WO2002043931A1 - Manipulateur - Google Patents

Description

明細書

マニピュレー夕 技術分野

本発明は、 ロボッ トの胴部等の支持体に配設されるマニピュレータに関する。 背景技術

近年、 発電所や工場等の特に危険性の高い場所において、 無人化が推し進めら れており、 これに伴い、 作業員に代わって作業を行うマニピュレータが種々開発 されている。

従来のマニピュレータとしては、 モ一夕等の駆動部が各関節に組み込まれた駆 動部組み込み方式， ワイヤロープを引き回し単数のモー夕等の駆動部で複数の関 節を駆動させるワイヤロープ方式， 油圧シリンダゃ空気圧シリンダを用いて各関 節を駆動させる油圧シリンダ方式， 空気圧シリンダ方式等が知られている。

しかしながら、 上記従来のマニピュレータは以下の課題を有していた。

( 1 ) 駆動部組み込み方式のマニピュレータは、 駆動部が各関節に組み込まれる ので、 マニピュレータ全体の重量が大きくなり、 マニピュレータを支えている部 材 （例えば、 マニピュレータの根元部のモ一夕や装置全体を移動させるためのモ —夕） のトルクを大きくする必要がある。 よって、 装置全体の重量も大きくなり 、 生産性に欠けると共に作業性に欠けるという問題点を有していた。

( 2 ) ワイヤロープ方式のマニピュレータは、 単数のモー夕等の駆動部を駆動さ せることによって、 複数の関節が連動して動作してしまうので、 複雑な動作をさ せることが困難であり、 作業性に欠けるという問題点を有していた。

( 3 ) ワイヤロープ方式のマニピュレータは、 マニピュレータで扱える物の重量 が、 ワイヤロープの引っ張り強度に依存するので、 シリンダ駆動方式のものに比 ベて重量の大きい物を扱うことができず、 作業性に欠けるという問題点を有して いた。

• ( 4 ) 油圧シリンダ方式のマニピュレータは、 作動流体がオイルであるため、 液 体が漏れた場合、 有害物質が環境に悪影響を及ぼす、 また火災を引き起こす可能 性があるという問題点を有していた。

( 5 ) 空気圧シリンダ方式のマニピュレ一夕は、 作動流体が気体であるため、 液 体と比較して体積の変動が大きく、 関節の所定状態の保持が困難であるという問 題点を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、 各々の回動部を各々の複動式シリ ンダで回動させるので制御性に優れ、 作動流体として水を使用するので、 安全性 に優れると共に環境に悪影響を与えないマニピュレータを提供することを目的と する。 発明の開示

上記課題を解決するために本発明のマニピュレータは、 以下の構成を有してい る。

本発明の請求項 1に記載のマニピュレータは、 ロボッ トの胴部や工場の作業現 場等の架台等の支持体に配設されるマニピュレータであって、 a . —のアーム部 材と、 b . —のアーム部材に固定された固定軸と、 c . 固定軸を軸支する他のァ 一ム部材と、 d . シリンダ部が一のアーム部材に配設されピストン部が他のァ一 ム部材に配設された水圧駆動式の複動式シリンダ、 又は、 シリンダ部が他のァー ム部材に配設されビストン部がーのアーム部材に配設された水圧駆動式の複動式 シリンダと、 を備えている構成を有している。

この構成により、 以下のような作用が得られる。

( 1 ) 複動式シリンダを伸縮させることにより、 複動式シリンダのピストン部が 一のアーム部材を押圧 '牽引し、 一のアーム部材が固定軸を中心として回動する ので、 複動式シリンダの伸縮を調節することによって、 他のアーム部材に対する 一のアーム部材の角度を調節することができる。

( 2 ) 作動流体が水であるので、 油圧駆動式のものに比べ、 火災等が起きにく く 安全性に優れる。

( 3 ) 作動流体が水であるので、 液漏れを生じても周囲の環境に悪影響を与えず 、 また、 液を廃棄する際も環境を汚染しないので安全性に優れる。

( 4 ) 作動流体が水であるので、 空気圧駆動式より大きな出力を得ることができ る。

ここで、 アーム部材としては、 2枚の板状体を平行にして端部同士を連結させ たもの、 中空状の角柱体、 棒状体等の種々のものが用いられる。

本発明の請求項 2に記載のマニピュレータは、 ロボットの胴部や工場の作業現 場等の架台等の支持体に配設されるマニピュレータであって、 a . —のアーム部 材と、 b . —のアーム部材に固定された固定軸と、 c . 固定軸を軸支する他のァ 一ム部材と、 d . 固定軸に固定された回動側ギアと、 e . —のアーム部材又は他 のアーム部材に回動自在に配設された従動側ギアと、 f . 回動側ギアと従動側ギ ァとに巻回されたエンドレス状のチェーンと、 g . ピストン部がチェーンに固定 されシリンダ部が一のアーム部材と他のアーム部材の内従動側ギアが配設されて いる方に配設された複動式シリンダと、 を備えている構成を有している。

