JPS6119591A - 柔軟性可撓腕 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、任意の形状に湾曲可能とした柔軟性可撓腕に
関するものである。

従来の技術 従来、柔軟性可撓腕として、ワイヤとプーリとにより力
を伝達して腕を湾曲させるようにした構成のものは知ら
れている（例えば、特公昭５５−１３８７４号公報参照
）。しかしながら、これらの可撓腕は、対象となる物体
に巻回してそれを把持す・るように構成しているため、
腕を物体の存在如何−）−拘らず任意の形状、例えば０
字形やＳ字形等の任意の形状に湾曲させることができな
い。

発明が解決しようとする１問題点 、本発明は、動力伝達手段としてワイヤとプーリとを用
いた可撓腕において、簡単な構成によって把持等の対象
となる物体の存否に拘らず任意の形状に湾曲させ得ると
共に、対象となる物体が存在する場合には、その湾曲の
途中において物体に巻回してそれを把持させ得るように
することを技術的課題とするものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明では、複数の腕節片
を連結軸により互いに直交する２軸のま、少・１ｖに□
回転可能に連結し、各腕節片における連結軸上に設けた
プーリに、基端側を駆動用モータにンよ−ラて交互に巻
取り可能とした２本のワイヤの先端側を、それらのワイ
ヤの引張により各ブーりが正または逆方向に回転して全
体が湾曲するように巻掛けることにより、腕部分を構成
し、独立して駆動される上記腕部分の複数を直列に接続
し、先端側の腕部分を駆動するワイヤを、基端側の腕部
分内を通して、上記駆動用モータを設けた基体に導入す
るという手段を採用している。

作　　用 上記構成の可撓腕においては、力を伝達するためのワイ
ヤを巻取って基端方向に引張った場合、ワイヤは摩擦力
の影響でそれぞれブーりに一巻掛けた順に従ってそのプ
ーリを回転させ、これにより各腕部分における腕節片は
一端から順に各連結軸のまわりに回転して腕部分を湾曲
させる。従って、可撓腕を構成する複数の腕部分を同方
向に湾曲させることにより、可撓腕を全体としてＯ形に
湾曲させることができ、またそれらを逆方向に湾曲させ
ることにより全体をＳ形に湾曲させること’５；°−，
’ｃきる。さらに、上記腕部分が湾曲の途中で任剣の物
体に当接すれば、その物体に当接した腕節片が回転を停
止し、その後は順次それよりも先端側にある腕節片が回
転して順次物体への当接により停止し、これにより矛腕
節片が上記物体に巻付いてそれを把持することになる。

発明の効果 このように本発明によれば、ワイヤによって独立的に駆
動される複数の腕部分を直列に連結したので、極めて簡
単な構成により全体を任意の形状に湾曲させ得ると共に
、物体に巻回してそれを把持することができ、また各腕
部分においてワイヤを内部に通すようにしたので、それ
により全体としての腕の外形を単純なものとすることが
できる。

契ゞ施例 一以下に本発明の実施例を図面を参照しながら詳細・に
説明する。

第１図は、本発明の実施例である柔軟性可撓腕において
、動力伝達用のワイヤとそれを挿通させる蛇管を省略し
た湾曲状態を示し、第２図は上記可撓腕の基端部分を拡
大して示している。

上記可撓腕は、基体ｌ、複数の腕節片を連結した第１の
腕部’Ａ　２Ａ及びそれと略同じで且つそれよりやや小
形に構成した第２の腕部分２Ｂとを備え、それらを直列
に接続したもので、各腕部分２Ａ、２Ｂをワイヤにより
相互に無関係に第１図の紙面に平行な面及びそれに垂直
な面内において任意の方向に湾曲可能に構成している。

上記基体１は、内部にワイヤ駆動用の４つのモータ（図
示せず）を備え、それらの各モータの巻取釘軸に、それ
ぞれ一対のワイヤの基端を互いに逆方向に巻付けて、巻
取り軸を一方向へ回転すれば、一方のワイ華の巻取りと
他方のワイヤの繰出しが同時に行われるように構成し、
さらに第１の腕部分２Ａの基端部分を固定する支持枠３
を突設している。

上記第１の腕部分２Ａは、上記支持枠３に固定される中
空の枠体４ａを備え、この枠体４ａの左右両側面に、一
対のプーリ５ａ、θａを固定した第１腕節片１１ａを、
連結軸１３ａ、１３ａ、により回転可能に取付けて・い
る。上記第１腕節片１１ａは、“筒部１５と、その筒部
１５の左右側面に延設した対向する２組の連結板部１ｅ
ａ、ＩＥｉｂとにより構成され、基端側における一対の
連結板１部１８ａ、１８ａにより一対のプーリ５ａ。

