JPS6021190Y2 - 可焼性ア−ム装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は例えばロボットのアーム装置に関し、アーム装
置を可撓性に構成したものである。

その先端に塗装用のスプレガンとか、溶接用のトーチを
備えた例えばロボットのアームは、ある範囲にわたる平
面を走査することの必要性から、アームをこの平面内で
自由に動かすための２自由度を有する構成となっている
が、従来では、（イ）可撓性のないリンク接続であるた
め、狭い場所への回り込みができない上に、（ロ）アー
ムの２自由度の回動中心が２点あって、回動動作に合成
運動に円滑さを欠く、（ハ）駆動機構を可動部材、機構
部材として使用しているので、全体形状が大きくならざ
るを得す、狭い場所での作業が困難となる、など問題が
ある。

ところで、アームを可撓性に構成するものとして、特開
昭５２−１１１１５８号公報（先行技術という）に開示
されたものがあるが、この先行技術のものでは、機構が
複雑であり、製作が困難であるため、高価になる上に、
リンク機構によって可撓性を確保するものであるため、
リンク数（リンクピッチ長さ）に制限があり、湾曲する
場合、リンク間は直線になるので、回動時の曲率は多角
形となり、十分に小さい曲率とすることはできない。

そこで本考案は、アーム装置先端部に駆動機構を持たな
いにもかかわらず、アーム装置が２自由度を有し、しか
も十分な走査精度を得ることができるアーム装置を提供
し、前記問題の解消を図ることを目的とする。

前記目的は本考案によれば、少なくとも２個のコイルば
ねと、前記コイルばねを高さ方向に関して積み重ねて相
互に接続する接続具と、前記接続具に接続された前記コ
イルばねの列のうち一方の端に位置するコイルばねの端
部が連結された基台と、前記基台と前記接続具とを連結
すべく前記基台と前記接続具との軸心位置において、一
端が前記基台と前記接続具とのいずれか一方に固着され
ており、他端が前記基台と前記接続具との他方に回動自
在に連結された第１の連結具と、前記コイルばねの列の
うち他方の端に位置するコイルばねの端部が連結された
端部と、前記端具と前記接続具とを連結すべく前記端具
と前記接続具との軸心位置において、一端が前記端具と
前記接続具とのいずれか一方に固着されており、他端が
前記端具と前記接続具との他方に回動自在に連結された
第２の連結具と、前記第１及び第２の連結具の設けられ
ている位置より外方に設けられ、かつ前記コイルばねの
内側の位置において前記コイルばねの高さ方向に関して
貫通して前記接続具に設けられた貫通孔と、前記端具に
一端を固着し、前記接続具の前記貫通孔に挿通された可
撓性ひも状体と、前記可撓性ひも状体を引張るべく前記
可撓性ひも状体の他端に連結されており前記基台に設け
られた引張手段とからなることを特徴とする可撓性アー
ム装置によって遠戚される。

次に本考案を図面に示す好ましい具体例に基づいて説明
する。

基台としてのベース接続具１はコイルばねからなるばね
２のらせん状つる巻線を螺合できる溝３を外周に有する
取付部４を有し、アクチュエータ５に固定されている。

取付部４の中央には一端に球体６を備えた軸受部材７が
螺着されている。

基本接続具８はコイルばねからなるばね９のらせん状つ
る巻線を螺合できる溝１０を外周に有し、この場合、前
記ベース接続具１に設けた取付部４の外周に形成した溝
３とこの基本接続具８の溝１０とは同じ形状となってい
る。

溝１０は一方ではばね２のつる巻線を２ないし３巻螺合
し、他方では、ばね２に隣接してばね２の上側に位置す
るばね９のつる巻線を２ないし３巻螺合できる程度にそ
の軸方向長さを定める。

基本接続具８の中央下端部には大径の孔１１を穿つと共
に、この孔１１内に球面を有する軸受１２を配設して、
軸受１２に前記軸受部材７の球体６を収容して自在接手
を構威しである。

また接続具の中央上端部には小径のねじ孔を設け、別個
の接続具を自在接手により接続するための、先端にボー
ル６を有する軸受部材７を螺着しである。

本具体例においては、第１、第２の連結具及び基本接続
具８間を相互に連結する第３の連結具として、昔同様の
前述のような自在継手が用いられている前記ばね２と９
とは同じ巻数から形成した同径ｄ１同長１．を有するも
ので、図示のように、各溝３．１０に螺合する部分のつ
る巻線は相互に密接した形態としてあり、また一つの接
続具と別の接続具との間に位置する部分のつる巻線は軸
方向にわずかに引き伸ばして相互に離れさ形態としであ
る。

このように接続具間においてつる巻線相互を離しておく
と、湾曲させる場合にその湾曲を容易にでき、アクチュ
エータ５に加えるわずかな力によってアーム装置の動作
ができるので好ましい。

