JPH01150042A - マニピュレータ関節機構 - Google Patents

マニピュレータ関節機構

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JPH01150042A
JPH01150042A JP30457387A JP30457387A JPH01150042A JP H01150042 A JPH01150042 A JP H01150042A JP 30457387 A JP30457387 A JP 30457387A JP 30457387 A JP30457387 A JP 30457387A JP H01150042 A JPH01150042 A JP H01150042A
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rotating
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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】 [発明の目的1 (産業上の利用分野) 本発明は互いに直交する2軸に関して、曲げ動作を実現
するマニピュレータの関節機構に関する。
(従来の技術) マスタースレーブ形マニピュレータや産業用ロボット等
のように対象物を空間的に移動させたり、設定された順
序と条件および位置姿勢に従って動作の各段階を進めて
いく装置では関第様構を備え、かつ各関節を任意の姿勢
に動作させることによって目的の作業を行うようにして
いる。この関節機構の動作手段として、従来はヨー、ピ
ッチ。
ロール等の自由度を組み合わせたものが採用されている
。
このような手段を採用したマスタースレーブ形マニピュ
レータを操作する場合に、マスターアームを操作するオ
ペレータの手首関節の自由度はヨー、ピッチであり、ハ
ンドのロールは肘で行っている。したがって、マニピュ
レータの手首関節の自由度もこれに近い方が操作性が望
ましい。そのため、従来のマニピュレータの手首関節機
構には第8図、第9図のようなオフセット構造が採用さ
セ、近似的にヨー、ピッチの動作を実現していた。
すなわち、この構造では中空の第1駆動軸101の駆動
によってかさ歯車103.105を介して第1ブラケツ
ト107が第1回転軸109を中心に第9図矢印100
A方向へ回転し、ハンド111がピッチング動作を行な
う。また、第2駆動軸113の駆動によってかさ歯車1
15,117゜179を介して中間軸121が回転し、
ざらにがさ歯車123,125を介して第2ブラケツト
127が第2回転軸129を中心に第8図矢印100B
方向へ回転してハンド111がヨーイング動作を行なう
。
一方、マニピュレータは、宙吊が軽くかつ動作範囲の広
いことが好ましい。
しかしながら、従来のオフセット構造の関節機構を備え
たマニピュレータで動作範囲を広くすることは、一般に
オフセット伝を大きくすることになり、関節機構の拡大
につながる。
このため、関節機構の重量が増加し、それに従いマニピ
ュレータも大型化し、狭い場所での作業性が低下する問
題があった。
(発明が解決しようとする問題点) このように従来のヨー、ピッチを近似的に実現するオフ
セット構造の関節機構の場合は、動作範囲を拡大しよう
とすると関節機構の拡大につながる問題があった。
そこで、本発明は、オフセット構造を利用せずにヨー、
ピッチの2自由度の動作を実現し、かつ動作範囲を広く
確保しながらも小型軽旬のマニピュレータ関節機構を提
供することを目的としている。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明では、第一かさ歯車を備えた第一回転筒と第二か
さ歯車を備えた第二回転筒とを第一ブラケットの両腕間
に支持された第一回転軸に回転自在に支持し、この第一
回転軸の軸方向の略中央部に直交した第二回転軸を回転
自在に支持し、この第二回転軸に第三かさ歯車を備えた
第二ブラケットを支持し、この第三かさ歯車を前記第一
、第二かさ歯車に歯合させ、前記第一回転筒および前記
第二回転筒をそれぞれ独立に回転させる駆動部を設けて
なる構成とした。
(作用) 上記構成によれば、駆動手段によって第一。
第二回転筒を相対回転させると前記第二ブラケットを前
記第二回転軸を中心に回転駆動させることができる。前
記第一、第二回転筒を一体回転させることによって、前
記第二ブラケットを前記第一回転軸を中心に回転駆動さ
せることができる。従ってオフセット構造を取らなくて
もヨー、ピッチの2自由度の動作が実現される。
(実施例) 以下、図面に示した一実施例を詳述する。
第1図は本発明の実施例に係るマニピュレータ関節機構
1の斜視図を示したもので、第2図はその断面図を示し
、第3図は第2図のA−A線断面を示したものである。
このマニピュレータ関節機構1では、横断面コ字形状の
第一ブラケット3の両腕5.7間に、第2図に示した如
く、第一回転軸9が軸受11,13によって回転自在に
支持されている。また、この第一回転軸9の両端部には
、第一かさ歯車15を備えた第一回転f517と、第二
かざ歯車19を備えた第二回転筒21とが軸受23.2
5および軸受27,29によってそれぞれ回転自在に支
持されている。
一方、この第一回転軸9の軸方向略中央部には、ケーシ
ング37が一体に形成され、第一回転軸9に直交する第
二回転軸31が第3図のように軸受33.35を介して
ケーシング37に回転自在に支持されている。この第二
回転軸31には、第三かき歯車39を一体に備えた第二
ブラケット41が支持されている。そして、この第二ブ
ラケット41及び第三かさ歯車39は、図示しないキー
等の固定手段によって第二回転軸31に固定されている
。このようにして第二回転軸31及び第二ブラケット4
1に固定された第旦かさ歯車39は、前記第一かさ歯車
