JPH0546870Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 この考案は、操縦形マニプレータやロボツト等
の末端効果器として用いられるつかみハンド装置
に関する。

Ｂ 考案の概要 本考案は、操縦形マニプレータやロボツト等の
末端効果器として用いられるつかみハンド装置に
おいて、 指装置部枠体に、駆動軸又は他の指装置部の被
動外歯車に噛合する被動外歯車と、この被動外歯
車に定トルク伝達機構手段を介して接続するウオ
ーム出力軸と、このウオーム出力軸のウオーム歯
に噛合するウオームギヤによつて駆動されるフイ
ンガリンク機構とを一体的に設置してユニツト化
した指装置部を構成し、その駆動軸に噛合して駆
動される指装置部と、この指装置部の被動外歯車
に噛合して駆動される指装置部とを適宜一体的に
組み合わせて、単体のハンド装置を構成すること
により、 一つの駆動軸で複数の指装置部を同時に駆動で
きる構造が簡素で安価に製造できるハンド装置を
提供できるものであり、しかも、ユニツト化した
複数の指装置部を適宜選択し組み合わせて所要の
ハンド装置を構成し、これで任意の異形物体に対
応してこれを容易に把持できるようにしたもので
ある。

Ｃ 従来の技術 一般に、人間の手のような多関節構造の指を持
つた手は、多様性を持つた高度な機能を持たせる
ことができるので、義手や知能ロボツトには是非
とも必要なものとなつている。従来このような多
関節構造の指をもつハンド装置には、各関節に対
する動作の自由度毎に駆動モータを設置し、これ
を制御する構造が複雑なものがある。また、その
構造を簡略化した、第４図及び第５図に示す本願
出願人の出願に係わる特開昭62−28191号（特願
昭60−168338号）公報記載のものが知られてい
る。

これは、図示するように、ハンド装置本体１の
匣体に装着された駆動軸２の自由端部に駆動歯車
３を形成する。さらに、この駆動歯車３に匣体に
装着した被動外歯車４を噛合させ、この被動外歯
車４内部に定トルク伝達機構手段としてボールク
ラツチ機構５を装着し、これを介して駆動力を伝
授されるウオーム歯形を穿設したウオーム出力軸
６を装着する。

そして、第４図に示すように第１フインガリン
ク７と補助リンク８との各自由端部をそれぞれ第
２フインガリンク９に枢着してフインガリンク機
構を構成し、その第１フインガリンク７と補助リ
ンク８との各根端部をハンド装置本体１の匣体に
設置される固定軸１０，１１に枢着するととも
に、その第１フインガリンク７の根端部外周にウ
オームギヤ１２を穿設し、これをウオーム出力軸
６に噛合させ、駆動軸２の駆動力が伝達されるよ
うにする。

このようなフインガリンク機構は、第５図にも
示すように、あらかじめハンド装置本体１に形成
された駆動軸２の周囲の匣体の所定位置に５組配
置されて５本指のハンド装置を構成する。

このハンド装置で物をつかむ場合には、駆動軸
２を回転駆動し、５つのフインガリンク機構全て
を中心に閉じる方向に駆動する。すると、多様な
物の外面に各第２フインガリンク９の自由端部が
当接する。この状態で一定の圧接力を働かせなが
ら、定トルク伝達機構手段で空回りする。このた
め、各第２フインガリンク９とこれが当接すべき
物の表面までの距離が異なつていても、所要時間
経過後には、５本の全ての第２フインガリンク９
が、一定の当接圧で物の外面部に圧接し、この物
の周囲をつかむ、というように構成したものであ
る。

Ｄ 考案が解決しようとする問題点 前述したような従来の多関節構造の指をもつハ
ンド装置は、多数の駆動モータや制御装置等を設
けねばならず構造が複雑かつ大掛かりなものとな
つてしまい実用に適しなくなつてしまう。また、
複数のフインガリンク機構を定トルク伝達機構手
段を介して一つの駆動軸２で駆動するものでは、
このハンド装置でつかむ対象物の形状等に対応し
て適切な本数の指を最適に配置して構成したハン
ド装置を組み立てて用いることが望まれるが、こ
のようなハンド装置では、その匣体と複数の指の
機構部とが一体構造なので、指の本数や配置を適
宜変更して構成することができないという問題が
あつた。

