(57)【要約】【課題】ハンド機構を大型化することなく、且つ、少ない部品点数で構成できるとともに、対象物の形状や大きさに関わらずに対象物を確実に把持することができるハンド機構を提供する。【解決手段】基節部材と、前記基節部材の軸方向の一端に回転可能に取り付けられた末節部材とを備え、前記末節部材と前記基節部材との接続面が前記基節部材の長手方向に対して角度を有する斜面に形成され、前記基節部材を貫通すると共に、前記末節部材に回転力を付与する回転伝達部材を備える複数の指部材と、前記指部材を揺動可能に組み付ける掌部材と、前記指部材を揺動せしめると共に、前記回転伝達部材に回転力を付与する駆動機構を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基節部材と、前記基節部材の軸方向の一端に回転可能に取り付けられた末節部材とを備え、前記末節部材と前記基節部材との接続面が前記基節部材の長手方向に対して角度を有する斜面に形成され、前記基節部材を貫通すると共に、前記末節部材に回転力を付与する回転伝達部材を備える複数の指部材と、
前記指部材を揺動可能に組み付ける掌部材と、
前記指部材を揺動せしめると共に、前記回転伝達部材に回転力を付与する駆動機構を備えることを特徴とするハンド機構。
【請求項２】
請求項１に記載のハンド機構において、
前記駆動機構は、前記基節部材に形成されたクランク部と、前記クランク部と係合する係合部が形成された駆動機構本体とを備え、
前記クランク部は、前記係合部が移動可能に係合される長孔が形成されることを特徴とするハンド機構。
【請求項３】
請求項２に記載のハンド機構において、
前記駆動機構本体は、長手方向に直動可能に配置されると共に外周面に螺旋状のねじ溝が形成され、
前記ねじ溝に螺合すると共に前記駆動機構本体に対して回転可能に組み付けられた第１の伝達機構と、
前記第１の伝達機構に螺合すると共に、前記回転伝達部材に回転力を伝達する第２の伝達機構を備えることを特徴とするハンド機構。
【請求項４】
請求項２または３に記載のハンド機構において、
前記掌部材は、前記駆動機構本体を長手方向に沿って直動せしめる押引部材と、前記駆動機構本体を前記指部材の方向に付勢する付勢部材を備えることを特徴とするハンド機構。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載のハンド機構において、
前記駆動機構本体は、前記複数の指部材が開いた状態において、前記掌部材から突出していることを特徴とするハンド機構。
【請求項６】
請求項１に記載のハンド機構において、
前記駆動機構は、回転可能に配置されると共に外周面に螺旋状のねじ溝が形成された駆動機構本体と、
前記駆動機構と共に回転可能に取り付けられた第１の伝達機構と、
前記第１の伝達機構に歯合すると共に、前記回転伝達部材に回転力を伝達する第２の伝達機構を備え、
前記指部材は、前記ねじ溝に係合するカム部を備えることを特徴とするハンド機構。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のハンド機構において、
前記末節部材と前記基節部材は、複数の転動体を介して組み付けられていることを特徴とするハンド機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を把持するハンド機構に関し、特に対象物の大きさや形状に関わらず確実に対象物を把持することができるハンド機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ロボットなどのアームの先端に取り付けられて、対象物を把持する把持部を有するハンド機構が知られている。このようなハンド機構に用いられる把持部は、種々の形態が知られているが、例えば対象物を把持する把持部は、一対の基部を近接・離間するように駆動可能にする駆動機構を備え、一対の基部の間に配された対象物に対して一対の基部を近接させるようにして対象物の把持を行う態様が知られている。
【０００３】
より具体的には、下記特許文献１に示すように把持部の位置を変更する駆動機構収容部と、回動軸を中心に回動可能な態様で把持部の基部に設置され、基部に設置されていない側の端部が回動軸上から離れた位置となるように少なくとも一部が曲げられた複数の曲棒状部材と、複数の曲棒状部材に取り付けられた先端部と、基部と先端部とに固定される膜状部材と、を備え、駆動機構収容部が複数の把持部の間隔を狭め、且つ、複数の曲棒状部材が回動して先端部を回動軸よりも把持部の移動方向に突出させることによって、膜状部材が被挟持物と接するように構成されている。
【０００４】
