JPS6134956B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6134956B2 JPS6134956B2 JP1115983A JP1115983A JPS6134956B2 JP S6134956 B2 JPS6134956 B2 JP S6134956B2 JP 1115983 A JP1115983 A JP 1115983A JP 1115983 A JP1115983 A JP 1115983A JP S6134956 B2 JPS6134956 B2 JP S6134956B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arm
- pulley
- pulleys
- axes
- around
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、二軸のまわりに旋回可能な自在継手
を、その動作範囲内において位置決め可能にした
腕関節に関するものである。
を、その動作範囲内において位置決め可能にした
腕関節に関するものである。
従来から産業用ロボツト等に用いられている関
節は、プーリ・ワイヤによる一軸まわりの旋回
（基腕に対する先腕の屈曲）、モータ・ギヤによる
一軸回転、平行リンク機構による一軸まわりの旋
回、差動歯車機構による旋回及び回転の二軸動作
等が主流をなし、それらが用途に応じて使い分け
られている。
節は、プーリ・ワイヤによる一軸まわりの旋回
（基腕に対する先腕の屈曲）、モータ・ギヤによる
一軸回転、平行リンク機構による一軸まわりの旋
回、差動歯車機構による旋回及び回転の二軸動作
等が主流をなし、それらが用途に応じて使い分け
られている。
一関節二軸運動を行う機構としては、上記の差
動歯車の外に、電動や油空圧のアクチユエータを
組合わせたものが考えられるが、いずれもアクチ
ユエータ部の質量が大きく、それを支持する腕ス
パン、関節の強度を大きくする必要があり、重作
業や軽作業をさせる場合にもアクチユエータが占
める重量比はかなり大きくなつていた。プーリ・
ワイヤ方式は、それを改善して、アクチユエータ
を関節近傍に配置する必要をなくし、腕を軽量化
するために有効なものであるが、従来から知られ
ている腕は機構上の問題から一軸まわりの旋回を
行うように限られている。
動歯車の外に、電動や油空圧のアクチユエータを
組合わせたものが考えられるが、いずれもアクチ
ユエータ部の質量が大きく、それを支持する腕ス
パン、関節の強度を大きくする必要があり、重作
業や軽作業をさせる場合にもアクチユエータが占
める重量比はかなり大きくなつていた。プーリ・
ワイヤ方式は、それを改善して、アクチユエータ
を関節近傍に配置する必要をなくし、腕を軽量化
するために有効なものであるが、従来から知られ
ている腕は機構上の問題から一軸まわりの旋回を
行うように限られている。
即ち、従来から知られている球面リンクあるい
は十字リンク等を用いた自在継手を利用して基腕
と先腕を施回自在に連結し、基腕内を通じて自在
継手からなる関節部に柔軟な筋線（ワイヤ、ひも
等）を導入して、この筋線を引張ることにより先
腕の上下左右の二軸まわりの旋回動作を制御する
ことが可能であるが、この場合に次のような問題
点がある。
は十字リンク等を用いた自在継手を利用して基腕
と先腕を施回自在に連結し、基腕内を通じて自在
継手からなる関節部に柔軟な筋線（ワイヤ、ひも
等）を導入して、この筋線を引張ることにより先
腕の上下左右の二軸まわりの旋回動作を制御する
ことが可能であるが、この場合に次のような問題
点がある。
まず、基腕に対して先腕を互いに直交する二軸
のまわりで旋回させようとすると、各一軸まわり
の旋回についてそれぞれ正逆方向に先腕を旋回さ
せるための２本の筋線を必要とし、その一方を引
張ると共に他方を弛緩させることにより先骨の位
置決めを行うことができる。ここで、一軸まわり
の旋回を行う場合には一方の筋線の繰出し量と他
