JPH0666979U

JPH0666979U - 産業用マニプレータ等のハンド部衝撃吸収機構

Info

Publication number: JPH0666979U
Application number: JP009427U
Authority: JP
Inventors: 俊幸上野
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1993-03-08
Filing date: 1993-03-08
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ハンド部にかかる衝撃をほとんどの方向に対
して吸収することができる産業用マニプレータ等のハン
ド部衝撃吸収機構を提供する。【構成】ハンド部１９を基端部１９ｂと把持部１９ａ
とに分割形成し、これら両部を複数箇所にて球面座受け
３７と球面座４０で接触させると共に、この接触状態を
保持させるための複数の皿ばね５１を前記両部間に介装
し、基端部１９ｂに対し把持部１９ａを弾性支持させ
た。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、産業用マニプレータ等のハンド部衝撃吸収機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の産業用マニプレータ（操作者がマスターアーム等を用いて直接アームを操作するロボットの一種）等におけるハンド部構造として、例えば図１０に示すようなものがある。

【０００３】これは、先ず、図示しないアーム先端の手首部にケーシング０１が垂直面内で回動自在に取り付けられ、このケーシング０１に、図中上から下へ順に、モータ０２及び減速機０３が組み付けられる。そして、減速機０３の出力側に連結したトルクリミッタ０４がケーシング０１にベアリング０５を介して回動自在に支持され、このトルクリミッタ０４からシリンダ０６を介してハンド部０７が垂下される。

【０００４】従って、モータ０２の回転により所定の減速比でハンド部０７が水平面内で回転すると共に、シリンダ０６の伸縮によりハンド部０７の把持部が開閉して搬送物をハンドリングすることになる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、前述したような従来のハンド部構造にあっては、ハンド部が手首部に直接かつ剛に取り付けられていたため、産業用ロボットの場合、ハンドリング時のワーク位置決めのバラツキによるワークとの衝突やロボット異常動作時のワーク及び位置決め装置等との衝突が発生した際には、この衝撃力が直接手首部に加わり、手首部を破損させる虞があった。また、産業用マニプレータの場合、操作者が直接操作を行っていることから、常時、ワーク等との衝突の危険に晒され、衝突した時にはすぐに手首部を破損するという問題点があった。

【０００６】そこで、本考案の目的は、ハンド部にかかる衝撃をほとんどの方向に対して吸収することができる産業用マニプレータ等のハンド部衝撃吸収機構を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するための、本考案の構成は、アーム先端の手首部に設けたハンド部を基端部と把持部とに分割形成し、これら両部を複数箇所にて球面接触させると共に、この球面接触を保持させるための複数の弾性部材を前記両部間に介装したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】

前記構成によれば、ハンド部の把持部が基端部に対し弾性支持され、ほとんどの方向に対して衝撃が吸収される。

【０００９】

【実施例】

以下本考案の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

【００１０】図１は本実施例に係る垂直多関節の産業用マニプレータのうちスレーブアームを抽出してその基本構成を示す説明図である。同図に示すように、旋回台１は、床面２に設置してある基台３に対し１軸モータ（図示せず）により水平面内を回動可能に構成してある。

【００１１】垂直アーム４は、その基端部を、旋回台１で支持して２軸モータ（図示せず）により回動する回動軸５に固定するとともに、その先端部を、上部ユニット７で支持して３軸モータ（図示せず）により回動する回動軸６に固定してある。垂直レバー８は、その基端部を、軸９を介して旋回台１に、またその先端部を、軸１０を介して上部ユニット７にそれぞれ回動可能に取付けてある。すなわち、旋回台１、上部ユニット７、垂直アーム４、垂直レバー８、回動軸５，６及び軸９，１０により４節の平行リンク機構を形成している。

【００１２】水平アーム１１は、その途中を、前記回動軸６に固定し、上部ユニット７に対して回動可能に構成してある。カウンタウェイト１２は水平アーム１１の基端部に固定してある。また、水平アーム１１の先端部には、Ｌ字状の手首部１３が軸１４を介して回動可能に取付けてある。水平レバー１５はその両端部を軸１６，１７にそれぞれ回動可能に取付けてある。このとき、軸１６は、基端部を上部ユニット７に垂直に固着してあるブラケット１８の先端部に、また軸１７は、手首部１３のブラケット１３ａの先端部にそれぞれ回動可能に取付けてある。すなわち、回動軸６、軸１４，１６，１７、ブラケット１３ａ，１８、水平アーム１１及び水平レバー１５により４節の平行リンク機構を形成している。

【００１３】ハンド部１９は、その上端部を回動軸２０を介して４軸モータ（図示せず）により回動可能に手首部１３に取付けて垂下するとともに、先端部である把持部１９ａと基端部１９ｂとからなり、把持部１９ａが５軸モータ（図示せず）により図示の状態で水平面内を回動可能に構成してある。

