JPS6263084A - マニプレ−タ - 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】 ん産業上の利用分野 本発明は、駆動手段の修理を容易にしたマニプレータに
関する。

Ｂ９発明の概要 本発明は、アームの先端にノ・ンドを具えるとともにア
ームの内部ｌこ駆動手段を具えたマニプレータ、におい
て、 アームをハンド側の第一アームと第二アームとに分割す
るとともに第二アーム内に駆動手段を収納して第一アー
ムと第二アームとを着脱自在憂こ結合することｌこより
、 駆動手段が故障したときｌこはアームを分割して容易に
修理できるようにしたものである。

０、従来の技術 マニプレータは、手先の位置と動きを制御するため複数
の自由度を設けて構成されている。このようなマニプレ
ータのうち、４自由度を有する従来のマニプレータを第
４図に示す（特開昭５９−１８２０９３号公報参照）。

図において、ｌａと１ｌｌｂは図示せず）はマニプレー
タのハンド３６を図中、上下と左右へ曲げるためのリニ
アアク千ユエータ、ＩＣは／”１ンド３６を回転させる
ためのアクチュエータ（モータと減速機等から構成され
る）、１ｄは指２９を開閉させるためのアクチュエータ
である。

まず、ハンド３６の曲げのための構造Ｅこついて説明す
る。アームを構成するケース２の先端部にはＱ　ＩＪソ
ングを介して外周面が球面の屈曲枠４が嵌め込まれてお
り、０リング３と屈曲枠４の外周面とは摺動自在に接触
している。屈曲枠４の下部には外周面が球面のブツシュ
５とピン６を介して全方向へ回動自在にロットエンド７
が結合され、ロットエンド７はリニアアクチュエータ１
ａのロッド８に結合されている。このほか、図中、右方
から見て屈曲枠４におけるピン６の取付部と略直角をな
す位置番こけ図示しないＩＪ　ニアアク千ユエータ１ｂ
のロッドが連結されている。つまり、リニアアクチュエ
ータ１　’　＃　１　′ｂのロッドを出し入れすること
により屈曲枠４と共にハンド３６を上下左右へ曲げたり
旋回させたりすることができる。

次に、ハンド３６０回転のための構１！ｊ１ｊこついて
説明する。アクチュエータＩＣの回転運動は出力歯車９
．減速歯車１０を介して中空軸１１へ伝わる。中空軸１
１の端部にはヨーク１２が形成されており、ヨーク１２
と継手金具１３とが図中上下方向へ伸びる一対のピン１
４を介して回動自在に結合されている。

また、継手金具１３には紙面と直角な一対のピン１５を
介して回動自在にヨーク１６が結合されている。

ヨーク１６は中間軸１７の基端部に形成されており、中
間軸１７は軸受１８等を介して回転自在に屈曲枠４に嵌
め込まれているので、中間軸１７は屈曲枠番と共にいず
れの方向へ屈曲した状態でも回転することができる。つ
まり、アク子ユエータＩＣを操作することにより、屈曲
枠４と共に中間軸１７及びノ・ンド３６が屈曲した。状
態でも中間軸１７と共にハンド３６を回転させることが
できる。

水壷こ、指四を開閉するための機構について説明する。

ハンド３６が回転することによりハンド３６４こ対して
相対的に操作軸２５が回転し指２９が開閉してしまうこ
とを防ぐため、回転する減速歯車１０自体にアク千ユエ
ータ１ｄの本体が取り付けられており、アク千ユエータ
１ｄの本体が回転するためスリップリング１．９＆、１
９ｂと集電部材２０ａ　＊　２０　ｂを介してアクチュ
エータ１ｄに給電される。アク千ユエータ１ｄの出力軸
２１は回転軸２２とスプライン結合しており、回転軸２
２の中間部は前記継手金具１３内ｌこ嵌め込まれた球形
外周面を有するブツシュ２３Ｊこよって回転自在に支持
されている。回転軸２２の先端部には自在継手２４を介
して操作軸５が連結され、操作軸２５の先端にはウオー
ム２６がスプライン結合しているので、ウオーム２６の
回転によって一対のウオームホイール２７が夫々反対方
向へ回転する。ウオームホイールｎには平行リンクを構
成するリンクあの一本が固着されているので、ウオーム
２６の回転によって指２９が開閉する。

