JPH03154795A - 多関節マニピュレータ - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、多関節マニピユレータ、特に、その関節部
に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の装置としては、例えば、特開平１−４３
０１０号公報に示されるようなものがあり、その構造の
一例を示すと、第５図、第６図及び第７図のとおりであ
る。

図において、符号（１）は多関節マニピユレータであっ
て、これはアーム部（２）と関節（３）と、これらに支
持されているリスト（４）とからなる。このリスト（４
）の先端には、作業工具（５）が取り付けられる。

なお、符号（６）はこの多関節マニピユレータ（１）が
作業する対象物、例えば、配電線である。

リスト（４）は、リスト本体（４１）にシリンダ軸（４
２）を取り付け、このシリンダ軸（４２）に軸受（４３
）を介してアダプタＹ　（４４）を取り付けると共に、
スプリングＹ　（４５）を設けてアダプタＹ　（４４）
が所要方向の自由に回動し得ると共に、無負荷時には常
時アダプタＹ　（４４）が中立位置に復帰するように構
成されている。

次に、アダプタＹ　（４４）には、その軸直角方向に設
けている回転軸（４６）にアダプタＺ　（４７）を回動
自在に取り付けていると共に、アダプタＹとの間にスブ
′リングｚ（４８）を取り付けており、アダプタＺ（４
７）が所要方向に自由に回動し得ると共に、無負荷時に
は常時中立位置に復帰するように構成されている。

次に上記従来装置の動作について説明する。

多関節マニピュレータ（１）の先端部には、スプリング
Ｙ　、　　Ｚ　（４５）、　（４８）とアダプタＹ　（
４４）及びアダプタＺ　（４７）とを有するリスト（４
）が設けられていると共に、リスト（４）の先端には作
業工具（５）が取り付けられる。

このアダプタＹ　（４４）、及びアダプタＺ　（４７）
は、第６図に示すように、シリンダ軸（４２）及び回転
軸（４６）を中心にしてＹ及びＺ軸上を自由に回動し、
また、スプリングＹ　、　　Ｚ　（４５）、　（４８）
は外力がな（なればアダプタＹ　（４４）及びアダプタ
Ｚ　（４７）を中立位置に復帰させることにより、作業
工具（５）を元の位置に復帰させる。

作業工具（５）を作業対象物である例えば配電線（６）
にアプローチする場合には、上記作業工具（５）を配電
線（６）に多関節マニピュレータ（１）により押し付け
て行くことによって、スプリングＹ、　　Ｚ（４５）、
　（４８）とアダプタＹ　、　　Ｚ　（４４）、　（４
７）との働きにより、上記作業工具（５）と配電線（６
）との間に、方向の誤差すなわち傾き等があった場合に
おいても、多関節マニピユレータ（１）の関節を特に動
作させることなく、配電線（６）の方向に作業工具（５
）がならって合致し位置合せできる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の多関節マニピユレータは、以上のように構成され
ているので、作業工具−は常時作業物に倣うが、これに
対して作業工具が倣わない方が良い作業の場合もあり、
また、作業対象物への位置合せ時、関節方向に作業工具
が向いている方が良い作業の場合もある。しかるに従来
装置においては、常時スプリングが働き、作業工具が移
動中にゆれたり、あるいは作業工具がその重量によって
下方向に向いて位置決めがしにくいなどの問題点が従来
装置にはあり、このような問題点を解決しだいという課
題を有していた。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、作業内容により、上記フレキシブル状態の自
由度を有効にしたり、あるいは、無効にできると共に、
強制的に作業工具をリストの軸心上に持ってくることが
可能な多関節マニピュレータを得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段〕 この発明に係る多関節マニピユレータは、自由にその方
向を変え得るように構成されている関接部が、先端に球
面の少なくとも一部を有している固定軸と、上記球面部
に嵌装されて球面上を自由に摺動して回動するアダプタ
と、上記固定軸の固定側に嵌装されていると共に固定軸
の軸心方向にのみ摺動可能の可動軸と、上記可動軸がア
ダプタに当接した場合にアダプタの回動を阻止する係合
部と、上記アダプタの回動を阻止するアダプタ固定装置
とを備えているものである。

［作　用］ この発明における多関節マニビル−タは、リスト部の固
定軸の球面部とアダプタとの間でアダプタの方向を自由
にすることができると共に、可動軸をアダプタに押し付
けることにより係合部を介してアダプタを固定軸に係合
することができ、また、アダプタ固定装置によって、固
定軸に対して必要な位置にアダプタを固定することがで
きる。

