JP2021010975A - 多関節アーム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重量物を上下方向のみならず水平方向にも容易に移動可能であり、急激な荷重変化にも安定な重量物運搬用の多関節アーム装置を提供する。【解決手段】鉛直軸回りに回転する第１回転ジョイント１０と、第１回転ジョイントの上部の第１上方支持部材１４と、第１上方支持部材に水平軸回りに回動可能に接続される第１アーム２０と、第１アームが水平軸回りに回動可能に接続される第２下方支持部材４２と、第２下方支持部材の上方で鉛直軸回りに回転する第２回転ジョイント４０と、第２回転ジョイントの上方の第２上方支持部材４４と、第２上方支持部材に水平軸回りに回動可能に接続される第２アーム５０と、第２アームが水平軸回りに回動可能に接続される第３下方支持部材７２と、第３下方支持部材の上方で鉛直軸回りに回転する第３回転ジョイント７０と、第１アームと第２アームの仰角を等しく変化させる駆動装置８０とを備える、多関節アーム装置１。【選択図】図１

Description

本発明は、多関節アーム装置に関する。特に、物品の重量を支えて水平方向に移動する際に使用できる多関節アーム装置に関する。

従来から、比較的重量のある物品を支えて移動するのに、種々の補助アームが用いられ、作業者の負担を軽減している。その際に、多関節構造を用いて、重量物の高さを調整でき、さらに、水平方向に移動できるようにする多関節アームも用いられている。

多関節アームで物品の重量をバランスさせるために、各関節に対して流体駆動機構などのアクチュエータを用いて、重量を支えつつ水平方向の移動が可能な装置が提案されている（特許文献１参照）。この装置では、コンプレッサなどの流体圧供給機構から各アクチュエータに作動流体を供給している。そして、支持すべき物体の重量が変わったときにはコントローラにより各アクチュエータへ供給する流体圧を制御することにより、多関節アームで物品の重量とバランスさせた支持を実現している。

特許第５３５２３６５号公報

しかし、上記の装置では、流体圧供給源とアクチュエータとそれらを制御するコントローラが必要であり、装置が大掛かりになる。さらに、急に物品が取り去られ、物品の重量が作用しなくなった場合に、コントローラの反応時間に制限があるため、一瞬多関節アームにおける力のバランスが崩れ、多関節アームの自重補償バランスが崩れ、重いものを乗せると一瞬下に下がり、重い物体を支持した状態から物体を取り去ると先端が飛び上がるなどの動作が生じる。そしてこのように多関節アームが急速に動くと、周囲の作業者に当たって危害を加えることになったり、周囲の物に当たって損傷を生じたりする可能性がある。

そこで本発明は、簡単な構造で、急に物品を置いてもまた取り外してもアーム先端が急速に動くことのない、重量物を上下方向のみならず水平方向にも容易に移動可能であり、急激な荷重変化にも安定な多関節アーム装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様としての多関節アーム装置１は、例えば図１に示すように、鉛直軸回りに回転可能な第１回転ジョイント１０と；第１回転ジョイント１０の鉛直上方に延在する第１上方支持部材１４と；第１上方支持部材１４に水平軸回りに回動可能に接続される第１アーム２０と；第１アーム２０が水平軸回りに回動可能に接続される、第２下方支持部材４２と；第２下方支持部材４２の上方に固定され、鉛直軸回りに回転可能な第２回転ジョイント４０と；第２回転ジョイント４０の鉛直上方に延在する第２上方支持部材４４と；第２上方支持部材４４に水平軸回りに回動可能に接続される第２アーム５０と；第２アーム５０が水平軸回りに回動可能に接続される、第３下方支持部材７２と；第３下方支持部材７２の上方に固定され、鉛直軸回りに回転可能な第３回転ジョイント７０と；第１アーム２０と第２アーム５０の仰角θを等しく変化させる駆動装置８０とを備える。

このように、本発明は第１アームと第２アームとは、駆動装置により仰角を等しく保つように駆動され、アーム先端で支える荷重にバランスした支持力を生成させる力制御ではなく、２つのアームのそれぞれの姿勢を決める変位制御を行うものなので、急に物品が置かれたり取り除かれたりしても、アーム先端は、荷重変動に伴うアーム構造体と駆動系の変形が生ずるのみで、コントローラの反応の限界に起因する一時的な力バランスの差によって急速なアームの動きが生じてしまうことがない。また、第１アームと第２アームは、第１回転ジョイントおよび第２回転ジョイントにより鉛直軸回りに回転するので、水平方向には自在に移動可能であり、さらに搬送される物品は第３回転ジョイントにより回転できて垂直軸回りの姿勢も自在に変えられる。このように本多関節アーム装置は、取り扱うべき物品の自重支持を補助するための簡単な構造の多関節アーム装置となる。

