JPH08323663A - Industrial manipulator - Google Patents
Industrial manipulatorInfo
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- JPH08323663A JPH08323663A JP13910795A JP13910795A JPH08323663A JP H08323663 A JPH08323663 A JP H08323663A JP 13910795 A JP13910795 A JP 13910795A JP 13910795 A JP13910795 A JP 13910795A JP H08323663 A JPH08323663 A JP H08323663A
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- arm
- wrist
- upper arm
- axis
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は産業用マニプレータに関
し、マスタスレーブ形マニプレータにおけるスレーブア
ームに用いて好適である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an industrial manipulator and is suitable for use as a slave arm in a master-slave type manipulator.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に産業用マニプレータは、長いリー
チで大まかな仕事をするという用途に用いられる。例え
ば、建設現場や鋳造工程等で利用される産業用マニプレ
ータでは、長いリーチのアーム(アーム長3.5 〜6m)で
大型重量物(150 〜1500kgf)をハンドリングする用途、
即ち、大型グラインダでの大型鋳物のバリ取りや大型鋳
物のハンドリングを行ったり、鋳物砂型の突き崩し作業
等を行う用途に用いられている。2. Description of the Related Art Generally, industrial manipulators are used for the purpose of performing rough work with a long reach. For example, in industrial manipulators used at construction sites, casting processes, etc., long reach arms (arm length 3.5 to 6 m) are used to handle large heavy objects (150 to 1500 kgf).
That is, it is used for deburring of a large casting with a large grinder, handling of a large casting, and work for pushing down a casting sand mold.
【0003】図8に基づいて従来の産業用マニプレータ
を説明する。図8にはマスタスレーブ形マニプレータに
おけるスレーブアームの側面を示してある。図に示した
スレーブアームは、相似形に形成された図示しないマス
タアームを作業者が操作することによってマスタアーム
と相似形となるように制御されるものである。A conventional industrial manipulator will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows the side surface of the slave arm in the master-slave type manipulator. The slave arm shown in the figure is controlled by an operator operating a master arm (not shown) formed in a similar shape so as to become a similar shape to the master arm.
【0004】図に示すように、床面1には基台2が固定
され、基台2には旋回台3が鉛直軸回り(O1軸回り) で
回動自在に支持されている。旋回台3には下腕4の下端
が水平軸回り(O2軸回り) で回動自在に支持され、下腕
4の上端には上腕5の基端部がO2軸と平行な水平軸回り
(O3軸回り) で回動自在に支持されている。上腕5の先
端部には手首部6がO3軸と平行な水平軸回り(O4軸回
り) で回動自在に支持され、手首部6にはハンド部7が
O4軸に直交する軸回り(O5軸回り) で回動自在に支持さ
れている。また、上腕5の基端部には上部ユニット8が
回動自在に支持され、上部ユニット8と基台2とにわた
って垂直アーム9が回動自在に支持されている。上部ユ
ニット8にはブラケット10が固定され、上腕5の先端
側にはブラケット10と平行な腕ブラケット11が固定
され、ブラケット10と腕ブラケット11とにわたって
水平アーム12が回動自在に支持されている。これによ
り、旋回台3、下腕4、上部ユニット8及び垂直アーム
9によって4節の平行リンク機構が形成される。また、
上腕5、ブラケット10、腕ブラケット11及び水平ア
ーム12によって別の4節の平行リンク機構が形成され
る。図中の符号で13は、上腕5の下腕4に対する回動
中心を挟んで手首部6の反対側に取り付けられたカウン
タウエイトである。As shown in the figure, a base 2 is fixed to a floor surface 1, and a swivel 3 is supported on the base 2 so as to be rotatable around a vertical axis (O 1 axis). The lower end of the lower arm 4 is rotatably supported on the swivel 3 about a horizontal axis (around the O 2 axis), and the base end of the upper arm 5 is attached to the upper end of the lower arm 4 on a horizontal axis parallel to the O 2 axis. It is rotatably supported around (O 3 axis). At the tip of the upper arm 5, a wrist 6 is rotatably supported about a horizontal axis parallel to the O 3 axis (around the O 4 axis), and a hand 7 is attached to the wrist 6.
It is rotatably supported around an axis orthogonal to the O 4 axis (around the O 5 axis). An upper unit 8 is rotatably supported on the base end of the upper arm 5, and a vertical arm 9 is rotatably supported on the upper unit 8 and the base 2. A bracket 10 is fixed to the upper unit 8, an arm bracket 11 parallel to the bracket 10 is fixed to the tip end side of the upper arm 5, and a horizontal arm 12 is rotatably supported over the bracket 10 and the arm bracket 11. . As a result, the swivel base 3, the lower arm 4, the upper unit 8, and the vertical arm 9 form a four-joint parallel link mechanism. Also,
The upper arm 5, the bracket 10, the arm bracket 11, and the horizontal arm 12 form another parallel link mechanism having four joints. Reference numeral 13 in the drawing denotes a counterweight attached to the opposite side of the wrist 6 with the center of rotation of the upper arm 5 with respect to the lower arm 4 interposed therebetween.
【0005】基台2に対して旋回台3を回動する1軸モ
ータ(図示省略)は基台2内に収納され、旋回台3に対
して下腕4を回動させる2軸モータ14は支持部材15
を介して旋回台3に設けられている。下腕4に対して上
腕5を回動させる3軸モータ16は上部ユニット8に設
けられ、上腕5に対して手首部6を回動させる4軸モー
タ17は手首部6に水平に突出して設けられている。ま
た、手首部6に対してハンド部7を回動させる5軸モー
タ18は手首部6に垂直に突出して設けられている。A 1-axis motor (not shown) for rotating the swivel base 3 with respect to the base 2 is housed in the base 2, and a 2-axis motor 14 for rotating the lower arm 4 with respect to the swivel base 3 is Support member 15
It is provided on the swivel base 3 via. A three-axis motor 16 for rotating the upper arm 5 with respect to the lower arm 4 is provided in the upper unit 8, and a four-axis motor 17 for rotating the wrist portion 6 with respect to the upper arm 5 is provided on the wrist portion 6 so as to project horizontally. Has been. A 5-axis motor 18 for rotating the hand portion 7 with respect to the wrist portion 6 is provided so as to project perpendicularly to the wrist portion 6.
