JPS63156681A - マニプレ−タ用関節 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は各種作業用ロボットマニプレータの関節に関す
る。

く背景技術〉 原子カプラント用各種補修点検作業や一般の産業用ロボ
ットマニプレータとしては、動作形態により円筒座標ロ
ボット、極座標ロボット、直角座標ロボット及び多関節
ロボット等が［用されている。これらのロボットマニプ
レータは、いずれも上位軸から下位軸へいくほど大きく
重くな９、全体としても手先に比べて腕や胴体の部分が
非常に大きく、上位軸と下位軸とで形状及び動作機能が
全く異なるものである。

これらのロボットマニプレータにおいても、より高機能
を実現するためには色々の問題点がある。

即ち、■駆動方式によって種々の駆動形態があるが、機
構が複雑で組立メンテナンスが困難である。■マニプレ
ータの自由度が少ない。■制御が難しい。■定置式であ
る。

〈発明の目的〉 本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、関節部の動
作機能の配置が上位の軸と下位の軸とで対称になってい
るロボットマニプレータの関節７．提供し、もって根元
部、先端部いずれも固定使用可能にしてロボットマニプ
レータの用途拡張を図ると共に、容易な制御及び容易な
メンテナンスで多自由度を実現することを目的とする。

く目的を達成するための手段〉 上記目的を達成するための本発明の構成は、アーム部材
の両端部に第一回動軸回りで旋回自在な凹型節をそれぞ
れ設け、第一回動軸に直交する方向に沿って延びる第二
回動軸回りで旋回自在で且つ第一回動軸及び第二回動軸
に直交する第三回動軸回りで回転自在な端軸を凹型節の
凹部に設け、それぞれの端軸内に第三回動軸回りで回転
する傘歯車を設けると共に、第二回動軸回りで回転し傘
歯車に対向して噛み合う一対の駆動傘歯車をそれぞれの
をそれぞれの駆動傘歯車に設けたことを特徴とする。

く作　　　用〉 それぞれの端軸は、凹型節に対する第二回動軸回りでの
旋回と、凹型節に対する第三回動軸回りでの回転と、ア
ーム部材に対する第一回動軸回りでの凹型節の旋回とで
同一の自由度を有する。端軸の旋回及び回転は、一対の
駆動傘歯車の回転方向をそれぞれの駆動手段の制御によ
り任意に選択して行なう。

く実　施　例〉 第１図には本発明の一実施例に係るマニプレータ用関節
の外観、第２，３図にはその端軸部の駆動機構を表わす
断面、第４図にはそのアーム旋回駆動機構を表わす断面
、第５図にはその駆動機構の配置状態を示しである。

アーム部材２１は、第一アーム２２と第二アーム２３の
一端部同士がＸ軸回りで回動自在に結合されて構成され
ている（第１図中■参照）。アーム部材２１の両端部に
は、Ｘ軸に沿って平行に延びる第一回動軸としてのＹ軸
回りで旋回自在な凹型節２４の凹部には端軸２５が支持
され、端軸２５はＹ軸に直交する方向に沿って延びる第
二回動軸としてα軸回りで旋回自在で（第１図中■参照
）、且つＹ軸、α軸に直交する第三回動軸としてのβ軸
回りで回転自在となっている。

次に第２，３図に基づいてＹ軸、α軸、β軸の駆動部を
説明する。各軸の駆動部は、プレー）１．ｌａにモータ
２，２ａ、歯車３゜３ａ、減速機４．４ａ１ブレーキ５
，５ａ。

位置検出器６，６ａ、出力軸８，８ａを外部で組立てた
後、凹型節２４に取付ける。

第４図に示した各軸の駆動部１５〜２１は、第２，３図
で示したＹ軸、α軸、β軸の駆動部と同一構成でモジュ
ール化されており、外部組立で取付けができる。

次にα軸及びβ軸の差動軸について説明す２１）；よα
軸上で同一芯上に凹型節２４内に配置され、同一の構成
となって一対をなしている。モータ２から歯車３と減速
機４を介して出力軸８に伝達された力はα軸回りで回転
する駆動傘歯車９によって、端軸２５内でβ軸回りで回
転する傘歯車１０に回転力が伝わる。この時、駆動部１
５，１６０出力軸８の回転方向が同じであれば傘歯車１
０は回転せずに第１図中■の動作となりα軸を中心とし
て端軸２５は上下旋回する。また駆動部１５゜１６の出
力軸８の回転方向が異なれば傘歯車１０はβ軸を中心に
回転するので、第１図中■の動作となる。この様に駆動
部１５．１６゜（２０，２１）の出力軸８の回転方向を
制御することにより、各端軸２５は二自由度の運動が得
られ、非常にコンパクトとなる。

