JPH07505580A - 対象物体を操作する装置 - 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】 対象物体を操作する装置 この発明は、少な（とも１個のアームと減速機構および駆動電動機を介して連結 された摘持装置等を備え、前記アーム内には、少なくとも１個の中空軸を備え、 その回転運動が次段の回転軸に伝達される様に構成されたことにより、対象物体 を操作するための装置に関する。

対象物体を担持、移動または処理すべき場合は、それに対応する摘持器が構成さ れる。この場合、摘持器の概念は、あらゆる可能な処理装置を包含し、特にこの 発明の場合、特定の用途に限定されないことが望ましい。

通常、既知のマニプレータは、関節部で連結された複数個のアーム部材によって 作動し、これらのアーム部材の運動は、例えば山形部材等によって達成される。

ドイツ公開特許第３７３４１７９号明細書に開示された運動伝達機構においては 、多数の中空軸が相互に回転し、これらの中空軸は、順次に傾斜歯部を備え、対 応する運動が関節部を介して伝達される。中空軸および傾斜歯部による運動伝達 は、山形部材と比較して種々の利点があり、特に運動伝達の駆動および確実性に 関して然りである。問題点として、この種のマニプレータの補修に際して、傾斜 歯部を溶接する際に全体の中空軸を交換する必要があり、また多数のボール軸受 が必要なため取付がきわめて困難になる。

そこで問題点は、個々の部材の組立、設置および交換がきわめて簡略化された遠 隔処理装置を構成することにある。

以下、理解の便のために、後記の実施例の部品番号を付加して説明する。

前記課題は、前記中空軸１３の凹凸壁３４を、カップリング部材１５の凹部４１ 内に保持させ、他方の側では、各カップリング部材１５においては、円錐歯車を 傾斜歯部１７に噛合わせることによって解決される。

中空軸１３は、独得のカップリング部材１５によって連結され、カップリング部 材１５及びそれに付設された傾斜歯部１７の溶接においては、中空軸１３を交換 する必要がなく、単にカップリング部材１５をアームから取外して補修するだけ で達成できるのである。またカップリング部材１５には、適切なボール軸受が付 設されているので、個別１乙かつさほどの困難もなくアームに嵌着できる特有な 部材が構成される。その後で単に中空軸１３を、嵌合片３６で保持された連結部 材１８に結合すればよい。

特に実画状片３４が、連結部材１８の対応凹陥部内に嵌挿されると共に、カップ リング部材１５からは、実画状片３４の間の凹状部３５内へ嵌合片が嵌挿される 。この様な内部相互装着は、中空軸１３とカップリング部材１５との相互連結を 良好ならしめる。

各実画状片３４は、その側辺周面で画定された主幹部を、凹状部３５の方向に備 え、実画状片３４の前記側辺周面は、共通平行軸平面内に配設される。このよう な側辺周面は、専ら作動過程のみにおいて構成される。

使用状態においては、側辺周面と、これに対応して嵌合片３６に形成された支持 表面４５とが協同する。また支持平面４５は、平行軸平面上に載っていることに より、適切な連結が可能となる。

但し、この発明の重要な利点は、実画状片３４の側面に膨出突起３９を形成する ことにあり、これによって中空軸１３へのカップリング部材１５の挿入精度が向 上すると共に、支持平面での綿状構成により、球状性が、カップリング部材１５ に対する一定限度内での中空軸１３の屈曲を可能ならしめ、これによって、中空 軸１３の軸がカップリング部材１５の軸と精確に一致しないという障害を回避す ることができる。

嵌合片３６の支持面にも膨出突起を形成することができ、このような構成もこの 発明の範囲に属する。

好ましくは、実画状片３４には、その先端部の方向に、嵌合片３６の傾斜面４２ と協同する傾斜面が形成される。この場合、嵌合片３６に傾斜面４２を形成する に際しては、２個の隣接嵌合片３６の傾斜面４２が、カップリング部材１５の軸 Ｂに対して一定の角度をなすところの１平面上にあるような構成に形成される。

