JPH0544070Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本考案は、マニプレータに係り、特にマスタ・
スレーブ型のマニプレータに関する。

Ｂ 考案の概要 本考案は、スレーブの指の開閉動作をマスタの
グリツプで操作するマスタ・スレーブ型のマニプ
レータにおいて、 スレーブの指を閉じる側の制御はグリツプにお
ける引き金の操作により回転する変位センサの検
出信号で、また開く側の制御は復帰スイツチの指
令信号で行うようになし、変位センサは、グリツ
プの握りによつてつめ歯車を進歩させる送りつめ
と、送られた位置につめ歯車を保持するロツクつ
めとからなるラチエツト機構で回転するようにす
るとともに、更に、これら送りつめおよびロツク
つめを、つめ歯車との噛合を解除および、噛合復
帰を選択的に操作する速度切換用カムを設けて、
送りつめとロツクつめがともにつめ歯車に噛合し
ているときは、引き金を引くごとにスレーブの指
の閉動作を高速で制御し、ロツクつめを解除して
送りつめのみがつめ歯車に噛合つているときは、
引き金の握りの大小によつてスレーブの指の閉動
作を微速で制御可能として、小形、軽量にして微
速制御機能を有し、操作を安全かつ確実にできる
ようにしたものである。

Ｃ 従来の技術 従来、スレーブの指の開閉の動作を制御するに
は、ON−OFF制御またはバイラテラル制御によ
る方法が知られている。ON−OFF制御方法は、
マスタのグリツプに設けられた押釦スイツチによ
つてスレーブの指の開動作および閉動作の指令を
切換え、スレーブの指を駆動するモータの通電時
間を制御するものである。一方、バイラテラル制
御方法は、マスタとスレーブの両方に、それぞれ
モータ、位置センサおよびトルクセンサ等を装備
して、マスタとスレーブのお互いの位置およびト
ルクを制御するもので、マスタ側のトルクはオペ
レータへの力フイードバツクとなる。

Ｄ 考案が解決しようとする問題点 しかしながら、上記ON−OFF制御方法にあつ
ては、マスタおよびスレーブの構造が簡単である
という利点を有するものの、位置指令の精度が悪
いという欠点があつた。マスタとスレーブとは、
一般に遠距離を隔てて使用されるため、特に動作
速度が高速である場合には、指の開閉度を正確に
制御することはかなり困難であつた。また、指で
ワークを掴む際に、指令の出し過ぎによつてワー
クを損傷させてしまう虞れがあつた。

一方、バイラテラル制御方法にあつては、位置
およびトルクの制御が正確にできるという利点を
有するものの、マスタとスレーブの両方とも構造
が複雑となつて大形化、重量化してしまうという
欠点があつた。特に、マスタは人間の力によつて
操作するので、できるだけ小形かつ軽量であるこ
とが望ましい。また、マスタのグリツプには、多
数の操作スイツチが配置されることになり、両手
操作となつて作業性が悪いという欠点があつた。

Ｅ 問題点を解決するための手段 かかる従来の問題点を解決するために、本考案
は、マスタのグリツプに、握り方向と反対側へ付
勢された引き金と、回動自在にして常時原点に復
帰するように付勢されたつめ歯車と、このつめ歯
車の回転角度を検出する変位センサと、スレーブ
の指の開動作の指令を出す復帰スイツチとを備え
るとともに、前記変位センサの検出信号に対応し
てスレーブの指を閉じる側に制御し、且つ前記復
帰スイツチの指令を受けてスレーブの指を開く側
に制御する制御回路を設けてなるマニプレータに
おいて、 前記つめ歯車をその復帰力に抗して送込む送り
つめの一端を引き金に回動自在に取付け、かつ他
端つめ部をつめ歯車側へ付勢してつめ歯車と噛合
自在に設け、つめ歯車をその復帰力に抗してロツ
クするロツクつめの一端をグリツプに回動自在に
取付け、かつ他端つめ部をつめ歯車側へ付勢して
つめ歯車と噛合自在に設けるとともに、送りつめ
とロツクつめとにそれぞれカム係合ピンを設け、
これらカム係合ピンにカム面が係合する速度切換
え用カムを回動自在に設けるとともに、この速度
切換え用カムによつて、送りつめとロツクつめの
両方がつめ歯車に噛合して引金の握り操作の繰返
しによつてつめ歯車を任意回転角の歩進を可能と
し、且つこの速度切換え用カムの回動操作によつ
てつめ歯車に対するロツクつめの噛合を解除し、
送りつめのみを噛合させて引金の操作範囲内での
つめ歯車の往復動作を可能とし、更に、速度切換
え用カムの回動操作によつてつめ歯車に対するロ
ツクつめおよび送りつめの両方の噛合を解除して
つめ歯車をその復帰力で復帰可能としてマニプレ
ータを構成したものである。

