-fitted to the rear end side in the link 19, and the transmission gear 35, the screw shaft 34 a, and the like are rotatably supported by shaft members that are supported on the front end surface thereof. .

各送りねじ機構34は、上述した送りねじ機構24と同様に、一端側を後方へ向けたねじ軸34aの回転により直動部材(図示せず)を直進運動させるようにした機構である。   Each feed screw mechanism 34 is a mechanism that linearly moves a linearly moving member (not shown) by rotation of the screw shaft 34a with one end directed rearward, similarly to the feed screw mechanism 24 described above.

二つの挟み片31は、前端側を開閉するように、その基端側がリンク19の前端側に枢支されている。
詳細に説明すれば、各挟み片31の後端側には、リンク19の前端側に支持された軸部材32が挿通され、各挟み片31は軸部材32を回転中心にして回転する。軸部材32の外周部には、二つの挟み片31を開方向へ付勢するように、ねじりバネ状の付勢部材32aが環状に装着されている。
また、挟み片31における軸部材32よりも後側の部分は、略L字状に外側へ曲げられ、その後端側が、リンク部材32b等を介して、送りねじ機構34の前記直動部材(図示せず)に接続されている。したがって、回転駆動源33の駆動により前記直動部材を前進させれば、挟み片31が付勢部材32aの付勢力に抗して閉鎖方向へ回動する。
The two clamping pieces 31 are pivotally supported on the front end side of the link 19 so that the front end side is opened and closed.
More specifically, a shaft member 32 supported on the front end side of the link 19 is inserted into the rear end side of each clip piece 31, and each clip piece 31 rotates around the shaft member 32 as a rotation center. On the outer periphery of the shaft member 32, a torsion spring-like biasing member 32a is annularly mounted so as to bias the two clip pieces 31 in the opening direction.
Further, the rear portion of the sandwiching piece 31 with respect to the shaft member 32 is bent outward in a substantially L shape, and the rear end side of the linear movement member (see FIG. (Not shown). Therefore, when the linear motion member is advanced by driving the rotational drive source 33, the pinching piece 31 rotates in the closing direction against the biasing force of the biasing member 32a.

次に上記構成のマニピュレーター1について、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
先ず、第1の関節機構10の動作について説明する。
図11〜図12は、第1の関節機構10を模式的に示している。
二つの回転駆動源16aの回転力により二つの入力歯車16を同じ回転速度で逆方向(換言すれば時計方向と反時計方向)に回転させれば(図11(a)参照)、これらに噛み合っている二つの中間歯車15は、同一方向へ回転する(図11(b)参照)。
すると、二つの中間歯車15に噛み合っている二つの出力歯車17(かさ歯車部17a及び平歯車部17b)には、互いに逆方向の回転力が作用する。
このため、内歯車18は、図11(c)に示すように回転できず、支持軸13を支点にして回動基部14が回動し、これに伴ってリンク19も一体的に回動する。すなわち、図10(b)(c)に示すように、リンク11に対しリンク19が屈曲運動することになる。
なお、図示を省略するが、二つの回転駆動源16aを、それぞれ前記と逆に回転させれば、リンク11に対しリンク19が逆方向へ屈曲することになる。
Next, the characteristic effect of the manipulator 1 having the above configuration will be described in detail.
First, the operation of the first joint mechanism 10 will be described.
11 to 12 schematically show the first joint mechanism 10.
If the two input gears 16 are rotated in the reverse direction (in other words, clockwise and counterclockwise) at the same rotational speed by the rotational force of the two rotational driving sources 16a (see FIG. 11A), they mesh with each other. The two intermediate gears 15 rotate in the same direction (see FIG. 11B).
Then, rotational forces in opposite directions act on the two output gears 17 (the bevel gear portion 17a and the spur gear portion 17b) engaged with the two intermediate gears 15.
For this reason, the internal gear 18 cannot be rotated as shown in FIG. 11C, and the rotation base portion 14 is rotated with the support shaft 13 as a fulcrum, and the link 19 is also rotated integrally therewith. . That is, as shown in FIGS. 10B and 10C, the link 19 is bent with respect to the link 11.
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, if the two rotation drive sources 16a are each rotated reversely, the link 19 will bend with respect to the link 11 in the reverse direction.