方の筋線の繰込み量が同一となり、そのため一対
の筋線の両端を連結したものとしてそれをプーリ
等に巻掛けておくこともできるが、二軸のまわり
の同時旋回においては、一対の筋線同士の繰出し
量及び繰込み量が必ずしも同一にならない。つま
り、一軸まわりの先腕の旋回を行うと、他の一軸
まわりの旋回を行わせる筋線が引張られたり弛緩
することになつて、正確な先腕の位置決め制御が
困難になる場合が多い、従つて、このような問題
が生じないような機構を関節に採用する必要があ
る。
のまわりで旋回させようとすると、各一軸まわり
の旋回についてそれぞれ正逆方向に先腕を旋回さ
せるための２本の筋線を必要とし、その一方を引
張ると共に他方を弛緩させることにより先骨の位
置決めを行うことができる。ここで、一軸まわり
の旋回を行う場合には一方の筋線の繰出し量と他
方の筋線の繰込み量が同一となり、そのため一対
の筋線の両端を連結したものとしてそれをプーリ
等に巻掛けておくこともできるが、二軸のまわり
の同時旋回においては、一対の筋線同士の繰出し
量及び繰込み量が必ずしも同一にならない。つま
り、一軸まわりの先腕の旋回を行うと、他の一軸
まわりの旋回を行わせる筋線が引張られたり弛緩
することになつて、正確な先腕の位置決め制御が
困難になる場合が多い、従つて、このような問題
が生じないような機構を関節に採用する必要があ
る。
また、先腕の旋回角が大きくなつたときに、そ
れを復帰させるために必要なトルクを先腕に与え
るのが困難になることがあり、このような問題を
も生じないような機構が必要である。
れを復帰させるために必要なトルクを先腕に与え
るのが困難になることがあり、このような問題を
も生じないような機構が必要である。
さらに、ロボツト等の腕は、多数の中間腕を関
節によつて順次連結した構成とする場合が多く、
この場合には各関節内にその関節よりも腕の先端
側にある関節を制御するための筋線を挿通する空
間が必要となる。
節によつて順次連結した構成とする場合が多く、
この場合には各関節内にその関節よりも腕の先端
側にある関節を制御するための筋線を挿通する空
間が必要となる。
本発明は、このような要求をみたす腕関節を提
供しようとするものであつて、互いに連結すべき
二つの腕の連結端を、それらを連結する連結体に
対して、互いに直交する二つの軸線のまわりにそ
れぞれ回転可能に取付けることにより、上記二つ
の腕を二軸まわりに旋回可能に連結し、上記連結
体には、上記二つの軸線のまわりに位置する半円
状のプーリを、それらの半円状をなす筋線嵌合溝
がそれぞれのプーリの軸線上に取付けた腕の方を
向くようにして配設すると共に、それらのプーリ
間に筋線挿通孔を設け、上記各腕の連結端におい
て、上記プーリに対応させて遊動プーリを回転可
能に支持させ、一方の腕を通して導入した二対の
筋線の対を、それぞれの遊動プーリに反対向きに
巻掛け、且つ互いに交差させた後にプーリの半円
状をなす筋線嵌合溝の端部に固定し、それらの筋
線を駆動する駆動源を、上記二つの腕の基端側を
支持する腕支持台に設けたことを特徴とするもの
である。
供しようとするものであつて、互いに連結すべき
二つの腕の連結端を、それらを連結する連結体に
対して、互いに直交する二つの軸線のまわりにそ
れぞれ回転可能に取付けることにより、上記二つ
の腕を二軸まわりに旋回可能に連結し、上記連結
体には、上記二つの軸線のまわりに位置する半円
状のプーリを、それらの半円状をなす筋線嵌合溝
がそれぞれのプーリの軸線上に取付けた腕の方を
向くようにして配設すると共に、それらのプーリ
間に筋線挿通孔を設け、上記各腕の連結端におい
て、上記プーリに対応させて遊動プーリを回転可
能に支持させ、一方の腕を通して導入した二対の
筋線の対を、それぞれの遊動プーリに反対向きに
巻掛け、且つ互いに交差させた後にプーリの半円
状をなす筋線嵌合溝の端部に固定し、それらの筋
線を駆動する駆動源を、上記二つの腕の基端側を
支持する腕支持台に設けたことを特徴とするもの
である。
