JPH0347995B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はロボツトのマニプレータ、走行部、歩
行部等を形成する連接部材に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、マニプレータ等は互いに屈接したり回
動する連接部材を多く用いて形成されている。

第１図ａ，ｂはそれぞれこの種の連接部材を示
している。

同図ａは２本の部材Ａ，Ｂを90度に曲つた３個
の関接部材Ｃ，Ｃによつて連接したものである。
また、同図ｂは２本の部材Ａ，Ｂをヒンジ状に関
接部材Ｄによつて連接したものである。

ところが、同図ａの連接部材においては、両部
材Ａ，Ｂの中心軸が関接部においてずれており、
３個の関接部材Ｃ，Ｃを連接したので関接部が同
図ｂのものより大型となり、またこの各関係部材
Ｃ，Ｃ中を通す光イメージフアイバ等の配線が困
難であり、また、構造的に自由度がなく例えばア
ームの長さが変えられず、補修目的以外の分解組
立が困難である等の不都合がある。

また、同図ｂの連接部材においては、ヒンジ部
を強固に形成する必要があるため重量が大きくな
り、また、ヒンジ部駆動のために噛合させられて
いる歯車に先端部の荷重と作業負荷とが直接作用
するものであるから、この歯車の強度によつて先
端部の作業負荷及び自重が決定されてしまうた
め、作業負荷等を自由に選択することがでかず、
更に前記同図ａの場合と同様な不都合もあつた。

〔発明の目的〕

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであ
り、屈折する２部材を中心軸をずらすことなく屈
折させることができ、作動負荷を大きくしかも自
由に選択することができ、強度的に優れており、
光イメージフアイバ等の配線が容易であり、また
分解組立て等も簡単な連接部材を提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

本発明の連接部材は、中心軸と交叉する平面を
もつて相互に隣接する筒状のケーシングを設け、
これらのケーシングを前記交叉点における平面へ
の垂線回りに相対回転自在にして中心部が中空な
接合部材により接合し、前記各ケーシングの軸中
心にそれぞれ連接棒を設けるとともに、各連接棒
を前記接合部材の中空部において相対的に傾動自
在でかつ相対的に軸回り回転不能にして相互に継
手結合し、軸回り回転不能な前記各連接棒を中心
として各ケーシングを回転させる回転駆動機構を
設けて形成されている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第２図から第１８図に
ついて説明する。

本実施例は第２図に示すように、マニプレータ
１のアーム部に用いたものである。

このマニプレータ１は走行車２の雲台７上にそ
の基端を取付けられている。この走行車２は操作
部３および制御、信号伝送部４によつて選定され
固定局アンテナ５から発せられる指令信号を送受
信用アンテナ６により受けて動作せしめられる。
すなわち、アーム８の先端に取付けられた立体テ
レビカメラ９により被操作部を監視しつつマニプ
レータ１を動かして目的の操作を行なう。この操
作時にはジヤツキ１０により走行車２を固定す
る。また、走行車２の移動は標識認識装置１２に
より位置を確認しつつ車輪１１，１１をもつて行
なわれる。

第３図は本実施例の直線部材の縦断斜視図であ
り、第４図はその内部機構を示している。

本実施例の連接部材は、円筒状のケーシング１
３，１３を対向させて形成されている。これらの
ケーシング１３，１３はその中心軸と交叉する平
面をもつて相互に隣接させられている。第３図お
よび第５図は中心軸と平面とが直交している場合
を示し、第６図は中心軸と平面とが傾斜している
場合を示している。この両ケーシング１３，１３
は中心部が中空な接合部材Ｅにより、ケーシング
１３の中心軸と平面との交叉点におけるその平面
への垂線回りに相対回転できるようにして接合さ
れている。この接合部材Ｅは連結リング２９によ
つて形成されており、その外側リング３３を各ケ
ーシング１３の端部へ内方へ向けて形成したフラ
ンジ１３ａ，１３ａの内方端により挾持すること
により各ケーシング１３，１３を接合している。
この外側リング３３の内側には軸受３０，３０を
介して中空な内側リング３２が取付けられてい
る。また、各フランジ１３ａ，１３ａの間にはオ
イルレスベアリング１４が介装されており、外側
リング３３と各フランジ１３ａ，１３ａの内方端
との間にはシール用のＯリング３１，３１が介装
されている。よつて、各ケーシング１３，１３は
接合部材Ｅの連結リング２９の中心軸を中心とし
て相対回転する。

