JPH0511994Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本考案は、フインガーの先端部に弾性をもたせ
たマニプレータハンドに関する。

Ｂ 考案の概要 本考案は、ハンド本体の外側に第一ピンを介し
て第一フインガーの基端部を結合し第一フインガ
ーの先端部に第二ピンを介して第二フインガーの
中間部を結合し、ハンド本体の中央側に第三ピン
を介して基端部を結合した補助フインガーの先端
部を第四ピンを介して第二フインガーの基端部に
結合したマニプレータハンドにおいて、 第二フインガーの中央部に長孔を形成するとと
もに長孔に第二ピンを嵌め込み、第二フインガー
の基端部へ向かつて第二ピンを付勢するバネを設
けることにより、 第二フインガーに弾性をもたせ、これによつて
あらゆる対象物を安定して掴むことができるよう
にしたものである。

Ｃ 従来の技術 一般に物を掴む場合には、人の手のように複数
の関節を有する指を５本も有していればいかなる
形状の対象物でも容易に掴むことができるため、
マニプレータハンドとして第４図〜第６図に示す
ように５本のフインガーを有するものが提案され
ている。

図示しないマニプレータのアームの先端にハン
ド本体６が取り付けられており、ハンド本体６の
中央部には駆動手段としての図示しないモータ等
に接続された出力軸７が回転自在に具えられてい
る。そして、出力軸７の先端には出力歯車８が形
成され、出力歯車８の周囲に対向的に５つの把持
手段１〜５が配置されている。対向的とは、必ず
しも対向している必要はなく、少なくとも２以上
の把持手段により対象物を把持できるような状態
をいう。これらの把持手段１〜５は第６図に示す
位置に配置され、夫々の把持手段の有する入力歯
車が出力歯車８とその外周で噛み合つている。

把持手段１〜５は同一構造なので、把持手段２
のみについて説明する。フインガーは第一フイン
ガー２ａと第二フインガー２ｂと補助フインガー
２ｃとから構成されている。即ち、第５図中の紙
面と直角な第一ピン２ｄを介して第一フインガー
２ａの基端部が回動自在にハンド本体６の外側に
結合され、第二フインガー２ｂの中央部が第二ピ
ン２ｅを介して回動自在に第一フインガー２ａの
先端部に結合され、ハンド本体６の中央側に取り
付けられた蓋９に第三ピン２ｆを介して基端部が
回動自在に結合された補助フインガー２ｃの先端
部が第四ピン２ｇを介して第二フインガー２ｂの
基端部に回動自在に結合されている。そして、出
力歯車８に噛み合う入力歯車２ｈと第一フインガ
ー２ａの基端部とがウオーム・ウオームホイール
機構及び定トルク伝達機構を介して接続されてい
る。

次に、ウオーム・ウオームホイール機構及び定
トルク伝達機構について説明する。出力軸７と平
行に配置されるとともにウオーム２ｉを有する伝
達軸２ｊが軸受２ｋ，２ｌによつて回転自在に支
持されており、ウオーム２ｉは第一フインガー２
ａの基端部に形成されたウオームホイール２ｍと
噛み合つている。この伝達軸２ｊには前述した入
力歯車２ｈが回転自在に挿通されており、入力歯
車２ｈは出力歯車８と噛み合つている。入力歯車
２ｈの内周面には円周方向へ順次凹凸を設けた凹
凸面２ｎが形成されており、凹凸面２ｎに鋼球２
ｐが押圧されている。つまり、伝達軸２ｊの軸心
と直交する貫通孔２ｒが形成され、スプリング２
ｑを挾んだ状態で２個の鋼球２ｐが貫通孔２ｒ内
へ押し込まれてボールクラツチ（定トルク伝達機
構）を構成している。

