JP2581466Y2

JP2581466Y2 - 産業用マニプレータ

Info

Publication number: JP2581466Y2
Application number: JP1993010096U
Authority: JP
Inventors: 努井沢
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1998-09-21
Anticipated expiration: 2008-03-10
Also published as: JPH0671086U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は産業用マニプレータに関
し、特にそのマスターアームのハンド操作部に適用して
有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋳物工場で行なう鋳ばらし作業
は、手作業で行なっている。この鋳ばらし作業の工程中
では、ベルトコンベアで搬送されてくる鋳型及び鋳物製
品を下記のように処理する。

【０００３】（１）荒仕分け作業−Ｉからみ合った湯口製品の仕分け。

【０００４】（２）荒仕分け作業−II 前工程で既に分解している製品と湯口の整列、及びセキ
折りの作業のために前工程で仕分けた湯口付き製品の仕
分け。

【０００５】（３）セキ折り作業ゲートベッカーで湯道と製品を分離。

【０００６】（４）整列作業セキ折り後の製品と湯道を分離して整列。

【０００７】（５）ハンガー掛け作業ショットブラストへの投入作業。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】従来、上述の如き鋳ば
らし作業は、作業員が全て手作業で行なっているので、
能率が悪く、また重労働である。このため、省力化とと
もに機械化を図り得るマニプレータの出現が待望されて
いる。

【０００９】かかる用途に供するマニプレータの操作性
を良好に保持するためには、例えばマスターアームをス
レーブアームと相似形に形成する等して、オペレータが
マスターアームを操作し乍ら想像するスレーブアームの
動作が、前記想像と可及的に一致するように構成するこ
とが肝要である。

【００１０】一般に、ロボット、マニプレータ等におい
て搬送物を把持する把持部は、先端のハンド部に形成さ
れるとともに、搬送物を掴むため、若しくは掴んだ搬送
物の姿勢を変えるため、水平面内を回動可能に構成して
ある。

【００１１】ところが、従来技術におけるこの種のハン
ド部の把持部の回動操作部としては、中立状態を基準に
して前後にレバー等を操作することにより把持部の左右
方向への回動に対応させるロッカースイッチ、トグルス
イッチ及びスライドスイッチ等が汎用されている。

【００１２】ところが、これらのスイッチは、ＯＮ，Ｏ
ＦＦの２値状態の選択により把持部の回動を操作するも
のであるため、これらのスイッチの操作と把持部の回動
とにオペレータの感覚的な関連がなく、オペレータが希
望した場所で停止させる等の操作に熟練を要するものと
なってしまう。すなわち、操作性が悪い。

【００１３】本考案は、上記従来技術の問題点に鑑み、
スレーブアームの把持部の操作を良好に行ない得るマス
ターアームを有する産業用マニプレータを提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本考
案の構成は、搬送物を把持する把持部を、先端部に有
し、この把持部がモータの駆動により水平面内を回動す
るように構成したハンド部を有するスレーブアームと、
前記モータを介して前記ハンド部を回動操作するハンド
操作部を有するマスターアームとを備えた産業用マニプ
レータにおいて、前記ハンド操作部は、オペレータが把
持する操作部に回動可能に配設し、オペレータの指で回
動する回動量に応じた速度でモータを介してハンド部を
回動するとともに、オペレータの指が離れた場合には原
点位置に復帰する原点復帰機構を有するロータリ式のも
のであることを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記構成の本考案によれば、把持部の回動は指
で回動するアーム操作部の回動量に対応して制御され
る。また、オペレータがハンド操作部から指を離せば常
に原点に復帰する。

【００１６】

【実施例】以下本考案の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。

【００１７】図１は本実施例に係る垂直多関節の産業用
マニプレータのうちスレーブアームを抽出してその基本
構成を示す説明図である。同図に示すように、旋回台１
は、床面２に設置してある基台３に対し１軸モータ（図
示せず）により水平面内を回動可能に構成してある。

【００１８】垂直アーム４は、その基端部を、旋回台１
で支持して２軸モータ（図示せず）により回動する回動
軸５に固定するとともに、その先端部を、上部ユニット
７で支持して３軸モータ（図示せず）により回動する回
動軸６に固定してある。垂直レバー８は、その基端部
を、軸９を介して旋回台１に、またその先端部を、軸１
０を介して上部ユニット７にそれぞれ回動可能に取付け
てある。すなわち、旋回台１、上部ユニット７、垂直ア
ーム４、垂直レバー８、回動軸５，６及び軸９，１０に
より４節の平行リンク機構を形成している。