この構成により、 以下のような作用が得られる。

( 1 ) 複動式シリンダを伸縮させることにより、 チヱ一ンが回動し、 これに歯合 している回動側ギアが回動し、 回動ギアが固定されている固定軸が回動する。 こ れに伴い、 固定軸を中心として一のアーム部材が回動するので、 複動式シリンダ の伸縮を調節することによって、 他のアーム部材に対する一のアーム部材の角度 を調節することができる。

( 2 ) チヱ一ンを介して一のアーム部材を回動させるので、 歯車の径を調節する ことにより、 一のアーム部材の重量に応じてトルクを調節することができる。 ここで、 複動式シリンダとしては、 油圧駆動式、 空気圧駆動式、 水圧駆動式の もの等が用いられる。

また、 アーム部材としては、 2枚の板状体を平行にして端部同士を連結させた もの、 中空状の角柱体、 棒状体等の種々のものが用いられる。

本発明の請求項 3に記載のマニピュレータは、 ロボットの胴部や工場の作業現 場等の架台等の支持体に配設されるマニピュレータであって、 a . —のアーム部 材と、 b . —のアーム部材に固定された固定軸と、 c . 固定軸を軸支する他のァ 一ム部材と、 d . 固定軸に固定された固定軸側ウォームギアと、 e . 他のアーム 部材に固定軸の軸線方向と垂直に軸支された回動軸と、 f . 回動軸に固定され固 定軸側ウォームギアに歯合する回動軸側ウォームギアと、 g . 回動軸に固定され た回動側ギアと、 h . 他のアーム部材に回動自在に配設された従動側ギアと、 i . 回動側ギアと従動側ギアとに卷回されたエンドレス状のチェーンと、 j . ビス トン部がチェーンに固定されシリンダ部が他のアーム部材に配設された複動式シ リンダと、 を備えている構成を有している。

この構成により、 以下のような作用が得られる。

( 1 ) 複動式シリンダを伸縮させることにより、 チェーンが回動し、 これに歯合 している回動側ギアが回動し、 回動ギアが固定されている回動軸， 回動軸に固定 されている回動軸側ウォームギアが回動し、 回動軸側ウォームギアに歯合してい る固定軸側ウォームギアが回動し、 固定軸側ウォームギアが固定されている固定 軸が回動する。 これに伴い、 固定軸を中心として一のアーム部材が回動するので 、 複動式シリンダの伸縮を調節することによって、 他のアーム部材に対する一の アーム部材の角度を調節することができる。

( 2 ) チヱ一ンを介して一のアーム部材を回動させるので、 歯車の径を調節する ことにより、 一のアーム部材の重量に応じてトルクを調節することができる。

( 3 ) ウォームギアを介して一のアーム部材を回動させるので、 チェーンの回動 方向を変化させて駆動力を伝達することができる。

ここで、 複動式シリンダとしては、 油圧駆動式、 空気圧駆動式、 水圧駆動式の もの等が用いられる。

また、 アーム部材としては、 2枚の板状体を平行にして端部同士を連結させた もの、 中空状の角柱体、 棒状体等の種々のものが用いられる。

また、 固定軸側ウォームギア及び回動軸側ウォームギアとしては、 ウォームと ウォームホイールや一対のマイ夕ギア等のかさ歯車等が用いられる。

本発明の請求項 4に記載の発明は請求項 2又は 3に記載のマニピュレータであ つて、 複動式シリンダが水圧駆動式である構成を有している。

この構成により、 請求項 2又は 3の作用に加え、 以下のような作用が得られる

( 1 ) 作動流体が水であるので、 油圧駆動式のものに比べ、 火災等が起きにくく 安全性に優れる。

( 2 ) 作動流体が水であるので、 液漏れを生じても周囲の環境に悪影響を与えず 、 また、 液を廃棄する際も環境を汚染しないので安全性に優れる。

( 3 ) 作動流体が水であるので、 空気圧駆動式より大きな出力を得ることができ る。

本発明の請求項 5に記載の発明は請求項 1乃至 4の内何れか一項に記載のマ二 ピュレー夕であって、 複動式シリンダのシリンダ部が、 一のアーム部材又は他の アーム部材に回動自在に配設されている構成を有している。

この構成により、 請求項 1乃至 4の内何れか一項の作用に加え、 以下のような 作用が得られる。

( 1 ) 複動式シリンダが伸縮に応じて回動することにより、 ピストン部が配設さ れているチェーンやアーム部材までの距離が自動的に調節され、 複動式シリンダ の配設位置が限定されないので、 マニピュレータを設計する際の自由度が向上す る。 図面の簡単な説明

