JPS607489B2 - レ−ザ−メス装置のカウンタ−バランス機構 - Google Patents
レ−ザ−メス装置のカウンタ−バランス機構Info
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- JPS607489B2 JPS607489B2 JP54091437A JP9143779A JPS607489B2 JP S607489 B2 JPS607489 B2 JP S607489B2 JP 54091437 A JP54091437 A JP 54091437A JP 9143779 A JP9143779 A JP 9143779A JP S607489 B2 JPS607489 B2 JP S607489B2
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- laser
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
- B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
- B23K26/0884—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/0008—Balancing devices
- B25J19/002—Balancing devices using counterweights
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- Manipulator (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はマニピュレーターを有するレーザーメス装置に
おけるカウンターバランス機構に関するものである。
おけるカウンターバランス機構に関するものである。
現在までに開発されたレーザーメスは主としてＣ０２レ
ーザーメスであるが、その構成はどの機種も類似してお
り、Ｃ０２レーザー発振器から出射するレーザー光を、
関節部に反射ミラーを有する屈曲自在な腕構造を有する
導光機構、即ちマニピュレーター中を伝達させ、その先
端に設置した集光レンズにより、これを微少なスポット
となして病変組織に照射し、それを切除ないし凝固せし
める機構になっている。
ーザーメスであるが、その構成はどの機種も類似してお
り、Ｃ０２レーザー発振器から出射するレーザー光を、
関節部に反射ミラーを有する屈曲自在な腕構造を有する
導光機構、即ちマニピュレーター中を伝達させ、その先
端に設置した集光レンズにより、これを微少なスポット
となして病変組織に照射し、それを切除ないし凝固せし
める機構になっている。
従来公知の殆どのマニピュレーターの概略の構造は、レ
ーザー発振器から水平に伸びる長い水平腕と、その先端
から垂下した長い垂直腕があり、その連結部は上述の如
き屈曲自在な関節となっている。
ーザー発振器から水平に伸びる長い水平腕と、その先端
から垂下した長い垂直腕があり、その連結部は上述の如
き屈曲自在な関節となっている。
垂直腕の先端は更に短かし、腕を有する屈曲自在な３個
の関節から成っている。その最後の関節には集光レンズ
を含む最終の腕、所謂通常メスの柄に相当する部分があ
り、一般にこれをハンドピースと呼んでいる。執刀者は
このハンドピースを握ってレーザー照射位置を制御して
いる。マニピュレーターのうち、長い水平腕と垂直腕は
ハンドピース先端を上下、左右及び前後に広範囲に粗い
運動を行わしめるために用い、一方、垂直腕の先端の三
関節は繊細かつ微少な照射点の位置及び方向の制御に用
いられる。このような従来公知のマニピュレーターの例
は、米国特許第３９１３５８２言明細書及び特関昭４９
一９４１８２号公報に記述されているが、通常７枚のミ
ラーと８個の腕を有する屈曲自在な導光路から成り、と
りわけ長い水平腕を保持しこの腕の垂下を防ぐためのカ
ウンターバランス装置が必要になる。
の関節から成っている。その最後の関節には集光レンズ
を含む最終の腕、所謂通常メスの柄に相当する部分があ
り、一般にこれをハンドピースと呼んでいる。執刀者は
このハンドピースを握ってレーザー照射位置を制御して
いる。マニピュレーターのうち、長い水平腕と垂直腕は
ハンドピース先端を上下、左右及び前後に広範囲に粗い
運動を行わしめるために用い、一方、垂直腕の先端の三
関節は繊細かつ微少な照射点の位置及び方向の制御に用
いられる。このような従来公知のマニピュレーターの例
は、米国特許第３９１３５８２言明細書及び特関昭４９
一９４１８２号公報に記述されているが、通常７枚のミ
ラーと８個の腕を有する屈曲自在な導光路から成り、と
りわけ長い水平腕を保持しこの腕の垂下を防ぐためのカ
ウンターバランス装置が必要になる。
この内容の詳細については後述する。マニピュレーター
に要求される第一の要件は「術者がハンドピースを操作
するに際して、恰かも通常のメスにて執刀するが如き、
円滑軽妙な操作性であり、従って長時間に亘る手術にお
いて術者に疲労感を与えるような機構であってはならな
い。
に要求される第一の要件は「術者がハンドピースを操作
するに際して、恰かも通常のメスにて執刀するが如き、
円滑軽妙な操作性であり、従って長時間に亘る手術にお
いて術者に疲労感を与えるような機構であってはならな
い。
