JPH0553986B2

JPH0553986B2 -

Info

Publication number: JPH0553986B2
Application number: JP6488084A
Authority: JP
Inventors: Motohiko Kimura
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-03-31
Filing date: 1984-03-31
Publication date: 1993-08-11
Also published as: JPS60208664A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は腕機構に係り、核燃料の再処理工場や
核融合炉等に用いられるマニピユレータや、他の
一般のマニピユレータにも使用することのできる
腕機構に関する。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an arm mechanism, which can be used for manipulators used in nuclear fuel reprocessing plants, nuclear fusion reactors, etc., and other general manipulators. Regarding the mechanism.

[Technical background of the invention and its problems]

一般に、再処理工場や核融合炉においては、定
期点検や各種機器の保守をマニユピユレータに備
えたロボツトや無人走行車等によつて遠隔操作に
より行なつている。これは作業員の被曝防止のた
めである。 Generally, in reprocessing plants and fusion reactors, periodic inspections and maintenance of various equipment are performed remotely using robots, unmanned vehicles, etc. equipped with manipulators. This is to prevent workers from being exposed to radiation.

一方、ロボツト等は定期点検時等に大きさの限
られた搬出入口を通つて再処理工場内へ出入しな
ければならない。そのため、ロボツト等に取付け
られているマニユピユレータは、収縮して小形に
なつて搬出入口を通過することができ、伸長して
広い作業空間内を動き得るように形成されてい
る。 On the other hand, robots and the like must enter and exit the reprocessing plant through a limited-sized loading/unloading entrance during periodic inspections and the like. Therefore, a manipulator attached to a robot or the like is formed so that it can contract and become small enough to pass through a carry-in/exit entrance, and can expand and move within a wide working space.

ところが、従来のマニユピユレータは、多数の
一定長の腕機構を関接を用いて相互に屈曲自在に
連接したものであり、マニピユレータを小形にす
るにも限度があり、また動作可能範囲も各腕機構
の長さの総和の範囲に限られていた。 However, conventional manipulators have a large number of arm mechanisms of a fixed length that are connected to each other in a flexible manner using joints, and there is a limit to how compact the manipulator can be, and the movable range of each arm mechanism is also limited. was limited to the sum of the lengths of .

[Purpose of the invention]

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであ
り、腕自身の長さを伸縮させることができ、他の
部材と三次元内で相対移動自在に連接され得る腕
機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide an arm mechanism that can extend and contract the length of the arm itself and can be connected to other members so as to be relatively movable in three dimensions. shall be.

[Summary of the invention]

本発明の腕機構は、３組の２重ねじ式の伸縮杆
を基端ベースに円周等分位置に並立させ、これら
の各伸縮杆の先端をそれぞれ自在継手を介して先
端ベースに取付けるとともに、２組の自在継手は
先端ベースに対して同一な一方向へ移動自在に連
結し、他の１組の自在継手は先端ベースに対して
前記移動方向およびこれと直交する方向に移動自
在に連結し、各伸縮杆にはその伸縮杆を伸縮させ
る伸縮駆動機構を設けたことを特徴とする。 The arm mechanism of the present invention has three sets of double-threaded telescoping rods arranged side by side on a proximal base at equal circumferential positions, and the tips of each of these telescoping rods are attached to the tip base via a universal joint. , two sets of universal joints are connected to the tip base so as to be movable in the same direction, and the other set of universal joints are connected to the tip base so as to be movable in the moving direction and a direction perpendicular thereto. The present invention is characterized in that each telescoping rod is provided with a telescoping drive mechanism for expanding and contracting the telescoping rod.

[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例を第１図から第９図につ
いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 9.

