JP5517195B2 - Rotating device, rotating control system, and fluid supply control method for rotating device - Google Patents
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Description
本発明は、流体供給により作動する計2つのアクチュエータを用いて回動部材を同方向に回動可能にすると共に、各アクチュエータへの流体供給状態を制御することで、様々な回動状態を得られるようにした回動装置、回動制御システム、及び回動装置への流体供給制御方法に関する。 The present invention makes it possible to rotate the rotating member in the same direction by using a total of two actuators operated by fluid supply, and to obtain various rotating states by controlling the fluid supply state to each actuator. The present invention relates to a rotation device, a rotation control system, and a fluid supply control method for the rotation device.
従来、空気又は液体等の流体を供給することで作動するアクチュエータを用いて、回動部材を回動させるようにした回動装置が存在する。この種の回動装置に適用されるアクチュエータは、マッキンベン型又は流体圧式のアクチュエータと称されるタイプのものが一般的であり、流体を供給することで径方向へ膨らむ一方、全長方向が収縮し、この収縮に伴う力を利用して対象物を駆動する。回動装置においては、このような流体圧式のアクチュエータを回動部材と線材で繋ぎ、アクチュエータが線材を介して回動部材を牽引することにより回動部材を回動させる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a rotating device that rotates a rotating member using an actuator that operates by supplying a fluid such as air or liquid. Actuators applied to this type of rotating device are generally of the type called McKinben type or fluid pressure type actuators, and expand in the radial direction by supplying fluid, while contracting in the full length direction. The object is driven by using the force accompanying the contraction. In the rotation device, such a fluid pressure type actuator is connected to the rotation member by a wire, and the actuator pulls the rotation member through the wire to rotate the rotation member.
上述したような構成の回動装置は、人間の手に相当するロボットハンド装置、又はFA(ファクトリー・オートメーション)分野における把持装置(チャッキング装置)、搬送装置などに適用されることが多い。 The rotation device configured as described above is often applied to a robot hand device corresponding to a human hand, a gripping device (chucking device) in the FA (factory automation) field, a transport device, or the like.
また、回動装置の中には、用途に応じて複数のアクチュエータを具備したものも存在する。たとえば、下記の特許文献1では、回動部材の両側にそれぞれアクチュエータを配置し、両側のアクチュエータを交互に作動させることで、回動部材が両方向へ揺動するように回動可能にした構造が開示されている。また、下記の特許文献2には、ロボットハンド装置における指の付け根部分に応じた箇所に適用されるベース部材の両側の面(指の腹側の面と、指の背側の面)にそれぞれアクチュエータを配置し、両側のアクチュエータを交互に作動させることで、指を曲げる動作と指を伸ばす動作を切替可能にしている。
In addition, some rotating devices include a plurality of actuators depending on applications. For example, in the following
回動装置は様々な用途に使用されており、用途に応じては、2段階的な回動の動作が要求されることがある。たとえば、FA分野における把持装置(チャッキング装置)では、最初の段階で対象物を軽く把持し、次の段階で対象物を握り込むような把持動作が要求されることがある。また、把持の対象物として重量の重いものと軽いものが適宜切り替わる場合に、重量の重いものを把持する場合だけ把持力を高めることが要求されることもある。さらには俊敏な動作と重量の重いものを把持する動作の両立が要求される場合もある。しかし、このような各種要求については従来の回動装置で対応できないという問題があった。 The rotating device is used for various applications, and a two-step rotating operation may be required depending on the application. For example, a gripping device (chucking device) in the FA field may require a gripping operation in which an object is lightly gripped in the first stage and the object is gripped in the next stage. Further, when a heavy object and a light object are appropriately switched as objects to be grasped, it may be required to increase the grasping force only when grasping a heavy object. Furthermore, there are cases where both agile movement and movement of gripping a heavy object are required. However, there is a problem that such various requests cannot be handled by a conventional rotating device.
一方、アクチュエータの配置スペースが制限される関係から、必要な作動量又は作動力を有するサイズのアクチュエータを所要箇所に配置できないという問題がある。たとえば、ロボットハンド装置における指先付近では、大きなサイズのアクチュエータを配置するスペースがないので、指先付近に配置されるアクチュエータは必然的に小さなサイズのアクチュエータになることから、指先を作動させるための作動力又は作動量が不足気味になるが、従来の回動装置では、このような問題に対応できなかった。 On the other hand, there is a problem that an actuator of a size having a necessary operating amount or operating force cannot be arranged at a required location because the arrangement space of the actuator is limited. For example, there is no space for placing a large-sized actuator near the fingertip in a robot hand device, so the actuator placed near the fingertip inevitably becomes a small-sized actuator. Or although the operation amount seems to be insufficient, the conventional rotating device cannot cope with such a problem.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、計2つのアクチュエータを用いることで、様々な動作要求に対応できると共に、配置スペースが制限される場合でも必要な作動量又は作動力を確保できるようにした回動装置、回動制御システム、及び回動装置への流体供給制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and by using a total of two actuators, it is possible to meet various operation requirements and to secure a necessary operation amount or operation force even when the arrangement space is limited. An object of the present invention is to provide a rotation device, a rotation control system, and a fluid supply control method for the rotation device.
上記課題を解決するために本発明に係る回動装置は、ベース部材と、前記ベース部材に回動可能に取り付けてある回動部材と、前記ベース部材に配置してあり、流体供給により作動する第一アクチュエータと、前記ベース部材に配置してあり、流体供給により作動する第二アクチュエータと、前記第一アクチュエータ及び前記回動部材を繋ぐ第一線材と、前記第二アクチュエータ及び前記回動部材を繋ぐ第二線材とを備え流体供給で作動した前記第一アクチュエータの第一線材を介した牽引による前記回動部材の回動方向は、流体供給で作動した前記第二アクチュエータの第二線材を介した牽引による前記回動部材の回動方向と同方向にしてあることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a rotating device according to the present invention is arranged on a base member, a rotating member rotatably attached to the base member, and the base member, and is operated by fluid supply. A first actuator, a second actuator disposed on the base member and actuated by fluid supply; a first wire connecting the first actuator and the rotating member; and the second actuator and the rotating member. The rotating direction of the rotating member by traction through the first wire of the first actuator operated by fluid supply including the second wire to be connected is via the second wire of the second actuator operated by fluid supply. The direction of rotation of the rotating member is the same as the direction of rotation of the rotating member.
また、本発明に係る回動装置は、前記第一アクチュエータの配置側となる前記ベース部材の外面は、前記第二アクチュエータの配置側となる前記ベース部材の外面と、前記ベース部材に対して相違する向きの外面にしてあることを特徴とする。
さらに、本発明に係る回動装置は、前記ベース部材は、複数の単位部材を回動可能に連結したものであり、前記第一アクチュエータは、前記複数の単位部材の中の一の単位部材に配置してあり、前記第二アクチュエータは、前記複数の単位部材の中の他の単位部材に配置してあることを特徴とする。
In the rotating device according to the present invention, the outer surface of the base member on the arrangement side of the first actuator is different from the outer surface of the base member on the arrangement side of the second actuator with respect to the base member. It is characterized in that the outer surface is oriented in the direction.
Further, in the rotating device according to the present invention, the base member is a unit in which a plurality of unit members are rotatably connected, and the first actuator is connected to one unit member among the plurality of unit members. The second actuator is arranged on another unit member among the plurality of unit members.
さらにまた、本発明に係る回動装置は、前記第一アクチュエータは、前記第二アクチュエータと作動量が異なるものにしてあることを特徴とする。
また、本発明に係る回動装置は、前記第二アクチュエータは、前記第一アクチュエータに比べて作動量が大きいものにしてあり、前記第二線材の線長寸法が前記第一線材に比べて長くなるようにしてあることを特徴とする。
Furthermore, the rotating device according to the present invention is characterized in that the first actuator is different in operating amount from the second actuator.
Further, in the rotating device according to the present invention, the second actuator has an operation amount larger than that of the first actuator, and a wire length dimension of the second wire is longer than that of the first wire. It is characterized by becoming.