【００１４】かかるスレーブアームは、オペレータによるマスターアーム（図示せず）の操作に対応して動作することにより把持部１９ａで搬送物を把んで所定位置迄搬送するものであるが、このときの動作は次の通りである。

【００１５】１軸モータの駆動により旋回台１が基台３に対し水平面内を回動する。

【００１６】２軸モータの駆動により回動軸５が回動し、垂直アーム４を含む平行リンク機構が動作して垂直アーム４及び垂直レバー８が垂直面内を回動する結果、上部ユニット７が垂直面内を移動する。

【００１７】３軸モータの駆動により回動軸６が回動し、水平アーム１１を含む平行リンク機構が動作して水平アーム１１及び水平レバー１５が垂直面内を回動する結果、手首部１３及びハンド部１９が垂直面内を移動する。このとき、ブラケット１３ａ，１８は平行であり、しかもブラケット１８は垂直であるため、ブラケット１３ａも同様に常に垂直となる。すなわち、手首部１３の姿勢は常に一定に保持される（図１の状態から回動軸５，６が回動した状態である図２参照）。

【００１８】４軸モータの駆動により回動軸２０が回動し、ハンド部１９が垂直面内を回動する。また、５軸モータの駆動により把持部１９ａが水平面内を回動する。

【００１９】かかる１軸〜５軸モータの駆動による各部の移動により把持部１９ａを所定位置から所定位置へ移動させる。

【００２０】図３は、図１に示すスレーブアームを有する本実施例に係る産業用マニプレータの右側面図、図４はその背面図、図５はその平面図である。これら図３〜図５中、図１及び図２と同一部分には同一番号を付し重複する説明は省略する。

【００２１】図３〜図５に示すように、旋回台１には運転席２１、マスターアーム２２及びジョイステックレバー２３が配設してある。旋回台１を回動する１軸モータは、基台３内に収納してある。垂直アーム４を回動する２軸モータ２４は、支持部２５を介して旋回台１上に配設してある。水平アーム１１を回動する３軸モータ２６は上部ユニット７に配設してある。ハンド部１９を垂直面内で回動する４軸モータ２７は、手首部１３に水平に突出して配設してある。把持部１９ａを水平面内で回動する５軸モータ２８は、手首部１３に垂直に突出して配設してある。

【００２２】上述の１軸〜５軸モータで回動する旋回台１、垂直アーム４、水平アーム１１、ハンド部１９及び把持部１９ａの回動中心を図３〜図５中にそれぞれＯ₁，Ｏ ₂ ，Ｏ₃，Ｏ₄，Ｏ₅で示す。

【００２３】マスターアーム２２は、スレーブアームと相似形に形成してあり、このマスターアーム２２をオペレータが操作することによりスレーブアームがマスターアームと相似形となるように制御される。ジョイステックレバー２３は、これをオペレータが前後に倒すことにより旋回台１を大きく、高速度で左右方向に回動するためのものである。マスターアーム２２は運転席２１のオペレータが右手で操作するように運転席２１の右側に、ジョイステックレバー２３は前記オペレータが左手で操作するように運転席２１の左側にそれぞれ配設してある。

【００２４】そして、本実施例では、図６〜図８にも示すように、前記ハンド部１９において、把持部１９ａを水平面内で回動させる５軸モータ２８の出力軸線と同把持部１９ａを開閉する駆動シリンダ２９のピストンロッド軸線とが水平面内でオフセットされてハンド部１９の縦方向寸法の短縮化が図られていると共に、把持部１９ａが基端部に対して弾性支持されて把持部１９ａにかかる衝撃が吸収されるようになっている。

【００２５】即ち、前記手首部１３にハンド部１９の基端部１９ｂを構成するケーシング３０が、４軸モータ２７により垂直面内で回動可能に連結され、このケーシング３０の左半部に５軸モータ２８が下向きに取り付けられる。この５軸モータ２８の出力軸には減速機３１を介してトルクリミッタ３２が連繋され、このトルクリミッタ３２の外周に第１平歯車３３が固着される。

【００２６】一方、前記ケーシング３０の右半部には、ベアリング３４を介して支持部材３５が水平面内で回動可能に支持され、この支持部材３５の上端筒部３５ａ外周に前記第１平歯車３３と噛合する第２平歯車３６が固着される。

【００２７】前記支持部材３５は、上端筒部３５ａから垂下された前後一対の取付足部３５ｂに下端板部３５ｃをそれぞれ付設してなり、各下端板部３５の左右両部にはそれぞれ二ケの球面座受け３７と一ケの下向きのスプリング受け３８が設けられる。従って、支持部材３５全体としては八ケの球面座受け３７と四ケのスプリング受け３８を有することになる。

【００２８】一方、前記球面座受け３７に嵌合する球面座４０が、把持部１９ａを構成する左右一対の吊板４１に同数宛設けられると共に、これら両吊板４１の内側縁から起立して前記支持部材３５の上端筒部３５ａを貫通する支持筒（ブッシュケース）４２の上端部に駆動シリンダ２９が下向きに、即ち、そのピストンロッド２９ａを前記支持筒４２内に摺動自在に挿入して取り付けられる。