第二の要件は、マニピュレーターの腕長が充分に長く、
凡ゆる種類の手術部位を充分に覆うようなマニピュレー
タ−構成でなければならない点である。カウンターバラ
ンス機構に関する要件は「機構が簡明であり、とりわけ
突出部分がないことである。
凡ゆる種類の手術部位を充分に覆うようなマニピュレー
タ−構成でなければならない点である。カウンターバラ
ンス機構に関する要件は「機構が簡明であり、とりわけ
突出部分がないことである。
その理由は、突起部分がマニピュレーター操作時に術者
、補助者等に接触し、マニピュレーター光学系に衝撃を
与えないこと、上部の手術用無影灯に接触しないことで
ある。マニピュレーターに対する第一の要件を満すため
には、マニピュレーター及びハンドピースが如何なる姿
勢になろうとも、術者の手にそれらの姿勢変化に基づく
反作用力が働かないことである。
、補助者等に接触し、マニピュレーター光学系に衝撃を
与えないこと、上部の手術用無影灯に接触しないことで
ある。マニピュレーターに対する第一の要件を満すため
には、マニピュレーター及びハンドピースが如何なる姿
勢になろうとも、術者の手にそれらの姿勢変化に基づく
反作用力が働かないことである。
換言すれば、マニピュレーターを任意姿勢にし、術者が
ハンドピースから手を放しても、マニピュレ−夕一がそ
の姿勢のまま保持されることであり「以下ではこの事を
モーメント・フリーな操作と呼ぶことにする。就中、上
下、左右方向に回転しうるマニピュレーターの水平腕に
ついては、マニピュレーター操作がモーメント。フリー
に行われるようなカウンターバランス機構が必要である
。また、垂直腕の前後方向の運動についても「厳密な意
味ではモーメント・フリーな操作を保証すべき別個のカ
ウンターバランス機構を必要とするが、以下に述べる理
由により、その機構を省略することが出来る。
ハンドピースから手を放しても、マニピュレ−夕一がそ
の姿勢のまま保持されることであり「以下ではこの事を
モーメント・フリーな操作と呼ぶことにする。就中、上
下、左右方向に回転しうるマニピュレーターの水平腕に
ついては、マニピュレーター操作がモーメント。フリー
に行われるようなカウンターバランス機構が必要である
。また、垂直腕の前後方向の運動についても「厳密な意
味ではモーメント・フリーな操作を保証すべき別個のカ
ウンターバランス機構を必要とするが、以下に述べる理
由により、その機構を省略することが出来る。
第一に、この垂直軸以降のマニピュレータ部分は水平軸
ほどの堅固さを要求されない（何故ならば水平腕等は自
重歪みを抑えるだけの剛性を要する）ために、比較的軽
量に製作しうる上、安定中立位置は常に鉛直方向である
。従って「この垂直腕の前後動に伴って術者が受ける反
力は水平腕の上下「左右動に伴うそれより微少である。
第二に、このようなカウンターバランスを設けることに
より、マニピュレーターの機構が複雑になり、かつ重量
が増加して、マニピュレーターの操作性を却って阻害す
ることになる。従来公知のカウンターバランス機構にお
いては〜水平腕の先端をバランサー用の天秤棒によりジ
ンバル機構を介して吊上げている。一方、この天秤棒の
支点は水平腕の回転中心上にあるため、この天秤榛は水
平腕の左右「上下方向の回転と連動して回転しうる。ま
た、この天秤棒には支点に関して懸架点の反対側にマニ
ピュレーターの重量を均衡させうる錘が設置されている
。この方式の欠点は次の諸点である。
ほどの堅固さを要求されない（何故ならば水平腕等は自
重歪みを抑えるだけの剛性を要する）ために、比較的軽
量に製作しうる上、安定中立位置は常に鉛直方向である
。従って「この垂直腕の前後動に伴って術者が受ける反
力は水平腕の上下「左右動に伴うそれより微少である。
第二に、このようなカウンターバランスを設けることに
より、マニピュレーターの機構が複雑になり、かつ重量
が増加して、マニピュレーターの操作性を却って阻害す
ることになる。従来公知のカウンターバランス機構にお
いては〜水平腕の先端をバランサー用の天秤棒によりジ
ンバル機構を介して吊上げている。一方、この天秤棒の
支点は水平腕の回転中心上にあるため、この天秤榛は水
平腕の左右「上下方向の回転と連動して回転しうる。ま
た、この天秤棒には支点に関して懸架点の反対側にマニ
ピュレーターの重量を均衡させうる錘が設置されている
。この方式の欠点は次の諸点である。
第一に「バランサー支点を水平腕の回転軸の上方に設置
した為に、レーザーメス装置の全体の高さが増加し、特
に水平腕先端が下降した状態では、錘の位置が上昇して
更に装置の全体高さが増加してしまう。
した為に、レーザーメス装置の全体の高さが増加し、特
に水平腕先端が下降した状態では、錘の位置が上昇して
更に装置の全体高さが増加してしまう。
前述した如くバランサ−機構乃至は装置の最大高さは手
術用無影灯に接触しない程度に低い方が望ましい。第二
に、天秤棒による水平腕の懸架位置とその方法に関する
問題点である。
術用無影灯に接触しない程度に低い方が望ましい。第二
に、天秤棒による水平腕の懸架位置とその方法に関する
問題点である。
この方式によると水平腕の先端に接続されるミラー関節
はその接続部で回転しうる機構になっている。このため
バランサー用天秤榛の膝架位置はこの回転部位の手前に
なっており、直接水平腕を吊上げている。従って「懸架
部以降のマニピュレーター部分がたわむおそれがある。
また、この水平腕が上下、左右方向に回転運動をするた