【0006】上記構成のスレーブアームは、図示しない
マスタアームを作業者が操作することによってマスタア
ームと相似形となるように制御される。即ち、マスタア
ームの操作状況に応じて各軸の回動量が検出され、検出
された回動量に基づいて1軸モータ、2軸モータ14、
3軸モータ16、4軸モータ17及び5軸モータ18が
駆動される。これによって、旋回台3、下腕4、上腕
5、手首部6及びハンド部7が回動してマスタアームと
相似形となる状態に動作される。この時、垂直アーム9
によりブラケット10と腕ブラケット11は常時平行な
状態が維持され、下腕4、上腕5及び水平アーム12の
姿勢の如何に係わらずハンド部7の姿勢が下向きに維持
される。従って、下向き作業が大半を占めるスレーブア
ーム(産業用マニプレータ)のハンド部7が下向き姿勢
に維持されるので、各種の作業を操作性良く行うことが
できる。The slave arm having the above structure is controlled by an operator operating a master arm (not shown) so as to be similar to the master arm. That is, the rotation amount of each axis is detected in accordance with the operation state of the master arm, and the 1-axis motor, 2-axis motor 14,
The 3-axis motor 16, 4-axis motor 17, and 5-axis motor 18 are driven. As a result, the swivel base 3, the lower arm 4, the upper arm 5, the wrist portion 6 and the hand portion 7 are rotated to operate in a state similar to the master arm. At this time, the vertical arm 9
As a result, the bracket 10 and the arm bracket 11 are always maintained in a parallel state, and the posture of the hand portion 7 is maintained downward regardless of the postures of the lower arm 4, the upper arm 5, and the horizontal arm 12. Therefore, since the hand portion 7 of the slave arm (manipulator for industrial use), which is dominated by the downward work, is maintained in the downward posture, various operations can be performed with good operability.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述したスレーブアー
ムは、手首部6に4軸モータ17と5軸モータ18が設
けられているため、上腕5の先端にモータ(減速機)が
集中してしまい、上腕5の基端部側からみると上腕5が
全体にアンバランスになってしまう。また、手首部6に
4軸モータ17と5軸モータ18が存在するため、ハン
ド部7の視野が妨げられてしまいマスタアームの操作の
妨げとなっていた。更に、手首部6の4軸モータ17及
び5軸モータ18には、速度制御に用いられるエンコー
ダや位置制御に用いられるポテンショメータ等熱に弱い
部品が備えられているため、高熱雰囲気等作業環境の厳
しい場所での使用に適していないものであり、作業種類
が限定されていた。In the slave arm described above, the wrist 6 is provided with the 4-axis motor 17 and the 5-axis motor 18, so that the motor (speed reducer) concentrates on the tip of the upper arm 5. When viewed from the proximal end side of the upper arm 5, the upper arm 5 becomes unbalanced as a whole. Further, since the four-axis motor 17 and the five-axis motor 18 are present in the wrist portion 6, the field of view of the hand portion 7 is obstructed and the operation of the master arm is obstructed. Further, since the 4-axis motor 17 and the 5-axis motor 18 of the wrist portion 6 are provided with heat-sensitive parts such as an encoder used for speed control and a potentiometer used for position control, the working environment such as a high heat atmosphere is severe. It was not suitable for use in places, and the work types were limited.
【0008】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、上腕の先端部に駆動源が集中しない産業用マニプレ
ータを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an industrial manipulator in which the drive source is not concentrated at the tip of the upper arm.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第1発明の構成は、基台に旋回台を鉛直軸回りで回動
自在に支持し、該旋回台に下腕の基端部を水平軸回りで
回動自在に支持し、上腕の基端部を前記下腕の回動中心
と平行な中心軸回りで該下腕の先端に回動自在に支持
し、手首部を前記上腕の回動中心と平行な中心軸回りで
該上腕の先端に回動自在に支持し、ハンド部を前記手首
部の回動中心と交差する中心軸回りで該手首部に回動自
在に支持した産業用マニプレータにおいて、前記手首部
の回動駆動を行う手首部モータを前記上腕の基端部側に
設けると共に、前記ハンド部の回動駆動を行うハンド部
モータを前記上腕の基端部側に設けたことを特徴とす
る。According to a first aspect of the invention for achieving the above object, a swivel is supported on a base so as to be rotatable around a vertical axis, and the swivel has a base end portion of a lower arm. Is rotatably supported about a horizontal axis, and a base end portion of an upper arm is rotatably supported on a tip end of the lower arm about a central axis parallel to a rotation center of the lower arm, and a wrist portion is the upper arm. Is rotatably supported on the tip of the upper arm about a central axis parallel to the center of rotation of the wrist, and the hand is rotatably supported on the wrist about a central axis intersecting the center of rotation of the wrist. In an industrial manipulator, a wrist motor for rotationally driving the wrist is provided on the proximal end side of the upper arm, and a hand motor for rotationally driving the hand is provided on the proximal end side of the upper arm. It is characterized by being provided.
