JPH0623429Y2 - ロボットの関節機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はロボットの関節機構に関わるものである。従
来、ロボットの関節を個別にモーターで構成するなど、
かなり複雑なものであった。本考案は１関節を１ワイヤ
ーで操作できる簡単な構造とし、両手、両足、首、腰等
の多関節ロボットの製造を可能にしたい。ワイヤーは引
くことは出来ても、押すことは出来ないので関節部にゼ
ンマイを備えてゼンマイの戻しトルクで押しの機能を得
ようとする。更にフレキシブルなワイヤーはリングに巻
きつけてストロークを形成できるので、運動部材の回転
角を任意に大きくすることも出来よう。又フレキシブル
なワイヤーは経路を任意に取れるので、末端関節を操作
するに具合が良いと考えた。

以降図面を用いて説明する。第１図は本考案による腕の
第１の実施例の構成図である。１は下がっているロボッ
トの腕を示す。２は固定軸、３は固定軸に支軸された可
動ドラムである。４は固定軸２の外径と可動ドラムの内
径の間に巻き込まれて戻しトルクを発生しているゼンマ
イである。５はレバー体でレバー弾力で矢印６方向にト
ルクが掛かっている。７はカムでありカムの谷がレバー
体５に係り腕１は下がった状態にある。８はワイヤーで
ある。ワイヤー８の固定端９は可動ドラム３の外径にあ
たるリング１０に固定されている。固定端９付近のワイ
ヤー８はリング１０に巻かれ余裕が残っている。ゼンマ
イ４の戻しトルクは矢印１３の方向に発生している。一
方ワイヤー８の作動端１１は上記戻しトルクより勝る矢
印６方向の力を有するレバー体５で引っ張られて、ワイ
ヤー８は緊張状態にあり腕１は下方で安定している。カ
ム７を回せばレバー体５が作動し緊張状態のまま腕１の
動作があろう。

第２図は腕の第２の実施例の構成図である。カム７の回
転があってカム７の山がレバー体５を押し上げる。ゼン
マイ４は戻しトルクを持っているので可動ドラム３を矢
印１３方向に回転する。それにつれワイヤー８はリング
１０に更に巻かれる。戻しトルクはワイヤー８であたか
も押したがごとく機能する。可動ドラム３の回転角度は
作動端１１のストロークとリング１０の径によって定ま
るものなのでこの回転角度を任意に大きく設定できる。
第２図の１は腕を振り上げた状態を示している。緊張状
態は上記戻しトルクより勝るレバー体５の矢印６方向の
トルクと矢印１３方向の戻しトルクによって保たれる。
第２図から更にカム７が回転してカム７の谷がレバー体
５に係ると第１図の腕を下げた状態にもどる。カム７の
１回転は腕１の１往復に相当する。腕１の運動はワイヤ
ー８の緊張状態下で行われるのでスムースであるととも
に停止位置でぶれる様なこともない。ゼンマイ４の巻き
込み方法は戻しきった所で固定端９が固定されたワイヤ
ー８をリング１０に２回転位巻いて置き戻しトルクに抗
しながらワイヤー８を引き出し作動端１１をレバー体５
に支持するようにする。或は固定軸２を手回しで矢印１
３方向に回すことが出来る構造であってもよい。

第３図は脚の実施例の構成図である。１４は可動ドラム
に固定された脚１、１６は脚１に回転自在に取り付けた
脚２、１５はその連結部である。実線で示すカム７がレ
バー体５に谷で係ると脚１と脚２とは実線で示すように
垂直につながっている。カム７が破線で示す方向に回
り、カムの山がレバー体５に係ると、前述したゼンマイ
の戻しトルクによってリング１０は矢印１７の方向に回
り脚１は持ち上がるが、脚２は連結部１５から重力でぶ
らさがった状態になる。カム７が１回転すると脚１、２
は１回の足踏み動作をする。

第４図はレバー体５の支持を示す別の実施例の構成図で
ある。レバー自身は弾力を持たず自在支持点１８で支持
されている。レバー体５はワイヤー８の緊張力を受けて
矢印１９方向に引っ張られている。２０はフレーム壁で
あってレバー体５の上側の位置ぎめをする。２１はカム
７の谷とレバー体５との間の透き間である。カム７が回
転してレバー体５に係るとレバー体５はワイヤーの作動
端１１を引き操作する。フレーム壁２０及びカム７がレ
バー体５を介してワイヤー８にかかる力はゼンマイの戻
しトルクによるものよりも大きく、可動ドラム３の位置
を決める。この操作で例えば第３図の破線の脚１、２か
ら実線の脚１、２への移動があり、カム７を回し続けて
足踏みを行わせる。