本考案は上述の点に鑑み、全体の構成が簡素
で、しかも設置される指の本数及びその配置を自
由に選定して構成できるマニプレータ等のハンド
装置を新たに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 本考案のマニプレータ等のハンド装置は、指装
置部枠体に、駆動軸又は他の指装置部の被動外歯
車に噛合する被動外歯車と、この被動外歯車に定
トルク伝達機構手段を介して接続するウオーム出
力軸と、このウオーム出力軸のウオーム歯に噛合
するウオームギヤによつて駆動されるフインガリ
ンク機構とを一体的に設置してユニツト化した指
装置部を構成し、その駆動軸に噛合して駆動され
る指装置部と、この指装置部の被動外歯車に噛合
して駆動される指装置部とを適宜一体的に組み合
わせて、単体のハンド装置を構成したことを特徴
とする。

Ｆ 作用 上述のように構成することにより、一つの駆動
軸で複数の指装置部を同時に駆動するようにする
とともに、ユニツト化した複数の指装置部を適宜
選択し組み合わせて所要のハンド装置を構成し、
これで任意の異形物体に対応してこれを容易に把
持できるようにするという作用を奏する。

Ｇ 実施例 以下、本考案のマニプレータ等のハンド装置の
一実施例を第１図乃至第３図によつて説明する。
なお、この第１図乃至第３図において、第４図及
び第５図に対応する部分には同一符号を付すこと
とし、その詳細な説明を省略する。

第１図は本例のハンド装置の駆動軸側から見た
平面図で、このハンド装置本体１は、６個のユニ
ツト化した指装置部１５を３個づつ並べて２段に
し、これを一体的に組み合わせて構成するもので
ある。

このハンド装置本体１は、図示しないマニプレ
ータのアームの先端部に装着して使用されるもの
で、このハンド装置本体１の中央部には、図示し
ないアームのモータ等の駆動手段により回転駆動
される駆動軸２を装着する。

そして、この駆動軸２は、図で上下位置に配置
された同一構成の第１の指装置部１５ａ，１５ａ
の接合面に対向する両被動外歯車４ａに噛合させ
る。これとともに、第１の指装置部１５ａとウオ
ーム歯６ｃ及びウオームギヤ１２（第２図示）の
歯の傾き方向を逆のねじれに形成し、回転駆動の
方向が逆になる第２の指装置部１５ｂを、第１の
指装置部１５ａ，１５ａの左右に接合し、この第
２の指装置部１５ｂの各被動外歯車４ｂを、その
第１の指装置部１５ａの被動外歯車４ａに噛合さ
せ、駆動軸２の回転駆動力が被動外歯車４ａから
被動外歯車４ｂへと伝達されるように構成する。

すなわち、本例のハンド装置は、前述の通り中
央の駆動軸２の、図で上下位置にそれぞれ３組づ
つ対称的に並列して、合計６個の指装置部１５を
配置し全体をボルト１６で固定して一体的に構成
するものであるが、例えば、図で左右の位置にあ
る指装置部１５ｂのうちいくつかを選択的に取り
外し、又は、その指装置部１５ｂの外側にさらに
他の指装置部を設置するように配置構成してもよ
い。

なお、本例装置では、ユニツト化された第１お
よび第２の各指装置部１５の枠体２６は、断面略
方形で３面に互に接合しやすい接合面部を有し、
且つ横巾寸法は略ピツチ円直径として形成し、そ
の被動外歯車４の歯先部が、この枠体２６の側部
から適度に突出し、これに他の指装置部１５を隣
接して設置した際その被動外歯車４相互が適正に
噛合するようにして組み立ての便に供する。さら
に、所要通りに選択配列された複数の指装置部１
５をその両側部にそれぞれ被動外歯車４を保護す
るための端板１４，１４を設置し、これらに、一
本のボルト１６を貫通させて、ナツトで固締し、
全体を一体的なハンド装置本体１に組み立て可能
に構成してあるので、複数の指装置部１５を任意
に配置変えして所望の指数のハンド装置を組み立
てるのが容易である。

上述のようにハンド装置を構成するユニツト化
された指装置部１５は、第２図の断面図に示すよ
うに構成される。すなわち、上下一対の指装置部
１５，１５を組み合わせ、その枠体２６，２６の
中央内部に設置した軸受１７によつて駆動軸２の
先端部を軸着して装着し、その駆動軸２の先端部
近くの外周に設けた駆動歯車３には各指装置部１
５の被動外歯車４を噛合させるようにする。

この各指装置部１５は、枠体２６を匣体として
構成するもので、その被動外歯車４には、ウオー
ム出力軸６に、定トルク伝達機構手段であるボー
ルクラツチ機構５を介して装着するようにする。