【0010】また、上記目的を達成するための第2発明
の構成は、基台に旋回台を鉛直軸回りで回動自在に支持
し、該旋回台に下腕の基端部を水平軸回りで回動自在に
支持し、上腕の基端部を前記下腕の回動中心と平行な中
心軸回りで該下腕の先端に回動自在に支持し、手首部を
前記上腕の回動中心と平行な中心軸回りで該上腕の先端
に回動自在に支持し、ハンド部を前記手首部の回動中心
と交差する中心軸回りで該手首部に回動自在に支持した
産業用マニプレータにおいて、前記旋回台に支持リンク
の一端を回動自在に支持すると共に該支持リンクの他端
に下腕リンクの一端を回動自在に支持し、前記下腕との
支持点を挟んで前記手首部の反対側における前記上腕に
下腕リンクの他端を回動自在に支持し、前記手首部の回
動駆動を行う手首部モータと前記ハンド部の回動駆動を
行うハンド部モータとを有するモータハウジングを前記
上腕の基端部側に回動自在に支持し、前記旋回台に下リ
ンクの一端を回動自在に支持し、前記モータハウジング
に上リンクの一端を回動自在に支持すると共に前記下リ
ンクと該上リンクの他端同士を互いに回動自在に支持
し、更に、平行リンクの一端を前記下腕と前記上腕との
回動支持部に同軸状態で回動自在に支持すると共に該平
行リンクの他端を前記下リンクと前記上リンクの他端同
士の回動支持部に同軸状態で回動自在に支持することで
前記ハンド部を常時下向きに維持させ、前記手首モータ
の駆動力を前記手首部に伝える駆動力伝達手段と前記ハ
ンド部モータの駆動力を前記ハンド部に伝える駆動力伝
達手段とを前記上腕の内部に備えたことを特徴とする。According to a second aspect of the invention for achieving the above object, a swivel is supported on a base so as to be rotatable about a vertical axis, and a lower end of a lower arm is rotated about a horizontal axis on the swivel. Is rotatably supported by the lower arm, and the base end of the upper arm is rotatably supported by the tip of the lower arm around a central axis parallel to the center of rotation of the lower arm, and the wrist is the center of rotation of the upper arm. In an industrial manipulator, which is rotatably supported on the tip of the upper arm about a central axis parallel to, and rotatably supports the hand on the wrist about a central axis intersecting the center of rotation of the wrist. , One end of a support link is rotatably supported on the swivel base and one end of a lower arm link is rotatably supported on the other end of the support link, and the wrist portion is sandwiched by a support point with the lower arm. A wrist that rotatably supports the other end of the lower arm link to the upper arm on the opposite side of the arm and rotationally drives the wrist portion. A motor housing having a motor and a hand motor for rotating the hand is rotatably supported on the base end side of the upper arm, and one end of the lower link is rotatably supported on the swivel base. , One end of an upper link being rotatably supported by the motor housing, the other ends of the lower link and the upper link being rotatably supported with respect to each other, and one end of a parallel link having the lower arm and the upper arm. And the other end of the parallel link is rotatably supported coaxially by the rotation support part between the other ends of the lower link and the upper link. This keeps the hand portion downward, and includes the driving force transmission means for transmitting the driving force of the wrist motor to the wrist portion and the driving force transmission means for transmitting the driving force of the hand portion motor to the hand portion to the upper arm. Prepared for inside The features.
【0011】そして、第1発明もしくは第2発明の産業
用マニプレータは、マスタアームの動きに追従して動作
するマスタスレーブ形マニプレータにおけるスレーブア
ームであることを特徴とする。The industrial manipulator of the first invention or the second invention is characterized in that it is a slave arm in a master-slave type manipulator which follows the movement of the master arm.
【0012】[0012]
【作用】第1発明では、基台に対する旋回台の回動、旋
回台に対する下腕の回動、下腕に対する上腕の回動、上
腕に対する手首部の回動及び手首部に対するハンド部の
回動によってハンド部を任意の位置に位置決めし、ハン
ド部によって所定場所での作業を実施する。手首部の回
動駆動及びハンド部の回動駆動は、上腕の基端部側に設
けられた手首部モータ及びハンド部モータの駆動によっ
て行う。According to the first aspect of the invention, the swivel base is rotated with respect to the base, the lower arm is rotated with respect to the swivel base, the upper arm is rotated with respect to the lower arm, the wrist is rotated with respect to the upper arm, and the hand is rotated with respect to the wrist. The hand unit is positioned at an arbitrary position by using, and work is performed at a predetermined place by the hand unit. The rotational drive of the wrist and the rotational drive of the hand are performed by driving a wrist motor and a hand motor provided on the base end side of the upper arm.
【0013】第2発明では、基台に対する旋回台の回
動、旋回台に対する下腕の回動、下腕に対する上腕の回
動、上腕に対する手首部の回動及び手首部に対するハン
ド部の回動によってハンド部を任意の位置に位置決め
し、ハンド部によって所定場所での作業を実施する。下
腕、上腕、支持リンク及び下腕リンクによって4節の平
行リンクが構成されて下腕と下腕リンクとが平行に保た
れると共に、平行リンク、上リンク、モータハウジング
及び上腕によってもう一つの4節の平行リンクが構成さ
れて平行リンクとモータハウジングとが平行に保たれ
る。これにより、下腕及び上腕に姿勢に係わらずハンド
部が下向きの姿勢に維持される。手首部の回動駆動及び
ハンド部の回動駆動は、上腕の基端部側に設けられた手
首部モータ及びハンド部モータの駆動により上腕の内部
に設けられた駆動力伝達手段を介して行われる。In the second aspect of the invention, the swivel base is rotated with respect to the base, the lower arm is rotated with respect to the swivel base, the upper arm is rotated with respect to the lower arm, the wrist portion is rotated with respect to the upper arm, and the hand portion is rotated with respect to the wrist portion. The hand unit is positioned at an arbitrary position by using, and work is performed at a predetermined place by the hand unit. The lower arm, the upper arm, the support link, and the lower arm link form a parallel link of four sections to keep the lower arm and the lower arm parallel, and the parallel link, the upper link, the motor housing, and the upper arm provide another The four-section parallel link is configured to keep the parallel link and the motor housing parallel to each other. Accordingly, the lower arm and the upper arm maintain the hand portion in a downward posture regardless of the posture. The rotational drive of the wrist and the rotational drive of the hand are performed through the driving force transmission means provided inside the upper arm by the drive of the wrist motor and the hand motor provided on the proximal end side of the upper arm. Be seen.
【0014】[0014]
【実施例】以下本発明の産業用マニプレータを、マスタ
スレーブ形マニプレータにおけるスレーブアームに適用
した例に基づいて説明する。このスレーブアームは、図
8に示した従来のものと同様に、相似形に形成された図
示しないマスタアームを作業者が操作することによって
マスタアームと相似形となるように制御されるものであ
る。図1には本発明の一実施例に係るスレーブアームの
側面、図2には下腕が反時計回り方向に回動した状態の
側面、図3には下腕が時計回り方向に回動した状態の側
面、図4には上腕の基端部の詳細状態、図5には図4中
のV-V 線矢視状態、図6には手首部の詳細状態、図7に
は図6中のVII-VII 線矢視状態を示してある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An industrial manipulator according to the present invention will be described below based on an example applied to a slave arm in a master-slave type manipulator. Similar to the conventional one shown in FIG. 8, this slave arm is controlled so as to be similar to the master arm by an operator operating a master arm (not shown) formed in a similar shape. . 1 is a side view of a slave arm according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view of a state in which a lower arm is rotated counterclockwise, and FIG. 3 is a side view in which a lower arm is rotated clockwise. 4 is a side view of the state, FIG. 4 is a detailed state of the base end portion of the upper arm, FIG. 5 is a state as viewed from the line VV in FIG. 4, FIG. 6 is a detailed state of the wrist portion, and FIG. 7 is VII in FIG. -VII The line VII line is shown.