第５図は本考案による多関節ロボットの断面図である。
１は腕、１４，１６は脚を示している。４はゼンマイで
あって４個の関節を形成している。３は可動ドラム、２
は固定軸、２２は可動ドラム止めナットである。８′は
腕関節のワイヤー、８″は脚関節のワイヤーである。２
３は支柱で固定軸２を支えている。５はワイヤーを連結
した４個のレバー体、７はレバー体５に係る４個のカム
である。カム７は１本のカム軸２４で連結されていてカ
ム軸２４を回せばそれぞれのカムの形に見合って腕脚が
秩序ある運動を行う。腰部、頭部については図示してい
ないが、ワイヤーは腰部関節をフリキシブルに通り頭部
の関節ゼンマイに作用させることを得る。

第６−１図、第６−２図は本考案による関節の別の実施
例の断面図と平面図である。ゼンマイ、固定軸、可動ド
ラムとあれば腕時計用の香箱がそのまま使えそうであ
る。２５は香箱本体であり本考案の可動ドラムに相当す
る。２６は香箱真であり本考案の固定軸に相当する。香
箱本体と香箱真の間には図示していないゼンマイが収容
されている。２７は角軸部であり時計では角穴車が篏合
する。２８はネジ穴であり時計では角穴ネジが締められ
る。２９は連結軸であり両端にはネジを備えていて香箱
のネジ穴２８を締め込む。連結軸２９は左右に香箱を保
持し、例えば第５図に示す対の腕関節を構成する。８は
香箱の胴に固定されたワイヤーである。当実施例は量産
している香箱を活用しているのでコスト上有利である。

第７図は本考案による関節の更に別の実施例の断面図で
ある。３０は連結パイプであり左右に香箱本体の胴を篏
入し支持している。ゼンマイの戻しトルクは香箱本体と
香箱真の間で発生するもので、トルクの方向は反対にな
るだけで、連結パイプを静止せしめ香箱真より戻しトル
クを取り出すことが出来る。香箱真のネジ穴にはリング
１０がネジ込まれて支持される。８はワイヤーでありリ
ング１０に固定され巻かれている。ロボットの運動部材
はリング１０に固定されていてワイヤー８の操作で回転
運動を行う。この第７図の実施例を第６−１図、第６−
２図に比較すると固定するものが軸からドラムへ、可動
するものがドラムから軸へと置き換えたものであり、同
一の目的をねらったものである。この置き換えは第１図
から説明したものについて可能である。

以上の考案によって構造が簡単で運動部材の回転角を任
意に大きくでき、ワイヤー経路が自在で且つスムースで
ぶれのない動作をするゼンマイワイヤー方式のロボット
関節の製造が可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による腕の第１の実施例の構成図、第２
図は本考案による腕の第２の実施例の構成図、第３図は
本考案による脚の実施例の構成図、第４図はレバー体の
支持を示す別の実施例の構成図、第５図は本考案による
多関節ロボットの断面図、第６−１図，第６−２図は本
考案による関節の別の実施例の断面図と平面図、第７図
は本考案による関節の更に別の実施例の断面図である。 ２……固定軸、３……可動ドラム、４……ゼンマイ、５
……レバー体、７……カム、８……ワイヤー、１０……
リング ６……レバー体の力方向を示す矢印

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】固定軸と、固定軸に支軸された可動ドラム
   と、固定軸の外径と可動ドラムの内径との間に巻き込ま
   れて戻しトルクを発生するゼンマイと、可動ドラムと一
   体のリングと、レバー体と、リングとレバー体とを連結
   するワイヤーを備え、上記ゼンマイが巻き込まれた状態
   で、ワイヤーの固定端はリングに固定され巻かれワイヤ
   ーの作動端はレバー体に支持されて、上記戻しトルクと
   該戻しトルクよりも勝る矢印６方向のレバー体の力によ
   りワイヤーは緊張状態を構成するとともに、レバー体に
   係るカムを備え、該カムの回転は上記可動ドラムの往復
   回転運動に変換すべく構成し、可動ドラムにはロボット
   の運動部材を固定した構成を特徴とするロボットの関節
   機構。
2. 【請求項２】固定ドラムと、固定ドラムに支軸された可
   動軸と、可動軸の外径と固定ドラムの内径との間に巻き
   込まれて戻しトルクを発生するゼンマイと、可動軸と一
   体のリングと、レバー体と、リングとレバー体とを連結
   するワイヤーを備え、上記ゼンマイが巻き込まれた状態
   で、ワイヤーの固定端はリングに固定され巻かれワイヤ
   ーの作動端はレバー体に支持されて、上記戻しトルクと
   該戻しトルクよりも勝る矢印６方向のレバー体の力によ
   りワイヤーは緊張状態を構成するとともに、レバー体に
   係るカムを備え、該カムの回転は上記可動軸の往復回転
   運動に変換すべく構成し、可動軸にはロボットの運動部
   材を固定した構成を特徴とするロボットの関節機構。