JP6976532B2 - 新規な可撓性把持ヘッド及びその可撓性把持具、並びに可撓性把持ペン - Google Patents

Description

本発明は、弾性材料で作製された可撓性把持ヘッドに関し、さらに該可撓性把持ヘッドを用いた可撓性把持具及び可撓性把持ペンに関する。

産業オートメーションの分野において、メカニカルアーム末端の把持動作は、主に剛性メカニカルグリッパー又は真空チャックによって達成される。しかし、剛性メカニカルグリッパーは、把持力を制御しにくく、柔らかくて脆い物体を損傷することなく把持することができない。また、真空チャックは、搬送過程において表面が粗く孔が開いている不規則な物体に適応しにくく、いずれも使用場面が制限されている。

可撓性メカニカル指は、弾性材料で作製され、物体を損傷することなく、柔らかくて脆い物体の把持を実現することができる。従来の可撓性メカニカル指は、指先と、指関節とを含み、指関節のテール部がテーパー状の給気ノズルとなるように設置されており、テーパー状の給気ノズルにフランジエッジ構造が設置されている。しかしながら、このような可撓性メカニカル指は依然としてジュエリーのような微小な物体の把持に適応できない。また、従来の可撓性メカニカル指による把持では、それを駆動するための正負圧ガス源を別途提供することが必要であり、使用が不便で家庭用には適していない。

本発明が解決しようとする第１の技術課題は、微小な物体の把持に適する新規な可撓性把持ヘッドを提供することである。

本発明が解決しようとする第２の技術課題は、微小な物体を把持するために使用可能である新規な可撓性把持ヘッドを用いた可撓性把持具を提供することである。

本発明が解決しようとする第３の技術課題は、家庭用に適し、微小な物体を把持することができ、使用が便利で、ガス源を別途設置する必要がない新規な可撓性把持ヘッドを用いた可撓性把持ペンを提供することである。

上記第１の技術課題を解決するために、本発明では以下の技術的解決手段を提供する。すなわち、本発明の可撓性把持ヘッドは、弾性材料で作製された把持部と接続部とを含み、前記把持部は、把持のための少なくとも２本の互いに協働する指先を含み、各指先間に隙間が形成されており、各々の指先の内部にはいずれも指孔が設置され、前記接続部は連通室を含み、該連通室は全ての指孔と連通し、前記接続部上には連通室と連通する連通口が設けられており、前記指先は隙間に近接する内壁及び隙間から離間した外壁を含み、前記内壁の厚さが外壁の厚さよりも小さいか、あるいは内壁の弾性率が外壁の弾性率よりも小さい、ことを特徴とする。

前記指孔の指先先端に近接する先端孔壁は外部から内部へにかけて傾斜するように設置されて、該先端孔壁の内側端が外側端よりも指先先端に近接することが好ましい。

前記連通室上に接続ノズルと係合するためのインナー係合溝が設置されることが好ましい。

前記接続部の外部に係合エッジが設置されることが好ましい。

前記指先の数は２〜４本であり、かつ、各々の指先の形状はいずれも同じであることが好ましい。上記技術的特徴を有する本発明の効果は以下の通りである。

可撓性把持ヘッドは、弾性材料で作製された把持部と接続部とを含み、前記把持部は把持のための少なくとも２本の互いに協働する指先を含む。各指先間には隙間が形成され、各々の指先の内部にはいずれも指孔が設置される。前記接続部は連通室を含み、該連通室は全ての指孔と連通し、前記接続部上には連通室と連通する連通口が設置されている。前記指先は隙間に近接する内壁及び隙間から離間する外壁を含み、前記内壁の厚さは外壁の厚さよりも小さいか、あるいは内壁の弾性率は外壁の弾性率よりも小さい。このため、ガス供給時に、駆動媒体（ガス又は液体）は連通口から連通室内に入ってから指孔内に入る。把持ヘッドは、弾性材料で作製され、かつ内壁の厚さが外壁の厚さよりも小さいか、あるいは内壁の弾性率が外壁の弾性率よりも小さい。そのため、内壁の変形量が外壁の変形量よりも大きく、内壁が膨らんで各指先を打開し、ガス排出時に、指孔及び連通室内の駆動媒体が連通口から排出され、同様に内壁の湾曲変形量が外壁の変形量よりも大きいため、指先が閉合する。このようにして上記可撓性把持ヘッドは微小な物体を把持することができ、物体の表面を損傷しない。

