JPH0378237B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ロープ駆動式マニピユレータに係
り、ロープ駆動式の特徴を損うことなく効果器を
着脱できるようにしたロープ駆動式マニピユレー
タに関する。

（従来の技術） 周知のように、マニピユレータには、アーム内
にモータ等の動力源を内蔵したものと、アームの
根元部分に動力源を集中配置したものとがある。
アーム内に動力源を内蔵したものは、アームの径
が太くなるばかりか、アームが大重量化するのを
免れ得ない。したがつて、このタイプのものは、
挟い場所での細かい作業には向いていない。一
方、アームの根元部分に動力源を集中配置したも
のは、アーム全体を細くでき、しかもアームの軽
量化を図ることができる。したがつて、このタイ
プのものは狭い場所での細かい作業に向いている
と言える。

アームの根元部分に動力源を集中配置したマニ
ピユレータは、使用する動力伝達要素から、トル
クチユーブ駆動式、ロープ駆動式、平行リンク駆
動式、歯車駆動式等に分類される。このうち、ロ
ープ駆動式は、アームを大幅に軽量化でき、しか
も動作のスムーズ化を図れるなどの利点を本質的
に備えている。

ところで、アームの根元部分に動力源を集中配
置したロープ駆動式マニピユレータは、一般に、
第８図に示すように構成されている。すなわち、
肩部（根元部）１と、肩関節部２と、上腕部３
と、肘関節部４と、前腕部５と、手首関節部６と
を直列に接続してアーム７を構成するとともに手
首関節部６の先端に効果器、この例ではハンド部
８を取付けている。そして、肩部１の近傍に、各
腕部および各関節部を動かすのに必要なモータで
代表される動力源９ａ，９ｂ，…９ｇを配置し、
これら動力源９ａ，９ｂ，…９ｇから与えられた
回転動力をプーリ１０と、ロープ１１との組み合
わせで対応する部分に伝えるようにしている。第
８図ｂ中、実線矢印は各部の許容可動方向を示し
ている。

前記ハンド部８は、通常、第９図に示すよう
に、アーム７側から延びたロープ１１をプーリ１
２に巻き付けてプーリ１２を回転させ、このプー
リ１２で互いに噛合い歯車１３，１４を逆方向に
回転させ、さらに歯車１３，１４で平行リンク１
５，１６を直線動させ、この平行リンク１５，１
６で指部１７，１８を開閉させるように構成され
ている。

しかしながら、上記のように構成された従来の
ロープ駆動式マニピユレータにあつては次のよう
な問題があつた。すなわち、マニピユレータで行
なえる作業種類が多い程、マニピユレータの使用
範囲を拡大できる。しかし、これらの作業の全て
を簡単な開閉式のハンド部で行なわせることは通
常、困難である。したがつて、作業種類毎に専用
の工具、つまり専用の効果器を選択的に使用でき
ることが望ましい。

しかしながら、従来のロープ駆動式マニピユレ
ータにあつては、ロープ１１をハンド部８まで延
ばし、このロープ１１で平行リンク１５，１６を
駆動するプーリ１２を回転させるようにしている
ので、モジユール的に分解・組立てが困難で、こ
れが原因して複数種類の効果器をハンド部８に選
択的に取付けることができない問題があつた。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の如く、従来のロープ駆動式マニピユレー
タにあつては、行なえる作業種類が少ないと言う
問題があつた。

そこで本発明は、ロープ駆動式の特徴を損うこ
となく効果器を自由に交換でき、もつてマニピユ
レータの作業範囲の拡大化に寄与できるロープ駆
動式マニピユレータを提供することを目的として
いる。

［発明の効果］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、アームの根元部分に集中配置された
複数の回転動力源からそれぞれロープとプーリと
を介して各関節部および手首関節部より先端側に
設けられた効果器へ動力を伝達するようにしたロ
ープ駆動式マニピユレータにおいて、前記アーム
の前記手首関節部より先端側に取付けられたハン
ドベースと、このハンドベースに回転自在に支持
されて前記ロープを介して伝えられた動力で回転
するプーリと、このプーリの軸に対して軸心線を
直交させて前記ハンドベースに回転自在に支持さ
れるとともに先端部に噛合い部を有した１系統の
回転伝達機構と、この回転伝達機構の基端部と前
記プーリとの間に設けられて上記プーリの回転を
上記回転伝達機構へ伝達する傘歯車機構と、前記
回転伝達機構の前記噛合い部に噛合い可能な回転
力受部を有し、前記ハンドベースへの選択的な接
続に伴つて上記回転力受部が上記噛合い部に軸方
向に噛合つて上記回転伝達機構を介して伝えられ
た動力で動作する効果器とを備えている。