操作軸２５の屈曲中心と中間軸１７の屈曲中心とが異な
り中間軸１７と操作軸２５との軸心がズレることがら、
操作軸２５の中央部はブツシュ３０とリング３１とから
なる球面軸受によって支持され、また、中間軸１７に手
前側とむこう側の一対のピン３２を介して継手金具３３
が取り付けられるとともに継手金具３３に前記ピン３２
と直角をなす一対のピン３４を介して手首端３５が取り
付けられ中間軸１７Ｇこ対して手首端３５が全方向へ屈
曲自在となっている。このほか、スプライン結合してい
る操作軸２５とウオーム２６との部分で分離することに
より、ハンド３６を手首端３５から容易に着脱できる構
成となっている。

なお、ケース２内でのアクチュエータ等の装置は第５図
のようになっている。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点 ところが、アクチュエータ類がケース内の奥の方に閉塞
された状複で収納されているので、過負荷等によってア
クチュエータが破損したときに大部分を分解して修理し
なければならず修理ｉこ多くの時間を要していた。

そこで本発明は斯かる欠点を解決したマニプレータを提
供することを目的とする。

Ｅ０間明点を解決するための手段 斯かる目的を達成するための本発明の構成は、第一ケー
スの先端に全方向へ屈曲自在に具えられるとともにハン
ドが回転自在に取り付けられた屈曲枠と、該屈曲枠の内
側に回転自在に具えられるとともに前記ハンドが連結さ
れた中空軸と、該中空軸内に回転自在に具えられ回転す
ることによって前記ハンド−こ取り付けられた指を開閉
する回転軸と、第二ケース内に固定された坑−〜第三回
転駆動手段と、該第二ケース内に回転自在に具えられた
第四回転駆動手段と、前記屈曲枠の屈曲中心に対して相
互に略直角をなす位Ｒ番こ一端が夫々全方向へ回動自在
に取り付けられるとともに回転運動を往復運動に変える
変換手段を介して他端が夫々前記第一、第二回転駆動手
段の出力軸に接続された第一、第二伝達手段と、一端が
前記回転軸に接続され他端が前記第四回転駆動手段の出
力軸に接続された第四伝達手段と、一端が前記中空軸に
接続されるとともに他端が前記第三回転駆動手段の出力
軸に接続された第三伝達手段と、前記回転軸が前記中空
軸と同一方向へ同一角度だけ回転するようｆこ第三伝達
手段と前記第四回転駆動手段本体とを接続する第五伝達
手段と、前記第一〜第四回転駆動手段の出力軸及び第四
回転駆動手段本体と前記第一〜第五伝達手段とを着脱自
在に接続しかつ前記第一ケースと第二ケースとを着脱自
在に結合する結合手段とから構成されることを特徴とす
る。

７０作　用 鴇−回転駆動手段の出力軸を回転させると、その回転力
は変換手段によって往復運動に変えられ、屈曲枠と共に
ハンドが手首のところで上下に屈曲する。また、第二回
転駆動手段の出力軸を回転させると、同様にしてハンド
が左右に屈曲する。第三回転駆動手段の出力軸を回転さ
せると、その回転力は中空軸へ伝わり、ハンドが回転す
る。第四回転駆動手段の出力軸を回転させると、回転力
は回転軸から指へと伝わり、指が開閉する。回転軸の回
転はハンドの中を通って指に伝えられるのでハンドが回
転すると干渉作用によって指が開閉することになるが、
第五伝達手段ｌこよって第三回転駆動手段の出力軸の回
転力が第四回転駆動手段本体へ伝わり、第四回転駆動手
段と共に回転軸が中空軸と同じたけ同方向へ回転するの
で、ハンドの回転ｌこよる指の開閉は生じない。いずれ
かの駆動手段が故障した場合は第一アームと第二アーム
とを分割し、第二アーム内の駆動手段を取り出して修理
すればよい。修理の際にアーム全体を分解する必要がな
いので、修理が容易にかつ短時間でできる。

