JPS60167796A

JPS60167796A - 関接

Info

Publication number: JPS60167796A
Application number: JP1807684A
Authority: JP
Inventors: 英明丸木
Original assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Priority date: 1984-02-03
Filing date: 1984-02-03
Publication date: 1985-08-31

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】〔発明の技術分野〕本発明はロボットのマニピュレータや足等に用いられる
間接に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、工業用ならびに原子力等のプラント用のロボッ
トは環境条件やスペース条件の厳しい所で使用されてい
る。

この種のロボットのマニピュレータ等に用いられる関節
は、大別すると第１図から第３図に示すものがある。

第１図のものは、第１筒体ａの接続部ａ、と第２筒体す
の接続部ｂ１　とをエルボタイプの間接体Ｃおよび接続
管ｅ１　、　ｅ２を介して連接し、第１筒体ａを接続管
０１　回りに回転させたり、第２筒体ｂ’６接続管ｃ２
　回りに回転させるように形成されている。

ところが、この間接体Ｃは第１筒体ａと第２筒体すとに
対し、それぞれ折曲して接続されているので、作動時の
占有空間が大きい。また−関節一白由度しか得られない
ため、三次元の動作を行なうには２つの筒体ａ、ｂの軸
線を偏らせなげればならない。また、外面形状が複雑で
あるので洗浄が困難である。

第２図は、第１筒体ａと第２筒体すとを相互の軸線を交
叉させて連接した間接を示して〜する。すなわち、第１
筒体ａの接続部ａ１　と第２筒体すの接続部す、とを自
在接手タイプの間接体ｄにより連接したものであり、一
方の第１筒体ａを接続管６７回りに回転自在とし、他方
の第２筒体すを枢軸０回りに回転−自在とすることによ
り、第１筒体ａと第２筒体すとの三次元における相対動
作可能としている。

しかしながら、原子カプラント等の作業環境の厳しい所
においては、内部保護のため枢軸ｅの露出部分を可撓性
カッ々−によって覆う必要があり、この可撓性カッ々−
は耐圧性、洗浄性が悪（、また、障害物により間接の内
４１５ともども損傷されてしまうおそれがある。

第３図は、連接すべき部材Ａ、Ｂをユニバーサルジヨイ
ント式に連接した間接を示している。すなわち、部材Ａ
を中心点０全通る軸ｈ−ｈ回りに回動自在とし、部材Ｂ
を中心点ｏを通り軸ｈ−ｈと直交する軸ｇ−ｇ回りに回
動自在に形成されている。更に説明すると、中心点Ｏを
中心として相互に直交しているとともに一体的に形成さ
れた半円状のセクタ歯車２ａ、２ｂに対して、部材Ａを
軸ｈ−ｈ回りに部材Ｂを軸ｇ−ｇ回りに枢着し、各部材
Ａ、Ｂに固着したモータｌａ、ｌｂおよび駆動歯車群３
ａ、３ｂを介して各セクタ歯車２ａ、２ｂに噛合してい
る駆動歯車４ａ、４ｂを回転させ、各部材Ａ、Ｂを軸ｈ
−ｈ、ｇ−ｇ回りに回動させている。

このような間接は三次元運動を可能とするけれども、第
２図の間接よりも更に長い可撓性カバーを必要とし、耐
圧性、洗浄性が悪く、障害物に対して弱いという不都合
がある。

〔発明の目的〕

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、三次
元運動が可能であるとともに内部を密閉保護することが
でき、耐圧性、防水性、洗浄性、耐放射線性等の厳しい
環境条件に優れており、狭い作業空間におけるロボット
等に適している間接を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明の間接に係る第１の発明は、相互に連接される二
部材の一方の部材に先方に開いているとともに外周面を
球面状とされたドーム部を設け、このＰ−二部の内側に
環状の連結材を設け、前記ドーム部の回転軸線に直交す
るとともに前記球面状外周面の中心点を通る枢軸線上に
おいて前記ドーム部と連結材とを枢着し、前記枢軸線お
よび回転軸線にそれぞれ直交する他の枢軸線上において
前記二部材の他方の部材と前記連結材とを枢着し、前記
ドーム部の外側を前記球面状外周面と摺接自在にして覆
う球面状内周面を備えた間接リングを前記他方の部材に
設けて形成したことを特徴とする。

本発明の第２の発明は、前記第１の発明に、更に、連接
される二部材のそれぞれを各枢軸線画りに回転駆動する
駆動機構を設けて形成したことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第４図から第１２図について説
明する。

本実施例は第１の発明と第２の発明とを共に適用した例
を示す。

本実施例は、第４図に示すように、間接５によつて連接
すべき２つの部材６ａ、６ｂを、三次元運動自在にしか
も内部を保護して連接したものであり、詳細は第５図か
ら第９図に示されている。

