JPH08300282A - マニピュレータアームの先端部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 雨中における使用時においても開閉グリッパ
等の作業手段とアーム本体部材との電気絶縁性が低下す
ることのないマニピュレータアームの先端部構造を得
る。 【構成】 マニピュレータアームのアーム本体部材３
ｄ，３ｅの先端に複数の支持部材１１を取り付け、これ
ら支持部材１１の先端に開閉グリッパ２０を取り付けて
マニピュレータアームの先端部を構成しており、アーム
本体部材３ｄ，３ｅに取り付けられたシリンダ３５によ
りロッド部材３０を介して開閉グリッパ２０の開閉作動
を行わせるようになっている。なお、支持部材１１は柱
状に形成され、ロッド部材３０の周囲に複数本配設され
ている。また、支持部材１１およびロッド部材３０は、
少なくとも一部が電気絶縁材料によって形成され、アー
ム本体部材３ｄ，３ｅと開閉グリッパ２０とを電気的に
絶縁させるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は先端に開閉グリッパ等の
作業手段を有したマニピュレータアームの構造に関し、
特に、この先端部において作業手段を取り付ける部分の
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、高圧電線の張り替え作業、修理
点検作業等、オペレータが直接作業を行うのが危険な作
業を行う場合には、従来からマニピュレータアームが用
いられる。マニピュレータアームは、アーム本体部材の
先端に作業手段の一種である開閉グリッパを取り付け、
この開閉グリッパにより電線の把持等を行うものであ
る。

【０００３】マニピュレータアームの先端の開閉グリッ
パにより電線を把持して上記のような作業を行うとき、
開閉グリッパが把持する電線が通電された状態（活線）
であることがある。このときに、マニピュレータアーム
を介して電流が高所作業車側に流れ、オペレータが感電
するおそれがないように、本出願人は、実開平６−３１
９８３号公報に開示するマニピュレータアームの先端部
構造を提案し、開閉グリッパとアーム本体部材とを電気
的に絶縁させるようにした。

【０００４】このマニピュレータアームの先端部構造
は、マニピュレータアームのアーム本体部材の先端に電
気絶縁材料製の回転アーム部材を取り付け、この回転ア
ーム部材の先端に開閉グリッパを取り付けてマニピュレ
ータアームの先端部を構成しており、アーム本体部材に
取り付けられた開閉駆動用シリンダによりロッド部材を
介して開閉グリッパを開閉作動させるようになってい
る。なお、ロッド部材は回転アーム部材内に回転軸線に
沿って形成された貫通孔内に配設され、このロッド部材
の少なくとも一部が電気絶縁材料から作られている。

【０００５】このような先端部構造においては、開閉グ
リッパとアーム本体部材とは回転アーム部材およびロッ
ド部材のみを介して繋がっており、両部材は電気絶縁材
料から作られているため、開閉グリッパが活線を把持し
たような場合でも、この活線からアーム本体部材に電流
が流れることがない。

【０００６】ここで、上記のような作業はほとんど屋外
で行われ、雨中においても行われることが多い。このた
め、回転アーム部材の貫通孔の内周面やロッド部材の外
周面に水分が溜ったりゴミが付着するおそれがある。こ
れら水分等が溜って導通すると、開閉グリッパとアーム
本体部材との電気絶縁性が低下する。

【０００７】このため、貫通孔の内周面やロッド部材の
外周面へのゴミ、水分等の付着を防止する必要があり、
その防止手段として上記先端部構造においては、回転ア
ーム部材の貫通孔の上下にシールリングを配設し、両シ
ールリングの間において貫通孔の内周面とロッド部材の
外周面とに囲まれた空間を密封することとしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シール
リングを配設するためには、ロッド部材の外周面や貫通
孔の内周面をシールリングの配設に適した形状（表面仕
上げ）としなければならず、構造が複雑になり加工工数
も増加するため、生産コストの上昇に繋がる。さらに、
シールリング自体の価格分も加わるとともに、シールリ
ングが劣化した時の保守点検も必要となる。