本発明の第２の態様としての多関節アーム装置１では、例えば図１に示すように、第１アーム２０は、第１上方支持部材１４と第１下側アーム基端点２４で接続し、第２下方支持部材４２と第１下側アーム先端点２６で接続する第１下側平行アーム２２と、第１上方支持部材１４と第１上側アーム基端点３４で接続し、第２下方支持部材４２と第１上側アーム先端点３６で接続する第１上側平行アーム３２とを有し；第２アーム５０は、第２上方支持部材４４と第２下側アーム基端点５４で接続し、第３下方支持部材７２と第２下側アーム先端点５６で接続する第２下側平行アーム５２と、第２上方支持部材４４と第２上側アーム基端点６４で接続し、第３下方支持部材７２と第２上側アーム先端点６６で接続する第２上側平行アーム６２とを有してもよい。このように構成すると、第１アームは、第１下側平行アームと第１上側平行アームの２本のアームにより第１上方支持部材と第２下方支持部材とを垂直に保ったまま上下に変位させ、第２アームは、第２下側平行アームと第２上側平行アームの２本のアームにより第２上方支持部材と第３下方支持部材とを垂直に保ったまま上下に変位させるので、取り扱うべき物品の自重支持を補助するための簡単な構造の多関節アーム装置となる。

本発明の第３の態様としての多関節アーム装置１では、例えば図１に示すように、駆動装置８０は、第１上側アーム基端点３４と第１下側アーム先端点２６との距離、および、第２上側アーム基端点６４と第２下側アーム先端点５６との距離を同時に同じ量だけ変化させることにより、第１アーム２０と第２アーム５０の仰角を同じ値θに保つように変化させる。このように構成すると、取り扱うべき物品の自重支持を安定したアームの姿勢で補助できる簡単な構造の多関節アーム装置が実現できる。

本発明の第４の態様としての多関節アーム装置１では、例えば図１に示すように、駆動装置８０は、第１上側アーム基端点３４から第１下側アーム先端点２６および第２上側アーム基端点６４を経て第２下側アーム先端点５６に至る第１ロープ８４と、第１上側アーム基端点３４から第１下側アーム先端点２６を経て第１上側アーム基端点３４あるいはその近傍の固定点で固定される第２ロープ８６と、第１ロープ８４と第２ロープ８６を第１上側アーム基端点３４側から引っ張る引張機構８２とを有する。このように構成すると、第１アームと第２アームの仰角それぞれを同じ値に保って変化させることが可能となり、取り扱うべき物品の自重支持を安定したアームの姿勢で補助できる簡単な構造の多関節アーム装置が実現できる。

本発明の第５の態様としての多関節アーム装置３では、例えば図３に示すように、駆動装置２８０は、第１上側アーム基端点３４から第１下側アーム先端点２６に至る第３ロープ２８４と、第１上側アーム基端点３４から第１下側アーム先端点２６および第２上側アーム基端点６４を経て第２下側アーム先端点５６に至る第４ロープ２８６と、第３ロープ２８４を巻き取るプーリ２３４と、プーリ２３４の２倍の径のプーリ２３５であって第４ロープ２８６を巻き取るプーリ２３５と、第３ロープ２８４を巻き取るプーリ２３４と第４ロープ２８６を巻き取るプーリ２３５とを同じ回転角度で回転させる回転機構とを有する。このように構成すると、第１アームと第２アームの仰角それぞれを同じ値に保って多関節アーム装置を上下方向に移動することができる。

本発明の第６の態様としての重量物搬送装置１０１は、例えば図５に示すように、第１乃至第５の態様のいずれかの多関節アーム装置１を備え；第１回転ジョイント１０を支持台１１０に載置し、第３回転ジョイント７０の上部に搬送する物品Ｗを載置する。なお、支持台は、基礎上で固定されたものであっても、図５に示すようにキャスター付きの台のようなものであっても、図６に示すように上下にも移動するバスケットのようなものであってもよい。このように構成すると、急に物品が置かれたり取り除かれたりしても、急速な動きを生ずることがない、取り扱うべき物品の自重支持を補助するための簡単な構造の重量物搬送装置となる。

本発明の第７の態様としての重量物搬送装置１０３は、例えば図７に示すように、第１乃至第５の態様のいずれかの多関節アーム装置１を備え； 支持台１３０から水平方向に延在し水平面上で回転するアーム１３２に第１回転ジョイント１０を載置し、第３回転ジョイント７０の上部に搬送する物品Ｗを載置する。このように構成すると、急に物品が置かれたり取り除かれたりしても急速な動きを生ずることがなく、取り扱うべき物品の自重支持を安定したアームの姿勢で補助でき、かつ、水平方向の移動範囲の広い重量物搬送装置となる。

本発明の多関節アーム装置によれば、第１アームと第２アームとは仰角を等しく駆動され、急に物品が置かれたり取り除かれたりしても急速な動きを生ずることがなく、水平方向の移動も容易であり、取り扱うべき物品の自重を補助するための簡単な構造の多関節アーム装置となる。そして本発明は、第１アームと第２アームとは仰角を制御する変位制御系なので、急に物品が置かれたり取り除かれたりしても急速な動きを生ずることがなく、簡単な構造の重量物搬送装置となる。