第 1図は本発明の実施の形態 1におけるマニピュレータの要部正面図である。 第 2図は本発明の実施の形態 1におけるマニピュレータの要部側面図である。 第 3図は第 1図の H部の要部拡大図である。

第 4図は第 2図の H部の要部拡大図である。

第 5図は第 1図の M部の要部拡大図である。

第 6図は第 2図の M部の要部拡大図である。

第 7図は第 1図の L部の要部拡大図である。

第 8図は第 2図の L部の要部拡大図である。

第 9図は本発明の実施の形態 1におけるマニピュレータの水圧回路図である。 第 1 0図は本発明の実施の形態 2におけるマニピュレータの水圧回路図である 発明を実施するための最良の形態

(実施の形態 1 )

本発明の実施の形態 1におけるマニピュレータについて、 以下図面を参照しな がら説明する。 第 1図は本発明の実施の形態 1におけるマニピュレータの要部正面図であり、 第 2図はその要部側面図であり、 第 3図は第 1図の H部の要部拡大図であり、 第 4図は第 2図の H部の要部拡大図であり、 第 5図は第 1図の M部の要部拡大図で あり、 第 6図は第 2図の M部の要部拡大図であり、 第 7図は第 1図の L部の要部 拡大図であり、 第 8図は第 2図の L部の要部拡大図である。

第 1図〜第 8図において、 1は本発明の実施の形態 1におけるマニピュレータ 、 1 aはロボットの胴部等を構成する支持体、 1 bは支持体 1 aを左右方向に回 動自在又は固定して軸支する軸部、 2は固定軸 2 aが支持体 1 aに矢印 A方向に 回動自在に軸支された肩アーム部材、 2 bは固定軸 2 aの先端部に固定された肩 用回動側ギア、 2 cはロボットの胴部等の支持体 1 aに回動自在に配設された肩 用従動側ギア、 2 dは肩用回動側ギア 2 b及び肩用従動側ギア 2 cに巻回された エンドレス状のチヱ一ン、 2 eはシリンダ部がロボットの胴部等の支持体 （図示 せず） に配設されビストン部の先端側がチヱ一ン 2 dに固定された水圧駆動式の 肩用複動式シリンダである。

肩用複動式シリンダ 2 eを伸縮させることにより、 肩用複動式シリンダ 2 eの ビストン部に固定されているチェーン 2 dが回動し、 これに歯合している肩用回 動側ギア 2 bが回動する。 これに伴い、 固定軸 2 aに肩用回動側ギア 2 bが固定 されている肩アーム部材 2が矢印 A方向に回動される。

3は第 1図乃至第 4図に示すように、 固定軸 3 aが肩アーム部材 2の前後壁に 矢印 B方向に回動自在に軸支された上腕アーム部材、 3 bは上腕アーム部材 3内 の固定軸 3 aに固定された上腕用回動側ギア、 3 cは肩アーム部材 2の上部側内 部に回動自在に配設された上腕用従動側ギア、 3 dは上腕用回動側ギア 3 b及び 上腕用従動側ギア 3 cに卷回されたェンドレス状のチヱ一ン、 3 eはシリンダ部 が肩アーム部材 2内部に配設されビストン部の先端側がチヱーン 3 dに固定され た水圧駆動式の上腕用複動式シリンダである。

上腕用複動式シリンダ 3 eを伸縮させることにより、 上腕用複動式シリンダ 3 eのピストン部に固定されているチェ一ン 3 dが回動し、 これに歯合している上 腕用回動側ギア 3 bが回動する。 これにより、 上腕用回動側ギア 3 bが固定軸 3 aに固定されている上腕アーム部材 3が矢印 B方向に回動される。 4は第 1図乃至第 4図に示すように、 上部に固定された固定軸 4 aが上腕ァー ム部材 3の下部に矢印 C方向に回動自在に軸支された第 1中腕アーム部材、 4 b は固定軸 4 aの上端部に固定された固定軸側ウォームギア、 4 cは上腕アーム部 材 3の下部に回動自在に軸支された回動軸、 4 dは上腕アーム部材 3内の回動軸 4 cに固定され固定軸側ウォームギア 4 bに歯合する回動軸側ウォームギア、 4 eは上腕アーム部材 3の後方の回動軸 4 cに固定された第 1中腕用回動側ギア、

4 f は上腕アーム部材 3上部の後方に回動自在に配設された第 1中腕用従動側ギ ァ、 4 gは第 1中腕用回動側ギア 4 e及び第 1中腕用従動側ギア 4 :Πこ卷回され たェンドレス状のチェーン、 4 hはシリンダ部が上腕アーム部材 3に配設されピ ストン部の先端側がチェーン 4 gに固定された水圧駆動式の第 1中腕用複動式シ リンダである。