上器構成を、効果器としてハンド部を取付けた
第１図に示す模式図を用いて説明すると次の通り
である。すなわち、アーム側から延びた動力伝達
用のロープ２１の両端をプーリ２２ａ，２２ｂに
巻回してロープ２１の移動でプーリ２２ａ，２２
ｂを互いに逆方向へ回転させる。各プーリ２２
ａ，２２ｂには傘歯車２３ａ，２３ｂが同軸に接
続してあり、これら傘歯車２３ａ，２３ｂは軸心
線をプーリ２２ａ，２２ｂの軸と直交させた傘歯
車２４に噛合している。傘歯車２４には軸２５の
一端が接続されており、この軸２５の他端には傘
歯車２６が接続されている。そして、傘歯車２６
は軸２７を支点にして平行リンク２８ａ，２８ｂ
を駆動する傘歯車２９ａ，２９ｂに歯合してい
る。上記平行リンク２８ａ，２８ｂには指部３０
ａ，３０ｂが取付けられている。この構成で、ロ
ープ２１を図中実線矢印で示す方向へ移動させる
と、傘歯車２９ａ，２９ｂが図中実線矢印で示す
方向へ回転し、この結果、指部３０ａ，３０ｂは
閉じる方向へ移動する。ロープ２１を上記の場合
とは逆方向へ移動させると、指部３０ａ，３０ｂ
は開く方向へ移動する。かかる構成において、本
発明は、軸２５の中途部分または傘歯車２６と傘
歯車２９ａ，２９ｂとの噛合い部分を軸方向に分
離可能とし、効果器側を着脱できるようにしてい
るのである。すなわち、最終段のプーリ２２ａ，
２２ｂに伝えられた回転力で、同軸的に配置され
た軸２５、傘歯車２６からなる１系統の回転伝達
機構を回転させ、この回転伝達機構の回転を効果
器の回転力受部に伝えるようにするとともに、上
記回転伝達機構の部分で上記回転力受部との結合
を軸方向に分離できるようにしている。

（作用） ハンドベースに最終段のプーリを設け、このプ
ーリと効果器の回転力受部との間に１系統の回転
伝達機構を介在させ、この回転伝達機構を介して
効果器に動力を伝えるようにするとともに、回転
伝達機構の部分で上記回転力受部との結合を軸方
向に分離できるようにしているので、作業に最も
適した効果器を取付けて作業を行なわせることが
可能となる。そして、この場合にはアーム側に変
更を加える必要がないので、ロープ駆動式の特徴
を損うことはない。

（実施例） 以下、実施例を説明する。

第２図は本発明の一実施例に係るロープ駆動式
マニピユレータにおける手首関節部より先端側だ
けを取り出して示すものであり、第１図と同一部
分は同一符号で示してある。したがつて、重複す
る部分の詳しい説明は省略する。同図において、
３１は手首関節部に固定された筐体状のハンドベ
ースである。このハンドンベース３１内には前述
したプーリ２２ａ，２２ｂおよび傘歯車２３ａ，
２３ｂ（ただし、プーリ２２ｂと傘歯車２３ｂは
図示せず。）が同軸的に、かつ回転自在に収容さ
れている。また、ハンドベース３１内には傘歯車
２３ａ，２３ｂに噛合する傘歯車２４が軸心線を
プーリ２２ａ，２２ｂの軸に対して直交させて配
置してあり、この傘歯車２４は軸２５の一端に接
続されている。軸２５はハンドベース３１に軸受
３２を介して回転自在に支持され、かつ他端側が
ハンドベース３１外に突出している。そして、軸
２５のハンドベース３１外に突出している先端部
にはスプライン噛合機構を構成する雄部３３が形
成されている。

図中３４はハンドベース３１および軸２５に選
択的に接続される効果器としてのハンド部を示し
ている。ハンド部３４は、ハンドベース３１に図
示しない連結機構を介して接続されるホルダー３
５を有している。このホルダー３５には軸受３６
を介して傘歯車２６が回転自在に装着されてい
る。傘歯車２６は、ホルダー３５をハンドベース
３１に固定したときに軸２５と同軸となる関係に
装着されており、しかも軸２５側に位置する部分
には軸２５に設けられた雄部３３を嵌入させて上
記雄部３３とでスプライン噛合機構を構成する雌
部３７が形成されている。そして、傘歯車２６は
平行リンク２８ａ，２８ｂを駆動する半円状の傘
歯車２９ａ，２９ｂと噛合つている。

