JP5360699B2 - 掴み装置 - Google Patents

Description

本発明は、種々の形状の物体を掴む装置に関するものであり、ロボットハンド等の活用や重量物を掴む装置として建設用機材及び装置に関するものである。

従来から、人間の指のように関節を有する掴み装置が知られている。また、下記特許文献１には、吊り下げ用支持フレームに、網状のチェーンを吊り下げ、この網状のチェーンの一部を引くことにより網の目の大きさが絞り込まれることを特徴とするブロック移設装置が記載されている。

特開２００２−３６２８７７号公報

このようにして構成された特許文献１に記載の掴み装置は、チェーンが絞り込まれる構造により、対象物の形状に合わせてチェーンの網の目が対象物に引っかかり、さらに、チェーンを引き上げることにより、網の目が絞り込まれて対象物を確実に保持することができる。また、潜水士がワイヤ掛けをする作業が不要となるので、作業の安全性及び作業効率の向上を図ることができる。さらに、装置の操作は、ワイヤの引き上げを行うことで対象物を保持することができるので、装置の構成を簡易にすることができ、装置の取扱も簡易なものとすることができる。

しかしながら、上述した従来の掴み装置の構成によると、特許文献１に記載の掴み装置においては、網の目の絞り込みは、複数の網の目が同時に絞り込まれるため、各網の目が掴む部位の大きさが異なる場合、一番大きな部位を掴んでいる網の目の大きさよりは絞り込まれないこととなり、小さな部位を掴んでいる他の網の目は、部位の掴みに緩みを生じる可能性があるという問題があった。また、従来の掴み装置は、対象物の上方から網の目をかぶせるように操作するため、対象物の上方の空間に制限がある場合や、対象物の側方あるいは下方から対象物を拘束することができないといった問題があった。さらに、従来の掴み装置では、凹凸形状を有しない対象物に対しては、対象物を保持することができず、チェーンから抜け落ちる可能性があるといった問題があった。さらにまた、従来の掴み装置では、掴んだ対象物の向きを固定又は制御することができないといった問題があった。また、従来の掴み装置では、網チェーンと支持フレームを吊るための二本のワイヤが必要であり、大水深などの高揚程の場合には、二本のワイヤが絡まり易いといった問題があった。

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、網の目の絞り込みを、各網の目が掴む部位の大きさに応じて異なるように絞り込まれることで確実に対象物を保持することができる掴み装置を提供することを目的とする。さらに、側方あるいは下方からでも対象物を拘束することができ、凹凸形状を有しない対象物に対しても確実に保持することができ、掴んだ対象物の向きを固定又は制御することができる掴み装置を提供することを他の目的とする。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明に係る掴み装置は、筒状の支持フレームと、多角形状の外周部材と、前記外周部材の略中心点を通過すると共に、前記外周部材の各頂点を連結する対角部材とにより網の目を構成する網状部材と、一端が前記網状部材の各頂点に連結し、他端が前記支持フレームに連結する棒状部材と、を備える掴み装置であって、前記棒状部材が、柔軟性又は折れ曲がり可能な節の少なくともいずれか一方を有し、前記網状部材は、前記対角部材を互いに連結するとともに、前記対角部材との連結部を滑動可能に案内する引込部材を備え、前記支持フレームに形成された絞り口から前記引込部材を引くことにより網の目の大きさが絞り込まれることを特徴とする。

また、本発明に係る掴み装置において、前記引込部材は、両端に滑車を有するワイヤからなり、前記滑車は、前記対角部材を滑動可能に案内していることができる。

また、本発明に係る掴み装置において、前記絞り口は、複数設けられていることができる。

また、本発明に係る掴み装置において、前記掴み装置は、前記支持フレームが取付けられた吊り下げワイヤを備え、前記支持フレームを、前記吊り下げワイヤの動きに連動する状態と連動しない状態とに切り替え可能な切替装置を備えることができる。