Ｆ 作用 上記構成のマニプレータにおいて、速度切換え
用カムを操作し、送りつめとロツクつめとの両者
をつめ歯車に噛合させると、スレーブの指の閉動
作を高速で行うことができる。すなわち、作業者
が引き金を握ると、送りつめによりつめ歯車がそ
の復帰力に抗して送込まれ、つめ歯車はその回転
位置でロツクつめによりロツクされる。また、作
業者が再度引き金を握ると、つめ歯車はさらに送
込まれる。この操作を数回繰返してつめ歯車を送
込んで回転（歩進動作）させることにより、つめ
歯車は原点からの回転角度が大きくなる。変位セ
ンサはそのつめ歯車の回転角度を検出し、スレー
ブの指は高速度で閉じられる。

一方、速度切換え用カムを操作し、送りつめお
よびロツクつめのつめ歯車との噛合を解除する
と、スレーブの指の閉動作は停止される。すなわ
ち、送りつめとロツクつめとの両者がつめ歯車に
噛合していないので、つめ歯車は原点に復帰し、
変位センサは引き金の握り変化量が零であること
を検出して、スレーブの指の閉動作が停止され
る。

また、速度切換え用カムを操作し、ロツクつめ
とつめ歯車との噛合を解除しかつ送りつめとつめ
歯車とだけを噛合させると、スレーブの指の閉動
作を微速で行うことができる。すなわち、作業者
が引き金を握ると、送りつめによりつめ歯車がそ
の復帰力に抗して送込まれる。この場合、ロツク
つめはつめ歯車に噛合していないので、作業者が
引き金の握りを小さくすれば、それに対応してつ
め歯車は復帰力により戻つて回転角度が小さくな
り、スレーブの指は微速で操作される。

さらに、作業者が復帰スイツチをONすること
により、スレーブの指は開動作される。

Ｇ 実施例 以下、本考案を図に示す一実施例に基づき詳細
に説明する。

本考案のマニプレータは、例えば第１図に示す
ように、マスタのグリツプ１には、引き金２が設
けられている。また、グリツプ１には、第１図お
よび第２図に示すように、つめ歯車３がつめ歯車
３と一体に形成された軸３ａにより回動自在に取
付けられている。この軸３ａには、グリツプ１に
固設されたポテンシヨメータ４の回転軸４ａが同
軸にして嵌合固着されている。ポテンシヨメータ
４は、つめ歯車３の回転量に対応した電圧を取出
す変位センサで、常時原点に復帰するように構成
されており、これによりつめ歯車３も常時原点に
復帰するように付勢されている。

また、引き金２には、ピン５により対をなす２
本のリンク６ａ，６ｂの各一端が回動自在に取付
けられている。そして、これらリンク６ａ，６ｂ
の各他端は、つめ歯車３の軸３ａに回動自在に取
付けられている。一方のリンク６ｂにはピン７が
固設されており、第３図に示すように、このピン
７とグリツプに固設されたピン８との間には引張
ばね９が設けられており、引き金２は常時戻り方
向（握り方向と反対方向で第１，３図において左
側方向）に引張られている。

一方、引き金２のピン５には送りつめ１０の一
端が回動自在に取付けられている。送りつめ１０
の他端近傍とリンク６ａとにはそれぞれピン１
１，１２が固設されている。そして、ピン１１，
１２にはピン５に巻き付けられたばね１３の端部
が係合されており、送りつめ１０の他端つめ部は
つめ歯車３側へ付勢されてつめ歯車３と噛合自在
に設けられている。つめ歯車３と送りつめ１０と
はラチエツト機構をなすものである。また、グリ
ツプ１にはピン１４によりロツクつめ１５の一端
が回動自在に取付けられている。ロツクつめ１５
の他端近傍とグリツプ１とにはそれぞれピン１
６，１７が固設されている。そして、ピン１６，
１７にはピン１４に巻付けられたばね１８の端部
が係合されており、ロツクつめ１５の他端つめ部
はつめ歯車３側へ付勢されてつめ歯車３と噛合自
在に設けられている。

送りつめ１０とロツクつめ１５との各つめ部近
傍には、第４図に示すように、カム係合ピン１
９，２０が固設されている。また、つめ歯車３の
軸３ａには、第３図および第４図に示すように、
カム係合ピン１９，２０にカム面が係合する略円
板状の速度切換え用カム２１が回動自在に取付け
られている。速度切換え用カム２１には、操作レ
バー２２が形成されているとともに、カム側面に
周方向に並んだ小円板状の凹部２３，２４，２５
が形成されている。さらに、グリツプ１には圧接
ばね２６とボール２７とを内設したケース２８が
固設されており、ボール２７は圧接ばね２６によ
り速度切換え用カム２１に圧接されて凹部２３，
２４，２５に嵌脱自在に設けられている。