【0015】図1乃至図3に示すように、床面21には
基台22が固定され、基台22には旋回台23が鉛直軸
回り(P1軸回り) で回動自在に支持されている。旋回台
23には下腕24の下端が水平軸回り(P2軸回り) で回
動自在に支持され、下腕24の上端は上腕25の基端部
に設けられた第1ブラケット26にP2軸と平行な水平軸
回り(P3軸回り) で回動自在に支持されている。上腕2
5の先端部には手首部27がP3軸と平行な水平軸回り
(P4軸回り) で回動自在に支持され、手首部27にはハ
ンド部28がP4軸に直交する軸回り(P5軸回り) で回動
自在に支持されている。基台22に対して旋回台23を
回動する1軸モータは基台22内に収納され(図示省
略)、旋回台23に対して下腕24を回動させる2軸モ
ータ29及び下腕24に対して上腕25を回動させる3
軸モータ30は旋回台23に設けられている。As shown in FIGS. 1 to 3, a base 22 is fixed to a floor surface 21, and a swivel base 23 is supported on the base 22 so as to be rotatable about a vertical axis (around P 1 axis). ing. A lower end of a lower arm 24 is rotatably supported on a swivel base 23 about a horizontal axis (around P 2 axis), and an upper end of the lower arm 24 is attached to a first bracket 26 provided at a base end portion of the upper arm 25. is rotatably supported in two axes parallel to the horizontal axis (P 3 axes). Upper arm 2
A wrist portion 27 is rotatably supported around the horizontal axis parallel to the P 3 axis (around the P 4 axis) at the tip of 5, and a hand portion 28 is attached to the wrist portion 27 about an axis orthogonal to the P 4 axis. and it is rotatably supported by the (P 5 axis). A 1-axis motor that rotates the swivel base 23 with respect to the base 22 is housed in the base 22 (not shown), and a 2-axis motor 29 that rotates the lower arm 24 with respect to the swivel 23 and the lower arm 24. Rotate upper arm 25 against 3
The shaft motor 30 is provided on the swivel base 23.
【0016】旋回台23には支持リンク31の一端が下
腕24の下端と同一中心軸回り(P2軸回り) で回動自在
に支持され、支持リンク31の他端には下腕リンク32
の下端(一端)が回動自在(Q1軸回り)に支持されてい
る。図4に示すように、上腕25の基端部の第1ブラケ
ット26を挟んで手首部27の反対側には第2ブラケッ
ト33が設けられ、第2ブラケット33には下腕リンク
32の上端(他端)が回動自在(Q2軸回り)に支持され
ている。一方、上腕25の基端部にはモータハウジング
34がP3軸と平行な水平軸回り(Q3軸回り)で回動自在
に支持され、モータハウジング34には固定アーム35
が取り付けられている。モータハウジング34には、上
腕25に対して手首部27を回動させる4軸モータ36
が設けられていると共に、手首部27に対してハンド部
28を回動させる5軸モータ37が設けられている。One end of a support link 31 is rotatably supported on the swivel base 23 about the same central axis as the lower end of the lower arm 24 (around the P 2 axis), and the other end of the support link 31 has a lower arm link 32.
The lower end (one end) of is rotatably supported (around the Q 1 axis). As shown in FIG. 4, a second bracket 33 is provided at the base end of the upper arm 25 on the opposite side of the wrist 27 with the first bracket 26 interposed therebetween, and the second bracket 33 has an upper end of the lower arm link 32 ( The other end) is rotatably supported (around the Q 2 axis). On the other hand, a motor housing 34 is rotatably supported at the base end portion of the upper arm 25 about a horizontal axis parallel to the P 3 axis (around the Q 3 axis), and a fixed arm 35 is attached to the motor housing 34.
Is attached. The motor housing 34 includes a four-axis motor 36 for rotating the wrist portion 27 with respect to the upper arm 25.
And a 5-axis motor 37 for rotating the hand portion 28 with respect to the wrist portion 27.
【0017】また、旋回台23には第3ブラケット38
が固定され、第3ブラケット38には下リンク39の下
端(一端)がQ1軸と平行な軸回り(Q4軸回り)で回動自
在に支持されている。モータハウジング34の固定アー
ム35には上リンク40の上端(一端)がQ4軸と平行な
軸回り(Q5軸回り)で回動自在に支持され、下リンク3
9の上端(他端)と上リンク40の下端(他端)がQ5軸
と平行な軸回り(Q6軸回り)で互いに回動自在に支持さ
れている。更に、平行リンク41の一端が第1ブラケッ
ト26の下腕24の支持部(P3軸) に同軸状態で回動自
在に支持され、平行リンク41の他端が下リンク39の
上端と上リンク40の下端の支持部(Q6軸)に同軸状態
に支持されている。尚、図中の符号で42はカウンタウ
エイト、43はバランス用のシリンダである。A third bracket 38 is mounted on the swivel base 23.
The lower end (one end) of the lower link 39 is rotatably supported on the third bracket 38 about an axis parallel to the Q 1 axis (around the Q 4 axis). The upper end (one end) of the upper link 40 is rotatably supported on the fixed arm 35 of the motor housing 34 about an axis parallel to the Q 4 axis (around the Q 5 axis), and the lower link 3
The upper end (the other end) of 9 and the lower end (the other end) of the upper link 40 are rotatably supported around an axis parallel to the Q 5 axis (around the Q 6 axis). Further, one end of the parallel link 41 is rotatably supported by the support portion (P 3 axis) of the lower arm 24 of the first bracket 26, and the other end of the parallel link 41 is connected to the upper end of the lower link 39 and the upper link. It is coaxially supported by a support portion (Q 6 axis) at the lower end of 40. In the figure, reference numeral 42 is a counterweight, and 43 is a balancing cylinder.