め、天秤棒との連結は堅固には出来ず、ジンバル機構に
より懸架する他ない。このため機構が複雑になる欠陥を
有する。また前述の如く、水平腕を上方に吊上げるため
「 これが上昇する場合には手術用無影灯に接触する危
険性が大きい。本発明の目的は、このような欠陥を除去
し、第一にマニピュレーターのモーメント・フリーな操
作を保証し「第二にマニピュレーターのたわみを除去す
る懸架手段を有し、第三に無影灯などの手術器材に接触
しない程度にレーザー装置の全高を限定し、第四に術者
等に接触しない簡明な外観デザインを有すべき、比較的
単純な機構にして廉価なしーザーメス装置のカウンター
バランス機構を提供することにある。
はその接続部で回転しうる機構になっている。このため
バランサー用天秤榛の膝架位置はこの回転部位の手前に
なっており、直接水平腕を吊上げている。従って「懸架
部以降のマニピュレーター部分がたわむおそれがある。
また、この水平腕が上下、左右方向に回転運動をするた
め、天秤棒との連結は堅固には出来ず、ジンバル機構に
より懸架する他ない。このため機構が複雑になる欠陥を
有する。また前述の如く、水平腕を上方に吊上げるため
「 これが上昇する場合には手術用無影灯に接触する危
険性が大きい。本発明の目的は、このような欠陥を除去
し、第一にマニピュレーターのモーメント・フリーな操
作を保証し「第二にマニピュレーターのたわみを除去す
る懸架手段を有し、第三に無影灯などの手術器材に接触
しない程度にレーザー装置の全高を限定し、第四に術者
等に接触しない簡明な外観デザインを有すべき、比較的
単純な機構にして廉価なしーザーメス装置のカウンター
バランス機構を提供することにある。
このため、第一にモーメント・フリーなマニピュレータ
ー操作を保証する手段として、カウンターバランス用の
天秤棒の支点が、錘とマニピュレータ−の総体的な重′
○を結ぶ直線上にあるような位置関係を有せしめうるよ
うな平行四辺形リンク機構を採用し「第二にマニピュレ
ーターのたわみ除去の手段として、水平腕先端の関節を
直薮懸架し、第三にカウンターバランス機構の高さを減
少するためにもバランサー用天秤榛を水平腕とほぼ同一
の水平面内に設置し「第四に従来公知のバランサー機機
に見られるが如き、例えばジンバル機Ｚ横及びその吊上
げ手段等の突出部分をなくすることにより、術者等がこ
れ等に接触してマニピュレータ‐に衝撃を与えないよう
な工夫がなされているがもこれ等の諸点が本発明の特色
である。
ー操作を保証する手段として、カウンターバランス用の
天秤棒の支点が、錘とマニピュレータ−の総体的な重′
○を結ぶ直線上にあるような位置関係を有せしめうるよ
うな平行四辺形リンク機構を採用し「第二にマニピュレ
ーターのたわみ除去の手段として、水平腕先端の関節を
直薮懸架し、第三にカウンターバランス機構の高さを減
少するためにもバランサー用天秤榛を水平腕とほぼ同一
の水平面内に設置し「第四に従来公知のバランサー機機
に見られるが如き、例えばジンバル機Ｚ横及びその吊上
げ手段等の突出部分をなくすることにより、術者等がこ
れ等に接触してマニピュレータ‐に衝撃を与えないよう
な工夫がなされているがもこれ等の諸点が本発明の特色
である。
以下、図面に従って従来公知の方法と本発明におけるカ
ウンターバランス機構の一実施例を説明する。第富図は
従来公知のカウンターバランス機構の例を漠式的に示し
た図である。本例は前述の如くレーザー。インダストリ
ー社の米国特許第３９１３５８〆号明細書及び特開昭４
９−９４１８２号公報に詳細に説明されているので、こ
こでは簡単な説明にとどめる。
ウンターバランス機構の一実施例を説明する。第富図は
従来公知のカウンターバランス機構の例を漠式的に示し
た図である。本例は前述の如くレーザー。インダストリ
ー社の米国特許第３９１３５８〆号明細書及び特開昭４
９−９４１８２号公報に詳細に説明されているので、こ
こでは簡単な説明にとどめる。
スリーブ毒に薮合して昇降しうるシャフト２の上部には
しーザー架台３が固定されている。
しーザー架台３が固定されている。
レーザーヘッド亀はこの架台３上に固定されていて、そ
の中にＣ０２レーザー発振器が内蔵されている。レーザ
ー出射口からのレーザー光はマニピュレーターの第１腕
６１の鞠芯に合致する如くに調整されて鉛直上方に第１
腕６１中に導かれる。マニピュレータ−は７個の反射鏡
を有する関節５１，５２９ ６３， ５４，５５，５６
，５７及び各関節を結合する腕６１？ ６２，６３，
６４，６５，６６，Ｓｙ及びハンドピース？より成立つ
ており「これらの関節は夫々の腕の轍芯の廻りに回転し
うる構造になっている（回転部分は丸い矢印で示した）
。ハンドピース７の内部には集光レンズ（図示されてい
ない）が固定されていて、焦点Ｆには集光されたレーザ
ー光スポットが生じる。このマニピュレーターの動作に
ついては既に説明した通りである。次いでカウンターバ
ランス機構について述べる。
の中にＣ０２レーザー発振器が内蔵されている。レーザ
ー出射口からのレーザー光はマニピュレーターの第１腕
６１の鞠芯に合致する如くに調整されて鉛直上方に第１
腕６１中に導かれる。マニピュレータ−は７個の反射鏡
を有する関節５１，５２９ ６３， ５４，５５，５６
，５７及び各関節を結合する腕６１？ ６２，６３，
６４，６５，６６，Ｓｙ及びハンドピース？より成立つ
ており「これらの関節は夫々の腕の轍芯の廻りに回転し
うる構造になっている（回転部分は丸い矢印で示した）