上記第２の技術課題を解決するために、本発明では以下の技術的解決手段を提供する。すなわち、上述した可撓性把持ヘッドを用いた新規な可撓性把持具であって、該新規な可撓性把持具は固定シートをさらに含み、前記固定シート上には正負圧システムと連通する接続ノズルが設置されており、前記把持ヘッドの連通口が接続ノズル上にスリーブ固定されていることを特徴とする。

前記固定シートは、弾性伸縮可能な固定シートであり、前記固定シートは、フランジシートと、フランジシート上を摺動可能に取り付けられる弾性伸縮可能な伸縮ロッドとを含み、前記接続ノズルは伸縮ロッドの端部に取り付けられることが好ましい。

前記伸縮ロッドの下端に係合シートが取り付けられ、前記可撓性把持ヘッドの接続部の外部に係合エッジが設置され、前記係合シート上には係合エッジと係嵌する係合溝が設置されることが好ましい。

上記技術的特徴を有する本発明の効果は以下の通りである。上記可撓性把持具は上述した可撓性把持ヘッドを適用したため、上記可撓性把持ヘッドの全ての機能及び効果を有する。また、固定シートは弾性伸縮機能を有し、把持過程において弾性緩衝の効果を奏し、把持動作をより的確に実行することができる。

上記第３の技術課題を解決するために、本発明では以下の技術的解決手段を提案する。すなわち、上述した可撓性把持ヘッドを用いた新規な可撓性把持ペンであって、該可撓性把持ペンはペンスリーブとペンコアとを含み、前記ペンスリーブ内にピストンが軸方向に摺動可能に取り付けられ、前記ピストンはペンスリーブの内室を前室と後室に隔て、前記ペンコアの前端がピストンと接続されており、前記ペンスリーブのテール部にテールプラグが固定され、前記ペンコアは前記テールプラグを貫通し、前記ペンスリーブの前端には前室と連通する接続ノズルが設置され、前記可撓性把持ヘッドの連通口はペンスリーブの接続ノズル上にスリーブ固定されて、前記ピストンとペンスリーブとの間にバネが設置され、前記バネはピストンに対して後方への弾力を加えることを特徴とする。

前記ペンコアとピストンとは一体成形され、前記テールプラグがペンスリーブのテール部に挿着され、テールプラグ上にはシールリングが設置されることが好ましい。

上記の技術的特徴を有する本発明の効果は以下の通りである。上記可撓性把持ペンは、上述した可撓性把持ヘッドを適用するため、上記可撓性把持ヘッドの全ての機能及び効果を有し、同時に、上記可撓性把持ペンは、正負圧ガス源を設置する必要がなく、ペンコアを手動で押せば前室のガスを可撓性把持ヘッド内に圧縮することができる。これによりガス供給機能を実現し、ペンコアを放した後、バネの弾力により、前室のキャビティが大きくなる。このようにして可撓性把持ヘッド内のガスが前室内に入り、ガスが排出されるため、該可撓性把持ペンは家庭での使用が可能であり、構造が簡単で、小型である。

本発明に係る実施例１の４本の指先を含む可撓性把持ヘッドの斜視図である。 本発明に係る実施例１の４本の指先を含む可撓性把持ヘッドの上面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 本発明に係る実施例１の２本の指先を含む可撓性把持ヘッドの斜視図である。 本発明に係る実施例１の４本の指先を含む可撓性把持ヘッドの正面図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明に係る実施例２の２本の指先を含む可撓性把持具の正面図である。 図７のＣ−Ｃ断面図である。 本発明に係る実施例２の可撓性把持具が開放した（開いた）状態の正面図である。 本発明に係る実施例２の係合シート付き可撓性把持具の正面図である。 本発明に係る実施例３の可撓性把持ペンの正面図である。 図１１のＤ−Ｄ線断面図である。

以下、具体的な実施例によって本発明をさらに詳しく説明する。

実施例１
図１〜図６に示すように、本発明の可撓性把持ヘッドは、弾性材料で作製された把持部１と、接続部２とを含む。該弾性材料としてはシリコンゴムを用いることができる。

