特許 7538692 屈曲操作機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-14

(45)【発行日】2024-08-22

(54)【発明の名称】屈曲操作機構

(51)【国際特許分類】

   B25J 17/00 20060101AFI20240815BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20240815BHJP

   B25J 18/06 20060101ALI20240815BHJP

   A61B 1/005 20060101ALI20240815BHJP

【ＦＩ】

B25J17/00 K

G02B23/24 A

B25J18/06

A61B1/005 524

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020183191

(22)【出願日】2020-10-30

(65)【公開番号】P2022073298

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-06-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000004640

【氏名又は名称】日本発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110629

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 雄一

(74)【代理人】

【識別番号】100166615

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 大輔

(72)【発明者】

【氏名】平田 貴史

(72)【発明者】

【氏名】保戸田 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 正紘

【審査官】牧 初

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１０２６９６９４（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２６０１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

Ａ６１Ｂ ３４／００－９０／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弾性的に屈曲可能な駆動部と、
前記駆動部に対して離間して設けられ弾性的に屈曲可能な従動部と、
前記駆動部及び前記従動部が設けられるベースと、
前記駆動部及び前記従動部間を接続し前記駆動部の屈曲に応じて前記従動部を引張り屈曲させるリンク部と、
を備え、
前記駆動部及び前記従動部は、それぞれ前記ベースに対して基端部が固定され前記基端部に対して先端部が変位可能に構成され、
前記駆動部の屈曲時に前記駆動部の前記基端部に対する前記駆動部の前記先端部の変位に追従して前記従動部の前記基端部に対して前記従動部の前記先端部が変位し、
前記駆動部及び前記従動部のそれぞれは、軸方向に対して屈曲可能な内コイル部及び外コイル部を備え、前記外コイル部の隣接巻部間の隙間に前記内コイル部の対応する巻部が嵌合する、
屈曲操作機構。

【請求項2】

請求項１記載の屈曲操作機構であって、
前記駆動部に対する前記リンク部の接続位置と前記駆動部の基端部までの長さが、前記従動部に対する前記リンク部の接続位置と前記従動部の基端部までの長さと異なる、
屈曲操作機構。

【請求項3】

請求項２記載の屈曲操作機構であって、
前記駆動部と前記従動部は、軸方向長さが異なり、
前記リンク部は、前記駆動部と前記従動部の先端部間を接続する、
屈曲操作機構。

【請求項4】

弾性的に屈曲可能な駆動部と、
前記駆動部に対して離間して設けられ弾性的に屈曲可能な従動部と、
前記駆動部及び前記従動部間を接続し前記駆動部の屈曲に応じて前記従動部を引張り屈曲させるリンク部と、
を備え、
前記駆動部及び前記従動部のそれぞれは、軸方向に対して屈曲可能な内コイル部及び外コイル部を備え、前記外コイル部の隣接巻部間の隙間に前記内コイル部の対応する巻部が嵌合し、
前記リンク部は、前記駆動部及び前記従動部の中心から径方向に変位した位置を接続する索状部材であり、
前記駆動部の屈曲角度をθ１、前記従動部の屈曲角度をθ２、前記索状部材の前記駆動部での変位量をｒ１、前記索状部材の前記従動部での変位量をｒ２とした場合、
θ１：θ２＝ｒ２：ｒ１の関係を有する、
屈曲操作機構。

【請求項5】

弾性的に屈曲可能な駆動部と、
前記駆動部に対して離間して設けられ弾性的に屈曲可能な従動部と、
前記駆動部及び前記従動部間を接続し前記駆動部の屈曲に応じて前記従動部を引張り屈曲させるリンク部と、
を備え、
前記駆動部及び前記従動部のそれぞれは、軸方向に対して屈曲可能な内コイル部及び外コイル部を備え、前記外コイル部の隣接巻部間の隙間に前記内コイル部の対応する巻部が嵌合し、
前記リンク部は、１以上の索状部材からなり、
各索状部材は、前記駆動部と前記従動部とを周方向で１８０度異なる位置で接続する、
屈曲操作機構。

【請求項6】

請求項５記載の屈曲操作機構であって、
前記各索状部材は、前記駆動部及び前記従動部間で螺旋状に形成され、該駆動部及び前記従動部間での螺旋状により前記１８０度異なる位置での接続に対応して１８０度変位する、
屈曲操作機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットやマニピュレーター等の関節機能部に供される屈曲操作機構に関する。