以上、把持手段２について説明したが、他の把
持手段も同一構造である。

次に、斯かるマニプレータハンドの作用につい
て説明する。

図示しないモータにより出力軸７が正の方向へ
回転すると、出力歯車８を介して入力歯車１ｈ〜
５ｈが同時に回転する。すると、第一ピン１ｄ〜
５ｄを中心として第一フインガー１ａ〜５ａが
夫々内側へ曲がり、それとともに補助フインガー
１ｃ〜５ｃの存在によつて第二フインガー１ｂ〜
５ｂが第一フインガー１ａ〜５ａに対して内側へ
屈曲して対象物を掴む。把持手段１〜５のうち第
二フインガーが掴もうとする対象物へ早く到着す
るものと遅く到着するものとがあるにも拘らず一
本の出力軸７にて動力を伝達しているが、夫々の
把持手段にはボールクラツチを介して動力が伝わ
るので、第二フインガーが部材へ早く到着した方
の把持手段では所定トルク以上の抵抗力が加わつ
て第一フインガーの回動が停止し、その他のフイ
ンガーは部材へ到着するまで回動し続ける。

把持手段は前述のようにその構造が同一であり
同一作用を行なうので、ここでは前記把持手段２
の作用のみを説明する。出力歯車８の回転力は入
力歯車２ｈを介して伝達軸２ｊへと伝わり、伝達
軸２ｊと一体のウオーム２ｉ及びウオームホイー
ル２ｍを介して第一フインガー２ａへ伝わる。第
５図に示すように、フインガーが開いているとき
は第四ピン２ｇが第一フインガー２ａの外側近傍
に位置するため第一フインガー２ａに対して第二
フインガー２ｂが少しだけ内側へ屈曲した状態と
なるが、第一フインガー２ａが第５図中、右方向
へ回動してフインガーが閉じ始めると第四ピン２
ｇが前記の状態から第一フインガー２ａのより外
側へ移動し、第一フインガー２ａに対する第二フ
インガー２ｂの屈曲度がより大きくなる。つま
り、補助フインガー２ｃが存在することにより、
人の手が対象物を掴む場合のように第一フインガ
ー２ａを閉じるにつれて第二フインガー２ｂが内
側へ屈曲し、対象物が掴み易くなる。第二フイン
ガー２ｂが対象物に当接すると第一フインガー２
ａはそれ以上回動できなくなり、第一フインガー
２ａへ加わるトルク抵抗が一定値以上になるとボ
ールクラツチの働きによつて入力歯車２ｈから伝
達軸２ｊへ動力が伝わらなくなり、入力歯車２ｈ
は空転することになる。これは、伝達軸２ｊのト
ルク抵抗が小さいときにはスプリング２ｑの付勢
力で入力歯車２ｈに形成された凹凸面２ｎの凹部
へ鋼球２ｐが押圧されて入力歯車２ｈから伝達軸
２ｊへ動力が伝わるが、伝達軸２ｊの回転が拘束
されてトルク抵抗が大きくなるとスプリング２ｑ
の付勢力よりも大きい力で鋼球２ｐが押し戻さ
れ、凹凸面２ｎへ鋼球２ｐが付勢されているにも
拘らず入力歯車２ｈのみが回転することになるか
らである。

前述のようにして５本の第二付勢１ｂ〜５ｂが
対象物を掴んだら出力軸７の回転を止めるが、掴
んだ対象物の重さ等によつて各フインガーが開い
て対象物を落としてしまうようなことはない。こ
れは、ウオーム２ｉとウオームホイール２ｍの働
きにより、ウオームホイール２ｍの回転力でウオ
ーム２ｉを回転させることができないからであ
る。出力軸７を前記とは反対の方向へ回転させる
ことによつてすべてのフインガーを開くことがで
きる。この場合も先に開き終わるものと遅れるも
のとがあるが、先に開き終えた把持手段では第一
フインガーがハンド本体６の外周部に当ると前記
と同様にボールクラツチが機能を発揮し、入力歯
車が空転する。すべてのフインガーが開き終えた
ら出力軸７の回転を止めればよい。

このように、夫々のフインガーが同時に開閉動
作を行ないはじめ、夫々のフインガーへ個別にモ
ータが接続されているかのように、夫々のフイン
ガーに一定のトルク抵抗が加わるとその回動が止
まり、人の手と類似した動作をする。