速度切換え用カム２１のカム面は、ボール２７
が凹部２３に嵌合している状態では両カム係合ピ
ン１９，２０を押上げて送りつめ１０およびロツ
クつめ１５とつめ歯車３との噛合いを解除し、ボ
ール２７が凹部２４に嵌合している状態では送り
つめ１０とロツクつめ１５とをつめ歯車３に噛合
わせ、またボール２７が凹部２５に嵌合している
状態ではロツクつめ１５のカム係合ピン２０だけ
を押し上げて送りつめ１０だけをつめ歯車３に噛
合わせるように形成されている。

一方、例えばマスタ側には、第１図に示すよう
に、制御回路本体２９が設けられており、制御回
路本体２９には、つめ歯車３の回転量（引き金２
の握り変化量）に対応した電圧を取出すポテンシ
ヨメータ４からの指令が与えられる。そして、制
御回路本体２９は、スレーブ３０の指３１の開閉
動作を行う駆動源で制御回路本体２９と制御回路
を構成するモータ３２の閉動作速度を前記ポテン
シヨメータ４からの指令に基づき制御するもので
ある。

また、グリツプ１には、制御回路本体２９にス
レーブ３０の指３１の開動作指令を与える復帰ス
イツチとして押釦スイツチ３３が取付けられてい
る。制御回路本体２９は、この押釦スイツチ３３
のON−OFF指令に基づきモータ３２を指３１が
開く方向に駆動制御するものである。ここに、ポ
テンシヨメータ４と押釦スイツチ３３との指令に
は電気的インターロツクが設けられており、ポテ
ンシヨメータ４からの指令が優先される。これ
は、誤動作によりスレーブ３０の指３１が開かな
いようにとの安全上の配慮からである。

かかる構成のマニプレータにおいて、速度切換
え用カム２１の操作レバー２２を操作してボール
２７を速度切換え用カム２１の凹部２５に嵌合さ
せ、速度切換え用カム２１をボールロツクした状
態では、スレーブ３０の指３１の閉動作は微速領
域の制御となる。すなわち、この状態では、速度
切換え用カム２１はカム係合ピン２０を押上げ
て、ロツクつめ１５とつめ歯車３との噛合いは解
除され、送りつめ１０だけがつめ歯車３と噛合つ
ている。

ここで、作業者が引き金２を握ると、送りつめ
１０によりつめ歯車３がその復帰力に抗して送込
まれ、例えば第１図において反時計方向へつめ歯
車３が回転される。すると、ポテンシヨメータ４
もつめ歯車３と同様にして反時計方向に回転さ
れ、ポテンシヨメータ４はその回転角度に対応し
た電圧を検出し、制御回路本体２９はその検出信
号に対応した動作速度でスレーブ３０の指３１を
閉じる側に制御すべくモータ３２を駆動させる。

作業者が引き金２の握りを止めると、引き金２
は引張ばね９の作用によりもとの位置に戻るとと
もに、つめ歯車３がその復帰力により時計方向に
回転する。また、ポテンシヨメータ４も時計方向
に回転して、引き金２の握り変化量が零であると
いう信号が制御回路本体２９に入力される。この
信号に基づき、制御回路本体２９はモータ３２の
駆動を停止させ、スレーブ３０の指３１の閉動作
は停止する。

また、操作レバー２２を操作してボール２７を
速度切換え用カム２１の凹部２４に嵌合させ、速
度切換え用カム２１をボールロツクした状態（第
４図に示す状態）では、スレーブ３０の指３１の
閉動作は高速領域の制御となる。すなわち、この
状態では、送りつめ１０とロツクつめ１５との両
者がつめ歯車３に噛合つている。

ここで、作業者が引き金２を握ると、送りつめ
１０によりつめ歯車３がその復帰力に抗して送込
まれ、つめ歯車３は反時計方向に回転されるとと
もにポテンシヨメータ４も反時計方向に回転され
る。そして、作業者が引き金２を握るのを止める
と、引き金２は元の位置に戻るが、つめ歯車３は
ロツクつめ１５によりロツクされているので、前
述の如きロツク解除状態とは異なり、つめ歯車３
およびポテンシヨメータ４は、時計方向に戻し回
転されることなく、握り変化量に対応した位置で
止まつている。