第 1中腕用複動式シリンダ 4 hを伸縮させることにより、 第 1中腕用複動式シ リンダ 4 hのビストン部に固定されているチェーン 4 gが回動し、 これに歯合し ている第 1中腕用回動側ギア 4 eが回動する。 これにより、 第 1中腕用回動側ギ ァ 4 eが固定されている回動軸 4 cが回動し、 回動軸 4 cに固定されている回動 軸側ウォームギア 4 dが回動し、 回動軸側ウォームギア 4 dに歯合している固定 軸側ウォームギア 4 bが回動する。 これに伴い、 固定軸 4 aに固定軸側ウォーム ギア 4 bが固定されている第 1中腕アーム部材 4が矢印 C方向に回動される。

5は第 1図、 第 2図、 第 5図、 第 6図に示すように、 上部に固定された固定軸

5 aが第 1中腕上腕アーム部材 4の下部に矢印 D方向に回動自在に軸支された第 2中腕アーム部材、 5 bは第 2中腕アーム部材 5内の固定軸 5 aに固定された第 2中腕用回動側ギア、 5 cは第 1中腕アーム部材 4の後方に回動自在に配設され た第 2中腕用従動側ギア、 5 dは第 2中腕用回動側ギア 5 b及び第 2中腕用従動 側ギア 5 cに卷回されたチェ一ン、 5 eはシリンダ部が第 1中腕アーム部材 4内 に配設されビストン部の先端側がチヱーン 5 dに固定された水圧駆動式の第 2中 腕用複動式シリンダである。

第 2中腕用複動式シリンダ 5 eを伸縮させることにより、 第 2中腕用複動式シ リンダ 5 eが固定されているチェーン 5 dが回動し、 これに歯合している第 2中 腕用回動側ギア 5 bが回動する。 これに伴い、 固定軸 5 aに第 2中腕用回動側ギ ァ 5 bが固定されている第 2中腕アーム部材 5が矢印 D方向に回動される。

6は第 1図、 第 2図、 第 5図、 第 6図に示すように、 上部に固定された固定軸 6 aが第 2中腕アーム部材 5の下部に矢印 E方向に回動自在に軸支された下腕ァ —ム部材、 6 bは固定軸 6 aの上端部に固定された固定軸側ウォームギア、 6 c は第 2中腕アーム部材 5の下部に回動自在に軸支された回動軸、 6 dは第 2中腕 アーム部材 5内の回動軸 6 cに固定され固定軸側ウォームギア 6 bに歯合する回 動軸側ウォームギア、 6 eは第 2中腕アーム部材 5の側方の回動軸 6 cに固定さ れた下腕用回動側ギア、 6 fは第 2中腕アーム部材 5上部の側方に回動自在に配 設された下腕用従動側ギア、 6 gは回動側ギア 6 e及び従動側ギア 6 f に巻回さ れたェンドレス状のチェーン、 6 hはシリンダ部が第 2中腕アーム部材 5に配設 されビストン部の先端側がチヱーン 6 gに固定された水圧駆動式の下腕用複動式 シリンダである。

下腕用複動式シリンダ 6 hを伸縮させることにより、 下腕用複動式シリンダ 6 hのビストン部に固定されているチェーン 6 gが回動し、 これに歯合している下 腕用回動側ギア 6 eが回動する。 これにより、 下腕用回動側ギア 6 eが固定され ている回動軸 6 cが回動し、 回動軸 6 cに固定されている回動軸側ウォームギア 6 dが回動し、 回動軸側ウォームギア 6 dに歯合している固定軸側ウォームギア

6 bが回動する。 これに伴い、 固定軸 6 aに固定軸側ウォームギア 6 bが固定さ れている下腕アーム部材 6が矢印 E方向に回動される。

7は第 1図、 第 2図、 第 7図、 第 8図に示すように、 上部に固定された固定軸

7 aが下腕アーム部材 6の下部に矢印 F方向に回動自在に軸支された手首アーム 部材、 7 bは固定軸 7 aに固定された卵形状のレバ一部、 7 cはシリンダ部が下 腕アーム部材 6内に軸支されビストン部の先端側がレバー部 7 bの先端部に軸支 された水圧駆動式の手首用複動式シリンダである。

手首用複動式シリンダ 7 cを伸縮させることにより、 手首用複動式シリンダ 7 cのピストン部に固定されているレバー部 7 bが回動する。 これに伴い、 固定軸 7 aにレバ一部 7 bが固定されている手首アーム部材 7が矢印 F方向に回動され る。