前記把持部１は、把持のための少なくとも２本の互いに協働する指先１１を含む。指先１１の数は２〜４本で、かつ、各々の指先１１の形状がいずれも同じであることが好ましい。各指先１１間に隙間１２が形成され、各々の指先１１の内部にはいずれも指孔１３が設置されている。前記接続部２は連通室２１を含み、該連通室２１が全ての指孔１３と連通し、前記接続部２上には連通室２１と連通する連通口２３が設置される。前記指先１１は隙間１２に近接する内壁１４及び隙間１２から離間した外壁１５を含み、前記内壁１４の厚さは外壁１５の厚さよりも薄いか、あるいは内壁１４の弾性率が外壁１５の弾性率よりも小さい。ここで、２つの方案がある。一方は、内壁１４の厚さが外壁１５の厚さよりも薄いと、内壁１４の変形量が外壁１５の変形量より大きくなるため、内壁１４が膨らんで指先１１を打開させる（広げる）。もし内壁１４と外壁１５の厚さが一致する場合には、内壁１４の弾性率を外壁１５の弾性率より小さくするのみで、同様に内壁１４の変形量を外壁１５の変形量より大きくすることができる。

前記指孔１３の指先１１先端に近接する先端孔壁１６は（先端に向かうに従って、）中軸線に近づくように中軸線に対して傾斜して配置され、該先端孔壁１６の内側端（中軸線及び隙間１２に近接する側）が外側端（外壁１５に近接する側）よりも指先１１先端に近接している。図３及び図６に示すような構造とすることにより、内壁１４の長さがより長くなるため、変形量がより大きくなり、打開の（広がる）角度がより大きくなる。

前記連通室２１上には接続ノズル６と係合させるためのインナー係合溝２２が設置されている。該インナー係合溝２２は図８に示すように接続ノズル６に適合することができる。もちろん、インナー係合溝２２がなくても、図１０に示すような接続ノズル６に適することができる。図８及び図１０における接続ノズル６はいずれも従来常用されるガス回路接続方式であり、接続口が接続ノズル６上にスリーブ固定されているため、比較的堅固である。

前記接続部２の外部には係合エッジ２４が設置され、係合エッジ２４を用いて接続部２の脱落をさらに防止することができる。

本実施例における把持ヘッドは、液状又はガス状媒体を駆動媒体としてもよい。ガス状媒体を例とすると、ガス供給時に、ガスが連通口２３から連通室２１内に入り、さらに指孔１３内に充満する。可撓性把持ヘッドは弾性材料で作製され、かつ内壁１４の厚さが外壁１５の厚さよりも薄いか、あるいは内壁１４の弾性率が外壁１５の弾性率よりも小さい（ペンの中軸線に近接する側の壁を内壁とし、外周面に近接する側の壁を外壁とする）。このため、内壁１４の変形量が外壁１５の変形量より大きく、内壁１４が膨らんで各指先１１を打開させる（開かせる）。ガス排出時には、指孔１３及び連通室２１内の駆動媒体は連通口２３から排出される。このときも同様に内壁１４の湾曲変形量が外壁１５の変形量よりも大きいため、内壁１４が窪んで指先１１が閉合する。このようにして該可撓性把持ヘッドにより微小な物体を把持することができ、かつ、物体の表面を損傷しない。

実施例２
本実施例は可撓性把持具を開示する。該可撓性把持具は実施例１の可撓性把持ヘッドを用い、図７〜図１０に示すように、固定シートをさらに含む。前記固定シート上には正負圧システムと連通する接続ノズル６が設置され、前記把持ヘッドの連通口２３が接続ノズル６上にスリーブ固定されている。該正負圧システムは、従来常用されるシステムであり、ガスポンプを用いてガスの排出及び供給を実現する。

前記固定シートは、弾性伸縮可能な固定シートである。前記固定シートは、フランジシート３と、フランジシート３上に摺動可能に取り付けられる弾性伸縮可能な伸縮ロッド４とを含み、前記接続ノズル６が伸縮ロッド４の端部に取り付けられる。もちろん、該可撓性把持具は弾性緩衝機能を備えなくてもよい。