このような構成を有するハンド機構によれば、挟持状態では曲棒状部材を回動させることによって、先端部を曲棒状部材の回動軸よりも前方へ突出させて、先端部を被挟持物の下側に潜り込ませた状態で、挟持部を被挟持物にさらに接近させることができるので、被挟持物を先端部、膜状部材および曲棒状部材によって下側から抱えるように挟持できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−８５４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のハンド機構によると、基部の近接・離間動作によって、対象物の把持を行っているため、基部が最も離間した状態の基部間の距離以上の大きさの対象物を把持することができないため、大きな対象物を把持しようとすると、ハンド機構を大型化しなくてはならないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、ハンド機構を大型化することなく、且つ、少ない部品点数で構成できるとともに、対象物の形状や大きさに関わらずに対象物を確実に把持することができるハンド機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るハンド機構は、基節部材と、前記基節部材の軸方向の一端に回転可能に取り付けられた末節部材とを備え、前記末節部材と前記基節部材との接続面が前記基節部材の長手方向に対して角度を有する斜面に形成され、前記基節部材を貫通すると共に、前記末節部材に回転力を付与する回転伝達部材を備える複数の指部材と、前記指部材を揺動可能に組み付ける掌部材と、前記指部材を揺動せしめると共に、前記回転伝達部材に回転力を付与する駆動機構を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、指部材を揺動可能に組み付ける掌部材と、指部材を揺動せしめると共に、回転伝達部材に回転力を付与する駆動機構を備えるので、対象物を把持する場合に指部材を開く方向に揺動させれば、大型の対象物の把持を行うことができるとともに、回転力伝達部材によって指部材に回転力を付与するので、末節部材を基節部材に対して屈曲させることで対象物を確実に把持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るハンド機構を説明するための斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係るハンド機構の分解図。
【図３】本発明の実施形態に係るハンド機構に用いられる指部材の斜視図。
【図４】図３におけるＡ−Ａ断面図。
【図５】本発明の実施形態に係るハンド機構に用いられる駆動機構本体を説明するための斜視図。
【図６】本発明の実施形態に係るハンド機構の駆動機構を説明するための背面斜視図。
【図７】本発明の実施形態に係るハンド機構の駆動機構を説明するための断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係るハンド機構の実施形態について図面を参照しつつ説明する。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。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るハンド機構を説明するための斜視図であり、図２は、本発明の実施形態に係るハンド機構の分解図であり、図３は、本発明の実施形態に係るハンド機構に用いられる指部材の斜視図であり、図４は、図３におけるＡ−Ａ断面図であり、図５は、本発明の実施形態に係るハンド機構に用いられる駆動機構本体を説明するための斜視図であり、図６は、本発明の実施形態に係るハンド機構の駆動機構を説明するための背面斜視図であり、図７は、本発明の実施形態に係るハンド機構の駆動機構を説明するための断面図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係るハンド機構１は、複数の指部材１０を揺動可能に組み付けた掌部材２０を備えている。また、掌部材２０には、後述する駆動機構に駆動力を付与する押引部材が収納される管体３９が取り付けられている。
【００１４】
図２に示すように、指部材１０は、基節部材１２と該基節部材１２の軸方向の一端に回転可能に取り付けられた末節部材１１とを備えており、末節部材１１が回転することで、基節部材１２に対して屈曲するように構成されている。
【００１５】
また、掌部材２０は、指部材取付部２１が形成されており、該指部材取付部２１に指部材１０に挿通した回動軸部材１９を組み付けることで指部材１０が回動軸部材１９を軸心として揺動自在に組み付けられている。
【００１６】