か（してこの傾斜面４２により、嵌合片３６の先端部に三角形の頂平面が形成さ れるので、実画状片３４及びその傾斜面が嵌合片３６の傾斜面４２に当接すると 同時に、嵌合片３６が受理凹部に滑り込み、カップリング部材１５と中空軸１３ とが極めて精確に中心合わせされる。

製作上の理由によれば、実画状片３４は、直接に中空軸１３に形成されるよりも 、むしろ対応する連結スリーブと共に中空軸１３に内設された連結部材１８の一 部である方が適切である。

この発明の他の面は、相互に角度を成して位置する少なくとも２個のアームまた は関節部を介して減速機構及び駆動モーターに連結された摘持装置により、対象 物体を処理する装置に関し、この際、アーム及び関節部内に少なくとも１個の中 空軸１３が配設され、その回転運動が、円錐歯車１６を経由して次の中空軸１３ の円錐歯車１６に伝達されるものである。この円錐歯車１６は中空軸１３におい て少なくとも１個のボール軸受で付勢され、固定リング５０が、正面に固定され 、段部によって円錐歯車１６の当接面５４に押圧される。

円錐歯車１６を軸受に弾性保持させるには、中空軸１３の前面５２を介して僅か に手前に位置させる。固定リング５０がねじ込まれると、その肩部５３が当接面 ５４に押圧され、圧力は、円錐歯車１６からボール軸受並びに対応する軸受スリ ーブ及び保持Ｉへ伝達される。

固定リング５０は、それがネジによって固定される際には、前面５２及び円錐歯 車１６の当接面５４に応じて傾斜し、ネジを引き出す際にネジ頭部が破損する恐 れがある。この発明によれば、前記欠点は、ネジ頭部が、固定リング５０の面取 りまたは丸み加工された最底部に挿入されることによって防止される。更にネジ 頭部６０の下部加圧面６１をも、対応して面取りまたは丸み加工すれば効果的で あり、ネジ頭部の破損は、未然に防止される。

以上要するに、この発明によれば、連結部材１８と中空軸１３との間の連結が、 アーム内で眼視接触をしないで達成され、嵌合片３６は、凹状部３５内にほぼ自 動的に嵌合され、かくして、精確かつ再現性にも優れた連結が達成される。

実施例 第１図は、この発明のマニプレータの正面図１第２図は、マニプレータのアーム と操作装置との間の連結区域に沿った部分縦断面図； 第３図は、連結機構の正面図； 第４図は、第３図のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図；第５図は、連結部材１８の正 面図； 第６図は、第５図のＶ［−Ｖｌ線に沿った断面図；第７図は、カップリング部材 １５の正面図；第８図は、第７図の■−■線に沿った断面図；第９図は、第２図 のカップリング部材と円錐歯車１６の区域における断面図； 第１０図は、第９図の円錐歯車１６をカップリング部材に固定する区域における 断面図； 第１１図は、固定リング５０の正面図；第１２図は、第１１図の固定リング５０ に沿った断面図；第１３図は、この発明による第１１．１２図の固定リング５０ を固定するネジ部材の正面図である。

第１図のマニプレータＭにおいて、複数個の電動ｔｊ１２ａ、２ｂ、２ｃが取付 板ｌの片面に固定され、その駆動軸は前記取付板ｌを貫通し、かつその動力は変 速箱２内の変速機構に伝達される。この変速機構は、一連の駆動軸および歯車よ り成り、それらを介して各電動機の回転が後記の中空軸１３に伝達される。

中空軸の第１段は上部アーム３内にあり、関節部４を経由して中間アーム５に連 結され、次の関節部６を介して下部アーム７へ連結され、最後に対象物体を摘持 する摘持器８に連結される。上部アーム３から中間アーム５への伝達、および中 間アーム５から下部アーム７への伝達に際しては、何れの場合にも、各アームか ら次のアームが駆動されるための中空軸「突部」がないので、各アームの直径は 小さく形成されていることが判る。