8は第 1図、 第 2図、 第 7図、 第 8図に示すように、 上部に固定された固定軸 8 aが手首アーム部材 7の下部に矢印 G方向に回動自在に軸支された掌アーム部 材、 8 bは手首アーム部材 7の側方の固定軸 8 aに固定された卵形状のレバー部 、 8 cはシリンダ部が手首アーム部材 7に軸支されビストン部の先端側がレバー 部 8 bの先端部に軸支された水圧駆動式の掌用複動式シリンダである。

掌用複動式シリンダ 8 cを伸縮させることにより、 掌用複動式シリンダ 8 cの ピス トン部に固定されているレバ一部 8 bが回動する。 これに伴い、 固定軸 8 a にレバー部 8 bが固定されている掌アーム部材 8が矢印 G方向に回動される。

9は第 1図、 第 2図、 第 7図、 第 8図に示すように、 掌アーム部材 8の下部に 固定された固定軸 9 aに端部が軸支された第 1指アーム部材、 9 bはシリンダ部 が掌アーム部材 8の前部側に軸支されビストン部の先端部が第 1指アーム部材 9 に軸支された水圧駆動式の第 1指用複動式シリンダである。

第 1指用複動式シリンダ 9 bを伸縮させることにより、 第 1指アーム部材 9は 固定軸 9 aを中心にして回動される。

1 0は第 1指アーム部材 9と同様に固定軸 9 aに端部が軸支された第 2指ァー ム部材、 1 0 bはシリンダ部が掌アーム部材 8の後部側に軸支されビストン部の 先端部が第 2指アーム部材 1 0に軸支された水圧駆動式の第 2指用複動式シリン ダである。

第 2指用複動式シリンダ 1 0 bを伸縮させることにより、 第 2指アーム部材 1 0は固定軸 9 aを中心にして回動される。

1 1は第 1指アーム部材 9に固定された固定軸 1 1 aに前後方向に摺動自在に 配設された摺動板、 1 l bはシリンダ部が掌アーム部材 8に固定されピストン部 が摺動板 1 1に固定された水圧駆動式の摺動板用複動式シリンダである。

1 2は摺動板 1 1に固定された固定軸 1 2 aに軸支された第 3指アーム部材、 1 2 bはシリンダ部が摺動板 1 1に軸支されビス トン部が第 3指アーム部材 1 2 bに軸支された水圧駆動式の第 3指用複動式シリンダである。

摺動板用複動式シリンダ 1 1 bを伸縮させることにより、 摺動板 1 1は固定軸 1 1 aにガイ ドされながら前後に移動する。 一方、 第 3指用複動式シリンダ 1 2 bを伸縮させることにより、 第 3指ァ一ム部材 1 2は固定軸 1 2 aを中心にして 回動される。 よって、 第 3指アーム部材 1 2は、 前後方向の動作及び固定軸 1 2 aを中心とした回動方向の動作を行うことができる。

次に、 上記各複動式シリンダに水を供給する水圧回路について説明する。 第 9図は本発明の実施の形態 1におけるマニピュレ一夕の水圧回路図である。 第 9図において、 2 eは肩用複動式シリンダであり、 第 1図及び第 3図と同様 のものである。

2 1は肩用複動式シリンダ 2 eの伸長側ポート、 2 2は肩用複動式シリンダ 2 eの収縮側ポート、 2 3は肩用複動式シリンダ 2 eの作動流体である水が貯留さ れた水タンク、 2 4は上流側開口部が水タンク 2 3に浸水された往路、 2 5は往 路 2 4の下流側と伸長側ポート 2 1に連通された伸長側往路、 2 6は往路 2 4の 下流側と収縮側ポ一ト 2 2に連通された収縮側往路、 2 7は下流側開口部が水夕 ンク 2 3に浸水された復路、 2 8は下流側が復路 2 7に連通された大径側復路、 2 9は大径側復路 2 8と並列になるように下流側が復路 2 7に連通された小径側 復路、 3 0は上流側が大径側復路 2 8及び小径側復路 2 9の下流側に連通する連 結復路、 3 1は伸長側往路 2 5の所定部と連結復路 3 0の上流側とに連通する収 縮側復路、 3 2は収縮側復路 2 6の所定部と連結復路 3 0の上流側とに連通する 伸長側復路、 3 3は往路 2 4の上流部に配設されたストレーナ、 3 4はストレ一 ナ 3 3の下流側の往路 2 4に配設されたポンプ、 3 5は伸長側往路 2 5に配設さ れた伸長側往路用弁、 3 6は収縮側往路 2 6に配設された収縮側往路用弁、 3 7 は大径側復路 2 8に配設された大径弁、 3 8は小径側復路 2 9に配設された開口 径が大径弁 3 7より小さい小径弁、 3 9は収縮側復路 3 1に配設された収縮側復 路用弁、 4 0は伸長側復路 3 2に配設された伸長側復路用弁、 4 1は復路 2 7に 配設された圧力保持のためのリリーフ弁である。