Ｇ、実施例 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。なお、本発明は前記従来のマニプレータの一部を改
良したものなので同一部分の説明を省略して異なる部分
のみを説明する。

第２図に示すように、マニプレータのアームは先端にハ
ンド３６が取り付けられた第一アーム３８と第二アーム
３９とに分割され、第一アーム３８と第二アーム３９と
が着脱自在ｌこ結合されている。

第一アーム３８と第二アーム３９との展開図を＠１図に
示し、第二アーム３９の横断面図を第３図ｔこ示す。

第二アーム３９の第二ケース４２内には夫々のアクチュ
エータが収納されている。即ち、第二ケース４２の面板
４３４こは、モータと減速機等からなるアクチュエータ
（第一回転駆動手段）４０ａ、アクチュエータ（第二回
転駆動手段）４０１）、アクチュエータ（第三回転駆動
手段）４０Ｃが円周方向へ並べて固定されており、アク
チュエータ４０　ａ　（！：４０　ａ　（！：　（Ｄ関
ｌこはアクチュエータ（第四回転駆動手段’）　４０　
（１０本体が軸受Ｉを介して回転自在に面板４３に取り
付けられている。アク千ユエータ４０　ｄの本体は回転
するので、スリップリング４５ａ、４５１）と集電部材
４６ａ、４６１）を介して通電される。

第一アームあの第一ケース４１内には第一〜第五伝達手
段が収納されている。

第一伝達手段、第二伝達手段は次のような構成となって
いる。ブツシュ５ａの嵌め込まれたロットエンド７ａが
面板４７に形成された孔４８　ａに摺動自在ｌこ挿通さ
れ、基端部にはポールネジナツト４９ａが結合されてい
る。ポールネジナツト４９　ａにはポールネジ５０　ａ
の先端部がねじ込まれ、ポールネジ５０　ａの基端部は
球面軸受７２と軸受５１を介して回転自在となって面板
５２を貫通している。第二伝達手段も第一伝達手段と同
様に構成されているので、説明を省略する。なお、これ
らのロットエンド７ａ。

７ｂの尤端部は、前記屈曲枠４であって屈曲中心に対し
て相互に略直角な位置にビン６を介して回動自在に結合
されている。

第三伝達手段は次のような構成となっている。

両端近傍に歯車５３．５４を有する伝達軸５５が軸受５
６゜５１を介して面板４７と５２との間に回転自在に具
えられており、伝達軸５５の基端部は面板５２がら突出
している。第１図ではアームを展開して示しているため
に歯車５４と減速歯＄１０とか離れているが、第３図に
示すようにこれらの歯車は噛み合っている。

第五伝達手段は次のような構成となっている。

歯車５３と噛み合うアイドルギヤ５９が軸受５６を介し
て面板５２に回転自在に取り付けられるとともにアイド
ルギヤ５９と噛み合う中空歯車ωが軸受６１を介して回
転自在に面板５２に取り付けられ、中空歯車６０の回転
力がアク千ユエータ４０（１へ伝わるようになっている
。

第四伝達手段は次のような構成となっている。

歯車５７を有する伝達軸郭が、その一端を回転軸四にね
じ込むとともに他端を軸受５６を介して面板５２で支持
することにより回転自在となっている。そして歯車５７
と噛み合う歯車６２を有する伝達軸７３が軸受５１を介
して中空歯車ω内に回転自在に支持されている。