すなわち、このウオーム出力軸６は、その両端
部６ａ，６ｂを、それぞれ枠体２６内部の軸受１
８，１９に支受されて、回動自由となるように装
着する。そして、ウオーム出力軸６には、その一
部に挿着した軸受２０を介して、環状の被動外歯
車４を、回動自在に設置する。これとともに、被
動外歯車４の円筒状に突出させた筒部４０の所定
部位に小径の係合孔２１を穿孔し、これに対応し
て、ウオーム出力軸６の所定部位に、直径方向に
貫通する透孔２２をもつ円筒部２３を設置する。
そして、この円筒部２３内に上述の係合孔２１よ
り直径の大きな一対の剛球２４，２４を移動可能
に入れ、さらにこの一対の剛球２４，２４間に圧
縮コイルばね２５を入れて、この一対の剛球２
４，２４がそれぞれ、その一部を各係合孔２１，
２１内に半没させて係合するように付勢せしめ
る。このように、係合孔２１に剛球２４が係合し
た状態では、被動外歯車４とウオーム出力軸６と
は一体となつて回動するが、これらの間に働くト
ルクが一定値以上になると、圧縮コイルばね２５
の付勢力に抗し各剛球２４が各係合孔２１から離
脱して、筒部４０の内面を転動することになるの
で、これが定トルク伝達機構手段として作用する
ものである。なお、この定トルク伝達機構手段と
して他の構成をとり得ること勿論である。

また、このウオーム出力軸６には、ウオーム歯
６ｃを穿設し、これにフインガリンク機構におけ
るウオームギヤ１２を噛合する。このフインガリ
ンク機構は、第３図にも示すように、第１フイン
ガリンク７、補助フインガリンク８及び第２フイ
ンガリンク９により構成されている。

この第１フインガリンク７の根端部７ａは枠体
２６における前記３面の接合面以外の１面側に固
定軸１０によつて軸着され、かつ、この状態で、
この根端部７ａの所定部位を半円形状のウオーム
ギヤ１２として形成し、前述のとおり、これをウ
オーム歯６ｃと噛合させるものである。

また、この枠体２６の所定位置には、補助フイ
ンガリンク８の根端部を固定軸１１によつて軸着
する。

そして、この補助フインガリンク８の自由端部
を第２フインガリンク９の根端部に軸着するとと
もに、第１フインガリンク７の自由端部を第２フ
インガリンク９の中間部所定部位に軸着してフイ
ンガリンク機構を構成するものである。

なお、上述した、ウオーム出力軸６のボールク
ラツチ機構５及びフインガリンク機構の構成は他
の各指装置部１５とも同等である。ただ、駆動軸
２と直接噛合する第１の指装置部１５ａと、被動
外歯車４ａを介して噛合する第２の指装置部１５
ｂとでは、回転駆動の方向が逆になるので、その
指装置部１５ａと、指装置部１５ｂとでは、それ
ぞれウオーム歯６ｃ及びウオームギヤ１２の歯の
傾き方向を逆のねじれに形成し、逆回転するもの
を用いるものとする。

次に、上述のように構成された本例装置の作動
を説明する。まず、このハンド装置で物をつかむ
場合には、図示しないマニプレータアームのモー
タを駆動して駆動軸２を回動し、これに接続する
６本の指装置部１５の各ウオーム出力軸６を回動
することにより、それらのフインガリンク機構
を、それぞれ第２図に実線で示す開状態位置か
ら、図に２点鎖線で示すつかみ状態位置まで移動
するようにする。このとき、各フインガリンク機
構の第２フインガリンク９がそれぞれ物体に一定
の力で圧接すると、その指装置部１５におけるこ
れを駆動するウオーム出力軸６に加わるトルク抵
抗が一定値以上になり、そのボールクラツチ機構
５部分で空転した状態となる。しかるに、つかま
れる物体が異形形状であり、各第２フインガリン
ク９と、物体との距離が種々異なつており、物体
に早く圧接するものがあつても、そのまま全ての
指装置部１５の第２フインガリンク９が物体に圧
接するまで駆動軸２を回動せしめて、その６本全
ての第２フインガリンク９で異形形状の物体を平
均的につかむことができる。