基本接続具８は同形のものを所要数、第１図の例では３
個を前記と同様に順次接続する。

そして最上部に位置する基本接続具８の溝１４にコイル
ばねからなるばね１３を螺合し、このばね１３に、適宜
にスプレノズルとか溶接用トーチなどを装着する先端接
続具１５を接続する。

本例では、最上部に位置する基本接続具８の上半部に設
けた溝１４と下半部に設けた溝１０とは溝幅が異なって
おり、上半部の溝１４は下方に位置するばね２．９など
よりもより太い線径のばね１３を螺合できるように構威
しである。

このように、最上部に位置するばね１３は線径を大とし
、その全長りも前記ばね２，９の全長１よりも犬にする
と、このばね１３のばね定数は他のばね２，９のばね定
数よりも大となる。

この端具としての先端接続具１５の中央下端部に孔１１
を設けると共に、この孔１１に球面を有する軸受１２を
配設し、下側に位置する基本接続具８から突設されてい
る軸受部材７の球体６をこの軸受１２に受容する。

この先端接続具１５の外周にはばね１３のつる巻線を螺
合する溝１６を設けてあり、この溝１６に前記ばね１３
を螺合して接続具１５を接続する。

先端接続具１５の円周方向を等分する４箇所において可
撓性のひも状体２０を固定し、他方、前記基本接続具８
およびベース接続具１のそれぞれ４箇所において軸方向
に貫通する貫通孔２１を設けて、このひも状体２０をこ
の貫通孔２１に挿通し、ひも状体２０の他端は前記アク
チュエータ５に設けたシリンダ２２内で摺動するピスト
ン２３に連結しである。

第１図の例では、アクチュエータ５には２つのシリンダ
２２と２つのピストン２３とが図示されているが、残る
２つのシリンダとピストンとは紙面に垂直する前後方向
に第１図と同様に設けられているので、各ひも状体２０
はそれぞれ独立的にピストン２３に連なることとなる。

このようにひも状体２０はアクチュエータ５に設けられ
たシリンダ２２内で摺動するピストン２３からなる引張
手段に他端が連結されている。

またアクチュエータ５そのものはそれ自体公知の方法で
図の２４方向や、反対向きの２５方向へのひねり回動を
させるようにする。

以上の構成からなる本考案アーム装置の使用に当たり、
所要の基本接続具８をベース接続具１と先端接続具１５
との間に介在させ、下方に位置する接続具の軸受部材７
に設けた球体６をその上方に接続すべき接続具の軸受１
２内に受容し、他方、ばね２，９．１３をそれぞれ取付
部４の外周や接続具の外周に設けた溝３，１０．１６に
前記のごとく螺合してアーム装置を組み付ける。

使用時に、例えば第１図のアクチュエータ５にあるシリ
ンダ２２のうち、右側に位置するシリンダ内のピストン
２３を中位位置から下方へ動かし、同時に左側のピスト
ンを上方へ動かすと、右側のひも状体２０に加えられる
引張力によって先端接続具１５は、この先端接続具１５
のすぐ下に位置する基本接続具８の軸受部材７に設けら
れた球体６を中心に右へ回動する。

この回動によりばね１３の右側は圧縮され、左側は引張
される。

このばね１３の圧縮力と引張力とがすぐ下にある基本接
続具８に伝達され、この基本接続具８も右に回動する。

以下同様にすべての基本接続具８が右に回動して、第２
図の状態となる。

アクチュエータ５が前記とは逆に作動すると、先端接続
具１５は左側に回動し、その下方に位置する基本接続具
８も又前記と同じ作用をして左側に回動することとなる
。

更に、前記のように、アクチュエータ５には紙面に垂直
する前後方向にも２つのひも状体２０を係合しているの
で、結局、先端接続具１５は前後方向にも回動し、アー
ムは左右、前後方向へ回動することとなる。

この回動の際にアクチュエータ５そのものを垂直軸回り
に回動できるので、ねじり回動を合皮した運動がアーム
装置に得られる。

なお、前記各接続具が回動する場合に、ひも状体２０と
接続具が接触して、ひも状体２０が折曲されることとな
る点、例えば第２図の点２６，２７は当該接続具が回動
する際の回動中心に位置する球体６の中心点２８に対し
て常に点対称の位置であり、ひも状体２０．２０の移動
量が同じとなるように構威しである。

各接続具のその他の接触点についても同様であり、具体
例には、第３図に示すように、この接触点の位置する部
位の接続具を別部材３０で形成すると共に、接触点はひ
も状体の外径よりもわずかに大なる口径の孔３１に形成
するのが好ましい。