15と前記第二かさ歯車19とに歯合されている。
また、このマニピュレータ関節機構1では、前記第一回
転筒17および前記第二回転筒21を独立に回転駆動さ
せる駆動部として第一駆動軸43゜第二駆動軸45が第
2図に示したようにそれぞれ軸受47.49および軸受
51,53によって第一ブラケット3に回転自在に支持
されている。この第一、第二駆動軸43.45の先端部
には、第1図および第2図に示したように駆動用かさ歯
車55.57が備えられ、図示しない基部側は減速機を
介してモータに運動構成されている。これらのかさ歯車
55.57は、前記第−回転筒17゜第二回転筒21に
一体的に固定された動力伝達用かさ歯車59.61に歯
合されている。
このマニピュレータ間第機構1では第一ブラケット3の
腕5,7の先端形状が第一回転軸9と同心の円弧で形成
され、かつこの円弧の直径Pは第二ブラケット3の両腕
65.67の間隔斐よりも小ざく設定されている。また
第一ブラケット3の腕5.7を支える基板63から第一
回転軸9の軸芯までの距離Sは、第二ブラケット41の
全体幅Tの1/2より長く設定されている。第二回転軸
31の軸芯から第二ブラケット41の先端部69までの
距離Uは第二回転軸31の軸芯から第一ブラケット3の
腕7先端コーナまでの距離■(第2図)より長く設定さ
れている。
上記のように形成されたマニピュレータ関節機構1では
、第−駆動軸43を矢印B方向に回転駆動させると、そ
の動力は駆動用かさ歯車55.動力伝達用かさ歯車59
.第一回転筒17.第一かさ歯車15.第三かさ歯車3
9を介して第二ブラケット41に伝達され、この第二ブ
ラケット41は矢印C方向の回転駆動力を受ける。第一
駆動軸43を矢印り方向に回動させると、同様にして動
力が伝達され、第二ブラケット41は矢印E方向の回転
駆動力を受ける。
また、第二駆動軸45を矢印F方向に回転駆動させると
、その動力は、駆動用かさ歯車57.動力伝達用かさ歯
1161.第二回転筒21.第二かざ歯車19、第三か
さ歯車39を介して第二ブラケット41に伝達され、こ
の第二ブラケット41は矢印C方向の回転駆動力を受け
る。また、この第二駆動軸45を矢印G方向に回動させ
ると、前記と同様に動力が伝達され、第二ブラケット4
1は矢印E方向の回転駆動力を受ける。
以下に、この発明の実施例における作用を説明する。
今、第二ブラケット41が基本姿勢として第1図の状態
にあるとする。
この状態から、第一、第二駆動軸43.45をそれぞれ
B、G方向に、すなわち二輪を反対方向に周速で回転さ
せると、第三かさ歯車39には互いに回転を打ち消し合
う方向に力が作用し、第三かさ歯車39が第一ブラケッ
ト3の基板63側に付勢される。すると、第二回転軸3
1が第一回転軸9を中心に回動し、これにより、第二ブ
ラケット41が第4図に示した状態に移動する。
また、第4図に示した状態から第一駆動軸43をD方向
、第二駆動軸45をG方向すなわち二輪を同方向に周速
で回転させると、第三かさ歯車39には、第一駆動軸4
3からの駆動力および第二駆動軸45からの駆動力が伝
達され、第二ブラケット41はE方向に回動して、第5
図に示した状態に移動する。その際、第二ブラケット4
1は一方の腕が第一ブラケット3の一方の腕に当接する
ことによってそれ以上の回動が規制される。
また、第二ブラケット41を第1図に示した基本状態か
ら、第一駆動軸43をD方向、第二駆動軸45をG方向
に同速度で回転駆動させると、第二ブラケット41はE
方向に回動して、第6図に示した状態に移動する。
さらに、この第6図に示した状態から第一駆動軸43を
8方向、第二駆動軸45をG方向に同速でそれぞれ回転
駆動させると、第三かさ歯車39は第一ブラケット3側
に付勢され、第一回転軸9を中心に第二ブラケット41
が第7図に示した状態に移動する。その際、第二ブラケ
ット41は、一方の腕65が第一ブラケット3の一方の
腕7に当接することにより、それ以上の回動が規制され
る。
このように、このマニピュレータ関節機構1では、第一
、第二駆動軸43.45を、それぞれ同方向あるいは逆
方向に回転させることにより、第二ブラケット41の2
自由度の動作が実現される。
したがって、この第二ブラケット41の先端部にハンド
を取り付けることによって、ハンドのヨー。
ビッヂの動作が可能となる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係るマニピュレータ関節
機構では、オフセット構造を採用せずにヨー、ピッチ動
作が実現でき、また、ブラケットの形状を小型にするこ
と等により、広い動作範囲が容易に得られ、かつ小型軽
量にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るマニピュレータ関節R構の基本状
態を示す斜視図、第2図はその断面図、第3図は第2図
のA−A線断面図、第4図〜第7図はそれぞれこのマニ
ピュレータ関節機構の動作態様を示した斜視図、第8図
は従来のマニピュレータ関節機構を示す一部切欠側面図
、第9図は同横断面図である。 1・・・マニピュレータ 3・・・第一ブラケット

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第一かさ歯車を備えた第一回転筒と第二かさ歯車を備え
    た第二回転筒とを第一ブラケットの両腕間に支持された
    第一回転軸に回転自在に支持し、この第一回転軸の軸方
    向の略中央部に直交して第二回転軸を回転自在に支持し
    、この第二回転軸に第三かさ歯車を備えた第二ブラケッ
    トを支持し、この第三かさ歯車を前記第一、第二かさ歯
    車に歯合させ、前記第一回転筒および前記第二回転筒を
    それぞれ独立に回転させる駆動部を設けてなることを特
    徴とするマニピュレータ関節機構。
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