JPH0671086U - 産業用マニプレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スレーブアームの把持部の操作を良好に行な
い得るマスターアームを有する産業用マニプレータを提
供する。 【構成】 スレーブアームのハンド部１９の把持部１９
ａを回動する５軸モータ２８に回動指令を与えるマスタ
ーアーム２２の操作部５１のハンド操作部５１ａをロー
タリ方式とし、ハンド操作部５１ａの回動量を検出する
ロータリエンコーダ５８の回動量に応じて把持部１９ａ
の回動を制御することができるようにしたものである。

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に関し、特にそのマスターアームのハンド操作部 に適用して有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、鋳物工場で行なう鋳ばらし作業は、手作業で行なっている。この鋳ばら し作業の工程中では、ベルトコンベアで搬送されてくる鋳型及び鋳物製品を下記 のように処理する。

【０００３】 （１）荒仕分け作業−Ｉ からみ合った湯口製品の仕分け。

【０００４】 （２）荒仕分け作業−II 前工程で既に分解している製品と湯口の整列、及びセキ折りの作業のために前 工程で仕分けた湯口付き製品の仕分け。

【０００５】 （３）セキ折り作業 ゲートベッカーで湯道と製品を分離。

【０００６】 （４）整列作業 セキ折り後の製品と湯道を分離して整列。

【０００７】 （５）ハンガー掛け作業 ショットブラストへの投入作業。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

従来、上述の如き鋳ばらし作業は、作業員が全て手作業で行なっているので、 能率が悪く、また重労働である。このため、省力化とともに機械化を図り得るマ ニプレータの出現が待望されている。

【０００９】 かかる用途に供するマニプレータの操作性を良好に保持するためには、例えば マスターアームをスレーブアームと相似形に形成する等して、オペレータがマス ターアームを操作し乍ら想像するスレーブアームの動作が、前記想像と可及的に 一致するように構成することが肝要である。

【００１０】 一般に、ロボット、マニプレータ等において搬送物を把持する把持部は、先端 のハンド部に形成されるとともに、搬送物を掴むため、若しくは掴んだ搬送物の 姿勢を変えるため、水平面内を回動可能に構成してある。

【００１１】 ところが、従来技術におけるこの種のハンド部の把持部の回動操作部としては 、中立状態を基準にして前後にレバー等を操作することにより把持部の左右方向 への回動に対応させるロッカースイッチ、トグルスイッチ及びスライドスイッチ 等が汎用されている。

【００１２】 ところが、これらのスイッチは、ＯＮ，ＯＦＦの２値状態の選択により把持部 の回動を操作するものであるため、これらのスイッチの操作と把持部の回動とに オペレータの感覚的な関連がなく、オペレータが希望した場所で停止させる等の 操作に熟練を要するものとなってしまう。すなわち、操作性が悪い。

【００１３】 本考案は、上記従来技術の問題点に鑑み、スレーブアームの把持部の操作を良 好に行ない得るマスターアームを有する産業用マニプレータを提供することを目 的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成する本考案の構成は、 搬送物を把持する把持部を、先端部に有し、この把持部がモータの駆動により 水平面内を回動するように構成したハンド部を有するスレーブアームと、前記モ ータを介して前記ハンド部を回動操作するハンド操作部を有するマスターアーム とを備えた産業用マニプレータにおいて、 前記アーム操作部は、オペレータが把持する操作部に回動可能に配設し、オペ レータの指で回動する回動量によりモータを介してハンド部を回動制御するロー タリ式のものであることを特徴とする。

【００１５】

【作用】

上記構成の本考案によれば、把持部の回動は指で回動するアーム操作部の回動 量に対応して制御される。

【００１６】

【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。

【００１７】 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。

【００１８】 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１ ０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。

【００１９】 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。

【００２０】 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１ ９ａ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。

【００２１】 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で搬送部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。

【００２２】 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。

【００２３】 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。

【００２４】 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１３ ａ，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１ ３ａ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）。

【００２５】 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。

【００２６】 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。

【００２７】 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 タを有する右側面図、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 。

【００２８】 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２ ５を介して旋回台１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。