【００２９】そして、前記両吊板４１間には前後一対の支持プレート４３が架設され、この支持プレート４３に左右一対のベルクランク状の把持レバー４４が補助レバー４５と共に枢支される。これら両把持レバー４４の基端部は前記駆動シリンダ２９のピストンロッド２９ａ先端に同軸的にピン４６結合されると共に、先端部は補助レバー４５の先端部と共に爪４７付きの爪ホルダー４８にそれぞれピン結合される。

【００３０】前記両支持プレート４３の外側面には、前記スプリング受け３８に対応してスプリング受け５０が左右一対付設される。そして、各々対応するスプリング受け３８，５０間で皿ばね５１を担持している。

【００３１】このように本実施例では、５軸モータ２８の出力軸線と駆動シリンダ２９のピストンロッド軸線とをオフセットし、駆動シリンダ２９のピストンロッド２９ａを支持部材３５の上端筒部３５ａ内を貫通させるようにしたので、爪４７部から５軸モータ２８までの縦寸法を短かくできる等でハンド部１９をコンパクトに形成できる。

【００３２】また、ハンド部１９を基端部１９ｂと把持部１９ａとに分割形成し、基端部１９ｂに対し把持部１９ａを複数の球面座受け３７及び球面座４０と皿ばね５１を介して弾性支持させるようにしたので、図９にも示すように、把持部１９ａにかかる下方向へ引っ張る方向以外の殆んどの方向の衝撃力を効果的に吸収することができる。

【００３３】即ち、図９の（ａ）は把持部１９ａに衝撃が加わっていない状態を示し、与圧がかけられた皿ばね５１の付勢力で球面座受け３７に球面座４０がしっかりとおさまっており、安定したハンドリングが行ない得る。

【００３４】図９の（ｂ）は把持部１９ａに下方向から衝撃力が加わった状態を示し、把持部１９ａが上に押されると、皿ばね５１が撓むと共に球面座４０部が離れて衝撃が吸収される。

【００３５】図９の（ｃ）は把持部１９ａに横方向から衝撃力が加わった状態を示し、球面座４０の球面が球面座受け３７の円錐面を皿ばね５１を撓ませながら滑ることで、衝撃が吸収される。

【００３６】図９の（ｄ）は把持部１９ａにモーメント方向の衝撃力が加わった状態を示し、一側の球面座４０部を中心に皿ばね５１を撓ませながら他側の球面座４０部が離れることで、衝撃が吸収される。

【００３７】なお、上記実施例にて、球面座受け３７の円錐面の角度、球面座４０のピッチ等を適当に変えることで、それぞれの方向の逃げはじめる力を調整することができる。また、把持部１９ａを回す方向も球面が円錐面を滑ることで、吸収できる。

【００３８】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、ハンド部を基端部と把持部とに分割形成し、基端部に対し把持部を弾性支持させたので、所定方向の衝撃を効果的に吸収して耐久性の向上が図れるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係る垂直多関節の産業用マニ
プレータのうちスレーブアームを抽出してその基本構成
を示す説明図である。

【図２】図１に示すスレーブアームを駆動した場合の１
つの姿勢を示す説明図である。

【図３】図１に示すスレーブアームを有する本実施例に
係る産業用マニプレータを有する右側面図である。

【図４】図３の背面図である。

【図５】図３の平面図である。

【図６】図３に示す産業用マニプレータのハンド部を抽
出・拡大して示す半断面図である。

【図７】図６の要部側面図である。

【図８】図６の要部平面図である。

【図９】図３に示す産業用マニプレータのハンド部の作
用状態を示す説明図である。

【図１０】従来技術を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１旋回台２床面３基台４垂直アーム５回動軸６回動軸７上部ユニット８垂直レバー９軸１０軸１１水平アーム１２カウンタウエイト１３手首部１３ａブラケット１４軸１５水平レバー１６軸１７軸１８ブラケット１９ハンド部１９ａ把持部１９ｂ基端部２０回動軸２１運転席２２マスターアーム２３ジョイステックレバー２８５軸モータ２９駆動シリンダ３０ケーシング３１減速機３２トルクリミッタ３３第１平歯車３４ベアリング３５支持部材３６第２平歯車３７球面座受け３８スプリング受け４０球面座４１吊板４２ブッシュケース４３支持プレート４４把持レバー４５補助レバー４６ピン４７爪４８爪ホルダー５０スプリング受け５１皿ばね

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】アーム先端の手首部に設けたハンド部を
基端部と把持部とに分割形成し、これら両部を複数箇所
にて球面接触させると共に、この球面接触を保持させる
ための複数の弾性部材を前記両部間に介装したことを特
徴とする産業用マニプレータ等のハンド部衝撃吸収機
構。