また、本発明に係る掴み装置において、前記切替装置は、前記吊り下げワイヤに取付けられた電磁石と、前記支持フレームに取付けられた有孔板とを備えることができる。

また、本発明に係る掴み装置は、支持フレームと、前記支持フレームに形成された複数の絞り口から引き上げられる複数の環状チェーンと、一端が前記支持フレームに連結し、他端が前記環状チェーンと連結する複数の棒状部材と、を備えた掴み装置において、前記棒状部材が、柔軟性又は折れ曲がり可能な節の少なくともいずれか一方を有し、前記環状チェーンは、互いに交差するように配置されていることを他の特徴とする。

本発明に係る掴み装置は、網の目の絞り込みを、各網の目が掴む部位の大きさに応じて異なるように絞り込まれるようにしたので確実に対象物を保持することができる。さらに、棒状部材を柔軟性の有る部材または折れ曲がり可能な節を有する部材により形成したので、側方あるいは下方からでも対象物を拘束することができる。さらに、本発明に係る掴み装置は、絞り口を複数有しているので、凹凸形状を有しない対象物に対しても確実に保持することができ、掴んだ対象物の向きを固定又は制御することができる。さらにまた、本発明に係る掴み装置は、吊り下げワイヤを操作ワイヤの動きに連動する状態と連動しない状態とに切り替え可能であるので、ワイヤを一本にすることができ、大水深などの高揚程においてもワイヤが絡まることなく作業を行うことができる。

［第１の実施形態］
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、第１の実施形態に係る掴み装置を示す図であり、図２は、引込部材の構造を示す拡大図であり、図３は、第１の実施形態に係る掴み装置の変形例を示す図であり、図４は、第１の実施形態に係る掴み装置の変形例の動作後の状態を示す図であり、図５は、第２の実施形態に係る掴み装置を示す図であり、図６は、第３の実施形態に係る掴み装置を示す図であり、図７は、第４の実施形態に係る掴み装置を示す図である。

図１に示すように、第１の実施形態に係る掴み装置１は、吊り下げワイヤ２によって、起重機船３より吊り下げられ、操作ワイヤ１４を操作することで、消波ブロックの把持及び解除を行うことで、港湾等において消波ブロックの撤去や移設又は据付等の作業に使用される。

次に、掴み装置１の詳細について図１及び図２を参照して説明する。

掴み装置１は、内周部に操作ワイヤ１４を挿通可能な円筒状の支持フレーム１１と、４本のチェーンを矩形状に連結した外周部材２１と、外周部材２１の略中心点を通過すると共に、外周部材２１の各頂点を連結するチェーンである対角部材２２とにより網の目を構成する網状部材２０と、一端が網状部材２０の各頂点にそれぞれ連結し、他端が支持フレーム１１に連結する４本の棒状部材３１と、を備えている。

ここで、網状部材２０は、対角部材２２を互いに連結するとともに、対角部材２２との連結部を滑動可能に案内する引込部材４１を備えている。この引込部材４１を支持フレーム１１の下方端に形成された絞り口１２から引くことにより網状部材２０の網の目の大きさが絞り込まれるようになっている。

また、図２に示すように、引込部材４１は、ワイヤ１５の両端に滑車１３ａ、１３ｂが夫々取付けられており、夫々の滑車１３ａ、１３ｂに対角部材２２を引っ掛けることで、対角部材２２との連結部を滑動可能に案内している。なお、図３には、引込部材４１が支持フレーム１１よりも下側に配置された例について記載したが、引込部材４１は、対角部材２２を十分長く確保することにより、支持フレーム１１の上側に配置することもできる。このように引込部材４１を支持フレーム１１の上側に配置することで、網状部材２０を絞り込んだ際に、引込部材４１が支持フレーム１１に引っかかることを防止することができ、円滑な絞り込み操作を行うことができる。