【００２９】 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。

【００３０】 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。

【００３１】 図６は、図３に示す産業用マニプレータのマスターアーム２２を抽出・拡大し て示す右側面図、図７はその背面図、図８はその平面図である。

【００３２】 図６〜図８に示すように、マスターアーム２２は、スレーブアームの各構成部 品に対応する各部品をスレーブアームと同様の結合関係を保ちながら相似形に構 成したものである。すなわち、アーム及びレバーの長さはスレーブアームに相似 で、関節回動範囲はスレーブアームと等しく構成してある。

【００３３】 図６〜図８中、３３は旋回台１に対応する旋回部、３４は垂直アーム４に対応 する垂直アーム、３５，３６，３９，４０，４４，４６，４７，５０は回動軸５ ，６，２０及び軸９，１０，１４，１６，１７にそれぞれ対応する軸、３７は上 部ユニット７に対応する上部ユニット、３８は垂直レバー８に対応する垂直レバ ー、４１は水平アーム１１に対応する水平アーム、４２はカウンタウエイト１２ に対応するカウンタウエイト、４３は手首部１３に対応する手首部、４３ａはブ ラケット１３ａに対応するブラケット、４５は水平レバー１５に対応する水平レ バー、４８はブラケット１８に対応するブラケットである。

【００３４】 操作部５１は軸５０を介して手首部４３に、垂直面内を回動可能に取付けてあ る。また、この操作部５１の頂部には、水平面内を回動するハンド操作部５１ａ が設けてあり、このハンド操作部５１ａを回動することにより５軸モータ２８（ 図３参照）でハンド部１９を回動させる。操作部５１に配設してあるハンド開閉 スイッチ５２、操作スイッチ５３は、その操作によりハンド部１９（図３参照） の把持部１９ａの開閉を行なうとともに、スレーブアームの制御操作を起動する ことができる。

【００３５】 このとき、旋回部３３は、旋回台１に、水平面内を回動可能に配設してある。 垂直アーム３４、垂直レバー３８、水平アーム４１、水平レバー４５及び操作部 ５１は、軸３５，３９，３６，４６，５０を回動中心として垂直面内を回動し得 るように構成してある。このときの各回動中心を図６中にＯ₆ ，Ｏ₇ ，Ｏ₈ ，Ｏ ₉ ，Ｏ₁₀の符号を付して示す。また、軸４０，４４，４７の各中心を図６中にＯ ₁₁ ，Ｏ₁₂，Ｏ₁₃の符号を付して示す。

【００３６】 マスターアーム２２における各部の回動量は、各軸毎に設けたポテンショメー タ５４，５５，５６，５７，５８により検出する。かくして、これら１〜５軸ポ テンショメータ５４〜５８の検出信号に基づき制御部を介してスレーブアームの １軸モータ、２軸モータ２４、３軸モータ２６、４軸モータ２７及び５軸モータ ２８（図３参照）を駆動するように構成してある。

【００３７】 引張りバネ５９は、その両端部を旋回部３３と上部ユニット３７とに係止して あり、通常時（非操作時）には垂直アーム３４及び垂直レバー３８を、垂直状態 に保持するように構成してある。カウンタウエイト４２は、水平アーム４１の基 端部に固着してあり、通常時には水平アーム４１を基本姿勢である水平状態に保 持するように構成してある。さらに旋回部３３及び操作部５１には、それぞれ捩 りバネ（図示せず）が介装してあり、各部の操作力に抗して旋回部３３、ハンド 操作部５１ａが原点位置に復帰するように旋回部３３及びハンド操作部５１ａを その回動軸回りに水平面内で回動するとともに、操作部５１が原点位置に復帰す るように操作部５１をその回動軸回りに垂直面内で回動するように構成してある 。

【００３８】 かくして、マスターアーム２２の操作部５１を手６０で把持して所定の操作を 行なった後、この手６０を離すことにより各部は原点位置に復帰し、基本姿勢を 保持するように構成してある。

【００３９】 図９は操作部５１を抽出して示す縦断面図、図１０はそのＡ−Ａ線断面図であ る。

【００４０】 図９に示すように、操作部５１は、それぞれ中空部を有する上部ハウジング５ １ｂ、下部ハウジング５１ｃ及び蓋部５１ｄを有している。ハンド操作部５１ａ は、シャフト６２の頂部に固着してある。シャフト６２は、その上部を軸受６１ を介して上部ハウジング５１ｂに回動可能に支承するとともに、その下部を連結 部材６３を介してロータリエンコーダ５８のシャフト５８ａに連結してある。こ のとき、連結部材６３の下端部は、下部ハウジング５１ｃの底部に上方から嵌入 されて回動可能に支承されるとともに、ロータリエンコーダ５８は前記底部の下 面に固着してある。かくしてハンド操作部５１ａをオペレータが指で回すことに よりロータリエンコーダ５８が回動し、その回動量に応じた電気信号を制御部（ 図示せず）に送出するように構成してある。