これらの各ケーシング１３の軸中心には連接棒
２３が配置されている。この連接棒２３は、中央
連接棒２３ｂと両端の端部連接棒２３ａ，２３ａ
の軸方向に三分割されている。この中央連接棒２
３ｂと端部連接棒２３ａとは、第７図ａ，ｂに示
すように、連結爪２３ｅ，２３ｅを係合させて相
対回転しないようにし、更にフツク３４を溝３５
に係合させて軸方向移動しないように接続されて
いる。また、中央連接棒２３ｂはその中間部にお
いて、第８図ａ，ｂに示すような軸方向のたるみ
防止機構が設けられている。すなわち、軸方向に
分割された各端部２３ｃ，２３ｄを両者間に圧縮
スプリング３６を介装させ、中央連接棒２３ｂの
長さ、すなわち連接棒２３全体の長さを収縮する
ようにしている。これは多数のケーシング１３，
１３の各連接棒２３，２３を直列接続した場合に
常に各連接棒２３，２３を展張した状態に保持す
る。

このようにして形成された各ケーシング１３，
１３の連設棒２３，２３は、接合部材Ｅの中心部
において継手４９により結合されている。この継
手４９は各連接棒２３，２３を相対的に傾動自在
でかつ相対的に軸回り回転不能にして接合する。

例えば、第６図に示すようなケーシング１３の
中心軸と接合面とが傾斜している場合の継手４９
としては、第９図および第１０図に示すように形
成するとよい。すなわち、この継手４９はジヤイ
ロ状に形成されており、一方の連接棒２３の端部
に形成した受け部５０の球状内面５０ａに、他方
の連接棒２３の端部に脚部５１を介して固着した
連結リング５２の球状外面５２ａを当接させると
ともに、この連結リング５２内に入る大きさの中
間リング５３を設け、この中間リング５３と連結
リング５２とをピン５３ａと孔５２ｂとによりピ
ン結合し、更に、受け部５０を設けた連接棒２３
の端部に突設した２本の支柱５４，５４に設けた
ピン５４ａと中間リング５３とを前記ピン結合部
と直角位置でピン結合して形成されている。これ
により両連接棒２３，２３は各ピン５３ａ，５４
ａの十字状交点を中心として相対的にすりこぎ棒
状の運動をする。

また、第５図のようなケーシング１３の中心軸
と接合面とが直交している場合には、双方の連接
棒２３，２３を単にヒンジ結合すればよい。

よつて、連接棒２３の基端部を雲台７に固着し
ておけば、直列的に連結されている各連接棒２
３，２３はそれぞれ軸回り回転不能とされる。

また、各連接棒２３，２３は中心部を中空にし
て光イメージフアイバ等の内部配線を可能として
いる。

また、中央連接棒２３ｂにはケーシング１３を
連接棒２３を中心として回転させる回転駆動機構
Ｆが取付けられている。

この回転駆動機構Ｆは、第３図、第４図および
第１１図に示すように、中央連接棒２３ｂにアー
ム１５ａによつて固着されている環状板１５に設
けられている。この環状板１５の外周部には、環
状歯車１７を有するリング１６がボルト１９，１
９により環状板１５の下面に固着されたリング抑
え板１８を介して回転自在に取付けられている。
そして、このリング１６は、その外周部をケーシ
ング１３の内周溝内に係合させられており、か
つ、リング１６の外周に形成したキー溝２８とケ
ーシング１３のキー溝２７へキー２６を打込むこ
とによりケーシング１３に固着されている。ま
た、環状板１５上にはモータ２２が固着されてお
り、その出力は減速機２１を介して環状歯車１７
と噛合する駆動歯車２０へ伝達される。従つて、
モータ２２により駆動歯車２０を回転させると環
状歯車１７が固定状態にある環状板１５の回りに
回転することとなり、リング１６と一体とされて
いるケーシング１３も連接棒２３を中心として回
転する。