このように網状部材２０を構成することで、引込部材４１を引込部材４１と連結された操作ワイヤ１４で引き上げることで、操作ワイヤ１４の引き始めの段階では、網状部材２０の網の目は同様に絞り込まれるが、掴んだ部位が大きい網の目の箇所については、網状部材２０が対象物を把持し、それ以上絞り込まれなくなる。しかし、引込部材４１は、滑車１３ａ、１３ｂが滑動可能に対角部材２２の連結部を案内しているので、滑車１３ａ、１３ｂの作用により、対角部材２２の連結部が対象物の形状に合わせて移動することができるので、大きい網の目の箇所以外の網の目は更に絞り込むことができるようになっている。このように、全ての網の目を絞り込むことができない位置まで、対角部材２２の連結部を移動しながら、操作ワイヤ１４を引き上げると、網状部材２０は、対象物の部位を緩み無く把持することができる。

また、棒状部材３１は、柔軟性を有するグラスファイバ又はカーボンファイバ等の材料により形成されている。このように棒状部材３１を柔軟性を有する材料で形成することにより、網状部材２０を広げた状態で保持することができ、網の目の大きさの偏りを修正して各網の目の大きさを略同等の状態に保持するとともに、網状部材２０を引き込んだ際に、棒状部材３１が内側に撓むことで、確実に対象物を把持することができるようになっている。

さらに、従来の掴み装置では、網チェーンの自重の作用により、網チェーンが対象物間の隙間に入り込むことで、網チェーンが対象物の形状に沿って覆うようになっているため、対象物の上方からしか把持することができなかったが、柔軟性の有る棒状部材３１を用いているので、掴み作業の際に、棒状部材３１を対象物間の隙間に差し込むように操作することで、網状部材２０を対象物間の隙間に入れることができ、網状部材２０が対象物の形状に沿って覆うことができるので、対象物を把持する方向が上方に限定されることがなく、側方及び下方等の任意の方向から対象物を把持することができる。

以上説明した第１の実施形態に係る掴み装置１では、棒状部材３１を柔軟性のある材料で形成した場合について説明したが、図３に示すように棒状部材３１が折れ曲がり可能な節３２を備えているように形成してもよい。このように形成された第１の実施形態に係る掴み装置１は、図４に示すように対象物を把持することができ、且つ、対象物の任意の方向から対象物を把持することができる。また、第１の実施例及びその変形例に係る掴み装置１の網状部材２０が、チェーンで構成された場合について説明したが、網状部材２０は
強固なロープを用いても構わない。さらに、第１の実施例及びその変形例に係る掴み装置１の網状部材２０が矩形状である場合について説明したが、網状部材２０は、三角形状でも構わないし、五角形状でも構わない。

［第２の実施形態］
以上説明した第１の実施形態に係る掴み装置１では、引込部材４１を一つの絞り口１２から引き込む場合について説明した。次に説明する第２の実施形態の掴み装置１は、第１の実施形態とは異なる形態を有する絞り口１２の実施例について説明を行うものである。なお、上述した第１の実施形態の場合と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、第２の実施形態に係る掴み装置１００は、支持フレーム１１に絞り口１２ａ、１２ｂが二つ形成されており、絞り口１２ａに対角部材２２ａが引き上げられ、絞り口１２ｂに対角部材２２ｂが引き上げられるように形成されている。対角部材２２ａ、２２ｂは夫々、引込部材４１ａ、４１ｂに連結されて引き上げられるようになっている。

また、引込部材４１ａ、４１ｂは、操作ワイヤ１４に連結されて起重機船３によって引き上げされるようになっている。

このように形成された第２の実施形態に係る掴み装置１００は、対象物を把持した際に、対象物が絞り口を中心として回転してしまうことを防止することができ、対象物の引き上げ作業中に、対象物の姿勢を制御することができる。

［第３の実施形態］
以上説明した第１の実施形態に係る掴み装置１及び第２の実施形態に係る掴み装置１００では、引込部材４１と連結した操作ワイヤ１４と、支持フレーム１１を吊り下げる吊り下げワイヤ２とが夫々独立して動作する場合について説明した。次に説明する第３の実施形態の掴み装置１０１は、第１の実施形態及び第２の実施形態とは異なる形態を有する吊り下げ方法の実施例について説明を行うものである。なお、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態の場合と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、第３の実施形態に係る掴み装置１０１は、支持フレーム１１を吊り下げる吊り下げワイヤ２の下端に電磁石５１が取付けられている。また、支持フレーム１１の上端には、複数の孔が形成された有孔板５２が取付けられている。有孔板５２は、電磁石５１に磁力を発生させる状態と磁力を発生させない状態とに制御することで、電磁石５１と有孔板５２とが着脱できるようになっている。