また、二つの回転駆動源16aの回転力により二つの入力歯車16を、同じ回転速度で同方向へ回転させれば(図12(a)参照)、これらに噛み合っている二つの中間歯車15は、互いに逆となる方向へ回転する(図12(b)参照)。
すると、二つの中間歯車15に噛み合っている二つの出力歯車17(かさ歯車部17a及び平歯車部17b)は、同回転方向となるように回転する。
このため、内歯車18は、二つの出力歯車17から回転力を受け、回動基部14における環状部14bの外周面に摺接して、一方向へ回転運動(自転)することになり、この回転に伴って内歯車18と一体のリンク19も同方向へ回転運動する。
なお、図示を省略するが、二つの回転駆動源16aを、それぞれ前記と逆に回転させれば、回動基部14及びリンク19の自転方向が逆になる。
Further, if the two input gears 16 are rotated in the same direction at the same rotational speed by the rotational force of the two rotational drive sources 16a (see FIG. 12A), the two intermediate gears 15 meshing with them are obtained. Rotate in directions opposite to each other (see FIG. 12B).
Then, the two output gears 17 (the bevel gear portion 17a and the spur gear portion 17b) meshing with the two intermediate gears 15 rotate so as to be in the same rotation direction.
For this reason, the internal gear 18 receives rotational force from the two output gears 17 and comes into sliding contact with the outer peripheral surface of the annular portion 14b of the rotation base 14 to rotate in one direction (rotation). Accordingly, the link 19 integrated with the internal gear 18 also rotates in the same direction.
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, if the two rotation drive sources 16a are each rotated reversely, the rotation direction of the rotation base 14 and the link 19 will be reversed.

また、二つの回転駆動源16aをそれぞれ個別に回転数制御して、二つの入力歯車16の回転方向及び回転速度を適宜に調整すれば、リンク19を自転させながら屈曲運動させることも可能である。   Also, if the rotational speeds of the two rotational drive sources 16a are individually controlled and the rotational direction and rotational speed of the two input gears 16 are adjusted appropriately, the link 19 can be bent and rotated. .

次に、第2の関節機構20の動作について説明する(図8参照)。
回転駆動源22への電力供給により駆動歯車22aが回転すると、その回転力は、伝動歯車23及び入力歯車24d等を介して、送りねじ機構24のねじ軸24aに伝達される。そして、ねじ軸24aの回転により直動部材24bがリンク21中心線と平行に直進運動する。すると、直動部材24bに止着されているワイヤー27が長手方向へ移動するため、該ワイヤー27が巻かれた第1の滑車部25が回転し、該第1の滑車部25と一体的に基部28及びリンク11が回動する。すなわち、リンク21に対しリンク11が屈曲運動する。リンク11の屈曲方向を逆にする場合は、回転駆動源22への供給電力を制御して、回転駆動源22の回転方向を逆にすればよい。
また、リンク11が作業ツール部30側から過剰な力を受けた場合には、支持片部28aと第1の滑車部25の間のトルクリミッター(図示せず)の作用により、基部28及びリンク11が、第1の滑車部25に対し回転するため、マニピュレーター1の各部及びマニピュレーター1が接する周囲の物体の損傷を防ぐことができる。
なお、図示例によれば、マニピュレーター1の後部側に第2の関節機構20を二つ直列状に設けているため、これら二つの関節部分について、それぞれ上記動作が可能である。
Next, the operation of the second joint mechanism 20 will be described (see FIG. 8).
When the drive gear 22a rotates by supplying power to the rotational drive source 22, the rotational force is transmitted to the screw shaft 24a of the feed screw mechanism 24 via the transmission gear 23, the input gear 24d, and the like. The linear movement member 24b moves linearly parallel to the center line of the link 21 by the rotation of the screw shaft 24a. Then, since the wire 27 fixed to the linear motion member 24b moves in the longitudinal direction, the first pulley portion 25 around which the wire 27 is wound rotates, and is integrated with the first pulley portion 25. The base 28 and the link 11 are rotated. That is, the link 11 is bent with respect to the link 21. When the bending direction of the link 11 is reversed, the power supplied to the rotational drive source 22 is controlled to reverse the rotational direction of the rotational drive source 22.
When the link 11 receives excessive force from the work tool portion 30 side, the base 28 and the link are caused by the action of a torque limiter (not shown) between the support piece portion 28a and the first pulley portion 25. Since 11 rotates with respect to the 1st pulley part 25, damage to each part of the manipulator 1 and the surrounding object which the manipulator 1 touches can be prevented.
In addition, according to the example of illustration, since the 2nd joint mechanism 20 is provided in series at the rear part side of the manipulator 1, the said operation | movement is each possible about these two joint parts.