第１図および第２図は本発明の腕機構の全体を
示しており、図中符号１は円形の基端ベースであ
る。この基端ベース１上には、３組の２重ねじ式
の伸縮杆２，２が、円周を等分する位置に相互に
並行にして直立状態に固着されている。各伸縮杆
２はそれぞれ、基端ベース１に固定された固着筒
３と第１螺杆４および第２螺杆５によつて形成さ
れている。そして、各第２螺杆５の先端には自在
継手６が接続されており、この自在継手６を介し
て円形の先端ベース７が取付けられている。そし
て、各伸縮杆２の上端部には各螺杆４，５を伸縮
させる伸縮駆動機構８が設けられてといる。 1 and 2 show the entire arm mechanism of the present invention, and reference numeral 1 in the figures indicates a circular proximal base. On this proximal base 1, three sets of double-threaded telescoping rods 2, 2 are fixed in an upright state parallel to each other at positions equally dividing the circumference. Each telescopic rod 2 is formed by a fixed tube 3 fixed to the proximal base 1, a first screw rod 4, and a second screw rod 5. A universal joint 6 is connected to the tip of each second screw rod 5, and a circular tip base 7 is attached via the universal joint 6. A telescopic drive mechanism 8 is provided at the upper end of each telescopic rod 2 to extend and retract each screw rod 4 and 5.

更に説明すると、第１螺杆４は中空筒状に形成
されており、その雄ねじ部４ａをもつて固着筒３
の上端内側に形成された雌ねじ部３ａに螺入して
いる。また、第１螺杆４の上端内部には雄ねじ部
４ａと逆ねじの雌ねじ部４ｂが形成されている。
そして、第２螺杆５はこの雌ねじ部４ｂと雄ねじ
部５ａを螺合するようにして第１螺杆４内へ挿通
されている。また、第１螺杆４の外周部には軸方
向に一本のキー溝４ｃが刻設されている。伸縮駆
動機構８は、固着筒３の雌ねじ部３ａの部分に第
１螺杆４に弛く外嵌するとともに回転自在にして
内装されているウオームホイール９と、このウオ
ームホイール９と螺合しているウオーム１０と、
このウオーム１０を正逆回転させるモータ１１と
によつて形成されている。そして、ウオームホイ
ール９と第１螺杆４とは、第３図に詳細に示すよ
うに、キー溝４ｃに係合されたキー１２によつて
相対回転不能に連結されている。また、各自在継
手６は、第４図および第５図に示すように、第２
螺杆５の先端に固着された球ジヨイント６ａと、
この球ジヨイント６ａを軸方向摺動自在に貫通す
るとともにその両端部を先端ベース７の下面に固
着された略Ｌ字形のピン受け６ｃに支承されてい
るピン６ｂとにより形成されている。そして、３
本の各ピン６ｂはそれぞれ平行に形成されてお
り、その内１本のピン６ｂ（第４図の最上部のピ
ン）は、第６図に示すようにそのピン受け６ｃに
長孔６ｄをもつて支承されることによりピン６ｂ
と直角方向にも移動可能にして取付けられてい
る。 To explain further, the first screw rod 4 is formed into a hollow cylindrical shape, and its male threaded portion 4a connects to the fixed tube 3.
It is screwed into a female threaded portion 3a formed inside the upper end. Further, inside the upper end of the first screw rod 4, a male threaded portion 4a and a female threaded portion 4b having opposite threads are formed.
The second screw rod 5 is inserted into the first screw rod 4 so that the female screw portion 4b and the male screw portion 5a are screwed together. Furthermore, a single keyway 4c is carved in the outer peripheral portion of the first screw rod 4 in the axial direction. The telescopic drive mechanism 8 is threadedly engaged with a worm wheel 9 which is loosely fitted onto the first screw rod 4 at the internally threaded portion 3a of the fixed tube 3 and is rotatably housed inside the worm wheel 9. Warm 10 and
It is formed by a motor 11 that rotates this worm 10 in forward and reverse directions. As shown in detail in FIG. 3, the worm wheel 9 and the first screw rod 4 are connected so as to be non-rotatable relative to each other by a key 12 engaged in the keyway 4c. In addition, each universal joint 6 has a second
a ball joint 6a fixed to the tip of the screw rod 5;
It is formed by a pin 6b which passes through the ball joint 6a in an axially slidable manner and is supported at both ends by a substantially L-shaped pin receiver 6c fixed to the lower surface of the tip base 7. And 3
Each pin 6b of the book is formed in parallel, and one of the pins 6b (the topmost pin in FIG. 4) has a long hole 6d in its pin receiver 6c, as shown in FIG. Pin 6b is supported by
It is installed so that it can be moved in the direction perpendicular to the