【０００９】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、上記のようにシールリングを用いる構造
とは異なる構造で、雨中における使用時においても開閉
グリッパ等の作業手段とアーム本体部材との電気絶縁性
が低下することのないマニピュレータアームの先端部構
造を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段および作用】このような目
的達成のため、本発明においては、マニピュレータアー
ムのアーム本体部材の先端に支持部材を取り付け、この
支持部材の先端に作業手段を取り付けてマニピュレータ
アームの先端部を構成しており、アーム本体部材に取り
付けられた駆動手段により動力伝達部材を介して作業手
段の駆動を行わせるようになっている。なお、支持部材
は柱状に形成され、動力伝達部材の周囲に複数本配設さ
れている。また、支持部材および動力伝達部材は、少な
くとも一部が電気絶縁材料によって形成され、アーム本
体部材と作業手段とを電気的に絶縁させるようにしてい
る。

【００１１】このような先端部構造においては、作業手
段とアーム本体部材とは支持部材および動力伝達部材の
みを介して繋がっており、両部材は電気絶縁材料から作
られているため、作業手段が活線に接触したような場合
でも、この活線からアーム本体部材に電流が流れること
がない。さらに、雨中において作業を行う場合であって
も支持部材が柱状部材であるため、雨水が溜ることがな
く、作業手段とアーム本体部材との間の電気絶縁性が低
下することもない。このため、この先端部構造を有した
マニピュレータアームを用いれば雨中においても安全に
活線作業等を行うことができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好ましい実施
例について説明する。本発明に係る先端部構造を有した
マニピュレータアーム１を図１に示している。マニピュ
レータアーム１は、高所作業車の作業台（図示せず）の
前部等に取り付けられるベース２と、このベース２に取
り付けられた４本のアーム本体部材３ａ，３ｂ，３ｃ，
３ｄとを有し、最も先端側の第４アーム本体部材３ｄの
先端に本発明に係る先端部構造１０が設けられている。

【００１３】このマニピュレータアーム１において、最
も基端側に位置する第１アーム本体部材３ａはベース２
に水平旋回自在に取り付けられ、第２アーム本体部材３
ｂは第１アーム本体部材３ａに軸４ａを中心に揺動自在
に取り付けられ、第３アーム本体部材３ｃは第２アーム
本体部材３ｂに軸４ｂを中心に揺動自在に取り付けら
れ、第４アーム本体部材３ｄは第３アーム本体部材３ｃ
に軸４ｃを中心に揺動自在に取り付けられている。この
ため、これら各アーム部材３ａ〜３ｄの旋回および揺動
制御を行うことにより、先端部構造１０を構成する部分
を三次元運動させることができる。

【００１４】この先端部構造１０は、第４アーム本体部
材３ｄの先端に固設されこの第４アーム本体部材３ｄの
一部を構成するボックス部材３ｅに取り付けられ、図２
に示すように、支持部材列１１，１１…と開閉グリッパ
２０とを有して構成される。なお、本実施例において
は、この開閉グリッパ２０が請求の範囲に記載の作業手
段を構成する。

【００１５】支持部材１１は電気絶縁性を有した材料
（例えば、セラミック、ＦＲＰ等）から複数のフランジ
１１ａを有して円柱状に形成され、支持部材１１の両端
には基端側端面１１ｂおよび先端側端面１１ｃが形成さ
れている。基端側端面１１ｂには雄ネジ１１ｄが形成さ
れ、ナット１８によって連結フランジ１３に結合されて
いる。なお、支持部材１１は、連結フランジ１３に同心
円上に等間隔で四本配設されている（図１においては、
このうち三本のみ表されている。）。

【００１６】連結フランジ１３はローラーベアリング１
４を介してボックス部材３ｅ（第４アーム本体部材３
ｄ）に回転自在に取り付けられている。このため、支持
部材１１，１１…は前記同心円中心を中心としてボック
ス部材３ｅに対して回転自在となっている。

【００１７】連結フランジ１３の中心部には四本の支持
部材１１，１１…の中心位置（前記同心円中心）に沿っ
て延びる円筒シャフト１５が結合されており、この円筒
シャフト１５はボックス部材３ｅ内に延びる。円筒シャ
フト１５にはウォームホイール１６が取り付けられてお
り、ボックス部材３ｅ内に配設された油圧モータ１７
（図１参照）により駆動されるウォーム（図示せず）が
ウォームホイール１６と噛合している。このため、油圧
モータ１７により円筒シャフト１５を介して連結フラン
ジ１３を回転駆動することができる。