第３図のＹ軸の駆動部はα軸、β軸の駆動部と同じ構成
で、モータ２ａから歯車３と減速機４ａを介して出力軸
８ａに伝達された駆回転力となり、第１図中■の動作と
なる。

第４図のＸ軸の駆動部もα軸、β軸、Ｙ軸の駆動部と同
じ構成で、プレート１ｂにモータ２ｂ、歯車３ｂ、減速
機４ｂ、ブレーキ５ｂ１位置検出器６ｂ、出力軸８ｂを
外部で組立てたのち第一アーム２２に取付けることがで
きる。動作はＹ軸向様に、モータ２ｂから歯車３ｂと減
速機４ｂを介して出力軸８ｂに駆動力が伝達され、出力
軸８ｂに伝達された駆動力は第二アーム２３の回動力と
なり、第１図中■の動作となる。

尚、第２図、第３図中の符号で７は端軸２５に保持され
たアタッチメント取付フランジである。

乙の関節構成は、端軸２５の差動機構が先端と根元に配
置され、端軸２５間を三自由度の多関節でつなぐことに
より、Ｘ軸を中心として対称となっている。従ってこの
関節によると、いずれの端軸２５でも固定側として使用
可能で、いずれの場合でも同様に制御可能である。また
、駆動部１５〜２１がモジュール化されて同じ構成とな
っているので、組立メンテナンスが容易で価格も安価と
なる。また、端軸２５は一対の駆動傘歯車９の回転方向
を制御することで二自由度を有し上下旋回と回転とが実
現でき、アーム部材２１を長くすることなく多自由度（
実施例では七自由度）が実現できる。更に、端軸２５は
いずれを固定した状態でも使用可能であるため、マニプ
レータの用途が拡張し、マニプレータの先端、根元に各
種治工具を取付けることができるので、自らの移動ある
いは自らをクランプする等のことも可能であり、種々の
作業に適用できる。

〈発明の効果〉 本発明のマニプレータ用関節は、関節部の動作機能の配
置が上位の軸と下位の軸とで対称になっており、軸端は
一対の傘歯車の回転方向を任意に制御することで二種類
の駆動が可能となる。その結果、どちらの端軸（根元部
、先端部）でも固定使用が可能でロボットマニプレータ
の用途拡張が図れると共に、容易な制御及び容易なメン
テナンスで多自由度を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ　（ｂ）は本発明の一実施例に係るマニプ
レータ用関節の外観を表わす平面図及び側面図、第２図
はその端軸部の駆動機構を表わす一部断面平面図、第３
図はその端軸部の駆動機構を表わす断面側面図、第４図
はそのアーム旋回駆動機構を表わす断面側面図、第５図
（ａｌ　（ｂ）はその駆動機構の配置状態を表わす平面
図及び側面図である。 図　　面　　中、 ９は駆動傘歯車、 １０は傘歯車、 ２１はアーム部材、 ２４ば凹型節、 ２５は端軸である。 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アーム部材の両端部に第一回動軸回りで旋回自在な凹型
   節をそれぞれ設け、第一回動軸に直交する方向に沿って
   延びる第二回動軸回りで旋回自在で且つ第一回動軸及び
   第二回動軸に直交する第三回動軸回りで回転自在な端軸
   を凹型節の凹部に設け、それぞれの端軸内に第三回動軸
   回りで回転する傘歯車を設けると共に、第二回動軸回り
   で回転し傘歯車に対向して噛み合う一対の駆動傘歯車を
   それぞれの凹型節に設け、独立して制御可能な駆動手段
   をそれぞれの駆動傘歯車に設けたことを特徴とするマニ
   プレータ用関節。