JP2019162670A - Robot arm mechanism - Google Patents
Robot arm mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019162670A JP2019162670A JP2016150880A JP2016150880A JP2019162670A JP 2019162670 A JP2019162670 A JP 2019162670A JP 2016150880 A JP2016150880 A JP 2016150880A JP 2016150880 A JP2016150880 A JP 2016150880A JP 2019162670 A JP2019162670 A JP 2019162670A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frame
- arm
- delivery mechanism
- robot arm
- pulleys
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J18/00—Arms
- B25J18/02—Arms extensible
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
- F16G13/00—Chains
- F16G13/18—Chains having special overall characteristics
- F16G13/20—Chains having special overall characteristics stiff; Push-pull chains
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明の実施形態はロボットアーム機構に関する。 Embodiments described herein relate generally to a robot arm mechanism.
従来より多関節ロボットアーム機構が産業用ロボットなどさまざまな分野で用いられている。発明者らはこのような多関節ロボットアーム機構に適用できる直動伸縮機構を開発した（特許文献１）。直動伸縮機構は、第１、第２コマ列を有する、第１コマ列は、屈曲可能に蝶番構造で連結された平板形状を有する金属製の複数のコマ（第１コマ）が列状に連結されてなる。第２コマ列は、屈曲可能に底板において軸受け構造で連結された溝形状を有する金属製の複数のコマ（第２コマ）が列状に連結されてなる。第１、第２コマ列の先頭のコマ同士は先端で結合されており、前方に送り出されるとき第１、第２コマ列は重ね合わされ、硬直状態が確保され、一定の剛性を有する柱状のアームに構成される。後方に引き戻されるとき第１、第２コマ列は分離され、それぞれ屈曲可能な状態に復帰し、支柱の内部に収納される。この直動伸縮機構の多関節ロボットアーム機構への採用は肘関節部を不要とし、容易に特異点を解消することができるので非常に有益な機構である。 Conventionally, articulated robot arm mechanisms have been used in various fields such as industrial robots. The inventors have developed a linear motion expansion / contraction mechanism applicable to such an articulated robot arm mechanism (Patent Document 1). The linear motion expansion / contraction mechanism has first and second frame rows. The first frame row has a plurality of metal pieces (first frames) having a flat plate shape connected in a hinge structure so as to be bent. Concatenated. The second frame row is formed by connecting a plurality of metal frames (second frames) having groove shapes connected to each other by a bearing structure on the bottom plate so as to be bent. The top frames of the first and second frame rows are joined at the tip, and when sent forward, the first and second frame rows are overlapped to ensure a rigid state and a columnar arm having a certain rigidity. Configured. When pulled back, the first and second frame rows are separated, returned to a bendable state, and stored in the column. The adoption of this linear motion expansion / contraction mechanism in an articulated robot arm mechanism is an extremely useful mechanism because it eliminates the need for an elbow joint and can easily eliminate singularities.
第１、第２コマ列は屈曲可能な状態で支柱部内に収納される。そのため第１、第２コマが支柱部内で周囲に衝突し引っ掛かり、場合によっては屈曲して折り返してしまう状況もないとはいえない。この状況では第１、第２コマ列を支柱部から送り出し機構に平滑に送り出し、また逆に引き戻すことが困難になる。 The first and second frame rows are housed in the support column in a bendable state. Therefore, it cannot be said that there is no situation where the first and second frames collide with each other in the support column and get caught, and in some cases bend and return. In this situation, it is difficult to smoothly feed the first and second frame rows from the support column to the feeding mechanism and to pull them back.
目的は、直動伸縮関節を有するロボットアーム機構においてコマが収納される支柱部内でコマを平滑に導通させることにある。 The purpose is to smoothly connect the frames in the support column portion in which the frames are stored in the robot arm mechanism having the linear motion expansion / contraction joint.
本実施形態は、基台に支柱部が支持され、前記支柱部上には起伏回転関節部を備えた起伏部が載置され、前記起伏部には直動伸縮性のアームを備えた直動伸縮機構が設けられるロボットアーム機構において、互いに前後端面において屈曲可能に連結される平板形状の複数の第１コマと、互いに底部の前後端面において屈曲可能に連結される溝形状の複数の第２コマと、前記第１コマの先頭と前記第２コマの先頭とを結合する結合部と、前記第１、第２コマを前後移動自在に支持する送り出し機構部と、前記支柱部内に設置され、前記分離された第１コマと前記第２コマとを収納する角筒形状の収納部とを具備する。前記アームが前方へ伸張するとき前記第１、第２コマは前記収納部から前記送り出し機構部に引き出され前記送り出し機構部において互いに接合されて屈曲状態から硬直状態に遷移して前記アームを構成し、前記アームが収縮するとき前記第１、第２コマは前記送り出し機構部の後方へ引き戻され互いに分離されて屈曲状態に復帰して前記送り出し機構部から前記収納部に戻される。前記収納部内における前記第２コマの導通をガイドするために前記収納部の両側面板それぞれには複数のローラが装備され、前記収納部の前面板には複数の滑車が装備される。前記滑車は隣り合う２個ずつ対をなしており、前記対をなす滑車には可撓性を有するベルトが掛け渡される。 In this embodiment, a support column is supported on a base, and an undulating portion having an undulating rotary joint is placed on the support column, and the undulating portion has a linear motion elastic arm. In a robot arm mechanism provided with a telescopic mechanism, a plurality of plate-shaped first frames that are connected to bendable at the front and rear end surfaces, and a plurality of groove-shaped second frames that are connected to bendable at the front and rear end surfaces at the bottom. And a coupling part that couples the top of the first frame and the top of the second frame, a feed-out mechanism unit that supports the first and second frames so as to be movable back and forth, and the column unit, A square tube-shaped storage unit that stores the separated first frame and the second frame is provided. When the arm extends forward, the first and second frames are pulled out from the storage portion to the delivery mechanism portion and joined to each other in the delivery mechanism portion to change from a bent state to a rigid state to constitute the arm. When the arm contracts, the first and second frames are pulled back to the rear of the delivery mechanism, separated from each other, returned to the bent state, and returned from the delivery mechanism to the storage. In order to guide the conduction of the second frame in the storage unit, each side plate of the storage unit is provided with a plurality of rollers, and the front plate of the storage unit is provided with a plurality of pulleys. The pulleys form a pair of two adjacent ones, and a flexible belt is stretched around the pair of pulleys.