本発明による多関節アーム装置の原理を説明するための概略図であり、（ａ）は全体を示す正面図であり、（ｂ）は移動プーリと通常のプーリを示す斜視図である。 本発明による別の多関節アーム装置の原理を説明するための概略正面図である。 本発明によるさらに別の多関節アーム装置の原理を説明するための概略正面図である。 さらに別の駆動装置を説明する図で、第１下側アーム先端点でプーリ上に固定され、さらに第２上側アーム基端点でプーリ上に固定されるロープを用いる駆動装置の例を説明する側面図である。 本発明による重量物搬送装置の例を説明するための斜視図である。 本発明による重量物搬送装置の別の例を説明するための斜視図である。 本発明による重量物搬送装置のさらに別の例を説明するための斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。先ず、図１を参照して、本発明の一実施の形態としての多関節アーム装置１について説明する。

多関節アーム装置１は、鉛直軸回りに回転可能な第１回転ジョイント１０と、第１回転ジョイント１０の鉛直上方に延在する第１上方支持部材１４と、第１上方支持部材１４に水平軸回りに回動可能に接続された第１アーム２０と、第１アーム２０が水平軸回りに回動可能に接続される第２下方支持部材４２と、第２下方支持部材４２の上方に固定され、鉛直軸回りに回転可能な第２回転ジョイント４０と、第２回転ジョイント４０の鉛直上方に延在する第２上方支持部材４４と、第２上方支持部材４４に水平軸回りに回動可能に接続された第２アーム５０と、第２アーム５０が水平軸回りに回動可能に接続される第３下方支持部材７２と、第３下方支持部材７２の上方に固定され、鉛直軸回りに回転可能な第３回転ジョイント７０と、第１アーム２０と第２アーム５０の仰角θを等しく変化させる駆動装置８０とを備える。なおここで、「鉛直」あるいは「水平」という場合には、厳密な意味の鉛直・水平ではなく、多関節アーム装置１として機能するのに困難を生じない範囲で鉛直・水平であればよい。

第１回転ジョイント１０は、２枚の円板を同軸上に上下に重ね、互いに軸回りに回転できるようにしたものでよい。上下の円板間に滑りを良くするベアリング、ローラ、球などを有するのが好ましい。上下に重ねられる板は、円板には限られず、その形状は任意である。

第１上方支持部材１４は、第１回転ジョイント１０の上側の板に固定され、上方に延在する略円筒形の部材である。第１上方支持部材１４は、第１アーム２０を水平軸回りに回動可能に支持できれば、その形状は任意である。第１上方支持部材１４が第１アーム２０を水平軸回りに回動可能に支持する構造は、公知の構造でよい。第１上方支持部材１４は、第１回転ジョイント１０の上側の板と一体に形成されてもよい。

第１アーム２０は、第１下側平行アーム２２と第１上側平行アーム３２とを有する。第１下側平行アーム２２は、第１下側アーム基端点２４で第１上方支持部材１４に回動可能に接続し、第１下側アーム先端点２６で第２下方支持部材４２に回動可能に接続する。第１上側平行アーム３２は、第１上側アーム基端点３４で第１上方支持部材１４に回動可能に接続し、第１上側アーム先端点３６で第２下方支持部材４２に回動可能に接続する。このように、２本のアームを有することにより、第２下方支持部材４２は第１上方支持部材１４に対して平行を保ちながら上下に移動できる。なお、第１アーム２０は、１本のアームであって、第２下方支持部材４２が第１上方支持部材１４に対して平行を保ちながら上下に移動する機構、例えば、第１アーム２０が回動することにより、第１アーム２０と第２下方支持部材４２とのなす角度を調整するラックとピニオン等、を有していてもよい。

第２下方支持部材４２は、基本的に第１上方支持部材１４と同じ構造である。第２下方支持部材４２は、第２回転ジョイント４０の下側の板から下方に延在する。第２下方支持部材４２は、第１アーム２０を水平軸回りに回動可能に支持できれば、その形状は任意である。第２下方支持部材４２は、第２回転ジョイント４０の下側の板と一体に形成されてもよい。

第２回転ジョイント４０は、基本的に第１回転ジョイント１０と同じ構造であるので、重複する説明は省略する。

第２上方支持部材４４は、基本的に第１上方支持部材１４と同じ構造である。第２上方支持部材４４は、第２回転ジョイント４０の上側の板から上方に延在する。第２上方支持部材４４は、第２アーム５０を水平軸回りに回動可能に支持できれば、その形状は任意である。第２上方支持部材４４は、第２回転ジョイント４０の上側の板と一体に形成されてもよい。

