JP3083312B2 - 多関節アーム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、クレーン、高所作業車等の建設機械のジ
ブやブームあるいは産業用ロボットの腕等に利用され、
任意の方向に折り曲げることの出来る多関節アームに関
するものである。

（従来の技術） 従来のこの種の多関節アームは、第５図に示す如く、
各節材A1、A2、…の先端部と次段位の節材A2、A3、…を
特定の一方向に屈曲自在で且つ捻転不能な連結装置Ｂを
介して多数連設すると共に、各節材と次段位の節材間
に、対応する連結装置の特定の一屈曲方向に屈曲駆動す
る伸縮駆動装置Ｃを介装して構成している。

この様に構成した多関節アームは、各連結装置Ｂの屈
曲方向を異ならしておくことで、任意の伸縮駆動装置Ｃ
を伸縮駆動して多関節アーム先端位置を、希望する空間
位置に移動させることができるものである。

しかしながら、上記従来の多関節アームは、各節材を
連結する連結装置Ｂが、特定の位置方向への屈曲を許容
するものであるため、多関節アーム全体として滑らかな
屈曲のもとその先端部を所定の空間位置に位置させるこ
とが出来ないという問題があった。

本発明は、簡単な構成のもと上記従来技術の問題点を
解決し、滑らかな屈曲状態でその先端部を任意の空間位
置に位置させることの出来る多関節アームを提供するこ
とを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本考案の多関節アーム
は、次の如く構成する。

（１）各節材の先端部と次段位の節材の基端部を、単一
の揺動中心を備え当該揺動中心回りであらゆる方向に屈
曲自在で且つ捻転不能な連結装置を介して連結すること
で、多数の節材を屈曲可能に連設すると共に、各節材に
は平面視において節材から離隔した２位置と節材とをそ
れぞれ結ぶ線によって形成される三角形の二頂点位置を
画定するブラケットを取付け、隣接関係にある各一対の
節材の一方の前記頂点と他方の節材の前記頂点とにそれ
ぞれその両端部をあらゆる方向に揺動自在に連結され、
一方の節材に対して他方の節材を前記連結装置回りで異
なる方向に屈曲させる二本の伸縮駆動装置を介装してあ
ることを特徴とする多関節アーム。

（２）前記各節材が、４個の頂点部を有する三角錐トラ
ス構造で構成されており、この三角錐トラス構造の二つ
の頂点部が前段および次段の構造部材に前記連結装置を
介して連結されており、他の二つの頂点部のそれぞれ
が、隣接関係にある構造部材の対応する二つの頂点部に
前記二本の伸縮駆動装置を介して連結されていることを
特徴とする多関節アーム。

（作用） 上記の如く構成した本発明の多関節アームは、各節材
の先端部と次段位の節材の基端部を捻転不能に連結する
連結装置が、単一の揺動中心を備え当該揺動中心回りで
あらゆる方向に屈曲自在に構成されており、各節材には
平面視において節材から離隔した２位置と節材とをそれ
ぞれ結ぶ線によって形成される三角形の二頂点位置を画
定するブラケットを取付け、隣接関係にある各一対の節
材の一方の前記頂点と他方の節材の前記頂点とにそれぞ
れその両端部をあらゆる方向に揺動自在に連結され、一
方の節材に対して他方の節材を前記連結装置回りで異な
る方向に屈曲させる二本の伸縮駆動装置を介装したの
で、各伸縮駆動装置をそれぞれ伸縮駆動することで、各
節材を任意の方向に屈曲できるのである。このためこの
発明の多関節アームは、全体として滑らかな屈曲状態で
その先端部を任意の空間位置に位置させることが出来る
ものである。

（実施例） 以下第１図〜第４図に基づいて本発明の多関節アーム
の実施例を説明する。

第１図〜第３図において、多関節アームは、各節材1
a、1b、…の先端部と次段位の節材1b、1c、…を単一の
揺動中心Ｐを備え当該揺動中心Ｐ回りであらゆる方向に
屈曲自在で且つ捻転不能な連結装置２を介して連結する
ことで、多数の節材を屈曲可能に連設している。連結装
置２には例えばユニバーサルジョイントが用いられる。
前記各節材1a、1b、…の基端部には、当該節材から互い
に60度の間隔をもって放射状に延出したブラケット4a、
4bが取りつけられている。（すなわち、各節材1a、1b、
…には平面視において節材から離隔した２位置と節材Ｐ
とをそれぞれ結ぶ線によって形成される三角形の二頂点
位置Ｒ、Ｑを画定するブラケット4a、4bを取付けい
る。）前記各連結装置２は、節材1a、1b、1c…が一直線
状になった状態では各節材1a、1b、1c…の延出方向が同
一方向となるような位相でもって、隣接する節材1aと1
b、1bと1c、…を連結している。上記の60度の間隔は、
これを90度に設定してもよいこと勿論である。

3aは、隣接関係にある各一対の節材の一方（基端側）
の節材におけるブラケット4aと他方（先端側）の節材に
おけるブラケット4aにそれぞれその両端部をあらゆる方
向に揺動自在に連結５、６され、両ブラケット4a、4a間
の間隔を変更する伸縮駆動装置である。また、3bは、隣
接関係にある各一対の節材の一方（基端側）の節材にお
けるブラケット4bと他方（先端側）の節材におけるブラ
ケット4bにそれぞれその両端部をあらゆる方向に揺動自
在に連結７、８され、両ブラケット4b、4b間の間隔を変
更する伸縮駆動装置である。伸縮駆動装置3a、3bは、例
えば複動型の油圧シリンダで構成される。