図７〜図９に示すように、前記固定シートはフランジシート３を含む。前記フランジシート３上にはガイドスリーブ５が固定され、前記伸縮ロッド４がガイドスリーブ５内に摺動可能に取り付けられる。前記伸縮ロッド４とガイドスリーブ５との間にはあらかじめ緩衝バネが圧縮されている。前記伸縮ロッド４の一方端に接続スリーブ７が取り付けられ、前記接続スリーブ７上には接続ノズル６及び給気ノズル８が取り付けられ、可撓性把持ヘッドが接続ノズル６上に取り付けられる。

図１０に示すように、前記伸縮ロッド４の下端に係合シート９が取り付けられ、前記可撓性把持ヘッドの接続部２の外部には係合エッジ２４が設置される。前記係合シート９上には係合エッジ２４と係嵌する係合溝９１が設置され、可撓性把持ヘッドが接続ノズル６上にスリーブ固定された後、係合エッジ２４が係合溝９１内に配置され、脱落をさらに防止する。

該実施例の動作原理は以下の通りである。該可撓性把持具を送り機構に載置し、可撓性把持具が軸方向に移動するように動かす。システムがガス供給を行って可撓性把持具を開かせて、物体をテーブルに置く。可撓性把持ヘッドはまずテーブルに接触してから停止し、その後、ガスを排出し、この時、可撓性把持ヘッドが閉合し、テーブルの反作用力により伸縮ロッド４を収縮させる。このようにして可撓性把持ヘッドの閉合が容易となり、可撓性把持ヘッドが閉合すると物体の把持が可能となる。

実施例３
本実施例では、実施例１の可撓性把持ヘッドを用いた可撓性把持ペン１０を開示する。該可撓性把持ペン１０はペンスリーブ１０１とペンコア１０２とを含む。前記ペンスリーブ１０１内には、ピストン１０４が軸方向に摺動可能に取り付けられ、前記ピストン１０４がペンスリーブ１０１の内室を前室１０６及び後室１０７に隔てる。前記ペンコア１０２の前端がピストン１０４と接続し、前記ペンスリーブ１０１のテール部にテールプラグ１０３が固定される。前記ペンコア１０２が前記テールプラグ１０３を貫通し、前記ペンスリーブ１０１の前端に前室１０６と連通する接続ノズル６が設置される。前記可撓性把持ヘッドの連通口２３がペンスリーブ１０１の接続ノズル６上にスリーブ固定され、前記ピストン１０４とペンスリーブ１０１との間にバネ１０５が設置され、前記バネ１０５がピストン１０４に後方への弾力を印加する。本実施例において、前記ペンコア１０２とピストン１０４とが一体成形されており、ピストン１０４上に、前室１０６及び後室１０７を隔てるシールリングが設置される。前記テールプラグ１０３がペンスリーブ１０１のテール部に挿着され、テールプラグ１０３上にシールリングが設置される。

該可撓性把持ペン１０の構造は巧妙で、手動で微小な物体を把持し、家庭用に好適である。

本実施例で言及されているガスポンプは公知技術で、その構造は明白である。２００８年０８月０１日出版の機械工業出版社の現代実用気動技術第３版ＳＭＣトレーニング教材には、真空素子、ガス回路及びプログラム制御が詳しく開示されている。本実施例におけるガス回路構造も公知技術であることは明白である。
上述した実施例は本発明の好適な実施形態を説明するものに過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明の技術思想を逸脱しない限り、本発明の技術的解決手段に対して行った各種の変形及び変更は、いずれも本発明のクレームに規定される技術的範囲に包含される。

１ 把持部
１１ 指先
１２ 隙間
１３ 指孔
１４ 内壁
１５ 外壁
１６ 先端孔壁
２ 接続部
２１ 連通室
２２ インナー係合溝
２３ 連通口
２４ 係合エッジ
３ フランジシート
４ 伸縮ロッド
５ ガイドスリーブ
６ 接続ノズル
７ 接続スリーブ
８ 供気ノズル
９ 係合シート
９１ 係合溝
１０ 把持ペン
１０１ ペンスリーブ
１０２ ペンコア
１０３ テールプラグ
１０４ ピストン
１０５ バネ
１０６ 前室
１０７ 後室

Claims (10)