なお、電磁石５１の制御は、超音波によるスイッチ制御などにより海面上からの遠隔操作によって制御することができる。

次に、電磁石５１に磁力を発生させた状態及び電磁石５１に磁力を発生させない場合の動作について説明する。

電磁石５１に磁力を発生させた状態では、電磁石５１と有孔板５２とが一体となって動作するため、有孔板５２が取付けられた支持フレーム１１は、吊り下げワイヤ２の上下動と連動して動作する。

本実施形態に係る掴み装置１０１は、吊り下げワイヤ２と操作ワイヤ１４とが直列に連結されているので、支持フレーム１１が吊り下げワイヤ２と連動して動作する状態では、操作ワイヤ１４も支持フレーム１１と一体となって動作し、網の目の絞り込みを行うことはない。

この状態では、網状部材２０を対象物に掛けることができる位置に掴み装置１０１を移動するように操作することができる。このような位置に掴み装置１０１を移動した後、網状部材２０を対象物に掛ける作業を行う。

次に、網状部材２０を対象物に掛けた状態で、電磁石５１に発生させない状態に制御すると、電磁石５１と有孔板５２とが離脱し、支持フレーム１１が吊り下げワイヤ２の上下動と独立して動作することができる。

この状態で、吊り下げワイヤ２を引き上げると、支持フレーム１１は対象物に網状部材２０を掛けた状態のまま保持され、吊り下げワイヤ２と直列に連結された操作ワイヤ１４が吊り下げワイヤ２と連動して引き上げられ、網状部材２０の絞り込みを行う。

網状部材２０の絞り込みを、網状部材２０が対象物を確実に把持する状態まで吊り下げワイヤ２を引き上げた後、さらに吊り下げワイヤ２を引き上げると対象物を把持した網状部材２０を引き上げることができる。

また、対象物の把持を失敗した場合等、再度、電磁石５１と有孔板５２とを磁着させる必要が生じた場合について説明する。

支持フレーム１１には、浮き５３が取付けられているので、有孔板５２はこの浮き５３により水中に浮遊している状態となっている。この状態で、吊り下げワイヤ２を降ろしていき、網状部材２０が水底に着底した後もさらに吊り下げワイヤ２を降ろしていき、有孔板５２と電磁石５１が接触した状態で、電磁石５１に磁力を発生させるように制御することで、電磁石５１と有孔板５２とを磁着させることができる。

このように形成された掴み装置１０１は、網状部材２０の絞込みを操作する操作ワイヤ１４が支持フレーム１１を吊り下げる吊り下げワイヤ２と直列に連結されているので、操作ワイヤ１４を吊り下げワイヤ２と平行して起重機船３から吊り下げる必要がなくなり、操作ワイヤ１４と吊り下げワイヤ２とが絡まることを防止することができる。

［第４の実施形態］
以上説明した第１の実施形態に係る掴み装置１、第２の実施形態に係る掴み装置１００及び第３の実施形態に係る掴み装置１０１では、網状部材２０が矩形状の外周部材２１及び外周部材２１の対向する頂点を夫々連結する対角部材２２とにより形成されている場合について説明した。次に説明する第４の実施形態の掴み装置１０２は、第１の実施形態乃至第３の実施形態とは異なる形態を有する網状部材の実施例について説明を行うものである。なお、上述した第１の実施形態乃至第３の実施形態の場合と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略する。

図７に示すように、第４の実施形態に係る掴み装置１０２は、支持フレーム１１に形成された絞り口から引き込まれる２本の環状チェーン２３を有し、この環状チェーン２３は隣り合う２本の棒状部材３１に取付けられ、環状チェーン２３が互いに交差するように配置されている。