すなわち、別部材で形成することにより、この部位のみ
耐摩耗性の高い金属などの使用が可能となったり、ある
いは、孔３１にころなどを配設してひも状体および／ま
たはこの接織点の摩耗を防止する構成を容易にとり得る
こととなり、他方、ひも状体２０の外径よりもわずかに
大きな口径を有する孔によれば、球心３２から孔３１の
内側面３１ａに至る距離と、球心３２から孔の外側面３
１ｂに至る距離とを可及的に同じ大きさに近づけ得る結
果、接続具が例えば右側に回動して右側の孔でひも状体
２０が外側面３１ｂに接触し、左側の孔ではひも状体が
内側面３１ａに接触しても、両側に位置するひも状体の
移動量を実質的に同じことにすることができるからであ
る。

前記例では、アクチュエータはシリンダとこのシリンダ
内でピストンが直線方向へ摺動するように形成したもの
を図示したが、これに代え回転型のアクチュエータの使
用もできる。

また、自在接手として球体と球面とからなるものを図示
したが、これに代えて、ダブルピンジヨイントの自在接
手でも用い得る。

ひも状体は接続具の内部に設けた貫通孔を挿通ずるよう
にしているが、これに代え、ばねの外側に位置させるこ
ともできる。

このようにすると、アクチュエータのストロークが大き
くなる。

４つのひも状体は個々的に先端接続具に固定してもよく
、あるいは１８００の方向に対向して位置するひも状体
を１本で形威し、その中央を先端接続具に固定するよう
にしてもよい。

以上のように構成した本考案可撓性アーム装置によれば
、以下の作用効果を奏する。

（１）コンパクトで構造が簡単である。

（１１）可撓性のひも状体とばねで回動伝達を行うので
、回動半径が小さくでき、可撓性が優れている。

（ｉｉｉ） また具体例のごとく接続具とばねとを螺
合により相互に連結すると、同じばね定数のばねでも、
そのねじ込み量を変えることによって、伸縮する部分の
ばね定数を変えることができる。

したがって部分的に多く回動させたり、少なく回動させ
ることができる。

また自重分の力を多く伝達させることができる。

（ＩＶ） ばねで回動力を伝達するので、ばね定数の
選定により伝達力を部分的に任意に選択できる。

（Ｖ） 自在接手とばねとの組み合わせにより、左右
、前後、ねじりの各回動を無理なく合皮できる。

（ｖＤ ひも状体が破断された場合にも、ばねの復元
力によってアーム装置の自重により垂れ下りを防止し得
る。

（Ｖｌｌ） ひも状体が、ばねの内側に設けられてい
るため、ばねがひも状体の保護部材となり、ひも状体の
損傷を防止し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案可撓性アーム装置の断面図で、Ｘ−Ｘ線
断面も同じ構成となっており、第２図は一方向へ回動し
た状態を示す説明図、第３図はひも状体と接続具との接
触点部位における構成の一例を示す断面図である。 １・・・・・・ベース接続具、２，９，１３・・・・・
・ばね、６・・・・・・ボール、７・・・・・・軸受部
材、８・・・・・・基本接続具、１２・・・・・・軸受
、１５・・・・・・先端接続具、２ｏ・・・・・・ひも
状体。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）少なくとも２個のコイルばねと、前記コイルばね
   を高さ方向に関して積み重ねて相互に接続する接続具と
   、前記接続具に接続された前記コイルばねの列のうち一
   方の端に位置するコイルばねの端部が連結された基台と
   、前記基台と前記接続具とを連結すべく前記基台と前記
   接続具との軸心位置にわいて、一端が前記基台と前記接
   続具とのいずれか一方に固着されており、他端が前記基
   台と前記接続具との他方に回動自在に連結された第１の
   連結具と、前記コイルばねの列のうち他方の端に位置す
   るコイルばねの端部が連結された端部と、前記端部と前
   記接続具とを連結すべく前記端部と前記接続具との軸心
   位置において、一端が前記端部と前記接続具とのいずれ
   か一方に固着されており、他端が前記端部と前記接続具
   との他方に回動自在に連結された第２の連結具と、前記
   第１及び第２の連結具の設けられている位置より外方に
   設けられ、かつ前記コイルばねの内側の位置において前
   記コイルばねの高さ方向に関して貫通して前記接続具に
   設けられた貫通孔と、前記端部に一端を固着し、前記接
   続具の前記貫通孔に挿通された可撓性ひも状体と、前記
   可撓性ひも状体を引張るべく前記可撓性ひも状体の他端
   に連結されており前記基台に設けられた引張手段とから
   なることを特徴とする可撓性アーム装置。
2. （２） コイルばねが３個以上であり、前記基台と前
   記端部との間における接続具間に第３の連結具が設けら
   れており、この第３の連結具の一端は、当該第３の連結
   具を間に挟む接続具の一方に固着されており、第３の連
   結具の他端は、当該第３の連結具を間に挟む接続具の他
   方に回動自在に連結されていることを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第１項に記載の可撓性アーム装置。