JPS6021185Y2 - パワ−マニプレ−タシステムにおけるマスタ−ア−ム - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、パワーマニプレータシステムにおける操縦
桿（以下、これをマスターアームという。

）に関する。この考案の目的は、各関節に、その関節運
動の軽重を個別にワンタッチで調節可能なブレーキロッ
ク機構を設けてなり、操作性の良い構成に改良シタパワ
ーマニプレークシステムにおけるマスターアームを提供
することにある。

スナわち、パワーマニプレータシステムにおけるマスタ
ーアームを使用する際に重要なことは、各関節がうまく
バランスして軽く動き、操縦者の操縦によく追従するこ
とである。

しかし、関節があまりに軽く動きすぎると１．操縦者が
マスターアームから離れたときなどわずかなアンバラン
スでもマスターアームの姿勢を保持できなかったり、或
いはまた、誤まってマスターアームに触れたわずかな力
でマスターアームの関節が動いてしまいマスターアーム
で操縦するマニプレータが追従シて動き出すという危険
がある。

さらに、マスターアームでマニプレータを操作するとき
、一部の関節だけ動かす場合があるが、各関節が軽く動
きすぎると、動作させようとする関節以外の関節がわず
かな力で動いてしまい操作性が悪いという問題があった
。

このような問題に対する従来技術としては、マスターア
ームの関節にその関節運動の軽重を適切にするブレーキ
ロック機構を設けていないものが多くあり、また、ブレ
ーキロック機構を設けていても一度制動力の大きさを設
定するとワンタッチで制動力の調整ができず、その調整
に時間がかかり、作業に適した調整を簡単にできない欠
点があった。

この考案は、従来技術の上述したような欠点を解決する
目的でなされたものである。

この考案の要旨は、各関節に、制動力を調整可能なブレ
ーキロック機構を設置してなるパワーマニプレータシス
テムにおけるマスターアームにある。

この考案の構成上、制動力を調整可能なブレーキロック
機構とは、制動力の開放から完全制動に至るまでをワン
タッチで調整可能な構成のものをいう。

次に、この考案の実施例を説明する。

第１図と第２図は、この考案の実施例であるマスターア
ームの構成を人体の腕との関係において示す。

図中１は矢印乙のように回動する肩の水平関節部であり
、その一方の関節部材である固定側のレバー２７の基端
は、固定系５に固定されている。

図中６は矢印Ｘ１のように回動する肩の側面振り関節部
であり、その一方の関節部材である連接レバー２８によ
って前記水平関節部４とつながっている。

図中７は矢印Ｙ□のように回動する肩の前後振り関節部
であり、前記側面振り関節部６を取り付けた支持枠３０
が一方の関節部材となっていると共に、カウンタウェイ
ト１が当該前後振り関節部７の動き、特に自重量モーメ
ントの作用に対する平衡作用を奏するように構成されて
いる。

図中８は矢印Ｘ２のように回動する肘の回転関節部であ
り、９は矢印Ｙ２のように回動する肘の曲げ関節部であ
る。

この曲げ関節部９には、カウンタウェイト２，３がやは
り自重量モーメントの作用に対する平衡作用を奏するよ
うに構成されている。

図中１０は矢印Ｘ３のように回動する手首の回転関節部
であり、これは前記肘の曲げ関節部の９の一方の関節部
材３１のブラケット３１ａによって支持されている。

図中１０′は矢印４のように回動する手首の振り曲げ関
節部であり、その一方の関節部材３２を介して前記手首
の回転関節部１０とつながっている。

図中１０″は矢印Ｚ３のように開閉運動する手指３３．
３４の開閉関節部であり、その一方の関節部材３５を介
して前記振り曲げ関節部１０′とつながっている。

次に、第３図は上記構成のマスターアームにおける肩の
水平関節部４に設置したブレーキロック機構の断面図を
示す。

図中２２は一方の関節部材である連接レバー２８に固着
したハウジングであり、他方の関節部材である固定側の
レバー２７とは、前記ハウジング２２に設置した上下の
軸受２６．２６によって回転可能に支持される関節軸２
３を介で連結されている。

レバー２７は、ハウジング２２に設けた切欠き状の開口
部２２ａを通じて所定の回転角だけ回転可能にハウジン
グ２２内へ挿入されている。

関節軸２３とレバー２７とは固着され、一体的に回動す
る関係になっている。

関節軸２３の中空部内へ同心にかつ回転可能に嵌合しで
ある中空軸１２の外端部に形成したフランジ１２ａと、
関節軸２３の上端に形成したフランジ２３ａとの間はブ
レーキライニング１３が介装されており、これらのフラ
ンジ１２ａ、２３ａ及びブレーキライニング１３は、フ
ランジ２２の上端へボルト２４．２４で固定したカバー
２１によって覆われている。