本発明に係る回動制御システムは、上述の回動装置と、前記第一アクチュエータ又は前記第二アクチュエータのいずれか一方への流体供給と、前記第一アクチュエータ及び前記第二アクチュエータの両方への流体供給との切替を行う供給切替手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る回動制御システムは、上述の回動装置と、前記第一アクチュエータへの流体供給の完了を検知する完了検知手段と、前記完了検知手段が前記第一アクチュエータへの流体供給の完了を検知した場合、前記第二アクチュエータへの流体供給を開始する制御を行う流体供給制御手段とを備えることを特徴とする。
The rotation control system according to the present invention includes the above-described rotation device, fluid supply to either the first actuator or the second actuator, and fluid to both the first actuator and the second actuator. Supply switching means for switching to supply is provided.
The rotation control system according to the present invention includes the above-described rotation device, completion detection means for detecting completion of fluid supply to the first actuator, and fluid supply to the first actuator by the completion detection means. And fluid supply control means for performing control to start fluid supply to the second actuator when the completion of is detected.
本発明に係る回動装置への流体供給制御方法は、上述の回動装置の前記第一アクチュエータ又は前記第二アクチュエータのいずれか一方への流体供給と、前記第一アクチュエータ及び前記第二アクチュエータの両方への流体供給との切替制御を行うことを特徴とする。
また、本発明に係る回動装置への流体供給制御方法は、上述の回動装置の前記第一アクチュエータへ流体を供給するステップと、前記第一アクチュエータへの流体供給の完了を検知するステップと、前記第一アクチュエータへの流体供給の完了を検知した場合、前記第二アクチュエータへの流体の供給を開始するステップとを備えることを特徴とする。
The fluid supply control method to the rotating device according to the present invention includes the fluid supply to either the first actuator or the second actuator of the rotating device, and the first actuator and the second actuator. Switching control with fluid supply to both is performed.
Moreover, the fluid supply control method to the rotating device according to the present invention includes a step of supplying fluid to the first actuator of the rotating device described above, and a step of detecting completion of fluid supply to the first actuator. And a step of starting supply of fluid to the second actuator when completion of fluid supply to the first actuator is detected.
本発明にあっては、第一アクチュエータの作動による回動部材の回動方向と、第二アクチュエータの作動による回動部材の回動方向を同方向にしたので、第一アクチュエータと第二アクチュエータのいずれでも一つの回動方向へ回動部材を回動させられる。そのため、第一アクチュエータ又は第二アクチュエータのいずれか一方で回動部材を回動させることと、第一アクチュエータ又は第二アクチュエータの両方で回動部材を回動させることの計2種類の回動状態が実現可能となり、両方のアクチュエータで回動させた場合は、いずれか一方のアクチュエータで回動させた場合に比べて作動力の増大を図れる。 In the present invention, the rotation direction of the rotation member by the operation of the first actuator and the rotation direction of the rotation member by the operation of the second actuator are the same direction. In any case, the rotation member can be rotated in one rotation direction. Therefore, there are two types of rotation states: rotating the rotating member with either the first actuator or the second actuator, and rotating the rotating member with both the first actuator or the second actuator. When the actuator is rotated by both actuators, the operating force can be increased as compared with the case where the actuator is rotated by either one of the actuators.
本発明にあっては、第一アクチュエータと第二アクチュエータを前記ベース部材の相違する向きの外面にそれぞれ配置したので、各アクチュエータの配置場所の自由度が増し、それに伴い、アクチュエータの配置スペースが限定されるような場合でも、計2つのアクチュエータの配置場所を確保できるようになり、それに伴い、所要の作動量又は作動力も確保できるようになる。 In the present invention, since the first actuator and the second actuator are respectively arranged on the outer surfaces of the base member in different directions, the degree of freedom of the arrangement position of each actuator is increased, and accordingly, the arrangement space of the actuator is limited. Even in such a case, it is possible to secure a total of two actuator placement locations, and accordingly, it is possible to secure a required operating amount or operating force.
本発明にあっては、ベース部材を複数の単位部材が回動可能に連結したものにしたので、ベース部材自体も、単位部材の連結箇所を中心に回動可能になり、それにより、より屈曲度合の大きい回動形態を得られるようになる。さらに、第一アクチュエータと第二アクチュエータをそれぞれ相違する単位部材に配置したので、各アクチュエータの配置箇所が分散されてアクチュエータの配置スペースが制限されるような場合にも対応しやすくなり、それに伴い、所要の作動量又は作動力も確保できるようになる。 In the present invention, since the base member is formed by connecting a plurality of unit members so as to be rotatable, the base member itself can also be rotated around the connecting position of the unit members, thereby further bending. A rotating form with a high degree can be obtained. Furthermore, since the first actuator and the second actuator are arranged in different unit members, it becomes easy to cope with a case where the arrangement location of each actuator is dispersed and the arrangement space of the actuator is limited, and accordingly, A required operating amount or operating force can be secured.
本発明にあっては、第一アクチュエータと第二アクチュエータの作動量を異なるようにしたので、2段階的な回動の動作を実現できるようになる。すなわち、流体供給によって作動するアクチュエータの作動特性は一般的に、作動量が小さい(たとえば、他方に比べて全長寸法が小さい、又は他方に比べて径寸法が小さい)アクチュエータは俊敏な作動が可能な反面、作動力(回動部材を牽引する力)が小さく、一方、作動量が大きい(たとえば、他方に比べて全長寸法が大きい、又は他方に比べて径寸法が大きい)アクチュエータは作動力が大きい反面、俊敏な作動は劣るという特性を有するから、作動量が異なる2つのアクチュエータを用いることで様々な回動状態の要求に応えられるようになり、それに伴い、種々の把持動作を実現できるようになる。 In the present invention, since the operation amounts of the first actuator and the second actuator are made different, a two-step rotation operation can be realized. That is, actuators that are actuated by fluid supply generally have a small actuation amount (eg, a smaller overall length than the other or a smaller diameter than the other), and an actuator that can operate quickly. On the other hand, an actuator has a small operating force (a force that pulls the rotating member), while an actuator has a large operating amount (for example, the full length is larger than the other or the diameter is larger than the other). On the other hand, since it has a characteristic that agile operation is inferior, using two actuators with different operation amounts makes it possible to respond to the demands of various rotation states, and accordingly, various gripping operations can be realized. Become.
本発明にあっては、第二線材の線長寸法が第一線材に比べて長くなるように第二アクチュエータを配置すると共に、第二アクチュエータの作動量を第一アクチュエータに比べて大きくしたので、作動量の小さい第一アクチュエータが回動部材に近い側へ配置されるようになる。そのため、ロボットハンド装置に対して好適なアクチュエータの配置形態(指先付近に小さいサイズのアクチュエータを配置し、指の根元側に大きいサイズのアクチュエータを配置する形態)を確保できると共に、第二アクチュエータにより第一アクチュエータの作動力又は作動量を補えるようになることから、所要の作動力又は作動量も確保できるようになる。 In the present invention, the second actuator is arranged so that the wire length dimension of the second wire is longer than that of the first wire, and the amount of operation of the second actuator is larger than that of the first actuator. The first actuator having a small operation amount is arranged closer to the rotating member. Therefore, it is possible to secure a suitable actuator arrangement for the robot hand device (a small-sized actuator is arranged near the fingertip and a large-sized actuator is arranged near the finger base), and the second actuator can Since the actuating force or actuating amount of one actuator can be supplemented, the required actuating force or actuating amount can be secured.
本発明にあっては、第一アクチュエータ又は第二アクチュエータのいずれか一方への流体供給と、第一アクチュエータ及び第二アクチュエータの両方への流体供給との切替を行うので、2段階的な回動状態、一方のアクチュエータの作動力を他方のアクチュエータの作動力で補って所要の作動力又は作動力を確保することなどが、流体の供給先を切り替えることで実現できるようになり、多様な回動状態に対応可能となる。 In the present invention, since the fluid supply to either the first actuator or the second actuator and the fluid supply to both the first actuator and the second actuator are switched, two-stage rotation is performed. It is possible to realize the required operating force or operating force by supplementing the operating force of one actuator with the operating force of the other actuator by switching the fluid supply destination, and various rotations It becomes possible to correspond to the state.