【００１８】各支持部材１１，１１…の先端側端面１１
ｃには開閉グリッパ２０が取り付けられる。開閉グリッ
パ２０は、支持部材１１の先端側端面１１ｃに形成され
た雄ネジ１１ｅに螺合するナット１９によって各支持部
材１１，１１…に固定されたグリッパフランジ２６と、
このグリッパフランジ２６に固定されたベース部材２１
と、このベース部材２１にピン２５ａを介して回動自在
に連結された左右一対の外側リンク２２と、ベース部材
２１にピン２５ｄを介して回動自在に連結された左右一
対の内側リンク２４と、外側リンク２２および内側リン
ク２４にそれぞれピン２５ｂ，２５ｃを介して回動自在
に連結された左右一対のグリッパ片２３とから構成され
る。

【００１９】なお、各グリッパ片２３には互いに対向し
て把持部２３ａが形成されている。この構成から分かる
ように、ベース部材２１、内側リンク２４，外側リンク
２２およびグリッパ片２３により左右一対の平行リンク
機構が形成されており、このため、ベース部材２１が固
定された状態で、両グリッパ片２３は互いに近づき、遠
ざかる方向に平行移動可能である。

【００２０】一方、四本の支持部材１１，１１…の中心
位置には、グリッパフランジ２６を貫通してロッド部材
（動力伝達部材）３０が配設されている。ロッド部材３
０の先端には連結部材３１が取り付けられ、この連結部
材３１にピン２５ｅを介して内側リンク２４の内端が連
結されている。

【００２１】ロッド部材３０は先端側に位置しＦＲＰの
ような電気絶縁性を有する材料から作られた先端ロッド
３２と、先端ロッド３２より細く円筒シャフト１５の内
部空間を通って第４アーム本体部材３ｄの方に延びた基
端ロッド３３とから構成される。なお、先端ロッド３２
にも支持部材１１におけるフランジ１１ａと同様に、複
数のフランジ３２ａが形成されている。

【００２２】基端ロッド３３の基端側端部は、第４アー
ム本体部材３ｄ内に取り付けられた開閉駆動油圧シリン
ダ（駆動手段）３５のピストン３６に接続されており、
このシリンダ３５のシリンダチューブ３７内に供給され
る作動油圧によりピストン３６が左右に移動されると、
基端ロッド３３すなわちロッド部材３０が一緒に左右に
移動されるようになっている。

【００２３】このため、開閉駆動油圧シリンダ３５によ
りロッド部材３０を図２において右側（矢印Ａ方向）に
引っ張ると、連結部材３１に連結された内側リンク２４
の内端が右側に引っ張られ、平行リンク機構を介して左
右のグリッパ片２３が互いに近づく方向（矢印Ｂ方向）
に平行移動される。これにより、左右一対のグリッパ片
２３により対象物（例えば、電線）を把持することがで
きる。

【００２４】このように対象物を把持するときに、油圧
モータ１７により連結フランジ１３を回転させると、支
持部材列１１，１１…を介してグリッパフランジ２６が
回転する。これにより、グリッパ片２３の向きを調整す
ることができるので、対象物の把持操作制御が行い易
い。

【００２５】ここで、開閉グリッパ２０と第４アーム本
体部材３ｄとは支持部材列１１，１１…とロッド部材３
０のみを介して繋がるだけであり、各支持部材１１は電
気絶縁材料から作られ、ロッド部材３０を構成する先端
ロッド３２も電気絶縁材料から作られている。このた
め、開閉グリッパ２０と第４アーム本体部材３ｄとは互
いに電気絶縁されており、開閉グリッパ２０により活線
を把持した場合でも、この活線から第４アーム本体部３
ｄの方に（すなわち、このマニピュレータアーム１が取
り付けられる高所作業車の方に）電流が流れることがな
く、安全な作業を行うことができる。

【００２６】さらに、マニピュレータアーム１を雨中に
おいて使用した場合、電気絶縁材料によって作られてい
る支持部材１１および先端ロッド３２の外周に水滴、ゴ
ミ等が付着することがあっても、付着した水滴等は各部
材の外周を流れ落ち、溜ることがないため、開閉グリッ
パ２０と第４アーム本体部材３ｄとがこれら水滴等によ
って導通してしまうことがない。