第２アーム５０は、基本的に第１アーム２０と同じ構造である。第２アーム５０は、第２下側平行アーム５２と第２上側平行アーム６２とを有する。第２下側平行アーム５２は、第２下側アーム基端点５４で第２上方支持部材４４に回動可能に接続し、第２下側アーム先端点５６で第３下方支持部材７２に回動可能に接続する。第２上側平行アーム６２は、第２上側アーム基端点６４で第２上方支持部材４４に回動可能に接続し、第２上側アーム先端点６６で第３下方支持部材７２に回動可能に接続する。なお、第２アーム５０は、１本のアームであって、第３下方支持部材７２が第２上方支持部材４４に対して平行を保ちながら上下に移動する機構、例えば、第２アーム５０が回動することにより、第２アーム５０と第３下方支持部材７２とのなす角度を調整するラックとピニオン等、を有していてもよい。

第３下方支持部材７２は、基本的に第１上方支持部材１４と同じ構造である。第３下方支持部材７２は、第３回転ジョイント７０の下側の板から下方に延在する。第３下方支持部材７２は、第２アーム５０を水平軸回りに回動可能に支持できれば、その形状は任意である。第３下方支持部材７２は、第３回転ジョイント７０の下側の板と一体に形成されてもよい。

第３回転ジョイント７０は、基本的に第１回転ジョイント１０と同じ構造であるので、重複する説明は省略する。第３回転ジョイント７０の上側の板には、搬送する物品Ｗを載せるための部材が固定されてもよい。物品Ｗを、第３回転ジョイント７０の上側の板に直接載置してもよい。なお、搬送する物品を静止して安定に保持するため、これら第１回転ジョイント１０、第２回転ジョイント４０および第３回転ジョイント７０にブレーキを設けてもよい。

また、第１回転ジョイント１０および第２回転ジョイント４０を回転角度可変の駆動系（不図示）で駆動し、能動的に回転してもよい。第１アーム２０と第２アーム５０の仰角θを等しく変化させる駆動装置８０と第１回転ジョイント１０および第２回転ジョイント４０を駆動する駆動系とでアーム先端の３次元の位置を変えられる多関節アーム装置になる。このように構成しても、第１アーム２０と第２アーム５０の仰角θを等しく変化させる駆動装置８０によって搬送物の重量がすべて支えられる。そのため、第１回転ジョイント１０および第２回転ジョイント４０は自重を支持しない水平運動しかしないため小型の駆動装置で駆動出来る。あるいは、搬送物の重量が大きく、アームにたわみが生じ、第１回転ジョイント１０および第２回転ジョイント４０が傾いて回転させるのに大きな力が必要になったような場合にも、駆動系があれば楽に回転することができる。

駆動装置８０は、第１上側アーム基端点３４に固定され、第１下側アーム先端点２６および第２上側アーム基端点６４を経て第２下側アーム先端点５６に至る第１ロープ８４と、第１上側アーム基端点３４に固定され、第１下側アーム先端点２６を経て第１上側アーム基端点３４あるいはその近傍の第１上方支持部材１４に固定される第２ロープ８６と、第１ロープ８４と第２ロープ８６を第１上側アーム基端点３４側から引っ張る引張機構８２とを有する。引張機構８２は、第１上側平行アーム３２に設置されるが、他の場所に設置されてもよい。また、引張機構は、ギアードモータとプーリ、モータとボールねじ駆動系、流体圧駆動シリンダ等のロープを引っ張る公知の機構でよい。なお本書では、以下に説明するように、ロープが、基端点に軸支または固定されるプーリ上に固定される、あるいはプーリを経ている場合に、基端点で固定される、または基端点を経る、などという。

第１ロープ８４は詳細には、引張機構８２に連結され、第１上側アーム基端点３４に軸支されたプーリ９４上の固定点２００で固定され、さらに、第１下側アーム先端点２６に軸支されたプーリ９０、第２上側アーム基端点６４に軸支されたプーリ９６を経由して、第２下側アーム先端点５６あるいはその近傍に固定される。あるいはワイヤ端部での固定力を低減させるため、第２下側アーム先端点５６あるいはその近傍の軸に固定されたプーリ９８に巻き付けて充分に摩擦力を生成させた状態で固定される。

第２ロープ８６は詳細には、引張機構８２に連結され、第１上側アーム基端点３４に軸支されたプーリ９４上の固定点２００で固定され、さらに、第１下側アーム先端点２６に軸支されたプーリ９２を経由して、第１上側アーム基端点３４あるいはその近傍で固定される。あるいはワイヤ端部での固定力を低減させるため、第１上側アーム基端点３４あるいはその近傍の軸に巻き付け十分摩擦力を生成させた状態で固定される。なお、第１ロープ８４および第２ロープ８６は、ワイヤ等、その材質は用途により適切に選択できる。

ここで、駆動装置８０が第１アーム２０と第２アーム５０の仰角θを等しく変化させる機能について説明する。引張機構８２が第１ロープ８４と第２ロープ８６を長さｄだけ引っ張るとする。第２ロープ８６がｄだけ引っ張られることにより、第１上側アーム基端点３４からプーリ９２を経由して固定点２００間の第２ロープ８６の長さがｄだけ短くなる。すると、プーリ９２はｄ／２だけ第１上側アーム基端点３４側に移動する。すなわち、第１上側アーム基端点３４と第１下側アーム先端点２６との距離がｄ／２だけ短くなるように、第１アーム２０が回動する。すなわち、仰角がθだけ変化する。

