JPH04118993U - ロボツトアーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 指機構の駆動機構に密封型シリンダと可撓性
配管を効果的に用いることで、ロボットアームの小型、
軽量化を図る。 ［構成］ 指機構２６を有するロボットアームにおい
て、指機構２６の指関節３１に蛇管システム３０ａ，３
０ｂを介して連結する一方の密封型シリンダ２７ａ，２
７ｂをロボットアーム下腕部に対をなして設けるととも
に、この密封型シリンダと可撓性配管３５ａ，３５ｂに
て接続される他方の密封型シリンダ３４ａ，３４ｂをロ
ボットアーム胴体部に対をなして設け、前記両方の密封
型シリンダ２７ａ，２７ｂ，３４ａ，３４ｂと可撓性配
管３５ａ，３５ｂ内に非圧縮性流体を充填し、かつ前記
他方の密封型シリンダ３４ａ，３４ｂに回転動・直動変
換機構３６を介してアクチュエータ３７を連結した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は指機構を有するロボットアームに関する。

【０００２】

【従来の技術】

ロボットアームにおける従来の多本指、多関節の指機構においては、その指関 節とアクチュエータが蛇管システムで連結されるのが常であった。

【０００３】 例えば、図６に示すように、ロボットアームの胴体１にアクチュエータ２を設 置し、指機構３の指関節４との間を、ロボットアームの上腕５、下腕６及び三つ のアーム関節７，８，９を通過させた、ワイヤロープとこのワイヤロープを被覆 する蛇管とから成る蛇管システム１０で連結して、駆動力を伝達していた。

【０００４】 或いは、図７に示すように、アクチュエータ２をロボットアームの上腕５と下 腕６とに分散して配置し、指機構３の指関節４との間を、図６と同様に蛇管シス テム１０で連結して、駆動力を伝達していた。その他の構成は図６と同様であり 、図６と同一部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

【０００５】 なお、前記駆動力伝達系は、両図とも、指機構３の関節数に対応する数だけ設 けられる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

図６に示す例では、蛇管システム１０が長くしかもアーム関節７，８内を通過 することから、蛇管システム１０自身の摩擦力及びアーム関節７，８を曲げたと きの蛇管システム１０の曲げによる摩擦力の増大により、駆動力伝達効率が低下 するので、アクチュエータ２の出力が大きなものを必要とし、アクチュエータ２ の大型化により胴体１の形状、重量も大きくなってシステム全体の大型化を招く 。また、アーム関節７，８の曲げによって蛇管システム１０が曲げられることに より、蛇管システム１０の摩擦力が変化し、これにより位置決め制御性や力制御 性の低下をきたしてロボットアームによる作業性を低下させる。

【０００７】 図７に示す例では、アクチュエータ２を上腕５、下腕６内に配置するので、両 腕５，６の重量が大きくなり、これに伴い、アーム関節７，７に必要な駆動力が 大きくなるので駆動用アクチュエータも大きくなり、この結果、アーム関節７， ８の形状、重量が大きくなってロボットアーム全体が大型になつてしまう。

【０００８】 また、ロボットアームを図示しない移動ロボットに搭載してシステム構成する 場合も、前述したようにロボットアームが重厚長大であれば、必然的に移動ロボ ットも重厚長大となり、システム全体が大型化し、目標とする機能を得られなく なることが容易に予想できる。

【０００９】 前記問題点を解決するには、先ずロボットアームを小型軽量化することが必要 であり、そのためには指機構の駆動源、駆動力伝達機構の小型軽量化を図り、下 腕・上腕の小型軽量化、アーム関節の小型軽量化及び胴体の小型軽量化を実現し なければならない。その第１歩として、指駆動力伝達機構である蛇管システムを 最短とすること、アーム関節の曲げによる伝達効率変化が小さく効率の高い伝達 機構とすること、下腕、上腕内に配置するアクチュエータは小型軽量であること 等の課題を解決する必要がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するために、本考案は、指機構を有するロボットアームにおい て、指機構の指関節に蛇管システムを介して連結する一方の密封型シリンダをロ ボットアーム下腕部に対をなして設けるとともに、この密封型シリンダと可撓性 配管にて接続される他方の密封型シリンダをロボットアーム胴体部に対をなして 設け、前記両方の密封型シリンダと可撓性配管内に非圧縮性流体を充填し、かつ 前記他方の密封型シリンダに回転動・直動変換機構を介してアクチュエータを連 結したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】

前記構成によれば、密封型シリンダ及び可撓性配管の使用により、蛇管システ ムの長さが可及的に短縮されるとともに、アーム関節の曲げによる摩擦力（換言 すれば伝達効率）の変化が極力抑制され、しかもアーム関節の必要発生力が可及 的に軽減される。

【００１２】

【実施例】

以下本考案の一実施例を添付図面に基づいて説明する。

【００１３】 全体構成を示す図１のように、胴体２０からロボットアームの上腕２１と下腕 ２２とがアーム関節２３，２４を介して延出されるとともに、前記下腕２２には アーム関節２５を介して指機構２６が連結される。

【００１４】 また、前記下腕２２の内部には、図２にも示すように、前後一対の密封型シリ ンダ２７ａ，２７ｂが取付板２８，２９を介して固設され、これら各密封型シリ ンダ２７ａ，２７ｂが蛇管システム３０ａ，３０ｂを介して前記指機構２６の指 関節３１にそれぞれ接続されている。

