JPS6176296A - 関節装置 - Google Patents

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・アームを円滑に駆動することのでき
る軽量で安価な関節装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近時、関節装置を介して複数のアームを連結し、種々の
複雑な動きを呈するようにした各種のロボットやマニュ
ピレータが開発されている。

ところでこの種口ボット等に用いられる関節装置は、従
来専ら差動方式の歯車開溝を用いて構成されている。こ
の為、その関節部、ひいてはアーム瀘溝全体の質量の増
大を招来し、この結果大きな駆動力を必要とすると云う
不具合を有している。

また上記歯車様溝の組立てが複雑であることのみならず
、その組立て精度が悪い場合には関節部の円滑な動きが
妨げられると云う問題を有している。

更には、歯車自体が高価である為に、関節装置の高価格
化を招き、またロボットやマニュピレータの高価格化の
要因となっていた。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、軽重で且つ安価であり、滑らか
な動きを呈する実用性の高い関節装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、第１のアームの端部に回動軸を介して屈曲自
在に支持されると共に、第２のアームをその軸心を回転
軸として回転自在に支持してなる支持体を備えた関節部
に対して、上記回動軸にそれぞれ回転自在に一対の案内
プーリを支承し、ローブ等からなる一対の線条体を前記
第２のアームに固定し、且つ該第２のアームに巻回した
のら、前記支持体に設けたプーリ等のガイドを介して前
記一対の案内プーリに導ひき、これらの各案内プーリに
上記線条体をそれぞれ巻回してのち引出すようにし、こ
れらの線条体を進退駆動して前記第１のアームに対する
前記第２のアームの動きを制御するようにしたものであ
る。

つまり、一対の線条体の進退制御によって、例えば前記
案内プーリが同一方向に回転するように制御することに
よって前記第２のアームを屈曲駆動し、また上記各案内
プーリを逆向きに回転制御させることによって前記第２
のアームをその軸心を中心として回動駆動するようにし
たものである。

〔発明の効果） かくして本発明によれば、一対の案内プーリと第２にア
ームの周面にそれぞれ巻回され、且つその間に張架され
た一対の線条体くローブ）によって上記第２のアームの
動きを簡易に、且つ円滑に制御することができる。つま
り案内プーリを介して第２のアームに差動的に伝達され
るローブの動きによって、第２のアームが第１のアーム
に対して屈曲、および回動駆動されることになる。そし
て従来のように歯車を用いていない為に、軽量であり、
またその構造の簡易化を図り得る。同時に簡易な構成で
あるのでその組立てが容易であり、動きの円滑化を図る
こともできる。これ故、安価で経世な実用性の高い関部
装置を提供することができ、その効果は絶大である。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
。

第１図は実施例装置の概略構成を示すもので、（ａ＞は
平面構成図、（ｂ）は一部を断面化して示した側面図、
（Ｃ）はその正面図である。また第２図は後述するロー
ブの張架状態と、その進退によるアームの動きを模式的
に示す図である。

第１のアームの先端部には一対のブラケット１ａ。

１ｂが所定間隔を隔てて平行に設けられており、これら
のブラケット１ａ、　、Ｉｂ間に回動軸２が設けられて
いる。この回動軸２に支持体３が回動自在に、つまり上
記第１のアームの軸方向に対して屈曲自在に設けられて
いる。この支持体３は第１図（ｂ）に示すように、回転
軸受４を介して第２のアーム体５をその軸心を回転中心
として回転自在に支持したものである。

これらによって関節装置本体が構成され、前記第１のア
ームに対して第２のアームが屈曲自在に、且つその軸心
を中心として回転自在に設けられている。

しかして上記支持体３の両側部には、前記回動軸２に支
承されて一対の案内プーリ６ａ、　６ｂが回転自在に設
けられている。尚、これらの各案内プーリ６ａ、　６ｂ
の外径は、例えば前記第２のアーム５の外径とほぼ等し
く設定され、また上記各案内プーリ６ａ、　６ｂの間隔
は上記第２のアーム５の外径寸法よりも僅かに幅広く設
定されている。

また前記支持体３には、相互に平行に４つのガイド、例
えば回転自在に設けられたプーリ７ａ、　７ａ。

７ｂ、　７ｂが前記外径寸法とほぼ等しい間隔で設けら
れている。上記プーリ７ａ、　７ａ、　７ｂ、　７ｂは
、前記第２のアーム５の外周面に所定回数巻回されたの
ち、前記回動軸２の軸方向で、且つ案内プーリ６ａ、　
６ｂ側にそれぞれ平行に引出された一対のローブ（線条
体）　８ａ、　８ｂの引出し方向を前記各案内プーリ６
ａ。

６ｂ側にそれぞれ平行に方向変換するものである。

これらの各プーリ７ａ、　７ａ’、　７ｂ、　７ｂを介
してそれぞれ方向変換された上記ローフ８ａ、　８ｂの
各両端は、その引出し方向に従って互いに逆向きに、つ
まり順方向に上記各案内プーリ６ａ、　６ｂにそれぞれ
所定回Ｈ！回されたのち、図示しないアクチュエータに
連結されるようになっている。つまり、第２のアーム５
ｂに巻回された一対のローフ８ａ、　８ｂは、各プーリ
７ａ、　７ａ、　７ｂ、　７ｂを介して前記各案内プー
リ６ａ、　６ｂとの間に張架され、且つこれらの各案内
プーリＧａ、　６ｂにそれぞれ巻回されたのち、図示し
ないアクチュエータに連結されて各々進退駆動されるよ
うになっている。