1. 弾性材料で作製された把持部（１）と接続部（２）とを含み、
   前記把持部（１）は、把持のための少なくとも２本の互いに協働する指先（１１）を含み、
   前記指先（１１）間には、隙間（１２）が形成され、
   各々の指先（１１）の内部にはいずれも指孔（１３）が設置され、
   前記接続部（２）は、壁面と、前記壁面に囲まれて形成された連通室（２１）とを含み、該連通室（２１）が全ての指孔（１３）と連通し、
   前記接続部（２）には連通室（２１）と連通する連通口（２３）が設置され、
   前記指先（１１）は隙間（１２）に隣接する内壁（１４）及び隙間（１２）から離間した外壁（１５）を含み、前記内壁（１４）の厚さが外壁（１５）の厚さよりも薄い、又は内壁（１４）の弾性率が外壁（１５）の弾性率よりも小さく、
   前記少なくとも２本の指先の外壁は、いずれも前記接続部（２）の壁面と連続しており、前記少なくとも２本の指先の前記内壁（１４）は、下端において相互に連結され、連結された部分は、前記連通室（２１）内の空間に接している
   ことを特徴とする、可撓性把持ヘッド。
2. 前記指孔（１３）の指先（１１）の先端に近接する先端孔壁（１６）は、前記指先（１１）の先端に向かって中軸線に近づくように中軸線に対して傾斜して配置されることを特徴とする、請求項１に記載の可撓性把持ヘッド。
3. 前記連通室（２１）上に接続ノズル（６）と係合するためのインナー係合溝（２２）が設置されることを特徴とする、請求項２に記載の可撓性把持ヘッド。
4. 前記接続部（２）の外部に係合エッジ（２４）が設置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の可撓性把持ヘッド。
5. 前記指先（１１）の数が２〜４本で、かつ各々の指先（１１）の形状がいずれも同じであることを特徴とする、請求項４に記載の可撓性把持ヘッド。
6. 請求項１に記載の可撓性把持ヘッドを用いた可撓性把持具であって、
   固定シートをさらに含み、前記固定シート上には正負圧システムと連通する接続ノズル（６）が設置され、前記把持ヘッドの連通口（２３）は接続ノズル（６）上にスリーブ固定されていることを特徴とする、可撓性把持具。
7. 前記固定シートは弾性伸縮可能な固定シートで、フランジシート（３）と、フランジシート（３）上に摺動可能に取り付けられる弾性伸縮可能な伸縮ロッド（４）とを含み、前記接続ノズル（６）は伸縮ロッド（４）の端部に取り付けられることを特徴とする、請求項６に記載の可撓性把持具。
8. 前記伸縮ロッド（４）の下端に係合シート（９）が取り付けられ、前記可撓性把持ヘッドの接続部（２）の外部には係合エッジ（２４）が設置され、前記係合シート（９）上には係合エッジ（２４）と係合する係合溝（９１）が設置されることを特徴とする、請求項７に記載の可撓性把持具。
9. 請求項１に記載の可撓性把持ヘッドを用いた可撓性把持ペン（１０）であって、
   ペンスリーブ（１０１）とペンコア（１０２）とを含み、前記ペンスリーブ（１０１）内にピストン（１０４）が軸方向に摺動可能に取り付けられ、前記ピストン（１０４）はペンスリーブ（１０１）の内室を前室（１０６）及び後室（１０７）に隔て、前記ペンコア（１０２）の前端がピストン（１０４）と接続し、前記ペンスリーブ（１０１）のテール部にテールプラグ（１０３）が固定され、前記ペンコア（１０２）は前記テールプラグ（１０３）を貫通し、前記ペンスリーブ（１０１）の前端には前室（１０６）と連通する接続ノズル（６）が設置され、前記可撓性把持ヘッドの連通口（２３）はペンスリーブ（１０１）の接続ノズル（６）上にスリーブ固定され、前記ピストン（１０４）とペンスリーブ（１０１）との間にバネ（１０５）が設置され、前記バネ（１０５）がピストン（１０４）に後方への弾力を印加することを特徴とする、可撓性把持ペン。
10. 前記ペンコア（１０２）とピストン（１０４）とが一体成形され、前記テールプラグ（１０３）はペンスリーブ（１０１）のテール部に挿着され、テールプラグ（１０３）上にはシールリングが設置されることを特徴とする、請求項９に記載の可撓性把持ペン。
    

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