以下、図面を参照しながら本実施形態に係るロボットアーム機構を説明する。以下の説明において、略同一つの機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
図１は、本実施形態に係るロボットアーム機構の外観を示している。図２は図１のロボットアーム機構の側面図を示している。図３は、図１のロボットアーム機構の内部構造を示す図である。図４は、図１のロボットアーム機構の構成を図記号表現により示す図である。
Hereinafter, the robot arm mechanism according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same functions and configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
FIG. 1 shows the appearance of the robot arm mechanism according to the present embodiment. FIG. 2 shows a side view of the robot arm mechanism of FIG. FIG. 3 is a diagram showing an internal structure of the robot arm mechanism of FIG. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the robot arm mechanism of FIG.
ロボットアーム機構は、基台１に支柱部２が鉛直方向に立設される。支柱部２上には起伏部４が載置される。起伏部４に直動伸縮機構が起伏自在に支持される。直動伸縮機構により伸縮されるアーム部５の先端に手首部６が装備される。支柱部２には支柱前面板２１と角筒形状のコマ収納部（コマ収納部）２２とにまたがって旋回用回転関節部としての第１関節部Ｊ１が収容される。支柱前面板２１は円筒形状のハウジング３１により覆われる。コマ収納部２２は第１関節部Ｊ１の回転部に接続され、回転軸ＲＡ１を中心に軸回転する。コマ収納部２２は円筒形状のハウジング３２により覆われる。第１関節部Ｊ１の回転に伴って支柱前面板２１に対してコマ収納部２２が回転し、それによりアーム部５は水平に旋回する。円筒体をなす支柱部２の内部中空には後述する直動伸縮機構としての第３関節部Ｊ３の第１、第２コマ列５１、５２が収納される。
In the robot arm mechanism, a
支柱部２の上部には起伏回転関節部としての第２関節部Ｊ２を収容する起伏部４が設置される。第２関節部Ｊ２は曲げ回転関節である。第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２は回転軸ＲＡ１に垂直である。起伏部４は、第２関節部Ｊ２の固定部（支持部）としての一対のサイドフレーム２３を有する。一対のサイドフレーム２３は、鞍形形状のカバー３３により覆われる。一対のサイドフレーム２３は、背面板２２に連結される。一対のサイドフレーム２３にモータハウジングを兼用する第２関節部Ｊ２の回転部としての円筒体２４が支持される。円筒体２４の周面には、送り出し機構部２５が取り付けられる。送り出し機構部２５は、ドライブギア５６、ガイドローラ５７及びローラユニット５８を保持する。円筒体２４の軸回転に伴って送り出し機構部２５は回動し、送り出し機構部２５に支持されたアーム部５が上下に起伏する。送り出し機構部２５はカバー３４により覆われる。カバー３３とカバー３４との間には、起伏部４の起伏動に追従する断面Ｕ字形状のＵ字蛇腹カバー１４が装備される。
An
第３関節部Ｊ３は直動伸縮機構により提供される。直動伸縮機構は発明者らが新規に開発した構造を備えており、可動範囲の観点でいわゆる従来の直動関節とは明確に区別される。第３関節部Ｊ３のアーム部５は屈曲自在であるが、中心軸（伸縮中心軸ＲＡ３）に沿ってアーム部５の根元の送り出し機構部２５から前方に送り出されるときには屈曲が制限され、直線的剛性が確保される。アーム部５は後方に引き戻されるときには屈曲が回復される。アーム部５は第１コマ列５１と第２コマ列５２とを有する。第１コマ列５１は屈曲自在に連結された複数の第１コマ５３からなる。第１コマ５３は略平板形に構成される。第１コマ５３は端部箇所のヒンジ部で屈曲自在に連結される。第２コマ列５２は複数の第２コマ５４からなる。第２コマ５４は横断面コ字形の溝状体又はロ字形の筒状体に構成される。第２コマ５４は底板端部箇所のヒンジ部で屈曲自在に連結される。第２コマ列５２の屈曲は、第２コマ５４の側面板の端面どうしが当接する位置で制限される。その位置では第２コマ列５２は直線的に配列する。第１コマ列５１の先頭の第１コマ５３と、第２コマ列５２の先頭の第２コマ５４とは結合コマ５５により接続される。例えば、結合コマ５５は第１コマ５３と第２コマ５４とを合成した形状を有している。
The third joint portion J3 is provided by a linear motion expansion / contraction mechanism. The linear motion expansion / contraction mechanism has a structure newly developed by the inventors, and is clearly distinguished from a so-called conventional linear motion joint in terms of a movable range. The