本発明にあっては、第一アクチュエータへの流体供給の完了を検知してから、第二アクチュエータへの流体供給を開始するので、2段階的な回動状態を確実に行えるようになる。例えば、第一アクチュエータの作動量が第二アクチュエータの作動量より小さい場合では、先ず、第一アクチュエータにより回動部材を俊敏に回動させてから、その後、第二アクチュエータで回動部材の回動力を補うような回動制御が可能となる。また、第一アクチュエータの作動量が第二アクチュエータの作動量より大きい場合では、先ず、第一アクチュエータにより回動部材を大きく回動させてから、その後、第二アクチュエータで微妙に回動部材を回動させるような回動制御が可能となる。 In the present invention, since the fluid supply to the second actuator is started after the completion of the fluid supply to the first actuator is detected, the two-stage rotation state can be reliably performed. For example, when the operating amount of the first actuator is smaller than the operating amount of the second actuator, first, the rotating member is quickly rotated by the first actuator, and then the rotational force of the rotating member is rotated by the second actuator. Rotation control that compensates for this becomes possible. In addition, when the operation amount of the first actuator is larger than the operation amount of the second actuator, first the rotation member is largely rotated by the first actuator, and then the rotation member is slightly rotated by the second actuator. It is possible to control the rotation so as to be moved.
本発明にあっては、第一アクチュエータの作動による回動部材の回動方向と、第二アクチュエータの作動による回動部材の回動方向を同方向にしたので、第一アクチュエータ又は第二アクチュエータのいずれでも回動部材を一つの回動方向へ回動でき、それにより多様な回動状態を実現できる。
また、本発明にあっては、第一アクチュエータと第二アクチュエータを前記ベース部材の相違する向きの外面にそれぞれ配置したので、アクチュエータの配置スペースが限定されるような状況でも、計2つのアクチュエータの配置場所を確保できる。
In the present invention, the rotation direction of the rotation member by the operation of the first actuator and the rotation direction of the rotation member by the operation of the second actuator are the same direction. In any case, the rotation member can be rotated in one rotation direction, thereby realizing various rotation states.
In the present invention, since the first actuator and the second actuator are respectively arranged on the outer surfaces of the base member in different directions, even in a situation where the arrangement space of the actuator is limited, a total of two actuators Placement location can be secured.
さらに、本発明にあっては、ベース部材を複数の単位部材を回動可能に連結したものにすると共に、第一アクチュエータと第二アクチュエータをそれぞれ相違する単位部材に配置したので、ロボットハンド装置における指の部分に適した屈曲度合の大きい回動形態を得ることができると共に、各アクチュエータの配置スペースも容易に確保できる。
さらにまた、本発明にあっては、第一アクチュエータと第二アクチュエータの作動量を異なるようにしたので、2段階的な回動状態等を実現でき、様々な回動に関する仕様要求に対応できる範囲を大きくできる。
Furthermore, in the present invention, the base member is formed by rotatably connecting a plurality of unit members, and the first actuator and the second actuator are arranged on different unit members. It is possible to obtain a turning form with a high degree of flexion suitable for the finger portion, and to easily secure the arrangement space of each actuator.
Furthermore, in the present invention, since the operation amounts of the first actuator and the second actuator are made different, a two-step rotation state can be realized, and a range that can meet the specification requirements regarding various rotations. Can be increased.
また、本発明にあっては、第二線材の線長寸法が第一線材に比べて長くなるように第二アクチュエータを配置すると共に、第二アクチュエータの作動量を第一アクチュエータに比べて大きくしたので、ロボットハンド装置における指部分に対して好適なアクチュエータの配置形態を確保でき、指先部分に応じた回動部材に対して十分な回動力と回動範囲を確保できる。 In the present invention, the second actuator is arranged so that the wire length of the second wire is longer than that of the first wire, and the operation amount of the second actuator is made larger than that of the first actuator. Therefore, it is possible to secure a suitable actuator arrangement form for the finger portion in the robot hand device, and to secure a sufficient turning force and rotation range for the rotation member corresponding to the fingertip portion.
さらに、本発明にあっては、第一アクチュエータ又は第二アクチュエータのいずれか一方への流体供給と、第一アクチュエータ及び第二アクチュエータの両方への流体供給との切替を行うので、2段階的な回動状態、一方のアクチュエータの作動力又は作動量を他方のアクチュエータで補って回動部材を回動させる状態などを実現できるようになり、多様な回動状態に対応可能になる。
さらにまた、本発明にあっては、第一アクチュエータへの流体供給の完了を検知してから、第二アクチュエータへの流体供給を開始するので、2段階的な回動状態を確実に行うことができる。
Furthermore, in the present invention, since the fluid supply to either the first actuator or the second actuator and the fluid supply to both the first actuator and the second actuator are switched, two-stage operation is performed. A rotating state, a state in which the operating force or operating amount of one actuator is supplemented by the other actuator and the rotating member is rotated can be realized, and various rotating states can be dealt with.
Furthermore, in the present invention, since the fluid supply to the second actuator is started after the completion of the fluid supply to the first actuator is detected, the two-stage rotation state can be reliably performed. it can.
