JPH07686U - 産業用マニプレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マスターアームに作用する衝撃力を確実に吸
収して作動性の向上を図った産業用マニプレータを提供
する。 【構成】 複数の回動軸関節を有する産業用マニプレー
タにおいて、例えば、２軸部分の回動軸関節が外力を受
けたときに所定以上の衝撃力を吸収して伝達しない動力
制限装置としてのトルクリミッタ３５を設け、且つ、そ
のトルクリミッタ３５を、モータ２４の駆動力がベルト
３７を介して伝達される従動プーリ３６に回転板３８を
固結する一方、従動軸３４に押え板３９を螺合し、回転
板３８と押え板３９との間に板ばね４０を介装して構成
する。

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、特に垂直多関節のものに用いて有用なも 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】 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ためのマスタ・スレーブ方式によるマニプレータが従来か ら用いられている。図８に従来の産業用マニプレータの概略を示す。

【００１０】 図８に示すように、従来の産業用マニプレータは、水平アーム０１、水平レバ ー０２、プレート０３、手首部０４及び軸０５，０６，０７，０８で形成する４ 節のリンク機構のリンク形状を固定することにより手首部０４の姿勢を固定する ことができるようになっている。この場合、プレート０３は、垂直アーム０９と 平行で、且つ先端部が軸０１１を介してプレート０３に回動可能に連結してある 垂直レバー０１０を介して油圧シリンダ０１２の伸縮により軸０５を回動中心と して回動する。また、垂直アーム０９及び油圧シリンダ０１２の基端部は旋回台 ０１３に軸０１４，０１５を介して回動可能に取付けてある。即ち、垂直アーム ０９、垂直レバー０１０、油圧シリンダ０１２、プレート０３及び軸０５、０１ １、０１４、０１５で４節のリンク機構を形成している。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

上述した従来のマニプレータにおいて、手首部０４には、通常、衝撃緩衝装置 が装着されている。この衝撃緩衝装置はマニプレータのハンド部による作業物体 への干渉時に手首部０４に作用する衝撃力を吸収するものであり、これによって マニプレータの手首部０４にかかる負担を軽減している。

【００１２】 ところが、従来のマニプレータに装着されている衝撃緩衝装置は、衝撃力を吸 収するためにただ単に手首部０４に弾性吸収部材を装着しているに過ぎず、手首 部０４の数十ミリの範囲内でしか移動量を確保することができない。そのため、 ハンド部に大きな外力が作用した場合、従来の衝撃緩衝装置は手首部０４にかか る衝撃力を充分に吸収することができず、マニプレータ自体に負担がかかって故 障の原因となってしまう虞があった。

【００１３】 本考案はこのような問題を解決するものであり、マスターアームに作用する衝 撃力を確実に吸収して作動性の向上を図った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】

上述の目的を達成するための本考案の産業用マニプレータは、複数の回動軸関 節を有する産業用マニプレータにおいて、前記回動軸関節が外力を受けたときに 所定以上の外力を伝達しない動力制限装置を内蔵し、該動力制限装置を、駆動力 を伝達する一対の回動軸に一体に回転自在な回転板をそれぞれ対向して設けると 共に該回転板間に板ばねを介装して構成したたことを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】

回動軸関節が外力を受けたときに所定以上の外力を伝達しない動力制限装置を 内蔵したことで、所定以上の外力による衝撃が回動軸関節に作用したとき、動力 制限装置がこの衝撃力を吸収し、無理な力を伝達せず、マニプレータへの外力が 与える負担を軽減できる。そして、この動力制限装置を、駆動力を伝達する一対 の回動軸に一体に回転自在な回転板をそれぞれ対向して設けると共に回転板間に 板ばねを介装して構成したたことで、小型化が図れる。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１７】 図６及び図７に本考案の一実施例に係る垂直多関節の産業用マニプレータにお いてスレーブアームを抽出した基本構成を表す概略を示す。

【００１８】 図１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。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。

【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１に図６に示した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 タの正面視、図２はそのマニプレータの側面視、図３はその平面視を示す。なお 、前述した概略説明のものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重 複する説明は省略する。

【００２８】 図１乃至図３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に配設してある。水平アーム１１を回動する３軸モータ２ ６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】 また、本実施例の産業用マニプレータにあっては、回動軸関節に所定以上の外 力を伝達しない動力制限装置が内蔵されている。図４に図１のIV−IV断面、図５ に図３のＶ−Ｖ断面を示す。

【００３２】 例えば、図４に示すように、２軸部分において、支持部２５に取付けられた２ 軸モータ２４の駆動軸３１には駆動プーリ３２が固結される一方、垂直アーム４ の基端部が固定された回動軸５に減速機３３を介して連結された従動軸３４には トルクリミッタ３５を介して従動プーリ３６が装着されている。そして、この駆 動プーリ３２と従動プーリ３６との間にはタイミングベルト３７が掛け回されて いる。

【００３３】 このトルクリミッタ３５は、従動プーリ３６が固結された回転板３８が従動軸 ３４に相対回転自在に挿嵌されると共にこの従動軸３４には押え板３９が螺合し ており、回転板３８と押え板３９との間には板ばね４０が介在し、両板３８，３ ９を設定された押圧力によって互いに圧接状態としている。