第１、第２コマ列５１，５２は送り出し機構部２５のローラユニット５８を通過する際にローラ５９により互いに押圧されて接合する。接合により第１、第２コマ列５１，５２は直線的剛性を発揮し、柱状のアーム部５を構成する。ローラユニット５８の後方にはドライブギア５６がガイドローラ５７とともに配置される。ドライブギア５６は図示しないモータユニットに接続される。第１コマ５３の内側の面、つまり第２コマ５４と接合する側の面の幅中央には連結方向に沿ってリニアギアが形成されている。複数の第１コマ５３が直線状に整列されたときに隣合うリニアギアは直線状につながって、長いリニアギアを構成する。ドライブギア５６はガイドローラ５７に押圧された第１コマ５３のリニアギアに噛み合わされる。直線状につながったリニアギアはドライブギア５６とともにラックアンドピニオン機構を構成する。ドライブギア５６が順回転するとき第１、第２コマ列５１，５２はローラユニット５８から前方に送り出される。ドライブギア５６が逆回転するとき第１、第２コマ列５１，５２はローラユニット５８の後方に引き戻される。引き戻された第１、第２コマ列５１，５２はローラユニット５８とドライブギア５６との間で互いに分離される。分離された第１、第２コマ列５１，５２はそれぞれ屈曲可能な状態に復帰する。屈曲可能な状態に復帰した第１、第２コマ列５１，５２は、ともに同じ方向（内側）に屈曲し、支柱部２の内部に鉛直に収納される。このとき、第１コマ列５１は第２コマ列５２に略平行にほぼ揃った状態で収納される。
The first and
アーム部５の先端には手首部６が取り付けられる。手首部６は第４〜第６関節部Ｊ４〜Ｊ６を装備する。第４〜第６関節部Ｊ４〜Ｊ６はそれぞれ直交３軸の回転軸ＲＡ４〜ＲＡ６を備える。第４関節部Ｊ４は伸縮中心軸ＲＡ３と略一致する第４回転軸ＲＡ４を中心としたねじり回転関節であり、この第４関節部Ｊ４の回転によりエンドエフェクタは揺動回転される。第５関節部Ｊ５は第４回転軸ＲＡ４に対して垂直に配置される第５回転軸ＲＡ５を中心とした曲げ回転関節であり、この第５関節部Ｊ５の回転によりエンドエフェクタは前後に傾動回転される。第６関節部Ｊ６は第４回転軸ＲＡ４と第５回転軸ＲＡ５とに対して垂直に配置される第６回転軸ＲＡ６を中心としたねじり回転関節であり、この第６関節部Ｊ６の回転によりエンドエフェクタは軸回転される。
A
エンドエフェクタ（手先効果器）は、手首部６の第６関節部Ｊ６の回転部下部に設けられたアダプタ７に取り付けられる。エンドエフェクタはロボットが作業対象（ワーク）に直接働きかける機能を持つ部分であり、例えば把持部、真空吸着部、ナット締め具、溶接ガン、スプレーガンなどのタスクに応じて様々なツールが存在する。エンドエフェクタは、第１、第２、第３関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３により任意位置に移動され、第４、第５、第６関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６により任意姿勢に配置される。特に第３関節部Ｊ３のアーム部５の伸縮距離の長さは、基台１の近接位置から遠隔位置までの広範囲の対象にエンドエフェクタを到達させることを可能にする。第３関節部Ｊ３はそれを構成する直動伸縮機構により実現される直線的な伸縮動作とその伸縮距離の長さとが従前の直動関節と異なる特徴的な点である。
The end effector (hand effector) is attached to the
図５は、図３の支柱背面板（コマ収納部）２２の構造を示す図である。図５（ａ）は、コマ収納部２２の斜視図を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ矢視図である。図６は、図５のコマ収納部２２の組立て図である。図７は、図５のコマ収納部２２に第２コマ列５２が収納された状態を示す図である。図８は、図７のＡ−Ａ´断面図である。図９は、図７のＢ−Ｂ´断面図である。コマ収納部２２は４つの板材２２−１，２２−２，２２−３，２２−４からなる角筒体である。なお、板材２２−３は板材２２−４よりもアーム部５が存在する前方に位置することから「前面板」と称し、板材２２−４を「背面板」と称して適宜区別する。また板材２２−１，２２−２を「側面板」と称する。
FIG. 5 is a view showing the structure of the support back plate (frame storage unit) 22 shown in FIG. FIG. 5A shows a perspective view of the
支柱部２内に設置されるコマ収納部２２は角筒形状をなし、分離されて屈曲状態になっている第１コマ５３と第２コマ５４とを収納する。アーム部５が前方へ伸張するとき第１、第２コマ５３，６４は収納部２２から送り出し機構部２５に引き出され送り出し機構部２５において互いに接合されて屈曲状態から硬直状態に遷移する。接合されて柱状体になった第１、第２コマ５３，６４はアーム部５を構成する。アーム部５が収縮するとき第１、第２コマ５３，５４は送り出し機構部２５の後方へ引き戻され、互いに分離されて屈曲状態に復帰する。屈曲状態の第１、第２コマ５３，５４は送り出し機構部２５から収納部２２に戻される。収納部２２内における第１、第２コマ５３、５４の導通をガイドするために収納部２２の両側面板２２−１，２２−２それぞれには複数のローラ２２１−１〜２２１−３，２２２−１〜２２２−３が装備される。収納部２２の前面板２２−３には複数の滑車２２３−１〜２２３−４が装備される。滑車２２３−１〜２２３−４は隣り合う２個ずつ対をなしており、対をなす滑車２２３−１，２２３−２には可撓性を有するベルトが掛け渡され、同様に対をなす滑車２２３−３，２２３−４には可撓性を有するベルトが掛け渡される。以下詳細に説明する。