そして、中空軸１２のフランジ１２ａにねじ込んだ止め
ねじ２５の頭が、カバー２１にえぐられた座ぐり穴２１
ｂ中にはめ込まれ、もって中空軸１２はカバー２１、ハ
ウジング２２を介し関節部材たる連接レバー２８に固定
された結果となっている。

また、カバー２１の中心部に設けたねじ穴２１ａにアジ
ャスター１１のねじ軸部１１ａがねじ込まれ、その先端
は中空軸１２の中空部内へ挿入して設置した圧縮用のコ
イルばね１４の上端部と当接し同コイルばね１４を下向
きに押圧するように構成されている。

コイルばね１４の下端は、中空軸１２の底１２ｂに当接
している。

従って、肩の水平関節部４を構成する一対の関節部材で
あるレバー２７及び連接レバー２８が水平関節運動（回
動）をすると、それに伴なって関節軸２３と中空軸１２
とが相対的な回転運動をし、各々のフランジ２３ａと１
２ａとがブレーキライニング１３をはさんで回転すべり
運動をするので当然、すベリまさつを生じ、そのまさつ
力の大小が関節運動の軽重を左右する。

例えばアジャスター１１を回してねじ込むと、コイルば
ね１４を強く圧縮するので、そのばね力はフランジ１２
ａがブレーキライニング１３を強く押す力として作用し
、まさつ力が大となり、関節運動は重くなる。

逆に、アジャスター１１をゆるめると、関節運動は軽く
なる。

このように、単にアジャスター１１を回す程度によって
、関節運動の軽重をワンタッチで広範囲に調整可能であ
る。

なお、コイルばね１４自体を交換し制動力の大小の調整
範囲を根本的に変更することも容易に可能である。

上記したような構成のブレーキロック機構は、第１図と
第２図に示すマスターアームにおける肩の水平関節部４
に限らず、同じく肩の側面振り関節部６、及び前後振り
関節部７、肘の回転関節部８、及び曲げ関節部９、手首
の回転関節部１０、及び振り曲げ関節部１０′、手指の
開閉関節部１０″にそれぞれ個別に適用して設置される
。

その設置にあたっては、ブレーキロック機構のアジャス
ター１１が、操縦者をしてマスターアームの操作を行う
のにじゃまにならぬように、人間の腕とマスターアーム
とが接触する以外のところに向けて設置される。

従って、マスターアームにおける各関節部の関節運動の
軽重は、それぞれ個別に適切に調節して操作性が最良の
状態のものとすることができる。

次に、この考案の効果を説明する。

この考案は、上述の通り各々の関節部にその関節運動の
軽重を調節可能なブレーキロック機構を設置した構成と
したから、個々のブレーキロック機構の調整がアジャス
ターを回すだけの操作によりワンタッチ的に極めて容易
に行なうことができると共に、その適切な調整によって
マスターアームの操作性を良好なものとすることができ
る。

従って、マスターアームは操縦者の操縦によく追従して
作動腰また、わずかなアンバランスがあってもマスター
アームの姿勢を保持することができる安定性が得られる
。

そして、誤まってマスターアームに触れたわずかな力に
よってマスターアームの関節が動いてそのマスターアー
ムで操縦するマニプレータが追従して動き出す危険、誤
動作を未然に防止できる効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は、この考案の実施例であるマスターア
ームを人体の腕との関連において示す平面図と正面図、
第３図はブレーキロック機構の構成を示す断面図である
。 ４・・・・・・肩の水平関節部、６・・・・・・肩の側
面振り関節部、７・・・・・・肩の前後振り関節部、８
・・・・・・肘の回転関節部、９・・・・・・肘の曲げ
関節部、１０・・・・・・手首の回転関節部、１０′・
・・・・・手首の振り曲げ関節部、１０″・・・・・・
手指の開閉関節部、２７・・・・・・レバー（関節部材
）、２８・・・・・・連接レバー（関節部材）、２３・
・・・・・関節軸、２３ａ・・・・・・フランジ、１２
・・・・・・中空軸、１２ａ・・・・・・フランジ、１
３・・・・・・ブレーキライニング、１４・・・・・・
コイルばね、１１・・・・・・アジャスター。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 関節部を構成する一対の関節部材を関節軸で回動可能に
   連結すると共にその一方の関節部材を関節軸へ一体的に
   固着し、関節軸の一端に形成したフランジと同関節軸中
   に同心にかつ回転可能に嵌合し、他方の関節部材に固定
   した中空軸の外端に形成したフランジとの間にブレーキ
   ライニングを介装し、前記中空軸の中空部内に同中空軸
   のフランジを前記ブレーキライニングへ圧接するばねを
   配置し、そのばねの強さを調節可能なアジャスターを設
   置してなるブレーキロック機構を各々関節部に具備して
   なる構成を特徴とするパワーマニプレータシステムにお
   けるマスターアーム。