第１ロープ８４がｄだけ引っ張られることにより、第１上側アーム基端点３４のプーリ９４から第１下側アーム先端点２６のプーリ９０および第２上側アーム基端点６４のプーリ９６を経由して第２下側アーム先端点５６のプーリ９８に巻かれて固定された第１ロープ８４の長さがｄだけ短くなる。ここで、第１下側アーム先端点２６のプーリ９０と第２上側アーム基端点６４のプーリ９６との距離は変化せず、第１上側アーム基端点３４のプーリ９４から第１下側アーム先端点２６のプーリ９０間の距離はｄ／２だけ短くなっているので、第２上側アーム基端点６４のプーリ９６と第２下側アーム先端点５６のプーリ９８に巻かれて固定された間の距離がｄ／２だけ短くなるように、第２アーム５０は回動する。すなわち、仰角がθだけ変化する。その結果、第１アーム２０も第２アーム５０も共にプーリ間の距離がｄ／２だけ短くなるように回動するので、第１アーム２０で変化する仰角と、第２アーム５０で変化する仰角とは、等しくなる。

駆動装置８０を操作するための操作ハンドル７６が、第３回転ジョイント７０に、すなわち、搬送する物品Ｗの近くに配置される。このように操作ハンドル７６を配置すると、物品Ｗの近くで駆動装置８０を操作することができ、好ましいが、操作ハンドル７６は、他の位置に配置されてもよい。

上記の通りに構成された多関節アーム装置１によれば、搬送する物品Ｗを持ち上げるには、操作ハンドル７６に設けられた引張機構８２の作動状態を指令するスイッチの操作により、第１ロープ８４と第２ロープ８６とを引っ張るように駆動すればよい。また、物品Ｗを下げるには、引張機構８２により第１ロープ８４と第２ロープ８６とを逆に駆動すればよい。すると、物品Ｗおよび多関節アーム装置１の自重により物品Ｗは下がる。また、第１回転ジョイント１０および第２回転ジョイント４０により第１アーム２０と第２アーム５０とが鉛直軸回りに回転するので、物品Ｗを容易に水平方向に移動させることができる。その際、第３回転ジョイント７０により物品Ｗが鉛直軸回りに回転するので、物品Ｗの姿勢も変えながら容易に水平方向にも動かせる。

また、多関節アーム装置１では、物品Ｗの重量と釣り合う力を制御しているのではなく、物品Ｗの高さが駆動装置８０により決められている、すなわち、変位制御である。そのために、物品Ｗが急に置かれたり取り除かれたりしても急速な動きを生ずることがなく、安全である。そして、多関節アーム装置１では、操作ハンドル７６で物品の高さを調整し、あとは作業者が手で物品を水平方向に移動させることができる。よって、簡単な構造で容易に作業可能な多関節アーム装置１となる。なお、第１アームと第２アームの仰角を等しく保つように駆動するのが基本であるが、必ずしもそれに限定せず、これらの角度が同じ角度比を保つような構造も用途によっては有効である。

次に図２を参照して、駆動装置８０とは異なる駆動装置１８０を有する多関節アーム装置２について説明する。図２は、物品Ｗを下げた状態、すなわち、第１アーム２０と第２アーム５０の仰角θがゼロ（０）の状態を示す。駆動装置１８０は、ギアードモータとプーリなどの引張機構８２に代えて、電動ウィンチなどの引張機構１８２を有する。図２では、駆動装置１８０は、第１回転ジョイント１０上に設置されるが、多関節アーム装置２の基台部に設けることもでき、軽量な多関節アーム装置２で大きな可搬重量特性を発揮できる。引張機構１８２から第１上側アーム基端点３４、第１下側アーム先端点２６および第２上側アーム基端点６４を経て第２下側アーム先端点５６に至る第１ロープ１８４と、引張機構１８２から第１上側アーム基端点３４、第１下側アーム先端点２６を経て第１上側アーム基端点３４あるいはその近傍で固定される第２ロープ１８６とを有する。引張機構１８２は、第１回転ジョイント１０上に設置されてもよい。

第１ロープ１８４は、引張機構１８２に連結され、第１上側アーム基端点３４に並べて配置される２つのプーリ１３４の一つ、第１下側アーム先端点２６に並べて配置される２つのプーリ１２６の一つに巻かれ、第１上側アーム先端点３６に配置される方向変換プーリ１３６、第２下側アーム基端点５４に配置される方向変換プーリ１５４を経由し、第２回転ジョイント４０の回転中心を通過して第２上側アーム基端点６４に配置されるプーリ１６４に逆方向に巻かれ、第２下側アーム先端点５６に固定されるプーリ１５６に巻かれて固定される。