図1(a)(b)は、本発明の実施形態に係る回動装置1を示している。本実施形態の回動装置1は、丁度、ロボットハンド装置の1本の指部分に相当する構造を有し、直列的に回動可能に連結された計3個の第一単位部材3〜第三単位部材5で構成されるベース部材2の先端側に、指先部分に相当する回動部材6を回動可能に連結している。また、回動装置1は、回動部材6に直接的に連結される第三単位部材5に第一アクチュエータ10を配置すると共に、回動部材6から最も離れた第一単位部材3に第二アクチュエータ20を配置している。以下、回動装置1について、詳しく説明する。なお、図1(a)(b)の中で示されるX軸方向は、回動装置1の長手方向に平行な向きを表し、図1(b)の中で示されるY軸方向はX軸方向に直交し、且つ回動装置1の巾方向に平行な向きを表し、図1(a)の中で示されるZ軸方向はX軸及びY軸の両方向に直交し、且つ回動装置1の厚み方向に平行な向きを表す。これらのX、Y、Z軸の各方向は他の図においても同様の向きを示している。
1A and 1B show a
ベース部材2を構成する第一単位部材3、第二単位部材4、及び第三単位部材5は、いずれも板状部材であり、本実施形態では合成樹脂製の部材を用いているが、他の材質も適用可能である。図1(b)に示すように、第一単位部材3の先端部3cは、巾方向(Y軸方向)の中央付近が凹状に形成されており、その凹状部分に第二単位部材4の後端部4dにおける巾方向(Y軸方向)の中央箇所の凸状部分が位置する。そして、第一単位部材3の先端部3cと第二単位部材4の後端部4dの凸状部分に、第一回動軸7aを貫通させて、両部材3、4を回動可能に連結している。
The
第二回動部材4と第三回動部材5も、上記と同様の連結の仕方であり、第二単位部材4の先端部4cの凹状部分に第三単位部材5の後端部5dの凸状部分が位置し、両者を第二回動軸7bが貫通することで、両部材4、5を回動可能に連結している。
The second
また、回動部材6は、後端部6dを上述した各単位部材同士と同様の仕方で連結しており、詳しくは、第三単位部材5の先端部5cの凹状部分に回動部材6の後端部6dの凸状部分が位置し、両者を第三回動軸7cが貫通することで、両部材5、6を回動可能に連結している。なお、回動部材6の先側端部6cは、なだらかな円弧状の輪郭にしている。
Further, the rotating
図2(a)(b)は、上述したベース部材2の中で第三単位部材5の第一面(上面)5bに配置される第一アクチュエータ10を示している。第一アクチュエータ10は、流体の供給により作動する(膨らむ)流体圧式のアクチュエータであり、図2(a)は流体が供給されていない状態を示し、図2(b)は流体が供給されて膨らんだ状態(作動した状態)を示している。
2A and 2B show the
第一アクチュエータ10は、内部の袋体11を被覆体12で被う構成であり、袋体11の先端11aとは反対側の開口端11bに流体供給用の第一ホースT1を差し込むと共に、袋体11の開口端11bの上から被せた熱収縮チューブ13で第一ホースT1へ開口端11bを締め付けて固着している。そして、熱収縮チューブ13の上から筒状の被覆体12の根本部12bを被せて結束線材14で結束固定している。さらに、第一アクチュエータ10は、被覆体12の先端部12aに第一線材21を巻き付けて結束しており、その第一線材21の先端を、後述するように回動部材6へ連結している。
The
第一アクチュエータ10に適用される袋体11には、流体が供給されることで膨らむものであれば、様々な材質が適用でき、弾性を有するもの(例えば、ゴム系成分を含んで素材的に伸縮可能(弾性変形可能)なもの)、または弾性を有しないもの(例えば、非ゴム系の素材であり、素材的に伸縮しない(弾性変形しない)もの。具体的にはポリエチレン製の袋など)のいずれも適用可能である。なお、袋体11は、X軸方向の寸法として、図2(a)に示すように、流体が供給されていない状態で、先端11aが被覆体12の先端部12aの内部から離れているものを選択した方が、流体の供給により袋体11の先端11aが被覆体12の内部に触れた後に、線形的(リニア)な第一アクチュエータ10の作動特性(X軸方向の収縮度合)が得られるので好適である。
The
また、第一アクチュエータ10に適用される被覆体12は、筒状で柔軟に編成されたものであり、本実施形態ではエステル系の糸であるポリエステルマルチフィラメント糸で製紐機により袋打ちで編み上げられている。編み上げの際には、編み目が菱形(バイアス)で且つ菱形(バイアス)の長手方向が被覆体12の長手方向(X軸に平行な方向)と一致するように編成されており、X軸に平行な方向、及びX軸に直交する方向(第一アクチュエータ10が拡径する方向)のいずれにも伸縮可能(弾性変形可能)になっている。
Further, the covering 12 applied to the
このような第一アクチュエータ10は、流体が供給されていない状態(非作動状態)では、図2(a)に示すように、X軸方向の全長寸法がL3であり、流体が供給されて袋体11が膨らむことに追従して被覆体12が伸縮(X軸方向に縮み、X軸方向に直交する向きに伸びる)して、第1アクチュエータ10の全長寸法がL4(L4<L3)に縮む。その結果、第一アクチュエータ10は、収縮寸法(L3−L4)分だけ第一線材21を、図2(b)に示す矢印方向へ牽引することになる。
In the state where the fluid is not supplied (non-operating state), the
このような、第一アクチュエータ10は、破裂しない範囲で最大に拡径したときのX軸方向の寸法(例えば、図2(b)に示すL4)と、図2(a)に示すL3との比が収縮率となる。また、図2(a)(b)に示す種類の流体圧式のアクチュエータは、一般に、図2(a)の流体が供給されていない状態の全長寸法L3が短いものほど(径方向の寸法、素材等の他の条件は同じ場合で、全長寸法のみを比べた場合)、作動量(第一線材21を牽引する距離)が小さくなる。そのため、破裂しない範囲で最大限に膨らむまでに供給される流体の量も少なくても済むことから、作動力(第一線材21を牽引する力)は小さくなるが、その反面、俊敏な作動が得られる特性を具備する。
Such a
一方、図1(a)(b)に示すベース部材2の中で第一単位部材3の第一面(上面)3bに配置される第二アクチュエータ20は、上述した第一アクチュエータ10と同様の構成であるが、寸法が異なっている。すなわち、第二アクチュエータ20には、図2(a)に示す流体を供給していない状態で、全長寸法(X軸方向に平行な寸法)が第一アクチュエータ10の全長寸法L3より大きいものを適用している。そのため、本実施形態の回動装置1における第二アクチュエータ20の作動量は、第一アクチュエータ10に比べて大きくなっている。
On the other hand, the
第一アクチュエータ10は、流体を供給していない状態で全長寸法が第二アクチュエータ20より短いことから、第二アクチュエータ20に比べて、少ない流体量でも膨らみ、俊敏な作動特性を確保できる(ただし、作動量および作動力については、第二アクチュエータ20に劣る)。また、第二アクチュエータ20は、流体を供給していない状態で全長寸法が第一アクチュエータ10より長いことから、第一アクチュエータ10に比べて、大きい作動量を確保できると共に(線材を牽引できる距離が大きい)、膨らむまでに多くの量の流体が必要になることから、大きい作動力を確保できる(ただし、俊敏な作動特性については、第一アクチュエータ10に劣る)。このように、本実施形態の回動装置1では、作動特性がそれぞれ異なる第一アクチュエータ10及び第二アクチュエータ20を用いている。
Since the
図3(a)(b)は、第一アクチュエータ10の後端から延出する第一ホースT1と、第三単位部材5の要部断面を示している。第三単位部材5には、第一面(上面)5bから第二面(底面)5aへ貫通する貫通孔5eが形成されている。この貫通孔5eは、X軸方向およびZ軸方向のなす角度を二等分するように、X軸方向に対して45度の角度で第三単位部材5を貫通しており、その内周面は凹凸状になるように形成されている。そして、貫通孔5eの凹凸状の内周面における凸状部分(山部分)における内径寸法はd1になっている。
FIGS. 3A and 3B show a cross section of the main part of the first hose T <b> 1 extending from the rear end of the
また、第一ホースT1は、合成樹脂製のホースであり、一定の可撓性を有し、外径寸法はd2になっている(d2>d1)。この第一ホースT1を貫通孔5eへ圧入していくと、第一ホースT1の外径が撓むことにより、貫通孔5eを挿通する。そして、図1(a)(b)に示すように第一アクチュエータ10が第三単位部材5に対して適正な箇所に配置されるように、第一ホースT1を引っ張って貫通孔5eを第二面(底面)5a側へ通過させる。このように通過した状態では、図3(b)に示すように、第一ホースT1が、貫通孔5eの内周面の凸状部分(山部分)で保持(挟持)されており、それにより第一アクチュエータ10の位置も固定される。
The first hose T1 is a synthetic resin hose, has a certain flexibility, and has an outer diameter d2 (d2> d1). When the first hose T1 is press-fitted into the through
なお、第二アクチュエータ20の第二ホースT2も、上記と同様に保持されており、具体的には、第一単位部材3に形成された貫通孔で保持(挟持)されており、それにより、第二アクチュエータ20は第一単位部材3に対して適正な配置箇所で位置決めされる。
The second hose T2 of the
図4は、第一アクチュエータ10の先端から延出する第一線材21を回動部材6へ取り付ける状態を示している。第一線材21は第一アクチュエータ10と回動部材6を繋ぐ線材であり、回動部材6には、この第一線材21の取付用の貫通する取付穴6eを形成しており、また、この取付穴6eの側方から連通するネジ穴6iを回動部材6の側面6hに穿設している。この取付穴6eは、図1(b)に示すように、回動部材6と第三単位部材5を連結する第三回動軸7cの回動中心から寸法L1だけ離れた箇所に形成されている。