本実施例においては双方の部材６ａ、６ｂとも円筒状に
形成されており、第５図に示すように、双方の中心軸線
ヲ交又するよ５　ＶＣＬ、て連接されている。

一方の部材６ａの先端には、第４図、第５図、第７図、
第８図に示すように、先方に開いたドーム部７が設けら
れている。このＰ−広部７はその外周面７ａおよび内周
面７ｂが共に球面状に形成されている。このドーム部７
の内側には、その内周面７ｂに丁度摺接する大きさの環
状の連結材８が設けられている。そして、ｒ−広部７と
連結材８とば、Ｐ−広部７の回転軸線ｉと直交するとと
もにその球面状外周面７ａの中心点０．を通る枢軸線ｊ
−ｊをもって枢着されている。本実施例では、ｊ−ｊ軸
歯車９の軸９ａ、９ａを、環状の連結材８の孔８１１，
８ａ　（第９図）を回転自在にして貫通させるとともに
、ｒ−広部７のｊ−ｊ軸線上に配設した孔７ｃ、７ｃ　
（第８図）に嵌太し固着して形成している。

一方、他方の部材６ｂと環状の連結材８とは前記枢軸線
ｊ−ｊおよび回転軸線ｌに共に直交する枢軸線に−に’
ｅもって枢着されている０本実施例では、環状の連結材
８の孔８ａ、８ａと直交する位置に半径方向に向けて設
けた孔８ｂ、８ｂ　（第９図）へ嵌入固着させて内側に
突出する軸１１　、１１を設け、この軸１１　、１１を
他方の部材６ｂの先端から連結材８の内側位置になるよ
うにして設けた２つの突出部１０　、１０に回転自在に
挿入して形成している。

また、この他方の部材６ｂには前記ドーム部７の外側を
覆う間接リング１２が設けられている。この間接リング
１２は２つ割れであり、キー１３　、１３を嵌入するこ
とにより一体化されて、他方の部材６ｂＫ装着される。

そして、間接リング１２は前記ドーム部７の球状外周面
７ａと摺接する球状内周面１２ａが形成されており、部
材６ｂの段部１４と係合することにより抜止めされてい
る。また、Ｐ−広部７の球状外周面７ａに嵌着した０リ
ング１５によりドーム部７と間接リング１２との間の気
密、水密を保ち、段部１４と間接リング１２との間に介
装した。リング１６により両者間の気密、水密を保って
いる。

以上の構成が本発明の第１の発明である。

この第１の発明では、環状の連結材８に対してＰ−広部
７と突出部１０　、１０とを相互に直交する枢軸線ｊ　
ｊ、）ｃ−ｋをもって枢着して連接しているので、この
ドーム部７に接続された部材６ａは枢軸線ｊ−ｊ回りに
回動し、突出部ｉｏ　、　ｉｏに接続された他方の部材
６ｂは枢軸線に−に回りに回動する。よって、両部材６
ａ、６ｂは、第４図に示すように、双方の中心軸を中心
点ｏ１　にて交叉させた状態で三次元運動を行なうこと
ができる。

次に、第２の発明において第１の発明に更に加えた駆動
機構を説明する。

本実施例では、第５図に示すように、他方の部材６ｂの
内部に固着したモータ１７を駆動源としている。このモ
ータ１７にはクラッチ１８を介して内側のｊ−ｊ軸駆動
用出力軸１９と外側のに−に軸駆動用出力軸かとが同心
にして接続されている。各出力軸１９　、２０の先端に
は第５図から第７図に示すように、それぞれｊ−ｊ軸駆
動用傘歯車２１とに−に軸駆動用傘歯車四とが固着され
ている。一方のｊ−ｊ軸駆動用傘歯車２１は一方の突出
部１１に片持梁状に支承された中間回転＠器に固着され
ている傘歯車讃と噛合し、この中間回転１１１１２３１
ｃ固着されたウオーム２５はｊ−ｊ軸歯車９と噛合して
いる。他方のに−に軸駆動用傘歯車２２は、他方の突出
部１１を貫通して内方に伸びているとともに連結材８に
固着された軸１１に固着されているに−に軸重歯車かと
噛合している。モータ１７にはエンコーダｎが設けられ
ている。

次に、第２の発明による駆動作用を説明する。

部材６ａｉ枢軸線ｊ−３回りに回動するには、モータ１
７を回転させ、その出力をクラッチ１８ヲ介してｊ−ｊ
軸駆動用出力軸１９に伝え、ｊ−ｊ軸駆動用傘歯車２１
の回転を傘歯車あ、ウオーム２５金介してｊ−ｊ軸歯車
９に伝え、枢軸線ｊ−１形成する軸９ａ、９ｍを回転さ
せる。この軸９ａ、９ａＫドーム部７は固着されている
ので、Ｐ−広部７と部材６ａとが一緒になって枢軸線ｊ
−ｊ回りに回動する。そして、モータ１７を正逆回転さ
せることによりＰ−入部７および部材６ａの傾きを枢軸
線ｊ−ｊ回りに正逆両方向に変動させることができる。

また、他方の部材６ｂを枢軸線に−に回りに回動するに
は、クラッチ１８によりに−に＠駆動用出力軸加へモー
タ１７０回転を伝達し、ｋ−に軸駆動用傘歯車２２′ｆ
：回転させる。このに−に＠ＩＩＩＫ動用傘歯車ｚ２が
噛合しているに−に軸重歯車２６は１：′−ム部７に固
着された軸１１に固着されて固定状態にあり、かつ、そ
の軸１１は突出部１０に回転自在にして貫通されている
ため、ｋ−に軸駆動用傘歯車２２かに−に軸重歯車２６
の回りを公転する。これにより部材６ｂは枢軸線に−ｋ
を形成する軸１１．　、１１回シに回動する。その回転
はモータ１７を正逆回転させることによシ同様に正逆回
転させられる。

