JPH01177991A - 多関節機構の関節リンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は多関節機構の関節リンクに関し、より具体的に
は該リンクの一部を複合材で構成してなる多関節機構の
関節リンクに関する。

（従来の技術） 近時、工場用のロボット等多関節機構が種々提案されて
おり、その−例としては特開昭５２−６９１５２号公報
記載の技術を挙げることが出来る。

（発明が解決しようとする問題点） 斯る多関節機構では関節アームの慣性能率を小さくして
高速作業性を改善するために軽量材料が多く用いられる
。その場合の軽量材料の最たるものは繊維強化樹脂、つ
まりＣＦＲＰ等の高分子系の複合材である。斯る複合材
で多関節機構の関節アームを製作する場合、関節には耐
久性が高く且つ駆動部（電気モータ乃至油圧モータ）の
装着が容易な従来型の金属材、例えばアルミ合金が用い
られ、関節と関節との間を繋ぐリンク部には複合材が用
いられるのが最も適応が容易とされており、そこで金属
材と複合材とを合理的に結合する技術の開発が競われて
いる。而して、金属材と複合材とを結合する際にしばし
ば問題となるのは両者の熱膨張係数が大幅に異なる点で
ある。即ち、複合材は金属材と結合するために成形する
段階で高温処理を必要としており、それが冷えて安定点
に達する際に金属材との熱膨張係数が異なるので、過大
な残留応力が発生して製品の強度及び耐久性を低下させ
ると云った問題があった。

更に、斯る多関節機構の関節アームを油圧乃至は空気圧
で駆動する場合にリンク内を空洞にして其処を高圧ガス
の蓄圧を行うアキュムレータの補助ガス室として利用せ
んとする場合、リンク端部の結合部に内部からガス圧を
媒体とする作動流体圧力がかかって複合材が内圧による
変形を受けようとする。複合材は弾性係数が比較的低い
ので金属に比べて弾性変形の量も多く、結合部から壊れ
ると云う問題も生じ得る。

従って、本発明の目的は金属材と複合材とを確実に結合
することが出来る多関節機構のリンク構造を提供するこ
とにある。

更に、本発明の目的はリンク内部に高圧ガスを充填する
場合においても因って生じる内部応力に対しても充分耐
えることが出来る多関節機構のリンク構造を提供するこ
とにある。

（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に第１の発明は、関節をリン
クで連結すると共に該リンクが高分子系複合材と金属材
とを接合してなる多関節機構のにおいて、該リンクを接
合部乃至その近傍で縮径すること如く構成した。

更に、第２の発明は、流体圧力で駆動される関節をリン
クで連結すると共に該リンクが高分子系複合材と金属材
とを接合してなる多関節機構のリンク構造において、該
リンクの内部を気密にして流体圧力を作用させると共に
、該リンクを接合部乃至その近傍で縮径する如く構成し
たものである。

（作用） 金属材と複合材との接合部を縮径したことから熱歪みを
低下することが出来て両者間の熱膨張係数の相違に起因
する接合の不具合を緩和することが出来る。更に、第２
の発明においても縮径したことによって熱歪みのみなら
ず弾性歪みも低減することが出来てリンク内に高圧ガス
を充填しても耐圧性を向上させることが出来る。

（実施例） 以下、添付図面に即して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に斯る多量ｉ！ｆｆ機構の関節リンクを
示すが、その説明に入る前に理解の便宜上第２図を参照
して該リンクが組み込まれる多関節機構の全体を概略的
に説明する。第２図において多関節機構は産業ロボット
を例にとって示されており、該機構は工場の上部に設け
られた基盤１０から吊下されていて複数個の関節１２及
び其れを連結するリンク１４を備える。各関節部には油
圧揺動モータ（図示せず）が内蔵されており、該揺動モ
ータは油圧源ポンプ１６から圧力ライン１８を通じて供
給される圧油を同様に図示しない切換弁を介して受けて
任意方向に回動してリンクを相対変位させる。尚、リン
ク（及び関節）の内部には此の多関節機構を連通ずる前
記した圧力ラインたるパイプ２０が設けられる（第１図
）。而して、圧力ラインにはアキュムレータ２２が介挿
されると共に、本実施例においては該アキュムレータの
ガス室２２ａはベース２４及びゴムホース２６を介して
リンクの内部と連通させており、後述の如くリンク内部
をアキュムレータの副ガス室として利用する。