最後ｌこ、結合手段について説明する。第一ケース４１
にはボルト６３が取り付けられ、第二ケース４２にはポ
ルト６３をねじ込むねじ孔６４が形成されている。これ
らは２組設けられているが第１図では一組のみが表示さ
れている。このほか、第一アーム３８と第二アーム３９
とを結合２分離させたときに夫々の回転力の伝達部を結
合９分離させるために、クラッチが具えられている。ア
クチュエータ４０　ａ〜４０　ｄの出力軸６５ａ〜６５
（ｌには歯付クラッチ暗が固着され、一方、ボールネジ
ｓｏａ、５ｏｂｓ伝達軸５５．７３の端部ζこはスプラ
イン６７が形成されるとともｌこスプライン６７に歯付
クラッチ田が嵌め込まれ、歯付°クラッチ絽を歯付クラ
ッチ団へ向かって付勢するスプリング６９がスプライン
６７に挿通されている。このほか、回転自在のアクチュ
エータ４０　（１の本体には歯付クラッチ７ｏが固着さ
れ、中空歯車６゜にはスプリング７４を介して歯付クラ
ッチ７１がスプライン結合している。

次に、斯かるマニプレータの作用を説明する。

アクチュエータ４０　ａの出力軸６５ａを回転させると
、その回転運動はボールネジ５０　＆とポールナツト４
９ａとの働きによって往復運動ｆこ変換され、屈曲枠４
と共にハンド３６が上下方向へ曲げられる。

また、アクチュエータ４０ｂの出力軸６５１）を回転さ
せると、同様にしてハンド３６が左右方向へ曲げられる
。したがって、アク千ユエータ４０　ａ　ト４０　’ｂ
　（！：を同時に操作することによってハンド３６を旋
回運動させることもできる。

アク手ユエータ４０　ａの出力軸６５０を回転させると
、その回転運動は伝達軸５５から中空軸１１へと伝わり
、ハンド３６が回転する。ハンド３６の回転はハンド３
６が上下左右へ曲げられた状態においても行ない得る。

アク千ユエータ４０　ｄの出力軸６５（Ｌを回転させる
と、その回転力は伝達軸７３．歯車６２　、５７　、伝
達軸郭を介して回転軸２２へ伝わり、更に操作軸２５へ
と伝わって指２９が開閉する。

アクチュエータ４０　ｃの操作によって伝達軸郭が回転
すると、その回転力は歯車おからアイドルギヤ５９．中
空歯車６０．歯付クラッチ７１．７０ヲ介してアクチュ
エータ４０　（ｌの本体へ伝わる。アク千ユエータ４０
　（ｌの本体に対する出力軸６５（ｌの回転は別個ｌこ
操作されるのであり、アクチュエータ４００の出力軸６
５ｃの回転に基づくアクチ、ユエータ４０４本体の回転
はそのまま出力軸６５（ｌから順次回転軸２２へと伝わ
る。このときの回転軸２２の回転方向及び回転数は中空
軸１１と全く同じである。したがって、アクチュエータ
４０　Ｑの出力軸６５ｃを回転させることによってハン
ド３６を回転させても、ハンド３６に対して操作軸５等
が相対的着こ回転することはなく、指２９が開閉したり
することはない。

斯かるマニプレータではアク千ユエータ類の配置が第３
図のようになっているためアームの直径が小さく、狭い
ところでの作業においても作業性がよい。従来のマニプ
レータでのアクチュエータ類の配置（第５図参照）と比
較すると、従来のアームの外径寸法り、Ｆｉ、 Ｄ、＝３（１＋α牟４ｄ　　　由・・・・・・（イ）ｄ
・・・アクチュエータの外径寸法 α・・・ケース厚さと隙間を加えた寸法となり、本発明
によるマニプレータのアームの外径寸法り、は、 Ｄ鵞　中　３　ｄ　　　　　　　・・・・・・・・・（
ロ）となる。つまり、本発明によるマニプレータの方が
従来のものより外径が約ｄだけ小さいことになる。

アク千ユエータ４０　ａ〜４０　（ｌが故障した場合は
２本のボルト簡を外すことにより第一アーム３８と第二
アーム３９とを分離する。両アームが結合されていると
きは歯付クラッチ６８．７１がスプリング６９゜７４に
よって常時付勢されており、歯付クラッチ部。