以上のように構成された本発明の実施の形態 1におけるマニピュレータの水圧 回路について、 肩用複動式シリンダ 2 eを伸長させる場合と、 肩用複動式シリン ダ 2 eを収縮させる場合について、 以下図面を参照しながら説明する。

肩用複動式シリンダ 2 eを伸長させる場合は、 ポンプ 3 4を駆動させた状態で 、 伸長側往路用弁 3 5 , 大径弁 3 7， 小径弁 3 8， 伸長側復路用弁 4 0を開弁し 、 収縮側復路用弁 3 9 , 収縮側往路用弁 3 6を閉弁する。 これにより、 水タンク 2 3内の水は往路 2 4， 伸長側往路 2 5を経て伸長側ポ一ト 2 1から肩用複動式 シリンダ 2 e内に進入する。 これにより、 ピス トン部は伸長方向に押圧され、 ピ ストン側の水は、 収縮側ポート 2 2から伸長側復路用弁 4 0， 大径弁 3 7 , 小径 弁 3 8 ,復路 2 7を経て水タンク 2 3に貯留される。 これにより、 肩用複動式シ リンダ 2 eが伸長する。

肩用複動式シリンダ 2 eを収縮させる場合は、 収縮側復路用弁 3 9， 収縮側往 路用弁 3 6 , 大径弁 3 7 , 小径弁 3 8を開弁し、 伸長側往路用弁 3 5 , 伸長側復 路用弁 4 0を閉弁する。 これにより、 水タンク 2 3内の水は、 往路 2 4 , 収縮側 往路 2 6を経て収縮側ポート 2 2から肩用複動式シリンダ 2 eに進入する。 これ により、 ピス トン部は収縮方向に押圧され伸長側ポ一ト 2 1側の水は伸長側ポー ト 2 1から収縮側復路 3 1 , 連結復路 3 0 , 大径側復路 2 8 , 小径側復路 2 9， 復路 2 7を経て水タンク 2 3に流出する。 これにより、 肩用複動式シリンダ 2 e が収縮する。

尚、 肩用複動式シリンダ 2 e内の水を水タンク 2 3に戻す際、 大径弁 3 7 , 小 径弁 3 8は同時に開弁させる必要は無く、 所望の流量に応じて、 大径弁 3 7のみ 開弁、 小径弁 3 8のみ開弁、 大径弁 3 7及び小径弁 3 8を開弁の 3パターンから 適宜選択される。

また、 本実施の形態 1においては、 肩用複動式シリンダ 2 eの水圧回路につい てのみ説明したが、 他の複動式シリンダも各々肩用複動式シリンダ 2 eと同様の 水圧回路を有しており、 各複動式シリンダの水圧回路同士は、 復路 2 7及び収縮 側往路 2 6が互いに接続されている。

また、 各複動式シリンダの制御方法としては、 マニピュレータ 1の回動部にポ テンショメ一夕を設け、 ポテンショメ一夕の値を操作部 （図示せず） にフィード バックし、 操作部からの指示値とポテンショメ一夕との偏差から各複動式シリン ダの伸長， 収縮を決定する方法等を用いる。

また、 本実施の形態 1において説明した伸長側往路用弁 3 5、 収縮側往路用弁 3 6、 大径弁 3 7 小径弁 3 8、 収縮側復路用弁 3 9、 伸長側復路用弁 4 0の代 わりに、 サーボ弁を用いてもよい。 特に、 各複動式シリンダを制御する大径弁 3 7、 小径弁 3 8の代わりにサ一ボ弁を用いた場合は、 複動式シリンダに流入する 水の流量を無段階的に変化させることができるので、 アームの動作を滑らかにす ることができる。

以上のように構成された本発明の実施の形態 1おけるマニピュレータによれば 、 以下のような作用が得られる。

( 1 ) 各々のアーム部材に対して、 各々の複動式シリンダが配設されているので

、 各々のアーム部材を単独で回動させることができ、 操作性に優れる。

( 2 ) 各々の複動式シリンダの作動流体が水であるので、 油圧駆動式のものに比 ベ、 火災等が起きにくく安全性に優れる。

( 3 ) 各々の複動式シリンダの作動流体が水であるので、 液漏れを生じても周囲 の環境に悪'影響を与えず、 また、 液を廃棄する際も環境を汚染しないので安全性 に優れる。

( 4 ) 各々の複動式シリンダの作動流体が水であるので、 空気圧駆動式より大き な出力を得ることができる。

(実施の形態 2 )

本発明の実施の形態 2におけるマニピュレータについて、 以下図面を参照しな がら説明する。 なお、 本実施の形態 2におけるマニピュレータは、 水圧回路にお いて上述の実施の形態 1で示した伸長側往路用弁、 収縮側往路用弁、 伸長側復路 用弁、 収縮側復路用弁、 大径弁、 小径弁の代わりにサ一ボ弁を用いた点以外は実 施の形態 1と同様であるので、 水圧回路以外の構成及び動作については説明を省 略する。