【背景技術】

【0002】

ロボット、マニピュレーター、或いはアクチュエーター等には、屈曲・伸展を可能とする関節機能部を備えたものがある。このような関節機能部を操作するための屈曲操作機構としては、例えば、特許文献１に記載のものがある。

【0003】

特許文献１の屈曲操作機構は、駆動部である第１部分及び従動部である第２部分を有し、第１部分及び第２部分は、複数のケーブルの両端部が同様に張られることで構成された弾性構造を有する。

【0004】

この屈曲操作機構では、第１部分を屈曲させることでケーブルを引張り、第２部分を従動により屈曲させる。従って、第１部分に第２部分を従動、追従させ、直感的な操作が可能となる。

【0005】

しかし、かかる屈曲操作機構では、第１部分が軸方向に押込み可能になっているため、第１部分を押し込んだ状態で屈曲させると、第２部分の追従性が低下し、直感性や操作精度が落ちる等のおそれがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】国際公開第２０１５／１０５４２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

解決しようとする問題点は、駆動部に対する従動部の追従性が低下する点である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、弾性的に屈曲可能な駆動部と、前記駆動部に対して離間して設けられ弾性的に屈曲可能な従動部と、前記駆動部及び前記従動部が設けられるベースと、前記駆動部及び前記従動部間を接続し前記駆動部の屈曲に応じて前記従動部を引張り屈曲させるリンク部と、を備え、前記駆動部及び前記従動部は、それぞれ前記ベースに対して基端部が固定され前記基端部に対して先端部が変位可能に構成され、前記駆動部の屈曲時に前記駆動部の前記基端部に対する前記駆動部の前記先端部の変位に追従して前記従動部の前記基端部に対して前記従動部の前記先端部が変位し、前記駆動部及び前記従動部のそれぞれは、軸方向に対して屈曲可能な内コイル部及び外コイル部を備え、前記外コイル部の隣接巻部間の隙間に前記内コイル部の対応する巻部が嵌合することを屈曲操作機構の最も主な特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、屈曲時及び非屈曲時において駆動部及び従動部が外コイル部の隣接巻部間の隙間に内コイル部の対応する巻部が嵌合することで軸方向に押込み不能となり、駆動部に対する従動部の追従性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の実施例１に係る屈曲操作機構を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１の屈曲操作機構の駆動部の拡大斜視図である。

【図3】図３は、図２の駆動部の一部を断面にした斜視断面図である。

【図4】図４（Ａ）及び（Ｂ）は、図２の駆動部に用いられる内筒を示す断面図であり、図４（Ａ）は平常時、図４（Ｂ）は屈曲時である。

【図5】図５（Ａ）及び（Ｂ）は、図１の屈曲操作機構の概略断面図であり、図５（Ａ）は、平常時、図５（Ｂ）は、屈曲時を示す。

【図6】図６は、図１の屈曲操作機構の駆動ワイヤーの状態を示す斜視図である。

【図7】図７（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施例２に係る屈曲操作機構の概略断面図であり、図７（Ａ）は、平常時、図７（Ｂ）は、屈曲時を示す。

【図8】図８は、図７の屈曲操作機構の駆動ワイヤーの状態を示す斜視図である。

【図9】図９は、本発明の実施例３に係る屈曲操作機構を示す屈曲時の概略断面図である。

【図10】図１０は、本発明の実施例４に係る屈曲操作機構を示す屈曲時の概略断面図である。

【図11】図１１は、本発明の実施例５に係る屈曲操作機構の駆動ワイヤーの状態を示す概略図である。

【図12】図１２は、本発明の実施例５の変形例に係る屈曲操作機構の駆動ワイヤーの状態を示す概略図である。

【図13】図１３は、図１２の屈曲操作機構の駆動ワイヤーの接続位置関係を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

駆動部に対する従動部の追従性を向上させるという目的を、駆動部及び可動部に二重コイルを用いることで実現した。

【0012】

すなわち、屈曲操作機構（１）は、駆動部（５）と、従動部（７）と、リンク部（９）とを備える。駆動部（５）は、弾性的に屈曲可能であり、従動部（７）は、駆動部（５）に対して離間して設けられ、弾性的に屈曲可能となっている。リンク部（９）は、駆動部（５）及び従動部（７）間を接続し駆動部（５）の屈曲に応じて従動部（７）を引張り屈曲させる。