The
アーム部５が伸縮するとき、送り出し機構部２５のローラユニット５８の後方において、第２コマ５４の向きが大きく変化する。具体的には、第２コマ５４の向きは、主にコマ収納部２２とローラユニット５８との間において、その長さ方向が伸縮軸ＲＡ３に平行な方向から回転軸ＲＡ１に平行な方向に変化する。例えば、ロボットアーム機構が水平姿勢のとき、伸縮軸ＲＡ３が回転軸ＲＡ１に直交するため、コマ収納部２２とローラユニット５８との間で第２コマ５４の向きも９０度変化する。第２コマ列５２の後端はコマ収納部２２等に固定されていないため、ローラユニット５８の後方において、第２コマ列５２は重力により下方、典型的には回転軸ＲＡ１と略平行な収納軸に沿って垂れ下げられる。そのため、第２コマ５４の向きの変化は、第２コマ列５２の収納軸を旋回回転軸ＲＡ１と起伏回転軸ＲＡ２とに直交する方向にオフセットさせる。このオフセットの最大長は第２コマ５４の長さに略等価である。特にアーム部５が高速で収縮されているとき、第２コマ列５２の収納軸は、旋回回転軸ＲＡ１と起伏回転軸ＲＡ２とに直交する方向にオフセットされるだけでなく、旋回回転軸ＲＡ１に対して起伏回転軸ＲＡ２回りに傾く。つまり、アーム部５の収縮動作により、ローラユニット５８後方の第２コマ列５２は、特に旋回回転軸ＲＡ１と起伏回転軸ＲＡ２とに直交する方向に揺れる（ぶらつく）。第２コマ列５２の揺れは、第２コマ５４の周囲部品への衝突等を生じさせるだけではなく、アーム部５のスムーズな伸縮動作を阻害させる。例えば、コマ収納部２２は、第１、第２コマ５３，５４を収納する収納フレームであるが、ロボットアーム機構のメインフレームでもあるため、第２コマ５４と同等程度の表面硬度または第２コマ５４よりも表面硬度の高い金属で形成される。そのため、コマ収納部２２に第２コマ５４が衝突した場合、第２コマ５４の損傷は免れない。また、ローラユニット５８の後方において、第２コマ５４は、その底板の表面側に屈曲することができる。第２コマ５４の底板表面側への屈曲により、第２コマ列５２は直線性を失い、第２コマ５４の周囲部品への衝突を生じさせるだけではなく、アーム部５のスムーズな伸縮動作を阻害させる。
When the
本実施形態に係るロボットアーム機構は第２コマ列５２の揺れと第２コマ５４の底板表面側への屈曲とを抑制するために、コマ収納部２２に複数のローラ及び滑車が装備される。具体的には、第２コマ５４の左側面板に対峙する左側面板２２−１には短冊状の開口２２４がコマ収納部２２の中心軸と平行にあけられていて、そこから複数の左側ローラ２２１の転動面が左側面板２２−１の内側に張り出される。開口２２４の幅は後述の左側ローラ２２１の幅よりも広い。左側面板２２−１の外側面の開口２２４の両側には、細長い角柱形状の一対の軸受プレート２２７−１，２２７−２がコマ収納部２２の中心軸と平行に固定される。左側面板２２−１の軸受プレート２２７−１，２２７−２の間には、前方から順に複数、ここでは３つの左側ローラ２２１−１，２２１−２，２２１−３が等間隔に配列されている。本実施形態では、ローラが破損したときに破損ローラだけを交換できるように、コマ収納部２２には複数のローラを個々に着脱できる構造、つまりローラのシャフトを個々にコマ収納部２２に着脱する構造が設けられている。具体的には、左側ローラ２２１はベアリングを有し、ベアリングの内腔にシャフトを挿入し、シャフトの両端が軸受プレート２２７−１，２２７−２にそれぞれネジにより固定される。なお、ここでは複数のローラを個々に着脱できる構造としたが、複数の左側ローラ２２１−１，２２１−２，２２１−３をユニット化してローラセットとし、ローラセットを左側面板２２−１に対して着脱できる構造であってもよい。
In the robot arm mechanism according to the present embodiment, a plurality of rollers and pulleys are provided in the
左側ローラ２２１−１〜２２１−３は、それらの回転中心軸が互いに平行であって、旋回回転軸ＲＡ１と起伏回転軸ＲＡ２とに直交する軸（左側面板２２−１の幅方向）に平行になるように配設される。左側ローラ２２１−１〜２２１−３が配列されるピッチ（回転中心軸間距離）は、典型的には第２コマ５４の長さより長く２倍より短い。左側ローラ２２１−１〜２２１−３は、軸受プレート２２７−１，２２７−２のローラ取り付け位置から左側面板２２−１の内側面までの距離よりも長い半径を有する。それにより左側ローラ２２１−１〜２２１−３は、軸受プレート２２７−１、２２７−２に装着された状態で、左側面板２２−１の内側面から突出する。左側面板２２−１の内側面から突出した左側ローラ２２１−１〜２２１−３の突出端により左側ローラ２２１の支持面が規定される。左側ローラ２２１−１〜２２１−３は、第２コマ５４よりも表面硬度の低い金属製又は樹脂製である。例えば、左側ローラ２２１は摺動特性の高い自己潤滑性を有する樹脂で形成され、第２コマ５４は金属、典型的には硬度と成形性とが両立しているアルミニウムで形成される。自己潤滑性樹脂としては、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE;ふっ素樹脂)、又はその他の樹脂が採用される。その中で自己潤滑性、機械的性質、成形性の観点から、ポリアセタール(POM)が最良といえる。他の組み合わせとしては、左側ローラ２２１と第２コマ５４とはアルミニウムで形成され、第２コマ５４にだけ表面硬度を高めるための表面処理、例えばハードアルマイト処理がなされていてもよい。