【００２７】また、マニピュレータアーム１を上下方向
に傾斜させて作業を行った場合であっても、支持部材１
１および先端ロッド３２の外周にはそれぞれ複数のフラ
ンジ１１ａ，３２ａが形成されているため、上方からの
水滴の流れを遮断することができ、長尺方向に水滴が流
れて繋がるようなこともない。

【００２８】また、上記のマニピュレータアーム１にお
いては、雨中での使用時における導通防止のために、先
端ロッド３２の外周にシールリングを必要としないた
め、安価に製作することができ、ロッド部材３０のより
円滑な作動を行うことができるとともに、シールリング
の劣化に伴う保守点検作業も不要となる。

【００２９】なお、上記の実施例においては、マニピュ
レータアームの先端部に取り付けられる作業手段として
開閉グリッパ２０を配設した場合について説明したが、
本発明はこれに限られるものではなく、他の作業手段で
あってももちろんよい。例えば、同じく開閉作動を行う
作業手段としては、電線の切断を行うためのカッター等
がある。また、回転作動を行う作業手段としては、ソケ
ットレンチ（インパクトレンチ）のようなものがある。
ここで、作業手段の回転作動を行わせるためには、駆動
手段として油圧シリンダ３５の代わりに油圧もしくは電
動のモータを設け、動力伝達部材としてロッド部材３０
に相当する部材を回転させればよい。

【００３０】また、支持部材１１および先端ロッド３２
は、全体がＦＲＰのような電気絶縁性を有する材料から
作られている必要はなく、少なくとも一部（ナット１
８，１９、連結部材３１、基端ロッド３３等が螺合して
いる部分以外の部分）を電気絶縁性を有する材料によっ
て形成し、開閉グリッパ２０と第４アーム本体部材３ｄ
とを絶縁するようにしてもよい。

【００３１】支持部材１１は、必ずしも四本配設する必
要はなく、開閉グリッパ２０を回転させるための回転力
を十分に伝達することができれば二本でもよく、逆に必
要であれば四本以上配設してももちろんよい。また、支
持部材１１の断面形状も、必ずしも円形である必要はな
く、多角形であってもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マニピュレータアームのアーム本体部材の先端に電気絶
縁材料製の支持部材を取り付けるとともにこの支持部材
の先端に開閉グリッパ等の作業手段を取り付けて、アー
ム本体部材に取り付けられた駆動手段により動力伝達部
材を介して作業手段を駆動させるようになっており、支
持部材は柱状に形成され、動力伝達部材の周囲に複数本
配設されており、支持部材および動力伝達部材は、少な
くとも一部が電気絶縁材料によって形成され、アーム本
体部材と作業手段とを電気的に絶縁させるようにしてい
る。

【００３３】このように、作業手段とアーム本体部材と
は支持部材および動力伝達部材のみを介して繋がり、上
記のように両部材は電気絶縁材料から作られているた
め、作業手段が活線に接触したような場合でも、この活
線からアーム本体部材に電流が流れることがない。さら
に、雨中において作業を行う場合であっても支持部材が
柱状部材であるため、雨水が溜ることがなく、作業手段
とアーム本体部材との間の電気絶縁性が低下することも
ない。このため、この先端部構造を有したマニピュレー
タアームを用いれば雨中においても安全に活線作業等を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る先端部構造を有したマニピュレー
タアームを示す斜視図である。

【図２】この先端部構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ マニピュレータアーム ３ａ〜３ｄ アーム本体部材 １１ 支持部材 １５ 円筒シャフト ２０ 開閉グリッパ ２３ グリッパ片 ３０ ロッド部材 ３５ 開閉駆動油圧シリンダ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マニピュレータアームのアーム本体部材
   と、このアーム本体部材の先端に取り付けられた支持部
   材と、この支持部材の先端に取り付けられた作業手段
   と、この作業手段に駆動力を伝達する動力伝達部材と、
   前記アーム本体部材に取り付けられ前記動力伝達部材を
   介して前記作業手段に駆動力を伝達して前記作業手段を
   作動させる駆動手段とからなり、 前記支持部材が前記動力伝達部材の周囲に配設された複
   数の柱状部材からなり、 前記支持部材および前記動力伝達部材が前記アーム本体
   部材と前記作業手段とを電気的に絶縁させるように少な
   くとも一部が電気絶縁材料によって形成されていること
   を特徴とするマニピュレータアームの先端部構造。