【0013】

駆動部（５）及び従動部（７）のそれぞれは、軸方向に対して屈曲可能な内コイル部（１９）及び外コイル部（２１）を備え、外コイル部（２１）の隣接巻部（２１ａ）間の隙間（２１ｂ）に内コイル部（１９）の対応する巻部（１９ａ）が嵌合する。

【0014】

駆動部（５）に対するリンク部（９）の接続位置と駆動部（５）の基端部（１１）までの長さ（Ｌ１）は、従動部（７）に対するリンク部（９）の接続位置と従動部（７）の基端部（１１）までの長さ（Ｌ２）と異なる構成としてもよい。

【0015】

この場合、駆動部（５）と従動部（７）は、軸方向長さが異なり、リンク部（９）は、駆動部（５）と従動部（７）の先端部（１３）間を接続する構成としてもよい。

【0016】

リンク部（９）は、駆動部（５）及び従動部（７）の中心から径方向に変位した位置を接続する索状部材（２５）であり、駆動部（５）の屈曲角度をθ１、従動部（７）の屈曲角度をθ２、索状部材（２５）の駆動部（５）での変位量をｒ１、索状部材（２５）の従動部（７）での変位量をｒ２とした場合、θ１：θ２＝ｒ２：ｒ１の関係を有する。

【0017】

リンク部（９）は、１以上の索状部材（２５）からなり、各索状部材（２５）は、駆動部（５）と従動部（７）とを周方向で１８０度異なる位置で接続してもよい。

【0018】

各索状部材（２５）は、駆動部（５）及び従動部（７）間で螺旋状に形成され、この駆動部（５）及び従動部（７）間での螺旋状により、１８０度異なる位置での接続に対応して１８０度変位する構成としてもよい。

【実施例1】

【0019】

［屈曲操作機構］
図１は、本発明の実施例１に係る屈曲操作機構を示す斜視図、図２は、屈曲操作機構の駆動部の拡大斜視図、図３は、駆動部の一部を断面にした斜視断面図である。図４は、駆動部に用いられる内筒を示す断面図であり、図４（Ａ）は平常時、図４（Ｂ）は屈曲時である。図５（Ａ）及び（Ｂ）は、屈曲操作機構の概略断面図であり、図５（Ａ）は平常時、図５（Ｂ）は屈曲時を示す。図６は、屈曲操作機構の駆動ワイヤーの状態を示す斜視図である。

【0020】

屈曲操作機構１は、マニピュレーター、ロボット、アクチュエーターのような医療用や産業用等の各種の機器の関節機能部に適用されるものである。関節機能部は、屈曲・伸展する関節としての機能を有する装置、機構、デバイス等である。

【0021】

本実施例の屈曲操作機構１は、シャフト３と、駆動部５と、従動部７と、リンク部９と、可撓部材としての可撓チューブ１０及びプッシュプルケーブル１２とを備えて構成されている。

【0022】

シャフト３は、金属等によって中空筒状、例えば円筒状に形成されている。シャフト３の両端には、駆動部５及び従動部７がそれぞれ設けられている。従って、シャフト３は、駆動部５及び従動部７が設けられるベースとして機能している。なお、駆動部５及び従動部７のベースは、屈曲操作機構１が適用される機器に応じ、シャフト３に代えて適宜の部材を用いればよい。

【0023】

駆動部５は、シャフト３の一端に同軸に設けられ、軸方向に対して弾性的に屈曲可能に構成されている。なお、軸方向とは、屈曲操作機構１の軸心に沿った方向を意味し、厳密に軸心に平行な方向の他、僅かに傾斜した方向も含まれる。

【0024】

この駆動部５は、操作者によって直接又は間接的に操作される部分であり、操作に応じて屈曲動作を行う。本実施例の駆動部５は、基部１１と、可動部１３と、内筒１５と、外筒１７とを備えている。

【0025】

基部１１は、樹脂や金属等によって形成された柱状体、例えば円柱状体である。この基部１１は、シャフト３の一端に取り付けられ、駆動部５の基端部を構成する。なお、基部１１は、柱状体に限られず、屈曲操作機構１が適用される機器に応じて適宜の形態とする。

【0026】

可動部１３は、基部１１と同様、樹脂や金属等によって形成された柱状体、例えば円柱状体である。この可動部１３は、駆動部５の先端部を構成する。なお、可動部１３も、屈曲操作機構１が適用される機器に応じて適宜の形態とされ、柱状体に限られない。