第２ロープ１８６は、引張機構１８２に連結され、第１上側アーム基端点３４に並べて配置される２つのプーリ１３４の他の一つ、第１下側アーム先端点２６に並べて配置される２つのプーリ１２６の他の一つに巻かれ、方向変換プーリ１９４を経由して、第１上側アーム基端点３４に並べて配置される２つのプーリ１３４の他の一つで軸に固定されるプーリに巻き付いた後に固定される。ここで、方向変換プーリ１９４を経由させて第２ロープ１８６を張っているのは、こうすると第２ロープ１８６がアーム２２と干渉する距離が減るためである。これがないと円形や四角断面を成すアーム２２の左側には切れ込みを入れることが必要になり、アームのねじり強度が低下してしまうが、方向変換プーリ１９４を使うことで切れ込みが不要となり、アームのねじり強度および剛性を大きく保つことができる。

引張機構１８２が第１ロープ１８４と第２ロープ１８６を長さｄだけ引っ張るとする。第２ロープ１８６がｄだけ引っ張られることにより、第１上側アーム基端点３４のプーリ１３４から方向変換プーリ１９４の一つを経由して第１下側アーム先端点２６に並べられたプーリ１２６の一つに巻かれて第１上側アーム基端点３４の固定点に至る第２ロープ８６の長さがｄだけ短くなる。すると、第１下側アーム先端点２６に並べられたプーリ１２６はｄ／２だけ第１上側アーム基端点３４側に移動する。すなわち、第１上側アーム基端点３４と第１下側アーム先端点２６との距離がｄ／２だけ短くなるように、第１アーム２０が回動する。すなわち、仰角θが変化する。

駆動装置１８０によれば、第１ロープ１８４がｄだけ引っ張られることにより、第１上側アーム基端点３４に並べられたプーリ１３４から第１下側アーム先端点２６に並べられたプーリ１２６および第２上側アーム基端点６４のプーリ１６４を経由して第２下側アーム先端点５６に固定されたプーリ１５６に巻かれて固定された第１ロープ１８４の長さがｄだけ短くなる。ここで、第１上側アーム基端点３４に並べられたプーリ１３４から第１下側アーム先端点２６に並べられたプーリ１２６間の距離はｄ／２だけ短くなっているので、第２上側アーム基端点６４のプーリ１６４と第２下側アーム先端点５６の固定点間の距離がｄ／２だけ短くなるように、第２アーム５０は回動する。すなわち、仰角θが変化する。したがって、第１アーム２０で変化する仰角θと、第２アーム５０で変化する仰角θとは、等しくなる。

したがって、多関節アーム装置２においても、第１アーム２０と第２アーム５０が同じ仰角θを保ちながら物品Ｗを上下動させ、物品が急に置かれたり取り除かれたりしても急速な動きを生ずることがなく、水平方向の移動も容易であり、簡単な構造の多関節アーム装置２となる。

次に図３を参照して、さらに異なる駆動装置２８０を有する多関節アーム装置３について説明する。駆動装置２８０は、第１上側アーム基端点３４に軸支されるプーリ２３４の固定点２０２から方向変換プーリ１９４の一つを経由して第１下側アーム先端点２６に軸支されるプーリ２２６の一つに巻かれて第２下方支持部材４２の固定点である２２８に至る第３ロープ２８４と、第１上側アーム基端点３４に軸支されるプーリ２３５の固定点２０４から方向変換プーリ１９４の一つを経由して第１下側アーム先端点２６に軸支される他のプーリ２２９および第２上側アーム基端点６４に軸支されるプーリ２６４を経て第２下側アーム先端点５６に固定されたプーリ２５６に巻かれて固定点２８８で固定される第４ロープ２８６と、を有する。第３ロープ２８４は、第１上側アーム基端点３４でプーリ２３４に巻き取られ、第４ロープ２８６は、第１上側アーム基端点３４でプーリ２３５に巻き取られる。

そして、プーリ２３５は、プーリ２３４の２倍の径の径を有する。プーリ２３４とプーリ２３５は同じ回転軸、すなわち基端点３４に固定される。回転軸は、モータ等の回転機構（不図示）により回転する。プーリ２３４とプーリ２３５とを同じ回転角度で回転することにより、第４ロープ２８６は第３ロープ２８４より２倍の長さを巻き取られる。ここで、第３ロープ２８４がＤ（Ｄ：第３ロープ２８４の巻き取られる長さ）だけ巻き取られることにより、第１上側アーム基端点３４と第１下側アーム先端点２６との距離は、Ｄだけ短くなる。第４ロープ２８６は２Ｄだけ短くなるが、第１上側アーム基端点３４と第１下側アーム先端点２６との距離がＤだけ縮まるので、第２上側アーム基端点６４と第２下側アーム先端点５６との距離もＤだけ縮まる。したがって、第１アーム２０で変化する仰角θと、第２アーム５０で変化する仰角θとは、等しくなる。

このように、駆動装置２８０でも変位制御で物品Ｗ（図１等参照）の高さを決めることができ、多関節アーム装置３においても、物品Ｗが急に置かれたり取り除かれたりしても急速な動きを生ずることがなく、水平方向の移動も容易であり、簡単な構造で多関節アーム装置を上下方向に移動することができる。