【００４１】 このとき、本実施例に係る制御部は、ロータリエンコーダ５８の出力信号に基 づき５軸モータ２８の速度指令を送出する。すなわち、ロータリエンコーダ５８ の回動量に応じた速度で５軸モータ２８の回転速度を制御して把持部１９ａを回 動する。

【００４２】 図１０に、より明確に示す捩りバネ６４は、その環状の頭部をシャフト６２に 嵌入するとともに、二股に分れた脚部の両基端部を係止部材６５にそれぞれ当接 させてある。係止部材６５は、下部ハウジング５１ｃに固着してある。また、ピ ン６６は、連結部材６３の回動に伴ない捩りバネ６４に当接してこの捩りバネ６ ４を開くように連結部材６３の上面に植設してある。かくして、ハンド操作部５ １ａを回動すると、これと一体的に回動するシャフト６２及び連結部材６３とと もにピン６６も回動し、図１０における反時計方向への回動の際には、捩りバネ ６４のうち図中の下の脚部が係止部材６５にその位置を規制された状態で図中の 上の脚部にピン６６が当接してこれを開き、逆方向への回動の際には逆の脚部を 開くように構成してある。したがって、オペレータがハンド操作部５１ａから指 を離せば常に図１０に示す原点に復帰する。

【００４３】 上記実施例において、運転席２１のオペレータがマスターアーム２２の操作部 ５１を手６０で握ってマスターアーム２２を操作すると、スレーブアームの各部 の位置は、１軸〜４軸モータ２４〜２７（１軸モータは図示せず）の回転を制御 することにより、基本的にはマスターアーム２２と相似形となるように制御され る。

【００４４】 一方、ハンド部１９の把持部１９ａは、前記オペレータがハンド操作部５１ａ を指で回動することにより、その回動量に応じた回転速度で５軸モータ２８が回 転することにより回動する。すなわち、このときの把持部１９ａの回動はオペレ ータの操作感覚を反映したものとなる。

【００４５】 なお、上記実施例において、ハンド操作部５１ａは、その回動量に応じた回転 速度で５軸モータ２８が回転するように制御部を構成した、すなわち制御部がハ ンド操作部５１ａの回動量を速度指令として処理するような形式のものに適用し たが、原点復帰用の捩りバネ６４を除去すればハンド操作部５１ａの回動量に応 じた把持部１９ａの位置制御を行なう場合にも適用し得る。

【００４６】

【考案の効果】

以上実施例とともに具体的に説明したように、本考案によれば、ハンド操作部 の操作量とハンド部の把持部の動作状態とがオペレータの操作感覚に一致するの で、良好な操作性を保持することができる。

【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示す右側面図である。

【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マスターアー
ムを抽出・拡大して示す右側面図である。

【図７】図６の背面図である。

【図８】図６の平面図である。

【図９】前記実施例に係る操作部を抽出して示す縦断面
図である。

【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１９ ハンド部 １９ａ 把持部 ２２ マスターアーム ５１ 操作部 ５１ａ ハンド操作部 ５８ ロータリエンコーダ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送物を把持する把持部を、先端部に有
   し、この把持部がモータの駆動により水平面内を回動す
   るように構成したハンド部を有するスレーブアームと、
   前記モータを介して前記ハンド部を回動操作するハンド
   操作部を有するマスターアームとを備えた産業用マニプ
   レータにおいて、 前記アーム操作部は、オペレータが把持する操作部に回
   動可能に配設し、オペレータの指で回動する回動量によ
   りモータを介してハンド部を回動制御するロータリ式の
   ものであることを特徴とする産業用マニプレータ。
2. 【請求項２】 アーム操作部の回動量に応じた速度でモ
   ータを介してハンド部を回動するとともに、オペレータ
   の指が離れた場合には原点位置に復帰する原点復帰機構
   を有することを特徴とする請求項１に記載する産業用マ
   ニプレータ。