The left rollers 221-1 to 221-3 have their rotation center axes parallel to each other and parallel to an axis (the width direction of the left side plate 22-1) orthogonal to the turning rotation axis RA1 and the undulation rotation axis RA2. It arrange | positions so that it may become. The pitch (distance between the rotation center axes) at which the left rollers 221-1 to 221-3 are arranged is typically longer than the length of the
第２コマ５４の右側面板に対峙する右側面板２２−２には、複数の右側ローラ２２２を右側面板２２−２の内側面から突出させるための、開口２２４と同形状、同サイズの開口２２５が開口２２４と対峙する位置にあけられている。右側面板２２−２の外側面の開口２２５の両側には、細長い角柱形状の一対の軸受プレート２２８−１，２２８−２がコマ収納部２２の中心軸と平行に固定される。右側面板２２−２の軸受プレート２２８−１，２２８−２の間には、前方から順に左側ローラ２２１−１〜２２１−３と同本数の複数、ここでは３つの右側ローラ２２２−１，２２２−２，２２２−３が等間隔に配列されている。右側ローラ２２２−１〜２２２−３は、それらの回転中心軸が互いに平行であって、旋回回転軸ＲＡ１と起伏回転軸ＲＡ２とに直交する軸（右側面板２２−２の幅方向）に平行になるように配設される。右側ローラ２２２−１〜２２２−３が配列される間隔（回転中心軸間距離）は第２コマ５４の長さの２倍未満である。複数の右側ローラ２２２−１〜２２２−３は、典型的には第２コマ５４を挟んで複数の左側ローラ２２１−１〜２２１−３にそれぞれ対向する。右側ローラ２２２−１〜２２２−３は、軸受プレート２２８−１，２２８−２のローラ取り付け位置から右側面板２２−２の内側面までの距離よりも長い半径を有する。典型的には、右側ローラ２２２−１〜２２２−３は左側ローラ２２１−１〜２２１−３と同じ材料、同じ形状、同じサイズで構成される。それにより右側ローラ２２２−１〜２２２−３は、軸受プレート２２８−１、２２８−２に装着された状態で、右側面板２２−２の内側面から突出する。右側面板２２−２の内側面から突出した右側ローラ２２２−１〜２２２−３の突出端により右側ローラ２２２の支持面が規定される。
The right side plate 22-2 facing the right side plate of the
上述したように複数の左側ローラ２２１−１〜２２１−３と複数の右側ローラ２２２−１〜２２２−３とは、第２コマ５４よりも表面硬度の低い金属製又は樹脂製である。これにより第２コマ５４よりもこれらローラの破損が早期に発生する。第２コマ５４の交換作業工数よりもローラの交換作業工数は少なく、第２コマ５４の単価よりもローラの単価は安価である。従って、メンテナンス性の向上とメンテナンスコストの低下とを同時に実現する。
As described above, the plurality of left rollers 221-1 to 221-3 and the plurality of right rollers 222-1 to 222-3 are made of metal or resin having a surface hardness lower than that of the
また、複数の左側ローラ２２１−１〜２２１−３と複数の右側ローラ２２２−１〜２２２−３とはコマ収納部２２の内側面から突出するように左側面板２２−１と右側面板２２−２とにそれぞれ取り付けられている。複数の左側ローラ２２１−１〜２２１−３の取り付け位置と複数の右側ローラ２２２−１〜２２２−３の取り付け位置とは、左側面板２２−１の内側面から突出する複数の左側ローラ２２１−１〜２２１−３各々の突出端で規定される支持面から、右側面板２２−２の内側面から突出する複数の右側ローラ２２２−１〜２２２−３各々の突出端で規定される支持面までの距離Ｌ１が第２コマの幅Ｗ１よりもわずかに広くなるように調整される。
Further, the left side plates 22-1 and 221-3 and the right side rollers 22-1 to 222-3 and the right side rollers 22-1 to 222-3 protrude from the inner surface of the
それにより、複数の左側ローラ２２１−１〜２２１−３と複数の右側ローラ２２２−１〜２２２−３とは、第２コマ５４に負荷を与えることなく、第２コマ列５２の起伏回転軸ＲＡ２と平行な方向への揺れを抑えることができる。また、第２コマ列５２を揺れを抑える部材としてローラを用いることで、第２コマ５４の表面を損傷させることなく、コマ収納部２２の上下間で第２コマ５４を双方向にガイドすることができる。これは第２コマ列５２のスムーズな送り出し／引き戻し動作の実現に寄与する。
