JPH01264792A - ロボットアーム - 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） この発明は、互いに相対回転可能に連結された少なくと
も二個のフレームを具え、加圧流体の給徘によりそれら
フレームを回動させることの出来るロボットアームに関
するものである。

（従来の技術及びその課題）− ロボット機器の導入並びにロボットシステムの発達に連
れ、それ自身の占有空間が小さく、軽量なロボットアー
ムに対する要求が増大している。

この様な要求に応えるものの一つに、アクチュエータと
して弾性収縮体を用いたものがある。

弾性収縮体は、第３図に示すように、ゴム又はゴム状弾
性材料よりなる管状体２の外周を、耐張力に優れた繊維
、例えば芳香族ポリアミド繊維の編組補強構造体４にて
被覆し、両端開口部を閉鎖部材にて封止ししたものであ
って、閉鎖部材の少なくとも一方に形成した接続口８か
ら管状体２の内部空洞１０に加圧流体を適用することに
より、膨径変形すると共に、軸線方向に収縮力を生起す
るものである。そして、他のアクチエエータに比べて極
めて軽量であり、加圧流体の有するエネルギーを効率良
く運動に変換することが出来ると言う利点がある。

この弾性収縮体を用いたロボットアームに、例。

えば第４図に示すものがある。このアームは、−端が固
定部Ｓに固定された二本で一対の弾性収縮体１２ａ、　
１２ｂを互いに対向して配置し、それら弾性収縮体の他
端を、第１アーム１４の自由端に回動自在に支持された
ブーＩＪ１６に巻回されたベルト又はロープ１８に連結
する一方、プーリ１６に第２アーム２０の一端を固着す
ると共に、第２アーム２０の他端に他のプーリ２２を回
動自在に取りつけ、二本で一対の他の弾性収縮体２４ａ
、２４ｂの一端を第２アーム２０の一端に固着し、それ
らの他端をプーリ２０に巻回された他のベルト又はロー
ブに連結したものである。

しかしながら、このような装置にあっては、各アームの
先端部に回動自在に支持されたプーリを回動させる弾性
収縮体をそれらアームに沿って配設した構造であったた
め、アームの数の増加に伴ってロボットアーム全体とし
ての占有空間も増大すると言う問題があった。従って、
第４図に示す装置にあっては、それらアーム１４及び２
０によりロボットアーム全体としての寸法が規定される
と言う問題もあり、更には、ロボットアーム全体として
の重量が増大することともなる。

本発明は、この様な問題に鑑みてなされたものであり、
従来のアームに比べてアーム全長を短く、しかも−層軽
量なロボットアームを提供することをその目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明装置にあっては、一端
が固定ピンに回動自在に支持された第１フレームと、第
１フレームの他端に相対回転可能に支持された連結ピン
と、一端が連結ピンに固着され連結ピンに対して相対回
転可能な第２フレームと、加圧流体の給徘により第１フ
レームを固定ピン周りに回動させる第１フレーム駆動手
段及び、第２フレームを連結ピン周りに回動させる第２
フレーム駆動手段とを具え、第１フレーム駆動手段は、
加圧流体の供給により膨径変形し軸線方向に収縮力を生
起しそれぞれの一端が第１フレームの連結ピン側端部に
連結され、他端が固定ピンに直接的又は間接的に連結さ
れた少なくとも二本で一対の互いに対向して配設された
弾性収縮体を有し、第２フレーム駆動手段は、加圧流体
の供給により膨径変形し軸線方向に収縮力を生起しそれ
ぞれの一端が第１フレームの連結ピンから離間した端部
に固着され、他端が連結ピンに直接的又は間接的に連結
された少なくとも二本で一対の互いに対向して配設され
た弾性収縮体とを有してなる。

（作用） 第１フレーム駆動手段及び第２フレーム駆動手段が、実
質的に第１フレームに共に配設されることとなるので、
ロボットアーム全体としての寸法が短縮され、またその
重量が低減される。

また、第１フレーム駆動手段を作動させるべく一対の弾
性収縮体の一方に加圧流体を供給し、他方から加圧流体
を排出すると、これら弾性収縮体の一端が固定ピンに直
接的又は間接的に連結されているので、それら弾性収縮
体の他端が連結され固定ピンに回動自在に支持された第
１フレームは、固定ピンを中心としてその周りに回動さ
れることとなる。

同様に、第２フレーム駆動手段を構成する一方の弾性収
縮体に加圧流体を供給し、他方の弾性収縮体から加圧流
体を排出するととにより、第２フレームは連結ピンを中
心にその周りに回動される。

（実施例） 第１図（ａ）及び（ｂ）は、本発明ロボットアームを一
部破断して示す図であり、符号３０はそのア−ムが取り
付けられる支柱を示している。支柱３０に固定可能な連
結具３２を嵌合し、この連結具３２に固定部材３４を固
着し、固定部材３４に固定ピン３６を起立させて固定す
る。そして固定ピン３４に挿通させたスプロケット又は
ブーＩＪ３８を固定具３６に、例えばビス又はピン３７
を用いて固定する。