第２図は、下部アーム７と摘持器８との間の関節部１２の区域に沿った断面図で ある。下部アーム７から、カップリング部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃが接続され た３個の中空アームが配設され、ボール軸受１４によって相互に支持され、他方 では、各カップリング部材１５においては、円錐歯車１６ａ、１６ｂ、１６ｃが 傾斜歯部１７ａ、１７ｂ、１７ｃと噛合っている。

カップリング部材１５へは、第３．５．６図に示す通り、中空軸１３の方向に連 結部材１８が接続され、この連結部材１８は、１個の管の一部に固定され、次の 関節部４．６．１２までの全長にわたり、アーム３．５−１７の各々を貫通して いる。

最外側の円錐歯車１６ａの回転運動は、関節部１２のアーム断端部２０に噛み合 っている円錐歯車１９ａに伝達される。前記アーム断端部２０及び関節部１２の 軸Ａは、下部アーム７及び中空軸１３の回転軸Ｂに対して垂直の方向に、かつ接 続する摘持器８の回転軸Ｃに対しても垂直の方向に指向されている。

通常、アーム断端部２０は、２個のボール軸受２１内で回転するので、摘持１ｔ ｉｔ８は回転軸Ａを中心として回動される。

アーム断端部２０の内部には、他の２個の中空軸２２ｂ、２２ｃが内挿され、そ の円錐歯車１９ｂ、１９ｃは、円錐歯車１６ａ、１６ｂの回転運動を受理する。

中空軸２２ｂ、２２ｃを経由して、前記回転動作は、他の２個の円錐歯車２３ｂ 、２３ｃへ伝達され、さらに円錐歯車２４ｂ、２４ｃへ伝達され、中空軸２５ｃ 内には、摘持ハンド２７用のカプリング２６が、嵌挿されている。

中空軸１３とカップリング部材１５との関係を着脱自在とするために、第３図の 通り、連結部材１８が設けられている。この連結部材１８は、連結スリーブ３０ に嵌装され、図示していないが、開口部と協同する適切な連結部材によって接続 され、中空軸１３中への連結部材１８の挿入深さは、突き当り段部３２によって 規制される。

連結スリーブ３０へは、特に第６図に明示の突歯状片３４が嵌合する基幹部とな る環状部３３が追随する。各突歯状片３４の間には、カップリング部材１５から の嵌合片３６が内挿されるための凹状部３５が形成される。

突歯状片３４は、はぼ弓矢先端状に形成され、はぼ四角形の基幹部３７と先鋭な 尖端部３８とから成る。基幹部３７には、凹状部３５の方向に、膨出形成された 膨出突起３９を備え、これによって各突歯状片３４は、カップリング部材１５の ２個の嵌合片３６の間に嵌挿され、それにより嵌入精度が格段に向上する。カッ プリング部材１５が連結部材１８の方へ移動する可能性は、防止されるが、一定 角度範囲内での傾動は可能であり、よってカップリング部材１５の軸Ｂは、必ず しも中空軸１３の軸線りと一致する必要はない。通常は、確かに第３図の通りで あるが、突歯状片３４に膨出突起３９設けること：こより、軸ＢおよびＤの微小 な角度変化も可能となる。

嵌合片３６は、環状体４０の一部であり、２個の嵌合片３６の各々が、突歯状片 ３４が嵌挿される凹部４１を形成する。嵌合片３６および凹部４１の形状は、重 要な意味を有する。

第７．８図に図示の通り、各嵌合片３６は各凹部４１の方向に傾斜面４２を備え 、傾斜面４２ａ、４２ｃまたは４２ｂ、４２ｄは、一平面内に配置されている。

これは他の傾斜面４２に就いても同様で、４個の嵌合片３６に対して例えば６個 の嵌合片３６を備える点が異なるのみである。

嵌合片３６の傾斜面４２ａ、４２ｃは、覆頂面４３内で合一し、三角形の覆頂面 ４３の各々は、尖端４４により対向嵌合片３６の対向尖端状に指向される。

凹部４１内で、支持平面４５は、傾斜面４２に接続され、それに対して突歯状片 ３４が膨出突起３９で支持される。隣合う嵌合片３６の支持平面４５ａ、４５ｂ は、破線で図示された共通の下行軸平面Ｅ内にある。