Accordingly, the plurality of left rollers 221-1 to 221-3 and the plurality of right rollers 222-1 to 222-3 do not apply a load to the
前面板２２−３には、複数の滑車２２３を前面板２２−３の内側面から突出させるための短冊状の開口２２６がコマ収納部２２の中心軸と平行にあけられている。開口２２６の幅は後述の滑車２２３の幅よりも広い。前面板２２−３の外側面の開口２２６の片側には、細長い角柱形状の軸受プレート２２９−１，２２９−２がコマ収納部２２の中心軸に沿って縦列に固定される。軸受プレート２２９−１には複数、ここでは２つの滑車２２３−１，２２３−２が所定距離を隔てて取り付けられる。同様に、軸受プレート２２９−２には複数、ここでは２つの滑車２２３−３，２２３−４が所定距離を隔てて取り付けられる。滑車２２３−１〜２２３−４は、それらの回転中心軸が互いに平行であって、起伏回転軸ＲＡ２（前面板２２−３の幅方向）に平行になるように配設される。滑車２２３−２、２２３−３の間隔（回転中心軸間距離）は、好ましくは第２コマ５４の長さ未満である。滑車２２３−１，２２３−２の間隔と滑車２２３−３，２２３−４の間隔とは、典型的には第２コマ５４の長さの２倍未満である。滑車２２３−１〜２２３−４は、軸受プレート２２９−１，２２９−２のローラ取り付け位置から前面板２２−３の内側面までの距離よりも長い半径を有する。それにより滑車２２３−１〜２２３−４は、軸受プレート２２９−１、２２９−２に装着された状態で、前面板２２−３の内側面から突出する。隣り合う滑車２２３−１，２２３−２の間にはベルト２３０−１が掛け渡され、同様に隣り合う滑車２２３−３，２２３−４の間にはベルト２３０−２が掛け渡される。
A strip-shaped
ベルト２３０−１，２２５−２は可撓性を有する材料、典型的にはゴム製である。滑車２２３−１〜２２３−４は同じ材料、同じ形状、同じサイズで構成される。典型的には、複数の滑車２２３−１〜２２３−４は、第２コマ５４よりも表面硬度の低い金属製又は樹脂製である。しかしながら、滑車２２３−１〜２２３−４は、第２コマ５４を当接させることを第一の目的として設けられているのではなく、第２コマ５４を当接させるベルト２３０−１，２３０−２を掛け渡すために設けられている。第２コマ５４は主に可撓性を有するベルト２３０−１，２３０−２に当接するため、滑車２２３−１〜２２３−４は、第２コマ５４よりも表面硬度の高い安価な金属製又は樹脂製であってもよい。これによりロボットアーム機構のコストをさらに低下させることができる。滑車２２３−１〜２２３−４の取り付け位置は、第２コマ列５２の収納軸のオフセット長と第２コマ列５２の揺れの許容量に応じて調整される。
The belts 230-1 and 225-2 are made of a flexible material, typically rubber. The pulleys 223-1 to 223-4 are made of the same material, the same shape, and the same size. Typically, the plurality of pulleys 223-1 to 223-4 are made of metal or resin whose surface hardness is lower than that of the
特に第２コマ列５２はその屈曲特性から前面板２２−３に接近し離反する向きに大きく揺れることが想定される。可撓性を有するベルト２３０−１，２３０−２を採用することで、第２コマ５４の損傷させることなく、第２コマ列５２の揺れを抑えられる。また、ローラ間にゴム製のベルト２３０−１，２３０−２を掛け渡すことで、ベルトを使用せずにゴム製のローラを採用した場合に比べて、第２コマ列５２の揺れを抑制する部材間の隙間を小さくし、第２コマ列５２の揺れ及び第２コマ５４の底板表面側への屈曲による、第２コマ５４がコマ収納部２２に衝突するリスクを低減することができる。また、第２コマ列５２の揺れを抑えるベルト２３０−１，２３０−２はローラ間に掛け渡されているため、それらローラの回転により、第２コマ５４がベルト２３０−１，２２５−２に引っかかった状態を回避することができる。これは第２コマ列５２のスムーズな送り出し／引き戻し動作の実現に寄与する。
In particular, it is assumed that the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
２２…コマ収納部、２２−１…左側面板、２２−２右側面板、２２−３…前面板、２２−４…背面板、２２１…左側ローラ、２２２…右側ローラ、２２３…滑車、２２４…開口、２２７，２２８，２２９…軸受プレート、２３０…ベルト、５２…第２コマ列、５４…第２コマ。 22 ... frame storage unit, 22-1 ... left side plate, 22-2 right side plate, 22-3 ... front plate, 22-4 ... back plate, 221 ... left side roller, 222 ... right side roller, 223 ... pulley, 224 ... opening 227, 228, 229 ... bearing plate, 230 ... belt, 52 ... second frame row, 54 ... second frame.