。ハンドピース７の内部には集光レンズ（図示されてい
ない）が固定されていて、焦点Ｆには集光されたレーザ
ー光スポットが生じる。このマニピュレーターの動作に
ついては既に説明した通りである。次いでカウンターバ
ランス機構について述べる。
マニピュレーターの第一の関節５１の上部に固定された
支持臭６には水平軸１０の鞠上に設けたピン８があり、
天秤榛１２を水平軸１０の廻りに回転しうるようにピン
８を介して支持具６と連結している。
支持臭６には水平軸１０の鞠上に設けたピン８があり、
天秤榛１２を水平軸１０の廻りに回転しうるようにピン
８を介して支持具６と連結している。
この天秤棒１２の一端の点１３には第３の腕６３を吊上
げるためのジンバル機構１４がある。このジンバル機構
１４の連結位置は関節５３の回転筒５の手前に位置する
。また、この天秤榛１２の他端には、マニピュレーター
の重量均衡を図るに足りる重量を有する錘１５が固定さ
れていて〜通常は第３の腕６３をほぼ水平な中立状態に
保っている。さて、前述のピン８の鞄芯、つまり水平軸
軍Ｑ‘ま「鉛直な軸芯の廻りもこ回転しうる第１の腕６
１の鞠芯と一点で交わり、かつ直交しているためも第３
の腕６３は上下及び左右方向つまり水平麹１０及び第１
の腕６１の廻りに自由に旋回しうる。ジンバル機構１４
を必要とする理由は、腕６３と天秤棒１２の上下、左右
方向の回転中心と回転半径が異なるため「両者の回転角
の差が生じることに基因する懸架点！４ａにおける捻れ
を吸収するためである。このカウンターバランス機構が
有する欠点については既に記述した通りである。
げるためのジンバル機構１４がある。このジンバル機構
１４の連結位置は関節５３の回転筒５の手前に位置する
。また、この天秤榛１２の他端には、マニピュレーター
の重量均衡を図るに足りる重量を有する錘１５が固定さ
れていて〜通常は第３の腕６３をほぼ水平な中立状態に
保っている。さて、前述のピン８の鞄芯、つまり水平軸
軍Ｑ‘ま「鉛直な軸芯の廻りもこ回転しうる第１の腕６
１の鞠芯と一点で交わり、かつ直交しているためも第３
の腕６３は上下及び左右方向つまり水平麹１０及び第１
の腕６１の廻りに自由に旋回しうる。ジンバル機構１４
を必要とする理由は、腕６３と天秤棒１２の上下、左右
方向の回転中心と回転半径が異なるため「両者の回転角
の差が生じることに基因する懸架点！４ａにおける捻れ
を吸収するためである。このカウンターバランス機構が
有する欠点については既に記述した通りである。
これら諸欠点を要約すると、‘１｝、カウンタバランス
機構の支点位置が高いため、レーザーメス装置の全高が
高くなること、‘２１、懸架方法が適切でないため、マ
ニピュレーターの光軸にたわみを生じることである。第
２図、第３図及び第４図は本発明におけるカウンターバ
ランス機構の一実施例を示す図であり、第２図はその斜
視図「第３図はその平面図（第２図の紙面上方から見た
図）、第４図はその立面図である。本機構の説明はこれ
らの図を適宜参照しながら、主に第２図に従って行うこ
とにし、断面部分或は第２図に描写していない部分につ
いては第３図或は第４図について説明する。まずマニピ
ュレーターの構成を説明する。
機構の支点位置が高いため、レーザーメス装置の全高が
高くなること、‘２１、懸架方法が適切でないため、マ
ニピュレーターの光軸にたわみを生じることである。第
２図、第３図及び第４図は本発明におけるカウンターバ
ランス機構の一実施例を示す図であり、第２図はその斜
視図「第３図はその平面図（第２図の紙面上方から見た
図）、第４図はその立面図である。本機構の説明はこれ
らの図を適宜参照しながら、主に第２図に従って行うこ
とにし、断面部分或は第２図に描写していない部分につ
いては第３図或は第４図について説明する。まずマニピ
ュレーターの構成を説明する。
レーザーヘッド１６の内部には例えばＣ０２レーザー発
振器（図示されていない）が内蔵され、出射点３０から
のレーザー光は反射鏡３１により反射された後、マニピ
ュレーターの第１腕１８１の０鞠芯の入射点１９に入射
する（第４図参照）。
振器（図示されていない）が内蔵され、出射点３０から
のレーザー光は反射鏡３１により反射された後、マニピ
ュレーターの第１腕１８１の０鞠芯の入射点１９に入射
する（第４図参照）。
マニピュレーターは、レーザー光を直角に偏向せしめる
反射ミラーを有する関節２０１，２Ｑ２，２０３，２０
４と、これらの関節を連結する導光路たる第１腕１８１
、第２腕１８２（第３図）、第３腕１８３、第４腕１８
４「及び第５腕ｉ８６より成立つており、上記各関節は
これら各腕の鞄芯の廻りに回転しうるように構成されて
いる（関節の回転は丸形の矢印にて表示した）。尚、第
５腕１８５の鞄芯より矢印２９の方向に出射するレーザ
ー光は、その下方に位置する３個の関節と腕を経由して
ハンドピース先端部に於いて微少スポットとして集光す
るが、この部分に関しては既に第１図に示した機構と同
類のものであるから描画を省略した。次いで本発明の主
旨であるカウンターバランス機構について説明する。
反射ミラーを有する関節２０１，２Ｑ２，２０３，２０
４と、これらの関節を連結する導光路たる第１腕１８１
、第２腕１８２（第３図）、第３腕１８３、第４腕１８
４「及び第５腕ｉ８６より成立つており、上記各関節は
これら各腕の鞄芯の廻りに回転しうるように構成されて
いる（関節の回転は丸形の矢印にて表示した）。尚、第