［実施例］ 以下、この発明をその一実施例を示す図に基づいて説明
する。なお、図中、符号（２）（３）（５）（６）によ
って示すものは従来装置において同一符号で示したもの
と同−又は同等のものである。

第１図は、この発明の一実施例による多関節マニピユレ
ータで、第２図はそのリスト部分の斜視図、第３図は断
面図である。

図において、符号（１１）は多関節マニピュレータ、（
１２）はその先端に関節（３）を介して設けられている
リストであり、リスト（１２）の端部には、リスト（１
２）に着脱可能に作業工具（５）が取り付けられる。

リスト（１２）は、第３図に示すように、リスト本体（
１２１）に、先端に少なくとも球面の一部を有する球面
部（１２２ａ）を備えている固定軸（１２２）が取り付
けられており、この固定軸（１２２）の段部を設けて大
径に形成されている取付側には固定軸（１２２）の大径
部及び小径部とをスライド可能な可動軸（１２３）が取
り付けられている。また、このスライド部分にはシール
（１２４）及び（１２５）が組み込まれており、上記固
定軸（１２２）の段部と可動軸（１２４）の段部との間
で形成される空所（１２＆）には、図示されていない所
から送り込まれる駆動油の給油路（１２７）が開口して
おり、上記シールがこの部分からの漏油をシールしてい
る。

また、（１２８）はキーであって固定軸（１２２）に取
り付けられており、可動軸（１２３）が上記キー（１２
８）に嵌合して、可動軸（１２３）が回転することなく
、摺動のみをするようにしている。また、固定軸（１２
２）の先端球面部（１２２ａ）には、アダプタ（１２９
）が球面上を自由に摺動して自由にあらゆる方向に回動
し得るように構成されている。

更に、球面部（１２２ａ）の内部には、先端が球面より
突出してアダプタ（１２９）の内面に当接するロッド（
１３０）　、シール（１３１）及びロッド（１３０）を
球面部の内部へ向けて押圧しているスプリング（１３２
）からなるアダプタ固定装置（１３３）が設けられてい
ると共に、ロッド（１３０）の底部に向けて開口してい
る給油路（１３４）が設けられている。

更に、アダプタ（１２９）と可動軸（１２３）との相対
向する端面には、例えば、三角形の凹凸部からなる係合
部（１３５）が設けられており、可動軸（１２３）とア
ダプタ（１２９）とが当接すると、凹凸部（Ｈ５）はは
め合わさって、アダプタ（１２９）は回転することなく
、かつ、上記端面又は凹凸部（１３５）の当接によって
、アダプタ（１２９）の軸心と固定軸（１２２）の軸心
とがほぼ一致する。

更にまた、アダプタ（１２９）の駆動を中立位置に復帰
させるために、リスト本体（１２１）と可動軸（１２３
）との間にスプリング（１３６）が設けられている。

次に上記実施例の動作について説明する。

第２図に示すように、作業工具（５）に作業対象物であ
る配電線（６）を入れるためには、作業工具（５）は、
配電線（６）に沿うように、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の３軸を中心
として回動する必要がある。そのために、この発明にお
けるリスト（１２）は、作業内容に応じた作業工具（５
）を配電線（１）に押し付けた場合の反力によって、ア
ダプタ（１２９）は自動的に回動して、作業工具（５）
を配７４線（６）に沿わせる。

また、アダプタ固定装置及び係合部によって、任意位置
又は中立位置に固定する。

以下、作業内容に対応して動作内容を説明する。

多関節マニピュレータ（１１）の各関節を動作させ、配
電線（６）への位置合せを行なう場合、リスト（１２）
に取り付けられている作業工具（５）を配電線（６）へ
押しつけると、配電線（６）の傾斜すなわち作業工具（
５）に対する傾きに対して、アダプタ（１２９）が配電
線（６）の傾斜に沿うように、固定軸（１２２）の球面
部（１２２ａ）上を自由に回動して、配電線（６）を作
業工具（５）内に入れることができる。

また、第４図に示すように、作業工具（５）を、傾斜し
た任意の位置で固定する場合には、給油路（１３４）に
よって供給される駆動油の圧力によって、ロッド（１３
０）を図の上方向に押圧して、ロッド（１３０）の先端
をアダプタ（１２９）の内面に押し付け、アダプタ（１
２９）とロッド（１３０）の押圧接触面による摩擦力に
よって、アダプタ（１２９）を傾斜した状態に固定する
ことができる。