以下、図面を参照して本発明の実施例について
詳述する。
詳述する。
第１図は、本発明の腕関節を産業用ロボツトの
腕に適用した場合を示すもので、腕支持台１に中
空の基腕２を固定し、互いに直交する二軸まわり
において旋回可能にした関節３を介して中空の先
腕４（または中間腕）を連結している。
腕に適用した場合を示すもので、腕支持台１に中
空の基腕２を固定し、互いに直交する二軸まわり
において旋回可能にした関節３を介して中空の先
腕４（または中間腕）を連結している。
上記関節３において、互いに連結すべき二つの
腕２，４の連結端が取付けられる連結体５は、第
１図ないし第３図によつてわかるように互いに直
交する二つの軸線l1，l2上に支軸６，６、及び
７，７を有し、これらの支軸により腕２，４の連
結端を上記軸線l1，l2のまわりに回転可能に取付
け、それによつて基腕２に対し先腕４を互いに直
交する二軸まわりに旋回可能に連結している。
腕２，４の連結端が取付けられる連結体５は、第
１図ないし第３図によつてわかるように互いに直
交する二つの軸線l1，l2上に支軸６，６、及び
７，７を有し、これらの支軸により腕２，４の連
結端を上記軸線l1，l2のまわりに回転可能に取付
け、それによつて基腕２に対し先腕４を互いに直
交する二軸まわりに旋回可能に連結している。
さらに、上記連結体５には、二つの軸線l1，l2
のまわりに位置する各２個の半円状のプーリ８，
９、及び１０，１１を井桁状に配設している。こ
れらのプーリのうち、プーリ８，９は、軸線l1の
まわりにおいて、周囲に設けた半円状をなす筋線
嵌合溝１２，１３が基腕２の方を向くように配設
し、またプーリ１０，１１は周囲に設けた半円状
をなす筋線嵌合溝１４，１５が先腕４の方を向く
ように配設している。而して、上記井桁状をなす
プーリの間には、筋線挿通孔１６を設けている。
のまわりに位置する各２個の半円状のプーリ８，
９、及び１０，１１を井桁状に配設している。こ
れらのプーリのうち、プーリ８，９は、軸線l1の
まわりにおいて、周囲に設けた半円状をなす筋線
嵌合溝１２，１３が基腕２の方を向くように配設
し、またプーリ１０，１１は周囲に設けた半円状
をなす筋線嵌合溝１４，１５が先腕４の方を向く
ように配設している。而して、上記井桁状をなす
プーリの間には、筋線挿通孔１６を設けている。
一方、上記基腕２の連結端においては、各半円
状プーリ８，９に対応させて遊動プーリ１７，１
８を回転可能に支持させ、また上記先腕４の連結
端においては、半円状プーリ１０，１１に対応さ
せて遊動プーリ１９，２０を回転可能に支持させ
ている。
状プーリ８，９に対応させて遊動プーリ１７，１
８を回転可能に支持させ、また上記先腕４の連結
端においては、半円状プーリ１０，１１に対応さ
せて遊動プーリ１９，２０を回転可能に支持させ
ている。
上記先腕４を基腕２に対して２軸のまわりに回
転させる柔軟な筋線２１，２２，２３，２４は、
ワイヤ、ひも等によつて形成し、その一対２１，
２２を腕支持台１側から基腕２を通して遊動プー
リ１７，１８に巻掛けた後に半円状のプーリ８、
及び９に導き、また他の一対２３，２４を同様に
基腕２に通し、さらに連結体５の筋線挿通孔１６
を通して遊動プーリ１９，２０に巻掛けた後に、
半円状のプーリ１０，１１に導いている。而し
て、上記各一対の筋線２１，２２、及び２３，２
４は、それぞれ遊動プーリ１７，１８、及び１
９，２０に対して反対向きに巻掛け、且つ互いに
交差させた後に対応する半円状プーリ８，９、及
び１０，１１の筋線嵌合溝１２，１３，１４，１
５に嵌入させ、それぞれの筋線嵌合溝の端部にお
いてそれぞれのプーリに固定している。
転させる柔軟な筋線２１，２２，２３，２４は、
ワイヤ、ひも等によつて形成し、その一対２１，
２２を腕支持台１側から基腕２を通して遊動プー
リ１７，１８に巻掛けた後に半円状のプーリ８、
及び９に導き、また他の一対２３，２４を同様に
基腕２に通し、さらに連結体５の筋線挿通孔１６
を通して遊動プーリ１９，２０に巻掛けた後に、