固定ピン３６に、既知の適当な軸受は手段４０を介して
回動ブロック４２をピンの軸［１つに回動自在に装着す
る。このブロック４２は、固定ピン３４に交差する方向
に延在する中空の棒部材４４を具え、−方棒部材４４は
、固定ピン３６から離間する端部に連結ブロック４６を
具える。そして、これら回動ブロック４２、棒状部材４
４、そして連結ブロック４６は第１フレーム５０を形成
する。なお、棒部材を中空とすることにより、フレーム
重量を低減するとともに、強度的にも向上させることが
出来る。

この第１フレームの連結ブロック４６に、支持ピン５２
を固定ピン３６にほぼ平行に、又棒状部材４４に関して
互いに離間して装着し、第１フレーム駆動手段を構成す
る一対の弾性収縮体５４の一端を回動可能にそれぞれの
連結する。また、弾性収縮体５４の各他端は、スプロケ
ット３８に巻回されたチェーン５Ｇの端部に固着する。

なお、図示例にあっては、他方の弾性収縮体５４は、一
方の弾性収縮体の影となり見えない。

従って、初期設定圧力の適用を受けている一対の弾性収
縮体５４の一方に加圧流体を供給してその軸線方向に収
縮させ、他方の弾性収縮体から加圧流体を排出して軸線
方向の伸張を許容することにより、弾性収縮体収縮の収
縮及び伸張を補正すべく、チェーンと固定されたスプロ
ケットとの間のなす角度が変化するので、第１フレーム
５０は固定ピン３６の周りに回動することが出来る。

また、回動ブロック４２から突出する固定ピンの端部に
平歯車又は円板６０を装着し、ピン又はビス３７を用い
て回動ブロック４２に一体的に連結する。

そしてこの平歯車を、連結具３２に一端が固定されたＬ
形ブラケットラケッ６２に取りつけられたエンコーダ６
４の出力軸に装着された他の平歯車６６に噛合させる。

このことにより、第１フレームの固定ピン３６周りの回
動量を検出することができ、必要であれは、そこからの
検出信号に応じて弾性収縮体５４に給排する加圧流体の
供給量を調整することも出来る。

ところで、連結ブロック４６は、支持ピン５２に離間し
た側に連結ピン７０を具え、適当な軸受は手段７２によ
り、連結ブロック４６に対して相対回転可能にに支持さ
れている。連結ブロックから突出させた連結ピンは、断
面がほぼＵ字をなす他の回動ブロック７４の平行部分を
貫通する。そして回動ブロック７４の平行部分の一方を
貫通した連結ピンに、他のスプロケット又はプーリ７６
を装着し、プーリ３８と同様にピン又はビス７８を用い
て回動ブロック７４に一体的に取りつける。一方、他方
の平行部分を貫通した連結ピン７０の突出端には、これ
も平歯車８０を装着し、同様にビス７８を用いて回動ブ
ロツク７４に一体的に取りつける。なお、この平歯車８
０に噛合するピニオン８２が取りつけられた他のエンコ
ーダ８４を連結ブロック４６に設けた収容凹部に挿入し
そこに固定する。

そして、本実施例にあっては、他の回動ブロック７４に
、そこに設けた連結ピンに交差させて他の棒部材８６を
固着し棒部材の他端に、図示はしないが、他の連結ブロ
ックを固着し、第２のフレーム８８とする。

次いで、図では一方だけを示すが一対の弾性収縮体９０
の各一端を、連結ピン７０に巻回されたチェーン９２の
それぞれの端部に連結すると共に、それら弾性収縮体９
０の他端を、第１フレーム５０を構成する回動ブロック
４２に固着する。

従って、初期設定圧力の適用を受けているそれら一対の
弾性収縮体９０の一方に更に加圧流体を供給してその軸
線歩行に収縮させ、他方の弾性収縮体から加圧流体を排
出して軸線方向の伸張を許容することにより、弾性収縮
体の収縮及び伸張を補正すべく、チェーン９２と固定さ
れたスプロケット７Ｇとの間のなす角度が変化するので
、他の回動ブロック７４、ひいては第２フレーム８８が
、連結ピン７０の軸線周りに回動することとなる。つま
り連結ブロック４６に対して相対変位することとなる。

この際回動ブロック７４に対して固定された平歯車８０
は、ブロックの回動に対応してビニオン８２を増速しつ
つ回転させるので、エンコーダ８４にて、その変位を直
ちに検出することが出来る。また、必要であれは、そこ
からの検出信号に応じて弾性収縮体５４に給排する加圧
流体の供給量を調整することも出来る。　それゆえ、本
発明アームによれば、第１及び第２のフレームを駆動す
る弾性収縮体は、はぼ第１フレームの占有空間内に収容
されることとなる。換言するならば、一つのフレーム内
に、異なった運動をアームに付与するに必要な二組の弾
性収縮体が同時に収容されることとなる。