次に、作業ツール部30の動作について説明する(図9参照)。
各回転駆動源33に対し電力が供給されて駆動歯車33aが回転すると、その回転力は、伝動歯車35及び入力歯車34bを介してねじ軸34aに伝達され、ねじ軸34aが一方向へ回転する。したがって、ねじ軸34aに螺合した直動部材(図示せず)が、リンク19中心線と平行に直進運動し、この直進運動が、リンク部材32b等を介して各挟み片31に伝達され、各挟み片31が回動することになる。
尚、駆動歯車33a、伝動歯車35、入力歯車34bの歯幅寸法は、リンク19の内部で送りねじ機構34の軸方向の位置がずれた場合にも、各歯車が互いに噛み合った状態を維持できるように設定されている。
二つの回転駆動源33は、それぞれ独立して制御することが可能になっている。したがって、二つの回転駆動源33を適宜に制御すれば、二つの挟み片31を付勢部材32aの付勢力に抗して閉鎖したり、逆に開放したり、あるいは、二つの挟み片31を閉じた状態まま一方へ傾けるように回動したり等、様々な動作を行うことができる。
Next, the operation of the work tool unit 30 will be described (see FIG. 9).
When electric power is supplied to each rotational drive source 33 and the drive gear 33a rotates, the rotational force is transmitted to the screw shaft 34a via the transmission gear 35 and the input gear 34b, and the screw shaft 34a rotates in one direction. . Accordingly, a linear motion member (not shown) screwed to the screw shaft 34a moves linearly in parallel to the center line of the link 19, and this linear motion is transmitted to each sandwiching piece 31 via the link member 32b and the like. Each clip piece 31 rotates.
Note that the tooth width dimensions of the drive gear 33a, the transmission gear 35, and the input gear 34b can maintain a state in which the gears mesh with each other even when the axial position of the feed screw mechanism 34 is displaced inside the link 19. Is set to
The two rotational drive sources 33 can be controlled independently of each other. Therefore, if the two rotational drive sources 33 are appropriately controlled, the two clip pieces 31 are closed against the urging force of the urging member 32a, or opened oppositely, or the two clip pieces 31 are opened. Various operations can be performed, such as turning to tilt to one side in a closed state.

よって、上記構成のマニピュレーター1によれば、外径8mm以下や、外径5mm以下に構成することが可能な上、複数もしくは3以上の関節により複雑な屈曲動作が可能であり、さらに、作業ツール部30については、第1の関節機構10によって回転運動と屈曲運動を組み合わせた複雑な動作が可能である。
したがって、このマニピュレーター1は、SPS(Single-Port Surgery)に用いる鉗子として特に有用である。
Therefore, according to the manipulator 1 configured as described above, it can be configured to have an outer diameter of 8 mm or less or an outer diameter of 5 mm or less, and a complex bending operation can be performed by a plurality of or three or more joints. About the part 30, the 1st joint mechanism 10 can perform the complicated operation | movement which combined rotational motion and bending motion.
Therefore, the manipulator 1 is particularly useful as a forceps used for SPS (Single-Port Surgery).