これまでの説明では、第１ロープは、第１上側アーム基端点３４、第１下側アーム先端点２６、第２上側アーム基端点６４、第２下側アーム先端点５６それぞれ１つのプーリによる単ルートを通り、第２ロープも第１下側アーム先端点２６で折り返す一往復のルートとして説明したが、各点のプーリを複数にして第１上側アーム基端点３４と第１下側アーム先端点２６間および第２上側アーム基端点６４と第２下側アーム先端点５６間で複数回折り返し、たとえば第１ロープを３本並行し、第２ロープでは６本並行するように構成すると、図１あるいは図２の機構の効果を生み出しながら、同時にロープの張力を１/３に減ずる効果が得られる。よって、重量過多の原因となる大きな減速比の減速機なしで、モータを使うことができて装置全体として軽量化を図れる。

ここで、図４を参照して、さらに別の駆動装置について説明する。図４に示す駆動装置３８０では、第１下側アーム先端点２６で第１下側平行アーム２２とプーリ３２６が固定され、軸２６回りに自在に回動する。また、第２上側アーム基端点６４で第２上側平行アーム６２とプーリ３６４が固定され、軸６４回りに自在に回動する。ロープ３８６が、第２上側アーム基端点６４のプーリ３６４上の固定点３６８で端部を固定され、鉛直方向に張れられ、第１下側アーム先端点２６のプーリ３２６に逆向きに巻かれて、固定点３２８で固定される。プーリ３２６を回転するために、第２下方支持部材４２に支持される直動駆動系３９０、または、第１下側平行アーム２２と平行に保持され、第１上方支持部材１４に支持される直動駆動系３８８を駆動する。直動駆動系３８８、３９０は、シリンダ等の公知の構造でよい。直動駆動系３８８または３９０を駆動すると、プーリ３２６とプーリ３６４とが逆向きに同じ角度だけ回転する。したがって、第１下側平行アーム２２と第２上側平行アーム６２が同じ角度だけ回転する。すなわち、第１アーム２０と第２アーム５０とが同じ仰角だけ変化する。

次に図５を参照して、これまで説明した多関節アーム装置１を用いる重量物搬送装置１０１について説明する。重量物搬送装置１０１は、多関節アーム装置１を用いるものとして説明するが、多関節アーム装置２あるいは多関節アーム装置３を用いてもよい。重量物搬送装置１０１では、支持台１１０に多関節アーム装置１の第１回転ジョイント１０を載置する。支持台１１０は、半環状のベース１１４に複数のキャスター１１６を備え、可動としている。さらに、ベース１１４に支柱１１２を立設し、支柱１１２の上に多関節アーム装置１を載置することで、作業者が扱いやすい高さとしている。このような重量物搬送装置１０１によれば、重い物品を容易に上下できて物品Ｗが急に置かれたり取り除かれたりしても急速な動きを生ずることがなく、また水平方向にも容易に移動できる簡単な構造の重量物搬送装置となる。さらに、作業者が重量物搬送装置１０１とともに物品Ｗを搬送できるので、広い範囲に搬送可能であるとともに、どこででも重量物搬送装置１０１を使用することができる。

図６を参照して、支持台として支持台１１０の代わりにバスケット１２０に多関節アーム装置１を設置した重量物搬送装置１０２について説明する。例えば航空機の整備のように、作業者も高い位置に移動して作業をする必要がある場合などは、重量物搬送装置１０２は便利である。高い位置においても、重量のある物品Ｗの高さを調整し、水平方向に動かし、物品Ｗが急に置かれたり取り除かれたりしても急速な動きを生ずることがなく、簡便な構造の重量物搬送装置１０２となる。このように本発明における支持台は、床面であっても、キャスター等により移動可能にされてもよく、バスケットをも含む。

図７を参照して、重量物搬送装置１０３について説明する。重量物搬送装置１０３は、支持台１３０から水平方向に延在し水平面上で回転するアーム１３２に、例えば多関節アーム装置１の第１回転ジョイント１０を載置する。支持台１３０は床面に固定される板で、支持台１３０条の回転ジョイントにより、アーム１３２は容易に回転する。このように構成すると、広い範囲に物品Ｗを搬送でき、物品Ｗが急に置かれたり取り除かれたりしても急速な動きを生ずることがなく、簡単な構造で、かつ、水平方向の移動範囲の広い重量物搬送装置１０３となる。