半円状のプーリ１０，１１に導いている。而し
て、上記各一対の筋線２１，２２、及び２３，２
４は、それぞれ遊動プーリ１７，１８、及び１
９，２０に対して反対向きに巻掛け、且つ互いに
交差させた後に対応する半円状プーリ８，９、及
び１０，１１の筋線嵌合溝１２，１３，１４，１
５に嵌入させ、それぞれの筋線嵌合溝の端部にお
いてそれぞれのプーリに固定している。
これらの各一対の筋線２１，２２、及び２３，
２４は、腕支持台１側においてそれぞれ連絡し、
モータ２５，２６によりそれぞれ独立に駆動を制
御させる駆動用プーリ２７，２８に巻掛けてい
る。而して、これらの各筋線は腕支持台１におけ
る係止板２９から基腕２及び先腕４の連結端にお
ける係止板３０、または３１までの間を、それぞ
れ鞘管３２内に摺動自在に挿通している。
２４は、腕支持台１側においてそれぞれ連絡し、
モータ２５，２６によりそれぞれ独立に駆動を制
御させる駆動用プーリ２７，２８に巻掛けてい
る。而して、これらの各筋線は腕支持台１におけ
る係止板２９から基腕２及び先腕４の連結端にお
ける係止板３０、または３１までの間を、それぞ
れ鞘管３２内に摺動自在に挿通している。
なお、上記連結体５内の筋線挿通孔１６は、多
数の腕を順次接続する場合には、それらを駆動す
るための筋線の挿通にも供することになる。
数の腕を順次接続する場合には、それらを駆動す
るための筋線の挿通にも供することになる。
上記構成を有する腕においては、モータ２５を
正逆いずれかの方向に選択的に駆動して駆動用プ
ーリ２７を回転させると、筋線２１，２２の一方
に引張られると共に他方から弛緩せしめられ、従
つて一対の筋線２１，２２によりプーリ８，９が
軸線l1のまわりに回転せしめられ、それに伴つて
先腕４が軸線l1のまわりに旋回することになる。
正逆いずれかの方向に選択的に駆動して駆動用プ
ーリ２７を回転させると、筋線２１，２２の一方
に引張られると共に他方から弛緩せしめられ、従
つて一対の筋線２１，２２によりプーリ８，９が
軸線l1のまわりに回転せしめられ、それに伴つて
先腕４が軸線l1のまわりに旋回することになる。
モータ２６によつて駆動用プーリ２８を回転駆
動した場合もあり、この場合には一対の筋線２
３，２４によつてプーリ１０，１１が軸線l2のま
わりに回転せしめられ、それに伴つて先腕４が軸
線l2のまわりに旋回することになる。
動した場合もあり、この場合には一対の筋線２
３，２４によつてプーリ１０，１１が軸線l2のま
わりに回転せしめられ、それに伴つて先腕４が軸
線l2のまわりに旋回することになる。
さらに、モータ２５及び２７を同時に駆動し
て、筋線２１，２２、及び２３，２４によりプー
リ８，９、及び１０，１１を同時に回転させた場
合には、先腕が軸線l1及びl2のまわりにおける旋
回を複合した状態で運動することになり、この場
合に一方の軸線l1またはl2のまわりの旋回によつ
て他方の軸線l2またはl1のまわりの旋回に影響を
及ぼすようなことはなく、特に他方の軸線のまわ
りに先腕を旋回させるための筋線を緊張させたり
弛緩させたりすることがなく、軸線l1及びl2のま
わりの旋回を独立に、且つ正確に制御することが
できる。
て、筋線２１，２２、及び２３，２４によりプー
リ８，９、及び１０，１１を同時に回転させた場
合には、先腕が軸線l1及びl2のまわりにおける旋
回を複合した状態で運動することになり、この場
合に一方の軸線l1またはl2のまわりの旋回によつ
て他方の軸線l2またはl1のまわりの旋回に影響を
及ぼすようなことはなく、特に他方の軸線のまわ
りに先腕を旋回させるための筋線を緊張させたり
弛緩させたりすることがなく、軸線l1及びl2のま
わりの旋回を独立に、且つ正確に制御することが
できる。
さらに、本発明によれば、動力伝達用の二対の
筋線を駆動する駆動源を、二つの腕の基端側を支
持する腕支持台に設けて、駆動源を関節部分から
排除するようにしたので、腕の軽量化を達成する
ことができ、さらにこの軽量化に伴つて、例えば
腕自体を小型化できるばかりでなく、小さな力で