なお、エンコーダｎによシモータ１７０回転を制御する
ことによシ、各枢軸線ｊ−ｊ、に−に回シの回転角度を
所定角度に任意に決定することができる。

また、ｒ−入部７と部材６ａとの連結部には配線用の中
空部あが設けられている。

また、第１０図に示すようにｊ−ｊ軸駆動用モータ２９
とに−に軸駆動用モータ３０を別個に設けて、クラッチ
を省き、両相軸線ｊ−ｊ、に−に回シに同時に回動させ
るように形成してもよい。

また、駆動用のモータを双方の部材６ａ、６ｂに分配し
て設けてもよく、マニピュレータ等の基端を接続した本
体側に設けた駆動部から伝達機構を介して両相軸線ｊ−
ｊ、に−に回シに回動するように形成してもよい。

また、駆動用の歯車群の構成も必要に応じて変えてもよ
い。また、連接すべき両部材６ａ、６ｂは円筒部材以外
の板状部材等適宜に変更してもよい。

第１２図は本発明の間接５を、作業用のロボット３１の
マニピュレータ３２や足３３の間接として用いたものを
示している。この作業用のロボット３１は弁３４を開閉
操作しようとしておシ、足３３やマニピュレータ３２を
間接５部によって視覚器３５で見ながら上手に曲げて、
弁３４に接近させている。

このように本実施例は１つの関節にょシ三次元運動が可
能であシ、Ｐ−入部と間接リングとにょシ間接内部を外
部から気密、液密にして確実に保護することができ、従
来のような間接部のカッモーが不用となシ、防水性、洗
浄性、耐圧性、耐放射線性に優れておシ、騒音も少なく
、障害物などに接触しても内部が損傷されることもな（
、ロボットのマニピュレータ等への適用範囲も広くなり
、マニピュレータ等においては従来に比べて必要間接数
が削減され小型軽量化を図ることができる。

また、気中、水中および高放射線量下などの異なる作業
環境下においても良好に動作する。

〔発明の効果〕

このように本発明の間接は構成され作用するものである
から、三次元運動が可能であシ、内部を密閉保護するこ
とができ、厳しい環境争件下においても良好に動作し、
狭い作業空間におけるロボット等のマニピュレータ等に
適用することができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図はそれぞれ従来の間接を示す斜視図、
第４＠から第９図は本発明の間接の一実施例を示し、第
一４図は側面図、第５図は縦断側面図、第６図はドーム
部を除いた間接内部の斜視図、第７図は一部縦断斜視図
、第８図はドーム部の斜視図、第９図は連結材の斜視図
、第１０図は本発明の他の実施例を示す縦断側面図、第
州図は本発明の間接を適用したロボットの斜視図である
。５・・・間接、６ａ、６ｂ・・・連接される部材、７・
・・ドーム部、７ａ・・・ドーム部の球面状外周面、８
・・・連結材、１２・・・間接リング、１７　、２９　
、３０・・・モータ、ｉ・・・ドーム部の回転軸線、ｊ
−ｊ、に−ｋ・・・枢軸線、０．・・・球面状外周面の
中心点。出願人代理人　猪　股　清ム４　図嶌５　図地ろ図第７Ｉ！ｌ＃８　図Ｌｑ　図ｎ禅、１０図尾／／図

Claims

【特許請求の範囲】１、相互に連接される二部材の一方の部材に先方に開い
ているとともに外周面を球面状とされたＰ−ム部を設げ
、このＰ−ム部の内側尤環状の連結材を設け、前記ドー
ム部の回転軸線に直交するとともに前記球面状外周面の
中心点を通る枢軸線上において前記ドーム部と連結材と
を枢着し、前記枢軸線および回転軸線にそれぞれ直交す
る他の枢軸線上において前記二部材の他方の部材と前記
連結材とを枢着し、前記ドーム部の外側を前記球面状外
周面と摺接自在にして覆う球面状内周面を備えた間接リ
ングを前記他方の部材に設けたことを特徴とする間接。２、相互に連接される二部材の一方の部材に先方に開い
ているとともに外周面を球面状とされたドーム部を般は
−このｆ−ム部の内側に連成の連結材を設け、前記ドー
ム部の回転軸線に直交するとともに前記球面状外周面の
中心点を通る枢軸線上において前記ドーム部と連結材と
を枢着し、前記枢軸線および回転軸線にそれぞれ直交す
る他の枢軸線上において前記二部材の他方の部材と前記
連結材とを枢着し、前記ドーム部の外側を前記球面状外
周面と摺接自在にして覆う球面状内周面を備えた間接リ
ングを前記他方の部材に設け、前記二部材のそれぞれを
各枢軸線画りに回転駆動する駆動機構を設けたことを特
徴とする間接。