図３及び４に示すように基節部材１２は、後述する駆動機構本体３１と係合する長孔１４ａが形成されたクランク部１４を有している。さらに、末節部材１１と基節部材１２との接続面は、基節部材１２の延設方向に対して角度を有する斜面１５が形成されており、複数の転動体１６を介して末節部材１１と基節部材１２とを互いに組み合わせている。このように、末節部材１１と基節部材１２の接続面をそれぞれ斜面１５に形成することで、末節部材１１と基節部材１２とを図３に示すように直線状に配置することが可能となる。また、末節部材１１を周方向に回転すると、末節部材１１は、末節部材１１の接続面を形成する斜面１５上で回転すると共に基節部材１２に対して屈曲する。
【００１７】
転動体１６は、末節部材１１を基節部材１２に組み合わせた後、基節部材１２に形成された転動体挿入口から挿入すると共に、蓋部材１３で該転動体挿入口を閉塞することで末節部材１１と基節部材１２の間に配列されており、該転動体１６の転動によって、末節部材１１が基節部材１２に対して円滑に回転可能に組み付けられている。
【００１８】
なお、末節部材１１の回転は、基節部材１２の他端に形成された導入孔１７を介して基節部材１２内を貫通する回転伝達部材１８によって伝達される。回転伝達部材１８は、回転力を末節部材１１に付与することができれば如何なる部材でも構わないが、例えば回転力を適切に伝達すると共に、指部材１０の屈曲に伴って自在に屈曲できるフレキシブルワイヤなどが好適に用いられる。回転伝達部材１８にフレキシブルワイヤを用いた場合、指部材１０の屈曲動作に適度な撓りを与えることができるため、対象物の形状や大きさに倣って適切な把持を行うことができる。
【００１９】
さらに、末節部材１１及び基節部材１２は、中空の管状に形成されているので、例えば末節部材１１の先端に圧力や温度等を検知する各種のセンサ等を取り付ける場合であっても、容易にこれらのセンサ等を取り付けることができる。
【００２０】
図２に示すように、掌部材２０にはケース部材３８が取り付けられており、ケース部材３８の内部には駆動機構３０が収納されている。
【００２１】
駆動機構３０は、長手方向に直動可能に配置されると共に外周面に螺旋状のねじ溝３２並びに基節部材１２に形成されたクランク部１４と係合する係合部３３が形成された駆動機構本体３１と、駆動機構本体３１の外周に回転可能に組み付けられると共に、ねじ溝３２と螺合する第１の伝達機構３４と、第１の伝達機構３４の外周面と歯合する複数の第２の伝達機構３５を備えている。
【００２２】
また、駆動機構本体３１は、ケース部材３８と駆動機構本体３１の間に介在する付勢部材３７によって掌部材２０側に付勢されていると共に、管体３９に挿通された押引部材３６が取り付けられている。なお、図面の記載が複雑になることを避けるために図２においては、回転伝達部材１８を省略して記載したが、図７に示すように、回転伝達部材１８の一端が指部材１０を挿通すると共に、他端が第２の伝達機構３５の回転軸に取り付けられている。
【００２３】
図５に示すように、駆動機構本体３１は、略円筒状の部材であり、外周面に螺旋状のねじ溝３２が複数条形成されている。また、駆動機構本体３１の一端には、指部材１０が組み付けられる係合部３３が形成されており、指部材１０の数に対応して複数の係合溝３３ｃが形成されると共に、各係合溝３３ｃには、基節部材１２に形成されたクランク機構１４の長孔１４ａにピン３３ｂを挿通するピン孔３３ａが形成されている。
【００２４】
また、図６に示すように、第１の伝達機構３４は、駆動機構本体３１に形成されたねじ溝３２と螺合するキー部３４ａが形成されると共に、外周面に第２の伝達機構３５と歯合する歯部３４ｂが形成されている。また、第１の伝達機構３４及び第２の伝達機構３５は、それぞれ掌部材２０に回転自在に固定されている。
【００２５】
次に、図７を参照して、駆動機構３０の動作について説明を行う。図１に示すような指部材１０が開いた状態から、押引部材３６を長手方向に沿って駆動機構本体３１が後退する方向（図７における右方向）に引くと、クランク部１４と係合する係合部のピン３３ｂが長孔１４ａを移動しながら移動することで、回動軸部材１９によって回動自在に組み付けられた基節部材１２が掌部材２０に対して掌部材２０の内側に向けて傾けられる。この傾きによって、指部材１０の先端が互いに近接することで対象物を把持することができる。
【００２６】
このように、本実施形態に係るハンド機構１は、指部材１０がクランク部１４によって揺動可能に掌部材に組み付けられているので、指部材１０の先端同士が互いに離れる方向に指部材１０を傾けることで、各指部材１０が大きく開くこととなり、対象物の形状や大きさに関わらず、対象物を把持することが可能となる。
【００２７】