【0018】図5に基づいてモータハウジング34の取
付き部について説明する。図に示すように、第1ブラケ
ット26には軸受44を介して下腕24の上端が回動自
在に支持され、下腕24には中心ピン45(P3軸) 及び
軸受46を介して平行リンク41が回動自在に支持され
ている。一方、上腕25には軸受47を介してモータハ
ウジング34が回動自在(Q3軸)に支持され、上腕25
を挟んでモータハウジング34には4軸モータ36及び
5軸モータ37が減速機48,49と共に設けられてい
る。また、4軸モータ36及び5軸モータ37には図示
しない位置検出器を備えている。上腕25内に位置する
モータハウジング34には軸受50を介して4軸スプロ
ケット51が回転自在に支持されており、4軸スプロケ
ット51にはモータハウジング34内に位置する入力歯
車52が設けられている。また、上腕25内に位置する
モータハウジング34には軸受53を介して5軸スプロ
ケット54が回転自在に支持されており、5軸スプロケ
ット54にはモータハウジング34内に位置する入力歯
車55が設けられている。4軸モータ36の出力歯車5
6が入力歯車52に噛み合うと共に5軸モータ37の出
力歯車57が入力歯車55に噛み合っており、4軸モー
タ36及び5軸モータ37の駆動により4軸スプロケッ
ト51及び5軸スプロケット54が駆動されるようにな
っている。4軸スプロケット51には4軸チェーン58
が巻き掛けられており、5軸スプロケット54には5軸
チェーン59が巻き掛けられている。The mounting portion of the motor housing 34 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the upper end of the lower arm 24 is rotatably supported by the first bracket 26 via a bearing 44, and is parallel to the lower arm 24 via a center pin 45 (P 3 axis) and a bearing 46. The link 41 is rotatably supported. On the other hand, a motor housing 34 is rotatably (Q 3 axis) supported by the upper arm 25 via a bearing 47,
A 4-axis motor 36 and a 5-axis motor 37 are provided in the motor housing 34 with the speed reducers 48 and 49 interposed therebetween. Further, the 4-axis motor 36 and the 5-axis motor 37 are provided with position detectors not shown. A 4-axis sprocket 51 is rotatably supported by a motor housing 34 located in the upper arm 25 via a bearing 50, and an input gear 52 located in the motor housing 34 is provided on the 4-axis sprocket 51. . A 5-axis sprocket 54 is rotatably supported by a motor housing 34 located in the upper arm 25 via a bearing 53. The 5-axis sprocket 54 is provided with an input gear 55 located in the motor housing 34. ing. Output gear 5 of 4-axis motor 36
6 meshes with the input gear 52, the output gear 57 of the 5-axis motor 37 meshes with the input gear 55, and the 4-axis sprocket 51 and the 5-axis sprocket 54 are driven by driving the 4-axis motor 36 and the 5-axis motor 37. It is like this. The 4-axis sprocket 51 has a 4-axis chain 58.
And a 5-axis chain 59 is wound around the 5-axis sprocket 54.
【0019】図6、図7に基づいて駆動力伝達手段及び
手首部27、ハンド部28の支持状況を説明する。図に
示すように、上腕25の先端部には軸受60を介して手
首部27が回動自在(P4軸) に支持され、手首部27の
回動中心部には4軸駆動スプロケット61が固定されて
いる。また、上腕25の先端部には軸受62を介してP4
軸と同軸状に5軸駆動スプロケット63が回転自在に支
持され、5軸駆動スプロケット63には伝達歯車64が
設けられている。手首部27には軸受65を介してハン
ド部28が回動自在(P5軸) に支持され、ハンド部28
には入力傘歯車66が固定されている。入力傘歯車66
には傘歯車67、第2伝達歯車68及び中間歯車69を
介して伝達歯車64が噛み合い、5軸駆動スプロケット
63の駆動力がハンド部28に伝えられる。The supporting condition of the driving force transmitting means and the wrist portion 27 and the hand portion 28 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. As shown in the figure, a wrist portion 27 is rotatably supported (P 4 axis) via a bearing 60 on the tip portion of the upper arm 25, and a 4 axis drive sprocket 61 is provided at the center of rotation of the wrist portion 27. It is fixed. In addition, at the tip of the upper arm 25, the P 4
A 5-axis drive sprocket 63 is rotatably supported coaxially with the shaft, and a transmission gear 64 is provided on the 5-axis drive sprocket 63. A hand portion 28 is rotatably (P 5 axis) supported on the wrist portion 27 via a bearing 65.
An input bevel gear 66 is fixed to. Input bevel gear 66
The transmission gear 64 meshes with the bevel gear 67, the second transmission gear 68, and the intermediate gear 69, and the driving force of the 5-axis drive sprocket 63 is transmitted to the hand portion 28.
【0020】図4に示すように、上腕25内には案内ス
プロケット70,71が支持されている。4軸スプロケ
ット51、案内スプロケット70及び4軸駆動スプロケ
ット61にわたって4軸チェーン58が巻き掛けられ、
4軸モータ36の駆動によって手首部27が回動される
ようになっている。また、5軸スプロケット54、案内
スプロケット71及び5軸スプロケット54にわたって
5軸チェーン59が巻き掛けられ、5軸モータ37の駆
動によってハンド部28が回動されるようになってい
る。つまり、手首部27及びハンド部28に駆動力を伝
える駆動力伝達手段は上腕25の内部に備えられてい
る。尚、駆動力伝達手段として、4軸チェーン58及び
5軸チェーン59を上腕25内に巻き掛けるようにした
が、これに限定されず、例えば、上腕25内に平行リン
クを設ける等、他の機構を用いることも可能である。As shown in FIG. 4, guide sprockets 70 and 71 are supported in the upper arm 25. The 4-axis chain 58 is wound around the 4-axis sprocket 51, the guide sprocket 70, and the 4-axis drive sprocket 61,
The wrist 27 is rotated by driving the four-axis motor 36. A 5-axis chain 59 is wound around the 5-axis sprocket 54, the guide sprocket 71, and the 5-axis sprocket 54, and the hand unit 28 is rotated by driving the 5-axis motor 37. That is, the driving force transmitting means for transmitting the driving force to the wrist portion 27 and the hand portion 28 is provided inside the upper arm 25. Although the four-axis chain 58 and the five-axis chain 59 are wound around the upper arm 25 as the driving force transmitting means, the present invention is not limited to this, and other mechanisms such as a parallel link provided in the upper arm 25, for example. It is also possible to use.