このような構成であると、軸２５と傘歯車２６
との境界部分が軸方向への嵌合い結合機構となつ
ているので、第３図に示すように、ハンドベース
３１側からハンド部３４を簡単に取り外すことが
できる。つまり、効果器を交換することが可能と
なる。第４図は、ハンド部３４の代りに六角スパ
ナ部４１を取付けた状態を示し、また第５図はこ
れを取り外した状態を示している。

このように、効果器を着脱自在としているの
で、作業に適した効果器を選択的に取付けること
ができる。したがつて、ロープ駆動式マニピユレ
ータの作業範囲を大幅に拡大させることができ
る。この場合、高精度さの要求される機構を使用
していないので構成が複雑化することもない。ま
た、アーム側の構成を変更する必要は全くないの
で、ロープ駆動式の特徴を最大限に発揮させるこ
とができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではない。すなわち、上述した実施例では軸２
５の部分で効果器側を分離するようにしている
が、第６図および第７図に示すように、傘歯車２
６と傘歯車２９ａ，２９ｂとの噛合い部分でハン
ド部３４ａ、つまり効果器を分離させるようにし
てもよい。また、軸受３２の部分にシールを施し
てハンドベース３１内に塵埃等が侵入しないよう
にしてもよい。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、ハンドベ
ースに最終段のプーリを設け、このプーリと効果
器の回転力受部との間に１系統の回転伝達機構を
介在させ、この回転伝達機構を介して効果器に動
力を伝えるようにするとともに、回転伝達機構の
部分で上記回転力受部との結合を軸方向に分離で
きるようにしているので、ロープ駆動式の特徴を
損うことなく各種作業に適した効果器の使用を可
能化でき、作業範囲を大幅に拡大できるロープ駆
動式マニピユレータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部であるロープ駆動式マニ
ピユレータにおける手首関節部より先端側の模式
図、第２図は本発明の一実施例に係るロープ駆動
式マニピユレータにおける手首関節部より先端側
の縦断面図、第３図は先端部より効果器としての
ハンド部を取り外した状態を示す図、第４図は先
端部に効果器としての六角スパナ部を取付けた状
態を説明するための図、第５図は同六角スパナ部
を取り外した状態を示す図、第６図は本発明の別
の実施例に係るロープ駆動式マニピユレータの要
部の縦断面図、第７図は効果器としてのハンド部
を取り外した状態を示す図、第８図はロープ駆動
式マニピユレータの概略構成を示す模式図、第９
図は同マニピユレータの手首関節部より先端側の
従来の構成を説明するための模式図である。 ６……手首関節部、７……アーム、９ａ，９
ｂ，…９ｇ……動力源、１０，２２ａ，２２ｂ…
…プーリ、２１……ロープ、２３ａ，２３ｂ，２
４，２９ａ，２９ｂ……傘歯車、２５……軸、３
１……ハンドベース、３３……スプライン噛合機
構を構成する雄部、３４，３４ａ……効果器とし
てのハンド部、３７……スプライン噛合機構を構
成する雌部、４１……効果器としての六角スパナ
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アームの根元部分に集中配置された複数の回転
   動力源からそれぞれロープとプーリとを介して各
   関節部および手首関節部より先端側に設けられた
   効果器へ動力を伝達するようにしたロープ駆動式
   マニピユレータにおいて、前記アームの前記手首
   関節部より先端側に取付けられたハンドベース
   と、このハンドベースに回転自在に支持されて前
   記ロープを介して伝えられた動力で回転するプー
   リと、このプーリの軸に対して軸心線を直交させ
   て前記ハンドベースに回転自在に支持されるとと
   もに先端部に噛合い部を有した１系統の回転伝達
   機構と、この回転伝達機構の基端部と前記プーリ
   との間に設けられて上記プーリの回転を上記回転
   伝達機構へ伝達する傘歯車機構と、前記回転伝達
   機構の前記噛合い部に噛合い可能な回転力受部を
   有し、前記ハンドベースへの選択的な接続に伴つ
   て上記回転力受部が上記噛合い部に軸方向に噛合
   つて上記回転伝達機構を介して伝えられた動力で
   動作する効果器とを具備してなることを特徴とす
   るロープ駆動式マニピユレータ。