第２図はこのようにして上記第２のアーム５から案内プ
ーリ６ａ、　６ｂを介してアクチュエータに張架される
上記各ローブ８ａ、　８ｂの状態を示したもので、この
例では上記第２のアーム５および案内プーリ６ａ、　６
ｂに巻回されるローフ８ａ、　８ｂの各巻回回数はそれ
ぞれ１回となっている。また各ローブ８ａ。

８ｂは、第２のアーム５に巻回された中央部で、該第２
のアーム５にそれぞれ固定されている。

尚、第２のアーム５と各ローブ８ａ、　８ｂとの滑りが
無視できるような場合には、その固定を省略しても良く
、また上述した巻回回数はその仕様に応じて定めれば良
いものである。

か（してこのように構成された本装置によれば、第２図
に示すように前記一対のローブ８ａ、　８ｂを図中矢印
へ方向に進退させて、前記各案内プーリ６ａ。

６ｂを同方向に回動させると、これらの各ローブ８ａ。

８ｂによって前記第２のアーム５には図中Ｘ方向および
Ｙ方向への回動力が生起される。しかしこれらの互いに
逆向きの回動力は相互に打消し合う為、第２のアーム５
が回動することはない。これにも拘らず前記一対のロー
フ８ａ、　８ｂが進退駆動されるので、その力は前記支
持体３を図中α方向に回動させる力を生起し、この結果
前記第２のアーム５は前記回動軸２を支点として屈曲す
ることになる。

尚、前記各ローフ８ａ、　８ｂをそれぞれ同時に逆へ方
向に進退させた場合には、同様な作用が生じて第２のア
ーム５はα′の向きに屈曲することになる。

また前記各ロー１８ａ、　８ｂを図中矢印Ｂに示すよう
に互いに逆向きに進退駆動した場合には、これらの各ロ
ーブ８ａ、　８ｂによって前記第２のアーム５にはそれ
ぞれＸ方向の回動力が生起される為、この結果第２のア
ーム５は前記軸受け４に支持されてその軸心を中心とし
てβの向きに回動することになる。尚、ローブ８ａ、　
８ｂを逆Ｂ方向に進退駆動した場合には、第２のアーム
５はβ′の向きに同（藁に回動することになる。そして
、このような前記各ローブ８ａ、　３ｂに対する逆向き
の進退量が等しい場合には、第２のアーム５に対する回
動を妨げる力が生じないことから、支持体３を回動させ
るべくベクトル力が生起されず、従って上記支持体３か
第１のアーム１に対して屈曲することはない。

そして前記各ローフ８ａ、　８ｂに対する進退量をそれ
ぞれ調整すれば、その進退量の大小と、その進退の向き
に応じて前記第２のアーム５は第１のアームに対して屈
曲しながら、その軸心を中心として回動することになる
。この際の、屈曲量は上記各ロー１８ａ、　８ｂの進退
量の差に相当するものとして与えられる。また前記ロー
ブ８ａ、　８ｂに適度な張力を与えて前記第２のアーム
５と案内プーリ６ａ。

６ｂとの間に張架するようにすれば、その遊びを無くし
て円滑な動きを行わせることが可能となる。

以上のように本８置によれば、案内プーリ６ａ。

６ｂを介して第２のアーム５に巻回された一対のローフ
８ａ、　８ｂによって上記第２のアーム５に対して差動
的に回動力を与え、上記第２のアーム５の回動と屈曲を
制御するので、その動きを円滑に制御することができる
。しかも従来装置と異なって歯車を用いていないので、
その大幅な軽量化と、構造の単純化を図り、組立ての簡
略化とその低価格化を図ることも可能となる等の実用上
多大なる効果を秦する。尚、上記軽量化に際しては、案
内プーリ６ａ、　６ｂやブラケット１ａ、　１ｂ等をア
ルミ合金等を用いて製作するようにすれば、その効果の
増大を期待することができる。

尚、本発明は上ｊＬＵ仁実施例に限定されるものではな
い。例えば案内プーリ６ａ、　６ｂの外径寸法等は装置
の仕様に応じて定めれば良いものである。

またローブに代えて、所謂ベルトを用いることも可能で
ある。その他本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の概略構成を示す図、第
２図は実施例装置におけるローブの張栗状態とその動き
の作用を模式的に示す図である。 Ｉａ、　Ｉｂ・・・第１のアームのブラケット、２・・
・回動軸、３・・・支持体、４・・・回転軸受、５・・
・第２のアーム、６ａ、　６ｂ−・・案内プーリ、７ａ
、　７ａ、　７ｂ、　７ｂ・・・プーリ（ガイド）　、
８ａ、　８ｂ・・・ロープ（線条体）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１のアームの端部に回動軸を介して屈曲自在に
   支持されると共に、第２のアームをその軸心を回転軸と
   して回転自在に支持してなる支持体と、上記回動軸にそ
   れぞれ回転自在に支承された一対の案内プーリと、前記
   第２のアームに固定され、且つ該第２のアームに巻回さ
   れたのち前記支持体に設けられたガイドを介して前記一
   対の案内プーリに導かれ、これらの各案内プーリにそれ
   ぞれ巻回されたのち引出された一対の線条体とを具備し
   てなることを特徴とする関節装置。
2. （２）支持体に設けられたガイドは、第２のアームと案
   内プーリとの間に張架される線条体の張架方向を変更す
   るプーリからなる特許請求の範囲第１項記載の関節装置
   。
3. （３）線条体を固定し、且つ巻回してなる第２のアーム
   の外周は、円周面をなすものである特許請求の範囲第１
   項記載の関節装置。
4. （４）線条体は、ロープからなる特許請求の範囲第１項
   記載の関節装置。