確実な動作を期待できる等の効果を得ることがで
きる。
筋線を駆動する駆動源を、二つの腕の基端側を支
持する腕支持台に設けて、駆動源を関節部分から
排除するようにしたので、腕の軽量化を達成する
ことができ、さらにこの軽量化に伴つて、例えば
腕自体を小型化できるばかりでなく、小さな力で
確実な動作を期待できる等の効果を得ることがで
きる。
第１図は本発明の実施例を示す側面図、第２図
は第１図における連結体をＡ−Ａ矢示側から見た
正面図、第３図は第２図の右側面図である。 ２……基腕、４……先腕、５……連結体、８，
９，１０，１１……半円状プーリ、１２，１３，
１４，１５……筋線嵌合溝、１６……筋線挿通
孔、１７，１８，１９，２０……遊動プーリ、２
１，２２，２３，２４……筋線。
は第１図における連結体をＡ−Ａ矢示側から見た
正面図、第３図は第２図の右側面図である。 ２……基腕、４……先腕、５……連結体、８，
９，１０，１１……半円状プーリ、１２，１３，
１４，１５……筋線嵌合溝、１６……筋線挿通
孔、１７，１８，１９，２０……遊動プーリ、２
１，２２，２３，２４……筋線。
Claims (1)
- １ 互いに連結すべき二つの腕を連結端を、それ
らを連結する連結体に対して、互いに直交する二
つの軸線のまわりにそれぞれ回転可能に取付ける
ことにより、上記二つの腕を二軸まわりに旋回可
能に連結し、上記連結体には、上記二つの軸線の
まわりに位置する半円状のプーリを、それらの半
円状をなす筋線嵌合溝がそれぞれのプーリの軸線
上に取付けた腕の方を向くようにして配設すると
共に、それらのプーリ間に筋線挿通孔を設け、上
記各腕の連結端において、上記プーリに対応させ
て遊動プーリを回転可能に支持させ、一方の腕を
通して導入した二対の筋線の対を、それぞれの遊
動プーリに反対向きに巻掛け、且つ互いに交差さ
せた後にプーリの半円状をなす筋線嵌合溝の端部
に固定し、それらの筋線を駆動する駆動源を、上
記二つの腕の基端側を支持する腕支持台に設けた
ことを特徴とする二軸旋回可能な関節腕。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1115983A JPS59142090A (ja) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | 二軸旋回可能な腕関節 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1115983A JPS59142090A (ja) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | 二軸旋回可能な腕関節 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59142090A JPS59142090A (ja) | 1984-08-15 |
| JPS6134956B2 true JPS6134956B2 (ja) | 1986-08-11 |
Family
ID=11770249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1115983A Granted JPS59142090A (ja) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | 二軸旋回可能な腕関節 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59142090A (ja) |
-
1983
- 1983-01-25 JP JP1115983A patent/JPS59142090A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59142090A (ja) | 1984-08-15 |
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