JP2705691B2 - 進展収納ロボットアーム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無重力下（宇宙）
で使用する進展収納ロボットアームに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アームの進展等に関する技術とし
ては、特公平３−１８５９０３号公報において、パラボ
ラアンテナの長いアームの収納性を高める技術が開示さ
れており、特開昭６２−２３８０７４号公報において、
ラックとピニオンで駆動される溶接装置のアームに関す
る技術が開示されている。また、アームの技術に類似し
たものとしては、進展マスト、パンタグラフ等に関する
技術がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術においては、マニュピレータ、ロボットアームとも
多間接（人間の腕を想定）可動であり、アクセス不能範
囲が必ず出てくるものであった。すなわち、いくら多間
接、例えば６自由度程度にしても、アームの軸の進行方
向上にはアクセス不能範囲が生じるものであった。ま
た、進展マストは大掛かりであり、パンタグラフはスペ
ースが必要であるので、細かな作業場所において用いら
れるロボットアームには適用できないものであった。

【０００４】本発明は上記問題点にかんがみてなされた
ものであり、機械的に届く範囲においてアクセス不能な
範囲を無くすことを確保しつつ、コントロールの単純
化、コストダウン、未使用時に収納できるようにした進
展収納ロボットアームの提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の進展収納ロボットアームは、ベースと、ベー
スの両側に設けられたアーム部と、ベースとアーム部と
の間に設けられたコイルバネと、ベースに設けられたス
テッパモータと、ステッパモータに設けられた駆動プー
リと、アーム部に設けられた中間プーリと、一端が駆動
プーリに固定され他端がステッパモータに固定された状
態で駆動プーリと中間プーリとに掛け渡されたワイヤ
と、少なくともコイルバネ部分を収納するカバーとを有
する構成としてある。

【０００６】また、好ましくは、前記駆動プーリを固定
するロック機構が設けられ、前記ステッパモータの軸に
ポテンショメータが取り付けらた構成としてある。さら
に、好ましくは、前記カバーが伸縮自在に形成され、又
は、筒状の固定カバーと、この固定カバーに被さる筒状
の可動カバーとからなる構成としてある。

【０００７】上記構成からなる本発明の進展収納ロボッ
トアームによれば、コイルバネがアーム部を常に進展さ
せようとし、ステッパモータが駆動プーリを回転させて
駆動プーリがワイヤを巻き込むことにより、アーム部は
コイルバネに抗しつつベース方向へ移動させられる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の進展収納ロボットアーム
の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は進展収
納ロボットアームの進展した状態の内部を示す平面図、
図２は進展収納ロボットアームの収納状態の内部を示す
平面図、図３は進展収納ロボットアームの中心部分の拡
大平面図、図４は駆動プーリの拡大正面図、図５は図４
中ａ−ａ線断面図を示す。図１及び図２において、１は
ベースで、このベース１には極性指定のＤＣステッパモ
ータ２が設けられている。３はステンレス製のアーム部
で、このアーム部３とベース１間には、伸縮自在なカバ
ー４が設けられるとともに、このカバー４内において進
展力を付与するためのステンレス製のコイルバネ５が設
けられている。前記ＤＣステップモータ２には大型の駆
動プーリ６が設けられるとともに、アーム部３には小型
の中間プーリ７が設けられており、そして、ワイヤ８
が、一端が駆動プーリ６の中心部に固定され、他端がＤ
Ｃステップモータ２の根本の部分に固定された状態で、
駆動プーリ６及び中間プーリ７間に掛け渡されている。

【０００９】また、ベース１には駆動プーリ６を固定さ
せるロック機構９が設けられており、このロック機構９
は、図３に示すように、電磁石式のロックバー１０が設
けられるとともに、ロックバー１０を常に外側に付勢す
るコイルバネ１１が設けられている。駆動プーリ６のロ
ック機構９側の面には、図４に示すように、山切り状の
係合部１２が形成されており、この係合部１２は、図５
に示すように、円周側がロック機構９に近づくように傾
斜して形成されている。そして、ロックバー１０の先端
のＬ型部分が係合部１２に掛かって駆動プーリ６を固定
するようになっている。

【００１０】なお、前記ＤＣステッパモータ２はＤＣ２
８Ｖであり、進展位置の設定の細かさによってギヤで減
速することもできる。前記コイルバネ５の径は３０ｍｍ
であり、アーム部３の径は５０ｍｍであり、また、最大
に進展した状態で長さ３ｍである。