次に本実施例の作用を説明する。

連接棒２３はその基端を固定されているので軸
回り回転不能とされている。この連結棒２３に固
着されている環状板１５上に固定的に取付けられ
た駆動歯車２０をモータ２２へ通電して回転させ
ると、環状歯車１７、リング１６を介してケーシ
ング１３が連接棒２３回りに回転させられる。

今、第５図に示すようにケーシング１３の中心
軸と接合面とが直交する場合には、隣接するケー
シング同志が連接棒２３を中心として相対回転す
る。また、第６図に示すようにケーシング１３の
中心軸と接合面とが傾斜している場合には、隣接
するケーシング１３同志は、双方の連接棒２３同
志を継手４９の部分においてすりこぎ棒状に相対
移動させつつ相互に屈折して行く。

このような隣接ケーシング１３同志の相対回転
は、接合部材Ｅの軸受３０およびオイルレスベア
リング１４を介して良好に行なわれる。

更に、マニプレータ１において前方部にあるケ
ーシング１３等の自重およびマニプレータ１の作
動負荷は、後方のケーシング１３自身へフランジ
１３ａおよび接合部材Ｅを介して伝達されるとと
もに支承される。よつて、連接棒２３や継手４９
にはこれらの荷重や作動負荷は作用しない。これ
により、連接棒２３および継手４９の強度は、回
転駆動機構Ｆによりケーシング１３を回転させる
反力に耐え得るものであれば良く、前記作動負荷
等より極めて小さくて済む。

また、このケーシング１３同志の屈折時におい
ても、連接棒２３内に配線した光イメージフアイ
バ等も同時に屈折する。また、この種のケーブル
２５は連接棒２３の外側で、環状板１５の中心孔
および内側リング３２内を通して、ケーシング１
３の中心部に配線することができる。

次に各ケーシングおよびその内部機構の組立て
方法を第１２図から第１４図により説明する。

第１２図に示すように、ケーシングは分解組立
可能とするために、直径を通つて二分割して半部
ケーシング１３ｂ，１３ｂとし、これらを適当な
緊締具により一体的に結合するように形成してい
る。

第１３図ａ，ｂ，ｃは半部ケーシングの緊締方
法を示し、同図ａはヒンジ３９によつて開閉自在
に連結した半部ケーシング１３ｂ，１３ｂをクラ
ンプ３８により緊締したものである。同図ｂはボ
ルト４１とナツト４２とにより緊締したものであ
り、同図ｃは断面が両フツク状の連結材４２によ
り半部ケーシング１３ｂ，１３ｂを接合するとと
もに止めピン４８，４８により連結材４２をケー
シングに固定したものである。

これらの組立ては、第１４図の矢印方向の順に
従つて行なわれる。すなわち、回転駆動機構Ｆを
取付けた連接棒２３および接合部材Ｅを適正位置
に配置するとともに、外側から半部ケーシング１
３ｂ，１３ｂを接合させてケーシング１３と内部
機構とを一体的に組立てる。