また、上述した指部材１０の傾きと同時に、駆動機構本体３１が後退することで、駆動機構本体３１に形成されたねじ溝３２と螺合するキー部３４ａがねじ溝３２に沿って移動する。この動作によって、掌部材２０に回転自在に組み付けられた第１の伝達機構３４を回転させる。そしてこの回転力は、第１の伝達機構３４の外周に形成された歯部３４ｂと歯合する第２の伝達機構３５に伝達される。第２の伝達機構３５は回転伝達部材１８が組み付けられているので、該回転力が回転伝達部材１８によって指部材１０の末節部材１１に伝達される。上述したように、末節部材１１は、基節部材１２に対して斜面１５を介して組み付けられているので、回転伝達部材１８が回転力を伝達することで、末節部材１１が基節部材１２に対して屈曲する。この指部材１０自体の屈曲によって、指部材１０が対象物をより確実に把持することが可能となる。
【００２８】
なお、駆動機構本体３１は、付勢部材３７によって掌部材２０側に付勢されているので、押引部材３６を引く動作を終了することで駆動機構本体３１を掌部材２０側に移動させ、該移動によって、図１に示すように指部材１０が直線状に延ばされると共に、大きく開いた状態に戻すことができる。このとき、駆動機構本体３１は、掌部材２０から突出するように配置されていると好適である。このように指部材１０が開いた状態で駆動機構本体３１が掌部材２０から突出することで、指部材１０の揺動する量を十分に確保することができることに加え、対象物を把持する際に、駆動機構本体３１が対象物に当接することで、掌部材２０に対して対象物を位置決めすることができる。
【００２９】
このように、本実施形態に係るハンド機構１は、駆動機構本体３１の直線的な移動によって、指部材１０の揺動と指部材１０の屈曲を同時に行うことができるので、少ない部品点数で対象物の形状や大きさによらずに対象物を確実に把持することが可能となる。
【００３０】
また、駆動機構３０は、駆動機構本体３１を押引部材３６で直動させた場合について説明を行ったが、駆動機構本体３１を直接回転させても構わない。即ち、駆動機構本体３１と第１の伝達機構３４とを一体として第１の伝達機構３４と駆動機構本体３１を共に回転可能とし、ねじ溝３２に基節部材１２に形成したカム部を係合させてカム機構を構成することができる。また、第１の伝達機構３４と第２の伝達機構３５は、互いに歯合する。
【００３１】
この場合、駆動機構本体３１の回転に伴って、カム部がねじ溝３２に沿って移動することで指部材１０の揺動が可能となる。また、第１の伝達機構３４は、上述した実施形態と同様に第２の伝達機構３５と歯合し、第２の伝達機構３５には回転伝達部材１８が回転可能に取り付けられているので、該回転に伴って、指部材１０を屈曲させることができる。
【００３２】
即ち、この形態によれば、駆動機構本体３１を回転させるだけで指部材１０の揺動と屈曲の両動作を同時に行うことができ、少ない部品点数で対象物の形状や大きさによらずに対象物を確実に把持することが可能となる。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲において、種々の変更が可能である。例えば、本実施形態では、基節部材１２と末節部材１１との接続面は、互いに斜面が形成されている場合について説明を行ったが、基節部材１２の接続面は、末節部材１１の基節部材１２との接続面の斜面と対応しない角度を有する斜面に形成しても構わないし、基節部材１２の延設方向と直交するように形成しても構わない。この場合、末節部材１１と基節部材１２は、回転伝達部材１８を回転させても直線状態にはならず、常に屈曲した状態で回転するように構成することが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態では、回転伝達部材としてフレキシブルワイヤを適用した場合について説明を行ったが、回転伝達部材は、屈曲した状態で回転力を伝達することができれば、如何なる構成を適用してもよく、例えばゴムなどの弾性材料からなる棒材などを採用しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３５】
１  ハンド機構，    １０  指部材，    １１  末節部材，    １２  基節部材，    １４  クランク部，    １８  回転伝達部材，    ２０  掌部材，    ３０  駆動機構，    ３１  駆動機構本体，    ３２  ねじ溝，    ３３  係合部，    ３４  第１の伝達機構，    ３５  第２の伝達機構。
【図１】
2017071041.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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