【0021】上記構成のスレーブアームは、下腕24、
上腕25、支持リンク31及び下腕リンク32(P2軸、
P3軸、Q1軸、Q2軸)によって4節の平行リンクが構成さ
れ、上腕25の第1ブラケット26、モータハウジング
34の固定アーム35、上リンク40及び平行リンク4
1(P3軸、Q3軸、Q5軸、Q6軸)によって4節の平行リン
クが構成されている。つまり、下腕24及び上腕25の
状況に係わらずモータハウジング34と平行リンク41
が常に一定角度で平行に保たれ、手首部27の角度が一
定角度に保たれる(図1乃至図3参照)。即ち、ハンド
部28は常に下向きに保持されている。The slave arm having the above-mentioned structure includes the lower arm 24,
Upper arm 25, support link 31, and lower arm link 32 (P 2 axis,
(P 3 axis, Q 1 axis, Q 2 axis) constitutes a parallel link having four sections, and includes a first bracket 26 of the upper arm 25, a fixed arm 35 of the motor housing 34, an upper link 40, and a parallel link 4.
1 (P 3 axis, Q 3 axis, Q 5 axis, Q 6 axis) constitutes a four-section parallel link. That is, regardless of the conditions of the lower arm 24 and the upper arm 25, the motor housing 34 and the parallel link 41 are
Are always kept parallel to each other at a constant angle, and the angle of the wrist 27 is kept constant (see FIGS. 1 to 3). That is, the hand portion 28 is always held downward.
【0022】上記構成のスレーブアームは、図示しない
マスタアームを作業者が操作することによってマスタア
ームと相似形となるように制御される。即ち、マスタア
ームの操作状況に応じて各軸の回動量が検出され、検出
された回動量に基づいて1軸モータ、2軸モータ29、
3軸モータ30、4軸モータ36及び5軸モータ37が
駆動される。これによって、旋回台23、下腕24、上
腕25、手首部27及びハンド部28が回動してマスタ
アームと相似形となる状態に動作される。この時、下腕
24、上腕25、支持リンク31及び下腕リンク32に
よって4節の平行リンクが構成されて下腕24と下腕リ
ンク32とが平行に保たれると共に、平行リンク41、
上リンク40、モータハウジング34の固定アーム35
及び上腕25の第1ブラケット26によってもう一つの
4節の平行リンクが構成されて平行リンク41とモータ
ハウジング34とが平行に保たれる。従って、下腕24
及び上腕25の姿勢に係わらずハンド部28が下向きの
姿勢に維持される。これにより、下向き作業が大半を占
めるスレーブアーム(産業用マニプレータ)のハンド部
28が下向き姿勢に維持されるので、各種の作業を操作
性良く行うことができる。The slave arm having the above structure is controlled by an operator operating a master arm (not shown) so as to have a similar shape to the master arm. That is, the rotation amount of each axis is detected according to the operation state of the master arm, and the 1-axis motor, 2-axis motor 29, etc. are detected based on the detected rotation amount.
The 3-axis motor 30, 4-axis motor 36, and 5-axis motor 37 are driven. As a result, the swivel base 23, the lower arm 24, the upper arm 25, the wrist portion 27, and the hand portion 28 are rotated to operate in a state similar to the master arm. At this time, the lower arm 24, the upper arm 25, the support link 31, and the lower arm link 32 configure a parallel link of four joints to keep the lower arm 24 and the lower arm link 32 parallel, and
Upper link 40, fixed arm 35 of motor housing 34
Further, the first bracket 26 of the upper arm 25 constitutes another parallel link having four sections, and the parallel link 41 and the motor housing 34 are kept in parallel. Therefore, the lower arm 24
Also, the hand unit 28 is maintained in a downward posture regardless of the posture of the upper arm 25. As a result, since the hand portion 28 of the slave arm (manipulator for industrial use), which is dominated by the downward work, is maintained in the downward posture, various operations can be performed with good operability.
【0023】また上記構成のスレーブアームでは、手首
部27の回動駆動及びハンド部28の回動駆動は、上腕
25の基端部側にモータハウジング34を介して設けら
れた4軸モータ17及び5軸モータ18の駆動により上
腕25の内部に設けられた駆動力伝達手段を介して行わ
れるので、上腕25の先端部における手首部27の部位
に駆動源が存在することがない。このため、上腕25の
荷重バランスが良くなり3軸モータ30の負荷の軽減が
図れる。また、手首部27の視野を妨げる部材が存在し
ないので、マスタアームを作業者が操作する際にハンド
部28の作業状況の認識が容易となる。また、熱に弱い
モータ等の部品が上腕25の基端部に配置されているの
で、炉前作業等の耐熱作業にハンド部28を用いること
が可能となり、適用可能な作業種類が増加する。In the slave arm having the above structure, the wrist 27 and the hand 28 are rotationally driven by the four-axis motor 17 provided on the base end side of the upper arm 25 via the motor housing 34. Since the 5-axis motor 18 is driven by the driving force transmission means provided inside the upper arm 25, the driving source does not exist at the site of the wrist portion 27 at the tip of the upper arm 25. Therefore, the load balance of the upper arm 25 is improved, and the load on the triaxial motor 30 can be reduced. Further, since there is no member that obstructs the field of view of the wrist portion 27, it becomes easy for the operator to recognize the working status of the hand portion 28 when operating the master arm. In addition, since components such as a motor weak against heat are arranged at the base end of the upper arm 25, it is possible to use the hand portion 28 for heat-resistant work such as furnace pre-work, which increases the types of applicable work.