８ａを介して枠体４ａを挟み、その状態において一対の
連結軸１３ａ、１３ａでそれらを軸支し、プーリ５ａ。

６ａ及び第１腕節片１１ａを枠体４ａに対して回転可能
にしたものである。

また、上記第１腕節片１１ａの先端側には、中空の枠体
４ｂを介して第２腕節片１１ｂを互いに直交す、−Ｊ？
　２軸のまわりに回転可能に連結している。即峯２、”
上記第１腕節片１１ａの先端側における一対の１”結板
部１８ｂ、１８ｂにより、プーリ５ｂ、８ｂが側面に固
定された枠体４ｂを挟み、それらを一対の連結軸１３ｂ
、１３ｂで軸支して、プーリ５ｂ、８ｂ及び枠体４ｂを
第１腕節片１１ａに対して回転可能に連結し、さらに上
記枠体４ｂの他の両側面に一対のプーリ７ａ　、　８ａ
を固定した第２腕節片１１ｂを回転可能に軸支させてい
る。上記第２腕節片１１ｂは、第１腕節片１１ａと同一
形状に構成したも、のを８０°回転させた状態に配設し
たものであり、その基端側における一対の連結板部ｌｅ
ａ、ｌｅａでそれに固定したプーリ７ａ。

８ａを介して上記枠体４ｂを挟み、それらを一対の連結
軸１４ａ、１４ａで軸支して、プーリ７ａ　、　８ａ及
び第２腕節片１１ｂを枠体４ｂに対して前記連結軸１３
ｂに直交する軸線のまわりに°回転可能に連結している
。

さらに、上記第２腕節片１１ｂの先端側には、第１腕節
片１１ａに第２腕節片１１ｂを取付けたのと同様な構成
により、第３腕節片１１ｃを直交する２軸Ａ９、まわり
に回転可能に連結し、以下同様にして第、ｌ・↓上第５
の腕節片を連結している。

［１−１ｉＥ１．記各連結軸は、その先端縁部を削り落
して腕′酷−片の筒部が当接する回転量規制杆としても
機能させるようにしたものである。

このような腕節片の連結を繰返すことにより構成される
第１の腕部分２．Ａの先端の腕節片１１ｍは、第２の腕
部分２Ｂの基体として機能するもので、その腕節片１１
ａにも、上記と同様にして、第２の腕　　　６部分２Ｂ
の各腕節片２１ａ、２１ｂ、・・、２１ｎを順次回転可
能に連結している。

第２の腕部分２Ｂは、第１の腕部分２Ａよりも小形に構
成したものであり、そのため第２の腕部分２Ｂにおける
第１の腕節片２１ａにおいては、第１の線部分２Ａとの
連結のために、基端側の連結軸２３ａ。

２３ａ及び基端側の枠体１８ａに固定のプーリ？ｍ、８
ｍ。

その連結軸２４ａ、２４ａ等として、第１の腕部分ＩＡ
に輸１いて用いているような大形のものが用いられてへ
する。而して、上記第１の腕節片２１ａには、第１［［
部分ＩＡと同様にして、小形に構成された腕節片２１ａ
、２１ｂ、＊　＊　、２１ｎが、枠体１８ｂ、　ｅ　勢
、１８ｎを介して順次直交する２軸のまわりに回転可能
に連結され、またそれらの枠体にはプーリ２５ｂ、２６
ｂ、２７ｂ。

２８ｂ、・・が、腕節片２１ａ、２１ｂ、・・の基端側
にはプーリ２５ａ、２８ａ、２７ａ、２８ａ、・拳がそ
れぞれ固定され、先端における腕節片２ｉｎには、プー
リ２７ｎ。

２８ｎを固定し。た先端部材２８が連結軸２４ｎ、２４
ｎにより回転可能に連結され、この先端部材２８の左右
両側面に、上記各連結軸と同様に縁部を削り落した回転
量規制杆３０．３０を設けている。

上記第１及び第２腕部分２Ａ、２Ｂにおいて、各腕節片
及び先端部材は、七れぞれ各連結軸のまわりに回転する
が、その回転量は連結軸あるいは回転量規制杆３０の先
端と、腕節片における筒部１５の端面との当接により所
定角度（例えば３０°）に規制され、以下に説明する各
ワイヤが極端に湾曲するのを防いでいる。