５腕１８５の鞄芯より矢印２９の方向に出射するレーザ
ー光は、その下方に位置する３個の関節と腕を経由して
ハンドピース先端部に於いて微少スポットとして集光す
るが、この部分に関しては既に第１図に示した機構と同
類のものであるから描画を省略した。次いで本発明の主
旨であるカウンターバランス機構について説明する。
本機構は支持腕２１、ベアリング３５、平行四辺形リン
ク（アーム２２、アーム２６、垂直アーム３６とそのリ
ンク点で構成されている）及び鍵２５より成立っている
。
ク（アーム２２、アーム２６、垂直アーム３６とそのリ
ンク点で構成されている）及び鍵２５より成立っている
。
支持腕２青は第１腕１８１に固定され「その底辺はベア
リング３５、例えば無軌道スラストベアリング上を第１
腕翼８１の鞄芯の廻りに回転することが出来る。また支
持腕２１の外縁は鉛直かつ互に平行な二枚の平板構造に
なっており、その平板の中間に前述の平行四辺形リンク
が形成されている。この二枚の平板には第２腕１８２を
貫通せしめる為の孔２４があげられている。次いで第３
の関節２０３を支持し「第２腕１８２（第３図）の軸芯
の廻りに回転し、かつ前述の平行四辺形リンクの構成要
素であるアーム２２について述べる。
リング３５、例えば無軌道スラストベアリング上を第１
腕翼８１の鞄芯の廻りに回転することが出来る。また支
持腕２１の外縁は鉛直かつ互に平行な二枚の平板構造に
なっており、その平板の中間に前述の平行四辺形リンク
が形成されている。この二枚の平板には第２腕１８２を
貫通せしめる為の孔２４があげられている。次いで第３
の関節２０３を支持し「第２腕１８２（第３図）の軸芯
の廻りに回転し、かつ前述の平行四辺形リンクの構成要
素であるアーム２２について述べる。
このアーム２２は第３腕１８３の鞄芯にほぼ平行に、か
つアーム２２がこの藤芯を含む水平面内にある如くに配
置されており、ア−ム２２の支点は第２腕１８２の軸芯
上の一点２３ａである（第４図）。
つアーム２２がこの藤芯を含む水平面内にある如くに配
置されており、ア−ム２２の支点は第２腕１８２の軸芯
上の一点２３ａである（第４図）。
このアーム２２は第２腕ｉ８２に連結されている第２関
節２０２の回転機構１８２ａの外周に鉄合されて固定さ
れており、第２腕１８２の鞄芯を中心にして回転しうる
ようになっている。この方法に替るアーム２２と第２腕
１８２との連結方法として、先に述べた平行平板（支持
腕２１）の孔２４の内周をメタルベアリングとするか、
この部分に他のベアリング機構を設けてア−ム２２をこ
れに鉄合し、アーム２２を第２腕１８２の鞠芯の廻りに
回転させることも可能である（第４図）。このアーム２
２と第３関節２０３との連結方法は第３図に示されてい
る。
節２０２の回転機構１８２ａの外周に鉄合されて固定さ
れており、第２腕１８２の鞄芯を中心にして回転しうる
ようになっている。この方法に替るアーム２２と第２腕
１８２との連結方法として、先に述べた平行平板（支持
腕２１）の孔２４の内周をメタルベアリングとするか、
この部分に他のベアリング機構を設けてア−ム２２をこ
れに鉄合し、アーム２２を第２腕１８２の鞠芯の廻りに
回転させることも可能である（第４図）。このアーム２
２と第３関節２０３との連結方法は第３図に示されてい
る。
第３関節２Ｑ３はベアリング機構２７を介して第３腕ｉ
８３の軸芯の廻りに回転しうる如くに連結されている。
一方、アーム２２の支持様２２ａには第３の関節２０３
が旋回可能なように「例えばベアリング機構２８によっ
て、第３関節自体を保持している。このようにして本発
明の利点の一つは、従来公知の方法が直接第３の水平腕
６３（第１図）をジンバル機構にて懸架しているのに対
比して、第１に懸架部以後のマニピュレーター部の自重
たわみを除去しうろこと、第２にジンバル機構の如き突
出部がないため、術者等がこれに接触してマニピュレー
ターに衝撃を与える危険性も減少し、外観上も簡潔な形
態となしうろことである。
８３の軸芯の廻りに回転しうる如くに連結されている。
一方、アーム２２の支持様２２ａには第３の関節２０３
が旋回可能なように「例えばベアリング機構２８によっ
て、第３関節自体を保持している。このようにして本発
明の利点の一つは、従来公知の方法が直接第３の水平腕
６３（第１図）をジンバル機構にて懸架しているのに対
比して、第１に懸架部以後のマニピュレーター部の自重
たわみを除去しうろこと、第２にジンバル機構の如き突
出部がないため、術者等がこれに接触してマニピュレー
ターに衝撃を与える危険性も減少し、外観上も簡潔な形
態となしうろことである。
アーム２２の配置に関する利点は、第３腕１８３と同一
水平面内にそれを位置せしめたことによって、レーザー
装置の全体の高さを減少せしめ、無影灯などに接触する
ことのないような配慮がなされていることである。次い
で平行四辺形リンクの機構について述べる（第４図）。
水平面内にそれを位置せしめたことによって、レーザー
装置の全体の高さを減少せしめ、無影灯などに接触する
ことのないような配慮がなされていることである。次い
で平行四辺形リンクの機構について述べる（第４図）。
アーム２２と同一鉛直面内にあり「かつこれと平行な別
のアーム２６は、アーム２２の支点２３ａの鉛直上方の
リンク点２３ｂにおいて〜 ピン３２（第２図）によっ
て回転可能な状態で支持腕２１の平行な２枚の平板に連
結されている。
のアーム２６は、アーム２２の支点２３ａの鉛直上方の