【0027】

かかる可動部１３は、内筒１５及び外筒１７によって軸方向に対して変位可能に基部１１に支持されている。

【0028】

内筒１５は、駆動部５の軸方向に沿って配置されている。この内筒１５は、軸方向に対して弾性的に屈曲及び復元が可能な二重コイルであり、内コイル部１９と、外コイル部２１とを備えている。

【0029】

内コイル部１９及び外コイル部２１は、それぞれ金属や樹脂等からなり、軸方向に対して屈曲可能な弾性を有するコイルばねである。内コイル部１９及び外コイル部２１の素線の断面形状は、円形となっている。ただし、この断面形状は、円形に限られるものではなく、半円や楕円等とすることも可能である。

【0030】

内コイル部１９は、外コイル部２１よりも小さい中心径を有し、外コイル部２１内に螺合されている。内コイル部１９及び外コイル部２１の中心径は、軸方向の一端から他端に至るまで一定となっている。ただし、この外コイル部２１の中心径は、軸方向で変化させることも可能である。

【0031】

外コイル部２１は、軸方向で隣接する巻部２１ａ（隣接巻部２１ａ）間を軸方向で離間させた複数の隙間であるピッチ２１ｂを有している。この複数のピッチ２１ｂには、内コイル部１９の対応する巻部１９ａが内側から嵌合している。この嵌合により、内コイル部１９の巻部１９ａは、隣接する外コイル部２１の巻部２１ａの双方に接触する。

【0032】

一方、内コイル部１９は、軸方向で隣接する巻部１９ａ間（隣接巻部１９ａ間）を軸方向で離間させた複数の隙間としてのピッチ１９ｂを有している。この複数のピッチ１９ｂには、外コイル部２１の対応する巻部２１ａが外側から嵌合している。この嵌合により、外コイル部２１の巻部２１ａは、隣接する内コイル部１９の巻部１９ａの双方に接触する。

【0033】

かかる構成により、内筒１５は、軸方向の圧縮が規制されている。

【0034】

外筒１７は、内筒１５と同心に配置され、内筒１５の外周を覆う筒体である。本実施例の外筒１７は、複数のウェーブワッシャー２３を軸方向で積層して構成されている。軸方向で隣接するウェーブワッシャー２３は、相互間が接合されている。この外筒１７は、ウェーブワッシャー２３の弾性変形により屈曲可能となっている。

【0035】

各ウェーブワッシャー２３は、金属や樹脂等によって閉環状に形成されている。軸方向で隣接するウェーブワッシャー２３間では、一方のウェーブワッシャー２３の山部２３ａが他方のウェーブワッシャー２３の谷部２３ｂに当接し、これら当接する山部２３ａ及び谷部２３ｂ間が溶接や接着等の適宜の手段によって接合されている。

【0036】

外筒１７の軸方向の両端部には、ウェーブワッシャー２３よりも変形量が小さい複数の平ワッシャー２４が取り付けられている。この平ワッシャー２４を介し、外筒１７の両端部には、基部１１及び可動部１３が結合されている。この結合は、溶接等の適宜の手段によって行われている。なお、平ワッシャー２４は省略することも可能である。

【0037】

かかる外筒１７には、各ウェーブワッシャー２３の山部２３ａと谷部２３ｂとの間及びこれに対応する平ワッシャー２４の部位において、軸方向に連通する挿通孔２３ｃ，２４ａが設けられている。本実施例の挿通孔２３ｃ，２４ａは、周方向で９０度毎に設けられている。

【0038】

挿通孔２３ｃ，２４ａは、リンク部９の駆動ワイヤー２５を軸方向に挿通する。これにより、外筒１７は、駆動ワイヤー２５を所定位置に保持するガイドとして機能する。

【0039】

なお、外筒１７は、ウェーブワッシャー２３を積層したものに限られず、他の可撓性部材によって構成することが可能である。例えば、外筒１７は、断面波形状の管体からなるベローズや内筒１５と同様の二重コイルによって構成すること等が可能である。

【0040】

従動部７は、シャフト３の他端に同軸に設けられ、駆動部５に対して離間して設けられた構成となっている。この従動部７は、屈曲操作機構１が適用される機器の関節機能部を構成するものであり、軸方向に対して弾性的に屈曲可能に構成されている。従動部７の屈曲は、駆動部５の屈曲に従動することで行われる。

【0041】

本実施例の従動部７は、駆動部５と同一構成であり、基部１１と、可動部１３と、内筒１５と、外筒１７とで構成されている。このため、従動部７の各部については、駆動部５の説明を従動部７と読み替えることで参照する。