；１ｆ・尭１図及び第２図に示すように、第１腕部分２
Ａ）＜すける枠体４ａ、４ｂ、・・にはその所定の側面
位置キ、ρ」）ブロック状の蛇管支持具を固定し、基体
ｌ及び各支持具間に、枠体及び腕節川内を通した蛇管を
適宜湾曲した状態に支持させている二即ち、第１の腕部
分２Ａの一側においては、第３図Ａに示すように、蛇管
支持具３２ａ、３２ｂ、φ・を設け、基体１と２番目の
支持具３２ｂの間、１番目と４番目の支持具３２ａ、３
２ｄ及び３番目と６番目の支＋６具３２ｃ、１２ｆ間に
蛇管３８を設け、これらの蛇管３８に同図Ｂに示すよう
に一連のワイヤ３７を挿通して、各蛇管３Ｂの間でプー
リ７ａ、７ｂ、Φ・に巻掛け、ワイヤの先端は最終のプ
ーリに固定している。

また、第１の腕部分２Ａにおける上記と反対の側におい
ては、蛇管支持具及び蛇管（共に図示せず）を、第３図
Ａと対称状に設け、同様にワイヤしも１押通している。

ｌム’二’ｉさらに、第１の腕部分２Ａの他の側面にお
いて１＜峰１ｉｉ第４図Ａに示すように、蛇管支持具３
５ａ、３５ｂ。

φ・を設け、基体１と支持具３５ｂの間、一対の支持具
３５ａ、３５ｄ間及び３５ｃ、３’５ｆ間に蛇管３６を
設け、これらの蛇管に、同図Ｂに示すように一連のワイ
ヤ３８を挿通して、各蛇管３６の間でプーリ８ａ、８ｂ
、　−轡に巻掛けている。また、第１の腕部分２Ａの反
対側面においては、蛇管支持具及び蛇管（図示せず）を
、第４図Ａと対称状に設け、同様にワイヤを挿通してい
る。

而して、可撓腕における一対の対向面のプーリに巻掛け
たワイヤは、それらを１組としてそれぞれ前記駆動用モ
ータの巻取り軸に互いに逆方向に巻付け、それによって
モータの正逆転で一方のワイ′ヤの巻取りと他方のワイ
ヤの繰出しを行うものである。

一方、第２の腕部分２Ｂの各側面においても、上記第１
の腕部分２Ａにおけると同様に、蛇管支持具及び蛇管を
設け、それにワイヤを挿通している。

ＰＩｌあ、例えば、第２の腕部分２Ｂの一側面において
（本−ｊ、基体１と枠体１８ｃに設けた蛇管支持具４２
ｂとｑ：□＄ａ、枠体１８ｂに設けた蛇管支持具４２ａ
と枠体１８ｅに設けた蛇管支持具４２ｄ間等に蛇管が湾
曲状態に設けられる。而して、これらの第２の腕部分２
Ｂに挿通される各ワイヤは、第１の腕部分２Ａにお屋て
挿通したワイヤとは無関係に、独立に駆動用モータの巻
取り軸に巻付けられる。

上記実施例は、第１及び第２の二つの腕部分２Ａ　、　
２ｓを連結した場合を示しているが、必要に応じて任意
数の腕部分を連結することができる。また、上記第１及
び第２の腕部分２Ａ、２Ｂは、その外側に柔軟なゴム材
等で構成した保護管（図示せず）を被せるのが有効であ
る。

次に、゛上記構成の可撓腕の動作を説明する。

上記可撓腕の第１あるいは第２の腕部分２Ａ、２８に′
おいて、一対のワイヤの一方を基体内のモータシ？よっ
て巻取れば、その巻取りに伴って他方のワ１１ｆｌｉｌ
ｊが繰出され、これにより上記第１あるいは第２の腕部
分２Ａ、２Ｂは互いに直交する２つの平面の一方に沿っ
て基端側から任意の方向に湾曲を開始し、この場合にお
いて途中に対象とする物体が存在すればそれを巻回把持
する。

即ち、例えば、第３図Ａ、Ｈにおいて、上記ワイヤ３７
を巻取ってそれを基端方向に引−張れば、その引張り力
が、基端側における一組のプーリ？ａ。

７ｂに伝わり、第２及び第３の腕節片１１ｂ、ｌｌｃが
第１及び第２の腕節片１１ａ（枠体４ｂ）　、　１　ｌ
ｂに対して連結軸１４ａ、１４ｂのまわりに右方向きに
回転する。これらの腕節片が回転限度まで回転した後に
上記ワイヤ３７をさらに巻取れば、ワイヤ３７は上記プ
ーリ７ａ　、　？ｂに対してすべりながら引張られ、そ
の引張り力がプーリ７ｃ、７ｄに伝わり、第４及び第５
腕節片ｌｉｄ、ｌｉｅが連結軸１４ｃ、１４ｄのまわり
に回転し、このような動きがさらに先端方向に伝わって
、各腕節片が湾曲した状態となる。