リンク点２３ｂにおいて〜 ピン３２（第２図）によっ
て回転可能な状態で支持腕２１の平行な２枚の平板に連
結されている。
第２腕１８２の筋芯に関して、第３腕１８３とは反対側
に延長したアーム２２及びアーム２６は、垂直アーム３
６に夫々回転可能な状態にて、夫々のピン３４ ３３に
より連結されている。即ち、アーム２２の支点２３ａ「
リンク点２３ｂ、ピン３３及び３４の夫々の軸芯２３ｃ
，２３ｄが鉛直面内にて自在に変形しうる平行四辺形リ
ンクを形成している。また、垂直アーム３６の鉛直上方
には、懸架すべきマニピュレーターの総重量と均衡し、
かつマニピュレーターのモーメント８フリーな操作を行
いうるような錘２５が固定されている。いま、第３腕１
８３が水平状態に保持されている場合の錘２５の重心位
置をＧ，とし、マニピュレーターの総体的な重心位置を
○２とすると、第４図において二点鎖線にて示した如く
、Ｇ，と○２を結ぶ直線は必らずアーム２２の支点２３
ａ（つまり第二腕１８２の鞠芯上の点で平行四辺形リン
クの面内にある点）を過ぎるように錘２５の重心Ｇ，位
置を定めているが、これが本発明の利点・特徴となって
いる。第４図に示すように第３腕１８３が下方に８だけ
回転したとすると、第３関節２０３及び第４関節２０４
は夫々２０３′９ ２０４′の如き姿勢をとり、レーザ
ー出射点を示す矢印２９は２９ａの如く、また重心Ｇ２
はＧ夕の如く移行する。
に延長したアーム２２及びアーム２６は、垂直アーム３
６に夫々回転可能な状態にて、夫々のピン３４ ３３に
より連結されている。即ち、アーム２２の支点２３ａ「
リンク点２３ｂ、ピン３３及び３４の夫々の軸芯２３ｃ
，２３ｄが鉛直面内にて自在に変形しうる平行四辺形リ
ンクを形成している。また、垂直アーム３６の鉛直上方
には、懸架すべきマニピュレーターの総重量と均衡し、
かつマニピュレーターのモーメント８フリーな操作を行
いうるような錘２５が固定されている。いま、第３腕１
８３が水平状態に保持されている場合の錘２５の重心位
置をＧ，とし、マニピュレーターの総体的な重心位置を
○２とすると、第４図において二点鎖線にて示した如く
、Ｇ，と○２を結ぶ直線は必らずアーム２２の支点２３
ａ（つまり第二腕１８２の鞠芯上の点で平行四辺形リン
クの面内にある点）を過ぎるように錘２５の重心Ｇ，位
置を定めているが、これが本発明の利点・特徴となって
いる。第４図に示すように第３腕１８３が下方に８だけ
回転したとすると、第３関節２０３及び第４関節２０４
は夫々２０３′９ ２０４′の如き姿勢をとり、レーザ
ー出射点を示す矢印２９は２９ａの如く、また重心Ｇ２
はＧ夕の如く移行する。
一方、平行四辺形リンクの頂点２３ａ，２３ｂ，２３ｃ
，２３ｄは点線で示した記号２３ａ，２３ｂ，２３ｃ′
，２３ｄ′の如く変形し、錘２５の重心は○，ａに移行
する。このようにマニピュレーターが左右、上下方向に
如何様なる姿勢をとろうとも、錘２５の重心Ｇ，とマニ
ピュレーターの総体的な重心０２を結ぶ直線は常に支点
２３ａを過ぎるため、このようなカウンターバランス機
構がモーメント。フリーなマニピュレーターの操作を保
証することが明白となった。若し仮にこの平行四辺形リ
ンクが変形自在にならない構造になっていたとすると、
錘２５が第３腕亀８３の回転角だけ懐き〜 その重心○
，とマニピュレーターの重心Ｇ２を結ぶ直線が支点２３
ａを週ないため、マニピュレーターのモーメント変化の
相殺が出来なくなることは単純な幾何学的考察により明
らかである。
，２３ｄは点線で示した記号２３ａ，２３ｂ，２３ｃ′
，２３ｄ′の如く変形し、錘２５の重心は○，ａに移行
する。このようにマニピュレーターが左右、上下方向に
如何様なる姿勢をとろうとも、錘２５の重心Ｇ，とマニ
ピュレーターの総体的な重心０２を結ぶ直線は常に支点
２３ａを過ぎるため、このようなカウンターバランス機
構がモーメント。フリーなマニピュレーターの操作を保
証することが明白となった。若し仮にこの平行四辺形リ
ンクが変形自在にならない構造になっていたとすると、
錘２５が第３腕亀８３の回転角だけ懐き〜 その重心○
，とマニピュレーターの重心Ｇ２を結ぶ直線が支点２３
ａを週ないため、マニピュレーターのモーメント変化の
相殺が出来なくなることは単純な幾何学的考察により明
らかである。
なお、アーム２２と第３関節２０３との懸架方法は必ら
ずしも本実施例に限ることなくト例えばこれに替る手段
として、第３腕の剛性を増し、マニピュレ−ターのたわ
みを激減する如き材質と形状の第３腕を採用すれば「ア
ーム２２は第２関節２９２の近傍で第３腕１８３を支持
することも可能である。
ずしも本実施例に限ることなくト例えばこれに替る手段
として、第３腕の剛性を増し、マニピュレ−ターのたわ
みを激減する如き材質と形状の第３腕を採用すれば「ア
ーム２２は第２関節２９２の近傍で第３腕１８３を支持
することも可能である。
第３腕１８３に充分なる剛性を持たせた場合には、アー
ム２２により第３腕１８３を懸架、支持する必要はなく
、更にまた第３腕１８３の剛性が充分でない場合にも、
アーム２２を円筒状になしてト第３腕１８３の外周を被
覆し、第３図に示す如くその先端部２２ａにおいて第３
の関節２０３の回転部分を支持することも出来る。また
ァ−ム２２の先端部は必ずしも第３関節２０３の回転部
分全周を被覆して懸架する手段のみに拘わらず、またア
ーム２２は第３腕１８３の水平側面に位置するとは限ら