【００１９】水平アーム１１は、その途中を、前記回動
軸６に固定し、上部ユニット７に対して回動可能に構成
してある。カウンタウェイト１２は水平アーム１１の基
端部に固定してある。また、水平アーム１１の先端部に
は、Ｌ字状の手首部１３が軸１４を介して回動可能に取
付けてある。水平レバー１５はその両端部を軸１６，１
７にそれぞれ回動可能に取付けてある。このとき、軸１
６は、基端部を上部ユニット７に垂直に固着してあるブ
ラケット１８の先端部に、また軸１７は、手首部１３の
ブラケット１３ａの先端部にそれぞれ回動可能に取付け
てある。すなわち、回動軸６、軸１４，１６，１７、ブ
ラケット１３ａ，１８、水平アーム１１及び水平レバー
１５により４節の平行リンク機構を形成している。

【００２０】ハンド部１９は、その上端部を回動軸２０
を介して４軸モータ（図示せず）により回動可能に手首
部１３に取付けて垂下するとともに、先端部である把持
部１９ａと基端部１９ｂとからなり、把持部１９ａが５
軸モータ（図示せず）により図示の状態で水平面内を回
動可能に構成してある。

【００２１】かかるスレーブアームは、オペレータによ
るマスターアーム（図示せず）の操作に対応して動作す
ることにより把持部１９ａで搬送部を把んで所定位置迄
搬送するものであるが、このときの動作は次の通りであ
る。

【００２２】１軸モータの駆動により旋回台１が基台３
に対し水平面内を回動する。

【００２３】２軸モータの駆動により回動軸５が回動
し、垂直アーム４を含む平行リンク機構が動作して垂直
アーム４及び垂直レバー８が垂直面内を回動する結果、
上部ユニット７が垂直面内を移動する。

【００２４】３軸モータの駆動により回動軸６が回動
し、水平アーム１１を含む平行リンク機構が動作して水
平アーム１１及び水平レバー１５が垂直面内を回動する
結果、手首部１３及びハンド部１９が垂直面内を移動す
る。このとき、ブラケット１３ａ，１８は平行であり、
しかもブラケット１８は垂直であるため、ブラケット１
３ａも同様に常に垂直となる。すなわち、手首部１３の
姿勢は常に一定に保持される（図１の状態から回動軸
５，６が回動した状態である図２参照）。

【００２５】４軸モータの駆動により回動軸２０が回動
し、ハンド部１９が垂直面内を回動する。また、５軸モ
ータの駆動により把持部１９ａが水平面内を回動する。

【００２６】かかる１軸〜５軸モータの駆動による各部
の移動により把持部１９ａを所定位置から所定位置へ移
動させる。

【００２７】図３は、図１に示すスレーブアームを有す
る本実施例に係る産業用マニプレータを有する右側面
図、図４はその背面図、図５はその平面図である。これ
ら図３〜図５中、図１及び図２と同一部分には同一番号
を付し重複する説明は省略する。

【００２８】図３〜図５に示すように、旋回台１には運
転席２１、マスターアーム２２及びジョイステックレバ
ー２３が配設してある。旋回台１を回動する１軸モータ
は、基台３内に収納してある。垂直アーム４を回動する
２軸モータ２４は、支持部２５を介して旋回台１に配設
してある。水平アーム１１を回動する３軸モータ２６は
上部ユニット７に配設してある。ハンド部１９を垂直面
内で回動する４軸モータ２７は、手首部１３に水平に突
出して配設してある。把持部１９ａを水平面内で回動す
る５軸モータ２８は、手首部１３に垂直に突出して配設
してある。

【００２９】上述の１軸〜５軸モータで回動する旋回台
１、垂直アーム４、水平アーム１１、ハンド部１９及び
把持部１９ａの回動中心を図３〜図５中にそれぞれ
Ｏ₁，Ｏ₂，Ｏ₃，Ｏ₄，Ｏ₅で示す。

【００３０】マスターアーム２２は、スレーブアームと
相似形に形成してあり、このマスターアーム２２をオペ
レータが操作することによりスレーブアームがマスター
アームと相似形となるように制御される。ジョイステッ
クレバー２３は、これをオペレータが前後に倒すことに
より旋回台１を大きく、高速度で左右方向に回動するた
めのものである。マスターアーム２２は運転席２１のオ
ペレータが右手で操作するように運転席２１の右側に、
ジョイステックレバー２３は前記オペレータが左手で操
作するように運転席２１の左側にそれぞれ配設してあ
る。