Ｄ 考案が解決しようとする問題点 ところが、第二フインガーの先端部の弾性が少
ないために安定した状態で対象物を掴むことがで
きないという問題がある。第二フインガーの先端
にゴム等の弾性部材を取り付けることも考えられ
るが、強度と耐久性の面で好ましくない。

そこで本考案は、斯かる問題を解決したマニプ
レータハンドを提供することを目的とする。

Ｅ 問題点を解決するための手段 斯かる目的を達成するための本考案の構成は、
マニプレータのアームの先端に取り付けられるハ
ンド本体に対向的に２以上の把持手段を設け、当
該把持手段は、ハンド本体の外側に第一ピンを介
して回動自在に基端部を結合するとともに基端部
に駆動手段を連動連結した第一フインガーと、第
一フインガーの先端部に第二ピンを介して回動自
在に中間部を結合した第二フインガーと、ハンド
本体の中央側に第三ピンを介して回動自在に基端
部を結合するとともに先端部を第二フインガーの
基端部に第四ピンを介して回動自在に結合した補
助フインガーとで構成したマニプレータハンドに
おいて、第二フインガーの中央部に第二フインガ
ーの長さ方向へ伸びる長孔を形成するとともに長
孔に第二ピンを移動自在に嵌め込み、第二フイン
ガーの基端部へ向かつて第二ピンを付勢するバネ
を第二フインガーと第二ピンとの間に設けたこと
を特徴とする。

Ｆ 作用 対象物を掴むために第一ピンを中心として第一
フインガーを回動させると、補助フインガーの先
端部に結合された第二フインガーの基端部が第一
フインガーから離れて第一フインガーの外側へ移
動する。そのため、第一フインガーが回動するに
つれて第一フインガーに対して第二フインガーが
内側へ屈曲し、第二フインガーの先端部で対象物
を掴むことになる。第二フインガーの先端が対象
物に到着した後は第二ピンを第二フインガーの基
端部へ向かつて付勢するバネに抗して第一フイン
ガーが回動し、バネの付勢力と第一フインガーの
回動力とがつり合つたところで第一フインガーが
停止する。そのため、対象物への第二フインガー
の当りがソフトであつて第一フインガーの回動が
停止した状態でもバネの付勢力により対象物が確
実かつ安定した状態で保持される。

Ｇ 実施例 以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。なお、本考案は従来のマニプレー
タハンドの一部を改良したものなので、同一部分
には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分
のみを説明する。

本考案によるマニプレータハンドの正面断面図
を第１図に示し、第二フインガーの断面図を第２
図に示す。第２図に示すように、第二フインガー
２ｂの中央部に、その長手方向へ伸びる長孔２ｓ
が形成され、第一フインガー２ａの先端部と一体
的に固定された第二ピン２ｅの両端が長孔２ｓ内
へ移動自在に嵌め込まれている。第二フインガー
２ｂの軸心位置には長孔２ｓの位置から第二フイ
ンガー２ｂの先端へ向かつて穴２ｔが形成され、
第二ピン２ｅを第二フインガー２ｂの基端部へ向
かつて付勢するバネ２ｕが穴２ｔの内部であつて
第二フインガー２ｂと第二ピン２ｅとの間に設け
られている。なお、第２図中の長孔２ｓよりも左
側は、第一フインガー２ａに対して第二フインガ
ー２ｂが自由に屈曲できるように、上下方向での
中間部が切り欠かれているものである。なお、こ
こでは把持手段２について説明したが、他の把持
手段も同一構成である。