次に、作業者が再度引き金２を握ると、つめ歯
車３およびポテンシヨメータ４は、さらに反時計
方向に回転される。この操作を数回繰返してつめ
歯車３を送込むことにより、ポテンシヨメータ４
をその全範囲について作動させることができ、ス
レーブ３０の指の閉動作を高速で行うことができ
る。

なお、スレーブ３０の指３１の閉動作を停止さ
せるには、操作レバー２２を操作してボール２７
を速度切換え用カム２１の凹部２３に嵌合させ、
速度切換え用カム２１をボールロツクすることに
より行われる。すなわち、この状態では、速度切
換え用カム２１は両カム係合ピン１９，２０を押
上げて、送りつめ１０およびロツクつめ１５とつ
め歯車３との噛合いが解除される。したがつて、
つめ歯車３およびポテンシヨメータ４はその復帰
力により一気に時計方向に回転され、引き金２の
握り変化量は零であるという信号が制御回路本体
２９に入力され、スレーブ３０の指３１の閉動作
が停止される。

一方、スレーブ３０の指３１を開くには、作業
者は引き金２を握るのを止めて押釦スイツチ３３
を押す（ON）。すると、制御回路本体２９は、
その開動作の指令を受けてモータ３２を指３１が
開くように駆動させる。モータ３２は押釦スイツ
チ３３が押し続けられている間だけ駆動し、作業
者が押釦スイツチ３３を押すのを止める（OFF）
と、モータ３２の駆動は停止し、指３１の開動作
が停止する。

上記操作は作業者が全て片手で行うことがで
き、また引張ばね９等の反力が作業者に伝わつて
臨場感を得ることができる。

Ｈ 考案の効果 以上のように、本考案のマニプレータによれ
ば、スレーブの指の閉動作は、速度切換え用カム
の操作により、マスタのグリツプに設けた引き金
の握り変化量に対応した任意の動作速度で行わ
れ、指の開動作は、復帰スイツチによる指令で行
われる構成としたので、スレーブの構造が簡単
で、小形かつ軽量となり、スレーブの狭い場所で
の作業が容易となる。また、マスタも従来のバイ
ラテラル制御方式のものにより簡単な構造とな
り、その扱いが容易となる。さらに、指の閉動作
を微速や高速の任意の速度で行うことができ、操
作を安全かつ確実に行うことができる等の効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のマニプレータの一実施例を示
す概略構成図、第２図は第１図におけるグリツプ
の要部を示す横断平面図、第３図および第４図は
それぞれ第１図におけるグリツプの要部を示す正
面図である。 １……グリツプ、２……引き金、３……つめ歯
車、４……ポテンシヨメータ（変位センサ）、９
……引張ばね、１０……送りつめ、１５……ロツ
クつめ、１９，２０……カム係合ピン、２１……
速度切換え用カム、２９……制御回路本体、３０
……スレーブ、３１……指、３２……モータ、３
３……押釦スイツチ（復帰スイツチ）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 マスタのグリツプに、握り方向と反対側へ付勢
   された引き金と、回動自在にして常時原点に復帰
   するように付勢されたつめ歯車と、このつめ歯車
   の回転角度を検出する変位センサと、スレーブの
   指の開動作の指令を出す復帰スイツチとを備える
   とともに、前記変位センサの検出信号に対応して
   スレーブの指を閉じる側に制御し、且つ前記復帰
   スイツチの指令を受けてスレーブの指を開く側に
   制御する制御回路を設けてなるマニプレータにお
   いて、 前記つめ歯車をその復帰力に抗して送込む送り
   つめの一端を引き金に回動自在に取付け、かつ他
   端つめ部をつめ歯車側へ付勢してつめ歯車と噛合
   自在に設け、つめ歯車をその復帰力に抗してロツ
   クするロツクつめの一端をグリツプに回動自在に
   取付け、かつ他端つめ部をつめ歯車側へ付勢して
   つめ歯車と噛合自在に設けるとともに、送りつめ
   とロツクつめとにそれぞれカム係合ピンを設け、
   これらカム係合ピンにカム面が係合する速度切換
   え用カムを回動自在に設けるとともに、この速度
   切換え用カムによつて、送りつめとロツクつめの
   両方がつめ歯車に噛合して引金の握り操作の繰返
   しによつてつめ歯車を任意回転角の歩進を可能と
   し、且つこの速度切換え用カムの回動操作によつ
   てつめ歯車に対するロツクつめの噛合を解除し、
   送りつめのみを噛合させて引金の操作範囲内での
   つめ歯車の往復動作を可能とし、更に、速度切換
   え用カムの回動操作によつてつめ歯車に対するロ
   ツクつめおよび送りつめの両方の噛合を解除して
   つめ歯車をその復帰力で復帰可能としたことを特
   徴とするマニプレータ。