Claims (7)
互いに前後端面において屈曲可能に連結される平板形状の複数の第１コマと、
互いに底部の前後端面において屈曲可能に連結される溝形状の複数の第２コマと、
前記第１コマの先頭と前記第２コマの先頭とを結合する結合部と、
前記第１、第２コマを前後移動自在に支持する送り出し機構部と、
前記支柱部内に設置され、前記第１コマと前記第２コマとを収納する角筒形状の収納部とを具備し、
前記アームが前方へ伸張するとき前記第１、第２コマは前記収納部から前記送り出し機構部に引き出され前記送り出し機構部において互いに接合されて屈曲状態から硬直状態に遷移して前記アームを構成し、前記アームが収縮するとき前記第１、第２コマは前記送り出し機構部の後方へ引き戻され互いに分離されて屈曲状態に復帰して前記送り出し機構部から前記収納部に戻され、
前記収納部内における前記第２コマの導通をガイドするために前記収納部の両側面板それぞれには複数のローラが装備され、前記収納部の前面板には複数の滑車が装備され、前記滑車は隣り合う２個ずつ対をなしており、前記対をなす滑車には可撓性を有するベルトが掛け渡されることを特徴とするロボットアーム機構。 A base is supported by a base, and a undulating portion having a undulating rotary joint is placed on the stanchion, and a linear motion expansion / contraction mechanism having a linear motion elastic arm is provided on the undulation. In the robot arm mechanism,
A plurality of plate-shaped first pieces that are connected to bendable at the front and rear end surfaces;
A plurality of groove-shaped second pieces which are connected to bendable at the front and rear end faces of the bottom part;
A coupling unit coupling the top of the first frame and the top of the second frame;
A delivery mechanism that supports the first and second frames movably back and forth;
A rectangular tube-shaped storage unit that is installed in the support column and stores the first frame and the second frame;
When the arm extends forward, the first and second frames are pulled out from the storage portion to the delivery mechanism portion and joined to each other in the delivery mechanism portion to change from a bent state to a rigid state to constitute the arm. When the arm contracts, the first and second pieces are pulled back to the rear of the delivery mechanism part, separated from each other, returned to the bent state, and returned from the delivery mechanism part to the storage part,
In order to guide the conduction of the second frame in the storage portion, each side plate of the storage portion is provided with a plurality of rollers, and the front plate of the storage portion is provided with a plurality of pulleys. A robot arm mechanism comprising a pair of two pairs, and a flexible belt is stretched around the pair of pulleys.
互いに前後端面において屈曲可能に連結される平板形状の複数の第１コマと、
互いに底部の前後端面において屈曲可能に連結される溝形状の複数の第２コマと、
前記第１コマの先頭と前記第２コマの先頭とを結合する結合部と、
前記第１、第２コマを前後移動自在に支持する送り出し機構部と、
前記支柱部内に設置され、前記第１コマと前記第２コマとを収納する角筒形状の収納部とを具備し、
前記アームが前方へ伸張するとき前記第１、第２コマは前記収納部から前記送り出し機構部に引き出され前記送り出し機構部において互いに接合されて屈曲状態から硬直状態に遷移して前記アームを構成し、前記アームが収縮するとき前記第１、第２コマは前記送り出し機構部の後方へ引き戻され互いに分離されて屈曲状態に復帰して前記送り出し機構部から前記収納部に戻され、
前記収納部内における前記第２コマの導通をガイドするために前記収納部には複数のローラが装備されることを特徴とするロボットアーム機構。 A base is supported by a base, and a undulating portion having a undulating rotary joint is placed on the stanchion, and a linear motion expansion / contraction mechanism having a linear motion elastic arm is provided on the undulation. In the robot arm mechanism,
A plurality of plate-shaped first pieces that are connected to bendable at the front and rear end surfaces;
A plurality of groove-shaped second pieces which are connected to bendable at the front and rear end faces of the bottom part;
A coupling unit coupling the top of the first frame and the top of the second frame;
A delivery mechanism that supports the first and second frames movably back and forth;
A rectangular tube-shaped storage unit that is installed in the support column and stores the first frame and the second frame;
When the arm extends forward, the first and second frames are pulled out from the storage portion to the delivery mechanism portion and joined to each other in the delivery mechanism portion to change from a bent state to a rigid state to constitute the arm. When the arm contracts, the first and second pieces are pulled back to the rear of the delivery mechanism part, separated from each other, returned to the bent state, and returned from the delivery mechanism part to the storage part,
The robot arm mechanism according to claim 1, wherein a plurality of rollers are provided in the storage portion to guide conduction of the second frame in the storage portion.