【0042】

なお、従動部７は、駆動部５と逆向きに構成されている。このため、従動部７の屈曲方向が、駆動部５の屈曲方向とは逆向きとなる。この従動部７の可動部１３は、従動部７の先端部を構成し、屈曲操作機構１が適用される機器に応じて、エンドエフェクタ等が取り付けられる。

【0043】

リンク部９は、駆動部５及び従動部７間を接続し、駆動部５の屈曲に応じて従動部７を引張り屈曲させる。このリンク部９は、一以上の索状部材として相互に平行な複数の駆動ワイヤー２５からなる。本実施例では、４本の駆動ワイヤー２５が設けられている。

【0044】

各駆動ワイヤー２５は、金属等からなる索状部材である。駆動ワイヤー２５は、屈曲操作機構１の駆動部５及び従動部７の屈曲及び復元を妨げない程度の柔軟性を有している。

【0045】

駆動ワイヤー２５の断面形状は、外筒１７の挿通孔２３ｃ，２４ａと同様の円形とする他、楕円形や矩形等の異なる形状としてもよい。また、駆動ワイヤー２５は、索状部材であれば、撚り線、ＮｉＴｉ（ニッケルチタン）単線、ピアノ線、多関節ロッド、鎖、紐、糸、縄等とすることが可能である。

【0046】

かかる駆動ワイヤー２５は、シャフト３、駆動部５、及び従動部７を軸方向に沿って挿通している。駆動部５及び従動部７において、駆動ワイヤー２５は、外筒１７の挿通孔２３ｃ，２４ａを挿通してガイドされている。シャフト３内では、図示しないガイド部材によってガイドされる。ガイド部材は、シャフト３内に固定したプレート等であり、駆動ワイヤー２５を挿通する挿通孔やスリット等を有するものとすればよい。

【0047】

このガイドに応じ、駆動ワイヤー２５は、屈曲操作機構１の直状時（伸展時）において、駆動ワイヤー２５が駆動部５、従動部７、及びシャフト３の中心から径方向に変位した位置において軸方向に延びている。

【0048】

駆動ワイヤー２５の両端部は、駆動ワイヤー２５のガイドに応じ、駆動部５及び従動部７の先端部としての可動部１３の中心から径方向に変位した位置に接続される。これにより、リンク部９としての駆動ワイヤー２５は、駆動部５及び従動部７の中心から径方向に変位した位置を接続する構成となっている。

【0049】

なお、本実施例では、駆動ワイヤー２５の駆動部５での変位量ｒ１は、駆動ワイヤー２５の従動部７での変位量ｒ２と等しい。駆動ワイヤー２５は、張力のかかった状態で駆動部５及び従動部７の可動部１３間を接続するが、駆動ワイヤー２５の張力は、屈曲操作機構１の特性等に応じて適宜設定することができる。

【0050】

かかる駆動ワイヤー２５の両端部は、可動部１３に設けられた接続孔１３ａ内に位置し、端部処理等によって可動部１３に係合することで抜け止めされている。これによって、駆動ワイヤー２５の両端部は、駆動部５及び従動部７に接続される。

【0051】

従って、本実施例の駆動ワイヤー２５では、両側の可動部１３への係合位置がリンク部９の駆動部５及び従動部７に対する接続位置となる。接続位置は、相互に対応する軸方向位置であり、本実施例において屈曲操作機構１の軸方向の中心を通る径方向に沿った線に対して対称な位置をいう。なお、接続は、溶接や接着等の適宜の手法によって行えばよく、接続位置は、接続手法に応じて設定すればよい。

【0052】

駆動部５に対するリンク部９の接続位置と駆動部５の基端部としての基部１１までの長さＬ１は、従動部７に対するリンク部９の接続位置と従動部７の基端部としての基部１１までの長さＬ２と同一になっている。

【0053】

長さＬ１は、駆動部５に対するリンク部９の接続位置と駆動部５の基部１１の任意の軸方向位置までの長さをいい、同様に、長さＬ２は、従動部７に対するリンク部９の接続位置と従動部７の基部１１の任意の軸方向位置までの長さをいう。ここで、基部１１の任意の軸方向位置は、相互に対応する軸方向位置であり、本実施例において屈曲操作機構１の軸方向の中心を通る径方向に沿った線に対して対称な位置をいう。