第 1 0図は本発明の実施の形態 2におけるマニピュレータの水圧回路図である 第 1 0図において、 2 eは肩用複動式シリンダ、 2 1は肩用複動式シリンダ 2 eの伸長側ポート、 2 2は肩用複動式シリンダ 2 eの収縮側ポート、 2 3は水夕 ンク、 2 4は往路、 2 7は復路、 3 3はストレーナ、 3 4はポンプ、 4 1はリリ —フ弁であり、 これらは第 9図において説明したものと同様のものである。 5 0 はサーボ弁、 5 1は伸長路、 5 2は収縮路である。

以上のように構成された本発明の実施の形態 2におけるマニピュレータの水圧 回路について、 以下その動作を図を用いて説明する。

肩用複動式シリンダ 2 eを伸長させる場合は、 ポンプ 3 4を駆動させた状態で 、 サ一ボ弁 5 0を駆動する。 これにより、 水タンク 2 3内の水は往路 2 4 , サ一 ボ弁 5 0， 伸長路 5 1を経て伸長側ポート 2 1から肩用複動式シリンダ 2 e内に 進入する。 これにより、 ピス トン部は伸長方向に押圧され、 ピス トン側の氷は、 収縮側ポート 2 2から収縮路 5 2， サーボ弁 5 0 , 復路 2 7を経て水タンク 2 3 に貯留される。 これにより、 肩用複動式シリンダ 2 eが伸長する。

肩用複動式シリンダ 2 eを収縮させる場合は、 サ一ボ弁 5 0を駆動する。 これ により、 水タンク 2 3内の水は、 往路 2 4 , サ一ボ弁 5 0 , 収縮路 5 2を経て収 縮側ポート 2 2から肩用複動式シリンダ 2 eに進入する。 これにより、 ピストン 部は収縮方向に押圧され伸長側ポート 2 1側の水は伸長側ポー卜 2 1から伸長路 5 1 , サ一ボ弁 5 0 , 復路 2 7を経て水タンク 2 3に流出する。 これにより、 肩 用複動式シリンダ 2 eが収縮する。

本実施の形態 2においては、 肩用複動式シリンダ 2 eの水圧回路についてのみ 説明したが、 他の複動式シリンダも各々肩用複動式シリンダ 2 eと同様の水圧回 路を有しており、 各複動式シリンダの水圧回路同士は、 往路 2 4及び復路 2 7が 互いに接続されている。

また、 各複動式シリンダの制御方法としては、 マニピュレータ 1の回動部にポ テンショメ一夕を設け、 ポテンショメ一夕の値を操作部 （図示せず） にフィード バックし、 操作部からの指示値とポテンショメ一夕との偏差から各複動式シリン ダの伸長， 収縮を決定する方法等を用いる。

以上のように構成された本発明の実施の形態 2おけるマニピュレータによれば 、 以下のような作用が得られる。

( 1 ) サーボ弁 5 0により、 肩用複動式シリンダ 2 eに流入する水の流量を無段 階的に変化させることができるので、 肩用複動式シリンダ 2 eを滑らかに伸長及 び収縮させることができ、 アームの動作を滑らかにすることができる。 産業上の利用可能性

以上のように本発明のマニピュレー夕によれば、 以下のような有利な効果が得 られる。

請求項 1に記載の発明によれば、 以下の効果を有する。 ( 1 ) 複動式シリンダを伸縮させることにより、 複動式シリンダのビストン部が 一のアーム部材を押圧 '牵引し、 一のアーム部材が固定軸を中心として回動する ので、 複動式シリンダの伸縮を調節することによって、 他のアーム部材に対する 一のアーム部材の角度を調節することができる。

( 2 ) 作動流体が水であるので、 油圧駆動式のものに比べ、 火災等が起きにく く 安全性に優れる。

( 3 ) 作動流体が水であるので、 液漏れを生じても周囲の環境に悪影響を与えず 、 また、 液を廃棄する際も環境を汚染しないので安全性に優れる。

( 4 ) 作動流体が水であるので、 空気圧駆動式より大きな出力を得ることができ る。

請求項 2に記載の発明によれば、 以下の効果を有する。 '

( 1 ) 複動式シリンダを伸縮させることにより、 チェーンが回動し、 これに歯合 している回動側ギアが回動し、 回動ギアが固定きれている固定軸が回動する。 こ れに伴い、 固定軸を中心として一のアーム部材が回動するので、 複動式シリンダ の伸縮を調節することによって、 他のアーム部材に対する一のアーム部材の角度 を調節することができる。