互いに前後端面において屈曲可能に連結される平板形状の複数の第１コマと、
互いに底部の前後端面において屈曲可能に連結される溝形状の複数の第２コマと、
前記第１コマの先頭と前記第２コマの先頭とを結合する結合部と、
前記第１、第２コマを前後移動自在に支持する送り出し機構部と、
前記支柱部内に設置され、前記第１コマと前記第２コマとを収納する角筒形状の収納部とを具備し、
前記アームが前方へ伸張するとき前記第１、第２コマは前記収納部から前記送り出し機構部に引き出され前記送り出し機構部において互いに接合されて屈曲状態から硬直状態に遷移して前記アームを構成し、前記アームが収縮するとき前記第１、第２コマは前記送り出し機構部の後方へ引き戻され互いに分離されて屈曲状態に復帰して前記送り出し機構部から前記収納部に戻され、
前記収納部の前面板には複数の滑車が装備され、前記滑車は隣り合う２個ずつ対をなしており、前記対をなす滑車には可撓性を有するベルトが掛け渡されることを特徴とするロボットアーム機構。 A base is supported by a base, and a undulating portion having a undulating rotary joint is placed on the stanchion, and a linear motion expansion / contraction mechanism having a linear motion elastic arm is provided on the undulation. In the robot arm mechanism,
A plurality of plate-shaped first pieces that are connected to bendable at the front and rear end surfaces;
A plurality of groove-shaped second pieces which are connected to bendable at the front and rear end faces of the bottom part;
A coupling unit coupling the top of the first frame and the top of the second frame;
A delivery mechanism that supports the first and second frames movably back and forth;
A rectangular tube-shaped storage unit that is installed in the support column and stores the first frame and the second frame;
When the arm extends forward, the first and second frames are pulled out from the storage portion to the delivery mechanism portion and joined to each other in the delivery mechanism portion to change from a bent state to a rigid state to constitute the arm. When the arm contracts, the first and second pieces are pulled back to the rear of the delivery mechanism part, separated from each other, returned to the bent state, and returned from the delivery mechanism part to the storage part,
The front plate of the storage unit is equipped with a plurality of pulleys, the pulleys form a pair of two adjacent ones, and a flexible belt is stretched over the paired pulleys. Robot arm mechanism.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016150880A JP2019162670A (en) | 2016-07-30 | 2016-07-30 | Robot arm mechanism |
| PCT/JP2017/027109 WO2018025726A1 (en) | 2016-07-30 | 2017-07-26 | Robot arm mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016150880A JP2019162670A (en) | 2016-07-30 | 2016-07-30 | Robot arm mechanism |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019162670A true JP2019162670A (en) | 2019-09-26 |
Family
ID=61073379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016150880A Pending JP2019162670A (en) | 2016-07-30 | 2016-07-30 | Robot arm mechanism |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2019162670A (en) |
| WO (1) | WO2018025726A1 (en) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06320472A (en) * | 1993-05-11 | 1994-11-22 | Kilony Sangyo Kk | Shaft drive mechanism |
| JP2001300883A (en) * | 2000-04-20 | 2001-10-30 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Robot |
| WO2011152265A1 (en) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Direct acting extensible and retractable arm mechanism, and robot arm provided with direct acting extensible and retractable arm mechanism |
| JP6508704B2 (en) * | 2014-11-29 | 2019-05-08 | ライフロボティクス株式会社 | Robot arm mechanism |
| JP2016117127A (en) * | 2014-12-20 | 2016-06-30 | ライフロボティクス株式会社 | Robot arm mechanism |
| JP2016132053A (en) * | 2015-01-17 | 2016-07-25 | ライフロボティクス株式会社 | Robot arm mechanism and linear motion expansion mechanism |
-
2016
- 2016-07-30 JP JP2016150880A patent/JP2019162670A/en active Pending
-
2017
- 2017-07-26 WO PCT/JP2017/027109 patent/WO2018025726A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018025726A1 (en) | 2018-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6508704B2 (en) | Robot arm mechanism | |
| JP6810053B2 (en) | Linear telescopic mechanism | |
| WO2017150315A1 (en) | Direct-acting extension/retraction mechanism, and robot arm mechanism provided with same | |
| JP6605847B2 (en) | Robot arm mechanism | |
| JP6725645B2 (en) | Robot arm mechanism | |
| WO2017170306A1 (en) | Linear extension/retraction mechanism and robot arm mechanism | |
| JP6740339B2 (en) | Linear motion telescopic mechanism and robot arm mechanism | |
| WO2018025725A1 (en) | Robot arm mechanism | |
| JP2016117127A (en) | Robot arm mechanism | |
| WO2017208872A1 (en) | Linear expansion/contraction mechanism | |
| JP2016124069A (en) | Robot arm mechanism and direct-acting expansion mechanism | |
| JP2016117126A (en) | Robot arm mechanism | |
| JP2019141915A (en) | Robot arm mechanism and rotary joint mechanism | |
| WO2018025726A1 (en) | Robot arm mechanism | |
| JP2019132279A (en) | Linear motion expansion mechanism | |
| WO2018052143A1 (en) | Linear extension/retraction mechanism and robot arm mechanism | |
| JP6573417B2 (en) | Linear motion expansion / contraction mechanism | |
| JP6662581B2 (en) | Robot arm mechanism | |
| JP2016160964A (en) | Translatory expansion mechanism and robot arm mechanism | |
| JP2016168646A (en) | Straight-motion extension and contraction mechanism and robot arm mechanism | |
| JP6725640B2 (en) | Robot arm mechanism and linear expansion/contraction mechanism | |
| WO2017170302A1 (en) | Linear extension/retraction mechanism and robot arm mechanism | |
| JP2016160962A (en) | Warping expansion mechanism and robot arm mechanism | |
| WO2017030104A1 (en) | Cover device for rotary joint portion | |
| WO2017150317A1 (en) | Robot arm mechanism, and stopper mechanism |