このようにして形成された腕機構は、例えばマ
ニピユレータの一腕部材等として用いられるもの
であり、各ベース１，７に他の部材を適当な連結
手段を用いて連結すればよい。 The arm mechanism thus formed is used, for example, as one arm member of a manipulator, and other members may be connected to each base 1, 7 using appropriate connecting means.

次に、本実施例の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be explained.

先ず、第７図に示すように、先端ベース７を基
端ベース１と平行にして腕を伸長する場合には、
各伸縮駆動機構８のモータ１１を同一方向へ等速
回転させる。これにより、各ウオーム１０を介し
て各ウオームホイール９が同一方向に等速回転
し、各第１螺杆４も同一方向に等速回転する。こ
のとき、第１螺杆４の雄ねじ部４ａが螺合してい
る固着筒３の雌ねじ部３ａが固定状態にあるの
で、各第１螺杆４が回転しながら上方へ伸長して
行く。一方、各第２螺杆５はその上端部を自在継
手６を介して先端ベース７に連結されているので
回転不能状態である。従つて、第１螺杆４が伸長
しながら回転すること、およびその雌ねじ部４ｂ
が雄ねじ部４ａと逆ねじであることにより、第２
螺杆５が第１螺杆４から上方へ伸長して行く。こ
れにより、各第２螺杆５がそれぞれ各固定筒３か
ら等速で上方へ伸長して行くので、先端ベース７
は常に基端ベース１と平行状態を保持たまま伸長
させられる。 First, as shown in FIG. 7, when extending the arm with the distal base 7 parallel to the proximal base 1,
The motors 11 of each telescopic drive mechanism 8 are rotated at a constant speed in the same direction. As a result, each worm wheel 9 rotates at a constant speed in the same direction via each worm 10, and each first screw rod 4 also rotates at a constant speed in the same direction. At this time, since the female threaded part 3a of the fixed tube 3 into which the male threaded part 4a of the first threaded rod 4 is screwed is in a fixed state, each first threaded rod 4 extends upward while rotating. On the other hand, each second screw rod 5 is in a non-rotatable state because its upper end is connected to the tip base 7 via the universal joint 6. Therefore, the first screw rod 4 rotates while expanding, and the female screw portion 4b thereof
is the opposite thread to the male threaded portion 4a, so that the second
The screw rod 5 extends upward from the first screw rod 4. As a result, each second screw rod 5 extends upward from each fixed cylinder 3 at a constant speed, so that the tip base 7
is extended while always maintaining a state parallel to the proximal base 1.

一方、各モータ１１を逆方向に等速回転させれ
ば各螺杆４，５が等速に収縮させられる。 On the other hand, if each motor 11 is rotated at a constant speed in the opposite direction, each screw rod 4, 5 is contracted at a constant speed.

次に、第８図に示すように先端ベース７を基端
ベース１に対して傾斜させるには、各伸縮駆動機
構８のモータ１１の駆動を変化させて、各伸縮杆
２の第２螺杆５の伸長長さを異ならせることによ
り行なう。この場合、第９図に示すように、先端
ベース７が傾斜して行くにつれて、各自在継手６
の球ジヨイン６ａの中心間の距離l₀が、l₀からl₁
へと大きくなるように変化して行く。しかし、本
実施例においては各球ジヨイント６ａがピン６ｂ
を軸方向に摺動することにより、この中心間距離
の変動を吸収している。また、第６図に示すよう
に１個の自在継手６においてはピン６ｂが長孔６
ｄを移動することによつても、中心間距離の変動
を吸収することができる。これにより、先端ベー
ス７は全周方向に亘つて自由に傾斜できる全角揺
傾運動をすることができる。 Next, in order to tilt the distal base 7 with respect to the proximal base 1 as shown in FIG. This is done by varying the length of the extension. In this case, as shown in FIG. 9, as the tip base 7 inclines, each universal joint 6
The distance l ₀ between the centers of the ball joint 6a is from l ₀ to l ₁
It changes as it grows larger. However, in this embodiment, each ball joint 6a is connected to the pin 6b.
By sliding in the axial direction, this variation in center distance is absorbed. Further, as shown in FIG. 6, in one universal joint 6, the pin 6b is connected to the elongated hole 6.
Also by moving d, variations in the center-to-center distance can be absorbed. Thereby, the tip base 7 can perform full-angle tilting motion that allows it to freely tilt over the entire circumferential direction.