【００３１】図６は、図３に示す産業用マニプレータの
マスターアーム２２を抽出・拡大して示す右側面図、図
７はその背面図、図８はその平面図である。

【００３２】図６〜図８に示すように、マスターアーム
２２は、スレーブアームの各構成部品に対応する各部品
をスレーブアームと同様の結合関係を保ちながら相似形
に構成したものである。すなわち、アーム及びレバーの
長さはスレーブアームに相似で、関節回動範囲はスレー
ブアームと等しく構成してある。

【００３３】図６〜図８中、３３は旋回台１に対応する
旋回部、３４は垂直アーム４に対応する垂直アーム、３
５，３６，３９，４０，４４，４６，４７，５０は回動
軸５，６，２０及び軸９，１０，１４，１６，１７にそ
れぞれ対応する軸、３７は上部ユニット７に対応する上
部ユニット、３８は垂直レバー８に対応する垂直レバ
ー、４１は水平アーム１１に対応する水平アーム、４２
はカウンタウエイト１２に対応するカウンタウエイト、
４３は手首部１３に対応する手首部、４３ａはブラケッ
ト１３ａに対応するブラケット、４５は水平レバー１５
に対応する水平レバー、４８はブラケット１８に対応す
るブラケットである。

【００３４】操作部５１は軸５０を介して手首部４３
に、垂直面内を回動可能に取付けてある。また、この操
作部５１の頂部には、水平面内を回動するハンド操作部
５１ａが設けてあり、このハンド操作部５１ａを回動す
ることにより５軸モータ２８（図３参照）でハンド部１
９を回動させる。操作部５１に配設してあるハンド開閉
スイッチ５２、操作スイッチ５３は、その操作によりハ
ンド部１９（図３参照）の把持部１９ａの開閉を行なう
とともに、スレーブアームの制御操作を起動することが
できる。

【００３５】このとき、旋回部３３は、旋回台１に、水
平面内を回動可能に配設してある。垂直アーム３４、垂
直レバー３８、水平アーム４１、水平レバー４５及び操
作部５１は、軸３５，３９，３６，４６，５０を回動中
心として垂直面内を回動し得るように構成してある。こ
のときの各回動中心を図６中にＯ₆，Ｏ₇，Ｏ₈，
Ｏ₉，Ｏ₁₀の符号を付して示す。また、軸４０，４４，
４７の各中心を図６中にＯ₁₁，Ｏ₁₂，Ｏ₁₃の符号を付し
て示す。

【００３６】マスターアーム２２における各部の回動量
は、各軸毎に設けたポテンショメータ５４，５５，５
６，５７，５８により検出する。かくして、これら１〜
５軸ポテンショメータ５４〜５８の検出信号に基づき制
御部を介してスレーブアームの１軸モータ、２軸モータ
２４、３軸モータ２６、４軸モータ２７及び５軸モータ
２８（図３参照）を駆動するように構成してある。

【００３７】引張りバネ５９は、その両端部を旋回部３
３と上部ユニット３７とに係止してあり、通常時（非操
作時）には垂直アーム３４及び垂直レバー３８を、垂直
状態に保持するように構成してある。カウンタウエイト
４２は、水平アーム４１の基端部に固着してあり、通常
時には水平アーム４１を基本姿勢である水平状態に保持
するように構成してある。さらに旋回部３３及び操作部
５１には、それぞれ捩りバネ（図示せず）が介装してあ
り、各部の操作力に抗して旋回部３３、ハンド操作部５
１ａが原点位置に復帰するように旋回部３３及びハンド
操作部５１ａをその回動軸回りに水平面内で回動すると
ともに、操作部５１が原点位置に復帰するように操作部
５１をその回動軸回りに垂直面内で回動するように構成
してある。

【００３８】かくして、マスターアーム２２の操作部５
１を手６０で把持して所定の操作を行なった後、この手
６０を離すことにより各部は原点位置に復帰し、基本姿
勢を保持するように構成してある。