【0054】

上記のように変位量ｒ１及びｒ２が等しいので、本実施例では、駆動部５を屈曲させたときの屈曲角度θ１とこれに従動して屈曲した従動部７の屈曲角度θ２が等しくなっている。この長さ屈曲角度θ１及びθ２並びに変位量ｒ１及びｒ２の関係は、θ１：θ２＝ｒ２：ｒ１となる。なお、屈曲角度とは、屈曲動作を担う内筒１５及び外筒１７の軸心の中心角をいう。

【0055】

可撓チューブ１０は、屈曲操作機構１の軸心部に位置し、樹脂等によって形成された筒状部材となっている。可撓チューブ１０の両端部は、駆動部３及び従動部５の内筒１５内を挿通している。この可撓チューブ１０は、駆動部５及び従動部５の屈曲及び復元を妨げない程度の柔軟性を有している。

【0056】

可撓チューブ１０内には、プッシュプルケーブル１２が挿通している。プッシュプルケーブル１２は、進退動作によってエンドエフェクタ等を動作させるものである。

【0057】

なお、機器に応じて、プッシュプルケーブル１２以外のエアチューブ等の駆動部材や他の可撓性を有する部材等とすることが可能である。また、機器によっては、可撓チューブ１０やプッシュプルケーブル１２の可撓部材の何れか一方又は双方を省略することも可能である。

【0058】

［動作］
本実施例の屈曲操作機構１は、図４（Ａ）及び図５（Ａ）のように、駆動部５及び従動部７を屈曲していない直状時（伸展時）において、駆動部５及び従動部７において内筒１５の外コイル部２１の隣接巻部２１ａ間に内コイル部１９の対応する巻部１９ａが嵌合している。

【0059】

このため、屈曲操作機構１は、駆動部５又は従動部７に軸方向での圧縮力が作用しても、内筒１５の内外コイル部１９及び２１が圧縮されない。結果、駆動部５及び従動部７が押し込まれずに中心部の長さを維持することができる。

【0060】

従って、操作者が駆動部５を屈曲させる前において、不用意に駆動部５及び従動部７が押し込まれることを抑制し、駆動部５及び従動部７の中心部の長さが変動することを抑制できる。

【0061】

この屈曲操作機構１では、従動部７を屈曲させる際、操作者が駆動部５を３６０度全方位の何れかに向けて屈曲させる。これにより、何れか一つ又は複数の駆動ワイヤー２５が引かれ、従動部７を引張り従動させて屈曲させることになる。従って、屈曲操作機構１が適用された機器のエンドエフェクタ等を所望の方向に指向させることができる。

【0062】

駆動ワイヤー２５が引かれると、図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）のように、屈曲の内側では、内筒１５の外コイル部２１の隣接巻部２１ａ間のピッチ２１ｂが小さくなり、屈曲の外側では、内筒１５の外コイル部２１の隣接巻部２１ａ間のピッチ２１ｂが大きくなる。これにより、内筒１５の中心部の長さは屈曲時も変わらずに姿勢が安定する。

【0063】

このとき、内筒１５の内コイル部１９が屈曲の外側へ向けて押し出される。この内コイル部１９の押出しは、屈曲外側部分で内筒１５の外コイル部２１の隣接巻部２１ａ間の大きくなったピッチ２１ｂにより許容される。このため、円滑に屈曲動作を行わせることができる。

【0064】

しかも、屈曲時には、内筒１５の外コイル部２１の隣接巻部２１ａ間に内コイル部１９の対応する巻部１９ａが嵌合し続けている。

【0065】

このため、直状時と同様に、駆動部５及び従動部７は、軸方向の圧縮による不用意な押込みが抑制され、中心部の長さが変動することを抑制できる。従って、従動部７は、駆動部５の屈曲に対してリニアに従動し、追従性良く屈曲する。

【0066】

［実施例１の効果］
以上説明したように、本実施例では、弾性的に屈曲可能な駆動部５と、駆動部５に対して離間して設けられ弾性的に屈曲可能な従動部７と、駆動部５及び従動部７間を接続し、駆動部５の屈曲に応じて従動部７を引張り屈曲させるリンク部９とを備える。

【0067】

駆動部５及び従動部７のそれぞれは、軸方向に対して屈曲可能な内コイル部１９及び外コイル部２１を備え、外コイル部２１の隣接巻部２１ａ間のピッチ２１ｂに内コイル部１９の対応する巻部１９ａが嵌合する。