尚、この実施例の場合、伸縮駆動装置3a、3bの連結
６、８の揺動中心Ｑ、Ｒは、対応する節材の基端側の連
結装置２の揺動中心Ｐをとおり当該節材に直交する平面
（当該節材の両端部の連結装置２の揺動中心Ｐを結んだ
直線に直交する平面）上に位置している。

各伸縮駆動装置3a、3a,…、3b、3b、…は、それぞれ
四方向三位置の油圧切り換え弁により伸縮制御されるよ
うになっている。

第３図に基端側の節材1bと先端側の節材1c間に介在さ
れ両節材を屈曲させるための伸縮駆動装置3aおよび3bの
伸縮制御機構の一例を第３図に示す。第３図において、
９は、あらゆる方向に傾動可能なように基台10に立設し
たジョイスティックレバーである。このジョイスティッ
クレバー９には、当該レバー９の中立位置Ｏからの傾動
を、PQ方向（節材1bの基端側の連結装置２の揺動中心Ｐ
と伸縮駆動装置3aの揺動中心Ｑを結ぶ直線の方向）成分
と、PR方向（節材1bの基端側の連結装置２の揺動中心Ｐ
と伸縮駆動装置3aの揺動中心Ｒを結ぶ直線の方向）成分
とにそれぞれ分解して出力するPQ成分出力手段11および
PR成分出力手段12が取りつけられている。レバーの傾動
方向と量を二つのベクトルに分解して出力するものは、
既に一般のジョイスティックレバーにおいて既に周知で
あるので、ここではその詳細の説明を省略する。PQ成分
出力手段11の出力端には、伸縮駆動装置3aの伸縮制御用
の四方向三位置の油圧切り換え弁13が関連連結されてい
る。また、PR成分出力手段12の出力端には、伸縮駆動装
置3bの伸縮制御用の四方向三位置の油圧切り換え弁14が
関連連結されている。伸縮駆動装置3aおよび3bの伸縮制
御機構のこのような構成、即ち、単一のジョイスティッ
クレバー９の傾動方向が、節材の屈曲動に対応するよう
当該単一のジョイスティックレバー９に伸縮駆動装置3
a,3bの一対の伸縮制御装置（四方向三位値の油圧切り換
え弁13,14）を関連連結した場合は、多関節アームの屈
曲制御を簡単に行いうるという効果がある。

各節材1a、1b、1c、…を、４個の頂点部を有する三角
錐トラス構造で構成した例を第４図に略図で示す。この
場合、各節材は、三角錐トラス構造の二つの頂点部が前
段および次段の構造部材に前記連結装置２を介して連結
されており、他の二つの頂点部のそれぞれが、隣接関係
にある構造部材の対応する二つの頂点部に前記二本の伸
縮駆動装置3a、3bを介して連結されている。このように
構成した場合、各節材1a、1b、1c、…を軽量且つ頑強に
制作でき、ひいては多関節アーム全体を軽量に制作でき
るという効果を持つものである。

次に作用を説明する。

各隣接する節材1aと1b、1bと1c、…間の伸縮駆動装置
3aを伸縮駆動すると、対応する連結装置２の揺動中心Ｐ
と連結８の揺動中心Ｒを結ぶ直線ｂ回りで両節材1aと1
b、1bと1cが屈曲する。また、各隣接する節材1aと1b、1
bと1c、…間の伸縮駆動装置3bを伸縮駆動すると、対応
する連結装置２の揺動中心Ｐと連結６の揺動中心Ｑを結
ぶ直線ａ回りで両節材1aと1b、1bと1cが屈曲する。従っ
て、各伸縮駆動装置3aと3bをそれぞれ個別に或いは併用
して伸縮制御することで、多関節アームを任意の方向に
滑らかに屈曲することが出来るのである。

（効果） 以上の如く構成し作用する本発明の多関節アームは、
極めて簡単な構成でありながら、滑らかな屈曲状態でそ
の先端部を任意の空間位置に位置させることの出来るの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明の多関節アームの実施例を示
し、第１図は側面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ断面図、
第３図は、伸縮駆動装置3aおよび3bの伸縮制御機構の説
明図である。第４図は、他の実施例を示す。第５図は、
従来の多関節アームの説明図である。 1:部材,2:連結装置,3a、3b:伸縮駆動装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各節材の先端部と次段位の節材の基端部
   を、単一の揺動中心を備え当該揺動中心回りであらゆる
   方向に屈曲自在で且つ捻転不能な連結装置を介して連結
   することで、多数の節材を屈曲可能に連設すると共に、
   各節材には平面視において節材から離隔した２位置と節
   材とをそれぞれ結ぶ線によって形成される三角形の二頂
   点位置を画定するブラケットを取付け、隣接関係にある
   各一対の節材の一方の前記頂点と他方の節材の前記頂点
   とにそれぞれその両端部をあらゆる方向に揺動自在に連
   結され、一方の節材に対して他方の節材を前記連結装置
   回りで異なる方向に屈曲させる二本の伸縮駆動装置を介
   装してあることを特徴とする多関節アーム。
2. 【請求項２】前記各節材が、４個の頂点部を有する三角
   錐トラス構造で構成されており、この三角錐トラス構造
   の二つの頂点部が前段および次段の構造部材に前記連結
   装置を介して連結されており、他の二つの頂点部のそれ
   ぞれが、隣接関係にある構造部材の対応する二つの頂点
   部に前記二本の伸縮駆動装置を介して連結されているこ
   とを特徴とする請求項１の多関節アーム。