【００３９】図９は操作部５１を抽出して示す縦断面
図、図１０はそのＡ−Ａ線断面図である。

【００４０】図９に示すように、操作部５１は、それぞ
れ中空部を有する上部ハウジング５１ｂ、下部ハウジン
グ５１ｃ及び蓋部５１ｄを有している。ハンド操作部５
１ａは、シャフト６２の頂部に固着してある。シャフト
６２は、その上部を軸受６１を介して上部ハウジング５
１ｂに回動可能に支承するとともに、その下部を連結部
材６３を介してロータリエンコーダ５８のシャフト５８
ａに連結してある。このとき、連結部材６３の下端部
は、下部ハウジング５１ｃの底部に上方から嵌入されて
回動可能に支承されるとともに、ロータリエンコーダ５
８は前記底部の下面に固着してある。かくしてハンド操
作部５１ａをオペレータが指で回すことによりロータリ
エンコーダ５８が回動し、その回動量に応じた電気信号
を制御部（図示せず）に送出するように構成してある。

【００４１】このとき、本実施例に係る制御部は、ロー
タリエンコーダ５８の出力信号に基づき５軸モータ２８
の速度指令を送出する。すなわち、ロータリエンコーダ
５８の回動量に応じた速度で５軸モータ２８の回転速度
を制御して把持部１９ａを回動する。

【００４２】図１０に、より明確に示す捩りバネ６４
は、その環状の頭部をシャフト６２に嵌入するととも
に、二股に分れた脚部の両基端部を係止部材６５にそれ
ぞれ当接させてある。係止部材６５は、下部ハウジング
５１ｃに固着してある。また、ピン６６は、連結部材６
３の回動に伴ない捩りバネ６４に当接してこの捩りバネ
６４を開くように連結部材６３の上面に植設してある。
かくして、ハンド操作部５１ａを回動すると、これと一
体的に回動するシャフト６２及び連結部材６３とともに
ピン６６も回動し、図１０における反時計方向への回動
の際には、捩りバネ６４のうち図中の下の脚部が係止部
材６５にその位置を規制された状態で図中の上の脚部に
ピン６６が当接してこれを開き、逆方向への回動の際に
は逆の脚部を開くように構成してある。したがって、オ
ペレータがハンド操作部５１ａから指を離せば常に図１
０に示す原点に復帰する。

【００４３】上記実施例において、運転席２１のオペレ
ータがマスターアーム２２の操作部５１を手６０で握っ
てマスターアーム２２を操作すると、スレーブアームの
各部の位置は、１軸〜４軸モータ２４〜２７（１軸モー
タは図示せず）の回転を制御することにより、基本的に
はマスターアーム２２と相似形となるように制御され
る。

【００４４】一方、ハンド部１９の把持部１９ａは、前
記オペレータがハンド操作部５１ａを指で回動すること
により、その回動量に応じた回転速度で５軸モータ２８
が回転することにより回動する。すなわち、このときの
把持部１９ａの回動はオペレータの操作感覚を反映した
ものとなる。

【００４５】

【００４６】

【考案の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに、本考案によれば、ハンド操作部の操作量とハンド
部の把持部の動作状態とがオペレータの操作感覚に一致
するので、良好な操作性を保持することができる。ま
た、オペレータがハンド操作部から指を離せば、このハ
ンド操作部は常に原点に復帰するので、この点でも操作
性を良好に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係る垂直多関節の産業用マニ
プレータのうちスレーブアームを抽出してその基本構成
を示す説明図である。

【図２】図１に示すスレーブアームを駆動した場合の１
つの姿勢を示す説明図である。

【図３】図１に示すスレーブアームを有する本実施例に
係る産業用マニプレータを示す右側面図である。

【図４】図３の背面図である。

【図５】図３の平面図である。

【図６】図３に示す産業用マニプレータのマスターアー
ムを抽出・拡大して示す右側面図である。

【図７】図６の背面図である。

【図８】図６の平面図である。

【図９】前記実施例に係る操作部を抽出して示す縦断面
図である。

【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１９ハンド部１９ａ把持部２２マスターアーム５１操作部５１ａハンド操作部５８ロータリエンコーダ

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】搬送物を把持する把持部を、先端部に有
し、この把持部がモータの駆動により水平面内を回動す
るように構成したハンド部を有するスレーブアームと、
前記モータを介して前記ハンド部を回動操作するハンド
操作部を有するマスターアームとを備えた産業用マニプ
レータにおいて、前記ハンド操作部は、オペレータが把持する操作部に回
動可能に配設し、オペレータの指で回動する回動量に応
じた速度でモータを介してハンド部を回動するととも
に、オペレータの指が離れた場合には原点位置に復帰す
る原点復帰機構を有するロータリ式のものであることを
特徴とする産業用マニプレータ。