１、２、３ 多関節アーム装置
１０ 第１回転ジョイント
１４ 第１上方支持部材
２０ 第１アーム
２２ 第１下側平行アーム
２４ 第１下側アーム基端点
２６ 第１下側アーム先端点
３２ 第１上側平行アーム
３４ 第１上側アーム基端点
３６ 第１上側アーム先端点
４０ 第２回転ジョイント
４２ 第２下方支持部材
４４ 第２上方支持部材
５０ 第２アーム
５２ 第２下側平行アーム
５４ 第２下側アーム基端点
５６ 第２下側アーム先端点
６２ 第２上側平行アーム
６４ 第２上側アーム基端点
６６ 第２上側アーム先端点
７０ 第３回転ジョイント
７２ 第３下方支持部材
７６ 操作ハンドル
８０ 駆動装置
８２ 引張機構
８４ 第１ロープ
８６ 第２ロープ
９０、９２、９４、９６、９８ プーリ
１０１、１０２、１０３ 重量物搬送装置
１１０ 支持台
１１２ 支柱
１１４ ベース
１１６ キャスター
１２０ 支持台（バスケット）
１２６ プーリ
１３０ 支持台
１３２ アーム
１３４ プーリ
１５４ プーリ
１５６ プーリ
１６４ プーリ
１８０ 駆動装置
１８２ 引張機構
１８４ 第１ロープ
１８６ 第２ロープ
１９４ 方向変換プーリ
２００、２０２、２０４ 固定点
２２６ プーリ
２２７ プーリ
２２８ 固定点
２２９ プーリ
２３４ プーリ
２３５ プーリ
２５６ プーリ
２８０ 駆動装置
２８４ 第３ロープ
２８６ 第４ロープ
２８８ 固定点
２９６ 方向変換プーリ
３２６ プーリ
３２８ 固定点
３６４ プーリ
３６８ 固定点
３８０ 駆動装置
３８６ ロープ
３８８、３９０ 直動駆動系
Ｗ 物品
θ 仰角

Claims (7)

1. 鉛直軸回りに回転可能な第１回転ジョイントと；
   前記第１回転ジョイントの鉛直上方に延在する第１上方支持部材と；
   前記第１上方支持部材に水平軸回りに回動可能に接続される第１アームと；
   前記第１アームが水平軸回りに回動可能に接続される、第２下方支持部材と；
   前記第２下方支持部材の上方に固定され、鉛直軸回りに回転可能な第２回転ジョイントと；
   前記第２回転ジョイントの鉛直上方に延在する第２上方支持部材と；
   前記第２上方支持部材に水平軸回りに回動可能に接続される第２アームと；
   前記第２アームが水平軸回りに回動可能に接続される、第３下方支持部材と；
   前記第３下方支持部材の上方に固定され、鉛直軸回りに回転可能な第３回転ジョイントと；
   前記第１アームと前記第２アームの仰角を等しく変化させる駆動装置とを備える；
   多関節アーム装置。
2. 前記第１アームは、前記第１上方支持部材と第１下側アーム基端点で接続し、前記第２下方支持部材と第１下側アーム先端点で接続する第１下側平行アームと、前記第１上方支持部材と第１上側アーム基端点で接続し、前記第２下方支持部材と第１上側アーム先端点で接続する第１上側平行アームとを有し；
   前記第２アームは、前記第２上方支持部材と第２下側アーム基端点で接続し、前記第３下方支持部材と第２下側アーム先端点で接続する第２下側平行アームと、前記第２上方支持部材と第２上側アーム基端点で接続し、前記第３下方支持部材と第２上側アーム先端点で接続する第２上側平行アームとを有する；
   請求項１に記載の多関節アーム装置。
3. 前記駆動装置は、前記第１上側アーム基端点と前記第１下側アーム先端点との距離、および、前記第２上側アーム基端点と前記第２下側アーム先端点との距離を同時に同じ量だけ変化させることにより、前記第１アームと前記第２アームの仰角を同じ値に保つように変化させる；
   請求項２に記載の多関節アーム装置。
4. 前記駆動装置は、前記第１上側アーム基端点から前記第１下側アーム先端点および前記第２上側アーム基端点を経て前記第２下側アーム先端点に至る第１ロープと、前記第１上側アーム基端点から前記第１下側アーム先端点を経て前記第１上側アーム基端点あるいはその近傍の固定点で固定される第２ロープと、前記第１ロープと前記第２ロープを前記第１上側アーム基端点側から引っ張る引張機構とを有する；
   請求項３に記載の多関節アーム装置。
5. 前記駆動装置は、前記第１上側アーム基端点から前記第１下側アーム先端点に至る第３ロープと、前記第１上側アーム基端点から前記第１下側アーム先端点および前記第２上側アーム基端点を経て前記第２下側アーム先端点に至る第４ロープと、前記第３ロープを巻き取るプーリと、前記プーリの２倍の径のプーリであって前記第４ロープを巻き取るプーリと、前記第３ロープを巻き取るプーリと前記第４ロープを巻き取るプーリとを同じ回転角度で回転させる回転機構とを有する；
   請求項３に記載の多関節アーム装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の多関節アーム装置を備え；
   前記第１回転ジョイントを支持台に載置し、前記第３回転ジョイントの上部に搬送する物品を載置する；
   重量物搬送装置。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の多関節アーム装置を備え；
   支持台から水平方向に延在し水平面上で回転するアームに第１回転ジョイントを載置し、前記第３回転ジョイントの上部に搬送する物品を載置する；
   重量物搬送装置。