分解は組立ての逆手順により行なわれる。

次に、第１５図から第１７図により本発明の連
接部材をマニプレータのアームとして用いた場合
の動作を説明する。

このマニプレータは、第６図に示すように、先
端ケース４５の後方にケーシング１３ｃ，１３ｄ
からなる連接部材を結合して形成されている。こ
の先端ケース４５の先端面からは手首４４が突出
されており、この手首４４には３本の指３７，３
７の光イメージガイド４３とが設けられているこ
の２つのケーシング１３ｃ，１３ｄはその中心軸
と接合面とを45度に傾斜させて接合されている。
両ケーシング１３ｃ，１３ｄは、第１５図に示す
ように接合面への垂線ｈ−ｉを中心として相互に
すりこぎ棒状に運動する。従つて、第１６図に示
すように直線状態にある２つのケーシング１３
ｃ，１３ｄを同図矢印方向に相対的に180度回転
させると、双方のケーシング１３ｃ，１３ｄは直
角に屈折する。すなわち、第１６図においては互
いに反対方向にあつた目印Ｏ、Ｐは第１７図にお
いては対向して位置することとなる。

第１８図は本発明により製せられているマニプ
レータ１によつて、原子炉格納容器４６内の機器
の検査情況を示している。走行車２は原子炉建屋
４７の原子炉格納容器４６外の床上に固定されて
いる。そして、本発明の連接部材で製したマニプ
レータ１は三次元方向に自由に屈折することがで
きるので、狭溢な挿通孔を通つて原子炉格納容器
４６内へ挿入される。そして、その検査はアンテ
ナ５，６を通じて遠隔操作により良好に行なわれ
る。また、マニプレータ１自身は各ケーシングに
よつて覆われているので、各種配線を放射性雰囲
気にさらさなくても良く、内部配線の損傷も防止
できる。また、各アームとなるケーシング等が分
解組立可能であるため、アームの長さ、曲げ角度
等を自由に選択することができる。また、防水性
にも優れている。

〔発明の効果〕

このように本発明の連接部材は構成され作用す
るものであるから、隣接する２部材を双方の中心
軸の交点をずらすことなく自由に相対回転ならび
に屈折させることができ、また作動負荷および自
重を大きくし、かつ、自由に選択することがで
き、強度的にも優れており、光イメージフアイバ
等を中心部に配線することができ、また、分解組
立て等も簡単である等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは従来の連接部材を示す斜視図、
第２図から第１８図は本発明の連接部材の実施例
を示し、第２図はマニプレータに適用した例を示
す斜視図、第３図は連接部材の構成を示す縦断斜
視図、第４図はその内部構造を示す一部切断斜視
図、第５図および第６図はそれぞれ連結部を示す
縦断側面図、第７図ａ，ｂは連接棒の中間部接続
構造を示す斜視図、第８図ａ，ｂは連接棒の展張
構造を示す縦断面図、第９図は連接棒の継手結合
部の一部切断側面図、第１０図はその継手結合部
の分解斜視図、第１１図は回転駆動機構の縦断側
面図、第１２図はマニプレータに適用した場合の
分解斜視図、第１３図ａ，ｂ，ｃは２つ割れのケ
ーシングの緊締方法を示す説明図、第１４図は組
立方法を示す斜視図、第１５図はマニプレータの
アーム部材とした場合の運動状態を説明する斜視
図、第１６図は伸直状態にあるマニプレータの斜
視図、第１７図は直角に屈折した状態にあるマニ
プレータの側面図、第１８図はマニプレータによ
る原子炉格納容器内の検査状態を示す縦断面図で
ある。 １……マニプレータ、１３……ケーシング、２
３……連接棒、４９……継手、Ｅ……接合部材、
Ｆ……回転駆動機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中心軸と交叉する平面をもつて相互に隣接す
   る筒状のケーシングを設け、これらケーシングを
   前記交叉点における平面への垂線回りに相対回転
   自在にして中心部が中空な接合部材により接合
   し、前記各ケーシングの軸中心にそれぞれ連接棒
   を設けるとともに、各連接棒を前記接合部材の中
   空部において相対的に傾動自在でかつ相対的に軸
   回り回転不能にして相互に継手結合し、軸回り回
   転不能な前記各連接棒を中心として各ケーシング
   を回転させる回転駆動機構を設けたことを特徴と
   する連接部材。 ２ 中心軸と平面とが傾斜していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の連接部材。 ３ 連接棒は内部配線用に中空棒状に形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の連接部材。