( 2 ) チェ一ンを介して一のアーム部材を回動させるので、 歯車の径を調節する ことにより、 一のアーム部材の重量に応じてトルクを調節することができる。 請求項 3に記載の発明によれば、 以下の効果を有する。

( 1 ) 複動式シリンダを伸縮させることにより、 チェーンが回動し、 これに歯合 している回動側ギアが回動し、 回動ギアが固定されている回動軸， 回動軸に固定 されている回動軸側ウォームギアが回動し、 回動軸側ウォームギアに歯合してい る固定軸側ウォームギアが回動し、 固定軸側ウォームギアが固定されている固定 軸が回動する。 これに伴い、 固定軸を中心として一のアーム部材が回動するので 、 複動式シリンダの伸縮を調節することによって、 他のアーム部材に対する一の アーム部材の角度を調節することができる。

( 2 ) チヱーンを介して一のアーム部材を回動させるので、 歯車の径を調節する ことにより、 一のアーム部材の重量に応じてトルクを調節することができる。

( 3 ) ウォームギアを介して一のアーム部材を回動させるので、 チェーンの回動 方向を変化させて駆動力を伝達することができる。

請求項 4に記載の発明によれば、 請求項 2又は 3の効果に加え、 以下の効果を 有する。

( 1 ) 作動流体が水であるので、 油圧駆動式のものに比べ、 火災等が起きにく く 安全性に優れ ¾。

( 2 ) 作動流体が水であるので、 液漏れを生じても周囲の環境に悪影響を与えず 、 また、 液を廃棄する際も環境を汚染しないので安全性に優れる。

( 3 ) 作動流体が水であるので、 空気圧駆動式より大きな出力を得ることができ る。

請求項 5に記載の発明によれば、 請求項 1乃至 4の内何れか一項の効果に加え 、 以下の効果を有する。

( 1 ) 複動式シリンダが伸縮に応じて回動することにより、 ピストン部が配設さ れているチェーンやアーム部材までの距離が自動的に調節され、 複動式シリンダ の配設位置が限定されないので、 マニピュレータを設計する際の自由度が向上す る。

請求の範囲

1 . ロボットの胴部や工場の作業現場等の架台等の支持体に配設されるマニピ ユレ一夕であって、

a . —のアーム部材と、

b . 前記一のアーム部材に固定された固定軸と、

c . 前記固定軸を軸支する他めアーム部材と、

d . シリンダ部が前記一のアーム部材に配設されビス トン部が前記他のアーム 部材に配設された水圧駆動式の複動式シリンダ、 又は、 シリンダ部が前記他のァ —ム部材に配設されビストン部が前記一のアーム部材に配設された水圧駆動式の 複動式シリンダと、

を備えていることを特徴とするマニピュレータ。

2 . ロボットの胴部や工場の作業現場等の架台等の支持体に配設されるマニピ ユレ一夕であって、

a . —のアーム部材と、

b . 前記一のアーム部材に固定された固定軸と、

c . 前記固定軸を軸支する他のアーム部材と、

d . 前記固定軸に固定された回動側ギアと、

e . 前記一のアーム部材又は前記他のアーム部材に回動自在に配設された従動 側ギアと、

f . 前記回動側ギアと前記従動側ギアとに卷回されたエンドレス状のチェーン と、

g . ビストン部が前記チェーンに固定されシリンダ部が前記一のアーム部材と 前記他のアーム部材の内前記従動側ギアが配設されている方に配設された複動式 シリンダと、

を備えていることを特徴とするマニピュレータ。

3 . ロボットの胴部や工場の作業現場等の架台等の支持体に配設されるマニピ ユレ一夕であって、

a . —のアーム部材と、

b . 前記一のアーム部材に固定された固定軸と、 c . 前記固定軸を軸支する他のアーム部材と、

d . 前記固定軸に固定された固定軸側ウォームギアと、

Θ . 前記他のアーム部材に前記固定軸の軸線方向と垂直に軸支された回動軸と f . 前記回動軸に固定され前記固定軸側ウォームギアに歯合する回動軸側ゥォ ームギアと、

g . 前記回動軸に固定された回動側ギアと、

h . 前記他のアーム部材に回動自在に配設された従動側ギアと、

i . 前記回動側ギアと前記従動側ギアとに卷回されたエンドレス状のチェーン と、

j . ビストン部が前記チヱ一ンに固定されシリンダ部が前記他のアーム部材に 配設された複動式シリンダと、

を備えていることを特徴とするマニピュレータ。

4 . 前記複動式シリンダが水圧駆動式であることを特徴とする請求項 2又は 3 に記載のマニピュレータ。

5 . 前記複動式シリンダのシリンダ部が、 前記一のアーム部材又は前記他のァ 一ム部材に回動自在に配設されていることを特徴とする請求項 1乃至 4の内何れ か一項に記載のマニピュレータ。