【0024】上述した実施例では、産業用マニプレータ
として、マスタアームの動きに追従して動作するマスタ
スレーブ形マニプレータにおけるスレーブアームを例に
挙げて説明したが、産業用マニプレータとしてはスレー
ブアームに限定されるものではない。In the above-described embodiments, the industrial manipulator has been described by taking the slave arm of the master-slave type manipulator that follows the movement of the master arm as an example. However, the industrial manipulator is not limited to the slave arm. Not something.
【0025】[0025]
【発明の効果】第1発明の産業用マニプレータは、下腕
の上端に上腕の基端部が回動自在に支持され、上腕の先
端部に手首部が回動自在に支持されると共に手首部にハ
ンド部が回動自在に支持された産業用マニプレータにお
いて、手首部の駆動を行う手首部モータ及びハンド部の
駆動を行うハンド部モータを上腕の基端部側に設けたの
で、上腕の先端部に駆動源が集中することがない。この
結果、上腕の荷重バランスが良くなり3軸負荷の軽減が
図れる。また、手首部の視野を妨げる部材が存在しない
ので、操作時にハンド部を見るための障害物が無くなっ
てハンド部の作業状況の認識が容易となり、操作性が格
段に向上する。また、熱に弱いモータ等の部品が上腕の
基端部に配置されているので、炉前作業等の耐熱作業に
ハンド部を用いることが可能となり、熱的悪環境下への
適用範囲が格段に向上して適用可能な作業種類が増加
し、省力化と作業環境改善が図れる。In the industrial manipulator of the first aspect of the invention, the base end of the upper arm is rotatably supported on the upper end of the lower arm, and the wrist is rotatably supported on the tip of the upper arm and the wrist is also supported. In the industrial manipulator in which the hand portion is rotatably supported, the wrist motor for driving the wrist portion and the hand portion motor for driving the hand portion are provided on the proximal end side of the upper arm. The drive source does not concentrate on the part. As a result, the load balance of the upper arm is improved and the triaxial load can be reduced. Further, since there is no member that obstructs the field of view of the wrist portion, there is no obstacle for looking at the hand portion during operation, the work situation of the hand portion can be easily recognized, and the operability is significantly improved. In addition, since parts such as motors, which are weak against heat, are placed at the base end of the upper arm, it is possible to use the hand part for heat-resistant work such as furnace front work, and the range of application in a badly thermal environment is remarkably high. The number of applicable work types will increase, and labor saving and work environment improvement can be achieved.
【0026】また、第2発明の産業用マニプレータは、
下腕の上端に上腕の基端部が回動自在に支持され、上腕
の先端部に手首部が回動自在に支持されると共に手首部
にハンド部が回動自在に支持された産業用マニプレータ
において、4節平行リンクによってモータハウジングの
角度を所定角度に維持し、手首部の駆動を行う手首部モ
ータ及びハンド部の駆動を行うハンド部モータをモータ
ハウジングを介して上腕の基端部側に設けたので、ハン
ド部が常に下向きに保持されて上腕の先端部に駆動源が
集中することがない。この結果、ハンド部を常に下向き
に保持した状態で動作させることが可能となり、操作性
を向上させることが可能になる。また、上腕の荷重バラ
ンスが良くなり3軸負荷の軽減が図れる。また、手首部
の視野を妨げる部材が存在しないので、操作時にハンド
部を見るための障害物が無くなってハンド部の作業状況
の認識が容易となり、操作性が格段に向上する。また、
熱に弱いモータ等の部品が上腕の基端部に配置されてい
るので、炉前作業等の耐熱作業にハンド部を用いること
が可能となり、熱的悪環境下への適用範囲が格段に向上
して適用可能な作業種類が増加し、省力化と作業環境改
善が図れる。The industrial manipulator of the second invention is
An industrial manipulator in which a base end portion of an upper arm is rotatably supported on an upper end of a lower arm, a wrist portion is rotatably supported on a tip portion of the upper arm, and a hand portion is rotatably supported on a wrist portion. In the above, the angle of the motor housing is maintained at a predetermined angle by the four-section parallel link, and the wrist motor that drives the wrist and the hand motor that drives the hand are connected to the base end side of the upper arm via the motor housing. Since it is provided, the hand portion is always held downward, and the drive source does not concentrate on the tip portion of the upper arm. As a result, it is possible to operate the hand portion while always holding it downward, and it is possible to improve operability. Also, the load balance of the upper arm is improved, and the triaxial load can be reduced. Further, since there is no member that obstructs the field of view of the wrist portion, there is no obstacle for looking at the hand portion during operation, the work situation of the hand portion is easily recognized, and the operability is significantly improved. Also,
Since parts such as motors that are weak against heat are placed at the base end of the upper arm, it is possible to use the hand part for heat-resistant work such as furnace pre-work, and the range of application in adverse thermal environments is dramatically improved. As a result, the types of work that can be applied are increased, which saves labor and improves the work environment.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の一実施例に係るスレーブアームの側面
図。FIG. 1 is a side view of a slave arm according to an embodiment of the present invention.
【図2】下腕が反時計回り方向に回動した状態の側面
図。FIG. 2 is a side view showing a state in which the lower arm is rotated counterclockwise.
【図3】下腕が時計回り方向に回動した状態の側面図。FIG. 3 is a side view showing a state in which the lower arm is rotated clockwise.
【図4】上腕の基端部の詳細図。FIG. 4 is a detailed view of a base end portion of an upper arm.
【図5】図4中のV-V 線矢視図。5 is a view taken along the line V-V in FIG.
【図6】手首部の詳細図。FIG. 6 is a detailed view of a wrist portion.
【図7】図6中のVII-VII 線矢視図。FIG. 7 is a view taken along the line VII-VII in FIG.
【図8】従来のスレーブアームの側面図。FIG. 8 is a side view of a conventional slave arm.