【0068】

従って、本実施例では、屈曲時及び屈曲前後の非屈曲時において、駆動部５及び従動部７の軸方向への押込みが抑制され、駆動部５に対する従動部７の追従性を向上することができ、直観的な操作を可能とする。

【0069】

また、リンク部９は、駆動部５及び従動部７の中心から径方向に変位した位置を接続する索状部材としての駆動ワイヤー２５であり、屈曲操作機構１は、駆動部５の屈曲角度をθ１、従動部７の屈曲角度をθ２、駆動ワイヤー２５の駆動部５での変位量をｒ１、駆動ワイヤー２５の従動部７での変位量をｒ２とした場合に、θ１：θ２＝ｒ２：ｒ１の関係を有する。

【0070】

本実施例では、駆動部５及び従動部７の軸方向への押込みが抑制されるため、駆動部５及び従動部７の長さＬ１及びＬ２の関係を維持し、θ１：θ２＝ｒ２：ｒ１の関係を確実に得ることができる。従って、駆動部５及び従動部７の屈曲角度θ１及びθ２を駆動ワイヤー２５の変位量に応じて正確に設定することができる。

【0071】

本実施例では、変位量ｒ１及びｒ２が等しく、屈曲角度θ１及びθ２が等しく設定されているので、駆動部５を屈曲させた分だけ従動部７を確実に屈曲させることができ、より直観的な動作が可能となる。

【実施例2】

【0072】

図７（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施例２に係る屈曲操作機構の概略断面図であり、図７（Ａ）は、平常時、図７（Ｂ）は、屈曲時を示す。図８は、図７の屈曲操作機構の駆動ワイヤーの状態を示す斜視図である。なお、実施例２では、実施例１と対応する構成に同符号を付して重複した説明を省略する。

【0073】

実施例２では、各索状部材としての駆動ワイヤー２５が駆動部５と従動部７とを周方向で１８０度異なる位置で接続する。その他は実施例１と同一である。

【0074】

すなわち、各駆動ワイヤー２５は、螺旋状になるように周方向に漸次変位して設けられ、駆動部５の可動部１３に対する接続位置から従動部７の可動部１３に対する接続位置までの間に周方向に１８０度変位する。なお、駆動ワイヤー３５は、変位量を１８０度に限らず他の任意の角度とし、この角度に応じて駆動部５と従動部７とを周方向で異なる位置を接続する構成としてもよい。

【0075】

本実施例の駆動ワイヤー２５は、駆動部５及び従動部７巻であるシャフト３内で螺旋状に形成され、このシャフト３内での螺旋状により１８０度異なる位置での接続に対応して周方向に１８０度変位する。つまり、駆動部５及び従動部７内では、駆動ワイヤー２５は螺旋状ではなく平行となっている。ただし、駆動ワイヤー２５は、駆動部５の可動部１３から従動部７の可動部１３まで全体として螺旋状に構成してもよい。

【0076】

シャフト３内では、軸方向に複数配置された保持部材等に漸次周方向に変位した保持用の孔を形成し、この保持用の孔に駆動ワイヤー２５を挿通することで螺旋形状が保持される。駆動部５及び従動部７では、実施例１と同様にして駆動ワイヤー２５を挿通する。

【0077】

かかる実施例２では、駆動部５を屈曲させた方向に従動部７を屈曲させることができ、より直観的な操作を行うことができる。また、本実施例では、シャフト３内でのみ駆動ワイヤー２５が螺旋状になっているため、駆動部５及び従動部７の構造の複雑化を防止し、動作の安定化を図り、且つ汎用性を向上できる。その他、実施例２でも、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

【実施例3】

【0078】

図９は、本発明の実施例３に係る屈曲操作機構を示す屈曲時の概略断面図である。なお、実施例３では、実施例１と対応する構成に同符号を付して重複した説明を省略する。

【0079】

実施例３では、駆動部５に対するリンク部９の接続位置と駆動部５の基端部としての基部１１までの長さＬ１を、従動部７に対するリンク部９の接続位置と従動部７の基端部としての基部１１までの長さＬ２よりも長くしたものである。その他は実施例１と同一である。

【0080】

本実施例では、駆動部５の長さを従動部７の長さよりも軸方向に長くし、リンク部９の駆動ワイヤー２５が実施例１と同様に駆動部５と従動部７の可動部１３間を接続する。

【0081】

なお、長さＬ１を長さＬ２よりも短く形成してもよい。この場合、駆動部５の長さを従動部７の長さよりも軸方向に短くし、リンク部９の駆動ワイヤー２５が実施例１と同様に駆動部５と従動部７の可動部１３間を接続すればよい。従って、本実施例では、長さＬ１が長さＬ２とは異なればよい。