このように、本実施例においては先端ベース７
を基端ベース１に対して三次元的に運動させるこ
とができ、また、伸縮杆２が最短状態から最長状
態と伸縮することができ、その作動範囲が極めて
広くなり、マニピユレータ等の一腕部材として有
用である。 In this way, in this embodiment, the tip base 7
The telescopic rod 2 can be moved three-dimensionally relative to the proximal base 1, and the telescopic rod 2 can be expanded and contracted from the shortest state to the longest state, and its operating range is extremely wide. It is useful as

〔Effect of the invention〕

このように本発明の腕機構は、腕自身の長さを
伸縮させることができ、しかも各腕の伸縮量を調
整することによつて先端ベースの向きを３次元的
に容易に変えることができ、他の部材と３次元内
で相対移動自在に連結することができる。さら
に、非常に小形に収納されるので狭い出入口を通
して搬出入に適しており、また長く伸長されるの
でその作動範囲も広くなり、障害物の回避が必要
なマニピユレータ等に用いると有効である等の効
果を奏する。 In this way, the arm mechanism of the present invention can extend and contract the length of the arm itself, and by adjusting the amount of extension and contraction of each arm, the orientation of the tip base can be easily changed three-dimensionally. , can be connected to other members so as to be relatively movable in three dimensions. Furthermore, since it is stored in a very compact size, it is suitable for loading and unloading through narrow entrances and exits, and since it can be extended for a long time, its operating range is wide, making it effective when used in manipulators that need to avoid obstacles. be effective.

[Brief explanation of drawings]

図面は本発明の腕機構の一実施例を示し、第１
図は一部切断側面図、第２図は第１図の−線
に沿つて断面図、第３図は第１図の−線に沿
つた拡大断面図、第４図は第１図の−線に沿
つた拡大断面図、第５図は第４図の−線に沿
つた拡大断面図、第６図は第４図の−線に沿
つた拡大断面図、第７図は平行伸長状態を示す側
面図、第８図は傾斜状態を示す側面図、第９図は
自在継手の傾斜時の移動状態を説明する断面図で
ある。１……基端ベース、２……伸縮杆、６……自在
継手、７……先端ベース、８……伸縮駆動機構。 The drawing shows one embodiment of the arm mechanism of the present invention, and shows the first embodiment of the arm mechanism of the present invention.
The figure is a partially cutaway side view, FIG. 2 is a sectional view taken along the - line in FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along the - line in FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along the - line in Fig. 4, Fig. 6 is an enlarged sectional view taken along the - line in Fig. 4, and Fig. 7 shows the parallel elongated state. FIG. 8 is a side view showing a tilted state, and FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a movement state of the universal joint when it is tilted. 1... Proximal base, 2... Telescopic rod, 6... Universal joint, 7... Tip base, 8... Telescopic drive mechanism.

Claims

[Claims]

1 Three sets of double-threaded telescoping rods are arranged side by side on the proximal base at equal circumferential positions, and the tips of each of these telescoping rods are attached to the distal end base via a respective universal joint, and two sets of universal joints are installed. is connected to the tip base so as to be movable in the same direction, and the other set of universal joints are connected to the tip base so as to be movable in the direction of movement and in a direction orthogonal thereto. An arm mechanism characterized by being provided with a telescoping drive mechanism that extends and retracts the telescoping rod.