ず、例えば第３腕１８３の鉛直下方であってもよい。更
にまた、錘２５は平行四辺形リンクの上方に位置させる
必要はなくｔ前述したマニピュレータ一のモーメント・
フリーな操作を保証する限りにおいては、単にこの平行
四辺形リンクの適宜な位置に固定せしむることが出来る
。
ム２２により第３腕１８３を懸架、支持する必要はなく
、更にまた第３腕１８３の剛性が充分でない場合にも、
アーム２２を円筒状になしてト第３腕１８３の外周を被
覆し、第３図に示す如くその先端部２２ａにおいて第３
の関節２０３の回転部分を支持することも出来る。また
ァ−ム２２の先端部は必ずしも第３関節２０３の回転部
分全周を被覆して懸架する手段のみに拘わらず、またア
ーム２２は第３腕１８３の水平側面に位置するとは限ら
ず、例えば第３腕１８３の鉛直下方であってもよい。更
にまた、錘２５は平行四辺形リンクの上方に位置させる
必要はなくｔ前述したマニピュレータ一のモーメント・
フリーな操作を保証する限りにおいては、単にこの平行
四辺形リンクの適宜な位置に固定せしむることが出来る
。
但し、本実施例に示した如く「錘２５を垂直アーム３６
の上方に固定したこと及びアーム２２を第３腕の水平な
側面に位置せしめたことにより「第１腕１８１を可能な
限り短かくなすことが出来、前述の理由によりレーザー
メス装置の全体の高さを低くすることに役立っているこ
とは本実施例を含めて本発明の大きな特色の一つである
。このようにして本発明によるレーザーメス装置のカウ
ンターバランス機構は、第一にマニピュレーターのモー
メント・フリーな操作を保証すべき比較的簡単な機構で
構成しうろこと、第二にマニピュレーターの歪み、特に
水平腕の歪みを除去しうる懸架手段を有すること、第三
にレーザーメス装置の全体高さを極力低くし、その上部
に位置する無影灯などに接触しないようになしうろこと
、第四にマニピュレータ−懸架部に不要の突出部分０を
有しない簡明なる外観デザインを採用することにより、
マニピュレーターへの衝撃によるその光軸の変動の危険
性を激減し得る、等の利点、特徴を有することが判然と
した。
の上方に固定したこと及びアーム２２を第３腕の水平な
側面に位置せしめたことにより「第１腕１８１を可能な
限り短かくなすことが出来、前述の理由によりレーザー
メス装置の全体の高さを低くすることに役立っているこ
とは本実施例を含めて本発明の大きな特色の一つである
。このようにして本発明によるレーザーメス装置のカウ
ンターバランス機構は、第一にマニピュレーターのモー
メント・フリーな操作を保証すべき比較的簡単な機構で
構成しうろこと、第二にマニピュレーターの歪み、特に
水平腕の歪みを除去しうる懸架手段を有すること、第三
にレーザーメス装置の全体高さを極力低くし、その上部
に位置する無影灯などに接触しないようになしうろこと
、第四にマニピュレータ−懸架部に不要の突出部分０を
有しない簡明なる外観デザインを採用することにより、
マニピュレーターへの衝撃によるその光軸の変動の危険
性を激減し得る、等の利点、特徴を有することが判然と
した。
なお、本発明によるカウンターバランス機構夕は、レー
ザーメス装置に適用して有用であるのみならず、他のレ
ーザー加工機器に於いて必要とする同種のマニピュレー
ター機構にも採用しうろことを期待しうるものである。
ザーメス装置に適用して有用であるのみならず、他のレ
ーザー加工機器に於いて必要とする同種のマニピュレー
ター機構にも採用しうろことを期待しうるものである。
図面の簡単な説明０ 第１図は従釆公知のカウンターバ
ランス機構の一例を模式的に示した図である。
ランス機構の一例を模式的に示した図である。
第２図「第３図及び第４図は本発明におけるカウンター
バランス機構の一実施例を示す図であり、第２図はその
斜視図、第３図はその平面図、第４図はその立面図夕で
ある。第１図中、１：スリーブ、２：シャフト、３；レ
ーザー架台、４：レーザーヘッド「５：回転角、６三支
持具ト７：ハンドピース、８三ピン、ＩＱ：水平軸、１
２：天秤棒「 １３：天秤綾１２０の一端の点、１４：
ジンバル機構、１５：錘、６１，６２，５３，５４，５
５，５６，５７；関節、６１，６２，６３，６４，６５
ヲ ６６，６７：腕、Ｆ：焦点。
バランス機構の一実施例を示す図であり、第２図はその
斜視図、第３図はその平面図、第４図はその立面図夕で
ある。第１図中、１：スリーブ、２：シャフト、３；レ
ーザー架台、４：レーザーヘッド「５：回転角、６三支
持具ト７：ハンドピース、８三ピン、ＩＱ：水平軸、１
２：天秤棒「 １３：天秤綾１２０の一端の点、１４：
ジンバル機構、１５：錘、６１，６２，５３，５４，５
５，５６，５７；関節、６１，６２，６３，６４，６５
ヲ ６６，６７：腕、Ｆ：焦点。
第２，３，亀図中、１６：レーザーヘッド、１８１，１
８２，１８３，１８４？ 冨蟹５三夫々第１〜第２、第
３ト第４、第５の腕も 再９ミ入射点〜 ２Ｑ富？ ２
８２，２鼠ふ２蟹４三関節も２貫ぎ支持腕、２２９ 変
轟きァ−ム、２２ａ亨アーム２２の支持端「 ２８ａ；
第２腕亀蟹２の藤芯上の一点「 ２３０ミリンク点も雲
３ｃ，２８ｄ；夫々ピン３８乎 ３蝿の藤芯も舞４；孔
〜 ２覇や ２５ａき錘も露７零２函ミベアリング機横
し ２９：２９ａ：矢印ト３８三レーザー光の出射点、
３亀：反射鏡ト３２母 ３ふ ３４三ピン「 ３５；ベ
アリング、３６；垂直アーム、色８２ａ；第２の関節２
８２の回転機構、Ｇ，，○，ａ…錘２辱の重心もＧ２，