丸み加工された９底４６は、支持平面４５に接続され、２（１！！の隣接支持平 面４５を相互に連結する。

突歯状片３４と凹部４１の形状により、突歯状片３４が傾斜面４２上を滑動して 凹部４１に導入され、カップリング部材１５と連結部材１８との中心合わせが精 確に実施されるようになる。軸Ｂ及びＤの変位は全く起らないので、丸みの度合 が、１個の軸が他の軸に対して成る一定の限度内で屈曲することのみを可能にす る。このような連結部材１８の移動は、この種のマニプレータＭが補修される場 合、つまり中空軸１３が、対応するカップリング部材１５が、光学的な援助無し に捕捉されねばならないようなアーム内に内設されている場合に特に有効である 。連結部材１８がカップリング部材１５に当接すると同時に、カップリング部材 １５が、正規の位置まで回動し、突歯状片３４が傾斜面４２に沿って移動した後 、凹部４１に嵌入される。

円錐歯車２３の環状体４０には通常、環状体４０の他端に付設された中空軸４８ が連結されている。

他の重要な問題点は、円錐歯車１６の固定の際に発生する。

円錐歯車１６は、固定リング５０の各々によって環状体４０のカップリング部材 １５に固定され、さらに埋設形ネジ５１によりカップリング部材１５の前面５２ に固定されている。但しカップリング部材１５よりも突出し、カップリング部材 １５に対して押圧されている円錐歯車１６の当接面５４に圧接される（第５図１ 町０円錐歯車１６により、’Ｍ受１４は、対応の軸受スリーブ５５と保持１５６ ．５７との間に弾接されているので、当接面５４は、前面５２つ）ら少し前面寄 りに来ることになり、把持１’１５７内へ軸受１４を弾接した状態で、肩部５３ によって円錐歯車１６が押圧されることになる。固定リング５０の変形は第１０ 図に図示の通りとなる。固定リング５０は、前面５２及び当接面５４に対して交 差して位置するので、角度変位Ｗが発生する。

ネジ５１の施歯軸５８は、カップリング部材１５の有歯孔５９に螺合されるので 、ネジ頭部６０および下部加圧面６１も、ネジ頭凹部６３のネジ溝基面６２に当 接する。ネジ５１が更にねじ込まれて固定リンク５０が傾斜するようになると、 ネジ漬基面６２も下部加圧面６】から前記と同一の角度Ｗだけ挙上され、下部加 圧面６１が、更に僅かに点状にネジ満基面６２に当接される。その結果、ネジ頭 部６０は、施歯軸５８によって弾性保持され、円錐歯車１６の位置保持は、これ 以上は不可能となる。

この欠点は、ネジ溝基面６２に傾斜面取りまたは丸み付けすることによって除去 され、同時に下部押圧面６１に丸みを付ける。これによって下部加圧面６１とネ ジ溝基面６２との間の平面配置が、固定リング５０が傾斜した場合でも、広い部 分にわたって維持され、ネジ頭部６０が抜は出す恐れはなくなる。これは発明の 特に顕著な利点であり、球面状の下部加圧面６１に対応するネジ満基面６２によ り、はぼ球体状のソケットが形成される。

る対象物体を操作する装置ｔ。

Ｆｉｇ、３　Ｆｉｇ、ム 特表千７−５０５５８０（６） Ｖ’−Ｊ Ｆｉｇ、８ Ｆｉｇ、１３ Ｆｉｇ、１２ 補正書の写しく翻訳文）提出書（至）広’４−ｒｔ４Ｊハｙ）平成６年　８月２ ９日