このように形成された第４の実施形態に係る掴み装置１０２は、環状チェーン２３が交差する位置に対象物を配置した状態で、環状チェーン２３に連結した操作ワイヤ１４を引き上げることで、２本の環状チェーン２３を同時に絞り込み、対象物を把持することができるようになっている。

このように形成された第４の実施形態に係る掴み装置１０２は、対象物が凹凸形状を有さない場合であっても、対象物を確実に把持することができ、対象物が抜け落ちることを防止することができる。

なお、第４の実施形態に係る掴み装置１０２は、第１の実施形態に係る掴み装置１と同様に、柔軟性のある材料を用いて棒状部材３１を形成しても構わないし、棒状部材３１に折り曲がり可能な節を形成しても構わない。

また、本実施形態は、絞り口が環状チェーン２３の本数に合わせて２箇所形成された場合について説明したが、環状チェーン２３を同一の絞り口から引き上げるように形成しても構わない。

第１の実施形態に係る掴み装置を示す図。 引込部材の構造を示す拡大図。 第１の実施形態に係る掴み装置の変形例を示す図。 第１の実施形態に係る掴み装置の変形例の動作後の状態を示す図。 第２の実施形態に係る掴み装置を示す図。 第３の実施形態に係る掴み装置を示す図。 第４の実施形態に係る掴み装置を示す図。

符号の説明

１ 掴み装置
２ 吊り下げワイヤ
３ 起重機船
１１ 支持フレーム
１２、１２ａ、１２ｂ 絞り口
１３ａ、１３ｂ 滑車
１４ 操作ワイヤ
１５ ワイヤ
２０ 網状部材
２１ 外周部材
２２ 対角部材
２３ 環状チェーン
３１ 棒状部材
３２ 節
４１、４１ａ、４１ｂ 引込部材
５１ 電磁石
５２ 有孔板
５３ 浮き

Claims (6)

1. 筒状の支持フレームと、
   多角形状の外周部材と、前記外周部材の略中心点を通過すると共に、前記外周部材の各頂点を連結する対角部材とにより網の目を構成する網状部材と、
   一端が前記網状部材の各頂点に連結し、他端が前記支持フレームに連結する棒状部材と、
   を備える掴み装置であって、
   前記棒状部材が、柔軟性又は折れ曲がり可能な節の少なくともいずれか一方を有し、
   前記網状部材は、前記対角部材を互いに連結するとともに、前記対角部材との連結部を滑動可能に案内する引込部材を備え、
   前記支持フレームに形成された絞り口から前記引込部材を引くことにより網の目の大きさが絞り込まれることを特徴とする掴み装置。
2. 請求項１に記載の掴み装置において、
   前記引込部材は、両端に滑車を有するワイヤからなり、
   前記滑車は、前記対角部材を滑動可能に案内していること
   を特徴とする掴み装置。
3. 請求項１又は２に記載の掴み装置において、
   前記絞り口は、複数設けられていること
   を特徴とする掴み装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の掴み装置において、
   前記掴み装置は、前記支持フレームが取付けられた吊り下げワイヤを備え、
   前記支持フレームを、前記吊り下げワイヤの動きに連動する状態と連動しない状態とに切り替え可能な切替装置を備えること
   を特徴とする掴み装置。
5. 請求項４に記載の掴み装置において、
   前記切替装置は、前記吊り下げワイヤに取付けられた電磁石と、前記支持フレームに取付けられた有孔板とを備えること
   を特徴とする掴み装置。
6. 支持フレームと、
   前記支持フレームに形成された複数の絞り口から引き上げられる複数の環状チェーンと、
   一端が前記支持フレームに連結し、他端が前記環状チェーンと連結する複数の棒状部材と、
   を備えた掴み装置において、
   前記棒状部材が、柔軟性又は折れ曲がり可能な節の少なくともいずれか一方を有し、
   前記環状チェーンは、互いに交差するように配置されていることを特徴とする掴み装置。

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