【００３４】 従って、通常、２軸モータ２４が駆動すると、駆動軸３１が回転駆動し、その 駆動力は駆動プーリ３２及びタイミングベルト３７、従動プーリ３６に伝達され 、回転板３８と押え板３９とは板ばね４０によって圧接状態にあるので、この駆 動力は、更に、このトルクリミッタ３５を及び従動軸３４、減速機３３を介して 回動軸５（垂直アーム４）に伝達される。一方、回動軸５（垂直アーム４）に外 力が作用してその外力が所定以上の衝撃力であった場合には、回動軸５の回転力 は減速機３３を介して従動軸３４に伝達されるが、回転板３８と押え板３９との 間にすべりが発生し、所定以上の回転駆動力がこのトルクリミッタ３５にて吸収 され、回転板３８、即ち、タイミングベルト３７等を介して２軸モータ２４側に は伝達されない。

【００３５】 また、図５に示すように、５軸部分において、ケース４１に取付けられた５軸 モータ２８の駆動軸４２には減速機４３が駆動連結され、この減速機４３にはト ルクリミッタ４４を介して出力歯車４５が連結されている。なお、このトルクリ ミッタ４４は前述したものと同様の構造をなしているため詳細な説明は省略する 。

【００３６】 従って、通常、５軸モータ２８が駆動すると、駆動軸４２が回転駆動し、その 駆動力は減速機４３及びトルクリミッタ４４をを介して出力歯車４５に伝達され て把持部１９ａを回転させる。一方、出力歯車４５（把持部１９ａ）に外力が作 用してその外力が所定以上の衝撃力であった場合には、出力歯車４５の回転力は トルクリミッタ４４に伝達されるが、回転板３８と押え板３９との間にすべりが 発生し、所定以上の回ここで吸収され、減速機４３等を介して５軸モータ２８側 には伝達されない。

【００３７】 上述した本実施例の産業用マニプレータにおいて、旋回台１を旋回させる際、 オペレータが運転席２１に着席して高速旋回するときにはジョイステックレバー ２３を操作し、低速で正確な位置決め旋回をするときにはマスターアーム２２の １軸を旋回動作する。

【００３８】 そして、スレーブアームの作動中に、ハンド部１９が作業物体、あるいは周辺 の部材に干渉して所定以上の外力を受けた場合、２軸においてはトルクリミッタ ３５により、５軸においてはトルクリミッタ４４により衝撃力が吸収される。

【００３９】 なお、上述の実施例において、トルクリミッタを２軸及び５軸部分に装着した例 を挙げて説明したが、本実施例の産業用マニプレータにあっては、全ての回動軸 関節にトルクリミッタが装着されているものである。

【００４０】

【考案の効果】

以上、実施例を挙げて詳細に説明したように本考案の産業用マニプレータによ れば、マニプレータにおける複数の回動軸関節に、その回動軸関節が外力を受け たときに所定以上の外力を伝達しない動力制限装置を内蔵し、且つ、この動力制 限装置を、駆動力を伝達する一対の回動軸に一体に回転自在な回転板をそれぞれ 対向して設けると共に該回転板間に板ばねを介装して構成したたので、所定以上 の外力による衝撃が回動軸関節に作用したとき、動力制限装置がこの衝撃力を確 実に吸収して無理な力を伝達せず、マニプレータへの外力が与える負担を軽減し て作動性の向上を図ることができると共にマスターアームの故障の原因を除去す ることができ、且つ、この動力制限装置は一対の回転板及び板ばねを用いること で、回動軸関節自体が大型化することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係るスレーブアームを有す
る産業用マニプレータの正面図である。

【図２】マニプレータの側面図である。

【図３】マニプレータの平面図である。

【図４】図１のIV−IV断面図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ断面図である。

【図６】垂直多関節の産業用マニプレータにおいてスレ
ーブアームを抽出した基本構成を表す概略図である。

【図７】スレーブアームの基本構成の作用説明を表す概
略図である。

【図８】従来の産業用マニプレータの概略図である。

【符号の説明】

１ 旋回台 ３ 基台 ４ 垂直アーム ５ 出力軸 ２２ マスターアーム ２３ ジョイステックレバー ２４ ２軸モータ ２８ ５軸モータ ３１，４２ 駆動軸 ３２ 駆動プーリ ３３，４３ 減速機 ３４ 従動軸 ３５，４４ トルクリミッタ（動力制限装置） ３６ 駆動プーリ ３７ タイミングベルト ３８ 回転板 ３９ 押え板 ４０ 板ばね ４５ 出力歯車

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の回動軸関節を有する産業用マニプ
   レータにおいて、前記回動軸関節が外力を受けたときに
   所定以上の外力を伝達しない動力制限装置を内蔵し、該
   動力制限装置を、駆動力を伝達する一対の回動軸に一体
   に回転自在な回転板をそれぞれ対向して設けると共に該
   回転板間に板ばねを介装して構成したたことを特徴とす
   る産業用マニプレータ。