第１図は此のリンク１４の拡大断面図であるが、リンク
の左右にはアルミ材からなるヨーク２８が形成されてお
り、各ヨークは円筒状の同様にアルミ材等からなる薄肉
パイプで製作された内筒３０によって結合されてリンク
内部に密閉空間３２を構成する。尚、ヨークと内筒とを
接合するに際しては接着乃至ロー付は等の適宜な手段を
もつって行う。該密閉空間３２は前述の如く、アキュム
レータ２２の副ガス室として機能するものであり、その
結果該アキュムレータのガス室体積を増加させて其の圧
力特性を向上させることが出来るものである。尚、符号
３４は高圧ガスの封入弁である。尚、この場合パイプ２
０に多数の孔を穿設すると共に其の外周を伸縮自在なゴ
ム製の袋体で被覆し、パイプ２０内の圧油がパイプと該
袋体との間に浸入自在としてパイプ自体にアキュムレー
タ類似の機能を持たせることも考えられる。即ち、前記
密閉空間内に同様に高圧ガスを充填すると咳袋体がブラ
ダ類似の機能を有することになり、結果としてアキュム
レータ類似の機能を有することになる。斯る場合にも高
圧ガスを充填することから、図示例と同様に内部応力、
即ち作動油圧力が充填ガスの圧力を媒介として作用する
ことになる。

而して、第１図に示す如く内筒３０の両端部は絞られて
縮径部３６を形成しており、該縮径部には複合材が其の
繊維の方向をリンク軸線に直角の方向に揃えて巻回され
て補強部３８を形成する。この補強部３８は前記した内
筒３０の外径と等径であって両者間に段差が生じない様
に構成される。更に、内筒３０及び補強部３８の外周に
は複合材４０が全体を被覆する如くに巻回されて外筒４
２が形成され、該リンクの円周方向の強度を補強する。

尚、複合材を巻回して外筒を形成するに際しては図示の
如く予め織ったクロス４０を使用したが、フィラメント
ワインディング手法を用いて行っても良い。

以上の構成において、複合材からなる補強部３８は縮径
部３６においてアルミ製ヨーク２８と接合しており、そ
の部位の径が小さくなっているので、熱歪みは径の減少
に応じて低下しており、又高圧ガス室を規定する内筒と
ヨークとを結合しているのも縮径部においてであるから
、充填された高圧ガスを媒体とする作動油圧力に因って
内部応力を受ける場合でも其の圧力の及ぼす力を径の自
乗に比例して小さくすることが出来る。更に、この縮径
部には補強材が巻回されて内筒と同じ外径に仕上げられ
ているので、複合材４０を巻回して外筒を形成する際も
整然と巻くことが出来て形づれする等の不都合を生じる
ことがない。

尚、上記実施例において縮径部には複合材を巻いて補強
部３８を形成したが、ヨークと同種の金属材をロー付け
にて接合して補強部としても良い。更に、本実施例にお
いては両端部にヨークを備えたリンクを使用したが、然
らざる形状のものであっても良いことは云うまでもない
。

（発明の効果） 第１の発明は関節をリンクで連結すると共に該リンクが
高分子系複合材と金属材とを接合してなる多関節機構に
おいて該リンクを接合部乃至その近傍で縮径する如く構
成したから、熱歪みが減少して熱膨張係数の相違に因る
接合の不具合を緩和することが出来る。又、第２の発明
は流体圧力で駆動される関節をリンクで連結すると共に
該リンクが高分子系複合材と金属材とを接合してなる多
関節機構において該リンクの内部を気密にして流体圧力
を作用させると共に該リンクを接合部乃至その近傍で縮
径する如く構成したので、金属と複合材との接合位置に
おける両者の熱歪みに因る接合の不具合を解消すると共
に、高圧ガスを媒体とする作動油の圧力に対しても縮径
したことによって効果的に耐圧性を増すことが出来る利
点を備える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る多関節機構のリンクを示す拡大断
面図及び第２図は多関節機構全体を概略的に示す説明図
である。 １２・・・関節、１４・・・リンク、１６・・・油圧源
ポンプ、２２・・・アキュムレータ、２８・・・ヨーク
、３０・・・内筒、３２・・・密閉空間、３６・・・縮
径部、３８・・・補強部、４０・・・複合材、４２・・
・外筒

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）関節をリンクで連結すると共に該リンクが高分子
   系複合材と金属材とを接合してなる多関節機構において
   、該リンクを接合部乃至その近傍で縮径する如く構成し
   たことを特徴とする多関節機構のリンク構造。
2. （２）流体圧力で駆動される関節をリンクで連結すると
   共に該リンクが高分子系複合材と金属材とを接合してな
   る多関節機構において、該リンクの内部を気密にして流
   体圧力を作用させると共に、該リンクを接合部乃至その
   近傍で縮径する如く構成したことを特徴とする多関節機
   構のリンク構造。