21 床面 22 基台 23 旋回台 24 下腕 25 上腕 26 第1ブラケット 27 手首部 28 ハンド部 29 2軸モータ 30 3軸モータ 31 支持リンク 32 下腕リンク 33 第2ブラケット 34 モータハウジング 35 固定アーム 36 4軸モータ 37 5軸モータ 38 第3ブラケット 39 下リンク 40 上リンク 41 平行リンク 42 カウンタウエイト 51 4軸スプロケット 54 5軸スプロケット 58 4軸チェーン 59 5軸チェーン 61 4軸駆動スプロケット 63 5軸駆動スプロケット 70,71 案内スプロケット 21 floor surface 22 base 23 swivel 24 lower arm 25 upper arm 26 first bracket 27 wrist 28 hand part 29 2-axis motor 30 3-axis motor 31 support link 32 lower arm link 33 second bracket 34 motor housing 35 fixed arm 36 4-axis motor 37 5-axis motor 38 Third bracket 39 Lower link 40 Upper link 41 Parallel link 42 Counterweight 51 4-axis sprocket 54 5-axis sprocket 58 4-axis chain 59 5-axis chain 61 4-axis drive sprocket 63 5-axis drive sprocket 70 , 71 Guide sprocket
フロントページの続き (72)発明者 川渕 義臣 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内Front page continued (72) Inventor Yoshiomi Kawabuchi 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Nissan Motor Co., Ltd.
Claims (3)
支持し、該旋回台に下腕の基端部を水平軸回りで回動自
在に支持し、上腕の基端部を前記下腕の回動中心と平行
な中心軸回りで該下腕の先端に回動自在に支持し、手首
部を前記上腕の回動中心と平行な中心軸回りで該上腕の
先端に回動自在に支持し、ハンド部を前記手首部の回動
中心と交差する中心軸回りで該手首部に回動自在に支持
した産業用マニプレータにおいて、前記手首部の回動駆
動を行う手首部モータを前記上腕の基端部側に設けると
共に、前記ハンド部の回動駆動を行うハンド部モータを
前記上腕の基端部側に設けたことを特徴とする産業用マ
ニプレータ。1. A swivel is rotatably supported on a base about a vertical axis, and a lower arm's base end is rotatably supported on a swivel about a horizontal axis. A rotatably supported at the tip of the lower arm about a center axis parallel to the center of rotation of the lower arm, and a wrist portion rotated to the tip of the upper arm about a center axis parallel to the center of rotation of the upper arm. In an industrial manipulator, which is rotatably supported, and rotatably supports the hand part on the wrist about a central axis intersecting the center of rotation of the wrist, a wrist motor for rotatably driving the wrist part is provided. An industrial manipulator, wherein a hand portion motor for driving the rotation of the hand portion is provided on the base end portion side of the upper arm and on the base end portion side of the upper arm.
支持し、該旋回台に下腕の基端部を水平軸回りで回動自
在に支持し、上腕の基端部を前記下腕の回動中心と平行
な中心軸回りで該下腕の先端に回動自在に支持し、手首
部を前記上腕の回動中心と平行な中心軸回りで該上腕の
先端に回動自在に支持し、ハンド部を前記手首部の回動
中心と交差する中心軸回りで該手首部に回動自在に支持
した産業用マニプレータにおいて、前記旋回台に支持リ
ンクの一端を回動自在に支持すると共に該支持リンクの
他端に下腕リンクの一端を回動自在に支持し、前記下腕
との支持点を挟んで前記手首部の反対側における前記上
腕に下腕リンクの他端を回動自在に支持し、前記手首部
の回動駆動を行う手首部モータと前記ハンド部の回動駆
動を行うハンド部モータとを有するモータハウジングを
前記上腕の基端部側に回動自在に支持し、前記旋回台に
下リンクの一端を回動自在に支持し、前記モータハウジ
ングに上リンクの一端を回動自在に支持すると共に前記
下リンクと該上リンクの他端同士を互いに回動自在に支
持し、更に、平行リンクの一端を前記下腕と前記上腕と
の回動支持部に同軸状態で回動自在に支持すると共に該
平行リンクの他端を前記下リンクと前記上リンクの他端
同士の回動支持部に同軸状態で回動自在に支持すること
で前記ハンド部を常時下向きに維持させ、前記手首モー
タの駆動力を前記手首部に伝える駆動力伝達手段と前記
ハンド部モータの駆動力を前記ハンド部に伝える駆動力
伝達手段とを前記上腕の内部に備えたことを特徴とする
産業用マニプレータ。2. A swivel is supported on a base so as to be rotatable about a vertical axis, a base end portion of a lower arm is supported on the swivel so as to be rotatable about a horizontal axis, and a base end portion of an upper arm is supported. A rotatably supported at the tip of the lower arm about a center axis parallel to the center of rotation of the lower arm, and a wrist portion rotated to the tip of the upper arm about a center axis parallel to the center of rotation of the upper arm. In an industrial manipulator, which is freely supported and whose hand is rotatably supported on the wrist about a central axis intersecting the center of rotation of the wrist, one end of a support link is rotatably supported on the swivel base. The other end of the lower arm link is rotatably supported on the other end of the support link, and the other end of the lower arm link is attached to the upper arm on the opposite side of the wrist with the support point with the lower arm interposed therebetween. A wrist motor that rotatably supports and drives the wrist, and a hand unit that drives the hand. And a motor housing having a motor are rotatably supported on the base end side of the upper arm, one end of the lower link is rotatably supported on the swivel base, and one end of the upper link is rotated on the motor housing. The lower link and the upper link are rotatably supported at the other end, and one end of the parallel link is coaxially rotated by the rotational support part of the lower arm and the upper arm. While freely supporting the other end of the parallel link and rotatably supporting the other end of the lower link and the other end of the upper link coaxially with each other, the hand unit is always kept downward. Industrial use, characterized in that a driving force transmitting means for transmitting the driving force of the wrist motor to the wrist portion and a driving force transmitting means for transmitting the driving force of the hand portion motor to the hand portion are provided inside the upper arm. Manipulator.
ムの動きに追従して動作するマスタスレーブ形マニプレ
ータにおけるスレーブアームであることを特徴とする請
求項1もしくは請求項2に記載の産業用マニプレータ。3. The industrial manipulator according to claim 1 or 2, wherein the industrial manipulator is a slave arm in a master-slave type manipulator that operates following the movement of the master arm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7139107A JP2710585B2 (en) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | Industrial manipulator |
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JP7139107A JP2710585B2 (en) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | Industrial manipulator |
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JP2710585B2 JP2710585B2 (en) | 1998-02-10 |
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JP7139107A Expired - Lifetime JP2710585B2 (en) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | Industrial manipulator |
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