次に、斯かるマニプレータハンドの作用を説明
する。この場合についても把持手段は同じ動きを
するので、把持手段２についてのみ説明する。第
１図に示すように、第一フインガー２ａを図中の
右方向へ回動させて実線の位置を占めているとき
に、図中の矢印方向へ力Ｗを加えるとバネ２ｕが
圧縮されて第二ピン２ｅが相対的に長孔２ｓの右
下へ移動し、その結果第二フインガー２ｂが二点
鎖線で示す位置まで開くことになる。これは、見
方を変えると、二点鎖線の位置が対象物に到着し
た位置だとすると、その後はバネ２ｕが付勢力に
抗して第一フインガー２ａが右方へ回動するとと
もに第二ピン２ｅが長孔２ｓ内を図中右下へ向か
つて移動し、第一フインガー２ａの回動力つまり
はボールクラツチが伝え得る動力とバネ２ｕの付
勢力とがつり合つた点で第一フインガー２ａの回
動が停止することになる。第一フインガー２ａの
停止後はウオーム２ｉ及びウオームホイル２ｍの
働きとバネ２ｕの働きとにより、掴んだ対象物が
落下することはない。このほか、バネ２ｕの圧縮
はじめの状態で対象物を掴むことにより、軟い対
象物でも変形させることなく掴むことができる。
つまり、軟い対象物はバネ２ｕの圧縮はじめの状
態を利用して変形させることなく掴むことがで
き、重い対象物はバネ２ｕの圧縮おわりの状態を
利用して落下させることなく確実に掴むことがで
きる。

一方、マニプレータハンドを用いて小さな対象
物を掴む場合は第二フインガー２ｂのみでは掴む
ことができず、第３図に示すように第二フインガ
ー２ｂ等と蓋９との間に対象物１０をかかえるこ
とになる。この場合は、対象物１０が第二フイン
ガー２ｂの先端には当らないのでバネ２ｕがほと
んど圧縮されずに強固に掴むことができる。

Ｈ 考案の効果 以上説明したように本考案によるマニプレータ
ハンドによれば、第二フインガーの中央部に長孔
を形成するとともに長孔に第二ピンを嵌め込み、
第二フインガーの基端部へ向かつて第二ピンを付
勢するバネを設けたので、軟い対象物を掴む場合
はバネの圧縮はじめである付勢力の弱い状態で変
形を生じさせることなく行なうことができ、重い
対象物を掴む場合はバネの圧縮終わりである付勢
力の強い状態で強固に行なうことができる。この
ようにバネを用いているので、単にフインガーの
先端にゴム等の弾性部材を取り付けた場合では得
られない効果がある。また、弾性力の生じる範囲
が大きいので、第一フインガーの駆動を停止した
後にも対象物の強固な把持力を安定した状態で維
持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本考案によるマニプレータハ
ンドの実施例に係り、第１図は正面断面図、第２
図は第二フインガーの断面図、第３図は小さい対
象物を掴む場合の説明図、第４図〜第６図は従来
のマニプレータハンドに係り、第４図は外観図、
第５図は正面断面図、第６図は側面断面図であ
る。 ２ａ……第一フインガー、２ｂ……第二フイン
ガー、２ｃ……補助フインガー、２ｄ……第一ピ
ン、２ｅ……第二ピン、２ｆ……第三ピン、２ｇ
……第四ピン、２ｓ……長孔、２ｔ……穴、２ｕ
……バネ、２，３，４，５……フインガー、６…
…ハンド本体。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 マニプレータのアームの先端に取り付けられる
   ハンド本体に対向的に２以上の把持手段を設け、
   当該把持手段は、ハンド本体の外側に第一ピンを
   介して回動自在に基端部を結合するとともに基端
   部に駆動手段を連動連結した第一フインガーと、
   第一フインガーの先端部に第二ピンを介して回動
   自在に中間部を結合した第二フインガーと、ハン
   ド本体の中央側に第三ピンを介して回動自在に基
   端部を結合するとともに先端部を第二フインガー
   の基端部に第四ピンを介して回動自在に結合した
   補助フインガーとで構成したマニプレータハンド
   において、 第二フインガーの中央部に第二フインガーの長
   さ方向へ伸びる長孔を形成するとともに長孔に第
   二ピンを移動自在に嵌め込み、第二フインガーの
   基端部へ向かつて第二ピンを付勢するバネを第二
   フインガーと第二ピンとの間に設けたことを特徴
   とするマニプレータハンド。