FIG. 4 shows a state in which the
第一線材21の回動部材6への取付は、第一線材21を先端部21aから挿通し、第三単位部材5に配置された第一アクチュエータ10から伸び出た第一線材21が張り詰めた状態になるまで第一線材21を引き込み、その状態で止めネジ9(イモネジ)をネジ穴6iに螺合して、止めネジ9の先端で第一線材21を取付穴6eの内周面に押し付けて固定し、これにより第一線材21の先端部21a側は回動部材6に繋がっている。
The
なお、第二アクチュエータ20と回動部材6を繋ぐ計2本の第二線材22a、22bの回動部材6への取付方も、上述した第一線材21の場合と同様であるが、図1(a)(b)に示すように、第二アクチュエータ20からは計2本の第二線材22a、22bが延出しているので、回動部材6にも計二個の取付穴6f、6gを形成している。これら取付穴6f、6gは、図1(b)に示すように、第三回動軸7cの回動中心から寸法L2(L2>L1)だけ離れた箇所に形成されている。なお、これら取付穴6f、6gに連通するように、止めネジ用のネジ穴6j、6kが回動部材6の側面6hに形成されているのも、上述した第一線材21の場合と同様である(図4参照)。
Note that the two
また、第二線材22a、22bは、第一アクチュエータ10と干渉しないようにするため、図1(b)、図5に示すように、回動装置1の巾方向(Y軸方向)において、各部材4〜6の両脇を通るように案内されており、このように各第二線材22a、22bを案内するためのガイド部材25a〜25hを第二単位部材4、第三単位部材5および回動部材の上面4b、5b、6bに取り付けている。各ガイド部材25a〜25hは、リング部分を形成した割ピン状の部材であり、割ピン状の先端側を各部材4、5、6へ埋め込むと共に、リング部分に各第二線材22a、22bを通過させることで、第二線材22a、22bの配線を案内している(図5参照)。このように各第二線材22a、22bを案内することで、回動装置1(第三単位部材5)の巾方向(Y軸方向)の中央に配置された第一アクチュエータとの干渉が避けられる。
Further, in order to prevent the
第一線材21、および各第二線材22a、22bは、上述した形態で回動装置1に配線されるので、回動部材6から最も遠い第一単位部材3に配置された第二アクチュエータ20から伸び出る二本の第二線材22a、22bは、回動部材6から最も近い第三単位部材5に配置された第一アクチュエータ10から伸び出る第一線材21に比べて、かなり長い寸法の線長になっている。
Since the
また、図1(a)に示すように、回動装置1は、各アクチュエータ10、20の配置側とは逆の側(底面側)に計3本の第一引張コイルバネ8a〜第三引張コイルバネ8cを取り付けている。詳しくは、第一引張コイルバネ8aは、第一単位部材3の第二面(底面)3aと、第二単位部材4の第二面(底面)4aを繋ぐように取り付けられており、第二引張コイルバネ8bは、第二単位部材4の第二面(底面)4aと、第三単位部材5の第二面(底面)5aを繋ぐように取り付けられており、さらに、第三引張コイルバネ8cは、第三単位部材5の第二面(底面)5aと、回動部材6の第二面(底面)6aを繋ぐように取り付けられている。
Further, as shown in FIG. 1A, the
このように各引張コイルバネ8a〜8cを取り付けることで、各アクチュエータ10、20に流体が供給されていない状態(非作動状態)において、各引張コイルバネ8a〜8cの付勢力(バネの引っ張り力)により、各単位部材3〜5及び回動部材6は、一直線的に並んだ姿勢を維持できる。
By attaching the
図6は、上述した回動装置1を含むと共に、その回動装置1への流体供給を行う流体供給系回路、及び流体供給に関する制御系回路を含む回動制御システム30を示している。回動制御システム30は、流体供給系回路の主要なものとして、流体圧発生源31、分配器32、第一切替弁33(供給切替手段に相当)、第一流量センサ34、第二切替弁35(供給切替手段に相当)及び第二流量センサ36を有しており、制御系回路の主要なものとして制御装置37(完了検知手段及び流体供給制御手段に相当)及び操作部38を有している。なお、図6では、電源供給系の回路の図示は省略している。
FIG. 6 shows a
流体圧発生源31は、所定の供給圧の流体を供給するものであり、本実施形態ではコンプレッサーを適用して所定圧の空気を分配器32へ供給している。なお、図6では、図示を省略しているが、一般的な空気圧回路で用いられるレギュレータ等の機器は、流体圧発生源31と分配器32との間に取り付けられているものとする。分配器32は、流体発生源31から供給される空気を二系統(本実施形態では、第一アクチュエータ10の系統と、第二アクチュエータ20の系統)に分けるものである。
The fluid
分配器32の一方の系統に接続される第一切替弁33は、内部にソレノイドコイルにより駆動される弁を有しており、この弁が適宜駆動されることで、分配器32側のイン側口33bと、第一流量センサ34へ接続されるアウト側口33aの状態を計3種類の状態に切替可能にしている。3種類の状態の中の一つめはイン側口33bとアウト側口33aが連通した状態であり、二つめは両者が遮断した状態、三つめはイン側口33bを閉鎖した状態にすると共にアウト側口33aを大気開放した状態にすることである。このような第一切替弁33の弁の切替状態は、制御装置37で制御されており、制御を行うため、第一切替弁33は第一制御線C1で制御装置37と接続されている。
The
第一流量センサ34は、自身を通過する流体(空気)の流量を、供給開始から供給停止までの間(連続的に供給される間)、計測するものであり、計測した結果を、第一信号線S1を通じて制御装置37へ随時送っている。なお、第一流量センサ34は、第一アクチュエータ10と第一ホースT1を通じて接続されている。
The first flow rate sensor 34 measures the flow rate of the fluid (air) passing through itself from the start of supply to the stop of supply (during continuous supply). It is sent to the
また、分配器32の他方の系統(第二アクチュエータ20の系統)の構成は、上述した一方の系統(第一アクチュエータ10の系統)と同様であり、分配器32は第二切替弁35のイン側口35bと接続され、第二切替弁35のアウト側口35aは第二流量センサ36と接続され、第二流量センサ36は第二ホースT2を通じて第二アクチュエータ20と接続されている。
The configuration of the other system of the distributor 32 (system of the second actuator 20) is the same as that of the above-described one system (system of the first actuator 10), and the
第二切替弁35は、上述した第一切替弁33と同様な弁駆動状態(計3種類の切替状態)が可能なものであり、第二制御線C2で制御装置37と接続されている。また、第二流量センサ36も、上述した第一流量センサ34と同様なものであり、計測結果を、第二信号線S2を通じて制御装置37へ送っている。
The
制御装置37は、FA(ファクトリー・オートメーション)用プログラマブル・コントローラであり、CPUを内蔵すると共に、制御プログラム及び設定値等を規定するメモリ37aを内蔵し、オペレータからの操作を受け付ける操作部38を接続している。本実施形態のメモリ37aは、回動装置1の各アクチュエータ10、20への流体供給・非供給を制御する制御プログラムを予め記憶すると共に、設定値として第一アクチュエータ10への流体の最大供給量(第一設定値)及び第二アクチュエータ20への流体の最大供給量(第二設定値)を予め記憶しているものとする。
The
メモリ37aが記憶する制御プログラムは、制御装置37のCPUの制御内容を規定するものであり、流体供給の制御パターンとして、計3種類のモードを有している。第一モードは、第一アクチュエータ10へ流体を供給してから、第二アクチュエータ20へ流体を供給するものである。第二モードは、第一アクチュエータ10及び第二アクチュエータ20へ同時に流体を供給するものである。第三モードは、第二アクチュエータ20へ流体を供給してから、第一アクチュエータ10へ流体を供給するものである。
The control program stored in the
制御プログラムの第一モードの具体的な内容は、まず、第一切替弁33のアウト側口33bとイン側口33aを連通状態にすると共に、第二切替弁35はアウト側口35bとイン側口35aを遮断状態にすることを規定しており、これにより第一アクチュエータ10のみに流体が供給されることになる。次に、第一モードは、第一流量センサ34から送られてくる測定結果とメモリ37aに記憶されている第一設定値とを比較し、測定結果が第一設定値に等しくなったこと(第一アクチュエータ10への流体供給の完了と同意)を検知すると、第一切替弁33のアウト側口33bとイン側口33aを連通状態から遮断状態に切り替えることを規定しており、これにより第一アクチュエータ10は最も大きく膨らんだ状態が維持されることになる。
The specific contents of the first mode of the control program are as follows: first, the out-