【００１１】次に、以上のような進展収納ロボットアー
ムの動作を説明する。図１に示すように、展開した状態
では、アームを伸ばす力となるコイルバネ５は伸びきっ
た状態となっており、ロック機構９は作動していない状
態となっている。この状態でＤＣステッパモータ２を作
動させると、図２に示すように、駆動プーリ６が回転し
ワイヤ８を巻き込み、コイルバネ５のトルクとワイヤ８
の張力により、ある必要な長さの位置（ステッパモータ
２に２８Ｖを印加し時間でコントロールされた出力電流
によって決定する）となったらＤＣステッパモータ２を
止め、ロック機構９のロックバー１０の通電を切ること
によりコイルバネ１１でロックバー１０を駆動プーリ６
に押しつける。すると、ロックバー１０の先端のＬ型部
分が係合部１２に掛かって駆動プーリ６が固定され、こ
の状態でアーム部３を作動させる。なお、ＤＣステップ
モータ２とコイルバネ５のトルク安定条件で使用するこ
とが可能であれば、ロック機構９を使用する必要はな
い。

【００１２】図６は進展収納ロボットアームの他の実施
形態の平面図を示す。この実施形態では、円筒状の固定
カバー１３と、内径が固定カバー１３の外径とほぼ同一
である円筒状の可動カバー１４とが設けられ、可動カバ
ー１４が固定カバー１３に被さることにより進展収納で
きるようになっている。また、この固定カバー１３及び
可動カバー１４は、ガラスエポキシ樹脂、ＣＦＲＰ等で
形成されている。なお、ＤＣステッパモータ、コイルバ
ネ等は固定カバー１３に直接固定しても、ベースを別個
設けこのベースに固定してもよい。

【００１３】図７は進展収納ロボットアームの他の実施
形態の平面図を示す。この実施形態では、ＤＣステッパ
モータ２の軸にポテンショメータ１５が取り付けられ、
このポテンショメータ１５の出力を制御部にフィードバ
ックすることにより、長さ方向のポジショニング精度を
上げることができる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の進展収納ロ
ボットアームは、機械的に届く範囲全てにおいて操作で
き、かつ、小型、軽量化を図れ、コントロールを簡単に
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の進展収納ロボットアームの一実施形態
の進展状態の内部の平面図を示す。

【図２】本発明の進展収納ロボットアームの一実施形態
の収納状態の内部の平面図を示す。

【図３】本発明の進展収納ロボットアームの一実施形態
の中心部分の拡大平面図を示す。

【図４】本発明の進展収納ロボットアームの一実施形態
の駆動プーリの拡大正面図を示す。

【図５】図４中ａ−ａ線断面図を示す。

【図６】本発明の進展収納ロボットアームの他の実施形
態の平面図を示す。

【図７】本発明の進展収納ロボットアームの他の実施形
態の平面図を示す。

【符号の説明】

１ ベース ２ ＤＣステッパモータ ３ アーム部 ４ カバー ５ コイルバネ ６ 駆動プーリ ７ 中間プーリ ８ ワイヤ ９ ロック機構 １２ 係合部 １３ 固定カバー １４ 可動カバー １５ ポテンショメータ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースと、 ベースの両側に設けられたアーム部と、 ベースとアーム部との間に設けられたコイルバネと、 ベースに設けられたステッパモータと、 ステッパモータに設けられた駆動プーリと、 アーム部に設けられた中間プーリと、 一端が駆動プーリに固定され他端がステッパモータに固
   定された状態で駆動プーリと中間プーリとに掛け渡され
   たワイヤと、 少なくともコイルバネ部分を収納するカバーとを有する
   ことを特徴とする進展収納ロボットアーム。
2. 【請求項２】 前記駆動プーリを固定するロック機構が
   設けられている請求項１記載の進展収納ロボットアー
   ム。
3. 【請求項３】 前記ステッパモータの軸にポテンショメ
   ータが取り付けられている請求項１記載の進展収納ロボ
   ットアーム。
4. 【請求項４】 前記カバーが伸縮自在に形成されている
   請求項１記載の進展収納ロボットアーム。
5. 【請求項５】 前記カバーが、筒状の固定カバーと、こ
   の固定カバーに被さる筒状の可動カバーとからなってい
   る請求項１記載の進展収納ロボットアーム。