第２図は、他の実施例を示す装置である。この実施例に
あっては、第１図に示したロボットアームの第２フレー
ム８８の端部に連結された他の連結ブロック９４に差動
歯車機構を内蔵させ、作動歯車機構の互いに対向するサ
イドギア９５ａ、９５ｂに連結された回動軸９６ａ及び
９６ｂにスプロケット９７ａ及び９７ｂを固着し、第２
フレームの回動ブロック７４に、更に二本で一対をなす
二組みの他の弾性収縮体９８及び９９の一端をそれぞれ
連結し、それら二組みの弾性収縮体９８．９９の他端を
関連するスプロケット９７ａ、　９７ｂに巻回された各
チェーン１ｏｏａ　。

１００ｂの端部に連結したものである。

このような構成とすることにより、例えば、二組みの弾
性収縮体９８．９９に、同じように加圧流体を給排する
と、スプロケット９７ａ、９７ｂが同一方向に回転する
こととなるので、それらサイドギアに関連するビニオン
１０２に取り付けられたハンド部１０４は、図面に直交
する面内を揺動する事となる。

これに対し、二組みの弾性収縮体９８及び９９に適用す
る加圧流体の給徘を互いに逆とすることにより、スプロ
ケット９７ａ及び９７ｂは互いに逆向きに回転すること
となり、それに噛合するピニオン１０２がその軸線周り
に回転することとなるので、ハンド部１０４もその軸線
周りに回転することとなる。勿論、各組みの弾性収縮体
への加圧流体の適用を変更することにより、上述した運
動を合成した挙動をハンド部に付与することもできる。

しかも、実質的に二本のフレームで４自由度を有するア
ームを提供できることとなる。また必要であれば、差動
歯車機構の回動量を検知する検知手段を設け、そこから
の信号に基づいて加圧流体の供給量を変更し、その回動
量を調整するようにしても良い。

（効果） 以上詳述したように、本発明装置によれば、加圧流体の
供給により膨径変形し軸線方向に収縮力を生起するエア
ーバッグ・タイプの弾性収縮体の有する軽量であると言
う特徴を生かしつつ、ロボットアームの寸法、特にその
長さを、従来のアームのほぼ半分程度の寸法とし、併せ
て重量を約１／３程度に軽減することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は、本発明ロボットアームを一
部断面にして示す正面図、及びその側面図、第２図は２
本発明装置の他の実施例を示す図、第３図は、本発明装
置に好適な弾性収縮体を一部断面にして示す図、 第４図は、従来のロボットアームを模式的に示す図であ
る。 ３０−支柱　　　　　　３２一連結具 ３４−固定部材　　　　３６−固定ピン３７．７８−ｍ
−ビス ３８．７６．９７ａ、９７ｂ　−スプロケット４０．７
２−−一軸受は手段　４２．７４−回動ブロック４４−
棒状部材　　　　４６．９４一連結ブロック５〇−第１
フレーム　　５２−支持ピン５４．９０．９８．９９−
一−弾性収縮体６０、（ｉ６．８０−平歯車　　Ｑ２−
ブラケット７０一連結ピン　　　　８８−第２フレーム
５６、９２．１００ａ、　１００ｈ−チェーン９５ａ、
９５ｂ−−サイドギア ９６ａ、９６ｂ　−−一同動軸　　１０２−　ピニオン
１０４−一−ハンド部 第２図 縄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一端が固定ピンに回動自在に支持された第１フレー
   ムと、第１フレームの他端に相対回転可能に支持された
   連結ピンと、一端が連結ピンに固着され第１フレームに
   対して相対回転可能な第２フレームと、加圧流体の給徘
   により第１フレームを固定ピン周りに回動させる第１フ
   レーム駆動手段及び、第２フレームを連結ピン周りに回
   動させる第２フレーム駆動手段とを具え、 第１フレーム駆動手段は、加圧流体の供給により膨径変
   形し軸線方向に収縮力を生起しそれぞれの一端が第１フ
   レームの連結ピン側端部に連結され、他端が固定ピンに
   直接的又は間接的に固着された少なくとも二本で一対の
   互いに対向して配設された弾性収縮体を有し、 第２フレーム駆動手段は、加圧流体の供給により膨径変
   形し軸線方向に収縮力を生起しそれぞれの一端が第１フ
   レームの連結ピンから離間した端部に固着され、他端が
   連結ピンに直接的又は間接的に連結された少なくとも二
   本で一対の互いに対向して配設された弾性収縮体とを具
   備してなることを特徴とするロボットアーム