それから、第一モードは、第二切替弁35のアウト側口35bとイン側口35aを遮断状態から連通状態に切り替えて、第二アクチュエータ20への流体供給を開始することを規定する。そして、第二流量センサ36から送られてくる測定結果とメモリ37aに記憶されている第二設定値とを比較し、測定結果が第二設定値に等しくなったこと(第二アクチュエータ20への流体供給の完了と同意)を検知すると、第二切替弁35のアウト側口35bとイン側口35aを連通状態から遮断状態に切り替えることを規定しており、これにより第二アクチュエータ20も最も大きく膨らんだ状態が維持されることになる。このような制御プログラムの第一モードの規定により、回動装置1は最初に第一アクチュエータ10のみが最も大きく膨らんだ状態に作動し、その後、第二アクチュエータ20が作動を開始して最も大きく膨らんだ状態に至るという2段階的な作動状態を実現している。
Then, the first mode defines that the fluid supply to the
また、制御プログラムの第二モードは、まず、第一切替弁33のアウト側口33bとイン側口33aを連通状態にすると共に、第二切替弁35もアウト側口35bとイン側口35aを連通状態にすることを規定しており、これにより第一アクチュエータ10及び第二アクチュエータ20の両方へ流体が供給されることになる。次に、第二モードは、第一流量センサ34から送られてくる測定結果とメモリ37aに記憶されている第一設定値とを比較すると共に、第二流量センサ36から送られてくる測定結果とメモリ37aに記憶されている第二設定値とを比較することを規定している。
In the second mode of the control program, first, the out-
第一流量センサ34の測定結果が第一設定値に等しくなると、第一切替弁33のアウト側口33bとイン側口33aを連通状態から遮断状態に切り替えることを、第二モードは規定しており、これにより第一アクチュエータ10は最も大きく膨らんだ状態が維持されることになる。同様に、第二流量センサ36の測定結果が第二設定値に等しくなると、第二切替弁35のアウト側口35bとイン側口35aを連通状態から遮断状態に切り替えることを、第二モードは規定しており、これにより第二アクチュエータ20も最も大きく膨らんだ状態が維持されることになる。このような制御プログラムの第二モードの規定により、回動装置1は第一アクチュエータ10及び第二アクチュエータ20が同時に作動を開始して最も大きく膨らんだ状態に至ることになり、2つのアクチュエータ10、20の同時的な作動により、一つのアクチュエータのみを作動させる場合に比べて、回動装置1は大きな作動力を得ることができる。
When the measurement result of the first flow sensor 34 becomes equal to the first set value, the second mode defines that the out-
さらに、制御プログラムの第三モードは、上述した第一モードの場合とは逆の順序で制御を行うものであり、最初に第二アクチュエータ20を作動させて最も大きく膨らんだ状態にしてから、次に第一アクチュエータ10を作動させることを規定している。すなわち、第三モードは、第二切替弁35のアウト側口35bとイン側口35aを連通状態にすると共に、第一切替弁33はアウト側口33bとイン側口33aを遮断状態にすることを規定している。次に、第二流量センサ36から送られてくる測定結果とメモリ37aに記憶されている第二設定値とを比較し、測定結果が第二設定値に等しくなると、第二切替弁35のアウト側口35bとイン側口35aを連通状態から遮断状態に切り替えることを第三モードは規定している。それから、第三モードは、第一切替弁33のアウト側口33bとイン側口33aを遮断状態から連通状態に切り替えて、第一流量センサ34から送られてくる測定結果とメモリ37aに記憶されている第一設定値とを比較し、測定結果が第一設定値に等しくなると、第一切替弁33のアウト側口33bとイン側口33aを連通状態から遮断状態に切り替えることを規定している。
Further, the third mode of the control program is to perform control in the reverse order to the case of the first mode described above. The
なお、制御プログラムは、上述した第一モード〜第三モード以外に、回動装置1をリセット状態(原点状態)に戻すリセットモードも含んでいる。制御プログラムのリセットモードは、第一切替弁33のアウト側口33bを閉鎖してイン側口33aを大気開放状態にすると共に、第二切替弁35のアウト側口35bを閉鎖してイン側口35aを大気開放状態にすることを規定している。このようなリセットモードの規定により、第一アクチュエータ10及び第二アクチュエータ20から流体が排出されて、回動装置1は、図1(a)に示すように両アクチュエータ10、20を非作動状態になり、各単位部材3〜5及び回動部材6は一直線上に並んだ姿勢(原点状態の姿勢)に戻る。
In addition to the first mode to the third mode described above, the control program also includes a reset mode for returning the
制御装置37に接続された操作部38は、上述した制御プログラムの第一モード、第二モード、第三モード又はリセットモードを適宜、ユーザが選択できるようにするための選択ボタンを具備している。ユーザにより選択ボタンが操作されると、操作部38は操作により選択されたモードを制御装置37へ伝えることになる。この場合、制御装置37のCPUは、操作部38から伝えられたモードに応じた制御プログラムのモードを起動させて、上述した制御プログラムの各モードの規定内容を実行することになる。
The
次に、図7(a)〜(c)に基づいて、上述した各モードの実際的な回動装置1の動きを説明する。なお、図7(a)〜(c)では、回動装置1の各部材2〜6の動きを明確に表すために、第二線材22a、22bの途中部分、および第一引張コイルバネ8a〜第三引張コイルバネ8c等の図示を省略している。
Next, the actual movement of the
まず、図7(a)は、第一モードの1つめの段階で、第一アクチュエータ10のみが作動して最も大きく膨らんだ状態を示している。この状態では、作動した第一アクチュエータ10が第一線材21を介して回動部材6を牽引することにより、回動部材6は第三回動軸7cを回動中心にして、図7(a)で時計回転方向へ回動する。第一アクチュエータ10は、第二アクチュエータ20に比べて作動量は小さいが、図1(b)に示すように、第三回動軸7cの回動中心から第一線材21の回動部材6へ繋がれる箇所までの距離L1が、第二線材22a、22bの回動部材6へ繋がれる箇所までの距離L2に比べて短いため(L1は、L2の約1/3)、第一アクチュエータ10の小さい作動量でも、回動部材6は、第三回動部材5の底面5aに対して一定の角度θ1(約45度)まで回動する。
First, FIG. 7A shows a state where only the
次に、第二モードの2つめの段階で第二アクチュエータ20が作動して最も大きく膨らむと、図7(b)に示すような状態になる。図7(b)に示す状態では、作動した第二アクチュエータ20が第二線材22a、22bを介して回動部材6を牽引することにより、第一単位部材3より先端側へ連結された第二単位部材4、第三単位部材5および回動部材6の計三部材が屈曲するように連動的に回動している。具体的には、第二単位部材4は第一回動軸7aを回動中心にして図7(b)で時計回転方向に回動し、第三単位部材5は第二回動軸7bを回動中心にして図7(b)で時計回転方向に回動し、回動部材6は第三回動軸7cを回動中心にして図7(b)で時計回転方向(第一アクチュエータ10による牽引と同方向)に回動する。また、この状態で、回動部材6は第三単位部材5の底面5aに対する角度が図7(a)に示す状態から増して、角度θ2になっている(θ2>θ1)。
Next, when the
このような第一モードにおける回動装置1の動きは、先ず小さい作動量の第一アクチュエータ10で回動部材6を牽引することから、第一ホースT1を通じた流体の供給に対してレスポンス良く(素早く)、回動部材6を角度θ1まで回動させることができる。その後、大きい作動量の第二アクチュエータで回動部材6を牽引することで、第二単位部材4、第三単位部材5および回動部材6の計三部材をゆっくりと回動させると共に、回動部材6を角度θ2まで回動でき、しかもこの状態(図7(b)に示す状態)では、第一アクチュエータ10と第二アクチュエータ20の両方の作動力により、回動部材6の回動を維持する力を、図7(a)に示す第一アクチュエータ10のみが作動している状態より大幅に増強している。
The movement of the
以上のような第一モードの動作特性より、回動装置1の第一モードは、最初に対象物を素早く把持し、その後、把持している対象物をゆっくりと握り締めるような動作を行う用途のロボットハンド装置または把持装置(チャッキング装置)等に好適となる。
Due to the operational characteristics of the first mode as described above, the first mode of the
また、第二モードでは、回動装置1は両アクチュエータ10、20が同時に作動することから、図7(a)に示す状態を経ることなく、図7(b)に示すように、両アクチュエータ10、20の両方が最も大きく膨らんだ状態になる。このような第二モードの動作特性より、回動装置1の第二モードは、対象物を最初から大きな力で把持するような用途のロボットハンド装置または把持装置(チャッキング装置)等に好適となる。
Further, in the second mode, since both the
さらに、第三モードでは、図7(c)に示すように、1つめの段階で、大きい作動量の第二アクチュエータ20のみが作動して最も大きく膨らんだ状態になる。この状態では作動した第二アクチュエータ20が第二線材22a、22bを介して回動部材6を牽引することにより、第一単位部材3に対して、第二単位部材4、第三単位部材5および回動部材6が連動的に図7(c)で時計回転方向へ回動し、回動部材6は第三単位部材5の底面5aに対して角度θ3まで回動している。
Further, in the third mode, as shown in FIG. 7C, at the first stage, only the