なお、上記実施態様によれば、二つの中間歯車15における軸方向の両側に二つの入力歯車16及び二つの出力歯車17を配置したが、他例としては、二つの中間歯車15の間側に、二つの入力歯車16及び/又は二つの出力歯車17を配置し噛み合わせる構成とすることも可能である。   According to the above embodiment, the two input gears 16 and the two output gears 17 are disposed on both sides of the two intermediate gears 15 in the axial direction, but as another example, between the two intermediate gears 15. Alternatively, a configuration in which two input gears 16 and / or two output gears 17 are arranged and meshed with each other is also possible.

また、上記実施態様によれば、入力歯車16、中間歯車15、出力歯車17の後側部分(かさ歯車部17a)をそれぞれかさ歯車により構成したが、これらは軸方向を交差させて噛み合う歯車であればよく、例えば、冠歯車(フェースギヤ)やその他の歯車を用いた構成とすることも可能である。   Moreover, according to the said embodiment, although the rear side part (bevel gear part 17a) of the input gear 16, the intermediate | middle gear 15, and the output gear 17 was comprised by the bevel gear, these are gears which mesh | intersect crossing an axial direction. For example, a configuration using a crown gear (face gear) or other gears is also possible.

また、上記第2の関節機構20では、回転駆動源22の出力軸等を後方へ向け、その逆側(前方)のリンク11を屈曲させるようにしたが、他例としては、前後方向の構成を逆にして、すなわち、回転駆動源22の出力軸等を前方へ向け、その逆側(後方)のリンクを屈曲させる構造とすることも可能である。   In the second joint mechanism 20, the output shaft or the like of the rotational drive source 22 is directed rearward, and the link 11 on the opposite side (front) is bent. In other words, the output shaft of the rotational drive source 22 can be directed forward and the link on the opposite side (rear) can be bent.

また、上記実施態様によれば、屈曲運動及び回転運動する第1の関節機構10を一つ、屈曲運動のみする第2の関節機構20を二つ備える構成としたが、他例としては、全ての関節を第1の関節機構10によって構成した態様や、全ての関節を第2の関節機構20によって構成した態様、第1の関節機構10と第2の関節機構20を図示以外の数や組み合わせにした態様等とすることが可能である。   Moreover, according to the said embodiment, although it was set as the structure provided with the 1st joint mechanism 10 which carries out bending movement and rotational movement, and the 2nd joint mechanism 20 which carries out only bending movement, as all other examples, A mode in which the joints are configured by the first joint mechanism 10, a mode in which all the joints are configured by the second joint mechanism 20, and the number and combination of the first joint mechanism 10 and the second joint mechanism 20 other than those illustrated. It is possible to set it as the aspect etc. which were made.

また、上記実施態様によれば、作業ツール部30を医療用挟み装置(鉗子)として構成したが、この作業ツール部の他例としては、DCAカーテルや、OCT、その他の医療機器、理化学機器、産業機器、ロボット等の作業部分の装置として構成することが可能である。
より具体的に説明すれば、作業ツール部30の他例としては、作業対象物を挟み切る装置や、作業対象物にドリルで孔をあける装置、作業対象物に塗装を行う装置等とすることも可能である。
Moreover, according to the said embodiment, although the working tool part 30 was comprised as a medical clamping device (forceps), as another example of this working tool part, DCA Cartel, OCT, other medical equipment, physics and chemistry equipment, It can be configured as a device for a working part such as an industrial device or a robot.
More specifically, as another example of the work tool unit 30, a device for pinching the work object, a device for drilling a hole in the work object, a device for coating the work object, etc. Is also possible.