【0082】

かかる実施例３では、実施例１と同様に駆動部５の屈曲角度θ１と従動部７の屈曲角度θ２とが等しいため、屈曲角度θ１とするまでの駆動部５の可動部１３の変位量が屈曲角度θ２となるまでの従動部７の可動部１３の変位量よりも大きくなる。

【0083】

この結果、駆動部５の可動部１３の大きな変位によって従動部７の可動部１３の小さな変位を制御することができる。駆動部５を小さくすることなく従動部７の繊細な動作を可能にでき、繊細な動作の操作性を向上することができると共に操作ミス等を抑制することができる。

【0084】

逆に、長さＬ１を長さＬ２よりも短く形成した場合は、駆動部５の可動部１３の小さな変位によって従動部７の可動部１３の大きな変位を制御することができ、駆動部５を大きくすることなく従動部７に大きな変位を行わせることができる。

【0085】

その他、本実施例でも、実施例２と同様の作用効果を奏することができる。

【実施例4】

【0086】

図１０は、本発明の実施例４に係る屈曲操作機構を示す屈曲時の概略断面図である。なお、実施例４では、実施例２と対応する構成に同符号を付して重複した説明を省略する。

【0087】

実施例４では、駆動部５での駆動ワイヤー２５の変位量ｒ１を従動部７での駆動ワイヤー２５の変位量ｒ２よりも大きくしたものである。その他は、実施例１と同一である。

【0088】

すなわち、駆動部５の外筒１７を従動部７の外筒１７よりも大径にし、これに応じて駆動部５の挿通孔２３ｃを従動部７の挿通孔２３ｃよりも径方向の外側に配置している。この挿通穴２３ｃに駆動ワイヤー２５を挿通することで、変位量ｒ１を変位量ｒ２よりも大きくしている。

【0089】

このため、θ１：θ２＝ｒ２：ｒ１の関係より、駆動部５の屈曲角度θ１が従動部７の屈曲角度θ２よりも小さくなる。なお、変位量ｒ１を変位量ｒ２よりも小さくしてもよい。

【0090】

かかる実施例４では、駆動部５の屈曲角度θ１が小さい屈曲動作によって、従動部７に屈曲角度θ２が大きい屈曲動作を行わせることができる。このため、本実施例では、少ない操作力で従動部７を大きく屈曲させることができる。しかも、駆動部５の径を大きくして操作しやすくでき、より小さな操作力での屈曲が可能となる。

【0091】

逆に、変位量ｒ１を変位量ｒ２よりも小さくした場合は、駆動部５の屈曲角度θ１が大きい屈曲動作によって、従動部７に屈曲角度θ２が小さい屈曲動作を行わせることができる。従って、従動部７の繊細な動作を可能にでき、繊細な動作の操作性を向上することができると共に操作ミス等を抑制することができる。

【0092】

その他、実施例４でも、実施例２と同様の作用効果を奏することができる。

【実施例5】

【0093】

図１１は、本発明の実施例５に係る屈曲操作機構の駆動ワイヤーの状態を示す概略図である。なお、実施例４では、実施例１と対応する構成に同符号を付して重複した説明を省略する。

【0094】

本実施例では、駆動ワイヤー２５を３本にしている。その他は、実施例１と同一である。３本の駆動ワイヤー２５は、周方向に所定間隔毎に配置され、それぞれ駆動部５と従動部７とを軸方向で対向した位置で接続する。

【0095】

かかる実施例５でも、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

【0096】

図１２は、実施例５の変形例に係る屈曲操作機構の駆動ワイヤーの状態を示す概略図である。図１３は、図１２の屈曲操作機構の駆動ワイヤーの接続位置を示す概念図である。

【0097】

変形例では、実施例５において、実施例２と同様に、駆動ワイヤー２５が駆動部５と従動部７とを周方向で１８０度異なる位置で接続している。

【0098】

かかる変形例では、実施例２と同様の作用効果を奏することができる。

【符号の説明】

【0099】

１ 屈曲操作機構
５ 駆動部
７ 従動部
９ リンク部
１１ 基部（先端部）
１３ 可動部（基端部）
１９ 内コイル部
１９ａ 巻部
２１ 外コイル部
２１ａ 巻部
２５ 駆動ワイヤー（索状部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】