７０と結合しており、第一アーム３８と第二アーム３９
とを分離すると歯付クラッチ６８　、７１も歯付クラッ
チ６６．７０から分離する。このように両アームを分離
するとアク・千ユエータを取り外して容易に修理又は交
換することができる。アクチュエータを修理したら、ボ
ルト６３を締めることにより第一アーム３８と第二アー
ム３９とを結合する。このとき、歯付クラッチ圀と絽又
は７０と７１の歯先が相互に当って噛み合わないことが
あるが、いずれかの歯付クラッチを多少回転することに
よりスプリングの又は７４の付勢力で圧接されて一方の
クラッチの歯が他方のクラッチの谷へはいり込み、結合
する。

■０発明の詳細 な説明したように本発明ｔこよれば第二ケース内ｌこ駆
動手段を収納するとともに第一ケース内に伝達手段を収
納し、第一アームと第二アームとを結合手段を介して結
合しているので、駆動手段が故障した場合等には第一ア
ームと第二アームとを分離させることにより容易に修理
又は交換できる。

また、第五伝達手段を設けることにより第三回転駆動手
段の出力軸とともに第四回転駆動手段の本体が回転する
ので、ハンドが回転しても指が干渉作用を受けて開閉し
てしまうというようなことは　　チ。

ない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明によるマニプレータの実施例に
係り、第１図はアームを展開して示す展開図、第２図は
マニプレータの外観図、第３図は・第二アームの横断面
図、第４図、第５図は従来のマニプレータに係り、第４
図は構造図、第５図は第４図のＩ−Ｉ矢視断面図である
。 ４・・・屈曲枠、１１・・・中空軸、２２・・・回転軸
、２９・・・指、３６・・・ハンド、４９ａ〜４０　（
１・・・アクチュエータ、４１・・・第一ケース、４２
・・・第二ケース、４９・・・ポールナツト、５０・・
・ボールネジ、　５５．５８・・・伝達軸、５９・・・
アイドルギヤ、６０・・・中空歯車、ω・・・ボルト、
−・・・ねじ孔。 ６５ａ　〜６５ｄ　・・・出力軸、６６．６８．７０，
７１−・・歯付クラツマニアレータのタト看砲ｚＱ（完
明） 第２図 アームの禮１“面図（爪発明） 第３図 ｔ 第４記の１−１大硯断面２ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第一ケースの先端に全方向へ屈曲自在に具えられるとと
   もにハンドが回転自在に取り付けられた屈曲枠と、該屈
   曲枠の内側に回転自在に具えられるとともに前記ハンド
   が連結された中空軸と、該中空軸内に回転自在に具えら
   れ回転することによつて前記ハンドに取り付けられた指
   を開閉する回転軸と、第二ケース内に固定された第一〜
   第三回転駆動手段と、該第二ケース内に回転自在に具え
   られた第四回転駆動手段と、前記屈曲枠の屈曲中心に対
   して相互に略直角をなす位置に一端が夫々全方向へ回動
   自在に取り付けられるとともに回転運動を往復運動に変
   える変換手段を介して他端が夫々前記第一、第二回転駆
   動手段の出力軸に接続された第一、第二伝達手段と、一
   端が前記回転軸に接続され他端が前記第四回転駆動手段
   の出力軸に接続された第四伝達手段と、一端が前記中空
   軸に接続されるとともに他端が前記第三回転駆動手段の
   出力軸に接続された第三伝達手段と、前記回転軸が前記
   中空軸と同一方向へ同一角度だけ回転するように第三伝
   達手段と前記第四回転駆動手段本体とを接続する第五伝
   達手段と、前記第一〜第四回転駆動手段の出力軸及び第
   四回転駆動手段本体と前記第一〜第五伝達手段とを着脱
   自在に接続しかつ前記第一ケースと第二ケースとを着脱
   自在に結合する結合手段とから構成されることを特徴と
   するマニプレータ。