そして、第三モードは、2つめの段階で、小さい作動量の第一アクチュエータ10が作動して最も大きく膨らんで図7(b)に示すような状態になる。図7(b)に示す状態では、作動した第一アクチュエータ10が第一線材21を介して回動部材6を牽引することにより、回動部材6は第三回動軸7cを回動中心にして図7(b)で時計回転方向へ回動し、第三単位部材5の底面5aに対する角度が図7(c)に示す状態から増して、角度θ2になっている(θ2>θ3)。
Then, in the second mode, the
以上のような第三モードの動作特性より、回動装置1の第三モードは、最初に対象物を強く把持し、その後、把持している対象物を握り代を増して調整するような動作を行う用途のロボットハンド装置または把持装置(チャッキング装置)等に好適となる。なお、上述した第一モード〜第三モードは、操作部38をユーザが操作することにより、適宜切り替えることが可能である。
From the operation characteristics of the third mode as described above, the third mode of the
また、本発明は、上述した回動装置1の形態に限定されるものではなく、種々の変形例が考えられる。たとえば、第一アクチュエータ10と第二アクチュエータ20は、用途に応じて、作動量が同じものを用いることも可能であり、さらには、第一アクチュエータ10の方が第二アクチュエータ10より作動量を大きくしたものを用いることも可能であり、このような場合では、各アクチュエータ10、20を配置する部材(第一単位部材3、第三単位部材5)のX軸方向の寸法も、アクチュエータのサイズに合わせたものを用いることになる。
Moreover, this invention is not limited to the form of the
図8(a)〜(c)はベース部材42を、複数の単位部材ではなく、一体で形成した場合の変形例の回動装置41を示している。この変形例の回動装置41では、ベース部材42の先端42c側に回動部材43を回動軸44を介して回動可能に連結し、作動量の小さい第一アクチュエータ45をベース部材42の先端42c側の第一面(上面)42bに配置すると共に、作動量の大きい第二アクチュエータ46をベース部材42の後段42d側の第一面(上面)42bに配置している。その他の箇所は図1(a)(b)に示す回動装置1と同様であるが、図8(a)〜(c)でも、ベース部材42の底面42aと回動部材43の底面とを繋ぐ引張コイルバネの図示は省略している。
FIGS. 8A to 8C show a
図8(a)は、第一ホースT11を介して第一アクチュエータ45のみに流体を供給することで、第一アクチュエータ45が最も膨らんだ状態になって第一線材47を牽引し、回動部材43がベース部材42の底面42aに対して角度θ4、回動した状態を示している。
FIG. 8A shows that the fluid is supplied only to the
また、図8(b)は、第一ホースT11を介して第一アクチュエータ45に流体を供給すると共に、第二ホースT12を介して第二アクチュエータ46に供給することで、両方のアクチュエータ45、46が最も膨らんだ状態になって第一線材47、第二線材48a、48bを牽引し、回動部材43がベース部材42の底面42aに対して角度θ5(θ5>θ4)、回動した状態を示している。
FIG. 8B shows that both the
さらに、図8(c)は、第二ホースT12を介して第二アクチュエータ46のみに流体を供給することで、第二アクチュエータ46が最も膨らんだ状態になって第二線材48a、48bを牽引し、回動部材43がベース部材42の底面42aに対して角度θ6(θ6<θ5)、回動した状態を示している。
Further, in FIG. 8C, by supplying the fluid only to the
よって、変形例の回動装置41においても、第一モードでは、一つめの段階で図8(a)に示す状態になり、二つめの段階で図8(b)に示す状態へと動作する。また、第二モードでは、変形例の回動装置41は図8(b)に示す状態となる。さらに、第三モードでは、一つめの段階で図8(c)に示す状態になり、二つめの段階で図8(b)に示す状態へと動作する。このような変形例の回動装置41は、レイアウト仕様の関係上、2つのアクチュエータ45、46を直列的に配置する必要があると共に、ベース部材42を屈曲させる必要がなく、回動部材43のみを所要の角度で回動させることを適宜切り替えるような用途に好適となる。
Therefore, also in the
図9(a)〜(c)は別の変形例の回動装置51を示している。この変形例の回動装置51はベース部材52の第一面(上面)52bに第一アクチュエータ55を配置する一方、ベース部材52の第二面(底面。第一面52bとは相違する向きの外面)52aに第二アクチュエータ56を配置したことが特徴である。すなわち、第一アクチュエータ55は、回動軸54を介して回動部材53を回動可能に連結した側でベース部材52の第一面52bに配置されており、第一線材57を介して回動部材53を牽引できるようになっている。
FIGS. 9A to 9C show a
一方、第一アクチュエータ55より作動量の大きい第二アクチュエータ56は、取付金具60で第二ホースT22の根元部分がベース部材52の第二面52aに固定されている。また、第二アクチュエータ56の先端側から延出する2本の第二線材58a、58bは、ベース部材52の後端52dの端面の巾方向における両側に取り付けられた2つのプーリ59a、59bによりベース部材52の第一面52b側へと方向を変えられて、以降は図1(a)(b)に示す回動装置1と同様に、配線されて回動部材53へ繋がれている。第二線材58a、58bは、上述したように配線されることから、第一線材57より長い線長寸法を有している。なお、この変形例の回動装置51は、上述した箇所以外は図1(a)(b)の回動装置1と同等の構成である。
On the other hand, the
このような変形例の回動装置51でも上述した第一モード〜第三モードの動作が可能である。そして、この変形例の回動装置51は、上述したような構成であるため、X軸方向の寸法を長く設定できないようなレイアウト仕様に対して好適となっている。
The
図10(a)(b)は、さらに別の変形例の回動装置61、71を示している。図10(a)の回動装置61は、同じ作動量の第一アクチュエータ65と第二アクチュエータ66をベース部材62の第一面62bに並列的に配置した構成になっている。また、ベース部材62に回動軸64で回動可能に連結された回動部材63には、各アクチュエータ65、66から延出する第一線材67および第二線材68の先端側が、取付穴63eに取り付けられている。このような構成の回動装置61は、上述した箇所以外は図1(a)(b)の回動装置1と同等の構成であり、上述した第一モード〜第三モードでの動作は可能であるが、両アクチュエータ65、66の作動量が同じであることから、第一モードと第三モードの回動部材の動作形態は同様になるので、実質的な動作モードの種類は2種類(第一モード又は第三モードと、第二モードの計2種類)である。なお、このような構成の回動装置61は、レイアウトの仕様上、X軸方向の寸法を長く設定できないと共に、ベース部材62の第二面(底面)側にアクチュエータを配置できないような場合に好適となる。
10 (a) and 10 (b) show
図10(b)の回動装置71は、2つのアクチュエータ75、76を並列的にベース部材72へ配置したものであるが、第一アクチュエータ75の作動量を第二アクチュエータ76の作動量より小さくしたことが特徴になっている。第一アクチュエータ75から延出する第一線材77は、ベース部材72に回動可能に連結された回動部材73の第一取付穴73eへ取り付けられており、第二アクチュエータ76から延出する第二線材78は回動部材73の第二取付穴73fへ取り付けられている。第一取付穴73eから回動軸77の回動中心までの距離はL3であり、第二取付穴73fから回動軸77の回動中心までの距離はL4(L4>L3。L3は、L4の約3分の1の寸法)にしており、このようにL3、L4の寸法を設定することで、図1(b)の回動装置1のL1、L2と同様に、作動量の小さい第一アクチュエータ75でも回動部材73を所要の角度で回動できる。なお、L3、L4の寸法の相違により、第二線材78は第一線材77より長い線長寸法を有している。なお、変形例の回動装置71は、上述した箇所以外は図1(a)(b)の回動装置1と同等の構成である。
The
このような構成の回動装置71でも、上述した第一モード〜第三モードの動作が可能であり、各アクチュエータ75、76を適宜作動させることにより、丁度、図8(a)〜(c)に示す状態で回動部材73を回動させることができる。よって、図10(b)に示す回動装置71は、回動部材73を様々な状態で回動させる必要がある場合で、且つレイアウトの仕様上、X軸方向の寸法を長く設定できないと共に、ベース部材62の第二面(底面)側にアクチュエータを配置できないような場合に対して好適である。
Even in the
図11は、ロボットハンド装置150の人差し指153の部分に適用した変形例の回動装置80を示している。この変形例の回動装置80は、ロボットハンド装置150の手首部分157及び手の甲の根元部分に相当する根元部材82、掌部分156に相当する第一単位部材83、指の根元側に相当する第二単位部材84、および指の中間部分に相当する第三単位部材85の計4部材によりベース部材82を形成し、その先端に指先部分に相当する回動部材86を回動可能に連結している。第一単位部材83〜第三単位部材85及び回動部材86は、図1(a)(b)に示す回動装置1の第一単位部材3〜第三単位部材5及び回動部材6と同様に回動可能に連結されており、第一単位部材83は、根元部材82の先端面82aに連結部材87を介して取り付けられている。
FIG. 11 shows a