【００１５】 即ち、前記一方の密封型シリンダ２７ａは、図３に示すように、そのピストン 軸３２ａに押引変換機構３３ａが連結され、この押引変換機構３３ａに一方の蛇 管システム３０ａが連結される。そして、図示しないが他方の密封型シリンダ２ ７ｂも同様に構成され、その押引変換機構３３ｂに、前記一方の蛇管システム３ ０ａとは前述した指関節３１に対し反対方向に巻き付けられた他方の蛇管システ ム３０ｂが連結されるのである。

【００１６】 前記胴体２０内にも、一対の密封型シリンダ３４ａ，３４ｂが配置され、その うちの一方の密封型シリンダ３４ａと前述した一方の密封型シリンダ２７ａとが 可撓性配管３５ａを介して接続されるとともに、他方の密封型シリンダ３４ｂと 前述した他方の密封型シリンダ２７ｂとが可撓性配管３５ｂを介して接続される 。そして、前記密封型シリンダ２７ａ，２７ｂ，３４ａ，３４ｂ及び可撓性配管 ３５ａ，３５ｂには非圧縮性流体が充填される。

【００１７】 また、前記胴体２０内の密封型シリンダ３４ａ，３４ｂには、回転動・直動変 換機構３６を介して駆動力発生用のアクチュエータ３７が連結され、このアクチ ュエータ３７の回転により両密封型シリンダ３４ａ，３４ｂが相反的に伸縮作動 するようになっている。

【００１８】 なお、図４、図５でも示したように、下腕２２内の密封型シリンダ２７ａ，２ ７ｂは、各々の蛇管システム３０ａ，３０ｂが干渉しないように、円周方向ヘ若 干ずれて取り付けられる。また、本図でも解るように、前述した関節駆動機構は 指機構２６の一個の指関節３１に対応する構成であり、このような駆動機構が指 機構２６の関節数に対応する数だけ設けられることは言う迄もない。

【００１９】 このように構成されるため、今アクチュエータ３７の回転により胴体２０内の 一方の密封型シリンダ３４ａが収縮作動すると、該シリンダ３４ａ内の非圧縮性 流体が可撓性配管３５ａ内を通って下腕２２内の一方の密封型シリンダ２７ａ内 に至る。これにより、該シリンダ２７ａのピストン軸３２ａが図３の右方へ伸長 して押引変換機構３３ａを介して蛇管システム３０ａが同じく右方へ引っ張られ 、この結果、指関節３１が所定方向に回転する。

【００２０】 この時、他方の密封型シリンダ２７ｂ，３４ｂは前記一方の密封型シリンダ２ ７ａ，３４ａとそれぞれ反対の動作をする。即ち、指関節３１により下腕２２内 の他方の密封型シリンダ２７ｂのピストン軸３２ｂが収縮されるので。該シリン ダ２７ｂ内の非圧縮性流体が可撓性配管３５ｂ内を通って胴体２０内の他方の密 封型シリンダ３４ｂ内に至り、該シリンダ３４ｂを伸長作動させるのである。

【００２１】 なお、本考案は前記実施例に限定されず、本考案の要旨を逸脱しない範囲内で 、各種変更が可能であることは言う迄もない。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、指関節の駆動機構に密封型シリンダと蛇 管システムを用いることにより、駆動部が小型軽量となり下腕に集中配置でき、 アーム関節の負荷を軽減できるので、アーム関節の小型化により小型、軽量のロ ボットアームを構成できる。また、胴体内の密封型シリンダと下腕内の密封型シ リンダとを可撓性配管で接続し、該配管内に充填された非圧縮性流体を介して駆 動力を伝達することにより、摩擦力及び摩擦力変化が極めて小さくなるので、伝 達効率が向上して駆動源側のアクチュエータの小型、軽量化と制御性の高精度化 が図れる。このアクチュエータの小型、軽量化により胴体部の小型、軽量化が図 れアームシステム全体の小型化が可能となるとともに、制御性の高精度化により 繊細な作業から重厚な作業を行え作業範囲が広くなって汎用性のあるロボットア ームが構成される。更に、アームシステムの小型、軽量化により、移動ロボット に搭載する場合も移動ロボットの小型、軽量化が図れ、システム全体が小型、軽 量となって機動性が向上し、適用範囲の拡大化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すロボットアームの全体
斜視図である。

【図２】同じく下腕部の断面図である。

【図３】同じく密封型シリンダの説明図である。

【図４】図２のIV−IV矢視図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ矢視図である。

【図６】従来例の全体斜視図である。

【図７】別の従来例の全体斜視図である。

【符号の説明】

２０ 胴体 ２１ 上腕 ２２ 下腕 ２３，２４，２５ アーム関節 ２６ 指機構 ２７ａ，２７ｂ 密封型シリンダ ３０ａ，３０ｂ 蛇管システム ３１ 指関節 ３４ａ，３４ｂ 密封型シリンダ ３５ａ，３５ｂ 可撓性配管 ３６ 回転動・直動変換機構 ３７ アクチュエータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 指機構を有するロボットアームにおい
   て、指機構の指関節に蛇管システムを介して連結する一
   方の密封型シリンダをロボットアーム下腕部に対をなし
   て設けるとともに、この密封型シリンダと可撓性配管に
   て接続される他方の密封型シリンダをロボットアーム胴
   体部に対をなして設け、前記両方の密封型シリンダと可
   撓性配管内に非圧縮性流体を充填し、かつ前記他方の密
   封型シリンダに回転動・直動変換機構を介してアクチュ
   エータを連結したことを特徴とするロボットアーム。