なお、上述のようにしてハンド装置により物体
をつかんだ状態でモータを切つて駆動軸２の駆動
力を切るものであるが、各指装置部１５における
第１フインガリンク７のウオームギヤ１２とウオ
ーム歯ｃとの間の抵抗が大きいので、つかんだ物
体の重さ等によつて各フインガリンク機構が開い
て物体を落としてしまうようなことはない。

次につかんだ物体を離し、図に実線で示す開状
態に戻す場合には、駆動軸２を逆回転させ、各指
装置部１５のフインガリンク機構を移動させる。

このとき、各第２フインガリンク９がそれぞれ
異なるつかみ方向の移動位置にあつても、より早
く開状態位置に復帰した第２フインガリンク９
は、図示しないストツパに当たつて止められ、そ
の指装置部１５の各ボールクラツチ機構５で空転
して、最後の第２フインガリンク９が開位置に復
帰するまで待機するので、結局６本全ての指装置
部１５のフインガリンク機構を第２図に実線で示
す位置まで復帰せしめることができるものであ
り、この状態で駆動軸２を停止し、動作を完了す
る。

Ｈ 考案の効果 本考案のマニプレータ等のハンド装置は、指装
置部枠体に、駆動軸又は他の指装置部の被動外歯
車に噛合する被動外歯車と、この被動外歯車に定
トルク伝達機構手段を介して接続するウオーム出
力軸と、このウオーム出力軸のウオーム歯に噛合
するウオームギヤによつて駆動されるフインガリ
ンク機構とを一体的に設置してユニツト化した第
１および第２の指装置部を構成し、その駆動軸に
噛合して駆動される第１の指装置部と、この指装
置部の被動外歯車に噛合して駆動される第２の指
装置部とを適宜一体的に組み合わせて、単体のハ
ンド装置を構成したので、一つの駆動軸で複数の
指装置部を同時に駆動できる構造が簡素で安価に
製造できるハンド装置を提供できるものであり、
しかも、ユニツト化した複数の指装置部を適宜選
択し組み合わせて所要のハンド装置を構成し、こ
れで任意の異形物体に対応してこれを容易に把持
できるという効果がある。さらに、このハンド装
置における指装置部の中の一つが故障し、又は過
負荷によつて破損した場合でも、そのユニツトと
しての不良な指装置部を取り外し、交換すればよ
いので、ハンド装置としては、保守、修理を容易
にできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のマニプレータ等のハンド装置
の一実施例を示す概略平面図、第２図は第１図
−線断面図、第３図はそのフインガリンク機構
部分を取り出して示す拡大正面図、第４図は従来
のハンドの縦断面図、第５図はその平断面図であ
る。 １……ハンド装置本体、２……駆動軸、４……
被動外歯車、５……ボールクラツチ機構、６……
ウオーム出力軸、１２……ウオームギヤ、１５…
…指装置部、２６……枠体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 断面略方形で３面に接合面部を有する指装置部
   枠体と、該枠体の略中央部にその軸が軸受によつ
   て回転自在に軸支されたウオーム出力軸と、該ウ
   オーム出力軸に軸受を介して回転自在に取付けら
   れ、その歯が前記指装置部枠体の３面側で他の歯
   車との噛合を可能に設けられた被動外歯車と、該
   被動外歯車と前記ウオーム出力軸とを定トルク接
   続する定トルク伝達手段と、前記略方形の指装置
   部枠体における残された１面側に、前記ウオーム
   出力軸のウオーム歯と噛合するウオームギヤを有
   する第１フインガリンクおよび補助リンクを回動
   自在に設けてこれら第１フインガリンクと補助リ
   ンクの自由端部を第２フインガリンクに枢着して
   形成したフインガリンク機構とで指１本に相当す
   る第１の指装置部を構成するとともに、該第１の
   指装置部におけるウオーム出力軸のウオーム歯お
   よび該ウオーム歯に噛合する第１フインガリンク
   のウオームギヤの歯の傾き方向を第１の指装置部
   と逆のねじれに形成し回転駆動方向を逆とし、且
   つ被動外歯車が指装置部枠体の２接合面側で他の
   被動外歯車との噛合を可能とした第２の指装置部
   を構成し、第１の指装置部はフインガリンク機構
   を互に反対側に向け被動外歯車側を対向させて両
   被動外歯車に駆動軸の歯車が噛合可能となし、第
   １の指装置部と第２の指装置部との結合は第１の
   指装置部と第２指装置部のフインガリンク機構を
   同方向に向けて配置し、夫々の被動外歯車を噛合
   させて一体形成可能としたことを特徴とするマニ
   プレータ等のハンド装置。