また、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更可能である。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

1:マニピュレーター
10:第1の関節機構
11:リンク(第1のリンク)
13:支持軸
14:回動基部
15:中間歯車
16:入力歯車
17:出力歯車
17a:かさ歯車部
17b:平歯車部
18:内歯車
19:リンク(第2のリンク)
20:第2の関節機構
21:リンク
16a,22,33:回転駆動源(電動モータ)
24,34:送りねじ機構
23,35:伝動歯車
24:送りねじ機構
24a:ねじ軸
24b:直動部材
25:第1の滑車部
26:第2の滑車部
27:ワイヤー
29:基部
30:作業ツール部
31:挟み片
1: Manipulator 10: First joint mechanism 11: Link (first link)
13: Support shaft 14: Rotating base 15: Intermediate gear 16: Input gear 17: Output gear 17a: Bevel gear portion 17b: Spur gear portion 18: Internal gear 19: Link (second link)
20: Second joint mechanism 21: Link 16a, 22, 33: Rotation drive source (electric motor)
24, 34: feed screw mechanism 23, 35: transmission gear 24: feed screw mechanism 24a: screw shaft 24b: linear motion member 25: first pulley portion 26: second pulley portion 27: wire 29: base portion 30: work Tool part 31: Clipping piece

Claims (6)

第1のリンクと、
第1のリンクの一端側に、該リンクの延設方向に対し交差するように支持された支持軸と、
前記支持軸に対し回転するように支持された回動基部と、
同支持軸に対しそれぞれ回転するように支持された二つの中間歯車と、
前記二つの中間歯車に対しそれぞれ軸方向を交差させて噛み合うとともに第1のリンクによって回転可能に支持された二つの入力歯車と、
前記二つの中間歯車に対しそれぞれ軸方向を交差させて噛み合うとともに前記回動基部によって回転可能に支持された二つの出力歯車と、
前記二つの出力歯車を内歯に噛み合わせて回転するように前記回動基部によって回転可能に支持された内歯車と、
前記内歯車に対し一体回転可能に接続された第2のリンクと、
を備えた関節機構。
The first link,
A support shaft supported on one end side of the first link so as to intersect the extending direction of the link;
A pivot base supported to rotate relative to the support shaft;
Two intermediate gears supported to rotate with respect to the support shaft,
Two input gears meshing with each other with the two intermediate gears crossing each other in the axial direction and rotatably supported by a first link;
Two output gears that mesh with each other with the two intermediate gears crossed in the axial direction and rotatably supported by the rotating base;
An internal gear rotatably supported by the rotation base so as to rotate by meshing the two output gears with internal teeth;
A second link connected to the internal gear so as to be integrally rotatable;
With joint mechanism.
前記入力歯車及び前記中間歯車が、かさ歯車であることを特徴とする請求項1記載の関節機構。   The joint mechanism according to claim 1, wherein the input gear and the intermediate gear are bevel gears. 前記出力歯車が、前記中間歯車に噛み合うかさ歯車部と、前記内歯車に噛み合う平歯車部とを一体に有することを特徴とする請求項2記載の関節機構。   3. The joint mechanism according to claim 2, wherein the output gear integrally includes a bevel gear portion that meshes with the intermediate gear and a spur gear portion that meshes with the internal gear. 前記二つの入力歯車及び/又は前記二つの出力歯車が、前記中間歯車の軸方向の両側に配置されていることを特徴とする請求項1〜3何れか1項記載の関節機構。   The joint mechanism according to any one of claims 1 to 3, wherein the two input gears and / or the two output gears are arranged on both sides of the intermediate gear in the axial direction. 前記二つの入力歯車をそれぞれ電動モータにより回転させるとともに、これら電動モータをそれぞれ個別に制御するようにしたことを特徴とする請求項1〜4何れか1項記載の関節機構。   The joint mechanism according to any one of claims 1 to 4, wherein the two input gears are respectively rotated by an electric motor, and the electric motors are individually controlled. 請求項1〜5何れか1項記載の関節機構を備えたマニピュレーターであって、
前記第1のリンク及び前記第2のリンクを含む複数のリンクが連結され、これらリンクのうち、最先端側のリンクが、作業対象物に対し作業を行う作業ツール部を構成していることを特徴とするマニピュレーター。
A manipulator comprising the joint mechanism according to any one of claims 1 to 5,
A plurality of links including the first link and the second link are connected, and among these links, the most advanced link constitutes a work tool unit that performs work on a work object. Characteristic manipulator.
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