而して、第１図に示すように途中に把持の対象１と２な
る物体４１等が存在する場合には、上記ワイヤ釘“７の
巻取りにより基端側の腕節片か・ら順次回転して湾曲し
ようとするが、腕節片が物体４１に当接すると、その腕
節片は回転を行うことができず、その後はワイヤ３７の
引張り力が先端側に伝わり、その引張り力により順次先
端側の腕節片が回転して物体４１に巻付く。

さらに、上記第１の腕部分２Ａにおいてワイヤ３７．３
８を同時に巻取ることもでき、これによって第１の腕部
分２Ａに第１図の紙面と平行な面に沿う湾曲と、紙面と
垂直な面に沿う湾曲とを同時に行わせることができる。

また、上記第２の腕部分２Ｂも第１の腕部分２Ａと略同
様に動作するのは勿論である。

上記第１及び第２の腕部分２Ａ、２Ｂの湾曲は相互に独
立して行われ、従って第１及び第２の腕部分２１Ａ’、
ｒ２Ｂの直列接続により構成される可撓腕を空間”ニ；
１おいてＯ形あるいはＳ形その他任意の形状に湾１曲（
１１させることができる。

上記可撓腕の各腕部分２Ａ、２Ｂにおいて、ワイヤを各
列のブーりに巻掛ける順序を、上記実施例とは逆に、先
端側に位置するものからとしてもよく、これにより各腕
部分を先端側から湾曲させることができる。

例えば、第１の腕部分２Ａにおいて、第５図Ａに示すよ
うに蛇管支持具４４及び蛇管４６を設け、上記蛇管４８
の案内によりワイヤ４７を、同図Ｂに示すように先端側
のプーリから順に巻掛け、最後にそのワイヤの先端をプ
ーリに固定すればよい。

これにより、上記ワイヤ４７を基端方向に引張れば、そ
の引張り力により腕部分の各腕節片が先端から順次湾曲
することになる。

また、第１及び第２の腕部分２Ａ、２Ｂにおいて上記２
種類のワイヤの巻掛は方を併用すれば、即ち１、例えば
第１及び第２の腕部分２Ａ、２Ｂにおけるμ対の対向側
面に連らなるプーリ列については、閏、端側から湾曲す
る巻掛は方法を用い、他の対向側面に連らなるプーリ列
については先端側から湾曲する巻掛は方法を用いれば、
第１及び第２の腕部分２Ａ、２Ｂを各面について湾曲の
態様の異なるものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成の一部を省略した湾曲状
態の平面図、第２図はその伸張状態の部分斜視図、第３
図Ａ及び第４図Ａは上記実施例の第１の腕における蛇管
の支持状態を示す平面図及び側面図、第３図Ｂ及び第４
図Ｂはブーり列に対するワイヤの巻掛は状態を示す説明
図、第５図Ａ、Ｂは蛇管の支持態様及びワイヤの巻掛は
態様の異なる例を示す平面図及び説明図である。 ２Ａ、２Ｂ−・腕部分、 １１ａ、ｌｌｂ、ａ　ｅ　、２１ａ、２１ｂ、　ｅ　＊
　、　＊　＊腕節片、３Ｂ、４６　・・蛇管、　　３７
，３８，４７・・ワイヤ。 指定代理人 工業技術院製品科学研究所長 高橋教司 −Ａ（ 第３１１ｇ１４ ｕｂ 第３図Ｂ １４１１Ａ 第４ＷＡ８ 第５１ｉｅ 第５１ｉ８

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の腕節片を連結軸により互いに直交する２軸の
   まわりに回転可能に連結し、各腕節片における連結軸上
   に設けたプーリに、基端側を駆動用モータによって交互
   に巻取り可能とした２本のワイヤの先端側を、それらの
   ワイヤの引張により各プーリが正または逆方向に回転し
   て全体が湾曲するように巻掛けることにより、腕部分を
   構成し、独立して駆動される上記腕部分の複数を直列に
   接続し、先端側の腕部分を駆動するワイヤを、基端側の
   腕部分内を通して、上記駆動用モータを設けた基体に導
   入したことを特徴とする柔軟性可撓腕。