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１個のアームと減速機構および駆動電動機を介して連結された 摘持装置等を備え、前記アーム内には、少なくとも１個の中空軸１３を備え、そ の回転運動が次段の回転軸に伝達される様に構成された対象物体を操作するため の装置であって、前記中空軸１３の尖歯状片３４がカップリング部材１５の凹部 ４１内に保持され、他方の側では、各カップリング部材１５には、傾斜歯部１７ が噛合っていることを特徴とする対象物体を操作する装置。
2. （２）カップリング部材１５の嵌合片３６が、尖歯状片３４の間の凹状部３５内 へ嵌挿されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の対象物体を操作する装置 。
3. （３）各尖歯状片３４は、その側辺周面で画定された主幹部を、凹状部３５の方 向に備え、尖歯状片３４の前記側辺周面は、共通平行軸平面内に配設されること を特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の対象物体を操作する装置。
4. （４）尖歯状片３４の側面に膨出突起３９を備えることを特徴とする請求の範囲 第３項記載の対象物体を操作する装置。
5. （５）２個の傾斜面４７の形成経過における基幹部３７に、尖端部３８が形成さ れることを特徴とする請求の範囲第３項または第４項記載の対象物体を操作する 装置。
6. （６）嵌合片３６は、受理溝４１の方向に向いた支持表面４５を備え、支持平面 ４５は、相互に向い合って配置された嵌合片３６から平行軸平面Ｅ上に載ってい ることを特徴とする請求の範囲第２項から第５項までのいずれか１項記載の対象 物体を操作する装置。
7. （７）支持平面４５には、丸み受底４６が形成されたことを特徴とする請求の範 囲第６項記載の対象物体を操作する装置。
8. （８）支持平面４５に連続して、その上向き方向に傾斜面４２が形成されたこと を特徴とする請求の範囲第６項または第７項記載の対象物体を操作する装置。
9. （９）２個の隣接嵌合片３６の傾斜面４２が、カップリング部材１５の軸Ｂに対 して一定の角度をなすところの１平面上にあることを特徴とする請求の範囲第８ 項記載の対象物体を操作する装置。
10. （１０）嵌合片３６の傾斜面４２が、覆頂面４３を形成し、互いに向い合って配 置された嵌合片３６の尖端４４が、半径方向に向き合って位置することを特徴と する請求の範囲第９項記載の対象物体を操作する装置。
11. （１１）尖歯状片３４が、中空軸１３内にあって連結スリーブ３０を有する連結 部材１８から突設されたことを特徴とする請求の範囲第１項から第１０項までの いずれか１項記載の対象物体を操作する装置。
12. （１２）相互に角度を成して位置する少なくとも２個のアーム（３−７）または 関節部を介して減速機構２及び駆動モーター２ａ、２ｂ、２ｃに連結された摘持 装置８により、対象物体を処理する装置に関し、この際、アーム（３−７）及び 関節部内に少なくとも１個の中空軸１３が配設され、その回転運動が、円錐歯車 １６を経由して次の中空軸１３の円錐歯車１６に伝達され、中空軸１３、２２に 付設された円錐歯車１６、１９が、少なくとも１個のボール軸受１４、２１で支 持され、固定リンク５０がネジ５１によって中空軸１３、２２の前面５２に固定 され、肩部５３によって円錐歯車１６、１９の当接面５４に圧接されることを特 徴とする対象物体を操作する装置。
13. （１３）円錐歯車１６、１９の当接面５４が、中空軸１３、２２の前面５２より も僅かに前面に位置することを特徴とする請求の範囲第１２項記載の対象物体を 操作する装置。
14. （１４）ネジ５１のネジ頭部６０が、固定リング５０のネジ頭部６３内に埋設さ れると共に、ネジ溝基面６２では下部加圧面６１に載置され、ネジ溝基面６２お よび／または下部加圧面６１は斜面形成され、好ましくは球面状に丸み形成され たことを特徴とする請求の範囲第１３項記載の対象物体を操作する装置。
15. （１５）中空軸１３が、軸受１４および円錐歯車１６に付設されたカップリング 部材１５に結合されたことを特徴とする請求の範囲第１２項から第１４項までの いずれか１項記載の対象物体を操作する装置。