また、第３図に示すように、給油路（１３４）中の駆動
油の圧力を解放して無負荷にすれば、スプリング（１３
２）によってロッド（１３０）は後退し、アダプタ（１
２９）とロッド（１３０）との抑圧接触が解除されて固
定力が解消し、従って、アダプタ（１２９）は自由に動
くことができるようになる。なお、アダプタ（１２９）
の動く範囲は、Ｘ軸及びＺ軸を中心とする回転は、第４
図に示すように、アダプタ（１２９）と可動軸（１２３
）との軸方向の間隔によって決まって（る。また、Ｙ軸
を中心とする回転は、可動軸（１２３）が図示の左方向
に動いた場合、アダプタ（１２９）の凸部と可動軸（１
２３）の凹部とにすきまが生じ、そのすきまの１だけア
ダプタ（１２９）は回転して止まる。

また、第３図に示すように、給油路（１３４）の駆動油
の圧力を無負荷にして、給油路（１２７）の駆動油に圧
力を負荷すれば、駆動油は、固定軸（１２２）の端面と
可動軸（１２３）の端面との間に形成される空所（１２
６）に充満して加圧し、これによって、可動軸（１２３
）を図の右方向に動かしてアダプタ（１２９）に押しつ
け、これによって、アダプタ（１２９）すなわち作業工
具（５）をリスト（１２）と作業工具（５）とを同軸線
上とする中立位置に固定する。

なお、上記実施例では、アダプタ（１２９）の固定のた
めのロッドの作動に駆動油による圧力を使用したが、駆
動油に限らず、他の液体又は気体による圧力によっても
よ（、あるいは、スプリング等の弾性体による弾性力に
よってもよい。

また、中立位置に復帰させ、あるいは、リストと作業工
具すなわちアダプタとを同軸線上にあるようにするため
の手段である係合部（１３５）として、アダプタ（１２
９）と可動、軸（１２３）とに三角形の凹凸部を設けた
が、これに限らず、テーパビン、あるいは、歯車等はめ
合い部を持つ構造としてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、アダプタを固定軸の
球面部に嵌装して取り付けることにより、アダプタを自
由に動き得るようにしているので、アダプタすなわち作
業工具の保持状態をフレキシブル状態におくことができ
、また、可動軸のアダプタへ向かっての摺動とアダプタ
との間に設けられている係合部とによってアダプタの軸
心をリスト軸心とほぼ一致させて固定することができ、
更に、アダプタ固定装置によってアダプタを所望位置方
向に固定することができ、従って、操作性も向上させ得
るし、また、作業範囲も広げることができる多関節マニ
ピュレータを得ることができる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例による装置全体を示す正面
図、第２図は第１図のリス）　（１２）に取り付けられ
ている作業工具（５）の駆動方向を示す説明図、第３図
は第１図のリストの断面図、第４図は第３図の平面図、
第５図は従来の多関節マニピル−夕の全体正面図、第６
図は第５図の作業工具の駆動方向を示す説明図、第７図
は第５図のリストの断面図である。 （３）・・関節部、（５）・・作業工具、（６）・・作
業対象物、（１１）・・多関節マニピユレータ、（１２
）・・リスト、（１２２）　・・固定軸、（１２２ｍ）
・・球面部、（１２３）　　・・可動軸、（１２９）　
　・・アダプタ、（Ｈ３）・アダプタ固定装置、（１３
５）　・・係合部（凹凸部）。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代　理　人　　　大暑、増、、誰。 第 ３ 図 ２ ４２２ａ　：　抹面部 （３３：　　７ヅプフ固定装屓 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多関節の少なくとも１個の関接部が自由にその方向を変
   え得るように構成されている多関節マニピュレータにお
   いて、上記自由にその方向を変え得るように構成されて
   いる関接部が、先端に球面の少なくとも一部を有してい
   る固定軸と、上記球面部に嵌装されて球面上を自由に摺
   動して回動するアダプタと、上記固定軸の固定側に嵌装
   されていると共に固定軸の軸心方向にのみ摺動可能の可
   動軸と、上記可動軸がアダプタに当接した場合にアダプ
   タの回動を阻止する係合部と、上記アダプタの回動を阻
   止するアダプタ固定装置とを備えていることを特徴とす
   る多関節マニピュレータ。