また、第一アクチュエータ90は、図1(a)(b)の回動装置1と同様に、第三単位部材85に配置されて、第一線材101を介して回動部材86を牽引できるようになっている。さらに、第二アクチュエータ100は、根元部材82に配置されており、計2本の第二線材102a、102bを介して回動部材86を牽引できるようになっている。そして、回動装置80は、ロボットハンド装置150の人差し指153の関節部分ごとの作動を可能にするため、第三単位部材83に第三アクチュエータ110を配置すると共に、第二単位部材84に第四アクチュエータ120を配置し、第三アクチュエータ110の先端から延出する第三線材111を第二単位部材84に繋ぎ、第四アクチュエータ120の先端から延出する第四線材121を第一単位部材83に繋いでいる。なお、変形例の回動装置80は、上述した箇所以外は図1(a)(b)の回動装置1と同等の構成である。
Moreover, the
このような構成の回動装置80は、第一ホースT51へ介して流体を第一アクチュエータ90へ適宜供給し、又は第二ホースT52へ介して流体を第二アクチュエータ100へ適宜供給することにより、上述した第一モードから第三モードのいずれかで回動装置80を作動できる。それに加えて、回動装置80は、第三ホースT53へ介して流体を第三アクチュエータ110へ適宜供給できると共に、第四ホースT54へ介して流体を第四アクチュエータ120へも適宜供給できることから、第二単位部材84を回動させること、第一単位部材90を回動させることが可能となる。なお、この回動装置80に対する回動制御システムでは、第三アクチュエータ110用の切替弁、第四アクチュエータ120用の切替弁等が必要になる。
The
変形例の回動装置80の上述したような様々な回動状態により、ロボットハンド装置150は、人差し指153に対して複雑な屈折動作を可能になり、様々な用途に対応できるようにしている。また、ロボットハンド装置150は、他の指151、152、154、155に対しても、上述した回動装置80と同等な構成を適用することで、人間の指と同等の動作を提供できる。
Due to the various rotating states of the
本発明は、様々な把持形態が要求されるロボットハンド装置又はFA分野の把持装置チャッキング装置)に好適に利用可能である。 The present invention can be suitably used for a robot hand device that requires various gripping forms or a gripping device chucking device in the FA field.
1 回動装置
2 ベース部材
3 第一単位部材
4 第二単位部材
5 第三単位部材
6 回動部材
10 第一アクチュエータ
20 第二アクチュエータ
21 第一線材
22a、22b 第二線材
30 回動制御システム
33 第一切替弁
34 第一流量センサ
35 第二切替弁
36 第二流量センサ
37 制御装置
38 操作部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ベース部材に回動可能に取り付けてある回動部材と、
前記ベース部材に配置してあり、流体供給により作動する第一アクチュエータと、
前記ベース部材に配置してあり、流体供給により作動する第二アクチュエータと、
前記第一アクチュエータ及び前記回動部材を繋ぐ第一線材と、
前記第二アクチュエータ及び前記回動部材を繋ぐ二本の第二線材と
を備え
前記二本の第二線材は、前記第一アクチュエータを避けて、それぞれが別の箇所を通るように案内してあり、
流体供給で作動した前記第一アクチュエータの第一線材を介した牽引による前記回動部材の回動方向は、流体供給で作動した前記第二アクチュエータの前記二本の第二線材を介した牽引による前記回動部材の回動方向と同方向にしてあることを特徴とする回動装置。
A base member;
A rotating member rotatably attached to the base member;
A first actuator disposed on the base member and actuated by fluid supply;
A second actuator disposed on the base member and actuated by fluid supply;
A first wire connecting the first actuator and the rotating member;
With two of the second wire member connecting the second actuator and the rotary member
The two second wire rods are guided so as to pass through different locations, avoiding the first actuator,
Rotational direction of the rotary member by pulling through a first wire of the first actuator operating fluid supply, by pulling through the two second wire rod of the second actuator operating fluid supply A rotating device characterized in that it is in the same direction as the rotating direction of the rotating member.
前記第一アクチュエータは、前記複数の単位部材の中の一の単位部材に配置してあり、
前記第二アクチュエータは、前記複数の単位部材の中の他の単位部材に配置してある請求項1又は請求項2に記載の回動装置。 The base member is a unit in which a plurality of unit members are rotatably connected.
The first actuator is disposed on one unit member of the plurality of unit members,
The rotating device according to claim 1, wherein the second actuator is disposed on another unit member among the plurality of unit members.
前記第二線材の線長寸法が前記第一線材に比べて長くなるようにしてある請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の回動装置。 The second actuator has a larger operation amount than the first actuator,
The rotating device according to any one of claims 1 to 4, wherein a wire length dimension of the second wire rod is longer than that of the first wire rod.
前記第一アクチュエータ又は前記第二アクチュエータのいずれか一方への流体供給と、前記第一アクチュエータ及び前記第二アクチュエータの両方への流体供給との切替を行う供給切替手段と
を備えることを特徴とする回動制御システム。 The turning device according to any one of claims 1 to 5,
Supply switching means for switching between fluid supply to either the first actuator or the second actuator and fluid supply to both the first actuator and the second actuator Rotation control system.
前記第一アクチュエータへの流体供給の完了を検知する完了検知手段と、
前記完了検知手段が前記第一アクチュエータへの流体供給の完了を検知した場合、前記第二アクチュエータへの流体供給を開始する制御を行う流体供給制御手段と
を備えることを特徴とする回動制御システム。 The turning device according to claim 4 or 5,
Completion detecting means for detecting completion of fluid supply to the first actuator;
A rotation control system comprising: a fluid supply control unit that performs control to start fluid supply to the second actuator when the completion detection unit detects completion of fluid supply to the first actuator. .
前記第一アクチュエータへの流体供給の完了を検知するステップと、
前記第一アクチュエータへの流体供給の完了を検知した場合、前記第二アクチュエータへの流体の供給を開始するステップと
を備えることを特徴とする回動装置への流体供給制御方法。 Supplying a fluid to the first actuator of the turning device according to claim 4 or 5,
Detecting completion of fluid supply to the first actuator;
A fluid supply control method for a rotating device, comprising: starting supply of fluid to the second actuator when completion of fluid supply to the first actuator is detected.
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