Ｇ２ａきマニピュレーターの総体的な重心。繁骨図 第２図 第３図 第４図
８２，１８３，１８４？ 冨蟹５三夫々第１〜第２、第
３ト第４、第５の腕も 再９ミ入射点〜 ２Ｑ富？ ２
８２，２鼠ふ２蟹４三関節も２貫ぎ支持腕、２２９ 変
轟きァ−ム、２２ａ亨アーム２２の支持端「 ２８ａ；
第２腕亀蟹２の藤芯上の一点「 ２３０ミリンク点も雲
３ｃ，２８ｄ；夫々ピン３８乎 ３蝿の藤芯も舞４；孔
〜 ２覇や ２５ａき錘も露７零２函ミベアリング機横
し ２９：２９ａ：矢印ト３８三レーザー光の出射点、
３亀：反射鏡ト３２母 ３ふ ３４三ピン「 ３５；ベ
アリング、３６；垂直アーム、色８２ａ；第２の関節２
８２の回転機構、Ｇ，，○，ａ…錘２辱の重心もＧ２，
Ｇ２ａきマニピュレーターの総体的な重心。繁骨図 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- １ マニピユレーターを有するレーザーメス装置におい
て、 マニピユレーターの第２腕と連動して第１腕の廻
りに回転しうるカウンターバランス機構の支持腕と、
円滑な回転を行えるように前記支持腕を貫通し、かつこ
れに保持されている前記第２腕の軸芯上の一点；該軸芯
上の一点を通る鉛直線上に位置し、前記支持腕に連結さ
れたリンク点；及び前記軸芯に関して第３腕を反対側に
ある他の２個のリンク点の合計４個の頂点を有し、かつ
鉛直面内で自在に変形しうる平行四辺形リンクと、 前
記平行四辺形リンクに連結され、前記第２腕の軸芯上の
一点とマニピユレーターの総体的な重心とを結ぶ延長線
上に位置し、マニピユレーターの回転モーメントを均衡
せしめうる如くに構成した錘と、 第３関節を旋回可能
な如くに支持し、かつ前記平行四辺形リンクと一体化さ
れたアームとから成り、マニピユレーター操作時に生起
するその回転モーメントの変化を相殺し、マニピユレー
ターの操作性を向上せしめうることを特徴とするレーザ
ーメス装置のカウンターバランス機構。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54091437A JPS607489B2 (ja) | 1979-07-18 | 1979-07-18 | レ−ザ−メス装置のカウンタ−バランス機構 |
| US06/167,959 US4364535A (en) | 1979-07-18 | 1980-07-14 | Counterbalance mechanism for laser knife device |
| DE3026932A DE3026932C2 (de) | 1979-07-18 | 1980-07-16 | Gegengewichtsvorrichtung, insbesondere für eine Lasermesseranordnung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54091437A JPS607489B2 (ja) | 1979-07-18 | 1979-07-18 | レ−ザ−メス装置のカウンタ−バランス機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5615739A JPS5615739A (en) | 1981-02-16 |
| JPS607489B2 true JPS607489B2 (ja) | 1985-02-25 |
Family
ID=14026336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54091437A Expired JPS607489B2 (ja) | 1979-07-18 | 1979-07-18 | レ−ザ−メス装置のカウンタ−バランス機構 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4364535A (ja) |
| JP (1) | JPS607489B2 (ja) |
| DE (1) | DE3026932C2 (ja) |
Families Citing this family (49)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS586666A (ja) * | 1981-07-03 | 1983-01-14 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 光ビ−ム伝送装置 |
| US4621786A (en) * | 1982-05-17 | 1986-11-11 | Greenlee Wilfred E | Camera mount and photographers seat |
| FR2528187B1 (fr) * | 1982-06-08 | 1986-01-24 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif pour la transmission d'un faisceau energetique |
| JPS59113993A (ja) * | 1982-12-20 | 1984-06-30 | Niigata Eng Co Ltd | レ−ザ加工機における関節装置 |
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